JP5164071B2 - 動弁制御装置、エンジン及び自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、動弁制御装置、エンジン及び自動二輪車に関し、さらに詳しくは、バルブのリフト量を第１のリフト量又はそれよりも大きい第２のリフト量に切り替える動弁制御装置、エンジン及び自動二輪車に関する。

自動二輪車や自動車等のエンジンには、回転数（速度）が低い時（低速運転時）にはバルブを小さく開け（リフト量を小さくし）、回転数が高い時（高速運転時）にはバルブを大きく開ける（リフト量を大きくする）可変動弁機構が採用されている。具体的には、変位量の小さい低速カムと変位量の大きい高速カムとがカムシャフト周りに設けられる。可変動弁機構は、低速時に低速カムに切り替え、高速時に高速カムに切り替えるように構成されている。これによりバルブは、低速時には低速カムで小さく駆動され、高速時には高速カムで大きく駆動される。

このような可変動弁機構を制御する動弁制御装置においては、カムの切替時に低速カムと高速カムとが短時間で頻繁に切り替わるハンチングが発生しないように、カムを切り替えるエンジン回転数のしきい値にはヒステリシスが設けられる。具体的には図２０に示されるように、低速側と高速側とに２種類のしきい値ＶＬ，ＶＨが設けられる。エンジン回転数が低速側のしきい値ＶＬを下回ると、バルブが高速カムで駆動されている場合は低速カムに切り替わり、バルブが低速カムで駆動されている場合はそのまま維持される。一方、エンジン回転数が高速側のしきい値ＶＨを上回ると、バルブが低速カムで駆動されている場合は高速カムに切り替わり、バルブが高速カムで駆動されている場合はそのまま維持される。

ところで、エンジン回転数が低速側のしきい値ＶＬを瞬間的に下回った場合、エンジン回転数が高速側のしきい値ＶＨを瞬間的に上回ることがある（図２０中のＡ部参照）。この場合、低速カムと高速カムとが短時間で頻繁に切り替わってしまうという問題がある。ヒステリシス（しきい値ＶＬ，ＶＨの差）をもっと大きくすれば、この問題を解決することは可能である。しかし、カム切替の応答性が悪化するという新たな問題が生じてしまう。

特に自動二輪車は車体を傾けてターンするので、エンジン回転数が変動しやすい。自動二輪車の速度（車速）は次式で表される。
車速(km/h)＝エンジン回転数(rpm)／総減速比×２π×タイヤ有効径(m)×(60/1000)

図２１（ａ）に示されるように直進時には車体は直立しているので、タイヤ有効径は最大になる。一方、図２１（ｂ）に示されるようにターン時には車体は傾斜しているので、タイヤ有効径は小さくなる。車速が一定の場合にタイヤ有効径が変化すると、エンジン回転数が変化するので、ターン時にはエンジン回転数が短時間で大きく変化する（図２２中のＢ部参照）。

また、自動二輪車は一般に後輪駆動にチェーンを用いているので、チェーンの遊びに起因してエンジン回転数が変動しやすい。加速時には上側のチェーンが張り、下側のチェーンが弛むのに対し、減速時にはその逆になるからである。さらに、二輪車ではエンジン自体のイナーシャも小さく、車体も四輪に比べて軽いためにエンジン回転速度の変動は大きくなる。

特開２００５−０４２６０７号公報（特許文献１）には、頻繁な切替感を抑制しかつ加速感を確保しながら低速カムと高速カムとを適切なタイミングで切り替えることができる動弁制御装置が記載されている。この動弁制御装置は、カムを切り替えるべきと決定したときに直ちに切替を実行するのではなく、その実行を遅延させるように構成されている。

この動弁制御装置によれば、エンジン回転数が上述したように瞬間的に変動した場合でもカムが短時間で頻繁に切り替わることはない。しかし、カムの切替を意図的に遅らせているので、必然的にリフト量切替の応答性が悪くなってしまう。
特開２００５−０４２６０７号公報

本発明の目的は、リフト量切替の応答性を維持しながらエンジン回転数が瞬間的に大きく変動した場合でもリフト量が短時間で頻繁に切り替わるのを防止した動弁制御装置、エンジン及び自動二輪車を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明による動弁制御装置は、バルブのリフト量を第１のリフト量又は第１のリフト量よりも大きい第２のリフト量に切り替える動弁制御装置であって、リフト量切替手段と、しきい値変更手段と備える。リフト量切替手段は、バルブのリフト量が第２のリフト量に切り替えられている場合において、エンジンの回転数が第１のしきい値を下回ったとき、バルブのリフト量を第２のリフト量から第１のリフト量に切り替え、バルブのリフト量が第１のリフト量に切り替えられている場合において、エンジンの回転数が第１のしきい値よりも高い第２のしきい値を上回ったとき、バルブのリフト量を第１のリフト量から第２のリフト量に切り替える。しきい値変更手段は、リフト量切替手段によりバルブのリフト量が第２のリフト量から第１のリフト量に切り替えられたとき、第２のしきい値を一時的に高くし、リフト量切替手段によりバルブのリフト量が第１のリフト量から第２のリフト量に切り替えられたとき、第１のしきい値を一時的に低くする。

