(57)【要約】【課題】  本発明は内燃機関の可変動弁装置に関し、バルブの開弁特性をより高い自由度で変更できるようにする。【解決手段】  同一の電動機によって回転駆動され、且つ、電動機に対する回転位相が異なる第１のカム５６と第２のカム５０を同一のカム形状で、且つ、カム中心とカムノーズ５６ａ，５０ａを通る直線に関し対称形のカム形状とする。このようなカム形状により、第１のカム５６は、その２つのランプ部５６ｂ，５６ｃのうち開き側のランプ部５６ｂを用いてバルブを開閉駆動し、第２のカム５０は、その２つのランプ部５０ｂ，５０ｃのうち閉じ側のランプ部５０ｃを用いてバルブを開閉駆動するように電動機の回転方向を交互に切り替えた場合には、２つのバルブのリフト曲線に差を生じさせることなく、最大リフト量よりも小さいリフト量で各バルブをリフト動作させることができる。【選択図】      図２
2007023814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向を切替可能な電動機と、
前記電動機により回転駆動される第１のカムと、
前記第１のカムと同一のカム形状を有し、同じく前記電動機により回転駆動される、前記第１のカムとは前記電動機に対する回転位相が異なる第２のカムと、
前記第１のカムにより開閉駆動される第１のバルブと、
前記第２のカムにより開閉駆動される第２のバルブと、
前記電動機の回転を制御する制御手段と、を備え、
前記第１のカム及び前記第２のカムは、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有していることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１のカムが有する２つのランプ部のうち、前記電動機が所定方向に回転したときの開き側のランプ部を用いて前記第１のバルブを開閉駆動するとともに、前記第２のカムが有する２つのランプ部のうち、前記電動機が前記所定方向に回転したときの閉じ側のランプ部を用いて前記第２のバルブを開閉駆動するよう、前記電動機の回転方向を交互に切り替えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１のバルブの開き始め、及び、前記第２のバルブの開き始めは、前記第１のバルブの開き終わり、及び、前記第２のバルブの開き終わりよりも、前記電動機の回転速度を上昇させることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１のバルブの開き終わり、及び、前記第２のバルブの開き終わりは、前記第１のバルブの開き始め、及び、前記第２のバルブの開き始めよりも、前記電動機の回転速度を低下させることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
回転方向を切替可能な電動機と、
前記電動機により回転駆動されるカムと、
前記カムにより開閉駆動されるバルブと、
前記電動機の回転を制御する制御手段と、を備え、
前記カムは、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有していることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記カムが有する２つのランプ部のうち、一方の側のランプ部のみを用いて前記バルブを開閉駆動するよう、前記電動機の回転方向を交互に切り替えることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記バルブの開き始めは、前記バルブの開き終わりよりも、前記電動機の回転速度を上昇させることを特徴とする請求項５又は６記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記バルブの開き終わりは、前記バルブの開き始めよりも、前記電動機の回転速度を低下させることを特徴とする請求項５又は６記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気バルブや排気バルブをカムにより開閉駆動する可変動弁装置、詳しくは、カムの駆動源として電動機を用いる可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載されるように、吸気バルブや排気バルブの開弁特性（リフト量、開きタイミング、閉じタイミング等）を変更可能な可変動弁装置を備える内燃機関が提案されている。この可変動弁装置は、クランクシャフトから取り出された動力の代わりに電動機によってカムを回転駆動するものであり、クランクシャフトの回転と独立してカムの回転速度や回転方向を自由に制御することができる。
