(57)【要約】【課題】バルブ駆動機構を簡素化しつつ、エンジンの運転状態に応じてバルブ作動特性を変更可能にして、エンジンの運転性を向上した４サイクルエンジンを提供すること。【解決手段】油圧制御弁３０は、出力側油路２５Ａ（２５Ｂ）を入力側油路２４のみに連通させる第１状態と、出力側油路２５Ａ（２５Ｂ）を第１ドレンポート３２Ｄ（第２ドレンポート３２Ｅ）のみに連通させる第２状態と、出力側油路２５Ａ（２５Ｂ）を入力側油路２５と第１ドレンポート３２Ｄ（第２ドレンポート３２Ｅ）の双方に連通させる第３状態と、に切り替え可能であり、上記第１状態における吸気バルブ１１の開弁動作中に上記第３状態へ切り替えて、吸気バルブ１１を任意のタイミングで閉弁可能とした。【選択図】図４
2013133722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブがシリンダヘッドに設けられるとともに、前記バルブが閉弁方向にバルブスプリングで付勢され、クランク軸の回転に連動する駆動カムの回転に応じて、前記バルブを開閉動作させる４サイクルエンジンにおいて、
前記駆動カムが前記クランク軸に同軸に設けられるとともに、前記駆動カムの回転に伴って前記バルブを開閉させる油圧駆動系を備え、
前記油圧駆動系は、
前記シリンダヘッドに設けられ前記バルブスプリングの付勢力に抗して前記バルブを開弁させる出力側ピストンを往復運動可能に収納した出力側油圧室と、
前記駆動カムの回転に応じて作動して作動油を介して前記出力側ピストンを駆動可能にする入力側ピストンが往復運動可能に収納された入力側油圧室と、
油圧制御弁と、
前記出力側油圧室と前記油圧制御弁とを接続する出力側油路と、
前記入力側油圧室と前記油圧制御弁とを接続する入力側油路と、
前記油圧制御弁に接続され、前記バルブスプリングの付勢力に抗して前記バルブを開弁させる油圧よりも低い油圧に維持された低圧油路と、
を備え、
前記油圧制御弁は、
前記出力側油路を前記入力側油路のみに連通させる第１状態と、
前記出力側油路を前記低圧油路のみに連通させる第２状態と、
前記出力側油路を前記入力側油路と前記低圧油路の双方に連通させる第３状態と、
と、に切り替え可能であり、
前記クランク軸の１回転毎に、前記第１状態と前記第２状態に交互に切り替えて前記バルブを前記クランク軸の２回転につき１回動作させるとともに、前記第１状態における前記バルブの開動作中に前記第３状態へ切り替えて、前記バルブを任意のタイミングで閉弁可能としたことを特徴とする４サイクルエンジン。
【請求項２】
前記バルブは一対であり、当該一対のバルブは、互いに異なる一対の気筒にそれぞれ配置されるとともに、互いに作動タイミングがクランク軸の１回転分異なり、
前記一対の気筒のそれぞれの前記バルブに対応して前記出力側油圧室および前記出力側油路が配置され、
前記油圧制御弁は、前記一対の気筒に配置されるそれぞれの前記出力側油路と接続され、前記クランク軸１回転毎に、前記一対の出力側油路のうち一方の前記出力側油路を前記第１状態とし且つ他方の前記出力側油路を第２状態とする制御動作と、前記一方の前記出力側油路を前記第２状態とし且つ他方の前記出力側油路を第１状態とする制御動作と、を交互に切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の４サイクルエンジン。
【請求項３】
前記低圧油路は、一対であり、
前記油圧制御弁は、
柱状の内部空間を有し、当該内部空間の軸方向の中央部に前記入力側油路が連通する入力ポートが形成され、且つ前記内部空間と前記出力側油路とを連通する出力ポートが前記入力ポートに対して前記軸方向に離れた位置に配置され、前記内部空間と前記低圧油路とを連通する一対のドレンポートが、前記軸方向において前記入力ポートおよび前記出力ポートを挟む位置に配置されたシリンダ部と、
前記内部空間に前記軸方向に沿って往復運動可能に収納されたスプール弁と、
を備え、
前記スプール弁は、前記入力ポートと前記出力ポートとを連通させる前記第１状態、または前記出力ポートを前記ドレンポートに連通させる前記第２状態に切り替え可能な、前記内部空間内を区画可能なランド部を備え、
前記シリンダ部は、前記軸方向で前記入力ポートと前記ドレンポートとの間の内壁に、前記ランド部の外径よりも内径が大きく、且つ前記軸方向の長さが前記ランド部よりも長い拡大溝部を備え、
前記ランド部を、前記軸方向で前記拡大溝部の長さ領域内に収まる位置に配置させることにより前記油圧制御弁を前記第３状態に切り替え可能とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の４サイクルエンジン。
【請求項４】
前記シリンダ部は、前記入力ポートが１つ形成され、前記出力ポートが前記軸方向において前記入力ポートを挟む位置に２つ形成され、前記出力ポートおよび前記ドレンポートは、前記軸方向で前記入力ポートを中心としてそれぞれ対称な位置に配置され、
前記スプール弁は、前記ランド部が２つ設けられ、