本発明によれば、エンジンの回転数が第１のしきい値を瞬間的に下回り、エンジン回転数が第２のしきい値を瞬間的に上回ったとしても、リフト量が第２のリフト量から第１のリフト量に切り替えられたとき、第２のしきい値が一時的に高くなる。エンジンの回転数が第２のしきい値を上回った場合も同様に、リフト量が第１のリフト量から第２のリフト量に切り替えられたとき、第１のしきい値が一時的に低くなる。したがって、リフト量が短時間で頻繁に切り替わってしまうことはない。しかも、第１のしきい値と第２のしきい値との差であるヒステリシスを大きくしていないので、リフト量切替の応答性が悪化するということもない。

本発明の一実施の形態において、上記しきい値変更手段は、リフト量切替手段によりバルブのリフト量が第２のリフト量から第１のリフト量に切り替えられたとき、第２のしきい値を初期値から所定量だけ高くした後、第２のしきい値を徐々に低くして初期値に復帰させ、リフト量切替手段によりバルブのリフト量が第１のリフト量から第２のリフト量に切り替えられたとき、第１のしきい値を初期値から所定量だけ低くした後、第１のしきい値を徐々に高くして初期値に復帰させる。

本発明の他の実施の形態において、上記しきい値変更手段は、リフト量切替手段によりバルブのリフト量が第２のリフト量から第１のリフト量に切り替えられたとき、所定時間の間、第２のしきい値を所定量だけ高くし、リフト量切替手段によりバルブのリフト量が第１のリフト量から第２のリフト量に切り替えられたとき、所定時間の間、第１のしきい値を所定量だけ低くする。

上記動弁制御装置は、たとえばエンジンに設けられる。また、そのエンジンは、たとえば自動二輪車に設けられる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
（１）自動二輪車の全体構成
図１を参照して、本発明の実施の形態による動弁制御装置を備えた自動二輪車１００はメインフレーム１を備える。メインフレーム１の前端部には、ヘッドパイプ２が設けられる。ヘッドパイプ２にフロントフォーク３が回動可能に設けられる。フロントフォーク３の下端に前輪４が回転可能に支持される。フロントフォーク３の上端にはハンドル５が取り付けられる。

メインフレーム１の前方及び側方を覆うようにカウル６が設けられる。メインフレーム１の中央部には、ＤＯＨＣ(Double Over Head Camshaft)エンジン７が設けられる。エンジン７の上方には、エアクリーナボックス８が設けられる。エアクリーナボックス８とエンジン７の吸気ポート９とを接続するように、吸気管１０が設けられる。

自動二輪車１００の前部には、エアクリーナボックス８と外部とを連通させる吸気通路１１がカウル６に覆われるように設けられる。吸気通路１１の一端は、カウル６の前面において開口している。自動二輪車１００の外部の空気は、吸気通路１１、エアクリーナボックス８及び吸気管１０を介してエンジン７に吸入される。

エンジン７の排気ポート１２には、排気管１３の一端が接続される。排気管１３の他端は、マフラ装置１４に接続される。エンジン７において混合機の燃焼により発生した既燃ガスは、排気管１３及びマフラ装置１４を介して外部に排出される。

エンジン７の上部には、シート１５が設けられる。シート１５の下部には、自動二輪車１００の各部の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御装置）１６が設けられる。ＥＣＵ１６の詳細は後述する。エンジン７の後方に延びるように、メインフレーム１にリアアーム１７が接続される。リアアーム１７は、後輪１８及び後輪ドリブンスプロケット１９を回転可能に保持する。後輪ドリブンスプロケット１９には、チェーン２０が取り付けられる。エンジン７により発生された動力は、チェーン２０を介して後輪ドリブンスプロケット１９に伝達される。これにより、後輪１８が回転する。

（２）エンジン及び可変動弁機構の構成
エンジン７は、吸気及び排気バルブのリフト量を低速時と高速時の２段階に切り替える可変動弁機構を備える。具体的には、図２及び図３を参照して、このエンジン７は、シリンダ７０１と、シリンダ７０１に着脱可能に取り付けられるシリンダヘッド７０２と、シリンダヘッド７０２に着脱可能に取り付けられるカムキャリア７０３とを備える。たとえば４気筒エンジンの場合、４つのシリンダ７０１が直列に並んで配置される。このエンジン７は気筒ごとに基本的に同じ構造を有する。以下、１つの気筒に着目して説明する。

図２を参照して、シリンダヘッド７０２は、吸気ポート９、排気ポート１２、吸気バルブ２２、排気バルブ２４、バルブスプリング２６，２８、及びバルブスプリング収容空間３０，３２を備える。このエンジンは４バルブ方式であり、吸気バルブ２２及び排気バルブ２４はそれぞれ２つずつ設けられる。バルブスプリング２６，２８はそれぞれ吸気及び排気バルブ２２，２４のロッド３４，３６周りに巻かれ、バルブスプリング収容空間３０，３２内に収容される。吸気側バルブスプリング収容空間３０と排気側バルブスプリング収容空間３２との間には隔壁３７が形成される。図３を参照して、２つの吸気側バルブスプリング収容空間３０の間にも隔壁３８が形成される。図３と同じであるから図示は省略するが、２つの排気側バルブスプリング収容空間３２の間にも隔壁が形成される。本例の隔壁３８はどの場所でも同じ厚さになっているが、場所によって厚さが異なっていてもよい。

図２及び図４〜図８を参照して、カムキャリア７０３は、２本のカムシャフト４０，４２をそれぞれ回転可能に支持するカム軸受部４４，４６と、ロッカシャフト４８〜５１を支持するロッカシャフト支持部５２と、油圧シリンダ支持部４３，４５とを備える。カム軸受部４４，４６、ロッカシャフト支持部５２及び油圧シリンダ支持部４３，４５は一体的に構成される。図４及び図６を参照して、カム軸受部４４，４６は、ボアセンタ（シリンダ７０１の中心）５３を通り、カムシャフト４０，４２に垂直な平面内の直線５５上に並んで配置される。カムキャリア７０３は、気筒ごとに個別に形成される。したがって、４気筒エンジンの場合、カムキャリア７０３は４つ設けられる。カムシャフト４０，４２は、まっすぐに並んだ４つのカムキャリア７０３に共通に支持される。

