(57)【要約】【課題】比較的短時間で、バルブタイミングを所定位置に固定（ロック）できる内燃エンジンを提供する。【解決手段】内燃エンジンのクランクシャフトに同期して回転するハウジング１５と、内燃エンジンのカムシャフト２と一体的に回転するとともにハウジング１５に対して相対回転する内部ローター１２と、を含む可変バルブタイミング機構１１と、ハウジング１５及び内部ローター１２の相対回転位置を最進角位置と最遅角位置との間のロック位置に拘束可能なロック機構３１，４１と、カムシャフト２と一体的に回転して動弁を開閉するカムロブ６１と、を有し、カムロブ６１は、カムプロフィールがリフト上昇側とリフト低下側とで異なる。【選択図】図７
2015203327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンのクランクシャフトに同期して回転するハウジングと、前記内燃エンジンのカムシャフトと一体的に回転するとともに前記ハウジングに対して相対回転する内部ローターと、を含む可変バルブタイミング機構と、
前記ハウジング及び前記内部ローターの相対回転位置を最進角位置と最遅角位置との間のロック位置に拘束可能なロック機構と、
前記カムシャフトと一体的に回転して動弁を開閉するカムロブと、
を有し、
前記カムロブは、カムプロフィールがリフト上昇側とリフト低下側とで異なる、
内燃エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃エンジンにおいて、
前記可変バルブ機構は、前記内部ローターを進角方向及び遅角方向のいずれか一方向に付勢するバネを含み、
前記ロック機構は、前記内部ローターが前記一方向に移動することを防止するラチェットを含み、
前記カムロブは、前記内部ローターを前記一方向に移動させるトルクよりも、前記一方向の逆方向に移動させるトルクが大きくなるように、カムプロフィールが形成される、
内燃エンジン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃エンジンにおいて、
前記カムロブは、バルブリフターを介して前記動弁を開閉し、
前記カムシャフトの回転中心軸は、前記カムロブが前記バルブリフターを摺動するトラベル量が、リフト低下側よりもリフト上昇側で大となるように、前記バルブリフターの中心線からオフセットされている、
内燃エンジン。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の内燃エンジンにおいて、
前記動弁は、排気弁であり、
前記可変バルブタイミング機構は、排気可変バルブタイミング機構であり、
前記カムロブは、排気カムシャフトと一体的に回転して、排気弁リフターを介して前記排気弁を開閉する排気カムロブであり、
吸気弁のバルブタイミングを変更可能な吸気可変バルブタイミング機構をさらに有し、
前記排気カムシャフトの回転中心軸は、前記排気カムロブが燃焼室中心方向に向けてリフトを開始する場合に、前記排気弁リフターの中心線よりも燃焼室外側にオフセットされている、
内燃エンジン。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃エンジンにおいて、
少なくとも低負荷運転時に前記吸気弁の開弁時期ＩＶＯが上死点ＴＤＣよりも遅角側にあって前記排気弁の閉弁時期ＥＶＣが前記開弁時期ＩＶＯに合わせられる、
内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンの運転状態に応じて油圧を調整することで、動弁（排気弁、吸気弁）のバルブタイミングを進角又は遅角する可変バルブタイミング機構(Variable valve Timing Control；以下適宜「ＶＴＣ」と称す)が知られている。
【０００３】
