(57)【要約】内燃機関（１００）の可変動弁装置（１２２）は、吸気弁（１１０）の最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能な可変動弁機構（１０）を備え、吸気弁（１１０）の開き時期を一定のまま、内燃機関（１００）の負荷の上昇にあわせて吸気弁（１１０）の閉じ時期を遅らせ、作用角を拡張する。本発明は、内燃機関（１００）の負荷に応じた吸気弁（１１０）の動作特性を提供することができる。
2013140596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能な可変動弁機構を備え、  前記吸気弁の開き時期を一定のまま、前記内燃機関の負荷の上昇にあわせて前記吸気弁の閉じ時期を遅らせ、前記作用角を拡張することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記内燃機関が低負荷のとき、前記吸気弁の閉じ時期を下死点付近にすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記内燃機関が高負荷のとき、前記吸気弁の閉じ時期を下死点付近よりも遅角することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記内燃機関が中負荷のとき、体積効率が最大となるように前記吸気弁の閉じ時期を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
前記内燃機関の気筒へ吸気を供給するタンジェンシャルポート及びヘリカルポートを備え、  前記タンジェンシャルポートに設けられた第１吸気弁の最大リフト量が前記ヘリカルポートに設けられた第２吸気弁の最大リフト量よりも小さく、  前記内燃機関が低負荷のとき、前記第１吸気弁のリフト量が最大となるクランク角度が、ピストン速度が最大となるクランク角度よりも小さくなるように、前記第１吸気弁の閉じ時期を変更することを特徴とした請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
前記内燃機関の気筒へ吸気を供給するタンジェンシャルポート及びヘリカルポートを備え、  前記タンジェンシャルポートに設けられた第１吸気弁の最大リフト量が前記ヘリカルポートに設けられた第２吸気弁の最大リフト量よりも小さく、  前記内燃機関が高負荷のとき、前記第１吸気弁のリフト量が最大となるクランク角度が、ピストン速度が最大となるクランク角度となるように、前記第１吸気弁の閉じ時期を変更することを特徴とした請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
前記第２吸気弁が請求項１から４のいずれか一項に記載の前記吸気弁の開閉動作をすることを特徴とする請求項５または６に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
前記第１吸気弁が請求項１から４のいずれか一項に記載の前記吸気弁の開閉動作をすることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項９】
前記第１吸気弁のリフト量が、開弁期間の前半において最大となるように設定したことを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１０】
前記タンジェンシャルポートにスワール流を調整するスワールコントロールバルブを備えたことを特徴とする請求項５から９のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  内燃機関の動弁装置は、タイミングチェーンやタイミングベルトを介して内燃機関の主駆動軸（クランクシャフト）からカム軸へ回転力を伝達し、カム軸に設けられたカムを回転させることにより、カムを吸排気弁（バルブ）に作用させて、バルブを開閉する。【０００３】  近年、カムからバルブへ作用する期間を変化させてバルブの作用角を変更する可変動弁機構が知られるようになった。特許文献１には、カムとバルブの間に介在する制御軸を駆動源で回転させることにより、カムの回転位置に対するバルブのリフト量を変化させ、バルブの作用角を変化させる内燃機関の可変動弁システムが開示されている。特許文献２には、駆動軸に連結されたスリーブのフランジ部とカムシャフトのフランジ部との間に環状ディスクを介在させ、環状ディスクの中心を偏心させて不等速回転させることにより、バルブの作用角を変更する可変動弁装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９９６５５号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  ところが、特許文献１の可変動弁システムのように、リフト量を変更することによりバルブの作用角を変更する機構では、バルブの作用角を縮小する場合、必然的にバルブのリフト量が小さくなる。この場合、バルブのリフト量が小さくなるため、吸気効率の低下を招き、失火や出力の低下の原因となる。【０００６】  ところで、吸気弁の最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能な可変動弁機構がある。最大リフト量とは、開弁してから閉弁するまでの間のリフト量の最大値、すなわちリフトカーブの山の頂上時のリフト量をいう。吸気弁の最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能な可変動弁機構では、バルブの作用角を縮小してもバルブのリフト量が維持される。このため、作用角の変更時における内燃機関の吸気効率の変動が小さい。しかし、このような吸気弁の最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能とする可変動弁機構において、内燃機関の負荷状態に応じたバルブ特性を規定したものは依然として知られていない。【０００７】  そこで、本発明は、吸気弁の最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能な可変動弁機構を備え、吸気弁を内燃機関の負荷の状態に応じて駆動する内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  かかる課題を解決する本発明の内燃機関の可変動弁装置は、吸気弁の最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能な可変動弁機構を備え、前記吸気弁の開き時期を一定のまま、前記内燃機関の負荷の上昇にあわせて前記吸気弁の閉じ時期を遅らせ、前記作用角を拡張することを特徴とする。これにより、吸気弁の最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能な可変動弁機構を備え、吸気弁を内燃機関の負荷の状態に応じて駆動する内燃機関の可変動弁装置を提供する。なお、開き時期とは、閉弁状態の吸気弁が開き始める時刻をいい、閉じ時期とは、開弁状態の吸気弁が閉弁して流路を塞いだ時刻をいう。【０００９】  上記の内燃機関の可変動弁装置は、前記内燃機関が低負荷のとき、前記吸気弁の閉じ時期を下死点付近にすることとしてもよい。また、上記の内燃機関の可変動弁装置は、前記内燃機関が高負荷のとき、前記吸気弁の閉じ時期を下死点付近よりも遅角することとしてもよい。