(57)【要約】      （修正有）【課題】最適な吸排気空気量を得て出力を向上するとともに、フリクションロスを少なくして燃費を向上できるようにする。【解決手段】内燃機関の吸気バルブ１２ａの傘部および排気バルブ１２ｂの傘部をそれぞれ径方向に沿う断面が半円形状に形成し、吸気バルブ１２ａ又は排気バルブ１２ｂをバルブステム部の軸心回りに電動アクチュエータ１６ａ又は１６ｂにより回転させることにより、吸気通路１０ａ又は排気通路１０ｂを開閉するよう構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブをバルブステム部の軸心回りに回転させることにより、吸気通路又は排気通路を開閉するよう構成したことを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項２】
前記内燃機関の燃焼室に臨む前記通路の開口は、径方向に沿う断面が半円形状をなし、
前記バルブの傘部は、前記開口の形状に対応して、径方向に沿う断面が半円形状をなすことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸排気装置。
【請求項３】
前記通路の内周面に、前記バルブの回転による前記開口の開放時に当該バルブの傘部を収容する収容凹部が形成されていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の吸排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気通路又は排気通路を開閉するバルブ構造を改良した内燃機関の吸排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるエンジンの吸排気装置の多くは、燃費改善対策などの観点から、吸気弁や排気弁の開閉弁時期や開弁期間などを調整できるように構成されている。
【０００３】
この種の吸排気装置では、例えば、カムシャフトに設けられるカムのカムリフトの変位を、伝達部材としてのセンタロッカアームを介してベース円区間とリフト区間とが連なる往復式の揺動カムに伝え、当該揺動カムによって駆動されるロッカアームによって吸気弁や排気弁を駆動する構造が提案されている。
【０００４】
センタロッカアームの姿勢は、例えばアクチュエータによって調整される。センタロッカアームの姿勢が変化すると、センタロッカアームにおいてカムと接触する位置が変化するとともに、センタロッカアームにおいて揺動カムと接触する位置が変化する。このことによって、吸気弁や排気弁の動作が調整される（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９９５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来においては、カムシャフトのカムリフトの変位に基づいて吸気弁や排気弁を駆動するため、吸気弁や排気弁を任意のタイミングで瞬時に開閉させることができないものとなっていた。このため、例えば、エンジンの回転数などに応じて最適な吸排気空気量を得ることができず、出力の向上が期待できないという不都合があった。
【０００７】
また、カムシャフトの動力をセンタロッカアーム、揺動カム及びロッカアームを介して吸気弁や排気弁に伝達するため、フリクションロスが多く、燃費が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、最適な吸排気空気量を得て出力を向上でき、しかも、フリクションロスを少なくして燃費を向上できるようにした内燃機関の吸排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブをバルブステム部の軸心回りに回転させることにより、吸気通路又は排気通路を開閉するよう構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記内燃機関の燃焼室に臨む前記通路の開口は、径方向に沿う断面が半円形状をなし、前記バルブの傘部は、前記開口の形状に対応して、径方向に沿う断面が半円形状をなすことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記通路の内周面に、前記バルブの回転による前記開口の開放時に当該バルブの傘部を収容する収容凹部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、最適な吸排気空気量を得て出力を向上でき、しかも、フリクションロスを少なくして燃費を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る吸排気装置を備えるエンジンを示す断面図。
【図２】図１のシリンダヘッドに配設される吸気バルブ及び排気バルブを拡大して示す断面図。
【図３】図１中Ａ−Ａ線に沿って示すシリンダヘッドの下面図。