【０００３】
上記従来の可変動弁装置によれば、例えば、閉弁期間中のカムの回転速度を増減させることとすれば、位相を変更することができ（位相可変制御）、逆に、開弁期間中のカムの回転速度を増減させることとすれば、作用角を変更することができる（作用角可変制御）。また、開弁期間中に最大リフト量に達する前にカムの回転方向を逆転させることとすれば、バルブのリフト量が最大リフト量より小さくなるように制御することもできる（リフト量可変制御）。このように、上記従来の可変動弁装置によれば、バルブの開弁特性を高い自由度で変更することができる。
【特許文献１】特開２００４−１８３６１２号公報
【特許文献２】特開平９−１０５３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、カムを回転駆動する電動機は、全気筒に対して１つ設けることもできるし、気筒毎に設けることもできる。また、気筒を複数グループに分けてグルーフ毎に１つの電動機を設けることもできる。２気筒を１グループとする場合は、１つの電動機により回転位相の異なる２つのカムを回転駆動するようにグループ分けをしてもよい。その場合、電動機の回転方向を交互に切り替えて各カムを揺動駆動すれば、２気筒同時に上記のリフト量可変制御を実行できると考えられる。具体的には、一方の気筒のカムには、その２つのランプ部のうち、正転時の開き側のランプ部のみを用いてバルブを開閉駆動させ、もう一方の気筒のカムには、正転時の閉じ側のランプ部のみを用いてバルブを開閉駆動させるように、電動機の回転方向を交互に切り替えるようにする。
【０００５】
しかしながら、通常、内燃機関の動弁装置に用いられるカムの形状は、カムノーズに対して開き側と閉じ側とで異なる形状になっている。カムの開き側は、すばやくバルブを開いて作用角を縮小し、同一作用角での時間面積を向上させるために、急な傾斜のランプ部が設けられている。これに対し、カムの閉じ側は、ゆっくりとバルブを閉じて着座速度を低下させ、着座時の振動、騒音を低減するために、緩やかな傾斜のランプ部が設けられている。
【０００６】
このため、上記のように２気筒同時にリフト量可変制御を実行すると、一方の気筒のバルブは急な傾斜のランプ部によってすばやく開閉駆動され、他方の気筒のバルブは緩やかな傾斜のランプ部によってゆっくりと開閉駆動されることになる。その結果、バルブのリフト曲線の相違により気筒間で吸入空気量に差が生じ、内燃機関全体ではトルク変動が発生してしまう。
【０００７】
以上のように、上記従来の可変動弁装置は、バルブの開弁特性を高い自由度で変更することができるものの、カムの回転方向を切り替えるとバルブのリフト曲線も異なってしまうため、バルブの開弁特性に関する自由度を高めることにおいて制約があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、バルブの開弁特性をより高い自由度で変更することが可能な内燃機関の可変動弁装置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】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、
内燃機関の可変動弁装置であって、
回転方向を切替可能な電動機と、
前記電動機により回転駆動される第１のカムと、
前記第１のカムと同一のカム形状を有し、同じく前記電動機により回転駆動される、前記第１のカムとは前記電動機に対する回転位相が異なる第２のカムと、
前記第１のカムにより開閉駆動される第１のバルブと、
前記第２のカムにより開閉駆動される第２のバルブと、
前記電動機の回転を制御する制御手段と、を備え、
前記第１のカム及び前記第２のカムは、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有していることを特徴としている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記制御手段は、前記第１のカムが有する２つのランプ部のうち、前記電動機が所定方向に回転したときの開き側のランプ部を用いて前記第１のバルブを開閉駆動するとともに、前記第２のカムが有する２つのランプ部のうち、前記電動機が前記所定方向に回転したときの閉じ側のランプ部を用いて前記第２のバルブを開閉駆動するよう、前記電動機の回転方向を交互に切り替えることを特徴としている。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記制御手段は、前記第１のバルブの開き始め、及び、前記第２のバルブの開き始めは、前記第１のバルブの開き終わり、及び、前記第２のバルブの開き終わりよりも、前記電動機の回転速度を上昇させることを特徴としている。
