(57)【要約】【課題】圧縮比を変更することができる弁装置の小型化および構造の簡単化を図る。【解決手段】内燃機関の弁装置は、シリンダＣ毎に、ボール弁からなる吸気弁２０ａ，２０ｂおよび排気弁３０ａ，３０ｂと、吸気弁２０ａ，２０ｂおよび排気弁３０ａ，３０ｂ回転駆動する電動モータとを備える。吸気弁２０ａ，２０ｂおよび排気弁３０ａ，３０ｂは、回転方向に応じて択一的に燃焼室６に臨む第１壁部２３，３３および第２壁部２４，３４を有する。第１壁部２３，３３が燃焼室６に臨む第１閉弁態様時の燃焼室６の容積が、第２壁部２４，３４が燃焼室６に臨む第２閉弁態様時の燃焼室６の容積よりも大きくなるように、第２壁部２４，３４は、第２閉弁態様時に燃焼室６の容積を拡大する付加空間を形成する後退部２５，３５を有する壁構造を有し、第１閉弁態様時と第２閉弁態様時とで圧縮比が変更される。【選択図】　　図７
2004108254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁または排気弁を構成すると共に弁通路が形成された回転弁からなる機関弁と、該機関弁を回転駆動する回転駆動手段とを備え、前記機関弁がその回転位置に応じて吸気ポートまたは排気ポートを構成するポートを開閉する内燃機関の弁装置において、
前記機関弁は、前記回転駆動手段により回転駆動されて択一的に燃焼室に臨む第１壁部および第２壁部を有し、前記ポートは、前記機関弁の閉弁時に前記第１壁部および前記第２壁部の少なくとも前記第１壁部により閉塞され、前記閉弁時に、前記第２壁部が前記燃焼室に臨む第２閉弁態様時の前記燃焼室の容積が、前記第１壁部が前記燃焼室に臨む第１閉弁態様時の前記燃焼室の容積よりも大きくなるように、前記第２壁部は、前記第２閉弁態様時に前記燃焼室の一部となる付加空間を形成するための壁構造を有し、前記第１閉弁態様時と前記第２閉弁態様時とで圧縮比が変更されることを特徴とする内燃機関の弁装置。
【請求項２】
前記弁通路と前記付加空間とは、前記機関弁の回転軸線方向で重なる位置に形成されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の弁装置。
【請求項３】
前記壁構造は、前記弁通路を前記燃焼室に連通させる連通路が形成された壁構造であり、前記付加空間は前記弁通路と前記連通路とから構成されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の弁装置。
【請求項４】
前記内燃機関は複数のシリンダを備え、前記回転駆動手段はシリンダ毎に設けられ、前記機関弁は、前記回転駆動手段により前記シリンダ毎に独立して回転駆動されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の内燃機関の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気弁または排気弁を構成する機関弁が弁通路を有する回転弁からなる内燃機関の弁装置に関し、詳細には、機関弁の閉弁態様を変更することにより、内燃機関の圧縮比を変更することが可能な弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の圧縮比を変更することが可能な弁装置として、特許文献１に開示されたものがある。この弁装置では、４気筒内燃機関の４つの吸気ポートおよび４つの排気ポートに１つの吸気ロータリバルブおよび１つの排気ロータリバルブがそれぞれ設けられる。各ロータリバルブは、その一端部においてクランク軸との間に掛け渡されたタイミングベルトを介して、クランク軸の動力で常に同一の回転方向に回転駆動される。両ロータリバルブの少なくとも一方のロータリバルブ、例えば排気ロータリバルブの表面には、軸方向への排気ロータリバルブの移動により燃焼室に露呈可能な凹部が、排気ロータリバルブの排気孔から軸方向に所定間隔を隔てて、しかも各気筒に対応して形成される。排気ロータリバルブの他端部には、該ロータリバルブを軸方向に往復駆動するためのアクチュエータが連結される。
【０００３】
そして、アクチュエータにより駆動されて軸方向に移動する排気ロータリバルブが、凹部が燃焼室に露呈しない位置を占めるときは、全気筒で高い圧縮比で内燃機関が運転され、凹部が燃焼室に露呈する位置を占めるときは、凹部の容積分だけ燃焼室の容積が増加するため、全気筒で低い圧縮比で内燃機関が運転される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８６５１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術では、排気ロータリバルブはクランク軸の回転と同期して常に同一の回転方向に回転駆動されるため、圧縮比を変更するときは、排気ロータリバルブを軸方向に移動させる必要があることから、弁装置が軸方向に大型化するうえ、排気ロータリバルブをアクチュエータにより軸方向に移動可能とするためには、タイミングベルトが巻き掛けられるタイミングプーリを排気ロータリバルブに軸方向に相対移動可能に結合したり、アクチュエータの駆動シャフトと排気ロータリバルブとの間に軸方向の力のみを伝達するカップリングを設けるなど、圧縮比変更のための特殊な機構を要するため弁装置の構造が複雑になる難点があった。また、凹部が燃焼室に露呈するときには、互いに軸方向に所定間隔で離れている凹部と排気孔とを燃焼室に露呈させなければならないため、所定の通路面積を有する排気ポートでは、排気孔の通路面積の大きさが制限されて、内燃機関の大型化を伴うことなく排気効率を高めることは困難であり、また吸気ロータリバルブに凹部が形成される場合には、同様の理由で、内燃機関の大型化を伴うことなく吸気効率を高めることは困難である。
【０００６】
また、排気ロータリバルブの表面に設けられた凹部の容積では、排気ロータリバルブの大型化を伴うことなく十分大きな容積を確保することが困難であり、大幅な圧縮比の変更が望まれているときには対応できないことがある。
【０００７】
さらに、全ての気筒に共通な１つの排気ロータリバルブが設けられるので、圧縮比の変更を要するときには、全気筒で一斉に圧縮比を変更するための制御が行われることになり、気筒毎に独立して圧縮比の変更制御を行うことは不可能である。そのため、圧縮比の変更による内燃機関の出力制御や燃費制御を精細に行うことができず、出力制御や燃費制御などの点で改善の余地があった。例えば、１つの気筒のみにノッキングが発生した場合、前記従来技術に開示された技術によれば、圧縮比を低下させてノッキングの発生を回避するためには、ノッキングが発生した気筒のみについてその圧縮比を小さくすることはできず、全気筒の圧縮比を低下せることになって、内燃機関の出力が大幅に低下してしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１から請求項４記載の発明は、圧縮比を変更することができる弁装置の小型化および構造の簡単化を図ることを目的とする。そして、請求項２記載の発明は、さらに、良好な吸排気効率を確保することを目的とし、請求項３記載の発明は、さらに、簡単な構造で圧縮比の大幅な変更を可能にすることを目的とし、請求項４記載の発明は、さらに、複数のシリンダを備える内燃機関において、簡単な構造で圧縮比の変更による内燃機関の精細な運転制御を可能にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、吸気弁または排気弁を構成すると共に弁通路が形成された回転弁からなる機関弁と、該機関弁を回転駆動する回転駆動手段とを備え、前記機関弁がその回転位置に応じて吸気ポートまたは排気ポートを構成するポートを開閉する内燃機関の弁装置において、前記機関弁は、前記回転駆動手段により回転駆動されて択一的に燃焼室に臨む第１壁部および第２壁部を有し、前記ポートは、前記機関弁の閉弁時に前記第１壁部および前記第２壁部の少なくとも前記第１壁部により閉塞され、前記閉弁時に、前記第２壁部が前記燃焼室に臨む第２閉弁態様時の前記燃焼室の容積が、前記第１壁部が前記燃焼室に臨む第１閉弁態様時の前記燃焼室の容積よりも大きくなるように、前記第２壁部は、前記第２閉弁態様時に前記燃焼室の一部となる付加空間を形成するための壁構造を有し、前記第１閉弁態様時と前記第２閉弁態様時とで圧縮比が変更される内燃機関の弁装置である。
