(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドによって画定されたバルブポケット内に移動可能に配置された部分を有するバルブであって、前記バルブの前記部分が流れ開口部を画定し、前記バルブが、前記シリンダヘッドに対して、閉位置と開位置との間の距離を動くように構成され、前記バルブが前記開位置にあるとき、前記流れ開口部が前記エンジンのシリンダと流体連通している、バルブと、
前記エンジンのクランクシャフトの回転位置とは無関係に、前記閉位置と前記開位置との間の前記距離を選択的に変えるように構成された第１のアクチュエータと、
前記エンジンのクランクシャフトの回転位置とは無関係に、前記閉位置と前記開位置との間で前記バルブを動かすように構成された第２のアクチュエータと、を備える装置。
【請求項２】
前記第１のアクチュエータが、最小値と最大値との間で前記距離を変えるように構成され、
前記バルブが前記開位置にあり、前記距離が前記最大値であるとき、前記バルブが前記エンジンの前記シリンダの外側に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記部分の幅または厚さのうちの少なくとも１つが前記バルブの長手軸に沿って線形的に減少するように、前記バルブの前記部分がテーパ状である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
エンジンのシリンダヘッドによって画定された流路内に移動可能に配置された部分を有するバルブであって、前記バルブが、前記シリンダヘッドに対して、閉位置と開位置との間の距離を動くように構成され、前記バルブが前記エンジンのクランクシャフトの回転とは無関係に動くように構成される、バルブと、
前記閉位置に向かって前記バルブを付勢するように構成された付勢部材であって、前記バルブが前記閉位置にあるとき、前記バルブに力を加えるように構成された付勢部材と、
前記閉位置と前記開位置との間の前記距離を選択的に変えるように構成された第１のアクチュエータであって、前記バルブが前記閉位置にあるとき、前記付勢部材によって前記バルブに加えられる前記力が実質的に一定の値に維持される、第１のアクチュエータと、
前記閉位置と前記開位置との間で前記バルブを動かすように構成された第２のアクチュエータと、を備える装置。
【請求項５】
前記バルブの前記部分が、前記流路内で、前記バルブの長手軸に沿って動くように構成され、前記バルブの前記長手軸が前記エンジンのシリンダの長手軸に実質的に垂直である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記バルブが前記開位置にあり、前記距離が最大値であるとき、前記バルブが前記エンジンのシリンダの外側に配置される、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記付勢部材がばねであり、前記バルブが前記閉位置にあるときの前記ばねの長さが、前記閉位置と前記開位置との間の前記距離と無関係である、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のアクチュエータが電子アクチュエータである、請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記第１のアクチュエータが、前記シリンダヘッドに対してソレノイドを動かすように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２のアクチュエータが、前記バルブの第１の端部部分に接触するように構成され、
前記付勢部材が、前記第１の端部部分と対向する前記バルブの第２の端部部分に接触するように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２のアクチュエータ内に含まれるソレノイドであって、前記第１のアクチュエータが、前記シリンダヘッドに対して前記ソレノイドを動かすように構成される、ソレノイドと、
前記ソレノイドと前記バルブの封止部分との間に配置されたアーマチュアと、をさらに備える、請求項４に記載の装置。
【請求項１２】
エンジンのシリンダヘッドによって画定された流路内に移動可能に配置された部分を有するバルブであって、前記バルブが、前記シリンダヘッドに対して、閉位置と開位置との間の距離を動くように構成され、前記バルブの前記部分が、前記部分の幅または厚さのうちの少なくとも１つが前記バルブの長手軸に沿って線形的に減少するように、テーパ状である、バルブと、
前記閉位置と前記開位置との間で前記バルブを動かすように構成されたアクチュエータアセンブリであって、前記バルブが前記閉位置と前記開位置との間で動かされるときに、そこを通って前記バルブが動く前記距離を選択的に変えるように構成されたアクチュエータアセンブリと、を備え、
前記アクチュエータアセンブリが、
前記アクチュエータが前記閉位置と前記開位置との間の前記距離を変えるときに、前記シリンダヘッドに対して動くように構成されたソレノイドと、
前記ソレノイドと前記バルブの封止部分との間に配置されたアーマチュアと、を含む、装置。
【請求項１３】
前記ソレノイドが第１のソレノイドであり、前記アクチュエータには第２のソレノイドがない、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ソレノイドが、第１の位置と第２の位置との間で前記シリンダヘッドに対して動くように構成され、前記バルブが前記閉位置にあるときに付勢部材によって前記バルブに加えられる力が、前記ソレノイドが前記第１の位置と前記第２の位置との間で動くときに実質的に一定である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記シリンダヘッド内で前記閉位置に向かって前記バルブを付勢するように構成されたばねであって、前記バルブが前記閉位置にあるときの前記ばねの長さが前記閉位置と前記開位置との間の前記距離とは無関係である、ばね、をさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記バルブが、第１の方向に、前記閉位置から前記開位置まで動くように構成され、
前記ソレノイドが、前記アクチュエータが前記閉位置と前記開位置との間の前記距離を増加させるときに、前記第１の方向に実質的に対向する第２の方向に動くように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記バルブが前記開位置にあり、前記距離が最大値であるとき、前記バルブが、前記エ
ンジンのシリンダの外側に配置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記アクチュエータが、前記閉位置と前記開位置との間の前記距離を、約０．０００インチの最小値から約０．０９０インチの最大値まで、選択的に変えるように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１９】
エンジンのシリンダヘッドによって画定された流路内に移動可能に配置された部分を有するバルブであって、前記バルブは、前記シリンダヘッドに対して、閉位置と開位置との間の距離を動くように構成され、前記バルブは、前記エンジンのクランクシャフトの回転とは無関係に動くように構成され、前記バルブが前記開位置にあるとき、前記バルブが前記エンジンのシリンダの外側に配置される、バルブと、
前記閉位置と前記開位置との間の前記距離を選択的に変えるように構成された第１のアクチュエータと、
前記閉位置と前記開位置との間で前記バルブを動かすように構成された第２のアクチュエータと、を備え、
前記第２のアクチュエータが、
ソレノイドであって、前記第１のアクチュエータが、前記シリンダヘッドに対して前記ソレノイドを動かすように構成される、ソレノイドと、
前記ソレノイドと前記バルブの封止部分との間に配置されたアーマチュアと、を含む、装置。
【請求項２０】
前記第１のアクチュエータが電子アクチュエータである、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記バルブが前記閉位置にあるとき、前記バルブに力を加えるように構成された付勢部材であって、前記アクチュエータが前記閉位置と前記開位置との間の前記距離を変えるとき、前記付勢部材によって前記バルブに加えられる前記力が実質的に一定の値に維持される、付勢部材、をさらに備える、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００９年２月２７日出願の「Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｖｅｌ  Ｖａｌｖｅ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ａｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅ」と題する米国特許出願整理番号第１２／３９４，７００号の継続出願であり、また、その優先権を主張するものである。これは、２００８年１２月８日出願の「Ｖａｌｖｅ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ａｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅ」と題する米国特許出願整理番号第１２／３２９，９６４号の一部継続出願である。これは、２００６年９月２２日出願の「Ｖａｌｖｅ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ａｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅ」と題する米国特許整理番号第７，４６１，６１９号の継続出願である。これは、２００５年９月２３日出願の「Ｓｉｄｅ  Ｃａｍ  Ｏｐｅｎ  Ｐｏｒｔ」と題する米国仮特許出願整理番号第６０／７１９，５０６号、および２００６年３月９日出願の「Ｓｉｄｅ  Ｃａｍ  Ｏｐｅｎ  Ｐｏｒｔ  Ｅｎｇｉｎｅ  ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｈｅａｄ  Ｖａｌｖｅ」と題する米国仮特許出願整理番号第６０／７８０，３６４号の優先権を主張する。また、これらの出願のそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書に記載される実施形態は、流体処理機械における気体交換プロセスを制御するための装置に関し、より具体的には、内燃機関のバルブおよびシリンダヘッドアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
たとえば、内燃機関、コンプレッサなどのような多くの流体処理機械は、最適性能を確保するために、正確で効率的な気体交換プロセスを必要とする。たとえば、内燃機関の吸気ストローク中、エンジンの動作サイクル中の所定の時間に、所定の量の空気および燃料を燃焼室に供給しなければならない。次いで、非効率的な動作および／またはエンジン内の様々な構成要素への損傷を防止するために、燃焼事象中は燃焼室を封止しなければならない。排気ストローク中には、燃焼室内の燃焼した気体を燃焼室から効率的に排気しなければならない。
【０００４】
いくつかの周知の内燃機関は、燃焼室に入る、および燃焼室から出る気体の流れを制御するために、ポペットバルブを使用する。周知のポペットバルブは、細長いステムと拡張した封止ヘッドとを含む往復バルブである。使用時には、周知のポペットバルブは、バルブが開位置にあるときには、封止ヘッドがバルブシートから離間され、それにより、燃焼室への、または燃焼室からの流路が生成されるように、燃焼室に向かって内向きに開く。封止ヘッドは、燃焼室を効果的に封止するために、バルブが閉位置にあるときには、バルブシート上の対応する表面と接触するように構成された傾斜面を含むことができる。
【０００５】
しかしながら、周知のポペットバルブの拡張した封止ヘッドは、燃焼シリンダに出入りする気体の流路を遮蔽し、その結果、気体交換プロセスが非効率的になることがある。さらに、拡張した封止ヘッドは、流入空気内に渦およびその他の望ましくない乱流も生成する可能性があり、それにより、燃焼事象に悪影響を及ぼす可能性がある。かかる影響を最小限に抑えるためにいくつかの周知のポペットバルブは、閉位置と開位置との間の比較的大きい距離を移動するように構成される。しかしながら、バルブリフトが増大した結果、寄生損失がより高くなり、バルブトレインの摩耗がより大きくなり、バルブとピストンとの接触の機会が高くなるなどの可能性がある。
【０００６】
周知のポペットバルブの封止ヘッドは、燃焼室中へと延在するので、エンジン燃焼の極端な圧力および温度に曝され、それにより、バルブの故障または漏出の可能性が増大する。燃焼状態に曝されることにより、たとえば、熱膨張の増大、有害な炭素付着物の蓄積などを引き起こすことがある。さらに、このような配設は、バルブの保守および／または交換の助けにはならない。多くの場合、バルブを保守または交換するためには、たとえば、シリンダヘッドを取り外さなければならない。
【０００７】
周知のポペットバルブは、漏出の可能性を低減するために、比較的堅いばねを使用して閉位置に付勢される。したがって、周知のポペットバルブは、バルブを開けるために必要な高い力を生成するために、カムシャフトを使用して作動されることが多い。しかしながら、周知のカムシャフトベースの作動システムは、バルブ移動量（またはリフト）、タイミング、および／またはバルブ事象の持続時間の自由度を、エンジン運転条件に応じるように制限してきた。たとえば、いくつかの周知のカムシャフトベースの作動システムは、バルブ開放または持続時間を変更することができるが、バルブ事象は、カムシャフトおよび／またはエンジンクランクシャフトの回転位置に依存するので、そのような変更は制限される。したがって、バルブ事象（すなわち、タイミング、持続時間および／または移動量）は、各エンジン運転条件（たとえば、低アイドリング、高速度、全負荷など）に対して最適化されず、むしろ、所望の全体的な性能を提供する妥協点として選択される。
【０００８】
いくつかの周知のポペットバルブは、電子アクチュエータを使用して作動される。しかしながら、そのようなソレノイドベースの作動システムは、しばしば、付勢するばねの力に打ち勝つために、複数のばねおよび／またはソレノイドを必要とする。さらに、ソレノイドベースの作動システムは、付勢するばねの力に対抗してバルブを作動させるために、比較的強い力を必要とする。
【０００９】
したがって、内燃機関ならびに同様のシステムおよびデバイスのための改良されたバルブ作動システムが必要である。
【発明の概要】
【００１０】
気体交換バルブおよび方法が本明細書に記載される。いくつかの実施形態では、装置は、バルブおよびアクチュエータを含む。バルブは、エンジンのシリンダヘッドによって画定されたバルブポケット内に移動可能に配置された部分を有する。バルブは、シリンダヘッドに対して、閉位置と開位置との間の距離を移動するように構成される。バルブのこの部分は、バルブが開位置にあるとき、エンジンのシリンダと流体連通する流れ開口部を画定する。アクチュエータは、閉位置と開位置との間の距離を選択的に変えるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１−２】それぞれ、第１の構成および第２の構成における、一実施形態によるシリンダヘッドアセンブリを図示する概略図である。
【図３−４】それぞれ、第１の構成および第２の構成における、一実施形態によるシリンダヘッドアセンブリを図示する概略図である。
【図５】第１の構成における、一実施形態によるシリンダヘッドアセンブリを含むエンジンの一部分の正面断面図である。
【図６】第２の構成における、図５に示されたシリンダヘッドアセンブリの正面断面図である。
【図７】図５において「７」と表示されている、シリンダヘッドアセンブリの一部分の正面断面図である。
【図８】図６において「８」と表示されている、シリンダヘッドアセンブリの一部分の正面断面図である。
【図９】一実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの一部分の上面図である。
【図１０−１１】図５に図示されたバルブ部材のそれぞれ上面図および正面図である。
【図１２】線１２−１２に沿った、図１１に示されたバルブ部材の断面図である。
【図１３】図１０〜図１２に示されたバルブ部材の斜視図である。
【図１４】一実施形態によるバルブ部材の斜視図である。
【図１５−１６】一実施形態によるバルブ部材のそれぞれ上面図および正面図である。
【図１７】一実施形態によるバルブ部材の斜視図である。
【図１８】一実施形態によるバルブ部材の斜視図である。
【図１９】一実施形態によるバルブ部材の斜視図である。
【図２０−２１】一実施形態によるシリンダヘッドアセンブリのそれぞれ正面断面図および側面断面図である。
【図２２】一実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの一部分の正面断面図である。
【図２３】一実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの正面断面図である。
【図２４−２５】一実施形態によるシリンダヘッドアセンブリのそれぞれ正面断面図および側面断面図である。
【図２６】一実施形態によるバルブ部材の断面図である。
【図２７】一次元のテーパ部分を有する実施形態によるバルブ部材の斜視図である。
【図２８】一実施形態によるバルブ部材の正面図である。
【図２９−３０】それぞれ、第１の構成および２の構成における、一実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの一部分の正面断面図である。
【図３１】一実施形態によるエンジンの一部分の上面図である。
【図３２】一実施形態によるエンジンの一部分を図示する概略図である。
【図３３】ポンプアシストモードで動作している、図３２に示されたエンジンの一部分を図示する概略図である。
【図３４−３６】それぞれ第１のモードおよび第２のモードで動作している、一実施形態によるエンジンのバルブ事象のグラフ表現である。
【図３７】図５に示されたシリンダヘッドアセンブリの分解斜視図である。
【図３８】一実施形態によるエンジンを組み立てる方法を示すフローチャートである。
【図３９】一実施形態によるエンジンを修理する方法を示すフローチャートである。
【図４０−４２】それぞれ、第１の構成および第２の構成における、一実施形態による閉位置にある移動量可変バルブアクチュエータアセンブリを有するエンジンの上面の概略図である。
【図４１−４３】それぞれ、第１の構成および第２の構成における、開位置にある図４０および図４２に示されたエンジンの上面の概略図である。
【図４４−４５】一実施形態による、それぞれ、第１の構成および第２の構成における、閉位置にある移動量可変バルブアクチュエータアセンブリを有するエンジンの上面の概略図である。
【図４６−４７】一実施形態によるエンジンの斜視図である。
【図４８】図４６および図４７に示されたエンジンのシリンダヘッド、吸気バルブアクチュエータアセンブリ、および排気バルブアクチュエータアセンブリの側面図である。
【図４９】図４６および図４７に示されたエンジンの一部分の上面分解斜視図である。
【図５０】図４６および図４７に示されたエンジンの吸気バルブアクチュエータアセンブリの分解斜視図である。
【図５１−５２】吸気バルブがそれぞれ閉位置および第１の開位置にある、図４６および図４７に示されたエンジンの一部分の側面断面図である。
【図５３】吸気バルブが第２の開位置にある、図４６および図４７に示されたエンジンの一部分の側面断面図である。
【図５４】図４９に示されたエンジンの吸気バルブの上面斜視図である。
【図５５】図５４の線Ｘ１−Ｘ１に沿った、図５４に示された吸気バルブの側面断面図である。
【図５６】図５４に示された吸気バルブの正面図である。
【図５７】吸気バルブアクチュエータアセンブリの一部分の断面図である。
【図５８】図４６および図４７に示されたエンジンの排気バルブアクチュエータアセンブリの分解斜視図である。
【図５９−６０】排気バルブがそれぞれ閉位置および第１の開位置にある、図４６および図４７に示されたエンジンの一部分の側面断面図である。
【図６１】排気バルブが第２の開位置にある、図４６および図４７に示されたエンジンの一部分の側面断面図である。
【図６２】図４９に示されたエンジンの排気バルブの上面斜視図である。
【図６３】図６２の線Ｘ２−Ｘ２に沿った、図６２に示された排気バルブの側面断面図である。
【図６４】図６２に示された吸気バルブの正面図である。
【図６５】一実施形態による、エンジン制御装置（ＥＣＵ）を有するエンジンの概略図である。
【図６６−６８】図６５に示されたＥＣＵ内に含まれている較正表のグラフ表現である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
いくつかの実施形態では、装置は、バルブおよびアクチュエータを含む。バルブは、エンジンのシリンダヘッドによって画定されたバルブポケット内に移動可能に配置された部分を有する。バルブは、シリンダヘッドに対して、閉位置と開位置との間の距離だけ移動するように構成される。バルブのこの部分は、バルブが開位置にあるときにエンジンのシリンダと流体連通する流れ開口部を画定する。アクチュエータは、閉位置と開位置との間の距離を選択的に変化させるように構成される。
【００１３】
いくつかの実施形態では、装置は、バルブおよびアクチュエータを含む。バルブは、エンジンのシリンダヘッドによって画定された流路内に移動可能に配置された部分を有する。バルブは、シリンダヘッドに対して、閉位置と開位置との間の距離だけ移動するように構成される。バルブは、エンジンのクランクシャフトの回転とは無関係に移動するように構成される。バルブが開位置にあるときには、エンジンのシリンダの外側にバルブが配置される。アクチュエータは、閉位置と開位置との間の距離を選択的に変化させるように構成される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、装置は、バルブと、付勢部材と、アクチュエータとを含む。バルブは、エンジンのシリンダヘッドによって画定された流路内に移動可能に配置された部分を有する。バルブは、シリンダヘッドに対して、閉位置と開位置との間の距離だけ移動するように構成される。バルブは、エンジンのクランクシャフトの回転とは無関係に移動するように構成される。たとえば、ばねとすることができる付勢部材は、閉位置に向かってバルブを付勢するように構成される。付勢部材は、バルブが閉位置にあるときに、バルブに力を加えるように構成される。アクチュエータは、閉位置と開位置との間の距離を選択的に変化させるように構成される。バルブが閉位置にあるとき、付勢部材によってバルブに加えられる力は、実質的に一定の値に維持される。同様に述べられるように、アクチュエータは、バルブが閉位置にあるときに、付勢部材によってバルブに加えられる力を変えることなく、バルブ移動量を選択的に変化させるように構成される。
【００１５】
図１および図２は、それぞれ、第１の構成および第２の構成における、一実施形態によるシリンダヘッドアセンブリ１３０の概略図である。シリンダヘッドアセンブリ１３０は、シリンダヘッド１３２およびバルブ部材１６０を含む。シリンダヘッド１３２は、長手軸Ｌｐを有するバルブポケット１３８を画定する内面１３４を有する。バルブ部材１６０は、２つの流路１６８を画定し、長手軸Ｌｖを有するテーパ部分１６２を有する。テーパ部分１６２は２つの封止部分１７２を含み、各封止部分は流路１６８のうちの１つに隣接して配置される。テーパ部分１６２は、第１の側面１６４および第２の側面１６５を含む。テーパ部分１６２の第２の側面１６５は、長手軸Ｌｖからテーパ角Θだけ角度がずらされており、それによって、テーパ部分１６２のテーパが生成される。第１の側面１６４は、長手軸Ｌｖに実質的に平行であり、その結果、テーパ部分１６２が非対称となるように図示されているが、いくつかの実施形態では、第１の側面１６４は、テーパ部分１６２が長手軸Ｌｖを中心にして対称となるように角度がずらされている。テーパ部分１６２は、テーパ角Θを画定する線形テーパを含むものとして示されているが、いくつかの実施形態では、テーパ部分１６２は、非線形テーパを含むことができる。
【００１６】
バルブ部材１６０は、バルブポケット１３８内のテーパ部分１６２の長手軸Ｌｖに沿ってバルブ部材１６０のテーパ部分１６２を動かすことができるように、バルブポケット１３８内に往復可能に配置される。使用時には、シリンダヘッドアセンブリ１３０を、第１の構成（図１）および第２の構成（図２）に位置させることができる。図１に示されたように、第１の構成にあるときには、バルブ部材１６０は第１の位置にあり、各流路１６８が、シリンダヘッド１３２の外側の領域１３７と流体連通するように、封止部分１７２がシリンダヘッド１３２の内面１３４から離れて配置される。図２に示されたように、長手軸Ｌｖに沿って、Ａと表示された矢印によって示された方向に、バルブ部材１６０を内向きに動かすことによって、シリンダヘッドアセンブリ１３２を第２の構成に位置させる。第２の構成にあるときには、各流路１６８が、シリンダヘッド１３２の外側の領域１３７から流体隔離するように、封止部分１７２がシリンダヘッド１３２の内面１３４の一部分に接触している。
【００１７】
バルブ部材１６０全体がテーパ状であるものとして示されているが、いくつかの実施形態では、バルブ部材の一部分のみがテーパ状である。たとえば、本明細書で論じられるように、いくつかの実施形態では、バルブ部材は、１つまたは複数の非テーパ部分を含むことができる。他の実施形態では、バルブ部材は、複数のテーパ部分を含むことができる。
【００１８】
流路１６８は、バルブ部材１６０の長手軸Ｌｖに実質的に垂直であるものとして示されているが、いくつかの実施形態では、流路１６８は、長手軸Ｌｖから角度をずらすことができる。さらに、いくつかの実施形態では、バルブ部材１６０の長手軸Ｌｖは、バルブポケット１３８の長手軸Ｌｐと一致しなくてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブ部材の長手軸は、バルブポケットの長手軸からずらすことができ、またバルブポケットの長手軸と平行にすることができる。他の実施形態では、バルブの長手軸は、バルブポケットの長手軸に対してある角度で配置することができる。
【００１９】
図示のように、テーパ部分１６２の長手軸Ｌｖは、バルブ部材の長手軸と一致している。したがって、本明細書全体を通じて、テーパ部分の長手軸は、バルブ部材の長手軸と称されてもよく、バルブ部材の長手軸は、テーパ部分の長手軸と称されてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、テーパ部分の長手軸は、バルブ部材の長手軸からずらすことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブ部材の長手軸がテーパ部分の長手軸からずれるように、後述の第１のステム部分および／または第２のステム部分は、テーパ部分から角度をずらすことができる。
【００２０】
