(57)【要約】【課題】低リフト時のポンプ損失を低減しつつ、吸気充填効率の向上を図ることができるような可変動弁機構を提供すること。【解決手段】可変動弁機構３０は、ロッカアーム３１と、ロッカアーム３１に取り付けられる一対のアーム部材（第１アーム３２および第２アーム３３）とを備えている。ロッカアーム３１には、バルブ当接部としてのタペット部材３４と、カム当接部としてのローラ３５とが設けられる。第１アーム３２は、第１連結軸４１と第１支軸４３とで支持される。第２アーム３３は、第２連結軸４２と第２支軸４４とで支持される。第１アーム３２は、ローラ３５が吸気カムシャフトのまわりを移動されるように、移動可能に設けられている。第２アーム３３は、第２連結軸４２を中心として回動可能に設けられている。【選択図】図４
2007154706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッカアームと、このロッカアームに取り付けられる一対のアーム部材とを備え、
ロッカアームには、エンジンバルブのバルブステムの端部に当接するバルブ当接部と、カムシャフトに備えられる動弁カムに当接するカム当接部とが設けられ、
一対のアーム部材のうち、動弁カムに近い側に配設される第１のアーム部材は、その一端部が第１連結軸を介してロッカアームに回動可能に連結され、他端部が第１支軸を介してエンジン本体に回動可能に支持され、
一対のアーム部材のうち、動弁カムから遠い側に配設される第２のアーム部材は、その一端部が第２連結軸を介してロッカアームに回動可能に連結され、他端部が第２支軸を介してエンジン本体に回動可能に支持されており、
動弁カムの回転によりロッカアームが揺動されることによってエンジンバルブが開閉される可変動弁機構であって、
前記第１のアーム部材は、カム当接部がカムシャフトまわりを移動されるように、移動可能に設けられるとともに、
前記第２のアーム部材は、第２連結軸を中心として回動可能に設けられていることを特徴とする可変動弁機構。
【請求項２】
前記第１のアーム部材の移動により、カム当接部は、カムシャフトを中心とした仮想円上に沿って移動されることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構。
【請求項３】
前記第１のアーム部材と、第２のアーム部材とが、同一のアクチュエータによって駆動されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気バルブや排気バルブのバルブ特性を連続的に変更する可変動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（内燃機関）の可変動弁機構として、エンジンバルブ（吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブ）のリフト量や作用角のようなバルブ特性を、エンジンの運転状態に応じて連続的に変更可能とする技術が知られている。この技術によれば、例えば、エンジンの低回転低負荷域では、吸気バルブのリフト量を小さくして吸入空気量を少なくすることで、スロットル弁の開度制御によって生ずるポンプ損失を低減し、燃費の向上を図ることができる。また、高回転高負荷域では吸気バルブのリフト量を大きくし、吸気充填効率の向上により出力の増加を図ることができる。
【０００３】
そして、そのような可変動弁機構の一例に、エンジンバルブの作用角を変えずに、リフト量だけを連続的に変更するものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。具体的には、エンジンバルブを開閉するロッカアームが一対のリンクアームを介してエンジン本体に枢支され、一対のリンクアームのうち、動弁カムに近い側のリンクアームを動弁カムにより駆動してロッカアームを揺動させるとともに、動弁カムから遠い側のリンクアームのエンジン本体側の支点の位置を移動させることによって、エンジンバルブのリフト量だけを連続的に変更するようにしたものが示されている。
【特許文献１】特開２００４−３６５６０号公報
【特許文献２】特開２００４−３５３５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンバルブのリフト量は、例えば、図８に示すように変更される。ここでは、低リフトの場合から高リフトの場合までの複数のリフト曲線を示している。エンジンバルブのリフト量は、低リフトの場合から高リフトの場合までの間で無段階に変更可能となっている。一方、エンジンバルブの作用角、言い換えれば、エンジンバルブの開弁時期ＶＯから閉弁時期ＶＣまでの角度範囲（図８ではクランク角で表している）は、変更されず、低リフトの場合にも、高リフトの場合にも、同一となっている。