前記シリンダ部の軸方向における前記一対の拡大溝部の間隔に対して、前記一対のランド部の間隔を短くし、前記一対のランド部のうちの一方の前記ランド部と前記一対の拡大溝部のうちの一方の前記拡大溝部とが前記第３状態となったときに、他方の前記ランド部と他方の前記拡大溝部とが前記第２状態となるように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の４サイクルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は４サイクルエンジンに関し、さらに詳しくは、油圧により吸排気バルブを駆動する４サイクルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、４サイクルエンジンとしては、シリンダヘッドに設けられたカム軸と、このカム軸に設けられたカムで駆動されるポンピングピストンと、ポンピングピストンで加圧されたオイルが供給されるバルブ駆動ピストンとを備え、このバルブ駆動ピストンによってバルブを開閉動作させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０１２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記４サイクルエンジンの構造では、クランク軸に対して回転数が１／２に減速してカム軸に伝達するチェーンやベルト等が必要であり、エンジンの構造が複雑になって重量の増加を招くとともに製造工程数が増加するという問題点があった。また、上記４サイクルエンジンの構造では、バルブの作動特性を変更するために、バルブ1個につき各1個油圧制御弁が必要であり、動弁機構の構造が複雑化する問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、４サイクルエンジンのバルブ駆動機構を簡素化しつつ、エンジンの運転状態に応じてバルブ作動特性を変更可能にして、エンジンの運転性を向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、バルブがシリンダヘッドに設けられるとともに、バルブが閉弁方向にバルブスプリングで付勢され、クランク軸の回転に連動する駆動カムの回転に応じて、バルブを開閉動作させる４サイクルエンジンにおいて、駆動カムがクランク軸に同軸に設けられるとともに、駆動カムの回転に伴ってバルブを開閉させる油圧駆動系を備え、油圧駆動系は、シリンダヘッドに設けられバルブスプリングの付勢力に抗してバルブを開弁させる出力側ピストンを往復運動可能に収納した出力側油圧室と、駆動カムの回転に応じて作動して作動油を介して出力側ピストンを駆動可能にする入力側ピストンが往復運動可能に収納された入力側油圧室と、油圧制御弁と、出力側油圧室と油圧制御弁とを接続する出力側油路と、入力側油圧室と油圧制御弁とを接続する入力側油路と、油圧制御弁に接続され、バルブスプリングの付勢力に抗してバルブを開弁させる油圧よりも低い油圧に維持された低圧油路と、を備え、油圧制御弁は、出力側油路を入力側油路のみに連通させる第１状態と、出力側油路を低圧油路のみに連通させる第２状態と、出力側油路を入力側油路と低圧油路の双方に連通させる第３状態と、と、に切り替え可能であり、クランク軸の１回転毎に、第１状態と第２状態に交互に切り替えてバルブをクランク軸の２回転につき１回動作させるとともに、第１状態におけるバルブの開動作中に第３状態へ切り替えて、バルブを任意のタイミングで閉弁可能としたことを特徴とする。
【０００７】
上記態様としては、バルブは一対であり、当該一対のバルブは、互いに異なる一対の気筒にそれぞれ配置されるとともに、互いに作動タイミングがクランク軸の１回転分異なり、一対の気筒のそれぞれのバルブに対応して出力側油圧室および出力側油路が配置され、油圧制御弁は、一対の気筒に配置されるそれぞれの出力側油路と接続され、クランク軸１回転毎に、一対の出力側油路のうち一方の出力側油路を第１状態とし且つ他方の出力側油路を第２状態とする制御動作と、一方の出力側油路を第２状態とし且つ他方の出力側油路を第１状態とする制御動作と、を交互に切り替え可能とすることができる。
【０００８】
上記態様としては、低圧油路は一対であり、油圧制御弁は、柱状の内部空間を有し、内部空間の軸方向の中央部に入力側油路が連通する入力ポートが形成され、且つ内部空間と出力側油路とを連通する出力ポートが入力ポートに対して軸方向に離れた位置に配置され、内部空間と低圧油路とを連通する一対のドレンポートが、軸方向において入力ポートおよび出力ポートを挟む位置に配置されたシリンダ部と、内部空間に軸方向に沿って往復運動可能に収納されたスプール弁と、を備え、スプール弁は、入力ポートと出力ポートとを連通させる第１状態、または出力ポートをドレンポートに連通させる第２状態に切り替え可能な、内部空間内を区画可能なランド部を備え、シリンダ部は、軸方向で入力ポートとドレンポートとの間の内壁に、ランド部の外径よりも内径が大きく、且つ軸方向の長さがランド部よりも長い拡大溝部を備え、ランド部を、軸方向で拡大溝部の長さ領域内に収まる位置に配置させることにより油圧制御弁を第３状態に切り替え可能とすることができる。
