(57)【要約】【課題】内燃機関の出力、燃費の向上を図ることができる内燃機関の吸排気装置を提供すること。【解決手段】吸気ポート５１および排気ポート５２と対向する位置に吸気孔２４および排気孔２５が形成された天井部２１を有するシリンダー２と、吸気ポート５１と吸気孔２４との連通および排気ポート５２と排気孔２５との連通を行うバルブ孔３１を有するメインロータリーバルブ３と、メインロータリーバルブ３を回転させるメインモータ４の駆動を制御し、メインロータリーバルブ３の回転角速度を変化させるＥＣＵ９とを備える内燃機関の吸排気装置１であって、ＥＣＵ９は、内燃機関の運転状態に応じて、吸気ポート５１と吸気孔２４との連通開始から連通終了まで、あるいは排気ポート５１と排気孔２５との連通開始から連通終了までの少なくともいずれか一方におけるメインロータリーバルブ３の回転角速度を変化させ、吸気連通時間あるいは排気連通時間を変化させる。【選択図】        図１
2005264904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーブロックとピストンとの間に配置され、かつ当該ピストンの上死点側に閉塞する天井部を有するとともに、当該天井部のシリンダーヘッドに形成された吸気ポートおよび排気ポートのそれぞれの開口部と対向する位置に吸気孔および排気孔が形成されたシリンダーと、
前記シリンダーの天井部と前記シリンダーヘッドとの間に回転自在に支持され、前記シリンダーヘッドの吸気ポートと前記シリンダーの吸気孔との連通および前記シリンダーヘッドの排気ポートと前記シリンダーの排気孔との連通を行う少なくとも１以上のメインバルブ孔を有するメインロータリーバルブと、
前記メインロータリーバルブを回転させるメイン駆動手段と、
前記メイン駆動手段の駆動を制御することで、前記メインロータリーバルブの回転角速度を変化させる回転角速度制御手段と、
を備える内燃機関の吸排気装置であって、前記回転角速度制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記シリンダーヘッドの吸気ポートと前記シリンダーの吸気孔との連通開始から連通終了まで、あるいは前記シリンダーヘッドの排気ポートと前記シリンダーの排気孔との連通開始から連通終了までの少なくともいずれか一方における前記メインロータリーバルブの回転角速度を変化させることを特徴とする内燃機関の吸排気装置。
【請求項２】
前記メインロータリーバルブと前記シリンダーヘッドとの間に回転自在に支持され、前記シリンダーヘッドの吸気ポートと前記メインロータリーバルブのメインバルブ孔との連通および前記シリンダーヘッドの排気ポートと前記メインロータリーバルブのメインバルブ孔との連通を行う少なくとも１以上のサブバルブ孔を有するサブロータリーバルブと、
前記サブロータリーバルブを回転させるサブ駆動手段と、
前記サブ駆動手段の駆動を制御することで、前記サブロータリーバルブと前記メインロータリーバルブとの位相差を変化させる位相差制御手段と、
をさらに備え、前記位相差制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記シリンダーヘッドの吸気ポートと前記シリンダーの吸気孔との連通開始から連通終了まで、あるいは前記シリンダーヘッドの排気ポートと前記シリンダーの排気孔との連通開始から連通終了までの少なくともいずれか一方における前記サブロータリーバルブと前記メインロータリーバルブとの位相差を変化させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸排気装置に関し、さらに詳しくは内燃機関の吸排気をロータリーバルブにより行う内燃機関の吸排気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の吸排気装置は、この内燃機関のシリンダーヘッドの吸気ポートに設けられた１以上の吸気バルブとこのシリンダーヘッドの排気ポートに設けられた１以上の排気バルブとにより構成されている。この吸気バルブおよび排気バルブは、それぞれ内燃機関のクランクシャフトにタイミングチェーンを介して連結されたインテークカムシャフトに取り付けられたインテークカムおよびエキゾーストカムシャフトに取り付けられたエキゾーストカムにより動作する。つまり、インテークカムおよびエキゾーストカムがクランクシャフトの回転とともに回転し、このインテークカムおよびエキゾーストカムが回転することで吸気バルブおよび排気バルブは、それぞれ吸気ポートと内燃機関の各気筒の燃焼室との間および排気ポートとこの燃焼室との間で往復運動を行う。
【０００３】
例えば、４サイクルの内燃機関では、吸気バルブおよび排気バルブは、各工程に応じて開閉を行う。内燃機関の吸気工程では、吸気バルブのみがインテークカムにより開かれ、この内燃機関の各気筒の燃焼室にこの内燃機関の吸気系統から空気のみあるいは空気および燃料が吸気される。内燃機関の圧縮工程では、吸気バルブおよび排気バルブがそれぞれインテークカムおよびエキゾーストカムにより閉じられ、上記吸気された空気のみと燃焼室内で噴射された燃料との混合気あるいは吸気された空気および燃料の混合気が燃焼室内で圧縮される。内燃機関の爆発膨張工程では、吸気バルブおよび排気バルブがそれぞれインテークカムおよびエキゾーストカムにより閉じられたままで、圧縮された上記混合気が点火プラグの着火により爆発し、燃焼ガスとなりこの内燃機関のピストンを押し下げクランクシャフトに回転力（トルク）が発生する。内燃機関の排気工程では、排気バルブのみがエキゾーストカムにより開かれ、上記燃焼しきった燃焼ガスである排気ガスが燃焼室から排気系統に排気される。
【０００４】
ところで、上記一般的な内燃機関の吸排気装置では、この内燃機関の吸気工程において、吸気バルブが内燃機関の吸気ポートから燃焼室内に移動することで、この吸気ポートから燃焼室内に吸気される吸気系統からの空気のみあるいは空気および燃料の流れが阻害される。つまり、吸気バルブが存在することにより、内燃機関の吸気工程において、ポンプ損失が発生し、この内燃機関の出力、燃費の向上を図ることができないものであった。さらに、上記一般的な内燃機関の吸排気装置では、この内燃機関の機関回転数が上昇すると、燃焼室内の混合気と排気ガスとの交換、つまりガス交換が不十分になるため、吸気バルブおよび排気バルブが同時に開くバルブオーバーラップ期間を設けている。これにより、内燃機関の吸気工程において燃焼室内に排気ガスが残留したり、吸気された空気のみあるいは空気および燃料が排気バルブを介して燃焼室内から排気系統に流出したりするために内燃機関の燃焼効率が低下し、この内燃機関の出力、燃費のさらなる向上を図ることが困難であった。
【０００５】
そこで、特許文献１および特許文献２に示すように、上記一般的な内燃機関の吸排気装置に用いられる吸気バルブおよび排気バルブのかわりに、１以上のバルブ孔を有するロータリーバルブを用いる技術が提案されている。特許文献１に示す従来の内燃機関の吸排気装置では、内燃機関の各気筒の燃焼室の天井部としてロータリーバルブ（ロータリーヘッドバルブ）を用いる。これにより、このロータリーバルブが回転することで、シリンダーヘッドに形成された吸気ポートおよび排気ポートと燃焼室との連通が行われるものである。一方、特許文献２に示す従来の内燃機関の吸排気装置では、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとは別個に設けられたシリンダー（第一シリンダーヘッドカバー）との間にロータリーバルブ（第二シリンダーヘッドカバー）を配置する。これにより、このロータリーバルブが回転することで、シリンダーヘッドに形成された吸気ポート（吸気管）とシリンダーに形成された吸気孔（吸気ポート）、シリンダーヘッドに形成された排気ポート（排気管）とシリンダーに形成された排気孔（排気ポート）との連通を行い、この吸気ポートおよび排気ポートと燃焼室との連通が行われるものである。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５０−１４３９１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１８２５１２号公報
【０００７】
これら特許文献１および特許文献２に示す従来の内燃機関の吸排気装置では、吸気バルブおよび排気バルブの代わりにロータリーバルブを用いるため、一般的な内燃機関の吸排気装置のようにバルブによる空気のみあるいは空気および燃料の流れおよび排気ガスの流れが阻害されず、内燃機関の出力、燃費の向上を図ることができるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記従来の内燃機関の吸排気装置では、内燃機関の出力、燃費の向上を図るために、内燃機関の吸気工程において、内燃機関の運転状態に応じてシリンダーヘッドの吸気ポートとシリンダーの吸気孔との連通面積、連通時間などを変化させ、内燃機関の排気工程において、内燃機関の運転状態に応じてシリンダーヘッドの排気ポートとシリンダーの排気孔との連通面積、連通時間など変化させる必要がある。ここで、上記特許文献１および特許文献２に示す従来の内燃機関の吸排気装置では、ロータリーバルブは内燃機関のクランクシャフト回転数に基づいて回転させることのみが開示されている。具体的には、クランクシャフトが１回転する間にロータリーバルブを１／２回転させる、つまり４サイクルの内燃機関が全工程（クランクシャフトが２回転）を行う間にロータリーバルブが１回転する旨の開示がされている。つまり、内燃機関の運転状態に応じて、シリンダーヘッドの吸気ポートとシリンダーの吸気孔との連通面積や連通時間、およびシリンダーヘッドの排気ポートとシリンダーの排気孔との連通面積や連通時間をどのように変化させるかは開示されておらず、内燃機関の出力、燃費のさらなる向上の余地がある。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の出力、燃費の向上を図ることができる内燃機関の吸排気装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、シリンダーブロックとピストンとの間に配置され、かつピストンの上死点側に閉塞する天井部を有するとともに、天井部のシリンダーヘッドに形成された吸気ポートおよび排気ポートのそれぞれの開口部と対向する位置に吸気孔および排気孔が形成されたシリンダーと、シリンダーの天井部とシリンダーヘッドとの間に回転自在に支持され、シリンダーヘッドの吸気ポートとシリンダーの吸気孔との連通およびシリンダーヘッドの排気ポートとシリンダーの排気孔との連通を行う少なくとも１以上のメインバルブ孔を有するメインロータリーバルブと、メインロータリーバルブを回転させるメイン駆動手段と、メイン駆動手段の駆動を制御することで、メインロータリーバルブの回転角速度を変化させる回転角速度制御手段とを備える内燃機関の吸排気装置であって、回転角速度制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて、シリンダーヘッドの吸気ポートとシリンダーの吸気孔との連通開始から連通終了まで、あるいはシリンダーヘッドの排気ポートとシリンダーの排気孔との連通開始から連通終了までの少なくともいずれか一方におけるメインロータリーバルブの回転角速度を変化させることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、メインロータリーバルブのメインバルブ孔は、回転角速度制御手段により、メイン駆動手段を介して、内燃機関の運転状態に応じて、シリンダーヘッドの吸気ポートとシリンダーの吸気孔と間の通過する時間、あるいはシリンダーヘッドの排気ポートとシリンダーの排気孔と間の通過する時間の少なくとも一方が制御される。つまり、シリンダーヘッドの吸気ポートとシリンダーの吸気孔との連通時間（以下、「吸気連通時間」と称する。）、あるいはシリンダーヘッドの排気ポートとシリンダーの排気孔との連通時間（以下、「排気連通時間」と称する）の少なくとも一方が内燃機関の運転状態に応じて変化する。従って、例えば、シリンダーヘッドの吸気ポートとシリンダーの吸気孔との連通面積（以下、「吸気連通面積」と称する）、あるいはシリンダーヘッドの排気ポートとシリンダーの排気孔との連通面積（以下、「排気連通面積」と称する）が一定で、吸気連通時間あるいは排気連通時間を長くすることができる。これにより、内燃機関の高回転時における体積効率を向上するこができる。また、例えば、吸気連通面積、あるいは排気連通面積が一定で、吸気連通時間あるいは排気連通時間を短くすることができる。これにより、内燃機関の中回転時および低回転時における体積効率が向上し、ポンピングロスを低減することができる。
