(57)【要約】【課題】車両の発進および加速が良好に行える内燃機関の動弁装置を提供すること。【解決手段】動弁装置は、内燃機関１の燃焼室４への空気の流入を制御する第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２と、燃焼室４内の空気の排出を制御する排気バルブＶ３と、燃焼室４に通じる蓄圧タンクＴへの圧縮空気の出入りを制御するタンクバルブＶ４とを有する。内燃機関１は、燃焼室４内の空気を蓄圧タンクＴへ圧縮して貯める第１のモードと、ピストンＰの上死点の近傍でタンクバルブＶ４を開弁させて蓄圧タンクＴ内の圧縮空気を燃焼室４内に送る第２のモードと、ピストンＰが上死点へ至る圧縮工程中にタンクバルブＶ４を開弁させて蓄圧タンクＴ内の圧縮空気を燃焼室４内に送る第３のモードとを有している。タンクバルブＶ４は、開閉位相を位相変更機構６によって変更可能に設けられている。【選択図】図５
2009121349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室への空気の流入を制御する吸気バルブと、前記燃焼室内の空気の排出を制御する排気バルブと、前記燃焼室に通じる蓄圧タンクへの前記空気の出入りを制御するタンクバルブと、を有する内燃機関の動弁装置であって、
前記燃焼室内の前記空気を前記蓄圧タンクへ圧縮して貯める第１のモードと、
ピストンの上死点の近傍で前記タンクバルブを開弁させて前記蓄圧タンク内の圧縮空気を前記燃焼室内に送る第２のモードと、
前記ピストンが前記上死点へ至る圧縮工程中に前記タンクバルブを開弁させて前記蓄圧タンク内の前記圧縮空気を前記燃焼室内に送る第３のモードと、を有し、
少なくとも前記タンクバルブは、その開閉位相を位相変更機構によって変更可能に設けられていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
前記吸気バルブ、前記排気バルブ、および、前記タンクバルブには、弁体を閉弁状態で休止させる休止機構がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
前記蓄圧タンクの前記燃焼室への出入り口には、絞り弁が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の減速時の運動エネルギーを空気の圧縮に利用して、さらに、その圧縮空気を車両始動時にも使用する圧縮空気による作動を含む複数の作動モードを有するエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００７−５０２３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載されたエンジンでは、加速が必要な車両の発進時や加速時に、圧縮空気をさらに加給として使うことができなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、車両の発進および加速が良好に行える内燃機関の動弁装置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】
【０００５】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の内燃機関の動弁装置は、内燃機関の燃焼室への空気の流入を制御する吸気バルブと、前記燃焼室内の空気の排出を制御する排気バルブと、前記燃焼室に通じる蓄圧タンクへの前記空気の出入りを制御するタンクバルブと、を有する内燃機関の動弁装置であって、前記燃焼室内の前記空気を前記蓄圧タンクへ圧縮して貯める第１のモードと、ピストンの上死点の近傍で前記タンクバルブを開弁させて前記蓄圧タンク内の圧縮空気を前記燃焼室内に送る第２のモードと、前記ピストンが前記上死点へ至る圧縮工程中に前記タンクバルブを開弁させて前記蓄圧タンク内の前記圧縮空気を前記燃焼室内に送る第３のモードと、を有し、少なくとも前記タンクバルブは、その開閉位相を位相変更機構によって変更可能に設けられていることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の動弁装置は、燃焼室に通じる蓄圧タンクへの空気の出入りを制御するタンクバルブは、このタンクバルブの開閉位相を位相変更機構によって変更可能に設けられているので、タンクバルブの開閉タイミングを好適に変更することが可能となる。このため、燃焼室内の空気を蓄圧タンクへ圧縮して貯める第１のモードと、ピストン上死点近傍でタンクバルブを開弁させて蓄圧タンク内の圧縮空気を燃焼室内に送る第２のモードと、ピストンが上死点へ至る圧縮工程中にタンクバルブを開弁させて蓄圧タンク内の圧縮空気を燃焼室内に送る第３のモードとにおける車両の発進および加速を好適に行うことができるように加給空気量を制御できる。これにより、制動時の力を利用して車両を発進および加速させることが可能となり、燃費を向上させることが可能となる。
【０００７】
