(57)【要約】回転バルブ式内燃機関は、クランクシャフト、スロットル（２３）、スロットルアクチュエータ、シリンダヘッド（７）、燃焼室（８）、及び少なくとも１個の回転バルブ（１）を有する。回転バルブ（１）は、周方向の開口（４，５）で終端する少なくとも２個のポート（２，３）を有し、シリンダヘッド（７）は、内部で回転バルブ（１）が回転するボア（１１）と、燃焼室（８）に連通するボア（１１）における窓（６）を有し、開口（４，５）は回転によって窓（６）に順次に整列し、また位相変更手段（１８）を有する駆動機構によって回転バルブ（１）を駆動する。少なくとも２個のポート（２，３）は吸気ポート（２）と排気ポート（３）とを有し、位相変更手段（１８）は少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり、エンジンの動作条件の変化に応じて位相を変更する。
2004526901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフト、スロットル、スロットルアクチュエータ、シリンダヘッド、燃焼室、および少なくとも１個の回転バルブを具え、前記回転バルブは、回転バルブの周縁に開口として終端する少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドには、前記回転バルブが内部で回転することができるボアと、前記燃焼室に連通するよう前記ボアに形成した窓とを設け、前記回転バルブの回転によって前記ポートの開口が順次に前記窓と整列するようにし、更に、前記回転バルブを駆動する駆動機構に位相変更手段を設けた回転バルブ型の内燃機関において、前記少なくとも２個のポートは、吸気ポートおよび排気ポートとし、前記位相変更手段は、前記内燃機関の動作条件の変化に応答して位相変更を生じ、この位相変更を前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり生ずるものとしたことを特徴とする回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２】
前記位相変更手段は、更に、前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり、前記内燃機関に送られる少なくとも１個の要求値の変化に応答して位相変更を生ずるものとした請求項１記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項３】
前記位相変更の最大許容変更量を大きくした請求項１または２記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項４】
前記内燃機関が最大負荷または最大に近い負荷状態で動作するとき、エンジン速度が減少するにつれて前記位相変更を負側に変更し、エンジン速度が増大するにつれて前記位相変更を正側に変更する請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関が冷えているとき、前記位相変更を正側に変更し、前記内燃機関が作動温度に達したとき、前記位相変更を負側に変更する請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項６】
前記駆動機構を前記クランクシャフトから駆動する請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項７】
前記駆動機構を電動モータとした請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項８】
クランクシャフト、スロットル、スロットルアクチュエータ、シリンダヘッド、燃焼室、および少なくとも１個の回転バルブを具え、前記回転バルブは、回転バルブの周縁に開口として終端する少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドには、前記回転バルブが内部で回転することができるボアと、前記燃焼室に連通するよう前記ボアに形成した窓とを設け、前記回転バルブの回転によって前記ポートの開口が順次に前記窓と整列するようにし、更に、前記回転バルブを駆動する駆動機構に位相変更手段を設けた回転バルブ型の内燃機関において、前記少なくとも２個のポートは、吸気ポートおよび排気ポートとし、前記位相変更手段は、前記内燃機関に送られる少なくとも１個の要求値の変化に応答して位相変更を生じ、この位相変更を前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり生ずるものとしたことを特徴とする回転バルブ型の内燃機関。
【請求項９】
前記位相変更の最大許容変更量を大きくした請求項８記載の回転バルブ型内燃機関。
【請求項１０】
前記内燃機関が最大負荷または最大に近い負荷状態で動作するとき、エンジン速度が減少するにつれて前記位相変更を負側に変更し、エンジン速度が増大するにつれて前記位相変更を正側に変更する請求項８または９に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項１１】
前記内燃機関が冷えているとき、前記位相変更を負側に変更し、前記内燃機関が作動温度に達したとき、前記位相変更を正側に変更する請求項８乃至１０のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項１２】
クランクシャフト、スロットル、スロットルアクチュエータ、シリンダヘッド、燃焼室、および少なくとも１個の回転バルブを具え、前記回転バルブは、回転バルブの周縁に開口として終端する少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドには、前記回転バルブが内部で回転することができるボアと、前記燃焼室に連通するよう前記ボアに形成した窓とを設け、前記回転バルブの回転によって前記ポートの開口が順次に前記窓と整列するようにし、更に、前記回転バルブを駆動する駆動機構に位相変更手段を設けた回転バルブ型の内燃機関において、前記少なくとも２個のポートは、吸気ポートおよび排気ポートとし、前記位相変更手段は、前記内燃機関に送られる少なくとも１個の要求値の変化に応答して位相変更を生じ、また、前記スロットルアクチュエータは前記スロットル位置を変更しない状態に維持し、この位相変更を前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり生ずるものとしたことを特徴とする回転バルブ型の内燃機関。
【請求項１３】
前記スロットルアクチュエータは、前記スロットル位置を全開状態に維持する請求項１２記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項１４】
前記少なくとも１個の要求値における前記変化は、前記内燃機関を部分的な負荷または低負荷状態で動作させるのに必要な変化とした請求項１２または１３記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項１５】
前記位相変更の前記最大許容変更量を大きくした請求項１２乃至１４のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項１６】
前記少なくとも１個の要求値の変化がエンジン負荷の減少であるとき、前記位相変更を負側の変更とし、前記少なくとも１個の要求値の変化がエンジン負荷の増大であるとき、前記位相変更を正側の変更とした請求項１２乃至１５のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項１７】
前記駆動機構を前記クランクシャフトから駆動する請求項１２乃至１６のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項１８】
前記駆動機構を電動モータとした請求項１２乃至１６のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項１９】
クランクシャフト、スロットル、スロットルアクチュエータ、シリンダヘッド、燃焼室、電子制御ユニット、および少なくとも１個の回転バルブを具え、前記回転バルブは、回転バルブの周縁に開口として終端する少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドには、前記回転バルブが内部で回転することができるボアと、前記燃焼室に連通するよう前記ボアに形成した窓とを設け、前記回転バルブの回転によって前記ポートの開口が順次に前記窓と整列するようにし、更に、前記回転バルブを駆動する駆動機構に位相変更手段を設けた回転バルブ型の内燃機関において、前記少なくとも２個のポートは、吸気ポートおよび排気ポートとし、前記位相変更手段は、前記内燃機関に送られる少なくとも１個の要求値の変化に応答して位相変更を生じ、この位相変更は、前記変化した要求値に対して最大許容位相変更として前記電気制御ユニットによって計算し、また、前記スロットルアクチュエータは前記スロットル位置を変更して前記要求値を達成するようにし、この位相変更およびスロットル変更を前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり生ずるものとしたことを特徴とする回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２０】
前記電子制御ユニットは、変化した要求値における最大許容排気ガス内部循環を達成するよう前記最大許容位相変更を計算する請求項１９記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２１】
前記位相変更の前記最大許容変更量を大きくした請求項１９または２０に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２２】
前記少なくとも１個の要求値が前記エンジンに低負荷または部分的負荷で動作することを要求するものであるとき、前記スロットルアクチュエータは、前記スロットルを全開位置または全開に近い位置に維持するものとした請求項１９乃至２１のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２３】
