(57)【要約】  従来の連続可変バルブリフト機構を備えた内燃機関はスロットルバルブを置換してもポンピングロスの削減効果はなく、アイドリング状態を実現するためには必ず別にカム軸の位相を変える可変バルブタイミング機構を必要とした。  本発明は、連続可変バルブリフト機構を備えたバルブのポートの開口部に多少バルブがリフトしてもガス流を阻止する嵌入部を備えたことにより、総開角可変システムを構成したもので、容積型圧力機関にも用いることが出来る。バルブのオーバーラップを無くすことが可能で、バルブタイミングの変化量を大きくできることと、嵌入部を備えたことによる急速にバルブを閉じることが可能な効果と相乗して、ポンピングロスを削減する。下位概念である連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構は、単一の制御軸によりバルブ開口タイミングを上死点に保つ制御ができるので、スロットルバルブを容易に置換することができる。
2009011145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、当該バルブに連続可変バルブリフト機構を備え、バルブリフト量を変化させることによりバルブ総開角を連続的に変更可能としたことを特徴とした容積型機関。
【請求項２】
吸気（もしくは掃気）バルブに連続可変バルブリフト機構を備えた請求項１の容積型機関であって、排気バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備えた容積型機関。
【請求項３】
回転カムを備えたカム軸と、当該回転カムにより駆動され支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動してバルブを押し開くバルブリフターを備え、前記支軸の移動により、アームとバルブリフター間のレバー比を変えることによりバルブリフト量を、カムとカムフォロワーの接触点をカムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを、バルブ突入部が嵌入部から出る（もしくは入る）タイミングをほぼ一定に保ちながら同時に変更可能としたことを特徴とした連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｌｉｆｔ  ａｎｄ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ、以下、ＶＶＬＴと言う。）を備えた、請求項１の容積型機関。
【請求項４】
カム軸と平行して備えられた制御軸と、当該制御軸の回転によりアームの支軸が移動する機構を備え、支点を中心に揺動するバルブリフターを備え、アームに形成されたカムフォロワーが回転カムのベース円上にある場合には、前記制御軸の回転により当該アームの支軸が移動することによりアームとバルブリフターとの接触部が移動してもバルブリフターは同じ位置に留まるように形成された曲面でバルブリフターのアームに対する摺動部が形成されていることを特徴とした、請求項３の容積型機関。
【請求項５】
カム軸と平行して備えられた制御軸を備え、当該制御軸の回転によりアームの支軸がカム軸を中心として移動する機構を備え、当該アームに形成されたバルブリフターに対する摺動部が当該カム軸の回転軸を中心とした円筒面で形成された請求項３の容積型機関。
【請求項６】
アームの支軸がカム軸とバルブリフターの間に移動可能な機構を備え、当該アームに備えられたカムフォロワーが回転カムのベース円上にある場合には、当該アームとバルブリフターとの接触部が移動してもバルブリフターは同じ位置に留まるような前記支軸の移動に合わせた曲面で当該アームに形成されたバルブリフターに対する摺動部が形成されていることを特徴とした、請求項３の容積型機関。
【請求項７】
回転カムを備えたカム軸と、当該カム軸と平行してクランク状の制御軸を備え、当該制御軸が支える支軸を中心に揺動する前記回転カムにより駆動されるアームを備え、当該アームには揺動カムを備え、当該揺動カムにより駆動されバルブを押し開く自動ラッシュアジャスターを備えたバルブリフターを備えた連続可変バルブリフト機構を備えた請求項２の容積型機関。
【請求項８】
回転カムを備えたカム軸と、当該カム軸と平行してクランク状の制御軸を備え、当該制御軸が支える支軸を中心に揺動する前記回転カムにより駆動されるアームを備え、当該アームには揺動カムを備え、当該揺動カムにより駆動されバルブを押し開くバルブリフターを備え、当該バルブリフターの駆動系に自動ラッシュアジャスターを備え、前記制御軸の回転による前記支軸の移動により、バルブリフターに対する揺動カムの位置を変えることによりバルブリフト量を、カムとカムフォロワーの接触点をカムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを，バルブ突入部が嵌入部から出る（もしくは入る）タイミングをほぼ一定に保ちながら同時に変更可能としたＶＶＬＴを備えた、請求項１の容積型機関。
【請求項９】
回転カムを備えたカム軸と、当該カム軸と平行してクランク状の制御軸を備え、当該制御軸が支える支軸を中心に揺動する前記回転カムにより駆動されるアームを備え、当該アームにより駆動される第２アームを備え、当該第２アームには揺動カムを備え、当該揺動カムにより駆動されバルブを押し開くバルブリフターを備え、前記制御軸の回転による前記支軸の移動により、アームと第２アーム間のレバー比を変えることによりバルブリフト量を、カムとカムフォロワーの接触点をカムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを，バルブ突入部が嵌入部から出る（もしくは入る）タイミングをほぼ一定に保ちながら同時に変更可能としたＶＶＬＴを備えた、請求項１の容積型機関。
【請求項１０】
バルブリフターの駆動系に自動ラッシュアジャスターを備え、カム軸と平行してクランク状の第２制御軸を備え、当該第２制御軸が支える第２支軸を中心に揺動する第２アームを備え、当該第２制御軸の回転により前記第２支軸が移動しバルブリフターに対する第２アームに備えた揺動カム位置を更に変化させる構造を有する請求項９の容積型機関。
【請求項１１】
バルブリフターが支点を中心に揺動する構造をしており、カム軸と平行して備えられた第２制御軸を備え、当該第２制御軸の回転により前記バルブリフターの支点が移動することによりバルブのリフト量を更に変化させる構造を有する請求項３乃至１０の容積型機関。
【請求項１２】
第２制御軸が特定の回転位置にあり、かつ制御軸がバルブリフト量を最小とする位置にある場合にアイドリング状態に適切なバルブリフト量となり、当該両制御軸が共にバルブリフト量を最小とする位置にある場合にはバルブ突入部が嵌入部から出るまでリフトせず、実質上バルブが開かない気筒休止状態となることを特徴とした、請求項１０または１１の容積型内燃機関。
【請求項１３】
バルブリフターに対して自動ラッシュアジャスターを備えた、請求項４乃至６の容積型機関。
【請求項１４】
ＶＶＬＴを備えた吸気バルブを備え、当該バルブを駆動するカム軸と容積型機関の主軸の位相を可変とする可変バルブタイミング機構を更に備えた、請求項３乃至６、または請求項８乃至１０の容積型機関。
【請求項１５】
１種類のバルブに対して複数の回転カムを備え、当該複数の回転カムにより駆動されるそれぞれのアームを備え、当該複数のアームのうちバルブリフターとの接触部の揺動量の最も大きいアームに連動して前記バルブを押し開くバルブリフターを備えた請求項３乃至１０の容積型内燃機関。
【請求項１６】
吸気バルブと掃気バルブに連続可変バルブリフト機構を備えた請求項３乃至１０の直噴式６サイクル機関であって、当該両可変バルブリフト機構のアーム（第２アームおよびバルブリフターを含む。）間に個別動作状態と一体的動作状態を切り替える機構を備えた容積型機関。
【請求項１７】
カム軸と制御軸（第２制御軸を含む。）シリンダーヘッドの上面に直線的に配置し、当該シリンダーヘッドと軸ホルダーとでこれらの軸を支持する共通した割り軸受を構成したことを特徴とした第４、第５、第７、第８または第１０の請求項４，５，７，８または１０の容積型機関。
【請求項１８】
ポートの開口部に形成された嵌入部とバルブに形成された突入部全体を角度の等しい一様の円錐面（テーパー）とした、請求項１乃至１０の容積型機関。
【請求項１９】
ポートの開口部に形成された嵌入部をバルブに対するバルブリフターの摺動方向に長円とした、請求項１乃至１０の容積型機関。
【請求項２０】
ポート内壁にバルブに対して摺動しながらバルブヘッドの位置を固定するバルブ位置決め部材を備えた、請求項１乃至１０の容積型機関。
【請求項２１】
連続可変バルブリフト機構のアームの支軸もしくはアームホルダーの位置を決めるロッドの摺動回転部に回転勘合する偏芯部材を備え、当該偏芯部材を固定する固定部材を備えた請求項１乃至１０の多気筒容積型内燃機関。
【請求項２２】
連続可変バルブリフト機構のバルブ駆動部材としての回転ローラーのローラー径を選択して組付けることを特徴とした、請求項１乃至１０の多気筒容積型機関のアイドリング状態の吸気バルブの通過吸気量の気筒間ばらつき調整方法。
【請求項２３】
吸気バルブにアクチュエータで制御するアイドリング状態が実現可能な可変バルブリフト機構を備えた請求項１乃至１０の容積型内燃機関であって、吸気ポートにスロットルバルブを更に備えたことを特徴とした内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変バルブリフト機構もしくは可変バルブリフト兼可変タイミング機構を用いた総開角可変システムを備えた容積型内燃機関、蒸気機関、容積型ポンプ等（以下、これらを総括して容積型機関という。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ポペットバルブ（以下、単にバルブという。）の開閉の際には、騒音とバルブやその駆動部材の変形を避けるため、バルブを開く際にはバルブをバルブリフターがハンマーのように叩くことのないように、またバルブを閉じる際にもリバウンドしないようにゆっくりと行なう必要がある。そのためバルブリフトカーブは開閉部分を長く必要とする（以下、この開閉部分を緩衝部という。）。そのため、容積型内燃機関ではバルブの開口時間を拡大するために、吸気バルブと排気バルブの開口タイミングをオーバーラップさせるのが一般的で、吸気に排気が混入する原因となっている（例えば、特許文献１、図７参照）。【０００３】
回転カムからのレバー比を変えることによりバルブリフト量を連続的に変化させる連続可変バルブリフト機構は、同時にタイミングは変えられないもの（例えば、特許文献２参照）と、変えられるもの（例えば、特許文献１参照）が知られている。これらはバルブ総開角を変えることはできない。【０００４】
揺動カムを用いた連続可変バルブリフト機構では、バルブリフト量の変化に伴いバルブ総開角をある程度変えられることが知られている（例えば、特許文献３から６参照）。カム軸の位相を機関の主軸に対して相対的に変化させる可変バルブタイミング機構は知られており、当該連続可変バルブリフト機構と併用されている（例えば、特許文献３、３１図参照）。【０００５】
揺動カムを用いた連続可変バルブリフト機構でスロットルバルブを置換し、機関出力を制御することが可能なことは知られており、この場合、パーシャル状態（車両でいう低速の定常走行状態)からアイドリング状態に移行するにはバルブタイミングを大きく遅角しなければならないことが知られている（例えば、特許文献４、図５参照）。【０００６】
多気筒機関において連続可変バルブリフト機構でアイドリング状態を実現するには、部品の加工誤差等により生じる気筒間のばらつきを調整するための手法が必要である（例えば、特許文献６から８参照）。【０００７】
隣接した独立動作可能なバルブ駆動部材である複数のアームを個別動作状態と一体的動作状態を切り替える機構は知られている（例えば、特許文献９参照）。【０００８】
バルブ開口面積の増大を目的として、容積型機関のポートの開口部にポペットバルブのヘッド部分を嵌入させる嵌入部を備え、バルブの開閉を急速に行う機構は知られている（例えば、特許文献１０参照）。【０００９】
４サイクル機関の４行程の後に掃気吸気と掃気排気の２行程を追加した６サイクル機関、及び６サイクル機関の排気ポートに排気の圧力を動力に変換する回生機を備えた回生機付６サイクル機関は知られている（例えば、特許文献１１  図２、図６参照）。その回生機付６サイクル機関の吸気、掃気導入、掃気排気行程の各バルブの開くタイミングはそれぞれの行程の途中にあるべきこと、機関の吸気と排気の圧力の比によりその適切なタイミングが変化することは知られている（同文献、図１０参照）。【００１０】
