JP2003535260A - ロータリーバルブの可変タイミング機構 - Google Patents

ロータリーバルブの可変タイミング機構

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Abstract

(57)【要約】 内燃機関の可変バルブタイミング機構は、周縁に開口（２，３）で終端する少なくとも２個のポートを有する少なくとも１個のロータリーバルブ（１）と、ロータリーバルブ（１）が回転するボアを有するシリンダヘッド（７）と、前記ボアに設けて燃焼室（８）に連通する窓（６）とを具える。開口（２，３）は回転によって窓（６）に順次に整列する。機構は、更に、ロータリーバルブ（１）を駆動する駆動機構（１３）を有する。ロータリーバルブ（１）の少なくとも２個のポート（２，３）は、吸気ポート及び排気ポートとする。駆動機構（１３）はロータリーバルブ（１）の角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルのうちの少なくとも一部分で変化させるとともに、少なくとも１回のサイクルにわたるクランクシャフトの平均角速度に対して一定の関係を有する平均角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり維持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、内燃機関に使用するロータリーバルブ組立体のための可変バルブタ
イミング機構、及び特に、吸気ポート及び排気ポートが同一のロータリーバルブ
内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。
【０００２】
【背景】
ロータリーバルブの構成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号で提案されて
いるものがある。これらすべてのバルブ構成に共通していることは、ロータリー
バルブの周縁に、燃焼室の同一形状窓に周期的に整列する開口を設けている点で
ある。ロータリーバルブ周縁の開口が燃焼室の窓に整列するとき、流体は燃焼室
に対して、流入（吸気ストロークの場合）及び流出（排気ストロークの場合）す
ることができる。バルブ周縁の開口が燃焼室の窓に整列しないときは、シリンダ
の内容物は圧縮ストローク及び燃焼ストローク中シリンダ内に留められる。
【０００３】 多くの従来技術の構成では、ロータリーバルブはクランクシャフトに対して一
定の角速度比で駆動される。このことは、一定角速度比を伝達する機械的駆動機
構、例えば、歯車列、チェーンドライブ、又はベルトドライブにより行っている
。
【０００４】 「角速度比」は、ロータリー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。本明細書の文脈上、断わりない限り、
ロータリーバルブの角速度を変化させることに関する言及は、クランクシャフト
の角速度が一定のままを意味するものとする。
【０００５】 従来の構成は、すべてエンジンバルブタイミングを変化させることができない
ものであった。吸気プロセス及び排気プロセスの持続期間は窓の形状及びロータ
リーバルブにおける窓に対応する開口の形状によって決まる。ロータリーバルブ
が同一ロータリーバルブないに吸気ポート及び排気ポートの双方を組み込んでい
る場合、吸気プロセスと排気プロセスとの間の角度位相も、ロータリーバルブの
ジオメトリ（幾何学的配置関係）によって決まる。
【０００６】 ロータリーバルブエンジンのバルブタイミングを変化させることができないこ
とは、生産される自動車エンジンに広範囲に採用される上で大きな障害となって
いる。更に、一層厳しさを増す排出ガス規制及び燃費の問題も、エンジンバルブ
タイミングを変化させる能力を持った内燃機関によって取り組むことができる。
【０００７】 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、吸気開放、
吸気閉鎖、排気開放、及び排気閉鎖のそれぞれのポイントの位置として表現され
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、ピストンがストロークの頂点（即ち、"top dead center"-
ｔｄｃ）の位置が選択される。ｔｄｃ後の１５゜位置で排気口が閉鎖する場合に
は、ピストンが上死点にある位置からクランクシャフトが１５゜回転したとき排
気ポートはシリンダとの連通を止めるものとする。
【０００８】 換言すれば、バルブタイミングは、吸気持続期間、排気持続期間、閉鎖持続期
間及びオーバーラップ持続期間の持続期間と、初期位置及び初期位相との組み合
わせと見なすことができる。初期位置は、あるポイントにおけるクランクシャフ
ト位置とロータリーバルブ位置との間の関係を決定する。
【０００９】 「オーバーラップ」は、エンジンサイクルのうち吸気ポートと排気ポートの双
方が同時に燃焼室に開口する部分とする。
【００１０】 「持続期間」は任意の２つの事象間にわたりクランクシャフトが回転する角度
とする。
【００１１】 「吸気持続期間」は、吸気ポートが燃焼室に連通しているとき、即ち、吸気開
放と吸気閉鎖との間にわたりクランクシャフトが回転する角度とする。これと同
様に、「排気持続期間は、排気ポートが燃焼室に連通しているとき、即ち、排気
開放と排気閉鎖との間にわたりクランクシャフトが回転する角度とする。「閉鎖
持続期間」は、吸気ポート及び排気ポートのいずれも燃焼室に開放しておらず、
即ち、吸気閉鎖と排気開放との間にわたりクランクシャフトが回転する角度とす
る。このことは、４ストロークエンジンにおける圧縮ストローク及び出力ストロ
ーク中に生ずる。「オーバーラップ持続期間」は、吸気ポート及び排気ポートの
双方とも同時に燃焼室に開放しているとき、即ち、吸気開放と排気閉鎖との間に
わたりクランクシャフトが回転する角度とする。
【００１２】 すべての内燃機関において、バルブ事象をエンジンサイクルの適正位置に対し
て同期させることは重要なことである。この同期を記述するのに「位相」を使用
する。この位相はサイクル毎に一定である場合、バルブ事象は一つのサイクルか
ら次のサイクルに至るサイクルにおける同一位置で正確に生ずる。
【００１３】 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定義される。ロータ
リーバルブの位置は、観測が容易な事象、即ち、吸気バルブ開放（ｉｖｏ）、吸
気バルブ閉鎖（ｉｖｃ）、排気バルブ開放（ｅｖｏ）、又は排気バルブ閉鎖（ｅ
ｖｃ）のうちの一つとして通常選択される基準位置からバルブが回転する角度に
よって記述する。本明細書における説明を分かり易くするため、基準位置をｉｖ
ｏを選択した。「ロータリーバルブ位置」は、バルブがｉｖｏポイントから回転
した角度として定義する。
【００１４】 角速度比を一定にする駆動機構を使用する通常のロータリーバルブ内燃機関で
は、サイクル位置に対するロータリーバルブの位置は、図１０Ａ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５６はすべてのクランクシャフト位置
に対するロータリー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、位相は一定に維持される（ゼロに等しい即ち
、σ＝０）。他の時点でロータリーバルブ位置とクランクシャフト位置との間の
関係がライン５７によって表される場合、位相変化が生じ、この位相変化量がσ
であると称する。基準としてライン５６を選択する場合、位相はσ゜である。
【００１５】 本明細書の文脈における「位相」は、クランクシャフト角度距離（゜クランク
シャフト）とし、一定位相を規定するライン５７は、（公称）ゼロ位相を規定す
る基準ライン５６に対してシフトしている。
【００１６】 駆動機構がサイクル中に角速度を変化させる構成を使用する場合、図１０Ｂで
ライン５８により表される他の関係が生ずる。機構がサイクル毎にこの関係を維
持する限り、位相変化はない。他の時点でロータリーバルブがライン５９によっ
て示される関係に従うとき、σ゜の位相変化を生じ、ライン５８が（公称）ゼロ
位相を規定する基準ラインであるとすると、この位相はσ゜である。
【００１７】 駆動機構がサイクル内で角速度を変化させることができ、サイクルからサイク
ルにわたりクランクシャフト位置に対してプロットした角速度比曲線の形状を変
化させることができる場合、図１０Ｃで示す状況となる。ライン６０は一つのサ
イクルにおけるバルブ位置とクランクシャフト位置との間の関係を示し、ライン
６１は次のサイクルにおける同一の関係を示す。このサイクル内ですべてのポイ
ントで同期変化があることは明らかである。このサイクル内のすべてのポイント
で瞬間的な位相変化を生じている。（１２０゜のロータリーバルブ位置でσ゜の
位相変化を生じている。）しかし、バルブ位置とクランクシャフト位置との間の
関係は、サイクルの開始ポイントと終了ポイントとでは変化しない、即ち、これ
らのポイントにおいては同期又は位相には変化がない。
【００１８】 図１０Ｄは、この機構からの他の結果を示す。ライン６２は第１サイクル中の
関係を表し、ライン６３は次のサイクル中の関係を表す。この場合、ライン６３
で表されるサイクルの終了ポイントは先行サイクルの終了ポイントとは異なる。
サイクル内でサイクルの終了ポイントで位相は変化しており、即ち、サイクル中
及びサイクルの終了ポイントの双方で同期変化がある。
【００１９】 順次の各サイクルの開始ポイントと終了ポイントで位相を維持する構成と、維
持しない構成との区別をするため、更に、各サイクルの開始ポイントと終了ポイ
ントで位相を維持するが、サイクル内で位相を変化させる構成と、サイクル内で
位相を変化させない構成とを区別するため、以下の定義を適用する。
【００２０】 「位相」を、基準サイクル又はこのサイクルを定義する基準曲線におけるクラ
ンクシャフト位置に対する特定のロータリーバルブ位置に対するクランクシャフ
ト位置変化と定義する。
【００２１】 「循環位相」を、各サイクル及び各順次のサイクルの開始ポイント及び終了ポ
イントのみにおける位相を考慮することによって決定される位相とする。
【００２２】 図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、それぞれすべての順次のサイクルがライン５
６，５８の頂点にくるならば、位相変化はない。図１０Ｃにおいて、サイクル内
で位相変化があるにもかかわらず、ライン６０，６１によって表されるサイクル
間に循環位相変化はない。図１０において、ライン６２，６３によって表される
サイクル間にβ゜の循環位相変化があり、サイクル内で位相変化もある。
【００２３】 サイクルの開始ポイント及び終了ポイントの定義は単に恣意的なものであり、
１サイクルだけ離れる開始ポイントと終了ポイントとの対が同一位相である限り
、循環位相はそのサイクルにわたり一定に維持すると定義される。循環位相は、
次のサイクルの終了ポイントでの位相が先行サイクルの終了ポイントに一致する
とき連続サイクルにわたり一定であると定義する。サイクルの開始ポイントと終
了ポイントとの間のロータリーバルブの位相はサイクル間で変化するが、連続す
るサイクルの終了ポイントは変化しない限り、循環位相は同一である。サイクル
中に角速度比が変化するロータリーバルブの場合、「循環位相変化」は、１サイ
クル離れている２つのポイント（開始ポイント及び終了ポイント）が同一位相を
有すると認められない及び／又は連続するサイクルの終了ポイントが同一位相で
ないときに生じていると定義する。
【００２４】 ロータリーバルブのバルブタイミングに変動を生ぜしめる種々の手段が提案さ
れている。コンクリン(Conklin）氏の米国特許第５，２０５，２５１号には、シ
リンダ当たり２個のロータリーバルブを装着したロータリーバルブエンジンのバ