ところで、エンジン始動時には、十分な油圧を発生させることができないので、バルブタイミングが最進角位置又は最遅角位置になってしまう。このようになってしまうと、エンジン始動直後の排気エミッションが悪化する。
【０００４】
そこで、特許文献１では、可変バルブタイミング機構にロック機構を設けて、内燃エンジン停止時に、バルブタイミングを、最進角位置と最遅角位置との間の所定位置に固定（ロック）している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１７９４１８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、前述した特許文献１の機構では、バルブタイミングを所定位置に固定（ロック）できるまでに、比較的長い時間を要する。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、比較的短時間で、バルブタイミングを所定位置に固定（ロック）できる内燃エンジンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【０００９】
本発明による内燃エンジンのひとつの実施形態は、内燃エンジンのクランクシャフトに同期して回転するハウジングと、前記内燃エンジンのカムシャフトと一体的に回転するとともに前記ハウジングに対して相対回転する内部ローターと、を含む可変バルブタイミング機構と、前記ハウジング及び前記内部ローターの相対回転位置を最進角位置と最遅角位置との間のロック位置に拘束可能なロック機構と、前記カムシャフトと一体的に回転して動弁を開閉するカムロブと、を有する。そして、前記カムロブは、カムプロフィールがリフト上昇側とリフト低下側とで異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この態様によれば、カムロブのカムプロフィールがリフト上昇側とリフト低下側とで異なることで、リフト上昇側とリフト低下側とで同じものに比べて、内燃エンジンの停止時に、カムシャフトが交番回転しやすくなる。そのため内部ローターが所定位置に固定（ロック）されるまでの時間が短くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明による内燃エンジンに用いる可変バルブタイミング機構の正面断面構造を示す図である。
【図２】図２は、ＶＴＣ機構の要部を上方から透視した図である。
【図３】図３は、内燃エンジンの制御装置の概略構成図である。
【図４】図４は、内部ローター１２とハウジング１５の合わせ面で展開したロック機構のモデル図である。
【図５】図５は、実施形態の作用効果を説明する図である。
【図６】図６は、実施形態の作用効果を説明する図である。
【図７】図７は、実施形態のポリノミアル曲線である。
【図８】図８は、排気ＶＴＣ機構及び吸気ＶＴＣ機構の内燃エンジンへのアッセンブリー状態を上方から見た図である。
【図９】図９は、排気ＶＴＣ機構及び吸気ＶＴＣ機構を備える内燃エンジンの正面図である。
【図１０】図１０は、排気ＶＴＣ機構をオフセット配置することで得られる作用効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明による内燃エンジンに用いる可変バルブタイミング機構の正面断面構造を示す図である。
【００１４】
可変バルブタイミング機構には、排気弁のバルブタイミング（以下適宜「排気バルブタイミング」という）を進角又は遅角する排気可変バルブタイミング機構（以下適宜「排気ＶＴＣ機構」という）や、吸気弁のバルブタイミング（以下適宜「吸気バルブタイミング」という）を進角又は遅角する吸気可変バルブタイミング機構（以下適宜「吸気ＶＴＣ機構」という）がある。以下では、排気ＶＴＣ機構を例に挙げて説明する。
【００１５】
図１に示されるように、排気ＶＴＣ機構１１は、ハウジング１５と内部ローター１２とを含む。
【００１６】
