JP2010127249A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】アトキンソンサイクルにより燃費の向上を図るとともに、機関始動時における排気の悪化を抑制することのできる内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関は、最大リフト量と吸気バルブの開弁期間とが正の相関関係を有する、バルブリフト可変機構とバルブタイミング可変機構とを備えている。さらに、機関停止時に、内部ロータを最遅角状態から最進角状態までの間にある中間ロック位置で固定する中間ロック機構を備えている。また、機関中負荷時には、バルブタイミングを最遅角状態としつつ前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を拡大することで、吸気バルブの閉弁時期ＩＶＣを遅らせ、アトキンソンサイクルに基づく吸気圧縮している。機関始動時であって内部ロータが中間ロック位置で固定されているときには、機関始動に適切なバルブタイミングとなるようにバルブリフト可変機構により最大リフト量を調節する。
【選択図】図５

Description

本発明は、吸気バルブの最大リフト量を可変とするバルブリフト可変機構と、吸気バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを備え、最大リフト量と吸気バルブの開弁期間とが正の相関関係を有する内燃機関に関する。

従来より、内燃機関において燃費を向上させるためのシステムとしてアトキンソンサイクルが提案されている。アトキンソンサイクルは、ポンピングロスを減らし、熱エネルギーを有効に使うシステムである。具体的には、圧縮比よりも膨張比を大きくするために、バルブタイミング可変機構により、吸気バルブの閉弁時期を圧縮行程にまで遅らせることにより、実際の排気量より少ない混合気を吸入する構成としている（特許文献１参照）。

ところで、バルブタイミング可変機構は、機関始動時にはオイルポンプが十分な作動油を供給できないため、内部ロータが回動してハウジングと衝突し異音が生じることがある。そこで、こうした異音を防止するため、油圧低下時において内部ロータをその相対回動を規制するロック機構が設けられている。ロック機構は最遅角に対応する位置で内部ロータを固定するように設けられている。
特開０９−１６６０３０号公報

ところが、バルブリフト可変機構とバルブタイミング可変機構とを備え、図７（ａ）に示すような最大リフト量と吸気バルブの開弁期間とが正の相関関係を有する内燃機関（以下、「位相連成のない内燃機関」という。）において、アトキンソンサイクルを適用する場合には、次のような問題があった。なお、ここでは説明のため、位相連成のない内燃機関として、機関始動時に適用される最大リフト量として中程度の値に設定したとき、吸気バルブの開弁期間が２００°ＣＡとなる内燃機関を挙げる。

同図（ｂ）に示すように、位相連成のない内燃機関において機関中負荷時にアトキンソンサイクルを実施するときには、従来の内燃機関よりも吸気バルブが遅く閉じられるように構成される。例えば、下死点ＢＤＣから１００°ＣＡの位置で吸気バルブを閉じるように最大リフト量及びバルブタイミングが設定される。具体的には、同図（ｂ）に示すように、バルブタイミング可変機構によりバルブタイミングを最遅角ロック状態としたとき、吸気バルブの開弁期間の中間値が上死点ＴＤＣから１４０°ＣＡとなる値に設定されるとともに、最大リフト量は、吸気バルブの開弁期間が２８０°ＣＡとなる値に設定される。また、最遅角ロック状態において機関始動を行うときは、最大リフト量は中程度に設定される。具体的には、吸気バルブの開弁期間は２００°ＣＡに設定される。このとき、同図（ｃ）に示すように、吸気バルブの開弁時期ＩＶＯは上死点ＴＤＣから４０°ＣＡとなり、閉弁時期ＩＶＣは下死点ＢＤＣから６０°ＣＡとなる。ところが、閉弁時期ＩＶＣは、次に示すように、アトキンソンサイクルを適用しない従来の位相連成のない内燃機関よりも遅くなっている。

次に、同様の内燃機関においてアトキンソンサイクルを適用しない場合について説明する。この場合は、図８（ａ）に示すように、下死点ＢＤＣから７０°ＣＡの位置で吸気バルブを閉じるように、最大リフト量及びバルブタイミングが設定されている。具体的には、バルブタイミング可変機構によりバルブタイミングを最遅角ロック状態としたとき、吸気バルブの開弁期間の中間値が１２０°ＣＡとなる値に設定されるとともに、最大リフト量は、吸気バルブの開弁期間が２６０°ＣＡとなる値に設定される。また、最遅角ロック状態において機関始動を行うときは、機関始動時において最大リフト量は中程度に設定される。具体的には、吸気バルブの開弁期間が２００°ＣＡに設定される。このとき、同図（ｂ）に示すように、吸気バルブの閉弁時期ＩＶＣは、下死点ＢＤＣから４０°ＣＡとなる。

