特許 7021584 内燃機関の可変動弁装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-08

(45)【発行日】2022-02-17

(54)【発明の名称】内燃機関の可変動弁装置

(51)【国際特許分類】

   F01L 13/00 20060101AFI20220209BHJP

   F01L 1/18 20060101ALI20220209BHJP

   F16K 11/24 20060101ALI20220209BHJP

【ＦＩ】

F01L13/00 301W

F01L1/18 C

F01L1/18 N

F16K11/24 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018062101

(22)【出願日】2018-03-28

(65)【公開番号】P2019173640

(43)【公開日】2019-10-10

【審査請求日】2021-02-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128509

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 晴久

(74)【代理人】

【識別番号】100119356

【弁理士】

【氏名又は名称】柱山 啓之

(72)【発明者】

【氏名】徳丸 武志

【審査官】齊藤 彬

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０４７１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４５５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１５０９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－０１９１０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｌ １３／００

Ｆ０１Ｌ １／１８

Ｆ１６Ｋ １１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンバルブの作動特性を切り替えるために第１状態と第２状態に切替可能な可変機構と、
前記可変機構を切り替えるために前記可変機構に供給される流体圧を制御するための流体圧制御装置と、
を備え、
前記可変機構は、
第１状態のときに圧力流体が導入され、第２状態のときに圧力流体が排出される第１流路と、
第１状態のときに圧力流体が排出され、第２状態のときに圧力流体が排出される第２流路と、
を備え、
前記流体圧制御装置は、
流体タンクと、
前記流体タンクから流体を吸引し圧力流体として吐出する流体圧ポンプと、
第１、第２および第３供給ポートを有する供給バルブと、
第１、第２、第３および第４切替ポートを有する切替バルブと、
前記供給バルブおよび前記切替バルブを制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記第１供給ポートは前記流体圧ポンプに接続され、前記第２供給ポートは前記第１切替ポートに接続され、前記第３供給ポートは前記流体タンクに接続され、
前記第２切替ポートは前記第１流路に接続され、前記第３切替ポートは前記第２流路に接続され、前記第４切替ポートは前記流体タンクに接続され、
前記供給バルブがオンのとき前記第１供給ポートと前記第２供給ポートが連通状態になり、
前記供給バルブがオフのとき前記第２供給ポートと前記第３供給ポートが連通状態になり、
前記切替バルブがオンのとき、前記第２切替ポートと前記第４切替ポートが連通状態になると共に、前記第１切替ポートと前記第３切替ポートが連通状態になり、
前記切替バルブがオフのとき、前記第１切替ポートと前記第２切替ポートが連通状態になると共に、前記第３切替ポートと前記第４切替ポートが連通状態になり、
前記制御ユニットは、前記可変機構を第１状態から第２状態に切り替えるとき、前記供給バルブがオンで前記切替バルブがオフの状態から、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオンの状態に切り替える
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

【請求項2】

前記制御ユニットは、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオンの状態に切り替えた後、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオフの状態に切り替える
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。

【請求項3】

前記制御ユニットは、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオンの状態に切り替えた時から所定時間が経過した時に、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオフの状態に切り替える
請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。

【請求項4】

前記制御ユニットは、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオンの状態に切り替えた後、前記第１流路の流体圧が所定圧力以下に低下した時に、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオフの状態に切り替える
請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。

【請求項5】

前記可変機構は、カムシャフトに設けられプロファイルの異なる二つのカムと、前記カムおよび前記エンジンバルブの連結状態を切り替えるよう構成された二つのロッカーアームと、を含む
請求項１～４のいずれか一項に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】

本開示は内燃機関の可変動弁装置に係り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁（これらを総称してエンジンバルブという）の作動特性を可変にするための可変動弁装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンバルブの作動特性、すなわちバルブタイミング、バルブリフト量および作用角の少なくとも一つを可変にするための可変動弁装置が公知である。かかる可変動弁装置において、エンジンバルブの作動特性を切り替えるために少なくとも第１状態と第２状態に切替可能な可変機構を備えたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－２１１２０７号公報

【文献】特開２０１７－１４５９５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

可変機構を切り替える際、可変機構に供給される流体圧が制御される。そしてこの流体圧制御のため、二つのバルブが設けられ、可変機構を第１状態から第２状態に切り替えるとき、可変機構から圧力流体が排出される場合がある。