【００１０】
これにより、第１壁部と付加空間を形成するための壁構造の第２壁部とを有する回転弁からなる機関弁は、該機関弁によりポートを開閉するための回転駆動手段により回転駆動されて、実質的に機関弁の回転軸線方向での移動を伴うことなく、第１閉弁態様および第２閉弁態様をとる。そして、第２壁部が燃焼室に臨む第２閉弁態様で機関弁が閉弁するときには、第１閉弁態様のときに比べて、燃焼室の容積が付加空間の容積分だけ増加して、圧縮比が低下する。
【００１１】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、弁通路が形成された回転弁からなる機関弁は、回転駆動手段による回転駆動されて択一的に燃焼室に臨む第１壁部および第２壁部を有し、機関弁の閉弁時に、第１閉弁態様時の燃焼室の容積が、第２閉弁態様時の燃焼室の容積よりも大きくなるように、第２壁部は、第２閉弁態様時に燃焼室の一部となる付加空間を形成するための壁構造を有し、第１閉弁態様時と第２閉弁態様時とで圧縮比が変更されることにより、機関弁は、機関弁を開弁および閉弁するための回転駆動手段により回転駆動されて圧縮比を変更することができる第１閉弁態様および第２閉弁態様で閉弁され、しかも機関弁の全ての駆動状態において第２閉弁態様時に付加空間が燃焼室に臨む位置にあるので、圧縮比の変更は回転駆動手段のみにより行われて、機関弁をその回転軸線方向に駆動する必要がなく、圧縮比を変更可能な弁装置の小型化および構造の簡単化が可能になる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の弁装置において、前記弁通路と前記付加空間とは、前記機関弁の回転軸線方向で重なる位置に形成されるものである。
【００１３】
これにより、付加空間と弁通路とを回転軸線方向で間隔をおいて燃焼室に臨むようにする必要がないので、付加空間の形成により弁通路の通路面積の大きさが制約されることは殆どない。
【００１４】
この結果、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、弁通路と付加空間とは、機関弁の回転軸線方向で重なるに位置に形成されることにより、付加空間が形成されたために、弁通路の通路面積の大きさが制約されることは殆どないので、良好な吸排気効率を確保することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の弁装置において、前記壁構造は、前記弁通路を前記燃焼室に連通させる連通路が形成された壁構造であり、前記付加空間は前記弁通路と前記連通路とから構成されるものである。
【００１６】
これにより、弁通路が燃焼室の容積を増加させるために利用されるので、機関弁を大型化することなく大きな容積を有する付加空間が形成される。また、付加空間を形成するためには、連通路のみが形成されればよく、大きな容積の付加空間を形成するために新たに大きな凹部などの付加空間を形成する必要がなく、付加空間を形成することによる機関弁の剛性低下が抑制される。
【００１７】
この結果、請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果、さらには請求項２記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、第２壁部は、弁通路を燃焼室に連通させる連通路が形成された壁構造を有し、付加空間は弁通路と連通路とから構成されることにより、弁通路が付加空間の一部を構成するので、簡単な構造により燃焼室の容積を増加させるための十分な容積を確保することができて、圧縮比の大幅な変更が可能になるうえ、機関弁の剛性の確保が容易である。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項記載の内燃機関の弁装置において、前記内燃機関は複数のシリンダを備え、前記回転駆動手段はシリンダ毎に設けられ、前記機関弁は、前記回転駆動手段により前記シリンダ毎に独立して回転駆動されるものである。
【００１９】
これにより、複数のシリンダのうちの一部のシリンダのみで圧縮比を変更することが可能になるので、例えば圧縮比を低下させる場合にも、一部のシリンダのみの圧縮比を低下させることができて、圧縮比の低下による機関出力の低下を最小限に抑えることできる。
【００２０】
この結果、請求項４記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、複数のシリンダを備える内燃機関において、機関弁がシリンダ毎に設けられた回転駆動手段によりシリンダ毎に独立して回転駆動されることにより、シリンダ毎に独立して圧縮比を変更することができるので、簡単な構造で圧縮比の変更による内燃機関の運転制御を精細に行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１から図１５を参照して説明する。
第１実施例を説明するための図１から図１０のうち、先ず図１，図２を参照すると、本発明の弁装置が適用される内燃機関Ｅは、車両の前部に、クランク軸８の回転軸線が左右方向を指向するように搭載される横置きＶ型４気筒の水冷式４ストローク内燃機関である。内燃機関Ｅは、４つのシリンダＣが２つずつクランク軸８の回転軸線方向Ａ１（以下、軸方向Ａ１という。）に配列されて構成される前後のシリンダ列がＶ字をなすシリンダブロック１と、各シリンダ列の上端に結合されたシリンダヘッド２と、シリンダブロック１の下端に結合されて、シリンダブロック１の下部と共にクランク軸８を収容するクランク室を形成するロアブロック３と、ロアブロック３の下端に結合されたオイルパン４とを備える。
なお、この実施例において、前後左右は、車両を基準としたものであり、車両の前後左右と一致する。
【００２２】
そして、前後のシリンダ列および前後のシリンダヘッド２により、Ｖバンクを構成する前後のバンクＢＦ，ＢＲが構成される。この実施例において、前後のバンクＢＦ，ＢＲの構造は基本的に同一であるので、以下では、主として、前バンクＢＦの構造について説明し、後バンクＢＲで対応する部分には、同一の符号を使用する。
【００２３】