ルブタイミングを変化させる手段が記載されている。一方のロータリーバルブに
は吸気ポートを含み、他方のロータリーバルブには排気ポートを含んでいる。ロ
ータリーバルブはそれぞれスリーブ内に収容し、これらスリーブ内で回転するこ
とができる。これらスリーブは、シリンダヘッド内に回転自在に回転自在に配置
する。吸気事象又は排気事象のタイミング変動は、サイクル中のスリーブ回転と
ロータリーバルブ角速度の変化との組み合わせによって達成している。
【００２５】 この構成においては、サイクル中のロータリーバルブの角速度変化は、吸気持
続期間及び／又は排気持続期間のいずれかを変化させる。この機構は、一つのサ
イクルから次のサイクルへの移行において持続期間の大きさを変化させることが
でき、またこのサイクル内で位相変化も導入することができる。しかし、これら
位相変化は一つのサイクルにおける何らかの選択ポイントに関して対称的でなけ
ればならない。このことは、大きな位相変化を有効に生ぜしめるという機構能力
に制限をもたらす。
【００２６】 この機構は循環位相に変化を生ぜしめることができないため、位相を有用に変
化するためには追加のスリーブ機構を必要とする。スリーブ回転は、クランクシ
ャフトに対する吸気事象及び／又は排気事象の位置、又はクランクシャフトに対
するこれら事象の位相を変化させる。ロータリーバルブの角速度変化と、スリー
ブ回転の変化との組み合わせは、吸気開放、吸気閉鎖、排気開放、及び排気閉鎖
のそれぞれのポイントを独立的に移動させることができる。
【００２７】 スリーブ及び他の追加機構を設けて変化を生ぜしめるのは、より複雑になり、
またガス封止の困難性の問題も生ずる。米国特許第５，２０５，２５１号には、
どのようにガス封止を行うかについては記載されていない。しかし、燃焼室とス
リーブとの間、及びスリーブとロータリーバルブとの間にはガス封止が必要であ
ることは明らかである。この構成のための実用的な解決法はなく、２個の部分の
封止の必要性は一層複雑な構成にするだけである。
【００２８】 スリーブを使用することによってタイミングを変化させるいかなる構成も、バ
ルブに開口するよりももっと広い窓をシリンダヘッドに設ける必要がある。米国
特許第５，２０５，２５１号の図２及び図５にはこのことがよく示されている。
ロータリーバルブの吸排気能力は、一部にはロータリーバルブの開口幅によって
決定されるため、スリーブを使用することによって必要になる条件から離れては
、ロータリーバルブ開口よりも幅の広い窓をヘッドに設ける実用的必要条件は存
在しない。シリンダヘッドにおける幅の広い窓は、いくつかの観点から問題があ
る。先ず、燃焼中にロータリーバルブに課せられるガス負荷が、シリンダヘッド
の窓幅に直接比例して加わり、従って、タイミングを変化させるスリーブを使用
する用途ではガス負荷は不必要に高くなる。第２にこれら窓が占める容積は不必
要に高く、必要とされる圧縮比を有する燃焼室の設計を困難にする。
【００２９】 上述したように、米国特許第５，２０５，２５１号に記載のようなエンジンサ
イクル中に角速度比を変化させる設計の機構は、対称的な角速度比プロファイル
しか生ずることができないという問題がある。この機構では非対称の角速度比プ
ロファイルをしょうずることができないことから追加のスリーブ機構が必要とな
る。
【００３０】 「角速度比プロファイル」は、クランクシャフト角度に対してプロットしたロ
ータリーバルブの角速度比ポイントの軌跡を意味する。
【００３１】 「対称的角速度比プロファイル」は、角速度比プロファイルのクランクシャフ
トの角度軸線上におけるポイントが、半サイクル延長した角速度比プロファイル
の反対側に対称的に存在する場合を意味する。
【００３２】 「非対称角速度比プロファイル」は、角速度比プロファイルのクランクシャフ
ト角度軸線上におけるポイントが、半サイクル延長した角速度比プロファイルの
反対側に対称的に存在しない場合を意味する。
【００３３】 図８ＡにおけるサイクルＣ６には、対称的角速度比プロファイルの例を示す。
サイクルＣ６の角速度比プロファイルはポイント２９を通過する軸線の周りに鏡
対称となっている。
【００３４】 図９ＡのサイクルＣ１，Ｃ２，Ｃ３には、非対称角速度プロファイルの例を示
す。０゜から２１６０゜のクランクシャフト角度範囲ないでは、あるポイントを
中心にしてサイクルにわたり対称的な角速度プロファイルは存在しない。他の例
を図１１に示す。
【００３５】 ドゥーブ(Duve)氏の米国特許第５，７１１，２６５号には、バルブの角速度が
エンジンサイクル中に変化する駆動機構が記載されている。この機構では、バル
ブは種々の位置が割り出され、これら位置では次の位置に割り出される前の所定
期間中静止した状態に留まる。この構成においては、これら事象の位相及び持続
期間はカム機構の設計によって決定され、従って、変化することはできない。
【００３６】 本発明によれば、内燃機関の可変バルブタイミング機構を改善する。
【００３７】 本発明は、単一のロータリーバルブ内に吸気ポート及び排気ポートの双方を収
容するロータリーバルブ構成に適用する点で、従来の可変バルブタイミング構成
とは異なる。この構成は、単独のロータリーバルブが、２個のロータリーバルブ
の機能を、半分の部品点数で行うことができる。
【００３８】 米国特許第５，２０５，２５１号に記載の発明のようにではなく、本発明は、
燃焼室ドライバとの間にのみ封止が必要で、このための実用的な解決法は従来よ
く知られている（例えば、米国特許第５，５２６，７８０号参照）。本発明可変
バルブタイミング機構はガス封止の詳細とは無関係に任意のロータリーバルブ構
成に適用することができる。
【００３９】 吸気ポート及び排気ポートの双方を同一バルブに組み込んだ単独のロータリー
バルブは、吸気ポート及び排気ポートのために個別のバルブを必要とする構成よ
りも大きな改良である。
【００４０】 内燃機関のためのすべてのバルブ機構に彼する２つの重要な特徴は、バルブを
開閉する速度と、バルブシステムの最大吸排気能力である。ロータリーバルブの
場合、シリンダヘッドの窓の長さ及びバルブ直径がバルブ開閉速度を決定する。
窓の長さは、シリンダボア内に配置しなければならないという条件によって幾何
学的形状に拘束され、シリンダにつき１個又は２個のバルブがあろうと同一長さ
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
、同一最大吸排気能力に関しては、単独吸気ポートを有するロータリーバルブの
バルブ直径は同一バルブ内に吸気ポート及び排気ポートの双方を有するバルブの
直径と同一でなければならない。従って、同一バルブ内に吸気ポート及び排気ポ
ートの双方を組み込んだ単独バルブは、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ別
個のバルブに組み込んだ２個のロータリーバルブと同一の最大吸排気能力及び開
閉速度を、半分の部品点数で得ることができる。
【００４１】 更に、吸気ポート及び排気ポートを個別のバルブに組み込んだツインロータリ
ーバルブでは、吸気ポート及び排気ポートの双方を同一のバルブ内に組み込んだ
単独バルブに必要な数の２倍の軸受及びシールを有する。従って、２バルブ構成
では摩擦損失が、潜在的に、吸気ポート及び排気ポートの双方を同一バルブに組
み込んだ単独バルブ構成よりも２倍となる。
【００４２】 シリンダ当たり２個のバルブを使用する必要がある用途においては、吸気ポー
ト及び排気ポートの双方を同一バルブ内に組み込んだロータリーバルブは、それ
ぞれ個別のバルブに単独のポートしか設けない同一直径の２個のロータリーバル
ブにおけるよりも同一窓に対して２倍の開閉速度となる。同一バルブに吸気ポー
ト及び排気ポートの双方を組み込んだ構成の場合、最大吸排気能力が２倍となる
。従って、同一バルブ内に吸気ポート及び排気ポートの双方を組み込んだ２個の
バルブでは、それぞれ個別のロータリーバルブに吸気ポート及び排気ポートを組
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。
【００４３】 個別のロータリーバルブ内に吸気ポート及び排気ポートを収容するロータリー
バルブ構成における可変バルブタイミングの問題に取り組む試みがなされたが、
吸気ポート及び排気ポートの双方を同一ロータリーバルブ内に収容する構成に潜
在的に存在するより困難な問題に取り組もうとする試みはなかった。
【００４４】 この付加された困難性は、このような構成では、排気事象と吸気事象との間の
角度位相関係がロータリーバルブの幾何学的形状によって固定されてしまうこと
であった。吸気ポート及び排気ポートの双方を組み込んだロータリーバルブと、
クランクシャフトとの間の単純な位相変化は、従って、吸気と排気の相対位置の
変更ができない。吸気ポートと排気ポートのために個別のロータリーバルブを使
用するのに比較すると、ロータリーバルブの一方又は双方とクランクシャフトと
の間の単純な位相変化は、吸気と排気との間の位相を変化し、またオーバーラッ
プを変化する。
【００４５】 サイクル内でバルブの角速度を変化させると、持続期間における所要の変化に
対して長い持続期間を有する事象の持続期間の大きな変化を生ずることができる
。例えば、排気事象及び排気事象の双方が相対的に長い持続期間を有する場合に
は、代表的には２３０゜のクランクシャフト角度及び大きなタイミング変化は、
持続期間の４０゜又は１７％のオーダーである。従って、持続期間の大きな変化
はロータリーバルブ角速度の適度な変化によって達成することができる。
【００４６】 このことは、オーバーラップ持続期間では生じない。オーバーラップ持続期間
は典型的には４０゜であり、この持続期間における大きな変化は４０゜のオーダ
ーである。同一ロータリーバルブ及び固定の窓形状を有するシリンダヘッド内に
吸気ポート及び排気ポートの双方を組み込むロータリーバルブでは、どの戦略を
使用するかには無関係にオーバーラップ持続期間の変化を生ぜしめる能力には限
界がある。
【００４７】 例えば、ロータリーバルブがゼロオーバーラップ持続期間である極端な構成で
は、吸気ポートと排気ポートとの間で測ったバルブの外径における橋渡し寸法は
、シリンダヘッドにおける窓と同一幅を有する。ヘッドとロータリーバルブの双
方の幾何学的形状が一定であると、オーバーラップを導入する方はない。
【００４８】 オーバーラップ持続期間がゼロでない通常の構成では、オーバーラップ期間中
にロータリーバルブの角速度を変化することによって僅かな変化を生ずることが
できる。ロータリーバルブの角速度がオーバーラップ中の普通の角速度よりも遅
い場合、オーバーラップ持続期間は効果的に増大する。ロータリーバルブの角速
度がオーバーラップ中の普通の角速度よりも大きい場合、オーバーラップ持続期
間は減少する。オーバーラップ中にロータリーバルブの平均角速度がロータリー
バルブの平均角速度の２倍になったとすると、オーバーラップの持続期間は半分
になる。この方法は、角速度の大きな変化によりオーバーラップに比較的小さい
変化を生ぜしめる用途に限定される。オーバーラップ中にロータリーバルブの角
速度を変化させることによりオーバーラップ持続期間を変化させるには効果は極
めて僅かしかなく、公称オーバーラップ持続期間を減少するときるは効果が減少
する。
【００４９】 このタイプの機構では、例えば、４０゜のオーバーラップ持続期間から典型的
な要件であるゼロオーバーラップ持続期間までの変化を生ずることができる実用
的なものはない。このことは、同一バルブ内に吸気ポートと排気ポートとの双方
を組み込むすべてのロータリーバルブの本来的な制限であり、即ち、オーバーラ
ップ持続期間を変化させることに能力限界がある。本発明は、これら制限を克服
する他の戦略を使用する。
【００５０】 更に、吸気ポンプ及び排気ポンプとの双方が同一ロータリーバルブ内に存在す
ることは、個別のロータリーバルブにそれぞれ吸気ポート及び排気ポートを設け
