図1A図は、吸気バルブ22とシリンダーヘッ ドに形成された吸気ポート開口部のバルブシ ート21BSの断面図である。シリンダーヘッド� �体は省略してある(以下、バルブ駆動システ� ��図において同様である。)。ポート開口部に はバルブに形成された突入部22Rが嵌入する嵌 入部21Fが形成されたバルブシード21BSが、シ� �ンダーヘッドに一体に鋳込まれている。バ� �ブがリフトしてもリフト量がL以下の間は、� ��入部22Rが嵌入部21Fの中にあり、吸気ガスの� ��過は無いように構成されている。

 B図は、他の形態の実施例の予混合気式機 関の吸気ポート開口部の断面図である。予混 合気式機関の場合、吸気ポートの嵌入部とバ ルブの突入部との間には液体状態の燃料が留 まりやすい。バルブの着座部であるテーパー 部より燃焼室側に燃料が留まると、燃焼中に 揮発し、黒煙が生じ、壁面に煤として付着し 、燃費も悪化する。そこで、嵌入部を着座部 に対してポート側に備えたものである。

 図2A図はバルブ駆動機構に、レバー比の� �を可変とした連続可変リフト機構を備えた� �気バルブの主軸の位相に対するリフト量の� �ラフである。吸気行程開始時のピストン上� �点の主軸角を0°とし、左の縦軸が着座状態� �らのバルブのリフト量を示している。バル� �リフト量が変化してもその総開角に変化は� �い。

 右の縦軸は、図1のようにバルブ側に突入 部、ポート開口部に長さLの嵌入部が形成さ� �た場合の実効リフト量を示している(以下、� ��ルブリフト量のグラフにおいて同様である� ��)。バルブリフトがLとなり、突入部が嵌入� �から出て、バルブが実質的に開き始めるリ� �ト量を0としたこの実効リフト量でバルブ総� ��角を見ると、バルブリフト量が下がるほど� ��ルブ総開角が狭くなっている。このように� ��続可変バルブリフト機構を備えた機関のポ� ��トの開口部に、バルブのヘッド部分に形成� ��れた突入部を嵌入させる嵌入部を備えるこ� ��により、バルブリフト量が下がるほど総開� ��が狭くなる新たな効果が生じ、バルブ総開� ��可変システムが構成される。 

 B図は、当該連続可変リフト機構を備えた 機関の主軸とカム軸の間にカム軸の位相を変 える連続可変バルブタイミング機構を備え、 その制御により常にピストン上死点でバルブ リフトがLとなり実質上バルブが開き始める� �うにした場合の、主軸の位相に対する吸気� �ルブのリフト量のグラフである。このよう� �バルブリフト量を下げるに従いタイミング� �早めることが出来る。バルブの閉じるタイ� �ングは吸気行程の途中にあり、嵌入部を備� �たことによる急速にバルブを閉じることが� �能な効果と相乗して、機関のポンピングロ� �を削減することができる。吸気バルブが排� �行程で実質上開口しないので、容積型機関� �ガス交換効率を高め、機関効率を高める。� �燃機関では気筒内の吸気温度を低く出来る� �で異常燃焼を生じにくく圧縮比を高めるこ� �が可能となる。アイドリング状態でもパー� �ャル状態から更に進角することが可能で、� �イドリング状態からパーシャル状態、更に� �全開状態まで連続的に遅角しながらバルブ� �フト量を増加することにより、円滑に機関� �力を変化させることができる。

 図3A図は、第1および第17の課題解決手段� �よる機関の揺動カムによる連続可変バルブ� �イミング機構を備えた吸気バルブのシステ� �図である。カム軸120は左回転している。本� �はバルブリフト量が最大の状態を示し、ア� �ム位置はバルブがリフトを開始する直前の� �態を示している。

 カム軸120に備えた吸気カム121に対してロ� ��ド121Rで接続され、アーム126は支軸122FUを中� ��に揺動する。揺動カム126FAはアーム126に一� �に形成されており、その揺動によりバルブ� �フター127が揺動し、吸気バルブ22を開閉する 。クランク状の制御軸122は支軸122FUを支え、� ��転することにより支軸122FUを移動し、バル� �リフター127に対する揺動カム126FAの位置を変 え、バルブのリフト量を変化させる。

 B図は制御軸が左に回転した、バルブリフ ト量が最小の状態を示している。カム軸はA� �と同じ位相にある。二点差線で示された吸� �カム121、アームおよびバルブリフターの位� �は、それぞれの図の状態での最大揺動位置� �示している。支軸122FUの移動の過程で、支軸 とバルブリフター127の被駆動部の曲率半径中 心との距離がわずかに変化するが、油圧式ラ ッシュアジャスター127RAの作動によりバルブ� ��フター127が追随するので機能上支障はない� ��

