本發(fā)明涉及使內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣門動(dòng)作的氣門裝置。

背景技術(shù)：

作為內(nèi)燃機(jī)(以下，也稱為發(fā)動(dòng)機(jī))的氣門裝置，已知有變更氣門正時(shí)的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)(variablevalvetiming：vvt)、變更氣門升程量的可變氣門升程機(jī)構(gòu)(variablevalvelift：vvl)等。在日本特開2009－052419中公開了一種氣門裝置，具備：伴隨著凸輪軸的旋轉(zhuǎn)而擺動(dòng)，使進(jìn)氣門動(dòng)作的擺動(dòng)臂；以及通過變更擺動(dòng)臂的擺動(dòng)范圍，而使進(jìn)氣門的升程量連續(xù)變化的可變升程機(jī)構(gòu)。

在日本特表2010－520395中公開了將設(shè)置有多個(gè)凸輪的凸輪推桿(camcarrier：凸輪片)外插于凸輪軸，并使凸輪推桿沿凸輪軸的軸向滑動(dòng)，由此選擇其中一個(gè)凸輪的凸輪切換方式的可變機(jī)構(gòu)。在該可變機(jī)構(gòu)中，通過在凸輪推桿的外周設(shè)置螺旋狀的引導(dǎo)槽，并從其外側(cè)使換檔銷與引導(dǎo)槽卡合，由此使與凸輪軸一體旋轉(zhuǎn)的凸輪推桿沿凸輪軸向滑動(dòng)。

然而，近年來，為了在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中提高熱效率，嘗試實(shí)際應(yīng)用與基于普通的火花點(diǎn)火的燃燒不同的燃燒，例如均質(zhì)壓燃(homogeneouschargecompressionignition：hcci)燃燒等。這種燃燒在車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的負(fù)載以及轉(zhuǎn)速的全部運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下難以實(shí)現(xiàn)。因此，提出了切換普通的燃燒和hcci燃燒，即將發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在普通的運(yùn)轉(zhuǎn)模式和與之不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式之間進(jìn)行切換的方案。

然而，在上述變更臂的擺動(dòng)范圍的可變升程機(jī)構(gòu)中，雖能夠使進(jìn)氣門的升程量連續(xù)變化，但其升程曲線基本上追隨凸輪的輪廓。因而，難以使也包含有作用角等在內(nèi)的升程特性整體大幅度變化。因此，難以實(shí)現(xiàn)如上所述的運(yùn)轉(zhuǎn)模式的切換所要求的進(jìn)氣門的升程特性的變更。

為此，也考慮在上述變更臂的擺動(dòng)范圍的可變升程機(jī)構(gòu)組合上述凸輪切換方式的可變機(jī)構(gòu)，使進(jìn)氣門的升程特性大幅度變化。但是，若這樣組合兩種機(jī)構(gòu)則構(gòu)造變得復(fù)雜，則擔(dān)心會(huì)產(chǎn)生故障。另外，上述可變升程機(jī)構(gòu)邊從進(jìn)氣門承受氣門彈簧的反作用力邊進(jìn)行動(dòng)作，因此容易產(chǎn)生動(dòng)作延遲，認(rèn)為難以獲得hcci燃燒那樣的控制所需的高響應(yīng)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種在具備能夠連續(xù)變更進(jìn)氣門的升程量的可變機(jī)構(gòu)的氣門裝置中，既能夠進(jìn)行普通的運(yùn)轉(zhuǎn)模式和與之不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式之間的切換，又能夠提高升程量的控制的響應(yīng)性，執(zhí)行針對(duì)故障的故障保護(hù)的技術(shù)。

在本發(fā)明中，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸設(shè)置的兩個(gè)進(jìn)氣門中的一方形成為不變更其升程特性的簡單的結(jié)構(gòu)，并且對(duì)于第2進(jìn)氣門而言組合可變升程機(jī)構(gòu)與凸輪切換機(jī)構(gòu)，由此能夠進(jìn)行升程特性的大幅度的變更。

本發(fā)明的方式提供內(nèi)燃機(jī)的氣門裝置。所述氣門裝置包括：兩個(gè)進(jìn)氣門，針對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸設(shè)置，所述兩個(gè)進(jìn)氣門是第1進(jìn)氣門以及第2進(jìn)氣門；凸輪軸；第1擺動(dòng)臂，該第1擺動(dòng)臂被配置成伴隨著所述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)而擺動(dòng)，所述第1擺動(dòng)臂構(gòu)成為使所述第1進(jìn)氣門動(dòng)作；第2擺動(dòng)臂，該第2擺動(dòng)臂被配置成伴隨著所述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)而擺動(dòng)，所述第2擺動(dòng)臂構(gòu)成為使所述第2進(jìn)氣門動(dòng)作；凸輪片，該凸輪片外插于所述凸輪軸；第1凸輪，該第1凸輪固定于所述凸輪軸，所述第1凸輪被配置成使所述第1擺動(dòng)臂擺動(dòng)以便按照所述第1凸輪的輪廓使所述第1進(jìn)氣門動(dòng)作；第2凸輪，該第2凸輪設(shè)置在所述凸輪軸上，所述第2凸輪被配置成使所述第2擺動(dòng)臂擺動(dòng)，所述第2凸輪包括輪廓互不相同的多個(gè)凸輪，所述多個(gè)凸輪沿所述凸輪軸的軸向排列設(shè)置在所述凸輪片上，所述多個(gè)凸輪中的一個(gè)凸輪構(gòu)成為通過所述凸輪片的滑動(dòng)來選擇；以及可變機(jī)構(gòu)，被配置成變更所述第2擺動(dòng)臂的擺動(dòng)范圍以使得所述第2進(jìn)氣門的升程量連續(xù)變化。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中伴隨著凸輪軸的旋轉(zhuǎn)，利用第1凸輪使針對(duì)每個(gè)氣缸設(shè)置的第1擺動(dòng)臂擺動(dòng)。由此，按照第1凸輪的輪廓使第1進(jìn)氣門動(dòng)作。另外，利用第2凸輪使第2擺動(dòng)臂擺動(dòng)，并且利用可變機(jī)構(gòu)變更該第2擺動(dòng)臂的擺動(dòng)范圍。由此，能夠使第2進(jìn)氣門的升程量連續(xù)變化。