【００１２】
また、この発明では、上記内燃機関の吸排気装置において、メインロータリーバルブとシリンダーヘッドとの間に回転自在に支持され、シリンダーヘッドの吸気ポートとメインロータリーバルブのメインバルブ孔との連通およびシリンダーヘッドの排気ポートとメインロータリーバルブのメインバルブ孔との連通を行う少なくとも１以上のサブバルブ孔を有するサブロータリーバルブと、サブロータリーバルブを回転させるサブ駆動手段と、サブ駆動手段の駆動を制御することで、サブロータリーバルブとメインロータリーバルブとの位相差を変化させる位相差制御手段とをさらに備え、位相差制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて、シリンダーヘッドの吸気ポートとシリンダーの吸気孔との連通開始から連通終了まで、あるいはシリンダーヘッドの排気ポートとシリンダーの排気孔との連通開始から連通終了までの少なくともいずれか一方におけるサブロータリーバルブとメインロータリーバルブとの位相差を変化させることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、サブロータリーバルブのサブバルブ孔は、位相差制御手段により、サブ駆動手段を介して、内燃機関の運転状態に応じて、シリンダーヘッドの吸気ポートとシリンダーの吸気孔と間の通過時、あるいはシリンダーヘッドの排気ポートとシリンダーの排気孔と間の通過する時間時の少なくとも一方においてメインロータリーバルブのメインバルブ孔との位相差が制御される。つまり、吸気連通面積、あるいは排気連通面積の少なくとも一方が内燃機関の運転状態に応じて変化する。従って、例えば、吸気連通時間あるいは排気連通時間を短くした状態で吸気連通面積、あるいは排気連通面積を小さくすることができる。これにより、従来の内燃機関の吸排気装置のように、内燃機関の燃焼室内への吸入空気量が少吸入空気量である場合に吸気バルブにより大きな負圧が発生しないので、内燃機関の軽負荷時および中負荷時におけるポンピングロスを低減することができる。また、例えば、吸気連通時間あるいは排気連通時間を長くした状態で吸気連通面積、あるいは排気連通面積を小さくすることができる。これにより、内燃機関の燃焼室内への吸入空気量が微少吸入空気量である場合に、この内燃機関の燃焼室内の混合気乱流を促進させ、従来の内燃機関の吸排気装置では困難であった内燃機関の極軽負荷時における安定燃焼を実現することができ、燃焼室内の空燃比を大きく、つまりリーン側にしても安定燃焼可能な領域を増加させることができ、燃費を向上することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明にかかる内燃機関の吸排気装置は、内燃機関の運転状態に応じて、シリンダーヘッドの吸気ポートとシリンダーの吸気孔との連通面積や連通時間、およびシリンダーヘッドの排気ポートとシリンダーの排気孔との連通面積や連通時間を変化させることにより、内燃機関の出力、燃費の向上を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。ここで、以下に説明する内燃機関の吸排気装置は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関であるエンジン、特に４サイクルエンジンについて説明するが、２サイクルエンジンでも用いることができる。
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置の吸気工程および排気工程における要部断面図を示す図である。図２は、実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置の要部平面図を示す図である。図３は、実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置の概略構成例を示す図である。図４は、実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置の圧縮工程および爆発膨張工程における要部断面図を示す図である。なお、図１は図２のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＢ−Ｂ断面図である。図１〜図３に示すように、この実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置１は、気筒ごとに設けられるシリンダー２とメインロータリーバルブ３とにより構成されている。なお、４は、メインロータリーバルブ３を回転させるメイン駆動手段であるメインモータである。また、５はシリンダーヘッド、６はシリンダーブロック、７はピストン、８は点火プラグである。また、９は、少なくとも上記メイン駆動手段であるメインモータ４に駆動信号を出力し、メインロータリーバルブ３の回転角速度を変化させるようにメインモータ４の駆動を制御する回転角速度制御手段であるＥＣＵ（Engine Control Unit）である。また、この実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置１を構成するシリンダー２およびメインロータリーバルブ３は、シリンダーヘッド５とシリンダーブロック６との間に配置されるものであり、このシリンダーヘッド５とシリンダーブロック６とは、シリンダーヘッドガスケット６１を介して図示しないボルトにより固定されている。
【００１７】
シリンダー２は、シリンダーブロック６とピストン７との間に配置されており、ピストン７の上死点側（図１では、上側）が閉塞する円筒形状であり、天井部２１と、弾性手段である円筒部２２と、開口側端部である固定部２３とにより構成されている。天井部２１は、このシリンダー２とピストン７とにより形成される燃焼室Ｓの天井部を構成するものである。また、天井部２１は、従来の内燃機関の吸排気装置の燃焼室の天井部と比較して、特に限定されるものではなく、ディスク状、カップ状、半球状などのいずれでの形状あっても良い。また、天井部２１には、シリンダーヘッド５に形成された吸気ポート５１の開口部５１ａおよび排気ポート５２の開口部５２ａと対向する位置に吸気孔２４、排気孔２５が形成されている。なお、吸気ポート５１と排気ポート５２とがシリンダーヘッド５に９０°の間隔で形成されており、吸気孔２４および排気孔２５も同様にシリンダー２の天井部２１に９０°の間隔で形成されている。また、吸気孔２４、排気孔２５、吸気ポート５１と排気ポート５２のそれぞれの開口角度は、シリンダー２の中心軸Ｃから４５°となっている。また、天井部２１の中央部は、ピストン７の上死点側に突出する突出部２６が形成されている。この突出部２６には、点火プラグ８がネジにより螺合され、固定されている。さらに、この突出部２６は、後述するメインロータリーバルブ３の回転軸受としての機能も有するものである。
【００１８】
円筒部２２は、弾性手段であり、天井部２１と開口側端部である固定部２３との間に形成されるものである。この円筒部２２は、シリンダーブロック６を構成する部材のヤング率よりも低いヤング率を有する弾性部材で構成されており、燃焼室Ｓ内の圧力に応じて伸縮するものである。例えば、内燃機関の圧縮工程における混合気の圧縮、あるいは内燃機関の爆発膨張工程における燃焼ガスの爆発により、燃焼室Ｓ内の圧力が高くなると、この円筒部２２がピストン７の上死点側に伸びる。従って、円筒部２２がピストン７の上死点側に伸びるとともに、天井部２１もピストン７の上死点側に移動することとなる。一方、例えば、内燃機関の吸気工程における空気のみあるいは空気および燃料の燃焼室Ｓ内への吸気、あるいは内燃機関の排気工程における燃焼しきった燃焼ガスである排気ガスの燃焼室Ｓからの排気のように、この燃焼室Ｓ内の圧力が低くなると、ピストン７の上死点側に伸びた円筒部２２が、元の位置に戻る、すなわちピストン７の下死点側に縮む。従って、円筒部２２がピストン７の下死点側に縮むとともに、天井部２１もピストン７の下死点側に移動することとなる。なお、上述のように、シリンダー２の円筒部２２を弾性部材で形成することで弾性手段としても良いし、シリンダー２の円筒部２２と固定部２３、あるいはシリンダー２全体を弾性部材で形成することで弾性手段としても良い。
【００１９】
固定部２３は、このシリンダー２の開口側端部であり、このシリンダー２をシリンダーブロック６に固定するものである。ここで、シリンダー２は、この固定部２３の部分のみがシリンダーブロック６に固定されているものであり、円筒部２２はシリンダーブロック６に固定されていない。従って、円筒部２２は、シリンダーブロック６に対して摺動可能であり、この円筒部２２が燃焼室Ｓ内の圧力に応じて伸縮可能である。なお、図１および図３では、シリンダー２を構成する天井部２１と円筒部２２と固定部２３は、一体鍛造等で一体に製造されているが、天井部２１と円筒部２２および固定部２３とを別個に製造し、ネジによる螺合や溶接によって一体化しても良い。なお、シリンダー２は、固定部２３によりシリンダーブロック６に固定されているので、このシリンダーブロック６に対して回転することはない。従って、突出部２６に取り付けられる点火プラグ８は、後述するロータリーバルブ３が回転しても回転しないので、点火プラグ８がシリンダー２からはずれることを抑制することができる。また、点火プラグ８が回転しないため、この点火プラグ８の図示しない高電圧接点がこの点火プラグに電力を供給する図示しない点火ケーブルに対して摺動しないので、接触不良を抑制することもできる。
【００２０】