内部ローター１２は、ハウジング１５の内部に配置される。内部ローター１２は、排気カムシャフト２の先端にボルト等で締結されることで排気カムシャフト２と一体回転する。内部ローター１２の外周には、４枚の羽根体（ベーン）１３が放射状に形成される。
【００１７】
ハウジング１５は、内部ローター１２の外周を覆うように設けられる。ハウジング１５は、複数の取り付けボルト１６により排気カムスプロケット（不図示）に固定されることで、排気カムスプロケットと一体回転する。排気カムスプロケットとクランクスプロケット（不図示）との間にタイミングチェーン（不図示）が巻き掛けられる。なお、ハウジング１５の内周には、内部ローター１２のベーン１３と同数（４つ）の凸部１５ａが形成されており、隣り合った凸部１５ａの間に形成された凹部１５ｂ内に個々のベーン１３が収容される。
【００１８】
ベーン１３の先端は凹部１５ｂの内周と摺接し、凸部１５ａの先端は内部ローター１２の外周１２ａと摺接する。この結果、内部ローター１２及び排気カムシャフト２と、排気カムスプロケット及びハウジング１５とは、互いに同一の軸心を中心として相対回動可能である。
【００１９】
凹部１５ｂには、ベーン１３によって区画されることで空間１７及び空間１８が形成される。空間１７及び空間１８のうち、ベーン１３に対して排気カムシャフト２の回転方向（矢印α方向）側の空間１７を遅角油圧室、その反対側の空間１８を進角油圧室という。
【００２０】
内部ローター１２内には、後述する進角油路Ｐ５と連通している排気カムシャフト方向の油路１９と、この油路１９と進角油圧室１８とを連通する排気カムシャフト２の径方向（以下単に「径方向」という）の油路２０とが形成される。また、後述する遅角油路Ｐ４と連通している排気カムシャフト２方向の油路（不図示）と、この油路と遅角油圧室１７とを連通する径方向の油路２２とが形成される。なお、図１では太い矢印で遅角油圧室１７及び進角油圧室１８に作動油が供給される様子を示しているが、実際には、遅角油圧室１７及び進角油圧室１８に同時に作動油が供給されることはない。
【００２１】
このように構成された排気ＶＴＣ機構１１では、遅角油圧室１７や進角油圧室１８等、各部位に供給される油圧（圧油）の制御を通じて、ハウジング１５と内部ローター１２との間の相対位相が所定の範囲で自在に変更又は保持される。
【００２２】
図２は、ＶＴＣ機構の要部を上方から透視した図である。
【００２３】
ＶＴＣ機構では、図２に示されるように、コイルバネ５０によって、バルブオーバーラップが小さくなる方向に、内部ローター１２が付勢されている。すなわち、排気ＶＴＣ機構であれば、進角側に内部ローターが付勢されている。吸気ＶＴＣ機構であれば、遅角側に内部ローターが付勢されている。
【００２４】
図３は、内燃エンジンの制御装置の概略構成図である。
【００２５】
次に、排気ＶＴＣ機構１１の各部位に供給する油圧を制御する油圧制御系について説明する。
【００２６】
図３に示されるように、オイルポンプ５１は、クランクシャフトの回転力に基づき機械的に駆動され、オイルパン５２内の作動油を吸引し、供給油路Ｐ１を介してオイルコントロールバルブ５３（制御手段）に作動油を圧送（供給）する。
【００２７】
オイルコントロールバルブ５３はデューティー制御に基づき開度制御される４ポート弁であり、供給油路Ｐ１に加え、排出油路Ｐ２と、排出油路Ｐ３と、遅角油路Ｐ４と、進角油路Ｐ５とが接続される。なお排出油路Ｐ２及び排出油路Ｐ３は、作動油をオイルパン５２に還流する油路である。遅角油路Ｐ４は、排気ＶＴＣ機構１１の遅角油圧室１７に連通する油路である。進角油路Ｐ５は、排気ＶＴＣ機構１１の進角油圧室１８に連通する油路である。オイルコントロールバルブ５３は、図示しないが、往復摺動可能に配設されたスプールと、同スプールを付勢するコイルバネと、電圧を印加されることによってスプールを吸引する電磁ソレノイドとを内蔵する。
【００２８】