前記位相変更手段は、前記内燃機関の作動条件における変化に応答する位相変更を生ずるものとし、前記位相変更は、前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり生ずるものとした請求項１９乃至２２のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２４】
前記駆動機構を前記クランクシャフトから駆動する請求項１９乃至２３のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２５】
前記駆動機構を電動モータとした請求項１９乃至２３のうちのいずれか一項に記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２６】
位相変更手段は、液圧圧力源と、少なくとも１個のヘリカルスプラインを組み込んだ液圧ピストンと、前記液圧ピストンに摺動自在に噛合する整合ヘリカルスプラインを有する第１駆動部材と、前記液圧ピストンに摺動自在に噛合する整合ヘリカルスプラインとは反対側における第２整合ヘリカルスプラインを有する第２駆動部材と、前記整合ヘリカルスプラインおよび第２整合ヘリカルスプラインのうちの少なくとも一方にゼロでないヘリカル角度を持たせ、前記第１駆動部材を前記クランクシャフトによって駆動し、前記第２駆動部材により前記回転バルブを駆動し、前記液圧圧力源からの圧力供給に応じて前記液圧ピストンを軸線方向に移動し、この軸線方向移動によって前記第１駆動部材を前記第２駆動部材に対して相対回転させる請求項１記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２７】
位相変更手段は、液圧圧力源と、半径方向に突出するベーンの第１のセットを組み込んだ第１駆動部材と、半径方向に突出するベーンの第２のセットを組み込んだ第２駆動部材であって、前記第１駆動部材に対して同心状に取り付けた第２駆動部材とを有し、前記半径方向に突出するベーンの第１のセットを前記第２駆動部材に摺動自在に密着し、半径方向に突出するベーンの第２のセットを第１駆動部材に摺動自在に密着して前記半径方向に突出するベーンの第１のセットと半径方向に突出するベーンの第２セットとの間に一連の密封液圧キャビティを生じ、これら密封液圧キャビティを前記液圧圧力源に接続し、前記第１駆動部材を前記クランクシャフトにより駆動し、前記第２駆動部材により前記回転バルブを駆動し、前記液圧圧力源からの液圧圧力を加えて一連の密封液圧キャビティを変更することに応じて前記第１駆動部材を前記第２駆動部材に対して相対回転させる請求項１記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２８】
前記位相変更手段を電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによって位相を制御する請求項１記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項２９】
前記スロットルアクチュエータを電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによってスロットル位置を制御する請求項１記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項３０】
前記駆動機構は、前記クランクシャフトと前記回転バルブとの間に運動を伝達するための少なくとも１個のエピサイクリックギヤセットを有する一次駆動手段と、前記エピサイクリックギヤセットの太陽歯車を駆動する二次駆動手段とを有するものとした請求項１記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項３１】
前記二次駆動手段を電動モータとした請求項３０記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項３２】
前記二次駆動手段を、前記電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによって前記位相を制御する請求項３０記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項３３】
前記スロットルを前記電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによって前記スロットルの位置を制御する請求項３０記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項３４】
前記駆動機構は、前記回転バルブに直接連結した電動モータを有するものとした請求項１記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項３５】
前記駆動機構は、前記回転バルブに掛合する少なくとも１個の中間駆動部材を駆動する電動モータを有するものとした請求項１記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項３６】
前記少なくとも１個の中間駆動部材は、ギヤ、ギヤ列、チェーン駆動組立体、またはベルト駆動組立体のうちのいずれか一つとした請求項３５記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項３７】
前記電動モータを電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによって前記位相を制御する請求項３４，または３５記載の回転バルブ型の内燃機関。
【請求項３８】
前記スロットルを前記電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによって前記スロットルの位置を制御する請求項３４または３５記載の回転バルブ型の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に使用する回転バルブ組立体のための可変バルブタイミング調整機構に関し、特に、吸気ポートおよび排気ポートの双方が同一の回転バルブに存在する可変バルブタイミング機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転バルブ装置は多くの人々によって提案されてきた。最近の一つの例としては、（ワリス[Wallis]氏の）米国特許第５，５２６，７８０号明細書によって提案されたものがある。これら回転バルブ装置に共通して言えることは、回転バルブの周面に設ける開口が燃焼室に形成した同一形状の窓に周期的に整列することである。回転バルブの周面に設ける開口が燃焼室の窓に整列するとき、流体が燃焼室に入ったり（吸入行程の場合）、出たり（排気行程の場合）することができる。バルブの周面の開口が燃焼室の窓に整列しないとき、圧縮行程および燃焼行程中にシリンダ内に内容物は閉じ込められる。
【０００３】
従来技術の多くは、回転バルブのクランクシャフトに対する角速度比を固定にして回転バルブを駆動する。このことは、一定角速度比を伝達するギヤ列、チェーン駆動またはベルト駆動のような機械的駆動機構によって行う。
【０００４】
「角速度比」とは、回転バルブの角速度がクランクシャフトの角速度によって駆動されるときに得られる比である。
【０００５】
内燃（ＩＣ）機関（エンジン）のための回転バルブは、多くの特許の対象であるが、一つも商品化されていない。これは、回転バルブに固有の問題が無数にあり、これら固有の問題は適正には解決されていない結果である。これら問題点の多くを解決した一つの特別な例としては、米国特許第５，５２６，７８０号明細書に記載の回転バルブ装置がある。この装置は、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一のバルブ内に組み込んだシリンダ各個に設けた単一回転バルブにより構成している。このコンセプトにおける機械的問題点は解決されたものの、現在、この技術が市場で受け入れられるか否かという他の問題に直面している。近年、厳しい排出ガス規制が世界各国で増大している。ＩＣエンジン製造業者は、可変バルブタイミング調整機構付きのＩＣエンジンを生産することによってこれら規制を満たそうとしている。これらエンジンでは、吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングを独立的に変化させる。
【０００６】
米国特許第５，５２６，７８０号明細書に記載の装置は、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブ内に収納してあり、従って、吸気バルブおよび排気バルブを独立的に変更することが不可能であるという問題がある。他の利点があるものの、このことは、一般的に、このような回転バルブを将来商品化することを妨げるという難点として認識されている。
【０００７】
本発明は、吸気ポートと排気ポートの双方を同一バルブ内に配置した回転バルブで排出ガス規制の問題を満足のいくよう対処するとともに、ＩＣエンジン効率を向上することができる機構によってこれらの問題を解決することを意図する。更に、この機構は、スロットル全開での性能を改善するのにも使用する。
【０００８】
バルブタイミングは、一般的に、クランクシャフト位置に対する、吸気バルブ開放ポイント、吸気バルブ閉鎖ポイント、排気バルブ開放ポイント、および排気バルブ閉鎖ポイントとして表現される。クランクシャフト位置は、一般的に、基準位置に対する角度として特定される。この基準位置は、一般的に、ピストン行程（ストローク）の上死点にピストンがある位置（即ち、トップデッドセンター[top dead centre]‐ｔｄｃ）を選択する。排気バルブがｔｄｃ後の１５゜で閉鎖するとは、ピストンがｔｄｃにあった位置からクランクシャフトが１５゜回転したとき、排気バルブのシリンダとの連通がなくなることを意味する。他の例としては、基準位置を、ピストンがストロークの下死点（ボトムデッドセンター[bottom dead centre]‐ｂｄｃ）にあるときの位置を選択するものがある。
【０００９】
代案として、バルブタイミングは、吸気期間、排気期間、閉鎖期間、およびオーバーラップ期間という持続期間と、初期位置および位相との組み合わせとしても考慮することができる。初期位置は、何らかのポイントでのクランクシャフト位置と回転バルブ位置との間の関係を決定する。