メインロータリーバルブ３は、シリンダー２の天井部２１とシリンダーヘッド５との間に配置されており、シリンダーヘッド５の吸気ポート５１とシリンダー２の吸気孔２４との連通およびシリンダーヘッド５の排気ポート５２とシリンダー２の排気孔２５との連通を行うメインバルブ孔３１が１つ形成されている。なお、この発明にかかる内燃機関の吸排気装置１では、このメインバルブ孔３１の開口角度がメインロータリーバルブ３の中心、すなわちシリンダー２の中心軸から４５°となっている。このメインロータリーバルブ３の形状は、シリンダー２の天井部２１の形状と略同様な形状である。ここで、シリンダーヘッド５の吸気ポート５１の開口部５１ａおよび排気ポート５２の開口部５２ａが形成される内面５３もシリンダー２の天井部２１の形状と略同様な形状である。つまり、メインロータリーバルブ３は、シリンダー２の天井部２１およびシリンダーヘッド５の内面５３と一定間隔の隙間ｈ１が形成されるように、シリンダー２の天井部２１とシリンダーヘッド５との間に配置されている。従って、メインロータリーバルブ３が内燃機関の爆発膨張工程で発生する燃焼ガスに直接曝されるのは、シリンダー２の吸気孔２４および排気孔２５から燃焼室Ｓに対して露出している部分となる。つまり、上記従来の内燃機関の吸排気装置のように、メインロータリーバルブ３の全部が燃焼ガスに曝される場合と比較して、このメインロータリーバルブ３の損傷を低減することができる。
【００２１】
ここで、実施例１にかかる内燃機関は、上記吸気工程、圧縮工程、爆発膨張工程、排気工程を繰り返すことで、運転され、弾性手段であるシリンダー２の円筒部２２は、内燃機関の各工程におけるシリンダー２とピストン７との間に発生する圧力に応じて、すなわち内燃機関の燃焼室Ｓ内の圧力が高くなるとシリンダー２の天井部２２をシリンダーブロック６に対してピストン７の上死点側に移動させる。図１に示すように、この燃焼室Ｓ内の圧力が低く、高いシール性が要求されない期間である吸気工程（同図において、メインバルブ孔３１の位置は実線、ピストン７の移動方向は矢印Ｆ方向）、排気工程（同図において、メインバルブ孔３１の位置は点線、ピストン７の移動方向は矢印Ｇ方向）においては、シリンダー２の天井部２２がシリンダーブロック６に対してピストン７の上死点側に移動せず、シリンダーヘッド５およびシリンダー２とメインロータリーバルブ３との間の隙間をｈ１、つまり隙間を広くして、シリンダーヘッド５およびシリンダー２とメインロータリーバルブ３との間の摺動抵抗を低く維持するので、このメインロータリーバルブ３の損傷を低減することができる。
【００２２】
一方、図４に示すように、燃焼室Ｓ内の圧力が高く、高いシール性が要求される期間である圧縮行程（同図において、ピストン７の移動方向は矢印Ｈ方向）、爆発膨張工程（同図において、ピストン７の移動方向は矢印Ｉ方向）においては、シリンダー２の天井部２２がシリンダーブロック６に対してピストン７の上死点側に移動し、シリンダー２とメインロータリーバルブ３との間の隙間をｈ２、つまり隙間をｈ１よりも狭くするので、このシリンダー２とメインロータリーバルブ３との間のシール性、つまり燃焼室Ｓのシール性を高く維持することができる。これらにより、弾性手段であるシリンダー２の円筒部２２が内燃機関の燃焼室Ｓの圧力に応じて、シリンダーヘッド５およびシリンダー２とメインロータリーバルブ３との間の隙間を調整するので、メインロータリーバルブ３の耐久性を維持しつつ、内燃機関の燃焼室Ｓ内のシール性を向上することができる。
【００２３】
また、メインロータリーバルブ３の中央部には、ピストン７の上死点側に突出するロータリー側ギヤ３２が形成されている。このロータリー側ギヤ３２は中空構造であり、この図示しない中空部にシリンダー２の突出部２６が挿入されている。メインロータリーバルブ３は、突出部２６を中心に、つまり図１および図３のＣに示すシリンダー２の中心軸を中心に回転自在に支持されている。なお、上記では、メインロータリーバルブ３の中央部にロータリー側ギヤ３２が形成される場合について説明したが、これに限られるものではなく、メインロータリーバルブ３の端部に形成されても良い。また、メインロータリーバルブ３のメインバルブ孔３１は、１つに限定されず複数個形成されていても良い。
【００２４】
メインモータ４は、メイン駆動手段であり、後述するＥＣＵ９から出力される内燃機関の運転状態に応じた駆動信号により駆動するものである。また、メインモータ４は、その図示しない回転軸にピニオンギヤ４１が取り付けられている。このピニオンギヤ４１は、メインロータリーバルブ３のロータリー側ギヤ３２と噛み合っている。つまり、図２および図３に示すように、メインモータ４が後述するＥＣＵ９から出力される駆動信号により矢印Ｄ方向に回転すると、メインロータリーバルブ３が矢印Ｅ方向に回転する。なお、メイン駆動手段は、メインモータ４に限られるものではなく、内燃機関の図示しないクランクシャフトの回転力をメインロータリーバブル３に伝達する回転力伝達機構であっても良い。この回転力伝達機構は、クランクシャフトが１回転、つまりピストン７が１往復するとメインロータリーバルブ３が半回転するように調整し、かつカム、リンク、油圧ベーンなどを用い、内燃機構の運転状態に応じてメインロータリーバルブ３の回転角速度を調整する。これにより、クランクシャフトが２回転することで内燃機関の各工程を行う場合に、メインロータリーバルブ３が１回転することとなる。
【００２５】
ＥＣＵ９は、回転角速度制御手段であり、図３に示すように、内燃機関の各所に取り付けられたセンサ、例えばエンジン回転数を検出する図示しないクランクシャフトに取り付けられた図示しない角度センサ、アクセルの開度を検出する図示しないアクセル開度センサ、内燃機関に吸入される空気の吸入空気量を検出する図示しないエアフロメータなどから、エンジン回転数、アクセル開度、吸入空気量などが入力信号として入力される。また、この入力信号および記憶部９３に記憶されている各種マップに基づいて、図示しない燃料噴射弁の噴射タイミングや噴射量を制御する噴射信号、点火プラグ８の点火を制御する点火信号、メイン駆動手段であるメインモータ４の回転角速度を制御する駆動信号などの出力信号を出力する。具体的には、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力ポート（Ｉ／Ｏ）９１と、メインモータ４の回転角速度、つまりメインロータリーバルブ３の回転角速度を算出する処理部９２と、上記マップなどを記憶する記憶部９３とにより構成されている。なお、この発明にかかる内燃機関の吸排気装置１の動作方法は、専用のハードウェアにより実現されるものであっても良い。また、処理部９２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、この発明にかかる内燃機関の吸排気装置１の動作方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、この発明にかかる内燃機関の吸排気装置１の動作方法などを実現させるものであっても良い。さらに、記憶部９３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能な揮発性のメモリあるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００２６】
次に、この実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置１の動作について説明する。図５は、実施例１にかかる連通角度とクランクシャフト角度との関係を示す図である。図６−１〜５は、実施例１にかかるメインバルブ孔の位置（図５に示すａ１〜ａ５の状態）を示す図である。図７〜図９は、実施例１にかかる連通角度とクランクシャフト角度との他の関係を示す図である。なお、図５、図７〜図９において、連通角度とは、メインバルブ孔３１によりシリンダーヘッド５の吸気ポート５１とシリンダー２の吸気孔２４との連通する角度、およびメインバルブ孔３１によりシリンダーヘッド５の排気ポート５２とシリンダー２の排気孔２５との連通する角度である。つまり、連通角度とは、吸気ポート５１と吸気孔２４との連通面積である吸気連通面積および排気ポート５２と排気孔２５との連通面積である排気連通面積となる。また、図５、図７〜図９において、クランクシャフト角度とは、図示しないクランクシャフトの角度であり、同図では４サイクルの内燃機関が全行程を行うのに必要な角度、すなわち−３６０°〜＋３６０°までを示している。このクランクシャフト角度は、吸気ポート５１と吸気孔２４との連通時間である吸気連通時間および排気ポート５２と排気孔２５との連通時間である排気連通時間に比例するものである。また、メインロータリーバルブ３は、図示しないクランクシャフトが２回転、すなわちクランクシャフト角度が−３６０°〜＋３６０°まで変化する間に１回転するように、ＥＣＵ９により制御される。
【００２７】
まず、内燃機関の全行程において、メインロータリーバルブ３の回転角速度が等角速度となるように、ＥＣＵ９が内燃機関の運転状態に応じてメインモータ４の回転角速度を制御する場合について説明する。内燃機関の爆発膨張工程が終了するとともに、内燃機関の排気工程が開始される。内燃機関の排気工程開始時には、図５に示すように、クランクシャフト角度は−１８０°となり、ピストン７は下死点の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図６−１に示すように、排気ポート５２と排気孔２５との連通を開始する位置ａ１となる。
【００２８】
次に、メインロータリーバルブ３がＥＣＵ９により出力された駆動信号により矢印Ｄ方向に回転するメインモータ４により矢印Ｅ方向に等角速度で回転すると、メインバルブ孔３１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が開始する。そして、図５に示すように、クランクシャフト角度が−９０°となると、ピストン７は下死点から移動し、この下死点と上死点との中間の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図６−２に示すように連通角度が最大（４５°）、つまり排気連通面積が最大となる位置ａ２となる。
【００２９】
次に、メインロータリーバルブ３が矢印Ｅ方向に等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が終了する。図５に示すように、クランクシャフト角度が０°となると、ピストン７は上死点の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図６−３に示すように、排気ポート５２および排気孔２５と吸気ポート５１と吸気孔２４との間の位置ａ３となる。つまり、内燃機関の排気工程が終了し、かつ内燃機関の吸気工程が開始する位置となる。ここで、メインロータリーバルブ３を等角速度で回転させた場合の内燃機関の排気工程では、排気連通面積は最大（連通角度４５°）であり、排気連通時間はクランクシャフトの−１８０°〜０°まで、つまりクランクシャフトが１８０°移動するのに必要な時間となる。
【００３０】