電磁ソレノイドに印加される電圧は、エンジンコントローラー７１によってデューティー制御される。電磁ソレノイドが発生する吸引力は、印加される電圧のデューティー比に応じて変化する。この電磁ソレノイドが発生する吸引力とコイルバネの付勢力との釣り合いによって、スプールの位置が決められる。
【００２９】
スプールが移動することによって、供給油路Ｐ１から供給された作動油が遅角油路Ｐ４及び進角油路Ｐ５に対して供給され、また遅角油路Ｐ４及び進角油路Ｐ５から排出される。エンジンコントローラー７１では、このようにして遅角油圧室１７及び進角油圧室１８内の油圧を調節することによって、内部ローター１２及びハウジング１５の相対的な動きを制御する。
【００３０】
また、オイルポンプ５１によって吸引された作動油の一部は、供給油路Ｐ１から分岐する油路Ｐ６を通じてオイルスイッチングバルブ５４に供給される。オイルスイッチングバルブ５４は、オイルコントロールバルブ５３と同様に、電磁ソレノイド及びコイルバネの協働によって往復動するスプールを内蔵する。オイルスイッチングバルブ５４は、電磁ソレノイドへの供給電圧がエンジンコントローラー７１によってデューティー制御されることで開度制御される３ポート弁である。オイルスイッチングバルブ５４には、油路Ｐ６に加え、排出油路Ｐ７と、ロックキー制御油路Ｐ８とが接続される。なお排出油路Ｐ７は、作動油をオイルパン５２に還流する油路である。ロックキー制御油路Ｐ８は、内部ローター１２内の所定部位に連通する油路である。エンジンコントローラー７１は、オイルコントロールバルブ５３と同様、ロックキー制御油路Ｐ８を通じて供給する作動油の油圧を調節することにより、後述するロック機構３１、４１の作動状態を制御する。
【００３１】
図１の状態では、進角油圧室１８への油圧が最大となってベーン１３（内部ローター１２）が回転方向に対して最も進んだ側にある。つまり、ハウジング１５（排気カムスプロケット）に対する内部ローター１２（排気カムシャフト２）の相対位相が矢印αに向かって最も進んだ状態にある。この状態は、排気バルブタイミングが最も進角された状態にあたる。このときの排気バルブタイミングの位置を「最進角位置」という。一方、遅角油圧室１７への油圧を最大にするときにはベーン１３（内部ローター１２）が回転方向に対して最も遅れた側にある。つまり、ハウジング１５に対する内部ローター１２の相対位相が矢指方向αに向かって最も遅れた状態になる。この状態は、排気バルブタイミングが最も遅角された状態にあたる。このときの排気バルブタイミングの位置を「最遅角位置」という。本実施形態の内燃エンジンでは、「最進角位置」及び「最遅角位置」の間で排気バルブタイミング（排気弁閉時期ＥＶＣや排気弁開時期ＥＶＯ）が可動となる。ここで、最進角位置と最遅角位置とは排気ＶＴＣ機構１１の仕様によって予め定まる。そして、後述するように、ロック機構３１、４１は、ベーン１３（内部ローター１２）が可変範囲内の所定位置にあるところで、内部ローター１２及びハウジング１５の相対位相をロック（固定）する。このときのベーン１３（内部ローター１２）の位置を「ロック位置」という。なお、「可変範囲内の所定位置」とは、可変範囲内であれば、中央であっても最進角位置側や最遅角位置側に偏っていてもよい。
【００３２】
次に図１を参照して、排気バルブタイミングをロック位置にロックするための第１ロック機構３１及び第２ロック機構４１について説明する。
【００３３】
第１ロック機構３１は、ハウジング１５の径方向に沿って形成された第１収容孔３２に収容された第１ロックキー３３を有する。第１ロックキー３３の後端側（径方向外側）の第１バネ収容孔３５には、第１コイルバネ３４が収容されており、この第１コイルバネ３４が第１ロックキー３３をハウジング１５側から内部ローター１２側に向けて付勢する。
【００３４】
内部ローター１２には、第１ロックキー３３が係合する第１係止孔３６が形成される。