【0005】

しかしこの圧力流体の排出時、圧力流体が二つのバルブを通過するため、流路抵抗の増大により流体圧の排出性が悪化し、切替時の応答性が悪化することが判明した。

【0006】

そこで本開示は、上記事情に鑑みて創案され、その目的は、可変機構の切替時における応答性を向上することできる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一の態様によれば、
エンジンバルブの作動特性を切り替えるために第１状態と第２状態に切替可能な可変機構と、
前記可変機構を切り替えるために前記可変機構に供給される流体圧を制御するための流体圧制御装置と、
を備え、
前記可変機構は、
第１状態のときに圧力流体が導入され、第２状態のときに圧力流体が排出される第１流路と、
第１状態のときに圧力流体が排出され、第２状態のときに圧力流体が排出される第２流路と、
を備え、
前記流体圧制御装置は、
流体タンクと、
前記流体タンクから流体を吸引し圧力流体として吐出する流体圧ポンプと、
第１、第２および第３供給ポートを有する供給バルブと、
第１、第２、第３および第４切替ポートを有する切替バルブと、
前記供給バルブおよび前記切替バルブを制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記第１供給ポートは前記流体圧ポンプに接続され、前記第２供給ポートは前記第１切替ポートに接続され、前記第３供給ポートは前記流体タンクに接続され、
前記第２切替ポートは前記第１流路に接続され、前記第３切替ポートは前記第２流路に接続され、前記第４切替ポートは前記流体タンクに接続され、
前記供給バルブがオンのとき前記第１供給ポートと前記第２供給ポートが連通状態になり、
前記供給バルブがオフのとき前記第２供給ポートと前記第３供給ポートが連通状態になり、
前記切替バルブがオンのとき、前記第２切替ポートと前記第４切替ポートが連通状態になると共に、前記第１切替ポートと前記第３切替ポートが連通状態になり、
前記切替バルブがオフのとき、前記第１切替ポートと前記第２切替ポートが連通状態になると共に、前記第３切替ポートと前記第４切替ポートが連通状態になり、
前記制御ユニットは、前記可変機構を第１状態から第２状態に切り替えるとき、前記供給バルブがオンで前記切替バルブがオフの状態から、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオンの状態に切り替える
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提供される。

【0008】

好ましくは、前記制御ユニットは、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオンの状態に切り替えた後、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオフの状態に切り替える。

【0009】

好ましくは、前記制御ユニットは、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオンの状態に切り替えた時から所定時間が経過した時に、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオフの状態に切り替える。

【0010】

好ましくは、前記制御ユニットは、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオンの状態に切り替えた後、前記第１流路の流体圧が所定圧力以下に低下した時に、前記供給バルブがオフで前記切替バルブがオフの状態に切り替える。

【0011】

好ましくは、前記可変機構は、カムシャフトに設けられプロファイルの異なる二つのカムと、前記カムおよび前記エンジンバルブの連結状態を切り替えるよう構成された二つのロッカーアームと、を含む。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、可変機構の切替時における応答性を向上することできる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】可変動弁装置の一部の構成を示す概略平面図である。

【図2】バルブタイミングの変化の様子を示すバルブリフト線図である。

【図3】油圧制御装置と可変機構の第１状態とを示す図である。

【図4】油圧制御装置と可変機構の第３状態とを示す図である。

【図5】油圧制御装置と可変機構の第２状態（切替バルブがオフ）とを示す図である。

【図6】油圧制御装置と可変機構の第２状態（切替バルブがオン）とを示す図である。

【図7】制御マップを示す図である。

【図8】可変機構を切り替えたときの油圧の変化を示すタイムチャートである。

【図9】油圧制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図10】変形例の油圧制御ルーチンを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。

【0015】

図１には、本実施形態の可変動弁装置の一部の構成を示す。図１は、シリンダヘッドを上方から見たときの概略平面図である。

【0016】

本実施形態の内燃機関（エンジン）は、トラック、バス等の大型車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジンであり、具体的には直列６気筒ディーゼルエンジンである。但し車両およびエンジンの用途、形式、種類等は限定されず任意である。

【0017】

クランクシャフト（図示せず）からの回転駆動力が、ギヤ機構等からなる動力伝達機構（図示せず）を通じてカムシャフト１に伝達される。本実施形態のエンジンは、２本のカムシャフトがそれぞれ吸気弁および排気弁を駆動するＤＯＨＣエンジンであり、カムシャフト１は、吸気弁３を開閉駆動するための吸気カムシャフトである。但し付加的または代替的に、本開示を、排気弁（図示せず）を駆動するための排気カムシャフトに適用してもよい。吸気弁および排気弁を総称してエンジンバルブという。

【0018】

便宜上、カムシャフト１の中心軸Ｃ１の方向（軸方向）における一端側（図１の左側）を前、他端側（図１の右側）を後とする。これら前後方向は、エンジンおよび車両の前後方向と一致する（エンジンは縦置きされる）。但し必ずしも一致しなくてもよい。前方から順に＃１気筒～＃６気筒が配置される。図１はそのうちの１気筒分の構成を示す。

【0019】

可変動弁装置は、吸気弁３の作動特性を切り替えるために第１状態と第２状態に切替可能な可変機構５と、可変機構５を切り替えるために可変機構５に供給される流体圧を制御するための流体圧制御装置（後述）とを備える。本実施形態の場合、吸気弁３の作動特性とはバルブタイミングと作用角のことをいう。また流体圧は油圧であり、本実施形態では流体もしくは作動流体としてエンジン潤滑オイルが使用される。以下、流体圧制御装置を油圧制御装置と言い換えるものとする。

