专利名称：内燃机的气门传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有控制进气门和排气门的气门动作特性的气门特性改变机构的内燃机的气门传动装置，详细说，涉及气门特性改变机构改变进气门和排气门的开关正时，控制覆盖时间和非覆盖时间，由此，控制内部EGR(排气再循环)率的内燃机的气门传动装置。
背景技术：
众所周知，通过在燃烧室内残留一部分已燃气体，进行内部EGR，由此，减少内燃机的吸气损失、改善燃料消耗性能，并且减少排气中的NOx而提高排气净化性能。而且，作为用于进行内部EGR、控制进气门和排气门的气门动作特性的装置，例如，在专利文献1中发表的内燃机的可变气门传动装置。该可变气门传动装置具有进气门侧和排气门侧的可变气门传动机构。各可变气门传动机构具有固定在与曲轴连动转动的驱动轴上的偏心凸轮；能够转动地嵌合在该偏心凸轮的外周上的环形的连杆；摇臂，其能够转动地嵌合在偏心固定在大体与驱动轴平行地配置的控制轴上的驱动凸轮的外周上，并且其一端枢动连接在环形连杆上；摇动凸轮，其能够转动地嵌合在驱动轴上，并且通过连杆连接在摇臂的另一端。开关进气门和排气门的摇动凸轮，要根据内燃机的运转状态转动控制轴，变更摇臂的摇动中心和驱动轴的转动中心的距离，由此，改变进气门和排气门的最大提升量和动作角度这样地进行摇动。而且，控制轴要随着进气门和排气门的最大提升量减小，使最大提升正时在进气门向滞后角侧移动、在排气门向超前角侧移动这样地进行转动控制。结果，进气门的开气门正时形成比其闭气门正时的超前角度还大的滞后角，排气门的闭气门正时形成比其开气门正时的滞后角度还大的超前角，从而，能够利用在燃烧室内残留的燃烧气体实现改善燃料消耗和排气的清洁化。
(专利文献1)特开2001-3721号公报。
可是，在进行内部EGR时，当由燃烧室内残留的已燃气体造成在进气门开气门正时燃烧室内的压力高时，会发生进气反吹，使在燃烧室内难以流入规定量的空气。因而，在通过减少覆盖时间或者增加非覆盖时间提高内部EGR率时，为了防止或者尽量抑制进气反吹、使需要的空气量流入燃烧室，在进气门开气门正时燃烧室内的压力越低就越理想。另外，在现在的技术中，由于驱动轴和控制轴被分别设置在进气门侧和排气门侧的各个可变气门传动机构内，于是形成用于控制进气门和排气门的气门动作特性的可变机构大型化。而且，在使进气门或排气门的开闭正时形成超前角或者滞后角时，如果排气闭的开气门正时过迟，就会造成燃烧气体的排气损失增加、热效率降低；另外，如果进气门的开气门正时过早，就不能吸入足够的新鲜空气，输出功率下降，燃烧不稳定。
发明内容
本发明以上述的问题为鉴，本发明的第一方面～第三方面的目的是要在燃烧室压力低的状态开始打开进气门，以防止或者抑制进气反吹。另外，本发明的第二、三方面的目的是实现气门特性改变机构小型化、结构简单化。第四方面的目的是实现气门特性改变机构的结构简单化。
本发明的第一方面是内燃机的气门传动装置，其具有分别控制进气门和排气门的气门动作特性的气门特性改变机构，上述气门特性改变机构改变上述进气门和上述排气门的开闭正时、控制覆盖时间和非覆盖时间，由此，控制内部EGR率。其中，上述气门特性可变机构具有与上述内燃机的曲轴连动转动的凸轮轴；连接在按照上述凸轮轴的转动开关上述进气门的吸气凸轮上的吸气连动机构；连接在按照上述凸轮轴的转动开关上述排气门的排气凸轮上的排气连动机构；使上述各连动机构以上述凸轮轴为中心摇动的控制机构；驱动上述控制机构的驱动机构。在由上述驱动机构驱动上述控制机构、通过减少上述覆盖时间或者增加上述非覆盖时间在提高上述内部EGR率方向，要使由上述吸气连动机构形成的上述进气门开正时的滞后角度大于由上述排气连动机构形成的上述排气门闭正时的超前角度这样地连接上述驱动机构和上述各连动机构。
由此，当气门特性改变机构在增加内部EGR率的方向上，减少覆盖时间或者增加非覆盖时间时，进气门开正时的滞后角度比排气门闭正时的超前角度增大；因而，当排气门的闭正时形成超前角、残留在燃烧室内的已燃气体的压力增高时，与进气门的气门开正时的滞后角度小于或等于排气门的气门闭正时的超前角度的情况相比，进气门在燃烧室的压力更低的状态时打开。
本发明的第二方面是在第一方面所述的内燃机的气门传动装置，上述控制机构具有控制部件，其由上述驱动机构驱动，能够在平行于包括上述凸轮轴的转动中心线的基准平面的方向上移动；吸气控制连杆，其在第一吸气连接部被上述控制部件枢动连接、在第二吸气连接部被上述吸气连动机构枢动连接；排气控制连杆，其在第一排气连接部被上述控制部件枢动连接、在第二排气连接部被上述排气连动机构枢动连接。上述第一吸气连接部的枢动中心线和上述第一排气连接部的枢动中心线相对上述基准平面，平行于上述转动中心线地配置在一侧，上述第二吸气连接部的枢动中心线配置在上述一侧；上述第二排气连接部的枢动中心线相对上述基准平面，配置在另一侧。由此，在上述控制部件移动时，上述吸气连动机构以大于上述排气连动机构的摇动量，以上述凸轮轴为中心摇动。
这样。当为了获得进气门开正时的滞后角度大于排气门闭正时的超前角度的气门动作特性而使吸气连动机构和排气连动机构共用的控制部件移动时，由于第一吸气连接部的枢动中心线和第一排气连接部的枢动中心线相对基准平面，被配置在一侧，第二吸气连接部的枢动中心线被配置在上述一侧，第二排气连接部的枢动中心线相对基准平面，被配置在另一侧，因此，使吸气控制连杆和排气控制连杆分别由分在基准平面的两侧配置的第二吸气连接部的枢动中心线和第二排气连接部的枢动中心线枢动连接着的吸气连动机构和排气连动机构以凸轮轴为中心摇动，以使吸气连动机构的摇动量大于排气连动机构的摇动量。
本发明的第三方面是，在第一方面所述的内燃机的气门传动装置，上述控制机构具有控制部件，其由上述驱动机构驱动、能够在平行于包括上述凸轮轴的转动中心线的基准平面的方向上移动；吸气控制连杆，其在第一吸气连接部被上述控制部件枢动连接，在第二吸气连接部被上述吸气连动机构枢动连接；排气控制连杆，其在第一排气连接部被上述控制部件枢动连接、在第二排气连接部被上述排气连动机构枢动连接。上述第一吸气连接部的枢动中心线和上述排气连接部的枢动中心线平行于上述转动中心线配置；上述第二吸气连接部的枢动中心线相对上述基准平面，被配置在一侧；上述第二排气连接部的枢动中心线相对上述基准平面，被配置在另一侧。上述吸气控制连杆的长度比上述排气控制连杆的长度长，这样，当上述控制部件移动时，上述吸气连动机构应该以大于上述排气连动机构的摇动量，以上述凸轮轴为中心摇动。
由此，当为了获得进气门开正时的滞后角度大于排气门闭正时的超前角度的气门动作特性而使吸气连动机构和排气连动机构共用的控制部件移动时，使连杆长度比排气控制连杆长的吸气控制连杆和排气控制连杆分别由分在基准平面的两侧配置的第二吸气连接部的枢动中心线和第二排气连接部的枢动中心线枢动连接的吸气连动机构和排气连动机构以凸轮轴为中心摇动，以使吸气连动机构的摇动量大于排气连动机构的摇动量。
本发明的第四方面是在第一～第三方面中的一项所述的内燃机的气门传动装置，上述吸气连动机构具有吸气枢动部，其持有在通过上述控制机构使上述吸气连动机构摇动时以上述凸轮轴的转动中心线为中心摇动的枢动中心线；上述排气连动机构具有排气枢动部，其持有在通过上述控制机构使上述排气连动机构摇动时以上述转动中心线为中心摇动的枢动中心线；上述吸气枢动部的枢动中心线和上述转动中心线的距离比上述排气枢动部的枢动中心线和上述转动中心线的距离短，这样，在由上述驱动机构驱动上述控制机构时，上述吸气连动机构用比由上述排气连动机构以上述凸轮轴为中心摇动上述排气凸轮大的摇动量使上述吸气凸轮以上述凸轮轴为中心摇动。
这样，当通过控制机构使吸气连动机构和排气连动机构摇动时，因为吸气连动机构具有位于比排气连动机构的枢动中心线接近凸轮轴转动中心的位置上的枢动中心线，所以，控制机构通过吸气连动机构和排气连动机构使吸气凸轮和排气凸轮以凸轮轴为中心摇动，以使吸气凸轮比排气凸轮摇动量大。
发明的效果根据第一方面所述的发明，产生如下的效果，即，当气门门特性改变机构，在内部EGR率增加的方向控制覆盖时间和非覆盖时间时，因为进气门在燃烧室压力低的状态开始开气门，所以能防止和抑制进气反吹。