如此使擺動(dòng)臂的擺動(dòng)范圍變化的可變機(jī)構(gòu)邊從上述第2進(jìn)氣門承受氣門彈簧的反作用力邊進(jìn)行動(dòng)作。另一方面，可變機(jī)構(gòu)不從第1進(jìn)氣門承受反作用力。因而，機(jī)械摩擦阻力減小，從而動(dòng)作的延遲減少。由此，基于可變機(jī)構(gòu)的動(dòng)作而進(jìn)行的上述第2進(jìn)氣門的升程量的控制的響應(yīng)性提高，從而能夠獲得例如hcci燃燒的控制所需的高響應(yīng)性。

并且，在外插于凸輪軸的凸輪片上設(shè)置有多個(gè)上述第2凸輪，通過選擇其中的任一個(gè)，能夠使也包含作用角等在內(nèi)的升程特性整體大幅度變化。因此，能夠進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的普通的運(yùn)轉(zhuǎn)模式和與之不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式之間的切換。此外，如上述那樣第1進(jìn)氣門既不存在其升程量的可變機(jī)構(gòu)又不存在凸輪的切換機(jī)構(gòu)，因此即便這些機(jī)構(gòu)發(fā)生了故障也不會(huì)對(duì)第1進(jìn)氣門的動(dòng)作造成影響，從而實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。

在上述氣門裝置中，優(yōu)選所述第2凸輪包括普通凸輪和低升程凸輪，所述普通凸輪具有與所述第1凸輪相同的輪廓，所述低升程凸輪的升程量小于所述普通凸輪的升程量。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，普通凸輪的輪廓與上述第1凸輪相同，因此有利于提高負(fù)載率高的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的進(jìn)氣的填充效率。另外，在低負(fù)載等的進(jìn)氣的流量變少的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，利用可變機(jī)構(gòu)使由普通凸輪驅(qū)動(dòng)的第2進(jìn)氣門的升程量減少，由此提高進(jìn)氣的流速而強(qiáng)化氣缸內(nèi)的旋流，進(jìn)而能夠提高燃燒性能。

另一方面，為了形成為與普通不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，在切換為低升程凸輪時(shí)，與普通凸輪相比來自進(jìn)氣門的反作用力變小，因此因機(jī)械摩擦阻力而引起的可變機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的延遲進(jìn)一步減少。由此，與普通不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的第2進(jìn)氣門的升程量的控制的響應(yīng)性進(jìn)一步提高，從而能夠?qū)崿F(xiàn)適于例如hcci燃燒的高響應(yīng)的控制。

在上述氣門裝置中，所述低升程凸輪也可以構(gòu)成為在所述氣缸的排氣行程中打開所述第2進(jìn)氣門。當(dāng)在與普通不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式下進(jìn)行hcci燃燒的情況下，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第2進(jìn)氣門在排氣行程中打開，從而氣缸內(nèi)的排氣的一部分暫時(shí)被排出至進(jìn)氣口之后，在下一次的進(jìn)氣行程中再次向氣缸內(nèi)流入。換句話說，通過向進(jìn)氣系統(tǒng)吹回排氣的一部分，來進(jìn)行所謂的內(nèi)部egr。

而且，利用可變機(jī)構(gòu)變更由上述低升程凸輪按壓的第2擺動(dòng)臂的擺動(dòng)范圍，從而上述第2進(jìn)氣門的升程量連續(xù)變化。由此，能夠高精度地調(diào)整內(nèi)部egr氣體的分量、即進(jìn)氣中所含有的排氣的比例，因此基于高溫的內(nèi)部egr氣體而進(jìn)行的氣缸內(nèi)溫度的控制的精度提高，從而能夠使混合氣體在更適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻自燃。換句話說，為了進(jìn)行hcci燃燒，能夠高精度地控制氣缸內(nèi)溫度。

