(57)【要約】【課題】容易にバルブ作用角を変化させること。【解決手段】円筒形の外側バルブ５０と、円柱形の形状で形成され、外側バルブ５０の内側に設けられる内側バルブ６０とを有するロータリバルブの外側バルブ５０に、２つの外側バルブ開口部５２を形成し、内側バルブ６０には、当該内側バルブ６０を貫通する内側バルブ開口部６２を形成する。また、内側バルブ開口部６２は、狭端部６４から広端部６３に向かうに従って前記円柱形の周方向における開口の幅が広くなっている。このため、内側バルブ６０を回動させることにより、双方の開口部の連通と非連通とを繰り返すことができ、さらに、内側バルブ６０を軸方向に移動させることにより、双方の開口部が連通した際に、内側バルブ開口部６２の前記周方向における開口の幅を異ならせて連通させることができる。この結果、容易にバルブ作用角を変化させることができる。【選択図】        図８
2007113422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の形状で形成され、且つ、前記円筒形の壁部に複数の外側バルブ開口部が形成された外側バルブと、
前記外側バルブの形状である前記円筒形の内径よりも外径が小さい円柱形の形状で形成されると共に前記円柱形と前記円筒形の双方の軸方向が同一方向となる向きで前記外側バルブの内側に位置し、さらに、前記円柱形の周方向に回動可能で、且つ、前記軸方向に移動可能に設けられる内側バルブと、
前記複数の外側バルブ開口部を連通可能に前記内側バルブに開口されると共に、前記軸方向における位置によって前記円柱形の周方向における幅が異なった幅で開口される内側バルブ開口部と、
を備えることを特徴とする可変ロータリバルブ装置。
【請求項２】
前記内側バルブ開口部は、前記軸方向における両端部の一方の端部から他方の端部に向かうに従って前記円柱形の周方向における幅が広くなるように前記内側バルブに開口していることを特徴とする請求項１に記載の可変ロータリバルブ装置。
【請求項３】
回動可能に設けられるクランク軸と、
吸排気バルブとして用いられると共に前記クランク軸の回動に連動して前記内側バルブが回動し、前記内側バルブ開口部によって前記複数の外側バルブ開口部が連通した際に吸排気が行なわれるように設けられた請求項１または２に記載の可変ロータリバルブ装置と、
を備えることを特徴とする可変ロータリバルブ内燃機関。
【請求項４】
前記内側バルブ開口部は、前記クランク軸の回動の速度に応じて前記円柱形の周方向における幅が異なる部分で前記複数の外側バルブ開口部を連通することを特徴とする請求項３に記載の可変ロータリバルブ内燃機関。
【請求項５】
前記内側バルブ開口部は、前記クランク軸の回動の速度が速くなるに従って、前記円柱形の周方向における幅が広くなって開口している部分で前記複数の外側バルブ開口部を連通することを特徴とする請求項４に記載の可変ロータリバルブ内燃機関。
【請求項６】
前記内側バルブ開口部は、前記クランク軸に作用する負荷に応じて前記円柱形の周方向における幅が異なる部分で前記複数の外側バルブ開口部を連通することを特徴とする請求項３に記載の可変ロータリバルブ内燃機関。
【請求項７】
前記内側バルブ開口部は、前記クランク軸に作用する負荷が大きくなるに従って、前記円柱形の周方向における幅が広くなって開口している部分で前記複数の外側バルブ開口部を連通することを特徴とする請求項６に記載の可変ロータリバルブ内燃機関。
【請求項８】
前記可変ロータリバルブ装置は、少なくとも吸気バルブとして用いられることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の可変ロータリバルブ内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変ロータリバルブ装置及び可変ロータリバルブ内燃機関に関するものである。特に、この発明は、内燃機関の運転の向上を図ることのできる可変ロータリバルブ装置及び可変ロータリバルブ内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関では、吸排気バルブを作動させる際に、カムシャフトとバルブスプリングを使用し、吸排気バルブをバルブスプリングの付勢力によって直接、或いは間接的にカムシャフトが有するカムに押し付けている。内燃機関の運転時には、クランク軸の回転に連動させてカムシャフトを回転させ、カムで吸排気バルブを押すことにより、吸排気バルブを作動させている。しかしながら、吸排気バルブの作動にバルブスプリングとカムシャフトを使用しているため、内燃機関運転時における抵抗が大きくなり、クランク軸の低回転時には出力が低減する虞がある。また、クランク軸の高回転時にはカムシャフトも高回転で回転するため、カムの形状に吸排気バルブを追従させるのが困難になる虞があり、クランク軸の回転に対して吸排気バルブのバルブタイミングを合わせるのが困難になっていた。
【０００３】
このため、従来の内燃機関に設けられる吸排気バルブでは、バルブスプリングを使用せずにバルブを作動させているものがある。例えば、特許文献１では、開口部が形成された外側バルブと、同様に開口部が形成され、且つ、外側バルブの内側に挿入される内側バルブとを用いている。このバルブが備えられた内燃機関の運転時には、内側バルブが回転し、外側バルブの開口部と内側バルブの開口部との連通と非連通とを繰り返すことにより、内燃機関の運転時に吸気や排気を行なうことができる。この結果、付勢力を与えるバルブスプリングを用いることなく、吸排気バルブの機能を果たしているため、バルブ作動時の抵抗を低減することができ、また、内側バルブが回転するのみで吸排気バルブとしての機能を果たすことができるので、クランク軸の回転に合わせて、より確実にバルブタイミングを合わせることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３３００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、内燃機関では、クランク軸の単位時間当たりの回転数や負荷によって求められるバルブタイミングやバルブ作用角は異なっているが、特許文献１に記載のロータリバルブでは、必要に応じてバルブ作用角を変化させることが困難なものとなっている。このバルブタイミングやバルブ作用角を、内燃機関の運転時に求められるバルブタイミングやバルブ作動角にすることにより、内燃機関の性能を向上させることができるが、内燃機関の性能をより向上させたい場合においても、内燃機関の運転時にバルブ作動角を変更することが困難なものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易にバルブ作用角を変化させることのできる可変ロータリバルブ装置及び可変ロータリバルブ内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る可変ロータリバルブ装置は、円筒形の形状で形成され、且つ、前記円筒形の壁部に複数の外側バルブ開口部が形成された外側バルブと、前記外側バルブの形状である前記円筒形の内径よりも外径が小さい円柱形の形状で形成されると共に前記円柱形と前記円筒形の双方の軸方向が同一方向となる向きで前記外側バルブの内側に位置し、さらに、前記円柱形の周方向に回動可能で、且つ、前記軸方向に移動可能に設けられる内側バルブと、前記複数の外側バルブ開口部を連通可能に前記内側バルブに開口されると共に、前記軸方向における位置によって前記円柱形の周方向における幅が異なった幅で開口される内側バルブ開口部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明では、内側バルブに、軸方向における位置によって円柱形の周方向における幅が異なった幅で開口される内側バルブ開口部を形成しているので、この内側バルブを、複数の外側バルブ開口部が形成された外側バルブの内側に設けることにより、複数の外側バルブ開口部を、内側バルブ開口部によって連通することができる。さらに、内側バルブを周方向に回動させたり軸方向に移動させたりすることにより、内側バルブ開口部で複数の外側バルブ開口部を連通する際に、内側バルブの形状である円柱形の周方向における、内側バルブ開口部の開口の幅を変化させて連通することができる。これにより、内側バルブを回動させた際に内側バルブ開口部と外側バルブ開口部とが連通する間隔、つまり、内側バルブを所定の回転速度で回転させた場合における内側バルブ開口部と外側バルブ開口部との連通時間を、内側バルブを軸方向に移動させることにより変化させることができる。この連通時間は、バルブの作用角と捉えることができ、従って、内側バルブを軸方向に移動させることにより、バルブ作用角を変化させることができる。この結果、容易にバルブ作用角を変化させることができる。