根据第二方面的发明，除已述的发明效果之外，还产生如下的效果，即，由于在吸气连动机构和排气连动机构共用控制机构的控制部件，并且由于第一吸气连接部的枢动中心线、第一排气连接部的枢动中心线、第二吸气连接部的枢动中心线以及第二排气连接部的枢动中心线相对基准平面的配置，因此能够实现用于取得进气门开正时的滞后角度大于排气门闭正时的超前角度的气门动作特性的气门特性改变机构的小型化及其结构的简单化。
根据第三方面发明，除已述的发明效果之外，还产生如下的效果，即，由于在吸气连动机构和排气连动机构共用控制机构的控制部件，还由于第二吸气连接部的枢动中心线和第二排气连接部的枢动中心线分在基准平面的两侧配置并且吸气控制连杆比排气控制连杆的长度长，因此，能够实现用于取得进气门开正时的滞后角度大于排气门闭正时的超前角度的气门动作特性的气门特性改变机构的小型化及其结构的简单化。
根据第四方面发明，除已述的发明效果之外，还产生如下的效果，即，由于吸气连动机构的吸气枢动部的枢动中心线与凸轮轴的转动中心线的距离比排气连动机构的排气枢动部的枢动中心线与凸轮轴的转动中心线的距离短，因此，能够实现用于取得进气门开正时的滞后角度大于排气门闭正时的超前角度的气门动作特性的气门特性改变机构的结构简单化。
图1安装了本发明的内燃机的两轮机动车的右侧图；图2是在图1的内燃机中、图6的II-II箭头向视的剖面图，局部表示通过进气门和排气门的气门杆的中心轴线、控制轴的中心轴线的面的剖面图；图3是图1的内燃机的节流气门体的示意图；图4是说明图1的内燃机的控制过程的状态的图，(A)表示节流气门开度曲线的暖机时用图，(B)表示节流开度曲线的暖机后用图，(C)是表示暖机时的覆盖时间和非覆盖时间的控制状态的图，(D)是表示暖机后的覆盖时间和非覆盖时间的控制状态的图；图5是在图1的内燃机中、图10的Va-Va箭头方向视的剖面图，局部是示意Vb-Vb箭头向视的剖面图；图6是在图1的内燃机中、在摘去气缸盖罩的状态，以气门传动装置的图2的VI-VI箭头方向视的剖面图，以适当的剖面局部表示气门传动装置的构成部件的图；图7是在图1的内燃机中、沿着气缸轴线从气缸盖罩侧看安装在气缸盖上的凸轮轴托架的图；图8是在图1的内燃机的气门传动装置中，(A)是从凸轮轴方向看气门特性改变机构的排气驱动凸轮的图，(B)是以适当的枢动状态表示气门特性改变机构的排气连杆机构和排气凸轮的图。
图9(A)是图8的IXA箭头向视的剖面图，(B)是图8的IXB箭头向视图，(C)是图8的IXC箭头视向视的剖面图，(D)是图8的IXD箭头向视图。
图10是在图1的内燃机中，从前方沿着气缸轴线看气缸盖罩的图，局部剖开表示气门特性改变机构的驱动机构的图；图11是说明图1的内燃机的气门传动装置的进气门和排气门的气门动作特性的图；图12是在图1的内燃机中、(A)是在进气门得到最大气门动作特性时的气门特性改变机构的主要部件的说明图，(B)是在排气门得到最大气门动作特性时的气门特性改变机构的主要部件的说明图；图13(A)是在进气门得到最小气门动作特性时的对应图12(A)的图，(B)是在排气门得到最小气门动作特性时的对应图12(B)的图；图14(A)是在进气门得到减压动作特性时的对应图12(A)的图，(B)是在排气门得到减压动作特性时的对应图12(B)的图；符号说明1.车架；2.前主管；3.前叉；4.手柄；5.摇臂；6.后减震器；7.前轮；8.后轮；9.车体罩；10.曲轴箱；11.气缸；12.气缸盖；13.气缸盖罩；14.活塞；15.曲轴；16.燃烧室；17.吸气孔；18.排气孔；19.火花塞；20i、20e.气门导向件；21.气门弹簧；22.进气门；23.排气门；24.气门座；25.气门传动座；26.空气过滤器；27.节流气门体；28.排气管；29.凸轮轴架；30.节流气门；32.节流开度检测器；33.电机；34，35.齿轮；40.气门传动装置；41、42.主摇臂；43.摇轴；44.轴承；50.凸轮轴；
51、52.驱动凸轮；53.吸气凸轮；54.排气凸轮；55.按压弹簧；56.轴承；57.凸轮链轮；59.传动室；60e、60i.夹具；61e、61i、62e、62i.板；63e、63i.套管；64.铆钉；66i、66e.副摇臂；67e、67i.连杆；68.控制弹簧；69.轴承；70.控制轴；71i、71e.控制连杆；72、73.连接销；76、77、78、79.弹簧保持部；76a、77a、78a、79a.弹簧导向器；80.电机；80b.输出轴；81.减速齿轮；82.输出齿轮；83.盖；84.支承轴；88.保持筒；89.轴承；90.导向轴；91.通孔；92.ECU；94.摇动位置检测器；95.输出要求量检测器；96.内燃机温度检测器；E.内燃机；V.机动二轮车；U.动力单元；L1.气缸轴线；L2.转动中心线；L3i、L3e.摇动中心线；L4i、L4e、L5i、L5e枢动中心线；L6.中心轴线；A1.气缸轴线方向；A2.凸轮轴方向；T.节流控制机构；D.操作量；Da.规定负荷；Db.最大负荷；Fa、Fb.负荷区域；e.偏移量；M.气门特性改变机构；M1i、M1e.连杆机构；M2.驱动机构；M3.控制机构；M4.传送机构；HO.基准平面；H1、H2.垂直平面；R1.转动方向；R2.反转方向；Kimax、Kemax.最大气门动作特性；Kimin、Kemin.最小气门动作特性；β.开度；θiomax、θicmin、θeomax、θecmin.最大、小超前角位置；θiomax、θicmin、θeomax、θecmin.最大、小滞后角位置；Pa.覆盖时间；Pb.非覆盖时间；Pae.有效覆盖时间；Pbe.有效非覆盖时间；N.内部EGR率；Nn.最小内部EGR率；Nx.最大内部EGR率。
具体实施例方式
以下，参照图1～图14说明本发明的实施方式。
参看图1，应用了本发明的内燃机E被安装在一种车辆两轮机动车V上。两轮机动车V具有包括前架1a和后架1b的车架1；固定在前叉3的上端部的手柄4，该前叉3能够转动地支承在连接于前架1a的前主管2上；能够转动地支承在前叉3下端部的前轮7；被支承在车架1的动力单元U；能够转动地支承在摇臂5的后端部的后轮8，该摇臂5能够摇动地支承在车架1上；连接后架1b和摇臂5的后部的后减震器6；包围车架1的车体罩9。
动力单元U包括具有在两轮机动车V的左右方向延伸的曲轴15的横置的内燃机E；具有变速器、向后轮8传送内燃机E的动力的传动装置。内燃机E包括形成收容曲轴15的曲轴室并且兼作变速器箱的曲轴箱10；连接在曲轴箱10上、向前方延伸的气缸11；连接在气缸11的前端部上的气缸盖12；连接在气缸盖12的前端部上的气缸盖罩13。气缸11的缸体轴线L1向前、相对水平方向稍微向上倾斜延长(参照图1)，或者大体在水平方向上平行延长。而且，由活塞14(参照图2)驱动曲轴15转动，曲轴15的转动通过所述变速器变速后向后轮8传送，驱动后轮8。
一并参照图2，内燃机E是SOHC型空冷单缸四冲程内燃机。在气缸11内形成气缸室11a，其内能够往复运动地嵌合活塞14。在气缸盖12内在气缸轴线方向A1上相对气缸室11a的面形成燃烧室16，还在燃烧室16内分别开口形成具有吸气口17a的吸气孔17和具有排气口18a的排气孔18。火花塞19面临燃烧室16插入在气缸盖12上形成的安装孔12c内，安装在气缸盖12上。在此，燃烧室16与活塞14和气缸盖12之间的所述气缸室11a共同构成燃烧空间。
另外，在气缸盖12内还设置内燃机气门，即一个进气门22和一个排气门23，其被气门导向件20i、20e支承进行往复运动，平时被气门弹簧21向闭方向靠压，通过安装在内燃机E内的气门传动装置40进行开闭，分别开闭由气门座24形成的吸气口17a和排气口18a。气门传动装置40，除电动机80(参照图5)之外，配置在由气缸盖12和盖罩13构成的气门传动室25内。
在开设吸气孔17的入口17b的气缸盖12的一侧面即上面12a上安装吸气装置，其具有空气过滤器26(参照图1)和节流气门体27(参照图1)，用于把从外部吸取的空气引入吸气孔17内。在开设排气孔18的出口18b的气缸盖12的另一侧面即下面12b上安装排气装置，其具有把从燃烧室16通过排气孔18流出的排气引导到内燃机E外部的排气管28(参照图1)。另外，在上述吸气装置中还具有向吸入空气中供给液体燃料的燃料供给装置，即燃料喷射阀。