シリンダヘッドアセンブリ１３０は、流路１６８がシリンダヘッド１３２の外側の領域１３７と流体連通している第１の構成（すなわち、開構成）と、流路１６８がシリンダヘッド１３２の外側の領域１３７から流体隔離している第２の構成（すなわち、閉構成）とを有するものとして示されているが、いくつかの実施形態では、第１の構成は閉構成とすることができ、第２の構成は開構成とすることができる。他の実施形態では、シリンダヘッドアセンブリ１３０は、２つ以上の構成を有することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、たとえば、部分的な開構成と完全な開構成のように、複数の開構成を有することができる。
【００２１】
図３および図４は、それぞれ、第１の構成および第２の構成における、一実施形態によるエンジン２００の一部分の概略図である。エンジン２００は、シリンダヘッドアセンブリ２３０と、シリンダ２０３と、気体マニホールド２１０とを含む。シリンダ２０３は、シリンダヘッドアセンブリ２３０の第１の表面２３５に結合し、たとえば、エンジンブロック（図示せず）によって画定された燃焼シリンダとすることができる。気体マニホールド２１０は、シリンダヘッドアセンブリ２３０の第２の表面２３６に結合し、たとえば、吸気マニホールドまたは排気マニホールドとすることができる。第１の表面２３５および第２の表面２３６は、互いに平行であり、シリンダヘッド２３２の両側に配置されるものとして示されているが、他の実施形態では、第１の表面および第２の表面は、互いに隣接することができる。さらに別の実施形態では、気体マニホールドおよびシリンダは、シリンダヘッドの同じ表面に結合することができる。
【００２２】
シリンダヘッドアセンブリ２３０は、シリンダヘッド２３２およびバルブ部材２６０を含む。シリンダヘッド２３２は、長手軸Ｌｐを有するバルブポケット２３８を画定する内面２３４を有する。シリンダヘッド２３２は、また、２つのシリンダ流路２４８と、２つの気体マニホールド流路２４４とを画定する。シリンダ流路２４８のそれぞれは、シリンダ２０３およびバルブポケット２３８と流体連通している。同様に、気体マニホールド流路２４４のそれぞれは、気体マニホールド２１０およびバルブポケット２３８と流体連通している。各シリンダ流路２４８は、他方のシリンダ流路２４８から流体隔離しているものとして示されているが、他の実施形態では、シリンダ流路２４８は、互いに流体連通することができる。同様に、各気体マニホールド流路２４４は、他方の気体マニホールド流路２４４から流体隔離しているものとして示されているが、他の実施形態では、気体マニホールド流路２４４は、互いに流体連通することができる。
【００２３】
バルブ部材２６０は、長手軸Ｌｖと、長手軸Ｌｖに対するテーパ角Θとを有するテーパ部分２６２を有する。テーパ部分２６２は、２つの流路２６８を画定し、それぞれが流路２６８のうちの１つに隣接して配置されている２つの封止部分２７２を含む。一次元の非対称のテーパであるものとして示されているが、いくつかの実施形態では、テーパ部分は、長手軸Ｌｖを中心として対称的なテーパ状としてもよい。他の実施形態では、本明細書でより詳細に論じられるように、テーパ部分は、長手軸Ｌｖを中心として２つの次元においてテーパ状とすることができる。
【００２４】
バルブ部材２６０は、バルブポケット２３８内で長手軸Ｌｖに沿って、バルブ部材２６０のテーパ部分２６２を動かすことができるように、バルブポケット２３８内に配置される。使用時、エンジン２００を、第１の構成（図３）および第２の構成（図４）に位置させることができる。図３に示されるように、第１の構成にあるとき、バルブ部材２６０は第１の位置にあり、各流路２６８は、シリンダ流路２４８のうちの１つおよび気体マニホールド流路２４４のうちの１つと流体連通している。このようにして、気体マニホールド２１０は、シリンダ２０３と流体連通している。流路２６８は、エンジンが第１の構成にあるとき、シリンダ流路２４８および気体マニホールド流路２４４と整列しているものとして示されているが、他の実施形態では、流路２６８は、直接整列している必要はない。換言すると、エンジン２００が第１の構成にあるときには、流路２６８、２４８、２４はずれていてもよいが、気体マニホールド２１０はなおもシリンダ２０３と流体連通している。
【００２５】
図４に示されるように、エンジン２００が第２の構成にあるときには、バルブ部材２６０は、第１の位置から、Ｂと表示された矢印によって示された方向に、軸方向にずれている第２の位置にある。第２の構成では、封止部分２７２は、各流路２６８がシリンダ流路２４８から流体隔離するように、シリンダヘッド２３２の内面２３４の一部分と接触している。このようにして、シリンダ２０３は、気体マニホールド２１０から流体隔離している。
【００２６】
図５は、一実施形態による、第１の構成におけるシリンダヘッドアセンブリ３３０を含むエンジン３００の一部分の正面断面図である。図６は、第２の構成におけるシリンダヘッドアセンブリ３３０の正面断面図である。エンジン３００は、エンジンブロック３０２と、エンジンブロック３０２に結合されたシリンダヘッドアセンブリ３３０とを含む。エンジンブロック３０２は、長手軸Ｌｃを有するシリンダ３０３を画定する。ピストン３０４は、シリンダ３０３の長手軸Ｌｃに沿って往復運動できるように、シリンダ３０３内に配置される。ピストン３０４は、ピストンがシリンダ３０３内で往復運動すると、クランクシャフト３０８が長手軸（図示せず）を中心にして回転するように、オフセットスロー３０７を有するクランクシャフト３０８に、コネクティングロッド３０６によって結合されている。このようにして、ピストン３０４の往復運動を、回転運動に変換することができる。
【００２７】
シリンダヘッドアセンブリ３３０の第１の表面３３５は、第１の表面３３５の一部分がシリンダ３０３の上側部分を覆い、それにより燃焼室３０９を形成するように、エンジンブロック３０２に結合されている。シリンダ３０３を覆う第１の表面３３５の一部分は、湾曲し、ピストンの上面からずれた角度になっているように示されているが、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリ３３０が燃焼室中に突出するバルブを含まないので、燃焼室の一部を形成するシリンダヘッドアセンブリの表面は、任意の適切な形状設計を有することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、燃焼室の一部を形成するシリンダヘッドアセンブリの表面は、平坦で、ピストンの上面に平行とすることができる。他の実施形態では、燃焼室の一部を形成するシリンダヘッドアセンブリの表面は、半球燃焼室、ペントルーフ燃焼室などを形成するために湾曲させることができる。
【００２８】
内部領域３１２を画定する気体マニホールド３１０は、気体マニホールド３１０の内部領域３１２が、第２の表面３３６の一部分と流体連通するように、シリンダヘッドアセンブリ３３０の第２の表面３３６に結合されている。本明細書に詳述されるように、この配設により、たとえば空気または燃焼副生成物のような気体を、シリンダヘッドアセンブリ３３０および気体マニホールド３１０を介して、シリンダ３０３に入る、またはシリンダ３０３から出るように輸送できるようになる。エンジンは、単一の気体マニホールド３１０を含むように図示されているが、いくつかの実施形態では、２つ以上の気体マニホールドを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、エンジンは、空気および／または混合気をシリンダヘッドに供給するように構成された吸気マニホールドと、シリンダヘッドから排気ガスを外に輸送するように構成された排気マニホールドとを含むことができる。
【００２９】
さらに、図示のように、いくつかの実施形態では、第１の表面３３５は第２の表面３３６に対向させることができ、それにより、シリンダ３０３に入る、および／またはシリンダ３０３から出る気体の流れが、実質的に真っ直ぐな線に沿って生じることができる。このような配設では、シリンダ流路３４８の直上にある吸気マニホールド（図示せず）内に燃料噴射装置（図示せず）を配置することができる。このようにして、噴射された燃料を、一連の屈曲の影響を受けることなく、シリンダ３０３に搬送することができる。燃料経路に沿った屈曲をなくすことにより、燃料衝突および／またはウォールウェッティングを低減することができ、それによって、たとえば、過渡応答を改善するなど、エンジン性能がより効率的になる。
【００３０】
シリンダヘッドアセンブリ３３０は、シリンダヘッド３３２およびバルブ部材３６０を含む。シリンダヘッド３３２は、長手軸Ｌｐを有するバルブポケット３３８を画定する内面３３４を有する。シリンダヘッド３３２は、また、４つのシリンダ流路３４８および４つの気体マニホールド流路３４４を画定する。シリンダ流路３４８のそれぞれは、シリンダヘッド３３２の第１の表面３３５に隣接し、シリンダ３０３およびバルブポケット３３８と流体連通している。同様に、気体マニホールド流路３４４のそれぞれは、シリンダヘッド３３２の第２の表面３３６に隣接し、気体マニホールド３１０およびバルブポケット３３８と流体連通している。シリンダ流路３４８のそれぞれは、対応する気体マニホールド流路３４４と整列している。この構成では、シリンダヘッドアセンブリ３３０が第１の（すなわち開）構成であるとき（たとえば、図５および図７参照）、気体マニホールド３１０は、シリンダ３０３と流体連通している。反対に、シリンダヘッドアセンブリ３３０が第２の（すなわち閉）構成であるとき（たとえば、図６および図８を参照）、気体マニホールド３１０は、シリンダ３０３から流体隔離している。
【００３１】
バルブ部材３６０は、テーパ部分３６２と、第１のステム部分３７６と、第２のステム部分３７７とを有する。第１のステム部分３７６は、バルブ部材３６０のテーパ部分３６２の端部に結合され、カムシャフト３１４のバルブローブ３１５に係合するように構成される。第２のステム部分３７７は、第１のステム部分３７６に対向するテーパ部分３６２の端部に結合され、ばね３１８に係合するように構成される。ばね３１８の一部分は、シリンダヘッド３３２に取外し可能に結合された端部プレート３２３内に含まれており、それにより、ばね３１８を第２のステム部分３７７に向かって圧縮し、それによって、バルブ部材３６０を図６の矢印Ｄによって示される方向に付勢する。
【００３２】
バルブ部材３６０のテーパ部分３６２は、そこを通過する４つの流路３６８を画定する。テーパ部分は、８つの封止部分３７２を含み（たとえば、図１０、図１１および図１３を参照）、封止部分３７２のそれぞれは、流路３６８のうちの１つに隣接して配置され、テーパ部分３６２の外側表面３６３の周辺部の周囲に連続して延在する。バルブ部材３６０は、バルブポケット３３８内で、バルブ部材３６０の長手軸Ｌｖに沿ってバルブ部材３６０のテーパ部分３６２を動かすことができるように、バルブポケット３３８内に配置される。いくつかの実施形態では、バルブポケット３３８は、バルブポケット３３８内のバルブ部材３６０の運動範囲を制限するために、バルブ部材３６０上の対応する表面３８０に係合するように構成された表面３５２を含む。
【００３３】
使用時に、バルブローブ３１５の偏心部分がバルブ部材３６０の第１のステム３７６と接触するようにカムシャフト３１４が回転するとき、バルブローブ３１５によってバルブ部材３６０に加えられる力は、ばね３１８によってバルブ部材３６０に加えられる力に打ち勝つのに十分である。したがって、図５に示されるように、バルブ部材３６０を、バルブポケット３３８内で、長手軸Ｌｖに沿って矢印Ｃの方向に第１の位置まで動かし、それにより、シリンダヘッドアセンブリ３３０を開構成に位置させる。開構成にあるとき、バルブ部材３６０は、各流路３６８が、シリンダ流路３４８のうちの１つ、および気体マニホールド流路３４４のうちの１つと整列し、流体連通するように、バルブポケット３３８内に位置付けられる。このようにして、気体マニホールド３１０は、図７においてＥと付されている矢印によって示された流路に沿って、シリンダ３０３と流体連通している。
【００３４】
カムシャフトローブ３１５の偏心部分がバルブ部材３６０の第１のステム３７６に接触しないように、カムシャフト３１４を回転させるとき、ばね３１８によって加えられる力は、バルブ部材３６０を、第１の位置から矢印Ｄの方向に、軸方向にずれた第２の位置まで動かし、それにより、シリンダヘッドアセンブリ３３０を閉構成（図６参照）に位置させるのに十分である。閉構成にあるとき、各流路３６８は、対応するシリンダ流路３４８および気体マニホールド流路３４４からずれている。さらに、図８に示されるように、閉構成にあるとき、封止部分３７２のそれぞれは、各流路３６８がシリンダ流路３４８から流体隔離するように、シリンダヘッド３３２の内面３３４の一部分に接触している。このようにして、シリンダ３０３は、気体マニホールド３１０から流体隔離する。
【００３５】
シリンダヘッドアセンブリ３３０は、閉構成にあるとき、流路３６８をシリンダ流路３４８から流体隔離するように構成されているものとして記載されているが、いくつかの実施形態では、封止部分３７２は、各流路３６８がシリンダヘッド流路３４８および気体マニホールド流路３４４から流体隔離するように、シリンダヘッド３３２の内面３３４の一部分と接触するように構成することができる。他の実施形態では、封止部分３７２は、各流路３６８が、気体マニホールド流路３４４からのみ流体隔離するように、シリンダヘッド３３２の内面３３４の一部分と接触するように構成することができる。
【００３６】
シリンダ流路３４８のそれぞれが、その他のシリンダ流路３４８から流体隔離しているものとして示されているが、いくつかの実施形態では、シリンダ流路３４８は、互いに流体連通することができる。同様に、気体マニホールド流路３４４のそれぞれは、その他の気体マニホールド流路３４４から流体隔離しているものとして示されているが、他の実施形態では、気体マニホールド流路３４４は、互いに流体連通することができる。
【００３７】
シリンダ３０３の長手軸Ｌｃは、バルブポケット３３８の長手軸Ｌｐおよびバルブ３６０の長手軸Ｌｖに対して実質的に垂直であるものとして示されているが、いくつかの実施形態では、シリンダの長手軸は、バルブポケットの長手軸および／またはバルブ部材の長手軸から、９０度ではない角度だけずらすことができる。さらに別の実施形態では、シリンダの長手軸は、バルブポケットの長手軸および／またはバルブ部材の長手軸に実質的に平行とすることができる。同様に、上述のように、バルブ部材３６０の長手軸Ｌｖは、バルブポケット３３８の長手軸Ｌｐと一致する、または平行である必要はない。
【００３８】
いくつかの実施形態では、シリンダヘッド３３２の一部分の中にカムシャフト３１４が配置される。組立て、修理および／または調整のためにカムシャフト３１４および第１のステム部分３７６にアクセスできるように、端部プレート３２２は、シリンダヘッド３３２に、取外し可能に結合されている。他の実施形態では、カムシャフトは、シリンダヘッドに取外し可能に結合された別個のカムボックス（図示せず）内に配置される。同様に、端部プレート３２３は、組立て、修理、交換および／または調整のためにばね３１８および／またはバルブ部材３６０へアクセスできるように、シリンダヘッド３３２に取外し可能に結合されている。
【００３９】
いくつかの実施形態では、ばね３１８は、バルブ部材３６０に力を加えるように構成されたコイルばねであり、シリンダヘッドアセンブリ３３０が閉構成にあるときに、それにより、封止部分３７２が内面３３４内に確実に接触し続けられる。ばね３１８は、たとえば、ステンレス鋼ばねワイヤのような、任意の適切な材料で構築することができ、適切な付勢力を生成するように製造することができる。いくつかの実施形態では、しかしながら、シリンダヘッドアセンブリは、シリンダヘッドアセンブリ３３０が閉構成にあるときに、封止部分３７２が内面３３４と確実に接触し続けることできるように、任意の適切な付勢部材を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、片持ちばね、ベルビルばね、リーフばねなどを含んでもよい。他の実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、バルブ部材に付勢力を加えるように構成された弾性部材を含むことができる。さらに別の実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、バルブ部材に付勢力を加えるように構成された、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、電子アクチュエータなどのようなアクチュエータを含んでもよい。
【００４０】
第１のステム部分３７６は、カムシャフト３１４のバルブローブ３１５と直接接触しているものとして図示され、記載されているが、いくつかの実施形態では、エンジンおよび／またはシリンダヘッドアセンブリは、カムシャフトと第１のステム部分との間に配置された、たとえば、調節可能タペットのような、所定のバルブラッシ設定を維持するように構成された部材を含むことができる。他の実施形態では、エンジンおよび／またはシリンダヘッドアセンブリは、バルブ部材がカムシャフトに確実に定常的に接触できるようにするために、カムシャフトと第１のステム部分との間に配置された油圧リフタを含んでもよい。さらに他の実施形態では、エンジンおよび／またはシリンダヘッドアセンブリは、第１のステム部分の間に配置された、たとえば、ローラーフォロアのようなフォロア部材を含むことができる。同様に、いくつかの実施形態では、エンジンは、ばねに隣接して配置された１つまたは複数の構成要素を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、第２のステム部分は、たとえば、ポケット、クリップなどのようなばねリテーナを含むことができる。他の実施形態では、ばねに隣接してバルブローテータを配置することができる。
【００４１】
シリンダヘッド３３２は、エンジンブロック３０２に結合された別個の構成要素であるものとして図示され、記載されるが、いくつかの実施形態では、シリンダヘッド３３２およびエンジンブロック３０２は、一体的に製造することができ、それにより、シリンダヘッドガスケットおよびシリンダヘッド装着ボルトの必要性がなくなる。いくつかの実施形態では、たとえば、エンジンブロックおよびシリンダヘッドは、単一の金型を使用して鋳造することができ、その後、シリンダ、バルブポケットなどを含むように機械加工することができる。さらに、上述のように、バルブ部材は、端部プレートを取り外すことによって設置および／または修理することができる。
【００４２】
エンジン３００は、単一のシリンダを含むものとして図示され、記載されているが、いくつかの実施形態では、エンジンは、任意の数のシリンダを任意の配列で含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、エンジンは、任意の数のシリンダを直列配列で含むことができる。他の実施形態では、任意の数のシリンダを、ｖ字構成、対向構成、または放射状構成で配列してもよい。
【００４３】
同様に、エンジン３００は、任意の適切な熱力学サイクルを使用してもよい。そのようなエンジンタイプには、たとえば、ディーゼルエンジン、火花点火エンジン、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）エンジン、２ストロークエンジン、および／または４ストロークエンジンを挙げることができる。さらに、エンジン３００は、たとえば、マルチポート燃料噴射、シリンダへの直接噴射、キャブレーションなどのような、任意の適切なタイプの燃料噴射システムを含むことができる。
【００４４】
シリンダヘッドアセンブリ３３０は、取り付け穴、スパークプラグなどがないものとして図示し、上述されているが、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、取り付け穴、スパークプラグ、冷却通路、オイルドリルなどを含む。
【００４５】
単一のバルブ３６０および単一の気体マニホールド３１０を参照して、シリンダヘッドアセンブリ３３０が図示され、上述されているが、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、複数のバルブおよび気体マニホールドを含む。たとえば、図９は、吸気バルブ部材３６０Ｉおよび排気バルブ部材３６０Ｅを含むシリンダヘッドアセンブリ３３０の上面図を示している。図示のように、シリンダヘッド３３２は、その内部に吸気バルブ部材３６０Ｉが配置された吸気バルブポケット３３８Ｉと、その内部に排気バルブ部材３６０Ｅが配置された排気バルブポケット３３８Ｅとを画定する。上述の配設と同様に、シリンダヘッド３３２は、また、４つの吸気マニホールド流路３４４Ｉ、４つの排気マニホールド流路３４４Ｅ、および対応するシリンダ流路（図９には図示されていない）を画定する。吸気マニホールド流路３４４Ｉのそれぞれは、シリンダヘッド３３２の第２の表面に隣接し、吸気マニホールド（図示せず）および吸気バルブポケット３３８Ｉと流体連通している。同様に、排気マニホールド流路３４４Ｅのそれぞれは、シリンダヘッド３３２の第２の表面３３６に隣接し、排気マニホールド（図示せず）および排気バルブポケット３３８Ｅと流体連通している。
【００４６】
吸気バルブ部材３６０Ｉおよび排気バルブ部材３６０Ｅの動作は、それぞれが第１の（すなわち開）位置および第２の（すなわち閉）位置を有する点で、上述のバルブ部材３６０と同様である。図９では、吸気バルブ部材３６０Ｉは開位置で示されており、吸気バルブ部材３６０Ｉのテーパ部分３６２Ｉによって画定された各流路３６８Ｉは、それに対応する吸気マニホールド流路３４４Ｉおよびシリンダ流路（図示せず）と整列している。このようにして、吸気マニホールド（図示せず）がシリンダ３０３と流体連通し、それにより、吸気マニホールドからシリンダ３０３に空気の給気を搬送することができるようになる。反対に、排気バルブ部材３６０Ｅは閉位置で示されており、排気バルブ部材３６０Ｅのテーパ部分３６２Ｅによって画定された各流路３６８Ｅは、それに対応する排気マニホールド流路３４４Ｅおよびシリンダ流路（図示せず）からずれている。さらに、排気バルブ部材３６０Ｅによって画定された各封止部分（図９には図示されていない）は、各流路３６８Ｅがシリンダ流路（図示せず）から流体隔離するように、排気バルブポケット３３８Ｅの内面の一部分と接触している。このようにして、シリンダ３０３が、排気マニホールド（図示せず）から流体隔離する。
【００４７】
バルブ部材３６０Ｉ、３６０Ｅが、それぞれの第１の位置と第２の位置との間で、動くにつれて、シリンダヘッドアセンブリ３３０は、バルブ部材３６０Ｉ、３６０Ｅの位置の様々な組合せに対応する多くの異なる構成を有することができる。１つの可能な構成は、図９に示されるように、吸気バルブ部材３６０Ｉが開位置にあり、排気バルブ部材３６０Ｅが閉位置にある吸気構成を含む。別の可能な構成は、バルブが両方とも閉位置にある燃焼構成を含む。さらに別の可能な構成は、吸気バルブ部材３６０Ｉが閉位置にあり、排気バルブ部材３６０Ｅが開位置にある排気構成を含む。さらに別の可能な構成は、バルブが両方とも開位置にあるオーバーラップ構成である。
【００４８】
上述の動作と同様に、吸気バルブ部材３６０Ｉおよび排気バルブ部材３６０Ｅは、吸気バルブローブ３１５Ｉと排気バルブローブ３１５Ｅとを含むカムシャフト３１４によって動かされる。図示のように、吸気バルブ部材３６０Ｉおよび排気バルブ部材３６０Ｅは、それぞれ対応するばね３１８Ｉ、３１８Ｅによって閉位置まで付勢される。吸気バルブローブ３１５Ｉおよび排気バルブローブ３１５Ｅは、単一のカムシャフト３１４上に配置される。ものとして示されているが、いくつかの実施形態では、エンジンは、吸気バルブ部材および排気バルブ部材を動かすために、別々の複数のカムシャフトを含むことができる。他の実施形態では、本明細書に記載されるように、吸気バルブ部材３６０Ｉおよび／または排気バルブ部材３６０Ｅは、たとえば、電子ソレノイド、ステッパモーター、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、圧電アクチュエータなどのような適切な手段によって動かされる。さらに別の実施形態では、吸気バルブ部材３６０Ｉおよび／または排気バルブ部材３６０Ｅは、ばねによって閉位置に維持されてはいないが、むしろ、バルブを移動させるための上述の同様の機構を含む。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブ部材の第１のステムは、カムシャフトバルブローブに係合することができ、バルブ部材の第２のステムは、バルブ部材を付勢するように構成されたソレノイドに係合することができる。
【００４９】
図１０〜図１３は、バルブ部材３６０の上面図、正面図、側面断面図および斜視図をそれぞれ示している。上述のように、バルブ部材は、テーパ部分３６２と、第１のステム部分３７６と、第２のステム部分３７７とを有する。バルブ部材３６０のテーパ部分３６２は、４つの流れ通路３６８を画定する。各流路３６８は、テーパ部分３６２を通して延在し、第１の開口部３６９および第２の開口部３７０を含む。例示された実施形態では、流路３６８同士は、テーパ部分３６２の長手軸Ｌｖに沿って、距離Ｓだけ離間している。距離Ｓは、第１の（開）構成から第２の（閉）構成に遷移するときに、テーパ部分がバルブポケット３３８内で動く距離に対応する。したがって、流路３６８同士をより近い間隔にすることによって、バルブ部材の移動量（またはストローク）を低減することができる。いくつかの実施形態では、距離Ｓは、２．３ｍｍから４．２ｍｍ（０．０９０インチから０．１６６インチ）とすることができる。他の実施形態では、距離Ｓは、２．３ｍｍ（０．０９０インチ）未満、または４．２ｍｍ（０．１６６インチ）超とすることができる。一定間隔Ｓを有するものとして示されているが、いくつかの実施形態では、流路は、それぞれ、異なる距離だけ離れている。本明細書でより詳細に論じられるように、バルブ部材のストロークを低減した結果、たとえば、寄生損失を低減、より弱いバルブばねを使用できるようになること、など、エンジン性能のいくつかの改善をもたらすことができる。
【００５０】
テーパ部分３６２は、長くて幅の狭い形状の４つの流路を画定するものとして示されているが、いくつかの実施形態では、バルブ部材は、任意の適切な形状およびサイズを有する任意の数の流路を画定する。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブ部材は、４つのより大きい流路を有するバルブ部材の累積流れ面積とほぼ同じ（流路の長手軸Ｌｆに垂直な面に沿って切り取られた）累積流れ面積を有するように構成された８つの流路を含むことができる。そのような実施形態では、流路は、「８通路バルブ部材」の流路同士の間隔が、「４通路バルブ部材」の流路同士の間隔のほぼ半分になるように配設することができる。したがって、「８通路バルブ部材」のストロークは、「４通路バルブ部材」のストロークのほぼ半分となり、その結果、流れ面積が実質的に同じであると同時に、バルブ部材は、ほぼ半分の距離だけ動かすことが必要である配設をもたらす。
【００５１】