【００１２】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記制御手段は、前記第１のバルブの開き終わり、及び、前記第２のバルブの開き終わりは、前記第１のバルブの開き始め、及び、前記第２のバルブの開き始めよりも、前記電動機の回転速度を低下させることを特徴としている。
【００１３】
また、第５の発明は、上記の目的を達成するため、
内燃機関の可変動弁装置であって、
回転方向を切替可能な電動機と、
前記電動機により回転駆動されるカムと、
前記カムにより開閉駆動されるバルブと、
前記電動機の回転を制御する制御手段と、を備え、
前記カムは、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有していることを特徴としている。
【００１４】
第６の発明は、第５の発明において、
前記制御手段は、前記カムが有する２つのランプ部のうち、一方の側のランプ部のみを用いて前記バルブを開閉駆動するよう、前記電動機の回転方向を交互に切り替えることを特徴としている。
【００１５】
第７の発明は、第５又は第６の発明において、
前記制御手段は、前記バルブの開き始めは、前記バルブの開き終わりよりも、前記電動機の回転速度を上昇させることを特徴としている。
【００１６】
第８の発明は、第５又は第６の発明において、
前記制御手段は、前記バルブの開き終わりは、前記バルブの開き始めよりも、前記電動機の回転速度を低下させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、第１のカム及び第２のカムは、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有しているので、左右どちらの方向にカムを回転させても同一のバルブリフト曲線を得ることができる。しかも、各カムを回転駆動する駆動源として電動機を用いているので、各カムの回転方向や回転速度は自由に設定することができる。したがって、第１の発明によれば、第１のバルブ及び第２のバルブの開弁特性をより高い自由度で変更することができる。
【００１８】
第２の発明によれば、第１のバルブは、第１のカムの開き側のランプ部を用いて開閉駆動され、第２のバルブは、第２のカムの閉じ側のランプ部を用いて開閉駆動される。このように、各カムの一方の側のランプ部のみを用いてバルブを開閉駆動することで、カムを一方向に回転させカム全体を用いて開閉駆動する場合よりも小さいリフト量で各バルブをリフト動作させることができる。しかも、第１のカムと第２カムは同一のカム形状で、且つ、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状であるので、異なる側（第１のカムは開き側、第２のカムは閉じ側）のランプ部を用いてバルブを開閉駆動しても、２つのバルブのリフト曲線に差が生じることは無い。
【００１９】
第３の発明によれば、各バルブの開き始めは開き終りよりも電動機の回転速度を上昇させることで、各バルブの開き作用角を縮小して同一作用角の時間面積を拡大することができる。したがって、各カムのランプ部の形状を各バルブの着座速度を重視した緩やかな傾斜にした場合には、すばやく開弁してゆっくりと閉弁するようなバルブリフト曲線を実現することができる。
【００２０】
第４の発明によれば、各バルブの開き終わりは開き始めよりも電動機の回転速度を低下させることで、各バルブの着座速度を低下させて着座時の振動、騒音を低減することができる。したがって、各カムのランプ部の形状を同一作用角での時間面積を重視した急な傾斜にした場合には、すばやく開弁してゆっくりと閉弁するようなバルブリフト曲線を実現することができる。
【００２１】
また、第５の発明によれば、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有するカムによるバルブを開閉駆動するので、左右どちらの方向にカムを回転させても同一のバルブリフト曲線を得ることができる。しかも、カムを回転駆動する駆動源として電動機を用いているので、カムの回転方向や回転速度は自由に設定することができる。したがって、第５の発明によれば、バルブの開弁特性をより高い自由度で変更することができる。
【００２２】