請求項２に記載の内燃機関の動弁装置は、請求項１に記載の内燃機関の動弁装置であって、前記吸気バルブ、前記排気バルブ、および、前記タンクバルブには、弁体を閉弁状態で休止させる休止機構がそれぞれ設けられることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、吸気バルブ、排気バルブ、タンクバルブには、それぞれ休止機構が設けられることにより、各バルブの弁体の作動を適宜に閉弁状態に休止させることが可能であるため、モードの切り換えを容易に行うことができる。
【０００９】
請求項３に記載の内燃機関の動弁装置は、請求項１または２に記載の内燃機関の動弁装置であって、前記蓄圧タンクの前記燃焼室への出入り口には、絞り弁が設けられることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、蓄圧タンクの燃焼室への出入り口には、絞り弁を設けたことにより、その絞り弁で蓄圧タンク内から燃焼室へ送る圧縮空気の流量を適宜に加給制御して、車両の発進および加速が良好に行えるように好適に制御することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、制動時の力を利用して車両の発進および加速が良好に行える燃費のよい内燃機関の動弁装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、図１〜図７を参照して本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置を説明する。
以下、本発明の実施形態の一例として、既存の４バルブの３気筒、またはＶ型６気筒のエンジンに適用した場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、蓄圧タンクを４バルブに加えて設けてもよいし、４バルブでなくても構わない。
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置を示す概略平面図である。図２は、本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置を示す概略縦断面図である。
【００１３】
≪内燃機関の構成≫
図１に示すように、内燃機関１は、４サイクルのエンジンをベースにしたものであり、回生ブレーキとして減速時のエネルギーを使って蓄圧タンクＴ（図５参照）にエネルギーとしての圧縮空気を蓄えて、安定して作動させることができる蓄圧回生式エンジンである。この蓄圧回生式エンジンの原理は、バッテリーを用いるハイブリッドエンジンと同様な原理を使用している。この内燃機関１は、蓄圧回生をするために、スプリットサイクルである必要は無く、従来エンジンの２つある排気バルブのうちの１つを蓄圧タンクＴに連通するタンクバルブＶ４にすると共に、第１吸気バルブＶ１、第２吸気バルブＶ２、排気バルブＶ３、タンクバルブＶ４の各バルブＶ１〜Ｖ４に休止機構７（図２参照）を設けるだけで可能となっている。
【００１４】
図２に示すように、内燃機関１は、気筒２の上部のシリンダヘッド３に、燃焼室４に連なる第１吸気ポート１１、第２吸気ポート１２、排気ポート１３、および、蓄圧ポート１４が形成されている。そのシリンダヘッド３には、第１吸気ポート１１を開閉する第１吸気バルブ（吸気バルブ）Ｖ１と、第２吸気ポート１２を開閉する第２吸気バルブ（吸気バルブ）Ｖ２と、排気ポート１３を開閉する排気バルブＶ３と、蓄圧ポート１４を開閉するタンクバルブＶ４と、が平面視して時計回りの順に配置され、その中央部に点火プラグ５（図１参照）が設けられている。つまり、平面視して、点火プラグ５を中心として、第１吸気バルブＶ１とタンクバルブＶ４とが対向して配置され、第２吸気バルブＶ２と排気バルブＶ３とが対向して配置されている。そのほか、シリンダヘッド３には、動弁装置８と、位相変更機構６と、休止機構７と、排気側ロッカシャフト７１と、吸気側ロッカシャフト７２等が設けられている。
【００１５】
この内燃機関１は、通常モードの他に、回生モードとエアエンジンモードと加給エンジンモードとを備えて（図４参照）、それらの各モードは、アクセルセンサ等によってアクセルの踏み込み量等で判別されて行われる。内燃機関１は、車両の通常走行時に通常モードが使用され、車両の減速時に回生モード、車両の発進および加速時に後記するエアエンジンモード、または、加給エンジンモードが用いられる。
【００１６】
≪動弁装置の構成≫
図２に示すように、動弁装置８は、第１吸気バルブＶ１、第２吸気バルブＶ２、排気バルブＶ３、およびタンクバルブＶ４をそれぞれ弁ばねＳＰ１，ＳＰ２で閉弁方向に付勢されて、シリンダヘッド３に回転自在に支持されたカムシャフト８１のカムによって駆動され、それぞれのバルブＶ１〜Ｖ４を開閉制御させる際の動力源となる装置である。この動弁装置８は、タンクバルブＶ４用の弁体の開閉を制御する位相変更機構６を備えている。
【００１７】
≪第１吸気バルブおよび第２吸気バルブの構成≫
