JP4913147B2 - 内燃機関の弁装置 - Google Patents

Description

本出願は、「Side Cam Open Port」と題した２００５年９月２３日出願の米国仮特許出願第６０／７１９，５０６号、および「Side Cam Open Port Engine with Improved Head Valve」と題した２００６年３月９日出願の米国仮特許出願第６０／７８０，３６４号に対する優先権を主張し、各出願は参照により全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は概ね流体処理機械のガス交換プロセスを制御する装置に、特に内燃機関の弁およびシリンダヘッドアセンブリに関する。

例えば内燃機関、圧縮器などの多くの流体処理機械は、最適性能を確保するために正確かつ効率的なガス交換プロセスを必要とする。例えば、内燃機関の吸気ストローク中に、所定の量の空気および燃料を、エンジンの動作サイクルの特定時間に燃焼室に供給しなければならない。次に、燃焼事象中に燃焼室を密封して、非効率的な動作および／またはエンジン内の様々な構成要素への損傷を防止しなければならない。排気ストローク中は、燃焼室内の燃焼済みガスを燃焼室から効率的に排気しなければならない。

燃焼室に出入りするガスの流れを制御するために、ポペット弁を使用する既知の内燃機関もある。既知のポペット弁は、細長い心棒および広くなった密封ヘッドを含む往復弁である。使用時には、既知のポペット弁は、弁が開位置にある場合に密封ヘッドが弁座から隔置され、それによって燃焼室に出入りする流路を生成するように、燃焼室に向かって内側に開く。密封ヘッドは、弁が閉位置にある場合に弁座の対応する表面と接触し、燃焼室を効果的に密封するべく構成された傾斜表面を含むことができる。

しかし、既知のポペット弁の拡大した密封ヘッドは、燃焼シリンダに出入りするガスの流路を遮断し、その結果、ガス交換プロセスが非効率的になることがある。さらに、拡大した密封ヘッドは、流入空気内に渦および他の望ましくない乱流も生成することがあり、これは燃焼事象にマイナスの影響を及ぼし得る。このような効果を最小限に抑えるために、既知のポペット弁には、閉位置と開位置の間で比較的大きい距離を移動するべく構成されるものもある。しかし、弁の揚程を増加させると寄生損が増大し、弁列の磨耗が増加し、エンジンの動作中に弁とピストンが接触する可能性が高くなるなどの結果を生じる。

既知のポペット弁の密封ヘッドが燃焼室内へと延在するので、エンジン燃焼の極端な圧力および温度に曝露し、これは弁が故障するか漏れる可能性を上昇させる。燃焼状態への曝露は、例えば熱膨張の増大、有害な炭素付着物の蓄積などを引き起こすことがある。さらに、このような配置構成は、弁の保守および／または交換の助けにならない。多くの場合、弁を保守または交換するために、例えばシリンダヘッドを取り外さなければならない。

既知の内燃機関には、その他にも燃焼室に出入りするガスの流れを制御するために回転弁を使用するものがある。既知の回転弁構成は、弁が連続的に回転するにつれて、シリンダヘッドの対応する口と位置合わせされ、それによって燃焼室に出入りする流路を生成するべく構成された１つまたは複数の開口を有する円板またはシリンダを含む。このような既知の回転弁は燃焼室内に延在しないので、上述したポペット弁の欠点の幾つかに対応している。しかし、既知の回転弁は、その連続回転のせいで、弁が漏れやすい。さらに、動作が連続的な性質であるので、既知の回転弁エンジンは弁事象のタイミングが容易に変更されない。

既知の内燃機関には、その他にも燃焼室に出入りするガスの流れを制御するためにすべり弁を使用するものがある。既知のすべり弁は、弁のどの部分も燃焼室内に延在しない状態で、燃焼室に出入りする流路を閉塞するべく構成された遮断部分を含む往復弁である。既知のすべり弁構成は、ポペット弁に伴う欠点の幾つかを最小限に抑えるが、通常は弁が漏れやすい。

低圧システムで流体の流れを制御するアセンブリで使用するために、他のすべり弁および回転弁も知られている。このようなアセンブリは、低圧液体の流れを制御する際に潜在的に有用であるが、高圧システムで使用するには不十分である。

したがって、内燃機関および同様のシステムおよび装置のために改良された弁およびシリンダヘッドアセンブリが必要とされている。

本明細書ではガス交換弁について説明する。１つの実施形態では、装置は、シリンダヘッドの内面によって規定された弁ポケット内に往復自在に配置されるべく構成された弁部材を含む。弁部材は、複数の流れの通路を規定し、複数の密封部分を含むテーパ状部分を有する。少なくとも１つの密封部分が、各流れ通路に隣接して配置され、各流れ通路がシリンダヘッドの外側の区域から流体隔離されるべく構成されるように、シリンダヘッドの内面の一部と接触するべく構成される。

幾つかの実施形態では、装置は、シリンダヘッドの内面によって規定された弁ポケット内に往復自在に配置されるべく構成された弁部材を含む。弁部材は、複数の流れの通路を規定し、複数の密封部分を含むテーパ状部分を有する。流れ通路は、例えば弁部材のテーパ状部分を通って延在し、テーパ状部分の外面によって規定された１つまたは複数の開口を含むことができる。少なくとも１つの密封部分が、各流れ通路に隣接して配置され、各流れ通路が例えば内燃機関の燃焼シリンダのようにシリンダヘッドの外側の区域から流体隔離されるべく構成されるように、シリンダヘッドの内面の一部と接触するべく構成される。

幾つかの実施形態では、装置は、シリンダヘッドの内面によって規定された弁ポケット内に往復自在に配置されるべく構成された弁部材を含む。弁部材は、複数の流れの通路を規定し、複数の密封部分を含むテーパ状部分を有する。少なくとも１つの密封部分は、各流れ通路に隣接して配置され、各流れ通路がシリンダヘッドの外側の区域から流体隔離されるべく構成されるように、シリンダヘッドの内面の一部と接触するべく構成される。密封部分の少なくとも１つは、テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在する。

幾つかの実施形態では、装置は、シリンダヘッドの内面によって規定された弁ポケット内に往復自在に配置されるべく構成された弁部材を含む。弁部材は、複数の流れの通路を規定し、複数の密封部分を含むテーパ状部分を有する。少なくとも１つの密封部分は、弁部材のテーパ状部分を通って延在し、テーパ状部分の外面によって規定された開口を含む。密封部分の少なくとも１つは、テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在し、流れ通路が燃焼室から流体隔離されるべく構成されるように、シリンダヘッドの内面の部分に接触するべく構成される。

幾つかの実施形態では、装置は、自身を通る複数の流れ通路を画定するテーパ状部分を有する弁部材を含む。テーパ状部分は、テーパ状部分の縦軸に対して実質的に直角の第一軸に沿った第一次元、および縦軸に対して実質的に直角で、第一軸に対して実質的に直角の第二軸に沿った第二次元を有する。第一次元は、例えばテーパ状部分の幅でよい。第二次元は、例えばテーパ状部分の厚さでよい。第一次元および第二次元は各々、テーパ状部分の縦軸に沿って変化することができる。この方法で、テーパ状部分は少なくとも２次元でテーパ状になる。テーパ状部分は、シリンダヘッドの内面によって画定された弁ポケット内で第一位置と第二位置に往復自在に配置されるべく構成される。テーパ状部分が第一位置にある場合、各流れ通路はシリンダおよびガスマニホルドと流体連絡している。テーパ状部分が第二位置にある場合、各流れ通路はシリンダから流体隔離されている。

幾つかの実施形態では、装置は、シリンダヘッドの内面によって画定された弁ポケット内に滑動自在に配置されるべく構成された弁部材を含む。シリンダヘッドは、例えば吸気マニホルドなどのガスマニホルド、および例えば内燃機関の燃焼シリンダなどのシリンダと結合するべく構成される。弁部材は、自身を通る複数の流れ通路を規定し、複数の密封部分を含むテーパ状部分を有する。少なくとも２つの密封部分が、各流れ通路に隣接して配置される。密封部分は、テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在し、各流れ通路がシリンダから流体隔離されるべく構成されるように、シリンダヘッドの内面の部分に接触するべく構成される。

幾つかの実施形態では、装置は、シリンダヘッドの内面によって規定された弁ポケット内に滑動自在に配置されるべく構成された弁部材を含む。シリンダヘッドは、例えば吸気マニホルドなどのガスマニホルド、および例えば内燃機関の燃焼シリンダなどのシリンダと結合するべく構成される。弁部材は、自身を通る複数の流れ通路を規定するテーパ状部分を有し、各流れ通路は、弁部材のテーパ状部分の外面によって規定された開口を含む。テーパ状部分は複数の密封部分を含み、各々は、流れ通路の開口を囲み、各流れ通路がシリンダから流体隔離されるべく構成されるように、シリンダヘッドの内面の部分と接触するべく構成される。