【００３５】
第１係止孔３６は、ハウジング１５と対峙する方向に開口する。第１係止孔３６は、第１底面３６ａと、第１底面３６ａよりも深い第２底面３６ｂとが形成された段付き孔である。第２底面３６ｂは、第１底面３６ａに対して回転方向側に形成される。第２底面３６ｂは、側面３６ｃで第１底面３６ａとつながるとともに、もう一つの側面３６ｄで内部ローター１２の外周１２ａとつながる。また、第１底面３６ａも側面３６ｅで内部ローター１２の外周１２ａとつながる。また、第２底面３６ｂは、第２底面３６ｂと連通する径方向の通路３７、排気カムシャフト２方向の油路３８を介してロックキー制御油路Ｐ８と連通する。
【００３６】
第２ロック機構４１は、第１ロック機構３１よりも回転方向側に設けられる。第２ロック機構４１の構成は、第１ロック機構３１と同様である。すなわち、第２ロック機構４１は、ハウジング１５の径方向に沿って形成された第２収容孔４２に収容された第２ロックキー４３を有する。第２ロックキー４３の後端側（径方向外側）の第２バネ収容孔４５には、第２コイルバネ４４が収容されており、この第２コイルバネ４４が第２ロックキー４３をハウジング１５側から内部ローター１２側に向けて付勢する。
【００３７】
内部ローター１２には、第２ロックキー４３が係合する第２係止孔４６が形成される。
【００３８】
第２係止孔４６は、ハウジング１５と対峙する方向に開口する。第２係止孔４６は、第１底面４６ａと、第１底面４６ａよりも深い第２底面４６ｂとが形成された段付き孔である。第２底面４６ｂは、第１底面４６ａに対して回転方向側に形成される。第２底面４６ｂは、側面４６ｃで第１底面４６ａとつながるとともに、もう一つの側面４６ｄで内部ローター１２の外周１２ａとつながる。また、第１底面４６ａも側面４６ｅで内部ローター１２の外周１２ａとつながる。また、第２底面４６ｂは、第２底面４６ｂと連通する径方向の通路３７、排気カムシャフト２方向の油路４８を介してロックキー制御油路Ｐ８と連通する。
【００３９】
次に、図４を参照して第１ロック機構３１及び第２ロック機構４１の作用を説明する。
【００４０】
図４は、内部ローター１２とハウジング１５の合わせ面で展開したロック機構３１、４１のモデル図である。内燃エンジン運転の停止直前状態では図４（Ａ）に示したように、ロックキー３３、４３の先端（図で下端）は内部ローター１２の外周１２ａに当接しているとする。
【００４１】
エンジン停止指令を受けるとオイルポンプ５１が停止して圧油が得られなくなり、係止孔３６、４６に作用してロックキー３３、４３を上方に押し上げる油圧が低下して、コイルバネ３４、４４のバネ力が勝り、図４（Ａ）に矢印で示したようにロックキー３３、４３に下方（内部ローター１２の側）への付勢力が働く。また、エンジン停止指令を受けると内燃エンジンの回転が低下していく。排気カムシャフト２（内部ローター１２）は、コイルバネによって進角方向（図４の左方向）に付勢されているが、バルブスプリングからカムロブを介して入力される反力に起因するバルブスプリングトルクが作用すると、内部ローター１２がハウジング１５に対して図の左側（進角側）や右側（遅角側）に相対的に移動する。
【００４２】
バルブスプリングトルクによって図４（Ａ）の状態から、矢印のように、内部ローター１２がハウジング１５に対して右側（遅角側）に移動すると、まずコイルバネ４４の下方への付勢力によってロックキー４３が対応する第１底面４６ａへ嵌る。内部ローター１２がハウジング１５に対して所定値Ｃの距離又はこれよりも若干長い距離を移動したときに、コイルバネ３４の下方への付勢力によってロックキー３３が対応する第１底面３６ａへと嵌り、図４（Ｂ）に示した状態となる。この状態では、内部ローター１２がハウジング１５に対して左側（進角側）に移動しようとしても、第２ロックキー４３と第２係止孔側面４６ｅとの当接により移動することができない。
【００４３】
