(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに連動して作動するカムと、このカムと吸気弁又はその連携部材との間に介装され、油圧を利用して上記カムとの隙間を詰める油圧ラッシュアジャスタと、吸気弁のバルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構と、を有する内燃機関の吸気弁駆動装置において、
上記可変動弁機構が、少なくとも吸気弁のバルブリフト量を変更可能なリフト変更機構を含み、
機関停止状態で、上記油圧ラッシュアジャスタが適用される全ての気筒の吸気弁のバルブリフト量がほぼ０である全気筒ゼロリフト状態となるように、機関停止前に吸気弁のバルブリフト量が最小値となるように上記リフト変更機構を駆動制御する制御手段を有することを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動装置。
【請求項２】
アイドリング運転域では吸気弁のバルブリフト量が最小値近傍に設定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気弁駆動装置。
【請求項３】
上記カムが、クランクシャフトに連動して軸回りに回転する吸気駆動軸に揺動可能に支持され、この吸気駆動軸の回転に連動して所定の揺動範囲内を揺動する揺動カムであり、
上記リフト変更機構が、吸気駆動軸に偏心して固定又は一体形成される駆動偏心軸部と、吸気弁のバルブリフト量の変更時に回転駆動される制御軸と、この制御軸に偏心して固定又は一体形成される制御偏心軸部と、この制御偏心軸部に回転可能に支持されるロッカーアームと、このロッカーアームの一端と上記駆動偏心軸部とを連携する第１リンクと、上記ロッカーアームの他端と上記揺動カムの先端とを連携する第２リンクと、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気弁駆動装置。
【請求項４】
クランクシャフトに連動して作動するカムと、このカムと吸気弁又はその連携部材との間に介装され、油圧を利用して上記カムとの隙間を詰める油圧ラッシュアジャスタと、吸気弁のバルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構と、を有する内燃機関の吸気弁駆動装置において、
上記可変動弁機構が、吸気弁の作動角の中心位相を進角側及び遅角側へ変更可能な位相変更機構を含み、
機関停止状態で、上記油圧ラッシュアジャスタが適用される全ての気筒の吸気弁のバルブリフト量がほぼ０である全気筒ゼロリフト状態となるように、上記作動角の中心位相が制御されることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動装置。
【請求項５】
クランクシャフトに連動して作動するカムと、このカムと吸気弁又はその連携部材との間に介装され、油圧を利用して上記カムとの隙間を詰める油圧ラッシュアジャスタと、吸気弁のバルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構と、を有する内燃機関の吸気弁駆動装置において、
上記可変動弁機構が、吸気弁の作動角の中心位相を進角側及び遅角側へ変更可能な位相変更機構を含み、
上記油圧ラッシュアジャスタが適用される全ての気筒のピストン位置が行程半ばとなる機関停止状態で、上記全ての気筒の吸気弁のバルブリフト量がほぼ０である全気筒ゼロリフト状態となるように、吸気弁の作動角の中心位相がピストン上死点近傍に設定されることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動装置。
【請求項６】
上記カムが、クランクシャフトに連動して軸回りに回転する吸気駆動軸により駆動され、
上記位相変更機構が、クランクシャフトと一体的に回転する第１回転体と、上記吸気駆動軸と一体的に回転する第２回転体と、これら第１回転体から第２回転体へ回転動力を伝達するとともに、両回転体の相対的な回転位相を変更する手段と、を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の吸気弁駆動装置。
【請求項７】
上記カムが、クランクシャフトに連動して軸回りに回転する吸気駆動軸と同軸上に配置されるとともに、この吸気駆動軸に連動して作動し、
上記油圧ラッシュアジャスタが、上記カムに当接する第１可動体と、吸気弁のバルブステムに当接する第２可動体と、上記第１可動体と第２可動体との間に形成される油圧室と、この油圧室へ供給する作動油を貯留するリザーバ室と、を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の吸気弁駆動装置。
【請求項８】