第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２は、内燃機関１の吸気系およびインジェクタ（図示せず）から燃焼室４への空気の流入を制御する弁であり、バルブガイドにステムが摺動自在に案内されて第１吸気ポート１１および第２吸気ポート１２を開閉するように設けられている。第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２には、吸気側ロッカシャフト７２に軸支された吸気バルブ用ロッカアーム７５が連設されている。第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２と、排気バルブＶ３と、タンクバルブＶ４との各バルブＶ１〜Ｖ４には、それぞれ弁ばねＳＰ１,ＳＰ２で閉弁方向に付勢されて、カムシャフト８１により駆動される動弁装置８によって開閉制御されると共に、弁体の作動を閉弁状態で休止させる休止機構７がそれぞれ設けられている。
【００１８】
≪排気バルブの構成≫
図２に示すように、排気バルブＶ３は、燃焼室４内の空気の排出を制御する弁であり、バルブガイドにステムが摺動自在に案内されて排気ポート１３を開閉するように設けられている。排気バルブＶ３には、排気側ロッカシャフト７１に軸支された排気バルブ用ロッカアーム７３が連設されている。
【００１９】
≪タンクバルブの構成≫
タンクバルブＶ４は、燃焼室４に通じる蓄圧タンクＴへの空気の出入りを制御する弁であり、バルブガイドにステムが摺動自在に案内されて蓄圧ポート１４を開閉するように設けられている。タンクバルブＶ４には、排気側ロッカシャフト７１に軸支されたタンクバルブ用ロッカアーム７４が連設されている。このタンクバルブＶ４は、弁体の開閉位相を位相変更機構６によって変更可能に設けられてあり、位相変更機構６によって進角すると加給効果が高まり、遅角すると加給効果が減少するようになっている。タンクバルブＶ４は、圧縮工程中に開弁することにより、開弁時に、圧縮空気の加給空気量を制御して加給を行うようになっている。タンクバルブＶ４は、回生モードとエアエンジンモードとの際に、ピストンＰの上死点前の１０度の角度位置で弁体が開弁状態になり、ピストンＰの上死点後の１０度の角度位置で弁体が閉弁されるバルブタイミングに設けられている。
【００２０】
図５は、本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置の回生モード時の作動を示す行程図であり、（ａ）は吸気行程時の状態を示す概略図、（ｂ）は圧縮行程時の状態を示す概略図、（ｃ）は蓄圧行程時の状態を示す概略図、（ｄ）は負仕事ルーティーン行程時の状態を示す概略図、（ｅ）は正仕事ルーティーン行程時の状態を示す概略図である。
【００２１】
≪絞り弁の構成≫
図５に示すように、絞り弁Ｖ５は、弁体の絞り作用によって蓄圧タンクＴからタンクバルブＶ４を介して燃焼室４へ送られる圧縮空気の流量を規制する流量制御弁であり、蓄圧ポート１４と蓄圧タンクＴとの間の流路に介在される。
【００２２】
≪蓄圧タンクの構成≫
図５に示すように、蓄圧タンクＴは、圧縮空気を貯留するためのタンクであり、例えば、３０リットル程度の容量のものからなる。蓄圧タンクＴの燃焼室４への出入り口または連通路には、絞り弁Ｖ５が設けられている。蓄圧タンクＴに貯めた圧縮空気は、エアエンジンモードでは、タンクバルブＶ４を開弁させることにより、蓄圧タンクＴに貯めた圧縮空気によってピストンＰを駆動して車両を発進および加速させる。加給モードでは、燃料噴射や点火と一緒にタンクバルブＶ４の開閉も行われて、圧縮空気により筒内流動が活発化される。それにより、燃焼が安定する。
【００２３】
≪位相変更機構の構成≫
図２に示すように、位相変更機構（ＶＴＣ：Valve Timing Controller）６は、タンクバルブＶ４の弁体の開閉位相を変更させるための可変バルブ機構であり、例えば、タンクバルブ用カムシャフト６２に設置された公知の構造をしたものからなる（例えば、特開平２００１−１６４９８９号公報参照）。位相変更機構６は、例えば、タンクバルブＶ４と、回転駆動機構（図示せず）によって回転駆動されると共にカム６２ａを有するタンクバルブ用カムシャフト６２と、カム６２ａにより駆動されるタンクバルブＶ４の作動特性を変更する油圧式の作動特性変更機構（図示せず）と、遅角室と進角室とからなる作動室を備えた前記作動特性変更機構に対する作動油の油圧を制御する油圧制御装置（図示せず）と、カム６２ａに当接するローラ７７ａを備えたタンクバルブ用自由ロッカアーム７７と、を備えて構成される油圧式のものからなる。例えば、位相変更機構６は、タンクバルブ用カムシャフト６２の先端部に設けられたカムスプロケット６１に設けられて、タンクバルブＶ４の開閉時期を無段階に進角または遅角してカム位相を変更できるようにしたものである。