各流路３６８は、他の流路３６８と同じ形状および／またはサイズを有する必要はない。むしろ、図示のように、流路のサイズは、バルブ部材３６０のテーパ部分３６２のテーパとともに減少することができる。このようにして、バルブ部材３６０は、累積流れ面積を最大化し、その結果、エンジン動作をより効率的にするように構成することができる。さらに、いくつかの実施形態では、流路３６８の形状および／またはサイズを、長手軸Ｌｆに沿って変化することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、流路は、長手軸Ｌｆに沿った導入用面取りまたはテーパを有してもよい。
【００５２】
同様に、それぞれのマニホールド流路３４４およびそれぞれのシリンダ流路３４８は、それぞれ、その他のマニホールド流路３４４およびそれぞれのシリンダ流路３４８と同じ形状および／またはサイズを有する必要はない。さらに、いくつかの実施形態では、マニホールド流路３４４および／またはシリンダ流路３４８の形状および／またはサイズは、それぞれ対応する長手軸に沿って変化することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、マニホールド流路は、長手軸に沿った導入用面取りまたはテーパを有することができる。他の実施形態では、シリンダ流路は、長手軸に沿った導入用面取りまたはテーパを有することができる。
【００５３】
流路３６８の長手軸Ｌｆは、バルブ部材３６０の長手軸Ｌｖに実質的に垂直であるものとして図１２に示されているが、いくつかの実施形態では、流路３６８の長手軸Ｌｆは、バルブ部材３６０の長手軸Ｌｖから９０度ではない角度だけ角度がずらすことができる。さらに、本明細書でより詳細に論じられるように、いくつかの実施形態では、１つの流路の長手軸および／または中心線は、別の流路の長手軸に平行である必要はない。
【００５４】
図５を参照して前述されたように、バルブ部材３６０は、バルブポケット３３８内のバルブ部材３６０の運動範囲を制限するために、バルブポケット３３８内の対応する表面３５２に係合するように構成された表面３８０を含む。表面３８０は、第２のステム部分３７７に隣接して配置された肩状の表面であるとして図示されているが、いくつかの実施形態では、表面３８０は、任意の適切な幾何形状を有することができ、バルブ部材３６０に沿っていかなるところにも配置することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブ部材は、第１のステム部分上に配置され、バルブ部材の長手方向の運動を制限するように構成された面を有することができる。他の実施形態では、バルブ部材は、ステム部分のうちの１つに配置され、バルブ部材の回転運動を制限するように構成された平坦面を有することができる。さらに他の実施形態では、図３７に示されるように、バルブ部材３６０は、対合するキー３９９内に配置されるように構成された整合キー３９８を使用して整合することができる。
【００５５】
バルブ部材３６０の上面図を示す図１０に示されるように、テーパ部分３６２の第１の対向する側面３６４は、互いに第１のテーパ角Θだけ角度がずれている。同様に、バルブ部材３６０の正面図を提示する図１１に示されるように、テーパ部分３６２の第２の対向する側面３６５は、互いに角度αだけ角度がずれている。このように、バルブ部材３６０のテーパ部分３６２は、２次元でテーパ状になっている。
【００５６】
別の言い方をすると、バルブ部材３６０のテーパ部分３６２は、長手軸Ｌｖに垂直な第１の軸Ｙに沿って測定された幅Ｗを有する。同様に、テーパ部分３６２は、長手軸Ｌｖと第１の軸Ｙの両方に垂直な第２の軸Ｚに沿って測定された厚さＴ（バルブ部材の任意の位置の壁厚さと混同しないこと）を有する。テーパ部分３６２は、幅Ｗの線形変化および厚さＴの線形変化によって特徴づけられる２次元テーパを有する。図１０に示されるように、テーパ部分３６２の幅は、テーパ部分３６２の一端における値Ｗ１から、テーパ部分３６２の対向する端部における値Ｗ２まで増大する。長手軸Ｌｖに沿った幅の変化は、第１のテーパ角Θを画定する。同様に、図１１に示されるように、テーパ部分３６２の厚さは、テーパ部分３６２の一端における値Ｔ１から、テーパ部分３６２の対向する端部における値Ｔ２まで増大する。長手軸Ｌｖに沿った厚さの変化は、第２のテーパ角αを画定する。
【００５７】
例示された実施形態では、第１のテーパ角Θおよび第２のテーパ角αは、それぞれ、２度と１０度との間である。いくつかの実施形態では、第１のテーパ角Θは、第２のテーパ角αと同じである。他の実施形態では、第１のテーパ角Θと第２のテーパ角αは異なる。テーパ角の選択は、バルブ部材のサイズと、シリンダヘッド３３２の封止部分３７２および内面３３４によって形成された封止部の性質とに影響を与えることがある。いくつかの実施形態では、たとえば、テーパ角Θ、αは、９０度と同程度にの大きいことがある。他の実施形態では、テーパ角Θ、αは、１度程度に小さいことがある。さらに別の実施形態では、本明細書でより詳細に論じられるように、バルブ部材は、テーパ部分がない（すなわち、０度のテーパ角）ことがある。
【００５８】
テーパ部分３６２は、単一の線形テーパを有するものとして示されているが、いくつかの実施形態では、バルブ部材は、湾曲したテーパを有するテーパ部分を含むことができる。他の実施形態では、本明細書でより詳細に論じられるように、バルブ部材は、複数のテーパを有するテーパ部分を有してもよい。さらに、側面１６４、１６５は、長手軸Ｌｖに対して実質的に対称的に角度がずれているように示されているが、いくつかの実施形態では、側面は、非対象に角度をずらすことができる。
【００５９】
図１０、図１１および図１３に示されるように、テーパ部分３６２は、８つの封止部分３７２を含み、各封止部分は、テーパ部分３６２の外側表面３６３の周辺部の周囲に連続して延在している。封止部分３７２は、封止部分３７２のうちの２つが、各流路３６８に隣接して配置されるように配設される。このようにして、図８に示されるように、シリンダヘッドアセンブリ３３０が閉位置にあるとき、封止部分３７２のそれぞれは、各流路３６８が各シリンダ流路３４８および／または各気体マニホールド流路３４４から流体隔離するように、シリンダヘッドの内面３３４の一部分と接触している。反対に、シリンダヘッドアセンブリ３３０が開位置にあるとき、封止部分３７２のそれぞれは、各流路３６８が対応するシリンダ流路３４８および対応する気体マニホールド流路３４と流体連通するように、シリンダヘッド３３２の内面３３４から離れて配置される。
【００６０】
封止部分３７２は、バルブ部材３６０の外側表面３６３の周辺部の周囲に、長手軸Ｌｖに実質的に垂直に延在しているものとして図示され、記載されているが、いくつかの実施形態では、封止部分は、長手軸Ｌｖに対して任意の角度関係とすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、封止部分３７２は、互いに角度をずらすことができる。
【００６１】
封止部分３７２は、長手軸Ｌｖおよび第１の軸Ｙに平行な面でみると（すなわち、図１０）、線形的にテーパ部分３６２の外側表面３６３の周辺部の周囲に連続して延在する点の軌跡として図示され、記載されているが、いくつかの実施形態では、封止部分は、非線形的に外側表面の周辺部の周囲に連続して延在することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、封止部分は、長手軸Ｌｖおよび第１の軸Ｙに平行な面でみると、湾曲している可能性がある。他の実施形態では、たとえば、図１４に示されるように、封止部分は、２次元的にすることができる。図１４は、テーパ部分４７２と、第１のステム部分４７６と、第２のステム部分４７７とを有するバルブ部材４６０を示している。上述のように、テーパ部分は、それを通過する４つの流路４６８を含む。テーパ部分は、また、各流路４６８の周囲に配置され、テーパ部分４６２（明瞭にするために、２つの封止部分４７２のみが図示されている）の外側表面４６３の周辺部の周囲に連続して延在する２つの封止部分４７２も含む。上述の封止部分３７２とは対照的に、封止部分４７２は、バルブ部材４６０の長手軸Ｌｖに沿って測定された幅Ｘを有する。
【００６２】
図１２に示されるように、テーパ部分３６２は、十分なテーパと十分なサイズの流路の両方を可能にすることができる、楕円形の断面を有する。しかしながら、他の実施形態では、テーパ部分は、たとえば、円形の断面、長方形の断面などのように、任意の適切な断面形状を有することができる。
【００６３】
図１０〜図１３に示されるように、バルブ部材３６０は、第１のステム部分３７６、第２のステム部分３７７およびテーパ部分３６２を含むように一体的に形成されている。しかしながら、他の実施形態では、バルブ部材は、第１のステム部分、第２のステム部分およびテーパ部分を形成するために一緒に結合された別個の構成要素を含む。さらに他の実施形態では、バルブ部材は、第１のステム部分および／または第２のステム部分を含んではいない。たとえば、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、バルブポケット内に配置され、カムシャフトのバルブローブおよびバルブ部材の一部分に係合するように構成された別個の構成要素を含み、それにより、カムシャフトからバルブ部材に力を直接伝達することができる。同様に、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、バルブポケット内に配置され、ばねおよびバルブ部材の一部分に係合するように構成された別個の構成要素を含み、それにより、ばねからバルブ部材に力を伝達することができる。
【００６４】
封止部分３７２および外側表面３６３は、一体的に構築されているものとして図示され、記載されているが、いくつかの実施形態では、封止部分は、テーパ部分の外側表面に結合された別個の構成要素とすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、封止部分は、摩擦嵌合によってテーパ部分の外側表面上の対合溝中に保持されている封止リングとすることができる。他の実施形態では、封止部分は、たとえば、化学接合、熱接合などのような任意の適切な手段によって、テーパ部分の外側表面に接合されている別個の構成要素とすることができる。さらに他の実施形態では、封止部分は、たとえば、静電スプレー蒸着、化学蒸着、物理蒸着、イオン交換コーティングなどのような任意の適切な方法で、テーパ部分の外側表面に塗布されたコーティングを含む。
【００６５】
バルブ部材３６０は、任意の適切な材料または材料の組合せで製造することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、テーパ部分は、第１の材料から製造することができ、ステム部分は、第１の材料とは異なる第２の材料で製造することができ、封止部分は、別々に形成される限り、最初の２つの材料とは異なる第３の材料から製造で製造することができる。このようにして、バルブ部材の各部分は、その本来の機能に最も適切な材料で構築することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、封止部分がシリンダヘッドの内面に接触する場合に容易に摩耗するように、封止部分は、たとえば、未硬化の４３０ＦＲステンレス鋼のように、比較的軟らかいステンレス鋼で製造することができる。このようにして、バルブ部材は、使用中に連続して重ね合わせることができ、流体密な封止が確保される。いくつかの実施形態では、たとえば、テーパ部分は、たとえば、硬化された４４０ステンレス鋼のように、高い強度を有する比較的硬い材料で製造することができる。そのような材料は、高温の排気ガスへの反復する曝露に起因する場合がある故障を避けるために、必要な強度および／または硬度を提供することができる。いくつかの実施形態では、たとえば、ステム部分の一方または両方を、高い圧縮強度を有するように構成されたセラミックで製造してもよい。
【００６６】
いくつかの実施形態では、バルブポケット３３８を画定する内面３３４を含むシリンダヘッド３３２は、たとえば、鋳鉄のような単一の材料で一体的に構築される。いくつかの一体的実施形態では、たとえば、バルブポケット３３８を画定する内面３３４を機械加工して、バルブ部材３６０の封止部分３７２に係合するための適切な表面を提供することができ、それにより、流体密封な封止を形成することができる。しかしながら、他の実施形態では、シリンダヘッドは、材料の任意の適切な組合せで製造することができる。本明細書でより詳細に論じられるように、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドは、バルブポケット内に配置された１つまたは複数のバルブインサートを含むことができる。このようにして、バルブ部材の封止部分に接触するように構成された内面の一部分は、流体密封な封止を提供するのに役立つ材料および／または方法で構築することができる。
【００６７】
流路３６８は、バルブ部材３６０のテーパ部分３６２を通って延在し、第１の開口部３６９および第２の開口部３７０を有するものとして図示され、記載されているが、他の実施形態において、流路はバルブ部材を通って延在していない。図１５および図１６は、一実施形態によるバルブ部材５６０の上面図および正面図をそれぞれ示し、ここでは、流路５６８がバルブ部材５６０の外側表面５６３の周囲に延在する。上述のバルブ部材３６０と同様に、バルブ部材５６０は、第１のステム部分５７６と、第２のステム部分５７７と、テーパ部分５６２とを含む。テーパ部分５６２は、４つの流路５６８および８つの封止部分５７２を画定し、それぞれ、流路５６８の縁部に隣接して配置されている。図示された流路５６８は、テーパ部分５６２を通って延在するのではなく、テーパ部分５６２の外側表面５６３の周囲に連続的に延在する、外側表面５６３内の陥凹部である。
【００６８】
他の実施形態では、流路は、テーパ部分の外側表面の周囲に部分的にのみ延在する陥凹部とすることができる（本明細書でより詳細に論じられる、図２４および図２５参照）。さらに他の実施形態では、テーパ部分は、流路構成の任意の適切な組合せを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、流路のうちいくつかは、テーパ部分を通って延在するように構成することができ、他の流路は、テーパ部分の外側表面の周囲に延在するように構成することができる。
【００６９】
バルブ部材は、テーパ部分の周辺部の周囲に延在する複数の封止部分を含んでいるものとして図示され、上述されているが、他の実施形態では、封止部分は、テーパ部分の周辺部の周辺に延在しない。たとえば、図１７は、一実施形態によるバルブ部材６６０の斜視図を示し、封止部分６７２が、流路６６８の開口部６６９の周囲に連続して延在している。上述のバルブ部材と同様に、バルブ部材６６０は、第１のステム部分６７６と、第２のステム部分６７７と、テーパ部分６６２とを含む。テーパ部分６６２は、その中を通って延在する４つの流路６６８を画定する。各流路６６８は、第１の開口部６６９と、第１の開口部に対向して配置された第２の開口部（図示せず）とを含む。上述のように、各流路６６８の第１の開口部および第２の開口部は、シリンダヘッド（図示せず）によってそれぞれ画定された対応する気体マニホールド流路およびシリンダ流路にそれぞれ整合するように構成されている。
【００７０】
テーパ部分６６２は、テーパ部分６６２の外側表面６６３に配置された４つの封止部分６７２を含む。各封止部分６７２は、第１の開口部６６９の周囲に連続して延在する点の軌跡を含む。この配設では、シリンダヘッドアセンブリが閉構成にあるとき、封止部分６７２は、第１の開口部６６９が、それと対応する気体マニホールド流路（図示せず）から流体隔離するように、シリンダヘッド（図示せず）の内面の一部分（図示せず）に接触している。それぞれが第１の開口部６６９の周囲に連続して延在する４つの封止部分６７２が含まれるものとして図示されているが、いくつかの実施形態では、封止部分は、第２の開口部６７０の周囲に連続して延在してもよく、それにより、シリンダヘッドアセンブリが閉構成にあるときに、第２の開口部が対応するシリンダ流路から流体隔離されている。他の実施形態では、バルブ部材は、第１の開口部６６９と第２の開口部６７０の両方の周囲に延在する封止部分を含むことができる。
【００７１】
図１８は、封止部分７７２が２次元である実施形態によるバルブ部材７６０の斜視図を示している。図示のように、バルブ部材７６０は、テーパ部分７７２と、第１のステム部分７７６と、第２のステム部分７７７とを含む。上述のように、テーパ部分は、それを通る４つの流路７６８を含む。テーパ部分は、また、各流路７６８に隣接してそれぞれ配置され、流路７６８の第１の開口部７６９の周囲に連続して延在する４つの封止部分７７２をも含む。封止部分７７２は、封止部分７７２が、バルブ部材７６０の長手軸Ｌｖに沿って測定された幅Ｘを有する点で、上述の封止部分６７２とは異なる。
【００７２】
図１９は、封止部分８７２が、テーパ部分８６２の周辺部の周囲に延在し、かつ第１の開口部８６９の周囲に延在している実施形態による、バルブ部材８６０の斜視図を示している。上述のバルブ部材と同様に、バルブ部材８６０は、第１のステム部分８７６と、第２のステム部分８７７と、テーパ部分８６２とを含む。テーパ部分８６２は、それを通って延在する４つの流路８６８を画定する。各流路８６８は、第１の開口部８６９と、第１の開口部に対向して配置られた第２の開口部（図示せず）とを含む。テーパ部分８６２は、テーパ部分８６２の外側表面８６３上に配置された封止部分８７２を含む。図示のように、各封止部分８７２は、テーパ部分８６２の周辺部の周囲に延在し、かつ第１の開口部８６９の周囲に延在する。いくつかの実施形態では、封止部分は、隣接する開口部同士の間のスペース全体を含むことができる。
【００７３】
上述のように、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドは、バルブポケット内に配置された１つまたは複数のバルブインサートを含むことができる。たとえば、図２０および図２１は、バルブポケット９３８内に配置されたバルブインサート９４２を有するシリンダヘッドアセンブリ９３０の一部分を示している。図示されたシリンダヘッドアセンブリ９３０は、シリンダヘッド９３２およびバルブ部材９６０を含む。シリンダヘッド９３２は、シリンダ（図示せず）に結合するように構成された第１の外面９３５と、気体マニホールド（図示せず）に結合するように構成された第２の外面９３６とを有する。シリンダヘッド９３２は、長手軸Ｌｐを有するバルブポケット９３８を画定する内面９３４を有する。シリンダヘッド９３２は、また、上述の方法と同じ方法で構成された、４つのシリンダ流路９４８および４つの気体マニホールド流路９４４を画定する。
【００７４】
バルブインサート９４２は、封止部分９４０を含み、バルブインサートを通って延在する４つのインサート流路９４５を画定する。バルブインサート９４２は、各インサート流路９４５の第１の部分が、気体マニホールド流路９４４のうちの１つと整列し、各インサート流路９４５の第２の部分が、シリンダ流路９４８のうちの１つと整列するように、バルブポケット９３８内に配置される。
【００７５】
バルブ部材９６０は、テーパ部分９６２と、第１のステム部分９７６と、第２のステム部分９７７とを有する。テーパ部分９６２は、外側表面９６３を有し、上述のように、それを通って延在する４つの流路を画定する。テーパ部分９６２は、また、複数の封止部分（図示せず）を含み、封止部分のそれぞれは、流路９６８のうちの１つに隣接して配置されている。封止部分は、上述された任意のタイプのものとすることができる。バルブ部材９６０は、バルブポケット９３８内でバルブ部材９６０の長手軸Ｌｖに沿って、バルブ部材９６０のテーパ部分９６２を開位置（図２０および図２１）と閉位置（図示せず）との間で動かすことができるように、バルブポケット９３８内に配置される。開位置にあるときには、バルブ部材９６０は、各流路９６８が、インサート流路９４５のうちの１つ、シリンダ流路９４８のうちの１つ、および気体マニホールド流路９４４のうちの１つと整列し、流体連通するように、バルブポケット９３８内に位置付けられる。反対に、閉位置にあるときには、バルブ部材９６０は、封止部分がバルブインサート９４２の封止部分９４０と接触するように、バルブポケット９３８内に位置付けられる。このようにして、流路９６８は、シリンダ流路９４８および／または気体マニホールド流路９４４から流体隔離している。
【００７６】
図２１に示されるように、バルブポケット９３８、バルブインサート９４２およびバルブ部材９６０はすべて円形の断面形状を有する。他の実施形態では、バルブポケットは、非円形の断面を有することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブポケットは、バルブインサートの対応する整列表面と対合するように構成された整列表面を含むことができる。たとえば、バルブインサート９４２がバルブポケット９３８中に設置されているときに、確実に、バルブインサートを適切に整列する（すなわち、インサート流路９４５を、気体マニホールド流路９４４およびシリンダ流路９４８と流体連通するように回転方向で整列する）ように、そのような配置が使用されてもよい。他の実施形態では、バルブポケット、バルブインサートおよび／またはバルブ部材は、任意の適切な断面形状を有してもよい。
【００７７】
バルブインサート９４２は、任意の適切な方法を使用して、バルブポケット９３８内に結合することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブインサートは、バルブポケットとの締まり嵌めを有することができる。他の実施形態では、バルブインサートは、バルブインサートに固定するための溶接、ねじ結合配設、バルブポケットの表面のピーニングなどによって、バルブポケット内に固定することができる。
【００７８】
図２２は、複数のバルブインサート１０４２が含まれる一実施形態による、シリンダヘッドアセンブリ１０３０の一部分の断面図を示す。図２２には、シリンダヘッドアセンブリ１０３０が半分だけ示されているが、当業者は、シリンダヘッドアセンブリが、バルブポケットの長手軸Ｌｐを中心にしてほぼ対称であり、図示および上述されたシリンダヘッドアセンブリと同様であることを理解するはずである。図示されたシリンダヘッドアセンブリ１０３０は、シリンダヘッド１０３２およびバルブ部材１０６０を含む。上述のように、シリンダヘッド１０３２を、少なくとも１つのシリンダと、少なくとも１つの気体マニホールドとに結合することができる。シリンダヘッド１０３２は、長手軸Ｌｐを有するバルブポケット１０３８を画定する内面１０３４を有する。シリンダヘッド１０３２は、また、３つのシリンダ流路（図示せず）と、３つの気体マニホールド流路１０４４とを画定する。
【００７９】
図示のように、バルブポケット１０３８は、いくつかの連続しない段差部分を含む。各段差部分は、長手軸Ｌｐに実質的に平行な表面を含み、気体マニホールド通路１０４４のうちの１つが、その平行な表面を通って延在している。バルブインサート１０４２は、バルブポケット１０３８の連続しない段差部分のそれぞれの中に配置され、バルブインサート１０４２の封止部分１０４０がバルブ部材１０６０のテーパ部分１０６１に隣接する。この配設では、バルブインサート１０４２は、気体マニホールド流路１０４４の周囲には配置されず、したがって、上述のタイプのインサート流路を有していない。
【００８０】
バルブ部材１０６０は、中央部分１０６２と、第１のステム部分１０７６と、第２のステム部分１０７７とを有する。中央部分１０６２は３つのテーパ部分１０６１を含み、テーパ部分のそれぞれはバルブ部材の長手軸Ｌｖに実質的に平行な表面に隣接して配置されている。中央部分１０６２は、それを通って延在する、テーパ部分１０６１のうちの１つ上に配置された開口部を有する３つの流路１０６８を画定する。各テーパ部分１０６１は、上述の任意のタイプの１つまたは複数の封止部分を含む。バルブ部材１０６０は、バルブポケット１０３８内でバルブ部材１０６０の長手軸Ｌｖに沿って、バルブ部材１０６０の中央部分１０６２を（図２２に示された）開位置と閉位置（図示せず）との間で動かすことができるように、バルブポケット１０３８内に配置される。開位置にあるときには、バルブ部材１０６０は、各流路１０６８が、シリンダ流路のうちの１つ（図示せず）および気体マニホールド流路１０４４のうちの１つと整列し、流体連通するように、バルブポケット１０３８内に位置付けられる。反対に、閉位置にあるときには、バルブ部材１０６０は、テーパ部分１０６１上の封止部分が対応するバルブインサート１０４２の封止部分１０４０と接触するように、バルブポケット１０３８内に位置付けられる。このようにして、流路１０６８は、気体マニホールド流路１０４４および／またはシリンダ流路（図示せず）から流体隔離している。
【００８１】
シリンダヘッドは、同じ数の気体マニホールド流路とシリンダ流路とを有するものとして図示され、上述されているが、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドは、シリンダ流路よりも少ない数の気体マニホールド流路を有することができ、また、その逆とすることもできる。たとえば、図２３は、４つのシリンダ流路１１４８と、ただ１つの気体マニホールド流路１１４４とを含む実施形態によるシリンダヘッドアセンブリ１１６０を示す。図示されたシリンダヘッドアセンブリ１１３０は、シリンダヘッド１１３２およびバルブ部材１１６０を含む。シリンダヘッド１１３２は、シリンダ（図示せず）に結合するように構成された第１の外面１１３５と、気体マニホールド（図示せず）に結合するように構成された第２の外面１１３６とを有する。シリンダヘッド１１３２は、内部にバルブ部材が配置されたバルブポケット１１３８を画定する内面１１３４を有する。図示のように、シリンダヘッド１１３２は、上述のものと同様に構成された、４つのシリンダ流路１１４８と１つの気体マニホールド流路１１４４とを画定する。
【００８２】
バルブ部材１１６０は、テーパ部分１１６２と、第１のステム部分１１７６と、第２のステム部分１１７７とを有する。テーパ部分１１６２は、上述のように、それを通って延在する４つの流路１１６８を画定する。テーパ部分１１６２は、また、複数の封止部分を含み、封止部分のそれぞれは、流路１１６８のうちの１つに隣接して配置される。封止部分は、上述の任意のタイプのものとすることができる。
【００８３】
シリンダヘッドアセンブリ１１３０は、シリンダヘッドアセンブリ１１３０が閉構成にあるときに（図２３参照）、流路１１６８が気体マニホールド流路１１４４から流体隔離していない点で、上述のものとは異なる。そうではなく、流路１１６８は、上述の様式で、シリンダ流路１１４８からのみ分離している。
【００８４】
エンジンは、シリンダヘッドの第１の表面に結合されたシリンダとシリンダヘッドの第２の表面に結合された気体マニホールドとを有し、第２の表面が第１の表面に対向し、それにより「直流」構成を生成するものとして図示され、記載されているが、シリンダおよび気体マニホールドは、任意の適切な構成で配置することができる。たとえば、いくつかの場合には、気体マニホールドがシリンダヘッドの側面１２３６に結合されていることが望ましいことがある。図２４および図２５は、シリンダ流路１２４８が気体マニホールド流路１２４４と実質的に垂直である実施形態による、シリンダヘッドアセンブリ１２３０を示している。このようにして、シリンダヘッド１２３２の側面１２３６に、気体マニホールド（図示せず）を装着することができる。