【０００９】
上記態様としては、シリンダ部は、入力ポートが１つ形成され、出力ポートが軸方向において入力ポートを挟む位置に２つ形成され、出力ポートおよびドレンポートは、軸方向で入力ポートを中心としてそれぞれ対称な位置に配置され、スプール弁は、ランド部が２つ設けられ、シリンダ部の軸方向における一対の拡大溝部の間隔に対して、一対のランド部の間隔を短くし、一対のランド部のうちの一方のランド部と一対の拡大溝部のうちの一方の拡大溝部とが第３状態となったときに、他方のランド部と他方の拡大溝部とが第２状態となるように設定されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、４サイクルエンジンのバルブ駆動機構を簡素化でき、エンジンの運転状態に応じてバルブ作動特性を変更可能な構造とすることによりエンジンの運転性を向上する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る４サイクルエンジンのシリンダヘッドカバーを取り外した状態を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る４サイクルエンジンの油圧駆動系、吸排気バルブ、クランク軸、ピストンの関係を示す要部斜視図である。
【図３】図３は、図１の平面Ａで切断した状態を示す４サイクルエンジンの断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る４サイクルエンジンの第１気筒が第１状態であり、第２気筒が第２状態である場合の断面説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る４サイクルエンジンで用いる油圧制御弁の断面説明図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る４サイクルエンジンの第１気筒が第３状態であり、第２気筒が第２状態である場合の断面説明図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る４サイクルエンジンのバルブ作動特性を変更させた第３状態でのバルブリフト量とクランク角との関係を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る４サイクルエンジンの第１気筒が第２状態であり、第２気筒が第１状態である場合の断面説明図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る４サイクルエンジンの第１気筒が第２状態にあり、第２気筒が第３状態にある場合の断面説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る４サイクルエンジンの第１気筒および第２気筒におけるクランク角とバルブリフトとの関係を示す説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る４サイクルエンジンにおける排気バルブ側の油圧駆動系を示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の各実施の形態に係る４サイクルエンジン（以下、エンジンと云う）の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものも含んでおり、各部材の寸法や寸法の比率などは現実のものと異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１３】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、後述するクランク軸７が延在される方向を左右方向とし、クランク軸７がエンジン１から突出する向きを左とし、エンジン１において後述する吸気バルブ１１が配置される側を前側と定義する。
【００１４】
（エンジンの概略構成）
図１に示すように、本実施の形態のエンジン１は、シリンダヘッド部２とシリンダブロック部３とが一体に形成されたモノブロック４を備えている。モノブロック４には、第１気筒８Ａ、第２気筒８Ｂが一対直列に設けられている。モノブロック４の下には、ロアクランクケース５が設けられている。モノブロック４のシリンダヘッド部２の上には、シリンダヘッドカバー６が取り付けられている。ロアクランクケース５およびモノブロック４の下部には、クランク軸７が軸支されている。このクランク軸７は、ロアクランクケース５およびモノブロック４の下部の左側（図中に矢印で示す）の端面から突出している。
【００１５】
図２に示すように、エンジン１は、第１気筒８Ａおよび第２気筒８Ｂ（図１および図３参照）内を上下動するピストン９をクランク軸７にコネクティングロッド１０を介して連結することにより、ピストン９の往復運動を回転運動に変換してクランク軸７に伝達するようになっている。
【００１６】