図７及び図８を参照して、カム軸受部４４，４６はそれぞれ半円形の切り欠き５４，５６を有し、これらにカムシャフト４０，４２が横たわる。カムシャフト４０，４２は、変位量の小さい低速カム３９と、変位量の大きい高速カム４１とを有する。カムシャフト４０，４２を挟むように、切り欠き５４，５６と対称な切り欠き５８，６０を有するホルダ６２，６４がボルト６６，６７でカム軸受部４４，４６に取り付けられる。これにより、カムシャフト４０，４２は回転可能に支持される。

図４〜図８を参照して、ロッカシャフト支持部５２は、直方体状の中央部６８と、板状の端部７０，７２と、中央部６８と端部７０，７２とを連結する連結部７４とを備える。中央部６８には、点火プラグ７６をシリンダヘッド７０２に着脱できるように円形の貫通孔７８が形成される。ロッカシャフト支持部５２には、カムシャフト４０，４２と平行にロッカシャフト４８〜５１が取り付けられる。ロッカシャフト４８〜５１は、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。具体的には、ロッカシャフト４８，５０は中央部６８と端部７０との間に架け渡される。ロッカシャフト４９，５１は中央部６８と端部７２との間に架け渡される。ロッカシャフト４８，５０はそれぞれロッカシャフト４９，５１と中央部６８内で突き合わされる。中央部６８内において、ロッカシャフト４８〜５１は貫通孔７８に沿って円弧状に切り欠かれている。

図２〜図８を参照して、ロッカシャフト４８〜５１には、低速ロッカアーム８０〜８３が揺動可能に支持される。低速ロッカアーム８０〜８３は、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。低速ロッカアーム８０〜８３の先端部は、吸気及び排気バルブ２２，２４の軸端面７９を押す。低速ロッカアーム８０，８１は、吸気側カムシャフト４０の低速カム３９に応じて揺動し、これにより吸気バルブ２２を直接押し下げる。低速ロッカアーム８２，８３は、排気側カムシャフト４２の低速カム３９に応じて揺動し、これにより排気バルブ２４を直接押し下げる。

ロッカシャフト４８〜５１にはまた、高速ロッカアーム８４〜８７が揺動可能に支持される。高速ロッカアーム８４〜８７もまた、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。高速ロッカアーム８４〜８７はそれぞれ低速ロッカアーム８０〜８３と隣接される。高速ロッカアーム８４，８５は、吸気側カムシャフト４０の高速カム４１に応じて揺動する。高速ロッカアーム８４，８５は、吸気バルブ２２を直接には押し動かさない。高速ロッカアーム８６，８７は、排気側カムシャフト４２の高速カム４１に応じて揺動する。高速ロッカアーム８６，８７は、排気バルブ２４を直接には押し下げない。

図６及び図７を参照して、低速ロッカアーム８０〜８３は、高速ロッカアーム８４〜８７よりもカム軸受部４４，４６側に配置され、円形の貫通孔８８を有する。貫通孔８８は、ロッカシャフト４８〜５１と平行に形成される。貫通孔８８内には、円柱状の連結ピン９０が摺動可能に挿入される。

図７を参照して、エンジン７にはまた、連結ピン９０を貫通孔８８内で往復させるアクチュエータ８９が設けられる。具体的には図３、図４及び図７を参照して、アクチュエータ８９は、円筒状の油圧シリンダ９２と、円柱状の油圧ピストン９４とを備える。

連結ピン９０は、その頭部に円形の鍔９６を有する。連結ピン９０にはスプリング９８が巻回される。連結ピン９０は、その尻部から貫通孔８８内にスライド可能に挿入される。したがって、連結ピン９０は、油圧シリンダ支持部４３，４５側に向かって付勢される。また、連結ピン９０の長さは貫通孔８８の長さよりも長い。したがって、連結ピン９０が貫通孔８８に最後まで押し込まれると、連結ピン９０の尻部が貫通孔８８の反対側から突出する。

油圧シリンダ９２は、油圧シリンダ支持部４３，４５内に設けられる。具体的には、カム軸受部４４，４６の切り欠き５４の下方に円形の貫通孔９９が形成される。油圧シリンダ９２は貫通孔９９内に嵌め込まれ、油圧シリンダ支持部４３，４５内に固定される。

本例では、油圧シリンダ支持部４３，４５に油圧シリンダ９２用の貫通孔９９をあけ、その貫通孔９９に油圧シリンダ９２を嵌め込んでいるが、貫通孔９９に何も嵌め込まず、貫通孔９９をそのまま油圧シリンダとして使用することもできる。

また、本例では、両側の油圧ピストン９４が共通の貫通孔９９に嵌め込まれた油圧シリンダ９２に挿入されている。しかし、互いに軸心が異なる２つの独立した非貫通孔をそれぞれ油圧シリンダ支持部の両側からあけ、それらの非貫通孔に油圧シリンダを挿入するようにしてもよい。この場合、油圧シリンダはカムシャフトと直交する方向に並ぶので、油圧シリンダ支持部の幅をさらに狭くすることができる。

