(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブオーバラップ角度を有するように開閉される吸気弁および排気弁と、前記吸気弁のみの開弁時期およびバルブ作動角を含む吸気バルブ作動特性を変更する吸気側バルブ特性切換機構と前記吸気弁のみの開閉時期である位相を変更するバルブ位相可変機構とを有する動弁機構と、機関負荷を検出する負荷センサと、機関回転数を検出する回転数センサと、制御装置とを備え、
前記制御装置により制御される前記吸気側バルブ特性切換機構は、前記回転数センサにより検出された機関回転数に応じて、複数の機関回転域にそれぞれ対応して設定された複数の前記吸気バルブ作動特性を、高い機関回転域になるほど、より早い時期に設定された開弁時期およびより大きいバルブ作動角を有する吸気バルブ作動特性に切り換える内燃機関の動弁制御装置において、
前記負荷センサにより検出された機関負荷が所定値以上である高負荷時に、前記制御装置により制御される前記バルブ位相可変機構は、前記回転数センサにより検出された機関回転数の上昇に応じて前記吸気弁の位相を遅角するとともに、前記複数の機関回転域のうちの隣接する二つの機関回転域において、前記吸気側バルブ特性切換機構による一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性から他方のより高い機関回転域の吸気バルブ作動特性への切換直後の前記吸気弁の開弁時期である前記他方のより高い機関回転域の吸気バルブ作動特性での最小遅角時の開弁時期が、前記一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性での最小遅角時の開弁時期と等しくなるように、前記吸気弁の位相を制御することを特徴とする内燃機関の動弁制御装置。
【請求項２】
前記回転数センサにより検出された機関回転数が切換回転数に達したとき、前記吸気側バルブ特性切換機構により前記一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性から前記他方のより高い機関回転域の吸気バルブ作動特性への切換が行われ、
前記バルブ位相可変機構は、前記切換回転数になる直前での前記吸気弁の位相を、前記他方のより高い機関回転域の吸気バルブ作動特性への切換直後の前記吸気弁の開弁時期が、前記吸気弁の位相を変更することなく前記一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性での最小遅角時の開弁時期と等しくなるような値に設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記吸気側バルブ特性切換機構による前記吸気バルブ作動特性の切換時に、前記吸気側バルブ特性切換機構による前記吸気バルブ作動特性の切換終了時期と前記バルブ位相可変機構による前記吸気弁の位相の変更終了時期との差が最小となるように、前記吸気側バルブ特性切換機構の切換開始時期および前記バルブ位相可変機構の変更開始時期を制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願発明は、バルブオーバラップ角度を有するように開閉される吸気弁および排気弁を備えた内燃機関において、吸気弁の開角およびバルブ作動角を含むバルブ作動特性を変更するバルブ特性切換機構と吸気弁の開閉時期である位相を変更するバルブ位相可変機構とを有する動弁機構を備えた内燃機関の動弁制御装置に関し、さらに詳細には、機関高負荷時に、バルブ特性切換機構による吸気弁のバルブ作動特性切換時の開弁時期を設定するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸気弁の開角（すなわち、開弁時期）、バルブ作動角、閉角（すなわち、閉弁時期）およびバルブリフト量からなるバルブ作動特性を変更するバルブ特性切換機構を有する動弁機構を備え、複数の機関回転域にそれぞれ対応して設定された複数のバルブ作動特性を、機関回転数に応じて切り換える内燃機関の動弁制御装置が知られている（特開平６−９３８２０号公報参照）。
【０００３】
この従来技術のバルブ特性切換機構は、カム軸に形成されたプロフィルの異なる低速用、中速用および高速用の三つのカムと、それらカムにそれぞれ従動する三つのロッカーアームと、それらロッカーアームを機関回転数に応じて連結状態または連結解除状態にする連結切換機構とを備えている。
【０００４】
そして、低速用カムに従動する低速ロッカーアームに連動連結される吸気弁は、連結切換機構の作動により、機関回転域が低速回転域では低速用カム、中速回転域では中速用カムそして高速回転域では高速用カムによりそれぞれ開弁駆動される。その結果、高い機関回転域になるにつれて、吸気弁は、その開角（開弁時期）がより早い時期に設定されるとともにその閉角（閉弁時期）がより遅い時期に設定されてバルブ作動角が大きくなり、またバルブリフト量がより大きくなるバルブ作動特性で駆動される。
【０００５】
また、吸気弁のバルブ特性切換機構と吸気弁の開閉時期である位相を変更するバルブ位相可変機構とを有する動弁機構を備え、それらバルブ特性切換機構による制御およびバルブ位相可変機構による制御を組み合わせて動弁機構の制御を行う内燃機関の動弁制御装置も知られている（特公平５−４３８４７号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特開平６−９３８２０号公報の動弁制御装置においては、機関高負荷時の高い機関回転域でバルブ作動角の大きいカムにより吸気弁が開弁駆動されるとき、吸気弁の閉弁時期が遅くなることで吸気慣性効果を有効に利用することができるため体積効率は向上するものの、バルブ特性切換機構の構造上、同時に吸気弁の開弁時期が、混合気の慣性によるシリンダへの流入の遅れを考慮したときの時期より早くなり、排気行程後半の比較的早い時期に吸気弁が開弁する。そのため、バルブオーバラップの期間中に、既燃ガスの一部が、シリンダや排気ポートから吸気ポートに逆流して、結果としてシリンダに残留する既燃ガスの量が増えるとともに、混合気が既燃ガスと混合することでその温度が上昇して膨張することから、混合気の吸入量が減少することになって、体積効率の向上が妨げられ、高出力が要求される機関高負荷時の高い機関回転域でのトルク向上の阻害要因となっていた。
【０００７】
本出願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、内燃機関の動弁制御装置において、機関高負荷時の高い機関回転域において、バルブ作動特性切換時に吸気弁の開弁時期が必要以上に早くなるのを防止して、既燃ガスの吸気ポートへの逆流を抑制することで、体積効率を向上させ、機関高負荷時の高い機関回転域でのトルク向上を図ることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本出願の請求項１記載の発明は、バルブオーバラップ角度を有するように開閉される吸気弁および排気弁と、前記吸気弁のみの開弁時期およびバルブ作動角を含む吸気バルブ作動特性を変更する吸気側バルブ特性切換機構と前記吸気弁のみの開閉時期である位相を変更するバルブ位相可変機構とを有する動弁機構と、機関負荷を検出する負荷センサと、機関回転数を検出する回転数センサと、制御装置とを備え、前記制御装置により制御される前記吸気側バルブ特性切換機構は、前記回転数センサにより検出された機関回転数に応じて、複数の機関回転域にそれぞれ対応して設定された複数の前記吸気バルブ作動特性を、高い機関回転域になるほど、より早い時期に設定された開弁時期およびより大きいバルブ作動角を有する吸気バルブ作動特性に切り換える内燃機関の動弁制御装置において、前記負荷センサにより検出された機関負荷が所定値以上である高負荷時に、前記制御装置により制御される前記バルブ位相可変機構は、前記回転数センサにより検出された機関回転数の上昇に応じて前記吸気弁の位相を遅角するとともに、前記複数の機関回転域のうちの隣接する二つの機関回転域において、前記吸気側バルブ特性切換機構による一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性から他方のより高い機関回転域の吸気バルブ作動特性への切換直後の前記吸気弁の開弁時期である前記他方のより高い機関回転域の吸気バルブ作動特性での最小遅角時の開弁時期が、前記一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性での最小遅角時の開弁時期と等しくなるように前記吸気弁の位相を制御する内燃機関の動弁制御装置である。
【００１２】
この請求項１記載の発明によれば、機関高負荷時に、異なる吸気バルブ作動特性で吸気弁が開弁駆動される複数の機関回転域のうちの隣接する二つの機関回転域において、より高い機関回転域では、より早い時期に設定された開弁時期およびより大きいバルブ作動角を有する吸気バルブ作動特性で吸気弁が開弁駆動されるにも拘わらず、バルブ位相可変機構により、前記より高い機関回転域の吸気バルブ作動特性における最小遅角時の開弁時期が、より低い機関回転域である一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性における最小遅角時の開弁時期と等しくなるようにされ、しかも各機関回転域において、吸気弁の位相は機関回転数の上昇に応じて遅角される。これにより、前記一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性から前記他方のより高い機関回転域の吸気バルブ作動特性への切換直後の吸気弁の開弁時期は、前記一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性での最小遅角時の開弁時期と等しくなるとともに、このより高い機関回転域において、その最小遅角時の開弁時期より早い時期に吸気弁が開弁することが防止される。