シリンダヘッド部２における一対の第１気筒８Ａ，第２気筒８Ｂのそれぞれに対応する位置には、図示しない吸気ポートおよび排気ポートへ連通する開口部が形成されている。そして、シリンダヘッド部２には、図２に示すように、これら開口部を開閉する吸気バルブ１１と排気バルブ１２が設けられている。第１気筒８Ａおよび第２気筒８Ｂに設けられた一対の吸気バルブ１１は、バルブスプリング１３によって閉弁方向に付勢されている。また、第１気筒８Ａおよび第２気筒８Ｂに設けられた一対の排気バルブ１２は、バルブスプリング１４によって閉弁方向に付勢されている。
【００１７】
図４に示すように、エンジン１は、油圧により吸気バルブ１１の開閉を行う出力側ピストン１８が収納された出力側室１７と、油圧の入力を行う入力側ピストン２２が収納された入力側油圧室２１と、入力側ピストン２２を往復運動させるように、クランク軸７に同軸に設けられた吸気用駆動カム１９と、油圧制御弁３０と、を有する油圧駆動系が備えられている。なお、排気バルブ１２側の油圧駆動系については後述する。
【００１８】
油圧制御弁３０は、第１気筒８Ａおよび第２気筒８Ｂのいずれか一方に着目すると、図４に示すように、吸気用駆動カム１９の１回転に応じて、入力側ピストン２２が１往復する間に、出力側ピストン１８で吸気バルブ１１を開いて閉じさせる動作（第１状態）と、入力側ピストン２２の１往復の間に、入力側ピストン２２からの駆動力が出力側ピストン１８へ伝わらないように油路を遮断させる動作（第２状態）と、を吸気用駆動カム１９の１回転毎に交互に切り替える動作を基本する方向切り替え弁である。なお、油圧制御弁３０は、この他の動作として、それぞれの第１気筒８Ａおよび第２気筒８Ｂが第１状態における吸気バルブ１１の開動作の途中で、吸気バルブ１１を任意のタイミングで閉弁させる動作（第３状態）を行うことが可能である。なお、油圧制御弁３０の具体的な構成については、後述する。
【００１９】
（油圧駆動系の構成）
次に、油圧駆動系の構成について説明する。図１に示すように、シリンダヘッド部２の上には、油圧駆動系の一部が設けられる油圧駆動ユニット１５がボルト１６で固定されている。なお、この油圧駆動ユニット１５はシリンダヘッド部２の一部を構成する。図３に示すように、油圧駆動ユニット１５には、第１気筒８Ａおよび第２気筒８Ｂに対応する位置に出力側油圧室１７が形成されている。なお、説明の便宜から図２〜４、図６、図８、図９において出力側油圧室１７を筒体状の内部空間として示しているが、出力側油圧室１７は、油圧駆動ユニット１５のブロック内に形成された中空な部分であり、作動油としてのエンジンオイルが充填されている。
【００２０】
図４、図６、図８、図９に示すように、出力側油圧室１７内には、軸方向に沿って往復運動自在に出力側ピストン１８が設けられている。なお、この出力側ピストン１８の中心軸は、吸気バルブ１１の中心軸と一致するように設定されている。この出力側ピストン１８は、バルブスプリング１３の付勢力に抗して吸気バルブ１１を開弁させるようになっている。なお、本実施の形態においては、吸気バルブ１１の上端部は、出力側ピストン１８側に当接した状態に設定されている。
【００２１】
一方、クランク軸７の端部に近い部分には、図２および図３に示すように、吸気バルブ１１を制御する油圧駆動系への入力を行う吸気用駆動カム１９と、排気バルブ１２を制御する油圧駆動系への入力を行う排気用駆動カム２０とが、クランク軸７に同軸に設けられている。
【００２２】
例えば、図４に示すように、吸気用駆動カム１９に対向する位置に、入力側油圧室２１が設けられている。なお、図中では、説明の便宜から入力側油圧室２１を筒体状の内部空間として示すが、実際はモノブロック４内に形成したエンジンオイルが充填された中空な部分であり、エンジンオイルが充填されている。この入力側油圧室２１には、入力側ピストン２２が往復運動自在に収納されている。図２、図４、図６、図８、図９に示すように、入力側ピストン２２は、吸気用駆動カム１９のカム面に常時当接するようにスプリング２３で付勢されている。
【００２３】
吸気用駆動カム１９は、その周面（カム面）が回転軸からの距離が短くて同一の距離に設定されたベース円部１９Ａと、回転軸から周面までの距離が長く設定されて突出する形状のノーズ部１９Ｂと、を有する。したがって、上記入力側ピストン２２は、吸気用駆動カム１９の１回転に伴いノーズ部１９Ｂで押圧され始めてから入力側油圧室２１を圧縮する方向へ移動した後、再度、ベース円部１９Ａと当接することで元の位置に復帰する１往復の動作行うようになっている。このように、入力側ピストン２２の往復動作に伴って油圧が変化する入力側油圧室２１は、入力側油路２４を介して油圧制御弁３０に接続されている。
【００２４】
（油圧制御弁の構成）
次に、油圧制御弁３０について説明する。油圧制御弁３０は、油圧駆動ユニット１５に内蔵されている。例えば、図４に示すように、油圧制御弁３０は、ソレノイド３１と、エンジンオイルが充填されたシリンダ部３２と、シリンダ部３２に収納されソレノイド３１で往復駆動されるスプール３３と、を備える。なお、シリンダ部３２は、油圧駆動ユニット１５を構成するブロック体の内部に形成された柱状（本実施の形態では円柱状）中空な空間である。