油圧ピストン９４は、その頭部に円形の鍔１０２を有する。油圧ピストン９４は、その尻部から油圧シリンダ９２内にスライド可能に挿入される。油圧ピストン９４の頭部（鍔１０２）は、連結ピン９０の頭部（鍔９６）と当接する。

このように、油圧シリンダ９２及び油圧ピストン９４をカム軸受部４４，４６の下部に配置しているため、バルブスプリング間の狭い小型エンジンであっても、アクチュエータ８９をコンパクトに搭載することができる。本例の場合、図３に示すように、油圧シリンダ支持部４３は、２つの吸気側バルブスプリング２６の間隔よりも広くなっている。すなわち、カムシャフト４０の軸方向に沿った油圧シリンダ支持部の厚さＤ１は、バルブスプリング２６の外径の間隔Ｄ２よりも厚くなっている。

図６〜図８を参照して、高速ロッカアーム８４〜８７は、貫通孔８８から突出する連結ピン９０の尻部と引っ掛かる引っ掛かり部１０４を有する。引っ掛かり部１０４は半円形の切り欠きであり、ここに連結ピン９０が咬み合わされる。

図２、図７及び図８を参照して、ロッカシャフト支持部５２には、カムシャフト４０，４２と平行にロストモーションスプリングシャフト１０６が取り付けられる。ロストモーションスプリングシャフト１０６は、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。具体的には、ロストモーションスプリングシャフト１０６は中央部６８と端部７０，７２との間に架け渡される。ロストモーションスプリングシャフト１０６にはロストモーションスプリング１０８が巻回され、高速ロッカアーム８４〜８７及び連結部７４に掛止される。具体的には、高速ロッカアーム８４〜８７の各々は半円状に切り欠かれた掛止部１１０を有し、ここにロストモーションスプリング１０８の一方端が掛止される。連結部７４は矩形状に穿孔された掛止部１１２を有し、ここにロストモーションスプリング１０８の他方端が掛止される。したがって、高速ロッカアーム８４〜８７は高速カム４１の方向へ付勢される。

図２を参照して、吸気側において、ロストモーションスプリングシャフト１０６の軸心は、吸気側カムシャフト４０の軸心、ロッカシャフト４８の軸心及び吸気バルブ２２の軸端面７９の中心点で結ばれる範囲の外側に配置される。また、排気側において、ロストモーションスプリングシャフト１０６の軸心は、排気側カムシャフト４２の軸心、ロッカシャフト５０の軸心及び排気バルブ２４の軸端面（軸の端の面）７９の中心点で結ばれる範囲の外側に配置される。

図２及び図４〜図６を参照して、カムキャリア７０３は、ボルト６７，１１４でシリンダヘッド７０２に取り付けられる。図５及び図６を参照して、カム軸受部４４，４６の下面１１６は、シリンダヘッド７０２の上面１１８と接合する。カム軸受部４４，４６の下面１１６には、油圧シリンダ９２に連通する溝１２０が形成される。溝１２０が油路を構成する。図７を参照して、油圧シリンダ９２は溝１２０に連通する開口部１２２を有する。したがって、油圧ポンプ（図示せず）から送り出された油は、ＯＣＶ(Oil Control Valve)１３９（図９）を経由して、溝１２０から開口部１２２を通って油圧シリンダ９２内に流入する。各溝１２０はその両側へ油を送り出し、両側の油圧ピストン９４を押し出す。すなわち、各溝１２０はその両側の油圧ピストン９４に共用されている。

溝１２０は下面１１６側に開口しているので、孔よりも溝１２０を形成する方が容易である。溝１２０は、カムキャリア７０３の下面１１６の代わりに、シリンダヘッド７０２の上面１１８に形成されていてもよい。本例の溝１２０はまっすぐであるが、屈曲していてもよい。複雑に屈曲していても溝であるから容易に形成することができる。

図２、図５及び図７を参照して、ロッカシャフト支持部５２の中央部６８及び端部７０，７２は、カム軸受部４４，４６の下面１１６よりも突出した凸部１２４を有する。ロッカシャフト４８〜５１は凸部１２４に取り付けられる。

高速時においては、オイル通路上のＯＣＶ１３９を開くことにより、溝１２０内の油圧が高くなり、油圧ピストン９４が外側へ押し出される。これに応じて連結ピン９０が押し動かされ、低速ロッカアーム８０〜８３の貫通孔８８内に押し込まれる。これにより、連結ピン９０の尻部が貫通孔８８の反対側から飛び出す。高速ロッカアーム８４〜８７はロストモーションスプリング１０８により高速カム４１の方向に勢いづけられているので、引っ掛かり部１０４が貫通孔８８から飛び出している連結ピン９０と咬み合わさる。よって、低速ロッカアーム８０〜８３と高速ロッカアーム８４〜８７とが連結される。変位量の大きい高速カム４１に応じて高速ロッカアーム８４〜８７が大きく揺動されると、低速ロッカアーム８０〜８３も高速ロッカアーム８４〜８７と一緒に大きく揺動される。これに応じて低速ロッカアーム８０〜８３が吸気又は排気バルブ２２，２４を軸端面７９で押し動かし、吸気又は排気バルブ２２，２４を大きく開く。