而且，通过空气过滤器26和节流气门体27吸入的空气，经过在活塞14下降的吸气行程中打开的进气门22，从吸气孔17吸入燃烧室16内，在活塞14上升的压缩行程中以和燃料混合的状态被压缩。混合气体在压缩行程的末期由火花塞19点火燃烧，在活塞14下降的膨胀行程中，被燃烧气体的压力驱动的活塞14驱动曲轴15转动。已燃气体经过在活塞14上升的排气行程中打开的排气门23，作为排气，从燃烧室16在排气孔18排出。
参照图3，在上游端27a侧连通空气过滤器26、在下游端27b侧通过吸气管连通吸气孔17的节流气门体27内设置被复位弹簧向闭气门方向靠压的节流气门30，使节流气门30开闭、控制其开度的节流控制机构T；检测节流气门30的开度的节流开度检测装置32。节流控制机构T包括由控制装置即电控单元(以下称为“ECU”)92(参照图5)控制的执行器的电机33；把电机33的驱动力向节流气门30传送的传动机构，其是由一系列齿轮34、35组成的减速齿轮组。
一并参照图5，ECU 92中输入检测内燃机E的运转状态的运转状态检测装置的各种检测信号。运转状态检测装置包括输出要求量检测装置95，其检测运转者操作的输出操作部件、即节流气门操纵把手的操作量D；内燃机温度检测装置96，其作为检测内燃机E的暖机状态的检测装置(例如润滑油温度检测装置)；节流阀开度检测装置32。这里，操作量D是运转者要求的内燃机的输出量，上述节流气门操纵把手是设定该要求量的输出设定装置。
ECU 92的存储器中存储着以操作量D为参数，设定节流气门30的开度β的节流阀开度图。如图4(A)、(B)所示，该节流阀开度图由在内燃机E暖机时使用的暖机用图和在内燃机E暖机结束后使用的暖机后用图构成。而且，控制电机33根据输出要求量检测装置95检测的操作量D和节流开度检测装置32检测的节流气门30的实际的开度，通过ECU 92控制开闭节流气门30，使节流气门30的开度达到上述节流开度图设定的开度β。
ECU 92，在内燃机温度检测装置96检测出内燃机温度未达到规定温度的状态的暖机时，选择暖机用图；在内燃机温度检测装置96检测出内燃机温度大于等于上述规定温度的状态的暖机后，选择暖机后用图。根据暖机用图，设定节流气门30的开度与操作量D成正比的开度特性，要在内燃机E的全部负荷区域，使节流气门30的开度随着操作量D的增加而增加。因此，电机33在负荷全部区域，要随着输出要求量检测装置95(也是检测内燃机负荷的负荷检测装置)检测的操作量D即内燃机负荷的增加而增加开度这样地控制节流气门30的开度。
另外，根据暖机后用图，设定如下的开度特性在从无负荷到低负荷区域的规定负荷Da的第一负荷区域Fa，随着操作量D(内燃机负荷)的增加，节流气门30要从怠速开度增加，在负荷Da达到全开；在超过规定负荷Da的第二负荷区域Fb，节流气门30的开度与操作量D无关为全开状态。因此，电机33，在第一负荷区域Fa，随着操作量D的增加从怠速开度在规定负荷Da达到全开这样地控制节流气门30的开度，在第二负荷区域Fb，要保持全开地控制节流气门30。在此，内燃机E的全部负荷区域，在无负荷和最大负荷Db之间，应该大致三等分为低负荷区域F1、中负荷区域F2和高负荷区域F3。
参照图2、图5～图7、图12，气门传动装置40具有吸气主摇臂41，其作为吸气凸轮随动件触接进气门22的气门杆22a，使进气门22开闭；排气主摇臂42，其作为排气凸轮随动件触接排气门23的气门杆23a，使气门23开闭；气门特性改变机构M，其控制包括进气门22和排气门23的开闭正时和最大提升量的气门动作特性。
吸气主摇臂41和排气主摇臂42，分别以中央部的支点部41a、42a能够摇动地支承在固定于凸轮轴架29上的一对摇轴43上，分别以构成一端部的作用部的调整螺丝41b、42b触接气门杆22a、23a，分别以构成另一端部的接触部的滚子41c、42c接触吸气凸轮53和排气凸轮54。
气门特性改变机构M包括被收容在气门传动室25内的内部机构；驱动上述内部机构的电执行器即电机80，其作为外部机构被配置在气门传动室25外。上述内部机构包括一根凸轮轴50，其能够转动地支承在气缸盖12上，并与曲轴15连动被驱动转动；吸气驱动凸轮51和排气驱动凸轮52，其是被设置在凸轮轴50上、与凸轮轴50一体地转动的驱动凸轮；连杆机构M1i、M1e，其是轴支在凸轮轴50上，能以凸轮轴50为中心摇动的连动机构；吸气凸轮53和排气凸轮54，其是连接连杆机构M1i、M1e，分别使吸气主摇臂41和排气主摇臂42动作的轴支在凸轮轴50上的气门传动凸轮；驱动机构M2(参照图5)，其以电机80作为驱动源使连杆机构M1i、m1e以凸轮轴50为中心摇动；控制机构M3，其安装在驱动机构M2和连杆机构M1i、M1e之间，按照电机80的驱动力控制连杆机构M1i、M1e围着凸轮轴50的摇动；按压弹簧55，其作为按压驱动件，使凸轮轴50的转矩作用在连杆机构M1i、M1e上，从而把连杆机构M1i、M1e按压在控制机构M3上。
参照图2、图5、图6，凸轮轴50，通过在其两端部配置的一对轴承56，被能够转动地支承在气缸盖12和连接在气缸盖12上的凸轮轴架29上，通过经由气门传动用传动机构传送的曲轴15的动力(参照图1)与曲轴15连动，以曲轴15的一半的转速被驱动转动。上述气门传动用传动机构具有接近作为凸轮轴50的一端部的左端部的前端成一体连接的凸轮链轮57；成一体地连接在曲轴15上的驱动链轮；套挂在凸轮链轮57和上述驱动链轮上的正时链58。上述气门传动用传动机构被收容在由气缸11和气缸盖12形成的位于气缸11和气缸盖12的第一垂直平面H1的一侧即左侧的传动室内。而且，上述传动室中的由气缸盖12形成的传动室59是以气缸轴线L1为中心的径方向(以下称为“径方向”)，并且在凸轮轴50的转动中心线L2的方向A2(以下称“凸轮轴方向A2”)毗邻气门传动室25。在此，第一垂直平面H1是包括气缸轴线L1，同时垂直于后述的基准平面H0的平面。
另外，在气门特性可变机构M中，因为与进气门22有关的部件和与排气门23有关的部件包括互相对应的部件，另外，因为吸气驱动凸轮51，排气驱动凸轮52，连杆机构M1i、M1e，吸气凸轮53和排气凸轮54具有相同的基本结构，所以在以下的说明中，以涉及排气门23的部件为中心进行说明，涉及进气门22的部件和有关说明等按需要记入括弧内。
参照图2、图5、图8、图9、图12，压入固定在凸轮轴50上的排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮51)具有遍及外周面全周形成的凸轮面。该凸轮面由通过连杆机构M1e(M1i)不摇动排气凸轮54(吸气凸轮53)的基圆部52a(51a)和通过连杆机构M1e(M1i)摇动排气凸轮54(吸气凸轮53)的凸轮凸部52b(51b)构成。基圆部52a(51a)具有由从转动中心线L2的半径一定的圆弧形成的剖面形状，凸轮凸部52b(51b)具有由从转动中心线L2的半径在凸轮轴50的转动方向R1上增加后减少的剖面形状。而且，基圆部52a(51a)要使排气主摇臂42(吸气主摇臂41)接触排气凸轮54(吸气凸轮53)的基圆部54a(53a)那样地设定排气凸轮54(吸气凸轮53)的摇动位置，凸轮凸部52b(51b)要使排气主摇臂42(吸气主摇臂41)接触排气凸轮54(吸气凸轮53)的基圆部54a(53a)和凸轮凸部54b(53b)那样地设定排气凸轮54(吸气凸轮53)的摇动位置。
连杆机构M1i、M1e由连接吸气凸轮53的吸气连杆机构M1i和连接排气凸轮54的排气连杆机构M1e构成。一并参照图5、图6，排气连杆机构M1e(吸气连杆机构M1i)具有轴支在凸轮轴50上，能够以凸轮轴50为中心摇动的托架60e(60i)；轴支承在托架60e(60i)上，由排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮51)驱动摇动的排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)；以一端部轴支在排气副臂66e上(吸气副摇臂66i)，同时以另一端部轴支在排气凸轮54(吸气凸轮53)上的连杆67e(67i)；把排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)按压在排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮51)上的控制弹簧68。