機関停止状態で、全ての油圧ラッシュアジャスタがカムのベースサークル区間又はランプ区間に接するように設定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の吸気弁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に用いられる内燃機関に関し、特に、吸気弁のバルブクリアランスを自動的に解消する油圧ラッシュアジャスタを備えた吸気弁駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、特開平６−１０６２２号公報に開示され、内燃機関の直動式の固定動弁系に適用される油圧ラッシュアジャスタ１００を示している。クランクシャフトに連動して軸まわりに回転するカムシャフト（駆動軸）１０１には、複数の固定カム１０２が固定的に設けられており、各固定カム１０２と各吸気弁（又は排気弁）のバルブステム１０３との間に、固定カム１０２との隙間（バルブクリアランス）を自動的に詰める油圧ラッシュアジャスタ１００が介装されている。
【０００３】
油圧ラッシュアジャスタ１００は、固定カム１０２に当接する第１可動体１０４と、バルブステム１０３に当接する有底円筒状の第２可動体１０５と、両可動体１０４，１０５の間に液密に画成される油圧室１０６と、この油圧室１０６へ供給される作動油を貯留するリザーバ室１０７と、を有している。第１可動体１０４は、一体的に作動する有底円筒状のバケット１０８及びプランジャ１０９を有している。リザーバ室１０７から油圧室１０６へ作動油を供給する通路１１０には、この通路１１０を開閉するチェック弁（ワンウェイバルブ）１１１が設けられ、このチェック弁１１１はリターンスプリング１１２により閉方向へ付勢されている。両可動体１０４，１０５の間には、油圧室１０６の容積を拡大する方向（第１可動体１０４を固定カム１０２へ近づける方向）へ付勢するスプリング１１４が介装されている。
【０００４】
定常的な機関運転中に、固定カム１０２の外周面に形成されたカムプロフィールにおけるリフト区間１１５が油圧ラッシュアジャスタ１００に対向・当接するリフト状態となると、固定カム１０２からの荷重が第１可動体１０４，油圧室１０６，及び第２可動体１０５を経由してバルブステム１０３へ伝達され、このバルブステム１０３が押し下げられる。このとき、油圧室１０６内の油圧が上昇し、第２可動体１０５とプランジャ１０９の隙間等から作動油が僅かにリーク（漏洩）する。しかしながら、続いて固定カム１０２のベースサークル区間１１６が油圧ラッシュアジャスタ１００に対向するゼロリフト状態（図１１に示す状態）となると、スプリング１１４の付勢力によりチェック弁が開いてリザーバ室１０７から油圧室１０６へ作動油が補充されて、油圧ラッシュアジャスタ１００が固定カム１０２に速やかに当接する。このように、油圧ラッシュアジャスタ１００は、定常的な機関運転中におけるバルブクリアランスを常に０（ゼロ）に調整する機能を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
作動角が一定の固定動弁系では、高出力化等を図るために、一般的に、吸気弁の作動角が１８０°ＣＡ以上に設定されている。従って、３気筒以上の内燃機関では、機関停止時に、少なくとも一つ以上の気筒の吸気弁が上記のリフト状態（リフト区間１１５が油圧ラッシュアジャスタ１００に対向・当接する状態）となっている。このように機関停止時にリフト状態となっていると、固定カム１０２やバルブスプリング１１７からの荷重により油圧室１０６内の作動油が継続的にリークして、最終的には油圧室１０６の容積が最小容積あるいはバルブリフト量がゼロとなるまで縮小する。
【０００６】
このように油圧室１０６の容積（油圧ラッシュアジャスタ１００のバルブステム方向の寸法）が縮小した状態で機関が起動して固定カム１０２が回転し始めると、初めの間は比較的大きなバルブクリアランスが残り、固定カム１０２が油圧ラッシュアジャスタ１００に衝突する際に打音の発生等を招いてしまう。リザーバ室１０７に作動油が充分ある場合には、比較的速やかに必要な量の作動油がチェック弁１１１を介して油圧室１０６へ補充されて、バルブクリアランスがゼロの状態に復帰する。しかしながら、直動式の動弁系では油圧ラッシュアジャスタ１００の寸法が機関寸法に直接的に影響するので、リザーバ室１０７の容積を大きくすることが困難であり、このようにリザーバ室１０７に十分な作動油が残っていない場合、またはオイルポンプからの作動油の供給が遅れたような場合、気泡が油圧室１０６へ混入し、バルブリフトのばらつきが大きくなるおそれがある。
【０００７】