幾つかの実施形態では、装置はシリンダヘッドおよび弁部材を含む。シリンダヘッドは、例えば吸気マニホルドおよび／または排気マニホルドなどのシリンダおよびガスマニホルドと結合するべく構成され、弁ポケットを規定する内面を有する。弁部材は、弁部材が弁ポケット内で弁部材の縦軸に沿って移動可能であるように、弁ポケット内に配置可能であるべく構成される。弁部材は、複数の弁流れ通路を規定するテーパ状部分を有する。装置は第一構成および第二構成を有する。装置が第一構成にある場合、各流れ通路はシリンダおよびガスマニホルドと流体連絡している。装置が第二構成にある場合、複数の弁流れ通路からの各弁流れ通路は、シリンダから流体隔離されている。

幾つかの実施形態では、装置はシリンダヘッドおよび弁部材を含む。シリンダヘッドは、シリンダおよびガスマニホルドと結合するべく構成され、内面を有する。内面は弁ポケット、ガスマニホルドおよび弁ポケットと流体連絡するガスマニホルド流れ通路、およびシリンダおよび弁ポケットと流体連絡する複数のシリンダ流れ通路を規定する。弁部材は、弁部材が弁ポケット内で弁部材の縦軸に沿って移動可能であるように、弁ポケット内に配置可能であるべく構成される。弁部材は、複数の弁流れ通路を規定するテーパ状部分を有する。装置は第一構成および第二構成を有する。装置が第一構成にある場合、各弁流れ通路がガスマニホルド流れ通路およびシリンダ流れ通路と流体連絡するように、弁部材が弁ポケット内に配置される。装置が第二構成にある場合、各弁流れ通路が各シリンダ流れ通路から流体隔置されるように、弁部材が弁ポケット内に配置される。

幾つかの実施形態では、装置はシリンダヘッドおよび弁部材を含む。シリンダヘッドは、シリンダおよびガスマニホルドと結合するべく構成され、座部分を含み、弁ポケットを画定する内面を有する。弁部材は、弁部材が弁ポケット内で弁部材の縦軸に沿って移動可能であるように、弁ポケット内に配置可能であるべく構成される。弁部材は、複数の弁流れ通路を規定するテーパ状部分を有する。弁部材は、第一弁流れ通路に隣接して配置された密封部分を含む。装置は第一構成および第二構成を有する。装置が第一構成にある場合、各流れ通路はシリンダおよびガスマニホルドと流体連絡している。装置が第二構成にある場合、弁部材の密封部分が座部分と接触し、それによって第一弁流れ通路を対応するシリンダ流れ通路から流体隔離するべく構成されるように、弁部材が弁ポケット内に配置される。

幾つかの実施形態では、装置はシリンダヘッドおよび弁部材を含む。シリンダヘッドは、シリンダおよびガスマニホルドと結合するべく構成され、弁ポケットを画定する内面を有する。弁部材が弁ポケット内で弁部材の縦軸に沿って移動可能であるように、弁部材が弁ポケット内に配置可能であるべく構成される。弁部材は、複数の弁ながれ通路を規定する中心部分を有する。中心部分は複数の密封部分を有し、その少なくとも１つが各弁流れ通路に隣接する。密封部分は、例えば中心部分の外面に連続的に延在する密封リングでよい。装置は第一構成および第二構成を有する。装置が第一構成にある場合、各流れ通路はシリンダおよびガスマニホルドと流体連絡している。装置が第二構成にある場合、各弁流れ通路がシリンダから流体隔離されるように、各密封部分は、シリンダヘッドの内面の部分と接触するべく構成される。

幾つかの実施形態では、装置はシリンダヘッドおよび弁部材を含む。シリンダヘッドは弁ポケット、複数のガスマニホルド流れ通路および複数のシリンダ流れ通路を規定する内面を有する。ガスマニホルド流れ通路は各々、ガスマニホルドおよび弁ポケットと流体連絡している。シリンダ流れ通路は各々、シリンダおよび弁ポケットと流体連絡している。弁部材が弁ポケット内で弁部材の縦軸に沿って移動可能であるように、弁部材が弁ポケット内に配置可能であるべく構成される。弁部材は、複数の弁流れ通路を規定するテーパ状部分を有する。テーパ状部分は複数の密封部分を含み、その少なくとも１つが各弁流れ通路に隣接する。装置は第一構成および第二構成を有する。装置が第一構成にある場合、各弁流れ通路が対応するマニホルド流れ通路および対応するシリンダ流れ通路と流体連絡するように、弁部材が弁ポケット内に配置される。装置が第二構成にある場合、各流れ通路が対応するガスマニホルド流れ通路および対応するシリンダ流れ通路から流体隔離されるよう、密封部分がシリンダヘッドの内面の部分に接触するように、弁部材が弁ポケット内に配置される。

幾つかの実施形態では、方法は、燃焼モードで、内燃機関によって規定された第一シリンダを動作させ、燃焼モードまたはポンピングモードのうち一方で、内燃機関によって規定された第二シリンダを選択的に動作させることを含む。第一シリンダが燃焼モードで動作している場合、空気が吸気マニホルドから第一シリンダへと搬送され、空気が燃料と混合され、燃料と空気の混合物が第一シリンダ内で燃焼される。第二シリンダが燃焼モードで動作している場合、空気が吸気マニホルドから第二シリンダへと搬送され、空気が燃料と混合され、燃料と空気の混合物が第二シリンダ内で燃焼される。第二シリンダがポンピングモードで動作している場合、空気が吸気マニホルドから第二シリンダへと搬送され、空気が、燃料と混合せず、燃焼しない状態で圧縮され、圧縮された空気が第二シリンダから吸気マニホルドへと搬送される。

幾つかの実施形態では、ポンピングモードで第二シリンダを選択的に動作させることは、エンジンが第一構成にある場合に、空気が吸気マニホルドから第二シリンダへと流れることができるために、第二シリンダに関連する吸気弁を開くことを含む。次に、内燃機関が第二構成にある場合、第二シリンダを吸気マニホルドから流体隔離するために、吸気弁が閉じられる。次に、第二シリンダ内の封じ込められた空気が圧縮される。次に、エンジンが第三構成にある場合に、第二シリンダに封じ込められた空気が第二シリンダから吸気マニホルドへと流れることができるために、吸気弁が２回目に開く。次に、エンジンが第四構成にある場合に、第二シリンダを吸気マニホルドから流体隔離するために、吸気弁が閉じられる。

幾つかの実施形態では、プロセッサ可読媒体は、内燃機関が第一構成にある場合に、第一ガスが吸気マニホルドおよび／または排気マニホルドなどのガスマニホルドからシリンダ内に流れることができるように、シリンダに関連する弁を開くコードを含む。コードは、次にエンジンが第二構成にある場合に、シリンダをガスマニホルドから流体隔離するために、弁を閉じるべく構成される。コードは、エンジンが第三構成にある場合に、シリンダ内に封じ込められた第二ガスがシリンダからガスマニホルド内に流れることができるように、弁を開くべく構成される。コードは、エンジンが第四構成にある場合に、シリンダをガスマニホルドから流体隔離するために、弁を閉じるべく構成される。

幾つかの実施形態では、装置は、シリンダ、シリンダヘッドおよび制御装置を規定するエンジンブロックを含む。シリンダヘッドは、シリンダとガスマニホルド間のガスの流れを制御するべく構成された電子作動の弁部材を有する。制御装置は電子作動ベント連絡し、エンジンが第一構成にある場合は、第一ガスがガスマニホルドからシリンダ内に流れることができるように弁を開き、内燃機関が第二構成にある場合は、シリンダをガスマニホルドから流体隔離するために弁を閉じ、エンジンが第三構成にある場合に、シリンダ内に封じ込められた第二ガスがシリンダからガスマニホルド内に流れることができるように弁を開き、エンジンが第四構成にある場合に、シリンダをガスマニホルドから流体隔離するために弁を閉じるべく構成される。

幾つかの実施形態では、方法は、シリンダヘッドをシリンダブロックに結合することを含む。弁部材は次に、弁部材の第一心棒部分がアクチュエータと係合するように、シリンダヘッドによって規定された弁ブロック内へと移動する。次に、弁部材の第二心棒部分に当てて、偏倚部材の第一部分が配置され、第二心棒部分は第一心棒部分の反対側にある。次に、偏倚部材の第二部分が端板と係合するように、端板をシリンダヘッドに結合する。

幾つかの実施形態では、方法は、シリンダヘッドによって規定された弁ポケットの第一開口を露出させるために、シリンダヘッドに結合された端板を動かすことを含む。 次に、弁ポケットから弁ばねを外す。次に、シリンダヘッドをエンジンブロックから結合解除せずに、弁部材を弁ポケットから動かし、弁ポケットの第一開口に通す。

図１および図２は、それぞれ第一および第二構成にある本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリ１３０の略図である。シリンダヘッドアセンブリ１３０はシリンダヘッド１３２および弁部材１６０を含む。シリンダヘッドアセンブリ１３２は、縦軸Ｌｐを有する弁ポケット１３８を規定する内面１３４を有する。弁部材１６０は、２つの流れ通路１６８を規定して、縦軸Ｌｖを有するテーパ状部分１６２を有する。テーパ状部分１６２は、各々が流れ通路１６８の１つと隣接して配置された２つの密封部分１７２を含む。テーパ状部分１６２は、第一側面１６４および第二側面１６５を含む。テーパ状部分１６２の第二側面１６５は、縦軸Ｌｖからテーパ角度Θだけ角度的に片寄り、それによってテーパ状部分１６２のテーパを生成する。第一側面１６４は縦軸Ｌｖに実質的に平行で、その結果、非対称のテーパ状部分１６２になるように図示されているが、幾つかの実施形態では、テーパ状部分１６２が縦軸Ｌｖに対して対称になるように、第一側面１６４が角度的に片寄る。テーパ状部分１６２は、テーパ角度Θを規定する線形テーパを含むように図示されているが、幾つかの実施形態では、テーパ状部分１６２は非線形テーパを含むことができる。