【００１０】
用語「オーバーラップ」とは、吸気ポートおよび排気ポートの双方が同時に燃焼室に開放しているエンジンサイクルの期間を意味する。
【００１１】
用語「期間」とは、２つの任意の事象間でクランクシャフトが回転する角度である。
【００１２】
「吸気期間」は、吸気ポートが燃焼室に連通しているとき、即ち、吸気バルブ開放と吸気バルブ閉鎖との間でクランクシャフトが回転する角度である。同様に、「排気期間」とは、排気ポートが燃焼室に連通しているとき、即ち、排気バルブ開放と排気バルブ閉鎖との間でクランクシャフトが回転する角度である。「閉鎖期間」は、吸気ポートまたは排気ポートのいずれも燃焼室には開放していないとき、即ち、吸気バルブ閉鎖と排気バルブ開放との間でクランクシャフトが回転する角度である。このことは、４ストロークエンジンにおける圧縮行程と出力行程の期間中に生ずる。「オーバーラップ期間」は、吸気ポートおよび排気ポートの双方が同時に燃焼室に開放するとき、即ち、吸気バルブ開放と排気バルブ閉鎖との間でクランクシャフトが回転する角度である。
【００１３】
すべての内燃機関（エンジン）において、バルブ事象（イベント）をエンジンサイクルの適正位置に同期させることは重要である。「位相」は、この同期を記述するのに使用する。位相がサイクル毎に一定であるとき、バルブイベントは、それぞれ一つのサイクルから次のサイクルに移行する場合でもサイクルにおいて同一位置で正確に生ずる。
【００１４】
サイクルにおける位置は、クランクシャフト位置によって規定される。回転バルブの位置は、容易に観測できるバルブ事象の一つとして選択するのが一般的な基準位置から回転バルブが回転した角度によって記述される。このような基準位置としては、吸気バルブ開放（ｉｖｏ）、吸気バルブ閉鎖（ｉｖｃ）、排気バルブ開放（ｅｖｏ）、排気バルブ閉鎖（ｅｖｃ）がある。参考のため、本明細書では基準位置としてｉｖｏを選択した。「回転バルブ位置」は、回転バルブがｉｖｏポイントから回転した角度として規定する。
【００１５】
定角速度比をもたらす駆動機構を使用する普通の回転バルブ型の内燃機関（エンジン）に関しては、サイクル位置に対する回転バルブの位置は、図１１に示すタイプのグラフによって表すことができる。ライン５３はすべてのクランクシャフト位置に対する回転バルブの位置を規定する。このラインによって規定される関係が順次のサイクルで生ずる限りは、この位相は一定に維持される。回転バルブ位置とクランクシャフト位置との間の関係が、何らかの位置でライン５４によって表される場合、位相変更が生じたと言え、位相変更の大きさはσである。基準としてライン５３を選択した場合、位相はσ゜である。
【００１６】
「位相」は、一定位相を規定する基準ライン５３に対して一定位相を規定するライン５４がシフトしたクランクシャフトにおける角度距離（゜）として規定される。
【００１７】
「位相変更」は、一定位相を規定する任意のラインが一定位相を規定する他の任意のラインに対してシフトしたクランクシャフトにおける角度距離（゜）として規定する。
【００１８】
位相変更は、エンジンサイクルにおいて吸気バルブの開放が遅れるような変更である場合「正」の変更と規定する。図１１におけるライン５３からライン５４への位相変更は、「正」の変更である。
【００１９】
エンジンサイクルにおいて吸気バルブの開放が早期に開放される場合には、位相変更は「負」の変更である。
【００２０】
普通のポペットバルブ型エンジンでは、通常上からタイミングがどのくらいずらして変化するかに関しては実用上の限界がある。これは、ポペットバルブが燃焼室に開放しているという事実の結果である。ピストンが吸入行程のｔｄｃにあるとき、ピストンのクラウン部は突入するポペットバルブのヘッドに極めて接近する。圧縮比を高くすれば高くするほど、バルブの数は多くなければならず、また、バルブをピストンのクラウン部に一層接近させねばならない。最近のエンジンは、これらの変数を最大限にしようとしている。ポペットバルブを燃焼室に一層突入させることを必要とするタイミング変更は、従って、変更度合いに限界がある。スロットル全開タイミング調整に比較すると、変更は、吸気の開放遅延または排気の早期閉鎖に限定され、このことは、ポペットバルブヘッドとピストンクラウン部との間の距離を増加させる。
【００２１】
すべてのエンジンは、スロットル全開では、最適な出力結果を得るためには、所定量のオーバーラップを必要とする。スロットル開度が小さい設定では、このオーバーラップ量は、過剰な排気ガス内部再循環（ＥＧＲ）を招き、燃焼安定性を損なって、「ラフランニング」と、過剰な炭化水素発生を生ずる。ポペットバルブの製造業者は、バルブタイミングを変更して部分的スロットル開度または低負荷動作でオーバーラップ量を最小限にしようとする。例えば、多くのエンジンは、最大限の出力を得るために、ｔｄｃ前の１５゜で吸気バルブを開放し、ｔｄｃ後の１５゜で排気バルブを閉鎖することを必要するのが一般的である。位相変更は、スロットル全開から最大で約１５゜の位相位置に限定されるのが一般的である。
【００２２】
持続期間が固定のカムを有するポペットバルブ構成に適用できる位相変更量には実用上の限界があるのが一般的である。エンジンが低負荷で動作するときに吸気バルブ開放位置がｔｄｃ前の１５゜からｔｄｃに移行する場合には、吸気閉鎖ポイントも１５゜遅れて生ずる。この吸気バルブ閉鎖遅れは、チャージ量の相当多くの損失を招き、チャージはシリンダから吸気ポートにポンプ作用で送り返され、従って、効率損失となる。この結果、位相変更は、満足のいく内部ＥＧＲ結果を得る大きさは、約１５゜の大きさに制限されるのが一般的である。位相変更を大きくする必要がある場合、製造業者は、吸気期間および排気期間を変更する装置を導入した。この場合、許容位相変更のサイズは拡張される。
【００２３】
一方、回転バルブは、燃焼室には突入はしない。従って、この回転バルブには、バルブタイミングの変更ができる範囲に物理的な制限がない。このことにより、ポペットバルブエンジンには手がけることができなかった解決方法を見出すことが可能である。本発明は、エンジン動作条件の変化に応答して、吸気ポートおよび排気ポートの双方が同一バルブに存在する回転バルブの位相をシフトする。基本的に、吸気ポートおよび排気ポートは、スロットル全開おおける吸気持続期間および排気持続期間を維持しつつ、同時に位相を等しい量だけ変更できる。本発明は、所定の動作条件において大きな位相変更を使用することができる。ポペットバルブエンジンではこのような手法は物理的に不可能である。例えば、ポペットバルブ機構では、同一のスロットル全開の吸気持続期間および排気持続期間を維持しつつ吸気バルブおよび排気バルブの双方を同じ大きさの位相変更を同時に加えようとすると、位相変更が正か負かに基づいて、吸気バルブまたは排気バルブのどちらかがピストンに衝突することになる。ポペットバルブエンジンでは、バルブがピストンに衝突する前にほんの僅かな位相変更しか生じ得ない。バルブがピストンに衝突する前に生じ得る位相変更の大きさは、エンジン設計を変更することになる。しかし、最近の高性能ポペットバルブＩＣエンジン（高圧縮比のオーバーヘッドツインカム式の４バルブエンジン）では、位相変更は１０゜以下に制限されるのが一般的である。
【００２４】
本明細書にわたり、吸気および／または排気の持続期間が固定の構成では、表現「大きな位相変更」または「位相変更の大きな大きさ」が、１５゜より大きい位相変更、代表的には２５゜以上を意味する。
【００２５】
しかし、既知の回転バルブに対する可変タイミングの提案は、すべて、ポペットバルブ型エンジンの製造業者により採用されているのに模した手法を採用するに過ぎなかった。すべての従来技術の可変タイミング回転バルブに関する提案は、吸気ポートおよび排気ポートに関して個別のバルブを有する構成を採用するものである。これらの構成は、吸気ポートおよび排気ポートのタイミングを互いに独立的に変更することができ、従って、吸気バルブタイミングと排気バルブタイミングを独立的に位相変更するポペットバルブの手法に似ている利点を有する。このような例としては、（コンクリン [Conklin]氏の）米国特許第５，２０５，２５１号明細書に記載されている。
【００２６】
（コンクリン [Conklin]氏の）米国特許第５，２０５，２５１号明細書は、シリンダ当たり２個の回転バルブを装着した回転バルブ型エンジンのバルブタイミングを変更する手段について記載している。１個の回転バルブは吸気ポートを有し、他の回転バルブは排気ポートを有する。回転バルブはスリーブ内に収納し、これらスリーブ内で各回転バルブは回転することができる。これらスリーブは、シリンダヘッド内で回転自在に配置する。吸気または排気のイベント（事象）のタイミング変更は、サイクル中にスリーブの回転と回転バルブ角速度の変更とを組み合わせることによって達成している。この構成において、サイクル中の回転バルブ角速度変更は、吸気および／または排気の持続期間を変更する。スリーブの回転は、クランクシャフトに対する吸気および／または排気のイベント位置、若しくはクランクシャフトに対するこれらイベントの位相を変更する。回転バルブの角速度変更とスリーブの回転変更との組み合わせは、吸気開放ポイント、吸気閉鎖ポイント、排気開放ポイント、排気閉鎖ポイントの独立的な運動を可能にする。
【００２７】
スリーブおよびスリーブ位置を変更する付加的な機構を設けることは、他の複雑さが加味され、更に、ガス封止という他の困難さももたらす。米国特許第５，２０５，２５１号明細書は、ガス封止をどのように達成しているかについては黙している。しかし、燃焼室とスリーブとの間、およびスリーブと回転バルブとの間には、ガス封止が必要なことは明らかである。この構成における実際上の解決法は知られておらず、また２カ所のシールに対する必要条件は、複雑さを増大させるだけである。
【００２８】
米国特許第５，２０５，２５１号明細書に記載されているサイクル中の回転バルブ角速度を変更するための駆動機構は、複雑であり、また実現が困難である。即ち、偏心ギヤを設け、この偏心ギヤの回転中に偏心度を変更しなければならず、また、この偏心ギヤが掛合するアイドルギヤも、このアイドルギヤ中心がサイクル全体にわたり連続的に移動することができなければならない。この個別の機構は各バルブにつき各個に必要である。
【００２９】