【０００９】
また、この発明に係る可変ロータリバルブ装置は、前記内側バルブ開口部は、前記軸方向における両端部の一方の端部から他方の端部に向かうに従って前記円柱形の周方向における幅が広くなるように前記内側バルブに開口していることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、内側バルブ開口部を、内側バルブの軸方向における両端部の一方の端部から他方の端部に向かうに従って、当該内側バルブの形状である円柱形の周方向における幅が広くなるように開口しているので、内側バルブを軸方向に移動させる方向を変化させることにより、バルブ作用角を大きくしたり小さくしたりすることができる。この結果、より容易にバルブ作用角を変化させることができる。
【００１１】
また、この発明に係る可変ロータリバルブ内燃機関は、回動可能に設けられるクランク軸と、吸排気バルブとして用いられると共に前記クランク軸の回動に連動して前記内側バルブが回動し、前記内側バルブ開口部によって前記複数の外側バルブ開口部が連通した際に吸排気が行なわれるように設けられた前記可変ロータリバルブ装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明では、上記の可変ロータリバルブ装置を吸排気バルブとして用いており、内側バルブをクランク軸の回動に連動して回動させているので、容易に吸気行程や排気行程において内側バルブ開口部と外側バルブ開口部との連通時間を変化させることができ、吸排気の時間を変化させることができる。このため、この連通時間の変化は、バルブの作用角の変化と捉えることができるので、内側バルブを軸方向に移動させることにより、バルブ作用角を変化させることができる。この結果、容易にバルブ作用角を変化させることができる。
【００１３】
また、この発明に係る可変ロータリバルブ内燃機関は、前記内側バルブ開口部は、前記クランク軸の回動の速度に応じて前記円柱形の周方向における幅が異なる部分で前記複数の外側バルブ開口部を連通することを特徴とする。
【００１４】
この発明では、内側バルブ開口部は、クランク軸の回動の速度、即ち、クランク軸の回転数に応じて、内側バルブの形状である円柱形の周方向における幅が異なる部分によって複数の外側バルブ開口部を連通させている。このため、クランク軸の回転数に応じて、バルブ作用角を変化させることができる。内燃機関の吸気行程における吸気の時間や、排気行程における排気の時間は、クランク軸の回転数によって最適な時間が異なっているため、クランク軸の回転数に応じてバルブ作用角を変化させることにより、運転状況に適した吸気時間や排気時間にすることができる。この結果、運転性能の向上を図ることができる。
【００１５】
また、この発明に係る可変ロータリバルブ内燃機関は、前記内側バルブ開口部は、前記クランク軸の回動の速度が速くなるに従って、前記円柱形の周方向における幅が広くなって開口している部分で前記複数の外側バルブ開口部を連通することを特徴とする。
【００１６】
この発明では、内側バルブ開口部は、クランク軸の回転数が高くなるに従って、前記円柱形の周方向における幅が広くなって開口している部分で複数の外側バルブ開口部を連通させている。内燃機関の運転時には、クランク軸の回転数が高くなるに従って、１回の行程の時間が短くなるため、クランク軸の回転数が高くなるに従って、１回の行程あたりの吸気や排気の時間の割合を長くした方が、運転効率が向上し易くなる。このため、クランク軸の回転数が高くなるに従って、円柱形の周方向における幅が広くなって開口している部分で複数の外側バルブ開口部を連通する、つまり、バルブ作用角を大きくすることにより、運転効率の向上を図ることができる。この結果、より確実に運転性能の向上を図ることができる。
【００１７】
また、この発明に係る可変ロータリバルブ内燃機関は、前記内側バルブ開口部は、前記クランク軸に作用する負荷に応じて前記円柱形の周方向における幅が異なる部分で前記複数の外側バルブ開口部を連通することを特徴とする。
【００１８】
この発明では、内側バルブ開口部は、クランク軸に作用する負荷に応じて、内側バルブの形状である円柱形の周方向における幅が異なる部分によって複数の外側バルブ開口部を連通させている。このため、クランク軸に作用する負荷に応じて、バルブ作用角を変化させることができる。内燃機関の吸気行程における吸気の時間や、排気行程における排気の時間は、クランク軸に作用する負荷によって最適な時間が異なる場合があるため、クランク軸に作用する負荷に応じてバルブ作用角を変化させることにより、運転状況に適した吸気時間や排気時間にすることができる。この結果、運転性能の向上を図ることができる。
【００１９】
また、この発明に係る可変ロータリバルブ内燃機関は、前記内側バルブ開口部は、前記クランク軸に作用する負荷が大きくなるに従って、前記円柱形の周方向における幅が広くなって開口している部分で前記複数の外側バルブ開口部を連通することを特徴とする。
【００２０】
この発明では、内側バルブ開口部は、クランク軸に作用する負荷が大きくなるに従って、前記円柱形の周方向における幅が広くなって開口している部分で複数の外側バルブ開口部を連通させている。内燃機関の運転時には、クランク軸に作用する負荷が大きくなるに従って、多くの混合気を吸気したり、燃焼後の排出ガスを排気したりした方が、運転効率が高くなり易いため、クランク軸に作用する負荷が大きくなるに従って、１回の行程あたりの吸気や排気の時間の割合を長くすることにより、運転効率の向上を図ることができる。このため、クランク軸に作用する負荷が大きくなるに従って、円柱形の周方向における幅が広くなって開口している部分で複数の外側バルブ開口部を連通する、つまり、バルブ作用角を大きくすることにより、運転効率の向上を図ることができる。この結果、より確実に運転性能の向上を図ることができる。
【００２１】
また、この発明に係る可変ロータリバルブ内燃機関は、前記可変ロータリバルブ装置は、少なくとも吸気バルブとして用いられることを特徴とする。
【００２２】
この発明では、上記の可変ロータリバルブ装置を吸気バルブとして用いているので、容易に吸気バルブの作用角を変化させることができる。吸気バルブの作用角を変化させた場合には、吸気行程における吸気時間を変化させることができるので、運転状態に応じた吸気時間にすることができる。即ち、吸気行程において必要とされる吸気時間に合わせてバルブ作用角を変化させ、要求される吸気時間にすることができる。この結果、より確実に運転性能の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る可変ロータリバルブ装置は、容易にバルブ作用角を変化させることができる、という効果を奏する。また、本発明に係る可変ロータリバルブ内燃機関は、容易にバルブ作用角を変化させることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る可変ロータリバルブ装置及び可変ロータリバルブ内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例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、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２５】
図１は、本発明の実施例に係る可変ロータリバルブ内燃機関の一部断面図である。可変ロータリバルブ内燃機関である同図に示す内燃機関１は、複数の気筒５を有しており、各気筒５は、内部に燃焼室２０が形成されたシリンダヘッド６及びシリンダブロック７を有している。また、シリンダブロック７の内部には、ピストン８が配設されており、当該内燃機関１運転時におけるピストン８の下死点方向には、クランク軸であるクランクシャフト１０が設けられている。このように配設されるピストン８とクランクシャフト１０とは、コネクティングロッド９によって接続されている。また、シリンダブロック７には、運転時の内燃機関１を循環して内燃機関１を冷却する冷却水７１が通る冷却水路２５が形成されており、このシリンダブロック７の下方には、内燃機関１内を循環するオイル７２が貯留されるオイルパン１５が設けられている。また、シリンダヘッド６は、シリンダブロック７の、当該シリンダブロック７におけるピストン８が上死点に向かう方向側の端部に、ガスケット（図示省略）を介して固定されている。