掃気導入行程で吸気バルブと掃気バルブが開く直噴式６サイクル機関は、当該出願の優先権主張の基礎出願で開示されている。
【特許文献１】特開平６−１０６３３  公報
【特許文献２】特表平９−５０６４０２  公報
【特許文献３】特開２００１−２６３０１５  公報
【特許文献４】特開２００２−８９３０３  公報
【特許文献５】特開２００４−５２１２３４  公報
【特許文献６】特開２００５−２９９５３８  公報
【特許文献７】特開２００４−２７０６０８  公報
【特許文献８】特開２００５−２５６６５３  公報
【特許文献９】特開昭６２−１２１８１０  公報
【特許文献１０】特開昭５７−５９０１６  公報
【特許文献１１】特開２００６−３４８９４７  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
レバー比を変更するタイプの連続可変バルブリフト機構は、構造がシンプルである反面、レバーレシオの変化量を大きく取れず、内燃機関のアイドルリング状態に対応するバルブリフト量とすることはできず、スロットルバルブを置換可能なものではなかった。当然、バルブが開閉しない気筒休止状態を実現することは不可能であった。揺動カムを用いた連続可変バルブリフト機構では、バルブリフト量の変化量を大きく確保できるのでスロットルバルブを置換することが可能となるが、可変機構の構造が複雑になる欠点があった。【００１２】
連続可変バルブリフト機構でスロットルバルブを置換する場合、パーシャル状態やアイドリング状態ではバルブを吸気行程の途中で閉じ、その後は断熱膨張させるのがポンピングロスの削減からは望ましい。しかし、緩衝部の存在により、吸気バルブのバルブタイミングを早めると、吸排のバルブのオーバーラップが拡大し、吸気に排気が混入し異常燃焼などの原因となる。【００１３】
回転が低いほどこのオーバーラップの影響は大きくなるため、リフト量を下げた場合にも低速状態ではタイミングを早めることはできない。特にアイドリング状態の回転数は極端に低く、気筒間のばらつきがあると振動として感じられこともあり、安定した燃焼を行なう必要から、吸気バルブのタイミングはむしろ大きく遅らせる必要があった。このときの気筒内の負圧は大きく、ポンピングロスは大きいものとなる。また、仮にバルブの閉じるタイミングを早められたとしても、緩衝部の存在によりバルブが微小に開口しているため、負圧の大きいところで吸気バルブにより絞られポンピングロスが発生する。結局、連続可変バルブリフト機構によりスロットルバルブを置換しても、ポンピングロスは削減されないという問題がある。【００１４】
６サイクル機関では、１サイクルで吸気と掃気導入の２回ポンピングロスが発生するので、この影響が大きく、問題となる。【００１５】
また、パーシャル状態からアイドリング状態に移行するためには、主にバルブタイミングを大きく遅らせる必要から、別にカム軸の位相を変える可変バルブタイミング機構が必須となる。その可変バルブタイミング機構のアクチュエータは、カム軸が駆動される回転方向に急速に位相を変える必要から大きなものとなり、大きく位相を変化させるので機関出力が不連続となり易い。また、当該可変バルブタイミング機構の存在によりカム軸の位相が変化するので、吸気バルブ用のカム軸とは別に排気バルブ用にも専用のカム軸を備える必要があり、バルブ駆動系が大きなものとなる。【００１６】
他の状態からアイドリング状態へ短時間で確実に移行するためには、連続可変バルブリフト機構の制御軸の低リフト側のロック位置をアイドリング状態のバルブリフト量とすることが確実で最も簡便な手法である。しかし、当該手法はアイドリング状態から更に気筒休止状態を実現することが出来ない問題がある。【００１７】
オーバーラップの存在は、特に回生機を備えた内燃機関、蒸気機関、および圧搾エアーポンプ等、吸気（もしくは掃気）側の圧力と排気側の圧力が異なる容積型機関（以下、容積型圧力機関）では、ガスの逆流につながり機関効率が悪化するので問題となる。【００１８】
容積型圧力機関では、このガスの逆流を避けるため、行程の途中でバルブを開閉することが効率や騒音などから望ましい。しかし、従来のバルブ駆動システムでは、行程の途中で開閉しようとしても、緩衝部の存在によるバルブの絞り効果のためポンピングロスが大きい。そのため蒸気機関に対しては急速に開閉できるスライド式のバルブが使われ、バルブシールの問題が、圧搾エアーポンプではチェックバルブが使われ、作動遅れの問題が生じている。また、圧力が変化する場合に対応して各バルブの開閉タイミングを個別に変化させるためには、各バルブにそれぞれ可変バルブタイミング機構を備えた複数のカム軸が必要となり、スペースを必要とした。【００１９】
内燃機関のアイドリング状態を連続可変バルブリフト機構により吸気量を絞ることにより実現する場合、必要な吸気量が微小であるために多気筒機関では部品の加工精度により気筒間に吸気量のばらつきを生じる。この調整手法として寸法の異なる構成部材を用意して選択的に組み付ける手法は、一度組上げて気筒毎のガス流量を測定した後、適切な寸法の部材に組替える必要があり、組替えの手間と微小寸法差のある部品の製作と分類に費用が掛かるという問題がある。構成部材を分割し、この分割した部材同士の相対位置を調整可能として組み付ける手法は、高い荷重を受けるバルブ駆動部材を分割し組立式とするもので部材のサイズが大きくなる欠点がある。また、荷重方向に固定部材を備えると緩みの懸念がある。
【課題を解決するための手段と発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の課題解決手段は、バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、当該バルブに連続可変バルブリフト機構を備え、バルブリフト量を変化させることによりバルブ総開角を連続的に変更可能としたことを特徴とした容積型機関である。
【００２１】
本課題解決手段により、連続可変バルブリフト機構によりリフト量を増減した場合に、バルブ総開角も同時に連続的に増減することの出来る新たな効果が生じる。連続可変バルブリフト機構に揺動カムを用いた場合には、従来と比べてバルブリフト量の変化に対するバルブ総開角の変化量が更に大きくなる効果がある。
【００２２】
そのため、吸気バルブに当該バルブシステムを備えた内燃機関の場合、最大リフト量が最大の状態でも排気行程で実質上吸気バルブを開口しないので、機関回転数に関わりなくパーシャル状態やアイドリング状態のバルブタイミングをバルブ総開角が減少した分早めることができる。そのためスロットルバルブを置換した場合に、バルブを閉じる時期を早めることが出来ることと、嵌入部を備えたことによる急速にバルブを閉じることが可能な効果と相乗して、機関のポンピングロスを削減することができる。
【００２３】
また、排気バルブとの実質上のオーバーラップが少ないので、アイドリング状態でもバルブタイミングをパーシャル状態から大きく遅らせる必要がない。そのためアイドリング状態からスムーズな出力変化が可能で、バルブリフト量の変化に連動してタイミングを変える機構を備えれば、カム軸の位相を変える可変バルブタイミング機構を必須なものとしない。実質的なバルブリフト量の変化率を大きくするので、レバー比を変えるタイプの連続可変バルブリフト機構でもアイドリング状態に対応するバルブリフト量とすることが可能である。更にバルブの突入部が嵌入部から出なければ、バルブに多少の動きがあっても実質的にバルブを閉じた状態に維持することができるので、実質上バルブが開かない気筒休止が実現可能となる効果がある。
【００２４】
排気バルブに当該バルブシステムを備えた内燃機関では、吸気バルブとの実質上のオーバーラップが少ないので、残留ガスが削減され特にアイドリング状態の燃焼が安定する。低回転時にはリフト量を下げることにより気筒内容積が最大となるピストン下死点時にバルブを開き、ガスの爆発エネルギーを有効に動力に変換し、高回転時にはリフト量を上げることにより、排気バルブ総開角を広げ、バルブの抵抗を減らし高い出力を実現することの出来る利点がある。
【００２５】
本課題解決手段による容積型圧力機関は、その圧力比の変化に対応した適切なバルブタイミングを取ることが出来、行程の途中でバルブを開閉する場合にも急速に行えるので、高効率化と吸排気音の低減を実現することが出来る。例えば圧搾エアーポンプでは排気行程の途中まで排気圧に合わせた圧力に内部のエアーを圧縮し、その後排気することができ、逆流を防止し、駆動力と騒音を低減する。またポペットバルブを基本とするのでバルブシールの問題はなく、機構的に定まったタイミングで開閉されるので作動遅れの問題もない。
【００２６】
第２の課題解決手段は、吸気（もしくは掃気）バルブに連続可変バルブリフト機構を備えた第1の課題解決手段の容積型機関であって、排気バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備えた容積型機関である。
【００２７】
本課題解決手段による内燃機関は、吸気と排気バルブの実質上のオーバーラップを無くすことができ、残留ガスが削減され燃焼が安定する。更に、アイドリング状態でのバルブタイミングをパーシャル状態から早めることが可能となり、ポンピングロスが削減される。
【００２８】
容積型圧力機関の場合、吸気を絞る必要が無いので、本課題解決手段によることで、ほぼ必要なバルブタイミングの変更が可能である。また例えば圧搾エアーポンプでは、吸気行程の途中まで気筒内部のエアーを膨張させてから吸気バルブを開口する方が、駆動力と騒音を低減する。すなわち容積型圧力機関においては、吸気と排気バルブを実質上のアンダーラップとすることが出来るので、ガスが逆流することが無く、機関効率が向上する。
【００２９】
第３の課題解決手段は、回転カムを備えたカム軸と、当該回転カムにより駆動され支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動してバルブを押し開くバルブリフターを備え、前記支軸の移動により、アームとバルブリフター間のレバー比を変えることによりバルブリフト量を、カムとカムフォロワーの接触点をカムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを、バルブ突入部が嵌入部から出る（もしくは入る）タイミングをほぼ一定に保ちながら同時に変更可能としたことを特徴とした連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｌｉｆｔ  ａｎｄ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  、以下、ＶＶＬＴと言う。）を備えた、第1の課題解決手段の容積型機関である。
【００３０】
本課題解決手段による、吸気もしくは掃気バルブにＶＶＬＴを備えた内燃機関は、吸気もしくは掃気バルブを１つの制御システムで、実質的にバルブを開くタイミングを常に上死点として制御できるので、スロットルバルブを容易に置換することができる。本課題解決手段による、排気バルブにＶＶＬＴを備えた圧搾エアーポンプ等の排気側の圧力の高い容積型圧力機関では、圧力比に合わせてバルブ開口タイミングを変化させながら、常に上死点で実質的にバルブが閉じるバルブの制御を１つの制御システムで行なうことが出来る利点がある。カム軸の位相を変える必要が無いので、単一のカム軸ですべてのバルブを駆動することが可能となり、システムがコンパクトになる利点がある。
【００３１】
第４の課題解決手段は、カム軸と平行して備えられた制御軸と、当該制御軸の回転によりアームの支軸が移動する機構を備え、支点を中心に揺動するバルブリフターを備え、アームに形成されたカムフォロワーが回転カムのベース円上にある場合には、前記制御軸の回転により当該アームの支軸が移動することによりアームとバルブリフターとの接触部が移動しても、バルブリフターは同じ位置に留まるように形成された曲面でバルブリフターのアームに対する摺動部が形成されていることを特徴とした、第３の課題解決手段の容積型機関である。
【００３２】
本課題解決手段は、制御軸の回転によりアームの支点軸が移動した場合に、バルブリフターのアームに対する摺動部に形成された曲面形状により、バルブが閉じた場合のバルブリフターを同じ位置に保つことが出来る利点がある。そのため単純な構成でバルブリフト量のより大きな変更が可能で、更に嵌入部の存在によりバルブ開口量が低減され、レバー比を変更するタイプの当該ＶＶＬＴでもアイドルリング状態を実現可能となる。
【００３３】
当該課題解決手段は、最小の構成部材と単一の制御で、第３の課題解決手段の具体的な構成を提供する。少ないスペースで配置できるので、単一のカム軸に対して個別の制御軸を備えることにより、バルブの種類により個別のバルブリフト量とタイミングに変化させることが可能となる。また制御によるアームの移動方向が荷重に対して直角方向であり、制御に必要なアクチュエータが小さいもので済む利点がある。利用方法によってはアクチュエータを省略し、従来のスロットルバルブのようにアクセル操作により直接人が制御することが可能である。
