(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸に枢支された吸気カムにより吸気バルブをばね力に抗して駆動し、この吸気バルブによって吸気ポートを開閉するものであり、
吸気カムがカム軸に相対回転可能に枢支され、カム軸に設けた係合部が、吸気カムに設けた空動許容部のカム軸回転方向に沿う一端側の進み側端部と他端側の反進み側端部とに挟まれる空動可能範囲で空動可能にされ、
カム軸に設けた係合部が吸気カムに設けた空動許容部の進み側端部に係合する状態下で、カム軸と吸気カムとを相対回転不能に固定するロック位置と、固定しない非ロック位置とに切換設定可能にされるロック部を有し、
ロック部が非ロック位置に設定されたとき、吸気カムが吸気バルブを全開するまでは、カム軸の駆動回転力によってカム軸に設けた係合部が吸気カムにおける空動許容部の進み側端部に押付けられ、吸気カムが吸気バルブを全開してからは、吸気バルブのばね力によって吸気カムにおける空動許容部の進み側端部をカム軸に設けた係合部から離隔させ、空動許容部の反進み側端部をカム軸に設けた係合部に押付けるまで、該吸気カムを該カム軸に対しカム軸回転方向に空動角αだけ空動させ、吸気カムが吸気バルブを全閉するまでは、吸気バルブのばね力によって吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部がカム軸に設けた係合部に押付けられ、吸気カムが吸気バルブを全閉してからは、カム軸の駆動回転力によってカム軸に設けた係合部を吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部から離隔させ、空動許容部の進み側端部に押付けるまで、該カム軸を該吸気カムに対しカム軸回転方向に空動角αだけ空動させるように構成され、
ロック部がロック位置に設定されたとき、吸気カムはカム軸に相対回転不能に固定される内燃機関であって、
前記ロック部がカム軸に設けられ、ロック位置に設定された該ロック部が吸気カムに設けた空動許容部の反進み側端部に係合可能にされ、
ロック部がロック位置に設定されたとき、カム軸に設けた係合部が吸気カムにおける空動許容部の進み側端部に係合するとともに、カム軸に設けたロック部が吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部に係合し、吸気カムはカム軸に相対回転不能に固定され、
前記ロック部が、
カム軸に設けた中空部に挿通されて該カム軸の軸方向に移動可能にされ、その軸方向に沿う非ロック位置とロック位置とに切換設定可能にされるスプールと、
カム軸の中空部を囲む外周壁に設けたロール装填部に装填され、スプールの軸方向に並設されている凹部と凸部に交互に係合してカム軸の外周壁の内外に没入又は突出するロックボールと、
スプールを非ロック位置とロック位置とに切換操作するアクチュエータとを有し、
アクチュエータがスプールを非ロック位置に設定したとき、ロックボールがカム軸の外周壁に没入されて吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部に非係合とされ、スプールをロック位置に設定したとき、ロックボールがカム軸の外周壁から突出されて吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部に係合される内燃機関。
【請求項２】
前記ロック部が非ロック位置に設定されたときに吸気カムが吸気バルブを駆動する作用角θ1が、該ロック部がロック位置に設定されたときに吸気カムが吸気バルブを駆動する作用角θ2よりも、カム軸に設けた係合部の空動角αだけ小さい請求項１に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、気筒の吸気行程で、吸気バルブを吸気下死点よりも遅いタイミングで閉じることにより、実効的に圧縮行程のストローク長を膨張行程のストローク長よりも短くするミラーサイクルが知られている。
【０００３】
実圧縮比よりも実膨張比を大きくとるミラーサイクルは、実圧縮比と実膨張比とが概ね等しいオットーサイクルに比して、ポンピングロスを低減しながら排熱量を減少させ熱効率を高めることができる点で有利である。
【０００４】