在上述氣門裝置中，所述低升程凸輪的所述凸輪軸的在所述軸向上的尺寸也可以小于所述普通凸輪的在所述凸輪軸的所述軸向上的尺寸。當(dāng)如上述那樣切換成低升程凸輪時(shí)，來自進(jìn)氣門的氣門彈簧的反作用力變小。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠減小低升程凸輪與第2擺動(dòng)臂的滑動(dòng)接觸面積，從而能夠進(jìn)一步減小機(jī)械摩擦阻力。由此，能夠進(jìn)一步減少可變機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的延遲，從而能夠進(jìn)一步提高進(jìn)氣門的升程量的控制的響應(yīng)性。

在上述氣門裝置中，所述可變機(jī)構(gòu)也可以與所述第1擺動(dòng)臂鄰接設(shè)置。所述可變機(jī)構(gòu)也可以構(gòu)成為繞所述可變機(jī)構(gòu)的支軸擺動(dòng)。所述可變機(jī)構(gòu)也可以包括輸入臂、可動(dòng)連結(jié)部件以及調(diào)整部件。所述第2凸輪也可以構(gòu)成為按壓所述輸入臂。所述可動(dòng)連結(jié)部件也可以構(gòu)成為連結(jié)所述輸入臂與所述第2擺動(dòng)臂以便變更所述輸入臂與所述第2擺動(dòng)臂的相對(duì)角度。所述調(diào)整部件也可以構(gòu)成為使所述可動(dòng)連結(jié)部件動(dòng)作來調(diào)整所述輸入臂與所述第2擺動(dòng)臂的相對(duì)角度。

根據(jù)上述氣門裝置，在具備能夠連續(xù)變更閥升程量的可變機(jī)構(gòu)的氣門裝置中，針對(duì)每個(gè)氣缸設(shè)置的兩個(gè)進(jìn)氣門中的一方形成為不變更其升程特性的簡單的結(jié)構(gòu)，對(duì)于第2進(jìn)氣門而言組合上述可變機(jī)構(gòu)與凸輪切換機(jī)構(gòu)，由此能夠進(jìn)行升程特性的大幅度的變更，既能進(jìn)行普通的運(yùn)轉(zhuǎn)模式和與之不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式之間的切換，又能提高升程量的控制的響應(yīng)性，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)故障的故障保護(hù)。

附圖說明

圖1是實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。

圖2是分離示出可變升程機(jī)構(gòu)以及凸輪切換機(jī)構(gòu)的立體圖。

圖3是進(jìn)氣側(cè)的氣門裝置的剖視圖，并示出最大升程量的狀態(tài)。

圖4是可變升程機(jī)構(gòu)的臂組件的分解立體圖。

圖5是示出最小升程量的狀態(tài)的與圖3相當(dāng)?shù)膱D。

圖6是示出外插于進(jìn)氣凸輪軸的凸輪片的構(gòu)造的局部剖視圖。

圖7是對(duì)通過換檔銷與引導(dǎo)槽的卡合來使凸輪片滑動(dòng)的凸輪切換機(jī)構(gòu)的動(dòng)作進(jìn)行說明的圖。

圖8是示出實(shí)施方式的氣門裝置中的進(jìn)氣門的升程特性的變化的說明圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說明。如圖1中從上方觀察而示意性地示出的那樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)1的上部(氣缸蓋)配設(shè)有凸輪殼體2，并收納有進(jìn)氣排氣的氣門系統(tǒng)(氣門裝置)。發(fā)動(dòng)機(jī)1是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，是內(nèi)燃機(jī)的一例。即，如圖1中虛線所示，在以排列成一列的方式設(shè)置的三個(gè)氣缸3分別設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣門10以及兩個(gè)排氣門11，它們由進(jìn)氣凸輪軸12以及排氣凸輪軸13驅(qū)動(dòng)。

另外，在進(jìn)氣凸輪軸12以及排氣凸輪軸13的端部(在圖1中為右端部)分別設(shè)置有能夠連續(xù)變更氣門正時(shí)的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)(variablevalvetiming：vvt)14。在進(jìn)氣凸輪軸12針對(duì)每個(gè)氣缸3設(shè)置有能夠連續(xù)變更進(jìn)氣門10的升程量(最大升程量)的可變升程機(jī)構(gòu)4、以及對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門10的凸輪61、62進(jìn)行切換的凸輪切換機(jī)構(gòu)6。

詳細(xì)而言，首先，與各氣缸3的兩個(gè)進(jìn)氣門10中的進(jìn)氣凸輪軸12的軸線x的方向(凸輪軸向)上的第1側(cè)(圖1的左側(cè))的進(jìn)氣門10(第1進(jìn)氣門)對(duì)應(yīng)，在進(jìn)氣凸輪軸12設(shè)置有固定凸輪(第1凸輪)12a。而且，伴隨著圖2中箭頭r所示的進(jìn)氣凸輪軸12的旋轉(zhuǎn)，上述的固定凸輪12a使擺動(dòng)臂(第1擺動(dòng)臂)40擺動(dòng)，并經(jīng)由搖臂15(參照?qǐng)D3)使上述第1側(cè)的進(jìn)氣門10動(dòng)作。