一方、低速時においては、オイル通路上のＯＣＶ１３９を閉じることにより、溝１２０内の油圧が低くなり、連結ピン９０はスプリング９８の弾性力により油圧シリンダ支持部４３，４５側へ押し戻される。これにより、油圧ピストン９４は油圧シリンダ９２内に押し込まれ、連結ピン９０の尻部は貫通孔８８内に完全に収まる。よって、低速ロッカアーム８０〜８３と高速ロッカアーム８４〜８７とが分離される。変位量の小さい低速カム３９に応じて低速ロッカアーム８０〜８３が小さく揺動されると、低速ロッカアーム８０〜８３が吸気又は排気バルブ２２，２４を軸端面７９で押し動かし、吸気又は排気バルブ２２，２４を小さく開く。このとき、高速カム４１に応じて高速ロッカアーム８４〜８７は大きく揺動されるが、連結ピン９０の尻部が貫通孔８８から飛び出していないので、高速ロッカアーム８４〜８７は何も押し動かさない（空振りする）。

（３）ＥＣＵ（動弁制御装置）の構成
次に図９を参照して、ＥＣＵ１６のうち、上記可変動弁機構を制御する動弁制御装置の構成を説明する。

ＥＣＵ１６は、エンジン回転数算出部１３１と、カム切替判定部１３２と、メモリ１３３ａ〜１３３ｇとを備える。エンジン回転数算出部１３１及びカム切替判定部１３２は、所定のプログラムをコンピュータに実行させることにより実現される。

エンジン回転数算出部１３１は、クランク角度センサ１３６で検知されたエンジン７のクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。

メモリ１３３ａは、図１０に示した切替判定マップ１３７を記憶する。切替判定マップ１３７には、エンジン回転数ごと及びスロットル開度ごとに、所定のカム切替判定値が設定されている。エンジン回転数及びスロットル開度が決定されると、対応するカム切替判定値が決定される。

図９に示したカム切替判定部１３２は、吸気及び排気バルブ２２，２４のリフト量を低速カム３９又は高速カム４１に切り替える。具体的には、カム切替判定部１３２は、リフト量切替機能と、しきい値変更機能とを有する。リフト量切替機能は、カムが高速カム４１に切り替えられている場合において、エンジン７の回転数が低速カム切替しきい値ＶＬを下回ったとき、カムを高速カム４１から低速カム３９に切り替える。リフト量切替機能はまた、カムが低速カム３９に切り替えられている場合において、エンジン７の回転数が低速カム切替しきい値ＶＬよりも高い高速カム切替しきい値ＶＨを上回ったとき、カムを低速カム３９から高速カムに切り替える。しきい値変更機能は、カムが高速カム４１から低速カム３９に切り替えられたとき、高速カム切替しきい値ＶＨを一時的に高くする。しきい値変更機能はまた、カムが低速カム３９から高速カム４１に切り替えられたとき、低速カム切替しきい値ＶＬを一時的に低くする。

特に、この第１の実施の形態においては、しきい値変更機能は、カムが高速カム４１から低速カム３９に切り替えられたとき、高速カム切替しきい値ＶＨを初期値から所定量だけ高くした後、高速カム切替しきい値を徐々に低くして初期値に復帰させる。しきい値変更機能はまた、カムが低速カム３９から高速カム４１に切り替えられたとき、低速カム切替しきい値ＶＬを初期値から所定量だけ低くした後、低速カム切替しきい値ＶＬを徐々に高くして初期値に復帰させる。カム切替判定部１３２の詳細はさらに後述する。

メモリ１３３ｂは、吸気及び排気バルブ２２，２４の駆動に現在用いられているカムが低速カム３９か高速カム４１かを示す現カム状態を記憶する。カム切替判定部１３２は、メモリ１３３ａに記憶された切替判定マップ１３７を参照し、エンジン回転速度算出部１３１で算出されたエンジン回転数及びスロットル開度センサ１３８で検知されたスロットル開度に対応するカム切替判定値を読み出してカムを切り替えるべきか否かを判定し、その判定結果をメモリ１３３ｃに保存する。メモリ１３３ｃは、カム切替判定部１３２による判定の結果、吸気及び排気バルブ２２，２４の駆動に次に用いられるべきカムが低速カム３９か高速カム４１かを示す要求カム状態を記憶する。カム切替判定部１３２はまた、その判定結果に基づいてＯＣＶ１３９を制御し、低速カム３９と高速カム４１とを切り替える。

（４）動弁制御装置の動作
カム切替判定部１３２は、図１１に示したステップＳ１〜Ｓ１３を含むプログラムをコンピュータに実行させることにより実現される。コンピュータはこのプログラムを所定時間（たとえば５ミリ秒）ごとに実行する。

まず、コンピュータはあらかじめ定められたカム切替判定処理を実行する（Ｓ１）。カム切替判定処理は、検知された現在のエンジン回転数及びスロットル開度に基づいてカムを切り替えるべきか否かを判定する処理である。

具体的には図１２に示されるように、まず、エンジン回転数算出部１３１から現在のエンジン回転数を検出し（Ｓ２１）、かつ、スロットル開度センサ１３８から現在のスロットル開度を検出する（Ｓ２２）。これら検出の順序は逆でもよい。

次に、メモリ１３３ａの切替判定マップ１３７を走査し、検出された現在のエンジン回転数及びスロットル開度に対応するカム切替判定値を読み出す（Ｓ２３）。

次に、メモリ１３３ｂにセットされている現在のカム状態を示す情報（以下「現カム状態」という。）を読み込み（Ｓ２４）、現在用いられているカムが低速カム３９か否かを判定する（Ｓ２５）。