従来、内燃機関のミラーサイクル化の技術として、特許文献１に記載の如くの可変バルブタイミング機構を用いるものがある。この可変バルブタイミング機構は、カムプロフィルを相互に異なるものとし、吸気バルブの閉鎖時期を異ならせた２種の吸気カムを用意し、油圧ピストン機構等によってそれらの２種の吸気カムのいずれかを吸気バルブのロッカーアームに連携させるものである。ミラーサイクルに適したカムプロフィルを備えた吸気カムによれば、ミラーサイクルを実現できる。オットーサークルに適したカムプロフィルを備えた吸気カムによれば、オットーサイクル実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2004-183510号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の内燃機関では、オットーサイクルとミラーサイクルのそれぞれを実現するために、吸気バルブの開閉構造として、カムプロフィルの異なる２種の吸気カムを用意する必要があり、複雑である。
【０００７】
本発明の課題は、内燃機関において、吸気バルブの開閉構造を可及的に簡易にしながら、オットーサイクルとミラーサイクルを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、カム軸に枢支された吸気カムにより吸気バルブをばね力に抗して駆動し、この吸気バルブによって吸気ポートを開閉するものであり、吸気カムがカム軸に相対回転可能に枢支され、カム軸に設けた係合部が、吸気カムに設けた空動許容部のカム軸回転方向に沿う一端側の進み側端部と他端側の反進み側端部とに挟まれる空動可能範囲で空動可能にされ、カム軸に設けた係合部が吸気カムに設けた空動許容部の進み側端部に係合する状態下で、カム軸と吸気カムとを相対回転不能に固定するロック位置と、固定しない非ロック位置とに切換設定可能にされるロック部を有し、ロック部が非ロック位置に設定されたとき、吸気カムが吸気バルブを全開するまでは、カム軸の駆動回転力によってカム軸に設けた係合部が吸気カムにおける空動許容部の進み側端部に押付けられ、吸気カムが吸気バルブを全開してからは、吸気バルブのばね力によって吸気カムにおける空動許容部の進み側端部をカム軸に設けた係合部から離隔させ、空動許容部の反進み側端部をカム軸に設けた係合部に押付けるまで、該吸気カムを該カム軸に対しカム軸回転方向に空動角αだけ空動させ、吸気カムが吸気バルブを全閉するまでは、吸気バルブのばね力によって吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部がカム軸に設けた係合部に押付けられ、吸気カムが吸気バルブを全閉してからは、カム軸の駆動回転力によってカム軸に設けた係合部を吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部から離隔させ、空動許容部の進み側端部に押付けるまで、該カム軸を該吸気カムに対しカム軸回転方向に空動角αだけ空動させるように構成され、ロック部がロック位置に設定されたとき、吸気カムはカム軸に相対回転不能に固定される内燃機関であって、前記ロック部がカム軸に設けられ、ロック位置に設定された該ロック部が吸気カムに設けた空動許容部の反進み側端部に係合可能にされ、ロック部がロック位置に設定されたとき、カム軸に設けた係合部が吸気カムにおける空動許容部の進み側端部に係合するとともに、カム軸に設けたロック部が吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部に係合し、吸気カムはカム軸に相対回転不能に固定され、前記ロック部が、カム軸に設けた中空部に挿通されて該カム軸の軸方向に移動可能にされ、その軸方向に沿う非ロック位置とロック位置とに切換設定可能にされるスプールと、カム軸の中空部を囲む外周壁に設けたロール装填部に装填され、スプールの軸方向に並設されている凹部と凸部に交互に係合してカム軸の外周壁の内外に没入又は突出するロックボールと、スプールを非ロック位置とロック位置とに切換操作するアクチュエータとを有し、アクチュエータがスプールを非ロック位置に設定したとき、ロックボールがカム軸の外周壁に没入されて吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部に非係合とされ、スプールをロック位置に設定したとき、ロックボールがカム軸の外周壁から突出されて吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部に係合されるようにしたものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記ロック部が非ロック位置に設定されたときに吸気カムが吸気バルブを駆動する作用角θ1が、該ロック部がロック位置に設定されたときに吸気カムが吸気バルブを駆動する作用角θ2よりも、カム軸に設けた係合部の空動角αだけ小さいようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