タンクバルブＶ４を駆動させるためのカム６２ａは、油圧制御装置からの油圧で回動されて、蓄圧時と同一のカム山が位相変更機構６により位相だけ弁体の開閉位置を上死点からずらすことで、エア加給量を弱めることが可能となり、そのずらす量で出力を調整できるようになっている。位相変更機構６は、タンクバルブＶ４の開閉タイミングを変えることで、エアエンジンモードにおける加速量を制御できるようになっている。また、加給エンジンモードにおける加給空気量も制御できるようになっている。
なお、ピストンＰの位置は、クランクシャフト、カムシャフト、および、カムと位相が変わらないので、位相変更機構６の操作量だけ変化するようになっている。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置における休止機構を示す図であり、（ａ）は吸気側ロッカシャフトと排気側ロッカシャフトの概略正面図、（ｂ）は概略平面図である。
【００２５】
≪休止機構の構成≫
図２に示すように、休止機構７は、第１吸気バルブＶ１、第２吸気バルブＶ２、排気バルブＶ３、およびタンクバルブＶ４にそれぞれ設けられて、各弁体の作動を閉弁状態で休止させる機能を備えた装置である。休止機構７は、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２の駆動と休止との切換を行う吸気バルブ休止機構７ａと、排気バルブＶ３の駆動と休止との切換を行う排気バルブ休止機構７ｂと、タンクバルブＶ４の駆動と休止との切換を行うタンクバルブ休止機構７ｃと、それぞれ休止機構７を作動させる油圧制御装置１０と、を備えて構成されている。
【００２６】
＜吸気バルブ休止機構の構成＞
図３に示すように、吸気バルブ休止機構７ａは、連結ピン（図示せず）によって、吸気側自由ロッカアーム７８と吸気バルブ用ロッカアーム７５とを連結および非連結状態にさせる装置である。その連結ピンは、油圧制御装置１０からの油圧で作動するようになっている。この吸気バルブ休止機構７ａは、連結ピンによって吸気側自由ロッカアーム７８と吸気バルブ用ロッカアーム７５とが非連結状態になると、第１吸気バルブＶ１（図２参照）および第２吸気バルブＶ２（図２参照）の上端に連結された吸気バルブ用ロッカアーム７５が駆動せず、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２の作動が休止状態になる。吸気バルブ休止機構７ａは、連結ピンで吸気側自由ロッカアーム７８と吸気バルブ用ロッカアーム７５とが連結されると、吸気バルブ用ロッカアーム７５の駆動で第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２が連動されるようになる。この吸気バルブ休止機構７ａは、吸気側ロッカシャフト７２と、吸気側自由ロッカアーム７８と、吸気バルブ用ロッカアーム７５と、連結ピン（図示せず）と、を備えて構成されている。
【００２７】
＜吸気側ロッカシャフトの構成＞
吸気側ロッカシャフト７２は、吸気側自由ロッカアーム７８と、この吸気側自由ロッカアーム７８に連結ピンが係合・離脱可能にセットされた吸気バルブ用ロッカアーム７５を軸支するための軸棒である。吸気側ロッカシャフト７２には、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２を作動させるための吸気作動油路７２ａと、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２を閉弁状態に休止される吸気休止油路７２ｂとの２系統の油路が設けられている。吸気作動油路７２ａと吸気休止油路７２ｂには、油圧制御装置１０から連結ピンを連結および非連結状態にする油圧が供給される。吸気側ロッカシャフト７２と排気側ロッカシャフト７１は、図２に示すように、気筒２の上方に設置されたロッカシャフトホルダ７９に設けられている。
【００２８】
＜吸気バルブ用ロッカアームの構成＞
吸気バルブ用ロッカアーム７５は、連結ピンを係合・離脱自在に介在して吸気側自由ロッカアーム７８がセットされて、共に吸気側ロッカシャフト７２に揺動自在に軸支されている。吸気側自由ロッカアーム７８の一端がカムシャフト８１のカムコマに当接し、吸気バルブ用ロッカアーム７５の他端が第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２の上端部に連結されている。
【００２９】
＜排気バルブ休止機構の構成＞
図３に示すように、排気バルブ休止機構７ｂは、油圧制御装置１０からの油圧で作動する連結ピン（図示せず）によって、排気側自由ロッカアーム７６と排気バルブ用ロッカアーム７３とを連結ピンで連結および非連結状態にさせる装置である。排気バルブ休止機構７ｂは、連結ピンによって排気側自由ロッカアーム７６と排気バルブ用ロッカアーム７３とが非連結状態になると、排気バルブＶ３の上端に連結された排気バルブ用ロッカアーム７３が駆動せず、排気バルブＶ３（図２参照）の作動が休止状態になる。排気バルブ休止機構７ｂは、連結ピンで排気側自由ロッカアーム７６と排気バルブ用ロッカアーム７３とが連結されると、排気バルブ用ロッカアーム７３が駆動して排気バルブＶ３が連動されるようになる。この排気バルブ休止機構７ｂは、排気側ロッカシャフト７１と、排気側自由ロッカアーム７６と、排気バルブ用ロッカアーム７３と、連結ピンと、を備えて構成されている。