【００８５】
図示されたシリンダヘッドアセンブリ１２３０は、シリンダヘッド１２３２およびバルブ部材１２６０と含む。シリンダヘッド１２３２は、シリンダ（図示せず）に結合するように構成された底面１２３５と、気体マニホールド（図示せず）に結合するように構成された側面１２３６とを有する。側面１２３６は、底面１２３５に隣接し、底面１２３５に実質的に垂直に配置される。他の実施形態では、側面は、底面から９０度ではない角度だけ角度をずらすことができる。シリンダヘッド１２３２は、長手軸Ｌｐを有するバルブポケット１２３８を画定する内面１２３４を有する。シリンダヘッド１２３２は、また、４つのシリンダ流路１２４８と、４つの気体マニホールド流路１２４４とを画定する。シリンダ流路１２４８および気体マニホールド流路１２４４は、シリンダ流路１２４８が気体マニホールド流路１２４４に実質的に垂直である点で、前述のものとは異なる。
【００８６】
バルブ部材１２６０は、テーパ部分１２６２と、第１のステム部分１２７６と、第２のステム部分１２７７とを有する。テーパ部分１２６２は外側表面１２６３を含み、４つの流路１２６８を画定する。流路１２６８は、テーパ部分１２６２を通って延在する管腔ではなく、むしろ、テーパ部分１２６２の外側表面１２６３の周りに部分的に延在するテーパ部分１２６２内の陥凹部である。流路１２６８は、流動損失を最小限に抑える様式で、気体の流れをバルブ部材１２６０を通して向けるための曲面１２７１を含む。いくつかの実施形態では、流路１２６８の表面１２７１は、たとえば、流入流および／または流出流の回転流れパターンなどのような、所望の流れ特性を生成するように構成することができる。
【００８７】
テーパ部分１２６２は、また、複数の封止部分（図示せず）を含み、封止部分のそれぞれは、流路１２６８のうちの１つに隣接して配置されている。封止部分は、上述の任意のタイプのものとすることができる。バルブ部材１２６０は、上述のように、バルブポケット１２３８内でバルブ部材１２６０の長手軸Ｌｖに沿って、バルブ部材１２６０のテーパ部分１２６２を開位置（図２４および図２５）と閉位置（図示せず）との間で動かすことができるように、バルブポケット１２３８内に配置することができる。
【００８８】
バルブ部材によって画定された流路を、実質的に互いに平行で、バルブ部材の長手軸に実質的に垂直であるものとして図示し、記載してきたが、いくつかの実施形態では、流路は、互いから角度をずらすことができ、かつ／またはバルブ部材の長手軸から９０度ではない角度だけ角度をずらすことができる。たとえば、そのようなずれは、たとえば、流入流および／または流出流の渦巻パターンまたはタンブルパターンなどのような所望の流れ特性を生成するために望ましいことがある。図２６は、流路１３６８の角度が互いにずれており、長手軸Ｌｖに垂直ではない実施形態による、バルブ部材１３６０の断面図を示す。上述のバルブ部材と同様に、バルブ部材１３６０は、テーパ部分１３６２を含み、テーパ部分１３６２は、それを通って延在する４つの流路を画定する。各流路１３６８は長手軸Ｌｆを有する。図示のように、長手軸Ｌｆは、互いに角度がずれている。さらに、長手軸Ｌｆは、バルブ部材の長手軸から９０度ではない角度だけ角度がずれている。
【００８９】
流路１３６８は、線形形状を有し、長手軸Ｌｆを画定するものとして図示され、記載されているが、他の実施形態では、流路は、湾曲した中心線によって特徴づけられた湾曲形状を有することができる。上述のように、流路は、シリンダに入る、および／またはシリンダから出る気体中で所望の流れ特性を生成するための湾曲形状を有するように構成することができる。
【００９０】
図２７は、一次元のテーパ部分１４６２を含む実施形態による、バルブ部材１４６０の斜視図である。図示されたバルブ部材１４６０はテーパ部分１４６２を含み、テーパ部分１４６２は、それを通って延在する３つの流路１４６８を画定する。テーパ部分は３つの封止部分１４７２を含み、封止部分のそれぞれは、流路１４６８のうちの１つに隣接して配置され、流路１４６８の開口部の周囲に連続して延在している。
【００９１】
バルブ部材１４６０のテーパ部分１４６２は、テーパ部分１４６２の長手軸Ｌｖに垂直な第１の軸Ｙに沿って測定された幅Ｗを有する。同様に、テーパ部分１４６２は、長手軸Ｌｖと第１の軸Ｙの両方に垂直な第２の軸Ｚに沿って測定された厚さＴを有する。テーパ部分１４６２は、厚さＴの線形変化によって特徴づけられる１次元テーパを有する。反対に、幅Ｗは、長手軸Ｌｖに沿って一定なままである。図示のように、テーパ部分１４６２の厚さは、テーパ部分１４６２の一端における値Ｔ１から、テーパ部分１４６２の対向する端部における値Ｔ２まで増加する。長手軸Ｌｖに沿った厚さの変化は、テーパ角αを画定する。
【００９２】
バルブ部材は、１つまたは複数の封止部分を含む少なくとも１つのテーパ部分を含むものとして図示し、記載してきたが、いくつかの実施形態では、バルブ部材は、バルブ部材の非テーパ部分に配置された封止部分を含むことができる。他の実施形態では、バルブ部材は、テーパ部分がなくてもよい。図２８は、テーパ部分がないバルブ部材１５６０の正面図である。図示されたバルブ部材１５６０は、中央部分１５６２と、第１のステム部分１５７６と、第２のステム部分１５７７とを有する。中央部分１５６２は、外側表面１５６３を有し、上述のように、中央部分１５６２の外側表面１５６３の周囲に連続して延在する３つの流路１５６８を画定する。中央部分１５６２は、また、複数の封止部分１５７２を含み、封止部分のそれぞれは、流路１５６８のうちの１つに隣接して配置され、中央部分１５６２の周辺部の周囲に連続して延在している。
【００９３】
上述と同じように、バルブ部材１５６０は、バルブポケット（図示せず）内でバルブ部材１５６０の長手軸Ｌｖの軸に沿って、バルブ部材１５６０の中央部分１５６２を開位置と閉位置との間で動かすことができるように、バルブポケット内に配置される。開位置にあるときには、バルブ部材１５６０は、各流路１５６８が、対応するシリンダ流路および気体マニホールド流路（図示せず）と整列し、流体連通するように、バルブポケット内に位置付けられる。反対に、閉位置にあるときには、バルブ部材１５６０は、封止部分１５７２がシリンダヘッドの内面の一部分と接触するように、バルブポケット内に位置付けられ、それにより、流路１５６８が流体隔離される。
【００９４】
上述のように、封止部分１５７２は、たとえば、バルブ部材の外側表面によって画定された溝内に配置された封止リングとすることができる。そのような封止リングは、たとえば、径方向に拡張し、それによって、バルブ部材１５６０が閉位置にあるときに、シリンダヘッドの内面に確実に接触するように構成されたばね負荷式のリングとすることができる。
【００９５】
反対に、図２９および図３０は、それぞれ、第１の構成および第２の構成における、複数の９０度テーパ部分１６３１を含むシリンダヘッドアセンブリ１６３０の一部分を示している。図２９および図３０は、シリンダヘッドアセンブリ１６３０を半分だけ示しているが、当業者には、シリンダヘッドアセンブリがバルブポケットの長手軸Ｌｐを中心にしてほぼ対称であり、図示および上述されたシリンダヘッドと同様であることを理解するはずである。図示されたシリンダヘッドアセンブリ１６３０は、シリンダヘッド１６３２およびバルブ部材１６６０を含む。シリンダヘッド１６３２は、長手軸Ｌｐと、いくつかの連続しない段差部分を有するバルブポケット１６３８を画定する内面１６３４とを有する。シリンダヘッド１６３２は、また、３つのシリンダ流路（図示せず）と、３つの気体マニホールド流路１６４４を画定する。
【００９６】
バルブ部材１６６０は、中央部分１６６２と、第１のステム部分１６７６と、第２のステム部分１６７７とを有する。中央部分１６６２は、３つのテーパ部分１６６１と、３つの非テーパ部分１６６７とを含む。テーパ部分１６６１は、それぞれ、９０度のテーパ角を有する（すなわち、長手軸Ｌｖに実質的に垂直である）。各テーパ部分１６６１は、非テーパ部分１６６７のうちの１つに隣接して配置されている。中央部分１６６２は、それを通って延在する、非テーパ部分１６６７のうちの１つに隣接して配置された開口部を有する３つの流路１６６８を画定する。各テーパ部分１６６１は、バルブ部材１６６０の外側表面の周辺部の周囲に延在する封止部分を含む。
【００９７】
バルブ部材１６６０は、バルブポケット１６３８内でバルブ部材１６６０の長手軸Ｌｖに沿って、バルブ部材１６６０の中央部分１６６２を（図２９に示された）開位置と（図３０に示された）閉位置との間で動かすことができるように、バルブポケット１６３８に配置される。開位置にあるときには、バルブ部材１６６０は、各流路１６６８が、シリンダ流路（図示せず）のうちの１つおよび気体マニホールド流路１６４４のうちの１つと整列し、流体連通するように、バルブポケット１６３８内に位置付けられる。反対に、閉位置にあるときには、バルブ部材１６６０は、テーパ部分１６６１上の封止部分が、バルブポケット１６３８によって画定された対応する封止部分１６４０と接触するように、バルブポケット１６３８内に位置付けられる。このようにして、流路１６６８は、気体マニホールド流路１６４４および／またはシリンダ流路（図示せず）から流体隔離している。
【００９８】
いくつかのバルブ部材は、カムシャフトに係合するように構成された第１のステム部分と、ばねに係合するように構成された第２のステム部分とを含むものとして図示され、記載されているが、いくつかの実施形態では、バルブ部材は、付勢部材に係合するように構成された第１のステム部分と、アクチュエータに係合するように構成された第２のステム部分とを含むことができる。他の実施形態では、エンジンは２つのカムシャフトを含み、カムシャフトはそれぞれ、バルブ部材のステム部分のうちの１つに係合するように構成される。このようにして、ばねではなくカムシャフト上のバルブローブによって、バルブ部材を閉位置に付勢することができる。さらに他の実施形態では、エンジンは、１つのカムシャフトと、たとえば、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、電子ソレノイドアクチュエータなどのような１つのアクチュエータとを含むことができる。
【００９９】
図３１は、カムシャフト１７１４と、バルブ部材１７６０を動かすように構成されたソレノイドアクチュエータ１７１６の両方を含む実施形態による、エンジン１７００の一部分の上面図である。エンジン１７００は、シリンダ１７０３と、シリンダヘッドアセンブリ１７３０と、気体マニホールド（図示せず）とを含む。シリンダヘッドアセンブリ１７３０は、シリンダヘッド１７３２と、吸気バルブ部材１７６０Ｉと、排気バルブ部材１７６０Ｅとを含む。シリンダヘッド１７３２は、たとえば、吸気バルブポケット、排気バルブポケット、複数のシリンダ流路、少なくとも１つのマニホールド流路などのように、上述の特徴の任意の組合せを含むことができる。
【０１００】
吸気バルブ部材１７６０Ｉは、テーパ部分１７６２Ｉと、第１のステム部分１７７６Ｉと、第２のステム部分１７７７Ｉとを有する。第１のステム部分１７７６Ｉは、第１の端部１７７８Ｉおよび第２の端部１７７９Ｉを有する。同様に、第２のステム部分１７７７Ｉは、第１の端部１７９２Ｉおよび第２の端部１７９３Ｉを有する。第１のステム部分１７７６Ｉの第１の端部１７７８Ｉは、テーパ部分１７６２Ｉに結合している。第１のステム部分１７７６Ｉの第２の端部１７７９Ｉは、吸気カムシャフト１７１４Ｉの吸気バルブローブ１７１５Ｉに係合するように構成されたローラ型フォロア１７９０Ｉを含む。第２のステム部分１７７７Ｉの第１の端部１７９２Ｉは、テーパ部分１７６２Ｉに結合している。第２のステム部分１７７７Ｉの第２の端部１７９３Ｉは、ソレノイドアクチュエータ１７１６Ｉに結合したアクチュエータリンケージ１７９６Ｉに結合されている。
【０１０１】
同様に、排気バルブ部材１７６０Ｅは、テーパ部分１７６２Ｅと、第１のステム部分１７７６Ｅと、第２のステム部分１７７７Ｅとを有する。第１のステム部分１７７６Ｅの第１の端部１７７８Ｅは、テーパ部分１７６２Ｅに結合している。第１のステム部分１７７６Ｅの第２の端部１７７９Ｅは、排気カムシャフト１７１４Ｅの排気バルブローブ１７１５Ｅに係合するように構成されたローラ型フォロア１７９０Ｅを含む。第２のステム部分１７７７Ｅの第１の端部１７９２Ｅは、テーパ部分１７６２Ｅに結合している。第２のステム部分１７７７Ｅの第２の端部１７９３Ｅは、ソレノイドアクチュエータ１７１６Ｅに結合したアクチュエータリンケージ１７９６Ｅに結合されている。
【０１０２】
この配設では、バルブ部材１７６０Ｉ、１７６０Ｅは、上述のように、吸気バルブローブ１７１５Ｉおよび排気バルブローブ１７１５Ｅによってそれぞれ動かすことができる。さらに、ソレノイドアクチュエータ１７１６Ｉ、１７１６Ｅは、矢印Ｆ（吸気）および矢印Ｊ（排気）によって示されるように、バルブ部材１７６０Ｉ、１７６０Ｅを閉位置まで付勢するために、付勢力を与えることができる。さらに、いくつかの実施形態では、バルブローブ１７１５Ｉ、１７１５Ｅによって画定されるような標準的なバルブタイミングを、ソレノイドアクチュエータ１７１６Ｉ、１７１６Ｅを使用してオーバーライドすることができ、それにより、（クランク角度および／または時間に応じて）より長い持続時間にわたってバルブ１７６０Ｉ、１７６０Ｅを開いたままにすることができる。
【０１０３】
エンジン１７００は、バルブ部材１７６０の運動を制御するために、ソレノイドアクチュエータ１７１６およびカムシャフト１７１４を含むものとして図示され、記載されているが、他の実施形態では、エンジンは、各バルブ部材の運動を制御するために、ソレノイドアクチュエータのみを含むことができる。そのような構成では、カムシャフトがないことにより、エンジン性能を改善するために、数ある方法のいずれかによりバルブ部材を開く、および／または閉じることができるようになる。たとえば、本明細書でより詳細に論じられるように、いくつかの実施形態では、吸気バルブ部材および／または排気バルブ部材は、エンジンサイクル（すなわち、４ストロークエンジンの場合には７２０度のクランク角度）の間に、複数回、開閉を繰り返すことができる。他の実施形態では、吸気バルブ部材および／または排気バルブ部材を、エンジンサイクル全体にわたって閉位置に保持することができる
。
【０１０４】
図示され、上述されたシリンダヘッドアセンブリは、特に、カムレスアクチュエーションおよび／またはエンジン動作サイクルの任意の時点におけるアクチュエーションに適切である。より具体的には、前述のように、図示および上述されたバルブ部材は、開位置にあるときに燃焼室に延在していないので、エンジン動作中のいずれの時点もピストンには接触しない。したがって、吸気バルブ事象および／または排気バルブ事象（すなわち、クランクシャフトの角度位置に応じて、バルブが開く、および／または閉じる時点）は、ピストンの位置とは無関係に（すなわち、制限要因として、バルブとピストンの接触を考慮することなく）構成することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、吸気バルブ部材および／または排気バルブ部材を、ピストンが上死点（ＴＤＣ）にあるときに、全開することができる。
【０１０５】
さらに、図示および上述されたバルブ部材は、バルブ部材の開口部がシリンダ圧力に対抗せず、バルブ部材のストロークが比較的低く、および／またはバルブの開口することに対抗するバルブばねが比較的低い付勢力を有するので、エンジン動作中に比較的小さな力で作動させることができる。たとえば、上述のように、複数の流路を含み、それによって、流路同士の間隔を小さくすることによって、バルブ部材のストロークを低減することができる。いくつかの実施形態では、バルブ部材のストロークは、２．３ｍｍ（０．０９０インチ）とすることができる。
【０１０６】
バルブ部材のストロークを低減すると、バルブ部材を開くために必要とされる力を直接低減するだけでなく、比較的低いばね力を有するバルブばねを使用できるようにすることによって、バルブ部材を開くために必要とされる力を間接的に低減することもできる。いくつかの実施形態では、バルブ動作中に、バルブ部材の一部分がアクチュエータと接触したままであることを確実にし、かつ／またはバルブ部材が開く、および／または閉じるときに、長手軸に沿って繰り返し発振しないことを確実にするように、ばね力を選択することができる。換言すると、ばね力の大きさは、動作中のバルブの「バウンス」を防止するように選択することができる。いくつかの実施形態では、バルブ部材のストロークを低減することにより、バルブ部材を、低減された速度プロファイル、加速度プロファイルおよびジャーク（すなわち、加速度の１次導関数）プロファイルにより開き、かつ／または閉じることができるようにし、それにより、衝撃力および／またはバルブ部材が動作中に跳ねる傾向を最低限にすることができる。その結果、いくつかの実施形態では、バルブばねは、比較的低いばね力を有するように構成することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブばねは、バルブ部材が閉位置にあるときにも、開位置にあるときにも、１１０Ｎ（５０ｌｂｆ）のばね力を発揮するように構成することができる。
【０１０７】
バルブ部材１７６０Ｉ、１７６０Ｅを作動させるために必要な力を低減した結果として、いくつかの実施形態では、ソレノイドアクチュエータ１７１６Ｉ、１７１６Ｅは、比較的低い電流を必要とする１２ボルトアクチュエータとすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ソレノイドアクチュエータは１２ボルトで動作することができ、バルブを開いている間に引き出される電流は、１４アンペアから１５アンペアの電流である。他の実施形態では、ソレノイドアクチュエータは、初期のバルブ部材開放事象中には高い電圧および／または電流で動作し、バルブ部材を開いたまま保持するときには低い電圧および／または電流で動作するように構成された１２ボルトアクチュエータとすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ソレノイドアクチュエータは、バルブ開放事象の初めの１００ミリ秒の間、７０ボルトから９０ボルトの初期電圧を提供する「ピークホールド」サイクルで動作することができる。
【０１０８】
低減された所要電力および／または低減されたバルブ部材ストロークにより、エンジン寄生損失を低減するだけでなく、バルブ事象の形状の自由度を高めることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブ部材を通る流量領域が、クランクシャフト位置の関数として方形波に近似するように、バルブ部材を開く、および／または閉じるように構成することができる。
【０１０９】
上述のように、いくつかの実施形態では、吸気バルブ部材および／または排気バルブ部材は、より長い継続時間にわたって開いたままにすること、エンジンサイクル中に複数回に開閉すること、などができる。図３２は、一実施形態による、エンジン１８００の一部分の概略図である。エンジン１８００は、２つのシリンダ１８０３を画定するエンジンブロック１８０２を含む。シリンダ１８０３は、たとえば、４気筒エンジンの２つのシリンダとすることができる。上述のように、各シリンダ１８０３内に往復動ピストン１８０４が配置される。エンジンブロック１８０２に、シリンダヘッド１８３０が結合される。上述のシリンダヘッドアセンブリと同様に、シリンダヘッド１８３０は、２つの電気作動型吸気バルブ１８６０Ｉと、２つの電気作動型排気バルブ１８６０Ｅとを含む。吸気バルブ１８６０Ｉは、吸気マニホールド１８１０Ｉと各シリンダ１８０３との間の気体の流れを制御するように構成される。同様に、排気バルブ１８６０Ｅは、排気マニホールド１８１０Ｅと各シリンダとの間の気体交換を制御する。
【０１１０】
エンジン１８００は、各吸気バルブ１８６０Ｉおよび各吸気バルブ１８６０Ｅと通信している電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８９６を含む。ＥＣＵは、様々なセンサから入力を受信するように構成された当分野で知られるタイプのプロセッサであり、所望のエンジン運転条件を決定し、それに応じて、エンジンを制御するために、信号を様々なアクチュエータに伝達する。例示された実施形態では、ＥＣＵ１８９６は、適当なバルブ事象を決定し、所望に応じてバルブが開閉するように、バルブ１８６０Ｉ、１８６０Ｅのそれぞれに電信信号を提供するように構成される。
【０１１１】
ＥＣＵ１８９６は、たとえば、エンジン１８００を制御することに関連する１つまたは複数の特定のタスクを実行するように構成された市販の処理デバイスとすることができる。たとえば、ＥＣＵ１８９６は、マイクロプロセッサおよびメモリデバイスを含むことができる。マイクロプロセッサは、たとえば、１つまたは複数の特定の機能を実行するように設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはＡＳＩＣの組合せとすることができる。さらに他の実施形態では、マイクロプロセッサは、アナログまたはデジタル回路、あるいは複数の回路の組合せとすることができる。メモリデバイスは、たとえば、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）構成要素、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）構成要素、電気的プラグラム可能リードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）、消去可能電気的プログラム可能リードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、および／またはフラッシュメモリを含むことができる。
【０１１２】
エンジン１８００は、ＥＣＵ１８９６を含むものとして図示され、記載されているが、いくつかの実施形態では、エンジン１８００は、本明細書に記載される機能を実行するようにプロセッサに命令するプロセッサ読取可能コードの形態のソフトウェアを含むことができる。他の実施形態では、エンジン１８００は、本明細書に記載される機能を実行するファームウェアを含むことができる。
【０１１３】
図３３は、「シリンダ休止」モードで動作しているエンジン１８００の一部分の概略図である。シリンダ休止は、たとえば、車両が、高速道路における速度で動作しているときなど、エンジンが低負荷で動作している間に（すなわち、エンジンが、比較的低い量のトルクおよび／またはパワーを生成するときに）、１つまたは複数のシリンダ中の燃焼事象を一時的に休止することによって、エンジンの効率全体を高める方法である。低負荷で動作することは、本来、とりわけ、吸気空気の絞り調整に関連付けられた高ポンプ損失に起因して、非効率的である。そのような場合、１つまたは複数のシリンダにおける燃焼事象を不活性化し、これが残りのシリンダのより高い負荷での動作を要求し、したがって、吸気空気の絞り調整を小さくし、それにより、ポンプ損失が低減されることによって、エンジン効率全体を改善することができる。
【０１１４】
エンジン１８００が、シリンダ休止モードで動作しているとき、たとえば、４気筒エンジンのシリンダ＃４とすることができるシリンダ１８０３Ａは、標準的な４ストローク燃焼サイクルで動作する発火シリンダである。反対に、たとえば、４気筒エンジンのシリンダ＃３とすることができるシリンダ１８０３Ｂは休止シリンダである。図３３に示されるように、エンジン１８００は、発火シリンダ１８０３Ａ内のピストン１８０４Ａが、吸気ストロークで、矢印ＡＡで示されるように、上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に向かって下向きに動くように構成されている。吸気ストローク中、吸気バルブ１８６０ＩＡは開かれ、それにより、矢印Ｎに示されるように、空気または空気／燃料混合気を吸気マニホールド１８１０Ｉからシリンダ１８０３Ａ中に流すことができる。排気バルブ１８６０ＥＡは、シリンダ１８０３Ａが排気マニホールド１８１０Ｅから流体隔離するように閉じられる。
【０１１５】
反対に、休止シリンダ１８０３Ｂ内のピストン１８０４Ｂは、矢印ＢＢで示されるように、ＢＤＣからＴＤＣに向かって上向きに動く。図示のように、吸気バルブ１８６０ＩＢは開けられ、それにより空気を、矢印Ｐで示されるように、シリンダ１８０３Ｂから吸気マニホールド１８１０Ｉの中に流すことができる。排気バルブ１８６０ＥＢは、シリンダ１８０３Ｂが排気マニホールド１８１０Ｅから流体隔離するように、閉じられている。このようにして、エンジン１８００は、シリンダ１８０３Ｂが、その中に含まれている空気を吸気マニホールド１８１０Ｉおよび／またはシリンダ１８０３Ａ中にポンプで送りこむように動作するように構成される。換言すると、シリンダ１８０３Ｂは、スーパーチャージャとして作用するように構成される。このようにして、エンジン１８００は、シリンダ１８０３Ａおよび１８０３Ｂが、燃料および空気を燃焼させるために自然吸気シリンダとして動作する「標準」モード、ならびにシリンダ１８０３Ｂが不活性化され、シリンダ１８０３Ａが、燃料および空気を燃焼させるためにブーストシリンダとして動作する「ポンプ補助」モードで動作することができる。
【０１１６】
エンジン１８００は、１つのシリンダが別のシリンダに空気を供給するシリンダ休止モードで動作するものとして図示され、記載されているが、いくつかの実施形態では、エンジンは、非発火シリンダの排気バルブと吸気バルブの両方が、エンジンサイクル全体にわたって閉じられたままであるシリンダ休止モードで動作してもよい。他の実施形態では、エンジンは、非発火シリンダの吸気バルブおよび／または排気バルブがエンジンサイクル全体にわたって開けられたままであるシリンダ休止モードで動作し、それにより、非発火シリンダを通して空気をポンプで送ることに関連付けられた寄生損失をなくすことができる。さらに他の実施形態では、エンジンは、非発火シリンダが車両からの力を吸収するように構成され、それにより、車両ブレーキとして作用するシリンダ休止モードで動作することができる。そのような実施形態では、たとえば、非発火シリンダの排気バルブは、その中に含まれている圧縮された空気が、いかなる膨張作用ももたらすことなく放出されるように、早期に開くように構成することができる。
【０１１７】
図３４〜図３６は、それぞれ、標準的な４ストローク燃焼モード、第１の排気再循環（ＥＧＲ）モード、および第２のＥＧＲモードで動作している多気筒エンジンのシリンダのバルブ事象の図である。長手軸は、クランクシャフトの回転位置に関するシリンダ内のピストンの位置を示している。たとえば、エンジンの発火ストローク時、上死点にピストンがあるときに０度の位置になり、発火後、ピストンが下死点にあるときに１８０度の位置になり、気体交換ストローク時、ピストンが上死点にあるときに３６０度の位置になり、等々となる。破線によって境界付けられた領域は、シリンダに関連付けられた吸気バルブが開いている期間を示している。同様に、実線で境界付けられた領域は、シリンダに関連付けられた排気バルブが開いている期間を示している。
【０１１８】