また、上記の内燃機関の可変動弁装置は、前記内燃機関が中負荷のとき、体積効率が最大となるように前記吸気弁の閉じ時期を変更することとしてもよい。【００１０】  さらには、上記の内燃機関の可変動弁装置は、前記内燃機関の気筒へ吸気を供給するタンジェンシャルポート及びヘリカルポートを備え、前記タンジェンシャルポートに設けられた第１吸気弁の最大リフト量が前記ヘリカルポートに設けられた第２吸気弁の最大リフト量よりも小さく、前記内燃機関が低負荷のとき、前記第１吸気弁のリフト量が最大となるクランク角度が、ピストン速度が最大となるクランク角度よりも小さくなるように、前記第１吸気弁の閉じ時期を変更することとしてもよい。【００１１】  また、上記の内燃機関の可変動弁装置は、前記内燃機関の気筒へ吸気を供給するタンジェンシャルポート及びヘリカルポートを備え、前記タンジェンシャルポートに設けられた第１吸気弁の最大リフト量が前記ヘリカルポートに設けられた第２吸気弁の最大リフト量よりも小さく、前記内燃機関が高負荷のとき、前記第１吸気弁のリフト量が最大となるクランク角度が、ピストン速度が最大となるクランク角度となるように、前記第１吸気弁の閉じ時期を変更することとしてもよい。【００１２】  このような場合、上記の内燃機関の可変動弁装置は、前記第２吸気弁が上記の吸気弁の開閉動作をすることとしてもよい。さらに、前記第１吸気弁が上記の吸気弁の開閉動作をすることとしてもよい。【００１３】  また、上記の内燃機関の可変動弁装置は、前記第１吸気弁のリフト量が、開弁期間の前半において最大となるように設定してもよい。上記の内燃機関の可変動弁装置では、前記タンジェンシャルポートにスワール流を調整するスワールコントロールバルブを備えてもよい。
【発明の効果】
【００１４】  本発明は、吸気弁の最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能な可変動弁機構を備え、吸気弁を内燃機関の負荷の状態に応じて駆動する内燃機関の可変動弁装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例において説明する実施の形態の内燃機関の図である。
【図２】内燃機関が備える可変動弁機構の全体構成の斜視図である。
【図３】図２に示す可変動弁機構が備える駆動カム軸周りの構成を示した図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線の断面図である。
【図５】図２における矢視Ｂ方向から見た可変動弁機構の図である。
【図６】ガイド部材の軌道面が変位した様子を示した図である。（ａ）は基準状態時における軌道面の位置を示している。（ｂ）は基準状態よりもガイド部材が上方向に移動した時の軌道面の位置を示している。（ｃ）は基準状態よりもガイド部材が下方向に移動した時の軌道面の位置を示している。
【図７】実施の形態における第１吸気弁のリフトカーブを示した図である。
【図８】比較の形態において、吸気弁のリフト量を小さくしたときの可変動弁機構の概要を示した図である。（ａ）は吸気弁が閉弁した状態を示し、（ｂ）は吸気弁が開弁した状態を示している。
【図９】比較の形態において、吸気弁のリフト量を大きくしたときの可変動弁機構の概要を示した図である。（ａ）は吸気弁が閉弁した状態を示し、（ｂ）は吸気弁が開弁した状態を示している。
【図１０】比較の形態における可変動弁機構の吸気弁のリフト量を変更した場合のリフトカーブを示した図である。
【図１１】吸気弁の閉じタイミングに対する内燃機関の諸元の変化について実施の形態と比較の形態について比較した図である。（ａ）は吸気弁の最大リフト量について示した図である。（ｂ）は吸気弁の閉じ時期における気筒内の幾何学的容積について示した図である。（ｃ）は体積効率について示した図である。（ｄ）は実圧縮比について示した図である。
【図１２】低負荷運転時の実施の形態と比較の形態の吸気弁のリフトカーブを比較した図である。
【図１３】高負荷運転時の実施の形態と比較の形態の吸気弁のリフトカーブを比較した図である。
【図１４】内燃機関の負荷と吸気弁の閉じ時期の関係を示した図である。
【図１５】平均有効圧とアクセル開度の関係を示した図である。
【図１６】アクセル開度に対する吸気弁の閉じ時期の関係を示した図である。
【図１７】実施例２の内燃機関の第１吸気ポートおよび第２吸気ポートを示した図である。（ａ）は、第１吸気ポートおよび第２吸気ポートの斜視図である。（ｂ）は第１吸気ポートおよび第２吸気ポートを上側から見た図である。
【図１８】上死点付近で開弁するバルブのリフトカーブの一例を示した図である。
【図１９】上死点付近で開弁するバルブの閉じ時期とバルブの最大リフト時のピストンの速度の関係を示した図である。
【図２０】吸気バルブの閉じ時期に対するスワール比を示した図である。
【図２１】第１吸気弁と第２吸気弁のリフトカーブを示した図である。（ａ）は、低負荷時のリフトカーブを示し、（ｂ）は、高負荷時のリフトカーブを示している。
【図２２】第２吸気弁の閉じ時期に対する燃焼室内のスワール比を示した図である。
【図２３】実施例２の第１吸気弁と第２吸気弁のリフトカーブの他の例を示した図である。（ａ）は低負荷時のリフトカーブを示し、（ｂ）は高負荷時のリフトカーブを示している。
【図２４】実施例３の第１吸気弁と第２吸気弁のリフトカーブを示した図である。（ａ）は低負荷時のリフトカーブを示し、（ｂ）は高負荷時のリフトカーブを示している。
【図２５】実施例４の内燃機関の第１吸気ポートおよび第２吸気ポートを上側から見た図である。
【図２６】第１吸気弁の閉じ時期に対するスワールコントロールバルブの開度を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】（実施の形態）  図１は本実施例において説明する実施の形態の内燃機関１００の図である。内燃機関１００は、４つの気筒（＃１〜＃４）を備える直列４気筒の内燃機関である。４つの気筒は同様に構成されており、図１は、そのうちの１つの気筒を断面にして示した図である。なお、ここでは気筒数を４つとしているが、気筒数はいくつでもあっても構わない。図１に示すように、内燃機関１００は、シリンダブロック１０２と、シリンダヘッド１０４と、ピストン１０６とを備えている。シリンダヘッド１０４は、シリンダブロック１０２の上に設けられている。ピストン１０６はシリンダブロック１０２に形成された気筒１０２ａ内を摺動可能にシリンダブロック１０２内に収容されている。シリンダブロック１０２、シリンダヘッド１０４、ピストン１０６が囲む空間として燃焼室１０８が形成されている。また、内燃機関１００は気筒毎に吸気弁１１０と排気弁１１２を備えている。具体的には、シリンダヘッド１０４に、吸気弁１１０が設けられた吸気ポート１１４と、排気弁１１２が設けられた排気ポート１１６が形成されている。また、シリンダヘッド１０４には、燃焼室１０８内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１８が設けられている。なお、燃料噴射弁１１８は燃焼室１０８内に燃料を噴射する代わり吸気ポート１１４に噴射するように設けられていてもよい。さらに、内燃機関１００は可変動弁装置１２２を備えている。可変動弁装置１２２は、可変動弁機構１０とＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２０とを備えている。【００１８】  可変動弁機構１０は吸気弁１１０を駆動する。