【００１３】
その結果、前記他方のより高い機関回転域においては、該他方のより高い機関回転域の吸気バルブ作動特性への切換直後から、バルブオーバラップ中にシリンダや排気ポートから吸気ポートへの既燃ガスの逆流が抑制されて、シリンダに残留する既燃ガスの量が減少する上、既燃ガスとの混合による温度上昇で生じる混合気の膨張が抑制されて、混合気の吸入量が増加するので、体積効率を向上させることができ、機関高負荷時の高い機関回転域でのトルクの向上ができる。
【００１４】
また、隣接する二つの機関運転域のそれぞれの吸気バルブ作動特性における最小遅角時の吸気弁の開弁時期が等しいため、結果として、機関高負荷時に全ての機関回転域において、最小遅角時の吸気弁の開弁時期が同じとなる。このことにより、低い機関回転域では、体積効率の向上をもたらす吸気弁の早期閉弁の設定が可能となり、高い機関回転域では前述のように該高い機関回転域の吸気バルブ作動特性への切換直後から、過度の既燃ガスの逆流を防止することによる体積効率の向上ができるので、機関高負荷時の全機関回転域において、トルクを向上させることが可能となる。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の動弁制御装置において、前記回転数センサにより検出された機関回転数が切換回転数に達したとき、前記吸気側バルブ特性切換機構により前記一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性から前記他方のより高い機関回転域の吸気バルブ作動特性への切換が行われ、前記バルブ位相可変機構は、前記切換回転数になる直前での前記吸気弁の位相を、前記他方のより高い機関回転域の吸気バルブ作動特性への切換直後の前記吸気弁の開弁時期が、前記吸気弁の位相を変更することなく前記一方の機関回転域の吸気バルブ作動特性での最小遅角時の開弁時期と等しくなるような値に設定するものである。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の動弁制御装置において、前記制御装置は、前記吸気側バルブ特性切換機構による前記吸気バルブ作動特性の切換時に、前記吸気側バルブ特性切換機構による前記吸気バルブ作動特性の切換終了時期と前記バルブ位相可変機構による前記吸気弁の位相の変更終了時期との差が最小となるように、前記吸気側バルブ特性切換機構の切換開始時期および前記バルブ位相可変機構の変更開始時期を制御するものである。
【００１６】
この請求項３記載の発明によれば、吸気バルブ作動特性切換時に、吸気バルブ作動特性の切換終了時期と位相の変更終了時期との差を最小にすること、最適には切換終了時期と変更終了時期とを一致させることができるので、吸気バルブ作動特性切換時のトルクの低下を防止できる。
【００１７】
なお、この明細書において、「機関回転数の上昇に応じて吸気弁の位相を遅角する」とは、各吸気バルブ作動特性に対応する機関回転域において、機関回転数が上昇するときは常に吸気弁の位相が遅角される位相制御形態のほか、一部の機関回転数範囲では機関回転数が上昇しているのにも拘わらず位相が変化せず、残りの機関回転数範囲では機関回転数が上昇するときは常に位相が遅角される位相制御形態を含む。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本出願発明の実施形態を図１ないし図１５を参照して説明する。
図１ないし図１５に示される実施形態において、内燃機関１は、車両に搭載される火花点火式の４気筒ＤＯＨＣ４バルブ内燃機関であり、各ピストン２はコネクティングロッド３を介してクランク軸４に連結されている。図１に図示されるように、クランク軸４の軸端部に設けられたドライブスプロケット７と、吸気カム軸５および排気カム軸６の一方の軸端部にそれぞれ設けられたカムスプロケット８，９とが、タイミングチェーン１０を介して連結されていて、両カム軸５，６は、クランク軸４の２回転毎に１回転するように回転駆動される。
【００１９】
各気筒には、吸気カム軸５により開弁駆動される２個の吸気弁１１と、排気カム軸６により開弁駆動される２個の排気弁１２とが設けられている。吸気カム軸５と吸気弁１１との間、そして排気カム軸６と排気弁１２との間には、それら弁の開角（すなわち、開弁時期）、閉角（すなわち、閉弁時期）、バルブ作動角およびバルブリフト量からなるバルブ作動特性を切り換える油圧式の吸気側バルブ特性切換機構１３および油圧式の排気側バルブ特性切換機構１４がそれぞれ設けられている。また、吸気カム軸５において、カムスプロケット８が設けられた軸端部には、クランク軸４に対する吸気カム軸５のカム位相、したがって吸気弁１１の開閉時期である位相を、無段階に進角または遅角して連続的に変更する油圧式のバルブ位相可変機構１００が設けられている。そして、両カム軸５，６、両バルブ特性切換機構１３，１４およびバルブ位相可変機構１００は、内燃機関１の動弁機構の一部分を構成している。
【００２０】
動弁機構のこれら構成要素について、先ず図２ないし図５を参照して、吸気カム軸５に設けられたカムおよび吸気ロッカアームを主たる構成要素とする吸気側バルブ特性切換機構１３の構造を説明する。
吸気カム軸５には、各気筒に対応して、一対の中速用カム１５，１９と、両中速用カム１５，１９の間に位置する一対の低速用カム１６，１８と、両低速用カム１６，１８に挟まれて配置された高速用カム１７とが一体に設けられている。吸気カム軸５よりも下方において、第１ないし第５吸気ロッカアーム２１〜２５が、両低速用カム１６，１８、両中速用カム１５，１９および高速用カム１７にそれぞれ対応した配置で、吸気カム軸５と平行に固定された吸気ロッカ軸２０に揺動自在に支持されている。
【００２１】
図３に図示されるように、低速用カム１６，１８は、吸気カム軸５の径方向に比較的小さい突出量で、その周方向に所定のカム作動角に渡って突出した高位部と、ベース円部とから構成されている。中速用カム１５，１９は、吸気カム軸５の径方向の突出量が低速用カム１６，１８のそれより大きく、かつカム作動角が低速用カム１６，１８のそれより大きい高位部と、ベース円部とから構成されている。高速用カム１７は、吸気カム軸５の径方向の突出量が中速用カム１５，１９のそれより大きく、かつカム作動角が中速用カム１５，１９のそれより大きい高位部と、ベース円部とから構成されている。
【００２２】
第２および第４吸気ロッカアーム２２，２４の一端部には、バルブステム２６の上端近傍に設けられた鍔部２７とシリンダヘッド２８との間に圧縮状態で装着されたバルブスプリング２９により閉弁方向に付勢されている吸気弁１１のバルブステム２６の上端に当接するタペットねじ３０が、それぞれ進退自在に設けられている。
【００２３】
第２および第４吸気ロッカアーム２２，２４の中間部の上面には両低速用カム１６，１８とそれぞれ当接し得るスリッパ２２ａ，２４ａが設けられており、二つの吸気ロッカアーム２２，２４は、スリッパ２２ａ，２４ａを介して両低速用カム１６，１８にそれぞれ従動する。第１、第５および第３吸気ロッカアーム２１，２５，２３には両中速用カム１５，１９および高速用カム１７とそれぞれ当接し得るローラ２１ａ，２５ａ，２３ａが設けられており、三つの吸気ロッカアーム２１，２５，２３は、これらローラ２１ａ，２５ａ，２３ａを介して両中速用カム１５，１９および高速用カム１７にそれぞれ従動する。また、第１、第５および第３吸気ロッカアーム２１，２５，２３は、リフタスプリング３１により、ローラ２１ａ，２５ａ，２３ａが両中速用カム１５，１９および高速用カム１７に当接し得るように付勢されている。
【００２４】
図２ないし図５に図示されるように、第１および第２吸気ロッカアーム２１，２２には、両者の連結および連結解除を切換可能とする第１連結切換機構３２が設けられ、第４および第５吸気ロッカアーム２４，２５には、両者の連結および連結解除を切換可能とする第２連結切換機構３３が設けられ、第２、第３および第４吸気ロッカアーム２２，２３，２４には、これら三者の連結および連結解除を切換可能とする第３連結切換機構３４が設けられている。
【００２５】
図４に図示されるように、第１および第２吸気ロッカアームの間の連結状態を切り換える第１連結切換機構３２は、有底筒状のピストン３５と、第１および第２吸気ロッカアーム２１，２２を連結し得る連結ピン３６と、ピストン３５および連結ピン３６の移動を規制する有底筒状の規制ピン３７と、ピストン３５および連結ピン３６を連結側に付勢する戻しばね３８とを備えている。
【００２６】
開放端を連結ピン３６側にしたピストン３５内には、有底筒状の押圧ピン３９が摺動自在に嵌合されている。押圧ピン３９の内周に、ピストン３５の底部と押圧ピン３９の底部との間で圧縮状態で装着され押圧ばね４０は、ピストン３５の開放端が連結ピン３６から離れる方向に、そして押圧ピン３９の底部が連結ピン３６に当接するように、ピストン３５および押圧ピン３９をそれぞれ付勢している。なお、戻しばね３８のセット荷重は、押圧ばね４０のそれよりも大きく設定される。
【００２７】
第１吸気ロッカアーム２１には、吸気ロッカ軸２０と平行な有底のガイド孔４１が、その開放端を第２吸気ロッカアーム２２側にして形成されている。ガイド孔４１にはピストン３５が摺動自在に嵌合し、ピストン３５とガイド孔４１の底部との間に油圧室４２が形成されている。さらに、第１吸気ロッカアーム２１には油圧室４２に連通する連通路４３が形成され、吸気ロッカ軸２０には第１油圧供給路４４が形成されている。連通路４３と第１油圧供給路４４とは、吸気ロッカ軸２０の側壁に形成された油孔を介して、第１吸気ロッカアーム２１の揺動状態にかかわらず常時連通している。