 本実施例では両制御軸とカム軸は2点鎖線 で示したシリンダーヘッド上面に位置してお り、共通した図示されていない軸ホルダーと シリンダーヘッドで形成された割り軸受で支 持されている(以下、バルブのシステム図に� �けるカム軸中心を通る2点鎖線の直線は同様� ��この関係にあるシリンダーヘッド上面位置� ��示している。)。

 図4A図は、当該揺動カムによる連続可変� �ルブリフト機構を備えた吸気バルブの主軸� �位相に対するバルブリフト量のグラフであ� �。揺動カムによる連続可変バルブリフト機� �は、機構自体にバルブリフトが下がるほど� �少バルブ総開角が狭くなる特性を備えてい� �。しかし、右軸の実効リフト量で見ると、� �開角が狭くなる特性がより顕著となる

 B図は、当該連続可変リフト機構を備えた 機関に連続可変バルブタイミング機構を備え 、その制御により、常にピストン上死点でバ ルブが実質的に開くようにした場合の、主軸 の位相に対する吸気バルブのリフト量のグラ フである。従来の揺動カムを用いた可変バル ブシステムに比べて、リフト量を下げるに従 い進角できる角度が大きく、排気行程でバル ブが実質上開かないので、アイドリング状態 を実現するために遅角する必要が無い。バル ブを閉じるタイミングが早まり、嵌入部を備 えたことによる急速にバルブを閉じることが 可能な効果と相乗して、機関のポンピングロ スを削減することができる。揺動カムの特性 により、レバー比を変更するタイプの連続可 変リフト機構(図2B図)に比べても、バルブ総� �角が同じ場合のバルブリフト量が大きく、� �にポンピングロスは低減される。

  図5は、第2、第3、第7、第9、第16および� ��17の課題解決手段による回生機を備えた直� �式6サイクル機関のバルブ駆動システム図で� ��る。カム軸120は右回転している。本図の回� ��カム位置は爆発・膨張行程の開始タイミン� ��にある(以下、バルブ駆動システム図につい て同様である。)。

 吸気バルブ22と掃気バルブ42の大きさは等 しく、手前に掃気バルブがある。吸気バルブ と掃気バルブの各駆動機構の構成部品は重な り合って存在している。共通したクランク状 の制御軸122にある支軸142FU(122FU)で、揺動カム を備えたアーム146(126)を直接支える構造とな� ��ている。

 排気バルブ側の機構は第3および第9の課� �解決手段による機関の構成要素であるVVTLと� ��っている。排気カム131および掃気排気カム1 33によりアーム136を揺動させ、更に当該アー� ��はプッシュロッド54を介して揺動カム136FAを 備えた従動アーム51を揺動させる。本図はそ� ��ぞれのバルブが最大のリフト量となる制御� ��位置を示している。

 各アーム126、136、146は、それぞれに備え� ��れた付勢部材59により、カムフォロワー126CF 、136CF、146CFが回転カムに付勢するようにモ� �メントを与えられている。

 本図実線の状態から吸気と掃気の制御軸1 22を左回転することにより、吸気と掃気のア� ��ム126、146の支軸122FU,142FUを左に移動するこ� �が出来る。それに従い各アームの揺動開始� �置が2点鎖線の位置まで移動し、吸気バルブ� ��掃気バルブのバルブリフト量が変化する。� ��気バルブのアーム146にはロックピン145があ� ��、作動していない状態では掃気導入行程で� ��掃気バルブのみが、吸気行程では吸気バル� ��のみが開く。機関回転数が高くなると油圧� ��御によりロックピンが吸気バルブのアーム1 26側に飛び出し、吸気バルブのアームにある� ��に嵌入し、吸気バルブのアーム126と掃気バ� ��ブのアーム146が一体的に動作する。当該状� ��となると、掃気導入行程で吸気バルブも開� ��ようになり、吸気行程で掃気バルブも開く� ��うになる。

 排気の制御軸132は実線の状態から左回転� ��ることにより、アーム136の支軸132FUを下方� �移動し、排気カムに対するタイミングを早� �る。アーム136を2点鎖線の位置まで移動可能� ��、同時に従動アーム51に備えられた揺動カ� �の揺動位置を2点鎖線の位置まで移動し、排� ��バルブ32のリフト量を下げる。