【0020】

可変機構５に関し、カムシャフト１には、バルブスプリング２の付勢力に抗じて吸気弁３を開弁する三つのカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃが気筒毎に固設される。吸気弁３は１気筒当たりに二つ設けられ、これら二つの吸気弁３がバルブブリッジ８により同時に開閉されるようになっている。吸気弁３の開弁時には、三つのカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃの一部およびロッカーアーム９により、バルブブリッジ８が、バルブスプリング２の付勢力に抗じて下方（図１の紙面厚さ方向裏側に向かう方向）に押し下げられる。他方、吸気弁３の閉弁時には逆に、バルブスプリング２の付勢力によってバルブブリッジ８が上方（図１の紙面厚さ方向表側に向かう方向）に押し上げられる。

【0021】

三つのカムすなわち第１カム４Ａ、第２カム４Ｂおよび第３カム４Ｃは可変機構５を構成し、吸気弁３のバルブタイミングおよび作用角の両方を三段階に切り替えるようになっている。すなわち本実施形態の可変機構５は、第１状態と第２状態と第３状態の三段階に切替可能である。

【0022】

また第１可変機構５は、ロッカーアーム９を含み、ロッカーアーム９は、三つのカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃにそれぞれ対応した１気筒当たりに三つのロッカーアームすなわち第１ロッカーアーム９Ａ、第２ロッカーアーム９Ｂおよび第３ロッカーアーム９Ｃを含む。これらロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃは前後方向に互いに隣接され、共通のロッカーシャフト１８に回動可能に支持される。Ｃ２はロッカーシャフト１８の中心軸を示す。これらカムおよびロッカーアームの軸方向の配列順序は任意であるが、本実施形態では後方から順に第２、第１、第３とされる。

【0023】

ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃにはロッカーローラ１９が回転可能に設けられ、ロッカーローラ１９はカム４Ａ，４Ｂ，４Ｃに常時当接される。また、第１ロッカーアーム９Ａのみに、バルブブリッジ８の上面部に係合される延在部２０が設けられる。第１ロッカーアーム９Ａに対する第２および第３ロッカーアーム９Ｂ，９Ｃの連結状態を切り替えることにより、バルブタイミング等を三段階に切り替えるようになっている。

【0024】

図３にも詳しく示すように、ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの内部には、これらの連結状態を切り替えるための四つのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃが軸方向移動可能に設けられている。また第２ロッカーアーム９Ｂの内部には、四つのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃを纏めて前方に付勢可能なバネ２２が設けられている。ピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃの位置は、第１および第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｃの内部にそれぞれ設けられた第１および第３ロッカー通路２３Ａ，２３Ｃに油圧を給排することにより、制御される。

【0025】

ロッカーシャフト１８の内部には、各気筒の第１ロッカー通路２３Ａに連通された第１シャフト通路１４Ａと、各気筒の第３ロッカー通路２３Ｃに連通された第３シャフト通路１４Ｃとが設けられる。これらシャフト通路１４Ａ，１４Ｃに供給される油圧が油圧制御装置により制御されることにより、各気筒の第１および第３ロッカー通路２３Ａ，２３Ｃの油圧が同時に制御され、ひいては各気筒のピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂ，２１Ｃの位置、さらには各気筒の第１～第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの連結状態が同時に切り替えられる。

【0026】

可変機構５は、吸気弁３のバルブタイミングおよび作用角の両方を、図２に示すような三つの状態、すなわち第１状態Ｓ１、第２状態Ｓ２および第３状態Ｓ３の何れかに段階的に切り替えるように構成されている。ここでバルブタイミングには、エンジンバルブが開弁を開始する開タイミングと、エンジンバルブが閉弁を終了する閉タイミングとの両方が含まれる。また作用角とは、エンジンバルブが開弁している（すなわちバルブリフト量ＶＬがゼロより大きくなっている）クランク位相期間またはカム位相期間をいう。

【0027】

本実施形態では、第１状態Ｓ１から第３状態Ｓ３に向かうにつれ、最大バルブリフト期間（バルブリフト量ＶＬが最大バルブリフト量ＶＬｍａｘとなっている期間）が遅角側に次第に延長されるように、第１～第３状態Ｓ１～Ｓ３が設定されている。開タイミングα１から最大バルブリフト量開始タイミングα２までのバルブリフトカーブは、何れの状態でも同じである。最大バルブリフト量開始タイミングα２以降、第１状態Ｓ１では即座に閉弁が開始され、第２状態Ｓ２では最大バルブリフト量ＶＬｍａｘが第２所定期間Δα２だけ維持された後に閉弁が開始され、第３状態Ｓ３では最大バルブリフト量ＶＬｍａｘがさらに長い第３所定期間Δα３だけ維持された後に閉弁が開始される。そして第１状態Ｓ１の閉タイミングはα３、第２状態Ｓ２の閉タイミングはより遅いα４、第３状態Ｓ３の閉タイミングはさらに遅いα５とされる。第１状態Ｓ１の作用角はα１～α３までの期間、第２状態Ｓ２の作用角はより長いα１～α４までの期間、第３状態Ｓ３の作用角はさらに長いα１～α５までの期間である。従って本実施形態では、開タイミングが一定とされる一方で、閉タイミングと作用角が三段階に変化させられる。