(a)ロック部が非ロック位置に設定されたとき、カム軸に設けた係合部が吸気カムを押動し、この吸気カムが吸気バルブを開き操作している過程で、吸気カムが吸気バルブを全開してからは、吸気カムがカム軸回転方向に空動角αだけ空動する。これにより、吸気カムの作用角θ1は、吸気カムが空動しない場合（ミラーサイクル）に比して、上記空動角αだけ小さくなって、吸気バルブが早いタイミングで閉じるものになり、オットーサイクルを実現する。
【００１３】
ロック部がロック位置に設定され、吸気カムが空動しない場合には、吸気カムの作用角θ2が上記空動角αだけ大きくなって、吸気バルブが遅いタイミングで閉じるものになり、ミラーサイクルを実現する。
【００１４】
(b)前記ロック部がカム軸に設けられ、ロック位置に設定された該ロック部が吸気カムに設けた空動許容部の反進み側端部に係合可能になる。これにより、ロック部がロック位置に設定されたとき、カム軸に設けた係合部が吸気カムにおける空動許容部の進み側端部に係合するとともに、カム軸に設けたロック部が吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部に係合し、吸気カムは確実かつ簡易にカム軸に相対回転不能に固定される。
【００１５】
(c)アクチュエータによりスプールをロック位置又は非ロック位置に切換操作することにより、このスプールの凹部又は凸部に係合することとなるロックボールを、吸気カムにおける空動許容部の反進み側端部に簡易に非係合又は係合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１はオットーサイクルモードのバルブ開閉状態を示す模式図である。
【図２】図２はオットーサイクルモードのバルブ開閉状態を示す模式図である。
【図３】図３はオットーサイクルモードのバルブ開閉状態を示す模式図である。
【図４】図４はオットーサイクルモードのバルブ開閉状態を示す模式図である。
【図５】図５はオットーサイクルモードのバルブ開閉状態を示す模式図である。
【図６】図６はミラーサイクルモードのバルブ開閉状態を示す模式図である。
【図７】図７はミラーサイクルモードのバルブ開閉状態を示す模式図である。
【図８】図８はミラーサイクルモードのバルブ開閉状態を示す模式図である。
【図９】図９はミラーサイクルモードのバルブ開閉状態を示す模式図である。
【図１０】図１０はミラーサイクルモードのバルブ開閉状態を示す模式図である。
【図１１】図１１はオットーサイクルモードを示し、（Ａ）はバルブ全開前状態を示す断面図、（Ｂ）はバルブ全開後状態を示す断面図である。
【図１２】図１２はミラーサイクルモードを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１３】図１３は吸気カムの作用角を示し、（Ａ）はオットーサイクルモードの作用角を示す模式図、（Ｂ）はミラーサイクルモードの作用角を示す模式図である。
【図１４】図１４は排気バルブと吸気バルブのバルブタイミング線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本実施形態の車両等に用いられる内燃機関１０の要部を示すものであり、天然ガス、軽油、ガソリン等を燃料とし、オットーサイクルモードとミラーサイクルモードに切換えて運転できる。
【００１８】
内燃機関１０のシリンダヘッド１１には、気筒毎に点火プラグ（不図示）及び燃料噴射弁（不図示）が配設されるとともに、当該気筒に向けて吸気が流入する吸気ポート１２と、当該気筒から排気が流出する排気ポート（不図示）とを設けている。吸気ポート１２にはこれを開閉する吸気バルブ１３が配設され、排気ポートにはこれを開閉する排気バルブ（不図示）が配設されている。