通过套在凸轮轴50上的轴承69支承在凸轮轴50上的托架60e(60i)具有在凸轮轴方向A2上离开间隔设置的一对第一、第二板61e(61i)、62e(62i)；在凸轮轴方向A2离开规定间隔连接第一板61e(61i)和第二板62e(62i)，同时轴支承排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)的连接部件。该连接部件包括确定隔离两板61e(61i)、62e(62i)的所述规定间隔，同时又是轴支排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)的支承轴的套管63e(63i)；穿过套管63e(63i)把两板61e(61i)、62e(62i)连接成一体的铆钉64。如图6、图8所示，在各板61e(61i)、62e(62i)上形成安装孔61e3(61i3)、62e3(62i3)，其用于安装可摇动地支承在凸轮轴50上各板61e(61i)、62e(62i)的轴承69。
一并参照图5，在第一板61e(61i)上轴连着控制机构M3的排气控制连杆71e(吸气控制连杆71i)，排气控制连杆71e(吸气控制连杆71i)和第一板61e(61i)在两者的连接部71e2(71i2)、61e1(61i1)能够相对运动地连接。具体地是，把压入固定在作为托架侧连接部的第一板61e(61i)的连接部61e1(61i1)的孔内的连接销61e1a(61i1a)能够相对转动地插入作为控制机构侧连接部的排气控制连杆71e(吸气控制连杆71i)的连接部71e2(71i2)的孔内。
另外，在第二板62e(62i)上形成减压凸轮62e1(62i1)，其用于在起动内燃机E时，在压缩行程通过稍微打开进气门22和排气门23，降低压缩压力，从而容易起动(参照图8、图12)。另外，在第二板62e上还设置被检测部62e2，其用于被摇动位置检测装置94(参照图14)的检测部94a检测。被检测部62e2由在第二板62e摇动方向，与构成检测部94a的齿部啮合连接的齿部构成。另外，在本实施方式没使用，在第二板61i上也设置与被检测部62e2相当的部分62i2。
在套管63e(63i)上，一体成形设置保持由压缩螺旋弹簧形成的控制弹簧68的一端部的第一弹簧保持部76和保持由压缩螺旋弹簧形成的按压弹簧55的一端部的可动侧弹簧保持部78。两弹簧保持部76、78在凸轮轴方向A2上与排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)的支点部66ea(66ia)毗邻配置，同时在套管63e(63i)的周方向上被隔开间隔配置(参照图6)。
另外，在套管63e(63i)上，在离开排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)的摇动中心线L3e(L3i)的位置上，形成嵌合在形成于第二板62e(62i)上的孔62e4(62i4)内的凸部63e1(63i1)。凸部63e1(63i1)和孔62e4(62i4)构成连接部，其用于阻止第二板62e(62i)和套管63e(63i)之间围着摇动中心线L3e(L3i)的相对转动。通过该连接部阻止由设置一对弹簧保持部76、78，而由控制弹簧68和按压弹簧55的弹力产生的同一方向的转矩作用的套管63e(63i)相对第一、第二板61e(61i)、62e(62i)的转动。因而，能够确实地进行由按压弹簧55向连杆机构M1i、M1e付与围着凸轮轴50的转矩作用和由控制弹簧68向排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮51)的按压作用。
参照图2、图5、图6、图8、图9、图12，在凸轮轴方向A2，与排气凸轮54(吸气凸轮53)和排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮51)一起被配置在第一、第二板61e(61i)、62e(62i)之间的排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)，在作为与排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮51)接触的接触部的滚子66eb(66ib)，与排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮5 1)接触；在一端部的支点部66ea(66ia)，能够摇动地支承在套管63e(63i)上；在另一端部的连接部66ec(66ic)，轴支在固定于连杆67e(67i)的一端部上的连接销72上。因此，排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)，由排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮51)与凸轮轴50一起转动而以套管63e(63i)为摇动中心摇动。
被轴支在固定于连杆67e(67i)的另一端部上的连接销73上的排气凸轮54(吸气凸轮53)，通过轴承44被支承在凸轮轴50上能够以凸轮轴50为中心摇动的摇动凸轮构成，在该凸轮的外周面的一部分上形成凸轮面。该凸轮面由保持排气门23(进气门22)为闭气门状态的基圆部54a(53a)和向下按压打开排气门23(进气门22)的凸轮凸部54b(53b)构成。基圆部54a(53a)的剖面形状为从转动中心线L2的半径一定的圆弧形，凸轮凸部54b(53b)的断面形成为从转动中心线L2的半径在凸轮轴50的反转方向R2(转动方向R1)增加的形状。因此，排气凸轮54(吸气凸轮53)的凸轮凸部54b(53b)具有在反转动方向R2(转动方向R1)逐渐地增大排气门23(进气门22)的提升量的形状。
排气凸轮54(吸气凸轮53)，一方面由通过控制机构M3传送的驱动机构M2的驱动力，与排气连杆机构M1e(吸气连杆机构M1i)一起以相同的摇动量以凸轮轴50为中心摇动；另一方面被由排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮51)摇动的排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)，以凸轮轴50为中心摇动。而且，相对凸轮轴50摇动的排气凸轮54(吸气凸轮53)使排气主摇臂42(吸气主摇臂41)摇动，从而开关排气门23(进气门22)。因此，排气凸轮54(吸气凸轮53)，由依次通过托架60e(60i)、排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)和连杆67e(67i)传送的驱动机构M2的驱动力摇动，并且，由依次通过排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)和连杆67e(67i)传送的排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮51)的驱动力摇动。
控制弹簧68被配置在套管63e(63i)和排气凸轮54之间，对应排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)的摇动，能够在凸轮轴50的周方向伸缩，产生向排气驱动凸轮52(吸气驱动凸轮51)上按压排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)的滚子66eb(66ib)的弹力。控制弹簧68的一端部被保持在第一弹簧保持部76内，另一端部被保持在设置在与排气凸轮54(吸气凸轮53)形成一体的阁板状的凸出部上的第二弹簧保持部77内。
在排气连杆机构M1e(吸气连杆机构M1i)内，常时作用在其摇动方向上向着一个方向产生转矩的弹力的按压弹簧55的一端部被保持在托架60e(60i)的可动侧弹簧保持部78内，另一端部被保持在设置于凸轮轴架29(其是固定在气缸盖12内的固定部件)上的固定侧弹簧保持部79内。