次に、メインロータリーバルブ３が矢印Ｅ方向に等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１により吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が開始する。そして、図５に示すように、クランクシャフト角度が９０°となると、ピストン７は上死点から移動し、この上死点と下死点との中間の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図６−４に示すように連通角度が最大（４５°）、つまり吸気連通面積が最大となる位置ａ４となる。
【００３１】
次に、メインロータリーバルブ３が矢印Ｅ方向に等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が終了する。図５に示すように、クランクシャフトが１８０°となると、ピストン７は下死点に位置する。このとき、メインバルブ孔３１は、図６−５に示すように、吸気ポート５１と吸気孔２４との連通を行わない位置ａ５となる。つまり、内燃機関の吸気工程が終了し、かつ内燃機関の圧縮工程が開始する位置となる。ここで、メインロータリーバルブ３を等角速度で回転させた場合の内燃機関の吸気工程では、内燃機関の吸気工程において、吸気連通面積は最大（連通角度４５°）であり、吸気連通時間はクランクシャフトの０°〜１８０°まで、つまりクランクシャフトが１８０°移動するのに必要な時間となる。
【００３２】
次に、内燃機関の全行程において、メインロータリーバルブ３の回転角速度が不等角速度、ここではメインロータリーバルブ３の回転角速度がプラスのサイン波形となるように、ＥＣＵ９が内燃機関の運転状態に応じてメインモータ４の回転角速度を制御する場合について説明する。内燃機関の爆発膨張工程が終了するとともに、内燃機関の排気工程が開始される。内燃機関の排気工程開始時には、図７に示すように、クランクシャフト角度が約−１００°となり、メインバルブ孔３１は、図６−１に示すように、排気ポート５２と排気孔２５との連通を開始する位置ａ１となる。
【００３３】
次に、メインロータリーバルブ３がＥＣＵ９により出力された駆動信号により矢印Ｄ方向に回転するメインモータ４により矢印Ｅ方向に不等角速度で回転すると、メインバルブ孔３１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が開始する。そして、図７に示すように、クランクシャフト角度が約−５０°となると、メインバルブ孔３１は、図６−２に示すように連通角度が最大（４５°）、つまり排気連通面積が最大となる位置ａ２となる。
【００３４】
次に、メインロータリーバルブ３が矢印Ｅ方向に不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が終了する。図７に示すように、クランクシャフト角度が０°となると、メインバルブ孔３１は、図６−３に示すように、排気ポート５２および排気孔２５と吸気ポート５１と吸気孔２４との間の位置ａ３となる。つまり、内燃機関の排気工程が終了し、かつ内燃機関の吸気工程が開始する位置となる。ここで、メインロータリーバルブ３を不等角速度（プラスのサイン波）で回転させた場合の内燃機関の排気工程では、排気連通面積は最大（連通角度４５°）であり、排気連通時間はクランクシャフトの約−１００°〜０°まで、つまりクランクシャフトが約１００°移動するのに必要な時間となる。
【００３５】
次に、メインロータリーバルブ３が矢印Ｅ方向に不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１により吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が開始する。そして、図７に示すように、クランクシャフト角度が約５５°となると、メインバルブ孔３１は、図６−４に示すように連通角度が最大（４５°）、つまり吸気連通面積が最大となる位置ａ４となる。
【００３６】
次に、メインロータリーバルブ３が矢印Ｅ方向に不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が終了する。このとき、図７に示すように、クランクシャフトが約１００°となり、メインバルブ孔３１は、図６−５に示すように、吸気ポート５１と吸気孔２４との連通を行わない位置ａ５となる。つまり、内燃機関の吸気工程が終了し、かつ内燃機関の圧縮工程が開始する位置となる。ここで、メインロータリーバルブ３を不等角速度（プラスのサイン波）で回転させた場合の内燃機関の吸気工程では、吸気連通面積は最大（連通角度４５°）であり、吸気連通時間はクランクシャフトの０°〜約１００°まで、つまりクランクシャフトが約１００°移動するのに必要な時間となる。
【００３７】
以上のように、内燃機関の運転状態に応じて、回転角速度制御手段であるＥＣＵ９により、メイン駆動手段であるメインモータ４を介して、メインロータリーバルブ３を内燃機関の全行程において不等角速度（プラスのサイン波）で回転させた場合は、メインバルブ孔３１が吸気ポート５１と吸気孔２４と間の通過する時間およびメインバルブ孔３１が排気ポート５２と排気孔２５と間の通過する時間が変化する。つまり、メインロータリーバルブ３を内燃機関の全行程において不等角速度（プラスのサイン波）で回転させた場合は、メインロータリーバルブ３を内燃機関の全行程において等角速度で回転させた場合と比較して短くなる。従って、上記のように、吸気ポート５１と吸気孔２４との吸気連通面積および排気ポート５２と排気孔２５との排気連通面積が一定（連通角度４５°）で、吸気連通時間あるいは排気連通時間を短くすることができる。これにより、内燃機関の中回転時および低回転時における体積効率が向上し、ポンピングロスを低減することができる。
【００３８】
次に、内燃機関の全行程において、メインロータリーバルブ３の回転角速度が不等角速度、ここではメインロータリーバルブ３の回転角速度がマイナスのサイン波形となるように、ＥＣＵ９が内燃機関の運転状態に応じてメインモータ４の回転角速度を制御する場合について説明する。内燃機関の爆発膨張工程が終了するとともに、内燃機関の排気工程が開始される。内燃機関の排気工程開始時には、図８に示すように、クランクシャフト角度が約−２５５°となり、メインバルブ孔３１は、図６−１に示すように、排気ポート５２と排気孔２５との連通を開始する位置ａ１となる。
【００３９】
次に、メインロータリーバルブ３がＥＣＵ９により出力された駆動信号により矢印Ｄ方向に回転するメインモータ４により矢印Ｅ方向に不等角速度で回転すると、メインバルブ孔３１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が開始する。そして、図８に示すように、クランクシャフト角度が約−１９５°となると、メインバルブ孔３１は、図６−２に示すように連通角度が最大（４５°）、つまり排気連通面積が最大となる位置ａ２となる。
【００４０】
次に、メインロータリーバルブ３が矢印Ｅ方向に不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が終了する。図８に示すように、クランクシャフト角度が０°となると、メインバルブ孔３１は、図６−３に示すように、排気ポート５２および排気孔２５と吸気ポート５１と吸気孔２４との間の位置ａ３となる。つまり、内燃機関の排気工程が終了し、かつ内燃機関の吸気工程が開始する位置となる。ここで、メインロータリーバルブ３を不等角速度（マイナスのサイン波）で回転させた場合の内燃機関の排気工程では、排気連通面積は最大（連通角度４５°）であり、排気連通時間はクランクシャフトの約−２５５°〜０°まで、つまりクランクシャフトが約２５５°移動するのに必要な時間となる。
【００４１】
次に、メインロータリーバルブ３が矢印Ｅ方向に不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１により吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が開始する。そして、図８に示すように、クランクシャフト角度が約１９５°となると、メインバルブ孔３１は、図６−４に示すように連通角度が最大（４５°）、つまり吸気連通面積が最大となる位置ａ４となる。
【００４２】
次に、メインロータリーバルブ３が矢印Ｅ方向に不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が終了する。このとき、図８に示すように、クランクシャフトが約２５５°となり、メインバルブ孔３１は、図６−５に示すように、吸気ポート５１と吸気孔２４との連通を行わない位置ａ５となる。つまり、内燃機関の吸気工程が終了し、かつ内燃機関の圧縮工程が開始する位置となる。ここで、メインロータリーバルブ３を不等角速度（マイナスのサイン波）で回転させた場合の内燃機関の吸気工程では、吸気連通面積は最大（連通角度４５°）であり、吸気連通時間はクランクシャフトの０°〜約２５５°まで、つまりクランクシャフトが約２５５°移動するのに必要な時間となる。
【００４３】
以上のように、内燃機関の運転状態に応じて、回転角速度制御手段であるＥＣＵ９により、メイン駆動手段であるメインモータ４を介して、メインロータリーバルブ３を不等角速度（マイナスのサイン波）で回転させた場合は、メインバルブ孔３１が吸気ポート５１と吸気孔２４と間の通過する時間およびメインバルブ孔３１が排気ポート５２と排気孔２５と間の通過する時間が変化する。つまり、メインロータリーバルブ３を内燃機関の全行程において不等角速度（マイナスのサイン波）で回転させた場合は、メインロータリーバルブ３を内燃機関の全行程において等角速度で回転させた場合と比較して長くなる。従って、上記のように、吸気ポート５１と吸気孔２４との吸気連通面積および排気ポート５２と排気孔２５との排気連通面積が一定（連通角度４５°）で、吸気連通時間あるいは排気連通時間を長くすることができる。これにより、内燃機関の高回転時における体積効率を向上するこができる。
【００４４】
実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置１では、吸気ポート５１と吸気孔２４との吸気連通時間、あるいは排気ポート５２と排気孔２５との排気連通時間の少なくとも一方の連通時間を変化させることができる。これにより、内燃機関の出力、燃費の向上を図ることができる。
【００４５】
なお、上記実施例においては、内燃機関の運転状態に応じて、メインロータリーバルブ３を内燃機関の全行程において不等角速度であるプラスのサイン波あるいはマイナスのサイン波で回転させることで、吸気連通面積および排気連通面積が一定（連通角度４５°）で、吸気連通面積および排気連通面積をともにメインロータリーバルブ３を等角速度で回転させた場合よりも長くあるいは短くする場合について説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、内燃機関の運転状態に応じて、回転角速度制御手段であるＥＣＵ９により、メイン駆動手段であるメインモータ４を介して、メインロータリーバルブ３を少なくとも内燃機関の排気工程、すなわち排気ポート５２と排気孔２５との連通開始から終了までは不等角速度であるプラスのサイン波で回転させる。そして、少なくとも内燃機関の吸気工程、すなわち吸気ポート５１と吸気孔２４との連通開始から終了までは不等角速度であるマイナスのサイン波で回転させも良い。これにより、メインロータリーバルブ３を等角速度で回転させた場合と比較して、吸気連通時間を長く、排気連通時間を短くすることができる。