 図6 は、当該実施例の吸気と掃気バルブ� ��主軸の位相に対する共通のリフト量のグラ� ��である。本実施例では掃気カム141と吸気カ� ��121をはじめ、各駆動部材が同一形状である� ��で、吸気、掃気吸気行程の各工程の開始点� ��主軸角0°で表すと同一のリフトカーブとな� ��。吸気圧や掃気圧に対して排気側の圧力が� ��い回生機付内燃機関の場合、ある程度燃焼� ��に残留した排気ガスもしくは掃気ガスが膨� ��し圧力が掃気圧や吸気圧に近づいたところ� ��バルブを開けることで、ガスのポートへの� ��流を防止する。効率の向上と騒音の低減の� ��め、圧力比に合わせて上死点後の適切な時� ��にバルブが開くバルブリフトカーブが選択� ��れる。

 最も低いカーブは吸気や掃気圧に対する� ��気圧の圧力比を高めた、回生機付6サイクル 機関の効率を最大とする理想回生圧に対して 適したバルブタイミングとなっている。最も 高いカーブは高回転高負荷時のバルブリフト カーブである。高回転高負荷時は圧力比を下 げるので開口タイミングを早め、吸気量を増 やすためバルブ総開角が広いリフトカーブが 選択される。バルブの閉じるタイミングは積 極的に遅らせて吸気慣性を利用し、吸気の充 填効率を高める。このように連続可変バルブ リフト機構によりバルブリフト量を変えるこ とのみにより、開口タイミングを含め機関の 状態に合わせたバルブリフトカーブを得るこ とが出来る。

 図7は、本実施例の主軸の位相に対する排 気バルブのリフト量のグラフである。排気行 程の終了点を主軸角0°とし、掃気排気行程の 終了点を主軸角360°で表している。吸気バル� ��と同様に最も低いカーブは理想回生圧に対� ��て適したバルブタイミングとなっている。� ��も高いカーブはバルブ総開角の広い高回転� ��負荷時に適したバルブリフトカーブである� ��最も高いリフトカーブの状態からアームの� ��動により、バルブリフト量を下げながらタ� ��ミングを遅らせ、理想回生圧に適した最も� ��いバルブリフトカーブまで連続的に変化さ� ��ることが出来る。当該排気バルブの駆動機� ��は、本図に表されているように、掃気排気� ��程でも排気行程でも、バルブリフト量とタ� ��ミングの関係は各行程が終了するピストン� ��上死点に来るタイミングで、常にほぼバル� ��が嵌入部に入るリフトとなるように設定さ� ��ている。

 本実施例は回生機を備えた容積型内燃機� ��のバルブ駆動システムであるが、吸気バル� ��と掃気排気行程時の排気バルブのシステム� ��転用して、吸気側の圧力に対して排気側の� ��力が高く変化する圧搾エアーポンプ等の機� ��に利用可能である。更にその吸排を反転す� ��ことにより、変化するガス圧を動力に変換� ��る蒸気機関等に利用可能である。

 図8は、当該バルブ駆動システムを備えた 過給機と回生機を備えた直噴式6サイクル機� �のEGRシステム図である。回生機としての排� �タービン200の出力を発電機151で電力に変換� �、その電力で6サイクル機関1に直結した補助 モーター155を駆動するハイブリットシステム となっている。掃気ポート41にはEGRガス冷却� ��112で冷却した排気ガスを導く循環ポート111� ��あり、新気と排気循環ガスに対しては個別� ��過給タービン280、281が備えられ、掃気の循� ��ガスと新気との比率を掃気ポートバルブ43� �循環ポートバルブ44で調整している。この調 整は排気温度や酸素濃度を感知する排気セン サー68からの信号により、制御用コンピュー� ��610がポートバルブ制御アクチュエータ94を� �動することにより行っている。更に制御用� �ンピュータ610は、過給タービン駆動モータ� �250や機関に取り付けた発電兼用補助モータ� �155の回転数信号等から、6サイクル機関1の吸 気と排気の圧力比を計算し、アクセルセンサ ー24からの信号を感知して、それらに対応し� ��、バルブ制御アクチュエータ91、ロックピ� �制御ソレノイド92およびポートバルブ制御ア クチュエータ94を制御し、更にモーター制御� ��560を介してモーター155、250および発電機151� ��制御している。