る場合には存在しなかった他の制限が出てくる。吸気ポート及び排気ポートの双
方は互いに幾何学的配置関係が一定であるため、一方のポートに対する他方のポ
ートの変更の影響を考慮することなしには一方のポートの変更を導入することは
できない。例えば、ロータリーバルブ角速度を増大することによって吸気持続期
間を減少する場合、エンジンサイクルにおける他の部分でロータリーバルブの角
速度の補償的減少を行わねばならない。排気サイクル中に角速度のこの減少を生
ずる場合、排気の持続期間は増大する。排気の持続時間を変化させたくない場合
（即ち、排気ストローク中にロータリーバルブの平均角速度をエンジンサイクル
にわたるロータリーバルブの平均角速度に等しくする場合）、ロータリーバルブ
角速度はサイクルの圧縮部分及び燃焼部分中に減少させなければならない。この
戦略の角速度比プロファイルを図１１に示す。この場合、角速度比プロファイル
は非対称になること明らかであろう。
【００５１】 同一バルブ内に吸気ポート及び排気ポートの双方を有するロータリーバルブに
おけるバルブタイミングを、ロータリーバルブの角速度を変化させることによっ
て変化させる要求を満たすためには、非対称角速度比プロファイルを生ずること
ができるバルブ駆動機構を設ける必要があることは明らかである。この可変バル
ブタイミング機構機構が大きな位相変化並びに持続期間の変更を有効に生ずるよ
うにする場合には、可変バルブタイミング機構が非対称角速度プロファイルを生
ずるのは基本要件である。
【００５２】
【発明の開示】
本発明の第１の発明は、クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少
なくとも１個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口
に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は、前記ロータ
リーバルブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け
、前記開口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバル
ブを駆動する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構にお
いて、前記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構により
ロータリーバルブの角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルのうちの少なく
とも一部分で変化させるとともに、少なくとも１回のサイクルにわたるクランク
シャフトの平均角速度に対して一定の関係を有する平均角速度を少なくとも１回
のエンジンサイクルにわたり維持することを特徴とする。
【００５３】 好適には、駆動機構により、対称的な角速度比プロファイルを生ずるようにす
る。
【００５４】 代案として、駆動機構により、非対称的な角速度比プロファイルを生ずるよう
にする。
【００５５】 好適には、駆動機構は、１回又はそれ以上の回数のエンジンサイクルにわたり
前記ロータリーバルブの角速度を間欠的に変化させ、前記平均角速度を前記１回
又はそれ以上の回数のエンジンサイクルにわたり前記一定の関係から変化させる
ものとする。
【００５６】 好適には、駆動機構を電動モータとする。
【００５７】 第１の実施例として、電動モータを直接前記ロータリーバルブに連結する。
【００５８】 第２の実施例として、電動モータによって１個又はそれ以上の中間駆動部材を
駆動し、これら中間駆動部材を前記ロータリーバルブに駆動連結する。
【００５９】 好適には、１個又はそれ以上の中間駆動部材を、歯車、歯車列、チェーン駆動
組立体、又はベルト駆動組立体のうちの任意のものとする。
【００６０】 第３の実施例として、駆動機構は、前記クランクシャフトと前記ロータリーバ
ルブとの間に運動を伝達する少なくとも１個の遊星歯車装置を有する一次駆動手
段と、前記遊星歯車装置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
て構成する。
【００６１】 第４の実施例として、駆動機構は、前記クランクシャフトと前記ロータリーバ
ルブとの間に運動を伝達する少なくとも１個の遊星歯車装置を有する一次駆動手
段と、前記遊星歯車装置の１個又はそれ以上の遊星歯車を駆動する二次駆動手段
とを有するものとして構成する。
【００６２】 好適には、二次駆動手段を電動モータとする。
【００６３】 好適には、駆動機構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
り前記駆動機構の角速度を制御し、またロータリーバルブの角速度を制御する構
成とした請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の可変バルブタイミング機
構。
【００６４】 好適には、二次駆動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
により前記二次駆動手段の角速度を制御し、またロータリーバルブの角速度を制
御する構成とする。
【００６５】 本発明の第２の発明は、クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少
なくとも１個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口
に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は、前記ロータ
リーバルブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け
、前記開口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバル
ブを駆動する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構にお
いて、前記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記
ロータリーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段
は、感知したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、ロータリー
バルブの角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルのうちの少なくとも一部分
で変化させるとともに、少なくとも１回のサイクルにわたるクランクシャフトの
平均角速度に対して一定の関係を有する平均角速度を少なくとも１回のエンジン
サイクルにわたり維持することを特徴とする。
【００６６】 本発明の第３の発明は、クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少
なくとも１個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口
に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は、前記ロータ
リーバルブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け
、前記開口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバル
ブを駆動する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構にお
いて、前記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記
ロータリーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段
は、感知したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、前記クラン
クシャフトに対する前記ロータリーバルブの角速度比プロファイルが対称的にな
るようにしたことを特徴とする。
【００６７】 本発明の第４の発明は、クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少
なくとも１個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口
に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は、前記ロータ
リーバルブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け
、前記開口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバル
ブを駆動する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構にお
いて、前記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記
ロータリーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段
は、感知したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、前記クラン
クシャフトに対する前記ロータリーバルブの角速度比プロファイルが非対称的に
なるようにしたことを特徴とする。
【００６８】 好適には、制御手段を電子制御ユニットとする。
【００６９】 本発明の第５の発明は、クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少
なくとも１個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口
に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は、前記ロータ
リーバルブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け
、前記開口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバル
ブを駆動する駆動機構を設けた内燃機関において、前記２個のポートを吸気ポー
ト及び排気ポートとし、前記駆動機構によりロータリーバルブの角速度を少なく
とも１回のエンジンサイクルのうちの少なくとも一部分で変化させるとともに、
少なくとも１回のサイクルにわたるクランクシャフトの平均角速度に対して一定
の関係を有する平均角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり維持す
ることを特徴とする。
【００７０】 本発明の第６の発明は、クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少
なくとも１個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口
に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は、前記ロータ
リーバルブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け
、前記開口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバル
ブを駆動する駆動機構を設けた内燃機関において、前記２個のポートを吸気ポー