【実施例２】
【００４６】
図１０は、実施例２にかかる内燃機関の吸排気装置の要部断面図を示す図である。図１１は、実施例２にかかる内燃機関の吸排気装置の要部平面図を示す図である。図１２は、実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置の概略構成例を示す図である。なお、図１０は図１１のＪ−Ｊ断面図、図１２は図１１のＫ−Ｋ断面図である。図１０〜図１２に示す実施例２にかかる内燃機関の吸排気装置１´が図１〜図３に示す実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置と異なる点は、シリンダーヘッド５とメインロータリーバルブ３との間にサブロータリーバルブ１０が配置されている点である。なお、実施例２にかかる内燃機関の吸排気装置１´の基本的構成は、実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置１の基本的構成と略同様であるのでその説明は省略する。
【００４７】
サブロータリーバルブ１０は、シリンダーヘッド５とメインロータリーバルブ３との間に配置されており、シリンダーヘッド５の吸気ポート５１とメインロータリーバルブ３とのメインバルブ孔３１との連通およびシリンダーヘッド５の排気ポート５２とメインロータリーバルブ３とのメインバルブ孔３１との連通を行うサブバルブ孔１０１が１つ形成されている。なお、このサブバルブ孔１０１の開口角度は、サブロータリーバルブ１０の中心、すなわちシリンダー２の中心軸から４５°となっている。このサブロータリーバルブ１０の形状は、メインロータリーバルブ３の形状と略同様な形状である。つまり、サブロータリーバルブ３は、シリンダー２の天井部２１とメインロータリーバルブ３との間、メインロータリーバルブ３とこのサブロータリーバルブ１０との間、サブロータリーバルブ１０とシリンダーヘッド５の内面５３と間が一定間隔の隙間が形成されるように、シリンダーヘッド５とメインロータリーバルブ３との間に配置されている。従って、サブロータリーバルブ１０が内燃機関の爆発膨張工程で発生する燃焼ガスに直接曝されるのは、メインロータリーバルブ３のメインバルブ孔３１を介して、シリンダー２の吸気孔２４および排気孔２５から燃焼室Ｓに対して露出している部分となる。つまり、サブロータリーバルブ１０の全部が燃焼ガスに曝される場合と比較して、このサブロータリーバルブ１０の損傷を低減することができる。
【００４８】
ここで、実施例２にかかる内燃機関は、上記吸気工程、圧縮工程、爆発膨張工程、排気工程を繰り返すことで、運転され、弾性手段であるシリンダー２の円筒部２２は、内燃機関の各工程におけるシリンダー２とピストン７との間に発生する圧力に応じて、すなわち内燃機関の燃焼室Ｓ内の圧力が高くなるとシリンダー２の天井部２２をシリンダーブロック６に対してピストン７の上死点側に移動させる。この燃焼室Ｓ内の圧力が低く、高いシール性が要求されない期間である吸気工程および排気工程においては、シリンダー２の天井部２２がシリンダーブロック６に対してピストン７の上死点側に移動せず、シリンダーヘッド５とサブロータリーバルブ１０との間、サブロータリーバルブ１０とメインロータリーバルブ３との間、メインロータリーバルブ３とシリンダー２の天井部２１との間のそれぞれ隙間を広くして、シリンダーヘッド５とサブロータリーバルブ１０との間、サブロータリーバルブ１０とメインロータリーバルブ３との間、メインロータリーバルブ３とシリンダー２の天井部２１との間の摺動抵抗を低く維持するので、このメインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０の損傷を低減することができる。
【００４９】
一方、燃焼室Ｓ内の圧力が高く、高いシール性が要求される期間である圧縮行程および爆発膨張工程においては、シリンダー２の天井部２２がシリンダーブロック６に対してピストン７の上死点側に移動し、シリンダーヘッド５とサブロータリーバルブ１０との間、サブロータリーバルブ１０とメインロータリーバルブ３との間、メインロータリーバルブ３とシリンダー２の天井部２１との間の隙間を狭くするので、シリンダーヘッド５とサブロータリーバルブ１０との間、サブロータリーバルブ１０とメインロータリーバルブ３との間、メインロータリーバルブ３とシリンダー２の天井部２１との間のシール性、つまり燃焼室Ｓのシール性を高く維持することができる。これらにより、弾性手段であるシリンダー２の円筒部２２が内燃機関の燃焼室Ｓの圧力に応じて、シリンダーヘッド５およびシリンダー２とメインロータリーバルブ３との間の隙間を調整するので、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０の耐久性を維持しつつ、内燃機関の燃焼室Ｓ内のシール性を向上することができる。
【００５０】
また、サブロータリーバルブ１０の端部には、ロータリー側ギヤ１０２が形成されており、中央部には挿入口１０３が形成されている。この挿入口１０３に、メインロータリーバルブ３のロータリー側ギヤ３２が挿入されている。サブロータリーバルブ１０は、メインロータリーバルブ３のロータリー側ギヤ３２を中心に、つまり図１０および図１２のＣに示すシリンダー２の中心軸を中心に回転自在に支持されている。なお、サブロータリーバルブ１０のサブバルブ孔１０１は、１つに限定されず複数個形成されていても良い。
【００５１】
サブモータ１１は、サブ駆動手段であり、後述するＥＣＵ９から出力される内燃機関の運転状態に応じた駆動信号により駆動するものである。また、サブモータ１１は、その図示しない回転軸にピニオンギヤ１１１が取り付けられている。このピニオンギヤ１１１は、サブロータリーバルブ３のロータリー側ギヤ１０２と噛み合っている。つまり、図１１および図１２に示すように、サブモータ４が後述するＥＣＵ９から出力される駆動信号により矢印Ｌ方向に回転すると、サブロータリーバルブ１０は、メインロータリーバルブ３が回転する矢印Ｅ方向と、同一の矢印Ｍ方向に回転する。なお、サブ駆動手段は、サブモータ１１に限られるものではなく、内燃機関の図示しないクランクシャフトの回転力をサブロータリーバブル１０に伝達する回転力伝達機構であっても良い。この回転力伝達機構は、クランクシャフトが１回転、つまりピストン７が１往復するとサブロータリーバルブ１０が半回転するように調整し、かつカム、リンク、油圧ベーンなどを用い、内燃機構の運転状態に応じてサブロータリーバルブ３の回転角速度を調整する。これにより、クランクシャフトが２回転することで内燃機関の各工程を行う場合に、サブロータリーバルブ１０が１回転することとなる。
【００５２】
ここで、ＥＣＵ９は、位相差制御手段であり、図１２に示すように、エンジン回転数、アクセル開度、吸入空気量などが入力信号として入力され、この入力信号および記憶部９３に記憶されている各種マップに基づいて、サブ駆動手段であるサブモータ１１の回転角速度を制御し、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０との位相差ｄθを制御する駆動信号である出力信号を出力する。また、ＥＣＵ９は、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０が回転する際に、このメインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０との位相差ｄθが常に同一となるようにメインモータ４およびサブモータ１１にそれぞれ駆動信号を出力する。なお、ＥＣＵ９は、内燃機関の運転状態に応じて、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０が回転する際に、このメインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０との位相差ｄθが変化するようにメインモータ４およびサブモータ１１にそれぞれ駆動信号を出力しても良い。
【００５３】
次に、この実施例２にかかる内燃機関の吸排気装置１´の動作について説明する。図１３は、実施例２にかかる連通角度とクランクシャフト角度との関係を示す図である。図１４−１〜１０は、実施例２にかかるメインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ１〜ｂ１０の状態）を示す図である。図１５〜図１８は、実施例２にかかる連通角度とクランクシャフト角度との他の関係を示す図である。なお、図１３、図１５〜図１８において、連通角度とは、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１によりシリンダーヘッド５の吸気ポート５１とシリンダー２の吸気孔２４との連通する角度、およびメインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１によりシリンダーヘッド５の排気ポート５２とシリンダー２の排気孔２５との連通する角度である。つまり、連通角度とは、吸気ポート５１との吸気孔２４との連通面積である吸気連通面積および排気ポート５２との排気孔２５との連通面積である排気連通面積となる。また、図１３、図１５〜図１８において、クランクシャフト角度とは上記実施例１の場合と同一であり、吸気ポート５１との吸気孔２４との連通時間である吸気連通時間および排気ポート５２と排気孔２５との連通時間である排気連通時間に比例するものである。また、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０は、図示しないクランクシャフトが２回転、すなわちクランクシャフト角度が−３６０°〜＋３６０°まで変化する間に１回転するように、ＥＣＵ９により制御される。
【００５４】
まず、内燃機関の全行程において、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθが一定（ｄθ＝１５°）で、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０の回転角速度が等角速度となるように、ＥＣＵ９が内燃機関の運転状態に応じてメインモータ４およびサブモータ１１の回転角速度を制御する場合について説明する。内燃機関の爆発膨張工程が終了するとともに、内燃機関の排気工程が開始される。内燃機関の排気工程開始時には、図１３に示すように、クランクシャフト角度は−１８０°となり、ピストン７は下死点の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図１４−１に示すように、排気ポート５２と排気孔２５との連通を開始する位置ｂ１となるが、位相差ｄθでメインバルブ孔３１に追従回転するサブバルブ孔１０１が排気ポート５２と排気孔２５と連通を開始する位置となっていない。従って、排気ポート５２と排気孔２５と連通は、メインバルブ孔３１の位置ｂ１では開始されない。