把排气连杆机构M1e(吸气连杆机构M1i)向气缸11侧按压的按压弹簧55的弹力，直接作用在托架60e(60i)上，把该托架60e(60i)向气缸11的方向按压，由该弹力作用在托架60e(60i)上的转矩向着上述一方的方向。而且，设定上述一方的方向与在排气凸轮54(吸气凸轮53)打开排气门23(进气门22)时由排气门23(进气门22)作用在排气凸轮54(吸气凸轮53)上的反作用力产生的作用在排气凸轮54(吸气凸轮53)上的转矩方向相同。因此，按压弹簧55的弹力把连接部61e1(61i1)在连接部71e2(71i2)向常时摇动方向按压的方向与基于从排气凸轮54(吸气凸轮53)通过连杆67e(67i)和排气副摇臂66e(吸气副摇臂66i)作用在托架60e(60i)上的转矩上述反作用力在连接部71e2(71i2)，把连接部61e1(61i1)向摇动方向按压的方向相同。
而且，通过按压弹簧55，在由轴支产生微小间隙的各连接部71e2(71i2)、61e1(61i1)，把一方的连接部61e1(61i1)在另一方的连接部71e2(71i2)向时常摇动方向按压，因而，在由排气控制连杆71e(吸气控制连杆71i)摇动第一板61e(61i)时，连接部71e2(71i2)和连接部61e1(61i1)之间的间隙(游隙)的影响被解除，排气控制连杆71e(吸气控制连杆71i)的运动高精度地向托架60e(60i)传送。
参照图2、图5、图12，控制机构M3具有作为由驱动机构M2驱动的控制部件的圆筒形的控制轴70；向连杆机构M1i、M1e传送控制轴70的运动以凸轮轴50为中心摇动连杆机构M1i、M1e的控制连杆71i、71e。
控制轴70能够在平行于气缸轴线L1的方向移动，因而，能够在相对包括凸轮轴50的转动中心线L2同时平行于气缸轴线L1的基准平面H0平行的方向移动。
控制连杆71i、71e由吸气控制连杆71i和排气控制连杆71e构成。吸气控制连杆71i在第一吸气连接部、即连接部71i1被控制轴70轴支，在第二吸气连接部、即连接部71i2被吸气连杆机构M1i的第一板61i的连接部61i1枢动连接。排气控制连杆71e在第一排气连接部、即连接部71e1被控制轴70枢动连接，在第二排气连接部、即连接部71e2被排气连杆机构M1e的第一板61e的连接部61e1枢动连接。吸气控制连杆71i的连接部71i1和控制轴70的连接部70a分别具有能够相对转动地插入一个压入固定在排气控制连杆71e的连接部71e1孔内的连接销71e3的孔，被连接销71e3轴支。两叉状的连接部71i2、71e2分别具有能够相对转动地插入连接部71i2、71e2的连接销61i1a、61e1a的孔，被连接销61i1a、61e1a枢轴支承。而且，按压弹簧的弹力，在存在由枢动连接产生的微小的间隙的各连接部71e1(71i1)、70a，常时把连接部71e1(71i1)按压在连接部70a上，因而，连接部71e1(71i1)和连接部70a之间的间隙(游隙)的影响被消除，控制轴70的运动被高精度地传送到排气控制连杆71e(吸气控制连杆71i)。
而且，连接部71i1的枢动中心线L4i(参照图2、图12)和连接部71e1的枢动中心线L4e(参照图2、图12)，在控制轴70的连接部70a构成共同的枢动中心线，并且，以相对基准平面H0向一侧，即排气侧偏移规定距离偏移量e的状态(参照图2、图7)平行于转动中心线L2地配置。连接部71i2的枢动中心线L5i(参照图2、图12)平行于转动中心线L2地被配置在上述排气侧。连接部71e2的枢动中心线L5e(参照图2、图12)平行于转动中心线L2地被配置在相对基准平面H0的另一侧，即吸气侧。因此，如图7所示，控制轴70的中心轴线L6平行于气缸轴线L1，同时相对基准平面H0只向排气侧偏移偏移量e。这里，吸气侧是相对基准平面H0，配置进气门22的一侧，排气侧是相对基准平面H0配置排气门23的一侧。
另外，设定两枢动中心线L4i、L5i之间的距离、即吸气控制连杆71i的连杆长度比两枢动中心线L4e、L5e之间的距离、即排气控制连杆71e的长度长。两枢动中心线L5i、L5e被配置在凸轮轴50的周围，以转动中心线L2为轴的同一圆柱面上，与转动中心L2等距离，并且，位于相对第二垂直平面H2(其包括转动中心线L2同时垂直于基准平面H0)配置控制轴70和枢动中心线L4i、L4e一侧。另外，枢动中心线L5i处于比枢动中心线L5e更靠近第二垂直平面H2的位置。
因此，由于共同的枢动中心线、即枢动中心线L4i、L4e相对基准平面H0向排气侧偏移规定的偏移量e，还由于设定吸气控制连杆71i的连杆长度比排气控制连杆71e的连杆长度长，这样，对于由驱动机构M2驱动的控制轴70的移动量，以凸轮轴50为中心的枢动中心线L5i的摇动量(从而也使吸气连杆机构M1i和吸气凸轮53的摇动量)比排气连杆M1e和排气凸轮54的摇动量大。
参照图6、图10，驱动控制轴70的驱动机构M2包括安装在气缸盖罩13上的可反转电机80；把电机80的转动传送到控制轴70的传送机构M4。而且，控制机构M3和驱动机构M2相对第二垂直平面H2配置在气缸11和燃烧室16的相反侧。
电机80具有收容线圈部等发热部并且具有平行于气缸轴线L1的中心轴线的圆筒形本体80a；平行于气缸轴线L1延伸的输出轴80b。电机80相对气缸盖12和气缸盖罩13在气门传动室25的径向配置在外方。而且，相对第一垂直平面H1在左侧配置传动室59，在另一侧即右侧配置本体80a和火花塞19。在本体80a中，在气缸盖罩13上向径向凸出形成帽形的安装部13a，在与上述安装部13a接合的被安装部80a1上形成贯通孔80a2，输出轴80b贯穿该贯通孔80a2凸出到本体80a的外部延伸入气门传动室25内。本体80a，从气缸盖罩13侧沿气缸轴线方向A1看，另外，从气缸盖罩13的前方看，其全体被配置在由安装部覆盖的位置上(参照图10)。
参照图2、图5、图10，在气门传动室25内，在气缸轴线方向A1配置在凸轮轴架29和气缸盖罩13之间的传送机构M4包括减速齿轮81，其与在贯穿气缸盖罩13并延伸到气门传动室25内的输出轴80b上形成的驱动齿轮80b1啮合；输出齿轮82，其与减速齿轮81啮合，同时通过凸轮轴架29能够转动地被支承在气缸盖12上。减速齿轮81，其能够转动地支承在气缸盖罩13和覆盖在气缸盖罩13上形成的开口13c的盖83支承的支承轴84上，具有与驱动齿轮80b1啮合的大齿轮81a，与输出齿轮82啮合的小齿轮81b。输出齿轮82具有圆筒形的轮毂部82a，其通过轴承89能够转动地被保持筒88支承，该保持筒88由螺栓接合在凸轮轴架29上。
输出齿轮82和控制轴70通过进给丝杠机构驱动连接，该进给丝杠机构把输出齿轮82的转动运动变换成控制轴70的平行于气缸轴线L1的直线往复运动。上述进给丝杠机构具有在轮毂部82a的内周面形成的梯形螺纹构成的阴螺纹部82b和在控制轴70的外周面上形成由与阳螺纹部70b螺纹连接的梯形螺纹构成的阳螺纹部70b。控制轴70能够滑动地嵌合在固定于轮毂部82a上的导向轴90的外周上，在被该导向轴90引导移动方向状态下，通过在凸轮轴架29上形成的通孔91(也参照图7)，沿气缸轴线方向A1可相对凸轮轴50进出。
参照图5，电机80由电控单元(以下称ECU)92控制。为此，对于ECU92输入来自输出要求量检测装置95、内燃机温检测装置96及构成上述运行状态检测装置的检测内燃机E的起动时间的起动检测装置和检测内燃机转速的内燃机转速检测装置等检测信号，还输入来自检测由电机80摇动的排气连杆机构M1e的托架60e以及排气凸轮54的相对凸轮轴50的摇动角、即摇动位置的摇动位置检测装置94(例如，由电位器构成)的检测信号。
ECU 92的存储器内存储以操作量D为参数设定了摇动位置的气门控制图表。而且，ECU 92对应由输出要求量检测装置95检测的操作量D和由摇动位置检测装置94检测的排气连杆机构M1i的托架60e的实际摇动位置，即排气凸轮54的实际的摇动位置控制电机80，使之达到上述气门控制图设定的摇动位置。因此，当由电机80驱动的控制轴70的位置变化时，排气连杆机构M1e(吸气连杆机构M1i)和排气凸轮54(吸气凸轮53)相对凸轮轴50的转动位置、即摇动位置就会对应操作量D而改变，排气门23(进气门22)的气门动作特性就对应内燃机E的运转状态被控制。