【０００５】
ここで、エンジンでは、低リフト時に吸気バルブの閉弁時期を下死点より早くなるようにして、エンジンのポンプ損失を低減するようにしている。しかし、上述のような可変動弁機構を吸気バルブに適用した場合、吸気バルブの作用角は変更されないので、低リフト時には、吸気バルブの閉弁時期を下死点より早くすることが困難であり、したがって、ポンプ損失を低減することができないといった問題点がある。
【０００６】
また、上述のエンジンバルブの開弁時期ＶＯおよび閉弁時期ＶＣは、動弁カムのベース部分とロッカアームのカム当接部との間に、クリアランス（バルブクリアランス）がないときのものとなっている。これに対し、バルブクリアランスがある場合、実際には、エンジンバルブの開弁時期および閉弁時期は、上述のＶＯおよびＶＣとは異なるものとなる。つまり、バルブクリアランスがある場合、そのバルブクリアランスの分だけ、開弁時期はＶＯよりも遅くなり遅角側へずれる。また、閉弁時期はＶＣよりも早くなり進角側へずれる。したがって、バルブクリアランスがある場合には、エンジンバルブの作用角が変化する。例えば、図９に示すように、バルブクリアランスがある場合、吸気バルブの開弁時期が、ＩＶＯからＩＶＯ’にずれ、また、閉弁時期は、ＩＶＣからＩＶＣ’にずれる。そして、低リフト時には、高リフト時に比べて、開弁時期および閉弁時期のずれが大きくなる。なお、図９には、吸気バルブのリフト曲線ＣＩに加えて、排気バルブのリフト曲線ＣＥを示している。
【０００７】
また、エンジンでは、吸気充填効率を向上させるために、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングをオーバーラップさせるようにしている。ところが、上述のように、バルブクリアランスがあれば、その分だけエンジンバルブの作用角が変化されるので、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングがオーバーラップする期間が短くなり、場合によっては、吸気バルブの開弁時期ＩＶＯ’が排気バルブの閉弁時期ＥＶＣよりも遅くなってバルブタイミングがオーバーラップしなくなる可能性がある。したがって、吸気充填効率を向上させることができないという問題点がある。特に、低リフト時には、上述したように、エンジンバルブの開弁時期および閉弁時期のずれが大きくなるので、バルブタイミングがオーバーラップしなくなる可能性が高くなるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述した従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、エンジンバルブのリフト量に加えて位相角を変更でき、低リフト時のポンプ損失を低減しつつ、吸気充填効率の向上を図ることができるような可変動弁機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、ロッカアームと、このロッカアームに取り付けられる一対のアーム部材とを備え、ロッカアームには、エンジンバルブのバルブステムの端部に当接するバルブ当接部と、カムシャフトに備えられる動弁カムに当接するカム当接部とが設けられ、一対のアーム部材のうち、動弁カムに近い側に配設される第１のアーム部材は、その一端部が第１連結軸を介してロッカアームに回動可能に連結され、他端部が第１支軸を介してエンジン本体に回動可能に支持され、一対のアーム部材のうち、動弁カムから遠い側に配設される第２のアーム部材は、その一端部が第２連結軸を介してロッカアームに回動可能に連結され、他端部が第２支軸を介してエンジン本体に回動可能に支持されており、動弁カムの回転によりロッカアームが揺動されることによってエンジンバルブが開閉される可変動弁機構であって、前記第１のアーム部材は、カム当接部がカムシャフトまわりを移動されるように、移動可能に設けられるとともに、前記第２のアーム部材は、第２連結軸を中心として回動可能に設けられていることを特徴とする。なお、エンジン本体は、エンジンのシリンダヘッド、シリンダヘッドに一体的に設けられた支持部材等を意味し、支持部材は、例えば、カムシャフトを支持するカムハウジング等である。
【００１０】
上記構成の可変動弁機構では、第２のアーム部材を第２連結軸を中心として回動させることによって、エンジンバルブのリフト量を連続的に変更することができる。また、カム当接部がカムシャフトのまわりを移動するように、第１のアーム部材を移動させることによって、エンジンバルブの位相角、言い換えれば、エンジンバルブの開弁時期および閉弁時期を連続的に変更することができる。
【００１１】
より具体的には、前記第１のアーム部材の移動によって、カム当接部がカムシャフトを中心とした仮想円上に沿って移動するようにしている。