【００１９】
以下、吸気バルブ１３の開閉構造について詳述する。
本実施形態の内燃機関１０は、クランク軸からもたらされる駆動回転力が伝達されるカム軸２０を有し、このカム軸２０に枢支された吸気カム３０により、バルブスプリング４０のばね力に抗して吸気バルブ１３を駆動し、この吸気バルブ１３によって吸気ポート１２を開閉する。尚、吸気バルブ１３は、そのバルブステム１３Ａに取付けられたバルブスプリングリテーナ４１と、シリンダヘッド１１の上面との間に介装されたバルブスプリング４０のばね力により、吸気ポート１２を閉じる方向に付勢されている。
【００２０】
ここで、吸気カム３０は、図１１に示す如く、カム軸２０に相対回転可能に枢支され、カム軸２０に設けた係合部５０が、該吸気カム３０に設けた空動許容部３１のカム軸回転方向Ｎに沿う一端側の進み側端部３１Ａと、他端側の反進み側端部３１Ｂとに挟まれる空動可能範囲Ｒで空動可能にされる。
【００２１】
尚、カム軸２０は、中空状をなし、中空部Ｈを囲む円筒状外周壁２１の軸直角断面内における周方向の単一位置に設けられて径方向の外向きに拡開する半円弧状溝２２をその軸方向に延在し、丸棒状係合部５０の円弧状断面の一部（略半断面）を該半円弧状溝２２に嵌着し、該係合部５０の円弧状断面の残部を該カム軸２０の該円筒状外周壁２１から外方に突設させる。
【００２２】
また、吸気カム３０は、カム軸２０における円筒状外周壁２１に相対回転可能に嵌合する内周面に空動許容部３１を凹設して備える。空動許容部３１はカム軸２０の円筒状外周壁２１の外周面に臨み、かつその外周面の周方向に沿う上述空動可能範囲Ｒに渡って延在される。空動許容部３１における進み側端部３１Ａと反進み側端部３１Ｂの間の溝面はカム軸２０の円筒状外周壁２１から突設されている係合部５０が微小隙間を介して摺接し得る溝深さを備え、進み側端部３１Ａと反進み側端部３１Ｂにおける溝面はカム軸２０の円筒状外周壁２１から突設されている係合部５０が圧接して係合し得る円弧状をなす。
【００２３】
更に、内燃機関１０は、カム軸２０に設けた係合部５０が吸気カム３０に設けた空動許容部３１の進み側端部３１Ａに係合する状態下で、カム軸２０と吸気カム３０とを相対回転不能に固定するロック位置（図１２（Ａ））と、固定しない非ロック位置（図１１（Ａ））とに切換設定可能にされるロック部６０を有する。
【００２４】
本実施形態において、ロック部６０は、図１２に示す如く、スプール６１と、ロックボール６２と、アクチュエータ６３とを有して構成される。スプール６１は、カム軸２０に設けた中空部Ｈに挿通されて該カム軸２０の軸方向に移動可能にされ、その軸方向に沿う非ロック位置（図１１）とロック位置（図１２）とに切換設定可能にされる。ロックボール６２は、カム軸２０の中空部Ｈを囲む円筒状外周壁２１に設けたボール装填部２３に装填され、スプール６１の軸方向に並設されている凹部６１Ａと凸部６１Ｂに交互に係合してカム軸２０の円筒状外周壁２１の内外に没入（図１１）又は突出（図１２）する。本実施形態では、カム軸２０における円筒状外周壁２１の軸方向に沿う３位置のそれぞれに孔状のボール装填部２３が装填され、複数個（本実施例では３個）のロックボール６２のそれぞれがそれらのボール装填部２３に装填されている。これに応じて、スプール６１は、その軸方向に相並ぶ環状凹部６１Ａと環状凸部６１Ｂの組が、その軸方向に３組配設されている。アクチュエータ６３は、電力（電気力等）又は流体圧（油圧等）によってスプール６１を軸方向に往復動させ、スプール６１を非ロック位置とロック位置とに切換操作する。従って、ロック部６０は、アクチュエータ６３がスプール６１を非ロック位置に設定したとき（図１１）、ロックボール６２がカム軸２０の円筒外周壁２１に没入され、吸気カム３０における空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂに非係合とされる。他方、アクチュエータ６３がスプール６１をロック位置に設定したとき（図１２）、ロックボール６２がカム軸２０の円筒状外周壁２１から突出され、吸気カム３０における空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂに係合される。
【００２５】
しかるに、(A)内燃機関１０にあっては、ロック部６０（ロックボール６２）がアクチュエータ６３により非ロック位置に設定されたとき（オットーサイクルモード）（図１１）、