【００５５】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がＥＣＵ９により出力された駆動信号により矢印Ｄ方向および矢印Ｌ方向に回転するメインモータ４およびサブモータ１１によりそれぞれ矢印Ｅ方向および矢印Ｍ方向に同一の等角速度で回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が開始する。図１３に示すように、クランクシャフト角度が−１６５°となり、ピストン７は、下死点から上死点に移動する途中の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図１４−２に示すように、排気ポート５２と排気孔２５と連通が、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１により開始される位置ｂ２となる。
【００５６】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が開始する。そして、図１３に示すように、クランクシャフト角度が−９０°から−７５°となると、この下死点と上死点との中間の位置からこの中間から上死点に移動する途中の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図１４−３，４に示すように連通角度が最大（３０°）、つまり排気連通面積が最大となる位置ｂ３から位置ｂ４となる。
【００５７】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が終了する。図１３に示すように、クランクシャフト角度が０°となると、ピストン７は上死点の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図１４−５に示すように、排気ポート５２および排気孔２５と吸気ポート５１と吸気孔２４との間の位置ｂ５となる。つまり、内燃機関の排気工程が終了し、内燃機関の吸気工程が開始時となる吸気ポート５１と吸気孔２４との連通を開始する位置となるが、位相差ｄθでメインバルブ孔３１に追従回転するサブバルブ孔１０１が吸気ポート５１と吸気孔２４と連通を開始する位置となっていない。従って、吸気ポート５１と吸気孔２４と連通は、メインバルブ孔３１の位置ｂ５では開始されない。ここで、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθが一定（ｄθ＝１５°）で、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０を同一の等角速度で回転させた場合の内燃機関の排気工程では、排気連通面積は最大（連通角度３０°）であり、排気連通時間はクランクシャフトの−１５０°〜０°まで、つまりクランクシャフトが１５０°移動するのに必要な時間となる。
【００５８】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が開始する。図１３に示すように、クランクシャフト角度が３０°となり、ピストン７は、上死点から下死点に移動する途中の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図１４−６に示すように、吸気ポート５１と吸気孔２４と連通が、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１により開始される位置ｂ６となる。
【００５９】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が開始する。そして、図１３に示すように、クランクシャフト角度が９０°から１０５°となると、この上死点と下死点との中間の位置からこの中間から下死点に移動する途中の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図１４−７，８に示すように連通角度が最大（３０°）、つまり吸気連通面積が最大となる位置ｂ７からｂ８となる。
【００６０】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が終了する。図１３に示すように、クランクシャフト角度が１８０°となると、ピストン７は下死点の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図１４−９に示すように、吸気ポート５１および吸気孔２４との連通を行わない位置ｂ９となる。つまり、内燃機関の吸気工程が終了し、かつ内燃機関の圧縮工程が開始する位置となる。ここで、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθが一定（ｄθ＝１５°）で、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０を同一の等角速度で回転させた場合の内燃機関の排気工程では、排気連通面積は最大（連通角度３０°）であり、排気連通時間はクランクシャフトの３０°〜１８０°まで、つまりクランクシャフトが１５０°移動するのに必要な時間となる。なお、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の等角速度でさらに回転し、図１３に示すように、クランクシャフト角度が２１０°となると、ピストン７は下死点から上死点に移動する途中の位置となる。このとき、メインバルブ孔３１は、図１４−１０に示すように、サブバルブ孔１０１によるメインバルブ孔３１と吸気ポート５２との連通を行わない位置ｂ１０となる。
【００６１】
次に、内燃機関の全行程において、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθが一定（ｄθ＝１５°）で、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０の回転角速度が不等角速度、ここではメインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０の回転角速度がマイナスのサイン波形となるように、ＥＣＵ９が内燃機関の運転状態に応じてメインモータ４およびサブモータ１１の回転角速度を制御する場合について説明するとなるように、ＥＣＵ９が内燃機関の運転状態に応じてメインモータ４およびサブモータ１１の回転角速度を制御する場合について説明する。内燃機関の爆発膨張工程が終了するとともに、内燃機関の排気工程が開始される。内燃機関の排気工程開始時には、図１５に示すように、クランクシャフト角度は約−１０５°となり、メインバルブ孔３１は、図１４−１に示すように、排気ポート５２と排気孔２５との連通を開始する位置ｂ１となるが、位相差ｄθでメインバルブ孔３１に追従回転するサブバルブ孔１０１が排気ポート５２と排気孔２５と連通を開始する位置となっていない。従って、排気ポート５２と排気孔２５と連通は、メインバルブ孔３１の位置ｂ１では開始されない。
【００６２】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がＥＣＵ９により出力された駆動信号により矢印Ｄ方向および矢印Ｌ方向に回転するメインモータ４およびサブモータ１１によりそれぞれ矢印Ｅ方向および矢印Ｍ方向に同一の不等角速度で回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が開始する。図１５に示すように、クランクシャフト角度が約−８０°となり、メインバルブ孔３１は、図１４−２に示すように、排気ポート５２と排気孔２５と連通が、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１により開始される位置ｂ２となる。
【００６３】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が開始する。そして、図１５に示すように、クランクシャフト角度が約−５０°となると、メインバルブ孔３１は図１４−３に示すように連通角度が最大（３０°）、つまり排気連通面積が最大となる位置ｂ３からｂ４となる。
【００６４】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が終了する。図１５に示すように、クランクシャフト角度が０°となると、メインバルブ孔３１は、図１４−５に示すように、排気ポート５２および排気孔２５と吸気ポート５１と吸気孔２４との間の位置ｂ５となり、吸気ポート５１と吸気孔２４と連通は、開始されない。ここで、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθが一定（ｄθ＝１５°）で、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０を同一の不等角速度で回転させた場合の内燃機関の排気工程では、排気連通面積は最大（連通角度３０°）であり、排気連通時間はクランクシャフトの約−８０°〜０°まで、つまりクランクシャフトが約８０°移動するのに必要な時間となる。
【００６５】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が開始する。図１５に示すように、クランクシャフト角度が約２０°となり、メインバルブ孔３１は、図１４−６に示すように、吸気ポート５１と吸気孔２４と連通が、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１により開始される位置ｂ６となる。
【００６６】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が開始する。そして、図１５に示すように、クランクシャフト角度が約５０°となると、メインバルブ孔３１は、図１４−７，８に示すように連通角度が最大（３０°）、つまり吸気連通面積が最大となる位置ｂ７からｂ８となる。
【００６７】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が終了する。図１５に示すように、クランクシャフト角度が約１００°となると、メインバルブ孔３１は、図１４−９に示すように、吸気ポート５１および吸気孔２４との連通を行わない位置ｂ９となり、内燃機関の吸気工程が終了し、かつ内燃機関の圧縮工程が開始する位置となる。ここで、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθが一定（ｄθ＝１５°）で、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０を同一の不等角速度で回転させた場合の内燃機関の吸気工程では、吸気連通面積は最大（連通角度３０°）であり、吸気連通時間はクランクシャフトの約２０°〜約１００°まで、つまりクランクシャフトが約８０°移動するのに必要な時間となる。なお、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転し、図１５に示すように、クランクシャフト角度が約１１５°となると、メインバルブ孔３１は、図１４−１０に示すように、サブバルブ孔１０１によるメインバルブ孔３１と吸気ポート５２との連通を行わない位置ｂ１０となる。