すなわち、位相連成のない内燃機関にアトキンソンサイクルを適用した場合は、アトキンソンサイクルを適用しない内燃機関と比較すると、ポンプロス低減により燃費が向上するものの、吸気バルブの閉弁時期ＩＶＣが遅くなっている。そのため、機関始動時における排気が悪化するという問題がある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アトキンソンサイクルにより燃費の向上を図るとともに、機関始動時における排気の悪化を抑制することのできる内燃機関を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、吸気バルブの最大リフト量を可変とするバルブリフト可変機構と、吸気カムシャフトに連結された内部ロータのクランクシャフトに対する回転位相を変更することにより吸気バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを備え、最大リフト量と吸気バルブの開弁期間とが正の相関関係を有する内燃機関において、機関停止時に前記内部ロータを最遅角状態から最進角状態までの間にある中間ロック位置で固定する中間ロック機構を備え、機関中負荷時には、前記バルブタイミング可変機構を中間ロック位相よりも遅角側に制御しつつ前記バルブリフト可変機構を最大リフト又は最大リフト近傍に制御することで吸気バルブの閉じタイミングを遅らせ、機関始動時であって前記内部ロータが前記中間ロック位置で固定されているときには、機関始動に適切なバルブタイミングとなるように前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を調節することを要旨としている。

本発明によれば、機関中負荷時には吸気バルブの閉じタイミングを遅らせることによりアトキンソンサイクルに基づく吸気圧縮を行うことができるので内燃機関の燃費を向上させることができ、且つ、中間ロック機構を備えているので機関始動時において最大リフト量を所定量に確保しても吸気バルブの閉弁時期を適切な位置にすることができ、排気の悪化を抑制することができる。

（２）請求項２に記載の発明は、吸気バルブの最大リフト量を可変とするバルブリフト可変機構と、吸気カムシャフトに連結された内部ロータのクランクシャフトに対する回転位相を変更することにより吸気バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを備え、最大リフト量と吸気バルブの開弁期間とが正の相関関係を有する内燃機関において、機関停止時に前記内部ロータを最遅角状態から最進角状態までの間にある中間ロック位置で固定する中間ロック機構を備え、機関中負荷時には、前記バルブタイミング可変機構によりバルブタイミングを最遅角状態としつつ前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を拡大することで吸気バルブタイミングの遅閉じを行い、アトキンソンサイクルに基づく吸気圧縮をし、機関始動時であって前記内部ロータが前記中間ロック位置で固定されているときには、機関始動に適切なバルブタイミングとなるように前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を調節することを要旨としている。

本発明によれば、機関中負荷時には、上記構成によりアトキンソンサイクルに基づく吸気圧縮を行うことができるので内燃機関の燃費を向上させることができ、且つ、中間ロック機構を備えているので機関始動時において最大リフト量を所定量に確保しても吸気バルブの閉弁時期を適切な位置にすることができ、排気の悪化を抑制することができる。

（３）請求項３に記載の発明は、吸気バルブの最大リフト量を可変とするバルブリフト可変機構と、吸気カムシャフトに連結された内部ロータのクランクシャフトに対する回転位相を変更することにより吸気バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを備え、最大リフト量と吸気バルブの開弁期間とが正の相関関係を有する内燃機関において、機関停止時に前記内部ロータを最遅角状態から最進角状態までの間にある中間ロック位置で固定する中間ロック機構を備え、機関中負荷時には、前記バルブタイミング可変機構によりバルブタイミングを最遅角状態としつつ前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を拡大することで吸気バルブを下死点から９０°ＣＡより超えた時点から閉じる構成とし、機関始動時であって前記内部ロータを前記中間ロック位置で固定されているときには、機関始動に適切なバルブタイミングとなるように前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を調節することを要旨としている。