スリーブを使用してタイミングを変更するいかなる構成も、シリンダヘッドに窓を必要とし、この窓は、バルブにおける開口よりも広い窓でなければならない。このことは、米国特許第５，２０５，２５１号明細書の図２および図５に明示されている。回転バルブの吸排気能力は、部分的には、回転バルブにおける開口の窓によって決定されるため、スリーブを使用する際に導入されているものとは別に、シリンダヘッド窓を回転バルブ開口よりも広くする実用上の必要性はないはずである。従って、回転バルブの吸排気能力は不必要に制限されている。シリンダヘッドにおける広い窓は、更に、以下の付加的な問題をも有する。第１に、燃焼中に回転バルブに課せられるガス負荷は、シリンダヘッド窓の幅に直接比例し、従って、タイミングを変更するためのスリーブを使用する場合、不必要に高いガス負荷となる。第２に、これら窓が占める容積は、不必要に大きく、必要な圧縮比を有する燃焼室を設計するのが困難になる。
【００３０】
吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一のバルブに組み込む単一回転バルブは、吸気ポートおよび排気ポートに関して個別のバルブを必要とする構成よりも大幅な改善がみられる。このことを以下の考察によって明らかにする。
【００３１】
内燃機関（エンジン）のためのすべてのバルブ機構に関連する２つの重要な特徴は、バルブ開閉の速度であり、またバルブシステムの最大吸排気能力である。回転バルブの場合には、シリンダヘッドにおける窓の長さと、バルブ直径とがバルブ開閉速度を決定する。窓の長さは、幾何学的形状上、窓がシリンダのボアに位置する必要条件により規制され、またシリンダ当たり１個または２個のバルブがある場合、同一長さにすることができる。最大吸排気能力はバルブ直径によって決定される。従って、同一の最大吸排気能力に対して、単一吸気ポートを有する回転バルブのバルブ直径は、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブに設けたバルブのバルブ直径と同一でなければならない。この結果、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブに組み込んだ単一バルブは、吸気ポートおよび排気ポートを個別のバルブに組み込んだ２個のバルブと同一の最大吸排気能力と、最大の開閉速度（即ち、同一の吸排気能力）を有するにもかかわらず、構成部材の数は半分で済む。
【００３２】
最大の吸排気能力を必要とする構成では、回転バルブの直径はできるだけ大きくする必要がある。物理的パッケージ上の制約によって、単一回転バルブは、ツイン回転バルブで可能な直径よりも一層大きな直径にすることができる。吸気ポートおよび排気ポートを同一バルブに組み込んだ単一回転バルブを有する構成の最終的な吸排気能力は、従って、それぞれ単独のポートしか持たない２個の回転バルブを有する構成よりもより一層大きくなる。
【００３３】
更に、吸気ポートおよび排気ポートを個別のバルブに組み込むツイン回転バルブは、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブに組み込む単一回転バルブで必要とされるよりも多数の軸受およびシールを必要とする。
【００３４】
従って、２バルブ構成では摩擦損失が、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブに組み込んだ単一バルブ構成におけるよりも潜在的に２倍となる。
【００３５】
他の観点からシリンダ当たり２個のバルブを必要とする場合、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブに組み込む２個の回転バルブは、単独ポートを各バルブにそれぞれ組み込んだだけの２個の回転バルブよりも、同一窓長さで２倍の開閉速度となる。このことは、双方のタイプのバルブで直径が同一と仮定する。吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブに有する構成の場合、２倍の最大吸排気能力を有する。従って、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブに組み込んだ２個のバルブは、吸気ポートおよび排気ポートを個別の回転バルブに組み込んだ同一直径の２個のバルブの吸排気能力の２倍の能力を有する。
【００３６】
吸気ポートおよび排気ポートを個別の回転バルブに収納する回転バルブ構成における可変バルブタイミングの問題を処理しようとする試みがなされたが、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一回転バルブに収納する構成に内在する一層困難な問題に対処する試みは行われなかった。
【００３７】
困難さが増すのは、この構成では、排気イベントと吸気イベントとの間の位相決めが、バルブのジオメトリ（幾何学的構成配置）によって固定されているからである。従って、吸気ポートおよび排気ポートの双方を組み込んだ回転バルブとクランクシャフトとの間の単純な位相変更によっては、吸気ポートと排気ポートとの相対位置の変更を生ずることはできない。これに対し、吸気ポートと排気ポートに対して個別の回転バルブを使用することは、回転バルブの一方または双方とクランクシャフトとの間の単純な位相変更でも、吸気ポートと排気ポートとの間の位相決めを変更することを意味し、また、オーバーラップを変化させることを意味する。
【００３８】
更に、吸気ポートおよび排気ポートを同一バルブに組み込んだ単一回転バルブでは、オーバーラップ期間を変更することに関しての方法は知られていない。
【００３９】
単一回転バルブ構成では、オーバーラップ期間は、回転バルブにおける吸気ポートと排気ポートとの間のブリッジ部の幅と、シリンダヘッドにおける窓の幅とによって物理的に決定される。ブリッジ部の幅は、図６に示すように窓の幅よりも小さい。この構成はオーバーラップを生ずる。オーバーラップの大きさは、回転バルブおよびシリンダヘッドを機械加工した細部によって物理的に決定されるため、オーバーラップの大きさを変更する方法は存在しない。この結果、ポペットバルブおよびツイン回転バルブで使用れれる普通のバルブタイミング手法は単一回転バルブを装着したエンジンには利用できない。このことは、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブに組み込むいかなる回転バルブにあっても本来的な限界である。
【００４０】
吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブに組み込んだ回転バルブに関してタイミング変更を論じた特許文献としては２例がある。（ウイリアムズ[Williams]氏の）英国特許第２，０７２，２６４号明細書には、吸気ポートおよび排気ポートの双方を同一バルブに組み込んだ回転バルブ型エンジンが記載されている。この単一バルブを２個またはそれ以上のシリンダに連結する。しかし、この英国特許に記載の装置は、ＩＣエンジンとして満足に機能することはできない。このことは、以下の考察によって確認することができる。英国特許第２，０７２，２６４号明細書の図５Ａおよびテキストは、回転バルブの周囲における開口が見込む角度（回転バルブの回転軸線を中心として）は６０゜である回転バルブについて記載している。バルブの周囲における開口とシリンダとの間を連通するシリンダ開口１０１が見込む角度は４５゜である。シリンダ開口が９０゜離れているとき、一方のシリンダ開口の閉じようとしている端縁と、隣接するシリンダ開口の開こうとしている端縁とが見込む角度は４５゜である。吸気ポートがシリンダ５０およびシリンダ５２の双方に同時に開く英国特許第２，０７２，２６４号明細書の図５に示す位置から時計方向にバルブが４５゜回転することははっきりしている。シリンダ５２が排気行程にあり、シリンダ５０が吸気行程にあるとき、吸気ポートは異なる行程で２個のシリンダに開放する。このことは、うまく機能しないこと明らかである。
【００４１】
英国特許第２，０７２，２６４号はこの事実の利点を見出そうとしている。バルブ周囲の開口の見込み角度がシリンダ開口の見込み角度よりも大きい結果として、エンジンの稼働中にバルブタイミングを変更することができる機構によって、バルブが完全に開く時間の長さを変化させることが可能になるということを主張する。しかし、この英国特許においては、バルブが完全に開く時間の長さにおいて、どの程度の変更がもたらされるのかについての記載はない。更に、このような結果をもたらすタイミング変更手段について既知の手段は存在しない。この結果は、（本発明の主題である）位相変更を導入することによっては得ることができない。位相変更は、バルブタイミングを単に変化させるだけであり、バルブが完全に開く時間の長さを対象としているのではないからである。バルブが完全に開く時間の長さを変更するコンセプトは、以下の問題を考慮するとメリットはほとんどない。
【００４２】
いかなる回転バルブエンジンにおいても、最大吸排気能力は、バルブ周囲の開口および窓をできるだけ大きくすることによって得られる。どの所定持続期間に対しても、最適吸排気能力はバルブ周囲の開口の幅および窓の幅が同一であるときに得られる。英国特許第２０７２２６４号明細書に記載されているように、窓の幅が、バルブ周囲の開口の幅よりも意図的に狭く形成されているとき、この構成の最大吸排気能力は、双方が同一寸法であるときに得られるよりも狭い窓の開口部分によって、減少する。（吸排気能力を向上させることを考えて）バルブが全開している時間を増大させる未公開の方法コンセプトは、一部のジオメトリの単純な変更が達成する吸排気能力を達成することもできないことを考慮するとほとんどメリットがない。
【００４３】
これらの問題は、すべて（迫地氏の）特開平９‐３２５１８号公報で論じられている。この特許公開公報には、吸気ポートおよび排気ポートを同一バルブに組み込んだ単一回転バルブを開示している。このバルブは２個のシリンダに共有されている。特開平９‐３２５１８号公報の図１１は、バルブの周囲の開口と窓がすべて同一の幅を有し、すべての見込み角度が４５゜であることを示している。更に、窓の閉鎖しようとする側の端縁と隣接する窓の開放しようとする側の端縁とがなす角度も４５゜である。この構成は、吸気ポート（または排気ポート）が、互いに隣接して異なる行程にあるシリンダに同時に開放する英国特許第２０７２２６４号の問題を克服する。しかし、この構成は、吸気ポートと排気ポートとの間のブリッジ部も見込み角度が４５゜である。このブリッジ部が窓に直接位置決めされるときには、窓は完全に閉鎖される。従って、この構成はオーバーラップ量がゼロである。