【００３４】
第５の課題解決手段は、カム軸と平行して備えられた制御軸を備え、当該制御軸の回転によりアームの支軸がカム軸を中心として移動する機構を備え、当該アームに形成されたバルブリフターに対する摺動部が当該カム軸の回転軸を中心とした円筒面で形成された第３の課題解決手段の容積型機関である。
【００３５】
本課題解決手段は、アームの支軸をカム軸とバルブリフターの間に移動可能とすることにより、シンプルな構成でバルブのリフト量の変化率を大きく取れる利点がある。アイドリング状態の実現はもちろんのこと、バルブの突入部が嵌入部から出るまでリフトしない気筒休止状態まで実現することが出来る。
【００３６】
第６の課題解決手段は、アームの支軸がカム軸とバルブリフターの間に移動可能な機構を備え、当該アームに備えられたカムフォロワーが回転カムのベース円上にある場合には、当該アームとバルブリフターとの接触部が移動してもバルブリフターは同じ位置に留まるような前記支軸の移動に合わせた曲面で当該アームに形成されたバルブリフターに対する摺動部が形成されていることを特徴とした、第３の課題解決手段の容積型機関である。
【００３７】
本課題解決手段は、第５の課題解決手段と等価の効果がある。更に例えばリンク機構を用いてアームの支軸がカム軸とバルブリフターの間に移動可能な機構を形成することにより、アームホルダーがスライドする溝をシリンダーヘッドに形成する必要が無い利点がある。
【００３８】
第７の課題解決手段は、回転カムを備えたカム軸と、当該カム軸と平行してクランク状の制御軸を備え、当該制御軸が支える支軸を中心に揺動する前記回転カムにより駆動されるアームを備え、当該アームには揺動カムを備え、当該揺動カムにより駆動されバルブを押し開く自動ラッシュアジャスターを備えたバルブリフターを備えた連続可変バルブリフト機構を備えた第２の課題解決手段の容積型機関である。
【００３９】
本課題解決手段は、揺動カムを用いた連続可変バルブリフト機構の部品点数を削減した上で、吸気（もしくは掃気バルブ）に総開角可変システムを備えた第２の課題解決手段の容積型機関の具体的構成の１つを与える。
【００４０】
第８の課題解決手段は、回転カムを備えたカム軸と、当該カム軸と平行してクランク状の制御軸を備え、当該制御軸が支える支軸を中心に揺動する前記回転カムにより駆動されるアームを備え、当該アームには揺動カムを備え、当該揺動カムにより駆動されバルブを押し開くバルブリフターを備え、当該バルブリフターの駆動系に自動ラッシュアジャスターを備え、前記制御軸の回転による前記支軸の移動により、バルブリフターに対する揺動カムの位置を変えることによりバルブリフト量を、カムとカムフォロワーの接触点をカムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを，バルブ突入部が嵌入部から出る（もしくは入る）タイミングをほぼ一定に保ちながら同時に変更可能としたＶＶＬＴを備えた、第１の課題解決手段の容積型機関である。
【００４１】
本課題解決手段は、第３の課題解決手段と同様の利点を有する。更に、従来のタイミングを変化させることの出来ない揺動カムを用いた連続可変バルブリフト機構よりも少ない部品点数で、１つの制御システムで揺動カムを用いたＶＶＬＴを備えた容積型機関を提供する。揺動カムを用いたことにより第３の課題解決手段に比べて、バルブを閉じるタイミングを早めた場合のリフト量を大きくとることが出来、更にポンピングロスを削減する効果がある。
【００４２】
第９の課題解決手段は、回転カムを備えたカム軸と、当該カム軸と平行してクランク状の制御軸を備え、当該制御軸が支える支軸を中心に揺動する前記回転カムにより駆動されるアームを備え、当該アームにより駆動される第２アームを備え、当該第２アームには揺動カムを備え、当該揺動カムにより駆動されバルブを押し開くバルブリフターを備え、前記制御軸の回転による前記支軸の移動により、アームと第２アーム間のレバー比を変えることによりバルブリフト量を、カムとカムフォロワーの接触点をカムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを，バルブ突入部が嵌入部から出る（もしくは入る）タイミングをほぼ一定に保ちながら同時に変更可能としたＶＶＬＴを備えた、第１の課題解決手段の容積型機関である。
【００４３】
本課題解決手段は、第８の課題解決手段に対して、第２アームを増やしたことによりバルブリフト量とタイミングとの関係をより精密に制御可能となり、多様な配置にも対応可能となる利点がある。
【００４４】
揺動カムを用いたことによりレバー比を変更するタイプの連続可変バルブリフト機構に比べて、リフト量を下げた場合のバルブタイミングをより早めることができる。このことは、アーム移動量に対してのカムフォロワーの移動角を大きくすることが可能ということであり、カムフォロワーの曲率半径を小さく設定できることにつながる。例えばカム軸が主軸軸の３分の１の回転数で回転する６サイクル機関の場合、レバー比を変更するタイプでは利用が難しかったローラーカムフォロワーの利用を可能とし、カム軸の駆動トルクを削減する利点がある。
【００４５】
第１０の課題解決手段は、バルブリフターの駆動系に自動ラッシュアジャスターを備え、カム軸と平行してクランク状の第２制御軸を備え、当該第２制御軸が支える第２支軸を中心に揺動する第２アームを備え、当該第２制御軸の回転により前記第２支軸が移動しバルブリフターに対する第２アームに備えた揺動カム位置を更に変化させる構造を有する請求項９の容積型機関である。
【００４６】
本課題解決手段は、制御軸の回転によりＶＶＬＴのレバーレシオを変化させバルブリフトとバルブタイミングを一定の関係で変化させることが出来る上に、更に第２制御軸の回転により第２アームの揺動カムの揺動位置を可変可能とすることでバルブリフト量のみを単独で変化させることが可能となる。カム軸の位相を変化させる可変バルブタイミング機構を備えずにバルブリフト量とタイミングの関係を自由に変化させることができる利点がある。内燃機関の始動時や暖気状態のバルブタイミングを暖気後より遅らせたり、機関の回転数によりバルブタイミングを変えたりすることが可能となる。カム軸の位相を主軸に対して変化させる必要が無いので、単一のカム軸で全バルブを駆動することが可能となる。
【００４７】
第１１の課題解決手段は、バルブリフターが支点を中心に揺動する構造をしており、カム軸と平行して備えられた第２制御軸を備え、当該第２制御軸の回転により前記バルブリフターの支点が移動することによりバルブのリフト量を更に変化させる構造を有する第３乃至１０の課題解決手段の容積型機関である。
【００４８】
本課題解決手段は、第２制御軸の回転によりレバーからバルブまでのレバーレシオを可変可能とすることにより、バルブリフト量のみを単独で変化させることを可能とし、制御軸による連続可変バルブリフト機構の機能と合わせて、カム軸の位相を変化させる可変バルブタイミング機構を用いずに、簡易な機構でバルブリフト量とタイミングを自由に変化させることのできる利点がある。
【００４９】
第１２の課題解決手段は、第２制御軸が特定の回転位置にあり、かつ制御軸がバルブリフト量を最小とする位置にある場合にアイドリング状態に適切なバルブリフト量となり、当該両制御軸が共にバルブリフト量を最小とする位置にある場合にはバルブ突入部が嵌入部から出るまでリフトせず、実質上バルブが開かない気筒休止状態となることを特徴とした、第１０または１１の課題解決手段の容積型内燃機関である。
【００５０】
本課題解決手段は、制御軸の最小バルブリフト側のロック位置をアイドリング位置とすることにより、アイドリング状態を確実に実現することが出来る利点を保ちながら、更に第２制御軸を回転することによりバルブリフト量を下げ、気筒休止状態を実現する。なお本課題解決手段では、バルブの突入部が嵌入部から出なければバルブが完全に停止していなくとも実質上気筒休止状態を実現している。
【００５１】
第１３の課題解決手段は、バルブリフターに対して自動ラッシュアジャスターを備えた、第４乃至６の課題解決手段の容積型機関である。
【００５２】
本発明は、バルブリフト量を変化させる速度は人がアクセル操作を行う程度の速度で行えばよいので、自動ラッシュアジャスターにより多少のバルブリフターの位置変化に追随可能なことに着目してなされたものである。周知な部材である自動ラッシュアジャスターを備えることにより、第４から第６の課題解決手段の容積型機関において、摺動面やリンク長さなどの部品加工精度を低くできる利点がある。本来複雑となるアームとバルブリフターの接触部の曲面形状を単純な平面や円筒面に近似して構成することも可能となる。
【００５３】
第１４の課題解決手段は、ＶＶＬＴを備えた吸気バルブを備え、当該バルブを駆動するカム軸と容積型機関の主軸の位相を可変とする可変バルブタイミング機構を更に備えた、第３乃至６、または第８乃至１０の課題解決手段の容積型内燃機関である。
【００５４】
本課題解決手段による機関は、第３から第６、または第８から第１０の課題解決手段による容積型内燃機関に対して、ＶＶＬＴを備えた吸気バルブに更に可変バルブタイミング機能を備えることにより、自由にバルブリフトとタイミングを選択することが可能となる。
【００５５】
同時にタイミングを変えることのできない可変バルブリフト機構では、可変バルブタイミング機構に位相変化が大きいものを必要とするが、ＶＶＬＴを備えることにより、可変バルブタイミング機構はタイミングを多少遅らせるだけで済むので、可変バルブタイミング機構もしくはＶＶＬＴの制御がフェールしたとしても、バルブとピストンが干渉することはなく、機関が致命的な損傷を受けることが無い利点がある。
【００５６】
第１５の課題解決手段は、１種類のバルブに対して複数の回転カムを備え、当該複数の回転カムにより駆動されるそれぞれのアームを備え、当該複数のアームのうちバルブリフターとの接触部の揺動量の最も大きいアームに連動して前記バルブを押し開くバルブリフターを備えた第３乃至１０の課題解決手段の容積型内燃機関である。
【００５７】
本課題解決手段は、１サイクルで１つのバルブを２回開閉する機関に対して、片方の開閉のみに可変バルブリフト機構を働かせたり、その効果を大きくしたりすることが出来る利点がある。
【００５８】
例えば、回生機付６サイクル機関の排気バルブの場合、排気との圧力比が変化した場合に、掃気排気行程で排気バルブの開口タイミングのみを変更したい要求があるので、本課題解決手段が有効である。また、排気バルブを排気行程で開く以外に吸気行程や掃気導入行程で開くことによる自己ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：  排出ガス再循環）を行なう内燃機関では、排気行程でのバルブリフト量は最大に維持しながら、再循環ガス自己ＥＧＲ導入行程でのバルブリフト量のみを変化させ、再循環ガス量を調整することが可能となる。
【００５９】
第１６の課題解決手段は、吸気バルブと掃気バルブに連続可変バルブリフト機構を備えた第３乃至１０の課題解決手段の直噴式６サイクル機関であって、当該両可変バルブリフト機構のアーム（第２アームおよびバルブリフターを含む。）間に個別動作状態と一体的動作状態を切り替える機構を備えた容積型機関である。
【００６０】
本課題解決手段による直噴式６サイクル機関は、外部システムにより高回転高負荷時には掃気に含まれる排気循環ガスを減らすことにより、吸気行程で掃気バルブからも新気を導入し高い出力を得、同時に掃気導入行程では吸気ポートからも新気を導入して高い冷却効果を得られる利点がある。結果として外部のＥＧＲガス冷却器を低回転低負荷時に合わせたコンパクトなものとすることが出来る利点もある。
【００６１】
第１７の課題解決手段は、カム軸と制御軸（第２制御軸を含む。）をシリンダーヘッドの上面に直線的に配置し、当該シリンダーヘッドと軸ホルダーとでこれらの軸を支持する共通した割り軸受を構成したことを特徴とした第４、第５、第７、第８または第１０の課題解決手段の容積型機関である。
【００６２】
本課題解決手段は、カム軸ホルダーと制御軸のホルダーを共用化することにより、部品点数を増やさずに制御軸に対してアーム等を組付けた状態でシリンダーヘッドに組付け可能となる利点がある。制御軸の軸受をクランク半径に対して小さい径の軸受とすることができ、可変バルブリフト機構をコンパクトに配置できる利点がある。本課題解決手段は、１つのカム軸に対して第２制御軸を含めた複数の制御軸を配置する場合にも適用が可能である。
【００６３】
第１８の課題解決手段は、ポートの開口部に形成された嵌入部とバルブに形成された突入部全体を角度の等しい一様の円錐面（テーパー）とした、第1乃至１０の課題解決手段の容積型機関である。