弁部材１６０のテーパ状部分１６２が弁ポケット１３８内でテーパ状部分１６２の縦軸Ｌｖに沿って移動できるように、弁部材１６０が弁ポケット１３８内に往復自在に配置される。使用時には、シリンダヘッドアセンブリ１３０を第一構成（図１）および第二構成（図２）で配置することができる。図１に示すように、第一構成にある場合、各流れ通路１６８がシリンダヘッド１３２の外側の区域１３７と流体連絡するように、弁部材１６０は、密封部分１７２がシリンダヘッド１３２に内面１３４から隔置される第一位置にある。図２に示すように、シリンダヘッドアセンブリ１３２は、Ａとラベルされた矢印によって示された方向で縦軸Ｌｖに沿って内側に弁部材１６０を動かすことによって、第二構成に入る。第二構成にある場合、各流れ通路１６８が、シリンダヘッド１３２の外側の区域１３７から流体隔離されるように、密封部分１７２は、シリンダヘッド１３２の内面１３４の部分と接触している。

弁部材１６０全体がテーパ状であるように図示されているが、幾つかの実施形態では、弁部材の一部のみがテーパ状である。例えば、本明細書で検討するように、幾つかの実施形態では、弁部材は１つまたは複数の非テーパ状部分を含むことができる。他の実施形態では、弁部材は複数のテーパ状部分を含むことができる。

流れ通路１６８は、弁部材１６０の縦軸Ｌｖに対して実質的に垂直であるように図示されているが、幾つかの実施形態では、流れ通路１６８が縦軸Ｌｖから角度的に片寄ってよい。さらに、幾つかの実施形態では、弁部材１６０の縦軸Ｌｖは、弁ポケット１３８の縦軸Ｌｐと一致する必要はない。例えば、幾つかの実施形態では、弁部材の縦軸は、弁ポケットの縦軸から片寄り、それと平行でもよい。他の実施形態では、弁の縦軸を、弁ポケットの縦軸に対してある角度で配置することができる。

図示のように、テーパ状部分１６２の縦軸Ｌｖは、弁部材の縦軸と一致している。したがって、本明細書を通して、テーパ状部分の縦軸を弁部材の縦軸と呼ぶことができ、その逆もできる。しかし、幾つかの実施形態では、テーパ状部分の縦軸が弁部材の縦軸から片寄ってもよい。例えば、幾つかの実施形態では、弁部材の縦軸がテーパ状部分の縦軸から片寄るように、以下で説明するような第一心棒部分および／または第二心棒部分を、テーパ部分から角度的に片寄らせることができる。

シリンダヘッドアセンブリ１３０は、流れ通路１６８がシリンダヘッド１３２の外側の区域１３７と流体連絡する第一構成（つまり開構成）、および流れ通路１６８がシリンダヘッド１３２の外側の区域１３７から流体隔置される第二構成（つまり閉構成）を有するように図示されているが、幾つかの実施形態では、第一構成が閉構成でよく、第二構成が開構成でもよい。他の実施形態では、シリンダヘッドアセンブリ１３０は３つ以上の構成を有することができる。例えば、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリが、例えば部分的に開いた構成および完全に開いた構成など、複数の開構成を有することができる。

図３および図４は、それぞれ第一および第二構成の本発明の実施形態によるエンジン２００の部分の略図である。エンジン２００はシリンダヘッドアセンブリ２３０、シリンダ２０３およびガスマニホルド２１０を含む。シリンダ２０３はシリンダヘッドアセンブリ２３０の第一表面２３５に結合され、例えばエンジンブロック（図示せず）によって規定された燃焼シリンダでよい。ガスマニホルド２１０はシリンダヘッドアセンブリ２３０の第二表面２３６に結合され、例えば吸気マニホルドまたは排気マニホルドでよい。第一表面２３５および第二表面２３６は、シリンダヘッド２３２に平行で、相互に対してその反対側に配置されるように図示されているが、幾つかの実施形態では、第一表面と第二表面は相互に隣接してもよい。さらに他の実施形態では、ガスマニホルドおよびシリンダをシリンダヘッドの同じ表面に結合することができる。

シリンダヘッドアセンブリ２３０は、シリンダヘッド２３２および弁部材２６０を含む。シリンダヘッド２３２は、縦軸Ｌｐを有する弁ポケット２３８を規定する内面２３４を有する。シリンダヘッドは、２つのシリンダ流れ通路２４８および２つのガスマニホルド流れ通路２４４も規定する。シリンダ流れ通路２４８は各々、シリンダ２０３および弁ポケット２３８と流体連絡する。同様に、ガスマニホルド流れ通路２４４は各々、ガスマニホルド２１０および弁ポケット２３８と流体連絡する。シリンダ流れ通路２４８は各々、他のシリンダ流れ通路２４８から流体隔離されるように図示されているが、他の実施形態では、シリンダ流れ通路２４８は相互に流体連絡することができる。同様に、ガスマニホルド流れ通路２４４は各々、他のガスマニホルド流れ通路２４４から流体隔離されるように図示されているが、他の実施形態では、ガスマニホルド流れ通路２４４は相互に流体連絡することができる。

弁部材２６０は、縦軸Ｌｖ、および縦軸Ｌｖに対するテーパ角度Θを有するテーパ状部分２６２を有する。テーパ状部分２６２は２つの流れ通路２６８を規定し、各々が流れ通路２６８の１つと隣接して配置される２つの密封部分２７２を含む。１次元で非対称のテーパであるように図示されているが、幾つかの実施形態では、テーパ状部分は縦軸Ｌｖに対して対称にテーパ状になってよい。他の実施形態では、本明細書でさらに詳細に検討するように、テーパ状部分は縦軸Ｌｖに対して２次元でテーパ状になってよい。

弁部材２６０のテーパ状部分２６２が弁ポケット２３８内で縦軸Ｌｖに沿って移動できるように、弁部材２６０が弁ポケット２３８内に配置される。使用時には、エンジン２００を第一構成（図３）および第二構成（図４）にすることができる。図３に示すように、第一構成である場合、弁部材２６０は、各流れ通路２６８がシリンダ流れ通路２４８の１つおよびガスマニホルド流れ通路２４４の１つと流体連絡する第一位置にある。この方法で、ガスマニホルド２１０はシリンダ２０３と流体連絡する。流れ通路は、エンジンが第一構成である場合に、シリンダ流れ通路２４８およびガスマニホルド流れ通路２４４と位置合わせされるように図示されているが、他の実施形態では、流れ通路２６８は直接位置合わせする必要がない。つまり、エンジン２００が第一構成であるが、ガスマニホルド２１０がなおシリンダ２０３と流体連絡している場合に、流れ通路２６８、２４８、２４は片寄っていてよい。

図４に示すように、エンジン２００が第二構成である場合、弁部材２６０は第二位置にあり、Ｂとラベルされた矢印によって示された方向で第一位置から軸方向に片寄っている。第二構成では、各流れ通路２６８がシリンダ流れ通路２４８から流体隔離されるように、密封部分２７２がシリンダヘッド２３２の内面２３４の部分と接触している。この方法で、シリンダ２０３がガスマニホルド２１０から流体隔離される。

図５は、本発明の実施形態による第一構成のシリンダヘッドアセンブリ３３０を含むエンジン３００の部分の前断面図である。図６は、第二構成であるシリンダヘッドアセンブリ３３０の前断面図である。エンジン３００はエンジンブロック３０２、およびエンジンブロック３０２に結合したシリンダヘッドアセンブリ３３０を含む。エンジンブロック３０２は、縦軸Ｌｃを有するシリンダ３０３を規定する。ピストン３０４は、シリンダ３０３の縦軸Ｌｃに沿って往復運動できるように、シリンダ３０３内に配置される。ピストンがシリンダ３０３内で往復運動すると、クランクシャフト３０８が縦軸（図示せず）の周囲で回転するように、ピストン３０４が連接棒３０６によって、片寄りスロー３０７を有するクランクシャフト３０８に結合される。この方法で、ピストン３０４の往復運動を回転運動に変換することができる。

第一表面３３５がシリンダ３０３の上部分を覆い、それによって燃焼室を形成するように、シリンダヘッドアセンブリ３３０の第一表面３３５がエンジンブロック３０２に結合される。第一表面３３５のシリンダ３０３を覆う部分は、湾曲し、ピストンの上面から角度的に片寄っているように図示されているが、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリ３３０が燃焼室内に突出する弁を含まないので、シリンダヘッドアセンブリの燃焼室形成部分の表面は、任意の適切な幾何学的設計を有することができる。例えば、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリの燃焼室形成部分の表面は、平坦で、ピストンの上面に平行でよい。他の実施形態では、シリンダヘッドアセンブリの燃焼室形成部分の表面が湾曲して、半球形燃焼室、差掛け屋根形燃焼室などを形成することができる。