各シリンダＣにはピストン５が摺動自在に嵌合されるシリンダ孔Ｃａが形成され、シリンダブロック１の上部、すなわち上死点でのピストン５の頂面よりもシリンダヘッド２寄りに位置する部分であるヘッド部Ｃｈには、シリンダＣ毎にシリンダ孔Ｃａに連なる燃焼室６が形成される。そして、燃焼室６およびシリンダ孔Ｃａ内での混合気の燃焼により発生する燃焼圧力により駆動されてシリンダ孔Ｃａ内を往復動するピストン５が、コンロッド７を介してクランク軸８を回転駆動する。
【００２４】
シリンダＣ毎に、燃焼室６に開口する１対の吸気口１０ｂをそれぞれ有する１対の分岐ポート１０ａ（図２参照）を備える吸気ポート１０、および燃焼室６に開口する１対の排気口１１ｂをそれぞれ有する１対の分岐ポート１１ａ（図２参照）を備える排気ポート１１が、ヘッド部Ｃｈおよびシリンダヘッド２に渡って形成される。そして、シリンダヘッド２には、前記Ｖバンクの内側に各吸気ポート１０の入口に吸気を導く通路を形成する吸気管１２を備える吸気装置が取り付けられ、前記Ｖバンクの外側に各排気ポート１１の出口からの排気を導く通路を導く排気管１３を備える排気装置が取り付けられる。それゆえ、吸気ポート１０は、燃焼室６に連通する吸気通路の一部を構成し、排気ポート１１は、燃焼室６に連通する排気通路の一部を構成する。
【００２５】
また、吸気管１２には、両分岐ポート１０ａを通り燃焼室６を指向して液体燃料を供給する燃料供給装置としての燃料噴射弁１４が取り付けられる。さらに、シリンダヘッド２に設けられた挿入孔に挿入された点火栓１５が、燃焼室６のほぼ中心に臨むようにヘッド部Ｃｈに取り付けられる。
【００２６】
図２，図３，図６を参照すると、各シリンダＣにおいて、吸気ポート１０の１対の分岐ポート１０ａには、弁通路としての吸気弁通路２１が形成された回転弁としてのボール弁からなる１対の機関弁である第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂが、そして、排気ポート１１の１対の分岐ポート１１ａには、弁通路としての排気弁通路３１が形成された回転弁としてのボール弁からなる１対の機関弁である第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが、それぞれ設けられる。各吸気弁２０ａ，２０ｂおよび各排気弁３０ａ，３０ｂは、それぞれ吸気口１０ｂおよび排気口１１ｂの近傍で各分岐ポート１０ａ，１１ａの燃焼室６寄りの端部に、ヘッド部Ｃｈおよびシリンダヘッド２に跨って形成された収容室１０ｃ，１１ｃに収容される。
【００２７】
ヘッド部Ｃｈには、各吸気弁２０ａ，２０ｂおよび各排気弁３０ａ，３０ｂにそれぞれ気密に接触すると共に吸気弁２０ａ，２０ｂおよび排気弁３０ａ，３０ｂのそれぞれの回転軸線Ｌ１，Ｌ２に対して燃焼室６側（以下、燃焼室側という。）の第１弁座４０を構成する円環状のシール部材が各収容室１０ｃ，１１ｃの燃焼室側の端部で装着される。また、シリンダヘッド２には、各吸気弁２０ａ，２０ｂおよび各排気弁３０ａ，３０ｂと気密に接触すると共に各吸気弁２０ａ，２０ｂおよび各排気弁３０ａ，３０ｂのそれぞれの回転軸線Ｌ１，Ｌ２に対して燃焼室６とは反対側（以下、反燃焼室側という。）の第２弁座４１を構成する円環状のシール部材が、各収容室１０ｃ，１１ｃの反燃焼室側の端部で装着される。
【００２８】
図４を併せて参照すると、吸気弁通路２１および排気弁通路３１は、第１，第２弁座４０，４１により形成される通路面積にほぼ等しい通路面積を有する円柱状の貫通孔から形成され、分岐ポート１０ａおよび分岐ポート１１ａの通路面積に対応して、吸気弁通路２１の通路面積は排気弁通路３１の通路面積よりも大きくされる。同様にして、各吸気弁２０ａ，２０ｂを構成するボール弁の球形部分の径は、排気弁３０ａ，３０ｂを構成するボール弁の球形部分の径より大きい。
【００２９】
第１吸気弁２０ａには、後述する制御装置６０により制御される吸気側駆動機構ＤＩに連結されると共に回転軸線Ｌ１と同軸の連結軸２２が設けられ、第２吸気弁２０ｂは、軸継手４２を介して第１吸気弁２０ａと一体に回転するように連結される。同様に、第１排気弁３０ａには、制御装置６０により制御される排気側駆動機構ＤＥに連結されると共に回転軸線Ｌ２と同軸の連結軸３２が設けられ、第２排気弁３０ｂは、軸継手４２を介して第１排気弁３０ａ，３０ｂと一体に回転するように連結される。
【００３０】
軸継手４２の構造は、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂについても第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂと同様である。そこで、図３，図４を参照して第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂついて説明すると、各軸継手４２は、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂ（第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂについても同様である。）の、回転軸線Ｌ１の方向Ａ２（回転軸線Ｌ２の方向と同一であり、以下、回転軸線方向Ａ２という。）で対向する部分に形成された１対の係合溝４３ａを有する連結部４３と、十字形の係合孔４４ａを有する円環状の連結リング４４と、各連結部４３と連結リング４４とを結合する１対の連結片４５とを備える。そして、各連結片４５が、係合溝４３ａおよび係合孔４４ａに係合することにより、第１吸気弁２０ａおよび第２吸気弁２０ｂが同期して回転するように、そして第１排気弁３０ａおよび第２排気弁３０ｂが同期して回転するように、それぞれ連結される。
【００３１】
それゆえ、前記弁装置は、シリンダ毎の第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂ、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂ、吸気側駆動機構ＤＩ、排気側駆動機構ＤＥおよび後述する駆動制御系を備える。
【００３２】
次に、図２，図４，図５を参照して、吸気側駆動機構ＤＩおよび排気側駆動機構ＤＥについて説明する。両駆動機構ＤＩ，ＤＥは、基本的に同じ構造を有するので、以下の説明では、主に吸気側駆動機構ＤＩを説明するが、吸気側駆動機構ＤＩとの対応関係を明確にするために、必要に応じて排気側駆動機構ＤＥに関連する事項を括弧内に記すこととし、また排気側駆動機構ＤＥにおいて吸気側駆動機構ＤＩの構成要素に対応する構成要素には同一の符号を使用することとする。
【００３３】
図２を参照すると、吸気側駆動機構ＤＩおよび排気側駆動機構ＤＥは、シリンダＣ毎に、そして各シリンダＣの第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂ毎および第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂ毎に別個に設けられる。各吸気側駆動機構ＤＩ（各排気側駆動機構ＤＥ）は、第１吸気弁２０ａ（第１排気弁３０ａ）と軸継手４２を介して第２吸気弁２０ｂ（第２排気弁３０ｂ）とを回転駆動する回転駆動手段としての電動モータ４６と、電動モータ４６の回転駆動力を第１吸気弁２０ａ（第１排気弁３０ａ）に伝達する伝達機構４７とを備える。軸方向Ａ１でのシリンダヘッド２の両側壁にそれぞれ取り付けられた電動モータ４６は、制御装置６０により制御されて、正回転方向および逆回転方向に回転することができる回転軸４６ａを有する。