ト及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記ロータリーバルブの角速度を変化さ
せる制御手段によって制御し、前記制御手段は、感知したエンジンパラメータに
応答して前記駆動機構を制御し、ロータリーバルブの角速度を少なくとも１回の
エンジンサイクルのうちの少なくとも一部分で変化させるとともに、少なくとも
１回のサイクルにわたるクランクシャフトの平均角速度に対して一定の関係を有
する平均角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり維持することを特
徴とする。
【００７１】 本発明の第７の発明は、クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少
なくとも１個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口
に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は、前記ロータ
リーバルブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け
、前記開口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバル
ブを駆動する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構にお
いて、前記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記
ロータリーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段
は、感知したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、前記クラン
クシャフトに対する前記ロータリーバルブの角速度比プロファイルが対称的にな
るようにしたことを特徴とする。
【００７２】 本発明の第８の発明は、クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少
なくとも１個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口
に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は、前記ロータ
リーバルブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け
、前記開口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバル
ブを駆動する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構にお
いて、前記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記
ロータリーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段
は、感知したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、前記クラン
クシャフトに対する前記ロータリーバルブの角速度比プロファイルが非対称的に
なるようにしたことを特徴とする。
【００７３】
【発明の実施の形態】
次に、図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００７４】 本発明の好適な実施例を説明する前に、 全体的な実施例の説明を重要な定義
とともに説明する。
【００７５】 以下の実施例は、内燃機関のためのロータリーバルブ組立体におけるバルブタ
イミングを連続的に変化させる、即ち、吸気／排気の双方のプロセスの持続期間
を、クランクシャフトに対する吸気／排気プロセスの位相とともに変化させる手
段を設ける。
【００７６】 用語「連続的に」は、ロータリーバルブのタイミングが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。
【００７７】 普通のロータリーバルブ式内燃機関においては、吸気口及び排気口の開放持続
期間は回転面における窓幅と、同一平面における対応するバルブ開口の幅との関
数である。本発明は、ロータリーバルブの角速度が変化し、かつ燃焼室に対して
吸気ポート又は排気ポートが開いている場合、吸気口又は排気口の開放プロセス
の有効持続期間は変化することができるという事実を認識する。
【００７８】 より一般的には、ロータリーバルブの角速度が任意の２つの事象間で変化する
場合、これら事象間の持続期間も変化する。ロータリーバルブの角速度が吸気事
象と排気事象との間で変化する場合、吸気事象と排気事象との間の持続期間も、
これらポート自体は幾何学的に互いに一定であるにもかかわらず、変化する。例
えば、吸気バルブが閉じた後にロータリーバルブの角速度が増大する場合、排気
開放ポイントは、そうでない場合よりも早めに生ずる。
【００７９】 このようにロータリーバルブの角速度が変化することによって、すべての事象
（吸気、排気、オーバーラップ、及び閉鎖）の持続期間は、ロータリーバルブの
角速度が一定である場合に示す持続期間に比べて変化することができる。
【００８０】 任意のエンジン負荷及び速度に対して、バルブ駆動機構がすべてのエンジンサ
イクル毎に行わなければならない最適バルブタイミングがあるとともに、エンジ
ン負荷及び速度が常に不変となるような最適バルブタイミングがある。負荷及び
速度の他の他の変数も、ごく最近のエンジンにおける最適バルブタイミングを決
定し、「マップを形成する」ための入力ととして使用するが、負荷及び速度が最
も主要なものである。従って、バルブ駆動機構にとってサイクル毎にロータリー
バルブとクランクシャフトとの最適同期を維持することが必要である。ロータリ
ーバルブの吸気及び／又は排気の持続期間を変更するのに導入するいかなる変動
も、エンジンサイクルにおける他の時点でエンジンサイクルにわたるロータリー
バルブ平均角速度がクランクシャフト角速度に対して確実に一定の関係に維持す
る変動によって補償されなければならない。４ストロークエンジンの場合、４ス
トロークにわたるロータリーバルブ平均角速度は、同一の４ストロークにわたり
クランクシャフト平均角速度の半分、即ち、ロータリーバルブのクランクシャフ
トに対する平均角速度比が０．５になるようにしなければならない。２ストロー
クエンジンの場合、適正比は１である。本明細書の文脈で断りがない限り、以下
、すべて４ストローク動作を前提として説明する。
【００８１】 吸気ストローク中にロータリーバルブ角速度が減少することにより吸気持続期
間が増大する場合、エンジンサイクルの他の時点でのロータリーバルブ角速度の
補償的増大が必要となる。排気持続期間に変動がない場合、ロータリーバルブ角
速度は圧縮及び／ストローク又はパワーストローク中に増大することができる。
【００８２】 エンジンを加速しようとする場合、必要とされるバルブタイミングは、エンジ
ン速度及び負荷条件が変動するにつれて変動する。時間の関数として必要とされ
るバルブタイミングを生ずるには、一つのサイクルから次のサイクルに角速度プ
ロファイルをを変動させる機構が必要になる。バルブ動作をクランクシャフト位
置に適正に同期させることを維持させるべき場合には、変動する角速度プロファ
イルに応答してサイクルからサイクルに連続的に位相を変化させながら、周期的
な位相は一定に維持しなければならない（ただし、循環位相を変化させることを
含む意図的な戦略が採用される場合を除く）。
【００８３】 ロータリーバルブのクランクシャフトに対する速度比を一定に維持する普通の
ロータリーバルブにおいて、ある特定のクランクシャフト位置即ち、クランクシ
ャフトの初期位置におけるロータリーバルブの位置を知得することによって、ロ
ータリーバルブの位置はすべてのクランクシャフト位置に対して一意的に決定さ
れる。例えば、ロータリーバルブの角度位置を、クランクシャフトがｔｄｃの前
の１５゜に位置しているときにロータリーバルブの吸気開口端縁がまさに開こう
としている位置であると設定した場合、ロータリーバルブの角度位置はクランク
シャフトの他のすべての位置に対して一意的に規定される。位相変化がある場合
、ロータリーバルブの位置はこの位相変化によってすべてのクランクシャフトに
対してずれる。
【００８４】 ロータリーバルブの角速度比がサイクル中に一定に維持されるのではなく、サ
イクル中に変化するロータリーバルブの構成においては、この状況はもっと複雑
になる。ロータリーバルブのクランクシャフトに対する位置は、クランクシャフ
トの初期位置によって一意的に決定されるのではなく、クランクシャフトの初期
位置と、クランクシャフト角度の関数としてロータリーバルブの角速度比の履歴
との双方を考慮しなければならない。
【００８５】 ロータリーバルブの角速度が変動することにより、すべての事象（吸気口開放
、吸気口閉鎖、排気口開放、及び排気口閉鎖）の位相は、ロータリーバルブの角
速度が一定に維持される場合にとる位相に比較するとずれるのが一般的である。
しかし、所定の初期位置及び角速度比プロファイルを考慮すると、すべてのクラ
ンクシャフト位置に関して、ロータリーバルブの位相はクランクシャフトに対し
て一意的に決定される。ロータリーバルブがサイクル毎に同一の角速度比プロフ
ァイルとなり、またそのサイクルにわたるロータリーバルブの平均角速度比が必
要とされる値で不変に維持されるならば、バルブの位相はひとつのサイクルから
次のサイクルに移っても不変に維持されることは明らかである。
【００８６】 図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃはこれらのポイントを示す。描画を簡単にするため
順次のサイクルはそれぞれの先頭にプロットしなかった。次のサイクルは先行サ
イクルの終了時点に位置している。図８Ａは、ライン２７に角速度比プロファイ
ルをプロットしている。ライン２８は、サイクルにわたり角速度比が一定に維持
されている角速度比プロファイルを示す。図８Ａは、３６０゜毎に生ずる角速度
比における瞬間的な変動を示す。このことは実用的ではないが、ここに、また説
明を簡潔にする際に使用する。実際上、角速度比の必要な変動は、クランクシャ
フトの多くの回転角度にわたり生ずる。角速度比プロファイル２７に関しては、
互いに７２０゜離れる２ポイント間の平均角速度比は、４ストロークエンジンに
対して必要とされる０．５の角速度比に等しい。図８Ｂは、この結果としてのロ
ータリーバルブ位置とクランクシャフト位置との間の関係３０をプロットしてい
る。これは、クランクシャフト角度に対する角速度比を積分することによって計
算している。更に、角速度比を０．５に一定に維持する構成のロータリーバルブ
位置とクランクシャフト位置との間の関係３１も示す。
【００８７】 図８Ｃは、クランクシャフト角度に対てしプロットした相対位相３２を示す。
「相対位相」は、角速度比が０．５に一定に維持された場合に生ずる位相に対す
るサイクル中の角速度比の変動の結果の位相である。一つのサイクルによって互
いに離れた２ポイントの相対位相が同一であるならば、これら２ポイント間に位
相変動がなかったことになる。
【００８８】 サイクルにわたり平均ロータリーバルブ角速度比が一定値であることが必須と
なる条件は、それ自体、ロータリーバルブの位相をサイクル全体にわたり不変に
維持することを意味するものではない。一つのサイクルから次のサイクルに移る
際に異なる角速度比プロファイルを使用する場合、、平均角速度比が一定に維持
されるとしても、ロータリーバルブの位相はサイクル中に変動することは勿論で
ある。サイクルにわたり平均角速度比を０．５の一定値に維持する条件は、サイ
クルの開始ポイントと終了ポイントとでロータリーバルブの位相が変わらない、