ガスマニホルド３１０の内部区域３１２が第二表面３３６の一部と流体連絡するように、内部区域３１２を規定するガスマニホルド３１０がシリンダヘッドアセンブリ３３０の第二表面３３６に結合される。本明細書で詳細に説明するように、この構成によって、例えば空気または燃焼副生成物などのガスをシリンダヘッドアセンブリ３３０およびガスマニホルド３１０を介してシリンダ３０３に出し入れするように移送することができる。エンジンは、１つのガスマニホルド３１０を含むように図示されているが、幾つかの実施形態では、２つ以上のガスマニホルドを含むことができる。例えば、幾つかの実施形態では、エンジンは、空気および／または混合気をシリンダヘッドに供給するべく構成された吸気マニホルド、および排気ガスをシリンダヘッドから移送するべく構成された排気マニホルドを含むことができる。

さらに、図示のように幾つかの実施形態では、シリンダ３０３に出入りするガスの流れが実質的に直線に組手生じることができるように、第一表面３３５が第二表面３３６に対向してよい。このような構成では、燃料噴射器（図示せず）を吸気マニホルド（図示せず）内でシリンダ流れ通路３４８の真上に配置することができる。この方法で、噴射された燃料は、一連の曲げを経ずにシリンダ３０３内に搬送することができる。燃料路に沿った曲げがなくなると、燃料の衝突および／または壁の濡れを減少させることができ、それによって例えば過渡応答の改良など、エンジン性能のさらなる効率化につながる。

シリンダヘッドアセンブリ３３０は、シリンダヘッド３３２および弁部材３６０を含む。シリンダヘッド３３２は、縦軸Ｌｐを有する弁ポケット３３８を規定する内面３３４を有する。シリンダヘッド３３２は、４つのシリンダ流れ通路３４８および４つのガスマニホルド流れ通路３４４も規定する。シリンダ流れ通路３４８は各々、シリンダヘッド３３２の第一表面３３５に隣接し、シリンダ３０３および弁ポケット３３８と流体連絡している。同様に、ガスマニホルド流れ通路３４４は、シリンダヘッド３３２の第二表面３３６に隣接し、ガスマニホルド３１０および弁ポケット３３８と流体連絡している。シリンダ流れ通路３４８は各々、対応するガスマニホルド流れ通路３４４と位置合わせされる。この構成では、シリンダヘッドアセンブリ３３０が第一（または開）構成である場合（例えば図５および図７参照）、ガスマニホルド３１０はシリンダ３０３と流体連絡している。逆に、シリンダヘッドアセンブリ３３０が第二（または閉）構成である場合（例えば図６および図８参照）、ガスマニホルド３１０はシリンダ３０３から流体隔離されている。

弁部材３６０は、テーパ状部分３６２、第一心棒部分３７６および第二心棒部分３７７を有する。第一心棒部分３７６は、弁部材３６０のテーパ状部分３６２の端部に結合され、カムシャフトの弁ローブ３１５と係合するべく構成される。第二心棒部分３７７は、第一心棒部分３７６と反対側でテーパ状部分３６２の端部と結合し、ばね３１８と係合するべく構成される。ばね３１８の一部が端板３２３内に封じ込められ、これは、第二心棒部分３７７に当ててばね３１８を圧縮し、それによって図６の矢印Ｄで示す方向に弁部材３６０を偏倚するように、シリンダヘッド３３２に着脱自在に結合される。

弁部材３６０のテーパ状部分３６２は、自身を通る４つの流れ通路３６８を規定する。テーパ状部分は８つの密封部分３７２（例えば図１１、図１１および図１３参照）を含み、これは各々、流れ通路３６８の１つに隣接して配置され、テーパ状部分３６２の外面３６３の周囲に連続的に延在する。弁部材３６０のテーパ状部分３６２を、弁ポケット３３８内で弁部材３６０の縦軸Ｌｖに沿って動かせるように、弁部材３６０が弁ポケット３３８内に配置される。幾つかの実施形態では、弁ポケット３３８は、弁部材３６０の対応する表面３８０と係合し、弁ポケット３３８内での弁部材３６０の運動範囲を制限するべく構成された表面３５２を含む。

使用時には、弁ローブ３１５の偏心部分が弁部材３６０の第一心棒３７６と接触するように、カムシャフト３１４を回転した場合、弁ローブ３１５によって弁部材３６０に加えられる力は、ばね３１８によって弁部材３６０に加えられる力を克服するのに十分である。したがって、図５に示すように、弁部材３６０は弁ポケット３３８内で矢印Ｃの方向に縦軸Ｌｖに沿って第一位置へと移動し、それによってシリンダヘッドアセンブリ３３０を開構成にする。弁部材３６０は、開構成にある場合、各流れ通路３６８が位置合わせされ、シリンダ流れ通路３４８の１つおよびガスマニホルド流れ通路３４４の１つと流体連絡するように、弁ポケット３３８内に配置される。この方法で、ガスマニホルド３１０は、図７でＥとラベルされた矢印で示す流れ路に沿って、シリンダ３０３と流体連絡する。

カムシャフトローブ３１５の偏心部分が弁部材３６０の第一心棒３７６と接触しないように、カムシャフト３１４が回転すると、ばね３１８によって加えられる力は、弁部材３６０を矢印Ｄの方向で第一位置から軸方向に片寄った第二位置へと動かし、それによってシリンダヘッドアセンブリ３３０を閉構成（図６参照）にするのに十分である。閉構成にある場合、各流れ通路３６８は、対応するシリンダ流れ通路３４８およびガスマニホルド流れ通路３４４から片寄る。さらに、図８に示すように、閉構成にある場合、密封部分３７２は各々、各流れ通路３６８がシリンダ流れ通路３４８から流体隔離されるように、シリンダヘッド３３２の内面３３４の部分と接触している。この方法で、シリンダ３０３はガスマニホルド３１０から流体隔離される。

シリンダヘッドアセンブリ３３０は、閉構成にある場合に、流れ通路３６８をシリンダ流れ通路３４８から流体隔離するべく構成されるように説明されているが、幾つかの実施形態では、各流れ通路３６８がシリンダヘッド流れ通路３４８およびガスマニホルド流れ通路３４４から流体隔離されるように、密封部分３７２をシリンダヘッド３３２の内面３３４の部分と接触するべく構成することができる。他の実施形態では、各流れ通路３６８がガスマニホルド流れ通路３４４からのみ流体隔離されるように、密封部分３７２をシリンダヘッド３３２の内面３３４の部分と接触するべく構成することができる。

シリンダ流れ通路３４８は各々、他のシリンダ流れ通路３４８から流体隔離されるように図示されているが、幾つかの実施形態では、シリンダ流れ通路３４８は相互に流体連絡することができる。同様に、ガスマニホルド流れ通路３４４は他のガスマニホルド流れ通路３４４から流体隔離されるように図示されているが、他の実施形態では、ガスマニホルド流れ通路３４４は相互に流体連絡することができる。

シリンダ３０３の縦軸Ｌｃは、弁ポケット３３８の縦軸Ｌｐおよび弁３６０の縦軸Ｌｖに対して実質的に垂直であるように図示されているが、幾つかの実施形態では、シリンダの縦軸は、弁ポケットの縦軸および／または弁部材の縦軸から９０°以外の角度だけ片寄ることができる。さらに他の実施形態では、シリンダの縦軸が、弁ポケットの縦軸および／または弁部材の縦軸と実質的に平行でよい。同様に、上述したように弁部材３６０の縦軸Ｌｖは、弁ポケット３３８の縦軸と一致したり、それと平行であったりする必要はない。

幾つかの実施形態では、カムシャフト３１４がシリンダヘッド３３２の一部の中に配置される。端板３２２がシリンダヘッド３３２に着脱自在に結合され、それによって組立、修理および／または調節のためにカムシャフト３１４および第一心棒部分３７６にアクセスすることができる。他の実施形態では、カムシャフトが、シリンダヘッドに着脱式に結合される別個のカムボックス（図示せず）内に配置される。同様に、端板３２３はシリンダヘッド３３２に着脱式に結合され、それによって組立、修理、交換および／または調節のためにばね３２８および／または弁部材３６０にアクセスすることができる。

幾つかの実施形態では、ばね３１８は、シリンダヘッドアセンブリ３３０が閉構成である場合に、弁部材３６０に力を加え、それによって密封部分３７２が内面３３４と接触したままであることを保証するべく構成されたコイルばねである。ばね３１８は、例えばステンレス鋼ばね線などの任意の適切な材料から構成することができ、適切な偏倚力を発生するように製造することができる。しかし、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリ３３０が閉構成である場合に、密封部分３７２が内面３３４と接触したままであることを保証するために、シリンダヘッドアセンブリは、任意の適切な偏倚部材を含むことができる。例えば、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは片持ちばね、皿ばね、板ばねなどを含むことができる。他の実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、弁部材に偏倚力を加えるべく構成された弾性部材を含むことができる。さらに他の実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、弁部材に偏倚力を加えるべく構成された空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、電子アクチュエータなどのアクチュエータを含むことができる。