可変動弁機構１０は吸気弁１１０の最大リフト量を一定のまま、吸気弁１１０の作用角を変更可能にする。可変動弁機構１０はＥＣＵ１２０により制御される。ＥＣＵ１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなり、内燃機関１００の制御のために設けられている各種センサや作動装置と信号をやり取りして内燃機関を制御する。ＥＣＵ１２０は可変動弁機構１０による吸気弁１１０の駆動に関する制御を行う。本実施例では特に、ＥＣＵ１２０は吸気弁１１０の作用角の変更に関する制御を行う。なお、内燃機関１００は、排気弁１１２を駆動するための駆動用カムも備えているが、本実施例を説明する上で不要なので図１中に記載していない。また、その説明も省略する。【００１９】  以下、図２〜図６を参照しながら可変動弁機構１０について詳細に説明する。図２は可変動弁機構１０の全体構成の斜視図である。図３は図２に示す可変動弁機構１０が備える駆動カム軸１２周りの構成を示した図である。図４は図２のＡ−Ａ線の断面図である。図５は図２における矢視Ｂ方向から見た可変動弁機構１０の図である。なお、図５では、後述するガイド部材３６の図示を省略している。【００２０】  図２，３に示すように、可変動弁機構１０は駆動カム軸１２を備えている。駆動カム軸１２はタイミングプーリ１４およびタイミングチェーン（図示していない）を介してクランク軸（図示していない）と連結され、クランク軸の１／２の速度で回転するように構成されている。図３に示すように、駆動カム軸１２とタイミングプーリ１４との間には、クランク軸の回転に対する駆動カム軸１２の回転位相を変更可能とする可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構１６が介在している。【００２１】  図２，３に示すように、駆動カム軸１２には、気筒毎にカムピース１８が取り付けられている。カムピース１８は、駆動カム軸１２と同心であって、駆動カム軸１２によって回転自在に支持されている。カムピース１８には、バルブ（図示していない）を駆動するための従動カムロブ１８ａが２つ形成されている。従動カムロブ１８ａは、駆動カム軸１２と同軸の円弧状のベース円部１８ａ１と、ベース円の一部を径方向外側に向かって突出したノーズ部１８ａ２とを備えている。従動カムロブ１８ａの下方には吸気弁１１０毎にロッカーアーム（図示していない）が設けられている。従動カムロブ１８ａのノーズ部１８ａ２がロッカーアームに当接するタイミングで吸気弁１１０が押し出されて開弁する。【００２２】  また、駆動カム軸１２には、気筒毎に、駆動カム軸１２の径方向外側に突出した駆動アーム部２０ａを有する駆動アーム２０が取り付けられている。駆動アーム２０は、所定の固定部材（図示していない）を用いて駆動カム軸１２に一体的に固定されている。さらに、カムピース１８には、同一気筒のための駆動アーム２０に近い方の従動カムロブ１８ａの近傍に、駆動カム軸１２の径方向外側に突出した従動アーム部１８ｂが一体的に形成されている。【００２３】  図４，５に示すように、駆動アーム部２０ａにはカム軸側回転軸２２を介して、駆動リンク２４の一端が回転自在に連結されている。また、従動アーム部１８ｂには、カムロブ側回転軸２６を介して、従動リンク２８の一端が回転自在に連結されている。【００２４】  駆動リンク２４の他端と従動リンク２８の他端とは、制御ローラ側回転軸３０を介して連結されている。制御ローラ側回転軸３０上における駆動リンク２４と従動リンク２８との間には、制御ローラ３２とリンクプレート３４とが介在している。このように、可変動弁機構１０は、駆動カム軸１２の軸中心を共通の回転中心とする駆動アーム部２０ａおよび従動アーム部１８ｂと、駆動リンク２４と従動リンク２８とによって連結されたリンク機構３５を備える。リンク機構３５は４節リンクである。また、図４に示すように、本実施形態では、従動リンク２８は、駆動リンク２４との間に制御ローラ３２を介在させた状態で、駆動リンク２４に対して駆動カム軸１２の回転方向Ｃの前方側に配置されている。【００２５】  図５に示すように、リンクプレート３４は、環状に形成された２つのプレート部が同心となるように折り曲げられることにより成形されている。そして、リンクプレート３４は、その内側を駆動カム軸１２が貫通するように配置されている。さらに、リンクプレート３４は、リンクプレート３４の２つのプレート部が制御ローラ３２を挟み込むようにした状態で制御ローラ側回転軸３０上に配置されている。【００２６】  図４に示すように、リンクプレート３４の外周側にはリンクプレート３４を覆うように、ガイド部材３６の軌道面３６ａ１が配置されている。この軌道面３６ａ１は円周面によって構成されている。また、制御ローラ３２は、軌道面３６ａ１と接する位置（接点Ｐ）で制御ロータ側回転軸３０によって回転自在に支持されている。このため、制御ローラ３２は、駆動カム軸１２の回転と連動して軌道面３６ａ１に沿って転がりながら移動する。【００２７】  さらに、図４に示すように、リンクプレート３４のプレート部の間には、制御ローラ３２のほかに、軌道面３６ａ１と接する位置に２つの保持ローラ３８が保持用回転軸４０を介して回転自在に取り付けられている。この構成により、リンクプレート３４は、軌道面３６ａ１によって駆動カム軸１２の径方向の位置が規定される。また、リンクプレート３４に取り付けられた制御ローラ３２の軌道面３６ａ１における位置が規定される。このため、制御ローラ３２は、駆動カム軸１２の回転に伴い、軌道面３６ａ１に常に接した状態で軌道面３６ａ１を転がりながら移動する。そして、制御ローラ３２の位置が規定された結果、駆動リンク２４および従動リンク２８を介して連結された従動カムロブ１８ａの回転方向の相対的な位置が特定される。【００２８】  また、図２に示すように、ガイド部材３６は、気筒毎に、軌道面３６ａ１を有する環状部３６ａを備えている。各気筒の環状部３６ａは、架橋部３６ｂを介して橋渡されることによって一体的に連結されている。なお、ガイド部材３６は、所定の支持部材（図示していない）を介してシリンダヘッド１０４に支持されている。これにより、ガイド部材３６は、図４における矢示Ｄ方向（内燃機関１００の気筒の軸線方向に一致）に移動自在に構成され、矢示Ｄに直交する方向に拘束されている。【００２９】  さらに、図２に示すように、可変動弁機構１０はアクチュエータ４２を備えている。アクチュエータ４２は、ガイド部材３６を図４中の矢示Ｄ方向に所定の移動範囲内で移動する。より具体的には、アクチュエータ４２は、円周面である軌道面３６ａ１の中心点が駆動カム軸１２の軸線の法線方向かつ気筒の軸線方向に沿ってガイド部材３６を移動させる。このとき、駆動カム軸１２の軸方向から見て、軌道面３６ａ１の中心点と駆動カム軸１２の中心点とが一致した状態を「基準状態」とする。アクチュエータ４２は、ガイド部材３６の移動を移動範囲内において任意の位置に調整する。アクチュエータ４２は、ＥＣＵ１２０の指令に基づいてガイド部材３６を移動する。アクチュエータ４２は、例えば、モータやウォームギヤを組み合わせて構成されていてもよい。【００３０】  次に、ガイド部材３６が移動することによる従動カムロブ１８ａの移動速度の変化、および吸気弁１１０の作用角の変化について説明する。図６はガイド部材３６の軌道面３６ａ１が変位した様子を示した図である。図６（ａ）では基準状態時における軌道面３６ａ１の位置を示している。図６（ｂ）では基準状態よりもガイド部材３６が上方向に移動した時の軌道面３６ａ１の位置を示している。