【００２５】
図４に示すように、この油圧制御弁３０は、シリンダ部３２の軸方向の略中央に位置する入力ポート３２Ａで上記入力側油路２４を介して入力側油圧室２１に連通するように接続されている。また、シリンダ部３２には、第１出力ポート３２Ｂおよび第２出力ポート３２Ｃが形成されている。これら第１出力ポート３２Ｂおよび第２出力ポート３２Ｃは、第１気筒８Ａと第２気筒８Ｂに対応するそれぞれの出力側油圧室１７に出力側油路２５Ａ，２５Ｂを介して連通するように接続されている。なお、第１出力ポート３２Ｂおよび第２出力ポート３２Ｃは、シリンダ部３２の軸方向において、上記入力ポート３２Ａを中心として対称な位置に設けられている。また、これら第１出力ポート３２Ｂおよび第２出力ポート３２Ｃの軸方向の両側方には、第１ドレンポート３２Ｄと第２ドレンポート３２Ｅが形成されている。これら第１出力ポート３２Ｄと第２ドレンポート３２Ｅは、シリンダ部３２の軸方向において、入力ポート３２Ａを中心として対称に形成されている。これら第１ドレンポート３２Ｄ、第２ドレンポート３２Ｅには、それぞれ油路３９Ａ，３９Ｂが接続されている。
【００２６】
図４に示すように、スプール３３は、ロッド状であり、ソレノイド３１側より第１大径部３４、第１ランド部３５、第２ランド部３６、第２大径部３７が所定間隔で形成されている。なお、第１大径部３４は、スプール３３の基部側に形成されている。そして、第２大径部３７は、スプール３３の先端に形成されている。第１大径部３４、第１ランド部３５、第２ランド部３６、第２大径部３７は、スプール３３の軸方向に所定の厚みを有する円板形状である。
【００２７】
さらに、図５を用いてシリンダ部３２とスプール３３の構造について説明する。シリンダ部３２における第１出力ポート３２Ｂが形成された内壁には、シリンダ部３２の中心軸を中心として、第１拡大溝部６１が内壁に沿って周回するように形成されている。なお、第１拡大溝部６１の直径はＤ１とし、軸方向の幅寸法（軸方向の長さ）はＷ１とする。シリンダ部３２における第２出力ポート３２Ｃが形成された内壁にも、上記第１拡大溝部６１と同様の第２拡大溝部６２が形成されている。これら第１拡大溝部６１と第２拡大溝部６２が形成されない部分の直径を、Ｄ２とする。また、第１拡大溝部６１と第２拡大溝部６２の幅方向の中心同士の長さを、Ｌ１とする。そして、第１拡大溝部６１と第２拡大溝部６２との端面間の長さを、Ｌ３とする。
【００２８】
スプール３３における第１大径部３４、第１ランド部３５、第２ランド部３６、第２大径部３７の直径を、Ｄ３とする。スプール３３における第１大径部３４、第１ランド部３５、第２ランド部３６、第２大径部３７の幅方向の中心同士間の長さは、均等な長さＬ２とする。そして、第１大径部３４、第１ランド部３５、第２ランド部３６、第２大径部３７のそれぞれの幅寸法をＷ２とする。また、第１ランド部３５と第２ランド部３６の端面間の距離を、Ｌ４とする。
【００２９】
スプール３３における第１ランド部３５と第２ランド部３６との端面間の距離Ｌ４は、シリンダ部３２における第１拡大溝部６１と第２拡大溝部６２との端面間の距離Ｌ３以上の長さに設定されている。また、スプール３３の第１ランド部３５（第２ランド部３６）のそれぞれの幅寸法Ｗ２は、第１拡大溝部６１および第２拡大溝部６２の幅寸法はＷ１より短く設定されている。
【００３０】
図５に示すように、第１ランド部３５を第１拡大溝部６１に対して互いに軸方向の中心が一致するように配置した場合に、少なくとも第２ランド部３６が、第１拡大溝部６１と第２拡大溝部６２との間の内壁面に重なるように設定されている。第１大径部３４、第１ランド部３５、第２ランド部３６、第２大径部３７の直径Ｄ３は、シリンダ部３２の内壁（第１拡大溝部６１および第２拡大溝部６２が形成されない領域の内壁）の直径Ｄ２より、液密性を保てる程度にごく僅か小さく設定されている。したがって、第１ランド部３５と第２ランド部３６は、第１拡大溝部６１および第２拡大溝部６２が形成されない領域において、それぞれシリンダ部３２内の空間を軸方向に区画できるようになっている。
【００３１】
図５に示すように、第１ランド部３５が第１拡大溝部６１と軸方向の中心同士がほぼ一致するように配置された（第３状態）場合に、第２ランド部３６は、入力ポート３２Ａと第２出力ポート３２Ｃと隔離するように区画した状態となるように設定されている。図４に示すように、第１ランド部３５が第１拡大溝部６１を越えて、第１拡大溝部６１と第１ドレンポート３２Ｄとの間の領域に部分的に重なった状態では、入力ポート３２Ａと第１出力ポート３２Ｂのみが連通する第１状態なるように設定されている。このとき、第２出力ポート３２Ｃと第２ドレンポート３２Ｅとが連通する（第２状態となる）ように設定されている。第１ランド部３５および第２ランド部３６のうちの１つと、第１拡大溝部６１および第２拡大溝部６２のうちの１つとの組み合わせのみが、互いに軸方向の中心を略一致させたときに、第１出力ポート３２Ｂ（または第２出力ポート３２Ｃ）が入力ポート３２Ａと第１ドレンポート３２Ｄ（または第２ドレンポート３２Ｅ）と連通して前記第３状態となるように設定されている。なお、図４に示す状態で第２大径部３７とシリンダ部３２の端面３２Ｆの間の距離Ｌがスプール３３のストローク長さとなる。