【００２８】
第２吸気ロッカアーム２２には、ガイド孔４１に対応する位置に同一径の有底のガイド孔４５が、その開放端を第１吸気ロッカアーム２１側にして吸気ロッカ軸２０と平行に形成されており、このガイド孔４５に連結ピン３６および規制ピン３７が摺動自在に嵌合している。戻しばね３８は、規制ピン３７の内周に、ガイド孔４５の底部と規制ピン３７の底部との間に圧縮状態で装着されている。
【００２９】
また、第１連結切換機構３２には、第１吸気ロッカアーム２１と第２吸気ロッカアーム２２との連結および連結解除のタイミングを規制するために、ピストン３５の径方向に揺動自在なタイミングプレート（図示されず）が設けられている。このタイミングプレートは、第１吸気ロッカアーム２１のローラ２１ａが中速用カム１５のベース円部に当接しているとき、ピストン３５の係合溝３５ａまたはピストン３５と連結ピン３６との間の係合溝３５ｂに係合してピストン３５の移動を規制し、第１吸気ロッカアーム２１のローラ２１ａが中速用カム１５の高位部に当接して、第１吸気ロッカアーム２１が押し下げられたとき、その揺動が制限されてそれら係合溝３５ｂ，３５ｂから離脱するようにされている。
【００３０】
第１連結切換機構３２の油圧室４２の油圧が低圧のときは、ピストン３５、連結ピン３６および規制ピン３７は、戻しばね３８の弾発力で連結側に移動しており、連結ピン３６がガイド孔４１に嵌合して第１および第２吸気ロッカアーム２１，２２が一体に連結される連結位置を占める。このとき、タイミングプレートは、係合溝３５ｂに係合する。
【００３１】
油圧室４２の油圧が高圧になると、中速用カム１５の高位部により第２吸気ロッカアーム２２が押し下げられたとき、係合溝３５ｂからタイミングプレートが離脱し、ピストン３５が押圧ばね４０を圧縮して連結ピン３６に当接するまで移動する。しかしながら、連結ピン３６が第１吸気ロッカアーム２１と第２吸気ロッカアーム２２とに跨った位置にあるため、連結ピン３６には剪断方向の力が作用して、その力に基づく摩擦力により、連結ピン３６を第２吸気ロッカアーム２２に押し込むためのピストン３５の移動が阻止される。そして、第１および第２吸気ロッカアーム２１，２２が中速用および低速用カム１５，１６のベース円部にそれぞれ当接し始め、連結ピン３６への前記剪断方向の力が小さくなったときに、ピストン３５は連結ピン３６を第２吸気ロッカアーム２２に押し込む位置まで移動して、ピストン３５と連結ピン３６との当接面が第１および第２吸気ロッカアーム２１，２２の間に位置するため、ピストン３５、連結ピン３６および規制ピン３７は、第１および第２吸気ロッカアーム２１，２２が非連結状態になる連結解除位置を占める。このとき、タイミングプレートは係合溝３５ａに係合する。
【００３２】
図４に図示されるように、第４および第５吸気ロッカアーム２４，２５の連結状態を切り換える第２連結切換機構３３は、前述した第１連結切換機構３２と基本的に同一の構成を有している。したがって、第２連結切換機構３３では、吸気ロッカ軸２０の側壁に形成された油孔および連通路５４を介して第１油圧供給路４４と常時連通する油圧室５３の油圧が低圧のときは、押圧ピン５０および押圧ばね５１を内蔵したピストン４６、連結ピン４７および規制ピン４８は、戻しばね４９の弾発力で連結側に移動しており、連結ピン４７が両ガイド孔５２，５５に嵌合して第４および第５吸気ロッカアーム２４，２５が一体に連結される連結位置を占める。そして、油圧室５３の油圧が高圧のときは、ピストン４６が連結ピン４７を第４吸気ロッカアーム２４に押し込む位置まで移動して、ピストン４６と連結ピン４７との当接面が第４および第５吸気ロッカアーム２４，２５の間に位置するため、ピストン４６、連結ピン４７および規制ピン４８は、第４および第５吸気ロッカアーム２４，２５が非連結状態になる連結解除位置を占める。なお、第２連結切換機構３３は、第１連結切換機構３２と同期して切換作動する。
【００３３】
図５に図示されるように、第２、第３および第４吸気ロッカアーム２２，２３，２４の連結状態を切り換える第３連結切換機構３４は、第２および第３吸気ロッカアーム２２，２３を連結し得る連結ピストン５６と、第３および第４吸気ロッカアーム２３，２４を連結し得る連結ピン５７と、連結ピストン５６および連結ピン５７の移動を規制する有底円筒状の規制ピン５８と、連結ピストン５６、連結ピン５７および規制ピン５８を連結解除側に付勢する戻しばね５９とを備えている。
【００３４】
第２吸気ロッカアーム２２には、吸気ロッカ軸２０と平行な有底のガイド孔６０が、その開放端を第３吸気ロッカアーム２３側にして形成されている。ガイド孔６０には連結ピストン５６が摺動自在に嵌合し、連結ピストン５６とガイド孔５６の底部との間に油圧室６３が形成されている。さらに、第２吸気ロッカアーム２２２には油圧室６３に連通する連通路６４が形成され、吸気ロッカ軸２０には第２油圧供給路６５が形成されている。連通路６４と第２油圧供給路６５とは、吸気ロッカ軸２０の側壁に形成された油孔６６を介して、第２吸気ロッカアーム２２の揺動状態にかかわらず常時連通している。
【００３５】
第３吸気ロッカアーム２３には、ガイド孔６０に対応する位置に同一径のガイド孔６１が、吸気ロッカ軸２０と平行に貫通して形成されており、このガイド孔６１に連結ピン５７が摺動自在に嵌合している。
【００３６】
第４吸気ロッカアーム２４には、ガイド孔６１に対応する位置に同一径の有底円筒状のガイド孔６２が、その開放端を第３吸気ロッカアーム２３側にして吸気ロッカ軸２０と平行に形成されており、このガイド孔６２に規制ピン５８が摺動自在に嵌合している。戻しばね５９は、規制ピン５８の内周に、ガイド孔６２の底部と規制ピン５８の底部との間に圧縮状態で装着されている。
【００３７】
油圧室６３の油圧が低圧のとき、連結ピストン５６、連結ピン５７および規制ピン５８は、戻しばね５９の弾発力で連結解除側に移動しており、連結ピストン５６と連結ピン５７との当接面が第２および第３吸気ロッカアーム２２，２３の間に位置し、連結ピン５７と規制ピン５８との当接面が第３および第４吸気ロッカアーム２３，２４の間に位置するため、第２、第３および第４吸気ロッカアーム２２，２３，２４が非連結状態になる連結解除位置を占める。油圧室６３の油圧が高圧になると、連結ピストン５６、連結ピン５７および規制ピン５８は、戻しばね５９の弾発力に抗して連結側に移動し、連結ピストン５６がガイド孔６１に嵌合し、連結ピン５７がガイド孔６２に嵌合するため、第２、第３および第４吸気ロッカアーム２２，２３，２４が一体に連結される連結位置を占める。
【００３８】
次に、図６ないし図８を参照して、排気カム軸６に設けられたカムおよび排気ロッカアームを主たる構成要素とする排気側バルブ特性切換機構１４の構造を説明する。
排気カム軸６には、各気筒に対応して、一対の低速用カム６７，６９と、両低速用カム６７，６９に挟まれて配置された高速用カム６８とが一体に設けられている。排気カム軸６よりも下方において、両低速用カム６７，６９および高速用カム６８にそれぞれ対応した配置で、第１、第２および第３排気ロッカアーム７１，７２，７３が、排気カム軸６と平行に固定された排気ロッカ軸７０に揺動自在に支持されている。
【００３９】
図７に図示されるように、低速用カム６７，６９は、排気カム軸６の径方向に比較的小さい突出量で、その周方向に所定のカム作動角に渡って突出した高位部と、ベース円部とから構成されている。高速用カム６８は、排気カム軸６の径方向の突出量が低速用カム６７，６９のそれより大きく、かつカム作動角が低速用カム６７，６９のそれより大きい高位部と、ベース円部とから構成されている。
【００４０】
第１および第３排気ロッカアーム７１，７３の一端部には、バルブステム７４の上端近傍に設けられた鍔部７５とシリンダヘッド２８との間に圧縮状態で装着されたバルブスプリング７６により閉弁方向に付勢されている排気弁１２のバルブステム７４の上端に当接するタペットねじ７７が、それぞれ進退自在に設けられている。
【００４１】
第１および第３排気ロッカアーム７１，７３の中間部の上面には両低速用カム６７，６９にそれぞれ当接し得るスリッパ７１ａ，７３ａが設けられており、二つの排気ロッカアーム７１，７３は、スリッパ７１ａ，７３ａを介して両低速用カム６７，６９にそれぞれ従動する。第２排気ロッカアーム７２には高速用カム６８と当接するローラ７２ａが設けられており、第２排気ロッカアーム７２はこのローラ７２ａを介して高速用カム６８に従動する。また、第２排気ロッカアーム７２は、リフタスプリング７８により、ローラ７２ａが高速用カム６８に当接するように付勢されている。
【００４２】
図８に図示されるように、第１、第２および第３排気ロッカアーム７１，７２，７３の連結状態を切り換える連結切換機構７９は、第１および第２排気ロッカアーム７１，７２を連結し得る連結ピストン８０と、第２および第３排気ロッカアーム６２，７３を連結し得る連結ピン８１と、連結ピストン８０および連結ピン８１の移動を規制する有底円筒状の規制ピン８２と、連結ピストン８０、連結ピン８１および規制ピン８２を連結解除側に付勢する戻しばね８３とを備えている。
【００４３】
第１排気ロッカアーム７１には、排気ロッカ軸７０と平行な有底のガイド孔８４が、その開放端を第２排気ロッカアーム７２側にして形成されている。ガイド孔８４には連結ピストン８０が摺動自在に嵌合し、連結ピストン８０とガイド孔８４の底部との間に油圧室８７が形成されている。さらに、第１排気ロッカアーム７１には油圧室８７に連通する連通路８８が形成され、排気ロッカ軸７０には油圧供給路８９が形成されている。連通路８８と油圧供給路８９とは、排気ロッカ軸７０の側壁に形成された油孔を介して、第１排気ロッカアーム７１の揺動状態にかかわらず常時連通している。
【００４４】