ところで、本出願人等は、吸気弁のバルブリフト特性、特にバルブリフト量及び作動角（リフト・作動角）を連続的に変更可能な可変動弁機構を先に提案している（特開平１１−０３６９０６号公報参照）。この機構を用いることにより、機関低速時から高速時まで、燃焼と充填効率の最適化による燃費性能の大幅な向上が得られるとともに、バルブリフト特性の変更制御により吸入空気量を調整することが可能となる。例えば、アイドリング等の極低負荷域では、吸気弁のバルブリフト量を０．５〜１．０ｍｍ程度の極低リフト状態とし、微少な吸入空気量の調整を吸気弁のリフト・作動角の変更制御を主体として行うことが可能となる。従って、従来のようにアイドル時等でスロットル弁により吸気を強く絞る場合に比して、吸気系へ作用する負圧を軽減してスロットル損失を大幅に低減できるなど、機関の性能向上へのメリットは大きい。
【０００８】
しかしながら、このような極低リフト状態では、吸気弁の寸法（全長）のばらつきや熱膨張、更にはバルブシートの摩耗などの要因に起因する気筒間のバルブリフト量のばらつきの影響が、吸入空気量に大きく影響し、機関安定性・信頼性を損ねるおそれがある。従って、このように吸気弁のバルブリフト特性の変更制御により吸入空気量を調整するシステムに、上述した油圧ラッシュアジャスタを適用し、定常的な機関運転中のバルブクリアランスを常にゼロに調整することは、吸入空気量の精度を向上する上でも極めて有効である。しかしながら、単に油圧ラッシュアジャスタ１００を適用したのみでは、上述したような機関始動時における吸気弁のバルブリフト量のばらつきに起因して、機関始動時に所望の吸入空気量が得られず、更なる改良が望まれている。
【０００９】
一方、機関停止時に固定カム１０２のベースサークル区間１１６が油圧ラッシュアジャスタ１００に当接・対向するゼロリフト状態となっていると、バルブスプリング１１７の荷重は図外のバルブシートに作用し、油圧ラッシュアジャスタ１００の油圧室１０６には実質的に荷重が作用しない。従って、この場合には油圧室１０６の容積がバルブクリアランスをゼロとする所期の状態まで拡張した状態に保持される。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の吸気弁駆動装置は、クランクシャフトに連動して作動するカムと、このカムと吸気弁（のバルブステム）又はその連携部材（スイングアームやロッカーアーム等）との間に介装され、油圧を利用して上記カムとの隙間を詰める油圧ラッシュアジャスタと、を有している。そして、機関停止状態で、上記油圧ラッシュアジャスタが適用される全ての気筒の吸気弁のバルブリフト量がほぼ０（ゼロ）である全気筒ゼロリフト状態となるように、吸気弁のバルブリフト特性が設定されていることを特徴としている。
【００１１】
このように、機関停止状態で全気筒ゼロリフト状態とすることにより、次回の機関始動直後から全気筒で油圧ラッシュアジャスタによりバルブクリアランスがほぼ０に調節されるので、バルブクリアランスに起因する打音の発生等を確実に回避できる。
【００１２】
典型的には、カムと吸気弁のバルブステムとの間に油圧ラッシュアジャスタが介装される直動式の動弁系に適用される。より具体的には、上記カムは、クランクシャフトに連動して軸回りに回転する吸気駆動軸と同軸上に配置されるとともに、この吸気駆動軸に連動して作動する。上記油圧ラッシュアジャスタは、上記カムに当接する第１可動体と、吸気弁のバルブステムに当接する第２可動体と、上記第１可動体と第２可動体との間に形成される油圧室と、この油圧室へ供給する作動油を貯留するリザーバ室と、を有している。
【００１３】
仮に機関始動時に油圧室が作動油のリークにより縮小している状態でも、リザーバ室に作動油が充分ある場合、比較的速やかに必要な量の作動油が油圧室へ補充されて、バルブクリアランスがゼロの状態に復帰する。しかしながら、直動式の動弁系では油圧ラッシュアジャスタの寸法が機関寸法に大きく影響するので、リザーバ室の容積を大きくすることが困難であり、この点からも、本発明のように機関停止状態で全気筒ゼロリフト状態とすることが好ましい。
【００１４】
なお、上記の「全気筒ゼロリフト状態」とは、機関停止状態で、全ての油圧ラッシュアジャスタがカムのベースサークル区間又はランプ区間に接する状態と言い換えることができる。
【００１５】
特に好ましくは、吸気弁のバルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構を有している。この場合、バルブリフト特性の変更制御により吸入空気量の調整を行うことができるが、その反面、仮に機関始動時に気筒間でバルブリフト量（バルブクリアランス）にばらつきがあると吸入空気量が大きく変動して機関安定性・信頼性を損ねるおそれがある。しかしながら本発明によれば、機関始動時から全気筒のバルブクリアランスが油圧ラッシュアジャスタによりほぼ０に調整されるため、上記のように機関安定性・信頼性を損ねることはない。
【００１６】