【００３２】
図８に示すように、ソレノイド３１によりスプール３３が突出した状態（図中右側にスプール３３が移動した状態）では、第１大径部３４と第１ランド部３５との間の空間で出力側油路２５Ａが接続された第１出力ポート３２Ｂと油路３９Ａが接続された第１ドレンポート３２Ｄとが連通し、第１ランド部３５と第２ランド部３６との間の空間で入力側油路２４が接続された入力ポート３２Ａと第２気筒８Ｂ側の出力側油路２５Ｂが接続された第２出力ポート３２Ｃとが連通し、第２ランド部３６と第２大径部３７との間の空間と油路３９Ｂが接続された第２ドレンポート３２Ｅとが連通するように設定されている。また、この状態で第１大径部３４とシリンダ部３２のソレノイド３１側の端面３２Ｇと間の距離がＬとなる。なお、シリンダ部３２の端面３２Ｆ近傍の空間と端面３２Ｇ近傍の空間は、油路４０で連通されており、シリンダ部３２内でスプール３３が往復動を円滑に行えるようになっている。
【００３３】
ソレノイド３１は、スプール３３を、図４、図６、図８および図９のそれぞれの位置に変位させることができるように設定されている。なお、油圧制御弁３０では、吸気用駆動カム１９の１回転毎に、少なくとも、入力側ピストン２２が入力側油圧室２２の容積を減少させる方向（入力側油路２４側へ向けた方向）に押圧し始めてからこの入力側ピストン２２が元の位置に復帰するまでの１往復の期間は、基本的には、以下のような２つ状態を交互に切り替えるようになっている。すなわち、一つの状態としては、入力側油路２４と第１気筒８Ａ側の出力側油路２５Ａとを圧力伝達可能に連通させる位置（図４に示す位置）に配置された状態である。また、もう一つの状態としては、入力側油路２４と第２気筒８Ｂ側の出力側油路２５Ｂとを圧力伝達可能に連通させる位置に配置された状態（図８に示す状態）である。さらに、本実施の形態では、吸気バルブ１１が開弁状態のときに閉弁動作を行うために、スプール３３を図６および図９に示す位置に変位できるように設定されている。
【００３４】
ところで、図４に示すように、上記油路３９Ａ，３９Ｂは、油路３９で合流して油路３９を介してアキュムレータ３８に接続されている。また、油路３９には、オイルポンプ４１が油路４２を介して接続されている。したがって、油路３９，３９Ａ，３９Ｂは、エンジンオイルの圧力である油路４２の圧力とほぼ同じ圧力が保たれる。
【００３５】
アキュムレータ３８は、蓄圧室４３と、蓄圧室４３内に往復運動可能に収納された蓄圧ピストン４４と、蓄圧ピストン４４を油路３９側へ向けて付勢するスプリング４５と、を備えて構成されている。上記した入力側油圧室２１、入力側油路２４、油圧制御弁３０、出力側油路２５Ａ，２５Ｂ、出力側油圧室１７、油路３９，３９Ａ，３９Ｂ，４２、蓄圧室４３は、エンジンオイルで満たされている。なお、スプリング４５のバネ定数は、吸気バルブ１１のバルブスプリング１３のバネ定数よりも小さく設定されている。このため、出力側油路２５Ａ，２５Ｂと油路３９とが連通したときに、吸気バルブ１１が確実に閉弁するようになっている。
【００３６】
（排気バルブ側の油圧駆動系）
図１１は、上記した吸気バルブ１１側の油圧駆動系とほぼ同様の構成である。この油圧駆動系では、クランク軸７に同軸に設けた排気用駆動カム２０から作動が入力されるようになっている。排気駆動カム２０は、上記した吸気用駆動カム１９とはカムプロファイルおよび作動タイミングが異なるように設定されている。なお、排気バルブ１２側の油圧駆動系で用いる油圧制御弁３０Ａは、上記した油圧制御弁３０と略同様であるが、シリンダ部３２における第１出力ポート３２Ｂと第２出力ポート３２Ｃの位置には、第１拡大溝部６１および第２拡大溝部６２が形成されない構成である点が上記油圧制御弁３０と異なる構成である。
【００３７】
したがって、排気バルブ１２側の油圧駆動系の油圧制御弁３０Ａでは、上記の第３状態を省略して、排気用駆動カム２０の１回転毎に、それぞれ第１気筒８Ａに対応する、第１出力ポート３２Ｂ（または第２気筒８Ｂに対応する、第２出力ポート３２Ｃ）を、入力ポート３２Ａのみを連通させる第１状態と、第１出力ポート３２Ｂ（または第２出力ポート３２Ｃ）を、低圧油路としての油路３９Ａ（または油路３９Ｂ）が接続された第１ドレンポート３２Ｄ（または第２ドレンポート３２Ｅ）に連通させる第２状態と、を交互に繰り返すようになっている。
【００３８】
（動作および作用）
次に、本実施の形態に係るエンジン１の動作について説明する。第１気筒８Ａの吸気バルブ１１を開弁させる場合は、図４に示すように、油圧制御弁３０では、スプール３３をソレノイド３１で引き込ませて第１大径部３４がシリンダ部３２の端面３２Ｇ側に近づいた位置に配置させる。そして、スプール３３がこの位置を保つ期間は、少なくとも、吸気用駆動カム１９のベース円部１９Ａが入力側ピストン２２に当接した状態からノーズ部１９Ｂとの接触を経て再度ベース円部１９Ａが入力側ピストン２２に当接するまでの一回転の間の期間でよい。