具体过程如下如图11所示，作为由改变开闭正时和最大提升量的气门特性改变机构M分别控制的气门动作特性Ki、Ke的基本动作特性，以最大气门动作特性Kimax、Kemax和最小气门动作特性Kimin、Kemin为极限值，以最大气门动作特性Kimax、Kemax和最小气门动作特性Kimin、Kemin中间的任意中间气门动作特性进行开闭进气门和排气门。为此，对于进气门22，随着其开正时连续形成滞后角，闭正时连续地形成超前角而开气门正时连缩地缩短，进而，得到最大提升量的凸轮轴50的转角(或者曲轴15的转动位置、即曲轴角)连续地形成滞后角，与此同时，最大提升量连续地减少。而且，在与进气门22的气门动作特性改变的同时，在排气门23，随着其开气门正时连续形成滞后角，闭正时连续地形成超前角，而开气门正时连续地缩短，进而，得到最大提升量的凸轮轴50的转角连续地形成超前角，最大提升量连续地减少。
一并参照图12，当由驱动机构M2驱动的控制轴70和吸气控制连杆71i处于图12(A)、(B)所示的第一位置时，能得到进气门22的开正时为最大超前角位置θiomax、其闭正时为最大滞后角位置θicmax、并且其开气门正时和最大提升量都为最大的气门动作动特性Kimax，同时能够得到排气门23的开正时为最大超前角位置θeomax、其闭正时为最大滞后角位置θecmax、并且其开气门期间和最大提升量都为最大的气门动作特性Kemax。
另外，在图12、图13中，用实线和虚线表示排气门23(进气门22)闭时的排连杆机构M1e(吸气连杆机构M1i)和排气主摇臂42(吸气主摇臂41)的状态；用双点划线表示排气门23(进气门22)以最大提升量打开时的排气连杆机构M1e(吸气连杆机构M1i)和排气主摇臂42(吸气主摇臂41)的大致的状态。
在根据内燃机E的运转状态，由气门特性改变机构M从得到最大气门动作特性Kimax、Kemax的状态向得到最小气门动作特性Kimin、Kemin的状态移动时，电机80驱动输出齿轮72转动，控制轴70通过上述进给丝杠机构向着凸轮轴50进出。此时，基于电机80的驱动量，控制轴70通过吸气控制连杆71i，使吸气连杆机构M1i和吸气凸轮53以凸轮轴50为中心向转动方向R1摇动，同时通过排气控制连杆71e，使排气连杆机构M1e和排气凸轮54以凸轮轴50为中心向反转方向R2摇动。
而且，当控制轴70和排气控制连杆71e处于图13(A)、(B)所示的第二位置时，能够得到进气门22的开正时为最小滞后角位置θiomin、其闭正时为最小超前角位置θicmin、并且其开气门期间和最大提升量都为最小的最小气门动作动特性Kimax，同时能够得到排气门23的开正时为最小滞后角位置θeomin，其闭正时为最小超前角位置θecmin、并且其开气门期间和最大提升量都为最小的最小气门动作特性Kemin。
而且，当控制轴70从上述第二位置移动到上述第一位置时，电机80驱动输出齿轮82向逆方向转动，控制轴70通过进给丝杠机构后退离开凸轮轴50。此时，控制轴70通过吸气控制连杆71i，使吸气连杆机构M1i和吸气凸轮53以凸轮轴50为中心向反转方向R2摇动，同时通过排气控制连杆71e，使排气连杆机构M1e和排气凸轮54以凸轮轴50为中心向转动方向R1摇动。
另外，在控制轴70处于上述第一位置和上述第二位置之间的位置时，在排气门23(进气门22)能够得到在最大气门动作特性Kemax(Kimax)和最小气门动作特性Kemin(Kimin)中的、设定成为开正时、闭正时、开气门正时和最大提升量之间值的开正时、闭正时开气门期间和最大提升量的无数个上述中间气门动作特性。
而且，除上述基本动作特性之外，还以辅助动作特性，通过气门特性改变机构M分别进行吸气闭和排气门开闭动作。参照图14(A)、(B)详细说明实际得到作为上述辅助动作特性的减压动作特性的过程。在内燃机E开始起动的压缩行程，电机80驱动输出齿轮82向逆方向转动，控制轴70超过上述第一位置，处于要离开凸轮轴50后退的位置、即减压位置。此时，排气连杆机构M1e(吸气连杆机构Mi1)和排气凸轮54(吸气凸轮53)向转动方向R1(反转方向R2)摇动，第二板62e(62i)的减压凸轮62e1(62i1)接触在设置于排气主摇臂42(吸气主摇臂41)的滚子42c(41c)附近的减压部42d(41d)上，滚子42c(41c)离开排气凸轮54(吸气凸轮53)，排气门23(进气门24)打开小的开度、即减压开度。
参照图11可知，对应进气门22和排气门23的气门动作特性，在吸气上止点附近的进气门22和排气门23的覆盖时间Pa和非覆盖时间Pb变化。即，在最大气门动作特性Kimax、Kemax能得到最大覆盖时间Pax，在最小气门动作特性Kimin、Kemin能得到最大非覆盖时间Pbx，在两个气门动作特性之间的中间气门动作特性，随着从最大气门动作特性Kimax、Kemax向最小气门动作特性Kimin、Kemin移动，覆盖时间Pa减少为0(零)，非覆盖时间Pb从0(零)增加。在此，覆盖时间Pa在吸气上止点附近，排气门23和进气门22都处于开气门状态，是排气门23的闭正时和进气门22的开正时之间的曲轴角(或者凸轮轴转动角)的范围。非覆盖时间Pb在吸气上止点附近，排气门23和进气门22都处于闭气门状态，是排气门23的闭正时和进气门22的开正时的曲轴角(或者凸轮轴转动角)的范围。
而且，当通过内燃机温度检测装置96检测为暖机时，就如图4(C)所示地，为得到在内燃机E的全负荷范围与操作量D无关的以规定量固定的覆盖时间Pa(在此为最大覆盖时间Pax)而控制进气门22和排气门23的气门动作特性，ECU 92基于上述气门控制图控制电机80。在此，在暖机时，气门特性改变机构M要在最大气门动作特性Kimax、Kemax进行开闭进气门22和排气门23，控制气门动作特性在负荷全区域内不形成非覆盖时间Pb。
另外，ECU 92，当由内燃机温度检测装置96检测为暖机后时，如图4(D)所示地，使气门特性改变机构M控制气门动作特性，以在上述全部负荷区域通过与节流气门30协同动作，得到对应要求量的内燃机输出，按照操作量D控制覆盖时间Pa或非覆盖时间Pb而控制内燃机输出。
参照图4、图11，气门特性改变机构M，控制气门动作特性使在第一负荷区域Fa随着要求量增加减少覆盖时间Pa，达到0(零)之后增加非覆盖时间Pb，在达到规定负荷Da之前得到最大非覆盖时间Pbx；使在第二负荷区域Fb，随着要求量增加从最大非覆盖时间Pbx减少非覆盖时间Pb，达到0(零)之后增加覆盖时间Pa，在最大负荷(最大操作量)Db，得到最大覆盖时间Pax。而且，在该气门传动装置40，气门特性改变机构M改变进气门22的开闭正时和排气门23的开闭正时，控制覆盖时间Pa和非覆盖时间Pb，由此，控制内部EGR率N。
内部EGR率N表示燃烧室16的新气体的量和燃烧室16内残留的已燃气体量的比例，用下式定义。
N＝Vce/(Vc-Vca)式中，Vc在吸气下止点的气缸容积；Vca进气门在有效提升量时的气缸容积；Vce排气门在有效提升量时的气缸容积；进气门的有效提升量新气从吸气孔通过打开的进气门实际开始流入燃烧室内时的进气门的提升量；排气门的有效提升量已燃气体从燃烧室通过打开的排气门流出排气孔，实际地结束时的排气门的提升量。
因此，内部EGR率N，在用在最大气门动作特性Kimax、Kemax的最大覆盖时间Pax得到的最小内部EGR率Nn和在最小气门动作特性Kimin、Kemin的最大非覆盖时间Pbx得到的最大内部EGR率Nx规定的控制范围内，随着气门动作特性从最大气门动作特性Kimax、Kemax向最小气门动作特性Kimin、Kemin移动，从最小内部EGR率Nn到最大内部EGR率Nx连续地增加。
而且，在暖机时，气门特性改变机构M控制进气门22和排气门23的气门动作特性，使在负荷全范围与操作量D无关地保持内部EGR率N为最小内部EGR率Nn。另外，在暖机后，在负荷全范围气门动作改变机构M按照操作量D控制覆盖时间Pa或非覆盖时间Pb，通过内部EGR率N或者通过用内部EGR率N规定的内部EGR量控制内燃机输出。更具体的是，在暖机后，气门特性改变机构M，控制进气门22和排气门23的气门动作特性，使在第一负荷区域Fa从无负荷的最小内部EGR率Nn随着操作量D的增加而增加内部EGR率N，在达到规定负荷Da前得到最大内部EGR率Nx；使在第二负荷区域Fb从在规定负荷Da的最大内部EGR率Nx，随着操作量D的增加而减少内部EGR率N，在最大负荷Db得到最小内部EGR率Nn。