このような可変動弁機構を全気筒ゼロリフト状態に対応するバルブリフト特性に設定する手法として、機関停止を判断して可変動弁機構を積極的に駆動制御しても良いが、可変動弁機構の構造上の設定・制約により機関停止状態では自発的に所期のバルブフト特性の設定状態となるようにしても良い。一例として、油圧駆動式の可変動弁機構であって、駆動油圧が抜けるとスプリング（例えば図４のリターンスプリング３７）の付勢力等により初期位置に戻る機構の場合、その初期位置を所期のバルブリフト特性が得られる位置に設定しておけば、機関停止時に敢えて可変動弁機構を駆動制御しなくても、最終的には所望のバルブリフト特性が得られることとなる。
【００１７】
上記可変動弁機構が、少なくとも吸気弁のバルブリフト量を変更可能なリフト変更機構を含む場合、好ましくは機関停止状態ではバルブリフト量が最小値に設定される。特に、この最小値をほぼ０とすれば、クランク角や吸気弁の作動角の中心位相等にかかわらず、機関停止状態で確実に全気筒ゼロリフト状態とすることができる。
【００１８】
機関停止状態及び機関始動直後の状態では、一般的にはアイドリング運転が行われる。従って、アイドリング運転域におけるバルブリフト量を最小値近傍に設定すれば、機関停止前から機関停止状態を経て機関が始動するまでのバルブリフト量が最小値の近傍に維持されることとなり、バルブリフト量の変更量が少なくて済むので、好ましい。
【００１９】
このようなリフト変更機構の一例として、実質的に直動式の動弁レイアウトで、吸気弁のバルブリフト量及び作動角（リフト・作動角）の双方を連続的に変更可能なものを本出願人等は先に提案している（特開平１１−０３６９０６号公報参照）。この機構においては、上記カムが、クランクシャフトに連動して軸回りに回転する吸気駆動軸に揺動可能に支持され、この吸気駆動軸の回転に連動して所定の揺動範囲内を揺動する揺動カムである。そして、上記リフト変更機構が、吸気駆動軸に偏心して固定又は一体形成される駆動偏心軸部と、吸気弁のバルブリフト量の変更時に回転駆動される制御軸と、この制御軸に偏心して固定又は一体形成される制御偏心軸部と、この制御偏心軸部に回転可能に支持されるロッカーアームと、このロッカーアームの一端と上記駆動偏心軸部とを連携する第１リンクと、上記ロッカーアームの他端と上記揺動カムの先端とを連携する第２リンクと、を有している。
【００２０】
上記可変動弁機構が、吸気弁の作動角の中心位相を進角側及び遅角側へ変更可能な位相変更機構を含む場合、好ましくは機関停止状態で上記全気筒ゼロリフト状態となるように、上記作動角の中心位相を積極的に制御する。
【００２１】
機関停止状態では、一般的に、全気筒のピストンが圧縮荷重を受けるピストン上死点近傍から外れた状態で、クランクシャフトが停止する。つまり、機関停止状態のときになり得るクランク角の範囲では、全気筒のピストンがピストン上死点近傍から外れた状態となる傾向にある。特に、４気筒の内燃機関では、典型的には全気筒のピストンが行程半ばとなるクランク角の範囲でクランクシャフトが停止する。このような機関停止状態で、全気筒ゼロリフト状態を実現するためには、吸気弁の作動角の中心位相をピストン上死点近傍、あるいはピストン下死点近傍へ設定すれば良い。
【００２２】
上記位相変更機構の一例として、ヘリカルギアやベーンを用いて、クランクシャフトに対する吸気駆動軸の位相を変更するＶＴＣ（バルブ・タイミング・コントロール）機構が公知である。この機構では、上記カムが、クランクシャフトに連動して軸回りに回転する吸気駆動軸により駆動される。そして、上記位相変更機構が、クランクシャフトと一体的に回転する第１回転体と、上記吸気駆動軸と一体的に回転する第２回転体と、これら第１回転体から第２回転体へ回転動力を伝達するとともに、両回転体の相対的な回転位相を変更するヘリカルギアやベーン等を用いた手段と、を有している。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、機関停止状態では油圧ラッシュアジャスタが適用される全ての気筒の吸気弁のバルブリフト量が実質的に０（ゼロ）となるので、全ての油圧ラッシュアジャスタが、実質的に作動油がリークしておらず縮小していない状態となる。従って、機関を長時間停止した後に機関を起動したような場合にも、全気筒のバルブクリアランスが略０となり、気筒間のバルブリフト量のばらつきがほぼ完全に解消される。この結果、機関始動時における打音の発生が抑制されることに加え、可変動弁機構を用いて吸気弁のバルブリフト特性を変更制御して吸入空気量を調整する構成の場合には、機関始動時における吸入空気量のばらつきが抑制され、機関信頼性・安定性が著しく向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