 機関が低回転低負荷状態では循環ポート� ��ルブ44が開き、掃気ポートバルブ43はほぼ閉 じている。この時、掃気導入行程では掃気バ ルブのみが開き、ガス冷却器112で冷却された 排気循環ガスが気筒内に導入され、吸気行程 では吸気バルブのみが開き、新気が導入され る。この状態では掃気のほぼすべてを排気循 環ガスに置換し、吸気行程では吸気バルブの みが、掃気導入行程では掃気バルブのみが開 き、排気ガスの酸素濃度をほぼ0とし排気触� �63による窒素酸化物の還元を促している。排 気循環ガス量は主に掃気ポートバルブ43の開� ��により掃気ポート内の圧力を変化させるこ� ��により調整されている。バルブ制御アクチ� ��エータ91は、圧力比に対応して制御され、� �ンク機構81~83を介して全バルブの連続可変バ ルブリフト機構を制御している。

 機関が高回転高負荷状態になると循環ポ� ��トバルブ44は閉じ、掃気ポートバルブ43が全 開となり、掃気は新気で構成される。この時 、油圧制御ソレノイド92が作動してロックピ� ��背面に油圧が導入され、ロックピン145が作� ��し、掃気バルブと吸気バルブのアームが一� ��的動作状態となる。掃気導入行程で吸気バ� ��ブも開き、両バルブからより低い温度の新� ��が導入され、気筒内をより効果的に冷却す� ��。吸気行程では掃気バルブも開くようにな� ��、両バルブから充分な新気が導入され、高� ��出力が実現する。一時的に排気は酸素過多� ��なるが、触媒の状態は次に低回転低負荷状� ��に移行したときに吸気の量に対する燃料噴� ��量を過多とすることにより調整する。

 図9A図は、第3、第4、第13および第17の課� �解決手段による通常の6サイクル機関の吸気� ��ルブの駆動システム図である。カム軸120は� ��回転しており、カム軸120には吸気カム121と2 点差線で示す掃気カム141が配置されている。 吸気バルブ22と掃気バルブ42の大きさは等し� �、本図ではこのバルブも含めて掃気バルブ� �連続可変バルブタイミング機構の構成部品� �吸気バルブの機構構成部品と同一位置の手� �側に存在する。本図のカム位置は爆発・膨� �行程の開始タイミングを示し、バルブリフ� �量が最大となる制御軸122の回転位置を示し� �いる。このとき、アーム126とバルブリフタ� �127は二点鎖線の位置まで揺動する。

 B図は、アイドリング状態の制御軸位置を 示しており、バルブリフターは二点鎖線の位 置までしか揺動しない。A図の状態から制御� �122を右回転することにより、支軸122FU が吸� ��カムの回転方向と逆方向に移動し、それに� ��いカムとカムフォロワーの接触点が移動し� ��バルブタイミングが早まる。同時に、アー� ��126とバルブリフター127との接触点をバルブ� ��フターの支点から遠ざけるので、バルブリ� ��ターの揺動量が減り、バルブリフト量が減� ��(以下同様にバルブ駆動システム図において 、A図はバルブリフト量が最大の状態を、B図� ��アイドリング状態を示す。)。

 アーム126のバルブリフターに対する駆動� ��重方向がバルブリフターの支点に向き過ぎ� ��と、極端に作動荷重が高まるので、アーム� ��揺動に伴い接触点が支点から遠ざかるよう� ��、アームの支軸の位置を高い位置にしてい� ��。

 バルブリフター127のアームに対する接触� ��は、アームがカムのベース円に沿って移動� ��てもバルブリフターは同じ位置に留まるよ� ��に形成された曲面で形成されている。アー� ��126をバルブリフターの支点から遠ざかる方� ��に移動したときにバルブリフト量をより小� ��くできる様に、当該曲面が凸形状となるよ� ��に、アームの支軸は制御軸の下方を移動す� ��ように配置されている。曲面を凸形状にす� ��ことは加工を容易にする効果もある。

 図10は、当該実施例の支軸の移動に伴う� �吸気および掃気バルブの主軸の位相に対す� �リフト量のグラフである。ほぼ各行程開始� �である0°で、バルブ突入部が嵌入部から出� �リフトとなるようにタイミングが設定され� �いる。

 図11A図は、第5、第13、第17および第21の課 題解決手段による6サイクル機関の吸気およ� �掃気バルブのシステム図である。カム軸120� �は吸気カム121と掃気カム141が配置され、右� �転している。本実施例では吸気バルブ22と掃 気バルブ42の大きさは等しく、本図ではこの� ��ルブも含めて吸気バルブのバルブリフター1 27、アーム126、アームホルダー149、アーム軸1 48は掃気バルブの機構構成部品147,146,149B,148B� �重なり合って背後に存在する。

 本実施例の吸気バルブと掃気バルブの各V VTLは、それぞれにクランク状の制御軸122、142 を備えており、独立して制御可能なものであ る。本実施例ではアクセルペタル510に連動し て吸気バルブの制御軸122を駆動し、アクチュ エータ91と2点鎖線で示したリンク機構81,82,83, 85により掃気バルブの制御軸142の相対角度を� ��御している。