第２排気ロッカアーム７２には、ガイド孔８４に対応する位置に同一径のガイド孔８５が、排気ロッカ軸７０と平行に貫通して形成されており、このガイド孔８５に連結ピン８１が摺動自在に嵌合している。
【００４５】
第３排気ロッカアーム７３には、ガイド孔８５に対応する位置に同一径の有底円筒状のガイド孔８６が、その開放端を第２排気ロッカアーム７２側にして排気ロッカ軸７０と平行に形成されており、ガイド孔８６に規制ピン８２が摺動自在に嵌合している。戻しばね８３は、規制ピン８２の内周に、ガイド孔８６の底部と規制ピン８２の底部との間に圧縮状態で装着されている。
【００４６】
油圧室８７の油圧が低圧のとき、連結ピストン８０、連結ピン８１および規制ピン８２は、戻しばね８３の弾発力で連結解除側に移動しており、連結ピストン８０と連結ピン８１との当接面が第１および第２排気ロッカアーム７１，７２の間に位置し、連結ピン８１と規制ピン８２との当接面が第２および第３排気ロッカアーム７２，７３の間に位置するため、第１、第２および第３排気ロッカアーム７１，７２，７３が非連結状態になる連結解除位置を占める。油圧室８７の油圧が高圧になると、連結ピストン８０、連結ピン８１および規制ピン８２は、戻しばね８３の弾発力に抗して連結側に移動し、連結ピストン８０がガイド孔８５に嵌合し、連結ピン８１がガイド孔８６に嵌合するため、第１、第２および第３排気ロッカアーム７１，７２，７３が一体に連結される連結位置を占める。
【００４７】
次に、図２および図９を参照して、吸気カム軸５の軸端部に設けられたバルブ位相可変機構１００の構造を説明する。
略円筒状のボス部材１０１の中心に形成された支持孔が吸気カム軸５の軸端部に同軸に嵌合し、ピン５２およびボルト１０３で相対回転不能に結合されている。タイミングチェーン１０が巻き掛けられるカムスプロケット８は円形の凹部８ａを有して略カップ状に形成されており、その外周にスプロケット歯８ｂが形成されている。カムスプロケット８の凹部８ａに嵌合する環状のハウジング１０４と、さらにその軸方向に重ね合わされたプレート１０５とが、それらを貫通する４本のボルト１０６でカムスプロケット８に結合されている。
【００４８】
したがって、吸気カム軸５と一体に結合されたボス部材１０１は、カムスプロケット８、ハウジング１０４およびプレート１０５によって囲まれた空間に相対回転可能に収納される。ボス部材１０１を軸方向に貫通するピン孔１０１ｂにはロックピン１０７が摺動自在に嵌合しており、このロックピン１０７はプレート１０５との間に圧縮状態で装着されたスプリング１０８によって、カムスプロケット８に形成されたロック孔８ｃに係合する方向に付勢されている。
【００４９】
ハウジング１０４の内部には、吸気カム軸５の軸線を中心とする扇状の凹部１０４ａが９０°間隔で４個形成されており、ボス部材１０１の外周から放射状に突出する４枚のベーン１０１ｃが、３０°の中心角範囲で相対回転し得るように凹部１０４ａに嵌合している。４個のベーン１０１ｃの先端に設けられた４個のシール部材１０９が凹部１０４ａの天井壁に摺動自在に当接し、かつハウジング１０４の内周面に設けられた４個のシール部材１１０がボス部材１０１の外周面に摺動自在に当接することにより、各ベーン１０１ｃの両側に進角室１１１および遅角室１１２がそれぞれ区画されている。
【００５０】
吸気カム軸５の内部には、進角用油路１１３および遅角用油路１１４が形成されており、進角用油路１１３はボス部材１０１を半径方向に貫通する４本の油路１１５を介して４個の進角室１１１にそれぞれ連通し、遅角用油路１１４はボス部材１０１を半径方向に貫通する４本の油路１１６を介して４個の遅角室１１２にそれぞれ連通している。また、ロックピン１０７の頭部が嵌合するカムスプロケット８のロック孔８ｃは、図示されない油路を介していずれかの進角室１１１に連通している。
【００５１】
進角室１１１に作動油が供給されていないとき、ロックピン１０７の頭部はスプリング１０８の弾発力でカムスプロケット８のロック孔８ｃに嵌合し、図９に図示されるように、カムスプロケット８に対して吸気カム軸５が反時計方向に相対回転した最も遅角した状態にロックされる。この状態から進角室１１１に供給される作動油の油圧を高めてゆくと、進角室１１１から供給される作動油の油圧でロックピン１０７がスプリング１０８の弾発力に抗してカムスプロケット８のロック孔８ｃから離脱するとともに、進角室１１１および遅角室１１２の油圧差でベーン１０１ｃが押されることによりカムスプロケット８に対して吸気カム軸５が時計方向に相対回転し、両低速用、両中速用および高速用カム１５〜１９の位相が一体的に進角して吸気弁１１の開弁時期および閉弁時期が進み側に変化する。したがって、進角室１１１および遅角室１１２の油圧を制御することにより、クランク軸４に対する吸気カム軸５の位相、したがってクランク軸４に対する吸気弁１１の開閉時期である位相を無段階に変化させることができる。
【００５２】
次に、図１０を参照して、吸気側および排気側バルブ特性切換機構１３，１４、そしてバルブ位相可変機構１００の油圧制御系について説明する。
油圧源となるオイルポンプ１２０により、クランクケースの底部のオイルパン１２１から油路を介して吸引されたオイルは、内燃機関１のクランク軸４まわりや動弁機構の潤滑油として、また吸気側および排気側バルブ特性切換機構１３，１４、そしてバルブ位相可変機構１００の作動油として油路１２２に吐出される。油路１２２から分岐して吸気側バルブ特性切換機構１３に連通する二つの油路１２３，１２４には、吸気ロッカ軸２０内の第１および第２油圧供給路４４，６５の油圧を高低に切り換える二つ油圧切換弁１２７，１２８がそれぞれが設けられている。また、排気側バルブ特性切換機構１４に連通する油路１２５には、排気ロッカ軸７０の油圧供給路８９の油圧を高低に切り換える油圧切換弁１２９が設けられている。さらに、油路１２２から分岐してバルブ位相可変機構１００に連通する油路１２６には、進角室１１１および遅角室１１２の油圧を無段階に制御する油圧制御弁である、デューティ制御された電流が供給されるソレノイドにより駆動されるスプールを有するリニアソレノイドバルブ１３０が設けられている。
【００５３】
吸気カム軸５の回転位置θを検出するカム軸センサ１３１からの信号、排気カム軸６の回転位置に基づいてピストン２の上死点θＴＤを検出するＴＤＣセンサ１３２からの信号、クランク軸４の回転位置θＣを検出するクランク軸センサ１３３からの信号、吸気負圧Ｐを検出する吸気負圧センサからの信号、冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサからの信号、スロットル開度ΘＴＨを検出するスロットル開度センサからの信号、機関回転数Ｎｅを検出する回転数センサからの信号が入力される制御装置の一例としての電子制御ユニット１３４は、これら信号に基づいて前記各油圧切換弁１２７，１２８，１２９およびリニアソレノイドバルブ１３０を制御することで、両バルブ特性切換機構１３，１４およびバルブ位相可変機構１００を制御している。ここで、吸気負圧センサは機関の負荷を検出する負荷センサを構成している。
【００５４】
以下、吸気側バルブ特性切換機構１３の動作について、図４、図５、図１１および図１２を参照しつつ説明する。
機関回転数が第１切換回転数Ｎｅ１、例えば３０００ｒｐｍより低い運転域では、電子制御ユニット１３４からの指令により油圧切換弁１２７が開弁し、オイルポンプ１２０からの高油圧が吸気側バルブ特性切換機構１３の第１および第２連結切換機構３２，３３に供給されて、吸気ロッカ軸２０の第１油圧供給路４４に連なる両油圧室４２，５３の油圧が高圧になる。それゆえ、第１および第２連結切換機構３２，３３のピストン３５，４６、連結ピン３６，４７および規制ピン３７，４８は戻しばね３８，４９の弾発力に抗して、それぞれ図４に図示される連結解除位置に移動し、第１および第２吸気ロッカアーム２１，２２は相互に切り離され、第４および第５吸気ロッカアーム２４，２５も相互に切り離される。
【００５５】
一方、電子制御ユニット１３４からの指令により油圧切換弁１２８は閉弁し、吸気側バルブ特性切換機構１３の第３連結切換機構３４に供給される油圧が低圧になると、吸気ロッカ軸２０の第２油圧供給路６５に連なる油圧室６３の油圧が低圧になる。それゆえ、第３連結切換機構３４の連結ピストン５６、連結ピン５７および規制ピン５８は、戻しばね５９の弾発力で、図５に図示される連結解除位置に移動し、第２、第３および第４吸気ロッカアーム２３，２４，２５は相互に切り離される。
【００５６】
その結果、２個の吸気弁１１は、一対の低速用カム１６，１８にスリッパ２２ａ，２４ａをそれぞれ当接させた第２および第４吸気ロッカアーム２２，２４により開弁駆動される。このとき、中速用カム１５，１９にローラ２１ａ，２５ａをそれぞれ当接させた第１および第５吸気ロッカアーム２１，２５、そして高速用カム１７にローラ２５ａを当接させた第３吸気ロッカアーム２３は、いずれも吸気弁１１の作動には無関係に空動する。
【００５７】
したがって、図１１に図示されるように、第１切換回転数Ｎｅ１より低い機関回転数の運転域である低速回転域では、低速用カム１６，１８により、開角（開弁時期）αＬ１が比較的遅い時期に設定され、閉角（閉弁時期）αＬ２が比較的早い時期に設定されて小バルブ作動角の、かつ小バルブリフト量の吸気低速バルブ作動特性で吸気弁１１が開弁駆動される。
【００５８】