即，也如圖2所示，上述的擺動(dòng)臂40具備與固定凸輪12a滑動(dòng)接觸的滾子40a、以及按壓搖臂15的鼻部40b，并擺動(dòng)自如地外插于搖臂軸41。而且，利用旋轉(zhuǎn)的固定凸輪12a按壓滾子40a，從而滾子40a繞搖臂軸41擺動(dòng)，按照該固定凸輪12a的輪廓使上述第1側(cè)的進(jìn)氣門10動(dòng)作。

與此相對(duì)，利用沿軸線x方向排列設(shè)置于進(jìn)氣凸輪軸12上的兩個(gè)凸輪(第2凸輪)61、62的任一個(gè)使各氣缸3中的軸線x方向的第2側(cè)(圖1中的右側(cè))的進(jìn)氣門10(第2進(jìn)氣門)動(dòng)作。即，如后述那樣利用凸輪切換機(jī)構(gòu)6選擇其中一個(gè)凸輪61、62，如以下參照?qǐng)D3進(jìn)行說明那樣，使臂組件50的輸出臂(第2擺動(dòng)臂)52擺動(dòng)，經(jīng)由搖臂15使第2側(cè)的進(jìn)氣門10動(dòng)作。

在本實(shí)施方式中，如上述那樣擺動(dòng)，利用可變升程機(jī)構(gòu)4變更使各氣缸3的第2側(cè)的進(jìn)氣門10動(dòng)作的輸出臂52的擺動(dòng)范圍。由此第2側(cè)的進(jìn)氣門10的升程量連續(xù)變化。除了上述圖2之外，還如圖3～5所示，可變升程機(jī)構(gòu)4具備搖臂軸41、控制軸42以及各氣缸3的臂組件50。

上述搖臂軸41由中空管構(gòu)成，與進(jìn)氣凸輪軸12平行、即沿軸線x的方向延伸，作為上述擺動(dòng)臂40、輸出臂52等的擺動(dòng)支承軸發(fā)揮功能。另外，向搖臂軸41的中心孔插入控制軸42，該控制軸42由致動(dòng)器43(僅在圖1中示出)驅(qū)動(dòng)。臂組件50是針對(duì)每個(gè)氣缸3外插于搖臂軸41，通過控制軸42而動(dòng)作，并連續(xù)變更進(jìn)氣門10的升程量的可變機(jī)構(gòu)。

即，在如圖3所示沿軸線x方向觀察時(shí)，臂組件50擺動(dòng)自如地外插于搖臂軸41，并夾設(shè)于進(jìn)氣凸輪軸12的凸輪61、62與搖臂15之間。臂組件50具備供其中一個(gè)凸輪61、62滑動(dòng)接觸的滾子51a、以及按壓搖臂15的鼻部52a。利用其中一個(gè)凸輪61、62按壓滾子51a，從而臂組件50繞搖臂軸41擺動(dòng)，經(jīng)由搖臂15使進(jìn)氣門10動(dòng)作。

詳細(xì)而言，如圖4中分解示出的那樣，臂組件50具備設(shè)置有滾子51a的輸入臂51、以及具有鼻部52a的輸出臂52。上述輸入臂51以及輸出臂52外插于搖臂軸41，以便在沿軸線x方向鄰接排列的狀態(tài)下從外周側(cè)覆蓋滑動(dòng)齒輪53。該滑動(dòng)齒輪53是將上述輸入臂51與輸出臂52以能夠變更相對(duì)角度的方式連結(jié)的可動(dòng)連結(jié)部件。

即，滑動(dòng)齒輪53形成為圓筒狀，能夠滑動(dòng)地外插于搖臂軸41，在該滑動(dòng)齒輪53的外周的軸線x方向的第1側(cè)以及第2側(cè)(圖4的左側(cè)以及右側(cè))的端部分別形成有螺旋花鍵53a、53b。上述螺旋花鍵53a、53b分別與形成于輸入臂51以及輸出臂52的內(nèi)側(cè)的螺旋花鍵51b、52b嚙合，從而連結(jié)輸入臂51與輸出臂52。

另外，如圖3所示，輸入臂51的滾子51a被空載彈簧16按壓于凸輪61、62(在圖3中為凸輪61)。另一方面，將搖臂15的滾子15a按壓于輸出臂52中的從其基圓到鼻部52a的部分。由此，若輸入臂51伴隨著進(jìn)氣凸輪軸12的旋轉(zhuǎn)而擺動(dòng)，則利用與之一體地?cái)[動(dòng)的輸出臂52使搖臂15動(dòng)作，從而升程進(jìn)氣門10。

而且，若控制軸42沿軸線x方向移位，則滑動(dòng)齒輪53與之連動(dòng)地在搖臂軸41上沿軸線x方向移位，使輸入臂51以及輸出臂52相互向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)?；瑒?dòng)齒輪53利用貫通形成于搖臂軸41的長孔的銷(未圖示)與控制軸42一體地沿軸線x方向移位，該移位通過螺旋花鍵53a、53b與螺旋花鍵51b、52b的嚙合被轉(zhuǎn)換為輸入臂51以及輸出臂52的周向的移位。