【００２６】
また、シリンダヘッド６には、点火プラグ３５と、可変ロータリバルブ装置の一部であるロータリバルブ４０とが設けられている。このロータリバルブ４０は、吸排気バルブとして設けられており、吸気バルブとなる吸気側ロータリバルブ４１と、排気バルブとなる排気側ロータリバルブ４２とを有している。また、吸気側ロータリバルブ４１及び排気側ロータリバルブ４２は、共に外側バルブ５０と内側バルブ６０とを有している。これらのロータリバルブ４０のうち、吸気側ロータリバルブ４１は、シリンダヘッド６に形成される吸気通路３１と燃焼室２０との間に位置しており、吸気通路３１と燃焼室２０とを連通または遮断するように設けられている。同様に、排気側ロータリバルブ４２は、シリンダヘッド６に形成される排気通路３２と燃焼室２０との間に位置しており、排気通路３２と燃焼室２０とを連通または遮断するように設けられている。また、点火プラグ３５は、吸気側ロータリバルブ４１と排気側ロータリバルブ４２との間に設けられており、さらに、高電圧をかけた際に放電する点火部３６を有し、この点火部３６が燃焼室２０内に位置するように設けられている。
【００２７】
図２は、図１に示した外側バルブの斜視図である。図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。吸気側ロータリバルブ４１及び排気側ロータリバルブ４２の双方が有する外側バルブ５０は、円筒形の形状で形成されている。この外側バルブ５０には、当該外側バルブ５０の形状である円筒形を形成する壁部５１に、２つの外側バルブ開口部５２が形成されている。この外側バルブ開口部５２は、円筒形の軸方向に沿った方向に形成されると共に互いに対向する２つの辺である軸方向辺５３と、円筒形の周方向に沿った方向に形成されると共に互いに対向する２つの辺である周方向辺５４とによって形成された略矩形状の形状で形成されている。
【００２８】
外側バルブ５０には、このような形状で形成される外側バルブ開口部５２が、当該外側バルブ５０の形状である円筒形の中心軸５５を中心として軸対称に２つ形成されている。つまり、２つの外側バルブ開口部５２は、互いに中心軸５５を中心として１８０°回転させた場合において、他方の外側バルブ開口部５２とほぼ同一の位置及び形状になるように形成されている。また、この外側バルブ５０は、２つの外側バルブ開口部５２のうち、一方の外側バルブ開口部５２を燃焼室２０に対して開口し、他方の外側バルブ開口部５２を吸気通路３１、または排気通路３２に対して開口する向きで、前記シリンダヘッド６に固定されている。
【００２９】
図４は、図１に示した内側バルブの斜視図である。図５は、図４のＣ−Ｃ断面図である。図６は、図４のＤ−Ｄ断面図である。吸気側ロータリバルブ４１及び排気側ロータリバルブ４２の双方が有する内側バルブ６０は、外側バルブ５０の形状である円筒形の内径よりも外径が小さい円柱形の形状で形成されている。この内側バルブ６０には、当該内側バルブ６０を貫通し、内側バルブ６０の外周面６１に開口した内側バルブ開口部６２が形成されている。この内側バルブ開口部６２は、内側バルブ６０の形状である円柱形の軸方向に沿った方向に伸びるように形成されると共に、軸方向における位置によって円柱形の周方向における幅が異なって外周面６１に開口されている。
【００３０】
詳しくは、内側バルブ開口部６２は、軸方向における両端部のうち、一方の端部から他方の端部に向かうに従って円柱形の周方向における幅が広くなるように内側バルブ６０に開口している。換言すると、内側バルブ開口部６２は、軸方向における両端部のうち、一方の端部は内側バルブ開口部６２において前記円柱形の周方向における幅が最も狭い狭端部６４となっており、他方の端部は内側バルブ開口部６２において前記周方向における幅が最も広い広端部６３となっており、円柱形の周方向における幅は、狭端部６４から広端部６３に向かうに従って広くなっている。
【００３１】
内側バルブ開口部６２は、このような形状で内側バルブ６０の外周面６１の２箇所に開口して内側バルブ６０を貫通しており、２箇所の開口部分は、当該内側バルブ６０の形状である円柱形の中心軸６５を中心として軸対称となっている。つまり、内側バルブ６０は、外周面６１の２箇所に開口された開口部分が、互いに中心軸６５を中心として１８０°回転させた場合において、他方の開口部分とほぼ同一の位置及び形状になるように開口されている。
【００３２】
図７は、外側バルブの内側に内側バルブを通した状態を示す斜視図であり、内側バルブ開口部の広端部寄りの部分で外側バルブ開口部を連通した状態を示す図である。図８は、外側バルブの内側に内側バルブを通した状態を示す斜視図であり、内側バルブ開口部の狭端部寄りの部分で外側バルブ開口部を連通した状態を示す図である。内側バルブ６０は、外側バルブ５０の形状である円筒形の内径よりも外径が小さい円柱形の形状で形成されているため、外側バルブ５０の内側に挿入可能になっており、当該ロータリバルブ４０を使用する際には、内側バルブ６０の形状である円柱形と外側バルブ５０の形状である円筒形との双方の軸方向が同一方向となる向きで、内側バルブ６０を外側バルブ５０の内側に位置させる。このため、内側バルブ６０は、外側バルブ５０に対して、内側バルブ６０の形状である円柱形の周方向に回動可能で、且つ、軸方向に移動可能に外側バルブ５０の内側に設けられる。
【００３３】
ロータリバルブ４０の使用時には、内側バルブ６０は、このように外側バルブ５０の内側に挿入されるが、内側バルブ６０には内側バルブ開口部６２が形成されており、外側バルブ５０に外側バルブ開口部５２が形成されている。また、内側バルブ開口部６２は、軸対称に２箇所に内側バルブ６０の外周面６１に開口されており、外側バルブ開口部５２は、外側バルブ５０の壁部５１に軸対称となって２つ形成されている。このため、外側バルブ５０の内側に内側バルブ６０が設けられた場合において、内側バルブ６０を前記周方向に回動させ、内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２との周方向における位置が重なった場合には、内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とは連通する。また、外側バルブ開口部５２は軸対称に２つ形成されており、内側バルブ開口部６２は軸対称に２箇所に開口されているため、２つの外側バルブ開口部５２は、同時に内側バルブ開口部６２に連通する。さらに、内側バルブ開口部６２は、内側バルブ６０を貫通しているため、内側バルブ開口部６２と２つの外側バルブ開口部５２とが連通した場合には、２つの外側バルブ開口部５２は、内側バルブ開口部６２を介して連通し、これにより、２つの外側バルブ開口部５２と内側バルブ開口部６２とは連通する。つまり、内側バルブ開口部６２は、２つの外側バルブ開口部５２を連通可能に設けられている。
【００３４】
ここで、内側バルブ開口部６２は広端部６３から狭端部６４に向かうに従って周方向における幅が狭くなっている。このため、内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とが連通する場合には、外側バルブ５０内における内側バルブ６０の位置によって、内側バルブ開口部６２は、軸方向における異なった部分で外側バルブ開口部５２と連通する。具体的には、外側バルブ５０内に位置する内側バルブ６０が、軸方向における狭端部６４方向に移動した場合には、内側バルブ開口部６２は、広端部６３寄りの部分で外側バルブ開口部５２と連通する（図７）。このため、内側バルブ開口部６２は、周方向における幅が広くなって開口している部分で外側バルブ開口部５２と連通する。
【００３５】
これに対し、外側バルブ５０内に位置する内側バルブ６０が、軸方向における広端部６３方向に移動した場合には、内側バルブ開口部６２は、狭端部６４寄りの部分で外側バルブ開口部５２と連通する（図８）。このため、内側バルブ開口部６２は、周方向における幅が狭くなって開口している部分で外側バルブ開口部５２と連通する。