第６の発明によれば、カムが有する２つのランプ部のうち、一方の側のランプ部のみを用いてバルブを開閉駆動することで、カムを一方向に回転させカム全体を用いて開閉駆動する場合よりも小さいリフト量で各バルブをリフト動作させることができる。
【００２３】
第７の発明によれば、バルブの開き始めは開き終わりよりも電動機の回転速度を上昇させることで、バルブの開き作用角を縮小して同一作用角の時間面積を拡大することができる。したがって、カムのランプ部の形状をバルブの着座速度を重視した緩やかな傾斜にした場合には、すばやく開弁してゆっくりと閉弁するようなバルブリフト曲線を実現することができる。
【００２４】
第８の発明によれば、バルブの開き終わりは開き始めよりも電動機の回転速度を低下させることで、バルブの着座速度を低下させて着座時の振動、騒音を低減することができる。したがって、カムのランプ部の形状を同一作用角での時間面積を重視した急な傾斜にした場合には、すばやく開弁してゆっくりと閉弁するようなバルブリフト曲線を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
実施の形態１．
以下、図１乃至図５を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００２６】
［可変動弁装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１としての可変動弁装置の構成を示す斜視図である。図１に示す可変動弁装置１０は、内燃機関１の吸気バルブや排気バルブを駆動するための装置である。ここでは、内燃機関１は、直列４気筒型エンジンとして構成されているものとする。図１において、＃１〜＃４は、それぞれ内燃機関１の第１気筒〜第４気筒を表している。内燃機関１における爆発順序は、一般的な内燃機関と同様に、＃１→＃３→＃４→＃２であるものとする。なお、本実施形態では、可変動弁装置１０が各気筒の吸気バルブを駆動する装置として機能するものとし、図１においては排気バルブ側の構成についてはその図示を省略している。しかし、可変動弁装置１０は、吸気バルブに代えて、或いは吸気バルブに加え、各気筒の排気バルブを駆動する装置として構成されていてもよい。
【００２７】
図１に示す内燃機関１は、２つのバルブ１２を気筒毎に備えている。バルブ１２には、それぞれバルブシャフト１４が固定されている。バルブシャフト１４の上端部には、バルブリフター１６が取り付けられている。バルブシャフト１４には、図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、バルブ１２は、その付勢力によって閉弁方向に付勢されている。
【００２８】
それぞれのバルブリフター１６の上部には、対応するカム５０，５２，５４又は５６が配置されている。図１に示すように、ここでは、＃１気筒に配置されたバルブリフター１６に対応するカムを、カム５０と称し、＃２気筒に配置されたバルブリフター１６に対応するカムを、カム５２と称し、＃３気筒に配置されたバルブリフター１６に対応するカムを、カム５４と称し、＃４気筒に配置されたバルブリフター１６に対応するカムを、カム５６と称してそれぞれ区別している。
【００２９】
＃１気筒に対応するカム５０と＃４気筒に対応するカム５６は、カムシャフト２２に固定されている。＃２気筒に対応するカム５２と＃４気筒に対応するカム５４は、カムシャフト２２とは互いに回転可能であって、かつ、当該カムシャフト２２と同軸上に配置されたカムシャフト２４に固定されている。つまり、図１に示す構成では、爆発時期が３６０°CAだけ異なる気筒毎にカムシャフトが共用されている。そして、それらのカムシャフト、すなわち、＃１及び＃４気筒に対応するカムシャフト２２と、＃２及び＃３気筒に対応するカムシャフト２４とは、互いに独立して周方向に回転動作又は揺動動作が可能となるように構成されている。なお、カムシャフト２２及びカムシャフト２４は、図示しないシリンダヘッド等の支持部材によって回転可能に支持されている。
【００３０】
一方のカムシャフト２２には、第１のドリブンギヤ２６が同軸上に固定されている。第１のドリブンギヤ２６には、第１の出力ギヤ２８が噛み合わされている。第１の出力ギヤ２８は、第１のモータ３０の出力軸と同軸上に固定されている。このような構成によれば、第１のモータ３０のトルクを、これらのギヤ２６及び２８を介してカムシャフト２２に伝達することができる。
【００３１】