図４（Ｂ）の状態からハウジング１５に対して右側（遅角側）へはまだ内部ローター１２が移動することが可能である。このため、バルブスプリングトルクによって内部ローター１２がさらに右側（遅角側）に移動すると、コイルバネ４４の下方への付勢力によってロックキー４３が対応する第２底面４６ｂへ嵌る。内部ローター１２がさらに右側（遅角側）に、所定値Ｄの距離又はこの距離より若干長い距離を移動したときに、コイルバネ３４の下方への付勢力によってロックキー３３が対応する第２底面３６ｂに嵌り、図４（Ｃ）に示した状態となる。もちろん、図４（Ａ）の状態から内部ローター１２がハウジング１５に対して右側（遅角側）に所定値Ｃ＋Ｄの距離又はこれらの距離より若干長い距離を一気に移動したときには、ロックキー４３，３３が第１底面４６ａ，３６ａへ嵌った後に続けて第２底面４６ｂ，３６ｂへ嵌って図４（Ｃ）に示した状態となる。図４（Ｃ）の状態では、内部ローター１２がハウジング１５に対して右側（遅角側）に移動しようとしても、第１ロックキー３３と第１係止孔側面３６ｄとの当接によって移動することができない。また、図４（Ｃ）の状態で内部ローター１２がハウジング１５に対して左側（進角側）に移動しようとしても、第２ロックキー４３と第２係止孔側面４６ｃとの当接によって移動することができない。
【００４４】
図４（Ａ）の状態から図４（Ｃ）の状態へは進めるが、図４（Ｃ）の状態から図４（Ａ）の状態へと戻ることはできない。つまり、内燃エンジン運転の停止時のバルブスプリングトルクを利用して図４（Ａ）の状態から図４（Ｂ）の状態へと、さらに図４（Ｂ）の状態から図４（Ｃ）の状態へと移行する。コイルバネ３４、４４によって付勢されるロックキー３３、４３と、このロックキー３３、４３が係合する係止孔３６、４６とから、一方向のみ（遅角側）の刻み送りを与えるラチェット機構によってロック機構３１、４１が構成されている。そして、内燃エンジン運転の停止時にロック機構３１、４１を作動させることによって排気バルブタイミングがロック位置にロックされる。
【００４５】
実施形態では、係止孔３６、４６が２段の底面を有しているが、係止孔３６、４６に設ける底面の数は２つに限定されるものでない。１つでもよいし、３つ以上でもよい。また、ロック機構を複数設けることも必要ない。少なくとも１つ設ければよい。
【００４６】
ロック位置が遅角側に偏っていると、燃焼室内で燃える燃料割合が相対的に増し、排気通路に出てから燃える燃料割合が相対的に減る。その一方で、ロック位置が進角側に偏っているときには、燃焼室内で燃える燃料割合が相対的に減り、排気通路に出てから燃える燃料割合が相対的に増える。従って、燃焼室内で燃える燃料割合と排気通路に出てから燃える燃料割合とがバランスする位置にロック位置を定める。
【００４７】
一方、ロックキー制御油路Ｐ８を通じて十分高い油圧が各係止孔３６、４６に付与されると、この油圧が各コイルバネ３４、４４のバネ力に打ち勝って各ロックキー３３、４３を各係止孔３６、４６から離間させる。すなわち、圧油の供給を受けることでロック機構３１、４１によるロックが解除される。例えば、内燃エンジンの始動時或いは始動時直後においては、ロックキー３３、４３によって排気バルブタイミングは内部ローター１２及びハウジング１５の相対位相の可変範囲内の所定の位置にあるロック位置にロックされている。その後、作動油の温度が上昇し、所定値を上回る（作動油の粘性がある程度低下する）ようになると、エンジンコントローラー７１の油圧制御に基づき、ロックキー３３、４３による排気バルブタイミングの固定機能、つまりロック機構３１、４１によるロックが解除され、通常の運転状態が持続する限りこのロック解除状態が保持されることになる。
【００４８】