【００３９】
このとき、図４に示すように、入力ポート３２Ａと第１出力ポート３２Ｂが連通し、第２出力ポート３２Ｃと第２ドレンポート３２Ｅとが連通する。この状態では、吸気用駆動カム１９で押圧された入力側ピストン２２が移動して油圧が発生し、入力側油圧室２１、入力側油路２４、シリンダ部３２、出力側油路２５Ａ、および出力側油圧室１７を介して出力側ピストン１８を押出して、第１気筒８Ａの吸気バルブ１１を１回開弁させる（図１０に示す第１気筒８Ａの吸気行程参照）。なお、この期間において、第１気筒８Ａの排気バルブ１２の開弁タイミングは、図２および図１１に示す別の油圧制御弁３０Ａにより、吸気バルブ１１側の油圧制御弁３０で制御される吸気のタイミングなどに基づいて決定されている。
【００４０】
また、隣の第２気筒８Ｂ側の吸気バルブ１１は、図４に示すように、閉弁状態になっている。そして、第２気筒８Ｂ側の吸気バルブ１１に対応する出力側油圧室１７は、出力側油路２５Ｂ、シリンダ部３２、油路３９Ｂが連通した状態にあり、低圧側に保たれている。
【００４１】
次の吸気用駆動カム１９の１回転の期間（クランク角で３６０〜７２０°）は、図８に示すように、油圧制御弁３０のスプール３３をソレノイド３１で押し出して第２大径部３７がシリンダ部３２の端面３２Ｆ側に近づいた位置に配置させる。この期間は、第１気筒８Ａでは爆発行程と排気行程であるため、第１気筒８Ａの吸気バルブ１１は閉じた状態を保っている。そして、この期間では、入力ポート３２Ａと第２出力ポート３２Ｃが連通するため、上記した第１気筒８Ａの吸気バルブ１１の動作と同様に、第２気筒８Ｂの吸気バルブ１１が１回開弁する（図１０に示す第２気筒８Ｂの吸気行程を参照）。なお、この第２気筒８Ｂの排気バルブ１２のタイミングは、第１気筒８Ａの排気バルブ１２と同様に図２および図１１に示す別の油圧制御弁３０Ａにより、吸気のタイミングなどに基づいて決定されている。
【００４２】
上述のように、第１気筒８Ａの吸気バルブ１１と第２気筒８Ｂの吸気バルブ１１は、吸気用駆動カム１９の１回転毎に、油圧制御弁３０でスプール３３の位置を変位させるだけで各吸気バルブ１１の開弁するタイミングをクランク角で３６０°シフトさせることができる。そして、第１気筒８Ａ、第２気筒８Ｂに対応するそれぞれの出力側油圧室１７は、入力側油路２４と遮断されているときに油路３９Ｂ，３９を介してアキュムレータ３８に接続されている。また、油路３９はオイルポンプ４１に接続されているため、油圧駆動系内へ必要に応じてエンジンオイルを常時供給することができ、吸気バルブ１１および排気バルブ１２を遅滞なく作動させることができる。
【００４３】
上述のように、本実施の形態に係るエンジン１では、クランク軸７の１回転毎に、油圧制御弁３０のスプール３３を軸方向に進退動作させることにより、吸気用駆動カム１９によるリフト作用を、第１気筒８Ａと第２気筒８Ｂとに分配することができる。したがって、１つの気筒の吸気バルブ１１に対してはクランク軸７の２回転に１度の駆動力が分配されるため、従来のようにクランク軸に対して１／２回転のカムシャフトを用いる場合と同等の作動が得られる。
【００４４】
さらに、本実施の形態に係るエンジン１では、運転状態に応じて、吸気行程の途中で吸気バルブ１１に閉動作をさせることが可能である。例えば、図４に示すように、第１気筒８Ａの吸気バルブ１１を開動作させている状態（第１状態）の途中で、任意のタイミングでスプール３３を図６に示す位置に変位させると、第１ランド部３５は第１拡大溝部６１の幅全体の内側に配置されるため、第１ランド部３５と第１拡大溝部６１との間の隙間を介して、第１出力ポート３２Ｂを、入力ポート３２Ａと、低圧油路としての油路３９Ａが接続された第１ドレンポート３２Ｄと、の双方に連通させることができる（第３状態）。したがって、入力ポート３２Ａに伝達された圧力は、油路３９Ａ側に吸収される。すなわち、吸気バルブ１１は、開動作の途中で閉動作に移行して、例えば、図７に示す曲線Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３で示すようなバルブタイミングやバルブリフト量のような可変制御を行うことができる。なお、スプール３３の変位のタイミングは、吸気用駆動カム１９の１回転の間に、図４に示す位置から任意のタイミングでスプール３３を図６に示す位置に変位させればよい。なお、このような吸気用駆動カム１９の１回転の期間の間は、第２気筒８Ｂ側の第２出力ポート３２Ｃは、入力ポート３２Ａと遮断され、第２ドレンポート３２Ｅと連通した状態（第２状態）であるため、第２気筒８Ｂの吸気バルブ１１は閉弁状態を維持している。
【００４５】