他方のカムシャフト２４には、第２のドリブンギヤ３２が同軸上に固定されている。第２のドリブンギヤ３２には、中間ギヤ３４を介して、第２の出力ギヤ３６が噛み合わされている。第２の出力ギヤ３６は、第２のモータ３８の出力軸と同軸上に固定されている。このような構成によれば、第２のモータ３８のトルクを、これらのギヤ３２，３４及び３６を介してカムシャフト２４に伝達することができる。
【００３２】
図２は、図１に示すカムシャフト２２の詳細な構成を説明するために、カムシャフト２２をその軸方向から見た図である。上述したように、カムシャフト２２には、＃１気筒用のカム５０と＃４気筒用のカム５６とが固定されている。図２に示すように、２つのカム５０，５６は、それぞれのカムノーズ５０ａ，５６ａがカムシャフト２２の周方向に互いに１８０°ずれるようにして配置されている。
【００３３】
図２に示すように、カム５０は、その基礎円部からカムノーズ５０ａに至る２つのランプ部５０ｂ，５０ｃを有している。ここでは、カムシャフト２２の正転時に先にバルブリフター１６に当たる側、つまり、バルブ１２（＃１）を開弁させる側のランプ部を、開き側ランプ部５０ｂと称し、後にバルブリフター１６に当たる側、つまり、バルブ１２を閉弁させる側のランプ部を、閉じ側ランプ部５０ｃと称す。同様に、カム５６のバルブ１２（＃４）を開弁させる側のランプ部は、開き側ランプ部５６ｂと称し、バルブ１２を閉弁させる側のランプ部は、閉じ側ランプ部５６ｃと称す。
【００３４】
２つのカム５０，５６は、同形状であり、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有している。図３は、＃１気筒用のカム５０のカムリフト曲線を示す図である。図３では、横軸がカムの周方向位置を示し、縦軸がカム高さ（カム基礎円に対する高さ）を示している。また、図３では、カム中心とカムノーズ５０ａを結ぶ直線をＹ軸としてカムリフト曲線を示している。図３において、Ｙ軸に対して左側は開き側ランプ部５０ｂのカムリフト曲線を示し、Ｙ軸に対して右側は閉じ側ランプ部５０ｃのカムリフト曲線を示している。カム５０はカム中心とカムノーズ５０ａを通る直線に関し対称形であるので、図３に示すように、開き側ランプ部５０ｂのカムリフト曲線と、閉じ側ランプ部５０ｃのカムリフト曲線とは、Ｙ軸に関して左右対称となる。図示は省略するが、＃４気筒用のカム５６のカムリフト曲線も、＃１気筒用のカム５０と同様、図３に示すようなカムリフト曲線となる。
【００３５】
なお、ここでは、その詳細な説明を省略するが、＃２気筒と＃３気筒に対応するカムシャフト２４においても、＃２気筒用のカム５２と＃３気筒用のカム５４とは、１８０°ずれるようにして配置されている。また、これらのカム５２，５４は、＃１気筒用のカム５０や＃４気筒用のカム５６と同形状であり、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有している。
【００３６】
可変動弁装置１０の動作は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０によって制御される。ＥＣＵ４０には、クランク角センサやカム角センサ等の図示を省略する各種センサや、第１のモータ３０、第２のモータ３８等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力に基づいて、第１のモータ３０及び第２のモータ３８に駆動指令を与え、これらモータ３０，３８の回転を制御している。
【００３７】
［可変動弁装置の動作］
次に、図４を参照して、可変動弁装置１０の動作を説明する。ここでは、第１のモータ３０によりカムシャフト２２を駆動する場合を例に挙げて説明する。
【００３８】
可変動弁装置１０によれば、第１のモータ３０によって、クランクシャフトに対するカムシャフト２２の位相を相対的に変化させることで、バルブ１２の開弁特性を以下の図４に示す例のように、様々に変化させることが可能である。なお、本明細書中においては、バルブ１２の「開弁特性」とは、バルブ１２のリフト量（最大リフト量）、開きタイミング、閉じタイミングを総称する表現であり、さらに、開きタイミングと閉じタイミングが決まることで定まる作用角、及び、作用角が一定のまま開きタイミング（又は閉じタイミング）が決まることで定まる位相をも含むものとする。
【００３９】
図４は、可変動弁装置１０により実現されるバルブ１２の開弁特性の変更の具体例である。より具体的には、図４中に実線で示す波形は、カムシャフト２２を正転方向に基本速度（クランクシャフトの回転速度の半分の速度）で連続回転させた場合に得られるバルブリフト曲線を示している。また、図４中に二点鎖線で示す波形は、カムシャフト２２の動作が変更された後のバルブリフト曲線を示している。なお、図４中のバルブリフト曲線の横軸はクランク角である。