【００６４】
バルブが閉じる際に、各部品の加工誤差、バルブとバルブステム間のクリアランスによるガタや、振動によるバルブヘッドの偏芯の存在により、ポートの開口部の嵌入部とバルブ突入部とが干渉する場合に、打音が発生し接触部が磨耗する。本課題解決手段は、ポートの開口部の嵌入部とバルブ突入部とが干渉した場合にも広い面積で打撃をよりやわらかく受け止めることが出来、接触時の音と磨耗を低減する効果がある。この効果により嵌入部とバルブ突入部のクリアランスをより少なく設定でき、バルブ突入部が嵌入部にある時のガスリーク量を減らす利点がある。
【００６５】
第１９の課題解決手段は、ポートの開口部に形成された嵌入部をバルブに対するバルブリフターの摺動方向に長円とした、第1乃至１０の課題解決手段の容積型機関である。
【００６６】
バルブはバルブリフターにより摺動摩擦による荷重を周期的に受けるため、バルブ全体が当該摺動方向に動き、回転数によってはバルブヘッド部が共振振動する場合がある。そのためポートの開口部の嵌入部とバルブ突入部とのクリアランスが均一の場合、バルブ突入部が嵌入部に入る際にバルブリフターとの摺動方向で特に干渉しやすい。本課題解決手段は、特にこのバルブリフターとの摺動方向の嵌入部のクリアランスを大きくすることで、その他の方向のクリアランスをより少なく設定でき、バルブ突入部が嵌入部にある時のガスリーク量を減らす効果がある。
【００６７】
第２０の課題解決手段は、ポート内壁にバルブに対して摺動しながらバルブヘッドの位置を固定するバルブ位置決め部材を備えた、第1乃至１０の課題解決手段の容積型機関である。
【００６８】
本課題解決手段は、バルブヘッド部の動きを抑制することにより、嵌入部のクリアランスを少なく設定でき、バルブ突入部が嵌入部にある時のガスリーク量を減らす効果がある。
【００６９】
第２１の課題解決手段は、連続可変バルブリフト機構のアームの支軸もしくはアームホルダーの位置を決めるロッドの摺動回転部に回転勘合する偏芯部材を備え、当該偏芯部材を固定する固定部材を備えた第1乃至１０の課題解決手段の多気筒容積型内燃機関である。
【００７０】
本課題解決手段の偏芯部材は、多気筒機関のアイドリング状態の気筒間の吸気バルブの通過吸気量のばらつきを調整する部材として小さく、それでいて接触面を広くできるので面圧が低く、磨耗の恐れがない。連続可変バルブリフト機構の部品を全て組付けた状態で調整可能で、調整の手間が少なく、確実な固定が可能な利点がある。
【００７１】
第２２の課題解決手段は、連続可変バルブリフト機構のバルブ駆動部材としての回転ローラーのローラー径を選択して組付けることを特徴とした、第1乃至１０の課題解決手段の多気筒容積型機関のアイドリング状態の吸気バルブの通過吸気量の気筒間ばらつき調整方法である。
【００７２】
本課題解決手段による多気筒機関のアイドリング状態の気筒間ばらつき調整方法は、吸気量のばらつきを調整する部材として、回転ローラーは小さい部材でかつ異なるサイズのものを準備するのが容易な点に着目したものであり、組替えも容易な利点がある。
【００７３】
第２３の課題解決手段は、吸気バルブにアクチュエータで制御するアイドリング状態が実現可能な可変バルブリフト機構を備えた第１乃至１０の課題解決手段の容積型内燃機関であって、吸気ポートにスロットルバルブを更に備えたことを特徴とした内燃機関である。
【００７４】
従来のスロットルバルブや従来の可変バルブリフト機構による機関出力制御方法では、ポンピングロスが大きいという問題があるが、このことにより吸気温度を高めることで、機関の冷間始動が容易となる効果もある。対してアイドリング状態が実現可能な可変バルブリフト機構を備えた第１から第１０の課題解決手段の容積型内燃機関では、吸気行程の途中で吸気バルブが素早く閉じるため、その後気筒内で吸気が一度断熱膨張しその後に圧縮されるので、圧縮行程完了時の気筒内の吸気温度が下がる。そのためこの吸気温度の低下分、機関の冷間始動がしにくくなる問題がある。
【００７５】
本課題解決手段は、吸気ポートにスロットルバルブを更に備えたことにより、機関始動時にはアクチュエータを含めた制御手段により吸気バルブのリフト量を高めることにより、スロットルバルブで吸気量を制御することが可能となる。吸気バルブを閉じるタイミングを吸気行程の完了する時期に近づけることにより、上記断熱膨張を避け、従来のスロットルバルブを備えた機関と同様の状態で始動が行えるようになる。暖気が完了し、気筒内の温度が上昇したところでバルブリフト量を下げ、可変バルブリフト機構での出力制御に戻す。アクセルからのスロットルバルブの駆動系に従来の機械式のものを用いれば、特にスロットルバルブにアクチュエータを備える必要も無い。
【００７６】
本課題解決手段は、出力制御システムを2つ備えたことにより、片方の制御システムのフェール時にも機関の出力を制御可能な冗長性を備えることが出来る利点もある。例えば可変バルブリフト機構の制御システムがフェールしたときに最大バルブリフト状態に固定されるようにすることにより、従来機関と同様にスロットルバルブで機関出力を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】バルブ突入部とポート開口部の嵌入部の断面図（実施例１）
【図２】可変バルブリフト機構によるバルブリフト量のグラフ（実施例２）
【図３】揺動カムによる可変バルブリフト機構を備えたシステム図（実施例３）
【図４】同システムのバルブリフト量のグラフ（実施例３）
【図５】回生機を備えた直噴式６サイクル機関の全バルブの駆動システム図（実施例４）
【図６】同機関の吸気バルブのリフト量のグラフ（実施例４）
【図７】同機関の排気バルブのリフト量のグラフ（実施例４）
【図８】同機関のＥＧＲシステム図（実施例４）
【図９】６サイクル機関の吸気バルブ駆動システム図（実施例５）
【図１０】同機関の吸気もしくは掃気バルブのリフト量のグラフ（実施例５）
【図１１】６サイクル機関の独立制御可能な吸気と掃気バルブの駆動システム図（実施例６）
【図１２】偏芯部材正面図と断面図（実施例６）
【図１３】４サイクル機関の吸気バルブ駆動システム図（実施例７）
【図１４】容積型内燃機関のスロットルバルブ併設システム図（実施例８）
【図１５】直噴式６サイクル機関の吸気バルブ駆動システム図（実施例９）
【図１６】同機関の吸気バルブのリフト量のグラフ（実施例９）
【図１７】第２アームに揺動カムを備えた６サイクル機関の掃気バルブ駆動システム図（実施例１０）
【図１８】同機関の吸気及び掃気バルブのリフト量のグラフ（実施例１０）
【図１９】第２制御軸を備えた４サイクル機関の吸気バルブ駆動システム図（実施例１１）
【図２０】同機関の吸気バルブのリフト量のグラフ（実施例１１）
【図２１】ＶＶＬＴと可変バルブタイミング機構を備えた吸気バルブのリフト量のグラフ（実施例１２）
【図２２】回生機付６サイクル機関の排気バルブ駆動システム図（実施例１３）
【図２３】同機関の排気バルブのリフト量のグラフ（実施例１３）
【図２４】吸気バルブと嵌入部の局部拡大断面図（実施例１４）
【図２５】バルブと全体をテーパーに構成した嵌入部の局部拡大断面図（実施例１５）
【図２６】気筒内から見た嵌入部を長円形とした嵌入部の概念図（実施例１６）
【図２７】バルブ位置決め部材を備えたポートの断面図（実施例１７）
【図２８】バルブ側にバルブ位置決め部材を備えたポートの断面図（実施例１８）
【符号の説明】
【００７８】
１      ６サイクル機関
２      ４サイクル機関
１８    インジェクター
１９    点火プラグ
２０    シリンダーヘッド
２１    吸気ポート
２1ＢＳ，３１ＢＳ，４１ＢＳ    バルブシート
２1Ｆ，３１Ｆ，４１Ｆ    嵌入部
２２    吸気バルブ
２２P    位置決め部材
２２Ｒ，３２Ｒ，４２Ｒ    バルブに形成された突入部
２３    スロットルバルブ
２４    アクセルセンサー
３１    排気ポート
３１P    位置決め部材（３１ＰＢ  接続部材，３１ＰＧ  ガイド部，３１ＰＯ  外周部）
３２    排気バルブ
４１    掃気ポート
４２    掃気バルブ
４３    掃気ポートバルブ
４４    循環ポートバルブ
５１    従動アーム
５２    従動アーム支軸
５４    プッシュロッド
５６  １２１Ｒ  ロッド
５７    固定ピン
５８    連結ピン
５９    付勢部材
６３    排気触媒
６８    排気センサー
８１、８２、８５    レバー
８３    ロッド
８６    ボルト
９１    バルブ制御アクチュエータ
９２    ロックピン制御ソレノイド
９３    制御用油路
９４    ポートバルブ制御アクチュエータ
１００  排気タンク（脈動防止用）
１１１  循環ポート
１１２  ＥＧＲガス冷却器
１２０  吸気（掃気）カム軸
１２１  吸気カム
１２２，１３２，１４２  制御軸
１２２ＦＵ，１３２ＦＵ，１４２ＦＵ  支軸
１２３、１４３  第２制御軸
１２３ＦＵ，１４３ＦＵ  第２支軸
１２４，１４４  （制御）ロッド
１２５  偏芯部材
１２６，１３６，１３６B，１４６，１４６Ｂ  アーム
１２６ＦＡ，１３６ＦＡ，１４６ＦＡ  揺動カム
１２６ＣＦ，１３６ＣＦ，１３６ＢＣＦ，１４６ＣＦ  カムフォロワー
１２７，１３７，１４７  バルブリフター
１２７ＲＡ  油圧式ラッシュアジャスター
１３０  排気カム軸
１３１  排気カム
１３３  掃気排気カム
１３７ＳＨ  バルブリフター軸
１３８  偏芯輪
１３９  スプリングピン
１４１  掃気カム
１４５  ロックピン
１４６Ｒ  ローラー
１４８、１４８Ｂ  アーム軸
１４９、１４９Ｂ  アームホルダー
１５１  発電機
１５５  発電兼用補助モーター
２００  排気タービン
２５０  タービン駆動モーター
２８０  新気過給タービン
２８１  循環ガス過給タービン
５１０  アクセルペタル
５６０  モーター制御器
５６１  動力線
５８０  バッテリー
６１０  制御用コンピュータ
【発明を実施するための最良の形態】
【００７９】
本発明による課題解決手段を図に表した実施例に基づき説明する。
【実施例１】
【００８０】
図１Ａ図は、吸気バルブ２２とシリンダーヘッドに形成された吸気ポート開口部のバルブシート２１ＢＳの断面図である。シリンダーヘッド全体は省略してある（以下、バルブ駆動システム図において同様である。）。ポート開口部にはバルブに形成された突入部２２Ｒが嵌入する嵌入部２１Ｆが形成されたバルブシード２１ＢＳが、シリンダーヘッドに一体に鋳込まれている。バルブがリフトしてもリフト量がＬ以下の間は、突入部２２Ｒが嵌入部２１Ｆの中にあり、吸気ガスの通過は無いように構成されている。【００８１】
Ｂ図は、他の形態の実施例の予混合気式機関の吸気ポート開口部の断面図である。予混合気式機関の場合、吸気ポートの嵌入部とバルブの突入部との間には液体状態の燃料が留まりやすい。バルブの着座部であるテーパー部より燃焼室側に燃料が留まると、燃焼中に揮発し、黒煙が生じ、壁面に煤として付着し、燃費も悪化する。そこで、嵌入部を着座部に対してポート側に備えたものである。
【実施例２】
【００８２】
図２Ａ図はバルブ駆動機構に、レバー比のみを可変とした連続可変リフト機構を備えた吸気バルブの主軸の位相に対するリフト量のグラフである。吸気行程開始時のピストン上死点の主軸角を０°とし、左の縦軸が着座状態からのバルブのリフト量を示している。バルブリフト量が変化してもその総開角に変化は無い。【００８３】
右の縦軸は、図１のようにバルブ側に突入部、ポート開口部に長さＬの嵌入部が形成された場合の実効リフト量を示している（以下、バルブリフト量のグラフにおいて同様である。）。バルブリフトがＬとなり、突入部が嵌入部から出て、バルブが実質的に開き始めるリフト量を０としたこの実効リフト量でバルブ総開角を見ると、バルブリフト量が下がるほどバルブ総開角が狭くなっている。このように連続可変バルブリフト機構を備えた機関のポートの開口部に、バルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させる嵌入部を備えることにより、バルブリフト量が下がるほど総開角が狭くなる新たな効果が生じ、バルブ総開角可変システムが構成される。  【００８４】