【００３４】
併せて図４，図５を参照すると、軸方向Ａ１でのヘッド部Ｃｈおよびシリンダヘッド２の両端部に形成されて、シリンダヘッド２に結合されるシリンダヘッドカバー１６（図１参照）で覆われる収納室１７（図４参照）に収納される伝達機構４７は、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂ（第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂ）を所定の角度範囲において開弁方向および閉弁方向に反転可能に回転駆動する回転軸４６ａと一体に回転するように結合されて前記角度範囲に対応する範囲で回転運動をする駆動アーム４８と、連結軸２２，３２に一体に回転するように結合されると共に駆動アーム４８により前記角度範囲で反転可能に回転駆動される駆動軸４９とを備える。駆動アーム４８は、回転軸４６ａに結合される中心部４８ａと、中心部４８ａから径方向外方に延びて円弧状の外周部に形成されたギヤ部４８ｂとを有する。駆動軸４９（図３も参照）は、連結軸２２，３２が圧入により一体に結合される管状の軸部４９ａと、軸部４９ａの外周に全周に渡って形成されたギヤ部４９ｂとを有する。
【００３５】
図５に示されるように、電動モータ４６は、回転軸線方向Ａ２から見て、回転軸４６ａと駆動軸４９とがシリンダ軸線Ｌ３（図１，図４参照）と直交する方向でオフセットするように配置される。これにより、シリンダ軸線方向Ａ３でシリンダヘッド２が高くなることが抑制されて、内燃機関Ｅの大型化が抑制される。
【００３６】
駆動軸４９は、ヘッド部Ｃｈおよびシリンダヘッド２に挟持されて固定される支持軸５０に軸受としての球面軸受５１を介して球面支持される。球面軸受５１は、支持軸５０の円柱状の突出部５０ａの外周に摺動自在に嵌合される凸状の球面を有する内輪５１ａと、駆動軸４９のギヤ部４９ｂ側の端部の内側に圧入されて、内輪５１ａの球面に面接触する凹状の球面を有する外輪５１ｂとから構成される。
【００３７】
それゆえ、各シリンダＣで、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂは、第１吸気弁２０ａが連結軸２２と結合された駆動軸４９を介してヘッド部Ｃｈおよびシリンダヘッド２に球面軸受５１を介して支持され、さらに両吸気弁２０ａ，２０ｂが第１，第２弁座４０，４１に支持されることで、ヘッド部Ｃｈおよびシリンダヘッド２に回転自在に支持される。同様に、各シリンダＣで、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂは、第１排気弁３０ａが連結軸３２と結合された駆動軸４９を介してヘッド部Ｃｈおよびシリンダヘッド２に球面軸受５１を介して支持され、さらに両排気弁３０ａ，３０ｂが第１，第２弁座４０，４１に支持されることで、ヘッド部Ｃｈおよびシリンダヘッド２に回転自在に支持される。
【００３８】
ここで、収容室１０ｃ，１１ｃが形成され、さらに第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂを回転自在に支持するヘッド部Ｃｈおよびシリンダヘッド２は、内燃機関Ｅの機関弁支持部を構成し、この機関弁支持部は、シリンダ孔Ｃａよりもシリンダヘッド２側に位置する。
【００３９】
図２，図４，図６を参照すると、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂは、それぞれ、電動モータ４６により実質的に回転軸線方向Ａ２での移動を伴うことなく、かつ反転可能に回転駆動されて、その回転方向に応じて、その閉弁時に、択一的に燃焼室側で燃焼室６に臨むと共に第１弁座４０の全周に接触して、対応する分岐ポート１０ａ，１１ａを閉塞する第１，第２壁部２３，２４および第１，第２壁部３３，３４を有する。これら第１，第２壁部２３，３３，２４，３４は、回転軸線Ｌ１，Ｌ２に直交する方向で吸気弁通路２１または排気弁通路３１を挟むようにして互いに対向する位置にある。
【００４０】
なお、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが実質的に回転軸線方向Ａ２での移動を伴うことなく回転駆動されるとは、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが回転駆動される際に、前記弁装置を含む内燃機関を製造するうえで発生する部材の誤差やガタなどの製造上での不可避的な要因、および前記弁装置を動作可能にするために必要な僅かな間隙などの動作上必要な要因に基づく第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの回転軸線方向Ａ２での僅かな移動は存在し得ることを意味する。
【００４１】
第１壁部２３，３３において、燃焼室側で第１壁部２３，３３が、第１弁座４０，４１の全周に接触することにより、対応する分岐ポート１０ａ，１１ａを閉塞して、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂまたは第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが閉弁するとき、すなわち第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂのそれぞれの第１閉弁態様時に、燃焼室６に臨む表面である第１壁面２３ａ，３３ａは、吸気弁２０ａ，２０ｂおよび排気弁３０ａ，３０ｂのそれぞれの前記球形部分の球面からなる。
【００４２】
一方、第２壁部２４，３４において、燃焼室側で第２壁部２４，３４が第１弁座４０の全周に接触することにより、対応する分岐ポート１０ａ，１１ａを閉塞して、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが閉弁するとき、すなわち第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの第２閉弁態様時に、燃焼室６に臨む表面である第２壁面２４ａ，３４ａは、ぞれぞれの前記球形部分（図６には、該球形部分の球面が二点鎖線で示されている。）の一部を回転軸線Ｌ１，Ｌ２に平行な平面で切り欠いた形態の平面部２４ａ１，３４ａ１を有する。
【００４３】
それゆえ、第２壁面２４ａ，３４ａにおいて、該平面部２４ａ１，３４ａ１は第１壁面２３ａ，３３ａよりも各吸気弁２０ａ，２０ｂまたは各排気弁３０ａ，３０ｂの中心、すなわち前記球形部分の中心に近い位置を占める後退部２５，３５を構成し、第２壁部２４，３４は後退部２５，３５が形成された壁構造を有する。そのため、第２壁部２４，３４には、後退部２５，３５により、第１壁部２３，３３に比べて、前記球形部分から除かれた体積分の付加空間が形成される。そして、図４に第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂについて示されるように、また第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂについても第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂと同様に、後退部２５および後退部３５により形成される付加空間は、それぞれ、吸気弁通路２１および排気弁通路３１と、回転軸線方向Ａ２で重なる位置に形成される。すなわち、後退部２５および後退部３５の回転軸線方向Ａ２での形成範囲は、それぞれ、吸気弁通路２１および排気弁通路３１の回転軸線方向Ａ２での形成範囲と重なる。