【0028】

第１～第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｂ，９Ｃの外形状は同じである。これに対し、第１～第３カム４Ａ，４Ｂ，４Ｃのカムプロファイルは、それぞれ第１～第３状態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応した異なるカムプロファイルに設定されている。

【0029】

バルブタイミングおよび作用角の第１～第３状態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応した可変機構５の各状態を第１～第３状態Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３とする。可変機構５は、これら第１～第３状態Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の何れかに切替可能である。

【0030】

第１状態Ｓ１で吸気弁３を駆動する場合、図３に示すように、後述する油圧制御装置により第１ロッカー通路２３Ａに圧力流体としての圧油が供給され、第３ロッカー通路２３Ｃから圧油が排出される。すると、ピン２１Ａａ，２１Ａｂが互いに離反するように前後方向に移動され、ピン２１Ｂがバネ２２の付勢力に抗じて後方に押し付けられ、ピン２１Ｃが前方に押し付けられる。すると、ピン２１Ａａの後端面とピン２１Ａｂの前端面とが、第１ロッカーアーム９Ａの後端面と前端面に面一に配置され、ピン２１Ｂの前端面が第２ロッカーアーム９Ｂの前端面に面一に配置され、ピン２１Ｃの後端面が第３ロッカーアーム９Ｃの後端面に面一に配置される。これにより第１ロッカーアーム９Ａは、第２ロッカーアーム９Ｂおよび第３ロッカーアーム９Ｃと非連結の状態となり、第１カム４Ａの動作のみが第１ロッカーアーム９Ａを通じて吸気弁３に伝達される。そして他の第２および第３ロッカーアーム９Ｂ，９Ｃは単に第２および第３カム４Ｂ，４Ｃの動作に追従して空振り動作（ロストモーション）するだけとなる。

【0031】

次に、第３状態Ｓ３で吸気弁３を駆動する場合、図４に示すように、第３ロッカー通路２３Ｃに圧油が供給され、第１ロッカー通路２３Ａから圧油が排出される。すると、ピン２１Ｃが油圧により後方に押されて第１ロッカーアーム９Ａ内に挿入され、第３ロッカーアーム９Ｃが第１ロッカーアーム９Ａに連結される。他方、残りのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｂは、バネ２２の付勢力に抗じてピン２１Ｃにより後方に押し出され、ピン２１Ａａとピン２１Ｂは第１状態Ｓ１のときと同じ位置に位置される。これにより、第１ロッカーアーム９Ａと第２ロッカーアーム９Ｂは非連結の状態となる。従って吸気弁３は、一体となった第１および第３ロッカーアーム９Ａ，９Ｃを介して、実質的に第３カム４Ｃによって開閉駆動される。

【0032】

次に、第２状態Ｓ２で吸気弁３を駆動する場合、図５に示すように、第１ロッカー通路２３Ａおよび第３ロッカー通路２３Ｃから圧油が排出される。すると、ピン２１Ｂがバネ２２により前方に押されて第１ロッカーアーム９Ａ内に挿入され、第２ロッカーアーム９Ｂが第１ロッカーアーム９Ａに連結される（図１はこの状態を示す）。他方、残りのピン２１Ａａ，２１Ａｂ，２１Ｃはピン２１Ｂにより前方に押し出され、ピン２１Ａｂとピン２１Ｃは第１状態Ｓ１のときと同じ位置に位置される。これにより、第１ロッカーアーム９Ａと第３ロッカーアーム９Ｃは非連結の状態となる。従って吸気弁３は、一体となった第１および第２ロッカーアーム９Ａ，９Ｂを介して、実質的に第２カム４Ｂによって開閉駆動される。

【0033】

次に、油圧制御装置の構成を説明する。図３に示すように、油圧制御装置は、オイルタンクをなすオイルパン１０と、オイルパン１０からオイルを吸引し圧油として吐出する油圧ポンプ１１と、油圧ポンプ１１からロッカーシャフト１８に向かうオイル供給方向において油圧ポンプ１１の下流側に設けられた供給バルブ（ＯＳＶという）１２と、オイル供給方向においてＯＳＶ１２の下流側かつロッカーシャフト１８の上流側に設けられた切替バルブ（ＯＣＶという）１３と、ＯＳＶ１２およびＯＣＶ１３を制御するように構成された制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵという）１００とを備える。