この発明によれば、機関中負荷時には吸気バルブを下死点から９０°ＣＡより超えた時点から閉じる構成により吸気圧縮を行うことができるので内燃機関の燃費を向上させることができ、且つ、中間ロック機構を備えているので機関始動時において最大リフト量を所定量に確保しても吸気バルブの閉弁時期を適切な位置にすることができ、排気の悪化を抑制することができる。

（４）請求項４に記載の発明は、前記中間ロック機構は、前記内部ロータから突出するロックピンと、このロックピンと嵌合することにより前記クランクシャフトに対する前記内部ロータの回転位相変化を規制するための中間ロック孔とから構成され、中間ロック孔にはその開口部を進角側に拡大するための段差が設けられていることを要旨としている。

この発明によれば、中間ロック孔に対して進角側にロックピンが配置され、内部ロータを遅角側に位相変化させることによりロックピンを中間ロック孔に嵌合させるとき、進角側の段差部分の開口部からロックピンを挿入させることができるので、ロックピンを的確に中間ロック孔に嵌合させることができる。

図１〜６を参照して本発明に係る内燃機関１を具体化した実施形態について説明する。
図１に示されるように、内燃機関１のエンジン本体１０は複数の気筒を有するシリンダブロック１２を備え、各気筒にはピストン１３が往復移動に設けられる。ピストン１３は、コネクティングロッド１９を介してエンジン本体１０の下部に設けられたクランクシャフト１８に連結され、ピストン１３の往復運動がコネクティングロッド１９を介してクランクシャフト１８の回転運動へと変換される。

シリンダブロック１２の上部には、シリンダヘッド１１が設けられている。シリンダヘッド１１の底面とピストン１３の上端面とによって囲まれた空間により燃焼室１４が形成されている。このシリンダヘッド１１には、吸気通路１６及び排気通路１７が燃焼室１４に連通するよう形成されている。エンジン本体１０の外部の空気は、吸気通路１６を通って燃焼室１４に吸入される。吸気通路１６を流れる吸気量はスロットルバルブの開度に応じて調整される。燃焼室１４で生じた排気は排気通路１７を通ってエンジン本体１０の外部へ排出される。

シリンダヘッド１１には燃料噴射弁２０が配設されている。燃料噴射弁２０は電子制御装置９０の指令により開弁し、燃料を噴射供給する。燃料噴射弁２０から噴射された燃料は、燃焼室１４内に吸入された空気と混ざり合って混合気とされる。また、シリンダヘッド１１には、燃焼室１４内の混合気に対して点火を行う点火プラグ１５が設けられている。さらに、シリンダヘッド１１には、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉するための吸気バルブ４０及び排気バルブ４６が開閉可能に設けられている。そして、シリンダヘッド１１の上部には、吸気バルブ４０及び排気バルブ４６のそれぞれを開閉駆動させるための吸気カムシャフト４１及び排気カムシャフト４７が設けられている。吸気カムシャフト４１及び排気カムシャフト４７は、図示しないタイミングチェーンによってクランクシャフト１８に連結されている。すなわち、吸気カムシャフト４１及び排気カムシャフト４７の回転により、吸気バルブ４０及び排気バルブ４６が開閉駆動され、吸気ポート及び排気ポートと燃焼室１４とが連通又は遮断されるように構成されている。

吸気カムシャフト４１にはバルブタイミング可変機構５０が設けられている。バルブタイミング可変機構５０はクランクシャフト１８の回転位相に対する吸気カムシャフト４１の相対的な回転位相を調節して、吸気バルブ４０のバルブタイミングを変更設定するものである。具体的には、バルブタイミング可変機構５０により、開弁時期及び閉弁時期が進角側又は遅角側に変更される。バルブタイミング可変機構５０は、油圧制御弁８５を通じて同機構に作用する油圧を制御することにより駆動される。このバルブタイミング可変機構５０の構成については後述する。