図３４に示されるように、エンジンが４ストローク燃焼モードで動作しているとき、気体状混合物がシリンダに引き込まれた後に圧縮事象１９１０が起こる。圧縮事象１９１０中、ピストンがＴＤＣに向かって上向きに動きながら、吸気バルブと排気バルブの両方が閉じられ、それにより、シリンダ内に含まれている気体状混合物を、ピストンの運動によって圧縮することができる。たとえば−１０度のような適切なポイントにおいて、燃焼事象１９１５が開始する。たとえば、１２０度のような、ピストンが下向きに動いている適切なポイントで、排気バルブ開放事象１９２０が開始する。いくつかの実施形態では、排気バルブ開放事象１９２０は、ピストンがＴＤＣに達し、下向きに動き始めるまで続く。さらに、図３４に示されるように、排気バルブ開放事象１９２０が終了する前に、吸気バルブ開放事象１９２５を始めることができる。いくつかの実施形態では、たとえば、吸気バルブ開放事象１９２５は、３４０度で開始し、排気バルブ開放事象１９２０は３９０度で終了し、その結果、５０度の重複期間をもたらすことができる。たとえば、６００度のような適切なポイントにおいて、吸気バルブ開放事象１９２５が終了し、新しいサイクルが始まる。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、所定の量の排気ガスが、排気マニホールドから、排気再循環（ＥＧＲ）バルブを通って、吸気マニホールドに搬送される。いくつかの実施形態では、ＥＧＲバルブは、正確な量の排気ガスが吸気マニホールドに確実に搬送されるように制御される。
【０１２０】
図３５に示されるように、エンジンが第１のＥＧＲモードで動作しているとき、シリンダに関連付けられた吸気バルブは、シリンダからの排気ガスを吸気マニホールド（図３５には示されていない）に直接搬送するように構成され、それにより、別個のＥＧＲバルブは必要なくなる。図示のように、気体状混合物がシリンダに引き込まれた後、圧縮事象１９１０’が起こる。圧縮事象１９１０’中、ピストンがＴＤＣに向かって上向きに動きながら、吸気バルブと排気バルブの両方が閉じられ、それにより、ピストンの運動によって、シリンダ内に含まれている気体状混合物を圧縮することができる。上述のように、適切なポイントにおいて、燃焼事象１９１５’が開始する。同様に、適切なポイントにおいて、排気バルブ開放事象１９２０’が開始する。たとえば、１９０度においてなどのような、排気バルブ事象１９２０’中の適切なポイントにおいて、第１の吸気バルブ開放事象１９５０が起こる。第１の吸気バルブ開放事象１９５０は、シリンダ内の排気ガスの圧力が吸気マニホールド内の圧力よりも高いときに起こるように構成することができるので、排気ガスの一部分は、シリンダから吸気マニホールド中に流れることになる。このようにして、排気ガスを、吸気バルブを介して吸気マニホールド中に、直接搬送することができる。たとえば、第１の吸気バルブ開放事象１９５０の持続時間を変えることによって、第１の吸気バルブ開放事象１９５０が起こるポイントを調整することによって、および／または第１の吸気バルブ開放事象１９５０中の吸気バルブのストロークを変えることによって、排気ガスの流量を制御することができる。
【０１２１】
図３５に示されるように、排気バルブ開放事象１９２０’が終了する前に、第２の吸気バルブ開放事象１９２５’を始めることができる。上述のように、適切なポイントにおいて、第１の吸気バルブ開放事象１９５０が終了し、第２の吸気バルブ開放事象１９２５’が終了し、新しいサイクルが開始する。
【０１２２】
図３６に示されるように、エンジンが第２のＥＧＲモードで動作しているとき、シリンダに関連付けられた排気バルブは、排気マニホールド（図示せず）から、直接シリンダ（図３５に示されるように）に排気ガスを搬送するように構成され、それにより、別個のＥＧＲバルブが必要でなくなる。図示されるように、気体状混合物がシリンダ中に引き込まれた後、圧縮事象１９１０’’が起こる。圧縮事象１９１０’’中、ピストンがＴＤＣに向かって上向きに動きながら、吸気バルブと排気バルブの両方が閉じられ、それにより、ピストンの運動によって、シリンダ内に含まれている気体状混合物を圧縮することができるようになる。上述のように、適切なポイントにおいて、燃焼事象１９１５’’が開始する。同様に、適切なポイントにおいて、第１の排気バルブ開放事象１９２０’’が開始する。
【０１２３】
上述のように、第１の排気バルブ開放事象１９２０’’が終了する前に、吸気バルブ開放事象１９２５’’を開始することができる。たとえば、５００度においてなどのように、吸気バルブ開放事象１９２５’’中の適切なポイントにおいて、第２の排気バルブ開放事象１９６０が起こる。第２の排気バルブ開放事象１９６０は、排気マニホールド内の排気ガスの圧力がシリンダ内の圧力よりも高いときに起こるように構成することができるので、排気ガスの一部分は、排気マニホールドからシリンダ中に流れることになる。このようにして、排気ガスを、排気バルブを介してシリンダ中に直接搬送することができる。シリンダへの排気ガスの流量は、たとえば、第２の排気バルブ開放事象１９６０の持続時間を変えることによって、第２の排気バルブ開放事象１９６０が起こるポイントを調整することによって、および／または第２の排気バルブ開放事象１９６０中の排気バルブのストロークを変えることによって制御することができる。上述のように、適切なポイントにおいて、第２の排気バルブ開放事象１９７０が終了し、吸気バルブ開放事象１９２５’’が終了し、新しいサイクルが開始する。
【０１２４】
バルブ事象は方形波として提示されているが、他の実施形態では、バルブ事象は、任意の適切な形状を有することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブ事象は、正弦波として構成することができる。このようにして、バルブ部材の加速度を制御して、バルブの開放および／または閉鎖中のバルブバウンスの可能性を最小限に抑えることができる。
【０１２５】
図示され、上述されたバルブ部材の配設により、エンジン性能を改善することができるだけでなく、バルブ部材の組立て、修理、交換および／または調整の改善がもたらされる。たとえば、図５を参照して前述し、図３７に示されるように、端部プレート３２３は、キャップねじ３１７を介して、シリンダヘッド３３２に取外し可能に結合され、それにより、組立て、修理、交換、および／または調整のためにばね３１８およびバルブ部材３６０へアクセスできるようになる。バルブ部材３６０は、シリンダヘッドの第１の表面３３５の下方には延在していない（すなわち、バルブ部材３６０は、シリンダ３０３中に突出していない）ので、シリンダヘッドアセンブリ３３０をシリンダ３０３から取り外すことなく、バルブ部材３６０を設置し、かつ／または取り外すことができる。さらに、バルブ部材３６０のテーパ部分３６２は、バルブ部材３６０の幅および／または厚さが、カムシャフト３１４から遠くに向かって（たとえば、図５の矢印Ｃで示される方向に）増大するようにバルブポケット３３８内に配置されるので、カムシャフト３１４、および／またはカムシャフト３１４とバルブ部材３６０との間に配置される可能性があるいかなるリンケージ（すなわち、タペット）をも取り外すことなく、バルブ部材３６０を取り外すことができる。さらに、気体マニホールド３１０を取り外すことなく、バルブ部材３６０を取り外すことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ユーザは、バルブポケット３３８を露出させるように端部プレート３２３を動かすこと、ばね３１８を取り外すこと、キー溝３９９から整合キー３９８を取り外すこと、およびバルブポケット３３８からバルブ部材３６０をスライドして取り外すことによって、バルブ部材３６０を取り外すことができる。たとえば、バルブ部材３６０の第１のステム部分３７７に隣接して加えられる付勢力を調節するためにそうすることが望ましい場合がある、ばね３１８を交換するために、同様の手順をとることができる。
【０１２６】
同様に、端部プレート３２２（図５参照）は、組立て、修理、および／または調整のためにカムシャフト３１４および第１のステム部分３７６へアクセスできるようにするために、シリンダヘッド３３２に取り外し可能に結合される。たとえば、本明細書でより詳細に論じられるように、いくつかの実施形態では、バルブ部材は、シリンダヘッドが閉構成にあるときに、カムシャフトのバルブローブと第１のステム部分との間に所定のクリアランスを提供するように構成された調節可能タペット（図示せず）を含むことができる。そのような構成では、ユーザは、調整のためにタペットへアクセスするために、端部プレート３２２を取り外すことができる。他の実施形態では、カムシャフトは、シリンダヘッドに取り外し可能に結合された別個のカムボックス（図示せず）内に配置される。
【０１２７】
図３８は、一実施形態によるエンジンを組み立てるための方法２０００を示すフローチャートである。図示された方法は、シリンダヘッドをエンジンブロックに結合すること（２００２）を含む。上述のように、いくつかの実施形態では、シリンダヘッドボルトを使用して、シリンダヘッドをエンジンブロックに結合することができる。他の実施形態では、シリンダヘッドとエンジンブロックとを、一体的に構築してもよい。そのような実施形態では、シリンダヘッドは、キャスティングプロセス中に、エンジンブロックに結合される。次いで、２００４において、エンジンにカムシャフトを設置する。
【０１２８】
次いで、方法は、図示および上述されたタイプのバルブ部材を、シリンダヘッドによって画定されたバルブポケット中に動かすこと（２００６）を含む。前述のように、いくつかの実施形態では、バルブ部材は、バルブ部の第１のステム部分がカムシャフトのバルブローブに隣接し、係合するように設置することができる。バルブ部材がバルブポケット内に配置されると、付勢部材が、バルブ部材の第２のステム部分に隣接して配置され（２００８）、第１の端部プレートが、付勢部材の一部分が第１の端部プレートに係合するように、シリンダヘッドに結合される（２０１０）。このようにして、付勢部材は、部分的に圧縮された（すなわち、予め負荷がかけられた）構成で、低い位置に保持される。付勢部材の予負荷量は、第１の端部プレートと付勢部材との間にスペーサを追加することによって、および／または第１の端部プレートと付勢部材との間からスペーサを取り外すことによって調整できる。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、付勢部材は、比較的低い予負荷力を有するように構成することができるので、第１の端部プレートは、ばね圧縮装置を使用することなく、シリンダヘッドに結合することができる。他の実施形態では、第１の端部プレートをシリンダヘッドに固定するキャップねじは、所定の長さを有することができ、それにより、ばね圧縮装置を使用することなく、第１の端部プレートをシリンダに結合することができる。
【０１３０】
次いで、図示された方法は、バルブラッシ設定を調整すること（２０１２）を含む。いくつかの実施形態では、バルブラッシ設定は、バルブ部材の第１のステム部分とカムシャフトとの間に配置されたタペットを調整することによって調整される。他の実施形態では、方法は、バルブラッシ設定を調整することを含まない。次いで、方法は、上述のように、第２の端部プレートをシリンダヘッドに結合すること（２０１４）を含む。
【０１３１】
図３９は、一実施形態による、シリンダヘッドを取り外すことなく、エンジンのバルブ部材を交換するための方法２１００を示すフローチャートである。図示された方法は、シリンダヘッドによって画定されたバルブポケットの第１の開口部を露出するために、端部プレートを動かすこと（２１０２）を含む。いくつかの実施形態では、シリンダヘッドから端部プレートを取り外すことができる。他の実施形態では、第１の開口部が露出するように、端部プレートを緩め、枢動させることができる。バルブ部材の第２の端部部分と端部プレートとの間に配置された付勢部材を取り外す（２１０４）。このようにして、バルブ部材の第２の端部部分を露出させる。次いで、バルブ部材が、バルブポケット内から第１の開口部を通して動かされる（２１０６）。いくつかの実施形態では、第１の開口部を通してバルブ部材を動かすことを補助するために、カムシャフトを回転することができる。バルブポケット内に交換バルブ部材を配置する（２１０８）。次いで、付勢部材を交換し（２１１０）、上述のように、端部プレートをシリンダヘッドに結合する（２１１２）。
【０１３２】
図４０〜図４３は、一実施形態による、移動量可変バルブアクチュエータアセンブリ３２００を有するエンジン３１０の一部分の上面図の概略図である。エンジン３１００は、エンジンブロック（図４０〜図４３には示されていない）と、シリンダヘッド３１３２と、バルブ３１６０と、アクチュエータアセンブリ３２００とを含む。エンジンブロックは、（破線で示された）シリンダ３１０３を画定し、その内部にピストン（図４０〜図４３には示されていない）を配置することができる。シリンダヘッド３１３２は、シリンダヘッド３１３２の一部分がシリンダ３１０３の上側部分を覆い、それにより、燃焼室が形成されるようにエンジンブロックに結合されている。シリンダヘッド３１３２は、バルブポケット３１３８と、４つのシリンダ流路（図４０〜図４３には示されいない）とを画定する。シリンダ流路は、バルブポケット３１３８およびシリンダ３１０３に流体連通している。このようにして、本明細書に記載されるように、気体（たとえば、排気ガスまたは吸気ガス）は、エンジン３１００の外側の領域とシリンダ３１０３との間でシリンダヘッド３１３２を介して流れることができる。
【０１３３】
バルブ３１６０は、第１の端部部分３１７６および第２の端部部分３１７７を有し、４つの流れ開口部３１６８（図４０〜図４３では、流れ開口部のうちの１つのみにラベルが付されている）を画定する。流れ開口部３１６８は、シリンダヘッド３１３２のシリンダ流路に対応する。バルブ３１６０は４つの流れ開口部３１６８を画定するものとして示されているが、他の実施形態では、バルブ３１６０は、任意の数の流れ開口部（たとえば、１つ、２つ、３つ、またはそれより多い）を画定してもよい。いくつかの実施形態では、バルブ３１６０は、図示および上述されたバルブ３６０と同様のテーパバルブとすることができる。
【０１３４】
バルブ３１６０は、シリンダヘッド３１３２のバルブポケット３１３８内に移動可能に配置される。より具体的には、バルブ３１６０は、バルブポケット３１３８内で、閉位置（たとえば、図４０および図４２）と複数の異なる開位置（たとえば、図４１および図４３）との間で動くことができる。バルブ３１６０が閉位置にあるときには、各流れ開口部３１６８は、対応するシリンダ流路からずれている（つまり、対応するシリンダ流路と整列していない）。さらに、バルブ３１６０が閉位置にあるときには、バルブ３１６０の少なくとも一部分は、シリンダ流路がシリンダ３１０３から流体隔離するように、バルブポケット３１３８を画定するシリンダヘッド３１３２の内面の一部分と接触している。いくつかの実施形態では、バルブ３１６０は、たとえば、エンジン３１００の外側の領域からシリンダ３１０３を流体隔離するために、シリンダヘッド３１３２の表面に係合するように構成されたテーパ状表面のような、封止部分（図４０〜図４３には示されていない）を含むことができる。
【０１３５】
図４０および図４２に示されるように、バルブ３１６０が閉位置にあるときには、バルブの第１の端部部分３１７６は、端部プレート３１２３から距離ｄｃｌだけずれている。ばね３１１８は、バルブ３１６０の第１の端部部分３１７６と端部プレート３１２３のと間に配置される。ばね３１１８は、図４０の矢印ＣＣで示される方向に、バルブ３１６０に力を加えて、バルブ３１６０を閉位置に付勢する。バルブ３１６０が閉位置にあるときには、任意の適切な機構によって、バルブ３１６０が、矢印ＣＣで示される方向にさらに動かないようにすることができる。そのような機構は、たとえば、バルブ３１６０およびバルブポケット３１３８の対合したテーパ状表面、機械的エンドストップ、磁気デバイスなどを含むことができる。
【０１３６】
以下により詳細に記載されるように、アクチュエータアセンブリ３２００は、バルブ３１６０が閉位置と開位置との間で動くときに、移動する距離を選択的に変えるように構成される。同様に述べられるように、閉位置（図４０および図４２）と任意の数の異なる開位置との間で、バルブ３１６０を動かすことができる。図４１は、完全な開位置、すなわちアクチュエータアセンブリ３２００の第１の構成に対応する開位置にあるバルブ３１６０を示している。図４３は、部分的な開位置、すなわちアクチュエータアセンブリ３２００の第２の構成に対応する開位置にあるバルブ３１６０を示している。バルブ３１６０が開位置にあるとき、バルブ３１６０の各流れ開口部３１６８は、対応するシリンダ流路に少なくとも部分的に整列している。さらに、バルブ３１６０が開位置にあるときには、バルブ３１６０の一部分は、シリンダ流路がシリンダ３１０３と流体連通するように、バルブポケット３１３８を画定するシリンダヘッド３１３２の内面から離隔している。したがって、バルブ３１６０が開位置にあるとき、気体（たとえば、排気ガスまたは吸気ガス）は、エンジン３１００の外側の領域とシリンダ３１０３との間でシリンダヘッド３１３２を介して流れることができる。
【０１３７】
図４１に示されるように、バルブが第１の開位置（すなわち、完全な開位置）にあるとき、バルブの第１の端部部分３１７６は、距離ｄｏｐ１だけ端部プレート３１２３からずれている。したがって、バルブ３１６０が、閉位置から第１の開位置まで動かされるときに移動する距離は、式（１）によって示される。
（１）    Ｔｒａｖｅｌ１＝ ｄｃｌ−ｄｏｐ１
図４３に示されるように、バルブが第２の開位置（すなわち、部分的な開位置）にあるとき、バルブの第１の端部部分３１７６は、距離ｄｏｐ１よりも長い距離ｄｏｐ２だけ端部プレート３１２３からずれている。したがって、閉位置から第２の開位置まで動かされるときにバルブ３１６０が移動する距離は、閉位置から第１の開位置まで動かされるときにバルブ３１６０が移動する距離よりも短い。閉位置から第２の開位置まで動かされるときにバルブ３１６０が移動する距離は、式（２）によって示される。
（２）    Ｔｒａｖｅｌ２  ＝  ｄｃｌ−ｄｏｐ２
【０１３８】
アクチュエータアセンブリ３２００は、バルブアクチュエータ３２１０および移動量可変アクチュエータ３２５０を含む。バルブアクチュエータ３２１０は、ハウジング３２４０と、ソレノイドコイル３２４２と、プッシュロッド３２１２と、アーマチュア３２２２とを含む。ハウジング３２４０の第１の端部部分３２４３は、シリンダヘッド３１３２に移動可能に結合されている。このようにして、以下にさらに詳細に記載するように、ハウジング３２４２（したがって、バルブアクチュエータ３２１０）は、シリンダヘッド３１３２に対して移動することができる。ソレノイドコイル３２４２は、ハウジング３２４０の第１の端部部分３２４３内に固定して結合されている。同様に述べられるように、ソレノイドコイル３２４２は、ハウジング３２４０に対するソレノイドコイル３２４２の運動を防止するように、ハウジング３２４０内に配置される。
【０１３９】
プッシュロッド３２１２は、第１の端部部分３２１３および第２の端部部分３２１４を有する。プッシュロッド３２１２の第２の端部部分３２１４は、ハウジング３２４０内に配置され、アーマチュア３２２２に結合されている。より具体的には、プッシュロッド３２１２の第２の端部部分３２１４は、アーマチュア３２２２の運動の結果、プッシュロッド３２１２の運動がもたらされるように、アーマチュア３２２２に結合される。プッシュロッド３２１２の一部分は、ソレノイドコイル３２４２内に移動可能に配置される。このようにして、アーマチュア３２２２およびプッシュロッド３２１２は、ソレノイドコイル３２４２に対して動くことができる。使用時、ソレノイドコイル３２４２に電流が導通されると、アーマチュア３２２２に、図４１および図４３の矢印ＤＤおよび矢印ＦＦによってそれぞれ示される方向の力を行使する磁界が生成される。磁力により、アーマチュア３２２２およびプッシュロッド３２１２は、図４１および図４３の矢印ＤＤおよび矢印ＦＦによってそれぞれ示されるように、ソレノイドコイル３２４２（およびハウジング３２４０）に対して動かされる。アーマチュア３２２２およびプッシュロッド３２１２は、アーマチュア３２２２がソレノイドコイル３２４２に接触するまで、ソレノイドコイル３２４２に対して距離Ｓｄ（すなわち、ソレノイドストローク）だけ移動する。ソレノイドコイル３２４２が通電していないときには、アーマチュア３２２２は、アーマチュアがハウジング４２４０の第２の端部部分４２４４に接触するまで、矢印ＤＤおよび矢印ＦＦによって示される方向と反対方向に動くことができる。いくつかの実施形態では、バルブアクチュエータ４２１０は、アーマチュア３２２２がハウジング４２４０の第２の端部部分と接触するように付勢するように構成された付勢部材を含む。
【０１４０】
プッシュロッド３２１２の第１の端部部分３２１３は、ハウジング３２４０の外側に配置される。より具体的には、ハウジング３２４０がシリンダヘッド３１３２に結合されているときには、プッシュロッド３２１２の第１の端部部分３２１３は、バルブ３１６０の第２の端部部分３１７７に隣接するバルブポケット３１３８内に配置される。より具体的には、図４０および図４２に示されるように、バルブ３１６０が閉位置にあり、ソレノイドコイル３２４２が通電していないときには、プッシュロッド３２１２の第１の端部部分３２１３は、バルブ３１６０の第２の端部部分３１７７から離隔している。プッシュロッド３２１２の第１の端部部分３２１３とバルブ３１６０の第２の端部部分３１７７との間の距離は、バルブラッシ（図４０ではＬ１として、図４２ではＬ２として識別されている）と呼ばれる。プッシュロッド３２１２とバルブ３１６０との間にクリアランス（すなわち、バルブラッシ）を提供することにより、バルブトレイン構成要素の熱膨張、バルブトレイン構成要素の製造公差などにかかわらず、確実に、バルブ３１６０が適切に操作される（たとえば、閉位置にあるときには、完全に着座される）ようにすることができる。
【０１４１】
使用時に、ソレノイドコイル３２４２が通電され、プッシュロッド３２１２が矢印ＤＤによって示されるように動くとき、プッシュロッド３２１２の第１の端部部分３２１３は、バルブ３１６０の第２の端部部分３１７７に接触する。プッシュロッド３２１２によってバルブ３１６０に加えられる力が、ばね３１１８によって加えられる付勢力よりも大きいとき、バルブ３１６０は、閉位置（たとえば、図４０）から開位置（たとえば、図４１）まで動かされる。上述のように、バルブアクチュエータ３２１０は電気的に操作されるので、バルブ３１６０を、エンジン３１００のカムシャフトまたはクランクシャフトの回転位置とは無関係に、閉位置と開位置との間で動かすことができる。
【０１４２】
移動量可変アクチュエータ３２５０は、シリンダヘッド３１３２に対してハウジング３２４０（したがって、バルブアクチュエータ３２１０）を動かすように構成される。このようにして、以下に記載されるように、移動量可変アクチュエータ３２５０は、閉位置と開位置との間で動くときに、バルブ３１６０が移動する距離を選択的に変えることができる。より具体的には、バルブ移動量は、式（３）によって示されるように、ソレノイドストロークＳｄとバルブラッシとに関係する。
（３）    Ｔｒａｖｅｌ＝Ｓｄ−Ｌ
したがって、ソレノイドストロークＳｄおよび／またはバルブラッシＬを変えることによって、バルブ移動量を調整することができる。
【０１４３】
図４０に示されるように、アクチュエータアセンブリ３２００が第１の（または完全な開）構成にあるとき、ハウジング３２４０は、バルブラッシ設定が値Ｌ１を有するように、シリンダヘッド３１３２に対して位置付けられる。したがって、アクチュエータアセンブリ３２００が第１の構成にあるときのバルブ３１６０の移動量は、式（４）によって表される。
（４）    Ｔｒａｖｅｌ１＝Ｓｄ−Ｌ１＝ｄｃｌ−ｄｏｐ１
図４２に示されるように、アクチュエータアセンブリ３２００が第２の（または部分的な開）構成にあるとき、ハウジング３２４０は、バルブラッシ設定がＬ１よりも大きい値Ｌ２を有するように、シリンダヘッド３１３２に対して配置される。同様に述べられるように、アクチュエータアセンブリ３２００が第２の（または部分的な開）構成にあるとき、ハウジング３２４０は、図４２の矢印ＥＥによって示されるように、シリンダヘッド３１３２に対して動かされ、それにより、バルブラッシ設定が値Ｌ２まで増加する。したがって、アクチュエータアセンブリ３２００が第２の構成にあるときのバルブ３１６０の移動量は、式（５）によって表される。
（５）    Ｔｒａｖｅｌ２＝Ｓｄ−Ｌ２＝ｄｃｌ−ｄｏｐ２
【０１４４】
移動量可変アクチュエータ３２５０は、図４２の矢印ＥＥによって表されるように、シリンダヘッド３１３２に対してバルブアクチュエータ３２１０を動かすための任意の適切な機構を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、移動量可変アクチュエータ３２５０は、シリンダヘッド３１３２に対して線形にバルブアクチュエータ３２１０を動かす電子アクチュエータを含むことができる。同様に述べられるように、いくつかの実施形態において、移動量可変アクチュエータ３２５０は、シリンダヘッド３１３２に対してバルブアクチュエータ３２１０を平行移動させる電子アクチュエータを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、移動量可変アクチュエータ３２５０は、シリンダヘッド３１３２に対してバルブアクチュエータ３２１０を平行移動させるために、ラック・ピニオン構成を含むことができる。他の実施形態では、移動量可変アクチュエータ３２５０は、シリンダヘッドに対してバルブアクチュエータ３２１０を回転させることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ハウジング３２４０は、シリンダヘッド３１３２に対するハウジング３２４０の回転の結果、図４２の矢印ＥＥによって示されるような運動を生じるように、シリンダヘッド３１３２内の対応するねじ部分と対合するように構成されたねじ部分を含むことができる。
【０１４５】
上述のように、移動量可変アクチュエータ３２５０は、一定のソレノイドストロークＳｄを維持しながらバルブラッシＬを選択的に変えることによって、バルブ移動量を変える。このようにして、バルブアクチュエータ３２１０の電気機械的な特性は、アクチュエータアセンブリ３２００が第１の構成と第２の構成との間で動かされるときに、実質的に一定のままとなる。したがって、ソレノイドコイル３２４２を導通するための電流は、アクチュエータアセンブリ３２００の構成に応じて変わる必要はない。
【０１４６】
図４０〜図４３に示されるように、ばね３１１８は、アクチュエータアセンブリ３２００に対向するバルブ３１６０の端部（すなわち、第１の端部部分３１７６）に隣接して配置されている。この構成により、アクチュエータアセンブリ３２００の移動量可変アクチュエータ３２５０は、ばね３１１８の機能的特性を変えることなく、シリンダヘッド３１３２に対してバルブアクチュエータ３２１０を動かすことができるようになる。より具体的には、アクチュエータアセンブリ３２００の移動量可変アクチュエータ３２５０は、バルブ３１６０が閉位置にあるときのばね３１１８の長さ（すなわち、ばね３１１８の初期長さ）を変えることなく、シリンダヘッド３１３２に対してバルブアクチュエータ３２１０を動かすことができる。例示された実施形態では、ばね３１１８の初期長さは、バルブ３１６０の端部プレート３１２３と第１の端部部分３１７６との間の距離ｄｃｌに対応する。ばね３１１８の初期長さを実質的に一定に維持することによって、アクチュエータアセンブリ３２００の移動量可変アクチュエータ３２５０は、ばね３１１８によってバルブ３１６０に加えられる付勢力を変えることなく、シリンダヘッド３１３２に対してバルブアクチュエータ３２１０を動かすことができる。したがって、アクチュエータアセンブリ３２００の構成にかかわらず、バルブ３１６０を、反復可能な方法および／または正確な方法で作動させることができる。