第一心棒部分３７６は、カムシャフト３１４の弁ローブ３１５と直接接触するものとして図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、エンジンおよび／またはシリンダヘッドアセンブリは、カムシャフトと第一心棒部分の間に配置され、所定の弁すきま設定を維持するべく構成された調節式タペットなどの部材を含むことができる。他の実施形態では、エンジンおよび／またはシリンダヘッドアセンブリは、弁部材が確実にカムシャフトと常時接触するために、カムシャフトと第一心棒部分の間に配置された油圧リフタを含むことができる。さらに他の実施形態では、エンジンおよび／またはシリンダヘッドアセンブリは、第一心棒部分の間に配置された例えばローラ従動子などの従動子部材を含むことができる。同様に、幾つかの実施形態では、エンジンは、ばねに隣接して配置された１つまたは複数の構成要素を含むことができる。例えば、幾つかの実施形態では、第二心棒部分は、例えばポケット、クリップなどのばね受けを含むことができる。他の実施形態では、弁回転子をばねに隣接して配置することができる。

シリンダヘッド３３２は、エンジンブロック３０２に結合された別個の構成要素として図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、シリンダヘッド３３２およびエンジンブロック３０２を一体製造し、それによってシリンダヘッドガスケットおよびシリンダヘッド装着ボルトの必要をなくすことができる。幾つかの実施形態では、例えば、エンジンブロックおよびシリンダヘッドは、１つの金型を使用して鋳造し、その後にシリンダ、弁ポケットなどを含むように機械加工することができる。さらに、上述したように、端板を外すことによって弁部材を設置かつ／または点検することができる。

エンジン３００は１つのシリンダを含むものとして図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、エンジンは任意の構成に任意の数のシリンダを含むことができる。例えば、幾つかの実施形態では、エンジンは直列形構成に任意の数のシリンダを含むことができる。他の実施形態では、任意の数のシリンダをＶ字構成、対向構成または星形構成で構成することができる。

同様に、エンジン３００は任意の適切な熱力学サイクルを使用することができる。このようなエンジンのタイプは、例えばディーゼルエンジン、火花点火エンジン、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）エンジン、２ストロークエンジンおよび／または４ストロークエンジンを含むことができる。さらに、エンジン３００は任意の適切なタイプの燃料噴射システム、例えば多孔燃料噴射、シリンダへの直接噴射、気化などを含むことができる。

シリンダヘッドアセンブリ３３０は、取り付け穴、点火プラグなどがないものとして図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは取り付け穴、点火プラグ、冷却通路、油たれなどを含む。

シリンダヘッドアセンブリ３３０は、以上で１つの弁３６０および１つのガスマニホルド３１０に関して図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは複数の弁およびガスマニホルドを含む。例えば、図９は吸気弁部材３６０Ｉおよび排気弁部材３６０Ｅを含むシリンダヘッドアセンブリ３３０の上面図を示す。図示のように、シリンダヘッド３３２は、内部に吸気弁部材３６０Ｉが配置された吸気弁ポケット３３８Ｉ、および内部に排気弁部材３６０Ｅが配置された排気弁ポケット３３８Ｅを規定する。上述した構成と同様に、シリンダヘッド３３２も４つの吸気マニホルド流れ通路３４４Ｉ、４つの排気マニホルド流れ通路３４４Ｅ、および対応するシリンダ流れ通路（図９には図示せず）を規定する。吸気マニホルド流れ通路３４４Ｉは各々、シリンダヘッド３３２の第二表面３３６に隣接し、吸気マニホルド（図示せず）および吸気弁ポケット３３８Ｉと流体連絡する。同様に、排気マニホルド流れ通路３４４Ｅは各々、シリンダヘッド３３２の第二表面３３６に隣接し、排気マニホルド（図示せず）および排気弁ポケット３３８Ｅと流体連絡する。

吸気弁部材３６０Ｉおよび排気弁部材３６０Ｅの動作は、各々が第一（または開）位置および第二（または閉）位置を有するという点で、上述した弁部材３６０のそれと同様である。図９では、吸気弁部材３６０Ｉが開位置で図示され、吸気弁部材３６０Ｉのテーパ状部分３６２Ｉによって規定された各流れ通路３６８Ｉが、対応する吸気マニホルド流れ通路３４４Ｉおよびシリンダ流れ通路（図示せず）と位置合わせされる。この方法で、吸気マニホルド（図示せず）がシリンダ３０３と流体連絡し、それによって吸気マニホルドからシリンダ３０３内に搬送するべき空気を充填することができる。逆に、排気弁部材３６０Ｅは閉位置で図示され、排気弁部材３６０Ｅのテーパ状部分３６２Ｅによって規定された各流れ通路３６８Ｅが、対応する排気マニホルド流れ通路３４４Ｅおよびシリンダ流れ通路（図示せず）から片寄る。さらに、各流れ通路３６８Ｅがシリンダ流れ通路（図示せず）から流体隔離されるように、排気弁部材３６０Ｅによって規定された各密封部分（図９には図示せず）が、排気弁ポケット３３８Ｅの内面の一部と接触する。この方法で、シリンダ３０３は排気マニホルド（図示せず）から流体隔離される。

シリンダヘッドアセンブリ３３０は、弁部材３６０Ｉ、３６０Ｅが個々の第一位置と第二位置の間で動作するにつれ、その位置の様々な組合せに対応する多くの異なる構成を有することができる。１つの可能な構成は、図９に示すように吸気弁部材３６０Ｉが開位置にあり、排気弁部材３６０Ｅが閉位置にある吸気構成を含む。別の可能な構成は、両方の弁が閉位置にある燃焼構成を含む。さらに別の可能な構成は、吸気弁部材３６０Ｉが閉位置にあり、排気弁部材３６０Ｅが開位置にある排気構成を含む。さらに別の可能な構成は、両方の弁が開位置にあるオーバラップ構成である。

上述した動作と同様に、吸気弁部材３６０Ｉおよび排気弁部材３６０Ｅは、吸気弁ローブ３１５Ｉおよび排気弁ローブ３１５Ｅを含むカムシャフト３１４によって動かされる。図示のように、吸気弁部材３６０Ｉおよび排気弁部材３６０Ｅは各々、ばね３１８Ｉ、３１８Ｅそれぞれによって閉位置に偏倚される。吸気弁ローブ３１５Ｉおおよび排気弁ローブ３１５Ｅは、１つのカムシャフト３１４上に配置されるものとして図示されているが、幾つかの実施形態では、エンジンは、吸気弁部材および排気弁部材を動かすために別個のカムシャフトを含むことができる。他の実施形態では、本明細書で検討するように、吸気弁部材３６０Ｉおよび／または排気弁部材３６０Ｅを、例えば電子ソレノイド、ステッパモータ、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、圧電アクチュエータなどの適切な手段によって動かすことができる。さらに他の実施形態では、吸気弁部材３６０Ｉおよび／または排気弁部材３６０は、ばねによって閉位置に保持されず、弁を動かすために上述したものと同様の機構を含む。例えば、幾つかの実施形態では、弁部材の第一心棒がカムシャフト弁ローブと係合し、弁部材の第二心棒が弁部材を偏倚するべく構成されたソレノイドと係合することができる。

図１０から図１３は、弁部材３６０のそれぞれ前面図、側断面図および斜視図を示す。上述したように、弁部材はテーパ状部分３６２、第一心棒部分３７６および第二心棒部分３７７を有する。弁部材３６０のテーパ状部分３６２は、４つの流れ通路３６８を規定する。各流れ通路３６８はテーパ状部分３６２を通って延在し、第一開口３６９および第二開口３７０を含む。図示の実施形態では、流れ通路３６８は、テーパ状部分３６２の縦軸Ｌｖに沿って距離Ｓだけ隔置される。距離Ｓは、第一（開）構成から第二（閉）構成へと遷移する場合に、テーパ状部分３６２が弁ポケット３３８内で移動する距離に対応する。したがって、流れ通路３６８の間隔を狭くすることによって、弁部材の行程（またはストローク）を減少させることができる。幾つかの実施形態では、距離Ｓは２．３ｍｍと４．２ｍｍ（０．０９０インチと０．１６６インチ）の間でよい。他の実施形態では、距離Ｓは２．３ｍｍ（０．０９０インチ）より小さいか、４．２ｍｍ（０．１６６インチ）より大きくてよい。一定の間隔Ｓを有するものとして図示されているが、幾つかの実施形態では、流れ通路は各々、異なる距離だけ分離される。本明細書でさらに詳細に検討するように、弁部材のストロークを減少させると、エンジン性能を幾つか改良することができる。例えば寄生損を減少させる、弱めの弁ばねを使用することができる、などである。