【００４０】
先ず、図４（Ａ）に示す「位相」の変更動作を説明する。バルブ１２の閉弁期間中にカムシャフト２２の駆動速度が基本速度より速められると、クランクシャフトに対するカムシャフト２２の位相が相対的に進角側に変化する。このため、図４（Ａ）に示す位相の変更が可能となる。位相の変更後は、カムシャフト２２の駆動速度を基本速度に戻すことで、所望の位相を保持することができる。また、バルブ１２の閉弁中に上記駆動速度を基本速度より減速させれば、上記位相を遅角側に変更することができる。
【００４１】
図４（Ｂ）に示す「作用角」の変更は、バルブ１２の開弁期間中のカムシャフト２２の駆動速度を基本速度より速くすることにより実現することができる。ただし、開弁期間中の駆動速度を速くした分、閉弁期間中の駆動速度は基本速度よりも遅くして、カムシャフト２２の回転周期とクランクシャフトの回転周期との比が２対１からずれないようにする。また、開弁期間中の駆動速度を基本速度より遅くすることとすれば、実線で示す基本波形に比して作用角を大きくすることも可能である。この場合は、開弁期間中の駆動速度を遅くした分、閉弁期間中の駆動速度は基本速度よりも速くする。
【００４２】
次に、図４（Ｃ）に示す「作用角＆リフト量」の変更動作を説明する。この変更動作は、バルブ１２のリフト量を最大リフト量よりも小さく制限した例である。この変更動作は、図５に示すようにカムシャフト２２の駆動を制御することで実現することができる。図５は、「作用角＆リフト量」の変更動作を実現するためのカム５０，５６の動作を示している。この変更動作では、カムシャフト２２の駆動方向を正転方向と逆転方向に交互に切り替え、カム５０，５６を周期的に揺動させるようにする。
【００４３】
「作用角＆リフト量」の変更動作では、まず、図５（ａ）に示すように、カムシャフト２２が正転方向に回転し、＃４気筒用のカム５６がその開き側ランプ部５６ｂでバルブリフター１６（＃４）を押し下げていく途中で、第１のモータ３０を停止させる。その後、第１のモータ３０の回転方向を切り替え、図５（ｂ）に示すように、カムシャフト２２を逆転方向に回転させる。これにより、カム５６はその２つのランプ部５６ｂ，５６ｃのうち、開き側ランプ部５６ｂのみをバルブリフター１６（＃４）に接触させながら揺動し、＃４気筒用のバルブ１２は、カム５６の開き側ランプ部５６ｂのカムリフト曲線によって決まるバルブリフト曲線を描いてリフト動作する。
【００４４】
カムシャフト２２を逆転方向にさらに回転させると、次は、図５（ｃ）に示すように、＃１気筒用のカム５０がその閉じ側ランプ部５０ｃでバルブリフター１６（＃１）を押し下げていく。その途中で、第１のモータ３０を停止させる。そして、第１のモータ３０の回転方向を再び切り替え、図５（ｂ）に示すように、カムシャフト２２を正転方向に回転させる。これにより、カム５０はその２つのランプ部５０ｂ，５０ｃのうち、閉じ側ランプ部５０ｃのみをバルブリフター１６（＃１）に接触させながら揺動し、＃１気筒用のバルブ１２は、カム５０の閉じ側ランプ部５０ｃのカムリフト曲線によって決まるバルブリフト曲線を描いてリフト動作する。
【００４５】
以上の一連の動作を連続して行い、カム５０，５６を周期的に揺動させることで、＃１気筒と＃４気筒のバルブ１２のリフト量を同時に変更することができる。その際、カム５０，５６の揺動量を適宜に変更することで、バルブ１２のリフト量を適当に選択することが可能となる。また、カム５０，５６を揺動動作させる際に、第１のモータ３０の駆動速度を適当に調整することにより、図４（Ｄ）に示すように、作用角を変化させることなく、「リフト量」のみを変化させることもできる。なお、「作用角＆リフト量」の変更動作時、及び、「リフト量」の変更動作時のカム５０，５６の揺動周期は、クランクシャフトの回転周期の２倍に設定する。
【００４６】
このように第１のモータ３０の回転方向を交互に切り替え、カム５０，５６を周期的に揺動させることで、＃４気筒用のバルブ１２は、カム５６の開き側のランプ部５６ｂを用いて開閉駆動し、＃１気筒用のバルブ１２は、カム５０の閉じ側のランプ部５０ｃを用いて開閉駆動することができる。各カム５０，５６の一方の側のランプ部５０ｃ，５６ｂのみを用いてバルブ１２を開閉駆動することで、カムシャフト２２を正転方向にのみ回転させてカム５０，５６全体を用いて開閉駆動する場合よりも小さいリフト量でバルブ１２をリフト動作させることができる。
【００４７】