即ち、循環位相が一定でなければならないということを意味するものである。サ
イクルにわたる平均角速度比が０．５の一定値でない場合、クランクシャフトに
対するロータリーバルブの角度位置はサイクルの開始ポイントに比較するとサイ
クルの終了ポイントで異なり、循環位相の変動を生ずることになる。
【００８９】 サイクルの開始／終了ポイントは一意的に規定されず、１サイクル離れる任意
の２ポイントとなる。開始／終了ポイントの一つのセットが同一位相を有するサ
イクルによって互いに離れていることが判明できる限りは、これらポイントによ
って規定されるサイクルにわたり循環位相には変動がないことになる。順次のサ
イクルに循環位相変動があるか否かを決定するには、次のサイクルの開始ポイン
トを先行サイクルから終了ポイントとして選択する必要がある。
【００９０】 図９Ａ及び図９Ｂについて説明する。図９Ａは、５回のエンジンサイクルにわ
たる角速度比プロファイルの履歴３３を示す。図９Ｂは、同じ５回のサイクルに
おける相対位相を示す。サイクルＣ１及びサイクルＣ２は異なる角速度比プロフ
ァイルを有している。しかし、双方とも、サイクルにわたる必須平均角速度比を
有している。ポイント３５をサイクルの開始ポイントとして選択した場合、ポイ
ント３６がサイクルの終了ポイントとなる。双方のポイントも同一の位相を有し
ていることは明らかである。しかし、ポイント３８をサイクルの開始ポイントと
して選択すると、ポイント３９がサイクルの終了ポイントとなり、ポイント３８
とは異なる位相を有する。ポイント３８とポイント３９との間に生ずると規定さ
れるサイクルに関しては、バルブは循環位相がシフトしたと見なす。しかし、ポ
イント３５及びポイント３６の２個のポイントは１サイクルだけ離れていること
が判明できるので、ポイント３５とポイント３６との間で規定されるサイクルは
循環位相が維持されていると見なす。更に、ポイント３７がポイント３６から１
サイクル進んでいて同一位相である場合、サイクルＣ１とサイクルＣ２との間に
は循環位相変動はないと見なす。
【００９１】 上述したように、同一バルブ内に吸気ポート及び排気ポートを有するロータリ
ーバルブは、オーバーラップ持続期間を変動させることができる能力が極めて制
限されている。オーバーラップ持続期間に大きな変動をもたらすことができない
この能力不足は、潜在的に大きな問題となる。
【００９２】 スロットル開度が広い条件及び／又は高いエンジン速度でエンジンを動作して
いるときに最適なエンジン出力を得て、また特別な燃料消費量を抑える上で、オ
ーバーラップは重要である。排出ガス規制が出現する以前は、エンジン設計者の
目的は、トップエンド性能のオーバーラップを最適化し、このとき低いスロット
ル開度設定及び低いエンジン速度でのオーバーラップ効果を改善することであっ
た。これら条件での過大なオーバーラップは、不完全燃焼及びラフなエンジン回
転で生ずる極めて多量の排気ガスがシリンダ内に溜まることとなった。エンジン
設計者はこれらの問題を、低速度及び低スロットル開度設定におけるオーバーラ
ップを排除又は減少することによって克服しようとした。排出ガス規制の出現以
来、エンジン設計者はシリンダ内の排出ガスを保留してＮＯx 発生を制御しよう
とした。このことは、シリンダ内に多量の排出ガス存在しても燃焼品質を維持す
るというエンジン設計にはしることとなった。オーバーラップ期間中ガスの流れ
として排出ガスを保留する場合、内部ＥＧＲ（排出ガス再循環）と称する。従っ
て、最近では、エンジン設計者は、広いスロットル開度のときの性能を向上させ
るとともに、低速度かつ狭いスロットル開度における内部ＥＧＲを管理すること
ができる解決法を模索している。
【００９３】 吸気ポート及び排気ポートの双方が同一ロータリーバルブに存在するときオー
バーラップ持続期間に大きな変動をもたらすことができないことから生ずるこれ
ら問題を解決する新規な戦略としては以下に示すものがある。
【００９４】 米国特許第５，５２６，７８０号に記載のタイプの従来技術のロータリーバル
ブにおいては、吸気口及び排気口の開口率は、カムランプがないため極めて高い
。従って、最適性能を得るに必要なオーバーラップ持続期間は、普通の標準ポペ
ットバルブによっては極めて短いものにすることができる。ＥＧＲの調整は、オ
ーバーラップの持続期間を変更するよりもオーバーラップの位相シフトによって
行うことができる。例えば、オーバーラップの位相を排気口の閉鎖を遅くする（
従って、吸気口の開きを遅くする）方向にシフトし、吸気口が閉じている間に吸
入ストロークでピストンが下降を始めるときに排気ポートが開くようにする場合
、内部の排気ガス再循環は、吸入ストロークの初期部分中でシリンダを排気ガス
で充填することによって得られる。
【００９５】 基本的には、これと同様な結果は、クランクシャフトに＋オーバーラップを位
相シフトしてオーバーラップ持続期間を変化させることによって得ることができ
る。この戦略は、オーバーラップ事象の位相シフトがポペットバルブのピストン
との衝突することが不可避であるため、ポペットバルブエンジンには利用できな
い。この問題は、バルブのいかなる部分も燃焼室に突出しないロータリーバルブ
では生じない。
【００９６】 オーバーラップ事象のこの位相シフトは、ロータリーバルブの循環位相を変動
することによって、又は循環位相を変更しないでおきかつサイクル内でオーバー
ラップを位相シフトさせるようロータリーバルブ角速度を変化することによって
行うことができる。
【００９７】 この後者のケースを検討する。この戦略を図９Ａ及び図９ＢのサイクルＣ１で
説明する。これら図面において、「ＯＬ」はオーバーラッププロセスの中間を意
味し、「ＥＯ」は排気口の開放ポイントを意味し、「ＩＣ」は吸気口の閉鎖ポイ
ントを意味し、「ｔｄｃ」は爆発ストロークの上死点を意味する。
【００９８】 最小加速度でのオーバーラップ位相変動を生ぜしめるためには、サイクルの開
始／終了ポイントを、変更すべき事象（この場合、オーバーラップ）からできる
だけ最良に選択する。オーバーラップの中間がほぼ吸入ストロークでｔｄｃに位
置するとき、開始／終了ポイントは出力ストロークにおけるｔｄｃのポイント３
５で生ずるよう選択すべきである。従って、開始ポイントとストロークとの間に
はクランクシャフト角度で公称３６０゜の位相が存在する。開始ポイントにおけ
るロータリーバルブの位置を図７に示す。上述の戦略を実施する代表的な要件は
、オーバーラップをクランクシャフト角度を約４５゜移動する（排気口閉鎖をｔ
ｄｃ後の１５゜からｔｄｃ後の６０゜に移動し、吸気口開放をｔｄｃ後の１５゜
からｔｄｃ後の３０゜に移動する）。この変更は、３６０゜のクランクシャフト
角度にわたり生ずるようにしなければならないため、ロータリーバルブの平均角
速度はサイクルにわたる平均角速度よりも１２．５％遅くしなければならない。
終了ポイントを開始ポイントに一致させるためには、サイクルの残りの３６０゜
にわたるロータリーバルブの平均角速度はサイクルの平均角速度よりも１２．５
％速くしなければならない（図９ＡのサイクルＣ１参照）。オーバーラップ事象
は約４５゜だけ移動するため、排気口開放ポイント及び吸気口閉鎖ポイントは、
開始／終了ポイントにより接近することによって、より少ない量だけ移動する（
図９ＢのサイクルＣ１参照）。
【００９９】 標準排気口開放ポイント３８がｔｄｃ後１３５゜で生ずる場合、この戦略はｔ
ｄｃ後約１７゜から１５２゜だけ排気口開放を遅らせる。標準吸気口閉鎖ポイン
ト４０がｔｄｃ後１４０゜で生ずる場合、この戦略はｔｄｃ後約１７゜から１２
３゜だけ吸気口閉鎖ポイントを移動する。低速及び低負荷では遅い排気口閉鎖が
望ましく、遅い吸気口閉鎖は問題となり、吸気口閉鎖ポイントを遅らせる他の戦
略を必要する。
【０１００】 排気口開放ポイント及び吸気口閉鎖ポイントを変動させないようにするのが望
ましい場合には、異なる戦略を採用する。この戦略を図９Ａ及び図９Ｂのサイク
ルＣ２に示す。開始ポイント３６及び排気開放ポイント３９との間のロータリー
バルブ角速度比をサイクルの平均値に保持する。排気口開放（ポイント３９）と
オーバーラップ（ポイント４１）との間では、ロータリーバルブ角速度を必要な
４５゜オーバーラップ位相変化を行わせて減少する。この変動は平均角速度にお
ける約２０％減少を必要とする約２２５゜（排気口開放がｔｄｃ後１３５゜と仮
定する）で生ずる。吸気ストローク中ロータリーバルブ平均角速度における同様
の上昇は必要とされるポイント４２における吸気バルブ閉鎖を行うのに必要とな
る。
【０１０１】 サイクルにわたるロータリーバルブ角速度を適切に選択した開始ポイントから
変動させることにより、バルブタイミングにおける実質的な変化を循環位相変化
なしに行うことができること明らかである。
【０１０２】 循環位相変化を行う戦略をとる場合を考慮する。この戦略を図９Ａ及び図９Ｂ
のサイクルＣ３で示す。この場合、ロータリーバルブは、１個又はそれ以上のエ
ンジンサイクルの導入によって循環位相がシフトし、クランクシャフトの角速度
に対して必須の固定値には等しくない平均ロータリーバルブ角速度を有する。
【０１０３】 この循環位相変化は、オーバーラップポイント４３を循環位相変化に等しい量
だけ移動し、このタイミングはロータリーバルブの角速度を変化させる要件を行
うことなく維持することができる。吸気口閉鎖ポイント４４及び排気口開放ポイ
ント４５のタイミングは、初期循環位相がシフトした後角速度比を一定に維持す
ると仮定する量だけ位相変化する。
【０１０４】 代案として、サイクルのこの後の部分中にロータリーバルブ角速度における変
化を使用して吸気口閉鎖ポイント及び排気口開放ポイントを初期の循環位相がシ
フトしていない位置に復帰させるか、又は候補として挙げられているより多くの
他の有効位置に移動することができる。この戦略を図９Ａ及び図９Ｂのサイクル
Ｃ４に示す。
【０１０５】 吸入ストローク中のロータリーバルブ角速度の適切な増大は、吸気閉鎖ポイン
ト４６の回復又は変更を行うことができる。０．５の角速度比の維持は、先行の
排気開放ポイント４４を維持する。排気ストローク中のロータリーバルブ角速度
のこれに続く減少はオーバーラップを所要位置（ポイント４８）に復帰させるこ
とができる。吸入ストローク中のロータリーバルブの角速度のそれに続く増大は
吸気閉鎖ポイントを所要の位置（ポイント４９）に復帰させることができる。
【０１０６】 バルブタイミングにおける同様の変化は、ロータリーバルブを変動させる循環
位相変化によってもたらすことができ、又はロータリーバルブを変動させる、従
って、ロータリーバルブの角速度を変動させる循環位相変化によってももたらす
ことができ、これらは循環位相を一定に維持したままかデバイスの角速度を変動
させることによって得られると同様である。サイクルにわたり必須平均角速度を
維持しつつロータリーバルブの角速度を変化させることができる機構も循環位相
変化を生ずることができる。このことは、図９Ａ及び図９Ｂにおける開始ポイン
ト３８及び終了ポイント３９を有するサイクルを考慮することによって理解され
る。平均クランクシャフト角速度の０．５に等しい平均角速度比を最初の２サイ
クルにわたり生ずる同一機構は、ポイント３７とポイント３９で規定されるサイ
クル中０．５よりも大きい平均角速度比を生ずる。１サイクルだけ離れる任意の
２個の選択したポイント間で位相変化を生ずることができる機構は、１サイクル
だけ離れる任意の２個の選択したポイント間でも同一の循環位相変化を生ずるこ
とができなければならない。本発明機構は、双方の戦略を実施することができる
。戦略の選択はエンジンの作動条件にどちらが最良に適合するかに依存する。
【０１０７】 エンジン速度が低速で、最適排出ガス戦略がすべての事象を究極的に調整する
ことを必要とする場合、循環位相を一定にする戦略をとるのが好ましい。エンジ
ン速度が高速で、加速（従って、バルブ駆動トルク）がバルブタイミングを速く
することを要求する場合、循環位相を変化させ、かつ順次のサイクルにわたり角