テーパ状部分３６２は、長く狭い形状を有する４つの流れ通路を規定するものとして図示されているが、幾つかの実施形態では、弁部材は任意の適切な形状およびサイズを有する任意の数の流れ通路を規定することができる。例えば、幾つかの実施形態では、弁部材は、４つの大きめの流れ通路を有する弁部材のそれと（流れ通路の縦軸Ｌｆに対して直角の面で切り取って）ほぼ同じ累積流れ面積を有するべく構成された８つの流れ通路を含むことができる。このような実施形態では、「通路８本の弁部材」の流れ通路間の間隔が、「通路４本の弁部材」の流れ通路間の間隔の約半分であるように、流れ通路を構成することができる。したがって、「通路８本の弁部材」のストロークは「通路８本の弁部材」のそれの約半分であり、それによって弁部材が約半分の距離しか移動する必要がない状態で、実質的に同じ流れ面積を提供する構成になる。

各流れ通路３６８は、他の流れ通路３６８と同じ形状および／またはサイズを有する必要がない。むしろ、図示のように、流れ通路のサイズは、弁部材のテーパ状部分３６２のテーパとともに減少してよい。この方法で、弁部材３６０は、累積流れ面積を最小限にするべく構成することができ、それによってエンジン動作が効率化される。さらに、幾つかの実施形態では、流れ通路３６８の形状および／またはサイズは、縦軸Ｌｆに沿って変化してよい。例えば、幾つかの実施形態では、流れ通路は、縦軸Ｌｆに沿って食い付き部またはテーパを有することができる。

同様に、各マニホルド流れ通路３４４および各シリンダ流れ通路３４８は、それぞれ他のマニホルド流れ通路３４４および各シリンダ流れ通路３４８と同じ形状および／またはサイズを有する必要がない。さらに、幾つかの実施形態では、間にホルダ流れ通路３４４および／シリンダ流れ通路３４８の形状および／またはサイズは、個々の縦軸に沿って変化してよい。例えば、幾つかの実施形態では、マニホルド流れ通路は、縦軸に沿って食い付き部またはテーパを有することができる。他の実施形態では、シリンダ流れ通路は、縦軸に沿って食い付き部またはテーパを有することができる。

流れ通路３６８の縦軸Ｌｆは、図１２では弁部材３６０の縦軸Ｌｖに対して実質的に垂直であるものとして図示されているが、幾つかの実施形態では、流れ通路３６８の縦軸Ｌｆは、弁部材３６０の縦軸Ｌｖから９０°以外の角度だけ角度的に食い違ってよい。さらに、本明細書でさらに詳細に検討するように、幾つかの実施形態では、１つの流れ通路の縦軸および／または中心線は、別の流れ通路の縦軸に平行である必要がない。

図５に関して以前に検討したように、弁部材３６０は、弁ポケット３３８内の対応する表面５２と係合して、弁ポケット３３８内における弁部材３６０の運動範囲を制限するべく構成された表面３８０を含む。表面３８０は、第二心棒部分３７７に隣接して配置された肩状表面であるものとして図示されているが、幾つかの実施形態では、表面３８０は任意の適切な幾何学的形状を有してよく、弁部材３６０に沿ってどこに配置してもよい。例えば、幾つかの実施形態では、弁部材は第一心棒部分に配置された表面を有することができ、この表面は、弁部材の縦方向の運動を制限するべく構成される。他の実施形態では、弁部材は、心棒部分の１つに配置された平坦な表面を有することができ、この平坦な表面は、弁部材の回転運動を制限するべく構成される。さらに他の実施形態では、図３７に示すように、弁部材３６０は、対合するキー溝３９９内に配置されるべく構成された位置合わせキー３９８を使用して位置合わせすることができる。

弁部材３６０の上面図を示す図１０に示すように、テーパ状部分３６２の第一対向側面３６４は、相互に対して第一テーパ角度Θだけ角度的に片寄る。同様に、弁部材３６０の前面図を表す図１１に示すように、テーパ状部分３６２の第二対向側面３６５は、相互に対して角度αだけ角度的に片寄る。この方法で、弁部材３６０のテーパ状部分３６２は２次元でテーパ状にされる。

言い換えると、弁部材３６０のテーパ状部分３６２は、縦軸Ｌｖに対して垂直である第一軸Ｙに沿って測定して、幅Ｗを有する。同様に、テーパ状部分３６２は、縦軸Ｌｖおよび第一軸Ｙの両方に対して垂直である第二軸Ｚに沿って測定して、厚さＴを有する（弁部材の任意の部分における肉厚と混同してはならない）。テーパ状部分３６２は、幅Ｗの線形変化および厚さＴの線形変化を特徴とする２次元テーパを有する。図１０に示すように、テーパ状部分３６２の幅は、テーパ状部分３６２の一方端におけるＷ１の値から、テーパ状部分３６２の反対端におけるＷ２の値まで増加する。縦軸Ｌｖに沿った幅の変化が、第一テーパ角度Θを規定する。同様に、図１１に示すように、テーパ状部分３６２の厚さは、テーパ状部分３６２の一方端におけるＴ１の値から、テーパ状部分３６２の反対端におけるＴ２の値まで増加する。縦軸Ｌｖに沿った厚さの変化が、第二テーパ角度αを規定する。

図示の実施形態では、第一テーパ角度Θおよび第二テーパ角度αは各々、２°と１０°の間である。幾つかの実施形態では、第一テーパ角度Θが第二テーパ角度αと同じである。他の実施形態では、第一テーパ角度Θが第二テーパ角度αと異なる。テーパ角度の選択は、弁部材のサイズ、および密封部分３７２とシリンダヘッド３３２の内面３３４によって形成されるシールの性質に影響を及ぼすことがある。幾つかの実施形態では、例えばテーパ角度Θ、αは、９０°もあってよい。他の実施形態では、テーパ角度Θ、αは、１°しかなくてよい。さらに他の実施形態では、本明細書でさらに詳細に検討するように、弁部材はテーパ状部分がなくてよい（つまりゼロ度のテーパ角度）。

テーパ状部分３６２は、１つの線形テーパを有するものとして図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、弁部材は湾曲テーパを有するテーパ状部分を含むことができる。他の実施形態では、本明細書でさらに詳細に検討するように、弁部材は、複数のテーパを有するテーパ状部分を有することができる。さらに、側面１６４、１６５は、縦軸Ｌｖに対して実質的に対称に角度的に片寄るものとして図示されているが、幾つかの実施形態では、側面は非対称に角度的に片寄ってよい。

図１０、図１１および図１３に示すように、テーパ状部分３６２は、各々がテーパ状部分３６２の外面３６３の周囲に連続的に延在する８つの密封部分３７２を含む。密封部分３７２のうち２つが各流れ通路３６８に隣接して配置されるように、密封部分３７２が構成される。この方法で、図８に示されるように、シリンダヘッド３３０が閉位置にある場合、各流れ通路３６８が各シリンダ流れ通路３４８および／または各ガスマニホルド流れ通路３４４から流体隔離されるように、各密封部分３７２がシリンダヘッド３３２の内面３３４の一部と接触している。逆に、シリンダヘッドアセンブリ３３０が開位置にある場合、各流れ通路３６８が対応するシリンダ流れ通路３４８および対応するガスマニホルド流れ通路３４４と流体連絡するように、各密封部分３７２がシリンダヘッド３３２の内面３３４から離れて配置される。

密封部分３７２は、弁部材３６０の縦軸Ｌｖに対して実質的に垂直の外面３６３の周囲に延在するものとして図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、密封部分は縦軸Ｌｖに対して任意の角度関係でよい。さらに、幾つかの実施形態では、密封部分３７２は相互から角度的に片寄ってよい。

密封部分３７２は、縦軸Ｌｖおよび第一軸Ｙに平行な面で見た場合に、テーパ状部分３６２の外面３６３の周囲に直線状に連続的に延在する点の軌跡であるものとして図示され、説明されているが（つまり図１０）、幾つかの実施形態では、密封部分は非直線状に外面の周囲に連続的に延在することができる。例えば、幾つかの実施形態では、縦軸Ｌｖおよび第一軸Ｙに平行な面で見た場合、密封部分は湾曲してよい。他の実施形態では、例えば図１４に示すように、密封部分は２次元でよい。図１４は、テーパ状部分４７２、第一心棒部分４７６および第二心棒部分４７７を有する弁部材４６０を図示している。上述したように、テーパ状部分は自身を通る４つの流れ通路４６８を含む。テーパ状部分は、各流れ通路４６８の周囲に配置されて、テーパ状部分４６２の外面４６３の周囲に連続的に延在する２つの密封部分４７２も含む（明快さを期して、２つの密封部分４７２しか示されていない）。上述した密封部分３７２とは対照的に、密封部分４６２は、弁部材４６０の縦軸Ｌｖに沿って測定した状態で幅Ｘを有する。

図１２に示すように、テーパ状部分３６２は楕円形断面を有し、これによって十分なテーパ部と、十分なサイズの流れ通路との両方が可能になる。しかし、他の実施形態では、テーパ状部分は、例えば円形断面、長方形断面など、任意の適切な断面形状を有することができる。