しかも、同時に揺動駆動される２つのカム５０，５６は同一のカム形状で、且つ、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状であるので、異なる側のランプ部５０ｃ，５６ｂを用いて各バルブ１２を開閉駆動しても、そのバルブリフト曲線に違いが生じることは無い。したがって、バルブ１２のリフト量を変更した場合でも、＃１気筒と＃４気筒用の間で吸入空気量に差が生じることはない。
【００４８】
以上のように、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、第１のモータ３０によって、カムシャフト２２の回転速度を適宜制御することにより、カム５０，５６の動作を様々に変化させることができる。さらに、カム５０，５６は、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有し、左右どちらの方向にカム５０，５６を回転させても同一のバルブリフト曲線を得ることができる。したがって、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、カムシャフト２２の回転方向に制約は無く、カムシャフト２２の回転方向を適宜制御することにより、カム５０，５６の動作を様々に変化させることもできる。これにより、バルブ１２の開弁特性を高い自由度で変更することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、リフト量の変更動作において、＃４気筒用のカム５６は、その開き側のランプ部５６ｂを用い、＃１気筒用のカム５０は、その閉じ側のランプ部５０ｃを用いているが、それぞれ逆のランプ部５０ｂ，５６ｃを用いてもよい。どちらのランプ部を用いるかは、リフト量の変更動作の指令が発せられたときの、各カム５０，５６の回転位置に応じて選択すればよい。
【００５０】
また、＃２気筒と＃３気筒においても、２つのカム５２，５４は同形状であって、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有しているので、カムシャフト２４を何れの方向に回転させても同一のバルブリフト曲線を得ることができる。したがって、ここでは、その詳細な説明を省略するが、＃２気筒と＃３気筒においても、第２のモータ３８によって、カムシャフト２４の回転速度や回転方向を適宜制御することにより、カム５２，５４の動作を様々に変化させることができ、これにより、バルブ１２の開弁特性を高い自由度で変更することができる。
【００５１】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
【００５２】
本発明の実施の形態２としての可変動弁装置の構成は、実施の形態１と同様、図１のように示される。本実施形態は、ＥＣＵ４０による各モータ３０，３８の回転速度の制御に特徴がある。図６は、ＥＣＵ４０によるモータ３０，３８の回転速度制御により実現されるバルブリフト曲線を示している。
【００５３】
実施の形態１で説明したように、各カム５０，５２，５４，５６は、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有している。したがって、モータ３０，３８を一定の回転速度で回転させたとき、バルブ１２の開き始めの速度と、開き終わりの速度は一致することになる。しかし、内燃機関には、すばやくバルブ１２を開いて作用角を縮小し、同一作用角での時間面積を向上させたいという要求がある。また、ゆっくりとバルブ１２を閉じて着座速度を低下させ、着座時の振動、騒音を低減したいという要求もある。これら２つの要求は相反するため、一方の要求に合致するようにカム形状を決定すると、もう一方の要求を満足することができない。
【００５４】
そこで、本実施形態では、すばやくバルブ１２を開きたいという要求に関しては、カム形状の選択によって解決を図り、ゆっくりとバルブ１２を閉じたいという要求に関しては、モータ３０，３８の回転速度の制御によって解決を図っている。具体的には、各カム５０，５２，５４，５６のランプ部の形状は、開き側、閉じ側ともに、同一作用角での時間面積を重視した急な傾斜にしている。その上で、バルブ１２の開き終わりのモータ３０，３８の回転速度NCcloseを、バルブ１２の開き始めの回転速度NCopenよりも低下させるようにしている。
【００５５】
これによれば、図６に実線で示すように、すばやく開弁してゆっくりと閉弁するようなバルブリフト曲線を実現することができる。この結果、バルブ１２の開き作用角を縮小して同一作用角の時間面積を拡大しつつ、バルブ１２の着座速度を低下させて着座時の振動、騒音を低減することが可能になる。なお、バルブ１２の開き終わりと開き始めとでモータ３０，３８の回転速度を変化させない場合には、バルブ１２の開き終わりにおけるリフト曲線は図６中に破線で示すようになる。