i.吸気カム３０が吸気バルブ１３を全開するまでは（吸気カム３０が回転方向Ｎでプロフィルの基礎円から頂部に至る上り勾配面をバルブステム１３Ａに圧接する）、カム軸２０を駆動回転力によって、カム軸２０に設けた係合部５０が吸気カム３０における空動許容部３１の進み側端部３１Ａに押付けられ、
ii.吸気カム３０が吸気バルブ１３を全開してからは（吸気カム３０が回転方向Ｎでプロフィルの頂部から基礎円に至る下り勾配面をバルブステム１３Ａに圧接する）、吸気バルブ１３におけるバルブスプリング４０のばね力によって、吸気カム３０における空動許容部３１の進み側端部３１Ａをカム軸２０に設けた係合部５０から離隔させ、空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂをカム軸２０に設けた係合部５０に押付けるまで、吸気カム３０をカム軸２０に対しカム軸回転方向Ｎに空動角αだけ空動させ、
iii.吸気カム３０が吸気バルブ１３を全閉（吸気カム３０が回転方向Ｎでプロフィルの基礎円をバルブステム１３Ａに圧接する）までは、吸気バルブ１３におけるバルブスプリング４０のばね力によって吸気カム３０における空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂがカム軸２０に設けた係合部５０に押付けられ、
iv.吸気カム３０が吸気バルブ１３を全閉（吸気カム３０が回転方向Ｎでプロフィルの基礎円をバルブステム１３Ａに圧接する）してからは、カム軸２０の駆動回転力によって、カム軸２０に設けた係合部５０を吸気カム３０における空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂから離隔させ、空動許容部３１の進み側端部３１Ａに押付けるまで、カム軸２０を吸気カム３０に対しカム軸回転方向Ｎに空動角αだけ空動させる。
【００２６】
尚、上述ivで、カム軸２０に設けた係合部５０を吸気カム３０における空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂから離隔させ、空動許容部３１の進み側端部３１Ａに押付けるように該吸気カム３０に作用させる力として、カム軸２０の駆動回転力に加え、該カム軸２０と該吸気カム３０との間に介在させたねじりコイルばね等からなる戻しばねのばね力を用いるものであっても良い。この戻しばねのばね力は吸気カム３０をカム軸２０に対してカム軸回転方向Ｎと反対方向に回動させる。
【００２７】
他方、(B)ロック部６０（ロックボール６２）がアクチュエータ６３によりロック位置に設定されたとき（ミラーサイクルモード）（図１２）、カム軸２０に設けた係合部５０が吸気カム３０における空動許容部３１の進み側端部３１Ａに係合するとともに、カム軸２０に設けたロック部６０（ロックボール６２）が吸気カム３０における空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂに係合し、吸気カム３０はカム軸２０に相対回転不能に固定される。
【００２８】
図１３は、ロック部６０（ロックボール６２）が非ロック位置に設定されたとき（オットーサイクルモード）に吸気カム３０が吸気バルブ１３を駆動する作用角θ1（図１３（Ａ））と、ロック部６０（ロックボール６２）がロック位置に設定されたとき（ミラーサイクルモード）に吸気カム３０が吸気バルブ１３を駆動する作用角θ2（図１３（Ｂ））とを対比して表わしたものである。空動していない吸気カム３０のプロフィル（実線）において、ａは基礎円と上り勾配面との境界点、ｂは頂部、ｃは基礎円と下り勾配面との境界点を示す。バルブスプリング４０のばね力Ｆによって空動した後の吸気カム３０のプロフィル（２点鎖線）において、ｂ´は頂部、ｃ´は基礎円と下り勾配面との境界点を示す。ｏは吸気カム３０の中心点を示す。図１３によって明らかな如く、ロック部６０（ロックボール６２）が非ロック位置に設定されたときに吸気カム３０が吸気バルブ１３を駆動する作用角θ1（∠ａｏｃ´）は、ロック部６０（ロックボール６２）がロック位置に設定されたときに吸気カム３０が吸気バルブ１３を駆動する作用角θ2（∠ａｏｃ）よりも、図１３に示す如く、カム軸２０に設けた係合部５０の上述した空動角αだけ小さい。
【００２９】