図１０から図１３に示すように、弁部材３６０は、第一心棒部分３７６、第二心棒部分３７７およびテーパ状部分３６２を含むように一体形成される。しかし、他の実施形態では、弁部材は、第一心棒部分、第二心棒部分およびテーパ状部分を形成するために相互に結合された別個の構成要素を含む。さらに他の実施形態では、弁部材は、第一心棒部分および／または第二心棒部分を含まない。例えば、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、力をカムシャフトから弁部材へと直接伝達できるように、弁ポケット内に配置され、カムシャフトの弁ローブと弁部材の一部を係合させるべく構成された別個の構成要素を含む。同様に、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドアセンブリは、力をばねから弁部材へと直接伝達できるように、弁ポケット内に配置され、ばねと弁部材の一部を係合させるべく構成された別個の構成要素を含む。

密封部分３７２および外面３６３は、一体構築されるものとして図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、密封部分はテーパ状部分の外面に結合される別個の構成要素でよい。例えば、幾つかの実施形態では、密封部分は、テーパ状部分の外面の対合溝内に摩擦嵌めによって保持される密封リングでよい。他の実施形態では、密封部分は、例えば化学結合、熱結合などの任意の適切な手段によってテーパ状部分の外面に結合される別個の構成要素である。さらに他の実施形態では、密封部分は、例えば静電溶射皮膜、化学蒸着、物理蒸着、イオン交換被膜などの任意の適切な手段で、テーパ状部分の外面に適用されるコーティングを含む。

弁部材３６０は、任意の適切な材料または材料の組合せから製造することができる。例えば、幾つかの実施形態では、テーパ状部分を第一材料から製造し、心棒部分を第一材料とは異なる第二材料から製造し、密封部分を、これが別個に形成される限り、最初の２つの材料とは異なる第三材料から製造することができる。この方法で、弁部材の各部分を、意図された機能に最も適切である材料から構築することができる。例えば、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドの内面と接触した場合に、密封部分が容易に磨耗するように、密封部分を、例えば硬化していない４３０ＦＲステンレス鋼などの比較的軟質のステンレス鋼から製造することができる。この方法で、弁部材を使用中に絶えずラップ仕上げし、それによって流体が漏れないシールを確保することができる。幾つかの実施形態では、例えばテーパ状部分は、例えば硬化した４４０ステンレス鋼などの高い強度を有する比較的硬質の材料から製造することができる。このような材料は、高温の排気ガスに繰り返し曝露した結果として生じるような不具合に抗するために必要な強度および／または硬度を提供することができる。幾つかの実施形態では、例えば一方または両方の心棒部分を、高い圧縮強度を有するべく構成されたセラミック材料から製造することができる。

幾つかの実施形態では、弁ポケット３３８を規定する内面３３４を含むシリンダヘッド３３２が、例えば鋳鉄などの１つの材料から一体構築される。幾つかの実施形態では、例えば弁ポケット３３８を規定する内面３３４は、流体が漏れないシールを形成できるように、弁部材３６０の密封部分３７２と係合するために適切な表面を提供するように機械加工することができる。しかし、他の実施形態では、シリンダヘッドを任意の適切な材料の組合せから製造することができる。本明細書でさらに詳細に検討するように、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドは、弁ポケット内に配置された１つまたは複数の弁インサートを含むことができる。この方法で、弁部材の密封部分に接触するべく構成された内面の一部を、流体が漏れないシールを提供する助けとなる材料および／または方法で構築することができる。

流れ通路３６８は、弁部材３６０のテーパ状部分３６２を通って延在し、第一開口３６９および第二開口３７０を有するものとして図示され、説明されているが、他の実施形態では、流れ通路は弁部材を通って延在しない。図１５および図１６は、流れ通路４６８が弁部材５６０の外面５６３の周囲に延在する、本発明の実施形態による弁部材５６０の上面図および前面図をそれぞれ示す。上述した弁部材３６０と同様に、弁部材５６０は、第一心棒部分５７６、第二心棒部分５７７、およびテーパ状部分５６２を含む。テーパ状部分５６２は、４つの流れ通路５６８、および各々が流れ通路５６８の縁部に隣接して配置された８つの密封部分５７２を規定する。図示の流れ通路５６８は、テーパ状部分５６２を通って延在するのではなく、テーパ状部分５６２の外面５６３の周囲に連続的に延在する外面５６３の窪みである。

他の実施形態では、流れ通路は、テーパ状部分の外面の周囲に部分的にしか延在しない窪みでよい（図２４および図２５を参照。本明細書でさらに詳細に検討している）。さらに他の実施形態では、テーパ状部分は、流れ通路構成の任意の適切な組合せを含むことができる。例えば、幾つかの実施形態では、流れ通路の一部は、テーパ状部分を通って延在するべく構成し、他の流れ通路は、テーパ状部分の外面の周囲に延在するべく構成することができる。

弁部材は、テーパ状部分の周囲に延在する複数の密封部分を含むものとして図示され、説明されているが、他の実施形態では、密封部分はテーパ状部分の周囲に延在していない。例えば、図１７は、密封部分５６２が流れ通路６６８の開口６６９の周囲に連続的に延在する、本発明の実施形態による弁部材６６０の斜視図を示している。上述した弁部材と同様に、弁部材６６０は、第一心棒部分６７６、第二心棒部分５６６およびテーパ状部分６６２を含む。テーパ状部分は、自身を通って延在する４つの流れ通路６６８を規定する。各流れ通路６６８は、第一開口６６９、および第一開口の反対に配置された第二開口（図示せず）を含む。上述したように、各流れ通路６６８の第一開口および第二開口は、シリンダヘッド（図示せず）によって規定された対応するガスマニホルド流れ通路およびシリンダ流れ通路それぞれと位置合わせされるべく構成される。

テーパ状部分６６２は、テーパ状部分６６２の外面６６３に配置された４つの密封部分６７２を含む。各密封部分６７２は、第一開口６６９の周囲に連続的に延在する点の軌跡を含む。この構成では、シリンダヘッドアセンブリが閉構成である場合、第一開口６６９が対応するガスマニホルド流れ通路（図示せず）から流体隔離されるように、密封部分６７２がシリンダヘッド（図示せず）の内面（図示せず）の一部に接触する。密封部分は、各々が第一開口６６９の周囲に連続的に延在する４つの密封部分６７２を含むものとして図示されているが、幾つかの実施形態では、第二開口６７０の周囲に連続的に延在し、シリンダヘッドアセンブリが閉構成である場合に、対応するシリンダ流れ通路から第二開口を流体隔離することができる。他の実施形態では、弁部材は、第一開口６６９と第二開口６７０の両方の周囲に延在する密封部分を含むことができる。

図１８は、密封部分７７２が２次元である、本発明の実施形態による弁部材７６０の斜視図を示す。図示のように、弁部材７６０は、テーパ状部分７７２、第一心棒７７６および第二心棒７７７を含む。上述したように、テーパ状部分は、自身を通る４つの流れ通路７６８を含む。テーパ状部分は、各々が各流れ通路７６８に隣接して配置され、流れ通路７６８の第一開口７６９の周囲に連続的に延在する４つの密封部分７７２も含む。密封部分７７２は、密封部分７７２が弁部材７６０の縦軸Ｌｖに沿って測定した状態で幅Ｘを有するという点で、上述した密封部分６７２とは異なる。

図１９は、密封部分８７２がテーパ状部分８６２の周囲に延在し、第一開口８６９の周囲に延在する、本発明の実施形態による弁部材８６０の斜視図を示す。上述した弁部材と同様に、弁部材８６０は、第一心棒部分８７６、第二心棒部分８７７およびテーパ状部分８６２を含む。テーパ状部分は、自身を通って延在する４つの流れ通路８６８を規定する。各流れ通路８６８は、第一開口８６９、および第一開口の反対に配置された第二開口（図示せず）を含む。テーパ状部分８６２は、テーパ状部分８６２の外面８６２に配置された密封部分８７２を含む。図示のように、各密封部分８７２は、テーパ状部分８６２の周囲に延在し、第一開口８６９の周囲に延在する。幾つかの実施形態では、密封部分は、隣接する開口の間に全空間を備えることができる。

以上で検討したように、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドは、弁ポケット内に配置された１つまたは複数の弁インサートを含むことができる。例えば、図２０および図２１は、弁ポケット９３８内に配置された弁インサート９４２を有するシリンダヘッドアセンブリ９３０の部分を示す。図示のシリンダヘッドアセンブリ９３０は、シリンダヘッド９３２および弁部材９６０を含む。シリンダヘッド９３２は、シリンダ（図示せず）に結合するべく構成された第一外面９３５、およびガスマニホルド（図示せず）と結合するべく構成された第二外面９３６を有する。シリンダヘッド９３２は、縦軸Ｌｐを有する弁ポケット９３８を規定する内面９３４を有する。シリンダヘッド９３２は、上述したものと同様の方法で構成された４つのシリンダ流れ通路９４８および４つのガスマニホルド流れ通路９４４も規定する。

弁インサート９４２は、密封部分９４０を含み、弁インサートを通って延在する４つのインサート流れ通路９４５を規定する。各インサート流れ通路９４５の第一部分が、ガスマニホルド流れ通路９４４の１つと位置合わせされ、各インサート流れ通路９４５の第二部分が、シリンダ流れ通路９４８の１つと位置合わせされるように、弁インサート９４２が弁ポケット９３８内に配置される。