回転数センサからの信号により機関回転数が第１切換回転数Ｎｅ１になったことが検出されると、電子制御ユニット１３４からの指令により油圧切換弁１２７が閉弁し、吸気側バルブ特性切換機構１３の第１および第２連結切換機構３２，３３に供給される油圧が低圧になると、吸気ロッカ軸２０の第１油圧供給路４４に連なる両油圧室４２，５３の油圧が低圧になる。それゆえ、第１および第２連結切換機構３２、３３のピストン３５，４６、連結ピン３６，４７および規制ピン３７，４９は、戻しばね３８，４９の弾発力に抗してそれぞれ連結位置に移動し、連結ピン３６によって第１および第２吸気ロッカアーム２１，２２は連結され、連結ピン４７によって第４および第５吸気ロッカアーム２４，２５も連結される。一方、電子制御ユニット１３４からの指令により油圧切換弁１２８は閉弁を維持し、第３連結切換機構３４の連結ピストン５６、連結ピン５７および規制ピン５８は連結解除位置にあり、第２、第３および第４吸気ロッカアーム２２，２３，２４は相互に切り離されている。
【００５９】
その結果、一方の吸気弁１１は、中速用カム１５にローラ２１ａを当接させた第１吸気ロッカアーム２１の揺動が、それと一体に連結された第２吸気ロッカアーム２２に伝達されて開弁駆動され、他方の吸気弁１１は、中速用カム１９にローラ２５ａを当接させた第５吸気ロッカアーム２５の揺動が、それと一体に連結された第４吸気ロッカアーム２４に伝達されて開弁駆動される。このとき、低速用カム１６，１８の高位部は第２および第４ロッカーアーム２２，２４からそれぞれ離れて空動し、高速用カム１７にローラ２３ａを当接させた第３吸気ロッカアーム２３は吸気弁１１の作動には無関係に空動する。そして、この状態が、機関回転数が第１切換回転数Ｎｅ１以上で、第２切換回転数Ｎｅ２、例えば５０００ｒｐｍより低い運転域において維持される。
【００６０】
したがって、図１１に図示されるように、第１切換回転数Ｎｅ１以上で、第２切換回転数Ｎｅ２より低い機関回転数の運転域である中速回転域では、中速用カム１５，１９により、開角αＭ１が低速バルブ作動特性に比べてより早い時期に設定され、閉角（閉弁時期）αＭ２が低速バルブ作動特性に比べてより遅い時期に設定されて中バルブ作動角の、かつ中バルブリフト量の吸気中速バルブ作動特性で吸気弁１１が開弁駆動される。
【００６１】
回転数センサからの信号により機関回転数が第２切換回転数Ｎｅ２になったことが検出されると、電子制御ユニット１３４からの指令により油圧切換弁１２７は閉弁を維持し、第１および第２連結切換機構３２，３３のピストン３５，４６、連結ピン３６，４７および規制ピン３７，４８はそれぞれ連結位置にあり、第１および第２吸気ロッカアーム２１，２２は連結され、第４および第５吸気ロッカアーム２４，２５も連結されている。一方、電子制御ユニット１３４からの指令により油圧切換弁１２８は開弁し、オイルポンプ１２０の高油圧が吸気側バルブ特性切換機構１３の第３連結切換機構３４に供給されて、吸気ロッカ軸２０の第２油圧供給路６５に連なる油圧室６３の油圧が高圧になる。それゆえ、第３連結切換機構３４の連結ピストン５６、連結ピン５７および規制ピン５８が戻しばね５９の弾発力に抗して連結位置に移動し、連結ピストン５６および連結ピン５７によって、第２、第３および第４吸気ロッカアーム２２，２３，２４が一体に連結される。
【００６２】
その結果、２個の吸気弁１１は、高速用カム１７にローラ２５ａを当接させた第３吸気ロッカアーム２３の揺動が、それと一体に連結された第２および第４吸気ロッカアーム２２，２４に伝達されて開閉駆動される。このとき、低速用カム１６，１８の高位部および中速用カム１５，１９の高位部は、第２、第４、第１および第５ロッカーアーム２２，２４，２１，２５からそれぞれ離れて空動する。そして、この状態が、機関回転数が第２切換回転数Ｎｅ２以上の運転域において維持される。
【００６３】
したがって、図１１に図示されるように、第２切換回転数Ｎｅ２以上の機関回転数の運転域である高速回転域では、高速用カム１７により、開角（開弁時期）αＨ１が中速バルブ作動特性に比べてより早い時期に設定され、閉角（閉弁時期）αＨ２が中速バルブ作動特性に比べてより遅い時期に設定されて大バルブ作動角の、かつ大バルブリフト量の吸気高速バルブ作動特性で吸気弁１１が開弁駆動される。
【００６４】
以下、排気側バルブ特性切換機構１４の作用について、図８、図１１および図１２を参照しつつ説明する。
機関回転数が第１切換回転数Ｎｅ１より低い運転域では、電子制御ユニット１３４からの指令により油圧切換弁１２９が閉弁し、排気側バルブ特性切換機構１４の連結切換機構７９に供給される油圧が低圧になると、排気ロッカ軸７０の油圧供給路８９に連なる油圧室８７に油圧が低圧になる。それゆえ、連結ピストン８０、連結ピン８１および規制ピン８２は戻しばね８３の弾発力で図８に図示される連結解除位置に移動し、第１、第２および第３排気ロッカアーム７１，７２，７３は相互に切り離される。
【００６５】
その結果、２個の排気弁１２は、一対の低速用カム６７，６９にスリッパ７１ａ，７３ａを当接させた第１および第３排気ロッカアーム７１，７３により開弁駆動される。このとき高速用カム６８にローラ７２ａを当接させた第２排気ロッカアーム７２は、排気弁１２の作動には無関係に空動する。
【００６６】
したがって、図１１に図示されるように、第１切換回転数Ｎｅ１より低い機関回転数の運転域である低速回転域では、低速用カム６７，６９により、開角（開弁時期）βＬ１が比較的遅い時期に設定され、閉角（閉弁時期）βＬ２が比較的早い時期に設定されて小バルブ作動角の、かつ小バルブリフト量の排気低速バルブ作動特性で排気弁１２が開弁駆動される。
【００６７】
回転数センサからの信号により機関回転数が第１切換回転数Ｎｅ１になったことが検出されると、電子制御ユニット１３４からの指令により油圧切換弁１２９が開弁し、オイルポンプ１２０の高油圧が排気側バルブ特性切換機構１４の連結切換機構７９に供給されて、排気ロッカ軸７０の油圧供給路８９に連なる油圧室８７の油圧が高圧になる。それゆえ、連結切換機構７９の連結ピストン８０、連結ピン８１および規制ピン８２が戻しばね８３の弾発力に抗して連結位置に移動し、連結ピストン８０および連結ピン８１によって、第１、第２および第３排気ロッカアーム７１，７２，７３が一体に連結される。
【００６８】
その結果、２個の排気弁１２は、高速用カム６８にローラ７２ａを当接させた第２排気ロッカアーム７２の揺動が、それと一体に連結された第１および第３排気ロッカアーム７１，７３に伝達されて開閉駆動される。このとき、低速用カム６７，６９の高位部は第１および第３排気ロッカアーム７１，７３のスリッパ７１ａ，７３ａからそれぞれ離れて空動する。そして、この状態が、機関回転数が第１切換回転数Ｎｅ１以上の運転域において維持される。
【００６９】
したがって、図１１に図示されるように、第１切換回転数Ｎｅ１以上の機関回転数の運転域である中高速回転域では、高速用カム６８により、開角（開弁時期）βＨ１が低速バルブ作動特性に比べてより早い時期に設定され、閉角（閉弁時期）βＨ２が低速バルブ作動特性に比べてより遅い時期に設定されて大バルブ作動角の、かつ大バルブリフト量の排気高速バルブ作動特性で排気弁１２が開弁駆動される。
【００７０】
次に、バルブ位相可変機構１００の作用について、図９を参照しつつ説明する。
バルブ位相可変機構１００は、カム軸センサ１３１およびクランク軸センサ１３３からの信号から検出された吸気カム軸５のカム位相に基づいて、吸気カム軸５のカム位相が目標カム位相に一致するようにフィードバック制御される。この目標カム位相は、吸気負圧Ｐと機関回転数Ｎｅとをパラメータとして設定され、電子制御ユニット１３４に備えらたメモリにマップとして記憶されている。
【００７１】
先ず、内燃機関１の停止時には、バルブ位相可変機構１００は、遅角室１１２が最大容積になり、かつ進角室１１１の容積がゼロになった状態にあり、ロックピン１０７がカムスプロケット８のロック孔８ｃに嵌合して、最も遅角した状態（最大遅角状態）に保持される。内燃機関１の始動によりオイルポンプ１２０が作動し、リニアソレノイドバルブ１３０を介して進角室１１１に供給される油圧が所定値を越えると、油圧によりロックピン１０７がロック孔８ｃから離脱してバルブ位相可変機構１００は作動可能な状態になる。
【００７２】
この状態から、リニアソレノイドバルブ１３０へ供給される電流のデューティ比が、リニアソレノイドバルブ１３０のスプールを中立位置、すなわち進角室１１１および遅角室１１２がオイルポンプ１２０およびドレンから遮断される位置に保持するための設定値、例えば５０％より増加されると、スプールが中立位置より移動して、オイルポンプ１２０からの油路１２６を進角室１１１に連通させるとともに、遅角室１１２をドレンに連通させる。その結果、進角室１１１に油圧が作用して、バルブ位相可変機構１００は、図９においてカムスプロケット８に対して吸気カム軸５が時計方向に相対回転し、吸気カム軸５のカム位相が進角側に連続的に変化する。そして、目標カム位相が得られたときに、デューティ比が５０％に戻されてスプールが中立位置に停止することにより、カムスプロケット８および吸気カム軸５が一体化されてカム位相が一定に保持される。
【００７３】
吸気カム軸５のカム位相を遅角側に連続的に変化させるには、リニアソレノイドバルブ１３０へ供給される電流のデューティ比を５０％より減少させてスプールを中立位置から移動させて、オイルポンプ１２０からの油路１２６を遅角室１１２に連通させるとともに、進角室１１１をドレンに連通させる。そして、目標カム位相が得られたときに、リニアソレノイドバルブ１３０へのデューティ比が５０％に戻されてスプールが中立位置に停止して、カム位相が一定に保持される。
【００７４】
このようにして、バルブ位相可変機構１００は、クランク軸４の位相に対して吸気カム軸５の位相を変化させることにより、吸気弁１１の開閉時期である位相を、吸気カム軸５の回転角の３０°（クランク角相当で６０°）の範囲に渡って無段階に進角および遅角することが可能となる。
【００７５】
次に、図１１、図１２ないし図１４を参照して、吸気負圧センサ（負荷センサ）で検出された内燃機関１の負荷が、所定値ＬＨ以上、例えば全負荷の８０％から９０％以上の高負荷における、前述した構成要素を有する内燃機関１の動弁制御装置の作動について説明する。