吸気カムシャフト４１と吸気バルブ４０との間にはバルブリフト可変機構３０が設けられている。バルブリフト可変機構３０は、吸気バルブ４０のバルブ作用角及び最大リフト量を変更設定するものである。バルブリフト可変機構３０は、吸気バルブ４０の上端に当接する吸気ロッカアーム４４と吸気カムシャフト４１との間に設けられ、シリンダヘッド１１に対して揺動可能に支持されたアームアッシ３１により構成されている。吸気ロッカアーム４４の一端部はラッシュアジャスタ４３によって支持され、吸気ロッカアーム４４の他端部は吸気バルブ４０に接触している。アームアッシ３１は、吸気カムシャフト４１の回転が入力される入力アーム３３と、吸気ロッカアーム４４を揺動させる出力アーム３２と、アームアッシ３１の軸方向に沿って移動自在に設けられたコントロールシャフト３４とを備えている。アームアッシ３１は、コントロールシャフト３４が軸方向に駆動することにより、入力アーム３３と出力アーム３２との揺動方向における相対位置を変更できるように構成されている。コントロールシャフト３４は、電子制御装置９０による指令により動作するアクチュエータ３５により駆動される。そして、バルブリフト可変機構３０の駆動により、吸気バルブ４０のバルブ作用角が最大作用角から最小作用角までの間で連続的に変更することで、吸気バルブ４０の最大リフト量が連続的に変更される。すなわち、最大作用角において最大リフト量は上限リフト量となり、最小作用角において最大リフト量は下限リフト量となる。

エンジン本体１０にはその機関運転状態を検出するための各種センサが設けられている。例えば、クランクポジションセンサ９１によってクランクシャフト１８の回転位相、すなわちクランク角が検出される。また、カムポジションセンサ９３によって吸気カムシャフト４１の回転位相、すなわち吸気バルブ４０のバルブタイミングが検出される。作用角センサ９２によって吸気バルブ４０のバルブ作用角が検出される。

内燃機関１の各種制御は電子制御装置９０によって行われる。電子制御装置９０は各センサの検出信号がそれぞれ取り込まれる。そして、それらの検出信号に基づいて演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を行う。例えば、上記各センサ等により検出される機関運転状態に基づいて点火プラグ１５や燃料噴射弁２０の駆動が制御される。また、機関運転状態に応じて所望の特性となるように、バルブタイミング可変機構５０及びバルブリフト可変機構３０が制御され、吸気バルブ４０のバルブタイミングやバルブ作用角が設定される。

次に、図２及び３を参照してバルブタイミング可変機構５０の構成について説明する。図２（ａ）はバルブタイミング可変機構５０の断面構造を示しており、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う面で切断した断面図である。同図（ｃ）は同図のＩＩ−ＩＩ線に沿う面で切断した断面図である。図３はバルブタイミング可変機構５０の油圧制御系の模式図を示している。

図２（ａ）に示されるように、バルブタイミング可変機構５０は、クランクシャフト１８と同期して回転するスプロケット６０と、吸気カムシャフト４１の同軸に設けられスプロケット６０に対して相対回動可能に設けられた内部ロータ６１と、内部ロータ６１を収容するハウジング５１とを備えている。

スプロケット６０は、タイミングチェーンを介してクランクシャフト１８と駆動連結され、クランクシャフト１８と同期して回転する。
内部ロータ６１は、ロータ本体６３と、このロータ本体６３から径方向に突出して形成された３つのベーン６２とから構成されている。また、ロータ本体６３と吸気カムシャフト４１の回転軸が同軸となるように、内部ロータ６１は吸気カムシャフト４１の先端にセンタボルトによって固定され、吸気カムシャフト４１と一体に回転するように構成されている。さらに、吸気カムシャフト４１及び内部ロータ６１の回転軸は、スプロケット６０の軸と同軸とされ、このスプロケット６０に対して相対的に回動するとともに、スプロケット６０に対して所定の角度で保持されスプロケット６０とともに回転するように構成されている。すなわち、電子制御装置９０の指令に基づきスプロケット６０に対して内部ロータ６１を回動させることによって、吸気カムシャフト４１の回転位相を相対的に進角又は遅角させている。

また、内部ロータ６１のベーン６２の一つには、内部ロータ６１をロック位置に固定するためのロックピン６９が突き出し可能に設けられている。ロックピン６９の構成については後述する。

ハウジング５１は、ハウジング本体５２及びカバー５３により構成され、ハウジング本体５２は複数の取り付けボルトによりスプロケット６０に固定され、スプロケット６０と一体に回転するように構成されている。