【００１２】
これにより、カム当接部がカムシャフトを中心とした仮想円上に沿ってカムシャフトの回転方向と逆方向に移動されると、動弁カムのノーズ部分によりカム当接部が押圧されるタイミングが早くなり、エンジンバルブの位相角が進角側へずれるように変更される。逆に、カム当接部がカムシャフトを中心とした仮想円上に沿ってカムシャフトの回転方向と同方向に移動されると、動弁カムのノーズ部分によりカム当接部が押圧されるタイミングが遅くなり、エンジンバルブの位相角が遅角側へずれるように変更される。
【００１３】
このように、可変バルブタイミング機構を別途用いなくても、エンジンバルブの開弁時期および閉弁時期が変更可能となっている。これにより、可変動弁機構を吸気バルブに適用した場合、吸気バルブの位相角を進角側へ変更することによって、低リフト時に、吸気バルブの閉弁時期を下死点より早くすることができ、エンジンのポンプ損失を低減することができる。
【００１４】
また、動弁カムのベース部分とロッカアームのカム当接部との間に、クリアランス（バルブクリアランス）が存在すれば、エンジンバルブの開弁時期が遅角側へずれ、閉弁時期が進角側へずれて、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングがオーバーラップしなくなる可能性がある。これに対し、上記構成の可変動弁機構によれば、バルブクリアランスが存在しても、エンジンバルブの位相角を変更（吸気バルブの場合には進角側へ変更し、排気バルブの場合には遅角側へ変更）することによって、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを確実にオーバーラップさせることができ、これにより、エンジンの吸気充填効率を向上させることができる。
【００１５】
また、上記構成の可変動弁機構において、好ましくは、前記第１のアーム部材と、第２のアーム部材とを、同一のアクチュエータによって駆動するようにする。こうすると、より安価な構成によって、第１のアーム部材と第２のアーム部材とを同期させて駆動することが可能となり、エンジンバルブのリフト量および位相角を互いに同期させて変更することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、吸気バルブの位相角を進角側へ変更することによって、低リフト時に、吸気バルブの閉弁時期を下死点より早くすることができ、エンジンのポンプ損失を低減することができる。また、バルブクリアランスが存在する場合であっても、エンジンバルブの位相角を変更することによって、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを確実にオーバーラップさせることができ、これにより、エンジンの吸気充填効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１８】
以下では、本発明の可変動弁機構を車両に搭載されるエンジン（内燃機関）に適用した例を挙げて説明する。そして、以下の例では、可変動弁機構を吸気バルブについて適用した場合について述べる。
【００１９】
まず、エンジンの概略構成について、図１を用いて説明する。
【００２０】
この例のエンジン１０は、気筒（シリンダ）１２を有するシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に取り付けられるシリンダヘッド１４とを備えている。シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１４は、それぞれエンジン本体の一部を構成している。
【００２１】
シリンダブロック１１の気筒１２内には、ピストン１３が往復運動可能な状態で収容されている。ピストン１３は、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されており、ピストン１３の往復運動がコネクティングロッドによってクランクシャフトの回転運動に変換される。
【００２２】
エンジン１０のシリンダヘッド１４には、燃焼室１５に連通する吸気ポート１７と排気ポート１８とが設けられている。燃焼室１５には、点火プラグ１６が配置されている。
【００２３】
シリンダヘッド１４には、吸気ポート１７を開閉する吸気バルブ２１と、排気ポート１８を開閉する排気バルブ２２とがそれぞれ配置されている。また、シリンダヘッド１４には、吸気バルブ２１の開閉作動をガイドするガイド筒２１ａと、排気バルブ２２の開閉作動をガイドするガイド筒２２ａとがそれぞれ設けられている。ガイド筒２１ａおよびガイド筒２２ａ内には、吸気バルブ２１のバルブステム２１ｂおよび排気バルブ２２のバルブステム２２ｂがそれぞれ摺動可能な状態で挿入されている。