換句話說，控制軸42是使滑動(dòng)齒輪53動(dòng)作來調(diào)整輸入臂51以及輸出臂52的相對(duì)角度的調(diào)整部件，其軸線x方向的移位由臂組件50中的滑動(dòng)齒輪53轉(zhuǎn)換為輸入臂51以及輸出臂52的周向的移位。由此輸入臂51與輸出臂52的角度發(fā)生變化，從而如以下說明那樣連續(xù)變更進(jìn)氣門10的升程量。

例如，在控制軸42向軸線x方向的第2側(cè)(圖1、圖2、圖4的右側(cè))最大限度地移動(dòng)的狀態(tài)下，如圖3所示，輸入臂51的滾子51a與輸出臂52的鼻部52a之間的角度(相對(duì)相位差)變?yōu)樽畲蟆Ｓ纱?，如圖3的右側(cè)所示，在利用凸輪61下壓輸入臂51的滾子51a的狀態(tài)下，搖臂15的移位量變?yōu)樽畲螅M(jìn)氣門10以最大的升程量進(jìn)行動(dòng)作。

若控制軸42從該狀態(tài)向軸線x方向的第1側(cè)(圖1、圖2、圖4的左側(cè))移動(dòng)，則輸入臂51的滾子51a與輸出臂52的鼻部52a之間的角度逐漸變小。而且，當(dāng)如圖5所示角度變?yōu)樽钚r(shí)，如該圖的右側(cè)所示，即便在利用凸輪61下壓輸入臂51的滾子51a的狀態(tài)下，搖臂15的移位量也變小，進(jìn)氣門10以最小的升程量進(jìn)行動(dòng)作。

在本實(shí)施方式中，如上述那樣利用凸輪切換機(jī)構(gòu)6切換經(jīng)由可變升程機(jī)構(gòu)4驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門10的凸輪61、62。即，如上述圖2、圖4所示，在進(jìn)氣凸輪軸12以與設(shè)置于各氣缸3的固定凸輪12a的軸線x方向的第2側(cè)(圖2、圖4的右側(cè))鄰接的方式外插有具有輪廓不同的兩個(gè)凸輪61、62的圓筒狀的凸輪片60。

在圖示的例子中，兩個(gè)凸輪61、62中的左側(cè)(軸線x方向的第1側(cè))的凸輪61具有與固定凸輪12a相同的輪廓(以下，稱為普通凸輪61)，右側(cè)(軸線x方向的第2側(cè))的凸輪62是升程量比凸輪61小的低升程凸輪62。該低升程凸輪62被設(shè)置為不是在氣缸3的進(jìn)氣行程中打開進(jìn)氣門10，而是在排氣行程中打開進(jìn)氣門10。

作為一個(gè)例子，基于低升程凸輪62而產(chǎn)生的進(jìn)氣門10的升程量通常為凸輪61的一半以下，來自氣門彈簧10a的反作用力相應(yīng)地變小，從而機(jī)械摩擦阻力變小。另外，在本實(shí)施方式中，低升程凸輪62的寬度(軸線x方向的尺寸)也比普通凸輪61小，由此也使機(jī)械摩擦阻力變小。此外，上述普通凸輪61以及低升程凸輪62的基圓直徑相同，并形成為相互連續(xù)的圓弧面。

而且，也如圖6所示，兩個(gè)凸輪61、62作為一體形成為環(huán)狀，與圓筒狀的套筒63的端部嵌合，由此構(gòu)成凸輪片60。如圖3所示，在凸輪片60(套筒63)的內(nèi)周形成有花鍵的內(nèi)齒，該內(nèi)齒與形成于進(jìn)氣凸輪軸12的外周的花鍵的外齒嚙合。由此凸輪片60被外插于進(jìn)氣凸輪軸12而一體旋轉(zhuǎn)，并且沿軸線x方向滑動(dòng)。

另外，為了使凸輪片60滑動(dòng)而在該凸輪片60的外周如以下所述地設(shè)置有供換檔銷65a卡合的引導(dǎo)槽64。即，在本實(shí)施方式中，在上述套筒63中的軸線x方向的另一端部形成有比普通凸輪61外徑小、比低升程凸輪62大的環(huán)狀的擴(kuò)徑部63a，在該擴(kuò)徑部63a的外周設(shè)置有遍及整周沿周向延伸的引導(dǎo)槽64。

另一方面，如上述的圖2、圖3所示，在進(jìn)氣凸輪軸12的斜上方針對(duì)每個(gè)氣缸3配設(shè)有對(duì)換檔銷65a進(jìn)行進(jìn)退驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器65，例如利用沿軸線x方向延伸的支柱(未圖示)支承于凸輪殼體2。該致動(dòng)器65例如利用電磁螺線管驅(qū)動(dòng)換檔銷65a，在其接通狀態(tài)下?lián)Q檔銷65a進(jìn)入而與上述引導(dǎo)槽64卡合。

這樣，通過換檔銷65a進(jìn)入而與引導(dǎo)槽64卡合，從而也如以下參照?qǐng)D7進(jìn)行說明那樣，伴隨著進(jìn)氣凸輪軸12的旋轉(zhuǎn)，在凸輪片60的外周面上換檔銷65a相對(duì)沿周向移動(dòng)，并且沿軸線x方向即如圖6中箭頭所示那樣傾斜地移動(dòng)。此時(shí)，實(shí)際上，凸輪片60相對(duì)于換檔銷65a旋轉(zhuǎn)并且沿軸線x方向滑動(dòng)。