【0034】

ＯＳＶ１２は、オイルの出入口をなす複数（具体的には三つ）のポート、すなわち第１供給ポートＰ１、第２供給ポートＰ２および第３供給ポートＰ３を有する。またＯＣＶ１３も、オイルの出入口をなす複数（具体的には四つ）のポート、すなわち第１切替ポートＱ１、第２切替ポートＱ２、第３切替ポートＱ３および第４切替ポートＱ４を有する。ＯＳＶ１２およびＯＣＶ１３はソレノイドバルブにより構成される。ＥＣＵ１００はエンジンの制御を司るもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。

【0035】

ＯＳＶ１２において、第１供給ポートＰ１は油圧ポンプ１１の出口に接続され、第２供給ポートＰ２はＯＣＶ１３の第１切替ポートＱ１に接続され、第３供給ポートＰ３はオイルパン１０に接続されている。なお第１供給ポートＰ１と油圧ポンプ１１の間に圧油溜めとしてのオイルギャラリを設けてもよい。

【0036】

ＯＣＶ１３において、第２切替ポートＱ２は第１シャフト通路１４Ａに接続され、第３切替ポートＱ３は第３シャフト通路１４Ｃに接続され、第４切替ポートＱ４はオイルパン１０に接続されている。

【0037】

図３に示すように、ＯＳＶ１２がオン（ＯＮ）のとき、第１供給ポートＰ１と第２供給ポートＰ２が連通状態になる。

【0038】

図５に示すように、ＯＳＶ１２がオフ（ＯＦＦ）のとき、第２供給ポートＰ２と第３供給ポートＰ３が連通状態になる。

【0039】

図４に示すように、ＯＣＶ１３がオンのとき、第２切替ポートＱ２と第４切替ポートＱ４が連通状態になると共に、第１切替ポートＱ１と第３切替ポートＱ３が連通状態になる。

【0040】

図３に示すように、ＯＣＶ１３がオフのとき、第１切替ポートＱ１と第２切替ポートＱ２が連通状態になると共に、第３切替ポートＱ３と第４切替ポートＱ４が連通状態になる。

【0041】

図３に示すように、ＥＣＵ１００には、エンジンの回転速度、具体的には単位時間当たりのエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）を検出する回転速度センサ１５と、アクセル開度Ａｃを検出するアクセル開度センサ１６とが接続されている。ＥＣＵ１００は、回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃの検出値に基づいて所定のマップから目標燃料噴射量Ｆを算出する。さらにＥＣＵ１００は、回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆに基づき、図７に示すような制御マップに従って可変機構５を切り替える。このようにＥＣＵ１００は、エンジン運転状態に応じて可変機構５を切り替える。なおエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃおよび目標燃料噴射量Ｆはエンジン運転状態を表すパラメータである。目標燃料噴射量Ｆはエンジンの負荷に対応する。

【0042】

回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが制御マップ中の第１領域Ｒ１にあるとき、ＥＣＵ１００は可変機構５を第１状態Ｊ１に切り替える。以下同様に、ＥＣＵ１００は、回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが制御マップ中の第２領域Ｒ２にあるとき、可変機構５を第２状態Ｊ２に切り替え、回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが制御マップ中の第３領域Ｒ３にあるとき、可変機構５を第３状態Ｊ３に切り替える。

【0043】

第１領域Ｒ１は低回転かつ低負荷側の領域、第３領域Ｒ３は高回転または高負荷側の領域、第２領域Ｒ３はそれらの間の中間領域である。第１領域Ｒ１から第３領域Ｒ３に向かうにつれ、エンジン回転数Ｎｅは高回転側となり、目標燃料噴射量Ｆは増大側、すなわちエンジン負荷は高負荷側となる。従って、エンジン回転数Ｎｅが高回転側またはエンジン負荷が高負荷側となるにつれ、可変機構５の状態は第１状態Ｊ１、第２状態Ｊ２、第３状態Ｊ３というように順次変化し、バルブタイミングおよび作用角は第１状態Ｓ１、第２状態Ｓ２、第３状態Ｓ３というように、閉タイミングが遅れる方向に順次変化する。

【0044】

もっとも、制御マップの形は如何様にも設定でき、ここで述べた例に限られない。実機の要請に合わせて、各状態に対応するエンジン運転領域を任意に設定可能である。

【0045】

さて、可変機構５を第１状態Ｊ１に切り替える場合、図３に示すようにＥＣＵ１００は、ＯＳＶ１２をオン、ＯＣＶ１３をオフにする。すると、油圧ポンプ１１から吐出された圧油は第１供給ポートＰ１、第２供給ポートＰ２、第１切替ポートＱ１、第２切替ポートＱ２を順に経て第１シャフト通路１４Ａおよび第１ロッカー通路２３Ａに至る。他方、第３ロッカー通路２３Ｃおよび第３シャフト通路１４Ｃの圧油は、第３切替ポートＱ３、第４切替ポートＱ４を順に経てオイルパン１０に排出される。