上述のように、エンジン停止指令を受けると内燃エンジンの回転が低下していく。このとき、排気カムシャフト２には、バルブスプリングからカムロブを介して入力される反力に起因するバルブスプリングトルクが作用する。これによって内部ローター１２がハウジング１５に対して図４の左側（進角側）や右側（遅角側）に相対的に移動する。また、エンジン停止指令を受けるとオイルポンプ５１が停止して圧油が得られなくなり、係止孔３６、４６に作用してロックキー３３、４３を上方に押し上げる油圧が低下するため、コイルバネ３４、４４のバネ力が勝り、ロックキー３３、４３に下方（内部ローター１２の側）への付勢力が働く。
【００４９】
しかしながら、通常、カムロブは、カムプロフィールがリフト上昇側とリフト低下側とで同一（左右対称）であるので、複数気筒（たとえば４気筒）の内燃エンジンでは、ある気筒の排気カムロブを介して排気カムシャフトに対して入力されるバルブスプリングトルクと、別の気筒の排気カムロブを介して排気カムシャフトに対して入力されるバルブスプリングトルクとが相殺されやすい。通常は、このようになっているので、バルブスプリングトルクによる影響が軽減されて、排気カムシャフトがスムーズに回転するが、スムーズに回転するがゆえに、逆に、内部ローター１２がハウジング１５に対して、進角側（図４の左側）や遅角側（図４の右側）へ移動するものの、移動量が少なく、バルブタイミングが所定位置に固定（ロック）されるまでに、比較的長い時間（多くの回転）を要していた。そのような十分な時間（回転）がないと、バルブタイミングがロックされない可能性があった。
【００５０】
発明者は、このような知見に基づき、カムロブのカムプロフィールを、リフト上昇側とリフト低下側とで異ならせるように、すなわち左右非対称にしたのである。
【００５１】
特に、本実施形態では、コイルバネが内部ローターを付勢する方向と同じ方向に内部ローターを移動させるバルブスプリングトルクよりも、逆方向に移動させるバルブスプリングトルクが大きくなるように、カムロブのカムプロフィールを形成したのである。
【００５２】
すなわち、排気ＶＴＣ機構であれば、進角側に内部ローターが付勢されている。そこで、排気カムロブであれば、内部ローターを進角側に移動させるバルブスプリングトルクよりも、遅角側に移動させるバルブスプリングトルクが大きくなるように、排気カムロブのカムプロフィールを形成する。
【００５３】
また吸気ＶＴＣ機構であれば、遅角側に内部ローターが付勢されている。そこで、吸気カムロブであれば、内部ローターを遅角側に移動させるバルブスプリングトルクよりも、進角側に移動させるバルブスプリングトルクが大きくなるように、吸気カムロブのカムプロフィールを形成する。
【００５４】
つまり、図５（Ａ）に示されるように、排気カムロブのカムプロフィールを、リフト上昇側とリフト低下側とで異ならせることで、すなわちａ≠ｂとして、かつ排気カムロブに作用するバルブスプリングトルクが、進角方向よりも遅角方向に大きく作用するように、排気カムロブのカムプロフィールを形成したのである。
【００５５】
このようにすれば、ある気筒の排気カムロブを介して排気カムシャフトに対して入力されるバルブスプリングトルクと、別の気筒の排気カムロブを介して排気カムシャフトに対して入力されるバルブスプリングトルクとが相殺されにくくなり、排気カムシャフトが交番回転しやすくなる。そのため、内部ローター１２がハウジング１５に対して交番的に相対回転することとなって、内部ローター１２がハウジング１５に対して、進角側（図４の左側）や遅角側（図４の右側）へ付勢される回数が増加する。これによって、バルブタイミングが所定位置に固定（ロック）されるまでの時間が短くなる。
【００５６】
また排気カムロブによるカムリフトや作動角を変えることなく、カムプロフィールを、リフト上昇側とリフト低下側とで異なるように変更した場合に、図６（Ａ）に示されるように、ａ＜ｂとなる。この場合、図６（Ｂ）に示されるように、遅角方向に作用するバルブスプリングトルクが大きくなるので、内部ローター１２が遅角側に移動しやすくなる。
【００５７】