速度比を一定に維持する又は減少した振幅で角速度比を変動させるのが好適な戦
略である。
【０１０８】 代表的な戦略は双方の手法を実施することができる。循環位相を一定に戦略を
採用し、エンジン負荷及びエンジン速度条件が一定である場合、各サイクルは同
一ロータリーバルブ角速度変動を生じ、また位相は１サイクルから次のサイクル
にいたるまで一定となる。このパターンの事象は、エンジン負荷及びエンジン速
度における変化があるまでは漠然と継続する。エンジン速度及びエンジン負荷に
段階的変化があると仮定する。新しいエンジン負荷及びエンジン速度のための最
適なタイミングが循環位相を一定に維持することによって最適に得られる場合、
負荷及び速度条件に段階的変化を生ずる前のプロファイルからロータリーバルブ
の角速度プロファイルに変化を生ずる。古いロータリーバルブ角速度プロファイ
ルを使用するサイクルと、新しいロータリーバルブ角速度プロファイルを使用す
るサイクルとの間には位相変化（従って、バルブタイミングの変化）を生ずるが
、循環位相は変化しない。新しいロータリーバルブ角速度プロファイルは、サイ
クル毎に繰り返され、この繰り返しはエンジン負荷及びエンジン速度に他の変更
が生ずるまで行う。この変更前に位相は一定である。エンジン速度及びエンジン
負荷に他の段階的変更があると仮定すると、この場合、最適な戦略により循環位
相変化を導入し、ロータリーバルブ角速度比を一定に維持する。この循環位相変
化は１回のサイクルにわたり生ずるが、少ない回数のサイクルにわたり実行する
のが必要な場合もあり得る。この循環位相変化を生じたとき、更にエンジン負荷
及びエンジン速度が変化するまで他の変化はないようにする。この循環位相変化
は、間欠的にのみ生じ、少ない回数のサイクルにわたって生ずる。このことは、
循環位相を一定に維持する戦略とは異なる。ロータリーバルブ角速度変動は各サ
イクル毎に生ずる。
【０１０９】 サイクルないでロータリーバルブ角速度を変動させるとともに、同一ロータリ
ーバルブの吸気ポート及び排気ポートの双方を組み込んだロータリーバルブに適
用するときエンジンサイクルにわたり必要な平均角速度を維持することがきでる
機構は、吸気開放、吸気閉鎖、排気開放及び排気閉鎖の位置がすべて独立的に変
化させることができるエンジンで得られると同様の成果をもたらすことができる
。この場合、利用できるバルブタイミングの変化は、排出ガス及びエンジン性能
に大きな利得を生ずるのに十分である。
【０１１０】 図１は、本発明の第１の実施例を示し、この実施例ではロータリーバルブ１は
一方の端部に吸気ポート２を有し、他方の端部に排気ポート３を有する。これら
ポートは、それぞれロータリーバルブ１の中心円筒形部分の周縁に開口４，５を
連通する。ロータリーバルブ１が回転するとき、開口４，５は周期的にシリンダ
ヘッド７の同様の形状の窓６に整列し、この窓らはシリンダ９の頂部の燃焼室８
に直接開口する。この整列によってガスはシリンダ９に対して出入りすることが
できる。圧縮ストローク及び出力ストローク中、ロータリーバルブ１の周縁は、
シリンダヘッド７の窓６をカバーし、燃焼室８からガスが漏洩するのを防止する
。
【０１１１】 ロータリーバルブ１を２個の軸受１０によって支持する。これら軸受１０によ
り、ロータリーバルブ１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。
【０１１２】 ロータリーバルブ１は中空アーマチャの電気サーボモータ１３によって駆動さ
れる。中空アーマチャの電動サーボモータ１３はロータリーバルブ１の吸気端部
におけるロータリーバルブ１の周縁に取り付ける。中空アーマチャの電動サーボ
モータ１３のステータ１４はロータ１２に同心状に取り付ける。
【０１１３】 エンジン、及びエンジン速度、エンジン負荷、エンジン温度、空気温度のよう
なエンジン作動パラメータをモニタするセンサにより、信号６４をＥＣＵ６５に
伝送する。ＥＣＵは、ルックアップテーブル又はアルゴリズムの計算によって、
必要とされるバルブタイミングを決定し、またこのタイミングを得るに必要な戦
略を決定し、これと同時に循環位相が不変に維持される（即ち、サイクルにわた
る平均ロータリーバルブ角速度を、同一サイクルにわたる平均クランクシャフト
速度の０．５に等しくする）のを、すべてのサイクルにわたり確実にする。場合
によっては、少ない回数のサイクルにわたり循環位相変化を行う戦略が必要とな
り、この場合、一定の循環位相のための要件はこれら少ない回数のサイクルにわ
たり保留する。ＥＣＵは、入力パワー６７に基づくサーボ増幅器に制御信号６６
を出力し、必要とされるパワー入力６９を電気モータ７０に発生する。電動モー
タ７０はロータリーバルブ１を駆動手段７１を介して駆動する。サイクル中の変
化する電動モータ速度により所要のバルブタイミングを発生する。
【０１１４】 第１の実施例の高負荷／高速度でのスロットル開度が大きい動作用に設計した
代表的なオーバーラップ構成を図５に示す。ピストン２６がストロークの頂部に
あるとき、吸気ポート２及び排気ポート３の双方は燃焼室８に開放する。適正に
設計した排気システムでは、排気ポート３の負圧が吸気ポート２から空気を燃焼
室８に引き込み、燃焼済みガスを燃焼室８から排気ポート３に引き込む。
【０１１５】 エンジン動作が低速／狭いスロットル開度に復帰すると、ロータリーバルブ駆
動機構は２つの戦略のうちの一方を採ることができる。サイクルにわたり必要と
される平均速度比を維持しつつサイクルにわたりロータリーバルブの角速度比を
変化させることにより循環位相を一定に維持することができるか、又は、少ない
回数のサイクルにわたり周期位相を変化させ、次いでサイクルにわたり必要とさ
れる平均速度比を維持しつつサイクルにわたり角速度比を変化させることにより
循環位相を一定に維持することができる。
【０１１６】 循環位相を一定に維持する第１の戦略を考慮する。図７は適当な開始ポイント
をとるロータリーバルブ１を示す。目標位置は図５に示す位置から図６に示す位
置までのクランクシャフトのオーバーラップ４５゜は位相シフトし、内部ガス循
環が促進される。角速度比における適当な変動は図９ＡのサイクルＣ１に示す。
ロータリーバルブ１が図７に示す開始位置から回転するとき、角速度はクランク
シャフト２５の角速度に対して減少する。ロータリーバルブ１のこの減少した角
速度は、排気開放端縁５０は平均角速度を維持する場合よりも約１７゜遅れて窓
６に達することになる。クランクシャフトが回転する角度が大きければ大きいほ
ど、位相のロスは大きくなる。クランクシャフトが３６０゜回転した後、ピスト
ンはｔｄｃに復帰し、ロータリーバルブ１は吸気開放端縁５２及び排気閉鎖端縁
５１の双方が図５に示すように窓６内に位置するのではなく、排気閉鎖端縁５１
のみが図６に示すように窓６内に位置する（即ち、オーバーラップ）。ピストン
が下降を始めるとき、排気ガスは燃焼室８に引き戻される。この後吸気開放端縁
５２も窓６に位置するようになったとき、下降するピストンは排気ガスを排気ポ
ート３から引き込み、また吸気ポート２から空気を引き込む。このオーバーラッ
プは約４５゜だけクランクシャフトの回転から遅れる。この後、依然として排気
ポートの閉鎖端縁５１が窓６内に存在しているとき、空気は吸気ポート２から引
き込まれる。ｔｄｃから排気口がｔｄｃ後の約６０゜で閉鎖するまでの期間中、
相当多量の排気ガスがシリンダ９内に引き込まれる。オーバーラップ位置（ポイ
ント５４）から機構はロータリーバルブ１の角速度を、サイクルにわたる必須平
均角速度を超えて増大させる。クランクシャフトの最初の３６０゜回転における
位相損失は徐々に取り戻される。吸気閉鎖ポイント４０（吸気閉鎖端縁５３はも
はや窓６内に存在しない）は、ロータリーバルブ１の角速度が一定に維持されて
いるときよりも約１７゜だけ遅い。エンジンサイクルの終了時に、ロータリーバ
ルブ１は図７に示す初期位置に復帰し、次のサイクルを始める準備ができる。
【０１１７】 他の戦略は、ロータリーバルブ１とクランクシャフト２５との間の循環位相変
化を生ぜしめることであり、この戦略を図９Ａ及び図９ＢのサイクルＣ３で示す
。この４５゜循環位相変化は、第１の戦略で達成されるのと同一のオーバーラッ
プ部分再配置即ち、図６に示す位置への再配置をもたらす。この位相変化は、吸
気閉鎖ポイント４４及び排気開放ポイント４５を同一量だけ、即ち、クランクシ
ャフトの４５゜位相だけ移動する。このことは、上述の戦略の約１７゜位相に匹
敵する。この位相シフト戦略は、加速を低速に維持するのが望ましい場合に数サ
イクルにわたり行うことができる。
【０１１８】 吸気閉鎖ポイント及び／又は排気開放ポイントを、この循環位相シフトから生
ずる位置から移動させたい場合、最初の戦略で使用したようにサイクルにわたり
ロータリーバルブの角速度を変化させることによって達成することができる。こ
の戦略を図９Ａ及び図９Ｂのサイクル４，５に示す。この位相シフトに先立って
、吸気閉鎖ポイントを対応の角度位置に復帰させるため、ロータリーバルブ駆動
機構は、吸気ポート２を燃焼室８に対して開いている期間中（ポイント５５と４
６との間）に、ロータリーバルブ１の角速度を上昇させる。吸気ポート２が一旦
閉じると、ロータリーバルブ駆動機構はロータリーバルブ１の角速度を調整して
所要の排気開放ポイント４７を得る。位相シフトに先立って同一の排気開放ポイ
ントを維持するのが望ましい場合、ロータリーバルブ１の角速度をサイクルにわ
たり（ポイント４６〜４７）にわたり必要となる平均速度に維持する。一旦排気
ポートが燃焼室８に開放すると、ロータリーバルブ駆動機構はロータリーバルブ
１の角速度を減少し、先行サイクルの位相調整した位置（ポイント４８）にオー
バーラップを復帰させる。
【０１１９】 サイクルＣ５の残りの部分中、ロータリーバルブ機構は、ロータリーバルブ１
の角速度を調整し、吸気閉鎖ポイント４９が先行サイクルと同一位置をとり、即
ち、ロータリーバルブの角速度を調整し、ポイント４６とポイント４９との間の
サイクルにわたりロータリーバルブ１の平均角速度が同一サイクルにわたりクラ
ンクシャフト２５の角速度に対して所定の固定関係となるようにする。
【０１２０】 図２に示すような第２の実施例では、電気サーボモータ１５は伝動ギヤ１６を
直接的に又は減速変速装置を介して駆動する。伝動歯車１６はロータリーバルブ
１の吸気側端部の周縁に取り付ける。
【０１２１】 図３及び図４に示す第３の実施例では、クランクシャフト歯車１８は遊星歯車
装置２０のリング歯車１９を駆動する。遊星歯車２１は歯車２２を駆動し、この
歯車２２はアイドル歯車２４を介してロータリーバルブ歯車１９を駆動する。電
気サーボモータ１５は遊星歯車装置２０の太陽歯車２３を駆動する。電気サーボ
モータ１５が静止していたり、又はロックアウトされていたりすると、運動はク
ランクシャフト歯車１８からロータリーバルブ歯車１７に伝達され、ロータリー
バルブ歯車１７はクランクシャフト歯車１８に対して一定の角速度比を維持する
。電気サーボモータ１５が太陽歯車２３を駆動するとき、太陽歯車２３の回転方
向に基づいて、ロータリーバルブ歯車１７とクランクシャフト歯車１８との間の
角速度比を増大又は減少する。
【０１２２】 この構成において、クランクシャフト２５からの歯車駆動は、正味の運動を生
じ、電気サーボモータ１５はエンジンサイクル内でロータリーバルブ１の角速度
を変動させるに必要な運動変更を生ずる。この構成は、ロータリーバルブ１を駆
動するに必要なパワーが最大であり、バルブタイミング変動は不要である高速エ
ンジン速度では、太陽歯車２３をロックし、ロータリーバルブを駆動するに必要
なパワー全体をクランクシャフト２５によって得るようにことができるという利
点がある。ロータリーバルブ１を駆動するに必要なパワーが最小で、ロータリー
バルブタイミングを変化させる必要性が高い低速度及び低負荷状況では、電気サ
ーボモータ１５により必要な変動を生ずることができ、しかも高速エンジン速度