【0046】

次に、可変機構５を第３状態Ｊ３に切り替える場合、図４に示すようにＥＣＵ１００は、ＯＳＶ１２をオン、ＯＣＶ１３をオンにする。すると、油圧ポンプ１１から吐出された圧油は第１供給ポートＰ１、第２供給ポートＰ２、第１切替ポートＱ１、第３切替ポートＱ３を順に経て第３シャフト通路１４Ｃおよび第３ロッカー通路２３Ｃに至る。他方、第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａの圧油は、第２切替ポートＱ２、第４切替ポートＱ４を順に経てオイルパン１０に排出される。

【0047】

次に、可変機構５を第２状態Ｊ２に切り替える場合、図５に示すようにＥＣＵ１００は、ＯＳＶ１２をオフ、ＯＣＶ１３をオフにする。なお便宜上、このときの第２状態を「Ｊ２－１」と表記する。すると、第１供給ポートＰ１がどのポートにも接続されないので油圧ポンプ１１からの圧油供給は停止される。他方、第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａの圧油は、第２切替ポートＱ２、第１切替ポートＱ１、第２供給ポートＰ２、第３供給ポートＰ３を順に経てオイルパン１０に排出される。また第３ロッカー通路２３Ｃおよび第３シャフト通路１４Ｃの圧油は、第３切替ポートＱ３、第４切替ポートＱ４を順に経てオイルパン１０に排出される。

【0048】

ところで、このような切り替えを行うと次の問題があることが判明した。バルブタイミング等を第１状態Ｓ１から第２状態Ｓ２に切り替えるとき、可変機構５は第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２（Ｊ２－１）に切り替えられ、ＯＳＶ１２およびＯＣＶ１３は図３に示すオンおよびオフの状態から、図５に示すオフおよびオフの状態に切り替えられる。

【0049】

しかしこの場合、図５に示すオフおよびオフの状態に切り替えた直後、第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａに元々存在していた圧油が、ＯＣＶ１３およびＯＳＶ１２という二つのバルブを通過してオイルパン１０に排出される。このため、流路抵抗の増大により圧油の排出性が悪化し、切替時の応答性が悪化することが判明した。

【0050】

図８の実線は、可変機構５を第２状態Ｊ２、第１状態Ｊ１、第２状態Ｊ２というように切り替えたときの油圧の変化を示すタイムチャートである。縦軸は、第１シャフト通路１４Ａ内の油圧の大きさを表している。なお第１シャフト通路１４Ａ内の油圧は、第１ロッカー通路２３Ａ内の油圧と実質的に同義である。円ａ内に実線ｂで示すように、第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２に切り替えた直後、油圧がゼロになる直前で、油圧の低下が遅くなっている。これにより可変機構５が第２状態Ｊ２に切り替わるのが遅れ、切替時の応答性が悪化する。なお、この応答性悪化により、ターボ付エンジンの場合には過給特性やエンジン性能が悪化したり、故障が生じたりする虞がある。

【0051】

特に本実施形態では、エンジン運転状態が低回転低負荷側の第１領域Ｒ１から中回転低中負荷側の第２領域Ｒ２に移行するときに、可変機構５を第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２に切り替える。第２領域Ｒ２および第２状態Ｊ２は、通常の車両走行時に最も頻繁に使用される領域および状態である。従って第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２への切り替えの遅れは、車両のドライバビリティにも大きく影響を及ぼす可能性がある。

【0052】

そこで本実施形態では、可変機構５を第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２に切り替えるとき、ＯＳＶ１２およびＯＣＶ１３を図３に示すオンおよびオフの状態から、図６に示すオフおよびオンの状態に切り替えることとした。

【0053】

本発明者は鋭意研究の結果、図６に示すオフおよびオンの状態でも第２状態Ｊ２を実現できることを見出した。本実施形態はこの新たな知見に基づくものである。図６に示すオフおよびオンの状態のとき、第１供給ポートＰ１がどのポートにも接続されないので油圧ポンプ１１からの圧油供給は停止される。他方、第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａの圧油は、第２切替ポートＱ２、第４切替ポートＱ４を順に経てオイルパン１０に排出される。また第３ロッカー通路２３Ｃおよび第３シャフト通路１４Ｃの圧油は、第３切替ポートＱ３、第１切替ポートＱ１、第２供給ポートＰ２、第３供給ポートＰ３を順に経てオイルパン１０に排出される。このときの第２状態を便宜上「Ｊ２－２」と表記する。

【0054】

第１状態Ｊ１のときに元々高圧となっていた第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａの圧油が、第２状態Ｊ２－２への切替直後に、ＯＣＶ１３のみを通じてオイルパン１０に排出される。このため、第２状態Ｊ２－１に切り替えたときより流路抵抗を減らし、圧油の排出性を向上することができる。そして切替時の応答性を向上することができる。