これについては、図７に示されるポリノミアル曲線からも説明される。
【００５８】
本実施形態のカムロブのカムプロフィールは、閉弁状態（最小リフト）から最大リフトに至る前半の作動角が、最大リフトから閉弁状態（最小リフト）に至る後半の作動角よりも小さい。そのため、前半のほうが後半よりも速度が大きく、また加速度も大きい。加速度は力（トルク）に比例するので、図６（Ｂ）に示されているように、本実施形態によれば、内部ローター１２に対して遅角方向に作用するバルブスプリングトルクが大きくなる。
【００５９】
図８は、排気ＶＴＣ機構及び吸気ＶＴＣ機構の内燃エンジンへのアッセンブリー状態を上方から見た図である。
【００６０】
ＶＴＣ機構は、サイズが大きく、２つのＶＴＣ機構（排気ＶＴＣ機構及び吸気ＶＴＣ機構）を内燃エンジンにアッセンブリーすると、十分なクリアランスを確保できない可能性がある。
【００６１】
図９は、排気ＶＴＣ機構及び吸気ＶＴＣ機構を備える内燃エンジンの正面図である。
【００６２】
内燃エンジンでは、吸気側に、熱の影響を受けやすいオルタネーターなどの補機が取り付けられていることが多く、吸気ＶＴＣ機構の周囲は、部品密度が高いことが多い。そのため、吸気ＶＴＣ機構を配置位置の移動は、困難である。これに対して、排気ＶＴＣ機構の周囲は、部品密度が低く、吸気ＶＴＣ機構に比べれば、配置位置を移動しやすい。そこで本実施形態では、排気カムシャフト２の回転中心軸が、排気弁リフター６２の中心線（排気弁ステムの延長線）よりも燃焼室外側にオフセットするように、排気ＶＴＣ機構を配置するようにした。なお本実施形態では、排気カムシャフト２は、図９に矢印で示されるように右回転し、排気カムロブ６１が燃焼室中心方向に向けてリフトを開始する。
【００６３】
図１０は、排気ＶＴＣ機構をオフセット配置することで得られる作用効果を説明する図である。
【００６４】
本実施形態では、排気カムシャフトの回転中心Ｏが、排気弁リフター６２の中心よりも燃焼室外側にオフセットされている。なお排気カムシャフト２は、図１０に矢印で示されるように右回転し、排気カムロブ６１が燃焼室中心方向に向けてリフトを開始する。
【００６５】
このように配置されていると、トラベル量（カムロブが回転してバルブリフターの上面を擦る移動量）が、閉弁状態（最小リフト）から最大リフトに至る前半のほうが、最大リフトから閉弁状態（最小リフト）に至る後半よりも大きくなる。トラベル量が大きいほど、動弁の速度が速くなるので、動弁の加速度が大きくなる。そのため、図７に示された作用効果がさらに大きくなり、内部ローター１２に対して遅角方向に作用するバルブスプリングトルクがさらに大きくなるのである。
【００６６】
このように、排気ＶＴＣ機構をオフセット配置することで、補機のレイアウト性を確保しつつ、バルブタイミングが所定位置に固定（ロック）されるまでの時間を短くできるのである。
【００６７】
なお、少なくとも低負荷運転時に吸気弁の開弁時期ＩＶＯが上死点ＴＤＣよりも遅角側にあって排気弁の閉弁時期ＥＶＣが開弁時期ＩＶＯに合わせられれば、ポンピングロスが低減されるので、燃費が向上することとなる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００６９】
たとえば、上記説明においては、主に排気ＶＴＣ機構について説明したが、吸気ＶＴＣ機構に適宜適用してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
２  カムシャフト
１１  可変バルブタイミング機構（排気ＶＴＣ機構）
１２  内部ローター
１５  ハウジング
３１、４１  ロック機構
６１  カムロブ
【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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