【００４４】
また、各吸気弁２０ａ，２０ｂの球形部分の径は、各排気弁３０ａ，３０ｂの球形部分の径よりも大きいため、この実施例では、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂの第２壁部２４に形成される付加空間の容積は、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの第２壁部３４に形成される付加空間の容積よりも大きくされている。さらに、付加空間は、平面で切り欠いた後退部２５，３５により形成されるので、加工が容易である。
【００４５】
ところで、燃焼室６の容積は、燃焼室６の室壁の一部を構成する閉弁状態にある第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの、燃焼室６に臨む壁部、ここでは第１，第２壁部２３，３３，２４，３４の壁構造に依存する。具体的には、図６に示されるように、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが、第１閉弁態様で閉弁しているときの燃焼室６の容積（以下、最小容積という。）を基準にすると、図７に示されるように、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが、第２閉弁態様で閉弁しているときの燃焼室６の容積は、各吸気弁２０ａ，２０ｂおよび各排気弁３０ａ，３０ｂの第２壁部２４，３４が後退部２５，３５を有している分、すなわち燃焼室６の一部となる付加空間による容積分だけ大きくなって、最大容積になる。
【００４６】
さらには、図８に示されるように、各シリンダＣにおいて、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂが第１閉弁態様で閉弁され、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが第２閉弁態様で閉弁されるとき、燃焼室６の容積（以下、第１中間容積という。）は、最小容積に比べて第２壁部３４の後退部３５により形成される付加空間の容積分だけ大きくなる。また、図９に示されるように、各シリンダＣにおいて、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂが第２閉弁態様で閉弁され、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが第１閉弁態様で閉弁されるとき、燃焼室６の容積（以下、第２中間容積という。）は、最小容積に比べて第２壁部２４の後退部２５により形成される付加空間の容積分だけ大きくなり、また第１中間容積よりも大きくなる。
【００４７】
なお、第１閉弁態様のときは、吸気ポート１０の各分岐ポート１０ａおよび排気ポート１１の各分岐ポート１１ａは、反燃焼室側で第２弁座４１の全周に接触する第２壁部２４，３４によっても閉塞され、同様に第２閉弁態様のときは、各分岐ポート１０ａおよび各分岐ポート１１ａは、反燃焼室側で第２弁座４１の全周に接触する第１壁部２３，３３によっても閉塞される。
【００４８】
次に、電動モータ４６の駆動制御系は、制御装置６０と電流制御部６１と各種運転状態検出センサとを備える。図２を参照すると、各電動モータ４６は、内燃機関Ｅの運転状態に応じて、クランク軸８の回転角に対応して所定の開閉時期で吸気ポート１０および排気ポート１１を開閉すると共に圧縮比を変更するために、制御手段としての電子的制御装置６０（ＥＣＵ）でその回転が制御されることにより、回転軸４６ａを正回転方向または逆回転方向に回転させて、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂを開弁方向または閉弁方向に前記角度範囲で反転可能に回転駆動する。
【００４９】
そのため、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂに関して、回転方向としての開弁方向および閉弁方向と、停止を含む回転速度と、開弁開始時期および開弁終了時期（すなわち閉弁時期）とを制御する制御装置６０には、内燃機関Ｅの運転状態を検出するための各種の運転状態検出センサからの検知信号が入力される。制御装置６０では、これら検知信号に基づいて、機関運転状態に対応した第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの前述の回転方向や回転速度や開閉時期などに対応する電動モータ４６の回転方向、回転速度および回転開始時期・停止時期などが演算されて、電動モータ４６の駆動信号が決定され、該駆動信号が各電動モータ４６に供給される駆動電流を制御する電流制御部６１に出力され、該駆動信号に対応して電流制御部６１から出力される電流に応じて各電動モータ４６の回転が制御される。
【００５０】
各種の運転状態検出センサは、ここでは、内燃機関Ｅの吸入空気量を検出する吸入空気量センサ６２と、燃料噴射弁１４から供給される燃料量を検出する燃料量センサ６３と、各シリンダＣでのノッキングの発生を検出するノックセンサ６４、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ６５と、内燃機関Ｅの暖機状態を検出するために機関温度を検出する機関温度センサ６６、例えば冷却水の温度を検出する冷却水温センサと、クランク軸８の回転速度を検出する回転速度センサ６７と、クランク軸８の回転角を検出する回転角度位置センサ６８と、内燃機関Ｅの始動時を検出する始動センサ６９、例えばスタータスイッチとから構成される。
【００５１】
また、圧縮比を変更する制御は、前記運転状態検出センサからの検知信号に基づいて得られる内燃機関Ｅの負荷、回転速度およびノッキング発生の有無などの内燃機関Ｅの運転状態に応じて行われる。
【００５２】
次に、図２，図６〜図１０を参照して、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの動作について説明する。
先ず、最低圧縮比での運転が好ましい負荷域および回転速度域において、また圧縮圧力の低減により始動を容易にすることが好ましい内燃機関Ｅの始動時においては、前記運転状態検出センサに基づいてそれら運転域を判別した制御装置６０が、圧縮比を各燃焼室６で最低圧縮比が設定される駆動信号を出力する。この駆動信号に基づいて、図７に示されるように、シリンダＣ毎に、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが第２閉弁態様で閉弁する。この状態では、各燃焼室６の容積は、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂのそれぞれの第２壁部２４，３４の後退部２５，３５により形成された付加空間の容積の分だけ増加して、燃焼室６の容積は最大容積になり、最低圧縮比で内燃機関Ｅが運転される。
【００５３】