【0055】

また、第１状態Ｊ１のときに第３ロッカー通路２３Ｃおよび第３シャフト通路１４Ｃにあったオイルは、元々圧力がゼロであるため、第２状態Ｊ２－２への切替後にＯＣＶ１３とＯＳＶ１２を通過させて排出させても問題はなく、応答性への影響は生じない。

【0056】

従って本実施形態では、第１状態Ｊ１のときに高圧となっていた圧油を、一つのバルブ（ＯＣＶ１３）のみを通過させて抜くことができるので、切替時の応答性を向上することができる。

【0057】

図８の円ａ内に、第２状態Ｊ２－２への切替直後の油圧を破線ｃで示す。このように第２状態Ｊ２－２に切り替えることにより、第２状態Ｊ２－１に切り替えた場合（実線ｂ）よりも、油圧がゼロになる直前での油圧の低下を早め、第２状態Ｊ２への切り替えを早め、切替時の応答性を向上することができる。そしてターボ付エンジンの場合には過給特性やエンジン性能を向上し、故障のリスクを低減することができる。さらには車両のドライバビリティも向上できる。

【0058】

但し、第２状態Ｊ２－２は第２状態Ｊ２－１に比べ、ＯＣＶ１３がオンである点で、電力消費量が多くなるデメリットがある。そのため本実施形態では、第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２への切替時、まず第２状態Ｊ２－２に切り替え、その後第２状態Ｊ２－１に切り替える。これにより電力消費量を抑制し、ひいては燃費を向上することができる。

【0059】

第２状態Ｊ２－２から第２状態Ｊ２－１への切替タイミングは、第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａの油圧が、応答性を満足し得る程度に十分低下した時のタイミングとされる。本実施形態では、図８に示すように、第２状態Ｊ２－２に切り替えた時から、かかる油圧低下が生じる所定時間Ｔｓ（またはそれより長い時間）が経過した時に、第２状態Ｊ２－１に切り替えるようにしている。所定時間Ｔｓは、第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａの油圧が、ゼロまたはそれより僅かに大きい値に低下するまでの時間として設定されている。

【0060】

こうしたタイミングで切り替えを行うことにより、応答性に悪影響を及ぼさない最も早いタイミングで切り替えを行うことができ、電力消費量の抑制に最適となる。

【0061】

次に、可変機構５を第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２に切り替えるときの油圧制御のルーチンを図９を参照して説明する。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。

【0062】

まずステップＳ１０１では、切替実行フラグＦがオンか否かが判断される。切替実行フラグＦの初期状態はオフである。切替実行フラグＦがオンの場合、ステップＳ１０６に進み、切替実行フラグＦがオンでない場合（オフの場合）、ステップＳ１０２に進む。

【0063】

ステップＳ１０２では、可変機構５を切り替えるための切替要求があるか否かが判断される。ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが、図７に示した制御マップ中のある領域（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のいずれか）から別の領域に移行したとき、切替要求があると判断し、そうでないときは切替要求なしと判断する。切替要求がある場合、ステップＳ１０３に進み、切替要求がない場合、今回のルーチンが終了される。

【0064】

ステップＳ１０３では、切替要求が、第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２への切替要求であるか否かが判断される。ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｆが、図７に示した制御マップ中の第１領域Ｒ１から第２領域Ｒ２に移行したとき、第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２への切替要求であると判断し、そうでないときは当該切替要求でないと判断する。当該切替要求と判断した場合、ステップＳ１０４に進み、当該切替要求でないと判断した場合、今回のルーチンが終了される。

【0065】

ステップＳ１０４では、切替実行フラグＦがオンされる。

【0066】

ステップＳ１０５では、第２状態Ｊ２－２への切り替えが実行される。すなわち、ＯＳＶ１２がオフされ、ＯＣＶ１３がオンされる。

【0067】

次にステップＳ１０６で、第２状態Ｊ２－２への切替時からの経過時間Ｔが所定時間Ｔｓを超えたか否かが判断される。超えた場合、ステップＳ１０７に進み、超えてない場合、今回のルーチンが終了される。

【0068】

ステップＳ１０７では、第２状態Ｊ２－１への切り替えが実行される。すなわち、ＯＳＶ１２がオフされ、ＯＣＶ１３がオフされる。

【0069】

ステップＳ１０８では、切替実行フラグＦがオフされる。以上でルーチンが終了する。

【0070】

このルーチンを実行すると、始めは切替実行フラグＦがオフなのでステップＳ１０１からステップＳ１０２に移行し、切替要求があって且つそれが第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２への切替要求であれば、ステップＳ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５と進んで切替実行フラグＦがオンされ、ＯＳＶ１２がオフされ、ＯＣＶ１３がオンされる。暫くのうちはステップＳ１０６がノーなので、ルーチンが終了され、次回以降のルーチンでステップＳ１０１からステップＳ１０６に進み、第２状態Ｊ２－２が継続される。