【００３０】
＜排気側ロッカシャフトの構成＞
排気側ロッカシャフト７１は、排気側自由ロッカアーム７６と、この排気側自由ロッカアーム７６に連結ピンが係合・離脱可能にセットされた排気バルブ用ロッカアーム７３とを軸支すると共に、タンクバルブ用自由ロッカアーム７７と、このタンクバルブ用自由ロッカアーム７７に連結ピンが係合・離脱可能にセットされたタンクバルブ用ロッカアーム７４とを軸支するための軸棒である。排気側ロッカシャフト７１には、排気バルブＶ３（図２参照）を作動させるための排気作動油路７１ａと、排気バルブＶ３を閉弁状態に休止される排気休止油路７１ｂと、タンクバルブＶ４（図２参照）を作動させるためのタンクバルブ作動油路７１ｃと、タンクバルブＶ４を閉弁状態に休止させるタンクバルブ休止油路７１ｄとの４系統の油路が設けられている。排気作動油路７１ａと排気休止油路７１ｂとタンクバルブ作動油路７１ｃとタンクバルブ休止油路７１ｄには、油圧制御装置１０から連結ピンを連結および非連結状態にする油圧が供給される。
【００３１】
＜排気バルブ用ロッカアームの構成＞
図２に示すように、排気バルブ用ロッカアーム７３は、連結ピンを係合・離脱自在に介在して排気側自由ロッカアーム７６がセットされ、共に排気側ロッカシャフト７１に揺動自在に軸支されている。その排気側自由ロッカアーム７６の一端は、カムシャフト８１のカムコマに当接した状態に設置されている。排気バルブ用ロッカアーム７３の他端は、排気バルブＶ３の上端部に連結されている。排気バルブ用ロッカアーム７３と、タンクバルブ用ロッカアーム７４と、吸気バルブ用ロッカアーム７５との先端には、それぞれタペットクリアランス調整用のネジＮ１，Ｎ２が設置されている。
【００３２】
＜タンクバルブ休止機構の構成＞
図３に示すように、タンクバルブ休止機構７ｃは、油圧制御装置１０からの油圧で作動する連結ピン（図示せず）によって、タンクバルブ用自由ロッカアーム７７とタンクバルブ用ロッカアーム７４とを連結ピンで連結および非連結状態にさせる装置である。タンクバルブ休止機構７ｃは、連結ピンによってタンクバルブ用自由ロッカアーム７７とタンクバルブ用ロッカアーム７４とが非連結状態なると、タンクバルブＶ４（図２参照）の上端に連結されたタンクバルブ用ロッカアーム７４が駆動せず、タンクバルブＶ４の作動が休止状態になる。タンクバルブ休止機構７ｃは、連結ピンでタンクバルブ用自由ロッカアーム７７とタンクバルブ用ロッカアーム７４とが連結されると、タンクバルブ用ロッカアーム７４が駆動してタンクバルブＶ４が連動されるようになる。このタンクバルブ休止機構７ｃは、タンクバルブ用自由ロッカアーム７７と、タンクバルブ用ロッカアーム７４と、連結ピンと、排気側ロッカシャフト７１と、を備えて構成されている。
【００３３】
＜タンクバルブ用ロッカアームの構成＞
タンクバルブ用ロッカアーム７４は、連結ピンを係合・離脱自在に介在してタンクバルブ用自由ロッカアーム７７がセットされて、共に排気側ロッカシャフト７１に揺動自在に軸支されている。そのタンクバルブ用自由ロッカアーム７７の一端は、タンクバルブ用カムシャフト６２のカムコマに当接している。タンクバルブ用ロッカアーム７４の他端は、タンクバルブＶ４の上端部に連結されている。
【００３４】
＜連結ピンの構成＞
連結ピン（図示せず）は、図３に示す吸気バルブ休止機構７ａと排気バルブ休止機構７ｂとタンクバルブ休止機構７ｃとにそれぞれ設けられて、例えば、油圧制御装置１０からの油圧で排気バルブ用ロッカアーム７３と、タンクバルブ用ロッカアーム７４と、吸気バルブ用ロッカアーム７５とをそれぞれ作動させるスプールバルブからなる。
吸気バルブ休止機構７ａの連結ピンは、吸気作動油路７２ａおよび吸気休止油路７２ｂの油圧により吸気バルブ用ロッカアーム７５と吸気側自由ロッカアーム７８とを連結して、カムシャフト８１のカムコマのリフトを第１吸気バルブＶ１（図２参照）および第２吸気バルブＶ２（図２参照）へ伝えて稼動・休止の切り換えを行うものである。
排気バルブ休止機構７ｂの連結ピンは、排気作動油路７１ａおよび排気休止油路７１ｂの油圧により排気バルブ用ロッカアーム７３と排気側自由ロッカアーム７６とを連結して、カムシャフト８１のカムコマのリフトを排気バルブＶ３（図２参照）へ伝えて稼動・休止の切り換えを行うものである。
タンクバルブ休止機構７ｃの連結ピンは、タンクバルブ作動油路７１ｃおよびタンクバルブ休止油路７１ｄの油圧によりタンクバルブ用ロッカアーム７４とタンクバルブ用自由ロッカアーム７７とを連結して、タンクバルブ用カムシャフト６２のカムコマのリフトをタンクバルブＶ４（図２参照）へ伝えて稼動・休止の切り換えを行うものである。
【００３５】
≪回生モードの構成≫