低速カム３９の場合（Ｓ２５でＹＥＳ）、低速カム３９から高速カム４１に切り替えるべきか否かを判定するために、ステップＳ２３で読み出されたカム切替判定値があらかじめ定められた高速カム切替しきい値ＶＨ（たとえば６５００ｒｐｍ）以上か否かを判定する（Ｓ２６）。カム切替判定値が高速カム切替しきい値ＶＨ以上の場合（Ｓ２６でＹＥＳ）、要求カム状態（エンジンの運転状態から判断されるカムのあるべき状態）として高速カム４１をメモリ１３３ｃにセットする（Ｓ２７）。一方、カム切替判定値が高速カム切替しきい値ＶＨ未満の場合（Ｓ２６でＮＯ）、要求カム状態として現カム状態（この時は低速カム３９）をメモリ１３３ｃにセットする（Ｓ２８）。

ステップＳ２５による判定の結果、高速カム４１の場合（Ｓ２５でＮＯ）、高速カム４１から低速カム３９に切り替えるべきか否かを判定するために、ステップＳ２３で読み出されたカム切替判定値があらかじめ定められた低速カム切替しきい値ＶＬ（たとえば６０００ｒｐｍ）以下か否かを判定する（Ｓ２９）。低速カム切替しきい値ＶＬは高速カム切替しきい値ＶＨよりも低く設定される。カム切替判定値が低速カム切替しきい値ＶＬ以下の場合（Ｓ２９でＹＥＳ）、要求カム状態として低速カム３９をメモリ１３３ｃにセットする（Ｓ３０）。一方、カム切替判定値が低速カム切替しきい値ＶＬよりも高い場合（Ｓ２６でＮＯ）、要求カム状態として現カム状態（この時は高速カム４１）をメモリ１３３ｃにセットする（Ｓ２８）。

再び図１１を参照して、メモリ１３３ｂにセットされている現カム状態がメモリ１３３ｃにセットされた要求カム状態と一致しているか否かを判定する（Ｓ２）。一致している場合（Ｓ２でＹＥＳ）、カムを切り替える必要がないので、ステップＳ１１へ進む。一致していない場合（Ｓ２でＮＯ）、カムを切り替えるためにステップＳ３へ進む。

カムを切り替えるためには、まずカム切替しきい値ＶＬ，ＶＨ及び切替直後ヒステリシスを初期化する（Ｓ３）。具体的には、低速カム切替しきい値ＶＬを初期値（たとえば６０００ｒｐｍ）に設定し、メモリ１３３ｄに保存する。また、高速カム切替しきい値ＶＨを初期値（たとえば６５００ｒｐｍ）に設定し、メモリ１３３ｅに保存する。また、切替直後ヒステリシスを所定量の初期値に設定し、メモリ１３３ｇに保存する。切替直後ヒステリシスの初期値は、図１３に示した処理により決定される。

まず、ステップＳ２１で検出されたエンジン回転数の単位時間（本例では１秒）当たりの変化量を算出する（Ｓ３１）。メモリ１３３ｆには、図１４に示した切替直後ヒステリシス選択マップ１３４が記憶されている。このマップ１３４を参照し、算出されたエンジン回転数の変化量に対応する切替直後ヒステリシスを選択し（Ｓ３２）、それでメモリ１３３ｇを上書きすることにより切替直後ヒステリシスを更新する（Ｓ３３）。たとえばエンジン回転数の変化量が１００ｒｐｍ／秒の場合、切替直後ヒステリシスは３００ｒｐｍに設定される。

再び図１１を参照して、上記初期化の終了後、低速カム３９に切り替えるべきか否かを判定する（Ｓ４）。

現カム状態が高速カム４１で、かつ、要求カム状態が低速カム３９の場合（Ｓ４でＹＥＳ）、高速カム４１から低速カム３９に切り替えるようＯＣＶ１３９を制御する（Ｓ５）。次に、メモリ１３３ｅから高速カム切替しきい値ＶＨを読み出し、メモリ１３３ｇから切替直後ヒステリシスを読み出し、読み出された高速カム切替しきい値ＶＨに、読み出された切替直後ヒステリシスを加算する（Ｓ６）。そして、メモリ１３３ｂを高速カム４１から低速カム３９に書き換えることにより現カム状態を更新する（Ｓ７）。また、ステップＳ６による加算結果でメモリ１３３ｅを上書きすることにより高速カム切替しきい値ＶＨを更新する（Ｓ８）。

一方、現カム状態が低速カム３９で、かつ、要求カム状態が高速カム４１の場合（Ｓ４でＮＯ）、低速カム３９から高速カム４１に切り替えるようＯＣＶ１３９を制御する（Ｓ９）。次に、メモリ１３３ｄから低速カム切替しきい値ＶＬを読み出し、メモリ１３３ｇから切替直後ヒステリシスを読み出し、読み出された低速カム切替しきい値ＶＬから、読み出された切替直後ヒステリシスを減算する（Ｓ１０）。そして、メモリ１３３ｂを低速カム３９から高速カム４１に書き換えることにより現カム状態を更新する（Ｓ７）。また、ステップＳ１０による減算結果でメモリ１３３ｄを上書きすることにより低速カム切替しきい値ＶＬを更新する（Ｓ８）。