先ず、全実施形態に共通する多気筒内燃機関の吸気弁駆動装置の基本構成について、図１〜５を参照して説明する。
【００２５】
図１を参照して、シリンダヘッド１の上部には、互いに平行に気筒列方向へ延びる吸気駆動軸２１と排気駆動軸（カムシャフト）２とがブラケット８を介して回転可能に支持されている。これら吸気駆動軸２１及び排気駆動軸２は、プーリ又はスプロケットを介してクランクシャフトから回転動力が伝達され、このクランクシャフトの回転に連動して自身の軸回りに回転する。排気駆動軸２には、複数の固定カム２ａが固定又は一体形成されており、各固定カム２ａと排気弁３のバルブステム３ａとの間にバルブリフタ３ｂが介装されている。吸気駆動軸２１には、各気筒毎に揺動カム２２が揺動自在に外嵌・支持されている。揺動カム２２は、図２にも示すように一対のカム本体２２ａを円筒状のジャーナル部２２ｂで一体的に連結した構造となっており、各カム本体２２ａと吸気弁４のバルブステム４ａとの間に、バルブリフタとしての油圧ラッシュアジャスタ４０が介装されている。揺動カム２２は、後述するリフト変更機構５により吸気駆動軸２１と連携され、吸気駆動軸２１の回転に連動して所定の揺動範囲内を揺動する。従って、吸・排気側ともに、駆動軸２１，２と同軸上に設けられたカム２２，２ａにより、バルブリフタ４０，３ｂを介して吸・排気弁４，３を直接的に駆動する直動式の動弁レイアウトとなっている。なお、排気弁３のバルブリフタ３ｂも吸気弁側と同様に油圧ラッシュアジャスタとしても良い。
【００２６】
図２を参照して、この吸気弁駆動装置は、吸気弁のバルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構として、吸気弁のバルブリフト量及び作動角（リフト・作動角）を連続的に変更可能なリフト変更機構５と、吸気弁のリフト・作動角の中心位相を進角側及び遅角側へ変更可能な位相変更機構６と、を有している。
【００２７】
リフト変更機構５は、吸気駆動軸２１に偏心して固定又は一体形成された円筒状又は円柱状の駆動偏心軸部２３と、吸気駆動軸２１と平行に気筒列方向へ延びる制御軸２４と、この制御軸２４に偏心して固定又は一体形成された円筒状又は円柱状の制御偏心軸部２５と、この制御偏心軸部２５に回転可能に外嵌・支持されるロッカーアーム２６と、このロッカーアーム２６の一端と駆動偏心軸部２３とを連携するリング状の第１リンク２７と、ロッカーアーム２６の他端と揺動カム２２の先端とを連携するロッド状の第２リンク２８と、を有している。
【００２８】
クランクシャフトに連動して吸気駆動軸２１が回転すると、駆動偏心軸部２３に支持される第１リンク２７の一端が吸気駆動軸２１の軸心に対して回転変位して、この第１リンク２７が全体としてほぼ並進作動し、この第１リンク２７に連携するロッカーアーム２６及び第２リンク２８を介して揺動カム２２が所定の揺動角度範囲内で揺動し、油圧ラッシュアジャスタ４０を介して吸気弁が開閉駆動される。また、作動角制御アクチュエータ１０により制御軸２４の角度を変化させると、制御偏心軸部２５に外嵌するロッカーアーム２６の揺動中心が制御軸２４の軸心に対して回転変位し、各リンク２７，２８を介して揺動カム２２の初期姿勢（揺動範囲の中心位相）が変化する。この結果、図３に示すように、クランク角度に対する吸気弁の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気弁の作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。
【００２９】
このようなリフト変更機構５は、ロッカーアーム２６や各リンク２７，２８が吸気駆動軸２１の周囲に集約されており、コンパクトで機関搭載性に優れている。また、駆動偏心軸部２３と第１リンク２７との軸受部や、制御偏心軸部２５とロッカーアーム２６との軸受部のように、部材間の連結部の多くが面接触となっているため、潤滑が行いやすいことに加え、リターンスプリング等の付勢手段を敢えて必要とせず、耐久性，信頼性にも優れている。更に、実質的に直動式の動弁レイアウトとなっているため、簡素かつコンパクトな構成で回転限界の向上を図れるとともに、従来の固定カムを用いた固定動弁系の内燃機関にも少ない変更で容易に適用できる。
【００３０】
更に、図１に示すように、吸気駆動軸２１の軸心を吸気弁のバルブステム中心線４ｂに対して所定方向（図１の右方向）へオフセットさせることにより、揺動カム２２と油圧ラッシュアジャスタ４０との接触範囲を拡大できることに加え、排気駆動軸２と吸気駆動軸２１との軸間距離を広げることなくバンク角を縮小できる。しかしながら、吸気弁のバルブステム中心線４ｂ上に吸気駆動軸２１の軸心を配置しても良く、この場合、従来の固定動弁系からの変更が少なくて済む。
【００３１】