【００２４】
ガイド筒２１ａから突出した吸気バルブ２１のバルブステム２１ｂの上部には、リテーナ２１ｃが取り付けられており、リテーナ２１ｃとシリンダヘッド１４との間には、バルブスプリング２１ｄが設けられている。吸気バルブ２１は、バルブスプリング２１ｄの弾性力によって吸気ポート１７を閉じる方向に付勢されている。また、排気バルブ２２にも同様に、リテーナ２２ｃ、バルブスプリング２２ｄが設けられており、排気バルブ２２は、バルブスプリング２２ｄの弾性力によって排気ポート１８を閉じる方向に付勢されている。
【００２５】
吸気バルブ２１の上方には、吸気カム２３ａを有する吸気カムシャフト２３が配置されている。吸気カム２３ａは、ベース部分２３ｂとノーズ部分２３ｃとを備えている。また、排気バルブ２２の上方には、排気カム２４ａを有する排気カムシャフト２４が配置されている。吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４は、それぞれシリンダヘッド１４に設けられた支持壁部によって回転自在に支持されている。なお、シリンダヘッド１４の支持壁部は、例えば、シリンダヘッドに一体的に設けられたカムハウジング等であり、エンジン本体の一部を構成している。
【００２６】
吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４は、タイミングチェーン等を介してクランクシャフトに駆動連結されている。そして、クランクシャフトの回転がタイミングチェーン等を介して吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４にそれぞれ伝達される。これにより、吸気カムシャフト２３および排気カムシャフト２４が回転されて、吸気バルブ２１および排気バルブ２２がそれぞれ開閉されるようになっている。なお、吸気カムシャフトは、時計方向（図１の矢印の方向）に回転される。
【００２７】
この例では、吸気バルブ２１を開閉するための動弁装置に、可変動弁機構３０が備えられている。次に、可変動弁機構３０について、図１〜図６により説明する。なお、排気バルブ２２を開閉するための動弁装置には、可変動弁機構３０は備えられておらず、排気バルブ２２は、排気カム２４ａの回転によりロッカアーム２６が揺動されることによって開閉されるようになっている。
【００２８】
可変動弁機構３０は、吸気バルブ２１のリフト量（最大リフト量）および位相角を連続的に変更するための機構であって、吸気カムシャフト２３の近傍に配置されている。可変動弁機構３０には、ロッカアーム３１と、ロッカアーム３１に取り付けられる一対のアーム部材（第１アーム３２および第２アーム３３）とが備えられている。
【００２９】
ロッカアーム３１は、吸気バルブ２１と吸気カム２３ａとの間に配設されている。ロッカアーム３１には、バルブ当接部３１ａと、カム当接部３１ｂとが設けられている。バルブ当接部３１ａは、ロッカアーム３１の一端側に設けられており、吸気バルブ２１のバルブステム２１ｂの上端面と接する部位である。この例では、バルブ当接部３１ａは、ロッカアーム３１の一端側に取り付けられたタペット部材３４となっている。カム当接部３１ｂは、吸気カム２３ａに接触する部位である。この例では、カム当接部３１ｂは、ロッカアーム３１に支持されたローラ３５となっている。ローラ３５は、後述する第１連結軸４１によって回転自在に支持されている。
【００３０】
ロッカアーム３１は、吸気カム２３ａの回転にしたがって揺動され、これにより、吸気バルブ２１が開閉される。つまり、吸気カムシャフト２３が駆動され、吸気カム２３ａが回転されると、ローラ３５が吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃによって押圧される。これにより、ロッカアーム３１が揺動される。そして、そのロッカアーム３１の揺動がタペット部材３４を介して吸気バルブ２１に伝えられることによって、吸気バルブ２１が開弁される。また、吸気カム２３ａがさらに回転されて、ローラ３５が吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃによって押圧されなくなると、吸気バルブ２１が閉弁される。
【００３１】
ロッカアーム３１の他端側には、第１連結軸４１および第２連結軸４２が上下に設けられている。上側の第１連結軸４１には、第１アーム３２の一端側が回動可能に連結されている。下側の第２連結軸４２には、第２アーム３３の一端側が回動可能に連結されている。第１連結軸４１および第２連結軸４２は、シリンダヘッド１４に設けられた支持壁部によって支持されている。
【００３２】