での動作のために寸法を変える必要はない。
【０１２３】 第４の実施例（図示せず）としては、図３及び図４に示す構成を変更し、クラ
ンクシャフト歯車１８により遊星歯車装置２０のリング歯車１９を駆動する。太
陽歯車２３により歯車２２を駆動し、この歯車２２がアイドル歯車２４を介して
ロータリーバルブ歯車１７を駆動する。電気サーボモータ１５は遊星歯車装置２
０の遊星歯車２１を駆動する。
【０１２４】 電気サーボモータ１５が静止していたり、ロックアウトされていたりする場合
、運動はクランクシャフト歯車１８からロータリーバルブ歯車１７に伝動され、
このときロータリーバルブ歯車１７はクランクシャフト歯車１８に対する角速度
比が一定に維持される。電気サーボモータ１５が遊星歯車２１を駆動するとき、
ロータリーバルブ歯車１７とクランクシャフト歯車１８との間の角速度比を、遊
星歯車２３の回転方向に基づいて増大又は減少する。
【０１２５】 図５乃至図７、図８Ａ乃至図８Ｃ、図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の第１の実施
例の動作を説明するに使用したが、第２、第３及び第４の本発明の実施例にも適
用できること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による可変バルブタイミング機構を有するロータリーバルブの
第１の実施例の縦断面図である。
【図２】 本発明による可変バルブタイミング機構を有するロータリーバルブの
第２の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機構を有するロータリーバルブの
第３の実施例の斜視図である。
【図４】 図３の分解斜視図である。
【図５】 図１のＡＡ線上の断面図である。
【図６】 ロータリーバルブ位相がシフトした図５と同様の断面図である。
【図７】 サイクルの開始位置にあるロータリーバルブを示す図５と同様の断面
図である。
【図８Ａ】 クランクシャフト角度と角速度比と間の関係を示す図表である。
【図８Ｂ】 クランクシャフト角度と位相と間の関係を示す図表である。
【図８Ｃ】 クランクシャフト角度と相対位相と間の関係を示す図表である。
【図９Ａ】 バルブタイミングにおける変化を生ぜしめるのに使用する角速度比
に関する種々の戦略を示す図表である。
【図９Ｂ】 バルブタイミングにおける変化を生ぜしめるのに使用する相対位相
に関する種々の戦略を示す図表である。
【図１０Ａ】 位相と循環位相を意味を定義するのに使用する図表である。
【図１０Ｂ】 位相と循環位相を意味を定義するのに使用する図表である。
【図１０Ｃ】 位相と循環位相を意味を定義するのに使用する図表である。
【図１０Ｄ】 位相と循環位相を意味を定義するのに使用する図表である。
【図１１】 非対称の角速度プロファイルを示す図表である。
【図１２】 ＥＣＵの動作を示すブロック図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１５年３月７日（２００３．３．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
【発明の開示】 本発明の第１の発明は、クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少
なくとも１個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口
に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は、前記ロータ
リーバルブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け
、前記開口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバル
ブを駆動する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構にお
いて、前記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構により
ロータリーバルブの角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルのうちの少なく
とも一部分で変化させるとともに、少なくとも１回のサイクルにわたるクランク
シャフトの平均角速度に対して一定の関係を有する平均角速度を少なくとも１回
のエンジンサイクルにわたり維持し、また前記駆動機構によって、前記クランク シャフトに対するロータリーバルブの角速度比プロファイルが対称的又は非対称 の形状となるようにした ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】削除
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】削除
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】 本発明の第２の発明は、クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少
なくとも１個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口
に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は、前記ロータ
リーバルブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け
、前記開口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバル
ブを駆動する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構にお
いて、前記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記
ロータリーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段
は、感知したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、ロータリー
バルブの角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルのうちの少なくとも一部分
で変化させるとともに、少なくとも１回のサイクルにわたるクランクシャフトの
平均角速度に対して一定の関係を有する平均角速度を少なくとも１回のエンジン
サイクルにわたり維持し、また前記駆動機構によって、前記クランクシャフトに 対するロータリーバルブの角速度比プロファイルが対称的又は非対称の形状とな るようにした ことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】削除
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】削除
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】削除
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】削除
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】削除
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＣ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ， ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，Ｉ Ｎ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3G018 AB02 AB10 BA38 CA04 CA13 DA21 DA34 GA14 3G092 AA11 DA08 DA10 DF05 DG08 EA03 EA04 EC06 EC09 FA50 HA04Z HE01Z HE06Z HE08Z

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少なくとも１
    個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口に終端する
    少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドは、前記ロータリーバルブ
    が回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け、前記開口
    は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバルブを駆動す
    る駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構において、前記
    ２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構によりロータリー
    バルブの角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルのうちの少なくとも一部分
    で変化させるとともに、少なくとも１回のサイクルにわたるクランクシャフトの
    平均角速度に対して一定の関係を有する平均角速度を少なくとも１回のエンジン
    サイクルにわたり維持することを特徴とする可変タイミング機構。
  2. 【請求項２】 前記駆動機構により、対称的な角速度比プロファイルを生ずるよ
    うにした請求項１記載の可変タイミング機構。
  3. 【請求項３】 前記駆動機構により、非対称的な角速度比プロファイルを生ずる
    ようにした請求項１記載の可変タイミング機構。
  4. 【請求項４】 前記駆動機構は、１回又はそれ以上の回数のエンジンサイクルに
    わたり前記ロータリーバルブの角速度を間欠的に変化させ、前記平均角速度を前
    記１回又はそれ以上の回数のエンジンサイクルにわたり前記一定の関係から変化
    させるものとした請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の可変バルブタイ
    ミング機構。
  5. 【請求項５】 前記駆動機構を電動モータとした請求項１乃至４のうちのいずれ
    か一項に記載の可変バルブタイミング機構。
  6. 【請求項６】 前記電動モータを直接前記ロータリーバルブに連結した請求項５
    記載の可変バルブタイミング機構。
  7. 【請求項７】 前記電動モータによって１個又はそれ以上の中間駆動部材を駆動
    し、これら中間駆動部材を前記ロータリーバルブに駆動連結した請求項５記載の
    可変バルブタイミング機構。
  8. 【請求項８】 前記１個又はそれ以上の中間駆動部材を、歯車、歯車列、チェー
    ン駆動組立体、又はベルト駆動組立体のうちの任意のものとした請求項７記載の
    可変バルブタイミング機構。
  9. 【請求項９】 前記駆動機構は、前記クランクシャフトと前記ロータリーバルブ
    との間に運動を伝達する少なくとも１個の遊星歯車装置を有する一次駆動手段と
    、前記遊星歯車装置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て構
    成した請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の可変バルブタイミング機構
    。