図６（ｃ）では基準状態よりもガイド部材３６が下方向に移動した時の軌道面３６ａ１の位置を示している。【００３１】  駆動カム軸１２の回転方向に駆動カム軸１２が回転すると、駆動カム軸１２の回転力が、駆動カム軸１２に一体的に固定された駆動アーム部２０ａを介して、駆動リンク２４に伝達される。駆動リンク２４に伝達さ��た駆動カム軸１２の回転力は、制御ローラ側回転軸３０および従動リンク２８を介して、従動アーム部１８ｂと一体的に形成された従動カムロブ１８ａに伝達される。このように、駆動カム軸１２の回転力は、リンク機構３５を介して従動カムロブ１８ａに伝達される。【００３２】  この結果、駆動カム軸１２の回転と同期して、リンク機構３５の各要素および従動カムロブ１８ａが駆動カム軸１２と同一方向に回転することになる。この際、制御ローラ３２は、接点Ｐにおいて軌道面３６ａ１に常に接した状態で軌道面３６ａ１上を転がりながら移動し、駆動カム軸１２の周りを回転する。【００３３】  図６（ａ）に示すように、基準状態では、駆動カム軸１２の中心点と軌道面３６ａ１の中心点とが一致している。このため、駆動カム軸１２の回転に伴って制御ローラ３２が軌道面３６ａ１上を１回転する間、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心とが一致している。すなわち、基準状態時には、従動カムロブ１８ａが駆動カム軸１２と等速で回転する。【００３４】  図６（ｂ）に示す状態は、軌道面３６ａ１が上方向（燃焼室１０８から離れる方向）に移動した状態を示している。この状態では、軌道面３６ａ１のほぼ下半分の区間において、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置Ｐ０に向かうにつれ、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心との距離が上記の基準状態の時よりも狭められる。この結果、基準状態時と比較して、カムロブ側回転軸２６が回転方向前方へ移動する。これにより、従動アーム部１８ｂが駆動アーム部２０ａよりも速く移動することになる。すなわち、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の下半円を通過する際に、従動カムロブ１８ａの移動速度が速くなる。【００３５】  反対に、図６（ｃ）に示す状態は、軌道面３６ａ１が下方向（燃焼室１０８に近づく方向）に移動した状態を示している。この状態では、軌道面３６ａ１のほぼ下半分の区間において、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の真下位置Ｐ０に向かうにつれ、駆動カム軸１２の回転中心と制御ローラ３２の回転中心との距離が上記の基準状態の時よりも広がる。この結果、基準状態時と比較して、カムロブ側回転軸２６が回転方向後方へ移動する。これにより、従動アーム部１８ｂが駆動アーム部２０ａよりも遅く移動することになる。すなわち、制御ローラ３２が軌道面３６ａ１の下半円を通過する際に、従動カムロブ１８ａの移動速度が遅くなる。このように、軌道面３６ａ１の位置を適切に制御することにより、１回転する間の従動カムロブ１８ａ（すなわち、カムピース１８）の移動速度を変更することができる。【００３６】  ここで、カムピース１８の回転速度と吸気弁１１０のリフトとの関係を説明する。図７は、本実施の形態における吸気弁１１０のリフトカーブを示した図である。図中の実線は、作用角を縮小した場合のリフトカーブを示し、破線は、作用角を拡大した場合のリフトカーブを示している。【００３７】  可変動弁機構１０は、カムピース１８が１回転する間にカムピース１８の回転速度を変更することにより、吸気弁１１０の作用角（開弁から閉弁までの時間）を変更することができる。すなわち、カムピース１８のノーズ部１８ａ２が吸気弁１１０へ��用する期間にカムピース１８の回転速度を速くすると、吸気弁１１０の作用角が縮小する。反対に、ノーズ部１８ａ２が吸気弁１１０へ作用する期間にカムピース１８の回転速度を遅くすると、吸気弁１１０の作用角が拡大する。吸気弁の作用角を変更する間、吸気弁１１０へ作用するカムピース１８のノーズ部１８ａ２のカムリフトは変化しないので、吸気弁１１０の最大リフト量は変化しない。すなわち、可変動弁機構１０は、図７に示すように、吸気弁１１０の最大リフト量を一定のまま作用角を変更することが可能である。なお、可変動弁機構１０は、ＶＶＴ１６により、リフトカーブを変更せずに、吸気弁１１０の開き時期と閉じ時期を変更してもよい。なお、開き時期とは、閉弁状態の吸気弁が開き始める時刻をいい、閉じ時期とは、開弁状態の吸気弁が閉弁して流路を塞いだ時刻をいう。【００３８】（比較の形態）  次に、比較の形態の可変動弁機構５０について説明する。比較の形態の可変動弁機構５０は、バルブのリフト量を変更することによりバルブの作用角を変更する機構である。上記、比較の形態の可変動弁機構５０は、実施の形態で説明した内燃機関１００に搭載することができる。図８，９は比較の形態の可変動弁機構５０の概要を示した図である。図８は、吸気弁６８のリフト量を小さくしたときの構成を示し、図９は吸気弁６８のリフト量を大きくしたときの構成を示している。図８，９ともに、（ａ）は吸気弁６８が閉弁した状態を示し、（ｂ）は吸気弁６８が開弁した状態を示している。図１０は可変動弁機構５０の吸気弁６８のリフト量を変更した場合のリフトカーブを示した図である。図１０中の点線は基準時の吸気弁のリフトカーブを示し、実線は吸気弁６８のリフト量を小さくした場合を示し、破線は吸気弁６８のリフト量を大きくした場合を示している。【００３９】  可変動弁機構５０はカム軸５２、制御軸５６、ロッカーアーム６６を備えている。カム軸５２はタイミングプーリおよびタイミングチェーン（いずれも図示していない）などを介して内燃機関のクランク軸（図示していない）と連結され回転するシャフトである。カム軸５２には気筒毎にカム５４が設けられている。制御軸５６は、カム軸５２に平行に設けられたシャフトであり、制御軸５６には気筒毎にローラアーム５８、揺動アーム６２が設けられている。ローラアーム５８の先端にはメインローラ６０が設けられている。カム軸５２と制御軸５６とはメインローラ６０がカム５４に接触するように配置されている。ローラアーム５８と揺動アーム６２とは、制御軸５６周りの互いの相対位置を変更可能に制御軸５６に設けられている。制御軸５６には、ローラアーム５８を揺動アーム６２に対して相対的に回転する回転手段（図示していない）が設けられている。また、揺動アーム６２はスライド面６４によりロッカーアーム６６に接触している。ロッカーアーム６６は、揺動アーム６２から力を受けて回転し、吸気弁６８を駆動するように構成されている。【００４０】  次に、可変動弁機構５０による吸気弁６８の開弁動作について説明する。カム軸５２が回転すると、カム軸５２の回転に伴いメインローラ６０が押されてローラアーム５８が回転する。ローラアーム５８が回転することにより、制御��５６及び制御軸５６に設けられている揺動アーム６２が回転する。揺動アーム６２が回転してロッカーアーム６６へ作用することにより、ロッカーアーム６６が回転して吸気弁６８が開弁する。【００４１】  次に、可変動弁機構５０が吸気弁６８のリフト量を変更する場合の動作について説明する。可変動弁機構５０は吸気弁６８のリフト量を変更する場合、ローラアーム５８を回転させて、ローラアーム５８と揺動アーム６２とのなす角度θを変更する。