【００７６】
機関回転数がアイドル回転数Ｎｅ０より大きく第１切換回転数Ｎｅ１より小さい低速回転高負荷域Ａ１では、吸気弁１１は吸気側バルブ特性切換機構１３の作動により低速用カム１６，１８に従動する吸気低速バルブ作動特性で開弁駆動され、排気弁１２は排気側バルブ特性切換機構１４の作動により低速用カム６７，６９に従動する排気低速バルブ作動特性で開弁駆動される。
【００７７】
このとき、吸気弁１１の位相は、バルブ位相可変機構１００の作動により、設定された目標カム位相に基づいて、図１４に図示されるように、アイドル回転数Ｎｅ０の近傍で、吸気弁１１が低速回転高負荷域Ａ１において最小遅角状態になるように制御されている。そして、機関回転数がアイドル回転数Ｎｅ０の近傍から上昇すると、吸気慣性効果を利用するために、機関回転数の上昇に伴って吸気弁１１の位相の遅角側に移動する吸気慣性による圧力波のピークの発生傾向に合わせるように、吸気弁１１の位相が機関回転数の上昇に応じて遅角され、体積効率を向上させている。なお、図１４において、二点鎖線は、高い体積効率が得られるときの吸気弁１１のおおよその閉弁時期の機関回転数に対する変化を示している。
【００７８】
なお、バルブ位相可変機構１００は、吸気弁１１が前記最小遅角状態にあるとき、カム位相を変化させることが可能な角度範囲（クランク角相当で６０°）の略中間位置、すなわち機関停止時のバルブ位相可変機構１００の最大遅角状態から前記角度範囲の半分ほど進角した位置にある。
【００７９】
この最小遅角状態のときの吸気弁１１の開弁時期θＬは、低速回転、中速回転および高速回転の各高負荷域Ａ１、Ａ２、Ａ３において、バルブオーバラップ角度と混合気の慣性によるシリンダ内への流入の遅れとを考慮した上死点前の角度を確保した上で、吸気弁１１の開弁時期が早すぎるために生じるシリンダや排気ポートからの既燃ガスの吸気ポートへの逆流（「内部ＥＧＲ」ともいう）を抑制する観点から設定開弁時期θ１に設定されている。
【００８０】
したがって、低速回転高負荷域Ａ１では、吸気弁１１の最小遅角時の開弁時期θＬが設定開弁時期θ１なっているため、吸気弁１１は、低速回転域において混合気の慣性によるシリンダへの流入の遅れを考慮して設定される開弁時期よりも早い時期に開弁されることになる。その結果、吸気弁１１の閉弁時期も早くなるので、閉弁時期が遅すぎるためにシリンダに一旦吸入された混合気が吸気ポートに押し戻されることが防止され、低速回転高負荷域Ａ１での体積効率が向上する。
【００８１】
なお、このとき、吸気弁１１の開弁時期が早くなることによりバルブオーバラップ角度が大きくなるが、機関の負荷が高負荷であるため吸気管圧力は高くなっているとともに、低速回転域であるため、吸気弁１１および排気弁１２は、低速用カム１６，１８および低速用カム６７，６９による低速バルブ作動特性でそれぞれ開弁駆動される。したがって、そのバルブリフト量が小さい上に、そのバルブ作動角は小さくなっていて、吸気弁１１の開角（開弁時期）αＬ１は最も遅い時期に、またその閉角（閉弁時期）αＬ２は最も早い時期にそれぞれ設定され（図１１参照）、一方排気弁１２の開角（開弁時期）βＬ１は最も遅い時期に、またその閉角（閉弁時期）βＬ２は最も早い時期にそれぞれ設定されている（図１１参照）ことから、元々のバルブオーバラップ角度が小さくなっている（図１３参照）こともあって、吸気ポートに既燃ガスが逆流することは殆どない。
【００８２】
そして、機関回転数の上昇に応じて遅角される吸気弁１１の、第１切換回転数Ｎｅ１になる直前での位相（開弁時期）は、吸気弁１１を開弁駆動するカムが低速用カム１６，１８から中速用カム１５，１９による中速バルブ作動特性に切り換わったときの吸気弁１１の開弁時期θＭが、吸気弁１１の位相を変更することなく低速バルブ作動特性における最小遅角時の開弁時期θＬに等しくなるような値に設定されている。
【００８３】
次に、機関回転数が上昇して第１切換回転数Ｎｅ１に達したとき、吸気側および排気側バルブ特性切換機構１３，１４によりバルブ作動特性が切り換えられて、吸気弁１１は中速用カム１５，１９による中速バルブ作動特性で開弁駆動され、排気弁１２は、それらを駆動するカムが低速用カム６７，６９から高速用カム６８に切り換えられて、高速バルブ作動特性で開弁駆動される。そして、機関回転数が後述する第２切換回転数Ｎｅ２に達するまでの中速回転高負荷域Ａ２で、これら吸気および排気バルブ作動特性が保持される。
【００８４】
バルブ作動特性が中速バルブ作動特性に切り換わった時点では、吸気弁１１の第１切換回転数Ｎｅ１になる直前での開弁時期が前述のように設定されている結果、吸気弁１１の開弁時期は、低速バルブ作動特性での最小遅角時の開弁時期θＬと等しくなる開弁時期θＭ、すなわち設定開弁時期θ１となっていて、しかも中速回転高負荷域Ａ２における最小遅角状態になっている（図１３の破線および図１４参照）。そして、この状態から機関回転数が上昇すると、低速回転高負荷域Ａ１と同様に、吸気慣性効果を利用するために、吸気慣性による圧力波のピークの発生傾向に合わせるように、吸気弁１１の位相が機関回転数の上昇に応じて遅角され、体積効率を向上させている。
【００８５】
この中速回転高負荷域Ａ２では、吸気弁１１は、中速用カム１５，１９による中速バルブ作動特性で開弁駆動されるため、バルブリフト量は低速用カム１６，１８のそれより大きくかつバルブ作動角は低速用カム１６，１８のそれより大きく設定されて、さらに開角（開弁時期）αＭ１および閉角（閉弁時期）αＭ２は、低速用カム１６，１８によるそれらに比べて、より早い時期およびより遅い時期にそれぞれ設定されている（図１１参照）にも拘わらず、吸気弁１１の最小遅角時の開弁時期θＭが設定開弁時期θ１になっている。そのため、低速回転域での開弁時期と同様に、吸気弁１１は、中速回転域において混合気の慣性によるシリンダへの流入の遅れを考慮して設定される開弁時期よりも早い時期に開弁される。その結果、吸気弁１１の閉弁時期も早くなるので、閉弁時期が遅すぎるためにシリンダに一旦吸入された混合気が吸気ポートに押し戻されることが防止され、中速回転高負荷域Ａ２での体積効率が向上する。
【００８６】
このときも、吸気弁１１の開弁時期が早くなることによりバルブオーバラップ角度が大きくなる（図１３参照）が、機関の高負荷域であるため吸気管圧力は高くなっているので、吸気ポートに逆流する既燃ガスの量は少なく、吸気弁１１の閉弁時期を早めたことによるシリンダへの混合気の吸入量の増大量が、吸気弁１１の開弁時期が早められ、かつ排気弁１２の閉弁時期が遅らされていることによるバルブオーバラップ角度の増大による混合気の吸入量の低下量を上回ったものとなり、全体としての体積効率は向上する。
【００８７】
一方、排気バルブは高速用カム６８による高速バルブ作動特性で開弁駆動されるため、その開弁βＨ１は、低速用カム６７，６９によるそれに比べてより早い時期に設定されて、排気ポンピングロスが低減され、その閉角（閉弁時期）βＨ２は、低速用カム６７，６９によるそれらに比べてより遅い時期に設定されて、既燃ガスのシリンダからの排出が十分に行われるようにしている。
【００８８】
そして、機関回転数の上昇に応じて遅角される吸気弁１１の、第２切換回転数Ｎｅ２になる直前での位相（開弁時期）は、吸気弁１１を開弁駆動するカムが中速用カム１５，１９から高速用カム１７による高速バルブ作動特性に切り換わったときの吸気弁１１の開弁時期θＨが、吸気弁１１の位相を変更することなく中速バルブ作動特性における最小遅角時の開弁時期θＭ、したがって低速バルブ作動特性における最小遅角時の開弁時期θＬに等しくなるような値に設定されている。
【００８９】
さらに、機関回転数が上昇して第２切換回転数Ｎｅ２に達したとき、吸気バルブ特性切換機構１３によりバルブ作動特性が切り換えられて、吸気弁１１は高速用カム１７による高速バルブ作動特性で開弁駆動され、排気弁１２は、中速回転高負荷域Ａ２でのバルブ作動特性を保持している。そして、この第２切換回転数Ｎｅ２以上の機関回転域である高速回転域における高負荷域、すなわち高速回転高負荷域Ａ３で、これら吸気および排気バルブ作動特性が保持される。
【００９０】
バルブ作動特性が高速バルブ作動特性に切り換わった時点では、吸気弁１１の第２切換回転数Ｎｅ２になる直前での開弁時期が前述のように設定されている結果、吸気弁１１の開弁時期は、中速バルブ作動特性での最小遅角時の開弁時期θＭと等しくなる開弁時期θＨ、すなわち設定開弁時期θ１になっていて、しかも高速回転高負荷域Ａ３における最小遅角状態になっている（図１３の破線および図１４参照）。また、高速回転域は、吸気慣性効果が最も発揮される機関回転域に設定してあるため、この高速回転高負荷域Ａ３においては、吸気慣性効果を有効に利用するために、吸気弁１１の閉弁時期が吸気慣性による圧力波のピークが現れる時期またはその近傍になるように、吸気弁１１の位相が機関回転数の上昇に応じて遅角され、体積効率を向上させている。
【００９１】
この高速回転高負荷域Ａ３では、吸気弁１１は、高速用カム１７による高速バルブ作動特性で開弁駆動されるため、バルブリフト量は中速用カム１５，１９のそれより大きくかつバルブ作動角は中速用カム１５，１９のそれより大きく設定されて、さらに開角（開弁時期）αＨ１および閉角（閉弁時期）αＨ２は、中速用カム１５，１９によるそれらに比べて、より早い時期およびより遅い時期にそれぞれ設定されている（図１１参照）にも拘わらず、吸気弁１１の最小遅角時の開弁時期θＨは設定開弁時期θ１と等しく、しかもその設定開弁時期θ１が前述のように設定されているため、前記従来技術に比べて上死点前でのバルブオーバラップ角度は小さくなっている。その結果、シリンダや排気ポートからの既燃ガスの吸気ポートへの逆流が抑制され、さらに既燃ガスとの混合による温度上昇で生じる混合気の膨張も抑制されるため、それらの分混合気の吸入量が増加して、体積効率が向上する。したがって、高速回転高負荷域Ａ３では、吸気弁１１の早期開弁を防止するとともに閉弁時期を遅らせたことにより、体積効率の一層の向上ができる。