【００３６】
図９は、図７のＥ−Ｅ断面図である。図１０は、図８のＦ−Ｆ断面図である。内側バルブ開口部６２と２つの外側バルブ開口部５２とは、内側バルブ６０を周方向に回動させ、双方の周方向における位置が重なった場合に連通するが、内側バルブ開口部６２は、軸方向における位置によって周方向における幅が異なっている。このため、内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とは、内側バルブ開口部６２の広端部６３付近で連通した場合には、外側バルブ開口部５２の周方向における幅よりも、内側バルブ開口部６２の周方向における幅の方が広い状態で双方は連通する（図９）。これに対し、内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とが、内側バルブ開口部６２の狭端部６４付近で連通した場合には、外側バルブ開口部５２の周方向における幅よりも、内側バルブ開口部６２の周方向における幅の方が狭い状態で双方は連通する（図１０）。
【００３７】
図１１は、図９の内側バルブが回動した状態を示す図である。図１２は、図１０の内側バルブが回動した状態を示す図である。また、内側バルブ開口部６２は、軸方向における位置によって周方向における幅が異なっているため、内側バルブ６０が回動した場合において外側バルブ開口部５２と内側バルブ開口部６２とが連通し続ける角度は、内側バルブ開口部６２の軸方向における位置によって異なっている。例えば、内側バルブ開口部６２の広端部６３付近の軸方向における位置が外側バルブ開口部５２の軸方向における位置と同じ位置になった場合には、内側バルブ６０を回動させることにより内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とが連通した場合、内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とが連通する範囲の角度であるバルブ作用角αは比較的大きくなる（図１１）。
【００３８】
これに対し、内側バルブ開口部６２の狭端部６４付近の軸方向における位置が外側バルブ開口部５２の軸方向における位置と同じ位置になった場合には、前記バルブ作用角αは、内側バルブ開口部６２の広端部６３付近と外側バルブ開口部５２とが連通した場合と比較して小さくなる（図１２）。このように、内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とが連通した場合におけるバルブ作用角αは、外側バルブ開口部５２に連通する際の内側バルブ開口部６２の軸方向における位置によって異なっている。
【００３９】
図１３は、実施例に係る可変ロータリバルブ装置の制御部分のブロック図である。このように形成されるロータリバルブ４０は、内燃機関１に設けられている状態においては、外側バルブ５０は、上記のようにシリンダヘッド６に固定されている。また、内側バルブ６０には、前記クランクシャフト１０の回動に連動して当該内側バルブ６０を回動させる内側バルブ回動手段９５が接続されており、さらに、任意で内側バルブ６０を前記軸方向に移動させる内側バルブ移動手段９６が接続されている。
【００４０】
このうち、内側バルブ回動手段９５は、例えば、クランクシャフト１０と内側バルブ６０の双方に設けたプーリ（図示省略）と、このプーリ同士を接続してクランクシャフト１０の回動を内側バルブ６０に伝えるベルト（図示省略）とより設けられている。また、内側バルブ移動手段９６は、油圧で作動する部品や電気で作動する部品からなり、任意で内側バルブ６０を軸方向に移動させることができるように設けられている。
【００４１】
これらの内側バルブ回動手段９５及び内側バルブ移動手段９６は、当該内燃機関１を搭載する車両（図示省略）に設けられ、車両の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０に接続されている。このＥＣＵ９０には、内側バルブ回動手段９５や内側バルブ移動手段９６以外に、クランクシャフト１０の回転数を検出する回転数検出センサ９７や、車両に設けられるブレーキペダル（図示省略）が踏まれたか否かを検出するブレーキセンサ９８が接続されている。
【００４２】
また、このＥＣＵ９０には、記憶部９１及び処理部９２が設けられている。このうち記憶部９１には、本発明に係る内燃機関１を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部９１は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、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。
【００４３】
また、処理部９２は、メモリ（図示省略）及びＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示省略）により構成されている。当該内燃機関１の運転時における内側バルブ回動手段９５や内側バルブ移動手段９６による内側バルブ６０の回動や内側バルブ６０の軸方向の移動は、回転数検出センサ９７で検出されたクランクシャフト１０の回転数などに基づいて、処理部９２が前記コンピュータプログラムを当該処理部９２に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部９２は、適宜記憶部９１へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように内燃機関１を制御する場合には、前記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ９０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。このように、本発明に係る可変ロータリバルブ装置は、ロータリバルブ４０、内側バルブ回動手段９５、内側バルブ移動手段９６及びＥＣＵ９０により構成されている。
【００４４】
図１４は、図１のＡ部詳細図であり、吸気行程を示す図である。この実施例に係る内燃機関１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記内燃機関１の運転は、ピストン８がシリンダブロック７内で往復運動を繰り返すことにより、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程を繰り返して運転し、クランクシャフト１０（図１参照）が回動する。各行程の概略は、吸気行程では、排気側ロータリバルブ４２は閉じ、吸気側ロータリバルブ４１を開いて吸気通路３１から燃焼室２０内に燃料と空気との混合気を取り入れる。
【００４５】
つまり、内燃機関１運転時における吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０と排気側ロータリバルブ４２の内側バルブ６０とは、内側バルブ回動手段９５によって共にクランクシャフト１０の回動に応じて回動する。このため、この内側バルブ６０の回動によって吸気側ロータリバルブ４１は、内側バルブ開口部６２と２つの外側バルブ開口部５２とが連通した状態になり、排気側ロータリバルブ４２は、内側バルブ開口部６２と２つの外側バルブ開口部５２とは非連通の状態になる。これにより、燃焼室２０は吸気側ロータリバルブ４１の外側バルブ開口部５２と内側バルブ開口部６２とを介して吸気通路３１に連通すると共に、排気通路３２は燃焼室２０に対して遮断される。また吸気行程では、ピストン８はシリンダヘッド６方向からクランクシャフト１０方向に移動するため、これに伴って混合気は吸気通路３１から、吸気側ロータリバルブ４１の外側バルブ開口部５２と内側バルブ開口部６２とを通って燃焼室２０内に取り入れられる。
【００４６】
図１５は、図１のＡ部詳細図であり、圧縮行程を示す図である。また、圧縮行程では、吸気側ロータリバルブ４１も排気側ロータリバルブ４２も閉じて燃焼室２０内に取り入れた混合気を圧縮する。つまり、クランクシャフト１０の回動に応じて吸気側ロータリバルブ４１及び排気側ロータリバルブ４２の内側バルブ６０が回動することにより、圧縮行程では双方のロータリバルブ４０の内側バルブ開口部６２と２つの外側バルブ開口部５２とが非連通の状態になる。これにより、燃焼室２０は吸気通路３１及び排気通路３２に対して遮断され、さらに圧縮行程ではピストン８はクランクシャフト１０方向からシリンダヘッド６方向に移動するため、燃焼室２０内に取り入れられた混合気は圧縮される。