【００４４】
オーバーラップ量がゼロであることは、単一の回転バルブが２個またはそれ以上の隣接シリンダに供給する設計のものに関しては必要な制約条件である。
更に、Ａをバルブの周囲における開口の見込み角度、Ｂを窓の見込み角度として、吸気（または排気）の持続期間は２（Ａ＋Ｂ）である。特開平９‐３２５１８号公報においてこれら角度を４５゜とすると、吸気または排気の持続期間は１８０゜となる。
【００４５】
１８０゜の最大吸気期間および最大排気期間は、単一の回転バルブが２個またはそれ以上の隣接シリンダに供給する設計のものに関しては必要な制約条件である。
【００４６】
オーバーラップ量がゼロ、並びに大吸気期間および最大排気期間が１８０゜は、ＩＣエンジンの設計上のやっかいな制約である。これらの制約を有するエンジンは、オーバーラップ量が３０゜、期間が２３０゜であるのが典型的な最近のＩＣエンジンに比較すると、最大出力にとって大きな欠点となる。
【００４７】
バルブとクランクシャフトとの間の位相を変更する方法も、特開平９‐３２５１８号公報に記載されている。同公報は、吸気ポートが吸入行程のｔｄｃで精密に開口し、排気ポートが排気行程のｂｄｃで精密に閉鎖する状態にバルブを維持することができるようバルブ位相を微調整する装置について記載している。しかし、その装置は、位相を変更する機構というよりも、位相を維持するための調整機構である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４８】
本発明の本質は、吸気ポートおよび排気ポートを同一バルブに組み込んだ回転バルブにはタイミングをどの程度変更するかに対する大きな物理的制約があるにもかかわらず、回転バルブにおけるユニークな他の特徴（特に、燃焼室へのバルブ突入がない点）は、これらユニークな特徴を利用する他の手法を用いることによって利点が得られるとの認識に基づいている。エンジンの動作条件に応答して位相を動的に変更させることにより、負荷および排出物における改善が得られる。更に、位相変更をスロットル制御と組み合わせる場合、より少ないポンピング損失が得られ、部分的スロットル開度での効率を改善し、またＮＯX排出の改善も得られる。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
発明の概略
本発明の第１の発明は、クランクシャフト、スロットル、スロットルアクチュエータ、シリンダヘッド、燃焼室、および少なくとも１個の回転バルブを具え、前記回転バルブは、回転バルブの周縁に開口として終端する少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドには、前記回転バルブが内部で回転することができるボアと、前記燃焼室に連通するよう前記ボアに形成した窓とを設け、前記回転バルブの回転によって前記ポートの開口が順次に前記窓と整列するようにし、更に、前記回転バルブを駆動する駆動機構に位相変更手段を設けた回転バルブ型の内燃機関において、前記少なくとも２個のポートは、吸気ポートおよび排気ポートとし、前記位相変更手段は、前記内燃機関の動作条件の変化に応答して位相変更を生じ、この位相変更を前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり生ずるものとしたことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
好適には、前記位相変更手段は、更に、前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり、前記内燃機関に送られる少なくとも１個の要求値の変化に応答して位相変更を生ずるものとする。
【００５１】
好適には、前記位相変更の最大許容変更量を大きくする。
【００５２】
好適には、前記内燃機関が最大負荷または最大に近い負荷状態で動作するとき、エンジン速度が減少するにつれて前記位相変更を負側に変更し、エンジン速度が増大するにつれて前記位相変更を正側に変更する。
【００５３】
好適には、前記内燃機関が冷えているとき、前記位相変更を正側に変更し、前記内燃機関が作動温度に達したとき、前記位相変更を負側に変更する。
【００５４】
好適には、前記駆動機構を前記クランクシャフトから駆動する。
【００５５】
好適には、前記駆動機構を電動モータとする。
【００５６】
一つの実施例においては、位相変更手段は、液圧圧力源と、少なくとも１個のヘリカルスプラインを組み込んだ液圧ピストンと、前記液圧ピストンに摺動自在に噛合する整合ヘリカルスプラインを有する第１駆動部材と、前記液圧ピストンに摺動自在に噛合する整合ヘリカルスプラインとは反対側における第２整合ヘリカルスプラインを有する第２駆動部材と、前記整合ヘリカルスプラインおよび第２整合ヘリカルスプラインのうちの少なくとも一方にゼロでないヘリカル角度を持たせ、前記第１駆動部材を前記クランクシャフトによって駆動し、前記第２駆動部材により前記回転バルブを駆動し、前記液圧圧力源からの圧力供給に応じて前記液圧ピストンを軸線方向に移動し、この軸線方向移動によって前記第１駆動部材を前記第２駆動部材に対して相対回転させる。
【００５７】
他の実施例においては、位相変更手段は、液圧圧力源と、半径方向に突出するベーンの第１のセットを組み込んだ第１駆動部材と、半径方向に突出するベーンの第２のセットを組み込んだ第２駆動部材であって、前記第１駆動部材に対して同心状に取り付けた第２駆動部材とを有し、前記半径方向に突出するベーンの第１のセットを前記第２駆動部材に摺動自在に密着し、半径方向に突出するベーンの第２のセットを第１駆動部材に摺動自在に密着して前記半径方向に突出するベーンの第１のセットと半径方向に突出するベーンの第２セットとの間に一連の密封液圧キャビティを生じ、これら密封液圧キャビティを前記液圧圧力源に接続し、前記第１駆動部材を前記クランクシャフトにより駆動し、前記第２駆動部材により前記回転バルブを駆動し、前記液圧圧力源からの液圧圧力を加えて一連の密封液圧キャビティを変更することに応じて前記第１駆動部材を前記第２駆動部材に対して相対回転させる。
【００５８】
好適には、前記位相変更手段を電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによって位相を制御する。
【００５９】
好適には、前記スロットルアクチュエータを電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによってスロットル位置を制御する。
【００６０】
他の実施例においては、前記駆動機構は、前記クランクシャフトと前記回転バルブとの間に運動を伝達するための少なくとも１個のエピサイクリックギヤセットを有する一次駆動手段と、前記エピサイクリックギヤセットの太陽歯車を駆動する二次駆動手段とを有するものとする。
【００６１】
好適には、前記二次駆動手段を電動モータとする。
【００６２】
好適には、前記二次駆動手段を、前記電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによって前記位相を制御する。
【００６３】
好適には、前記スロットルを前記電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによって前記スロットルの位置を制御する。
【００６４】
他の実施例においては、前記駆動機構は、前記回転バルブに直接連結した電動モータを有するものとする。
【００６５】
他の実施例においては、前記駆動機構は、前記回転バルブに掛合する少なくとも１個の中間駆動部材を駆動する電動モータを有するものとする。
【００６６】
好適には、前記少なくとも１個の中間駆動部材は、ギヤ、ギヤ列、チェーン駆動組立体、またはベルト駆動組立体のうちのいずれか一つとする。
【００６７】
好適には、前記電動モータを電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによって前記位相を制御する。
【００６８】
好適には、前記スロットルを前記電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニットによって前記スロットルの位置を制御する。
【００６９】
本発明の第２の発明は、クランクシャフト、スロットル、スロットルアクチュエータ、シリンダヘッド、燃焼室、および少なくとも１個の回転バルブを具え、前記回転バルブは、回転バルブの周縁に開口として終端する少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドには、前記回転バルブが内部で回転することができるボアと、前記燃焼室に連通するよう前記ボアに形成した窓とを設け、前記回転バルブの回転によって前記ポートの開口が順次に前記窓と整列するようにし、更に、前記回転バルブを駆動する駆動機構に位相変更手段を設けた回転バルブ型の内燃機関において、前記少なくとも２個のポートは、吸気ポートおよび排気ポートとし、前記位相変更手段は、前記内燃機関に送られる少なくとも１個の要求値の変化に応答して位相変更を生じ、この位相変更を前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり生ずるものとしたことを特徴とする。
【００７０】
好適には、前記位相変更の最大許容変更量を大きくする。
【００７１】
好適には、前記内燃機関が最大負荷または最大に近い負荷状態で動作するとき、エンジン速度が減少するにつれて前記位相変更を負側に変更し、エンジン速度が増大するにつれて前記位相変更を正側に変更する。
【００７２】
好適には、前記内燃機関が冷えているとき、前記位相変更を負側に変更し、前記内燃機関が作動温度に達したとき、前記位相変更を正側に変更する。
【００７３】