 C図、D図はそれぞれA図、B図を上方から見 た平面図で、シリンダーヘッド20は軸ホルダ� ��との合わせ面のみを表している。当該合わ� ��面の上下にはそれぞれ、吸気カム121、掃気� ��ム141が備えられている。制御軸122、142とそ� ��ぞれのアームホルダー149、149Bとの間はロッ ド124、144で接続され、制御軸の回転に伴いア ームホルダーがカムの回転方向に移動する。 D図からわかるように制御軸122、142の軸受け� �と支軸を繋ぐ部分は細くなっており、各ロ� �ド124、144は各制御軸の軸方向に組み立て可� �となっている。

 アーム126、146を支えるアーム軸148、148Bを アームホルダー149、149Bが支えている。カム12 1、141はそれぞれアームを揺動し、アームの� �動運動に連動して揺動するバルブリフター12 7,147により、それぞれのバルブ22、42を押し開 く。アーム126、146とアームホルダー149、149B� �間にはカムフォロワー126CF、146CFを回転カム� ��押し付ける付勢部材59が組み込まれ、カム� �ォロワーがカムから離れないように付勢し� �いる。それぞれのアームは、アームを支え� �アーム軸148を保持するアームホルダー149ご� �2点鎖線で示す円弧状の溝aに沿って移動する 。当該移動により、カムの回転角に対するカ ムフォロワーの位置を変えタイミングを変化 させ、同時にバルブリフターに対する作用点 の位置を変えることにより、図10と同様のバ� ��ブリフトカーブ群を得ている。円弧状の溝a は、シリンダーヘッドと軸ホルダーに取り付 けられた半円形の部材により形成されている 。

 アームの支軸がカム軸を中心として摺動� ��動する構成をとることで、アームのバルブ� ��フターに対する摺動部をカム軸の回転軸を� ��心とした円筒面で形成することにより、必� ��的にバルブリフターは定位置から駆動され� ��。

 ロッド124、144の長さは、偏芯部材125を回� ��することにより、バルブ駆動系をすべて組� ��込んだ状態で調整可能となっている。多気� ��機関のアイドリング状態の気筒間の吸気、� ��気量のばらつきを当該調整手段により調整� ��、偏芯部材125をボルト85でロッドに固定す� �。固定方向が荷重方向に対して垂直で、確� �な固定が可能である。

 図12A図はD図吸気側の偏芯部材125単品の拡 大図である。B図はその断面図である。

 図13は、第6、第13、第17および第21の課題� ��決手段による4サイクル機関の吸気バルブの システム図である。カム軸120は右回転してい る。本実施例もアーム126を支えるアーム軸148 をアームホルダー149で支えている。当該アー ムホルダーはクランク状の制御軸122に備えた 支軸122FUにその一端を支持されながら、シリ� ��ダーヘッドに対して固定された固定ピン57� �軸として揺動するロッド56と連結ピン58で結� ��され、リンク機構を構成している。当該リ� ��ク機構により、アームがアーム軸ごとカム� ��とバルブリフターの間に移動可能となって� ��る。アーム126に形成されたバルブリフター� ��対する摺動部は、アームに備えられたカム� ��ォロワー126CFが吸気カム121 のベース円上に ある場合には当該アームとバルブリフターと の接触部が移動してもバルブリフターは同じ 位置に留まるようなアームの移動に合わせた 曲面aで形成されている。

 本実施例のアームシャフト148は、リンク� ��構成上太線の1点鎖線bに沿ってわずかに波� �つように移動する。これにあわせて上記曲� �aも複雑なものになるはずであるが、本実施� ��ではこれを円筒面で近似している。このこ� ��により、支軸の移動に伴いアームの摺動部� ��バルブリフター127との相対位置がわずかに� ��化するが、油圧式ラッシュアジャスター127R Aの作動により、バルブリフター127はその動� �に追随するので、実用上問題が無い。

 制御軸122とアームホルダー149との間には� ��芯部材125(図12)を介している。多気筒機関の 気筒間のアイドリング状態のばらつきの調整 は、当該偏芯部材125を回転することにより、 バルブ駆動系をすべて組み込んだ状態で、ア ーム軸148の位置をアームホルダー149ごと微調 整することにより行なう。調整後、ボルト85� ��アームホルダー149に固定する。