第１アーム３２は、吸気カム２３ａに近い側に配置されている。第１アーム３２の他端側は、シリンダヘッド１４の支持壁部に支持された第１支軸４３に回動可能に連結されている。つまり、第１アーム３２は、その一端部が第１連結軸４１を介してロッカアーム３１に回動可能に連結され、他端部が第１支軸４３を介してシリンダヘッド１４の支持壁部に回動可能に支持されている。第１アーム３２は、吸気カム２３ａの回転時には第１支軸４３を中心に揺動される。
【００３３】
また、第１アーム３２は、アクチュエータ３６により移動可能に設けられている。アクチュエータ３６が駆動され、第１アーム３２が移動されるに伴って、ロッカアーム３１、第１連結軸４１（ローラ３５）、第１支軸４３も移動される。第１アーム３２を移動するための機構として、公知の機構、例えば、モータにより回転されるねじ軸上に、コントロールアームを連結したものを採用することができる（例えば、上記特許文献２参照）。なお、第１アーム３２の移動をスムーズに行うために、第１アーム３２を支持する第１連結軸４１、第１支軸４３をシリンダヘッド１４の支持壁部に形成されたガイド用の溝、長孔等に挿入し、その溝、長孔等に沿わせて第１連結軸４１、第１支軸４３を移動させるようにしてもよい。
【００３４】
第１アーム３２の移動により、第１連結軸４１（ローラ３５）が吸気カムシャフト２３を中心に移動される。これにより、吸気バルブ２１の位相角が連続的に変更される。吸気バルブ２１の位相角の変更については、詳しくは後述する。
【００３５】
第２アーム３３は、吸気カム２３ａから遠い側に配置されている。第２アーム３３の他端側は、シリンダヘッド１４の支持壁部に支持された第２支軸４４に回動可能に連結されている。つまり、第２アーム３３は、その一端部が第２連結軸４２を介してロッカアーム１４に回動可能に連結され、他端部が第２支軸４４を介してシリンダヘッド１４の支持壁部に回動可能に支持されている。第２アーム３３は、吸気カム２３ａの回転時には第２支軸４４を中心に揺動される。
【００３６】
また、第２アーム３３は、アクチュエータ３７により移動可能に設けられている。アクチュエータ３７の駆動により、第２アーム３３が第２連結軸４２を中心に回動される。その第２アーム３３の回動により、吸気バルブ２１のリフト量が連続的に変更される。吸気バルブ２１のリフト量の変更については、詳しくは後述する。なお、第２アーム３３を移動するための機構として、第１アーム３２の場合と同様のものを用いることができる。また、第２アーム３３の移動をスムーズに行うために、第２アーム３３を支持する第２支軸４４をシリンダヘッド１４の支持壁部に形成されたガイド用の溝、長孔等に挿入し、その溝、長孔等に沿わせて第２支軸４４を移動させるようにしてもよい。
【００３７】
次に、上記構成の可変動弁機構３０による吸気バルブ２１のリフト量および位相角の変更について説明する。
【００３８】
まず、吸気バルブ２１のリフト量を変更する場合には、第２アーム３３を第２連結軸４２を中心に回動させるようにする。吸気バルブ２１のリフト量を大きくする場合には、第２アーム３３を第２連結軸４２を中心に反時計方向に回動させる。逆に、吸気バルブ２１のリフト量を小さくする場合には、第２アーム３３を第２連結軸４２を中心に時計方向に回動させる。
【００３９】
具体的には、吸気バルブ２１のリフト量を大きくする場合、例えば、図２に示す位置まで第２アーム３３を移動させた状態で、吸気カム２３ａを回転させてローラ３５を押圧すると、ロッカアーム３１が図２の想像線で示す位置から実線で示す位置へと揺動され、そのロッカアーム３１の揺動により吸気バルブ２１が開弁される。そして、このように、吸気バルブ２１のリフト量を大きくする場合、第２アーム３３を第２連結軸４２を中心に反時計方向側に回動させるほど、ロッカアーム３１の揺動範囲が大きくなり、吸気バルブ２１のリフト量が大きくなるように変更される。
【００４０】
一方、吸気バルブ２１のリフト量を小さくする場合、例えば、図３に示す位置まで第２アーム３３を移動させた状態で、吸気カム２３ａを回転させてローラ３５を押圧すると、ロッカアーム３１が図３の想像線で示す位置から実線で示す位置へと揺動され、そのロッカアーム３１の揺動により吸気バルブ２１が開弁される。そして、このように、吸気バルブ２１のリフト量を小さくする場合、第２アーム３３を第２連結軸４２を中心に時計方向側に回動させるほど、ロッカアーム３１の揺動範囲が小さくなり、吸気バルブ２１のリフト量が小さくなるように変更される。
【００４１】
上述のように、第２アーム３３を移動させた場合、吸気バルブ２１の作用角（吸気バルブ２１の開弁時期から閉弁時期までの角度範囲）を変えずに、吸気バルブ２１のリフト量だけを連続的に変更することができる（図８参照）。つまり、吸気バルブ２１のリフト量は、低リフトの場合から高リフトの場合までの間で無段階に変更可能となっている。
【００４２】