従って、吸気バルブ１３のバルブタイミングは、図１４に示す如く、ロック部６０が非ロック位置に設定されたバルブタイミングＡ（オットーサイクルモード）の閉鎖時期を、ロック部６０がロック位置に設定されたバルブタイミングＢ（ミラーサイクルモード）の閉鎖時期より、上述した空動角α分早くする。換言すれば、ミラーサイクルモードのバルブタイミングＢの閉弁時期は、オットーサイクルモードのバルブタイミングＡによる閉弁時期より、上述した空動角α分遅くなる。
【００３０】
よって、内燃機関１０のＥＣＵ（制御手段）７０がエンジン回転数センサ、アクセルポジションセンサ、車速センサ等の検出結果に基づき、例えば機関運転状態が低回転域にある等によりオットーサイクル化が必要であると判断したときには、ＥＣＵ７０はロック部６０（ロックボール６２）を非ロック位置に設定するようにアクチュエータ６３を制御し、吸気バルブ１３のバルブタイミングをオットーサイクルモードとする。他方、例えば機関運転状態が中高回転域にある等によりミラーサイクル化が必要であると判断したときには、ＥＣＵ７０はロック部６０（ロックボール６２）をロック位置に設定するようにアクチュエータ６３を制御し、吸気バルブ１３のバルブタイミングをミラーサイクルモードとする。
【００３１】
以下、オットーサイクルモードとミラーサイクルモードについて詳述する。
(A)オットーサイクルモード（図１乃至図５）
アクチュエータ６３によりロック部６０（ロックボール６２）が非ロック位置に設定される（図１１）。
【００３２】
(1)吸気カム３０が吸気バルブ１３を全閉状態から全開するまでは、図１、図２に示す如く、駆動回転力を受けたカム軸２０が該カム軸２０に設けた係合部５０を吸気カム３０における空動許容部３１の進み側端部３１Ａに押付けつつ該吸気カム３０を回転し、該吸気カム３０のプロフィルの基礎円から頂部に至る上り勾配面がバルブスプリング４０のばね力に抗してバルブステム１３Ａを押し下げ、吸気バルブ１３を開く。
【００３３】
(2)吸気カム３０が吸気バルブ１３を全開してからは、図３、図４に示す如く、バルブスプリング４０のばね力を受けたバルブステム１３Ａが該吸気カム３０のプロフィルの頂部から基礎円に至る下り勾配面にカム軸回転方向Ｎで圧接し、吸気カム軸３０における空動許容部３１の進み側端部３１Ａをカム軸２０に設けた係合部５０から離隔させ、空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂをカム軸２０に設けた係合部５０に押付けるまで、該吸気カム３０を該カム軸２０に対しカム軸回転方向Ｎに空動角αだけ空動させる。
【００３４】
(3)吸気カム３０の空動後、吸気カム３０が吸気バルブ１３を全閉するまでは、バルブスプリング４０のばね力を受けたバルブステム１３Ａが該吸気カム３０のプロフィルの下り勾配面をカム軸回転方向Ｎに加圧する状態下で、吸気カム軸３０における空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂがカム軸２０に設けた係合部５０に押付けられる。吸気カム３０は空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂをカム軸２０に設けた係合部５０に押付けつつ、カム軸２０に従動するように該カム軸２０とともに回転し、吸気バルブ１３を閉じる。
【００３５】
(4)吸気カム３０が吸気バルブ１３を全閉してからは、駆動回転力を受けたカム軸２０が該カム軸２０に設けた係合部５０を吸気カム３０における空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂから離隔させ、空動許容部３１の進み側端部３１Ａに押付けるまで、該カム軸２０を該吸気カム３０に対しカム軸回転方向Ｎに空動角αだけ空動させる。これにより、上述(1)において吸気バルブ１３を開き始める当初段階に戻る。
【００３６】
(B)ミラーサイクルモード（図６乃至図１０）
アクチュエータ６３によりロック部６０（ロックボール６２）がロック位置に設定され、吸気カム３０はカム軸２０に相対回転不能に固定される（図１２）。
【００３７】
(1)吸気カム３０が吸気バルブ１３を全閉状態から全開するまでは、図６、図７に示す如く、駆動回転力を受けたカム軸２０が吸気カム３０を回転し、該吸気カム３０のプロフィルの基礎円から頂部に至る上り勾配面がバルブスプリング４０のばね力に抗してバルブステム１３Ａを押し下げ、吸気バルブ１３を開く。