ハウジング本体５２の内周面には、内部ロータ６１のベーン６２のそれぞれが収容される３つの区画室５４が設けられている。これら各区画室５４は隔壁５５によって隔てられている。また、各区画室５４はベーン６２により遅角油圧室６４と進角油圧室６５に分割されている。具体的には、ベーン６２の端面６２ａは区画室５４の内周面５４ｃと摺接する一方、隔壁５５の端面５５ａは、ロータ本体６３の外周面６３ａと摺接している。また、内部ロータ６１が最遅角に相当する位置にまで回動するとベーン６２の最遅角側の側面６２ｒが区画室５４の最遅角側の側面５４ｒに当接し、内部ロータ６１が最進角に相当する位置にまで回動するとベーン６２の最進角側の側面６２ｆが区画室５４の最進角側の側面５４ｆに当接するように構成とされている。なお、遅角油圧室６４は、内部ロータ６１を遅角側に回動する際に拡張する空間であり、進角油圧室６５は、内部ロータ６１を進角側に回動する際に拡張する空間である。

また、このような構成のバルブタイミング可変機構５０において、最遅角は、内部ロータ６１の位相を最遅角としたときに吸気バルブ４０の開弁期間の中間値が１４０°ＣＡとなるような位置に設定されている。

次に、図２（ａ）〜（ｃ）を参照してロックピン６９について説明する。ロックピン６９は、機関停止時等において内部ロータ６１が中間ロック位置（中間ロック位相）に移動したときに駆動し、内部ロータ６１をその位置に固定するためのピンである。このロックピン６９は、所定のベーン６２に、内部ロータ６１の回転軸に沿う方向に突出可能に設けられ、図示しない付勢バネによって常にベーン６２から突出する方向に付勢されている。また、ロックピン６９の先端部には、作動油の油圧を作用させてロックピン６９を引き込んでロックを解除するためのロックピン作動室（図示省略）が形成されている。このロックピン作動室は進角油圧室６５と連通されており、同進角油圧室６５の油圧が供給されている。

一方、スプロケット６０には、内部ロータ６１が中間ロック位置に回動した場合におけるロックピン６９の位置に対向する部分に、ロックピン６９が挿入される中間ロック孔７０が形成されている。また、同図（ｃ）に示されるように、中間ロック孔７０にはその開口部７１を進角側に拡大するための段差７２が設けられている。

このような構成によりロックピン６９は次のように動作する。すなわち、機関運転停止状態等においてオイルポンプ８７が停止することにより進角油圧室６５の油圧が低下するとロックピン作動室の油圧も低下するので、付勢バネの付勢力によってロックピン６９がベーン６２から突出する。そして、内部ロータ６１が中間ロック位置に到達したとき、ロックピン６９が中間ロック孔７０に嵌合し、内部ロータ６１が固定されることとなる。特に、中間ロック孔７０に対して進角側からロックピン６９が挿入される場合は、ロックピン６９は段差部分の開口部に嵌合してから中間ロック孔７０に挿入されることとなる。

機関運転が開始され、進角油圧室６５の油圧が所定の圧力以上になるとその油圧によってロックピン６９が付勢バネの付勢力に抗して押し戻され、ロックピン６９と中間ロック孔７０との係合が解除される。

また、このような構成の中間ロック機構において、中間ロック位置は、最遅角と最進角の間に設けられ、内部ロータ６１をこの中間ロック位置に対応する位置に回動すれば吸気バルブ４０の開弁期間の中間値が１２０°ＣＡとなる位置に設定されている。

図３はバルブタイミング可変機構５０の油圧制御系を示している。油圧制御系は、内部ロータ６１及びロックピン６９の駆動を制御する。
油圧制御系は、作動油を遅角油圧室６４に供給又は排出する遅角油路８１と、進角油圧室６５及びロックピン作動室から作動油を供給又は排出する進角油路８２と、オイルパン８６からの作動油をオイルポンプ８７によりこれら油路に供給する供給油路８３と、これら油路からの作動油を排出する排出油路８４と、作動油の供給、排出及び保持を制御する油圧制御弁（ＯＣＶ）８５とを備えている。そして、内部ロータ６１を遅角側に回動させるときには、油圧制御弁８５の制御により、遅角油路８１が供給油路８３に接続されるとともに、進角油路８２は排出油路８４と接続される。また、内部ロータ６１を進角側に回動させるときには、遅角油路８１は排出油路８４に接続されるとともに、進角油路８２は、供給油路８３に接続される。