Ｂ図は、当該連続可変リフト機構を備えた機関の主軸とカム軸の間にカム軸の位相を変える連続可変バルブタイミング機構を備え、その制御により常にピストン上死点でバルブリフトがＬとなり実質上バルブが開き始めるようにした場合の、主軸の位相に対する吸気バルブのリフト量のグラフである。このようにバルブリフト量を下げるに従いタイミングを早めることが出来る。バルブの閉じるタイミングは吸気行程の途中にあり、嵌入部を備えたことによる急速にバルブを閉じることが可能な効果と相乗して、機関のポンピングロスを削減することができる。吸気バルブが排気行程で実質上開口しないので、容積型機関のガス交換効率を高め、機関効率を高める。内燃機関では気筒内の吸気温度を低く出来るので異常燃焼を生じにくく圧縮比を高めることが可能となる。アイドリング状態でもパーシャル状態から更に進角することが可能で、アイドリング状態からパーシャル状態、更には全開状態まで連続的に遅角しながらバルブリフト量を増加することにより、円滑に機関出力を変化させることができる。
【実施例３】
【００８５】
図３Ａ図は、第１および第１７の課題解決手段による機関の揺動カムによる連続可変バルブタイミング機構を備えた吸気バルブのシステム図である。カム軸１２０は左回転している。本図はバルブリフト量が最大の状態を示し、アーム位置はバルブがリフトを開始する直前の状態を示している。【００８６】
カム軸１２０に備えた吸気カム１２１に対してロッド１２１Ｒで接続され、アーム１２６は支軸１２２ＦＵを中心に揺動する。揺動カム１２６ＦＡはアーム１２６に一体に形成されており、その揺動によりバルブリフター１２７が揺動し、吸気バルブ２２を開閉する。クランク状の制御軸１２２は支軸１２２ＦＵを支え、回転することにより支軸１２２ＦＵを移動し、バルブリフター１２７に対する揺動カム１２６ＦＡの位置を変え、バルブのリフト量を変化させる。【００８７】
Ｂ図は制御軸が左に回転した、バルブリフト量が最小の状態を示している。カム軸はＡ図と同じ位相にある。二点差線で示された吸気カム１２１、アームおよびバルブリフターの位置は、それぞれの図の状態での最大揺動位置を示している。支軸１２２ＦＵの移動の過程で、支軸とバルブリフター１２７の被駆動部の曲率半径中心との距離がわずかに変化するが、油圧式ラッシュアジャスター１２７ＲＡの作動によりバルブリフター１２７が追随するので機能上支障はない。【００８８】
本実施例では両制御軸とカム軸は２点鎖線で示したシリンダーヘッド上面に位置しており、共通した図示されていない軸ホルダーとシリンダーヘッドで形成された割り軸受で支持されている（以下、バルブのシステム図におけるカム軸中心を通る２点鎖線の直線は同様にこの関係にあるシリンダーヘッド上面位置を示している。）。【００８９】
図４Ａ図は、当該揺動カムによる連続可変バルブリフト機構を備えた吸気バルブの主軸の位相に対するバルブリフト量のグラフである。揺動カムによる連続可変バルブリフト機構は、機構自体にバルブリフトが下がるほど多少バルブ総開角が狭くなる特性を備えている。しかし、右軸の実効リフト量で見ると、総開角が狭くなる特性がより顕著となる【００９０】
Ｂ図は、当該連続可変リフト機構を備えた機関に連続可変バルブタイミング機構を備え、その制御により、常にピストン上死点でバルブが実質的に開くようにした場合の、主軸の位相に対する吸気バルブのリフト量のグラフである。従来の揺動カムを用いた可変バルブシステムに比べて、リフト量を下げるに従い進角できる角度が大きく、排気行程でバルブが実質上開かないので、アイドリング状態を実現するために遅角する必要が無い。バルブを閉じるタイミングが早まり、嵌入部を備えたことによる急速にバルブを閉じることが可能な効果と相乗して、機関のポンピングロスを削減することができる。揺動カムの特性により、レバー比を変更するタイプの連続可変リフト機構（図２Ｂ図）に比べても、バルブ総開角が同じ場合のバルブリフト量が大きく、更にポンピングロスは低減される。
【実施例４】
【００９１】
図５は、第２、第３、第７、第９、第１６および第１７の課題解決手段による回生機を備えた直噴式６サイクル機関のバルブ駆動システム図である。カム軸１２０は右回転している。本図の回転カム位置は爆発・膨張行程の開始タイミングにある（以下、バルブ駆動システム図について同様である。）。【００９２】
吸気バルブ２２と掃気バルブ４２の大きさは等しく、手前に掃気バルブがある。吸気バルブと掃気バルブの各駆動機構の構成部品は重なり合って存在している。共通したクランク状の制御軸１２２にある支軸１４２ＦＵ（１２２ＦＵ）で、揺動カムを備えたアーム１４６（１２６）を直接支える構造となっている。【００９３】
排気バルブ側の機構は第３および第９の課題解決手段による機関の構成要素であるＶＶＴＬとなっている。排気カム１３１および掃気排気カム１３３によりアーム１３６を揺動させ、更に当該アームはプッシュロッド５４を介して揺動カム１３６ＦＡを備えた従動アーム５１を揺動させる。本図はそれぞれのバルブが最大のリフト量となる制御軸位置を示している。【００９４】
各アーム１２６、１３６、１４６は、それぞれに備えられた付勢部材５９により、カムフォロワー１２６ＣＦ、１３６ＣＦ、１４６ＣＦが回転カムに付勢するようにモーメントを与えられている。【００９５】
本図実線の状態から吸気と掃気の制御軸１２２を左回転することにより、吸気と掃気のアーム１２６、１４６の支軸１２２ＦＵ，１４２ＦＵを左に移動することが出来る。それに従い各アームの揺動開始位置が２点鎖線の位置まで移動し、吸気バルブと掃気バルブのバルブリフト量が変化する。掃気バルブのアーム１４６にはロックピン１４５があり、作動していない状態では掃気導入行程では掃気バルブのみが、吸気行程では吸気バルブのみが開く。機関回転数が高くなると油圧制御によりロックピンが吸気バルブのアーム１２６側に飛び出し、吸気バルブのアームにある穴に嵌入し、吸気バルブのアーム１２６と掃気バルブのアーム１４６が一体的に動作する。当該状態となると、掃気導入行程で吸気バルブも開くようになり、吸気行程で掃気バルブも開くようになる。【００９６】
排気の制御軸１３２は実線の状態から左回転することにより、アーム１３６の支軸１３２ＦＵを下方に移動し、排気カムに対するタイミングを早める。アーム１３６を２点鎖線の位置まで移動可能で、同時に従動アーム５１に備えられた揺動カムの揺動位置を２点鎖線の位置まで移動し、排気バルブ３２のリフト量を下げる。【００９７】
図６ は、当該実施例の吸気と掃気バルブの主軸の位相に対する共通のリフト量のグラフである。本実施例では掃気カム１４１と吸気カム１２１をはじめ、各駆動部材が同一形状であるので、吸気、掃気吸気行程の各工程の開始点を主軸角０°で表すと同一のリフトカーブとなる。吸気圧や掃気圧に対して排気側の圧力が高い回生機付内燃機関の場合、ある程度燃焼室に残留した排気ガスもしくは掃気ガスが膨張し圧力が掃気圧や吸気圧に近づいたところでバルブを開けることで、ガスのポートへの逆流を防止する。効率の向上と騒音の低減のため、圧力比に合わせて上死点後の適切な時期にバルブが開くバルブリフトカーブが選択される。【００９８】
最も低いカーブは吸気や掃気圧に対する排気圧の圧力比を高めた、回生機付６サイクル機関の効率を最大とする理想回生圧に対して適したバルブタイミングとなっている。最も高いカーブは高回転高負荷時のバルブリフトカーブである。高回転高負荷時は圧力比を下げるので開口タイミングを早め、吸気量を増やすためバルブ総開角が広いリフトカーブが選択される。バルブの閉じるタイミングは積極的に遅らせて吸気慣性を利用し、吸気の充填効率を高める。このように連続可変バルブリフト機構によりバルブリフト量を変えることのみにより、開口タイミングを含め機関の状態に合わせたバルブリフトカーブを得ることが出来る。【００９９】
図７は、本実施例の主軸の位相に対する排気バルブのリフト量のグラフである。排気行程の終了点を主軸角０°とし、掃気排気行程の終了点を主軸角３６０°で表している。吸気バルブと同様に最も低いカーブは理想回生圧に対して適したバルブタイミングとなっている。最も高いカーブはバルブ総開角の広い高回転高負荷時に適したバルブリフトカーブである。最も高いリフトカーブの状態からアームの移動により、バルブリフト量を下げながらタイミングを遅らせ、理想回生圧に適した最も低いバルブリフトカーブまで連続的に変化させることが出来る。当該排気バルブの駆動機構は、本図に表されているように、掃気排気行程でも排気行程でも、バルブリフト量とタイミングの関係は各行程が終了するピストンが上死点に来るタイミングで、常にほぼバルブが嵌入部に入るリフトとなるように設定されている。【０１００】
本実施例は回生機を備えた容積型内燃機関のバルブ駆動システムであるが、吸気バルブと掃気排気行程時の排気バルブのシステムを転用して、吸気側の圧力に対して排気側の圧力が高く変化する圧搾エアーポンプ等の機関に利用可能である。更にその吸排を反転することにより、変化するガス圧を動力に変換する蒸気機関等に利用可能である。【０１０１】
図８は、当該バルブ駆動システムを備えた過給機と回生機を備えた直噴式６サイクル機関のＥＧＲシステム図である。回生機としての排気タービン２００の出力を発電機１５１で電力に変換し、その電力で６サイクル機関１に直結した補助モーター１５５を駆動するハイブリットシステムとなっている。掃気ポート４１にはＥＧＲガス冷却器１１２で冷却した排気ガスを導く循環ポート１１１があり、新気と排気循環ガスに対しては個別に過給タービン２８０、２８１が備えられ、掃気の循環ガスと新気との比率を掃気ポートバルブ４３と循環ポートバルブ４４で調整している。この調整は排気温度や酸素濃度を感知する排気センサー６８からの信号により、制御用コンピュータ６１０がポートバルブ制御アクチュエータ９４を駆動することにより行っている。更に制御用コンピュータ６１０は、過給タービン駆動モーター２５０や機関に取り付けた発電兼用補助モーター１５５の回転数信号等から、６サイクル機関１の吸気と排気の圧力比を計算し、アクセルセンサー２４からの信号を感知して、それらに対応して、バルブ制御アクチュエータ９１、ロックピン制御ソレノイド９２およびポートバルブ制御アクチュエータ９４を制御し、更にモーター制御器５６０を介してモーター１５５、２５０および発電機１５１を制御している。【０１０２】
機関が低回転低負荷状態では循環ポートバルブ４４が開き、掃気ポートバルブ４３はほぼ閉じている。この時、掃気導入行程では掃気バルブのみが開き、ガス冷却器１１２で冷却された排気循環ガスが気筒内に導入され、吸気行程では吸気バルブのみが開き、新気が導入される。この状態では掃気のほぼすべてを排気循環ガスに置換し、吸気行程では吸気バルブのみが、掃気導入行程では掃気バルブのみが開き、排気ガスの酸素濃度をほぼ０とし排気触媒６３による窒素酸化物の還元を促している。排気循環ガス量は主に掃気ポートバルブ４３の開閉により掃気ポート内の圧力を変化させることにより調整されている。バルブ制御アクチュエータ９１は、圧力比に対応して制御され、リンク機構８１〜８３を介して全バルブの連続可変バルブリフト機構を制御している。【０１０３】
機関が高回転高負荷状態になると循環ポートバルブ４４は閉じ、掃気ポートバルブ４３が全開となり、掃気は新気で構成される。この時、油圧制御ソレノイド９２が作動してロックピン背面に油圧が導入され、ロックピン１４５が作動し、掃気バルブと吸気バルブのアームが一体的動作状態となる。掃気導入行程で吸気バルブも開き、両バルブからより低い温度の新気が導入され、気筒内をより効果的に冷却する。吸気行程では掃気バルブも開くようになり、両バルブから充分な新気が導入され、高い出力が実現する。一時的に排気は酸素過多となるが、触媒の状態は次に低回転低負荷状態に移行したときに吸気の量に対する燃料噴射量を過多とすることにより調整する。
【実施例５】
【０１０４】
図９Ａ図は、第３、第４、第１３および第１７の課題解決手段による通常の６サイクル機関の吸気バルブの駆動システム図である。カム軸１２０は左回転しており、カム軸１２０には吸気カム１２１と２点差線で示す掃気カム１４１が配置されている。吸気バルブ２２と掃気バルブ４２の大きさは等しく、本図ではこのバルブも含めて掃気バルブの連続可変バルブタイミング機構の構成部品は吸気バルブの機構構成部品と同一位置の手前側に存在する。本図のカム位置は爆発・膨張行程の開始タイミングを示し、バルブリフト量が最大となる制御軸１２２の回転位置を示している。このとき、アーム１２６とバルブリフター１２７は二点鎖線の位置まで揺動する。【０１０５】
Ｂ図は、アイドリング状態の制御軸位置を示しており、バルブリフターは二点鎖線の位置までしか揺動しない。Ａ図の状態から制御軸１２２を右回転することにより、支軸１２２FU が吸気カムの回転方向と逆方向に移動し、それに従いカムとカムフォロワーの接触点が移動し、バルブタイミングが早まる。同時に、アーム１２６とバルブリフター１２７との接触点をバルブリフターの支点から遠ざけるので、バルブリフターの揺動量が減り、バルブリフト量が減る（以下同様にバルブ駆動システム図において、Ａ図はバルブリフト量が最大の状態を、Ｂ図はアイドリング状態を示す。）。【０１０６】
アーム１２６のバルブリフターに対する駆動荷重方向がバルブリフターの支点に向き過ぎると、極端に作動荷重が高まるので、アームの揺動に伴い接触点が支点から遠ざかるように、アームの支軸の位置を高い位置にしている。【０１０７】