 図14は実施例8の第23の課題解決手段によ� �スロットルバルブ23を併設した、実施例7の� �混合式4サイクル機関を用いた出力制御シス� ��ムの概念図である。従来機関と同様にアク� ��ルペタル510から直接スロットルバルブ23を� �動している。更に、アクセルセンサー24で検 知された信号に合わせて制御用コンピュータ 610が吸気バルブのバルブ制御アクチュエータ 91を駆動し、吸気バルブのVVLTを制御している 。通常はスロットルバルブの開度に対して吸 気バルブの方の吸気量を絞ることで、VVLTの� �御で機関の出力を制御している。

 制御用コンピュータ610は他に触媒センサ� ��68からの信号や機関回転数信号を感知し、� �関の状態が始動時や暖気状態であると判断� �た場合には吸気バルブのリフト量を大きく� �る制御を行なう。バルブリフト量が大きく� �ると、吸気バルブの抵抗が減り吸気ポート21 内の圧力が低下し、機関の出力はアクセル510 と連動したスロットルバルブ23の開度により� ��御されるようになる。バルブリフト量が最� ��の状態ではスロットルバルブにより機関出� ��を制御する従来の機関と同様の状態となり� ��始動時の吸気温度が低下することもなく、� ��来機関と同様に冷間始動が容易なものとな� ��、暖気時間も短縮される。

 図15は、第8の課題解決手段による直噴式6 サイクル機関の吸気バルブのシステム図であ る。カム軸120は右回転しており、当該吸気バ ルブ22はカム軸が1回転する間に吸気行程と掃 気行程の2回開く。本実施例はクランク状の� �御軸122が直接アーム126の支軸122FUを支え、こ の制御軸122の回転により、揺動カム126FAを備� ��たアーム126全体をバルブリフター127に対し� ��回転方向に移動可能に構成されている。

 揺動カムに駆動されてバルブを押し開く� ��ルブリフターに自動ラッシュアジャスター� ��備えたことにより、支軸122FUの移動による� �軸とバルブリフター127の被駆動部の曲率半� �中心との距離の変化を許容している。通常� �変バルブリフト機構のみでも複雑となる揺� �カムを用いたバルブ駆動システムを、当該VV LTは1本の制御軸で制御するシンプルな構成と している。

 揺動カムによる可変リフト機構を用いた� ��合、バルブタイミングの変化量を大きくと� ��ことができるので、それに合わせてカム軸� ��対する支軸の移動量を大きくする必要から� ��制御軸のクランク半径を大きく確保した。� ��のためアーム126を制御軸に組付可能とする� ��めに、アーム126の軸受部分を分割している� ��なおアーム126にはカムフォロワー126CFをカ� �121に押し付ける側に図示されない付勢部材� �存在する。

 駆動部材の点数が少ないことは利点であ� ��反面、そのことにより配置が制約を受ける� ��もある。揺動カムを用いたVVLTでは、レバー 比を変更するタイプのものに比べて、バルブ リフト量を下げたときに総開角が狭まる効果 が大きく、機関の主軸に対する位相変化を大 きくすることが出来る。本実施例は6サイク� �機関のバルブ駆動システムであるので、カ� �軸120は機関の主軸3回転に対して1回転するも のである。そのため支軸の移動量に対する機 関の主軸に対する位相変化量を大きくとりや すく成立している。しかし、通常の4サイク� �機関のように2回転に対して1回転のカム軸を 用いた場合には、支軸の移動量を更に大きく することが望ましいが、そのような配置は困 難になる。この問題の解決にはカム軸の回転 数を機関の主軸の1/4に設定し、2山カムを用� �ることが1手法となる。

 図16は、本実施例の当該実施例の支軸の� �動に伴う、バルブの主軸の位相に対するリ� �ト量のグラフである。ほぼ各行程開始点で� �る0°で、バルブ突入部が嵌入部から出るリ� �トとなるようにタイミングが設定されてい� �。

 図17は、第9、第10、第12、第17および第22� �課題解決手段による6サイクル機関の掃気バ� ��ブと吸気バルブの駆動システム図である。� ��ム軸120は右回転している。吸気バルブ22と� �気バルブ42およびその駆動部材は重なり合っ た位置に存在し、本図では手前に在る掃気バ ルブとその駆動系が表されている。

 本実施例では、制御軸122の回転によりア� ��ム146の支軸となる偏心輪138は、スプリング� ��ン139により制御軸122と1体となり回転し、掃 気バルブのアーム146と吸気バルブのアーム126 の両方の位置を変える。制御軸122を左回転さ せ当該アームを上方へ移動することにより、 吸気と掃気バルブの両者を一定の関係でリフ ト量を下げながらタイミングを進角させるこ とが出来る。