【００３８】
(2)吸気カム３０が吸気バルブ１３を全開してから全閉するに至るまでは、図８乃至図１０に示す如く、バルブスプリング４０のばね力を受けたバルブステム１３Ａが吸気カム３０のプロフィルの頂部から基礎円に至る下り勾配面をカム軸回転方向Ｎに加圧する状態下で、吸気カム軸３０はカム軸２０に従動するように該カム軸２０とともに回転し、吸気バルブ１３を閉じる。
【００３９】
(3)吸気カム３０が吸気バルブ１３を全閉してからは、駆動回転力を受けたカム軸２０が吸気カム３０を回転し、上述(1)において吸気バルブ１３を開き始める当初段階に戻る。
【００４０】
本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ロック部６０が非ロック位置に設定されたとき、カム軸２０に設けた係合部５０が吸気カム３０を押動し、この吸気カム３０が吸気バルブ１３を開き操作している過程で、吸気カム３０が吸気バルブ１３を全開してからは、吸気カム３０がカム軸回転方向に空動角αだけ空動する。これにより、吸気カム３０の作用角θ1は、吸気カム３０が空動しない場合（ミラーサイクル）に比して、上記空動角αだけ小さくなって、吸気バルブ１３が早いタイミングで閉じるものになり、オットーサイクルを実現する。
【００４１】
ロック部６０がロック位置に設定され、吸気カム３０が空動しない場合には、吸気カム３０の作用角θ2が上記空動角αだけ大きくなって、吸気バルブ１３が遅いタイミングで閉じるものになり、ミラーサイクルを実現する。
【００４２】
(b)前記ロック部６０がカム軸２０に設けられ、ロック位置に設定された該ロック部６０が吸気カム３０に設けた空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂに係合可能になる。これにより、ロック部６０がロック位置に設定されたとき、カム軸２０に設けた係合部５０が吸気カム３０における空動許容部３１の進み側端部３１Ａに係合するとともに、カム軸２０に設けたロック部６０が吸気カム３０における空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂに係合し、吸気カム３０は確実かつ簡易にカム軸２０に相対回転不能に固定される。
【００４３】
(c)アクチュエータ６３によりスプール６１をロック位置又は非ロック位置に切換操作することにより、このスプール６１の凹部６１Ａ又は凸部６１Ｂに係合することとなるロックボール６２を、吸気カム３０における空動許容部３１の反進み側端部３１Ｂに簡易に非係合又は係合させることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明において、ロック部は、カム軸に設けた係合部が吸気カムに設けた空動許容部の進み側端部に係合する状態下で、カム軸と吸気カムとを相対回転不能に固定するロック位置と、固定しない非ロック位置とに切換設定可能にされるものであれば良く、必ずしも、吸気カムに設けた空動許容部の反進み側端部に係合可能にされるものであることを要しない。
【００４５】
また、本発明において、吸気カムは、吸気バルブのバルブステムを直接駆動するものに限らず、ロッカアーム等を介して吸気バルブのバルブステムを駆動するものでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、内燃機関において、吸気バルブの開閉構造を可及的に簡易にしながら、オットーサイクルとミラーサイクルを実現することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  内燃機関
１２  吸気ポート
１３  吸気バルブ
２０  カム軸
２１  外周壁
２３  ボール装填部
３０  吸気カム
３１  空動許容部
３１Ａ  進み側端部
３１Ｂ  反進み側端部
４０  バルブスプリング
５０  係合部
６０  ロック部
６１  スプール
６１Ａ  凹部
６１Ｂ  凸部
６２  ロックボール
６３  アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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