以下，為了便于說明而將圖6、圖7中的左側(cè)以及右側(cè)(軸線x方向的第1側(cè)以及第2側(cè))簡稱為左側(cè)以及右側(cè)。首先，如圖6所示，引導(dǎo)槽64由使在套筒63的擴(kuò)徑部63a的外周面上靠近左側(cè)以及靠近右側(cè)的部位分別線性地沿周向延伸的直槽部64a、64b、以及將上述直槽部64a、64b彼此連結(jié)的s字形的彎曲槽部64c、64d構(gòu)成。

而且，參照?qǐng)D3等如上述那樣在利用普通凸輪61經(jīng)由臂組件50以及搖臂15使進(jìn)氣門10在進(jìn)氣行程中進(jìn)行打開動(dòng)作時(shí)，即，在凸輪片60位于右側(cè)的通常位置時(shí)，如圖6所示左側(cè)的直槽部64a與致動(dòng)器65的換檔銷65a對(duì)置。若在該狀態(tài)下使致動(dòng)器65開啟而使換檔銷65a進(jìn)入，則如圖7的上段所示換檔銷65a與引導(dǎo)槽64的左側(cè)的直槽部64a卡合。

這樣與直槽部64a卡合的換檔銷65a伴隨著圖2中箭頭r所示的進(jìn)氣凸輪軸12以及凸輪片60的旋轉(zhuǎn)而向圖中下側(cè)移動(dòng)并到達(dá)彎曲槽部64c，并如圖7的中段所示沿彎曲槽部64c傾斜地移動(dòng)。換句話說，換檔銷65a相對(duì)于凸輪片60的外周面相對(duì)向右側(cè)移動(dòng)，由此，實(shí)際上，向左側(cè)按壓凸輪片60使之滑動(dòng)。

若這樣凸輪片60向左側(cè)滑動(dòng)，并如圖7的下段所示換檔銷65a到達(dá)右側(cè)的直槽部64b，則凸輪片60被切換至左側(cè)的低升程位置，因此在此使換檔銷65a后退，解除與引導(dǎo)槽64的卡合。在該低升程位置選擇低升程凸輪62，并經(jīng)由臂組件50以及搖臂15使進(jìn)氣門10在排氣行程中動(dòng)作。

此外，如此從通常位置被切換至低升程位置的凸輪片60的滑動(dòng)量s(如圖6所示)跟普通凸輪61與低升程凸輪62之間的間隔相同。另外，在本實(shí)施方式中，在進(jìn)氣凸輪軸12與套筒63之間設(shè)置有在通常位置或者低升程位置分別保持凸輪片60的鎖定機(jī)構(gòu)，不過對(duì)此未予圖示。另外，上述引導(dǎo)槽64的深度在左側(cè)以及右側(cè)的直槽部64a、64b各自的中途幾乎為零，在此如上述那樣換檔銷65a后退，從而與引導(dǎo)槽64的卡合被順暢地解除。

并且，雖省略詳細(xì)說明，但能夠通過與如上述那樣從通常位置向低升程位置切換相反地，使致動(dòng)器65的換檔銷65a與處于低升程位置的凸輪片60的引導(dǎo)槽64卡合，來使凸輪片60向右側(cè)滑動(dòng)，由此使凸輪片60返回到通常位置。即，只要在使換檔銷65a與引導(dǎo)槽64的右側(cè)的直槽部64b卡合并沿彎曲槽部64d到達(dá)左側(cè)的直槽部64a之后，使換檔銷65a后退即可。

作為如此控制致動(dòng)器65的控制裝置，使用發(fā)動(dòng)機(jī)1的ecu。ecu基于從發(fā)動(dòng)機(jī)1的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器、檢測進(jìn)氣凸輪軸12的位置的凸輪轉(zhuǎn)角傳感器等輸入的信號(hào)，取得與引導(dǎo)槽64有關(guān)的位置信息，決定如上述那樣使換檔銷65a與引導(dǎo)槽64卡合的時(shí)刻，控制致動(dòng)器65。

－進(jìn)氣門的升程特性的變化－

接下來，還參照?qǐng)D8對(duì)組合上述的可變升程機(jī)構(gòu)4以及凸輪切換機(jī)構(gòu)6的動(dòng)作，并變更每個(gè)氣缸3的進(jìn)氣門10的升程特性的氣門系統(tǒng)的動(dòng)作進(jìn)行說明。該圖8的左側(cè)用實(shí)線示出的升程曲線ex表示排氣門11的升程特性，在右側(cè)用實(shí)線或者虛線示出的升程曲線in1、in2表示第1側(cè)以及第2側(cè)的進(jìn)氣門10的升程特性。

首先，在發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各氣缸3的第1擺動(dòng)臂40因進(jìn)氣凸輪軸12的固定凸輪12a而擺動(dòng)，按照該固定凸輪12a的輪廓使第1側(cè)的進(jìn)氣門10動(dòng)作。由此，第1側(cè)的進(jìn)氣門10的升程特性形成為圖8的上段所示的升程曲線in1，即便可變升程機(jī)構(gòu)4以及凸輪切換機(jī)構(gòu)6動(dòng)作也不變化。