【００９２】
ここでも、排気バルブは高速用カム６８による高速バルブ作動特性で開弁駆動されるため、排気ポンピングロスが低減されるとともに、既燃ガスのシリンダからの排出が十分に行われる。
【００９３】
なお、負荷の前記所定値ＬＨより小さい負荷範囲では、吸気弁１１は、バルブ位相可変機構１００により、燃費および排気エミッションを考慮した位相に設定される。また、アイドル時には、吸気弁１１は最も遅角された位相にされて、バルブオーバラップを極めて小さくすることで、既燃ガスのシリンダおよび吸気ポートへの逆流が実質的に行われることがないようにし、アイドル回転の変動を防止してアイドル運転の安定性を確保している。
【００９４】
この実施形態は、前記のように構成されているので、以下の効果を奏する。
機関高負荷時に、低速、中速および高速の三つの機関回転域のうち隣接する二つの機関回転域である低速回転高負荷域Ａ１および中速回転高負荷域Ａ２において、より高い機関回転域である中速回転高負荷域Ａ２では、吸気弁１１は、中速用カム１５，１９により、低速用カム１６，１８の開角（開弁時期）αＬ１より早い時期に設定された開角（開弁時期）αＭ１、低速用カム１６，１８の閉角（閉弁時期）αＬ２より遅い時期に設定された閉角（閉弁時期）αＭ２、低速用カム１６，１８のバルブ作動角およびバルブリフト量より大きいバルブ作動角およびバルブリフト量を有する中速バルブ作動特性で開弁駆動されるにも拘わらず、低速回転高負荷域Ａ１での低速バルブ作動特性から中速回転高負荷域Ａ２での中速バルブ作動特性に切り換わった直後の吸気弁１１の開弁時期θＭは、バルブ位相可変機構１００により、三つの機関回転域のうちで最も低い機関回転域である低速回転域の低速バルブ作動特性で開弁駆動される吸気弁１１の位相が最小遅角状態にあるとき（このとき、吸気弁１１の開弁時期は、図１３に図示されるように、設定開弁時期θ１となっている。）の（換言すれば、バルブ位相可変機構１００により吸気弁１１の位相が変更されない場合の）、中速バルブ作動特性での吸気弁の開角（開弁時期）θ２（図１３参照）に比べて遅い時期とされる。
【００９５】
同様に、三つの機関回転域のうち隣接する二つの機関回転域である中速回転高負荷域Ａ２よび高速回転高負荷域Ａ３おいて、より高い機関回転域である高速回転高負荷域Ａ３では、吸気弁１１は、高速用カム１７により、中速用カム１５，１９の開角（開弁時期）αＭ１より早い時期に設定された開角（開弁時期）αＨ１、中速用カム１５，１９の閉角（閉弁時期）αＭ２より遅い時期に設定された閉角（閉弁時期）αＨ２、中速用カム１５，１９のバルブ作動角およびバルブリフト量より大きいバルブ作動角およびバルブリフト量を有する高速バルブ作動特性で開弁駆動されるにも拘わらず、中速回転高負荷域Ａ２での中速バルブ作動特性から高速回転高負荷域Ａ３での高速バルブ作動特性に切り換わった直後の吸気弁１１の開弁時期θＨは、バルブ位相可変機構１００により、三つの機関回転域のうちで最も低い機関回転域である低速回転域の低速バルブ作動特性で開弁駆動される吸気弁１１の位相が最小遅角状態にあるときの（換言すれば、バルブ位相可変機構１００により吸気弁１１の位相が変更されない場合の）、高速バルブ作動特性での吸気弁の開角（開弁時期）θ３（図１３参照）に比べて遅い時期とされる。
【００９６】
その結果、機関高負荷時に、隣接する二つの機関回転域でのより高い機関回転域である中速回転高負荷域Ａ２または高速回転高負荷域Ａ３において、吸気弁１１の中速バルブ作動特性または高速バルブ作動特性への切換直後から、バルブオーバラップ中にシリンダや排気ポートから吸気ポートへの既燃ガスの逆流が抑制されて、シリンダに残留する既燃ガスの量が減少する上、既燃ガスとの混合による温度上昇で生じる混合気の膨張が抑制されて、混合気の吸入量が増加するので、体積効率を向上させることができ、中速回転高負荷域Ａ２または高速回転高負荷域Ａ３でのトルクが向上する。
【００９７】
機関高負荷時に全ての機関回転域で、吸気弁１１の最小遅角時の開弁時期θＬ，θＭ，θＨが同じ開弁時期、すなわち設定開弁時期θ１となる。このことにより、低速回転高負荷域Ａ１および中速回転高負荷域Ａ２においては、吸気弁１１の閉弁時期が早くされているので、閉弁時期が遅すぎるためにシリンダに一旦吸入された混合気が吸気ポートに押し戻されることが防止されて、体積効率が向上するので、それら運転域でのトルクが向上する。
【００９８】
さらに、低速回転高負荷域Ａ１および中速回転高負荷域Ａ２において、吸気弁の位相は機関回転数の上昇するにつれて遅角されることから、両高負荷域Ａ１，Ａ２の低速側ほどより早い時期に吸気弁が閉弁されるため、両高負荷域Ａ１，Ａ２における低速側での一層の体積効率の向上、したがってトルクの向上が可能となる。
【００９９】
また、低速回転高負荷域Ａ１では、吸気弁１１および排気弁１２は、そのバルブリフト量が小さい上に、そのバルブ作動角は小さくなっていて、吸気弁１１の開角（開弁時期）αＬ１は遅い時期に、またその閉角（閉弁時期）αＬ２は早い時期にそれぞれ設定され、一方排気弁１２の開角（開弁時期）βＬ１は遅い時期に、またその閉角（閉弁時期）βＬ２は早い時期にそれぞれ設定されているため、元々のバルブオーバラップ角度が小さくなっており、吸気ポートに既燃ガスが逆流することは殆どないので、体積効率を向上させることができ、低速回転高負荷域Ａ１でのトルクが向上する。
【０１００】
また、高速回転域は、吸気慣性効果が最も発揮される機関回転域に設定してあるため、高速回転高負荷域Ａ３においては、吸気弁１１の閉弁時期が吸気慣性による圧力波のピークが現れる時期またはその近傍になるように、吸気弁１１の位相が機関回転数の上昇に応じて遅角されるので、体積効率を向上し、この運転域でのトルクが更に向上する。
【０１０１】
以下、前記実施形態の構造の一部を変更した本出願発明の別の形態を説明する。
前記実施形態では、第１切換回転数Ｎｅ１において吸気バルブ作動特性を低速バルブ作動特性から中速バルブ作動特性に切り換える際には、第１切換回転数Ｎｅ１になる直前での吸気弁１１の開弁時期は、中速バルブ作動特性に切り換わった直後の開弁時期θＭが、吸気弁１１の位相を変更することなく低速バルブ作動特性における最小遅角時の開弁時期θＬに等しくなるような値に設定され、また第２切換回転数Ｎｅ２において吸気バルブ作動特性を中速バルブ作動特性から高速バルブ作動特性に切り換える際には、第２切換回転数Ｎｅ２になる直前での吸気弁１１の開弁時期は、高速バルブ作動特性に切り換わった直後の開弁時期θＨが、吸気弁１１の位相を変更することなく中速バルブ作動特性における最小遅角時の開弁時期θＭに等しくなるような値に設定されていたが、必ずしもそのようにする必要はなく、第１切換回転数Ｎｅ１または第２切換回転数Ｎｅ２になる直前での吸気弁１１の開弁時期を、前記各値より早い時期又は遅い時期に設定することもできる。
【０１０２】
そして、この場合には、バルブ作動特性切換時に、バルブ位相可変機構１００を駆動して吸気弁１１の位相を変更する必要があるため、吸気側バルブ特性切換機構１３によるバルブ作動特性の切り換えに要する時間と、バルブ位相可変機構１００による位相の変更に要する時間とが異なることを考慮して、バルブ作動特性の切換終了時期と位相の変更終了時期との差が最小となるように、最適には切換終了時期と変更終了時期とが一致するように、吸気側バルブ特性切換機構１３の切換開始時期およびバルブ位相可変機構１００の変更開始時期を、電子制御ユニット１３４により制御する。
【０１０３】
すなわち、吸気側バルブ特性切換機構１３およびバルブ位相可変機構１００はいずれもオイルポンプ１２０から吐出されるオイルの油圧により駆動されるものであること、および両機構１３，１００の構造上の理由により、吸気側バルブ特性切換機構１３では、電子制御ユニット１３４から吸気側バルブ特性切換機構１３に切換指令が出される切換開始時期から全ての気筒の吸気バルブ作動特性の切換が終了する切換終了時期まで、ある程度の切換時間が必要となり、またバルブ位相可変機構１００では、電子制御ユニット１３４からバルブ位相可変機構１００に変更指令が出される変更開始時期から位相の変更が終了する変更終了時期まで、ある程度の変更時間が必要となる。
【０１０４】
そして、前述の切換時間および変更時間は油圧に依存するため、切換終了時間と変更終了時間との差を最小とするには、あらかじめ油圧の変化に対する切換時間および変更時間の変化を知る必要がある。その理由は、通常、吸気側バルブ特性切換機構１３およびバルブ位相可変機構１００には、リリーフ弁等の圧力調整装置でその一定の上限値が設定された油圧が供給されるが、該上限値より低い油圧が供給されこともあるためである。そこで、油圧に応じた切換時間および変更時間を実験等により求めて、切換時間と変更時間との時間差と、油圧との関係をマップ化しておき、センサにより検出された油圧に応じて前記時間差を求めて、その時間差に基づいて吸気側バルブ特性切換機構１３の切換開始時期およびバルブ位相可変機構１００の変更開始時期を、電子制御ユニット１３４が決定する。
【０１０５】
具体的には、両機構１３，１００の油圧で駆動される部材の重量の違いなどから、バルブ位相可変機構１００による位相の変更時間の方が、吸気側バルブ特性切換機構１３によるバルブ作動特性の切換時間よりも長くなるので、吸気バルブ作動特性切換時には、先にバルブ位相可変機構１００による位相の変更を開始し、前記時間差に相当する所定時間経過後に吸気側バルブ特性切換機構１３によるバルブ作動特性の切換を開始する。そして、この所定時間は、例えば０．３から０．７秒程度であり、図１５に図示されるように、油圧が低いほど長く設定される。なお、油圧は機関回転数に依存することから、前記時間差、すなわち所定時間を、油圧の代わりに機関回転数に応じて設定することもできる。