図５に示す回生モード（第１のモード）は、燃焼室４内の空気を蓄圧タンクＴへ圧縮して貯めるモードである。回生モードでは、タンクバルブＶ４を圧縮工程のピストンＰの上死点（ＴＤＣ）付近で開弁して、燃焼室４内に高圧の圧縮空気を蓄圧タンクＴ内に貯める。それによって、車両の減速時の運動エネルギー（慣性力）を、燃焼室４内の空気を蓄圧タンクＴに貯めることに使って活用している（減速ができる）。この回生モードの場合には、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２を通常走行時のように吸気行程で開弁作動させて、排気バルブＶ３（図２参照）を排気バルブ休止機構７ｂ（休止機構７）によって弁体を閉弁状態で休止させ、タンクバルブＶ４をピストンＰが上死点付近になったときに開弁させることで行っている。
【００３６】
図６は、本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置のエアエンジンモード時の作動を示す行程図であり、（ａ）は筒内昇圧行程時の状態を示す概略図、（ｂ）はエネルギー取出行程時の状態を示す概略図、（ｃ）は排気行程時の状態を示す概略図、（ｄ）は負仕事ルーティーン行程時の状態を示す概略図、（ｅ）は正仕事ルーティーン行程時の状態を示す概略図である。
【００３７】
≪エアエンジンモードの構成≫
図６（ａ）〜（ｂ）に示すエアエンジンモード（第２のモード）は、図６（ａ）に示すように、ピストンＰの上死点（ＴＤＣ）の近傍でタンクバルブＶ４を開弁させて、回生モード時に蓄圧した蓄圧タンクＴ内の圧縮空気を燃焼室４内に送るモードである。つまり、エアエンジンモードでは、タンクバルブＶ４をピストンＰの上死点（ＴＤＣ）付近で開弁させて、ピストンＰを下方へ動かし、回生モードで貯めた圧縮空気を用いてピストンＰを動かすことで、車両の発進および加速が良好に行えるようにしている。そして、このエアエンジンモードは、内燃機関１の始動からの発進、およびアイドリングからの発進の両方に使用できるようになっている。
このエアエンジンモードの場合には、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２を吸気バルブ休止機構７ａ（休止機構７）によって弁体を閉弁状態で休止させて、排気バルブＶ３を通常走行時のように排気行程で開弁作動させて、タンクバルブＶ４をピストンＰが上死点（ＴＤＣ）付近になったときに開弁させることで行っている。このエアエンジンモードにおいては、絞り弁Ｖ５を徐々に開けることで、滑らかに発進および加速できるようになっている。
【００３８】
図７は、本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置の加給エンジンモード時の作動を示す行程図であり、（ａ）は吸気行程時の状態を示す概略図、（ｂ）は加給行程時の状態を示す概略図、（ｃ）は燃焼行程時の状態を示す概略図、（ｄ）は排気行程時の状態を示す概略図である。
【００３９】
≪加給エンジンモードの構成≫
図７（ａ）〜（ｄ）に示す加給エンジンモード（第３のモード）は、図７（ｂ）に示すように、ピストンＰが上死点へ至る圧縮工程中にタンクバルブＶ４を開弁して蓄圧タンクＴ内の圧縮空気を燃焼室４内に送って加給が行われるモードである。加給エンジンモードは、エアエンジンモードよりもさらにアクセル踏み込み量が多い場合に行われるものであって、いわゆる過給機と同じ条件で作動するようになっている。この加給エンジンモードでは、タンクバルブＶ４をピストンＰが上死点へ動く圧縮工程中に開弁させて、蓄圧タンクＴの内圧が最大でもピストンＰの上死点での筒内圧と同じであるため、上死点までに閉弁するようになっている。それにより、燃焼室４の内圧を高めて過給機と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
蓄圧タンクＴからの加給は、圧縮行程中に行われ、加給時に供給する圧縮空気の流量（以下、「加給空気量」という）が蓄圧タンクＴと燃焼室４内の圧力差とタンクバルブＶ４のカムプロフィールで決まる。燃焼室４の内圧は、圧縮工程中に、時々刻々と変化するため、タンクバルブＶ４を開くタイミングを変化させることで、加給空気量をコントロールすることができるようになっている。
具体的には、圧縮行程の始まったばかりの前半のピストンＰが低い位置にあるときに、燃焼室４の内圧が低く、そのときにタンクバルブＶ４を開弁させれば、多量の圧縮空気が蓄圧タンクＴから燃焼室４内に流入し、加給空気量が多くなる。これとは逆に、圧縮工程中の後期のピストンＰが上に来てからタンクバルブＶ４を開弁させれば、燃焼室４の内圧が高く、蓄圧タンクＴの内圧に近いため、蓄圧タンクＴから流入する加給空気量が減少するようになっている。
【００４１】
≪作動≫
次に、図４〜図７を主に参照しながら本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置の作動を説明する。図４は、本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置の作動を示す表である。