【００４７】
図１６は、図１のＡ部詳細図であり、燃焼行程を示す図である。燃焼行程では、点火プラグ３５に高電圧の電流を印加し、点火プラグ３５の点火部３６にアーク放電を発生させることにより、圧縮した混合気が点火し、混合気中の燃料は燃焼する。また、吸気側ロータリバルブ４１及び排気側ロータリバルブ４２は、共に燃焼行程では内側バルブ開口部６２と２つの外側バルブ開口部５２とは非連通の状態になっており、燃焼行程は圧縮行程の後の行程であるため、この状態で点火プラグ３５の点火部３６にアーク放電を発生させことにより、圧縮した混合気に点火することになる。このため、混合気中の燃料は燃焼し、燃焼時の圧力によってピストン８はシリンダヘッド６方向からクランクシャフト１０方向に移動する。さらに、コネクティングロッド９によってピストン８に接続されているクランクシャフト１０は、ピストン８のこの移動によって回動する。
【００４８】
図１７は、図１のＡ部詳細図であり、排気行程を示す図である。排気行程では排気側ロータリバルブ４２を開いて、燃焼後の排気ガスを排気通路３２の方向に排出する。つまり、排気行程では、吸気側ロータリバルブ４１は、回動する内側バルブ６０に形成された内側バルブ開口部６２と２つの外側バルブ開口部５２との非連通の状態を維持し、排気側ロータリバルブ４２は、回動する内側バルブ６０に形成された内側バルブ開口部６２と２つの外側バルブ開口部５２とが連通した状態になる。これにより燃焼室２０は、吸気通路３１に対しては遮断が維持されつつ、排気側ロータリバルブ４２の外側バルブ開口部５２と内側バルブ開口部６２とを介して排気通路３２に連通する。また、排気行程ではピストン８はクランクシャフト１０方向からシリンダヘッド６方向に移動するため、混合気が燃焼室２０内で燃焼した後の排気ガスは、排気側ロータリバルブ４２の外側バルブ開口部５２と内側バルブ開口部６２とを通って燃焼室２０から排気通路３２の方向に排気される。
【００４９】
図１８は、図１４のバルブ作用角を大きくした状態を示す図である。また、内側バルブ開口部６２は、軸方向における位置によって内側バルブ６０の形状である円柱形の周方向の幅が異なって外周面６１に開口しており、また、内側バルブ６０には前記内側バルブ移動手段９６が接続されているので、内燃機関１の運転中に内側バルブ６０を軸方向に移動させることができるようになっている。これらのため、内側バルブ６０を内側バルブ移動手段９６によって軸方向に移動させることにより、内側バルブ開口部６２は外側バルブ開口部５２に対して連通する際に、前記周方向における幅が変化して外側バルブ開口部５２に対して連通する。
【００５０】
具体的には、内燃機関１の運転時にはクランクシャフト１０は回動するが、内側バルブ移動手段９６は、このクランクシャフト１０の回動が速くなるに従って、つまり、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って、吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０を前記狭端部６４方向に移動させる。内側バルブ６０を狭端部６４方向に移動させた場合には、内側バルブ６０が回動した際に、内側バルブ開口部６２は広端部６３寄りの部分で外側バルブ開口部５２に連通する。この場合、内側バルブ６０は、前記周方向における幅が広くなって開口している部分で外側バルブ開口部５２に対して連通するので、この状態で内燃機関１を運転し続け、この吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０が回動した際には、吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αは大きくなる。即ち、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って、バルブ作用角αは大きくなる。このように、吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αが大きくなった場合には、吸気行程において吸気をする時間が長くなるので、より多くの混合気を吸気することができ、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って、より多くの混合気を吸気することができる。
【００５１】
図１９は、図１４のバルブ作用角を小さくした状態を示す図である。反対に、クランクシャフト１０の回転数が低くなった場合には、内側バルブ移動手段９６は、クランクシャフト１０の回転数が低くなるに従って、吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０を広端部６３方向に移動させる。内側バルブ６０を広端部６３方向に移動させた場合には、内側バルブ６０が回動した際に、内側バルブ開口部６２は狭端部６４寄りの部分で外側バルブ開口部５２に連通する。この場合、内側バルブ６０は、前記周方向における幅が狭くなって開口している部分で外側バルブ開口部５２に対して連通するので、この状態で内燃機関１を運転し続け、この吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０が回動した際には、吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αは小さくなる。即ち、クランクシャフト１０の回転数が低くなるに従って、バルブ作用角αは小さくなる。このように、吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αが小さくなった場合には、吸気行程において吸気をする時間が短くなるので、吸入する混合気の量は減少し、クランクシャフト１０の回転数が低くなるに従って、吸入する混合気の量は減少する。
【００５２】
図２０は、実施例に係る可変ロータリバルブの制御手順を示すフロー図である。次に、実施例に係る内燃機関１の制御手順の一例であり、減速時の制御手順について説明する。車両の走行時には、加速や減速を繰り返しながら走行するが、車両を減速する際には、車両に設けられるアクセルペダル（図示省略）を戻したり、ブレーキペダルを踏んでブレーキ（図示省略）を作動させたりして減速したりする。当該制御手順では、まず、このブレーキペダルが踏まれたか否かを、ブレーキセンサ９８によって検出する（ステップＳＴ１）。このブレーキセンサ９８での検出により、ブレーキペダルが踏まれていることが検出された場合には、後述するステップＳＴ２に進み、ブレーキペダルが踏まれていない場合には、当該フローは終了する。
【００５３】
ブレーキセンサ９８によってブレーキペダルが踏まれていることが認識された場合には、ＥＣＵ９０は、内燃機関１に供給する燃料がカットされた状態であるかを検出する（ステップＳＴ２）。この検出により、燃料カット状態になっていることが検出された場合には、後述するステップＳＴ３に進み、燃料カット状態になっていないことが検出された場合には、後述するステップＳＴ５に進む。
【００５４】
内燃機関１に供給する燃料がカットされた状態であることがＥＣＵ９０で検出された場合には、ＥＣＵ９０は、吸気側ロータリバルブ４１の目標となるバルブ作用角αを導出する（ステップＳＴ３）。即ち、回転数検出センサ９７で検出されたクランクシャフト１０の回転数などから内燃機関１の現在の運転状態を検出し、この運転状態において燃料カットされた場合に適したバルブ作用角αを、目標作用角としてＥＣＵ９０によって導出する。その際に、このステップＳＴ３は、燃料がカットされた状態の場合に実行されるため、燃費などは考慮しないで良いので、目標作用角は、車両の制動力や安全性が優先されて導出される。なお、この目標作用角は、特に問題が無ければ、吸気側ロータリバルブ４１の最大のバルブ作用角α、即ち、最大作用角が導出される。
【００５５】
次に、導出されたバルブ作用角αになるように、ＥＣＵ９０から吸気側ロータリバルブ４１に指示する（ステップＳＴ４）。つまり、ＥＣＵ９０で導出されたバルブ作用角αの情報を吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０に接続された内側バルブ移動手段９６に伝達し、この内側バルブ移動手段９６が吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０を軸方向に移動させる。これにより、吸気側ロータリバルブ４１は、ＥＣＵ９０で導出したバルブ作用角αとなって作動する。