【０１４７】
バルブ移動量を減少させるだけでなく、ラッシを選択的に（たとえば、Ｌ１からＬ２に）増大させると、ソレノイド３２４２が通電してからバルブ３１６０が動き始めるまで時間をより長くすることができる。したがって、いくつかの実施形態では、バルブラッシに応じて、作動のタイミングを調整および／またはずらすことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、エンジン３１００は、作動アセンブリ３２００が第１の構成と第２の構成との間で動かされるときのバルブラッシの変化（たとえば、Ｌ１からＬ２）に応じて、作動タイミングを自動的に調整するように構成された電子制御ユニットまたはＥＣＵ（図示せず）を含むことができる。いくつかの実施形態では、たとえば、ＥＣＵは、作動アセンブリが第１の構成（たとえば、完全な開構成）にあるときのバルブのバルブラッシ設定に対応する入力を受信し、バルブラッシ設定の実際の変化に応じて、作動タイミングを調整するように構成することができる。このようにして、ＥＣＵは、一般的なエンジン設計に関する公称値に基づくのではなく、特定のエンジンの作動タイミングを制御することができる。
【０１４８】
アクチュエータアセンブリ３２００は部分的な開構成を１つのみ有するものとして示されているが（たとえば、図４２および図４３）、アクチュエータアセンブリ３２００を、完全な開構成と任意の数の部分的な開構成との間で動かしてもよい。たとえば、アクチュエータアセンブリ３２００を、完全な開構成と、第１の部分的な開構成（バルブ移動量が完全開放バルブ移動量の約３／４）と、第２の部分的な開構成（バルブ移動量が完全開放バルブ移動量の約１／２）と、第３の部分的な開構成（バルブ移動量が完全開放バルブ移動量の約１／４）との間で動かすことができる。別の例では、アクチュエータアセンブリ３２００を、完全な開構成と無限数の部分的な開構成との間で動かすことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、アクチュエータアセンブリ３２００は、閉位置と開位置との間の距離を、約０インチから０．０９０インチまでの任意の値に調整することができる。開位置と閉位置との間の距離（たとえば、バルブ移動量）を選択的に変えることによって、アクチュエータアセンブリ３２００は、シリンダ３１０３に入る、および／またはシリンダ３１０３から出る気体流の量および／または流量を正確に、および／または精密に制御することができる。より具体的には、エンジン運転条件（たとえば、低アイドリング状態、路上巡航状態など）に応じて所望の気体流れ特性を提供するために、バルブ移動量を、バルブ開放事象のタイミングおよび持続時間と連携して変えることができる。いくつかの実施形態では、この配設によって寄与された制御により、エンジン気体交換プロセスをバルブ３１６０およびアクチュエータアセンブリ３２００のみを使用して制御できるようになり、それにより、シリンダヘッド３１３２の上流のスロットルバルブの必要性がなくなる。
【０１４９】
図４０〜図４３に示された上面の概略図は、閉位置と開位置との間で、シリンダ３１０３の中心線（図示せず）に実質的に垂直な方向に動くバルブ３１６０を示しているが、他の実施形態では、バルブ３１６０は、シリンダ３１０３および／またはシリンダヘッド３１３２に対して任意の適切な方向に動くことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、バルブ３１６０は、シリンダ３１０３の中心線に実質的に平行に動くことができる。他の実施形態では、バルブ３１６０は、シリンダ３１０３の中心線に平行でなく、かつ垂直でもない方向に動くことができる。
【０１５０】
移動量可変アクチュエータ３２５０は、ソレノイドストロークＳｄを一定に維持しながら、バルブラッシＬを選択的に変えることによって、バルブ移動量を変えるものとして、図示され、上述されているが、他の実施形態では、移動量可変アクチュエータは、バルブラッシ設定を実質的に一定に維持しながら、ソレノイドストロークを選択的に変えることによって、バルブ移動量を変えることができる。たとえば、図４４および図４５は、一実施形態による、移動量可変バルブアクチュエータアセンブリ４２００を有するエンジン４１００の一部分の上面の概略図である。エンジン４１００は、エンジンブロック（図４４および図４５には示されていない）と、シリンダヘッド４１３２と、バルブ４１６０と、アクチュエータアセンブリ４２００とを含む。エンジンブロックは、（破線で示された）シリンダ４１０３を画定し、その内部にピストン（図４４および図４５には示されていない）を配置することができる。シリンダヘッド４１３２は、シリンダヘッド４１３２の一部分がシリンダ４１０３の上側部分を覆い、それにより、燃焼室が形成されるようにエンジンブロックに結合されている。シリンダヘッド４１３２は、バルブポケット４１３８と４つのシリンダ流路（図４４および図４５には示されていない）を画定する。シリンダ流路は、バルブポケット４１３８およびシリンダ４１０３と流体連通している。このようにして、上述のように、気体（たとえば、排気ガスまたは吸気ガス）を、エンジン４１００の外側の領域とシリンダ４１０３との間で、シリンダヘッド４１３２を介して流すことができる。
【０１５１】
バルブ４１６０は、第１の端部部分４１７６および第２の端部部分４１７７を有し、４つの流れ開口部４１６８（図４４および図４５では、流れ開口部のうちの１つのみに参照番号が表示されている）を画定する。流れ開口部４１６８は、シリンダヘッド４１３２のシリンダ流路に対応する。バルブ４１６０は４つの流れ開口部４１６８を画定するものとして示されているが、他の実施形態では、バルブ４１６０は、任意の数の流れ開口部（たとえば、１つ、２つ、３つ、またはそれより多い）を画定することができる。いくつかの実施形態では、バルブ４１６０は、図示され、上述されたバルブ３６０と同様のテーパバルブとすることができる。
【０１５２】
バルブ４１６０は、シリンダヘッド４１３２のバルブポケット４１３８内に移動可能に配置される。より具体的には、バルブ４１６０は、バルブポケット４１３８内で、閉位置（図４４および図４５に示されている）と複数の異なる開位置（図４４および図４５には示されていない）との間で動くことができる。バルブ４１６０が閉位置にあるときには、シリンダ流路は、上述のように、シリンダ４１０３から流体隔離している。バルブ４１６０の第１の端部部分４１７６と端部プレート４１２３との間には、ばね４１１８が配置される。ばね４１１８は、上述のように、バルブ４１６０に力を加えて、バルブ４１６０を閉位置に付勢する。エンジン３１００を参照して上述した配設と同様に、閉位置（図４４および図４５）と任意の数の異なる開位置との間で、バルブ４１６０を動かすことができる。バルブ４１６０が開位置にあるときには、シリンダ流路が、シリンダ４１０３と流体連通している。したがって、バルブ４１６０が開位置にあるとき、気体（たとえば、排気ガスまたは吸気ガス）は、エンジン４１００の外側の領域とシリンダ４１０３との間でシリンダヘッド４１３２を介して流れることができる。
【０１５３】
アクチュエータアセンブリ４２００は、バルブアクチュエータ４２１０および移動量可変アクチュエータ４２５０を含む。バルブアクチュエータ４２１０は、ハウジング４２４０と、ソレノイドコイル４２４２と、プッシュロッド４２１２と、アーマチュア４２２２とを含む。ハウジング４２４０の第１の端部部分４２４３は、シリンダヘッド４１３２に固定して結合されている。ソレノイドコイル４２４２は、ハウジング４２４０の第１の端部部分４２４３内に移動可能に配置される。このようにして、以下により詳細に記載されるように、ソレノイドストローク、したがってバルブ移動量を変えるために、ソレノイドコイル４２４２を選択的に動かすことができる。
【０１５４】
プッシュロッド４２１２は、第１の端部部分４２１３および第２の端部部分４２１４を含む。プッシュロッド４２１２の第２の端部部分４２１４は、ハウジング４２４０内に配置され、アーマチュア４２２２に結合されている。より具体的には、プッシュロッド４２１２の第２の端部部分４２１４は、アーマチュア４２２２の移動の結果、プッシュロッド４２１２の移動がもたらされるように、アーマチュア４２２２に結合されている。プッシュロッド４２１２の一部分は、ソレノイドコイル４２４２内に移動可能に配置される。このようにして、アーマチュア４２２２およびプッシュロッド４２１２は、ソレノイドコイル４２４２に対して動くことができる。使用時、ソレノイドコイル４２４２が通電すると、アーマチュア４２２２およびプッシュロッド４２１２は、アーマチュア４２２２がソレノイドコイル４２４２に接触するまで、ソレノイドコイル４２４２（およびハウジング４２４０）に対して動かされる。同様に述べられるように、ソレノイドコイル４２４２が通電しているとき、アーマチュア４２２２およびプッシュロッド４２１２は、ソレノイドコイル４２４２に対して、ある距離（すなわち、ソレノイドストローク）動く。ソレノイドコイル４２４２が通電していないときには、アーマチュア４２２２は、アーマチュアがハウジング４２４０の第２の端部部分４２４４に接触するまで、反対方向に動くことができる。いくつかの実施形態では、バルブアクチュエータ４２１０は、アーマチュア４２２２がハウジング４２４０の第２の端部部分と接触するように付勢するように構成された付勢部材を含む。
【０１５５】
プッシュロッド４２１２の第１の端部部分４２１３は、ハウジング４２４０の外側に配置される。より具体的には、ハウジング４２４０がシリンダヘッド４１３２に結合されているとき、プッシュロッド４２１２の第１の端部部分４２１３は、バルブ４１６０の第２の端部部分４１７７に隣接するバルブポケット４１３８内に配置される。図４４および図４５に示されるように、バルブ４１６０が閉位置にあり、ソレノイドコイル４２４２が通電していないときには、プッシュロッド４２１２の第１の端部部分４２１３は、バルブ４１６０の第２の端部部分４１７７から距離Ｌ（バルブラッシ）だけ離隔している。使用時に、ソレノイドコイル４２４２が通電し、プッシュロッド４２１２が動いているとき、プッシュロッド４２１２の第１の端部部分４２１３は、バルブ４１６０の第２の端部部分４１７７に接触している。プッシュロッド４２１２によってバルブ４１６０に加えられる力がばね４１１８によって加えられる付勢力よりも大きいとき、バルブ４１６０は、閉位置（たとえば、図４４および図４５）から開位置（図示せず）まで動かされる。
【０１５６】
移動量可変アクチュエータ４２５０は、ハウジング４２４０内で、図４５の矢印ＨＨによって示されるように、アーマチュア４２２２および／またはプッシュロッド４２１２に対してソレノイドコイル４２４２を動かすように構成される。このようにして、図４４に示されるような第１の（すなわち完全な開）構成と図４５に示されるような第２の（すなわち部分的な開）構成との間で、アクチュエータアセンブリ４２００を動かすことができる。アクチュエータアセンブリ４２００は、部分的な開構成を１つのみ有するものとして示されているが、上述のように、任意の数の異なる部分的な開構成を有することができる。図４４に示されるように、アクチュエータアセンブリ４２００が第１の構成であるとき、アーマチュア４２２２は、ソレノイドが通電していないときに、距離Ｓｄ１（すなわち、アクチュエータアセンブリ４２００が第１の構成にあるときのソレノイドストローク）だけソレノイド４２４２から離隔している。図４５に示されるように、アクチュエータアセンブリ４２００が第２の構成にあるとき、アーマチュア４２２２は、ソレノイドが通電していないときの距離Ｓｄ１よりも短い距離Ｓｄ２（すなわち、アクチュエータアセンブリ４２００が第２の構成にあるときのソレノイドストローク）だけソレノイド４２４２から離隔している。
【０１５７】
上述のように、バルブ移動量は、ソレノイドストロークおよびバルブラッシに関係している。したがって、アクチュエータアセンブリ４２００は、ソレノイドストロークを調整することによって、バルブ移動量を選択的に変えることができる。さらに、ハウジング４２４０はシリンダヘッド４１３２に固定的に結合されているので、ソレノイド４２４２が通電していないときのバルブ４１６０に対するプッシュロッド４２１２の位置は、アクチュエータアセンブリ４２００が第１の構成から第２の構成まで動かされているとき、実質的に一定のままである。同様に述べられるように、バルブラッシＬは、アクチュエータアセンブリ４２００が第１の構成から第２の構成に動かされているとき、実質的に一定のままである。
【０１５８】
図４４および図４５に示されるように、移動量可変アクチュエータ４２５０は、コネクタ４２５１を介してソレノイドコイル４２４２に結合される。このようにして、移動量可変アクチュエータ４２５０によって移動および／または力が生成された結果、ハウジング４２４０内のソレノイド４２４２の移動をもたらすことができる。より具体的には、移動量可変アクチュエータ４２５０が図４５の矢印ＧＧによって示されるように回転するとき、ソレノイドコイル４２４２は、ハウジング４２４０内で、図４５の矢印ＨＨによって示されるように動く。コネクタ４２５１は、たとえば、ロッド、ケーブル、ベルトなどのような任意の適切なコネクタとすることができる。さらに、移動量可変アクチュエータ４２５０は、たとえば、ステッパモーター、電子アクチュエータ、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータなどのような、ハウジング４２４０内でソレノイドコイル４２４２を動かすための任意の適切な機構を含むことができる。
【０１５９】
図４６および図４７は、一実施形態による、移動量可変吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００および移動量可変排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００を有するエンジン５１００の斜視図である。エンジン５１００は、エンジンブロック５１０２と、シリンダヘッドアセンブリ５１３０と、吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００と、排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００とを含む。エンジンブロック５１０２は、シリンダ５１０３（図５１、図５２、図５９および図６０に破線で示されている）を画定し、その内部にピストン（図示せず）を配置することができる。シリンダヘッドアセンブリ５１３０は、シリンダヘッドアセンブリ５１３０の一部分が、シリンダ５１０３の上側部分を覆って燃焼室を形成するようにエンジンブロック５１０２に結合されている。気体マニホールド５１１０は、シリンダヘッドアセンブリ５１３０の上側表面に結合されている。気体マニホールド５１１０は、排気ガス通路５１１２および吸気空気通路５１１１を画定する。使用時、シリンダ５１０３から、シリンダヘッドアセンブリ５１３０を介して排気ガス通路５１１２へと排気ガスを搬送することができる。同様に、吸気空気通路５１１１から、シリンダヘッドアセンブリ５１３０を介してシリンダ５１０３へと吸気空気（および／または任意の適切な吸気チャージ）を搬送することができる。
【０１６０】
シリンダヘッドアセンブリ５１３０は、シリンダヘッド５１３２と、吸気バルブ５１６０Ｉと、排気バルブ５１６０Ｅとを含む。図５１〜図５３を参照すると、シリンダヘッド５１３２は、吸気バルブポケット５１３８Ｉを画定し、その内部に吸気バルブ５１６０Ｉが移動可能に配置される。シリンダヘッド５１３２は、一組のシリンダ流路５１４８Ｉおよび一組の吸気マニホールド流路５１４４Ｉを画定する。シリンダ流路５１４８Ｉのそれぞれは、シリンダ５１０３（破線で示された）および吸気バルブポケット５１３８Ｉと流体連通している。同様に、吸気マニホールド流路５１４４Ｉのそれぞれは、気体マニホールド５１１０の吸気空気通路５１１１およびシリンダヘッド５１３２の吸気バルブポケット５１３８Ｉと流体連通している。本明細書により詳細に記載されるように、この構成では、吸気バルブ５１６０Ｉが閉位置にあるとき（たとえば、図５１）、気体マニホールド５１１０の吸気通路５１１１は、シリンダ５１０３から流体隔離している。反対に、吸気バルブ５１６０Ｉが開位置にあるとき（たとえば、図および図５２および５３）、気体マニホールド５１１０の吸気通路５１１１は、シリンダ５１０３と流体連通している。したがって、シリンダ５１０３中に搬送される吸気空気のタイミングおよび／または量は、吸気バルブ５１６０Ｉの開放事象および閉鎖事象を変えることによって制御することができる。吸気バルブ５１６０Ｉは２つの開位置を有するものとして示されているが（図５２および図５３）、以下により詳細に記載されるように、吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００は、閉位置と開位置との間で動かされるときに吸気バルブ５１６０Ｉが移動する距離を選択的に変えることができる。このようにして、吸気バルブ５１６０Ｉを、閉位置と任意の数の異なる部分的な開位置との間で動かすことができる。
【０１６１】
図５９〜図６１を参照すると、シリンダヘッド５１３２は排気バルブポケット５１３８Ｅを画定し、その内部に排気バルブ５１６０Ｅを移動可能に配置される。シリンダヘッド５１３２は、一組のシリンダ流路５１４８Ｅおよび一組の排気マニホールド流路５１４４Ｅを画定する。シリンダ流路５１４８Ｅのそれぞれは、シリンダ５１０３（破線で示されている）および排気バルブポケット５１３８Ｅと流体連通している。同様に、排気マニホールド流路５１４４Ｅのそれぞれは、気体マニホールド５１１０の排気通路５１１２およびシリンダヘッド５１３２の排気バルブポケット５１３８Ｅと流体連通している。本明細書により詳細に記載されるように、この配設では、排気バルブ５１６０Ｅが閉位置にあるとき（たとえば、図５９）、気体マニホールド５１１０の排気通路５１１２は、シリンダ５１０３から流体隔離している。反対に、排気バルブ５１６０Ｅが開位置にあるとき（たとえば、図６０から図６１）、気体マニホールド５１１０の排気通路５１１２はシリンダ５１０３と流体連通している。したがって、シリンダ５１０３から搬送して出される排気ガスのタイミングおよび／または量は、排気バルブ５１６０Ｅの開放事象および閉鎖事象を変えることによって制御できる。排気バルブ５１６０Ｅは、開位置を２つのみ有しているものとして示されているが（図６０および図６１）、以下により詳細に記載されるように、排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００は、閉位置と開位置との間で動かされるときに排気バルブ５１６０Ｅが移動する距離を選択的に変えることができる。このようにして、排気バルブ５１６０Ｅを、閉位置と任意の数の異なる部分的な開位置との間で動かすことができる。
【０１６２】
図５４〜図５６を参照すると、吸気バルブ５１６０Ｉは、テーパ部分５１６２Ｉと、第１の端部部分５１７６Ｉと、第２の端部部分５１７７Ｉとを有し、中心線ＣＬＩを画定する。図５５に示されるように、第２の端部部分５１７７Ｉは、ねじ開口部５１７８Ｉを画定し、その内部に吸気プルロッド５２１２がねじ結合されている。第２の端部部分５１７７Ｉはばね係合面５１７９を含み、それに対して吸気バルブばね５１１８Ｉが配置されている（たとえば、図５１から図５３参照）。このようにして、吸気バルブ５１６０Ｉを、吸気バルブポケット５１３８Ｉ内で閉位置まで付勢することができる。
【０１６３】
吸気バルブ５１６０Ｉのテーパ部分５１６２Ｉは、第１の表面５１６４Ｉおよび第２の表面５１６５Ｉを含む。図５６に示されるように、第１の表面５１６４Ｉと第２の表面５１６５Ｉはそれぞれ、中心線ＣＬＩに平行な軸を中心とした曲率半径ＲＩを有する曲面である。第１の表面５１６４Ｉおよび第２の表面５１６５Ｉは同じ曲率半径を有するものとして示されているが、他の実施形態では、第１の表面５１６４Ｉの曲率半径と第２の表面５１６５Ｉの曲率半径は異なるようにすることができる。同様に述べられるように、いくつかの実施形態において、吸気バルブ５１６０Ｉのテーパ部分５１６２Ｉは、中心線ＣＬＩに実質的に垂直な平面上でみると非対称とすることができる。曲率半径ＲＩは、任意の適切な値を有することができる。いくつかの実施形態では、曲率半径ＲＩは、約１１４ｍｍ（４．５インチ）とすることができる。
【０１６４】
吸気バルブ５１６０Ｉの上面図を示す図５４に示されるように、吸気バルブ５１６０Ｉのテーパ部分５１６２Ｉは、第１のテーパ角ΘＩを有する。同様に述べられるように、中心線ＣＬＩに垂直な第１の軸に沿って測定した際のテーパ部分５１６２Ｉの幅は、中心線ＣＬＩに沿って線形的に減少する。吸気バルブ５１６０Ｉの側面図を提示する図５５に示されるように、第１の表面５１６４Ｉおよび第２の表面５１６５Ｉは、第２のテーパ角αだけ互いに角度がずれている。同様に述べられるように、中心線ＣＬＩに垂直な第２の軸に沿って測定した際のテーパ部分５１６２Ｉの厚さは、中心線ＣＬＩに沿って線形的に減少する。このようにして、吸気バルブ５１６０Ｉのテーパ部分５１６２Ｉは２つの次元においてテーパ状である。第１のテーパ角ΘＩおよび第２のテーパ角αＩは、任意の適切な値を有することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、第１のテーパ角ΘＩは、約３度と約１０度との間の値を有し、第２のテーパ角αＩは、約１０度（各側に５度ずつ）の値を有する。
【０１６５】
吸気バルブ５１６０Ｉのテーパ部分５１６２Ｉは、それを通る一組の流路５１６８Ｉ（図５４および図５５には１つの流路のみに参照番号が表示されている）を画定する。図５５に示されるように、流路５１６８Ｉは、吸気バルブ５１６０Ｉの中心線ＣＬＩから、９０度よりも大きな角度βＩだけ角度がずれている。同様に述べられるように、各流路５１６８Ｉの長手軸ＡＦＰは、中心線ＣＬＩに垂直ではない。このようにして、図５１〜図５３に示されるように、吸気バルブ５１６０Ｉの中心線ＣＬＩがシリンダの中心線ＣＬｃｙｌに垂直にならないように、吸気バルブ５１６０Ｉが吸気バルブポケット５１３８Ｉ内に配置されるとき、各流路５１６８Ｉの長手軸ＡＦＰは、シリンダの中心線ＣＬｃｙｌに実質的に垂直となる。
【０１６６】
図５４に示されるように、各流路５１６８Ｉの形状および／またはサイズは、その他の流路５１６８Ｉと同じではない。むしろ、テーパ部分５１６２Ｉの両端に近接する流路５１６８Ｉのサイズは、テーパ部分５１６２Ｉの中央における流路５１６８Ｉのサイズよりも小さい。このようにして、流路５１６８Ｉのサイズ（たとえば、長さ）は、シリンダ５１０３のサイズおよび／または形状に対応することができる。
【０１６７】
テーパ部分５１６２Ｉの第１の表面５１６４Ｉおよびテーパ部分５１６２Ｉの第２の表面５１６５Ｉは、それぞれ、流路５１６８Ｉに対応する一組の封止部分（図５４〜図５６には示されていない）を含む。上述のように、封止部分は、第１の表面５１６４Ｉおよび第２の表面５１６５Ｉの開口部に実質的に外接している。したがって、吸気バルブ５１６０Ｉが閉位置にあるときには、封止部分は、シリンダ流路５１４８Ｉおよび吸気マニホールド流路５１４４Ｉが吸気バルブポケット５１３８Ｉから流体隔離するように、吸気バルブポケット５１３８Ｉを画定するシリンダヘッド５１３２の表面に係合および／または接触している。
【０１６８】
図６２〜図６４を参照すると、排気バルブ５１６０Ｅは、テーパ部分５１６２Ｅと、第１の端部部分５１７６Ｅと、第２の端部部分５１７７Ｅとを有し、中心線ＣＬＥを画定する。図６３に示されるように、第２の端部部分５１７７Ｅは、ねじ開口部５１７８Ｅを画定し、その内部に排気プルロッド５３１２がねじ結合されている。排気バルブ５１６０Ｅのテーパ部分５１６２Ｅは、第１の表面５１６４Ｅおよび第２の表面５１６５Ｅを含む。図６４に示されるように、第１の表面５１６４Ｅおよび第２の表面５１６５Ｅは、それぞれ、中心線ＣＬＩに平行な軸を中心とする曲率半径ＲＥを有する曲面である。第１の表面５１６４Ｅおよび第２の表面５１６５Ｅは同じ曲率半径を有するものとして示されているが、他の実施形態では、第１の表面５１６４Ｅの曲率半径と第２の表面５１６５Ｅの曲率半径は異なる可能性がある。同様に述べられるように、いくつかの実施形態において、排気バルブ５１６０Ｅのテーパ部分５１６２Ｅは、中心線ＣＬＩに実質的に垂直な平面でみたときに非対称とすることができる。曲率半径ＲＥは、任意の適切な値を有することができる。いくつかの実施形態では、曲率半径ＲＥは、約４７ｍｍ（１．８５インチ）とすることができる。
【０１６９】
排気バルブ５１６０Ｅの上面図を示す図６２に示されるように、排気バルブ５１６０Ｅのテーパ部分５１６２Ｅは、第１のテーパ角ΘＥを有する。同様に述べられるように、中心線ＣＬＥに垂直なｌ第１の軸に沿って測定されたテーパ部分５１６２Ｅの幅は、中心線ＣＬＥに沿って線形的に減少する。排気バルブ５１６０Ｅの側面図を示す図６３に示されるように、第１の表面５１６４Ｅおよび第２の表面５１６５Ｅは、第２のテーパ角αＥだけ互いに角度がずれている。同様に述べられるように、中心線ＣＬＥに垂直な第２の軸に沿って測定されたテーパ部分５１６２Ｅの厚さは、中心線ＣＬＥに沿って線形的に減少する。このようにして、排気バルブ５１６０Ｅのテーパ部分５１６２Ｅは２つの次元においてテーパ状である。第１のテーパ角ΘＥおよび第２のテーパ角αＥは、任意の適切な値を有することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、第１のテーパ角ΘＥは、約３度から約１０度の値を有し、第２のテーパ角αＥは、（各側に５度ずつ）約１０度の値を有する。
【０１７０】
排気バルブ５１６０Ｅのテーパ部分５１６２Ｅは、それを通る一組の流路５１６８Ｅ（図６２および図６３では１つの流路のみ参照番号が表示されている）を画定する。図６３に示されるように、流路５１６８Ｅは、排気バルブ５１６０Ｅの中心線ＣＬＥから、９０度よりも大きな角度βＥだけ角度がずれている。同様に述べられるように、各流路５１６８Ｅの長手軸ＡＦＰは、中心線ＣＬＥに垂直ではない。このようにして、図５９〜図６１に示されるように、排気バルブ５１６０Ｅの中心線ＣＬＥがシリンダの中心線ＣＬｃｙｌに垂直にならないように、排気バルブ５１６０Ｅが排気バルブポケット５１３８Ｅ内に配置されるとき、各流路５１６８Ｅの長手軸ＡＦＰは、シリンダの中心線ＣＬｃｙｌに実質的に垂直となる。
【０１７１】
図６２に示されるように、各流路５１６８Ｅの形状および／またはサイズは、その他の流路５１６８Ｅと同じではない。むしろ、テーパ部分５１６２Ｅの両端に近接する流路５１６８Ｅのサイズは、テーパ部分５１６２Ｅの中央における流路５１６８Ｅのサイズよりも小さい。このようにして、流路５１６８Ｅのサイズ（たとえば、長さ）は、シリンダ５１０３のサイズおよび／または形状に対応することができる。
【０１７２】