 B図は、制御軸122を左回転させアームを上 方に移動し、アイドリング状態としたもので ある。本実施例では、アーム146に取り付けら れた第2アーム駆動部材であるローラー146Rに� ��径の異なるものを揃え、選択的に組み付け� ��ことにより、多気筒機関のアイドリング状� ��の気筒間ばらつきを調整する。このローラ� ��146Rはシリンダーヘッド最上部の組換えの容 易な位置にあり、バルブ駆動系をすべて組込 んだ状態で第2アームを第1アーム側に付勢す� ��付勢部材59をはずすことだけで、容易に組� �えを行なうことができる。

 C図は、B図の状態から更に第2制御軸123を� ��回転させ、支軸123FUを右上方に移動し、揺� �カム146FAのバルブリフター147に対する揺動位 置を変え、バルブ休止状態としたものである 。本実施例ではこの時、吸気と掃気の両バル ブは完全に停止するように設定されている。

 図18は当該実施例の主軸の位相に対する� �バルブのリフト量のグラフである。実施例8� ��比べ部品点数が多いことで、図16よりも実� �上のバルブ開口タイミングをより正確に行� �開始点である0°に近づけたバルブリフトカ� �ブ群が形成されている。実線のバルブリフ� �カーブの中で最も低いリフトカーブはアイ� �リング状態のものを示している。この状態� �ら第2制御軸を低リフト側に回転することに� ��りバルブリフトは常に0となり、気筒休止が 実現する。点線は、2番目に高い実線のバル� �リフトカーブの状態から、第2制御軸を低リ� ��ト側に回転した場合のバルブリフトカーブ� ��、機関始動時や暖気運転時に利用する。こ� ��ように、本実施例のシステムにより、バル� ��タイミングとリフトの関係を変化させるこ� ��できることを利用して、機関の暖気状態や� ��転数により、適切なバルブリフトカーブを� ��択することが可能となる。

 図19は、第3、第4、第11、第12および第17の 課題解決手段による4サイクル機関の吸気バ� �ブの駆動システム図である。カム軸120は左� �転している。4サイクル機関の場合、カムの� ��転数は機関の主軸の回転数の1/2が一般的で� ��り、1/3となる6サイクル機関よりはタイミン グの変更に伴うカムフォロワー126CFの回転カ� ��に対する角度移動が大きい。角度移動が小� ��い6サイクル機関の場合、図9のようにカム� �ォロワーの曲率半径を大きくする必要があ� �が、4サイクル機関の場合は、カムフォロワ� ��に曲率半径が小さくフリクションの少ない� ��ーラーを用いることが出来る。

 本実施例では第2制御軸123を備え、そこに 油圧式ラッシュアジャスター127RAを備え、バ� ��ブリフター127の支点を支えている。制御軸1 22の回転により同時にバルブタイミングとリ� ��トを変化させることが出来る上に、第2制御 軸123の回転により微小ではあるがバルブリフ ターの支点を移動することで更にバルブリフ ト量のみを変化させることが出来る。

 図20は、本実施例の主軸の位相に対する� �ルブのリフト量のグラフである。実線のバ� �ブリフトカーブの中で最も低いリフトカー� �はアイドリング状態で用いられるものであ� �。この状態から第2制御軸を右回転させ、バ� ��ブリフターの支点を制御軸122から遠ざける� ��とにより低い方の点線のリフトカーブに移� ��し、バルブが実質上開かない気筒休止状態� ��実現できる。

 また、2番目に高い実線のバルブリフトカ ーブの状態から第2制御軸を右回転させるこ� �により、高い方の点線のリフトカーブに移� �することができる。3番目に高い実線のリフ� ��カーブに対しては同一のリフト量でバルブ� ��イミングが遅いものとなる。当該機構を利� ��して、アクセルにより制御軸を制御し、更� ��機関の暖気状態や回転数により第2制御軸を 制御することにより、その状態に適したバル ブリフトカーブとすることが出来る。

 図21は、第14の課題解決手段による、図15� ��実施例9の機関に更に機関の主軸に対するカ ム軸の位相を変える可変バルブタイミング機 構を備えた場合の吸気バルブのリフト量のグ ラフである。可変バルブタイミング機構によ り実線のリフトカーブ群から点線のバルブリ フトカーブ群まで、バルブタイミングを連続 的に変化させることができる。点線の最も低 いリフトカーブは始動時や暖気アイドリング 時に用い、最も高いリフトカーブは高回転高 負荷時に吸気の充填効率を高めるために用い るものである。