【図４】図３中のＢ部を拡大して示す図。
【図５】図４の吸気バルブ及び排気バルブによって吸気口及び排気口が半分だけ開放された状態を示す図。
【図６】図１のエンジンの吸気工程を示す図。
【図７】図１のエンジンの圧縮工程を示す図。
【図８】図１のエンジンの爆発工程を示す図。
【図９】図１のエンジンの排気工程を示す図。
【図１０】本発明の他の実施の形態である吸気バルブ及び排気バルブのバルブ傘部を示す図。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態である吸気バルブ及び排気バルブのバルブ傘部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。  
図１は、本発明の一実施の形態である吸排気装置１を備えるエンジン２を示す断面図である。
【００１５】
エンジン２は、例えば、複数の気筒が互いに直列に並ぶレシプロ式エンジンである。エンジン２はシリンダブロック４と、このシリンダブロック４の上端部に設けられるシリンダヘッド５を備えている。シリンダブロック４内には気筒７が設けられている。
【００１６】
シリンダヘッド５には、シリンダブロック４の気筒７に対応して燃焼室８が形成されているとともに、燃焼室８に吸気口１１ａを臨ませる一対の吸気通路１０ａ及び燃焼室８に排気口１１ｂを臨ませる一対の排気通路１０ｂが形成されている。そして、シリンダヘッド５には、吸気口１１ａを開閉する吸気バルブ１２ａと、排気口１１ｂを開閉する排気バルブ１２ｂとが設けられている。
【００１７】
図２は、上記した吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂを拡大して示すものである。
【００１８】
吸気バルブ１２ａは、バルブステム部１３ａとこのバルブステム部１３ａの下端部に形成されたバルブ傘部１４ａとによって構成され、バルブステム部１３ａがシリンダヘッド５に回転自在に支持されている。排気バルブ１２ｂは、バルブステム部１３ｂとこのバルブステム部１３ｂの下端部に形成されたバルブ傘部１４ｂとによって構成され、バルブステム部１３ｂがシリンダヘッド５に回転自在に支持されている。バルブ傘部１４ａ，１４ｂは、その下面側がバルブヘッド、上面側がバルブフェ−スとなっている。
【００１９】
また、吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂの各バルブステム部１３ａ，１３ｂは、上半分側が横断面円形状をなし、下半分側は横断面半円形状をなしている。各バルブステム部１３ａ，１３ｂは、上半分側をシリンダヘッド５に形成された挿通孔２０ａ，２０ｂ内に挿通している。
【００２０】
また、吸気通路１０ａ及び排気通路１０ｂの内周壁面には収容凹部２２ａ，２２ｂが形成されている。これら収容凹部２２ａ，２２ｂ内には、吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂの開放時に、そのバルブステム部１３ａ，１３ｂの下半分側、及び各バルブ傘部１４ａ，１４ｂが収容されるようになっている。
【００２１】
ところで、シリンダヘッド５の上面部側には、図１に示すように吸気バルブ用の電動アクチュエータ１６ａ及び排気バルブ用の電動アクチュエータ１６ｂが配設されている。吸気バルブ用の電動アクチュエータ１６ａにより吸気バルブ１２ａがバルブステム部１３ａの軸心回りに回転されて吸気口１１ａが開閉され、排気バルブ用の電動アクチュエータ１６ｂにより排気バルブ１２ｂがバルブステム部１３ｂの軸心回りに回転されて排気口１１ｂが開閉されるようになっている。
【００２２】
電動アクチュエータ１６ａ，１６ｂには、制御回路を介して制御部２４が接続され、この制御部２４により吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂの回転が制御されるようになっている。
【００２３】
即ち、吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂは、電動アクチュエータ１６ａ，１６ｂにより、必要に応じて任意のタイミングで、かつ任意の回転角度で回転制御されるようになっている。
【００２４】
図３は、図１中のＡ−Ａ線に沿って示すシリンダヘッド５の下面図で、図４は図３中のＢ部を拡大して示す図である。
【００２５】
即ち、吸気バルブ１２ａのバルブ傘部１４ａ、及び排気バルブ１２ｂのバルブ傘部１４ｂは、それぞれ径方向に沿う断面が半円形状に形成されている。吸気口１１ａと排気口１１ｂは、吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂの各バルブ傘部１４ａ，１４ｂに対応してそれぞれ径方向に沿う断面が半円形状に形成されている。
【００２６】