このとき、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂは、吸気のために図示された閉弁状態から開弁方向Ｒ１に回転駆動されることで開弁され、閉弁方向Ｒ２に回転駆動されて閉弁されて吸気が終了し、その後の圧縮行程の一部、膨張行程および排気行程の一部では停止していて、図示の閉弁状態に維持される。
【００５４】
高出力が求められる出力重視の負荷域および回転速度域においては、制御装置６０からの指令により、図６に示されるように、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが第１閉弁態様で閉弁する。この状態では、各燃焼室６の容積は最小容積になり、最高圧縮比で内燃機関Ｅが運転される。
【００５５】
なお、最低圧縮比での運転から最高圧縮比への移行時には、電動モータ４６により、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが、図７に示される閉弁状態から、吸気のときに開弁方向Ｒ１に回転駆動された後、今まで閉弁方向Ｒ２とは逆方向の回転方向となる閉弁方向Ｒ４（図６参照）に回転駆動されて、第１閉弁態様で閉弁する。その後、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが第１閉弁態様で閉弁される間は、それらの開弁方向Ｒ３は今までとは逆方向となる。
【００５６】
この第１閉弁態様での運転中に、ノッキングが１つの特定のシリンダＣで発生したとすると、ノックセンサ６４からの検知信号により、制御装置６０は、該特定のシリンダＣでの圧縮比を低下させる駆動信号を出力する。そして、この駆動信号が、該特定のシリンダＣの第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂを第２閉弁態様で閉弁させて、圧縮比を低下させるものであるときは、電動モータ４６により、それら両吸気弁２０ａ，２０ｂおよび両排気弁３０ａ，３０ｂを、図６に示される閉弁状態から、吸気のときに開弁方向Ｒ３に回転させた後、今までの閉弁方向Ｒ４とは逆方向の回転方向となる閉弁方向Ｒ２（図７参照）に回転させて、第２閉弁態様で閉弁させる。そして、ノッキングが発生しなくなったときは、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂは、第２閉弁態様から第１閉弁態様への移行するように電動モータ４６により回転駆動されて、高出力が得られる最高圧縮比で運転される。
【００５７】
なお、燃費重視の運転域では、図１０に示されるように、燃料消費率は圧縮比の関数であり、最良の燃料消費率が得られる圧縮比γＬ，γＨは、内燃機関Ｅの負荷の増加に対応して低下するので、制御装置６０により、内燃機関Ｅの負荷が大きくなるにつれて圧縮比が低下するように圧縮比が変更される。そのために、各シリンダＣにおいて、負荷の増加に応じて、図６に示されるように、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが第１閉弁態様で閉弁される態様から、図８に示されるように、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂが第１閉弁態様で閉弁され、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが第２閉弁態様で閉弁される態様、そして図９に示されるように、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂが第２閉弁態様で閉弁され、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが第１閉弁態様で閉弁される態様を経て、図７に示されるように、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが第２弁態様で閉弁される態様となるように、次第に圧縮比が低下する態様で第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが回転駆動される。
【００５８】
次に、前述のように構成された実施例の効果について説明する。
各シリンダＣにおいて、吸気弁通路２１が形成されたボール弁からなる第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび排気弁通路３１が形成されたボール弁からなる第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂは、それぞれ、電動モータ４６により実質的に回転軸線方向Ａ２での移動を伴うことなく回転駆動されて択一的に燃焼室６に臨む第１壁部２３，３３および第２壁部２４，３４を有し、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの閉弁時に、第１閉弁態様時の燃焼室６の容積が、第２閉弁態様時の燃焼室６の容積よりも大きくなるように、第２壁部２４，３４は、第２閉弁態様時に燃焼室６の一部となる付加空間を形成する後退部２５，３５が形成された壁構造を有し、第１閉弁態様時と第２閉弁態様時とで圧縮比が変更されることにより、吸気ポート１０および排気ポート１１をそれぞれ開閉する第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂは、対応する電動モータ４６により回転駆動されて、第１閉弁態様のときに比べて、燃焼室６の容積が付加空間の容積分だけ増加することで圧縮比を変更することができる第２閉弁態様とされ、しかも第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの全ての駆動状態において、第２閉弁態様時に付加空間が燃焼室６に臨む位置にある、すなわち付加空間がそれぞれ吸気ポート１０の吸気口１０ｂおよび排気ポート１１の排気口１１ｂと回転軸線方向Ａ２で重なる位置に設けられるので、圧縮比の変更は電動モータ４６のみにより行われて、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂを回転軸線方向Ａ２に駆動する必要がなく、圧縮比を変更可能な弁装置の小型化および構造の簡単化が可能になる。
【００５９】
また、吸気弁通路２１および排気弁通路３１と後退部２５，３５により形成される付加空間とは、回転軸線方向Ａ２で重なるに位置に形成されることにより、付加空間と吸気弁通路２１および排気弁通路３１とを回転軸線方向Ａ２で間隔をおいて燃焼室６に臨むようにする必要がなく、付加空間が形成されたために、吸気弁通路２１および排気弁通路３１の通路面積の大きさが制約されることが殆どないので、良好な吸排気効率を確保することができる。
【００６０】
４気筒内燃機関Ｅにおいて、第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが、シリンダＣ毎に設けられた電動モータ４６によりシリンダＣ４毎に独立して回転駆動されることにより、シリンダＣ毎に独立して圧縮比を変更することができるので、簡単な構造で圧縮比の変更による内燃機関Ｅの燃費重視の運転制御を精細に行うことができる。
【００６１】