次に、図４及び図５を参照してバルブ作動角及びバルブ作用角の設定例について説明する。
図４に示すように、機関中負荷時においては、従来では領域Ａに設定されていたが、本実施形態では領域Ｂに設定されている。具体的には、機関中負荷時においては、内部ロータ６１の位相は最遅角にされ、バルブリフト可変機構３０の最大リフト量は、吸気バルブの開弁期間が２８０°ＣＡとなる値に設定される。このような設定にすれば、本実施形態の例によれば、内部ロータ６１の位相を最遅角にすることにより吸気バルブ４０の開弁期間の中間値は、上死点ＴＤＣから１４０°ＣＡとなり、また上記設定により吸気バルブ４０の開弁期間は２８０°ＣＡであるから、図５（ａ）に示すように、吸気バルブ４０の開弁時期ＩＶＯは０°ＣＡとなり閉弁時期ＩＶＣは下死点ＢＤＣから１００°ＣＡとなる。したがって、上記設定によれば、吸気バルブ４０の閉弁時期ＩＶＣを下死点ＢＤＣから９０°ＣＡを超えた位置まで遅らせることができる。

また、図４に示すように、機関始動時においては、領域Ｃに設定されている。具体的には、機関始動時においては、内部ロータ６１の位相は中間ロック位置に対応する位相とされ、バルブリフト可変機構３０の最大リフト量は、吸気バルブ４０の開弁期間が２００°ＣＡとなる値に設定される。このような設定にすれば、内部ロータの位相を中間ロック位置に対応する位相とすることにより吸気バルブ４０の開弁期間の中間値は１２０°ＣＡとなり、また上記設定により吸気バルブ４０の開弁期間は２００°ＣＡであるから、図５（ｂ）に示すように、吸気バルブ４０の閉じタイミングは下死点から４０°ＣＡとなる。したがって、上記設定によれば、機関始動時は、内部ロータ６１の位相を最遅角ではなく中間ロック位置としていることから、従来と同様に最大リフト量を確保しても、吸気バルブ４０の閉弁時期ＩＶＣを従来の内燃機関と同様の時期とすることができる。

なお、本実施形態では、図６に示すように、吸気バルブ４０の開弁時期ＩＶＯと閉弁時期ＩＶＣは、吸気弁が実質的に開弁している状態にある揚程部と、実質的に閉弁している状態にある緩衝部との境界により定義している。

本実施形態の内部機関によれば、以下に示す効果を奏することができる。
（１）内燃機関１は、機関停止時に、内部ロータ６１を最遅角状態から最進角状態までの間にある中間ロック位置で固定する中間ロック機構を備えている。そして、機関中負荷時には、バルブタイミング可変機構５０を中間ロック位相よりも遅角側に制御しつつバルブリフト可変機構３０を最大リフト又は最大リフト近傍に制御することで吸気バルブ４０の閉じタイミングを遅らせている。また、機関始動時であって内部ロータ６１が中間ロック位置で固定されているときには、機関始動に適切なバルブタイミングとなるようにバルブリフト可変機構３０により最大リフト量を調節している。

したがって、機関中負荷時には、吸気バルブ４０の閉じタイミングを遅らせていることによりアトキンソンサイクルに基づく吸気圧縮を行うことができ、内燃機関１の燃費を向上させることができる。また、中間ロック機構により、機関始動時に最遅角よりも進角側にずれた位置に内部ロータ６１を固定させることができるので、最大リフト量を所定量に確保しても吸気バルブ４０の閉弁時期ＩＶＣを適切な位置にすることができ、排気の悪化を抑制することができる。

（２）また、機関中負荷時には、バルブタイミング可変機構５０を中間ロック位相よりも遅角側に制御しつつバルブリフト可変機構３０を最大リフト又は最大リフト近傍に制御することで吸気バルブ４０の閉じタイミングを遅らせてもよい。

この構成によれば、機関中負荷時に、吸気の圧縮・膨張比をさらに増大させることができるので、アトキンソンサイクルに基づく吸気圧縮により内燃機関１の燃費をさらに向上させることができる。