図４は、吸気口１１ａ及び排気口１１ｂが、バルブ傘部１４ａ，１４ｂにより、完全に閉じられた状態を示し、図５は、吸気口１１ａ及び排気口１１ｂが半分閉じられた状態を示している。
【００２７】
なお、上記した吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂの各バルブ傘部１４ａ，１４ｂは、焼圧に耐える強度を有するとともに、燃焼時に燃焼室８から燃焼ガスが漏れないように高精度に加工されている。
【００２８】
次に、上記した吸排気装置１の動作について説明する。
【００２９】
まず、内燃機関の吸気工程では、吸気用の電動アクチュエータ１６ａのみが動作され、図６に示すように、吸気バルブ１２ａが回転されて吸気口１１ａが開放される。これにより、内燃機関の各気筒の燃焼室８内に吸気通路１０ａを介して空気および燃料が吸気される。この吸気後、圧縮工程となる。この圧縮工程では、再度、吸気用の電動アクチュエータ１６ａが動作され、図７に示すように、吸気バルブ１２ａが逆方向に回転されて吸気口１１ａが閉止される。この閉止後、吸気された空気および燃料の混合気がピストン１８の上昇により燃焼室８内で圧縮される。この圧縮後、混合気が点火プラグの着火により爆発して燃焼ガスとなり、図８に示すようにピストン１８を押し下げてクランクバルブステムに回転力（トルク）を発生させる。この着火爆発後、排気用の電動アクチュエータ１６ｂが動作され、図９に示すように、排気バルブ１２ｂが回転されて排気口１１ｂが開放される。これにより、上記した燃焼ガスが排気ガスとして燃焼室８から排気通路１０ｂを介して排気される。
【００３０】
上記したように、この実施の形態では、吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂを電動アクチュエータ１６ａ，１６ｂにより回転させることにより吸気口１１ａ及び排気口１１ｂを開閉するため、任意のタイミングで吸気口１１ａ及び排気口１１ｂを瞬時に開閉できる。
【００３１】
従って、例えば、エンジンの回転数に応じて最適な吸排気空気量を得ることができ、出力の向上が期待できる。
【００３２】
また、低負荷運転時には、吸気開弁期間を短縮し、吸気工程途中で閉弁することで、ポンプ損失、実圧縮比を低減できる。
【００３３】
さらに、冷態始動時には、開弁期間を拡大させることで、燃料混合と気化を促進して触媒活性前の未燃炭化水素の発生を低減できる。
【００３４】
また、吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂを回転させるだけであるため、フリクションロスが少なく、燃費を向上できる利点がある。
【００３５】
また、従来のようなカムバルブステムや、その動力を吸気バルブ及び排気バルブに伝達するための伝達機構が不要になるとともに、空気流量を調整するスロットルも不要とすることができ、コストを低減できる。
【００３６】
また、この実施の形態では、吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂのバルブ傘部１４ａ、バルブ傘部１４ｂをそれぞれ半円形状に形成するため、吸気口１１ａと排気口１１ｂの開口面積を最大の大きさにすることが可能となる。
【００３７】
さらに、吸気通路１０ａ及び排気通路１０ｂの内周壁面に吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂのバルブ傘部１４ａ，１４ｂを収容するための収容凹部２２ａ，２２ｂを形成するため、吸気口１１ａと排気口１１ｂに隣接する部位に収容凹部２２ａ，２２ｂを容易に形成することができる。
【００３８】
なお、上記一実施の形態では、吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂのバルブ傘部１４ａ、１４ｂを半円形状に形成したが、これに限られることなく、図１０に示すように、吸気バルブ１２ａ及び排気バルブ１２ｂのバルブ傘部３１ａ、３１ｂを扇状、或いは、図１１に示すように、バルブ傘部３５ａ、３５ｂを一部に切欠部３６を有する円形状に形成してもよい。
【００３９】
その他、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変えない範囲内で種々変形実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
５…シリンダヘッド、８…燃焼室、１１ａ…吸気口、１１ｂ…排気口、１０ａ…吸気通路、１０ｂ…排気通路、１２ａ…吸気バルブ、１２ｂ…排気バルブ、１６ａ，１６ｂ…電動アクチュエータ（駆動手段）、１３ａ，１３ｂ…バルブステム部、１４ａ，１４ｂ…バルブ傘部、２２ａ、２２ｂ…収容凹部。
【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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