ステップＳ２による判定の結果、現カム状態が要求カム状態と一致している場合（Ｓ２でのＹＥＳ）、メモリ１３３ｇの切替直後ヒステリシスが０か否かを判定する（Ｓ１１）。切替直後ヒステリシスが０の場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、低速及び高速カム切替しきい値ＶＬ，ＶＨは既に初期値に復帰しているので、本処理は終了する。一方、切替直後ヒステリシスが０でない場合（Ｓ１１でＮＯ）、低速及び高速カム切替しきい値ＶＬ，ＶＨはまだ初期値に復帰していないので、切替直後ヒステリシスから所定のヒステリシス復帰量（たとえば５ｒｐｍ）を減算する（Ｓ１２）。そして、メモリ１３３ｂの現カム状態が低速カム３９か否かを判定する（Ｓ１３）。現カム状態が低速カム３９の場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、高速カム切替しきい値ＶＨを変更するためにステップＳ６へ進む。現カム状態が高速カム４１の場合（Ｓ１３でＮＯ）、低速カム切替しきい値ＶＬを変更するためにステップＳ１０へ進む。そして、低速又は高速カム切替しきい値ＶＬ，ＶＨを更新し、かつ、ステップＳ１２による減算結果でメモリ１３３ｇを上書きすることにより切替直後ヒステリシスを更新する（Ｓ８）。

第１の実施の形態による動弁制御装置は以上のように構成されているため、図１５に示されるように、エンジン回転数が低速カム切替しきい値ＶＬを瞬間的に下回り、その反動でエンジン回転数が高速カム切替しきい値ＶＨ（初期値）を瞬間的に上回ったとしても（図１５中のＣ部参照）、カムが高速カム４１から低速カム３９に切り替えられたとき、高速カム切替しきい値ＶＨが一時的に高くなる。エンジン回転数が高速カム切替しきい値ＶＨを上回った場合も同様に（図１５中のＤ部参照）、カムが低速カム３９から高速カム４１に切り替えられたとき、低速カム切替しきい値ＶＬが一時的に低くなる。したがって、低速カム３９と高速カム４１とが短時間で頻繁に切り替わってしまうことはない。しかも、低速カム切替しきい値ＶＬ（初期値）と高速カム切替しきい値ＶＨ（初期値）との差であるヒステリシスを大きくしていないので、カム切替の応答性が悪化するということもない。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態においては、図１に示したカム切替判定部１３２のしきい値変更機能は、上記第１の実施の形態と異なり、カムが高速カム４１から低速カム３９に切り替えられたとき、所定時間の間、高速カム切替しきい値ＶＨを所定量だけ高くする。このしきい値変更機能はまた、カムが低速カム３９から高速カム４１に切り替えられたとき、所定時間の間、低速カム切替しきい値ＶＬを所定量だけ低くする。

第２の実施の形態によるカム切替判定部１３２は、図１６に示したステップＳ１〜Ｓ１５を含むプログラムをコンピュータに実行させることにより実現される。上記第１の実施の形態と異なるステップは、ステップＳ３，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１５である。また、メモリ１３３ｇには、切替直後ヒステリシスの代わりに、切替直後ヒステリシスを保持すべき時間が記憶される。この時間は、初期値から時間の経過とともにカウントダウンされる。したがって、メモリ１３３ｇは、切替直後ヒステリシスを保持すべき残り時間を記憶している。

ステップＳ３では、上記第１の実施の形態と同様に、低速及び高速カム切替しきい値ＶＬ，ＶＨを初期値に設定するほか、上記第１の実施の形態と異なり、切替直後ヒステリシスを保持すべき時間を初期値に設定し、メモリ１３３ｇに保存する。この初期値は、図１７に示した処理により決定される。

まず、エンジン回転数の単位時間当たりの変化量を算出する（Ｓ４１）。メモリ１３３ｆには、図１８に示した切替直後ヒステリシス選択マップ１３５が記憶されている。このマップ１３５には、エンジン回転数の変化量に対応して、切替直後ヒステリシスを保持すべき時間の初期値（所定の保持時間）があらかじめ登録されている。このマップ１３５を参照し、算出されたエンジン回転数の変化量に対応する切替直後ヒステリシスの保持時間を選択し（Ｓ４２）、それでメモリ１３３ｇを上書きすることにより切替直後ヒステリシスの保持時間を更新する（Ｓ４３）。たとえばエンジン回転数の変化量が１００ｒｐｍ／秒の場合、切替直後ヒステリシスの保持時間は６０カウントに設定される。カウント値が５ミリ秒ごとにデクリメントされる場合、６０カウントは３００ミリ秒に相当する。

ステップＳ１４では、保持時間をセットし、それでメモリ１３３ｇを上書きする。カムの切替直後はステップＳ３で初期化された保持時間（初期値）をセットし、以降はステップＳ１２でデクリメントされた残り時間（カウント値）をセットする。

ステップＳ８では、低速又は高速カム切替しきい値ＶＬ，ＶＨのみを更新する。

ステップＳ１１では、現カム状態が要求カム状態と一致する場合、メモリ１３３ｇの残り時間が０か否かを判定する。残り時間が０の場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、低速又は高速カム切替しきい値ＶＬ，ＶＨを初期値に戻す（Ｓ１５）。残り時間が０でない場合（Ｓ１１でＮＯ）、残り時間をデクリメントする（Ｓ１２）。

第２の実施の形態による動弁制御装置は以上のように構成されているため、図１９に示されるように、エンジン回転数が低速カム切替しきい値ＶＬを瞬間的に下回り、その反動でエンジン回転数が高速カム切替しきい値ＶＨ（初期値）を瞬間的に上回ったとしても（図１９中のＥ部参照）、カムが高速カム４１から低速カム３９に切り替えられたとき、所定時間の間、高速カム切替しきい値ＶＨが所定量だけ高くなる。エンジン回転数が高速カム切替しきい値ＶＨを上回った場合も同様に（図１９中のＦ部参照）、カムが低速カム３９から高速カム４１に切り替えられたとき、所定時間の間、低速カム切替しきい値ＶＬが所定量だけ低くなる。所定時間の間、低速及び高速カム切替しきい値ＶＬ，ＶＨは常に一定である。