  10. 【請求項１０】 前記駆動機構は、前記クランクシャフトと前記ロータリーバル
    ブとの間に運動を伝達する少なくとも１個の遊星歯車装置を有する一次駆動手段
    と、前記遊星歯車装置の１個又はそれ以上の遊星歯車を駆動する二次駆動手段と
    を有するものとして構成した請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の可変
    バルブタイミング機構。
  11. 【請求項１１】 前記二次駆動手段を電動モータとした請求項９又は１０記載の
    可変バルブタイミング機構。
  12. 【請求項１２】 前記駆動機構を電子制御ユニットに接続し、この電子制御ユニ
    ットにより前記駆動機構の角速度を制御し、またロータリーバルブの角速度を制
    御する構成とした請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の可変バルブタイ
    ミング機構。
  13. 【請求項１３】 前記二次駆動手段を電子制御ユニットに接続し、この電子制御
    ユニットにより前記二次駆動手段の角速度を制御し、またロータリーバルブの角
    速度を制御する構成とした請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の可変バ
    ルブタイミング機構。
  14. 【請求項１４】 クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少なくとも
    １個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口に終端す
    る少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドは、前記ロータリーバル
    ブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け、前記開
    口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバルブを駆動
    する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構において、前
    記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記ロータリ
    ーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段は、感知
    したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、ロータリーバルブの
    角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルのうちの少なくとも一部分で変化さ
    せるとともに、少なくとも１回のサイクルにわたるクランクシャフトの平均角速
    度に対して一定の関係を有する平均角速度を少なくとも１回のエンジンサイクル
    にわたり維持することを特徴とする可変タイミング機構。
  15. 【請求項１５】 クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少なくとも
    １個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口に終端す
    る少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドは、前記ロータリーバル
    ブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け、前記開
    口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバルブを駆動
    する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構において、前
    記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記ロータリ
    ーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段は、感知
    したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、前記クランクシャフ
    トに対する前記ロータリーバルブの角速度比プロファイルが対称的になるように
    したことを特徴とする可変バルブタイミング機構。
  16. 【請求項１６】 クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少なくとも
    １個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口に終端す
    る少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドは、前記ロータリーバル
    ブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け、前記開
    口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバルブを駆動
    する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構において、前
    記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記ロータリ
    ーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段は、感知
    したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、前記クランクシャフ
    トに対する前記ロータリーバルブの角速度比プロファイルが非対称的になるよう
    にしたことを特徴とする可変バルブタイミング機構。
  17. 【請求項１７】 前記制御手段を電子制御ユニットとした請求項１４乃至１６の
    うちのいずれか一項に記載の可変バルブタイミング機構。
  18. 【請求項１８】 クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少なくとも
    １個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口に終端す
    る少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドは、前記ロータリーバル
    ブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け、前記開
    口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバルブを駆動
    する駆動機構を設けた内燃機関において、前記２個のポートを吸気ポート及び排
    気ポートとし、前記駆動機構によりロータリーバルブの角速度を少なくとも１回
    のエンジンサイクルのうちの少なくとも一部分で変化させるとともに、少なくと
    も１回のサイクルにわたるクランクシャフトの平均角速度に対して一定の関係を
    有する平均角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり維持することを
    特徴とする内燃機関。
  19. 【請求項１９】 クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少なくとも
    １個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口に終端す
    る少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドは、前記ロータリーバル
    ブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け、前記開
    口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバルブを駆動
    する駆動機構を設けた内燃機関において、前記２個のポートを吸気ポート及び排
    気ポートとし、前記駆動機構を前記ロータリーバルブの角速度を変化させる制御
    手段によって制御し、前記制御手段は、感知したエンジンパラメータに応答して
    前記駆動機構を制御し、ロータリーバルブの角速度を少なくとも１回のエンジン
    サイクルのうちの少なくとも一部分で変化させるとともに、少なくとも１回のサ
    イクルにわたるクランクシャフトの平均角速度に対して一定の関係を有する平均
    角速度を少なくとも１回のエンジンサイクルにわたり維持することを特徴とする
    内燃機関。
  20. 【請求項２０】 クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少なくとも
    １個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口に終端す
    る少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドは、前記ロータリーバル
    ブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け、前記開
    口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバルブを駆動
    する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構において、前
    記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記ロータリ
    ーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段は、感知
    したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、前記クランクシャフ
    トに対する前記ロータリーバルブの角速度比プロファイルが対称的になるように
    したことを特徴とする内燃機関。
  21. 【請求項２１】 クランクシャフト、シリンダヘッド、燃焼室、及び少なくとも
    １個のロータリーバルブを有し、このロータリーバルブは、周縁の開口に終端す
    る少なくとも２個のポートを有し、前記シリンダヘッドは、前記ロータリーバル
    ブが回転するボアを有し、このボアには前記燃焼室に連通する窓を設け、前記開
    口は回転によって前記窓に順次整列するようにし、前記ロータリーバルブを駆動
    する駆動機構を設けた内燃機関のための可変バルブタイミング機構において、前
    記２個のポートを吸気ポート及び排気ポートとし、前記駆動機構を前記ロータリ
    ーバルブの角速度を変化させる制御手段によって制御し、前記制御手段は、感知
    したエンジンパラメータに応答して前記駆動機構を制御し、前記クランクシャフ
    トに対する前記ロータリーバルブの角速度比プロファイルが非対称的になるよう
    にしたことを特徴とする内燃機関。
  22. 【請求項２２】 前記制御手段を電子制御ユニットとした請求項１９乃至２１の
    うちのいずれか一項に記載の内燃機関。
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