次の吸気用駆動カム１９の１回転では、スプール３３を図８に示す位置に配置させて第２気筒８Ｂの吸気バルブ１１を開く。そして、バルブタイミングやバルブリフト量のような可変制御を行うには、第２気筒８Ｂの吸気バルブ１１の開動作の途中で任意のタイミングで、スプール３３を図９に示す位置に変位させればよい。すると、第２ランド部３６は、第２拡大溝部６２の幅全体の内側に配置されるため、第２出力ポート３２Ｃは、入力ポート３２Ａと第２ドレンポート３２Ｅの双方に連通する。したがって、上記第１気筒８Ａの吸気バルブ１１と同様に、第２気筒８Ｂの吸気バルブ１１も、開弁動作から閉弁動作に切り替えられて、図７に示す曲線Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に示すようなクランク角タイミングやバルブリフト量のような可変制御を行うことができる。
【００４６】
以上、本実施の形態に係るエンジン１について説明したが、本実施の形態に係るエンジン１では、油圧制御弁３０のシリンダ部３２に第１拡大溝部６１および第２拡大溝部６２を形成したことにより、吸気バルブ１１の閉弁タイミングとバルブリフト量を可変制御させることが可能となり、エンジン１の運転状態に応じてバルブ作動特性を変更可能にして、エンジンの運転性を向上できる。
【００４７】
また、本実施の形態で用いる油圧制御弁３０では、吸気用駆動カム１９のベース円部１９Ａが入力側ピストン２２に当接しているとき（リフト状態でないとき）、スプール３３を図４と図８の状態に交互に切り替えすればよく、特別なタイミング精度を必要としないという利点がある。
【００４８】
特に、本実施の形態に係るエンジン１では、入力側ピストン２２の動きを、油圧制御弁３０によって、少なくとも２つの出力側ピストン１８に交互に伝達できるため、入力側ピストン２２の数が少なくてよいため、バルブ駆動機構の構造を簡素化でき、エンジン１を軽量化するとともに、製造性を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施の形態に係るエンジン１では、シリンダヘッド部２とシリンダヘッド部３などが一体となったモノブロック４としたことにより、入力側油圧室２１、入力側油路２４、シリンダ部３２、出力側油路２５Ａ，２５Ｂ、油路３９，３９Ａ，３９Ｂ，４２、蓄圧室４３などの油圧通路を、例えばドリル加工などで形成して一体的な油圧通路とすることができる。したがって、部品境界部が少なくなり油圧シールを大幅に削減することが可能となる。加えて、図５に示したように、本実施の形態のエンジン１では、油圧制御弁３０，３０Ａのシリンダ部３２を油圧駆動ユニット１５内に例えばドリル加工などで作製することも可能となり、部品点数を少なくするとともに、軽量化を達成することも可能である。
【００５０】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００５１】
例えば、上記した実施の形態では、クランク軸７に吸気用駆動カム１９および排気用駆動カム２０を直接設けたが、クランク軸７と等速で回転するバランサを設けてこのバランサに、これら吸気用駆動カム１９および排気用駆動カム２０を設ける構成としてもよい。
【００５２】
また、上記した実施の形態では、１気筒に対して吸気バルブ１１と排気バルブ１２とがそれぞれ１つずつ備えられた場合について説明したが、１気筒に吸気バルブ１１と排気バルブ１２がそれぞれ一対ずつある場合は、例えば一対の吸気バルブ１１に対して１本の出力側油路をシリンダヘッド部２内で分岐させて同時に一対の出力側油圧室に圧力伝達を行うような構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  エンジン
２  シリンダヘッド部
７  クランク軸
８Ａ  第１気筒
８Ｂ  第２気筒
１１  吸気バルブ
１２  排気バルブ
１３  バルブスプリング
１４  バルブスプリング
１５  油圧駆動ユニット
１７  出力側油圧室
１８  出力側ピストン
１９  吸気用駆動カム
１９Ａ  ベース円部
１９Ｂ  ノーズ部
２０  排気用駆動カム
２１  入力側油圧室
２２  入力側ピストン
２４  入力側油路
２５Ａ，２５Ｂ  出力側油路
３０  油圧制御弁
３１  ソレノイド
３２  シリンダ部
３２Ａ  入力ポート
３２Ｂ  第１出力ポート
３２Ｃ  第２出力ポート
３２Ｄ  第１ドレンポート
３２Ｅ  第２ドレンポート
３３  スプール
３４  第１大径部
３５  第１ランド部
３６  第２ランド部
３７  第２大径部
３８  アキュムレータ
３９，３９Ａ，３９Ｂ  油路（低圧油路）
４１  オイルポンプ
４３  蓄圧室
４４  蓄圧ピストン
４５  スプリング
６１  第１拡大溝部
６２  第２拡大溝部
【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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【図８】
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【図９】
2013133722.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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