テーパ部分５１６２Ｅの第１の表面５１６４Ｅおよびテーパ部分５１６２Ｅの第２の表面５１６５Ｅは、それぞれ、流路５１６８Ｅに対応する一組の封止部分（図６２〜図６４には示されていない）を含む。上述のように、封止部分は、第１の表面５１６４Ｅおよび第２の表面５１６５Ｅの開口部に実質的に外接している。したがって、排気バルブ５１６０Ｅが閉位置にあるときには、封止部分は、シリンダ流路５１４８Ｅおよび排気マニホールド流路５１４４Ｅが排気バルブポケット５１３８Ｅから流体隔離するように、排気バルブポケット５１３８Ｅを画定するシリンダヘッド５１３２の表面に係合および／または接触している。
【０１７３】
図４９および図５１〜図５３を参照すると、吸気バルブ５１６０Ｉが、シリンダヘッド５１３２の吸気バルブポケット５１３８Ｉ内に移動可能に配置される。吸気バルブ５１６０Ｉの第２の端部部分５１７７Ｉに隣接して、吸気バルブポケット５１３８Ｉ内にプラグ５１８２が配置される。プラグ５１８２は、吸気バルブポケット５１３８Ｉの形状に対応するテーパ状の外側表面を有する。このようにして、プラグ５１８２の外側表面および吸気バルブポケット５１３８Ｉを画定する表面は、実質的に流体密封な封止を形成することができる。さらに、プラグ５１８２のテーパ状の外側表面は、プラグ５１８２が吸気バルブポケット５１３８Ｉ内に配置されるときに、プラグ５１８２のさらなる内向き運動を防止する。スペーサ５１８４は、少なくとも部分的に吸気バルブポケット５１３８Ｉの内側に、プラグ５１８２に接触して配置される。スペーサ５１８４は、プラグ５１８２を吸気バルブポケット５１３８Ｉ内にしっかりと結合することができる機構を提供する。キャップねじ、ハウジング５２７０によって加えられるクランプ力などによって、スペーサ５１８４をバルブポケット５１３８Ｉに結合することができる。
【０１７４】
図５２に示されるように、吸気バルブ５１６０Ｉが完全な開位置にあるときには、吸気バルブ５１６０Ｉのばね係合面５１７９は、プラグ５１８２の端部から離隔している。したがって、プラグ５１８２は、バルブポケット５１３８Ｉ内の吸気バルブ５１６０Ｉの移動を制限するためのポジティブストップを提供しない。むしろ、以下により詳細に記載されるように、吸気バルブ５１６０Ｉの移動は、吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００によって制御される。さらに、図５１〜図５３に示されるように、スリーブ５１８２はばね溝５１８３を画定し、その内部に吸気バルブばね５１１８Ｉの端部部分が配置される。吸気バルブばね５１１８Ｉの対向する端部部分は、吸気バルブ５１６０Ｉのばね係合面５１７９に接触している。このようにして、吸気バルブ５１６０Ｉは、吸気バルブポケット５１３８Ｉ内の閉位置に付勢される。
【０１７５】
図４９および図５９〜図６１を参照すると、排気バルブ５１６０Ｅは、シリンダヘッド５１３２の排気バルブポケット５１３８Ｅ内に移動可能に配置される。プラグ５１８０は、排気バルブ５１６０Ｉの第２の端部部分５１７７Ｅに隣接して、排気バルブポケット５１３８Ｅ内に、配置される。プラグ５１８０は、排気バルブポケット５１３８Ｉの形状に対応するテーパ状の外側表面を有する。このようにして、プラグ５１８０の外側表面および排気バルブポケット５１３８Ｅを画定する表面は、実質的に流体密封な封止を形成することができる。さらに、排気バルブポケット５１３８Ｉ内にプラグ５１８０が配置されると、テーパ状の構成は、プラグ５１８２のさらなる内向き運動を防止する。スペーサ５１８１は、排気バルブポケット５１３８Ｅの少なくとも部分的に内側に、プラグ５１８０に接触して配置される。スペーサ５１８１は、上述のように、プラグ５１８０を排気バルブポケット５１３８Ｉ内にしっかりと固定することができる機構を提供する。
【０１７６】
図６０に示されるように、排気バルブ５１６０Ｅが完全な開位置にあるときには、排気バルブ５１６０Ｅの肩部は、プラグ５１８２の端部から離隔している。このようにして、プラグ５１８２は、バルブポケット５１３８Ｉ内の排気バルブ５１６０Ｅの移動距離を制限するためのポジティブストップを提供しない。むしろ、以下により詳細に記載されるように、排気バルブ５１６０Ｅの移動距離は、排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００によって制御される。吸気バルブトレインとは対照的に、図５９〜図６１に示すように、排気バルブポケット５１３８Ｅの外側に、排気バルブばね５１１８Ｅが配置される。このようにして、排気バルブばね５１１８Ｅは、排気ガスに関連付けられた高温には曝されない。本明細書でより詳細に論じられるように、排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００内に排気バルブばね５１１８Ｅが配置される。
【０１７７】
以下により詳細に記載されるように、吸気アクチュエータアセンブリ５２００は、その閉位置とその開位置との間で吸気バルブ５１６０Ｉを動かし、その閉位置と開位置との間で動くときに吸気バルブ５１６０Ｉが移動する距離を選択的に変えるように構成される。同様に述べられるように、吸気アクチュエータアセンブリ５２００は、その閉位置（図５１）と任意の数の異なる開位置との間で吸気バルブ５１６０Ｉを動かすように構成される。図５０を参照すると、吸気アクチュエータアセンブリ５２００は、バルブアクチュエータ５２１０と移動量可変アクチュエータ５２５０とを含むハウジング５２７０を含む。より具体的には、ハウジング５２７０は、内部にバルブアクチュエータ５２１０が配置された第１の空洞５２７２と、内部に移動量可変アクチュエータ５２５０が配置された第２の空洞５２７５とを画定する。図４６および図４７に示されるように、ハウジング５２７０は、第１の空洞５２７２の少なくとも一部分が吸気バルブポケット５１３８Ｉと整列するように、シリンダヘッド５１３２に結合される。このようにして、以下により詳細に記載されるように、バルブアクチュエータ５２１０は、吸気バルブ５１６０Ｉに係合し、かつ／または吸気バルブ５１６０Ｉを作動させることができる。図５１〜図５３は、明瞭にするために、シリンダヘッド５１３２から離隔しているものとしてハウジング５２７０を示していることに留意されたい。
【０１７８】
バルブアクチュエータ５２１０は、その閉位置とその開位置との間で吸気バルブ５１６０Ｉを動かすように構成された電子アクチュエータである。バルブアクチュエータ５２１０は、ソレノイドアセンブリ５２３０と、プルロッド５２１２と、アーマチュア５２２２とを含む。ソレノイドアセンブリ５２３０は、ソレノイドケーシング５２４０と、ソレノイドコイル５２４２と、端部ストップ５２３１とを含む。ソレノイドケーシング５２４０は、第１の空洞５２７２を画定するハウジング５２７０の側壁のねじ部分５２７３に対応するねじ部分５２４６を有する。同様に述べられるように、ソレノイドケーシング５２４０の外側表面は、ハウジング５２７０の第１の空洞５２７２内の雌ねじ５２７３と対合するように構成された雄ねじを含む。このようにして、ハウジング５２７０の第１の空洞５２７２内にソレノイドアセンブリ５２３０をねじ結合することができる。したがって、ハウジング５２７０に対するソレノイドアセンブリ５２３０の回転の結果、図５３の矢印ＩＩによって示されるように、第１の空洞５２７２内のソレノイドアセンブリ５２３０の軸方向運動が生じる。このようにして、以下により詳細に記載されるように、ソレノイドストローク（すなわち、ソレノイドが通電しているときのソレノイドアセンブリ５２３０とアーマチュア５２２２との間の距離）を選択的に調整することができる。
【０１７９】
ソレノイドコイル５２４２は、ソレノイドケーシング５２４０の外側の領域から、ソレノイドコイル５２４２のリード線５２４１にアクセス可能なように、ソレノイドケーシング５２４０内に配置されている。さらに、ソレノイドコイル５２４２は、ソレノイドケーシング５２４０内に固定して配置される。同様に述べられるように、ソレノイドコイル５２４２は、ソレノイドコイル５２４２がハウジング５２４０に対して動かないように、ハウジング５２４０内に配置される。
【０１８０】
端部ストップ５２３１は、フランジ部分５２３７および端部表面５２３５を有する。フランジ部分５２３７は、ソレノイドコイル５２４２がソレノイドケーシング５２４０内に封入される、および／または含まれるように、ソレノイドケーシング５２４０に結合される。たとえば、キャップねじ、スナップリング、溶接ジョイント、接着剤などを使用するなどのような任意の適切な様式で、フランジ部分５２３７をソレノイドケーシング５２４０に結合することができる。端部ストップ５２３１がソレノイドケーシング５２４０に結合しているとき、端部表面５２３５は、ソレノイドコイル５２４２の中央開口部内に配置される（たとえば、図５１〜図５３参照）。端部ストップ５２３１の端部表面５２３５は溝５２３６を画定し、その内部にアーマチュアばね５２３２の端部部分が配置される。以下により詳細に記載されるように、端部表面５２３５は、ソレノイドアセンブリ５２３０が通電しているときに、アーマチュア５２２２に接触する。
【０１８１】
図５７を参照すると、アーマチュア５２２２は、それを通る管腔５２２５を画定し、フランジ５２２１および接触表面５２２８を含む。管腔５２２５は、アーマチュア５２２２の内側表面が肩部５２２６を有するように、座ぐられている。以下により詳細に記載されるように、肩部５２２６は、プルロッド５２１２に対するアーマチュア５２２２の軸方向運動を制限するために、プルロッド５２１２のヘッド５２１８に係合するように構成される。フランジ５２２１の直径は、ハウジング５２７０の第１の空洞５２７２の内側表面５２７４の直径よりも小さい（たとえば、図５０参照）。このようにして、アーマチュア５２２２は、ソレノイドアセンブリ５２４０が通電しているとき、および／または通電していないとき、ハウジング５２７０の第１の空洞５２７２内で動くことができる。アーマチュア５２２２の接触表面５２２８は溝５２２７を画定し、その内部にアーマチュアばね５２３２の端部部分が配置される。
【０１８２】
プルロッド５２１２は、第１の端部部分５２１３および第２の端部部分５２１４を有する。プルロッド５２１２の第２の端部部分５２１４は、アーマチュア５２２２に結合されている。より具体的には、図５７に示すように、プルロッド５２１２の第２の端部部分５２１４はヘッド５２１８を有し、その内部に保持リング５２２０が配置される保持リング溝５２１９を画定する。プルロッド５２１２の第２の端部部分５２１４は、プルロッド５２１２のヘッド５２１８が、プルロッド５２１２に対するアーマチュア５２２２の図５７の矢印ＪＪで示された方向の、軸方向運動を制限するために、アーマチュア５２２２の肩部５２２６に係合および／または接触することができるように、アーマチュア５２２２の管腔５２２５内に配置される。
【０１８３】
プルロッド５２１２の第２の端部部分５２１４がアーマチュア５２２２に結合されているとき、保持リング５２２０は、図５７の矢印ＫＫで示された方向に、プルロッド５２１２に関するアーマチュア５２２２の軸方向運動を制限するために、アーマチュア５２２２のフランジ５２２１に接触するように構成される。図５７に示されるように、ヘッド５２１８とスナップリング５２２０との間の距離ｄ１は、アーマチュア５２２２の肩部５２２６とアーマチュアのフランジ５２２１との間の距離ｄ２よりも大きい。このようして、プルロッド５２１２の第２の端部部分５２１４がアーマチュア５２２２に結合されているとき、アーマチュア５２２２は、プルロッド５２１２に対して軸方向に、所定の量（すなわち、ｄ１とｄ２の差）だけ動くことができる。さらに、上述のように、アーマチュアばね５２３２の第１の端部は、端部ストップ５２３１の溝５２３６内に配置され、アーマチュアばね５２３２の第２の端部は、アーマチュア５２２２の溝５２２７内に配置される。したがって、ソレノイドアセンブリ５２３０が通電していないときには、アーマチュア５２２２は、フランジ５２２１がスナップリング５２２０と接触するような位置まで付勢される。したがって、ソレノイドアセンブリ５２３０が通電しているとき、アーマチュア５２２２は、まず、図５７の矢印ＪＪによって示された方向に、プルロッド５２１２に対して移動する。アーマチュア５２２２の肩部５２２６がプルロッド５２１２のヘッド５２１８に接触すると、アーマチュアの接触表面５２２８が端部ストップ５２３１の端部表面５２３５に係合および／または接触するまで、アーマチュア５２２２とプルロッド５２１２は一緒に動く。ソレノイドアセンブリ５２３０が通電されたときに、アーマチュア５２２２がプルロッド５２１２に対して動くことができるようにすることによって、プルロッド５２１２に係合する前に、アーマチュア５２２２は加速することができ、それにより、衝撃力が発生する。この配設は、より反復可能で、かつ／または信頼できるバルブ開放性能を提供することができる。
【０１８４】
アーマチュア５２２２がプルロッド５２１２に対して軸方向に動くことができる距離（すなわち、ｄ１とｄ２の差）は、任意の適切な量とすることができる。いくつかの実施形態では、たとえば、ヘッド５２１８と溝５２１９との間隔（ｄ１）とアーマチュア５２２２の厚さ（ｄ２）との差は、０．０１５インチから０．０５０インチである。他の実施形態では、ｄ１とｄ２の差は、約０．０３０インチである。
【０１８５】
上述のように、プルロッド５２１２の第１の端部部分５２１３は、吸気バルブ５１６０Ｉの第２の端部部分５１７７Ｉに結合されている。より具体的には、プルロッド５２１２の第１の端部部分５２１３は、吸気バルブ５１６０Ｉの雌ねじ開口部５１７８Ｉ内に配置される雄ねじ部分を含む。したがって、プルロッド５２１２の軸方向運動の結果、吸気バルブ５１６０Ｉの軸方向運動が生じる。いくつかの実施形態では、吸気バルブ５１６０Ｉに対するプルロッド５２１２の回転運動を制限するために（すなわち、プルロッド５２１２が吸気バルブ５１６０Ｉのねじ開口部５１７８Ｉから「戻って外れること」を防止するために）、プルロッド５２１２の第１の端部部分５２１３の周囲に、ロックナットを配置することができる。
【０１８６】
使用時、ソレノイドコイル５２４２に電流が導通されると、図５２の矢印ＬＬで示される方向に、アーマチュア５２２２に力を加える磁界が生成される。磁力は、図５２の矢印ＬＬおよび図５７の矢印ＪＪで示されるように、アーマチュア５２２２をソレノイドコイル５２４２に対して（に向かって）動かす。上述のように、アーマチュア５２２２は、まず、プルロッド５２１２に対して移動する。アーマチュア５２２２の肩部５２２６がプルロッド５２１２のヘッド５２１８に接触し、プルロッド５２１２によって吸気バルブ５１６０Ｉに加えられる力が、ばね５１１８Ｉによって加えられる付勢力よりも大きいときには、アーマチュア５２２２とプルロッド５２１２は一緒に動き、それにより、閉位置（図５１）から開位置（図５２）まで、吸気バルブ５１６０Ｉを動かす。アーマチュア５２２２の接触表面５２２８が端部ストップ５２３１の端部表面５２３５に係合および／または接触するまで、アーマチュア５２２２とプルロッド５２１２は一緒に移動する。ソレノイドコイル５２４２が通電しているときには、アーマチュア５２２２は、距離Ｓｄ（すなわち、図５１に示されるようなソレノイドストローク）移動する。プルロッド５２１２（したがって、吸気バルブ５１６０Ｉ）の移動量は、式（６）によって求められるように、ソレノイドストロークの差、およびｄ１とｄ２の差である。
（６）    移動量＝Ｓｄ−（ｄ１−ｄ２）
したがって、ソレノイドストロークＳｄを変えることによって、吸気バルブ５１６０Ｉの移動量を調整することができる。
【０１８７】
ソレノイドコイル５２４２が通電していないとき、吸気バルブばね５１１８Ｉによって加えられる力は、吸気バルブ５１６０Ｉ、プルロッド５２１２およびアーマチュア５２２２を、図５２の矢印ＬＬで示される方向とは反対方向に移動させる。さらに、アーマチュアばね５２３２によって加えられる力は、アーマチュア５２２２のフランジ５２２１がスナップリング５２２０に接触するように、プルロッド５２１２に対してアーマチュア５２２２を移動させる。
【０１８８】
移動量可変アクチュエータ５２５０は、それを貫通して閉位置と開位置との間で動くときに、吸気バルブ５１６０Ｉが移動する距離を選択的に変えるように構成される。より具体的には、移動量可変アクチュエータ５２５０は、ソレノイドアセンブリ５２３０のストロークを選択的に調整するように構成される。このようにして、閉位置と任意の数の異なる部分的な開位置との間で、吸気バルブ５１６０Ｉを動かすことができる。さらに、バルブアクチュエータ５２１０は電気的に操作されるので、エンジン５１００のカムシャフトまたはクランクシャフトの回転位置とは無関係に、バルブ５１６０を、閉位置と開位置との間で動かすことができる。
【０１８９】
図５０に示されるように、移動量可変アクチュエータ５２５０は、モーター５２６２と、駆動ベルト５２６０と、被駆動リング５２５２とを含む。本明細書に記載されるように、移動量可変アクチュエータ５２５０は、ソレノイドストロークＳｄを調整するために、ハウジング５２７０内でソレノイドアセンブリ５２３０を選択的に回転するように構成される（たとえば、図５１参照）。モーター５２６２は、駆動シャフト５２６３および駆動部材５２６５を含む。モーター５２６２は、たとえば、ＡｎａｈｅｉｍＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．から入手可能なＭｏｄｅｌ  ２３Ｙ１０４Ｓ−ＬＷＢ  ２Ａ／ｐｈａｓｅ  ｓｅｒｉｅｓ  ｓｔｅｐｐｅｒ  ｍｏｔｏｒのようなステッパモーターとすることができる。モーター５２６２は、モーターハウジング５２６４を介してハウジング５２７０に結合される。モーターハウジング５２６４は、駆動部材５２６５が、ハウジング５２７０の第２の空洞５２７５内に配置されるように、ハウジング５２７０に対してモーター６２６２を整列させる。
【０１９０】
被駆動リング５２５２は、一連の突起（たとえば、歯部またはローレットがけ）を有する外側表面５２５４を含む。被駆動リング５２５２は、被駆動リング５２５２の回転の結果、ソレノイドアセンブリ５２３０の回転が生じるように、ソレノイドアセンブリ５２３０の端部ストップ５２３１に結合されている。任意の適切な様式で、被駆動リング５２５２を端部ストップ５２３１に結合することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、キャップねじ、溶接ジョイント、接着剤、スナップリングなどを介して、被駆動リング５２５２を端部ストップ５２３１に結合することができる。駆動ベルト５２６０は、駆動部材５２６５および被駆動リング５２５２の外側表面５２５４の周囲に配置される。このようにして、駆動シャフト５２６３の回転運動を、駆動ベルト５２６０を介してソレノイドアセンブリ５２３０に伝えることができる。
【０１９１】
ポジションリング５２５７は、ポジションリングが被駆動リング５２５２とともに回転するように、被駆動リング５２５２に結合されている。ポジションリング５２５７は、センサ５２６６に係合するように構成された突起５２５８を含む（たとえば、図５８参照）。このようにして、ソレノイドアセンブリ５２３０の回転位置を、電子的に測定することができる。センサ５２６６は、突起５２５８との接触を介して、ソレノイドアセンブリ５２３０の回転位置を感知するものとして示されているが、他の実施形態では、センサ５２６６は、ソレノイドアセンブリ５２３０の位置を感知するための任意の適切な機構を使用することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、センサ５２６６は、ソレノイドアセンブリ５２３０の回転位置と関連付けられた電子出力を提供するように構成された光学シャフトエンコーダを含むことができる。
【０１９２】
移動量可変アクチュエータ５２５０は、ハウジング５２７０内のソレノイドアセンブリ５１３０の位置に対応して、任意の数の異なる構成間で吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００を動かすことによって、バルブ移動量を選択的に変えるように構成される。たとえば、図５１および図５２は、第１の（すなわち完全な開）構成にある吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００を示し、図５３は、第２の（すなわち部分的な開）構成にある吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００を示している。吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００が完全な開構成にあるとき、端部ストップ５２３１の端部表面５２３５は、ハウジング５２７０の肩部から、距離ｄ３だけ離隔している。肩部は、ハウジング５２７０内のソレノイドアセンブリ５２３０の位置を示すことを目的とした基準点としてのみ識別される。したがって、吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００が完全な開構成にあるときには、ソレノイドストロークＳｄは、その最大値となる。したがって、ソレノイドアセンブリ５２３０が通電しているとき、吸気バルブ５１６０Ｉは、閉位置（図５１）から完全な開位置（図５２）まで動く。吸気バルブ５１６０Ｉが完全な開位置にあるとき、吸気バルブ５１６０Ｉの各流れ開口部５１６８Ｉは、対応する吸気マニホールド流路５１４４Ｉおよびシリンダ流路５１４８Ｉと実質的に整列している。
【０１９３】
吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００を別の構成（たとえば、図５３に示されるような部分的な開構成）まで動かすためには、モーター５２６２が通電し、それにより、駆動シャフト５２６３の回転運動が引き起こされる。駆動シャフト５２６３の回転運動は、ベルト５２６０を介して被駆動リング５２５２に伝えられ、それによって、ソレノイドアセンブリ５２３０を、図５３の矢印ＭＭで示されるようにハウジング５２７０内で回転させる。ソレノイドアセンブリ５２３０はハウジング５２７０にねじ結合されているので、ソレノイドアセンブリ５２３０の回転の結果、図５３の矢印ＮＮで示すように、ハウジング５２７０内で、ソレノイドアセンブリ５２３０の軸方向運動が生じる。
【０１９４】
吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００が部分的な開構成にあるときには、端部ストップ５２３１の端部表面５２３５は、ハウジング５２７０の肩部から、距離ｄ３よりも短い距離ｄ４だけ離隔している。したがって、吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００が部分的な開構成にあるとき、ソレノイドストローク（図５３には示されていない）は、最大値Ｓｄよりも小さい。したがって、ソレノイドアセンブリ５２３０が通電しているとき、吸気バルブ５１６０Ｉは、閉位置（図５１）から部分的な開位置（図５３）まで動く。吸気バルブ５１６０Ｉが部分的な開位置にあるとき、吸気バルブ５１６０Ｉの各流れ開口部５１６８Ｉは、対応する吸気マニホールド流路５１４４Ｉおよびシリンダ流路５１４８Ｉと部分的に整列している。したがって、吸気バルブ５１６０Ｉが部分的な開位置にあるとき、シリンダヘッドアセンブリ５１３０を通る吸気空気流量は、吸気バルブ５１６０Ｉが完全な開位置にあるときのシリンダヘッドアセンブリ５１３０を通る吸気空気流量よりも少ない。
【０１９５】
吸気アクチュエータアセンブリ５２００を参照して上述した様式と同様に、排気アクチュエータアセンブリ５３００は、その閉位置とその開位置との間で排気バルブ５１６０Ｅを動かし、その閉位置と開位置との間で動くときにそこを通って排気バルブ５１６０Ｅが移動する距離を選択的に変えるように構成される。同様に述べられるように、排気アクチュエータアセンブリ５３００は、その閉位置（図５９）と任意の数の異なる開位置（たとえば、図６０および図６１）との間で排気バルブ５１６０Ｅを動かすように構成される。図５８を参照すると、排気アクチュエータアセンブリ５３００は、バルブアクチュエータ５２１０および移動量可変アクチュエータ５２５０を含むハウジング５３７０を含む。
【０１９６】
ハウジング５３７０は、第１の空洞５３７２と、第２の空洞５３７５と、第３の空洞５３７６とを画定する。第１の空洞５３７２は、ソレノイドケーシング５２４０上の雄ねじ５２４６に対応する雌ねじ部分５３７３を含む側壁によって画定される。このようにして、バルブアクチュエータ５２１０の一部分を、第１の空洞５３７２内に移動可能に配置ることができる。吸気アクチュエータアセンブリ５２００を参照して上述したように、第２の空洞５３７５内に、リフト可変アクチュエータ５２５０の一部分が配置される。
【０１９７】
図５８〜図６１に示されるように、第３の空洞５３７６は、排気バルブばね５１１８Ｅを含んでいる。第３の空洞５３７６を画定する側壁はばね肩部５３７７を含み、それに対して排気バルブばね５１１８Ｅの第１の端部が配置される。排気バルブばね５１１８Ｅの第２の端部は、プルロッド５２１２の第１の端部５２１３に結合されたロックナット５３１６の溝５３１７内に配置される。このようにして、排気バルブ５１６０Ｅは、排気バルブポケット５１３８Ｅ内で閉位置に付勢される。排気バルブポケット５１３８Ｅの外側に排気バルブばね５１１８Ｅを配置することによって、排気バルブばね５１１８Ｅは、高温の排気ガスに直接曝されることはない。さらに、第３の空洞５３７６に隣接する側壁は、排気バルブばね５１１８Ｅおよび関連する構成要素を所望の温度より低い温度にさらに維持するために、その中に冷却材が流れることができる冷却材通路５３７８を画定する。
【０１９８】
図４６および図４７に示されるように、ハウジング５３７０は、第１の空洞５３７２および第３の空洞５３７６の少なくとも一部分が、排気バルブポケット５１３８Ｅと整列するように、シリンダヘッド５１３２に結合されている。このようにして、上述のように、バルブアクチュエータ５２１０は、排気バルブ５１６０Ｅに係合し、および／または排気バルブ５１６０Ｅを作動させることができる。図５８に示されるように、ハウジング５３７０は、冷却プレート５３８０を介してシリンダヘッド５１３２に結合されている。冷却プレート５３８０は一組の冷却通路５３８２（図５８では１つのみが識別される）を含み、そのうちの少なくとも１つが、ハウジング５３７０の冷却材通路５３７８と流体連通している。このようにして、冷却プレート５３８０は、さらに、排気バルブばね５１１８Ｅ、バルブアクチュエータアセンブリ５２１０および／または排気バルブトレインの構成要素から取り去られる熱伝達を促進することができる。明瞭にするために、図５９〜図６１には、ハウジング５２７０および冷却プレート５３８０がシリンダヘッド５１３２から離隔しているように示されていることを留意されたい。
【０１９９】
排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００のバルブアクチュエータ５２１０は、図示され、上述されるように、吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００内に配置されたバルブアクチュエータ５２１０と同じである。同様に、排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００の移動量可変アクチュエータ５２５０は、図示され、上述されるように、吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００内に配置された移動量可変アクチュエータ５２５０と同じである。したがって、バルブアクチュエータ５２１０および移動量可変アクチュエータ５２５０内の構成要素ならびにそれらの動作は、以下には記載しない。他の実施形態では、排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００は、バルブアクチュエータ５２１０および／または移動量可変アクチュエータ５２５０とはそれぞれ異なるバルブアクチュエータおよび／または移動量可変アクチュエータを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、排気バルブアクチュエータのソレノイドアセンブリは、ソレノイドアセンブリ５２３０とは異なる開放力を生成することができる。