【００５６】
また、内燃機関１に供給する燃料がカットされた状態ではないことがＥＣＵ９０で確認された場合には、ＥＣＵ９０は、制御用のマップ（図示省略）に則りバルブ作用角αを導出する（ステップＳＴ５）。つまり、ＥＣＵ９０の記憶部９１には、内燃機関１の運転時において各部を制御する際に読み取るマップが記憶されているが、燃料がカットされていない状態でバルブ作用角αを導出する場合には、このマップに則って導出する。この場合、マップは内燃機関１運転時の燃費やエミッションも考慮されているため、このマップに則ってバルブ作用角αを導出することにより、燃費やエミッションも考慮したバルブ作用角αが導出される。
【００５７】
次に、導出されたバルブ作用角αになるように、ＥＣＵ９０から吸気側ロータリバルブ４１に指示する（ステップＳＴ６）。即ち、燃料がカットされた状態において吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０を内側バルブ移動手段９６で軸方向に移動させるのと同様に、燃料がカットされていない状態においてＥＣＵ９０でバルブ作用角αを導出した場合も、導出したバルブ作用角αの情報を吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０に接続された内側バルブ移動手段９６に伝達する。これにより、前記内側バルブ６０は軸方向に移動し、吸気側ロータリバルブ４１は、ＥＣＵ９０で導出したバルブ作用角αとなって作動する。
【００５８】
以上の内燃機関１は、吸排気バルブとして、円筒形の外側バルブ５０と、円柱形の形状で外側バルブ５０の内側に設けられる内側バルブ６０と、からなるロータリバルブ４０を用いている。このうち、内側バルブ６０には、内側バルブ開口部６２が形成されており、この内側バルブ６０を、２つの外側バルブ開口部５２が形成された外側バルブ５０の内側に設けている。これにより、２つの外側バルブ開口部５２を、内側バルブ開口部６２によって連通することができる。また、内側バルブ開口部６２は、内側バルブ６０の形状である円柱形の軸方向における位置によって、前記円柱形の周方向における幅が異なった幅で外周面６１に開口しているので、内側バルブ６０を前記周方向に回動させたり軸方向に移動させたりすることにより、内側バルブ開口部６２の周方向における幅を変化させながら２つの外側バルブ開口部５２を連通することができる。これにより、内側バルブ６０を回動させた際に内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とが連通する間隔、つまり、内側バルブ６０を所定の回動速度で回動させた場合における内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２との連通時間を、内側バルブ６０を軸方向に移動させることにより変化させることができる。即ち、バルブ作用角αを変化させることができる。この結果、容易にバルブ作用角αを変化させることができる。
【００５９】
また、内側バルブ開口部６２は、広端部６３から狭端部６４に向かうに従って前記周方向における幅が広くなるように開口しているので、内側バルブ６０を軸方向に移動させることにより、バルブ作用角αを大きくしたり小さくしたりすることができる。この結果、より容易にバルブ作用角αを変化させることができる。
【００６０】
また、ロータリバルブ４０を吸気用のバルブとして用いており、内側バルブ６０をクランクシャフト１０の回動に連動して回動させているので、容易に吸気行程において内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２との連通時間を変化させることができ、吸気の時間を変化させることができる。つまり、この連通時間の変化は、バルブ作用角αの変化となるので、内側バルブ６０を軸方向に移動させることにより、バルブ作用角αを変化させることができる。この結果、容易にバルブ作用角αを変化させることができる。
【００６１】
また、内側バルブ６０は、クランクシャフト１０の回転数に応じて内側バルブ移動手段９６によって軸方向に移動するように設けられており、このため、内側バルブ開口部６２は、クランクシャフト１０の回転数に応じて、前記周方向における幅が異なって開口している部分によって２つの外側バルブ開口部５２を連通させる。これにより、クランクシャフト１０の回転数に応じて、バルブ作用角αを変化させることができる。吸気行程における吸気の時間は、クランクシャフト１０の回転数によって最適な時間が異なっているため、クランクシャフト１０の回転数に応じてバルブ作用角αを変化させることにより、運転状況に適した吸気時間にすることができる。この結果、運転性能の向上を図ることができる。
【００６２】
また、内側バルブ６０は、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って、内側バルブ移動手段９６によって狭端部６４方向に移動するように設けられており、このため、内側バルブ開口部６２は、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って、広端部６３寄りの部分で２つの外側バルブ開口部５２を連通させる。内燃機関１の運転時には、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って、１回の行程の時間が短くなるため、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って、１回の行程あたりの吸気時間の割合を長くした方が、運転効率が向上し易くなる。このため、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って、広端部６３寄りの部分で２つの外側バルブ開口部５２を連通する、つまり、バルブ作用角αを大きくすることにより、運転効率の向上を図ることができ、高回転時におけるトルクや出力性能の向上を図ることができる。この結果、より確実に運転性能の向上を図ることができる。
【００６３】
また、上述したロータリバルブ４０を吸気バルブである吸気側ロータリバルブ４１として用いているので、容易に吸気側のバルブ作用角αを変化させることができる。吸気側のバルブ作用角αを変化させた場合には、吸気行程における吸気時間を変化させることができるので、運転状態に応じた吸気時間にすることができる。即ち、吸気行程において必要とされる吸気時間に合わせてバルブ作用角αを変化させ、要求される吸気時間にすることができる。この結果、より確実に運転性能の向上を図ることができる。
【００６４】
また、内燃機関１の運転時には、燃焼前や燃焼後の燃料が吸排気バルブに付着する、即ちバルブデポ（図示省略）が吸排気バルブに付着する場合があるが、従来の内燃機関において、吸排気バルブのストローク量が変化する動弁装置である可変動弁装置（図示省略）が備えられている場合、吸排気バルブにバルブデポが付着した際に、吸排気バルブのストローク量を小さくすると、吸排気の流れが悪化する虞がある。つまり、従来の吸排気バルブでは、吸排気バルブと、当該吸排気バルブが設けられる部分の周辺に設けられるバルブシート（図示省略）などにより、混合気や排気ガスの流路が形成されるため、流路を形成する部分の面積が大きくなっている。このため、バルブデポが付着する可能性がある部分が多くなっており、多くのバルブデポが付着する虞がある。また、吸排気バルブのストローク量が小さい場合には、吸排気バルブ周辺における前記流路が小さくなる。このため、流路面積に対するバルブデポの割合が大きくなり、吸排気バルブ周辺を流れる混合気や排出ガスの流れに与える影響が大きかった。つまり、バルブ作用角が小さい場合におけるバルブデポの影響が大きかった。
【００６５】