【００６８】
以上のように、内燃機関の運転状態に応じて、回転角速度制御手段および位相差制御手段であるＥＣＵ９により、メイン駆動手段であるメインモータ４およびサブ駆動手段であるサブモータ１１を介してメインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０を同一の不等角速度（プラスのサイン波）で回転させた場合は、サブバルブ孔１０１は、吸気ポート５１と吸気孔２４と間の通過時および排気ポート５２と排気孔２５と間の通過時において、メインバルブ孔３１との位相差が制御される。つまり、吸気連通面積および排気連通面積がメインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差がない場合と比較して小さくなる。従って、上記のように吸気ポート５１と吸気孔２４との吸気連通時間および排気ポート５２と排気孔２５との排気連通時間を短くした状態（内燃機関の吸気工程においてクランクシャフトが約８０°回転するのに必要な時間）で、吸気連通面積および排気連通面積を小さくすることができる。これにより、従来の内燃機関の吸排気装置のように、内燃機関の燃焼室Ｓ内への吸入空気量が少吸入空気量である場合に吸気バルブにより大きな負圧が発生しないので、内燃機関の軽負荷時および中負荷時におけるポンピングロスを低減することができる。
【００６９】
次に、内燃機関の全行程において、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθが一定（ｄθ＝７．５°）で、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０の回転角速度が不等角速度、ここではメインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０の回転角速度がマイナスのサイン波形となるように、ＥＣＵ９が内燃機関の運転状態に応じてメインモータ４およびサブモータ１１の回転角速度を制御する場合について説明する。内燃機関の爆発膨張工程が終了するとともに、内燃機関の排気工程が開始される。内燃機関の排気工程開始時には、図１６に示すように、クランクシャフト角度は約−２３５°となり、メインバルブ孔３１は、図１４−１に示すように、排気ポート５２と排気孔２５との連通を開始する位置ｂ１となるが、位相差ｄθでメインバルブ孔３１に追従回転するサブバルブ孔１０１が排気ポート５２と排気孔２５と連通を開始する位置となっていない。従って、排気ポート５２と排気孔２５と連通は、メインバルブ孔３１の位置ｂ１では開始されない。
【００７０】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がＥＣＵ９により出力された駆動信号により矢印Ｄ方向および矢印Ｌ方向に回転するメインモータ４およびサブモータ１１によりそれぞれ矢印Ｅ方向および矢印Ｍ方向に同一の不等角速度で回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が開始する。図１６に示すように、クランクシャフト角度が約−２２０°となり、メインバルブ孔３１は、図１４−２に示すように、排気ポート５２と排気孔２５と連通が、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１により開始される位置ｂ２となる。
【００７１】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が開始する。そして、図１６に示すように、クランクシャフト角度が約−１３５°となると、メインバルブ孔３１は図１４−３に示すように連通角度が最大（３７．５°）、つまり排気連通面積が最大となる位置ｂ３からｂ４となる。
【００７２】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による排気ポート５２と排気孔２５との連通が終了する。図１６に示すように、クランクシャフト角度が０°となると、メインバルブ孔３１は、図１４−５に示すように、排気ポート５２および排気孔２５と吸気ポート５１と吸気孔２４との間の位置ｂ５となり、吸気ポート５１と吸気孔２４と連通は、開始されない。ここで、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθが一定（ｄθ＝７．５°）で、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０を同一の不等角速度で回転させた場合の内燃機関の排気工程では、排気連通面積は最大（連通角度３７．５°）であり、排気連通時間はクランクシャフトの約−２２０°〜０°まで、つまりクランクシャフトが約２２０°移動するのに必要な時間となる。
【００７３】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が開始する。図１６に示すように、クランクシャフト角度が約３５°となり、メインバルブ孔３１は、図１４−６に示すように、吸気ポート５１と吸気孔２４と連通が、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１により開始される位置ｂ６となる。
【００７４】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が開始する。そして、図１６に示すように、クランクシャフト角度が約１３５°となると、メインバルブ孔３１は、図１４−７，８に示すように連通角度が最大（３７．５°）、つまり吸気連通面積が最大となる位置ｂ７からｂ８となる。
【００７５】
次に、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転すると、メインバルブ孔３１およびサブバルブ孔１０１による吸気ポート５１と吸気孔２４との連通が終了する。図１６に示すように、クランクシャフト角度が約２３５°となると、メインバルブ孔３１は、図１４−９に示すように、吸気ポート５１および吸気孔２４との連通を行わない位置ｂ９となり、内燃機関の吸気工程が終了し、かつ内燃機関の圧縮工程が開始する位置となる。ここで、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθが一定（ｄθ＝７．５°）で、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０を同一の不等角速度で回転させた場合の内燃機関の吸気工程では、吸気連通面積は最大（連通角度３７．５°）であり、吸気連通時間はクランクシャフトの約３５°〜約２３５°まで、つまりクランクシャフトが約２００°移動するのに必要な時間となる。なお、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０がそれぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｍ方向に同一の不等角速度でさらに回転し、図１５に示すように、クランクシャフト角度が約２７５°となると、メインバルブ孔３１は、図１４−１０に示すように、サブバルブ孔１０１によるメインバルブ孔３１と吸気ポート５２との連通を行わない位置ｂ１０となる。
【００７６】
以上のように、内燃機関の運転状態に応じて、回転角速度制御手段および位相差制御手段であるＥＣＵ９により、メイン駆動手段であるメインモータ４およびサブ駆動手段であるサブモータ１１を介してメインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０を同一の不等角速度（プラスのサイン波）で回転させた場合は、サブバルブ孔１０１は、吸気ポート５１と吸気孔２４と間の通過時および排気ポート５２と排気孔２５と間の通過時において、メインバルブ孔３１との位相差が制御される。つまり、吸気連通面積および排気連通面積がメインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差がない場合と比較して小さくなる。従って、上記のように吸気ポート５１と吸気孔２４との吸気連通時間および排気ポート５２と排気孔２５との排気連通時間を長くした状態（例えば、内燃機関の吸気工程においてクランクシャフトが約２００°回転するのに必要な時間）で、吸気連通面積および排気連通面積を小さくすることができる。これにより、内燃機関の燃焼室Ｓ内への吸入空気量が微少吸入空気量である場合に、この内燃機関の燃焼室内の混合気乱流を促進させ、従来の内燃機関の吸排気装置では困難であった内燃機関の極軽負荷時における安定燃焼を実現することができ、燃焼室内の空燃比を大きく、つまりリーン側にしても安定燃焼可能な領域を増加させることができ、燃費を向上することができる。また、内燃機関の燃焼室Ｓ内への吸入空気量が少吸入空気量から中吸入空気量である場合に、内燃機関の燃焼室Ｓ内で発生する吸排気脈動を利用でき、排気効率を高め安定燃焼を実現することができ、燃焼室Ｓ内の燃焼ガスを意図的にこの燃焼室Ｓ内に一定量残すことで、排気ガスに含まれる有害物質を低減することができる。さらに、また、内燃機関の排気工程において、排気ポート５２と排気孔２５との連通の開始時期を早めることができるので、内燃機関の始動時の図示しない排気系統に設けられた排気ガス処理装置の触媒の早期暖気を行うことができる。
【００７７】
実施例２にかかる内燃機関の吸排気装置１では、吸気ポート５１と吸気孔２４との吸気連通時間、あるいは排気ポート５２と排気孔２５との排気連通時間の少なくとも一方の連通時間を内燃機関の運転状態に応じて変化させ、かつ吸気ポート５１と吸気孔２４との吸気連通面積内燃機関の運転状態に応じて変化させことができる。これにより、内燃機関の出力、燃費の向上を図ることができる。
【００７８】
なお、上記実施例においては、内燃機関の運転状態に応じて、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０を内燃機関の全行程において不等角速度であるプラスのサイン波あるいはマイナスのサイン波で回転させることで、吸気連通面積および排気連通面積を変化させ（連通角度３０°あるいは３７．５°）、吸気連通面積および排気連通面積をともにメインロータリーバルブ３を等角速度で回転させた場合よりも長くあるいは短くする場合について説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１７に示すように、内燃機関の運転状態に応じて、回転角速度制御手段であるＥＣＵ９により、メイン駆動手段であるメインモータ４およびサブ駆動手段であるサブモータ１１を介して、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０を少なくとも内燃機関の排気工程、すなわち排気ポート５２と排気孔２５との連通開始から終了までは、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθを一定で、不等角速度であるプラスのサイン波で回転させる。そして、少なくとも内燃機関の吸気工程、すなわち吸気ポート５１と吸気孔２４との連通開始から終了までは、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθを一定で、不等角速度であるマイナスのサイン波で回転させも良い。これにより、メインロータリーバルブ３を等角速度で回転させた場合と比較して、吸気ポート５１と吸気孔２４との連通の終了時期を遅くするができ、ポンピングロスを低減でき、排気連通時間を短くすることができる。