ここでは、吸気弁６８の開き時期は変更しないとする。例えば、ローラアーム５８と揺動アーム６２とのなす角度θを狭めると、図１０に実線で示したように、吸気弁６８のリフト量が減少する。また、リフト量の減少と同時に吸気弁６８の閉じる時期が早まり、吸気弁６８の作用角が小さくなる。反対に、ローラアーム５８と揺動アーム６２とのなす角度θを広げると、図１０に破線で示したように、吸気弁６８のリフト量が増大する。また、リフト量の増大と同時に吸気弁６８の閉じる時期が遅くなり、吸気弁６８の作用角が大きくなる。以上のように、比較の形態の可変動弁機構５０は、吸気弁６８のリフト量を変更することにより吸気弁６８の作用角を変更する。【００４２】（実施の形態のバルブ特性について）  次に、実施の形態と比較の形態とを比較しながら、実施の形態における可変動弁装置１２２のバルブ特性について説明する。図１１は、吸気弁１１０，６８の閉じタイミングに対する内燃機関１００の諸元の変化について実施の形態と比較の形態について比較した図である。図１１（ａ）は吸気弁１１０，６８の最大リフト量について示した図である。図１１（ｂ）は吸気弁１１０，６８の閉じ時期（ＩＶＣ）におけるシリンダブロック１０２、シリンダヘッド１０４、及びピストン１０６により区画された気筒内の幾何学的容積について示した図である。図１１（ｃ）は体積効率について示した図である。図１１（ｄ）は実圧縮比について示した図である。図１１（ａ）〜（ｄ）において、実線は実施の形態における値を示し、破線は比較の形態における値を示している。図１１（ｂ），図１１（ｄ）において、実施の形態における値と比較の形態における値は同一であるため、破線の記載は省略している。図１２は低負荷運転時の実施の形態の吸気弁１１０のリフトカーブと比較の形態の吸気弁６８のリフトカーブを比較した図である。図１３は高負荷運転時の実施の形態と比較の形態の吸気弁のリフトカーブを比較した図である。【００４３】  本実施の形態では、吸気弁１１０の最大リフト量が、比較の形態において吸気弁６８のリフト量を最大にした時の最大リフト量と一致するように構成されている。したがって、図１１（ａ）に示すように、実施の形態における吸気弁の最大リフト量は、吸気弁の閉じ時期によらず常に、比較の形態の吸気弁の最大リフト量以上である。【００４４】  通常、内燃機関では、低負荷運転時に要求される吸気量は少なく、高負荷運転時に要求される吸気量が多くなる。吸気弁の作用角を可変とする内燃機関では、吸気弁の作用角を拡張することにより、燃焼室内へ取り込むことのできる吸気量が多くなる。このため、内燃機関１００では低負荷運転時に吸気弁１１０，６８の作用角を縮小し、高負荷運転時は吸気弁１１０，６８の作用角を拡張するバルブ特性が要求される。ここでは、前提として、吸気弁１１０，６８の開き時期は、内燃機関１００の負荷によらず一定とする。より詳しくは、吸気弁１１０，６８の開き時期を上死点（ＴＤＣ）付近とする。したがって、作用角を拡張する場合には、吸気弁１１０，６８の閉じ時期を遅く（遅角）することになる。【００４５】  一般的に、内燃機関の低負荷運転時では、筒内への燃料供給量が少ないため、内燃機関の実圧縮比が変動すると燃焼変動が生じる。また、内燃機関の構造上、製造ばらつきや経年劣化により吸気弁の作用角が変化すると、実圧縮比が変動する。例えば、低負荷時に実圧縮比が低下すると、筒内に取り込む空気量が低下して、失火したり、出力の低下を引き起こしたりすることがある。【００４６】  ところで、実圧縮比は、圧縮時の燃焼室容積を吸気弁閉じ時期の燃焼室容積で除したものである。圧縮時の燃焼室容積は、一定であるため、実圧縮比は吸気弁閉じ時期の燃焼室容積に依存する。このため、図１１（ｂ），（ｄ）に示すように、実圧縮比は、吸気弁の閉じ時期（ＩＶＣ）におけるシリンダブロック１０２、シリンダヘッド１０４、及びピストン１０６により区画された気筒１０２ａ内の幾何学的容積と同様の変化をする。気筒１０２ａ内の幾何学的容積はピストンが下死点（ＢＤＣ）に位置する場合が最も大きくなり、その変動も小さくなる。したがって、図１１（ｄ）に示すように、実圧縮比もピストンの下死点（ＢＤＣ）付近において最も変動が小さくなる。【００４７】  上記の理由より、実圧縮比の変動を抑えたい低負荷運転時には、下死点付近で吸気弁を閉弁することが好ましい。ところで、比較の形態の可変動弁機構５０のように、バルブのリフト量を変更することによりバルブの作用角を変更する場合には、低負荷運転時に吸気弁６８の作用角を縮小するとき、必然的に吸気弁６８のリフト量が小さくなる。このため、比較の形態では、下死点付近において吸気弁６８を閉弁するように設定すると吸気効率の低下を引き起こす。この結果、図１１（ｃ）に示すように、下死点付近における体積効率が大きく減少する。したがって、比較の形態の可変動弁機構５０により、下死点付近において吸気弁６８を閉じることは好ましくない。【００４８】  これに対して、実施の形態の可変動弁装置１２２は、吸気弁１１０の閉じ時期を下死点付近としても吸気弁１１０の最大リフト量が減少しない。このため、実施の形態の可変動弁装置１２２は、比較の形態の場合に比べて高い体積効率が得られる。これは、実施の形態の可変動弁装置１２２が、吸気弁１１０の最大リフト量を一定のまま作用角を変更できるためである。このように、体積効率の減少が抑制できるため、実施の形態の可変動弁装置１２２では、吸気弁１１０を下死点付近において閉弁することができる。この結果、製造ばらつきや経年劣化により吸気弁１１０の作用角が変化した場合であっても、作用角の変化に起因する実圧縮比の変動を小さくし、安定した燃焼状態を実現することができる。【００４９】  以上より、本実施の形態の内燃機関１００の可変動弁装置１２２は、低負荷時に、吸気弁１１０の閉じ時期を下死点付近にする。具体的に示すと、吸気弁１１０の閉��時期は下死点の前後１０°ＣＡ（ＢＤＣ±１０°ＣＡ）以内とするのが好ましい。【００５０】  反対に、内燃機関の高負荷運転時には、スモークの発生を低減するため実圧縮比を低下することが好ましい。図１１（ｄ）より、下死点を過ぎたある角度以降、吸気弁の閉じ時期が遅くなるほど実圧縮比が低下する。このため、高負荷運転時では可能な限り吸気弁の閉じ時期を遅くするのが好ましい。しかしながら、図１１（ｃ）に示すように、吸気弁１１０，６８の閉じ時期が遅くなるほど体積効率が低下してしまい、高負荷運転時にもかかわらず出力が低下してしまう。したがって、吸気弁１１０，６８の閉じ時期は、高負荷運転時の要求体積効率ηｖ１を下回らないようにしなければならない。図１１（ｃ）より、高負荷運転時の要求体積効率ηｖ１を実現する吸気弁の閉じ時期は、実施の形態のほうが比較の形態よりも遅い（比較の形態：ＡＢＤＣ４０°ＣＡ、実施の形態：ＡＢＤＣ５０°ＣＡ）ことがわかる。したがって、図１１（ｄ）より、実施の形態は、比較の形態よりも実圧縮比を低下することができる（ε１＞ε２）。この結果、実施の形態の可変動弁装置１２２は、内燃機関１００におけるスモークの発生を低減することができる。また、実施の形態において比較の形態と同量のスモーク発生量を許容するならば、実圧縮比をε２からε１まで上昇することができる。これに応じて、実施の形態の体積効率をηｖ２まで上げることができるので、実施の形態では、比較の形態に比べて内燃機関１００の出力を上げることができる。【００５１】  以上より、本実施の形態の内燃機関１００の可変動弁装置１２２は、高負荷時に、吸気弁１１０の閉じ時期を下死点付近よりも遅角する。言い換えると、可変動弁装置１２２は、高負荷時に、低負荷時よりも吸気弁１１０の閉じ時期を遅角する。