これに対し、前記ロータリバルブ４０では、混合気や排気ガスの流路は内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とにより形成されており、これらは共に内側バルブ６０または外側バルブ５０に孔状の形状で形成されている。このため、流路を形成する部分の面積は、上記吸排気バルブを用いた場合と比較して小さくなっている。これにより、上記吸排気バルブを用いた場合と比較してバルブデポが付着する可能性がある部分が少なくなっているので、流路に付着するバルブデポの量が少なくなり、バルブ作用角αが小さい場合においても、バルブデポの影響を小さくすることができる。この結果、バルブ作用角αが小さい場合における運転性能の向上を図ることができる。
【００６６】
また、前記内燃機関１では、減速時において燃料をカットする場合と燃料をカットしない場合とで、吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αを変化させている。つまり、ブレーキを作動させた場合において、燃料をカットさせた状態では、吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αは、なるべく大きくしている。このように吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αを大きくして減速する場合には、混合気が流れる方向において吸気側ロータリバルブ４１よりも上流側に位置するスロットルバルブ（図示省略）の開度を小さくする。これにより、吸気行程時に吸気通路３１内の負圧が大きくなってポンピングロスが大きくなるので、減速し易くなる。
【００６７】
これに対し、燃料をカットさせない状態では、吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αはＥＣＵ９０に記憶されたマップに則って変化するが、この場合、燃料をカットする場合と比較してバルブ作用角αは小さくなる。このように吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αを小さくして減速する場合には、吸気行程時において吸入する混合気の量を、吸気側ロータリバルブ４１で減少させることができるため、前記スロットルバルブの開度を大きくすることができる。これにより、吸気行程時の吸気通路３１内の負圧を小さくすることができ、ポンピングロスを小さくすることができる。従って、いわゆるエンジンブレーキが作用し難くすることができ、減速時における減速感を低減することができる。これにより、減速時の走行状態に応じて、例えば、減速時の車両の速度に応じて、燃料をカットしたりカットしなかったりし、これに伴って吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αを変化させることにより、減速感の調整を行なうことができる。この結果、車両の走行感覚の向上を図ることができる。
【００６８】
また、前記ロータリバルブ４０は、内側バルブ６０に、狭端部６４から広端部６３に向かうに従って周方向における幅が広くなって開口する内側バルブ開口部６２を形成し、この内側バルブ６０を内側バルブ移動手段９６で移動させることにより、バルブ作用角αを変化させることができるようになっている。このため、簡素な構造で、バルブ作用角αを変化させることができる。この結果、故障の発生率の低減を図ることができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００６９】
なお、上記の説明では、内側バルブ６０の軸方向への移動は、クランクシャフト１０の回転数に基づいて変化させているが、この移動は、クランクシャフト１０の回転数以外の要素によって変化させてもよい。例えば、内側バルブ６０の軸方向への移動は、クランクシャフト１０に作用する負荷に応じて移動させてもよい。クランクシャフト１０に作用する負荷、つまり、内燃機関１運転時の負荷に応じて内側バルブ６０を軸方向に移動させた場合には、内側バルブ開口部６２は、内側バルブ６０の形状である円柱形の周方向における開口の幅を変化させて２つの外側バルブ開口部５２を連通する。換言すると、内側バルブ開口部６２は、クランクシャフト１０に作用する負荷に応じて前記周方向における幅が異なる部分で２つの外側バルブ開口部５２を連通する。これにより、クランクシャフト１０に作用する負荷に応じて、バルブ作用角αを変化させることができる。吸気行程における吸気の時間は、クランクシャフト１０に作用する負荷によって最適な時間が異なる場合があるため、クランクシャフト１０に作用する負荷に応じてバルブ作用角αを変化させることにより、運転状況に適した吸気時間にすることができる。この結果、運転性能の向上を図ることができる。
【００７０】
また、クランクシャフト１０に作用する負荷に応じて内側バルブ６０を軸方向に移動させる場合には、クランクシャフト１０に作用する負荷が大きくなるに従って、内側バルブ６０を狭端部６４方向に移動させるとよい。これにより、内側バルブ開口部６２は、クランクシャフト１０に作用する負荷が大きくなるに従って、前記周方向における幅が広くなって開口している部分で２つの外側バルブ開口部５２を連通することができる。クランクシャフト１０に作用する負荷が大きいとき、即ち、高負荷時には、より多くのトルクや出力が必要になるが、高負荷時に、内側バルブ開口部６２のうち、前記周方向における幅が広くなって開口している部分で２つの外側バルブ開口部５２を連通してバルブ作用角αを大きくすることにより、吸気行程時により多くの混合気を吸気することができる。つまり、高負荷時に吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αを大きくすることにより、１回の吸気行程における吸気時間の割合を長くすることができるので、より多くの混合気を吸気することができ、運転効率の向上を図ることができる。これにより、高負荷時のトルク・出力性能の向上を図ることができる。
【００７１】
また、上記に対して、内側バルブ６０は、クランクシャフト１０に作用する負荷が小さくなるに従って、広端部６３方向に移動させるとよい。これにより、内側バルブ開口部６２は、クランクシャフト１０に作用する負荷が小さくなるに従って、前記周方向における幅が狭くなって開口している部分で２つの外側バルブ開口部５２を連通することができる。クランクシャフト１０に作用する負荷が小さいとき、即ち、低負荷時に、内側バルブ開口部６２のうち、前記周方向における幅が狭くなって開口している部分で２つの外側バルブ開口部５２を連通してバルブ作用角αを小さくすることにより、ポンピングロスの低減を図ることができる。つまり、低負荷時に吸気側ロータリバルブ４１のバルブ作用角αを小さくすることにより、吸気行程で吸気する混合気の量を吸気側ロータリバルブ４１で減少させることができるため、スロットルバルブの開度を小さくする必要がなくなる。これにより、吸気行程時の吸気通路３１内の負圧を小さくすることができ、ポンピングロスを低減することができるので、運転効率の向上を図ることができる。これらの結果、より確実に運転性能の向上を図ることができる。
【００７２】
図２１は、バルブ作用角が小さい場合における内側バルブの角度と開口面積との関係を示す図である。図２２は、バルブ作用角が大きい場合における内側バルブの角度と開口面積との関係を示す図である。また、上述した内燃機関１では、外側バルブ５０はシリンダヘッド６に固定されているが、外側バルブ５０はシリンダヘッド６に完全に固定しなくてもよい。例えば、内燃機関１の運転時に、必要に応じて前記周方向に若干回動させてもよい。このように外側バルブ５０を回動させることにより、外側バルブ開口部５２と内側バルブ開口部６２とが連通するタイミングを変化させることができる。このため、吸気側ロータリバルブ４１の外側バルブ５０を回動させることにより、吸気側ロータリバルブ４１のバルブタイミングを変化させることができる。即ち、バルブ作用角αが小さい場合においても、バルブ作用角αが大きい場合においても、バルブ作用角αとは独立してバルブタイミングを変化させることができる。
【００７３】