【００７９】
また、図１８に示すように、内燃機関の全行程において、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθが一定（ｄθ＝１５°）で、メインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０の回転角速度が不等角速度、ここではメインロータリーバルブ３とサブロータリーバルブ１０の回転角速度がマイナスのサイン波形となるように、ＥＣＵ９が内燃機関の運転状態に応じてメインモータ４およびサブモータ１１の回転角速度を制御する場合は、内燃機関の吸気工程では、吸気連通面積は最大（連通角度３０°）であり、排気連通時間はクランクシャフトの約−２４０°〜０°まで、つまりクランクシャフトが２４０°移動するのに必要な時間となる。一方、内燃機関の吸気工程では、吸気連通面積は最大（連通角度３０°）であり、吸気連通時間はクランクシャフトの約１１５°〜約２５５°まで、つまりクランクシャフトが約１４０°移動するのに必要な時間となる。従って、上記のように吸気ポート５１と吸気孔２４との連通開始時期を遅らせることができる。これにより、内燃機関の軽負荷時および中負荷時におけるポンピングロスを低減することができる。
【００８０】
なお、上記実施例２にかかる内燃機関の吸排気装置１´においては、メインバルブ孔３１とサブバルブ孔１０１との位相差ｄθを０とすることで、実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置１と同様の作用効果を備えることができる。
【００８１】
また、実施例１および実施例２において、吸気連通面積あるいは排気連通面積の変化、吸気連通時間あるいは排気連通時間の変化は、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０の回転角速度を内燃機関の全行程においてプラスのサイン波形あるいはマイナスのサイン波形となるように不等角速度としたがこれに限定されるものではなく、メインロータリーバルブ３およびサブロータリーバルブ１０の回転角速度を直線的に変動させても良い。
【００８２】
なお、上記実施例１および実施例２においては、弾性手段がシリンダー２の弾性部材で形成された円筒部２２の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、シリンダー２の開口側端部に形成された固定部２３の代わりにつば部を設け、シリンダーブロック６のこのつば部に対応する位置に受け部を設け、弾性手段は、このつば部と受け部とのピストン７の上死点側の間に挟む込まれた周状に複数個配置されたバネや耐熱性を有するリング状のゴムなどの弾性部材１０であっても良い。この弾性部材は、燃焼室Ｓ内の圧力に応じて伸縮するものである。例えば、内燃機関の圧縮工程における混合気の圧縮、あるいは内燃機関の爆発膨張工程における燃焼ガスの爆発により、燃焼室Ｓ内の圧力が高くなると、シリンダー２の天井部がピストン７の上死点側に押されるため、この弾性部材はつば部２６と受け部６２との間で縮む。従って、弾性部材がピストン７の上死点側に縮むとともに、天井部２１がピストン７の上死点側に移動することとなる。一方、例えば、内燃機関の吸気工程における空気のみあるいは空気および燃料の燃焼室Ｓ内への吸気、あるいは内燃機関の排気工程における燃焼しきった燃焼ガスである排気ガスの燃焼室Ｓからの排気のように、この燃焼室Ｓ内の圧力が低くなると、ピストン７の上死点側に押され、縮んでいた弾性部材が、元の位置に戻る、すなわちピストン７の下死点側に伸びる。従って、弾性部材がピストン７の下死点側に伸びるとともに、天井部２１もピストン７の下死点側に移動することとなる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上のように、この発明にかかる内燃機関の吸排気装置は、内燃機関の吸排気をロータリーバルブにより行うのに有用であり、内燃機関の出力、燃費の向上を図るのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置の吸気工程および排気工程における要部断面図を示す図である。
【図２】実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置の要部平面図を示す図である。
【図３】実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置の概略構成例を示す図である。
【図４】実施例１にかかる内燃機関の吸排気装置の圧縮工程および爆発膨張工程における要部断面図を示す図である。
【図５】連通角度とクランクシャフト角度との関係を示す図である。
【図６−１】メインバルブ孔の位置（ａ１の状態）を示す図である。
【図６−２】メインバルブ孔の位置（ａ２の状態）を示す図である。
【図６−３】メインバルブ孔の位置（ａ３の状態）を示す図である。
【図６−４】メインバルブ孔の位置（ａ４の状態）を示す図である。
【図６−５】メインバルブ孔の位置（ａ５の状態）を示す図である。
【図７】連通角度とクランクシャフト角度との他の関係を示す図である。
【図８】連通角度とクランクシャフト角度との他の関係を示す図である。
【図９】連通角度とクランクシャフト角度との他の関係を示す図である。
【図１０】実施例２にかかる内燃機関の吸排気装置の要部断面図を示す図である。
【図１１】実施例２にかかる内燃機関の吸排気装置の要部平面図を示す図である。
【図１２】実施例２にかかる内燃機関の吸排気装置の概略構成例を示す図である。
【図１３】連通角度とクランクシャフト角度との関係を示す図である。
【図１４−１】メインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ１の状態）を示す図である。
【図１４−２】メインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ２の状態）を示す図である。
【図１４−３】メインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ３の状態）を示す図である。
【図１４−４】メインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ４の状態）を示す図である。
【図１４−５】メインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ５の状態）を示す図である。
【図１４−６】メインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ６の状態）を示す図である。
【図１４−７】メインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ７の状態）を示す図である。
【図１４−８】メインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ８の状態）を示す図である。
【図１４−９】メインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ９の状態）を示す図である。
【図１４−１０】メインバルブ孔およびサブバルブ孔の位置（ｂ１０の状態）を示す図である。
【図１５】連通角度とクランクシャフト角度との他の関係を示す図である。
【図１６】連通角度とクランクシャフト角度との他の関係を示す図である。
【図１７】連通角度とクランクシャフト角度との他の関係を示す図である。
【図１８】連通角度とクランクシャフト角度との他の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１，１´  吸排気装置
２  シリンダー
２１  天井部
２２  円筒部
２３  固定部
２４  吸気孔
２５  排気孔
３  メインロータリーバルブ
３１  メインバルブ孔
３２  ロータリー側ギヤ
４  メインモータ（メイン駆動手段）
４１  ピニオンギヤ
５  シリンダーヘッド
５１  吸気ポート
５２  排気ポート
６  シリンダーブロック
７  ピストン
８  点火プラグ
９  ＥＣＵ
１０  サブロータリーバルブ
１０１  サブバルブ孔
１０２  ロータリー側ギヤ
１１  サブモータ（サブ駆動手段）
１１１  ピニオンギヤ
【図１】
2005264904.tif 000003
【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６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図６−４】
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【図６−５】
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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１４−１】
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【図１４−２】
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【図１４−３】
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【図１４−４】
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【図１４−５】
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【図１４−６】
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【図１４−７】
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【図１４−８】
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【図１４−９】
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【図１４−１０】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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