吸気弁１１０の閉じ時期は、高負荷運転時の要求体積効率ηｖ１を実現しつつ、可能な限り遅角するのが好ましい。さらにいうと、吸気弁１１０の閉じ時期はＡＢＤＣ５０°ＣＡとすることが好ましい。なお、燃焼室内に取り込む吸気量が不足した等の理由により体積効率を上昇したい場合には、吸気弁１１０の閉じ時期を早めることもできる。例えば、吸気弁の閉じ時期をＡＢＤＣ４０°ＣＡとしてもよい。【００５２】  次に、中負荷運転時のバルブ特性を説明する。中負荷運転時とは、低負荷から高負荷へと遷移する間の運転時をいう。実施の形態の可変動弁装置１２２は、中負荷時に吸気弁１１０の閉じ時期を、内燃機関１００の体積効率が最大となる時期とする。図１１（ｃ）の通り、実施の形態では、比較の形態に比べて体積効率が高いため、スモーク発生量を抑制することができる。また、ポンプ損失が低減されるので燃費を向上できる。なお、図１１（ｃ）中に示すように、体積効率が最大となる吸気弁１１０の閉じ時期は１点であるが、実圧縮比が変動する場合に対応して、体積効率と実圧縮比とが最適となる時期にあわせて吸気弁１１０を閉じることとしてもよい。【００５３】  また、中負荷運転時の吸気弁の閉じ時期は、低負荷から高負荷への遷移時、またはその反対の遷移時に吸気弁の閉じ時期を連続的に変更するようにしてもよい。ここで、吸気弁１１０の閉じ時期を連続的に変更する場合における負荷と吸気弁１１０の閉じ時期について図１４〜１６を参照しながら説明する。図１４は内燃機関１００の負荷と吸気弁１１０の閉じ時期の関係を示した図である。図１５は平均有効圧とアクセル開度との関係を示した図である。図１６はアクセル開度に対する吸気弁１１０の閉じ時期を示した図である。【００５４】  図１４では、平均有効圧Ｐｍｅを用いて負荷を表している。平均有効圧Ｐｍｅは次の式（１）で表される。                  Ｐｍｅ  ＝  トルク×４π／排気量    （１）  実施の形態の内燃機関１００の可変動弁装置１２２は、図１４に示すように、低負荷から高負荷に亘って、連続的に吸気弁１１０の閉じ時期を変更する。また、アクセル開度が全開となる場合を１００％として、図１５に示すように、低負荷の領域に相当するアクセル開度が０〜２０％、中負荷の領域に相当するアクセル開度が２０〜８０％、高負荷の領域に相当するアクセル開度が８０〜１００％と設定した。この結果、図１４と図１５とから、図１６に示すようにアクセル開度に対する吸気弁１１０の閉じ時期を設定できた。【００５５】  以上より、本実施の形態の内燃機関１００の可変動弁装置１２２は、吸気弁１１０の開き時期を一定のまま、内燃機関１００の負荷の上昇にあわせて吸気弁１１０の閉じ時期を遅角し、吸気弁１１０の作用角を拡張する。このように、内燃機関１００の可変動弁装置１２２は、内燃機関１００の負荷の状態に応じて吸気弁のバルブリフトを変更する駆動方針を提供する。さらに、内燃機関１００の可変動弁装置１２２は、低負荷時に、吸気弁１１０の閉じ時期を下死点付近にする。この結果、実圧縮比の変動を小さくし、安定した燃焼状態を実現することができる。また、実施の形態の可変動弁装置１２２は、高負荷時には、吸気弁１１０の閉じ時期を下死点付近よりも遅角する。この結果、内燃機関１００におけるスモークの発生を低減することができる。また、内燃機関１００の出力を上げることができる。
【実施例２】
【００５６】  次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例の内燃機関は、吸気ポートの構成が実施例１の内燃機関１００と異なる。図１７は、本実施例の内燃機関の第１吸気ポート１１４ａ、および第２吸気ポート１１４ｂを示した図である。図１７（ａ）は、第１吸気ポート１１４ａ、および第２吸気ポート１１４ｂの斜視図である。図１７（ｂ）は第１吸気ポート１１４ａ、および第２吸気ポート１１４ｂを上側から見た図である。第１吸気ポート１１４ａはタンジェンシャルポートである。タンジェンシャルポートは、燃焼室１０８の気筒１０２ａの壁面に沿って吸気が流れ込むように燃焼室１０８内に吸気を導く。第１吸気ポート１１４ａは、気筒１０２ａの壁面に沿うように吸気を導き、燃焼室１０８内に強いスワール流ｆ１を生成する。この第１吸気ポート１１４ａから供給される吸気の流量が多くなるほど、燃焼室１０８内に生成するスワール流の強度（スワール比）が高まる。第２吸気ポート１１４ｂはヘリカルポートである。ヘリカルポートは螺旋状に形成されたポートで、燃焼室１０８の中心部へ吸気を供給する。燃焼室１０８の中心とは、軸線に垂直に気筒１０２ａを切断したときの断面円の中心を示している。第２吸気ポート１１４ｂは燃焼室１０の中央へ弱いスワール流ｆ２を導く。第２吸気ポート１１４ｂから供給される吸気は、燃焼室１０内の中央に留まり拡散が抑制される。【００５７】  第１吸気ポート１１４ａには第１吸気弁１１０ａが設けられ、第２吸気ポート１１４ｂには第２吸気弁１１０ｂが設けられている。さらに、第１吸気弁１１０ａと、第２吸気弁１１０ｂとを駆動する可変動弁機構（図示していない）が設けられている。本実施例の可変動弁機構は実施例１の可変動弁機構１０と同様の構成である。本実施例の可変動弁機構は、第１吸気弁１１０ａに作用するカムピースのみの回転速度を変更するための第１ガイド部材と第２吸気弁１１０ｂに作用するカムピースのみの回転速度を変更するための第２ガイド部材とを備えている。したがって、本実施例の可変動弁機構は、第１吸気弁１１０ａと第２吸気弁１１０ｂとを独立に駆動する。本実施例の可変動弁機構は、第１吸気弁１１０ａの最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能とし、第２吸気弁１１０ｂの最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能とする。また、その他の構成は実施例１と同一である。実施例１と同一の構成については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。【００５８】  本実施例の内燃機関では、低負荷時に失火や未燃ＨＣの抑制の観点から燃焼室１０８内のスワール比を抑え、高負荷時にスモーク排出の観点から燃焼室１０８内のスワール比を高める。また、本実施例の内燃機関では、低負荷運転時に、実圧縮比の安定化を目的として、吸気弁（第１吸気弁１１０ａ、第２吸気弁１１０ｂ）の閉じ時期が下死点（ＢＤＣ）付近に設定されている。そして、スモークの発生の抑制を目的に、内燃機関の負荷の上昇にあわせて、吸気弁（第１吸気弁１１０ａ、第２吸気弁１１０ｂ）の閉じ時期が遅れるように設定されている。【００５９】  図１８はバルブのリフトカーブの一例を示した図である。図１８中の実線は、上死点（ＴＤＣ）付近で開弁し、下死点（ＢＤＣ���付近で閉弁するバルブのリフトカーブを示した図である。図１８中の破線は、上死点（ＴＤＣ）付近で開弁し、下死点より５０°ＣＡ遅れた（ＡＢＤＣ５０°ＣＡ）時期に閉弁するバルブのリフトカーブを示した図である。図１９は、上死点付近でバルブが開弁する内燃機関において、バルブの閉じ時期とバルブの最大リフト時のピストンの速度の関係を示した図である。図２０は、吸気バルブの閉じ時期に対するスワール比を示した図である。図２０中の実線は実際のスワール比を示し、点線は要求値を示している。【００６０】  図１８の実線のリフトカーブでリフトするバルブでは、ＡＴＤＣ９０°ＣＡ（ＢＢＤＣ９０°ＣＡ）付近でバルブのリフト量が最大となる。