バルブリフター１２７のアームに対する接触部は、アームがカムのベース円に沿って移動してもバルブリフターは同じ位置に留まるように形成された曲面で形成されている。アーム１２６をバルブリフターの支点から遠ざかる方向に移動したときにバルブリフト量をより小さくできる様に、当該曲面が凸形状となるように、アームの支軸は制御軸の下方を移動するように配置されている。曲面を凸形状にすることは加工を容易にする効果もある。【０１０８】
図１０は、当該実施例の支軸の移動に伴う、吸気および掃気バルブの主軸の位相に対するリフト量のグラフである。ほぼ各行程開始点である０°で、バルブ突入部が嵌入部から出るリフトとなるようにタイミングが設定されている。
【実施例６】
【０１０９】
図１１Ａ図は、第５、第１３、第１７および第２１の課題解決手段による６サイクル機関の吸気および掃気バルブのシステム図である。カム軸１２０には吸気カム１２１と掃気カム１４１が配置され、右回転している。本実施例では吸気バルブ２２と掃気バルブ４２の大きさは等しく、本図ではこのバルブも含めて吸気バルブのバルブリフター１２７、アーム１２６、アームホルダー１４９、アーム軸１４８は掃気バルブの機構構成部品１４７，１４６，１４９Ｂ，１４８Ｂと重なり合って背後に存在する。【０１１０】
本実施例の吸気バルブと掃気バルブの各ＶＶＴＬは、それぞれにクランク状の制御軸１２２、１４２を備えており、独立して制御可能なものである。本実施例ではアクセルペタル５１０に連動して吸気バルブの制御軸１２２を駆動し、アクチュエータ９１と２点鎖線で示したリンク機構８１，８２，８３，８５により掃気バルブの制御軸１４２の相対角度を制御している。【０１１１】
Ｃ図、D図はそれぞれＡ図、B図を上方から見た平面図で、シリンダーヘッド２０は軸ホルダーとの合わせ面のみを表している。当該合わせ面の上下にはそれぞれ、吸気カム１２１、掃気カム１４１が備えられている。制御軸１２２、１４２とそれぞれのアームホルダー１４９、１４９Ｂとの間はロッド１２４、１４４で接続され、制御軸の回転に伴いアームホルダーがカムの回転方向に移動する。D図からわかるように制御軸１２２、１４２の軸受け部と支軸を繋ぐ部分は細くなっており、各ロッド１２４、１４４は各制御軸の軸方向に組み立て可能となっている。【０１１２】
アーム１２６、１４６を支えるアーム軸１４８、１４８Ｂをアームホルダー１４９、１４９Ｂが支えている。カム１２１、１４１はそれぞれアームを揺動し、アームの揺動運動に連動して揺動するバルブリフター１２７，１４７により、それぞれのバルブ２２、４２を押し開く。アーム１２６、１４６とアームホルダー１４９、１４９Ｂの間にはカムフォロワー１２６CF、１４６CFを回転カムに押し付ける付勢部材５９が組み込まれ、カムフォロワーがカムから離れないように付勢している。それぞれのアームは、アームを支えるアーム軸１４８を保持するアームホルダー１４９ごと２点鎖線で示す円弧状の溝ａに沿って移動する。当該移動により、カムの回転角に対するカムフォロワーの位置を変えタイミングを変化させ、同時にバルブリフターに対する作用点の位置を変えることにより、図１０と同様のバルブリフトカーブ群を得ている。円弧状の溝ａは、シリンダーヘッドと軸ホルダーに取り付けられた半円形の部材により形成されている。【０１１３】
アームの支軸がカム軸を中心として摺動移動する構成をとることで、アームのバルブリフターに対する摺動部をカム軸の回転軸を中心とした円筒面で形成することにより、必然的にバルブリフターは定位置から駆動される。【０１１４】
ロッド１２４、１４４の長さは、偏芯部材１２５を回転することにより、バルブ駆動系をすべて組み込んだ状態で調整可能となっている。多気筒機関のアイドリング状態の気筒間の吸気、掃気量のばらつきを当該調整手段により調整後、偏芯部材１２５をボルト８５でロッドに固定する。固定方向が荷重方向に対して垂直で、確実な固定が可能である。【０１１５】
図１２A図はＤ図吸気側の偏芯部材１２５単品の拡大図である。B図はその断面図である。
【実施例７】
【０１１６】
図１３は、第６、第１３、第１７および第２１の課題解決手段による４サイクル機関の吸気バルブのシステム図である。カム軸１２０は右回転している。本実施例もアーム１２６を支えるアーム軸１４８をアームホルダー１４９で支えている。当該アームホルダーはクランク状の制御軸１２２に備えた支軸１２２ＦＵにその一端を支持されながら、シリンダーヘッドに対して固定された固定ピン５７を軸として揺動するロッド５６と連結ピン５８で結合され、リンク機構を構成している。当該リンク機構により、アームがアーム軸ごとカム軸とバルブリフターの間に移動可能となっている。アーム１２６に形成されたバルブリフターに対する摺動部は、アームに備えられたカムフォロワー１２６CFが吸気カム１２１ のベース円上にある場合には当該アームとバルブリフターとの接触部が移動してもバルブリフターは同じ位置に留まるようなアームの移動に合わせた曲面aで形成されている。【０１１７】
本実施例のアームシャフト１４８は、リンクの構成上太線の１点鎖線ｂに沿ってわずかに波打つように移動する。これにあわせて上記曲面ａも複雑なものになるはずであるが、本実施例ではこれを円筒面で近似している。このことにより、支軸の移動に伴いアームの摺動部とバルブリフター１２７との相対位置がわずかに変化するが、油圧式ラッシュアジャスター１２７ＲＡの作動により、バルブリフター１２７はその動きに追随するので、実用上問題が無い。【０１１８】
制御軸１２２とアームホルダー１４９との間には偏芯部材１２５（図１２）を介している。多気筒機関の気筒間のアイドリング状態のばらつきの調整は、当該偏芯部材１２５を回転することにより、バルブ駆動系をすべて組み込んだ状態で、アーム軸１４８の位置をアームホルダー１４９ごと微調整することにより行なう。調整後、ボルト８５でアームホルダー１４９に固定する。
【実施例８】
【０１１９】
図１４は実施例８の第２３の課題解決手段によるスロットルバルブ２３を併設した、実施例７の予混合式４サイクル機関を用いた出力制御システムの概念図である。従来機関と同様にアクセルペタル５１０から直接スロットルバルブ２３を駆動している。更に、アクセルセンサー２４で検知された信号に合わせて制御用コンピュータ６１０が吸気バルブのバルブ制御アクチュエータ９１を駆動し、吸気バルブのＶＶＬＴを制御している。通常はスロットルバルブの開度に対して吸気バルブの方の吸気量を絞ることで、ＶＶＬＴの制御で機関の出力を制御している。【０１２０】
制御用コンピュータ６１０は他に触媒センサー６８からの信号や機関回転数信号を感知し、機関の状態が始動時や暖気状態であると判断した場合には吸気バルブのリフト量を大きくする制御を行なう。バルブリフト量が大きくなると、吸気バルブの抵抗が減り吸気ポート２１内の圧力が低下し、機関の出力はアクセル５１０と連動したスロットルバルブ２３の開度により制御されるようになる。バルブリフト量が最大の状態ではスロットルバルブにより機関出力を制御する従来の機関と同様の状態となり、始動時の吸気温度が低下することもなく、従来機関と同様に冷間始動が容易なものとなり、暖気時間も短縮される。
【実施例９】
【０１２１】
図１５は、第８の課題解決手段による直噴式６サイクル機関の吸気バルブのシステム図である。カム軸１２０は右回転しており、当該吸気バルブ２２はカム軸が１回転する間に吸気行程と掃気行程の２回開く。本実施例はクランク状の制御軸１２２が直接アーム１２６の支軸１２２ＦＵを支え、この制御軸１２２の回転により、揺動カム１２６ＦＡを備えたアーム１２６全体をバルブリフター１２７に対して回転方向に移動可能に構成されている。【０１２２】
揺動カムに駆動されてバルブを押し開くバルブリフターに自動ラッシュアジャスターを備えたことにより、支軸１２２ＦＵの移動による支軸とバルブリフター１２７の被駆動部の曲率半径中心との距離の変化を許容している。通常可変バルブリフト機構のみでも複雑となる揺動カムを用いたバルブ駆動システムを、当該ＶＶＬＴは１本の制御軸で制御するシンプルな構成としている。【０１２３】
揺動カムによる可変リフト機構を用いた場合、バルブタイミングの変化量を大きくとることができるので、それに合わせてカム軸に対する支軸の移動量を大きくする必要から、制御軸のクランク半径を大きく確保した。そのためアーム１２６を制御軸に組付可能とするために、アーム１２６の軸受部分を分割している。なおアーム１２６にはカムフォロワー１２６ＣＦをカム１２１に押し付ける側に図示されない付勢部材が存在する。【０１２４】
駆動部材の点数が少ないことは利点である反面、そのことにより配置が制約を受ける面もある。揺動カムを用いたＶＶＬＴでは、レバー比を変更するタイプのものに比べて、バルブリフト量を下げたときに総開角が狭まる効果が大きく、機関の主軸に対する位相変化を大きくすることが出来る。本実施例は６サイクル機関のバルブ駆動システムであるので、カム軸１２０は機関の主軸３回転に対して１回転するものである。そのため支軸の移動量に対する機関の主軸に対する位相変化量を大きくとりやすく成立している。しかし、通常の４サイクル機関のように２回転に対して１回転のカム軸を用いた場合には、支軸の移動量を更に大きくすることが望ましいが、そのような配置は困難になる。この問題の解決にはカム軸の回転数を機関の主軸の１/４に設定し、２山カムを用いることが１手法となる。【０１２５】
図１６は、本実施例の当該実施例の支軸の移動に伴う、バルブの主軸の位相に対するリフト量のグラフである。ほぼ各行程開始点である０°で、バルブ突入部が嵌入部から出るリフトとなるようにタイミングが設定されている。
【実施例１０】
【０１２６】
図１７は、第９、第１０、第１２、第１７および第２２の課題解決手段による６サイクル機関の掃気バルブと吸気バルブの駆動システム図である。カム軸１２０は右回転している。吸気バルブ２２と掃気バルブ４２およびその駆動部材は重なり合った位置に存在し、本図では手前に在る掃気バルブとその駆動系が表されている。【０１２７】
本実施例では、制御軸１２２の回転によりアーム１４６の支軸となる偏心輪１３８は、スプリングピン１３９により制御軸１２２と１体となり回転し、掃気バルブのアーム１４６と吸気バルブのアーム１２６の両方の位置を変える。制御軸１２２を左回転させ当該アームを上方へ移動することにより、吸気と掃気バルブの両者を一定の関係でリフト量を下げながらタイミングを進角させることが出来る。【０１２８】
Ｂ図は、制御軸１２２を左回転させアームを上方に移動し、アイドリング状態としたものである。本実施例では、アーム１４６に取り付けられた第２アーム駆動部材であるローラー１４６Ｒに、径の異なるものを揃え、選択的に組み付けることにより、多気筒機関のアイドリング状態の気筒間ばらつきを調整する。このローラー１４６Ｒはシリンダーヘッド最上部の組換えの容易な位置にあり、バルブ駆動系をすべて組込んだ状態で第２アームを第１アーム側に付勢する付勢部材５９をはずすことだけで、容易に組換えを行なうことができる。【０１２９】
Ｃ図は、Ｂ図の状態から更に第２制御軸１２３を右回転させ、支軸１２３ＦＵを右上方に移動し、揺動カム１４６ＦＡのバルブリフター１４７に対する揺動位置を変え、バルブ休止状態としたものである。本実施例ではこの時、吸気と掃気の両バルブは完全に停止するように設定されている。【０１３０】
図１８は当該実施例の主軸の位相に対する両バルブのリフト量のグラフである。実施例８と比べ部品点数が多いことで、図１６よりも実質上のバルブ開口タイミングをより正確に行程開始点である０°に近づけたバルブリフトカーブ群が形成されている。実線のバルブリフトカーブの中で最も低いリフトカーブはアイドリング状態のものを示している。この状態から第２制御軸を低リフト側に回転することによりバルブリフトは常に０となり、気筒休止が実現する。点線は、２番目に高い実線のバルブリフトカーブの状態から、第２制御軸を低リフト側に回転した場合のバルブリフトカーブで、機関始動時や暖気運転時に利用する。このように、本実施例のシステムにより、バルブタイミングとリフトの関係を変化させることできることを利用して、機関の暖気状態や回転数により、適切なバルブリフトカーブを選択することが可能となる。
【実施例１１】
【０１３１】
図１９は、第３、第４、第１１、第１２および第１７の課題解決手段による４サイクル機関の吸気バルブの駆動システム図である。カム軸１２０は左回転している。４サイクル機関の場合、カムの回転数は機関の主軸の回転数の１/２が一般的であり、１/３となる６サイクル機関よりはタイミングの変更に伴うカムフォロワー１２６ＣＦの回転カムに対する角度移動が大きい。角度移動が小さい６サイクル機関の場合、図９のようにカムフォロワーの曲率半径を大きくする必要があるが、４サイクル機関の場合は、カムフォロワーに曲率半径が小さくフリクションの少ないローラーを用いることが出来る。【０１３２】