図４（ａ）を参照して、吸気駆動軸２１の一端外周には、カムプーリ３２が同軸状に配設されている。カムプーリ（又はカムスプロケット）３２は、タイミングベルト（又はタイミングチェーン）を介してクランクシャフトに連携され、このクランクシャフトと同期して回転する。位相変更機構６は、吸気駆動軸２１と一体的に回転する内周側ギア（第２回転体）３１と、カムプーリ３２と一体的に回転する外周側ギア（第１回転体）３３と、これら内周側ギア３１及び外周側ギア３３にそれぞれ噛合するヘリカルギア３４を有し、外周側ギア３３から内周側ギア３１へ回転動力を伝達する筒状のプランジャ３５と、を有している。プランジャ３５の一側には油圧室３６が液密に画成されている。この油圧室３６の油圧を油圧切換弁のような第２油圧装置１３（図２参照）により切換・調整することにより、プランジャ３５がリターンスプリング３７の付勢力に抗して軸方向へ移動して、このプランジャ３５に噛合するカムプーリ３２と吸気駆動軸２１との相対的な回転位相が変化する。これにより、図４（ｂ）に示すようにクランク角に対する吸気弁のリフト作動角の中心位相が進角側又は遅角側に変化する。
【００３２】
このようなリフト変更機構５と位相変更機構６とは、互いに干渉することなく併用可能で、これにより吸気弁の開時期（ＩＶＯ）及び閉時期（ＩＶＣ）を互いに独立して変更・調整することが可能である。そして、これらリフト変更機構５及び位相変更機構６を併用して吸気弁のバルブリフト特性を高度に制御することにより、アイドル等の極低負荷域を含めて吸入空気量を迅速かつ正確に調整することが可能となり、従来のように主としてスロットル弁により吸入空気量を調整する場合に比して、スロットル損失の低減及び燃費の向上等のメリットが得られる。
【００３３】
図２を参照して、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）７は、各種センサより検出されるバルブリフト信号，機関負荷，機関回転数，及び油水温等に基づいて、燃料噴射制御等の一般的な機関制御を行う他、油圧駆動式の作動角制御アクチュエータ１０への油圧を切換・調節する油圧切換弁のような第１油圧装置１１及び上記の第２油圧装置１３へ制御信号を出力して、リフト変更機構５及び位相変更機構６の動作を制御する。
【００３４】
図５を参照して、油圧ラッシュアジャスタ４０は、揺動カム２２に接触して一体的に作動する第１可動体４１と、バルブステム４ａの上端に接触する第２可動体としての有底円筒状の外筒４２と、を有している。第１可動体４１は、シリンダヘッド１に穿設されるガイド孔１ａ（図１参照）に摺動自在に嵌合する有底円筒状のリフタ本体４３と、このリフタ本体４３の内側壁部に当接し、このリフタ本体４３と一体的に作動する内筒４４と、を有している。リフタ本体４３には、その内周壁面から内方へ突出して外筒４２をバルブステム中心線４ｂに沿ってスライド可能に支持する支持片４５が固定又は一体形成されている。
【００３５】
外筒４２と内筒４４との間には油圧室４６が液密に画成されている。内筒４４には、油圧室４６へ供給する作動油を貯留するリザーバ室４７と、このリザーバ室４７から油圧室４６へ連通する油通路４８と、が油圧室４６の上方に形成されている。リザーバ室４７には、給油孔４９，５０等を経由して作動油が供給される。油通路４８を開閉するチェック弁（ワンウェイバルブ）５１は、チェック弁スプリング５２により閉方向へ付勢されている。内筒４４と外筒４２との間にはタペットスプリング５３が介装されている。このタペットスプリング５３は、内筒４４と外筒４２とを、バルブステム中心線４ｂに沿って油圧室４６の容積（外筒４２と内筒４４との間の距離）が拡大する方向、言い換えると外筒４２が揺動カム２２へ近づく方向（図の上方向）へ付勢している。なお、リザーバ室４７の上方には空気抜き穴５４がリフタ本体４３に形成されている。また、内筒４４と外筒４２のスライド範囲を規制するリング状のストッパ５５が外筒４２の外周に取り付けられている。
【００３６】
定常的な機関運転中に、カム本体２２ａの外周面に形成されたカムプロフィールにおけるリフト区間５６（図１）が油圧ラッシュアジャスタ４０のリフタ本体４３の冠面に対向・当接するリフト状態となると、カム本体２２ａからの荷重がリフタ本体４３，内筒４４，油圧室４６及び外筒４２を経由してバルブステム４ａへ伝達され、吸気弁４がバルブスプリングのばね力に抗して押し下げられる。
このとき、油圧室３６内の油圧が上昇し、外筒４２と内筒４４との隙間から作動油が僅かにリーク（漏洩）する。しかしながら、続いてカム本体２２ａのベースサークル区間５７（図１）がリフタ本体４３の冠面に対向するゼロリフト状態となると、タペットスプリング５３の付勢力によりチェック弁５１が開いてリザーバ室４７から油圧室４６へ作動油が補充されて、リフタ本体４３の冠面がカム本体２２ａに速やかに当接する。このように、油圧ラッシュアジャスタ４０は、定常的な機関運転中におけるバルブクリアランスを常に０（ゼロ）に自動的に調整する機能を有している。