【0071】

その後、所定時間Ｔｓが経過しステップＳ１０６がイエスとなると、第２状態Ｊ２－１に切り替えられ、ＯＳＶ１２がオフ、ＯＣＶ１３がオフとされる。ＯＣＶ１３がオンからオフに変更されるので省電力化が図られる。

【0072】

最後にステップＳ１０８で切替実行フラグＦがオフされ、第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２への切替制御が実質的に終了する。

【0073】

次に、変形例を説明する。この変形例は、第２状態Ｊ２－２への切替時からの経過時間Ｔの代わりに、第１シャフト通路１４Ａの油圧値をモニタすることで、第２状態Ｊ２－２から第２状態Ｊ２－１への切替タイミングを定める。

【0074】

すなわち、図８に示すようにＥＣＵ１００は、第１状態Ｊ１から第２状態Ｊ２－２への切替後、第１シャフト通路１４Ａの油圧が応答性を満足し得る所定圧力Ｐｓ以下に低下した時、第２状態Ｊ２－２から第２状態Ｊ２－１へと切り替える。所定圧力Ｐｓは、ゼロまたはそれより僅かに大きい圧力に設定されている。

【0075】

また図３～図６に仮想線で示すように、第１シャフト通路１４Ａの油圧を検出する圧力センサ１７が設けられ、この圧力センサ１７の検出値に基づいてＥＣＵ１００は第２状態Ｊ２－２から第２状態Ｊ２－１への切り替えを行う。

【0076】

本変形例の油圧制御ルーチンを図１０に示す。この油圧制御ルーチンは、図９に示した基本実施形態のもののステップＳ１０６をステップＳ１０６Ａに置き換えた点のみが相違するので、詳細な説明は省略する。

【0077】

ステップＳ１０６Ａでは、圧力センサ１７により検出された第１シャフト通路１４Ａの油圧が所定圧力Ｐｓ以下に低下したか否かが判断される。低下してなければ今回のルーチンが終了される。低下した場合はステップＳ１０７に進み、第２状態Ｊ２－１への切り替えが実行され、ＯＳＶ１２がオフ、ＯＣＶ１３がオフとされる。

【0078】

以上の説明から理解されるように、特許請求の範囲の「第１状態と第２状態」は本実施形態の「第１状態Ｊ１と第２状態Ｊ２」に相当する。また特許請求の範囲の「第１流路」は本実施形態の「第１ロッカー通路２３Ａおよび第１シャフト通路１４Ａ」に相当する。また特許請求の範囲の「第２流路」は本実施形態の「第３ロッカー通路２３Ｃおよび第３シャフト通路１４Ｃ」に相当する。また特許請求の範囲の「二つのカム」は本実施形態の「第１カム４Ａおよび第２カム４Ｂ」に相当する。また特許請求の範囲の「二つのロッカーアーム」は本実施形態の「第１ロッカーアーム９Ａおよび第２ロッカーアーム９Ｂ」に相当する。

【0079】

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は他の実施形態や変形例によっても実施可能である。

【0080】

（１）上記実施形態では、可変機構５を三段階に切替可能なものとしたが、少なくとも二段階で切替可能であればよく、四段階以上で切替可能なものであってもよい。

【0081】

（２）上記実施形態の可変機構５は、エンジンバルブ（吸気弁３）の開タイミングおよび最大バルブリフト量を一定としつつ、閉タイミングおよび作用角を可変とするものであった。しかしながらこれに限らず、開タイミングおよび最大バルブリフト量の少なくとも一方を可変にするものであってもよい。可変機構が切り替える作動特性のパラメータは任意に選択可能である。

【0082】

（３）可変機構の構成も上記実施形態のものに限られない。公知のものも含め、様々な構成の可変機構が採用可能である。

【0083】

（４）流体圧制御装置の作動流体は空気等の気体であってもよく、流体圧は空圧等の気体圧であってもよい。すなわち可変機構は、気体圧によって切替可能な構成であってもよい。

【0084】

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

【符号の説明】

【0085】

３ 吸気弁
４Ａ 第１カム
４Ｂ 第２カム
４Ｃ 第３カム
５ 可変機構
９Ａ 第１ロッカーアーム
９Ｂ 第２ロッカーアーム
９Ｃ 第３ロッカーアーム
１０ オイルパン
１１ 油圧ポンプ
１２ 供給バルブ（ＯＳＶ）
１３ 切替バルブ（ＯＣＶ）
１４Ａ 第１シャフト通路
１４Ｃ 第３シャフト通路
２３Ａ 第１ロッカー通路
２３Ｃ 第３ロッカー通路
Ｊ１ 第１状態
Ｊ２、Ｊ２－１，Ｊ２－２ 第２状態
Ｐ１ 第１供給ポート
Ｐ２ 第２供給ポート
Ｐ３ 第３供給ポート
Ｑ１ 第１切替ポート
Ｑ２ 第２切替ポート
Ｑ３ 第３切替ポート
Ｑ４ 第４切替ポート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】