次に、吸気バルブ２１の位相角を変更する場合には、第１アーム３２を移動してローラ３５を吸気カムシャフト２３のまわりを移動させるようにする。より具体的には、ローラ３５が吸気カムシャフト２３を中心とした仮想円上に沿って移動するように、第１アーム３２を移動させる。そして、吸気バルブ２１の位相角を進角側へ変更する場合には、ローラ３５が吸気カムシャフト２３のまわりを反時計方向（吸気カムシャフト２３の回転方向とは逆方向）に移動するように、第１アーム３２を移動させる。逆に、吸気バルブ２１の位相角を遅角側へ変更する場合には、ローラ３５が吸気カムシャフト２３のまわりを時計方向（吸気カムシャフト２３の回転方向とは同方向）に移動するように、第１アーム３２を移動させる。
【００４３】
具体的には、吸気バルブ２１の位相角を進角側へ変更する場合、例えば、図４の実線で示す位置まで第１アーム３２を移動させた状態で、吸気カム２３ａを回転させると、ローラ３５が吸気カムシャフト２３のまわりを反時計方向側に移動されている分だけ、ローラ３５が吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃにより押圧されるタイミングが早くなる。これにより、吸気バルブ２１の開弁時期および閉弁時期が早くなり進角側へずれる。つまり、吸気バルブ２１の位相角が進角側へずれるように変更される。
【００４４】
そして、このように、吸気バルブ２１の位相角を進角側へ変更する場合、ローラ３５が吸気カムシャフト２３のまわりを反時計方向側に移動されているほど、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃによりローラ３５が押圧されるタイミングが早くなり、吸気バルブ２１の位相角が進角側へずれるように変更される。
【００４５】
一方、吸気バルブ２１の位相角を遅角側へ変更する場合、例えば、図４の想像線で示す位置まで第１アーム３２を移動させた状態で、吸気カム２３ａを回転させると、ローラ３５が吸気カムシャフト２３のまわりを時計方向側に移動されている分だけ、ローラ３５が吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃにより押圧されるタイミングが遅くなる。これにより、吸気バルブ２１の開弁時期および閉弁時期が遅くなり遅角側へずれる。つまり、吸気バルブ２１の位相角が遅角側へずれるように変更される。
【００４６】
そして、このように、吸気バルブ２１の位相角を遅角側へ変更する場合、ローラ３５が吸気カムシャフト２３のまわりを時計方向側に移動されているほど、吸気カム２３ａのノーズ部分２３ｃによりローラ３５が押圧されるタイミングが遅くなり、吸気バルブ２１の位相角が遅角側へずれるように変更される。
【００４７】
吸気バルブ２１の位相角は、例えば、図５に示すように変更される。ここでは、低リフトの場合について、進角側および遅角側へ変更されたときのリフト曲線Ｃ１、Ｃ２を示している。図５に示すように、吸気バルブ２１の位相角が進角側に変更された場合には、開弁時期がＩＶＯ１、閉弁時期がＩＶＣ１となっており、また、吸気バルブ２１の位相角が遅角側に変更された場合には、開弁時期がＩＶＯ２、閉弁時期がＩＶＣ２となっている。吸気バルブ２１の位相角は、進角側へ変更された場合から遅角側へ変更された場合までの間で無段階に変更可能となっている。
【００４８】
以上のように、この例の可変動弁機構３０によれば、可変バルブタイミング機構を別途用いなくても、吸気バルブ２１の位相角、つまり、吸気バルブ２１の開弁時期および閉弁時期を変更可能となっている。これにより、吸気バルブ２１の位相角を進角側へ変更することによって、低リフト時に、吸気バルブ２１の閉弁時期を下死点より早くすることができ、エンジン１０のポンプ損失を低減することができる。
【００４９】
ここで、吸気カム２３ａのベース部分２３ｂとロッカアーム３１のローラ３５との間に、クリアランス（バルブクリアランス）が存在すれば、図６に示すように、そのバルブクリアランスの分だけ、吸気バルブ２１の開弁時期が遅角側へずれて、ＩＶＯ３からＩＶＯ４となり、閉弁時期が進角側へずれて、ＩＶＣ３からＩＶＣ４となる。ここで、そのようなバルブクリアランスがある場合に、可変動弁機構３０により吸気バルブ２１の位相角を進角側へ変更することによって、吸気バルブ２１と排気バルブ２２のバルブタイミングを確実にオーバーラップさせることができ、これにより、エンジン１０の吸気充填効率を向上させることができる。
【００５０】