本実施例では第２制御軸１２３を備え、そこに油圧式ラッシュアジャスター１２７ＲＡを備え、バルブリフター１２７の支点を支えている。制御軸１２２の回転により同時にバルブタイミングとリフトを変化させることが出来る上に、第２制御軸１２３の回転により微小ではあるがバルブリフターの支点を移動することで更にバルブリフト量のみを変化させることが出来る。【０１３３】
図２０は、本実施例の主軸の位相に対するバルブのリフト量のグラフである。実線のバルブリフトカーブの中で最も低いリフトカーブはアイドリング状態で用いられるものである。この状態から第２制御軸を右回転させ、バルブリフターの支点を制御軸１２２から遠ざけることにより低い方の点線のリフトカーブに移行し、バルブが実質上開かない気筒休止状態が実現できる。【０１３４】
また、２番目に高い実線のバルブリフトカーブの状態から第２制御軸を右回転させることにより、高い方の点線のリフトカーブに移行することができる。３番目に高い実線のリフトカーブに対しては同一のリフト量でバルブタイミングが遅いものとなる。当該機構を利用して、アクセルにより制御軸を制御し、更に機関の暖気状態や回転数により第２制御軸を制御することにより、その状態に適したバルブリフトカーブとすることが出来る。
【実施例１２】
【０１３５】
図２１は、第１４の課題解決手段による、図１５の実施例９の機関に更に機関の主軸に対するカム軸の位相を変える可変バルブタイミング機構を備えた場合の吸気バルブのリフト量のグラフである。可変バルブタイミング機構により実線のリフトカーブ群から点線のバルブリフトカーブ群まで、バルブタイミングを連続的に変化させることができる。点線の最も低いリフトカーブは始動時や暖気アイドリング時に用い、最も高いリフトカーブは高回転高負荷時に吸気の充填効率を高めるために用いるものである。
【実施例１３】
【０１３６】
図２２は、第１５の課題解決手段による回生機を備えた６サイクル機関の排気バルブ駆動システム図である。カム軸１３０は右回転しており、排気行程でバルブを開く排気カム１３１と、掃気排気行程で開く掃気排気カム１３３を備え、手前側の掃気排気カムに対してのみ第３および第４の課題解決手段によるＶＶＬＴが備えられている。掃気排気カムにより駆動されるアーム１３６の支軸となる偏心輪１３８は、スプリングピン１３９により制御軸１３２と１体となり回転する。当該アーム１３６の背面に排気カムにより駆動される点線で表されたアーム１３６Ｂが存在し、その支軸は制御軸１３２そのもので支持されているので、制御軸１３２が回転しても移動せず、アーム１３６Ｂの揺動に変化は無い。【０１３７】
これら２つのアーム１３６，１３６Ｂは共通のバルブリフター１３７を駆動し、排気バルブ３２を開口する。バルブリフターは荷重の偏りに対応するためバルブリフター軸１３７ＳＨを中心に揺動する。各アームには図示されない付勢部材が備えられており、他方のアームによりバルブリフターが作動し、バルブリフターとアームが離れている間、アームを回転カムに付勢している。【０１３８】
図２３は、本実施例の主軸の位相に対する排気バルブのリフト量のグラフである。排気行程でのバルブリフトカーブは常に一定に保ちながら、掃気圧に対する排気圧の圧力比の変化に対応し、掃気排気行程のバルブリフトカーブのみを変化させる。気筒内に導入した掃気を排気圧程度に圧縮したタイミングで排気バルブを実質上開き、ほぼ上死点で閉じるように設定されている。
【実施例１４】
【０１３９】
図２４は、吸気バルブ２２と嵌入部２１Ｆの局部拡大断面図である。バルブや嵌入部の加工誤差による偏芯、バルブとバルブステム間のガタや振動によるバルブヘッドの偏芯などによりバルブ突入部２２Ｒと嵌入部２１Ｆが干渉しないように、両者の間に一定のクリアランスが設けられている。
【実施例１５】
【０１４０】
図２５は、第１８の課題解決手段の実施例のバルブ２２と嵌入部２１Ｆの局部拡大断面図である。バルブ突入部２２Ｒと嵌入部の全てを角度の等しい一様のテーパーで構成することで、バルブの偏芯量に対するテーパー角を最少にしている。バルブ突入部と嵌入部の多少の接触を許容することにより、嵌入部のクリアランスを少し、バルブ突入部が嵌入部にある時のガスの通過量を減らしている。
【実施例１６】
【０１４１】
図２６は、第１９の課題解決手段の実施例のバルブ２２とバルブシート２１ＢＳを気筒内から見た図である。横方向がバルブリフターとバルブとの摺動方向であり、誇張して表現してあるが、嵌入部２１Ｆはこの方向に長径とした楕円で構成されており、それ以外の方向のバルブ突入部２２Ｒとのクリアランスが相対的に小さく設定されている。
【実施例１７】
【０１４２】
図２７Ａ図は、第２０の課題解決手段の排気バルブ３２バルブと位置決め部材３１Pを備えた排気ポートの断面図である。本実施例ではバルブとの摺動部が無潤滑でも溶着しないように、また熱サイクルで疲労しないように、金属性のバルブシートとは別体の耐熱セラミック製とし、シリンダーヘッドに固定されている。当該位置決め部材３１Pは、ポート内面に対して支えを設けポート側からシリンダーヘッドに組込むことによりバルブガイド２０Ｇと一体とすることも可能であるし、吸気や掃気ポートに用いる場合には金属であるバルブシート部材３１ＢＳと一体とすることも可能である。【０１４３】
Ｂ図は、当該バルブ位置決め部材３１Pを燃焼室側から見た平面図である。外周部３１POとバルブと摺動するガイド部３１PGは、ガス通路面積を可能な限り狭くしないようにフィン状の３つの接続部材３１PBで連結している。吸気ポートに備える場合には、この接続部材をスパイラル状にすれば、吸気に渦流を与えることができる。
【実施例１８】
【０１４４】
図２８Ａ図は、他の第２０の課題解決手段によるバルブ位置決め部材２２Pを備えた吸気バルブ２２と吸気ポート２１の断面図である。本実施例ではバルブ側にフィン状の位置決め部材２２Pが備えられ、嵌入部と２点鎖線ａのラインで一体加工されたポート内壁面を摺動し、バルブの偏芯を抑制している。【０１４５】
Ｂ図は、当該実施例のバルブ２２単体を上部から見た平面図である。バルブ２２は４枚のフィン状の位置決め部材２２Ｐを備えている。液体燃料による混合気吸気の場合は、燃料が潤滑剤として働くので金属製シリンダーヘッドと直接摺動可能である。当該位置決め部材２２Ｐをスパイラル状にすれば、吸気に渦流を与えることができ、摺動部材の存在する角度が大きくなるので、位置決め部材の数を減らすことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明は、ポペットバルブを備えた２サイクル機関、４サイクル機関や６サイクル機関などの容積型内燃機関や、蒸気機関や容積型ポンプ等の容積型圧力機関を含めた容積型機関の効率向上と騒音の低減に有用である。本発明によるバルブ総開角可変システムを吸気バルブに用いた内燃機関は、バルブのオーバーラップを無くすことが可能で、吸気バルブのタイミングを早めることができることと、嵌入部を備えたことによる急速にバルブを閉じることが可能な効果と相乗して、ポンピングロスを削減する。ポンピングロスが少ないので、燃焼速度の遅いリーン混合気を用いる必要がなく、適切な混合比のストイキ混合気を多用することできるので、排気の浄化と更なる燃費向上の効果がある。【０１４７】
本発明の下位概念である連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関は、単一の制御部材でバルブが実質上開くタイミングをほぼ吸気行程開始点に保ちながらリフト量を制御できるので、内燃機関のスロットルバルブを置換することが容易である。連続可変バルブリフト機構によりスロットルバルブを置換した場合、多気筒機関のアイドリング状態の気筒間のばらつきを調整するのは手間が掛かるものであったが、これに対しても簡便な調整手段を与える。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月9日(2009.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、前記制御軸の回転により前記支軸を移動しバルブリフト量を変え、同時に当該支軸の移動に伴い回転カムとカムフォロワーの接触点が回転カムの回転方向に移動することによりバルブの突入部が嵌入部に入る（または、嵌入部から出る）タイミングを常に機関のピストンの上（又は、下）死点付近に保ちながらタイミングを変える連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備え、他のバルブが開閉するポートの開口部にもバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備えることにより各バルブの開口タイミングが常に実質上のアンダーラップとなることを特徴とした、吸気側と排気側の圧力比が変化する容積型機関。
【請求項２】
排気バルブを駆動する回転カムが掃気排気カムと、当該掃気排気カムに対してバルブを閉じる側のカム形状がほぼ同一の形状でかつ開角が広い排気カムからなる回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、前記制御軸の回転により前記支軸を移動し、掃気排気行程と排気行程の両行程で排気バルブの突入部が嵌入部に入るタイミングを常に機関のピストンの上死点付近に保ちながらバルブリフト量を変えると同時にタイミングを変えることを特徴とした、連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた６サイクル機関。
【請求項３】
回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、前記アームの支軸を前記制御軸が支え、制御軸の回転により支軸が移動することによりバルブリフターのアームとの接触部がアームに対する摺動部上を移動し、当該接触部が移動しても前記アームに形成されたカムフォロワーが回転カムのベース円上にある場合にはバルブリフターは同じ位置に留まるように形成された曲面で当該アームに対する摺動部が形成されており、前記支軸の移動によりバルブリフターの前記アームとの接触部と支点間の距離が変化し、当該距離にほぼ反比例してバルブリフト量を変え、同時に当該支軸の移動に伴い回転カムとカムフォロワーの接触点が回転カムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを変えることを特徴とした、連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関。
【請求項４】
回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、前記制御軸の回転により前記アームの支軸がカム軸を中心として移動する機構を備え、当該アームにはバルブリフターに対する摺動部が当該カム軸の回転軸を中心とした円筒面で形成され、前記支軸のカム軸を中心とした移動によりバルブリフターに対するアームの接触部と支軸との距離が変化し、当該距離にほぼ比例してバルブリフト量を変え、同時に支軸がカム軸の周りを移動した角度に等しく回転カムに対するカムフォロワーの接触点が移動しバルブタイミングを変えることを特徴とした、連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関。
【請求項５】
回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、前記制御軸の回転により前記アームの支軸がカムとバルブリフターの間に移動する機構を備え、当該支軸の移動によりアームと前記バルブリフターの接触部が移動しても前記アームに形成されたカムフォロワーが回転カムのベース円上にある場合にはバルブリフターは同じ位置に留まるように形成された曲面で前記アームのバルブリフターに対する摺動部が形成され、前記支軸のカム軸に対する回転方向の移動に伴い前記バルブリフターに対するアームの接触部と支軸との距離が変化し、当該距離にほぼ比例してバルブリフト量を変え、同時に支軸がカム軸の周りを移動した角度に等しく回転カムに対するカムフォロワーの接触点が移動しバルブタイミングを変えることを特徴とした、連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関。
【請求項６】
回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、前記バルブリフターの支点が自動ラッシュアジャスターにより支えられ、前記制御軸の回転により前記アームの支軸がカムとバルブリフターの間に移動する機構を備え、当該アームにはバルブリフターに対する摺動部が前記カム軸の回転軸付近を中心とした円筒面に近似した曲面で形成され、前記支軸のカム軸に対する回転方向の移動に伴い前記バルブリフターに対するアームの接触部と支軸との距離が変化し、当該距離にほぼ比例してバルブリフト量を変え、同時に支軸がカム軸の周りを移動した角度に等しく回転カムに対するカムフォロワーの接触点が移動しバルブタイミングを変えることを特徴とした、連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関。