本発明の第３の発明によれば、クランクシャフト、スロットル、スロットルアクチュエータ、シリンダヘッド、燃焼室、および少なくとも１個の回転バルブを具え、前記回転バルブは、回転バルブの周縁に開口として終端する少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドには、前記回転バルブが内部で回転することができるボアと、前記燃焼室に連通するよう前記ボアに形成した窓とを設け、前記回転バルブの回転によって前記ポートの開口が順次に前記窓と整列するようにし、更に、前記回転バルブを駆動する駆動機構に位相変更手段を設けた回転バルブ型の内燃機関において、前記少なくとも２個のポートは、吸気ポートおよび排気ポートとし、前記位相変更手段は、前記内燃機関に送られる少なくとも１個の要求値の変化に応答して位相変更を生じ、また、前記スロットルアクチュエータは前記スロットル位置を変更しない状態に維持し、この位相変更を前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり生ずるものとしたことを特徴とする。
【００７４】
好適には、前記スロットルアクチュエータは、前記スロットル位置を全開状態に維持する。
【００７５】
好適には、前記少なくとも１個の要求値における前記変化は、前記内燃機関を部分的な負荷または低負荷状態で動作させるのに必要な変化とする。
【００７６】
好適には、前記位相変更の前記最大許容変更量を大きくする。
【００７７】
好適には、前記少なくとも１個の要求値の変化がエンジン負荷の減少であるとき、前記位相変更を負側の変更とし、前記少なくとも１個の要求値の変化がエンジン負荷の増大であるとき、前記位相変更を正側の変更とする。
【００７８】
好適には、前記駆動機構を前記クランクシャフトから駆動する。
【００７９】
好適には、前記駆動機構を電動モータとする。
【００８０】
本発明の第４の発明によれば、クランクシャフト、スロットル、スロットルアクチュエータ、シリンダヘッド、燃焼室、電子制御ユニット、および少なくとも１個の回転バルブを具え、前記回転バルブは、回転バルブの周縁に開口として終端する少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドには、前記回転バルブが内部で回転することができるボアと、前記燃焼室に連通するよう前記ボアに形成した窓とを設け、前記回転バルブの回転によって前記ポートの開口が順次に前記窓と整列するようにし、更に、前記回転バルブを駆動する駆動機構に位相変更手段を設けた回転バルブ型の内燃機関において、前記少なくとも２個のポートは、吸気ポートおよび排気ポートとし、前記位相変更手段は、前記内燃機関に送られる少なくとも１個の要求値の変化に応答して位相変更を生じ、この位相変更は前記変化した要求値に対して最大許容位相変更として前記電気制御ユニットによって計算し、また、前記スロットルアクチュエータは前記スロットル位置を変更して前記要求値を達成するようにし、この位相変更およびスロットル変更を前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり生ずるものとしたことを特徴とする。
【００８１】
好適には、前記電子制御ユニットは、変化した要求値における最大許容排気ガス内部循環を達成するよう前記最大許容位相変更を計算する。
【００８２】
好適には、前記位相変更の前記最大許容変更量を大きくする。
【００８３】
好適には、前記少なくとも１個の要求値が前記エンジンに低負荷または部分的負荷で動作することを要求するものであるとき、前記スロットルアクチュエータは、前記スロットルを全開位置または全開に近い位置に維持するものとする。
【００８４】
好適には、前記位相変更手段は、前記内燃機関の作動条件における変化に応答する位相変更を生ずるものとし、前記位相変更は前記内燃機関の少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり生ずるものとする。
【００８５】
好適には、前記駆動機構を前記クランクシャフトから駆動する。
【００８６】
好適には、前記駆動機構を電動モータとする。
【００８７】
好適には、位相変更手段は、液圧圧力源と、少なくとも１個のヘリカルスプラインを組み込んだ液圧ピストンと、前記液圧ピストンに摺動自在に噛合する整合ヘリカルスプラインを有する第１駆動部材と、前記液圧ピストンに摺動自在に噛合する整合ヘリカルスプラインとは反対側における第２整合ヘリカルスプラインを有する第２駆動部材と、前記整合ヘリカルスプラインおよび第２整合ヘリカルスプラインのうちの少なくとも一方にゼロでないヘリカル角度を持たせ、前記第１駆動部材を前記クランクシャフトによって駆動し、前記第２駆動部材により前記回転バルブを駆動し、前記液圧圧力源からの圧力供給に応じて前記液圧ピストンを軸線方向に移動し、この軸線方向移動によって前記第１駆動部材を前記第２駆動部材に対して相対回転させる。
【実施例１】
【００８８】
発明の実施の態様
図１及び図２には、一方の端部に吸気ポート２、他方の端部に排気ポート３を有する本発明の第１実施例としての回転バルブ１を示す。これらポートは、それぞれ回転バルブ１の中心円筒形部分の周縁における開口４，５に接続する。回転バルブ１が回転するとき、開口４，５は、シリンダ９の頂部における燃焼室８に直接開口するシリンダヘッド７の同一形状の窓６に周期的に整列する。この整列により、ガスがシリンダ９に対して出入りすることができる。圧縮行程及び出力行程中には、回転バルブ１の周縁はシリンダヘッド７の窓６をカバーして燃焼室８からガスが漏洩するのを阻止する。
【００８９】
回転バルブ１を２個の軸受１０によって支持し、またシリンダヘッド７のボア１１に対して僅かな半径方向クリアランスを有する。これら軸受１０により、回転バルブはシリンダヘッド７のボア１１内で回転することができる。スロットルアクチュエータは、シリンダ９へのエア通過量を調整するスロットル２３の位置を制御する。
【００９０】
クランクシャフトスプロケット１３によりチェーン１２を介して回転バルブスプロケット１４を駆動する。回転バルブスプロケット１４は、位相変更手段１８を介して回転バルブ１を駆動する。位相変更手段１８は、図２に示すように、ハブ１５、外側スリーブ１６及び液圧ピストン１７により構成する。液圧ピストン１７は、外側スリーブ１６の内側ヘリカルスプライン２１に摺動自在に掛合する外側ヘリカルスプライン１９を有する。圧ピストン１７は、ヘリカルスプライン１９，２１側とは反対側の内側ヘリカルスプライン２０を有し、この内側ヘリカルスプライン２０はハブ１５における外側ヘリカルスプライン２２に摺動自在に掛合する。所要に応じて、外側ヘリカルスプライン１９または内側ヘリカルスプライン２０のいずれかの螺旋角度をゼロにすることもできる。
【００９１】
位相変更の所要の向きに基づいて、液圧流体を加圧して前方キャビティ２４または後方キャビティ２７に供給する。前方キャビティ２４に高圧の液圧流体を供給することによって、液圧ピストン１７をシリンダ９から離れる方向に押圧し、外側スリーブ１６を介してのスプロケット１４に対するハブ１５を介しての回転バルブ１の回転を生じ、従って、回転バルブ１とクランクシャフト２５との間の位相変更を生ずる。
【００９２】
この実施例は、内燃機関のための回転バルブ組立体のバルブタイミングを連続的に変化させる手段を提供する。本発明は、バルブタイミングを変化するとともに、吸気期間、排出期間及びオーバーラップ期間をすべて一定にする手段を提供する。バルブタイミングにおける変化は、位相変更によって行う。
【００９３】
「連続的に」という表現は、回転バルブのタイミングがある一つのサイクルから次のサイクルに連続的に変化することを意味する。
【００９４】
単独の回転バルブ１のオーバーラップ期間が固定である場合、ポペットバルブ技術でよく知られている機構によって容易に変更することができる。図２に示す機構は代表例である。位相を力学的に変更することにより生ずる利点は、以下のことを考慮することによって理解される。
【００９５】
フルスロットルでは、吸気バルブ開放ポイントと排気バルブ閉鎖ポイントとがｔｄｃの周りに対称的になっているとき、即ち、回転バルブ１のブリッジ５７がｔｄｃで窓６の中心に位置する（図６参照）とき最大出力が得られるのが一般的である。このことにより、排気ポート３への燃焼ガス排出と、シリンダ９への吸気ポート２からのフレッシュチャージ吸気が同時に行われる。この流れは、吸気ポート２と排気ポート３との間の正圧勾配の結果維持される。排気系統及び吸気系統は、一般的に、フルスロットルで排気ポート３に負圧が得られ、またｔｄｃオーバーラップで正圧が吸気ポート２に得られる。このことにより、排気の吸気チャージの流れの方向が正確になる。
【００９６】
最近の内燃機関（ＩＣエンジン）は、全般的に、最大トルク／出力の設計速度で、吸気トラクトを通過する圧力波が、吸気バルブが閉じる瞬間に燃焼室８への進入ポイントに隣接する位置で最大になるよう調整した吸気トラクト（範囲）長さを有する。このことにより、シリンダ９におけるエアの最大過給圧力と最大出力とが得られる。この設計速度よりも低い速度では、正圧力波は、吸気バルブ閉鎖に先立って燃焼室８への進入ポイントに達し、その後、大きさが減少する。吸気バルブが閉鎖する時点までは、圧力は、設計速度で得られるよりも低い。更に、エンジン速度が設計動作速度よりも低い速度になればなるほど、吸気バルブ閉鎖ポイントでの圧力は低くなる。このことにより、シリンダの中身の圧力及び燃焼に利用できるフレッシュチャージの量は減少する。
【００９７】
バルブ閉鎖が燃焼室８への進入ポイント（即ち、ポペットバルブにおけるバルブヘッドまたは回転バルブにおける窓６）でのピーク圧力発生に一致するようエンジン速度が減少し、吸気バルブ閉鎖ポイントが遅れた場合（即ち、吸気バルブが早期に閉じる場合）、最大のシリンダチャージが引き続き行われる。
【００９８】
吸気ポート２及び排気ポート３の双方が同じ回転バルブ１にあるので、早期に吸気側を閉じることは、排気とオーバーラップとが早期に生ずる結果となる。一般的に、排気を早期に行うことは、膨張行程量を減少することになるので有害である。しかし、この損失の大きさは吸気バルブの早期の閉鎖によって生ずるものに比べると僅かである。
【００９９】
冷えたエンジンでは、排気バルブの早期開放は、排気系統及び触媒の暖気を早くするので、有益である。この結果、触媒は冷えた状態からスタートアップ後にすぐに作用し、少ない発生物質が少なくなる。
【０１００】