これについて詳しく言えば、吸気バルブ２１の位相角を変更しない場合（図６のリフト曲線Ｃ４）、吸気バルブ２１の開弁時期は、ＩＶＯ５であり、排気バルブ２２の閉弁時期ＥＶＣ１よりも遅くなっている（図６では排気バルブ２２のリフト曲線をＣ５としている）。これに対し、可変動弁機構３０により吸気バルブ２１の位相角を進角側へ変更することによって（図６のリフト曲線Ｃ３）、吸気バルブ２１の開弁時期がＩＶＯ５からＩＶＯ４に変更される。これにより、吸気バルブ２１の開弁時期ＩＶＯ４が、排気バルブ２２の閉弁時期ＥＶＣ１よりも早くなる。このように、可変バルブタイミング機構を別途用いなくても、吸気バルブ２１と排気バルブ２２のバルブタイミングを確実にオーバーラップさせることができる。そして、バルブクリアランスがあるとき、低リフトの場合には、高リフトの場合よりも、吸気バルブ２１の開弁時期および閉弁時期のずれが大きくなることがあるが、この場合にも、吸気バルブ２１と排気バルブ２２のバルブタイミングをオーバーラップさせることができ、エンジン１０の吸気充填効率を向上させることができる。
【００５１】
ところで、実際のバルブ特性変更制御においては、エンジンバルブのリフト量と位相角とは互いに相関する関係にあるので、例えば、図７に示すように、リフト量と位相角とを互いに同期させて変更することが望ましい。図７では、エンジンバルブのリフト量が小さくなるほど、位相角が進角側へずれるようにしている。
【００５２】
このように、エンジンバルブのリフト量と位相角とを同期させて変更するには、制御装置によってアクチュエータ３６とアクチュエータ３７との駆動を制御して、第１アーム３２と第２アーム３３とを駆動するようにしてもよい。また、より安価な構成とするためには、同一のアクチュエータによって第１アーム３２と第２アーム３３とを駆動するようにしてもよい。同一のアクチュエータを用いる場合、例えば、上述したようなモータにより回転されるねじ軸上に、２つのコントロールアームを連結した機構を用いることができる。そして、各コントロールアームにより第１アーム３２と第２アーム３３とをそれぞれ駆動させるようにすればよい。
【００５３】
以上では、可変動弁機構３０をエンジン１０の吸気バルブ２１に適用した例について説明したが、排気バルブ２２に対しても同様に適用することが可能である。また、吸気バルブ２１および排気バルブ２２の両方に適用することも可能である。
【００５４】
また、以上では、エンジン１０のシリンダヘッド１４に吸気バルブ２１および排気バルブ２２がそれぞれ１つ設けられている例について説明したが、シリンダヘッド１４に複数の吸気バルブが設けられている場合にも、複数の排気バルブが設けられている場合にも同様に適用することが可能である。
【００５５】
また、エンジン１０は、単気筒のものであっても多気筒のものであっても同様に適用することが可能である。多気筒の場合には、各気筒ごとのエンジンバルブのリフト量および位相角を同期させて変更するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を適用するエンジンの可変動弁機構の一実施形態を示す断面図である。
【図２】吸気バルブのリフト量を大きくする場合の可変動弁機構の動作を示す図である。
【図３】吸気バルブのリフト量を小さくする場合の可変動弁機構の動作を示す図である。
【図４】吸気バルブの位相角を変更する場合の可変動弁機構の動作を示す図である。
【図５】可変動弁機構により吸気バルブの位相角が変更されることを説明する図である。
【図６】バルブクリアランスがある場合、吸気バルブの位相角の変更により吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングがオーバーラップすることを説明する図である。
【図７】エンジンバルブのリフト量および位相角が互いに同期して変更されることを説明する図である。
【図８】従来の可変動弁機構によりエンジンバルブのリフト量が変更されることを説明する図である。
【図９】バルブクリアランスがある場合、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングがオーバーラップしなくなることを説明する図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０    エンジン
１４    シリンダヘッド
２１    吸気バルブ
２３    吸気カムシャフト
２３ａ  吸気カム
３０    可変動弁機構
３１    ロッカアーム
３２    第１アーム
３３    第２アーム
３４    タペット部材
３５    ローラ
３６    アクチュエータ
３７    アクチュエータ
４１    第１連結軸
４２    第２連結軸
４３    第１支軸
４４    第２支軸
【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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