另外，如果对于进气门22离开气门座24实际打开的开正时，使用进气门22以有效提升量开气门的正时、即有效开正时和排气门23以有效提升量开气门的正时、即有效闭正时，就能够用有效覆盖时间Pae和有效非覆盖时间Pbe表示覆盖时间Pa和非覆盖时间Pb。另外，在本实施方式，进气门22和排气门23的上述有效提升量为相同的值。
以下，使用由有效开正时和有效闭正时规定的有效非覆盖时间Pbe说明由气门特性改变机构M进行的气门动作特性的控制。气门特性改变机构控制进气门22和排气门23的气门动作特性，使在热机时在负荷全区域把有效覆盖时间Pae和有效非覆盖时间Pbe都固定为0(零)；在热机后，在第一负荷区域Fa随着操作量D的增加，有效非覆盖时间Pbe从在无负荷的0(零)增加到在规定负荷Da的最大值；在第二负荷区域Fb随着操作量D的增加，有效非覆盖时间Pbe从最大值减少到在操作量D为最大值的最大负荷时的0(零)。另外，在本实施方式，有效覆盖时间Pae和有效非覆盖时间Pbe都为0(零)的凸轮轴50的转角(曲轴角)是吸气上止点。
而且，在由用最大气门动作特性Kimax、Kemax进行开闭的进气门22和排气门23得到的有效覆盖时间Pae和有效非覆盖时间Pbe是最小值、即为0(零)时，内部GER率N成为最小内部EGR率Nn；在由用最小气门动作特性Kimin、Kemin进行开闭的进气门22和排气门23得到的有效非覆盖时间Pbe为最大值Pbex时，内部EGR率N成为最大内部EGR率Nx。
以下，说明如上述结构的实施方式的作用和效果。
在内燃机E的暖机时，节流控制机构T在内燃机E的负荷全区域，以随着操作量D的增加而增加开度方式控制节流气门30的开度，气门特性改变机构M以在负荷全区域不形成非覆盖时间Pb方式控制进气门22和排气门23的气门动作特性，在内部EGR率N的控制范围内部EGR率N成为最小的热机时控制状态进行内燃机E的控制。由此，在暖机时，在负荷全区域，新气体由节流气门30按照操作量D控制流量供给燃烧室16。另外，由于由气门特性改变机构M不形成非覆盖时间Pb，与形成非覆盖时间Pb的场合相比，控制内部EGR率N减小，使在内部EGR率N的控制范围成为最小。因而，可提高燃烧效率，燃烧温度也增高，所以在负荷全区域，燃烧效率提高、燃烧稳定性提高、燃烧温度增高，促进了内燃机的暖机。另外，由于燃烧温度增高，也促进了设置在上述排气装置上的排气净化装置、即催化装置的暖机，因而，加快了催化装置的活性化，提高排气净化能力。
在内燃机E的暖机后，节流控制机构T控制节流气门30的开度，使在第一负荷区域Fa随着操作量D的增加从怠速开度达到在规定负荷Da全开，并且，在第二负荷区域Fb使节流气门30为全开。气门特性改变机构M在负荷全区域按照操作量D控制覆盖时间Pa或非覆盖时间Pb，由内部EGR率N控制内燃机输出，并且，控制气门动作特性，使在规定负荷Da由最大非覆盖时间Pbx得到最大内部EGR率Nx，通过上述的暖机后的状态控制内燃机E，使在负荷全区域特别地在低负荷区域F1，吸气损失更减少，改善燃料消耗性能。另一方面，在负荷全区域用由覆盖时间Pa和非覆盖时间Pb的控制形成的内部EGR率N控制内燃机输出，以得到对应操作量D的内燃机输出。因而，吸排气损失减少，同时NOx的发生量减少。进而，因为在规定负荷Da形成最大内部EGR率N，所以在规定负荷Da附近的低负荷区域F1的吸气损失和NOx的发生量大幅度地减少，从而，改善燃料消耗性能、提高排气净化性能。
另外，在上述暖机后控制状态，气门特性改变机构M控制进气门22和排气门23的气门动作特性，使在第一负荷区域Fa使内部EGR率N从在无负荷的最小内部EGR率Nn，随着操作量D增加而增加，在规定负荷Da达到最大内部EGR率Nx；使在第二负荷区域Fb使内部EGR率N从在规定负荷Da的最大内部EGR率Nx随操作量D增加而减少，在最大负荷Db达到最小内部EGR率Nn。由此，在第一负荷区域Fa，由于通过增大节流气门30的开度增加内部EGR率N而控制新气体流入燃烧室16内，因而吸排气损失减少，同时NOx的发生量减少。另外，在第二负荷区域Fb，随着操作量D的增加非覆盖时间Pb减少，从而内部EGR率N减少，供给燃烧室16的新气体量增加。因而，随着接近规定负荷Da，内部EGR率N增大，由此吸气损失减少，同时NOx的发生量减少，改善燃料消耗性能，提高排气净化性能，在高负荷区域F3获得大的内燃机输出，保证按照要求量的需要的内燃机输出。
气门特性改变机构M控制气门动作特性，在第一负荷区域Fa，在比规定负荷Da小的负荷区域，能够获得最大内部EGR率Nx和最大非覆盖时间Pbx以及最大有效非覆盖时间Pbex，由此，就进一步减少第一负荷区域Fa的吸气损耗，从而改善燃料消耗性能，进而，提高排气净化性能。
气门特性改变机构M控制气门动作特性，使进气门22的最大提升量随着覆盖时间Pa的减少、非覆盖时间Pb的增加、有效非覆盖时间Pbe从有效覆盖时间Pae和有效非覆盖时间Pbe都为0(零)的状态增加、以及内部EGR率N的增加而减少。由此，覆盖时间Pa增大时、非覆盖时间Pb减小时、有效非覆盖时间Pbe减小时、以及内部EGR率N减小时，进气门22的最大提升量增大，因而，吸气排气损失减少。另外，在规定负荷Da附近，覆盖时间Pa减小时、非覆盖时间Pb增大时、有效非覆盖时间Pbe大时、以及内部EGR率N大时，由于内部EGR率N增大，使吸气损耗减少，因而，在第一负荷区域Fa和规定负荷Da附近的吸排气损耗减少，燃料消耗性能改善。
同时，气门特性改变机构M控制气门动作特性，使排气门23的最大提升量随着覆盖时间Pa的减少、非覆盖时间Pb的增加、有效非覆盖时间Pbe从有效覆盖时间Pae和有效非覆盖时间Pbe都为0(零)的状态增加、以及内部EGR率N的增加而减少。由此，覆盖时间Pa增大时、非覆盖时间Pb减小时、有效非覆盖时间Pbe减小时、以及内部EGR率N减小时，排气门23的最大提升量增大，因而，吸气排气损失减少。另外，在规定负荷Da附近，覆盖时间Pa减小时、非覆盖时间Pb增大时、有效非覆盖时间Pbe大时、以及内部EGR率N大时，由于内部EGR率N增大，使吸气损耗减少，因而，在第一负荷区域Fa和规定负荷Da附近的吸排气损耗减少，在该点，燃料消耗性能也得到改善。
气门特性改变机构M控制气门动作特性，在最大覆盖时间Pax或最小内部EGR率Nn，使有效覆盖时间Pae和有效非覆盖时间Pbe为零。由此，在内部EGR率N的控制范围内，以已燃的气体实际停止从燃烧室16流出、新气体实际开始流入燃烧室16的时间为基准，开始内部EGR率N的控制，所以，提高内部EGR率N的控制精度，并且，还能够扩大内部EGR率N的控制范围，因而，能够提高由内部EGR率N控制和由有效非覆盖时间Pbe控制的内燃机的输出控制精度。
在气门特性改变机构M，在控制机构M3驱动机构M2和各连杆机构M1i、M1e连接，使在由覆盖时间Pa减少、非覆盖时间Pb或有效非覆盖时间Pbe增加形成内部EGR率N增加的方向上，由驱动机构M2驱动时，使由吸气连杆机构M1i形成的进气门22开正时的滞后角度比由排气连杆机构M1e形成的排气门23的闭正时的超前角度大。由此，气门特性改变机构M，当在内部EGR率N增加的方向减少覆盖时间Pa、增加非覆盖Pb、以及增加有效非覆盖时间Pbe时，使进气门22的开正时的滞后角度比排气门23闭正时的超前角度增大，因而，在排气门23的闭正时形成超前角而残留在燃烧室16内的已燃气体压力增高时，与进气门22的开时的滞后角度小于等于排气门23的闭正时的超前角度的场合相比，进气门22在燃烧室16的压力较低的状态时开始打开，因而，能防止或抑制进气反吹。
枢动中心线L4i和枢动中心线L4e对于基准平面H0偏移向排气侧、平行于转动中心线L2配置，枢动中心线L5i配置在排气侧，枢动中心线L5e配置在吸气侧，由此，当控制轴70移动时，吸气连杆机构M1i以比排气连杆机构M1e大的摇动量以凸轮轴50为中心摇动，获得进气门22的开正时的滞后角度比排气门23的闭正时的超前角度增大的气门动作特性。这样，由于吸气连杆机构M1i和排气连杆机构M1e共用控制机构M3的控制轴70，还由于枢动中心线L4i、枢动中心线L4e、枢动中心线L5i及枢动中心线L5e相对基准平面H0的配置，实现气门特性改变机构M小型化及其结构简单化。