【００４２】
＜通常モード時の作動＞
図４に示すように、内燃機関１は、通常走行時には通常モードであり、タンクバルブＶ４が休止状態で、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２と排気バルブＶ３とが作動して従来のエンジンと同様に作動する。
【００４３】
＜回生モード時の作動＞
図４に示すように、内燃機関１は、制動時には回生モードとなり、排気バルブＶ３が休止状態になり、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２とタンクバルブＶ４とが通常に作動する状態となる。
図５（ａ）に示すように、回生モードの吸気行程時には、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２が開弁し、ピストンＰが下降することによって、燃焼室４内に空気が吸入される。
次に、図５（ｂ）に示すように、圧縮行程時には、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２が閉弁し、ピストンＰが上昇することによって、燃焼室４内の空気が圧縮される。
【００４４】
図５（ｃ）に示すように、蓄圧行程時には、ピストンＰがさらに上昇して上死点（ＴＤＣ）付近でタンクバルブＶ４が開弁することによって、燃焼室４内に圧縮空気が蓄圧タンクＴに送り出される。
図５（ｄ）に示すように、負仕事ルーティーン行程時には、第１吸気バルブＶ１、第２吸気バルブＶ２、タンクバルブＶ４が閉弁し、ピストンＰが下降することにより、燃焼室４内が負圧状態になる。
図５（ｅ）に示すように、正仕事ルーティーン行程時には、第１吸気バルブＶ１、第２吸気バルブＶ２、タンクバルブＶ４が閉弁し、ピストンＰが上昇することにより、燃焼室４内の空気が圧縮状態になる。
【００４５】
＜エアエンジンモード時の作動＞
図４に示すように、内燃機関１は、発進時および加速時にはエアエンジンモードとなり、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２が閉弁した休止状態になって、排気バルブＶ３とタンクバルブＶ４とが通常に作動する状態となる。
なお、本技術を採用していない通常の車両では、スロットルが全開状態で燃焼室４の内圧が９０ａｔｍ程度であるので、本発明のエアエンジンモードにおける内燃機関１では、蓄圧タンクＴの内圧が最大で２０〜３０ａｔｍ程度もあれば、車両を容易に発進させることができる。
【００４６】
図６（ａ）に示すエアエンジンモードでは、筒内昇圧行程時に、第１吸気バルブＶ１、第２吸気バルブＶ２、および絞り弁Ｖ５が閉弁状態であり、ピストンＰが上死点（ＴＤＣ）になるとタンクバルブＶ４が開弁して、燃焼室４内の空気が昇圧される。
次に、図６（ｂ）に示すように、エネルギー取出行程時には、第１吸気バルブＶ１、第２吸気バルブＶ２、およびタンクバルブＶ４が閉弁して、燃焼室４内の圧縮空気のエネルギーでピストンＰが下降される。
【００４７】
図６（ｃ）に示すように、排気行程時には、排気バルブＶ３が開弁し、ピストンＰが上昇することによって、燃焼室４内の空気が排出される。
図６（ｄ）に示すように、負仕事ルーティーン行程時には、第１吸気バルブＶ１、第２吸気バルブＶ２、タンクバルブＶ４が閉弁し、ピストンＰが下降することにより、燃焼室４内が負圧状態になる。
図６（ｅ）に示すように、正仕事ルーティーン行程時には、第１吸気バルブＶ１、第２吸気バルブＶ２、タンクバルブＶ４が閉弁し、ピストンＰが上昇することにより、燃焼室４内の空気が圧縮された圧縮空気の状態になる。
【００４８】
＜加給エンジンモード時の作動＞
図４に示すように、内燃機関１は、前記エアエンジンモード時と同様に、発進時および加速時には加給エンジンモードとなり、第１吸気バルブＶ１と第２吸気バルブＶ２と排気バルブＶ３とタンクバルブＶ４とが通常に作動する状態となる。
図７（ａ）に示すように、加給エンジンモードの吸気行程時には、タンクバルブＶ４が閉弁状態で、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２が開弁状態になるので、ピストンＰが下降すると、燃焼室４内が負圧状態になって燃料および空気が燃焼室４内に流入する。
【００４９】
次に、図７（ｂ）に示すように、圧縮行程時には、第１吸気バルブＶ１および第２吸気バルブＶ２が閉弁し、ピストンＰが上方へ移動中の圧縮行程中にタンクバルブＶ４が開弁して蓄圧タンクＴ内の圧縮空気が燃焼室４内に入り込むと共に、ピストンＰの上昇で燃焼室４の内圧が上昇する。このときの蓄圧タンクＴ内から燃焼室４内に入り込む圧縮空気は、燃焼室４の内圧と蓄圧タンクＴの内圧の差圧に応じた流量の圧縮空気が燃焼室４内に流入する。この圧縮行程中、燃焼室４の内圧は、大気圧から蓄圧タンクＴ内の最大圧まで上昇させることができる。この場合、タンクバルブＶ４を開弁する開閉タイミングを位相変更機構６で制御することにより、燃焼室４への流入空気量および加給空気量を調整することができる。