オーバーラップが早期に生ずるようオーバーラップを変更することにより、吸気バルブを早期に開放し、排気バルブを早期に閉鎖する。オーバーラップは依然として生ずる。違いは、ｔｄｃにおけるピストン２６に中心が合う代わりに、ｔｄｃに向かって移動するピストン２６に対して中心があうことである。吸気ポート２と排気ポート３との間に存在する適度の圧力勾配があると仮定すると、シリンダ９はピストン２６が依然としてゆっくりだが上昇しているにもかかわらず適切に排気される。基本的には、オーバーラップが早期に生ずるような位相変更によって生ずる効果は、最大負荷状態またはその近傍で二次効果を生ずる。
【０１０１】
最大負荷状態で動作するエンジンでは、エンジン速度が減少するときの吸気バルブ早期閉鎖の正味の効果は、燃焼に利用できるフレッシュチャージの量を大幅に増大し、これに対して排気バルブの早期開放に関連する損失量を減少させなければならない。この正味効果は、最大トルク／出力のための設計速度以下の速度で最大負荷パワーが得られることである。
【０１０２】
この手法は、最近のポペットバルブエンジン、または吸気バルブ若しくは排気バルブ用の個別のバルブを有して吸気バルブ及び排気バルブの位相を独立的に変化させる融通性のある回転バルブエンジンの設計者には最適とは考えられていないが、同一バルブに吸気ポート２及び排気ポート３の双方が存在する回転バルブ１の動作においては重要な改良点である。吸気ポート２及び排気ポート３の双方が同一バルブに存在する回転バルブ１は、市場で好まれる製品にする上でポペットバルブよりも大きな利点がある。更に、タイミング変更に対する制約が一つであるというはっきりとした利点もある。この手法はこれらに関連した事項に対処するものである。
【０１０３】
本発明は、吸気ポート２及び排気ポート３が同一バルブに存在する回転バルブ１の動作を、部分的負荷でのエンジン動作方法を変更するユニークな特徴のいくつかを利用することによって向上することを目指している。
【０１０４】
従来のガソリンＩＣエンジンは、エンジン負荷をスロットルによって調整する。このスロットルは要求値をセットする。しかし、スロットルに関連した２つの問題点がある。第１に、閉じたまたは部分的スロットル開度では、エンジンに導入されるエアは、極めて小さいオリフィス（閉じたスロットルによって生ずる）を経て引き込まれなければならず、ポンピング損失（即ち、オリフィスを経るエア引き込みをするクランクシャフトの負の作用）を招き、このことはエンジンの効率に悪影響を与える。都市部における多くの車両走行は部分的スロットル開度で行っており、このことは、燃料消費量及びＣＯ2排出量の増大を招くという大きな問題がある。この問題は、スロットルが存在せず、エンジン出力が燃料噴射量で調整されるジーゼルＩＣエンジンでは常に議論されてきた。
【０１０５】
第２に、スロットルが閉鎖または部分閉鎖をしているとき、吸気マニホルドで真空を発生する問題がある。この結果、オーバーラップ期間中、排気ガスのシリンダ内部及び吸気マニホルドへの逆流を生ずるような圧力勾配となる。この逆流の大きさを制御するのは困難である。過剰な逆流は、排気ガスがシリンダ９内に溜まり過ぎることになる。このようなメカニズムでシリンダ９内に溜まる排気ガスは、排気ガス内部再循環または内部ＥＧＲとして知られている。ＮＯX発生を調整するために、部分的スロットル開度では所定量の排気ガスは必要であるが、過剰の排気ガスは安定した燃焼に悪影響を与え、炭化水素（ＨＣ）発生が増大する「ラフランニング（rough running)」エンジンとなる。最近のポペットエンジンは、この問題を、部分的スロットル開度で動作するときにオーバーラップ量及び／又はバルブリフトを減少することによって制御するようにしている。
【０１０６】
排気ガス逆流量は、オーバーラップのサイズ、及び吸気ポート２と排気ポート３との間の圧力勾配、並びにエンジン速度の関数である。低速エンジン速度では、逆流を生ずるのに使われる時間が長くなる。米国特許第５，５２６，７８０号明細書に記載のタイプの回転バルブでは、吸気バルブ及び排気バルブの開度は、カムランプ（傾斜面）がないため、極めて大きい。この結果、最適な性能を得るに必要なオーバーラップ期間は、普通のポペットバルブ標準に比べると少なくすることができる。代表的には、２０゜またはそれ以下のオーバーラップ期間で満足のいく結果が得られる。このことは、逆流量を減らすことで逆流の問題に部分的に対処しようとするものである。
【０１０７】
しかし、最近のエンジンでは、制御したＥＧＲは、多くの国で厳格に規制されたＮＯX発生量制御に必要となっている。米国特許第５，５２６，７８０号明細書に記載のタイプの回転バルブで見られる問題は、内部ＥＧＲが起こっているという問題ではなく、部分的負荷状態でエンジンが遭遇する多くの異なる動作条件を制御するのが困難であるという事実に過ぎない。
【０１０８】
本発明は、ＩＣエンジンの部分的負荷状態での効率を、多くの部分的負荷条件に対してスロットル全開または全開に近い状態で動作させることにより向上させ、また内部ＥＧＲを正確に制御することにより排気ガスのＮＯXを減少する。本発明は、このことを、位相変更とスロットル位置管理とを組み合わせることにより達成する。
【０１０９】
上述したように、オーバーラップ期間に対する位相変更だけでは、排気ガス逆流が主にオーバーラップ期間、および吸気ポート２と排気ポート３との間の圧力勾配の大きさによって決定されるため、排気ガス逆流に対してはほとんど効果はない。上述したように、回転バルブ１は、普通のポペットバルブに比較するとオーバーラップ期間を大幅に少なくすることができる。スロットル開度を広くまたは広めに設定することにより、普通のＩＣエンジンにおける部分的負荷状態での吸気ポートに存在する真空状態は排除される。この真空排除は、このとき吸気ポート２、および排気ポート３がほぼ同一圧力にあり、排気ガスを吸気ポート２に押し戻す大きな圧力勾配がないことを意味する。この結果、異なる動作条件に基づくオーバーラップ期間の流れおよび変動は、無視できるレベルまで減少することができる。
【０１１０】
本発明においては、エンジン負荷およびエンジン速度の制御は、スロットル２３で制御するのではなく、主に位相変更によって制御する。エンジンに進入するフレッシュチャージ量は、吸気バルブ閉鎖ポイントを適切に選択することによって制御することができる。吸気バルブ閉鎖ポイントを随意に変更できる場合、スロットル２３を広めの開度のままにしておき、吸気バルブ閉鎖ポイントは、エアが必要量だけシリンダ９に溜まるように選択する。このことは、スロットルがほぼ閉じた状態でエアが引き込まれるときに生ずるポンピング損失が排除されるため、大きな改善となる。このような微小開度スロットルにおけるポンピング損失は、回転バルブ１と窓６との間に生ずるオリフィスを経てエアが（吸入行程中に）引っ張られることにより生ずる損失、および同じオリフィスを経てエアが（圧縮行程中に）押し出されることにより生ずる損失にとって代わられた。回転バルブ１と窓６との間に生ずるオリフィスの有効寸法は、ほぼ閉じた状態のスロットルに生ずるオリフィスよりも相当大きいため、ポンピング損失は普通の構成におけるよりも小さい。
【０１１１】
多くのＩＣエンジンにおいて、位相変更は、エンジン出力制御機能に対する付加的機能を有する。更に、ＮＯX発生量を減少するための内部ＥＧＲも管理しなければならない。このことは、以下のようにして行う。
【０１１２】
図６は、吸入行程におけるｔｄｃにおけるピストン２６を示す。オーバーラップは、高速のエンジン速度および負荷状態で最適の性能結果が得られる位相である。代表的には、吸気バルブはｔｄｃよりも１０゜前で開放し、排気バルブはｔｄｃよりも１０゜後で閉じる。代表的には、高速および高負荷での最適性能を得るため、吸気閉鎖ポイントは、ｂｄｃの５０゜後で生ずるよう構成し、排気開放ポイントはｂｄｃの５０゜前で生ずるように構成する。
【０１１３】
エンジンが低速／低負荷に変更するよう要求したとき、本発明によれば、位相変更を行って、オーバーラップ期間中の必要内部ＥＧＲとエンジン負荷およびエンジン速度との双方を管理する。代表的には４５゜位相変更を導入する。図７は、ピストン２６が吸気行程におけるｔｄｃにあり、回転バルブ１に負の４５゜位相変更を与えたときのピストン２６と回転バルブ１との相対位置関係を示す。ピストン２６がｔｄｃ後に降下を始めるとき、排気ガスは排気ポート３からシリンダ９ないに引き込まれ、この間に吸気ポート２は閉鎖状態を維持する。この後、吸気ポート２が開いて吸気ポート２と排気ポート３との間大きな圧力勾配がないとき（広いスロットル開度に基因して）、フレッシュな空気‐燃料混合気が吸気ポート２からシリンダ９内に引き込まれると同時に、排気ポート３からの流れもシリンダ９に引き込まれる。排気ポート３が閉じると、空気および燃料は吸気ポート２からシリンダ９内に引き込まれ続ける。このプロセスにおいて、内部ＥＧＲ量は、位相変更の大きさによって精密に制御することができる。位相変更が大きくなればなるほど、内部ＥＧＲ量は多くなる。吸入行程の残りの期間中、内部ＥＧＲとフレッシュな空気／燃料混合気はよく混ざり合う。
【０１１４】
このとき、吸気閉鎖ポイントはｂｄｃ後９５゜で生ずる。高速エンジン速度／高エンジン負荷では、シリンダ９に溜まるフレッシュチャージ量が最大となるようにするため、吸気閉鎖ポイントは、ｂｄｃ後に生ずるように構成する。圧縮行程が開始されてピストン２６がシリンダ９を上昇しているにもかかわらず、ｂｄｃ後にエアをシリンダ９内に送り込み続けるのに流入空気流のモーメントを使用する。低速エンジン速度／低エンジン負荷では、ピストン２６が圧縮行程を開始した後シリンダ９を充填し続けるには流入空気流のモーメントは不十分である。上昇するピストン２６は、流入する空気流の方向を逆転させ、吸気ポート２に押し戻してしまう。普通のポペットバルブの手法は、低負荷／低速動作では空気流の逆流を少なくし、溜まった空気の量を最大にするため、吸気バルブを早期に閉じるようにしている。これに対し、本発明は、吸気閉鎖ポイントを早めるよりも、吸気閉鎖ポイントを遅くする。
【０１１５】
ピストン２６が圧縮行程で上昇するとき、このときに混合された内部ＥＧＲおよびフレッシュな空気／燃料混合気は、吸気ポート２が閉じるまでシリンダ９から押し出される。これに続く吸入行程中、排気ガスとフレッシュチャージの混合気は、シリンダ９に引き戻される。圧縮行程中に吸気ポート２に送り出される排気ガス量はうまく制御され、主に、オーバーラップタイミングと吸気閉鎖タイミングの関数となる。
【０１１６】