枢动中心线L4i和枢动中心线L4e平行于转动中心线L2配置，枢动中心线L5i配置在排气侧，枢动中心线L5e配置在吸气侧，吸气控制连杆71i的连杆长度比排气控制连杆71e的连杆长度长，这样，当控制轴70移动时，吸气连杆机构M1i以比排气连杆机构M1e大的摇动量以凸轮轴50为中心摇动，获得进气门22的开正时的滞后角度比排气门23的闭正时的超前角度大的气门动作特性，因而，由于吸气连杆机构M1i和排气连杆机构M1e共用控制机构M3的控制轴70，还由于枢动中心线L5i和L5e被分在基准平面H0两侧配置以及吸气控制连杆71i的连杆比排气控制连杆71e的连杆长，因此，气门特性改变机构实现小型化，其结构实现简单化。
另外，由于枢动中心线L4i和L4e构成共同枢动中心线，因此，气门特性改变机构M更加小型化，其结构更简单化。
以下，说明涉及变更上述的实施方式的一部分，结构的实施方式的变更的结构。
参照图6、图12，排气连杆机构M1e(吸气连杆机构M1i)具有当驱动机构M2驱动控制轴70运动，通过排气控制连杆7ie(吸气控制连杆71i)摇动排气连杆机构M1e(吸气连杆机构M1i)时，持有以凸轮轴50的转动中心线L2为中心摇动的枢动中心线的排气枢动部(吸气枢动部)。因此，上述吸气枢动部的枢动中心线和转动中心线L2的距离比上述排气枢动部的枢动中心线和转动中心线L2的距离短，这样，在控制轴70和排气控制连杆71e(吸气控制连杆71i)被驱动机构M2驱动时，吸气连杆机构M1i也可以用大于排气连杆机构M1e以凸轮轴50为中心摇动排气凸轮54的摇动量，以凸轮轴50为中心摇动吸气凸轮53。
在这里，上述吸气枢动部分别由各个第一板61i的连接部61i1和吸气副摇臂66i的支点部66ia以及套管63i的支承部63i2(参照图6)构成。另外，上述各吸气枢动部的枢动中心线是枢动中心线L5i、摇动中心线L3i。
同样地，排气枢动部分别由各个第一板61e的连接部61e1和吸气副摇臂66e的支点部66ea和套管63e的支承部63e2(参照图6)构成。另外，上述各排气枢动部的枢动中心线是枢动中心线L5e、摇动中心线L3e。
而且，设定枢动中心线L5i和转动中心线L2的距离比枢动中心线L5e和转动中心线L2的距离短，或者，设定摇动中心线L3i和转动中心线L2的距离比摇动中心线L3e和转动中心线L2的距离短。
这样，当吸气连杆机构M1i和排气连杆机构M1e被控制机构M3摇动时，因为吸气连杆机构M1i的上述吸气枢动部具有位于比排气连杆机构M1e的上述排气枢动部的枢动中心线L5e、L3e距离凸轮轴50的转动中心线L2近的位置的枢动中心线L5i、L3i，所以，控制机构M3通过吸气连杆机构M1i和排气连杆机构M1e以凸轮轴50为中心摇动吸气凸轮53和排气凸轮54，使吸气凸轮53的摇动量比排气凸轮54的摇动量大。结果，实现用于获得进气门22的开时的滞后角度大于排气门23的闭时的超前角度的气门动作特性的气门特性改变机构M的结构简单化。
规定负荷Da也可以是中负荷区域F2中的负荷。上述燃料供给装置也可以是向燃烧室内直接喷射燃料的燃料喷射气门。
内燃机，也可以是多气缸内燃机。另外，也可以是在一个气缸内设多个进气门和一个或多个排气门的内燃机，或者，在一个气缸内设多个排气门和一个或多个进气门的内燃机。
在规定负荷Da和第二负荷区域Fb，节流气门30也可以大体全开，另外，在最大覆盖时间Pax和最小内部EGR率Nn，有效覆盖时间Pae和有效非覆盖时间Pbe也可以大体是0；另外，在暖机时，在负荷全区域内部EGR率N大体最小也可以。这里“大体”是指分别与节流气门30全开时、有效覆盖时间Pae和有效非覆盖时间Pbe是0时、内部EGR率N是最小时相比，对作用效果没有有意的差别的范围。
权利要求
1.一种内燃机的气门传动装置，其具有分别控制进气门和排气门的气门动作特性的气门特性改变机构，通过所述气门特性改变机构改变所述进气门和所述排气门的开闭正时并控制覆盖时间和非覆盖时间控制内部EGR率，其特征在于，所述气门特性可变机构具有与所述内燃机的曲轴连动转动的凸轮轴；连接在按照所述凸轮轴的转动开关所述进气门的吸气凸轮上的吸气连动机构；连接在按照所述凸轮轴的转动开关所述排气门的排气凸轮上的排气连动机构；使所述各连动机构以所述凸轮轴为中心摇动的控制机构；驱动所述控制机构的驱动机构，在由所述驱动机构通过减少所述覆盖时间或者增加所述非覆盖时间在提高所述内部EGR率方向驱动所述控制机构时，以由所述吸气连动机构形成的所述进气门开正时的滞后角大于由所述排气连动机构形成的所述排气门闭正时的超前角来连接所述驱动机构和所述各连动机构。
2.如权利要求1所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，所述控制机构具有控制部件，其由所述驱动机构驱动，能够在平行于包括所述凸轮轴的转动中心线的基准平面的方向上移动；吸气控制连杆，其在第一吸气连接部被所述控制部件枢动连接，在第二吸气连接部被所述吸气连动机构枢动连接；排气控制连杆，其在第一排气连接部被所述控制部件枢动连接，在第二排气连接部被所述排气连动机构枢动连接，通过所述第一吸气连接部的枢动中心线和所述第一排气连接部的枢动中心线相对所述基准平面，平行于所述转动中心线地配置在一侧，所述第二吸气连接部的枢动中心线配置在所述一侧，所述第二排气连接部的枢动中心线相对所述基准平面配置在另一侧，使在所述控制部件移动时所述吸气连动机构以大于所述排气连动机构的摇动量以所述凸轮轴为中心摇动。
3.如权利要求1所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，所述控制机构具有控制部件，其由所述驱动机构驱动，能够在平行于包括所述凸轮轴的转动中心线的基准平面的方向上移动；吸气控制连杆，其在第一吸气连接部被所述控制部件枢动连接，在第二吸气连接部被所述吸气连动机构枢动连接；排气控制连杆，其在第一排气连接部被所述控制部件枢动连接，在第二排气连接部被所述排气连动机构枢动连接，通过所述第一吸气连接部的枢动中心线和所述第一排气连接部的枢动中心线平行于所述转动中心线配置；所述第二吸气连接部的枢动中心线相对所述基准平面被配置在一侧，所述第二排气连接部的枢动中心线相对所述基准平面被配置在另一侧，所述吸气控制连杆的长度比所述排气控制连杆的长度长，使所述控制部件移动时所述吸气连动机构以大于所述排气连动机构的摇动量以所述凸轮轴为中心摇动。
4.如权利要求1到权利要求3中任一项所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，所述吸气连动机构具有吸气枢动部，其具有在通过所述控制机构使所述吸气连动机构摇动时以所述凸轮轴的转动中心线为中心摇动的枢动中心线；所述排气连动机构具有排气枢动部，其具有在通过所述控制机构使所述排气连动机构摇动时以所述转动中心线为中心摇动的枢动中心线；通过所述吸气枢动部的枢动中心线和所述转动中心线的距离比所述排气枢动部的枢动中心线和所述转动中心线的距离短，使在所述驱动机构驱动所述控制机构时所述吸气连动机构用比由所述排气连动机构以所述凸轮轴为中心摇动所述排气凸轮大的摇动量使所述吸气凸轮以所述凸轮轴为中心摇动。
全文摘要
一种在燃烧室压力低的状态开始打开进气门，以防止或抑制进气反吹，同时抑制由于有效膨胀比下降造成的燃料消耗性能不良的内燃机的气门传动装置。气门传动装置(40)的气门特性改变机构M，通过控制覆盖时间和非覆盖时间，控制内部EGR率。其具有以凸轮轴(50)为中心摇动连接吸气凸轮的吸气连杆机构和连接排气凸轮(54)的排气连杆机构的控制机构(M3)；驱动控制机构(M3)的驱动机构。控制机构(M3)，对于在内部EGR率增加方向的驱动机构的同一个驱动量，连接驱动机构和各连杆机构，使由吸气连杆机构形成的进气门(22)的开时的滞后角比由排气连杆机构形成的排气门(23)的闭时的超前角大。
文档编号F02D13/02GK1644882SQ20051000444
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月17日 优先权日2004年1月20日
发明者井元丰, 田边和也, 堤崎高司 申请人:本田技研工业株式会社