ＡＴＤＣ９０°ＣＡ付近は、ピストンの移動速度が最も速い時期であるため、吸気速度が速い。したがって、この場合、ＡＴＤＣ９０°ＣＡ付近では、リフト量が大きいうえに吸気速度が速いため、燃焼室１０８内へ吸込まれる吸気量が多くなる。【００６１】  上記、実施例１の方針で第１吸気弁１１０ａを駆動すると、低負荷時に、第１吸気弁１１０ａが上死点（ＴＤＣ）付近で開弁し、下死点（ＢＤＣ）付近で閉弁する。ところが、第１吸気ポート１１４ａはタンジェンシャルポートであるため、第１吸気弁１１０ａが上死点（ＴＤＣ）付近で開弁し、下死点（ＢＤＣ）付近で閉弁すると、燃焼室１０８内へ吸込まれる吸気量が多くなる。この結果、燃焼室１０８内のスワール流が強化されてしまい、低負荷時にスワール比を抑制する制御方針に反することになる。【００６２】  続いて、図１８の破線のリフトカーブでリフトするバルブでは、リフト量が最大となる時刻がＡＴＤＣ９０°ＣＡ（ＢＢＤＣ９０°ＣＡ）付近から外れる。上記の通り、ＡＴＤＣ９０°ＣＡ付近は、ピストンの移動速度が最も速い時期であるため、吸気速度が速い。このバルブのリフトでは、吸気速度の速いＡＴＤＣ９０°ＣＡの時期にリフトが最大とならないため、有効に吸気を吸込むことができない。【００６３】  上記、実施例１の方針で第１吸気弁１１０ａを駆動すると、高負荷時に、第１吸気弁１１０ａが上死点（ＴＤＣ）付近で開弁し、下死点後の５０°ＣＡ（ＡＢＤＣ５０°ＣＡ）で閉弁する。この場合、ピストン速度が最も速く、吸気速度が最大となる下死点付近において、第１吸気弁１１０ａのリフト量が最大とならないため、燃焼室１０８内へ十分な量の吸気を吸い込むことができない。このため、スワールの強化が不十分となり、スワール比を高めることができない。【００６４】  したがって、実施例１の方針で第１吸気弁１１０ａを駆動すると、図２０に示すように、スワール比の要求値と実際値とが一致しない。以上の点を考慮し、本実施例では第１吸気弁１１０ａの作用角を変更する。図２１は、第１吸気弁１１０ａおよび第２吸気弁１１０ｂのリフトカーブを示した図である。図２１（ａ）は低負荷時のリフトカーブを示し、図２１（ｂ）は高負荷時のリフトカーブを示している。図２１（ａ），（ｂ）ともに、破線は第１吸気弁１１０ａのリフトカーブを示し、実線は第２吸気弁１１０ｂのリフトカーブを示している。【００６５】  まず、第１吸気弁１１０ａと第２吸気弁１１０ｂの最大リフト量の関係を説明する。図２１（ａ），（ｂ）に示す���うに、本実施例の可変動弁装置では、第１吸気弁１１０ａの最大リフト量が第２吸気弁１１０ｂの最大リフト量よりも小さく設定されている。【００６６】  次に、低負荷時のバルブ特性について説明する。第２吸気弁１１０ｂのバルブ特性は、実施例１の吸気弁１１０のバルブ特性と同様である。図２１（ａ）に示すように、可変動弁装置は、内燃機関が低負荷のとき、第１吸気弁１１０ａのリフト量が最大となるクランク角度が、ピストンの速度が最大となるクランク角度よりも小さくなるように、第１吸気弁１１０ａ開弁期間を変更する。具体的には、可変動弁装置は、第１吸気弁１１０ａのリフト量が最大となる時刻をＡＴＤＣ９０°ＣＡ以前へ移動する。好ましくは、第１吸気弁１１０ａのリフト量が最大となる時刻をＡＴＤＣ７０°ＣＡとする。このとき、第２吸気弁１１０ｂの開き時期はＴＤＣ付近であり、閉じ時期はＢＤＣ付近である。このため、第２吸気弁１１０ｂのリフト量が最大となる時刻はＡＴＤＣ９０°ＣＡ付近である。【００６７】  以上の構成によると、第１吸気弁１１０ａのリフト量が最大となる時刻が、吸気速度が最大となるＡＴＤＣ９０°ＣＡ付近から外れている。このため、第１吸気ポート１１４ａから燃焼室１０８内へ取り込まれる吸気が抑制される。一方、第２吸気弁１１０ｂのリフト量が最大となる時刻は、吸気速度が最大となるＡＴＤＣ９０°ＣＡ付近である。このため、第２吸気ポート１１４ｂから燃焼室１０８内へ取り込まれる吸気が増加する。また、第１吸気弁１１０ａのリフト量が第２吸気弁１１０ｂのリフト量よりも小さいので、燃焼室１０８内は第２吸気ポート１１４ｂからの吸気により支配される。第２吸気ポート１１４ｂはヘリカルポートであるため、燃焼室１０８内はヘリカルポートからの吸気により支配され、燃焼室１０８内のスワール比が抑制される。【００６８】  次に高負荷時のリフトについて説明する。第２吸気弁１１０ｂのバルブ特性は、実施例１の吸気弁１１０のバルブ特性と同様である。図２１（ｂ）に示すように、可変動弁装置は、内燃機関が高負荷のとき、第１吸気弁１１０ａのリフト量が最大となるクランク角度が、ピストン速度が最大となるクランク角度となるように第１吸気弁１１０ａ開弁期間を変更する。好ましくは、可変動弁装置は、第１吸気弁１１０ａのリフト量が最大となる時刻をＡＴＤＣ９０°ＣＡ付近とする。より具体的には、ＡＴＤＣ９０±１０°ＣＡとする。このとき、実圧縮比の低減のため、第１吸気弁１１０ａの閉じ時期は、なるべく遅角することが好ましい。リフト量最大となる時期を上記のように定めているため、閉じ時期を遅角すると、第１吸気弁１１０ａの開き時期はＴＤＣより進角することになる。一方、第２吸気弁１１０ｂの開き時期はＴＤＣ付近であり、閉じ時期はＡＢＤＣ５０°ＣＡである。このため、第２吸気弁１１０ｂのリフト量が最大となる時刻は、ＡＴＤＣ９０°ＣＡ付近から外れる。【００６９】  以上の構成によると、第１吸気弁１１０ａのリフト量が最大となる時刻が、吸気速度が最大となるＡＴＤＣ９０°ＣＡ付近である。このため、第１吸気ポート１１４ａから燃焼室１０８内へ取り込まれる吸気が増加する。一方、第２吸気弁１１０ｂのリフト量が最大となる時刻が、吸気速度が最���となるＡＴＤＣ９０°ＣＡ付近から外れている。このため、第２吸気ポート１１４ｂから燃焼室１０８内へ取り込まれる吸気が抑制される。本実施例の構成では、第１吸気弁１１０ａのリフト量が第２吸気弁１１０ｂのリフト量よりも小さい。しかし、高負荷時には、タンジェンシャルポートである第１吸気ポート１１４ａから取り込まれる吸気量が多いため、燃焼室１０８内のスワールが強化される。また、第１吸気弁１１０ａが第２吸気弁１１０ｂよりも早く開弁するため、スワール流が強まる。【００７０】  図２２は第２吸気弁１１０ｂの閉じ時期に対する燃焼室１０８内のスワール比を示した図である。図２２に示すように、第２吸気弁１１０ｂの閉じ時期が遅角するほどスワール比が高くなる。すなわち、第２吸気弁１１０ｂの閉じ時期がＢＤＣとなるタイミングで、第１吸気弁１１０ａの最大リフトとなる時刻が最も早くなる（最も進角する）。そして、第２吸気弁１１０ｂの作用角が最大となるタイミング（閉じ時期ＡＢＤＣ５０°ＣＡ）で、第１吸気弁１１０ａの最大リフトとなる時刻がＡＴＤＣ９０°ＣＡとなるように設定されている。上記の結果、本実施例の内燃機関の可変動弁装置は、低負荷時にスワール比を抑制して、内燃機関の失火や未燃ＨＣを抑制することができる。また、本実施例の内燃機関の可変動弁装置は、第２吸気弁１１０ｂのバルブ特性を実施例１と同様にすることにより、低負荷時の実圧縮比を安定にし、燃焼変動を抑制することができる。高負荷時には、本実施例の内燃機関の可変動弁装置は、燃焼室１０８内のスワール比を高めて、スモークの排出量を抑制できる。さらに、本実施例の内燃機関の可変動弁装置は、第２吸気弁１１０ｂのバルブ特性を実施例１と同様にすることにより、高負荷時の実圧縮比を低下し、スモークの発生を抑制できる。【００７１】  また、本実施例のリフトカーブの他の例を図２３に示す。図２３（ａ）は低負荷時、図２３（ｂ）は高負荷時のリフトカーブを示している。このように、第１吸気弁１１０ａの開き時期を上死点（ＴＤＣ）としてもよい。図２３（ａ），（ｂ）ともに、破線は第１吸気弁１１０ａのリフトカーブを示し、実線は第２吸気弁１１０ｂのリフトカーブを示している。