【請求項７】
機関の主軸の３分の１以下で回転する回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行したクランク状の制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し当該制御軸が支える支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、前記アームは支軸の軸心に対して鉛直の同一平面上にカムフォロワーと揺動カムを有し、当該揺動カムにより前記バルブリフターを駆動し、当該バルブリフターの支点は自動ラッシュアジャスターにより支えられ、前記制御軸の軸心から支軸の方向とほぼ同じ方向に前記カム軸に対して回転カムとカムフォロワーの接触点が有り、前記揺動カムのバルブリフターに対する接触部と支軸の間に前記制御軸が配置され、当該支軸の移動に伴いバルブリフターに対する揺動カムの位置を変えることによりバルブリフト量を変え、同時に支軸がカム軸の周りを移動した角度に等しく回転カムに対するカムフォロワーの接触点が移動しバルブタイミングを変え、バルブの突入部が嵌入部から出る（もしくは嵌入部に入る）タイミングをほぼ一定に保ちながらバルブタイミングを変えることを特徴とした、連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関。
【請求項８】
回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し当該制御軸が支える支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、前記カム軸と平行した第２制御軸と、当該第２制御軸により支えられた第２支軸を中心に揺動する第２アームを備え、当該第２アームは揺動カムを有しておりアームの揺動に連動して揺動し、当該揺動カムがバルブリフターを駆動し、当該バルブリフターの支点は自動ラッシュアジャスターにより支えられ、前記揺動ガムのバルブリフターに対する接触部と第２支軸の間に第２制御軸が配置され、前記支軸の移動に伴いアームと第２アームの接触点が移動しバルブリフト量を変え、同時に当該支軸の移動に伴い回転カムとカムフォロワーの接触点が回転カムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを変える連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備え、前記第２制御軸の回転による前記第２支軸の移動に伴いバルブリフターに対する前記揺動カムの位置を変える可変バルブリフト機構を更に備えたことを特徴とした容積型機関。
【請求項９】
バルブリフターの支点がカム軸と平行した第２制御軸に設けられた油圧ラッシュアジャスターで支えられ、当該第２制御軸には油圧ラッシュアジャスターに対して作動油を供給する油路を備え、第２制御軸の回転により前記支点が移動することによりバルブリフト量を変える機構を更に有することを特徴とした、請求項１乃至７のいずれか１項に記載された連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関。
【請求項１０】
第２制御軸が特定の回転位置にあり、かつ制御軸がバルブリフト量を最小とする位置にある場合にアイドリング状態に適切なバルブリフト量となり、当該両制御軸が共にバルブリフト量を最小とする位置にある場合にはバルブ突入部が嵌入部から出るまでリフトせず、実質上バルブが開かない気筒休止状態となることを特徴とした、請求項８の連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型内燃機関。
【請求項１１】
制御軸がバルブリフト量を最小とする位置にあり、かつ第２制御軸がバルブリフト量を最大とする位置にある場合にアイドリング状態に適切なバルブリフト量となり、当該両制御軸が共にバルブリフト量を最小とする位置にある場合にはバルブ突入部が嵌入部から出るまでリフトせず、実質上バルブが開かない気筒休止状態となることを特徴とした、請求項９の連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型内燃機関。
【請求項１２】
２つの回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記それぞれの回転カムに対して個別のアームを備え、当該アームは対応する回転カムに対してカムフォロワーを有し支軸を中心に揺動し、当該アームのうちバルブリフターとの接触部の揺動量の最も大きいアームに連動して支点を中心に揺動する排気バルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、少なくとも１つの回転カムに対して前記制御軸の回転により前記支軸を移動しバルブリフト量を変え、同時に当該支軸の移動に伴い回転カムとカムフォロワーの接触点が回転カムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを変えること特徴とした、連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関。
【請求項１３】
回転カムを有するカム軸を有し、吸気、掃気、排気のいずれかのバルブに対して当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、前記制御軸の回転により前記支軸を移動しバルブリフト量を変え、同時に当該支軸の移動に伴い回転カムとカムフォロワーの接触点が回転カムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを変える連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を構成し、吸気バルブと掃気バルブの各バルブリフト機構のアームもしくはバルブリフター間に個別動作状態と一体的動作状態を切り替える機構を備え、一体動作状態では吸気バルブと掃気バルブが吸気行程と掃気吸気行程で同時に開くことを特徴とした直噴式６サイクル機関。
【請求項１４】
バルブのポートの開口部に形成された嵌入部とバルブに形成された突入部全体を角度の等しい一様の円錐面（テーパー）としたことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載された連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関。
【請求項１５】
回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、当該ポートの開口部に形成された嵌入部に対するバルブの偏芯を抑制する目的でポート内壁部にフィン状の接続部材によりバルブガイド部を支えるシリンダーヘッドに固定されたバルブ位置決め部材を備え、前記制御軸の回転により前記支軸を移動しバルブリフト量を変え、同時に当該支軸の移動に伴い回転カムとカムフォロワーの接触点が回転カムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを変えることを特徴とした、連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関。
【請求項１６】
回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し支軸を中心に揺動するアームと、当該アームの揺動に連動して支点を中心に揺動するバルブを押し開くバルブリフターと、当該バルブが開閉するポートの開口部にバルブのヘッド部分に形成された突入部を嵌入させるガス流を阻止する嵌入部を備え、当該ポートの開口部に形成された嵌入部に対するバルブの偏芯を抑制する目的で、当該バルブの設けられたポート内壁が嵌入部と同心に加工され、前記バルブにはフィン状の位置決め部材が一体的に設けられ、当該位置決め部材が前記の加工されたポート内壁と摺動し、前記制御軸の回転により前記支軸を移動しバルブリフト量を変え、同時に当該支軸の移動に伴い回転カムとカムフォロワーの接触点が回転カムの回転方向に移動することによりバルブタイミングを変えることを特徴とした、連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を備えた容積型機関。
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月19日(2010.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転カムを有するカム軸と、当該カム軸と平行した制御軸と、前記回転カムに対するカムフォロワーを有し当該制御軸が支える支軸を中心に揺動するアームと、制御軸を回転するにより前記支軸が移動し、当該アームの揺動に連動する第２制御軸に支えられた第２支軸を中心に揺動する第２アームを備え、当該第２アームの揺動によりバルブを駆動するバルブ駆動機構であって、
前記支軸の移動に伴い前記アームと当該第２アームの接触点が移動し、当該第２アームの揺動が変化することによりバルブリフト量が変わり、同時に支軸の移動に伴い回転カムに対するカムフォロワーの接触点が回転カムの回転方向に移動することによりバルブタイミングが変わる連続可変バルブリフト兼可変タイミング機構を構成しており、
前記第２制御軸の回転による前記第２支軸の移動に伴い前記第２アームが移動することによりバルブリフト量が変わる可変バルブリフト機構が更に構成されていることを特徴としたもの。
【請求項２】
請求項１のバルブ駆動機構であって、第２アームがバルブリフターとなっており、当該２アームは第２制御軸に設けられた油圧ラッシュアジャスターで支軸を支えられ、当該第２制御軸には油圧ラッシュアジャスターに対して作動油を供給する油路を備えたことを特徴としたもの。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のバルブ駆動機構を備えたことを特徴とした容積型機関。
【請求項４】
請求項３の容積型機関であって、バルブ駆動機構のバルブが開閉するポートの開口部に当該バルブのヘッド部分に形成された突入部が嵌入するガス流を阻止する嵌入部を備えたことを特徴としたもの。
【請求項５】
第２制御軸が特定の回転位置にあり、かつ制御軸がバルブリフト量を最小とする位置にある場合はアイドリング状態に適切なバルブリフト量となり、当該両制御軸が共にバルブリフト量を最小とする位置にある場合は突入部が嵌入部から出るまでリフトせず、実質上バルブが開かないことを特徴とした、請求項３の容積型内燃機関。
【請求項６】
第２制御軸がバルブリフト量を最大とする位置にあり、かつ制御軸がバルブリフト量を最小とする位置にある場合にはアイドリング状態に適切なバルブリフト量となり、当該両制御軸が共にバルブリフト量を最小とする位置にある場合には突入部が嵌入部から出るまでリフトせず、実質上バルブが開かない気筒休止状態となることを特徴とした、請求項５の容積型内燃機関。
【請求項７】
ポート内壁部にシリンダーヘッドに固定されたフィン状の接続部材と前記バルブと摺動するガイド部からなるバルブ位置決め部材を備えることを特徴とした、請求項３の容積型機関。
【請求項８】
バルブの設けられたポート内壁が嵌入部と同心に加工され、当該バルブにはフィン状の位置決め部材が一体的に設けられ、当該位置決め部材が前記の加工されたポート内壁と摺動することを特徴とした、請求項３の容積型機関。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
図２７Ａ図は、第２０の課題解決手段の排気バルブ３２と位置決め部材３１Ｐを備えた排気ポートの断面図である。本実施例ではバルブとの摺動部が無潤滑でも溶着しないように、また熱サイクルで疲労しないように、金属性のバルブシートとは別体の耐熱セラミック製とし、シリンダーヘッドに固定されている。当該位置決め部材３１Ｐは、ポート内面に対して支えを設けポート側からシリンダーヘッドに組込むことによりバルブガイド２０Ｇと一体とすることも可能であるし、吸気や掃気ポートに用いる場合には金属であるバルブシート部材３１ＢＳと一体とすることも可能である。
【国際調査報告】
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