【０１０６】
さらに、油圧により駆動される部材の作動応答性はオイルの粘度の影響を受け、オイルの粘度が大きいほど作動応答性が低下する、すなわち作動指令が出てから実際に作動するまでの時間が長くなるので、オイルの粘度に関与する油温を検出して、この油温をも加味して前記所定時間を設定することもできる。また、場合によっては、油温のみを考慮した前記所定時間の設定も可能である。
【０１０７】
なお、ここでは、吸気側バルブ特性切換機構１３およびバルブ位相可変機構１００は油圧により駆動されるものであったが、両機構またはいずれか一方の機構を油圧以外の任意の駆動手段、例えば電動モータやソレノイドなどの電気式駆動手段により駆動することもできる。そして、その場合にも、吸気バルブ作動特性の切換時間と吸気弁の位相の変更時間とが異なるときには、油圧式のものの場合と同様に、切換終了時期と変更終了時期との差が最小となるように吸気側バルブ特性切換機構の切換開始時期およびバルブ位相可変機構の変更開始時期がそれぞれ制御される。
【０１０８】
さらに、このように吸気バルブ作動特性の切換時に、バルブ位相可変機構１００を駆動して吸気弁１１の位相を変更するようにすることで、低速回転高負荷域Ａ１での低速バルブ作動特性から中速回転高負荷域Ａ２での中速バルブ作動特性に切り換わった直後の吸気弁１１の開弁時期θＭを、三つの機関回転域のうちで最も低い機関回転域である低速回転域の低速バルブ作動特性で開弁駆動される吸気弁１１の位相が最小遅角状態にあるときの、中速バルブ作動特性での吸気弁の開角（開弁時期）θ２（図１３参照）に比べて遅い時期となる任意の時期に設定することもできる。同様に、中速回転高負荷域Ａ２での中速バルブ作動特性から高速回転高負荷域Ａ３での高速バルブ作動特性に切り換わった直後の吸気弁１１の開弁時期θＨを、三つの機関回転域のうちで最も低い機関回転域である低速回転域の低速バルブ作動特性で開弁駆動される吸気弁１１の位相が最小遅角状態にあるときの、高速バルブ作動特性での吸気弁の開角（開弁時期）θ３（図１３参照）に比べて遅い時期となる任意の時期に設定することもできる。
【０１０９】
このようにすると、前記実施形態の奏する効果に加えて、吸気バルブ作動特性切換時に、吸気バルブ作動特性の切換終了時期と位相の変更終了時期との差を最小にすること、最適には切換終了時期と変更終了時期とを一致させることができるので、吸気バルブ作動特性切換時のトルクの低下を防止できる。
【０１１０】
前述した実施形態では、排気バルブ特性切換機構１４は、低速用および高速用の２種類のカムを有していて、低速回転域および高速回転域の二つの機関回転域にそれぞれ対応する排気バルブ作動特性を切り換えるものであったが、この排気バルブ特性切換機構は、吸気バルブ特性切換機構１３と同様に、低速用、中速用および高速用の３種類のカムを有し、低速回転域、中速回転域および高速回転域の三つの機関回転域にそれぞれ対応する排気バルブ作動特性を、吸気バルブ特性切換機構１３と同じ切り換え回転数で切り換えるものであってもよい。このようにすると、中速回転高負荷域Ａ２において、バルブオーバラップ角度を小さくすることができ、既燃ガスの吸気ポートへの逆流を更に抑制でき、その分体積効率が向上する。
【０１１１】
前述した実施形態では、吸気バルブ特性切換機構１３は、低速用、中速用および高速用の３種類のカムを有していて、低速回転域、中速回転域および高速回転域の三つの機関回転域にそれぞれ対応する吸気バルブ作動特性を切り換えるものであったが、低速用および高速用の２種類のカムを有する吸気バルブ特性切換機構１３が、二つの機関回転域、すなわち低速回転域および高速回転域にそれぞれ対応する吸気バルブ作動特性を、やはり二つのバルブ作動特性を切り換える排気バルブ特性切換機構１４における切換回転数と同じ切換回転数で切り換えるものであってもよい。このようにしても、前述した実施形態と同様の効果を奏する。
【０１１２】
前述した実施形態では、低速回転高負荷域Ａ１、中速回転高負荷域Ａ２および高速回転高負荷域Ａ３の各運転域において、吸気弁１１の位相は、機関回転数が上昇するときは常に遅角されるようしたが、必要があれば、各運転域において、その一部の範囲で機関回転数が上昇しているのにも拘わらず位相が変化しないようにすることもできる。
【０１１３】
前述した実施形態では、高速回転高負荷域Ａ３での最小遅角時の開弁時期θＨは、中速回転高負荷域Ａ２での最小遅角時の開弁時期θＭと同じであったが、高速回転高負荷域Ａ３において、混合気の慣性によるシリンダ内への流入の遅れを考慮した上死点前の角度を確保した上で、開弁時期θＨを開弁時期θＭよりも遅い時期に設定することもでき、この場合にも前述した実施形態と同じ効果が奏される。また、このことは、前述したように、機関回転域を、低速回転域および高速回転域に二分した場合でも同様であり、高速回転高負荷域での最小遅角時の開弁時期は、低速回転高負荷域での最小遅角時の開弁時期より遅くてもよい。また、低速回転高負荷域Ａ１での最小遅角時の開弁時期θＬは、設定開弁時期θ１より遅くてもまたは早くてもよく、必要に応じて適宜設定できる。ただし、その場合に、中速回転高負荷域Ａ２での最小遅角時の開弁時期θＭは設定開弁時期θ１に設定される。このようにすることで、前述した実施形態と同様の効果が奏されるほか、さらに低速回転高負荷域Ａ１での開弁時期の設定および中速回転高負荷域Ａ２および高速回転高負荷域Ａ３での開弁時期の設定の自由度を増すことができる。
【０１１４】
前述した実施形態では、内燃機関１は気筒毎に２個の吸気弁１１および２個の排気弁１２を有するものであったが、気筒毎に１個の吸気弁および１個の排気弁を有するものであってもよい。また、各機関回転域において、吸気弁１１の位相は機関回転数の上昇に応じて直線状に変化するものであったが、曲線状に変化するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願発明が適用される内燃機関の全体図である。
【図２】図１のＩＩ方向矢視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図１のＶＩ方向矢視図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】図２のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】バルブ特性切換機構およびバルブ位相可変機構の油圧制御系の説明図である。
【図１１】吸気弁および排気弁のバルブ作動特性を示す図である。
【図１２】内燃機関の運転域の説明図である。
【図１３】各バルブ作動特性での吸気弁および排気弁の位相の変化を示す図である。
【図１４】機関回転数に対する吸気弁の開閉時期の変化および排気弁の開弁時期の変化を示す図である。
【図１５】油圧の変化に対する吸気側バルブ特性切換機構の切換開始時期とバルブ位相可変機構の変更開始時期との時間差の関係を説明する図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…ピストン、３…コネクティングロッド、４…クランク軸、５…吸気カム軸、６…排気カム軸、７…ドライブスプロケット、８，９…カムスプロケット、１０…タイミングチェーン、１１…吸気弁、１２…排気弁、１３…吸気側バルブ特性切換機構、１４…排気側バルブ特性切換機構、１５，１９…中速用カム、１６，１８…低速用カム、１７…高速用カム、２０…吸気ロッカ軸、２１，２２，２３，２４，２５…吸気ロッカアーム、２６…バルブステム、２７…鍔部、２８…シリンダヘッド、２９…バルブスプリング、３０…タペットねじ、３１…リフタスプリング、３２，３３，３４…連結切換機構、３５…ピストン、３６…連結ピン、３７…規制ピン、３８…戻しばね、３９…押圧ピン、４０…押圧ばね、４１…ガイド孔、４２…油圧室、４３…連通路、４４…油圧供給路、４５…ガイド孔、４６…ピストン、４７…連結ピン、４８…規制ピン、４９…戻しばね、５０…押圧ピン、５１…押圧ばね、５２…ガイド孔、５３…油圧室、５４…連通路、５５…ガイド孔、５６…連結ピストン、５７…連結ピン、５８…規制ピン、５９…戻しばね、６０，６１，６２…ガイド孔、６３…油圧室、６４…連通孔、６５…油圧供給路、６６…油孔、６７，６９…低速用カム、６８…高速用カム、７０…排気ロッカ軸、７１，７２，７３…排気ロッカアーム、７４…バルブステム、７５…鍔部、７６…バルブスプリング、７７…タペットねじ、７８…リフタスプリング、７９…連結切換機構、８０…連結ピストン、８１…連結ピン、８２…規制ピン、８３…戻しばね、８４，８５，８６…ガイド孔、８７…油圧室、８８…連通路、８９…油圧供給路、１００…バルブ位相可変機構、１０１…ボス部材、１０２…ピン、１０３…ボルト、１０４…ハウジング、１０５…プレート、１０６…ボルト、１０７…ロックピン、１０８…スプリング、１０９，１１０…シール部材、１１１…進角室、１１２…遅角室、１１３…進角用油路、１１４…遅角用油路、１１５，１１６…油路、
１２０…オイルポンプ、１２１…オイルパン、１２２，１２３，１２４，１２５，１２６…油路、１２７，１２８，１２９…油圧切換弁、１３０…リニアソレノイドバルブ、１３１…カム軸センサ、１３２…ＴＤＣセンサ、１３３…クランク軸センサ、１３４…電子制御ユニット。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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