與此相對(duì)，各氣缸3的第2側(cè)的進(jìn)氣門10的升程特性因上述的可變升程機(jī)構(gòu)4以及凸輪切換機(jī)構(gòu)6的動(dòng)作而如以下那樣變更。即，首先，若發(fā)動(dòng)機(jī)1處于普通的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，則利用凸輪切換機(jī)構(gòu)6選擇普通凸輪61，利用與進(jìn)氣凸輪軸12一體地旋轉(zhuǎn)的普通凸輪61經(jīng)由臂組件50的輸出臂52以及搖臂15使第2側(cè)的進(jìn)氣門10動(dòng)作。

此時(shí)，輸出臂52的擺動(dòng)范圍被變更，由此第2側(cè)的進(jìn)氣門10的升程量連續(xù)變化。即，若例如可變升程機(jī)構(gòu)4參照?qǐng)D3處于上述的最大升程量的狀態(tài)，則第2側(cè)的進(jìn)氣門10的升程特性如圖8的上段中實(shí)線的升程曲線in1所示，即，形成為與上述第1側(cè)的進(jìn)氣門10相同。這在提高氣缸3的進(jìn)氣填充效率方面是有利的，例如在負(fù)載高的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)1的熱重啟動(dòng)時(shí)等是優(yōu)選的。

另外，通過可變升程機(jī)構(gòu)4的動(dòng)作使第2側(cè)的進(jìn)氣門10的升程特性如圖8的中段中實(shí)線以及虛線的升程曲線in2所示地從上述的最大升程量的狀態(tài)連續(xù)變化直至參照?qǐng)D5敘述的最小升程量的狀態(tài)。由此，第2側(cè)的進(jìn)氣門10的升程量相比第1側(cè)變小，因此例如在低負(fù)載等的進(jìn)氣的流量變少的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也提高進(jìn)氣的流速而強(qiáng)化氣缸3內(nèi)的旋流，由此能夠提高燃燒性能。

接下來，在發(fā)動(dòng)機(jī)1處于與普通不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式、例如進(jìn)行hcci燃燒的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，并利用所謂的內(nèi)部egr進(jìn)行缸內(nèi)溫度的控制的情況下，作為驅(qū)動(dòng)各氣缸3的第2側(cè)的進(jìn)氣門10的凸輪，利用凸輪切換機(jī)構(gòu)6選擇低升程凸輪62。該低升程凸輪62與進(jìn)氣凸輪軸12一體地旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由臂組件50的輸出臂52以及搖臂15使第2側(cè)的進(jìn)氣門10在氣缸3的排氣行程中進(jìn)行打開動(dòng)作。

而且，在上述的與普通不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，也如上述那樣各氣缸3的第1側(cè)的進(jìn)氣門10的升程特性不發(fā)生變化，如圖8的下段中實(shí)線的升程曲線in1所示，第1側(cè)的進(jìn)氣門10與上述的普通的運(yùn)轉(zhuǎn)模式同樣按照固定凸輪12a的輪廓?jiǎng)幼?。由此，能夠獲得足夠能夠進(jìn)行hcci燃燒的低負(fù)載低旋轉(zhuǎn)側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)氣填充效率。

另一方面，各氣缸3的第2側(cè)的進(jìn)氣門10如圖8的下段中虛線的升程曲線in2所示從排氣行程的初始到中期被打開。由此，氣缸3內(nèi)的排氣的一部分暫時(shí)向進(jìn)氣口排出之后，在接下來的進(jìn)氣行程中再次向氣缸3內(nèi)流入。通過這樣將排氣的一部分向進(jìn)氣系統(tǒng)吹回，來進(jìn)行所謂的內(nèi)部egr，從而能夠使缸內(nèi)溫度形成為適于hcci燃燒的溫度。

即，如此在排氣行程中打開的第2側(cè)的進(jìn)氣門10的升程量通過可變升程機(jī)構(gòu)4的動(dòng)作而如圖8的下段中虛線的升程曲線in2所示地連續(xù)變化。例如，若減小升程量則內(nèi)部egr氣體的分量、即進(jìn)氣中包含的排氣的比例變少，若增大升程量則內(nèi)部egr氣體的分量變多。通過這樣高精度地調(diào)整高溫的內(nèi)部egr氣體的分量，來高精度地控制缸內(nèi)溫度，從而能夠形成為適于hcci燃燒的溫度。

如以上說明的那樣，在本實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)1中，將針對(duì)每個(gè)氣缸3設(shè)置的兩個(gè)進(jìn)氣門10中的第1側(cè)的進(jìn)氣門10利用進(jìn)氣凸輪軸12的固定凸輪12a驅(qū)動(dòng)，并形成為不經(jīng)由可變機(jī)構(gòu)的簡單的結(jié)構(gòu)，另一方面，第2側(cè)的進(jìn)氣門10不僅能夠利用可變升程機(jī)構(gòu)4以及凸輪切換機(jī)構(gòu)6實(shí)現(xiàn)其升程特性的大幅度的變更，而且能夠連續(xù)變更升程量。