そして、高圧縮比での出力重視の運転時に、ノッキングが一部のシリンダＣで発生した場合には、該一部のシリンダＣのみの圧縮比を低下させるように、該一部のシリンダＣの第１，第２吸気弁２０ａ，２０ｂおよび第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂを第２閉弁態様で閉弁させることにより、圧縮比を低下させる場合にも、一部のシリンダＣのみの圧縮比を低下させることができて、圧縮比の低下による内燃機関Ｅの出力の低下を最小限に抑えることできる。
【００６２】
次に、図１１，図１２を参照して、本発明の第２実施例を説明する。この第２実施例は、第１実施例とは第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの第２壁部３４の壁構造のみが相違し、その他は電動モータ４６の前記駆動制御系を含めて基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【００６３】
この第２実施例では、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの第２壁部３４は、第２閉弁態様のときに排気弁通路３１と燃焼室６とを連通させるように一端が第２壁面に開口すると共に他方が排気弁通路３１に開放する貫通孔からなる連通路３９が形成された壁構造を有する。このため、図１２に示されるように、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂが第２閉弁態様で閉弁するときは、排気弁通路３１および連通路３９を含み、さらに各収容室１１ｃにおいて排気弁通路３１と連通する空間１１ｃ１をも含んで構成される付加空間の容積分だけ燃焼室６の容積が拡大される。このとき、排気弁通路３１、連通路３９および空間１１ｃ１から構成される付加空間と排気弁通路３１とが、回転軸線方向Ａ２で重なる位置に形成されることは明らかである。
【００６４】
これにより、第２壁部３４には連通路３９が形成されるため、図１１に示されるように、各排気弁３０ａ，３０ｂが第１閉弁態様のとき、排気ポート１１の各分岐ポート１１ａは、燃焼室側で第１弁座４０の全周に接触する第１壁部３３のみにより閉塞されると同時に、反燃焼室側で連通路３９を介して排気弁通路３１と連通する。このとき、各吸気弁２０ａ，２０ｂも第１閉弁態様にあり、燃焼室６の容積は最小容積になって、内燃機関Ｅは、最高圧縮比で運転される。
【００６５】
そして、第１実施例と同様に開弁方向Ｒ１および閉弁方向Ｒ２の変更により、図１２に示されるように、各吸気弁２０ａ，２０ｂおよび各排気弁３０ａ，３０ｂが第２閉弁態様のとき、各分岐ポート１１ａは反燃焼室側で第２弁座４１の全周に接触する第１壁部３３のみにより閉塞されると同時に、燃焼室側で排気弁通路３１が連通路３９を介して燃焼室６と連通する。このとき、燃焼室６の容積は最大容積になり、内燃機関Ｅは、最低圧縮比で運転される。
【００６６】
この第２実施例によれば、第１実施例と同様の効果が奏されるほか、次の効果が奏される。すなわち、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの第２壁部３４は、第２閉弁態様時に排気弁通路３１を燃焼室６に連通させる連通路３９が形成された壁構造を有し、付加空間は排気弁通路３１と連通路３９と空間１１ｃ１とから構成されることにより、排気弁通路３１、さらには空間１１ｃ１が燃焼室６の容積を増加させるために利用されて、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂを大型化することなく大きな容積を有する付加空間が形成されるので、簡単な構造により燃焼室６の容積を増加させるための十分な容積を確保することができて、圧縮比の大幅な変更が可能になる。そのうえ、付加空間を形成するためには、連通路３９のみが形成されればよく、大きな容積の付加空間を形成するために新たに大きな凹部等の付加空間を形成する必要がなく、付加空間を形成することによる第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの剛性低下が極力防止されるので、第１，第２排気弁３０ａ，３０ｂの剛性の確保が容易である。
【００６７】
次に、図１３，図１４を参照して、本発明の第３実施例を説明する。この第３実施例は、第１実施例とは電動モータ４６が、吸気弁２６毎および排気弁３６毎に設けられる点および各シリンダＣにおける吸気ポートおよび排気ポートの配置が主に相違し、その他は電動モータ４６の前記駆動制御系を含めて基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【００６８】
図１３を参照すると、各シリンダＣにおいて１対の吸気弁２６が、前バンクＢＦおよび後バンクＢＦのそれぞれにおいて各シリンダＣのシリンダ軸線Ｌ３を含む面である中心面を挟んで配置され、１対の排気弁３６も前記中心面を挟んで配置される。そして、前記中心面に対して前記Ｖバンクの内側寄りの吸気弁２６および排気弁３６に対して、吸気弁２６毎および排気弁３６毎に前記Ｖバンクの内側で電動モータ４６がシリンダヘッド２に取り付けられ、前記中心面に対して前記Ｖバンクの外側寄りの吸気弁２６および排気弁３６に対して、吸気弁２６毎および排気弁３６毎に前記Ｖバンクの外側で電動モータ４６がシリンダヘッド２に取り付けられる。
【００６９】
さらに、各吸気弁２６および各排気弁３６は、第１実施例とは異なり、伝達機構４７を介することなくそれら弁の連結軸２７，３７に電動モータ４６の回転軸４６ａが直結される。
【００７０】
各シリンダＣにおいて、１つの吸気弁２６毎および１つの排気弁３６毎の第１，第２閉弁態様の組合せにより、図１４（Ａ）〜（Ｉ）に示されるように、９つの異なる圧縮比での内燃機関Ｅの運転が可能になり、例えば、燃費重視の運転域では、内燃機関Ｅの負荷の増加に応じて圧縮比が次第に小さくなるように（図１０参照）、これら９つの閉弁態様をとるように各吸気弁２６および各排気弁３６が電動モータ４６により回転駆動されることで、燃費改善のための圧縮比の変更を精細に行うことができる。
【００７１】
なお、図１４において、圧縮比は、最低圧縮比の状態になる（Ａ）から最高圧縮比の状態になる（Ｉ）の順に高くなる。そして、「高」は吸気弁または排気弁が第１閉弁態様、すなわち高圧縮比となる閉弁態様で閉弁することを示し、「低」は吸気弁または排気弁が第２閉弁態様、すなわち低圧縮比となる閉弁態様でで閉弁することを示す。また、第３実施例では、第１，第２排気弁３６のそれぞれの第２壁部（第２壁部３４と同様の壁構造を有する。）により形成される付加空間の合計の容積は、第１，第２吸気弁２６のそれぞれの第２壁部（第２壁部２４と同様の壁構造を有する。）により形成される付加空間の容積よりも大きく設定されている。
【００７２】
それゆえ、この第３実施例によれば、第１実施例と同様の効果が奏されるほか、次の効果が奏される。すなわち、圧縮比を変更するために、制御装置６０により制御される電動モータ４６により、シリンダＣ毎に第１実施例と同様の態様で１対の吸気弁２６および１対の排気弁３６を回転駆動することができるほかに、各シリンダＣにおいて、１つの吸気弁２６毎、および１つの排気弁３６毎の第１，第２閉弁態様による圧縮比の変更が可能になって、より多くの圧縮比により、燃費重視などでの内燃機関Ｅの一層精細な運転制御が可能になる。
【００７３】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