 図22は、第15の課題解決手段による回生機 を備えた6サイクル機関の排気バルブ駆動シ� �テム図である。カム軸130は右回転しており� �排気行程でバルブを開く排気カム131と、掃� �排気行程で開く掃気排気カム133を備え、手� �側の掃気排気カムに対してのみ第3および第4 の課題解決手段によるVVLTが備えられている� �掃気排気カムにより駆動されるアーム136の� �軸となる偏心輪138は、スプリングピン139に� �り制御軸132と1体となり回転する。当該アー� ��136の背面に排気カムにより駆動される点線� ��表されたアーム136Bが存在し、その支軸は制 御軸132そのもので支持されているので、制御 軸132が回転しても移動せず、アーム136Bの揺� �に変化は無い。

 これら2つのアーム136,136Bは共通のバルブ� ��フター137を駆動し、排気バルブ32を開口す� �。バルブリフターは荷重の偏りに対応する� �めバルブリフター軸137SHを中心に揺動する。 各アームには図示されない付勢部材が備えら れており、他方のアームによりバルブリフタ ーが作動し、バルブリフターとアームが離れ ている間、アームを回転カムに付勢している 。

 図23は、本実施例の主軸の位相に対する� �気バルブのリフト量のグラフである。排気� �程でのバルブリフトカーブは常に一定に保� �ながら、掃気圧に対する排気圧の圧力比の� �化に対応し、掃気排気行程のバルブリフト� �ーブのみを変化させる。気筒内に導入した� �気を排気圧程度に圧縮したタイミングで排� �バルブを実質上開き、ほぼ上死点で閉じる� �うに設定されている。

 図24は、吸気バルブ22と嵌入部21Fの局部拡 大断面図である。バルブや嵌入部の加工誤差 による偏芯、バルブとバルブステム間のガタ や振動によるバルブヘッドの偏芯などにより バルブ突入部22Rと嵌入部21Fが干渉しないよう に、両者の間に一定のクリアランスが設けら れている。

 図25は、第18の課題解決手段の実施例のバ ルブ22と嵌入部21Fの局部拡大断面図である。� ��ルブ突入部22Rと嵌入部の全てを角度の等し� ��一様のテーパーで構成することで、バルブ� ��偏芯量に対するテーパー角を最少にしてい� ��。バルブ突入部と嵌入部の多少の接触を許� ��することにより、嵌入部のクリアランスを� ��し、バルブ突入部が嵌入部にある時のガス� ��通過量を減らしている。

 図26は、第19の課題解決手段の実施例のバ ルブ22とバルブシート21BSを気筒内から見た図 である。横方向がバルブリフターとバルブと の摺動方向であり、誇張して表現してあるが 、嵌入部21Fはこの方向に長径とした楕円で構 成されており、それ以外の方向のバルブ突入 部22Rとのクリアランスが相対的に小さく設定 されている。

 図27A図は、第20の課題解決手段の排気バ� �ブ32バルブと位置決め部材31Pを備えた排気ポ ートの断面図である。本実施例ではバルブと の摺動部が無潤滑でも溶着しないように、ま た熱サイクルで疲労しないように、金属性の バルブシートとは別体の耐熱セラミック製と し、シリンダーヘッドに固定されている。当 該位置決め部材31Pは、ポート内面に対して支 えを設けポート側からシリンダーヘッドに組 込むことによりバルブガイド20Gと一体とする ことも可能であるし、吸気や掃気ポートに用 いる場合には金属であるバルブシート部材31B Sと一体とすることも可能である。

 B図は、当該バルブ位置決め部材31Pを燃焼 室側から見た平面図である。外周部31POとバ� �ブと摺動するガイド部31PGは、ガス通路面積� ��可能な限り狭くしないようにフィン状の3つ の接続部材31PBで連結している。吸気ポート� �備える場合には、この接続部材をスパイラ� �状にすれば、吸気に渦流を与えることがで� �る。

 図28A図は、他の第20の課題解決手段によ� �バルブ位置決め部材22Pを備えた吸気バルブ22 と吸気ポート21の断面図である。本実施例で� ��バルブ側にフィン状の位置決め部材22Pが備� ��られ、嵌入部と2点鎖線aのラインで一体加� �されたポート内壁面を摺動し、バルブの偏� �を抑制している。

 B図は、当該実施例のバルブ22単体を上部� ��ら見た平面図である。バルブ22は4枚のフィ� ��状の位置決め部材22Pを備えている。液体燃� ��による混合気吸気の場合は、燃料が潤滑剤� ��して働くので金属製シリンダーヘッドと直� ��摺動可能である。当該位置決め部材22Pをス� ��イラル状にすれば、吸気に渦流を与えるこ� ��ができ、摺動部材の存在する角度が大きく� ��るので、位置決め部材の数を減らすことが� ��来る。