【００３７】
しかしながら、仮に機関停止時に幾つかの気筒の吸気弁がリフト状態となっていると、上記従来技術の欄でも述べたように、油圧室４６内の容積が縮小し、次回の機関起動（始動）直後の当初はある程度のバルブクリアランスが残ってしまう。このため、起動直後のバルブリフト量のばらつきに起因して所望の吸入空気量が得られなくなり、機関安定性が著しく低下するおそれがある。そこで、以下に示す実施形態では、機関停止状態では、油圧ラッシュアジャスタ４０が適用される全ての気筒の吸気弁４のバルブリフト量がほぼ０である全気筒ゼロリフト状態となるように、機関停止状態における吸気弁のバルブリフト特性を設定している。より具体的には、機関停止時に、カム本体２２ａの外周面に形成されるカムプロフィールにおけるベースサークル区間５７又はカムランプ区間が油圧ラッシュアジャスタ４０と対向・当接するように設定されており、カム本体２２ａから油圧ラッシュアジャスタ４０へ実質的に荷重が作用しないように設定されている。
［第１実施形態］
リフト変更機構５により、クランク角に係わらず、機関停止状態におけるバルブリフト量を、最小値であるほぼ０（ゼロ）に設定する。すなわち、図３に示すように、リフト変更機構５のリフト作動角の変更可能範囲を、バルブリフト量がほぼ０となるゼロリフト状態（ａ）を含むように予め設定しておく。そして、機関停止時にリフト変更機構５をゼロリフト状態に設定する。
【００３８】
図６は、機関停止時に確実にゼロリフト状態となるように、リフト変更機構５を積極的に駆動制御する場合の制御の流れを示している。機関停止の直前はアイドリング状態にあることが一般的であるが、エンスト（失火）等により機関停止する場合もあり得る。従って、キーＯＦＦ信号が入力された場合（Ｓ１）、あるいはクランク角センサ等により検出される機関回転数が所定値（０に近い値）よりも小さい場合に（Ｓ２）、リフト変更機構５をゼロリフト状態に制御する（Ｓ３）。より具体的には、リフト変更機構５の制御軸２４の目標回転角度をゼロリフト状態に対応する角度に設定し、実際の制御軸回転角度が目標回転角度と一致するように、リフト・作動角制御用の第１油圧装置１１へ制御信号を出力する。
【００３９】
なお、好ましくは、キーＯＦＦ信号が入力された場合でも、実際の制御軸角度がゼロリフトに対応する目標回転角度に到達するまで、制御系の電源をＯＦＦにしない。また、クランクシャフトからの動力により駆動する機関駆動式の油圧ポンプからアクチュエータ１０等の駆動油圧を得ている場合には、機関回転が完全に停止すると駆動油圧がなくなってしまうので、キーＯＦＦ信号の入力から機関回転が完全に停止までの間に、上記の制御が完了できるようにしておく。
【００４０】
このような第１実施形態では、機関停止状態で確実に全気筒ゼロリフト状態を実現できるとともに、機関停止時における中心位相の制御を行う必要がない点で有利であるが、図３に示すようにリフト・作動角の制御レンジをゼロリフト状態（ａ）を含むように広く取ることが機構上の前提となる。
【００４１】
図７は、この第１実施形態に係るバルブリフト特性の一設定例を示している。
同図に示すように、機関停止時▲１▼には作動角がほぼゼロリフト状態に設定される。起動直後のクランキング時▲２▼には、停止時▲１▼よりもリフト・作動角を増加させ、初爆後のアイドリング時▲３▼には、クランキング時▲２▼よりもリフト・作動角を更に増加させるとともに、中心位相φを遅角させてＩＶＣを下死点へ近づける。
【００４２】
なお、油圧駆動式の作動角制御アクチュエータ１０により変更されるリフト・作動角の初期位置をゼロリフト状態としておけば、上記のように機関停止時に積極的にリフト・作動角を制御しなくても、油圧が低下する機関停止状態には、多少時間はかかるものの最終的にはゼロリフト状態となる。
【００４３】
［第２実施形態］
第２実施形態では、リフト変更機構５及び位相変更機構６を併用して全気筒ゼロリフト状態を実現している。すなわち、機関停止時に、リフト作動角を充分に小さい値（典型的には最小値、但しゼロリフトではない）にするとともに、機関停止後になり得るクランク角の範囲において、全気筒ゼロリフト状態となるように、位相変更機構６による吸気弁の作動角の中心位相を制御する（あるいは初期位相を予め設定する）。
【００４４】