【０２００】
排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００と吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００の実質的な差は、排気バルブばね５１１８Ｅが、上述のように、排気バルブポケット５１３８Ｅ内ではなくハウジング５３７０内に配置されることだけである。より具体的には、図５９〜図６１に示されるように、ロックナット５３１６が、プルロッド５２１２の第１の端部部分５２１３の周囲に配置される。いくつかの実施形態では、ロックナット５２１６は、排気バルブ５１６０Ｅに対するプルロッド５２１２の回転運動を制限する（すなわち、プルロッド５２１２が排気バルブ５１６０Ｅのねじ開口部５１７８Ｅから「戻って外れること」を防止するために）ことができる。ロックナット５３１６は、その内部に排気バルブばね５１１８Ｅの端部部分が配置されるばね溝５３１７を含む。このようにして、上述のように、排気バルブ５１６０Ｅは、閉位置に付勢される（たとえば、図５９参照）。
【０２０１】
移動量可変アクチュエータ５２５０は、ハウジング５３７０内のソレノイドアセンブリ５１３０の位置に対応して、任意の数の異なる構成間で排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００を動かすことによって、排気バルブ移動量を選択的に変えるように構成される。たとえば、図５９および図６０は、第１の（すなわち完全な開）構成にある排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００を示し、図６１は、第２の（すなわち部分的な開）構成にある排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００を示している。排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００が完全な開構成にあるときには、端部ストップ５２３１の端部表面５２３５は、ハウジング５３７０の肩部から、距離ｄ５だけ離隔している。肩部は、ハウジング５３７０内のソレノイドアセンブリ５２３０の位置を示すことを目的として、基準点としてのみ特定される。したがって、排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００が完全な開構成にあるとき、ソレノイドストロークＳｄは、その最大値である。したがって、ソレノイドアセンブリ５２３０が通電しているとき、排気バルブ５１６０Ｅは、閉位置（図５９）から完全な開位置（図６０）まで動く。排気バルブ５１６０Ｅが完全な開位置にあるときには、排気バルブ５１６０Ｅの各流れ開口部５１６８Ｅは、対応する排気マニホールド流路５１４４Ｅおよびシリンダ流路５１４８Ｅと実質的に整列している。
【０２０２】
排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００が部分的な開構成にあるときには、端部ストップ５２３１の端部表面５２３５は、ハウジング５３７０の肩部から、距離ｄ５よりも短い距離ｄ６だけ離隔している。したがって、排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００が部分的な開構成にあるとき、ソレノイドストローク（図６１には図示されていない）は、最大値Ｓｄよりも小さい。したがって、ソレノイドアセンブリ５２３０が通電しているとき、排気バルブ５１６０Ｅは、閉位置（図５９）から部分的な開位置（図６１）まで動く。排気バルブ５１６０Ｅが部分的な開位置にあるときには、排気バルブ５１６０Ｅの各流れ開口部５１６８Ｅは、対応する排気マニホールド流路５１４４Ｅおよびシリンダ流路５１４８Ｅと部分的に整列している。したがって、排気バルブ５１６０Ｅが部分的な開位置にあるとき、シリンダヘッドアセンブリ５１３０を通る排気ガス流量は、排気バルブ５１６０Ｅが完全な開位置にあるときにシリンダヘッドアセンブリ５１３０を通る排気ガス流量よりも少ない。
【０２０３】
吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００および排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００は、部分的な開構成を１つのみもつものとして示されているが（たとえば、それぞれ、図５３および図６１）、吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００および排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００は、完全な開構成と任意の数の部分的な開構成との間で動かすことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００および／または排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００は、それぞれ、吸気バルブ５１６０Ｉおよび／または排気バルブ５１６０Ｅの閉位置と開位置との間の距離を約０インチから０．０９０インチの間の任意の値に調整することができる。開位置と閉位置との間の距離（たとえば、バルブ移動量）を選択的に変えることによって、吸気バルブアクチュエータアセンブリ５２００および／または排気バルブアクチュエータアセンブリ５３００は、シリンダ５１０３に入る、および／またはシリンダ５１０３から出る気体流れの量および／または流量を、正確に、および／または精密に制御することができる。より具体的には、エンジン運転条件（たとえば、低アイドリング状態、路上巡航状態など）に応じて所望の気体流れ特性を提供するために、吸気バルブおよび／または排気バルブ移動量を、それぞれのバルブ開放事象のタイミングおよび持続時間と連携して変えることができる。さらに、吸気バルブ５１６０Ｉおよび排気バルブ５１６０Ｅは、吸気バルブ５１６０Ｉおよび排気バルブ５１６０Ｅがそれぞれの部分的な開位置および／または完全な開位置にあるときには、シリンダ５１０３内には配置されていないので、バルブとピストンの接触の可能性を考慮することなく、バルブ開放のタイミングを調整することができる。いくつかの実施形態では、この配設によって寄与される制御により、吸気バルブ５１６０Ｉおよび排気バルブ５１６０Ｅのみを使用して、エンジン気体交換プロセスを制御することができるようになり、それによって、シリンダヘッド５１３２の上流のスロットルバルブの必要がなくなる。
【０２０４】
この配設により、バルブ事象および／またはエンジンの絞り調整を、特定のエンジン運転条件、ならびに特定のエンジン性能定格または「パッケージ」に合わせることができるようになる。たとえば、ある特定の状況では、特定の基本的なエンジン設計（たとえば、２．２リットル、Ｖ６）は、それぞれが異なる性能および／または排出規制を有する多くの異なる市場（たとえば、ヨーロッパ、カリフォルニア、その他のアメリカ合衆国の州、高度が高い市場など）で使用される。異なる市場に適応するために、製造業者は、ある特定のハードウェア（たとえば、カムシャフト、ピストン、燃料噴射システムなど）を変えることによって、基本的なエンジンの定格または性能「パッケージ」を変える場合がある。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるバルブシステムおよび制御方法を使用して、エンジンハードウェアの変更を必要とせずに、複数の異なるエンジン定格または性能「パッケージ」を提供することができる。
【０２０５】
たとえば、図６５は、一実施形態による、エンジン６１００の概略図である。エンジン６１００は、少なくとも１つのシリンダ（図６５には示されていない）を画定するエンジンブロック６１０２を含む。シリンダヘッドアセンブリ６１３０は、エンジンブロック６１０２に結合されている。シリンダヘッドアセンブリ６１３０は、図示され、上述されたシリンダヘッドアセンブリのいずれかとすることができ、たとえば、図示および上述されたバルブ５１６０Ｉおよび５１６０Ｅのようなテーパバルブを含むことができる。エンジン６１００は、吸気バルブアクチュエータアセンブリ６２００および排気バルブアクチュエータアセンブリ６３００を含む。吸気バルブアクチュエータアセンブリ６２００は、上述のように、所定の時点で、所定の持続時間にわたって、および／または所定量のバルブ移動量で、エンジン６１００の吸気バルブを開くように構成される。排気バルブアクチュエータアセンブリ６３００は、上述のように、所定の時点で、所定の持続時間にわたって、かつ／または所定のバルブ移動量の量で、エンジン６１００の排気バルブを開くように構成される。
【０２０６】
エンジン６１００は、吸気バルブアクチュエータアセンブリ６２００および排気バルブアクチュエータアセンブリ６３００と通信する電子制御ユニット（ＥＣＵ）６１９６を含む。ＥＣＵ６１９６は、様々なセンサ（たとえば、エンジン速度センサ、排気酸素センサ、吸気マニホールド温度センサなど）から入力を受信するように構成された、当分野で知られているタイプのプロセッサであり、所望のエンジン運転条件を決定し、それに応じてエンジンを制御するために、様々なアクチュエータに信号を伝達する。以下に記載するように、ＥＣＵ６１９６は、所望のバルブ事象（たとえば、開放時点、開放の持続時間、および／またはバルブ移動量）を決定し、吸気バルブおよび排気バルブが所望に応じて開閉するように、吸気バルブアクチュエータアセンブリ６２００および排気バルブアクチュエータアセンブリ６３００に電子信号を提供するように構成される。
【０２０７】
ＥＣＵ６１９６は、その中に一連の較正表が保存されたメモリ構成要素を含む。較正表は、較正マップおよび／またはデータアレイとも呼ばれることがある。較正表は、たとえば、スロットルポジションに応じてエンジン６１００の目標燃料供給レベルを指定する表、エンジン運転条件（たとえば、速度および燃料供給レベル）に応じて目標燃料インジェクタタイミングおよび持続時間を指定する表、エンジン運転条件に応じて目標着火タイミングを指定する表などを含み得る。ＥＣＵ６１９６のメモリは、また、吸気バルブおよび／または排気バルブに関連付けられた較正表も含む。図６６〜図６８は、吸気バルブに関する較正表の表形式の表示である。図６６〜図６８に示される較正表は吸気バルブに関するが、ＥＣＵ６１９６のメモリは、排気バルブに関する同様の表を含むことができる。
【０２０８】
図６６は、バルブ移動量較正表６４１０である。バルブ移動量較正表６４１０は、目標エンジン速度（たとえば、毎分回転数を単位とする）を指定する第１の軸６４１２を含む「３次元表」である。バルブ移動量較正表６４１０は、１動作サイクル当たりの目標エンジン燃料供給レベル（たとえば、立方ミリメートルを単位とする１エンジンサイクル当たりの燃料）を指定する第２の軸６４１４を含む。第１の軸６４１２および第２の軸６４１４は、目標速度および燃料供給レベルをそれぞれ指定するが、他の実施形態では、バルブ移動量較正表６４１０の軸は、任意の適切な目標エンジン動作パラメータ（たとえば、目標パワー出力、周囲温度、排気酸素レベルなど）を指定することができる。バルブ移動量較正表６４１０の内容６４１６は、（第１の軸６４１２からの）各エンジン速度および（第２の軸６４１４からの）各目標燃料供給レベルに対する（最大移動量のパーセントを単位とする）目標バルブ移動量設定を含む。他の実施形態では、較正表６４１０の内容６４１６は、移動長さ単位（たとえば、インチ）の目標バルブ移動量、所与のバルブ移動量における定常状態の空気流量などを指定することができる。バルブ移動量較正表６４１０中に提供されたデータ値は例として与えられたものにすぎず、バルブ移動量較正表６４１０に含むことができるデータを限定することを意図するものではない。
【０２０９】
図６７は、バルブ開放較正表６４２０である。バルブ開放較正表６４２０は、目標エンジン速度（たとえば、毎分回転数を単位とする）を指定する第１の軸６４２２を含む「３次元表」である。バルブ開放較正表６４２０は、１動作サイクル当たりの目標エンジン燃料供給レベル（たとえば、立方ミリメートルを単位とする１エンジンサイクル当たりの燃料）を指定する第２の軸６４２４を含む。第１の軸６４２２および第２の軸６４２４は、目標速度および燃料供給レベルをそれぞれ指定するが、他の実施形態では、バルブ開放較正表６４２０の軸は、任意の適切な目標エンジン動作パラメータ（たとえば、目標パワー出力、周囲温度、排気酸素レベルなど）を指定することができる。バルブ開放較正表６４２０の内容６４２６は、（第１の軸６４２２からの）各エンジン速度および（第２の軸６４２４からの）各目標燃料供給レベルに関する目標バルブ開放タイミング（度を単位とするクランクシャフトの角度位置）を含む。他の実施形態では、バルブ開放較正表６４２０の内容６４２６は、時間単位（たとえば、ミリ秒）の目標開放タイミング、（たとえば、燃料インジェクタが遮断した後の）相対的なクランクシャフト位置などを指定することができる。たとえばバルブ開放較正表６４２０中に提供されたデータ値は例として与えられたものにすぎず、バルブ開放較正表６４２０に含むことができるデータを限定することを意図するものではない。
【０２１０】
図６８は、バルブ持続時間較正表６４３０である。バルブ開放較正表６４２０は、目標エンジン速度（たとえば、毎分回転数を単位とする）を指定する第１の軸６４３２を含む「３次元表」である。バルブ持続時間較正表６４３０は、１動作サイクル当たりの目標エンジン燃料供給レベル（たとえば、立方ミリメートルを単位とする１エンジンサイクル当たりの燃料）を指定する第２の軸６４３４を含む。第１の軸６４３２および第２の軸６４３４は、目標速度および燃料供給レベルをそれぞれ指定するが、他の実施形態では、バルブ持続時間較正表６４３０の軸は、任意の適切な目標エンジン動作パラメータ（たとえば、目標パワー出力、周囲温度、排気酸素レベルなど）を指定することができる。バルブ持続時間較正表６４３０の内容６４３６は、（第１の軸６４３２からの）各エンジン速度および（第２の軸６４３４からの）各目標燃料供給レベルに関する目標バルブ閉鎖タイミング（度を単位とするクランクシャフトの角度位置）を含む。他の実施形態では、バルブ持続時間較正表６４３０の内容６４３６は、時間（たとえば、ミリ秒）を単位とするその継続時間バルブが開いている、クランク角度期間を単位とする目標バルブ開放持続時間などを指定することができる。たとえば、バルブ持続時間較正表６４３０中に提供されるデータ値は、例として与えられたものにすぎず、バルブ持続時間較正表６４３０に含むことができるデータを限定することを意図するものではない。
【０２１１】
エンジン６１００の動作中、ＥＣＵ６１９６は、較正表６４１０、６４２０および／または６４３０を使用して、バルブ事象（たとえば、開放時間、開放の持続時間、ならびに／あるいは吸気バルブおよび／または排気バルブのバルブ移動量）を制御することができる。より具体的には、エンジンが特定の一組の運転条件（たとえば、エンジン速度および燃料供給レベル）で動作しているとき、ＥＣＵ６１９６は、目標エンジン速度および目標燃料供給レベルに基づいて、バルブ移動量較正表６４１０に目標バルブ移動量を補間する（または「参照する」）ことによって、目標バルブ移動量を決定することができる。目標エンジン速度は、たとえば、エンジン速度センサによって測定されるエンジン速度とすることができる。ある特定の状態（たとえば、遷移状態）では、目標エンジン速度は、現在の測定されたエンジン速度と、測定されたエンジン速度の一時的履歴（たとえば、エンジン速度の変化率）とに基づいて、計算された目標とすることができる。同様に、目標燃料供給レベルは、たとえば、別の較正表から測定され、決定される燃料供給レベルとすることができる。ある特定の状態（たとえば、遷移状態）では、目標燃料供給レベルは、燃料供給レベルの現在値と、燃料供給レベルの一時的履歴（たとえば、燃料供給レベルの変化率）とに基づいて、計算された目標とすることができる。
【０２１２】
同様に、ＥＣＵ６１９６は、目標エンジン速度および目標燃料供給レベルに基づいて、バルブ開放較正表６４２０に目標バルブ開放タイミングを補間する（または「参照する」）ことによって、目標バルブ開放タイミングを決定することができる。同様に、ＥＣＵ６１９６は、目標エンジン速度および目標燃料供給レベルに基づいて、バルブ持続時間較正表６４３０に目標バルブ持続時間を補間する（または「参照する」）ことによって、目標バルブ開放持続時間を決定することができる。
【０２１３】
このようにして、ＥＣＵ６２９６、吸気バルブアクチュエータアセンブリ６２００、および／または排気バルブアクチュエータアセンブリ６３００は、エンジン動作中にシリンダに入る、および／またはシリンダから出る気体の量および／または流量をまとめて制御することができる。より具体的には、エンジン運転条件（たとえば、低アイドリング状態、路上巡航状態など）に応じて、吸気バルブおよび／または排気バルブタイミング、持続時間、ならびに／あるいは移動量を、所望の気体流れ特性を提供するために変えることができる。いくつかの実施形態では、この配設によって寄与された制御は、エンジン気体交換プロセスを吸気バルブおよび／または排気バルブのみを使用して制御できるようになり、それにより、シリンダヘッドの上流のスロットルバルブの必要性がなくなる。そのような実施形態では、上記で参照された「スロットル位置」は、スロットルバルブの位置を指すものではなく、エンジンの所望の燃料供給レベルに対応するアクセルペダルの位置を指すものである。
【０２１４】
いくつかの実施形態では、ＥＣＵ６１９６は、エンジン始動時に使用するための目標バルブ移動量、タイミング、および／または持続時間値を含む１つまたは複数の「コールドスタート」較正表を含むことができる。いくつかの実施形態では、たとえば、ＥＣＵ６１９６は、始動事象中に、早期に（たとえば、発火ストロークにおける上死点後、１４０度のクランク角度よりも小さいクランク角度位置において）、排気バルブを開くように構成することができる。このようにして、シリンダから出る排気ガスの温度を上昇することができ、それにより、標準的な排気バルブ事象とともに行われるよりも早く触媒コンバータを加熱できる可能性がある。
【０２１５】
いくつかの実施形態では、ＥＣＵ６１９６は、エンジンが高度が高い所で動作するときに使用するための目標バルブ移動量、タイミング、および／または持続時間値を含む１つまたは複数の高度較正表を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、高度較正表は、特定の大気圧を指定する第１の軸を含むことができる。
【０２１６】
いくつかの実施形態では、ＥＣＵ６１９６は、エンジンの隣接するシリンダのバルブに関する目標バルブ移動量、タイミング、および／または持続時間値とは無関係に、多気筒エンジンのシリンダのバルブに関する目標バルブ移動量、タイミング、および／または持続時間値を調整するアイドリング安定性アルゴリズムを含むことができる。このようにして、第１のシリンダの吸気バルブは、第２のシリンダの吸気バルブとは異なるリフト、開放タイミング、および／または持続時間を有することができる。そのような配設により、エンジンが、非常に低い速度でアイドリング安定性を維持できるようにすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、そのようなアイドリング安定性アルゴリズムにより、エンジンは、毎分５００回転未満のエンジン速度で、アイドリング安定性を維持することができるようにすることができる。
【０２１７】
エンジン６１００は、ＥＣＵ６１９６を含むものとして図示され、記載されているが、いくつかの実施形態では、エンジン６１００は、プロセッサに、本明細書に記載される機能を実行するように命令するプロセッサ可読コードの形態のソフトウェアを含んでもよい。他の実施形態では、エンジン６１００は、本明細書に記載される機能を実行するファームウェアを含むことができる。
【０２１８】
様々な実施形態について上述してきたが、それらは、単に例として提示され、限定するものではないことを理解されたい。上述の方法は、ある特定の順序で起こるある特定の事象を示すが、ある特定の事象の順序付けは修正されてもよい。さらに、事象のうちのいくつかは、可能な場合には平行プロセスで同時に実行しても、上述のように順次実行されてもよい。実施形態について具体的に図示し、記載してきたが、形態および詳細について様々な変更を加えてもよいことが理解されよう。
【０２１９】
たとえば、バルブ５１６０Ｉおよび５１６０Ｅは、テーパ部分を有するものとして図示され、上述されているが、他の実施形態では、バルブ５１６０Ｉおよび／または５１６０Ｅは実質的にテーパ状でなくすることができる。バルブ５１６０Ｉおよび５１６０Ｅは、それぞれの閉位置と開位置との間で動かされるときには、シリンダ５１０３の外側に配置されるものとして図示され、上述されているが、他の実施形態では、吸気バルブ５１６０Ｉの一部分および／または排気バルブ５１６０Ｅの一部分は、開（または部分的な開）位置にあるときには、シリンダ５１０３内に配置されてもよい。
【０２２０】
エンジン５１００は、単一のシリンダを含むものとして図示され、記載されているが、いくつかの実施形態では、エンジンは、任意の配設の任意の数のシリンダを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、エンジンは、直列配列の任意の数のシリンダを含むことができる。他の実施形態では、任意の数のシリンダは、ｖ字構成、対向構成、または放射状構成で配列することができる。
【０２２１】
駆動シャフト５２６３の運動は、駆動ベルト５２６０を介してソレノイドアセンブリ５２３０に伝えられるものとして示されているが、他の実施形態では、駆動軸５２６３の回転運運動を、たとえば、油圧式で、ギヤ駆動を介して、など、任意の適切な機構を介して、ソレノイドアセンブリ５２３０に伝えてもよい。
【０２２２】
様々な実施形態は、特定の特徴および／または構成要素の組合せを有するものとして記載してきたが、他の実施形態は、上述の実施形態のいずれかのうちの、任意の特徴および／または構成要素の組合せを有することが可能性である。たとえば、いくつかの実施形態では、移動量可変アクチュエータは、移動量可変アクチュエータ３２５０と同様のバルブラッシと、移動量可変アクチュエータ４２５０と同様のソレノイドストロークの両方を変えることによって、バルブ移動量を選択的に変えることができる。
【図１】
0005694202.tif 000002
【図２】
0005694202.tif 000003
【図３】
0005694202.tif 000004
【図４】
0005694202.tif 000005
【図５】
0005694202.tif 000006
【図６】
0005694202.tif 000007
【図７】
0005694202.tif 000008
【図８】
0005694202.tif 000009
【図９】
0005694202.tif 000010
【図１０】
0005694202.tif 000011
【図１１】
0005694202.tif 000012
【図１２】
0005694202.tif 000013
【図１３】
0005694202.tif 000014
【図１４】
0005694202.tif 000015
【図１５】
0005694202.tif 000016
【図１６】
0005694202.tif 000017
【図１７】
0005694202.tif 000018
【図１８】
0005694202.tif 000019
【図１９】
0005694202.tif 000020
【図２０】
0005694202.tif 000021
【図２１】
0005694202.tif 000022
【図２２】
0005694202.tif 000023
【図２３】
0005694202.tif 000024
【図２４】
0005694202.tif 000025
【図２５】
0005694202.tif 000026
【図２６】
0005694202.tif 000027
【図２７】
0005694202.tif 000028
【図２８】
0005694202.tif 000029
【図２９】
0005694202.tif 000030
【図３０】
0005694202.tif 000031
【図３１】
0005694202.tif 000032
【図３２】
0005694202.tif 000033
【図３３】
0005694202.tif 000034
【図３４】
0005694202.tif 000035
【図３５】
0005694202.tif 000036
【図３６】
0005694202.tif 000037
【図３７】
0005694202.tif 000038
【図４０】
0005694202.tif 000039
【図４１】
0005694202.tif 000040
【図４２】
0005694202.tif 000041
【図４３】
0005694202.tif 000042
【図４４】
0005694202.tif 000043
【図４５】
0005694202.tif 000044
【図４６】
0005694202.tif 000045
【図４７】
0005694202.tif 000046
【図４８】
0005694202.tif 000047
【図４９】
0005694202.tif 000048
【図５０】
0005694202.tif 000049
【図５１】
0005694202.tif 000050
【図５２】
0005694202.tif 000051
【図５３】
0005694202.tif 000052
【図５４】
0005694202.tif 000053
【図５５】
0005694202.tif 000054
【図５６】
0005694202.tif 000055
【図５７】
0005694202.tif 000056
【図５８】
0005694202.tif 000057
【図５９】
0005694202.tif 000058
【図６０】
0005694202.tif 000059
【図６１】
0005694202.tif 000060
【図６２】
0005694202.tif 000061
【図６３】
0005694202.tif 000062
【図６４】
0005694202.tif 000063
【図６５】
0005694202.tif 000064
【図６６】
0005694202.tif 000065
【図６７】
0005694202.tif 000066
【図６８】
0005694202.tif 000067
【図３８】
0005694202.tif 000068
【図３９】
0005694202.tif 000069