例えば、図２１は、バルブ作用角αが小さい場合における内側バルブ６０の角度と開口面積との関係を示す線である小作用角時バルブ開度線８１を示している。なお、この開口面積とは、内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とが連通する面積となっている。この図２１で小作用角時バルブ開度線８１によって示すように、内側バルブ６０の回動時において内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とが連通し続ける回動の角度、即ち、バルブ作用角αが小さい場合には、最大時の開口面積が比較的小さくなっている。また、図２２は、バルブ作用角αが大きい場合における内側バルブ６０の角度と開口面積との関係を示す線である大作用角時バルブ開度線８２を示している。この図２２で大作用角時バルブ開度線８２によって示すように、バルブ作用角αが大きい場合には、最大時の開口面積が、バルブ作用角αが小さい場合と比較して大きくなっている。
【００７４】
このように、バルブ作用角αが小さい場合と大きい場合とでは、バルブ作用角αのみでなく、開口面積も変化しているが、外側バルブ５０を回動させることにより、その変化を維持したまま、全体のタイミングを変化させることができる。つまり、外側バルブ５０を回動させることにより、バルブ作用角αが小さい場合でも大きい場合でも、開口面積や、バルブ作用角αを維持したまま、任意のバルブタイミング差βで、内側バルブ６０の回動方向にタイミングをずらして、内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とを連通することができる。これにより、バルブ作用角αとバルブタイミング差βを独立して制御することができる。この結果、より確実に適切な吸気特性を得ることができ、より確実に運転性能の向上を図ることができる。
【００７５】
また、上記の説明では、吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０のみ、クランクシャフト１０の回転数に応じて軸方向に移動させているが、排気側ロータリバルブ４２の内側バルブ６０も、吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０と同様に軸方向に移動させてもよい。具体的には、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って排気側ロータリバルブ４２の内側バルブ６０を狭端部６４方向に移動させ、クランクシャフト１０の回転数が低くなるに従って排気側ロータリバルブ４２の内側バルブ６０は広端部６３方向に移動させてもよい。これにより、排気側ロータリバルブ４２は、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って内側バルブ開口部６２の周方向における幅が広くなって開口している部分で内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とが連通し、クランクシャフト１０の回転数が低くなるに従って内側バルブ開口部６２の周方向における幅が狭くなって開口している部分で内側バルブ開口部６２と外側バルブ開口部５２とが連通する。従って、排気側ロータリバルブ４２は、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従ってバルブ作用角αが大きくなり、クランクシャフト１０の回転数が低くなるに従ってバルブ作用角αが小さくなる。これらにより、クランクシャフト１０の回転数が高くなるに従って、排気行程において排気をする時間が長くなるので、より多くの排出ガスを排気することができ、クランクシャフト１０の回転数が低くなるに従って、排気行程において排気をする時間が短くなるので、排出する排気ガスの量は減少する。
【００７６】
また、同様に、クランクシャフト１０に作用する負荷に応じて、排気側ロータリバルブ４２の内側バルブ６０も、吸気側ロータリバルブ４１の内側バルブ６０と同様に軸方向に移動させてもよく、高負荷になるに従って排気側ロータリバルブ４２のバルブ作用角αを大きくし、低負荷になるに従って排気側ロータリバルブ４２のバルブ作用角αを小さくしてもよい。また、排気側ロータリバルブ４２の外側バルブ５０を回動可能に設け、排気側ロータリバルブ４２のバルブタイミングを変化させることができるようにしてもよい。このように、排気側ロータリバルブ４２のバルブ作用角αや、バルブタイミングを変化させることができるようにすることにより、ＥＧＲや排気損失に対する制御の幅を広げることができ、内燃機関１運転時に、より最適な排気タイミングを得ることができる。これらの結果、排気効率の向上を図ることができるので、より確実に運転性能の向上を図ることができる。
【００７７】
また、外側バルブ５０に形成された外側バルブ開口部５２は、１つに外側バルブ５０につき２つずつ形成されているが、外側バルブ開口部５２は、１つの外側バルブ５０につき３以上形成されていてもよい。さらに、外側バルブ開口部５２は、矩形状以外の形状で形成されていてもよい。また、内燃機関１が複数の気筒５を有している場合には、内側バルブ６０の周方向の回動や、軸方向の移動は、各気筒５のロータリバルブ４０ごとに行なってもよく、複数の気筒５に設けられた複数のロータリバルブ４０の内側バルブ６０をまとめて回動または移動させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明に係る可変ロータリバルブ装置及び可変ロータリバルブ内燃機関は、ロータリバルブで流路の開閉を行なう場合に有用であり、特に、流量やタイミングの調整を行なう場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施例に係る可変ロータリバルブ内燃機関の一部断面図である。
【図２】図１に示した外側バルブの斜視図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１に示した内側バルブの斜視図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図４のＤ−Ｄ断面図である。
【図７】外側バルブの内側に内側バルブを通した状態を示す斜視図であり、内側バルブ開口部の広端部寄りの部分で外側バルブ開口部を連通した状態を示す図である。
【図８】外側バルブの内側に内側バルブを通した状態を示す斜視図であり、内側バルブ開口部の狭端部寄りの部分で外側バルブ開口部を連通した状態を示す図である。
【図９】図７のＥ−Ｅ断面図である。
【図１０】図８のＦ−Ｆ断面図である。
【図１１】図９の内側バルブが回動した状態を示す図である。
【図１２】図１０の内側バルブが回動した状態を示す図である。
【図１３】実施例に係る可変ロータリバルブ装置の制御部分のブロック図である。
【図１４】図１のＡ部詳細図であり、吸気行程を示す図である。
【図１５】図１のＡ部詳細図であり、圧縮行程を示す図である。
【図１６】図１のＡ部詳細図であり、燃焼行程を示す図である。
【図１７】図１のＡ部詳細図であり、排気行程を示す図である。
【図１８】図１４のバルブ作用角を大きくした状態を示す図である。
【図１９】図１４のバルブ作用角を小さくした状態を示す図である。
【図２０】実施例に係る可変ロータリバルブの制御手順を示すフロー図である。
【図２１】バルブ作用角が小さい場合における内側バルブの角度と開口面積との関係を示す図である。
【図２２】バルブ作用角が大きい場合における内側バルブの角度と開口面積との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  内燃機関
５  気筒
６  シリンダヘッド
７  シリンダブロック
８  ピストン
９  コネクティングロッド
１０  クランクシャフト
１５  オイルパン
２０  燃焼室
２５  冷却水路
３１  吸気通路
３２  排気通路
３５  点火プラグ
３６  点火部
４０  ロータリバルブ
４１  吸気側ロータリバルブ
４２  排気側ロータリバルブ
５０  外側バルブ
５１  壁部
５２  外側バルブ開口部
５３  軸方向辺
５４  周方向辺
５５  中心軸
６０  内側バルブ
６１  外周面
６２  内側バルブ開口部
６３  広端部
６４  狭端部
６５  中心軸
７１  冷却水
７２  オイル
８１  小作用角時バルブ開度線
８２  大作用角時バルブ開度線
９０  ＥＣＵ
９１  記憶部
９２  処理部
９５  内側バルブ回動手段
９６  内側バルブ移動手段
９７  回転数検出センサ
９８  ブレーキセンサ
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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