第１，第３実施例において、１対の吸気弁２０ａ，２０ｂ，２６の第２壁部が互いに異なる容積の付加空間を形成するものであってもよく、同様に、１対の排気弁３０ａ，３０ｂ，３６の第２壁部が互いに異なる容積の付加空間を形成するものであってもよい。また、一方の吸気弁２０ａ，２０ｂ，２６のみまたは一方の排気弁３０ａ，３０ｂ，３６のみの第２壁部が前記後退部を有するものであってもよい。さらに、吸気弁２０ａ，２０ｂ，２６または排気弁３０ａ，３０ｂ，３６の第２壁部が、第２実施例の第２壁部２４，３４の連通路３９と同様に、吸気弁通路２１または排気弁通路３１と燃焼室６とを連通させる連通路が形成された壁構造を有するものであってもよい。
【００７４】
シリンダヘッド２に燃焼室６が形成され、シリンダヘッド２がシリンダ軸線方向Ａ３に二分される第１シリンダヘッド部および第２シリンダヘッド部から構成されて、前記機関弁支持部が第１，第２シリンダヘッド部から構成され、第１，第２シリンダヘッド部に渡って吸気弁および排気弁が配置されてもよい。
【００７５】
第２実施例では、吸気弁２０ａ，２０ｂおよび排気弁３０ａ，３０ｂのうち、排気弁３０ａ，３０ｂのみに排気弁通路３１と燃焼室６とを連通させる連通路３９が形成されたが、吸気弁２０ａ，２０ｂのみに、第２閉弁態様時に吸気弁通路２１と燃焼室６とを連通させる連通路が形成されてもよく、さらには吸気弁２０ａ，２０ｂおよび排気弁３０ａ，３０ｂに、第２閉弁態様時に、それぞれ吸気弁通路２１および排気連通路３９と燃焼室６とを連通させる連通路が形成されてもよい。
【００７６】
吸気弁２０ａ，２０ｂおよび排気弁３０ａ，３０ｂの第２壁部２４，３４は、第２壁面に凹部が形成された壁構造を有し、付加空間が該凹部により形成される空間であってもよい。さらに、付加空間は、燃焼室６の容積を変更できるものであれば、どのような空間であってもよい。また、後退部２５，３５は、平面でなくてもよいし、吸気弁２０ａ，２０ｂおよび排気弁３０ａ，３０ｂの第１壁面は、球面である必要はない。
【００７７】
吸気弁２０ａ，２０ｂ，２６の吸気弁通路２１および排気弁３０ａ，３０ｂ，３６の排気弁通路３１である弁通路が円柱状の貫通孔である場合、図１５に示されるように、第２壁部２４，３４の後退部２５，３５が、弁通路の軸線に直交する平面での断面形状がその中央部で最も肉厚が大きくなるように外方に凸となる湾曲した曲面から構成されてもよい。この第２壁部２４，３４の構造により、後退部２５，３５が平面（図中二点鎖線で示されている。）であるときに第２壁部２４，３４の壁厚が最も薄くなる壁部分の壁厚を大きくして、第２壁部２４，３４の剛性を確保したうえで、それ以外の壁部分の壁厚を小さくして、後退部２５，３５により形成される付加空間の容積を大きくすることができる。
【００７８】
内燃機関Ｅは、１つのシリンダに対して、１つの吸気弁および１つの排気弁を有するものであってもよく、また１つの吸気弁（または排気弁）および２つの排気弁（または吸気弁）を有するものであってもよい。さらに、吸気弁および排気弁のうち、吸気弁のみまたは排気弁のみが球状の弁体からなるものであってもよい。
【００７９】
前記実施例では、吸気弁通路２１および排気弁通路３１は、貫通孔から構成されたが、溝から構成されてもよい。また、吸気弁２０ａ，２０ｂ，２６および排気弁３０ａ，３０ｂ，３６は、ボール弁から構成されたが、弁通路が形成された円柱状の弁体を有する回転弁から構成されてもよい。その場合、後退部は、前記弁体の円柱部分の円柱面よりも、円柱の中心軸線に近い位置を占める面で構成される。
【００８０】
回転駆動手段は、前記各実施例では、電動モータ４６であったが、油圧などの液圧で駆動される液圧式モータであってもよく、さらに、電動モータ以外の電磁気的アクチュエータであってもよい。
【００８１】
内燃機関Ｅは、Ｖ型４気筒内燃機関以外の多気筒内燃機関であってもよく、また単気筒内燃機関であってもよい。内燃機関Ｅは、前記実施例では車両に使用されるものであったが、鉛直方向を指向するクランク軸を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である弁装置が適用されるＶ型内燃機関の概略の左側面図である。
【図２】図１の前後のバンクをシリンダ軸線方向で上方から見た概略の平面図および電動モータの駆動制御系の説明図である。
【図３】図１の第１実施例における吸気弁および弁座の斜視図である。
【図４】弁装置の駆動機構については、図５の概ねＩＶａ−ＩＶａ線での断面図であり、吸気弁については、図５の概ねＩＶｂ−ＩＶｂ線での断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線での吸気弁および排気弁を中心とした概略の断面図であり、吸気弁および排気弁が第１閉弁態様にあるときのものである。
【図７】図６と同様の断面図であり、吸気弁および排気弁が第２閉弁態様にあるときのものである。
【図８】図６と同様の断面図であり、吸気弁が第１閉弁態様にあり、排気弁が第２閉弁態様にあるときのものである。
【図９】図６と同様の断面図であり、吸気弁が第２閉弁態様にあり、排気弁が第１閉弁態様にあるときのものである。
【図１０】圧縮比と燃料消費率との関係を説明するためのグラフである。
【図１１】本発明の第２実施例である弁装置を示し、第１実施例の図６に対応する断面図であり、吸気弁および排気弁が第２閉弁態様にあるときのものである。
【図１２】図１１と同様の断面図であり、吸気弁および排気弁が第２閉弁態様にあるときのものである。
【図１３】本発明の第３実施例である弁装置を示し、第１実施例の図２に対応する概略の平面図である。
【図１４】図１３の弁装置において、１つのシリンダで異なる圧縮比を得るための吸気弁および排気弁の第１，第２閉弁態様の組合せを説明する模式図である。
【図１５】第１〜第３実施例に使用される吸気弁および排気弁の変形例を示し、図４に相当する断面での要部断面図である。
【符号の説明】
１…シリンダブロック、２…シリンダヘッド、３…ロアブロック、４…オイルパン、５…ピストン、６…燃焼室、７…コンロッド、８…クランク軸、１０…吸気ポート、１１…排気ポート、１２…吸気管、１３…排気管、１４…燃料噴射弁、１５…点火栓、１６…シリンダヘッドカバー、１７…収納室、
２０ａ，２０ｂ…吸気弁、２１…吸気弁通路、２２…連結軸、２３…第１壁部、２４…第２壁部、２５…後退部、２６…吸気弁、３７…連結軸、
３０ａ，３０ｂ…排気弁、３１…排気弁通路、３２…連結軸、３３…第１壁部、３４…第２壁部、３５…後退部、３６…排気弁、３７…連結軸、３９…連通路、
４０，４１…弁座、４２…軸継手、４３…連結部、４４…連結リング、４５…連結片、４６…電動モータ、４７…伝達機構、４８…駆動アーム、４９…駆動軸、５０…支持軸、５１…球面軸受、
６０…制御装置、６１…電流制御部、６２〜６９…センサ、
Ｅ…内燃機関、Ｃ…シリンダ、ＢＦ，ＢＲ…バンク、Ａ１〜Ａ３…方向、Ｌ１，Ｌ２…回転軸線、Ｌ３…シリンダ軸線、ＤＩ，ＤＥ…駆動機構、Ｒ１，Ｒ３…開弁方向、Ｒ２，Ｒ４…閉弁方向、γＬ，γＨ…圧縮比。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月19日(2002.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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