由此，能夠?qū)诨鸹c(diǎn)火的普通的運(yùn)轉(zhuǎn)模式、與例如hcci燃燒之類的與普通不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式進(jìn)行切換，并且能夠在上述雙方的運(yùn)轉(zhuǎn)模式中提高進(jìn)氣門10的升程量的控制的響應(yīng)性。這是因?yàn)椋嚎勺兩虣C(jī)構(gòu)4的臂組件50不承受來自上述第1側(cè)的進(jìn)氣門10的氣門彈簧10a的反作用力，因機(jī)械摩擦阻力而引起的動(dòng)作的延遲減少。

特別是，在與普通不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，由凸輪切換機(jī)構(gòu)6選擇的低升程凸輪62的升程量較小，因此來自第2側(cè)的進(jìn)氣門10的氣門彈簧10a的反作用力也相應(yīng)地變小，低升程凸輪62的凸輪寬度變窄，與此相伴機(jī)械摩擦阻力進(jìn)一步變小。因此，臂組件50的動(dòng)作的延遲進(jìn)一步減少，從而能夠獲得hcci燃燒的控制所需的高響應(yīng)性。

此外，在本實(shí)施方式中，如上述那樣針對(duì)每個(gè)氣缸3設(shè)置的第1側(cè)的進(jìn)氣門10既不經(jīng)由可變升程機(jī)構(gòu)4又不經(jīng)由凸輪切換機(jī)構(gòu)6地被固定凸輪12a驅(qū)動(dòng)，因此即便某個(gè)機(jī)構(gòu)發(fā)生故障也不會(huì)對(duì)第1側(cè)的進(jìn)氣門10的動(dòng)作造成影響。換句話說，能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)可變升程機(jī)構(gòu)4、凸輪切換機(jī)構(gòu)6的故障的故障保護(hù)。

實(shí)施方式并不受上述結(jié)構(gòu)任何限定。實(shí)施方式只不過是例示而已，對(duì)于用途等也并無限定。例如，上述實(shí)施方式中的可變升程機(jī)構(gòu)4的結(jié)構(gòu)只不過是一個(gè)例子而已，只要利用可變機(jī)構(gòu)變更伴隨著凸輪軸的旋轉(zhuǎn)而擺動(dòng)的臂的擺動(dòng)范圍，由此使進(jìn)氣門的升程量連續(xù)變化即可。

另外，并不限定于如上述實(shí)施方式那樣利用擺動(dòng)臂40、輸出臂52使搖臂15動(dòng)作，并經(jīng)由此使進(jìn)氣門10動(dòng)作的構(gòu)造(搖臂式)。例如也可以為利用擺動(dòng)臂40、輸出臂52按壓進(jìn)氣門10的頂部的所謂的直動(dòng)式構(gòu)造。

另外，凸輪切換機(jī)構(gòu)6并不限定于上述實(shí)施方式。例如，也可以在外插于進(jìn)氣凸輪軸12的凸輪片60的外周，代替上述實(shí)施方式那樣的引導(dǎo)槽64，轉(zhuǎn)而設(shè)置日本特開2009－052419中記載的y字形的引導(dǎo)槽等、公知的各種形狀的引導(dǎo)槽。另外，并不限定于引導(dǎo)槽，也可以設(shè)置與換檔銷65a卡合而使凸輪片60滑動(dòng)的形狀的引導(dǎo)部。

并且，在上述實(shí)施方式中，雖在凸輪片60設(shè)置普通凸輪61以及低升程凸輪62，并且該低升程凸輪62的凸輪寬度比普通凸輪61窄，但并不限定于此，低升程凸輪62的凸輪寬度也可以與普通凸輪61相同。另外，并不限定于低升程凸輪62，雖作用角與普通凸輪61不同，但可以設(shè)置升程量相同的凸輪，也可以設(shè)置零升程的凸輪。

另外，雖在上述實(shí)施方式中將低升程凸輪62設(shè)置為在氣缸3的排氣行程中打開進(jìn)氣門10，但并不限定于此，例如可以設(shè)置為從排氣行程到進(jìn)氣行程打開進(jìn)氣門10，也可以設(shè)置為即便在進(jìn)氣行程中也在與普通凸輪61大不相同的期間打開進(jìn)氣門10。普通凸輪61也無需如上述實(shí)施方式那樣形成為與固定凸輪12a相同的輪廓。

此外，在上述實(shí)施方式中，作為一個(gè)例子，對(duì)將本發(fā)明的氣門裝置應(yīng)用于直列三氣缸的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1的情況進(jìn)行了說明，但并不限定于此，例如本發(fā)明也可以應(yīng)用于直列四氣缸、或五氣缸以上的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，并且，并不限定于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，本發(fā)明也可以應(yīng)用于使用酒精燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。

根據(jù)本氣門裝置，在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門系統(tǒng)具備能夠連續(xù)變更進(jìn)氣門的升程量的升程可變機(jī)構(gòu)的情況下，能夠進(jìn)行普通的燃燒狀態(tài)和與之不同的燃燒狀態(tài)的切換，并且能夠提高控制的響應(yīng)性，因此例如適用于進(jìn)行hcci燃燒等的發(fā)動(dòng)機(jī)而效果提高。