【００５０】
図７（ｃ）に示すように、燃焼行程時には、第１吸気バルブＶ１、第２吸気バルブＶ２および排気バルブＶ３が閉弁され、圧縮空気が点化プラグ５（図１参照）の放電で燃焼することによって、ピストンＰが下降する。
図７（ｄ）に示すように、排気行程時には、排気バルブＶ３が開弁し、ピストンＰが上昇することにより、燃焼室４内の空気が排出される。
【００５１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００５２】
例えば、エアエンジンモードの運転時における内燃機関１の出力コントロールにも位相変更機構６を使用することが可能である。ピストンＰが上にあるときにタンクバルブＶ４を開弁すれば、内燃機関１のストロークを有効に使って運転することが可能である。この場合、タンクバルブＶ４の開閉タイミングを遅らせて、ピストンＰが上死点を過ぎてからタンクバルブＶ４を開弁させれば、その遅らせた分の内燃機関１のストロークで負の仕事となり、内燃機関１の軸出力は低下する。この遅らせる量で軸出力を調整できる。
【００５３】
しかし、エアエンジンモードの運転時に、タンクバルブＶ４の開閉タイミングを遅らせることは、蓄圧タンクＴ内の圧縮空気を無駄に消費することになる。このため、エアエンジンモードの運転の出力コントロールには、エアエンジンモードの運転時の気筒数を可変にする機構を追加し、エアエンジンモードの運転気筒数で出力をコントロールする方式を採用することが望ましい。この可変気筒数機構は、バルブ切り替え油路を各気筒２で独立させる事で可能となる。その分、油圧コントロールバルブ数も増える。また、この可変気筒数機構により、回生ブレーキ強度も調整することが可能となる。
【００５４】
また、蓄圧タンクＴは、全ての気筒２に設けても、Ｖ型エンジンの片側バンクを休止させて、その休止させる他方の片側バンクにのみ設けてもよい。さらに、蓄圧タンクＴの燃焼室４への出入り口または連通路には、エアエンジンモードにおいて燃焼室４へ送る圧縮空気量を制御するために、さらにスロットルバルブやバルブタイミングコントロールを設けてもよい。
【００５５】
なお、内燃機関１は、吸気ポートに噴射した燃料と空気との混合ガスを燃焼室４内に吸入するポート噴射方式のエンジンの他、燃料を燃焼室４内に直接噴射する直噴エンジンなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置を示す概略平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置における休止機構を示す図であり、（ａ）は吸気側ロッカシャフトと排気側ロッカシャフトの概略正面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置の作動を示す表である。
【図５】本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置の回生モード時の作動を示す行程図であり、（ａ）は吸気行程時の状態を示す概略図、（ｂ）は圧縮行程時の状態を示す概略図、（ｃ）は蓄圧行程時の状態を示す概略図、（ｄ）は負仕事ルーティーン行程時の状態を示す概略図、（ｅ）は正仕事ルーティーン行程時の状態を示す概略図である。
【図６】本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置のエアエンジンモード時の作動を示す行程図であり、（ａ）は筒内昇圧行程時の状態を示す概略図、（ｂ）はエネルギー取出行程時の状態を示す概略図、（ｃ）は排気行程時の状態を示す概略図、（ｄ）は負仕事ルーティーン行程時の状態を示す概略図、（ｅ）は正仕事ルーティーン行程時の状態を示す概略図である。
【図７】本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置の加給エンジンモード時の作動を示す行程図であり、（ａ）は吸気行程時の状態を示す概略図、（ｂ）は加給行程時の状態を示す概略図、（ｃ）は燃焼行程時の状態を示す概略図、（ｄ）は排気行程時の状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１      内燃機関
２      気筒
３      シリンダヘッド
４      燃焼室
６      位相変更機構
７      休止機構
８      動弁装置
Ｐ      ピストン
Ｔ      蓄圧タンク
Ｖ１    第１吸気バルブ（吸気バルブ）
Ｖ２    第２吸気バルブ（吸気バルブ）
Ｖ３    排気バルブ
Ｖ４    タンクバルブ
Ｖ５    絞り弁
【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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