一般的に、全気筒のピストンがピストン行程の半ばとなる状態（クランク角）でクランクシャフトは停止する。その理由の一つは、ピストン上死点付近では圧縮圧力が発生し、ピストンを戻す方向に力が働くためである。他の理由として、ピストン行程の半ばではピストン速度が速いため、摩擦損失が大きいことも挙げられる。特に４気筒の内燃機関では、全気筒がピストン行程の半ばとなるクランク角が比較的広いため、吸気弁の作動角が十分に小さければ（少なくとも９０°ＣＡ以下）、全気筒ゼロリフト状態となるクランク角の範囲を余裕を持って設定することが可能である。これに対し、従来の固定カムを用いた動弁系では、一般的に吸気弁の作動角が１８０°ＣＡ以上に設定されているため、いずれかの気筒の吸気弁が開いていることになり、全気筒ゼロリフト状態となるクランク角の範囲がそもそも存在しない。従って、このように位相変更機構６の設定によりゼロリフト状態を実現する場合には、機関停止時に吸気弁の作動角を十分に小さい値（典型的には最小値）にしておくことが不可欠となる。
【００４５】
例えば４気筒の内燃機関において、ピストン行程半ばにある全気筒でゼロリフトを達成するためには、吸気弁の作動角の中心位相を、上死点付近、あるいは下死点付近に設定すれば良い。
【００４６】
図８は、機関停止状態で吸気弁の中心位相を上死点近傍に設定する場合のバルブリフト特性の一設定例を示している。同図に示すように、機関停止時▲１▼には中心位相φを上死点近傍とし、リフト・作動角も十分に小さくする。起動直時のクランキング時▲２▼には停止時▲１▼に対して中心位相φを遅角させる。初爆後のアイドリング時▲３▼には、ＩＶＣを下死点付近に設定する。Ｒ／Ｌ走行時▲４▼では、ポンプ損失を低減するために、ＩＶＯを上死点より進めて所望のバルブオーバラップを確保し、ＩＶＣは下死点よりも大きく進めた角度にする。全開時▲５▼では充填効率が最大となるようにＩＶＣを下死点近傍に設定する。
【００４７】
図９は、機関停止状態で吸気弁の中心位相を下死点近傍に設定する場合のバルブリフト特性の一設定例を示している。同図に示すように、機関停止時▲１▼には中心位相φを下死点近傍とし、リフト・作動角を十分に小さくする。起動直時のクランキング時▲２▼には、機関停止時▲１▼に対して中心位相φを進角させるとともに作動角を増加させていく。初爆後のアイドリング時▲３▼には、ＩＶＣを下死点付近に設定する。Ｒ／Ｌ走行時▲４▼及び全開時▲５▼では図８の場合と同じように設定する。
【００４８】
図８及び図９のいずれの場合でも、アイドリング時▲３▼における作動角を、機関停止時▲１▼における最小値の近傍、つまり十分に小さい値に設定している。従って、一般的にはアイドリング運転が行われる機関停止直前から機関停止状態を経て機関が始動するまでのリフト・作動角の変更量が十分に抑制される。
【００４９】
図１０は、機関停止時に確実に全気筒ゼロリフト状態となるように、リフト変更機構５及び位相変更機構６を積極的に駆動制御する場合の制御の流れを示している。上記第１実施形態と同様、キーＯＦＦ信号が入力された場合（Ｓ１１）、あるいはクランク角センサ等により検出される機関回転数が所定値に満たない場合に（Ｓ１２）、全気筒ゼロリフト状態となるようにリフト変更機構５及び位相変更機構６を制御する（Ｓ１３，Ｓ１４）。具体的には、リフト変更機構５の制御軸２４の目標回転角度を、所定の極小リフト状態に対応する角度に設定し、実際の制御軸回転角度が目標回転角度と一致するように、第１油圧装置１１へ制御信号を出力する。また、吸気弁の中心位相が上死点近傍の最進角位相又は下死点近傍の最遅角位相となるように、第２油圧装置１３へ制御信号を出力する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の吸気弁駆動装置を示すシリンダヘッドの断面対応図。
【図２】可変動弁機構としてのリフト変更機構を示す概略斜視図。
【図３】リフト変更機構によるバルブリフト特性の変化の様子を示す特性図。
【図４】可変動弁機構としての位相変更機構を示す断面図（ａ）及びその特性図（ｂ）。
【図５】油圧ラッシュアジャスタを単体で示す断面図。
【図６】第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図７】第１実施形態に係るバルブリフト特性の一設定例を示す説明図。
【図８】第２実施形態に係るバルブリフト特性の一設定例を示す説明図。
【図９】第２実施形態に係るバルブリフト特性の他の設定例を示す説明図。
【図１０】第２実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図１１】直動式の固定動弁系に油圧ラッシュアジャスタを適用した公知例を示す断面図。
【符号の説明】
５…リフト変更機構（可変動弁機構）
６…位相変更機構（可変動弁機構）
２１…吸気駆動軸
４０…油圧ラッシュアジャスタ
４１…第１可動体
４２…外筒（第２可動体）
４６…油圧室
４７…リザーバ室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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