【００５６】
上記の制御は、カム５０，５２，５４，５６を正転方向に回転駆動する場合のみならず、モータ３０，３８の回転方向を交互に切り替えてカム５０，５２，５４，５６を揺動駆動する場合にも適用することができる。
【００５７】
実施の形態３．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
【００５８】
本発明の実施の形態３としての可変動弁装置は、実施の形態２と同様に、バルブ１２の開き速度に関する要求と閉じ速度に関する要求とを、カム形状の選択とモータ３０，３８の回転速度の制御とによって両立させたことに特徴がある。図７は、ＥＣＵ４０によるモータ３０，３８の回転速度制御により実現されるバルブリフト曲線を示している。
【００５９】
本実施形態では、実施の形態２とは逆に、ゆっくりとバルブ１２を閉じたいという要求に関しては、カム形状の選択によって解決を図り、すばやくバルブ１２を開きたいという要求に関しては、モータ３０，３８の回転速度の制御によって解決を図っている。具体的には、各カム５０，５２，５４，５６のランプ部の形状は、開き側、閉じ側ともに、バルブ１２の着座速度を重視した緩やかな傾斜にしている。その上で、バルブ１２の開き始めのモータ３０，３８の回転速度NCopenを、バルブ１２の開き終りの回転速度NCcloseよりも上昇させるようにしている。
【００６０】
これによれば、図７に実線で示すように、実施の形態２と同じく、すばやく開弁してゆっくりと閉弁するようなバルブリフト曲線を実現することができる。この結果、バルブ１２の開き作用角を縮小して同一作用角の時間面積を拡大しつつ、バルブ１２の着座速度を低下させて着座時の振動、騒音を低減することが可能になる。なお、バルブ１２の開き終わりと開き始めとでモータ３０，３８の回転速度を変化させない場合には、バルブ１２の開き始めにおけるリフト曲線は図７中に破線で示すようになる。
【００６１】
上記の制御は、カム５０，５２，５４，５６を正転方向に回転駆動する場合のみならず、モータ３０，３８の回転方向を交互に切り替えてカム５０，５２，５４，５６を揺動駆動する場合にも適用することができる。
【００６２】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００６３】
上記実施の形態では、２気筒分のカムを１つのモータで回転駆動しているが、１気筒分のカムを１つのモータで回転駆動してもよい。その場合も、カムの形状は、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形とする。それによれば、左右どちらの方向にカムを回転させても同一のバルブリフト曲線を得ることができるので、カムの回転方向や回転速度を自由に設定することができ、バルブの開弁特性を高い自由度で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１の可変動弁装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すカムシャフトの詳細な構成を説明するために、カムシャフトをその軸方向から見た図である。
【図３】図１に示すカムのカムリフト曲線を示す図である。
【図４】図１に示す可変動弁装置により実現されるバルブの開弁特性の変更の具体例である。
【図５】小リフト量でバルブを開閉駆動するためのカムの揺動動作を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかるモータの回転速度制御により実現されるバルブリフト曲線を示している。
【図７】本発明の実施の形態３にかかるモータの回転速度制御により実現されるバルブリフト曲線を示している。
【符号の説明】
【００６５】
１  内燃機関
１０  可変動弁装置
１２  バルブ
１６  バルブリフター
２２、２４  カムシャフト
３０  第１のモータ
３８  第２のモータ
４０  ECU(Electronic Control Unit)
５０，５２，５４，５６  カム
５０ａ，５６ｃ  カムノーズ
５０ｂ，５６ｂ  開き側ランプ部
５０ｃ，５６ｃ  閉じ側ランプ部
【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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