（３）内燃機関１は上記と同様の中間ロック機構を備えている。そして、機関中負荷時には、バルブタイミング可変機構５０によりバルブタイミングを最遅角状態としつつバルブリフト可変機構３０により最大リフト量を拡大することで吸気バルブ４０を下死点から９０°ＣＡより超えた時点で閉じる構成としている。また、機関始動時であって内部ロータ６１を中間ロック位置で固定されているときには、機関始動に適切なバルブタイミングとなるようにバルブリフト可変機構３０により最大リフト量を調節している。

したがって、機関中負荷時には、吸気バルブ４０を下死点から９０°ＣＡより超えた時点から閉じ吸気圧縮を行っているので内燃機関１の燃費を向上させることができる。また、中間ロック機構により、機関始動時に最遅角よりも進角側にずれた位置に内部ロータ６１を固定させることができるので、最大リフト量を所定量に確保しても吸気バルブ４０の閉弁時期ＩＶＣを適切な位置にすることができ、排気の悪化を抑制することができる。

（４）また、中間ロック機構は、内部ロータ６１から突出するロックピン６９と、このロックピン６９と嵌合することによりクランクシャフト１８に対する内部ロータ６１の回転位相変化を規制するための中間ロック孔７０とから構成されている。さらに、中間ロック孔７０にはその開口部７１を進角側に拡大するための段差７２が設けられている。

したがって、中間ロック孔７０に対して進角側にロックピン６９が配置され、内部ロータ６１を遅角側に位相変化させることによりロックピン６９を中間ロック孔７０に嵌合させるとき、進角側の段差部分の開口部７１からロックピン６９を挿入させることができ、ロックピン６９を的確に中間ロック孔７０に嵌合させることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記各実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示すように変更して実施することもできる。

・上記実施形態では、機関中負荷におけるアトキンソンサイクルの実行と機関始動時における吸気バルブ４０の閉弁時期ＩＶＣを適切とする、吸気バルブ４０のバルブ作用角とバルブ作動角の設定の一例を挙げているが、本発明の効果を奏させるためには上記設定に限定されない。すなわち、機関中負荷の設定においては、吸気バルブ４０の閉弁時期ＩＶＣを従来の内燃機関よりも遅らせることができる設定であればよい。また、機関始動時の設定においては、吸気バルブ４０の閉弁時期ＩＶＣを従来の内燃機関と同様とすることができる設定であればよい。

・上記実施形態では、機関中負荷時において内部ロータ６１の位相を最遅角にして最大リフト量を拡大することにより、吸気バルブ４０の閉じバルブタイミングを遅らせているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、吸気バルブ４０のバルブタイミングの遅い閉じができる設定であればよい。

・例えば、機関中負荷時において、バルブタイミング可変機構５０を中間ロック位相よりも遅角側に制御しつつバルブリフト可変機構３０を最大リフト又は最大リフト近傍に制御することで、吸気バルブ４０の閉じタイミングを遅らせてもよい。

本発明の内燃機関を具体化した第１実施形態について、内燃機関を示す模式図。 （ａ）同実施形態の内燃機関について、バルブタイミング可変機構の断面構造を示す断面図。（ｂ）同内燃機関について、同図（ａ）のＩ−Ｉに沿う断面図。（ｃ）同内燃機関について、同図（ａ）のＩＩ−ＩＩに沿う断面図。 同実施形態の内燃機関について、バルブタイミング可変機構の油圧制御系を示す模式図。 同実施形態の内燃機関について、バルブ作動角及びバルブ作用角の設定例を示したグラフ。 （ａ）同実施形態の内燃機関について、機関中負荷における吸気バルブのタイミングを示したダイヤグラム。（ｂ）同内燃機関について、機関始動時における吸気バルブのタイミングを示したダイヤグラム。 同実施形態の内燃機関について、吸気バルブのカムリフトググラフ。 アトキンソンサイクルと最遅角ロック機構を備えた内燃機関について、吸気バルブのタイミングを示したダイヤグラム。 最遅角ロック機構を備えた従来の内燃機関について、吸気バルブのタイミングを示したダイヤグラム。