［他の実施の形態］
上記実施の形態における２種類のカム（低速カム３９及び高速カム４１）の代わりに、１種類のカムを用い、高速時にロッカアームの変移量を大きくするなどにより、リフト量を切り替えるようにしてもよい。また、吸気バルブのみ又は排気バルブのみのリフト量を切り替えるようにしてもよい。さらに、リフト量の切り替えは３段階以上で段階的に行うようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明の実施の形態による動弁制御装置を備えた自動二輪車の全体構成を示す側面図である。 図１に示したエンジンの構造を示す断面図である。 図２におけるIII−III線の断面図である。 図２に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の平面図である。 図４におけるV−V線の断面図である。 図２におけるVI−VI線の断面図である。 図２に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の分解斜視図である。 図７に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の斜視図である。 図１に示したＥＣＵ（動弁制御装置）の構成を示す機能ブロック図である。 図９に示したメモリに記憶される切替判定マップを示す図である。 図９に示したカム切替判定部の第１の実施の形態による動作を示すフロー図である。 図１１中のカム切替判定処理のサブルーチンを示すフロー図である。 図１１中で切替直後ヒステリシスを初期化する処理のサブルーチンを示すフロー図である。 図９に示したメモリに記憶される切替直後ヒステリシス選択マップを示す図である。 図１１に示した動作によるエンジン回転数とカム切替しきい値との関係を示すグラフである。 図９に示したカム切替判定部の第２の実施の形態による動作を示すフロー図である。 図１６中で切替直後ヒステリシスの保持時間を初期化する処理のサブルーチンを示すフロー図である。 図９に示したメモリに記憶される切替直後ヒステリシス選択マップを示す図である。 図１６に示した動作によるエンジン回転数とカム切替しきい値との関係を示すグラフである。 従来の動弁制御装置の動作によるエンジン回転数とカム切替しきい値との関係を示すグラフである。 （ａ）は自動二輪車が直進時に直立している場合のタイヤ有効径を示し、（ｂ）は自動二輪車がターン時に傾斜している場合のタイヤ有効径を示す図である。 自動二輪車がターン時に傾斜している場合のエンジン回転数を示すグラフである。

符号の説明

１３３ａ〜１３３ｇ メモリ
３９ 低速カム
４１ 高速カム
１３１ エンジン回転数算出部
１３２ カム切替判定部

Claims (5)

1. バルブのリフト量を第１のリフト量又は前記第１のリフト量よりも大きい第２のリフト量に切り替える動弁制御装置であって、
   前記バルブのリフト量が前記第２のリフト量に切り替えられている場合において、エンジンの回転数が第１のしきい値を下回ったとき、前記バルブのリフト量を前記第２のリフト量から前記第１のリフト量に切り替え、前記バルブのリフト量が前記第１のリフト量に切り替えられている場合において、前記エンジンの回転数が前記第１のしきい値よりも高い第２のしきい値を上回ったとき、前記バルブのリフト量を前記第１のリフト量から前記第２のリフト量に切り替えるリフト量切替手段と、
   前記リフト量切替手段により前記バルブのリフト量が前記第２のリフト量から前記第１のリフト量に切り替えられたとき、前記第２のしきい値を一時的に高くし、前記リフト量切替手段により前記バルブのリフト量が前記第１のリフト量から前記第２のリフト量に切り替えられたとき、前記第１のしきい値を一時的に低くするしきい値変更手段と備え、
   前記しきい値変更手段は、前記リフト量切替手段によって前記バルブのリフト量が切り換えられたとき、前記第１及び第２のしきい値の変更量、または、前記第１及び第２のしきい値の変更を保持する時間のいずれか一方を、前記エンジン回転数の単位時間当たりの変化量に対応した値に設定する、動弁制御装置。
2. 請求項１に記載の動弁制御装置であって、
   前記しきい値変更手段は、前記リフト量切替手段により前記バルブのリフト量が前記第２のリフト量から前記第１のリフト量に切り替えられたとき、前記第２のしきい値を初期値から前記エンジン回転数の単位時間当たりの変化量に対応した値だけ高くした後、前記第２のしきい値を徐々に低くして初期値に復帰させ、前記リフト量切替手段により前記バルブのリフト量が前記第１のリフト量から前記第２のリフト量に切り替えられたとき、前記第１のしきい値を初期値から前記エンジン回転数の単位時間当たりの変化量に対応した値だけ低くした後、前記第１のしきい値を徐々に高くして初期値に復帰させる、動弁制御装置。
3. 請求項１に記載の動弁制御装置であって、
   前記しきい値変更手段は、前記リフト量切替手段により前記バルブのリフト量が前記第２のリフト量から前記第１のリフト量に切り替えられたとき、前記エンジン回転数の単位時間当たりの変化量に対応して設定された時間の間、前記第２のしきい値を所定量だけ高くし、前記リフト量切替手段により前記バルブのリフト量が前記第１のリフト量から前記第２のリフト量に切り替えられたとき、前記エンジン回転数の単位時間当たりの変化量に対応して設定された時間の間、前記第１のしきい値を所定量だけ低くする、動弁制御装置。
4. 請求項１に記載の動弁制御装置を備えたエンジン。
5. 請求項４に記載のエンジンを備えた自動二輪車。
   

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