必要とされる位相変更の大きさは、２つの要因によって決定される。第１に、必要とれれる内部ＥＧＲ量、第２に、必要とされるエンジン負荷およびエンジン速度を示す要求値である。これら２つの要件は、同一必要位相変更とはなり得ない。最大許容レベルの内部ＥＧＲに達する前に、エンジン出力を満足するのに必要とされる位相変更が得られる場合、位相変更がエンジン出力要件を満たすように行われ、またスロットルが全開状態のままであるようにする。エンジン出力に適合するよう十分な位相変更が行われる前に、最大許容レベルの内部ＥＧＲが得られる場合、位相変更は、最大許容内部ＥＧＲを送給するに必要なポイントにロックする。この設定では、エンジンは必要とされるよりも大きい負荷を生ずる。この場合、スロットル２３を部分的に閉じて、吸入行程中にシリンダ９内に引き込むフレッシュエア量を一層減少する。このとき、スロットル２３は、タイミング装置または微調整装置として使用する。
【０１１７】
ＮＯX排出量を制御するのに少ないＥＧＲで済み、また動作の円滑さに優れる極めて軽い負荷の場合、バルブタイミングをスロットル全開位置に復帰し、またスロットル２３を普通の使用状態で使用する。
【０１１８】
このとき、排気開放ポイントはｂｄｃ後５°で生ずる。このことは、エンジンが低負荷／低速条件で動作しているときに好ましい結果となる。通常は、高負荷／高速動作では、ピストン２６がｂｄｃに達して圧縮行程が始まる前に排気圧力が確実に低下できるようにするため、ｂｄｃの十分前に排気バルブを開放することが必要である。排気圧力が低下していない場合、排気行程中にシリンダ９内に残存する圧力に対して過剰の仕事が行われる。しかし、この早期排気開放は、出力行程に若干の仕事損失という犠牲を伴う。エンジンが低速／低負荷で動作している場合、排気されなければならない燃焼済みのガス量は少なく、圧力低下に要する時間も十分ある。従って、出力行程中にクランクシャフト２５になされる仕事量が増大するとき、このような状況では排気はより遅い時点で開放するのが望ましい。
【０１１９】
上述のように機能させるためには、スロットル２３は、もはやアクセルペダルにワイヤ連結しておく必要はなく、スロットルアクチュエータ５９によって制御し、このスロットルアクチュエータ５９はエンジンのＥＣＵ６０によって制御する。アクセルペダルはエンジンのための要求値を発生する。
【０１２０】
要求値は、ＥＣＵ６０に送られる値であり、エンジン出力に必要とする各種の値を表すものである。これら要求値は、常に、速度および負荷を示すもので、この速度および負荷でエンジンが動作することが必要となる値である。要求値は、更に、エンジン動作に対する付加的な制約も示す。例えば、共通する付加的制約は、特定空／燃比でエンジンが動作するに必要な要件である。要求値は、用途に基づいて幾つかのソース（発生源）から発生する。代表的には、自動車エンジンの場合、ドライバがアクセルペダルを位置決めすることによって発生する負荷要求値および速度要求値がある。
【０１２１】
この場合、エンジン出力および内部ＥＧＲの必要レベルは、吸気閉鎖ポイントとスロットル位置との適切な組み合わせを選択することによって制御する。
【０１２２】
本発明の特徴は、大きな位相変更を行うとともに、固定の吸気および排気期間を維持しかつ排気に対する吸気の相対位相を固定にする点である。
【０１２３】
ＥＣＵ６０の動作を図８に示す。エンジンおよびエンジン動作パラメータ、例えば、エンジン速度、エンジン負荷、エンジン温度、および空気温度をモニタするセンサにより信号４８をＥＣＵ６０に送る。アクセルペダルまたは他の入力ソースからの信号５８がエンジン要求値としてＥＣＵ６０に送られる。ルックアップテーブルまたはアルゴリズムの計算またはその双方によってＥＣＵ６０は必要とされる位相および必要とされるスロットル位置を決定する。ＥＣＵ６０は、制御信号６０および制御信号６２を、それぞれスロットルアクチュエータ５９および位相アクチュエータ５５に出力する。位相アクチュエータ５５は位相変更手段５６を駆動して必要とされる位相位置に送る。スロットルアクチュエータ５９はスロットル２３を駆動して必要とされるスロットル位置に送る。
【０１２４】
この動作モードの例を以下に示す。最大負荷でのエンジン動作を考慮する。バルブタイミングは図６で示す通り、即ち、オーバーラップの中心がｔｄｃで窓６の中心にあるとする。アクセルペダルの位置が、エンジン動作条件が同一速度で最大負荷から１／３負荷状態を示す位置に変化する（即ち、エンジン要求値が変化する）ことに応答するものとする。このとき、ＥＣＵ６０は、要求値が示すこれらのエンジン動作条件のための最大許容内部ＥＧＲを実現する位相変更を計算する。更に、ＥＣＵ６０は、スロットル２３を全開にして１／３負荷でエンジンを動作させるに必要な位相変更を計算する。ＥＣＵ６０はこれら位相変更要件を比較する。これら位相変更要件が同一であれば、ＥＣＵ６０は、計算した量だけ位相変更する信号を位相アクチュエータ５５に送る。最大内部ＥＧＲにするのに必要な位相変更が、１／３負荷エンジン動作に必要な位相変更よりも大きい場合、１／３負荷およびスロットル全開でエンジンを動作させるのに必要な量だけ位相を変更する衝合を位相アクチュエータ５５に送る。最大内部ＥＧＲにするのに必要な位相変更が、１／３負荷エンジン動作に必要な位相変更よりも少ない場合、最大許容内部ＥＧＲにする位相変更量を計算してこれに対応する信号を位相アクチュエータ５５に送り、また１／３負荷でエンジンを動作させるに十分な程度にスロットル２３を閉鎖する信号をスロットルアクチュエータ５９に送る。
【実施例２】
【０１２５】
図３は、クランクシャフトスプロケット１３がチェーン１２を介して回転バルブスプロケット１４を駆動する本発明の第２の実施例を示す。回転バルブスプロケット１４は、位相変更手段３０を介して回転バルブ１を駆動する。位相変更手段３０は、半径方向内方に突出するベーン３１を有する外側スリーブ３２により構成し、各ベーン３１はハブ２８の外径部に摺動自在に密着し、またハブ２８から半径方向外方に突出するベーン２９が、外側スリーブ３２の内径部に摺動自在に密着する。液圧キャビティ３３，３４が、ベーン３１が半径方向内方に突出する外側スリーブ３２の内径部と、ベーン２９が半径方向外方に突出するハブ２８の外径部と、ハブ２８の端面３５と、外側スリーブ３２の端面３６との間に形成される。
【０１２６】
加圧液圧流体を液圧キャビティ３３，３４に、それぞれオイル供給孔３８，３７を経て供給する。ハブ２８を介してのスプロケット１４に対する回転バルブ１の回転は、孔３８を経てキャビティ３３に高圧の液圧流体を供給するか、または孔３７を経てキャビティ３４に高圧の液圧流体を供給するかによって生ずる。
【実施例３】
【０１２７】
図４および図５に示す第３の実施例においては、クランクシャフトギヤ４３が、エピサイクリックギヤセット４１のリングギヤ４５を駆動する。遊星歯車群４６は、アイドル歯車４０を介して回転バルブギヤ３９を駆動するギヤ４４を駆動する。電動サーボモータ４２は、エピサイクリックギヤ４１の太陽歯車４７を駆動する。電動サーボモータ４２が静止状態即ち、ロックアウト状態であるとき、運動がクランクシャフトギヤ４３から回転バルブギヤ３９に伝達され、回転バルブギヤ３９はクランクシャフトギヤ４３に対して一定の角速度比を維持する。電動サーボモータ４２が太陽歯車４７を駆動するとき、太陽歯車４７の回転方向に基づいて、回転バルブギヤ３９とクランクシャフトギヤ４３との間の角速度比を増大させたり、または減少させたりする。
【０１２８】
この構成において、クランクシャフト２５から駆動されるギヤは、正味の運動を生じ、また、電動サーボモータ４２は、位相を変更するのに必要な運動に変化を与える。
【実施例４】
【０１２９】
第４の実施例としては、クランクシャフトギヤ４３がエピサイクリックギヤセット４１のリングギヤ４５を駆動する図４および図５に示す構成を変更したもので、アイドルギヤ４１を介して回転バルブギヤ３９を駆動するギヤ４４を、太陽歯車４７が駆動する。電動サーボモータ４２は、エピサイクリックギヤセット４１の遊星歯車群４６を駆動する。電動サーボモータ４２が静止状態またはロックアウト状態である場合、クランクシャフトギヤ４３からの運動が回転バルブ３９に伝達され、回転バルブギヤ３９は、クランクシャフトギヤ４３に対して一定の角速度比を維持する。電動サーボモータ４２が遊星歯車群４６を駆動するとき、位相を変更する。
【実施例５】
【０１３０】
図９に第５の実施例を示す。この実施例では、中空アーマチャ型の電動サーボモータ４９によって、回転バルブ１を駆動する。中空アーマチャ型の電動サーボモータ４９のロータ５１を回転バルブ１の吸気側端部で回転バルブ１の周囲に取り付ける。中空アーマチャ型の電動サーボモータ４９のステータ５０をロータ５１に対して同心状に取り付ける。
【実施例６】
【０１３１】
図１０に示す第６の実施例においては、電動サーボモータ４２が、直接または減速ギヤボックスを介して、転換ギヤ５２を駆動する。この転換ギヤ５２によって、回転バルブ１の吸気側端部の周囲に取り付けた回転バルブギヤ３９を駆動する。
【０１３２】
本明細書中の用語「具えた」は、「含む」または「有する」という意味で使用し、「のみで構成する」という排他的な意味で使用するものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明による可変バルブタイミング調整機構を有する回転バルブエンジンの第１実施例の断面図である。
【図２】本発明による可変バルブタイミング調整機構を有する回転バルブエンジンの第１実施例の斜視図である。
【図３】本発明による可変バルブタイミング調整機構を有する回転バルブエンジンの第２実施例の斜視図である。
【図４】本発明による可変バルブタイミング調整機構を有する回転バルブエンジンの第３および第４の実施例の斜視図である。
【図５】図４の分解斜視図である。
【図６】図１のＡＡ線上の断面図である。
【図７】図６の断面とは回転弁の位相がシフトした状態の断面図である。
【図８】ＥＣＵの動作を示すブロック図である。
【図９】本発明による可変バルブタイミング調整機構を有する回転バルブエンジンの第５実施例の断面図である。
【図１０】本発明による可変バルブタイミング調整機構を有する回転バルブエンジンの第６実施例の斜視図である。
【図１１】「位相」及び「位相変更」を意味を定義するのに使用するチャートである。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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