【実施例３】
【００７２】  次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例の内燃機関の構成は実施例２の構成とほぼ同一である。ただし、本実施例は第１吸気弁１１０ａのリフトカーブが実施例１，２の場合と異なる。その他の構成は実施例２と同一である。実施例２と同一の構成については、その詳細な説明は省略する。以下の説明中では、実施例２と同一の構成について同一の参照番号を付す。図２４は本実施例のリフトカーブを示した図である。図２４（ａ）は低負荷時のリフトカーブを示し、図２４（ｂ）は高負荷時のリフトカーブを示している。図２４（ａ），（ｂ）ともに、破線は第１吸気弁１１０ａのリフトカーブを示し、実線は第２吸気弁１１０ｂのリフトカーブを示している。【００７３】  本実施例では、第１吸気弁１１０ａのリフト量は、開弁期間の前半において最大となるように設定している。言い換えると、第１吸気弁１１０ａのリフトカーブでは、最大リフト時のクランク角が、開き時期と閉じ時期との中間値のクランク角よりも進角している。具体的には、低負荷時の第１吸気弁１１０ａの開き時期がＴＤＣ付近、閉じ時期がＢＤＣ付近であるが、最大リフト量に達するクランク角がＡＴＤＣ７０°ＣＡとなるように構成されている。さらに、高負荷時の第１吸気弁１１０ａの開き時期がＴＤＣ付近、閉じ時期がＡＢＤＣ５０°ＣＡであるが、最大リフト量に達するクランク角がＡＴＤＣ９０°ＣＡとなるように構成されている。第１吸気弁１１０ａは開き時期を一定のまま、負荷の上昇にあわせて、閉じ時期を遅角する。第２吸気弁１１０ｂのバルブ特性は、実施例２と同様である。すなわち、低負荷時に、第２吸気弁１１０ｂの開き時期がＴＤＣ付近であり、閉じ時期がＢＤＣ付近である。第２吸気弁１１０ｂは、負荷の上昇にあわせて、閉じ時期を遅角する。高負荷時に、第２吸気弁１１０ｂの開き時期がＴＤＣ付近であり、閉じ時期がＡＢＤＣ５０°ＣＡである。さらに、第１吸気弁１１０ａ、第２吸気弁１１０ｂともに、最大リフト量を一定のまま、作用角が変化するようなバルブ特性である。【００７４】  本実施例の内燃機関の可変動弁装置は、カムプロフィールを変更し、最大リフト量に達するクランク角を変更したことにより、低負荷時にスワール比を抑制し、高負荷時にスワール比を強化することができる。これにより、本実施例の内燃機関の可変動弁装置は、低負荷時にスワール比を低下して失火や未燃ＨＣを抑制し、実圧縮比を安定させて燃焼を安定させることができる。また、内燃機関の可変動弁装置は、高負荷時にスワール比を高めるとともに、実圧縮比を低下し、スモークを抑制することができる。
【実施例４】
【００７５】  次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例の内燃機関の構成は実施例２の構成とほぼ同一である。ただし、本実施例は第１吸気ポート１１４ａにスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）１２４を備えている点で実施例２と異なる。また、第１吸気弁１１０ａ、第２吸気弁１１０ｂのリフトカーブが実施例２の場合と異なる。なお、その他の構成は実施例２と同一であり、図面中同一の構成について同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。図２５は、本実施例の内燃機関の第１吸気ポート１１４ａ、および第２吸気ポート１１４ｂを上側から見た図である。第１吸気ポート１１４ａにはＳＣＶ１２４が設けられている。ＳＣＶ１２４の開度が広がると第１吸気ポート１１４ａを流れる吸気の量が増加し、燃焼室１０８内へ流れ込む吸気量が増加する。反対に、ＳＣＶ１２４の開度が狭まると第１吸気ポート１１４ａを流れる吸気の量が減少し、燃焼室１０８内へ流れ込む吸気量が減少する。【００７６】  本実施例では、第１吸気弁１１０ａのリフトカーブと第２吸気弁１１０ｂのリフトカーブは同一である。第１吸気弁１１０ａと第２吸気弁１１０ｂのリフトカーブは、実施例１の図１２，１３で説明したリフトカーブとする。また、バルブ特性も同一である。すなわち、第１吸気弁１１０ａ、第２吸気弁１１０ｂの開き時期をＴＤＣ付近に設定し、負荷に応じて閉じ時期を変更する。【００７７】  図２６は、第１吸気弁１１０ａの閉じ時期に対するＳＣＶ１２４の開度を示した図である。図２６に示すように、第１吸気弁１１０ａの閉じ時期がＢＤＣ付近である場合には、ＳＣＶ１２４の開度を狭める。第１吸気弁１１０ａの閉じ時期がＢＤＣ付近である場合は内燃機関の低負荷運転時である。この場合、ＳＣＶ１２４の開度を狭めることにより、第１吸気ポート１１４ａを通る吸気量が抑制され、燃焼室１０８内のスワール比を抑制できる。【００７８】  反対に、第１吸気弁１１０ａの閉じ時期を遅角するに連れて、ＳＣＶ１２４の開度を広げる。第１吸気弁１１０ａの閉じ時期は、内燃機関の負荷に応じて定まり、遅角するほど負荷が高いといえる。したがって、負荷の上昇にあわせてＳＣＶ１２４の開度が広がる。このため、負荷の上昇にあわせて、第１吸気ポート１１４ａを通る吸気量が増加し、燃焼室１０８内のスワール比が高まる。【００７９】  本実施例の内燃機関の可変動弁装置は、実施例１と同様の方針で第１吸気弁１１０ａ、第２吸気弁１１０ｂを駆動するため、低負荷時に実圧縮比の変動を抑制して燃焼状態を安定にする。また、高負荷時には実圧縮比を低下して、スモークの発生を抑制する。さらに、本実施例の内燃機関の可変動弁装置は、ＳＣＶ１２４により、低負荷時にスワール比を低下し、失火や未燃ＨＣを抑制する。また、高負荷時にスワール比を高めて、スモークを抑制する。【００８０】  なお、本実施例では、第１吸気弁１１０ａのリフトカーブと第２吸気弁１１０ｂのリフトカーブは同一としたが、実施例２，３のように、第１吸気弁１１０ａの最大リフト量を第２吸気弁１１０ｂの最大リフト量よりも小さく設定してもよい。また、ＳＣＶは第１吸気ポート１１４ａに代えてヘリカルポートである第２吸気ポート１１４ｂに設けることとしてもよい。この場合、低負荷時にＳＣＶの開度を開き、高負荷時にＳＣＶの開度を狭くすることとしてもよい。【００８１】  以上実施例１から４に記載の通り、本発明は、吸気弁の最大リフト量を一定のまま作用角を変更可能な可変動弁機構を備え、吸気弁を内燃機関の負荷の状態に応じて駆動する内燃機関の可変動弁装置を提供することができる。【００８２】  上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００８３】  １０  可変動弁機構  １００  内燃機関  １１０  吸気弁  １１０ａ  第１吸気弁  １１０ｂ  第２吸気弁  １１４ａ  第１吸気ポート（タンジェンシャルポート）  １１４ｂ  第２吸気ポート（ヘリカルポート）  １２０  ＥＣＵ  １２２  可変動弁装置  １２４  スワールコントロールバルブ
【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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【国際調査報告】
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