符号の説明

１…内燃機関、１０…エンジン本体、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダブロック、１３…ピストン、１４…燃焼室、１５…点火プラグ、１６…吸気通路、１７…排気通路、１８…クランクシャフト、１９…コネクティングロッド、２０…燃料噴射弁、３０…バルブリフト可変機構、３１…アームアッシ、３２…出力アーム、３３…入力アーム、３４…コントロールシャフト、３５…アクチュエータ、４０…吸気バルブ、４１…吸気カムシャフト、４３…ラッシュアジャスタ、４４…吸気ロッカアーム、４６…排気バルブ、４７…排気カムシャフト、５０…バルブタイミング可変機構、５１…ハウジング、５２…ハウジング本体、５３…カバー、５４…区画室、５４ｒ…最遅角側の側面、５４ｆ…最進角側の側面、５４ｃ…内周面、５５…隔壁、５５ａ…端面、６０…スプロケット、６１…内部ロータ、６２…ベーン、６２ｒ…最遅角側の側面、６２ｆ…最進角側の側面、６２ａ…端面、６３…ロータ本体、６３ａ…外周面、６４…遅角油圧室、６５…進角油圧室、６９…ロックピン、７０…中間ロック孔、７１…開口部、７２…段差、８５…油圧制御弁、８１…遅角油路、８２…進角油路、８３…供給油路、８４…排出油路、８６…オイルパン、８７…オイルポンプ、９０…電子制御装置、９１…クランクポジションセンサ、９２…作用角センサ、９３…カムポジションセンサ。

Claims (4)

1. 吸気バルブの最大リフト量を可変とするバルブリフト可変機構と、吸気カムシャフトに連結された内部ロータのクランクシャフトに対する回転位相を変更することにより吸気バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを備え、最大リフト量と吸気バルブの開弁期間とが正の相関関係を有する内燃機関において、
   機関停止時に前記内部ロータを最遅角状態から最進角状態までの間にある中間ロック位置で固定する中間ロック機構を備え、
   機関中負荷時には、前記バルブタイミング可変機構を中間ロック位相よりも遅角側に制御しつつ前記バルブリフト可変機構を最大リフト又は最大リフト近傍に制御することで吸気バルブの閉じタイミングを遅らせ、
   機関始動時であって前記内部ロータが前記中間ロック位置で固定されているときには、機関始動に適切なバルブタイミングとなるように前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を調節する
   ことを特徴とする内燃機関。
2. 吸気バルブの最大リフト量を可変とするバルブリフト可変機構と、吸気カムシャフトに連結された内部ロータのクランクシャフトに対する回転位相を変更することにより吸気バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを備え、最大リフト量と吸気バルブの開弁期間とが正の相関関係を有する内燃機関において、
   機関停止時に前記内部ロータを最遅角状態から最進角状態までの間にある中間ロック位置で固定する中間ロック機構を備え、
   機関中負荷時には、前記バルブタイミング可変機構によりバルブタイミングを最遅角状態としつつ前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を拡大することで吸気バルブタイミングの遅閉じを行い、アトキンソンサイクルに基づく吸気圧縮をし、
   機関始動時であって前記内部ロータが前記中間ロック位置で固定されているときには、機関始動に適切なバルブタイミングとなるように前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を調節する
   ことを特徴とする内燃機関。
3. 吸気バルブの最大リフト量を可変とするバルブリフト可変機構と、吸気カムシャフトに連結された内部ロータのクランクシャフトに対する回転位相を変更することにより吸気バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを備え、最大リフト量と吸気バルブの開弁期間とが正の相関関係を有する内燃機関において、
   機関停止時に前記内部ロータを最遅角状態から最進角状態までの間にある中間ロック位置で固定する中間ロック機構を備え、
   機関中負荷時には、前記バルブタイミング可変機構によりバルブタイミングを最遅角状態としつつ前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を拡大することで吸気バルブを下死点から９０度より超えた時点から閉じる構成とし、
   機関始動時であって前記内部ロータを前記中間ロック位置で固定されているときには、機関始動に適切なバルブタイミングとなるように前記バルブリフト可変機構により最大リフト量を調節する
   ことを特徴とする内燃機関。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関において、
   前記中間ロック機構は、前記内部ロータから突出するロックピンと、このロックピンと嵌合することにより前記クランクシャフトに対する前記内部ロータの回転位相変化を規制するための中間ロック孔とから構成され、中間ロック孔にはその開口部を進角側に拡大するための段差が設けられている
   ことを特徴とする内燃機関。

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