弁部材９６０は、テーパ状部分９６２、第一心棒部分９７６および第二心棒部分９７７を有する。テーパ状部分９６２は、外面９６３を有し、上述したように自身を通って延在する４つの流れ通路９６８を規定する。テーパ状部分９６２は、各々が流れ通路９６８の１つに隣接して配置される複数の密封部分（図示せず）も含む。密封部分は、以上で検討した任意のタイプでよい。弁部材９６０のテーパ状部分９６２が、弁ポケット９３８内にて開位置（図２０および図２１）と閉位置（図示せず）の間で弁部材９６０の縦軸Ｌｖに沿って動けるように、弁部材９６０が弁ポケット９３８内に配置される。開位置にある場合、各流れ通路９６８がインサート流れ通路９４５の１つ、シリンダ流れ通路９４８の１つおよびガスマニホルド流れ通路９４４の１つと位置合わせされ、それと流体連絡するように、弁部材９６０が弁ポケット９３８内に配置される。逆に、閉位置にある場合、密封部分が弁インサート９４２の密封部分９４０と接触するように、弁部材９６０が弁ポケット９３８内に配置される。この方法で、流れ通路９６８がシリンダ流れ通路９４８および／またはガスマニホルド流れ通路９４４から流体隔離される。

図２１に示すように、弁ポケット９３８、弁インサート９４２および弁部材９６０は全て、円形の断面形状を有する。他の実施形態では、弁ポケットは非円形の断面形状を有することができる。例えば、幾つかの実施形態では、弁ポケットは、弁インサートの対応する位置合わせ表面と対合するべく構成された位置合わせ表面を含むことができる。このような構成は、例えばインサート９４２が弁ポケット９３８内に設置された場合に、弁インサートが適切に位置合わせされる（つまりインサート流れ通路９４５が、ガスマニホルド流れ通路９４４およびシリンダ流れ通路９４８と流体連絡するために回転状態で位置合わせされる）ことを保証するために使用することができる。他の実施形態では、弁ポケット、弁インサートおよび／または弁部材は適切な断面形状を有することができる。

弁インサート９４２は、任意の適切な方法を使用して弁ポケット９３８内で結合することができる。例えば、幾つかの実施形態では、弁インサートは弁ポケットとの締まり嵌めを有することができる。他の実施形態では、弁インサートは、溶接、ねじ結合構成、弁インサートを固定する弁ポケットの表面のピーニングなどによって、弁ポケット内に固定することができる。

図２２は、複数の弁インサート１０４２を含む本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリ１０３０の部分の断面図を示す。図２２はシリンダヘッドアセンブリ１０３０の半分しか図示していないが、シリンダヘッドアセンブリは弁ポケットの縦軸Ｌｐに対して全体的に対称であり、以上で図示し、説明したシリンダヘッドアセンブリに類似していることが、当業者には認識されるはずである。図示のシリンダヘッドアセンブリ１０３０は、シリンダヘッド１０３２および弁部材１０６０を含む。上述したように、シリンダヘッド１０３２は、少なくとも１つのシリンダおよび少なくとも１つのガスマニホルドに結合することができる。シリンダヘッドアセンブリ１０３２は、縦軸Ｌｐを有する弁ポケット１０３８を規定する内面１０３４を有する。シリンダヘッド１０３２は、３つのシリンダ流れ通路（図示せず）および３つのガスマニホルド流れ通路１０４４も規定する。

図示のように、弁ポケット１０３８は幾つかの不連続的な階段状部分を含む。各階段状部分は、縦軸Ｌｐに実質的に平行で、ガスマニホルド通路１０４４の１つが延在する際に通る表面を含む。弁インサート１０４２の密封部分１０４０が弁部材１０６０のテーパ状部分１０６１に隣接するように、弁インサート１０４２が弁ポケット１０３８の不連続的な各階段状部分内に配置される。この構成で、弁インサート１０４２はガスマニホルド流れ通路１０４４の周囲に配置されず、したがって上述したタイプのインサート流れ通路を有していない。

弁部材１０６０は中心部分１０６２、第一心棒部分１０７６および第二心棒部分１０７７を有する。中心部分１０６２は、各々が弁部材Ｌｖの縦軸に実質的に平行である表面に隣接して配置された３つのテーパ状部分１０６１を含む。中心部分１０６２は、自身を通って延在し、テーパ状部分１０６１の１つに配置された開口を有する３つの流れ通路１０６８を規定する。各テーパ状部分１０６１は、以上で検討した任意のタイプの１つまたは複数の密封部分を含む。弁部材１０６０の中心部分１０６２が、弁ポケット１０３８内にて開位置（図２２）と閉位置（図示せず）の間で弁部材１０６０の縦軸Ｌｖに沿って動けるように、弁部材１０６０が弁ポケット１０３８内に配置される。開位置にある場合、各流れ通路１０６８がシリンダ流れ通路（図示せず）の１つおよびガスマニホルド流れ通路１０４４の１つと位置合わせされ、それと流体連絡するように、弁部材１０６０が弁ポケット１０３８内に配置される。逆に、閉位置にある場合、テーパ状部分１０６１の密封部分が対応する弁インサート１０４２の密封部分１０４０と接触するように、弁部材１０６０が弁ポケット１０３８内に配置される。この方法で、流れ通路１０６８がガスマニホルド流れ通路１０４４および／またはシリンダ流れ通路（図示せず）から流体隔離される。

シリンダヘッドは、同じ数のガスマニホルド流れ通路およびシリンダ流れ通路を有するものとして以上で図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドはシリンダ流れ通路より少ない数のガスマニホルド流れ通路、またはその逆を有することができる。例えば、図２３は、４つのシリンダ流れ通路１１４８および１つのみのガスマニホルド流れ通路１１４４を含む本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリ１１６０を示す。図示のシリンダヘッドアセンブリ１１３０シリンダヘッド１１３２および弁部材１１６０を含む。シリンダヘッド１１３２は、シリンダ（図示せず）に結合するべく構成された第一外面１１３５、およびガスマニホルド（図示せず）に結合するべく構成された第二外面１１３６を有する。シリンダヘッド１１３２は、内部に弁部材１１６０が配置された弁ポケット１１３８を規定する内面１１３４を有する。図示のように、シリンダヘッド１１３２は、４つのシリンダ流れ通路１１４８および１つのガスマニホルド流れ通路１１４４を規定し、上述したものと同様に構成される。

弁部材１１６０はテーパ状部分１１６２、第一心棒部分１１７６および第二心棒部分１１７７を有する。テーパ状部分１１６２は、上述したように、自身を通って延在する４つの流れ通路１１６８を規定する。テーパ状部分１１６２は、各々が流れ通路１１６８の１つに隣接して配置された複数の密封部分も含む。密封部分は、以上で検討した任意のタイプでよい。

シリンダヘッドアセンブリ１１３０は、シリンダヘッドアセンブリ１１３０が閉構成（図２３参照）である場合に、流れ通路１１６８がガスマニホルド流れ通路１１４４から流体隔離されないという点で、上述したものとは異なる。むしろ、流れ通路１１６８は、上述した方法でシリンダ流れ通路１１４８からのみ隔離される。

エンジンは、シリンダヘッドの第一表面に結合されたシリンダ、およびシリンダヘッドの第二表面に結合されたガスマニホルドを有し、第二表面が第一表面に対向し、それによって「直線流れ」構成を生成するものとして以上で図示され、説明されているが、シリンダおよびガスマニホルドは任意の適切な構成で配置構成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、ガスマニホルドをシリンダヘッドの側面１２３６と結合することが望ましい。図２４および図２５は、シリンダ流れ通路１２４８がガスマニホルド流れ通路１２４４に対して実質的に直角である本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリ１２３０を示す。この方法で、ガスマニホルド（図示せす）をシリンダヘッド１２３２の側面１２３６に装着することができる。

図示のシリンダヘッドアセンブリ１２３０は、シリンダヘッド１２３２および弁部材１２６０を含む。シリンダヘッド１２３２は、シリンダ（図示せず）に結合するべく構成された底面１２３５、およびガスマニホルド（図示せず）に結合するべく構成された側面１２３６を有する。側面１２３６は、底面１２３１に隣接して配置され、それに対して実質的に直角である。他の実施形態では、側面は底面から９０°以外の角度だけ角度的に片寄ることができる。シリンダヘッド１２３２は、縦軸Ｌｐを有する弁ポケット１２３８を規定する内面１２３４を有する。シリンダヘッド１２３２は、４つのシリンダ流れ通路１２４８および４つのマニホルド流れ通路１２４４も規定する。シリンダ流れ通路１２４８およびガスマニホルド流れ通路１２４４は、シリンダ流れ通路１２４８がガスマニホルド流れ通路１２４４に対して実質的に直角である点で、以前に検討したものとは異なる。

弁部材１２６０はテーパ状部分１２６２、第一心棒部分１２７６および第二心棒部分１２７７を有する。テーパ状部分１２６２は外面１２６３を含み、４つの流れ通路１２６８を規定する。流れ通路１２６８は、テーパ状部分１２６２を通って延在する内腔ではなく、テーパ状部分１２６２の外面１２６３の周囲に部分的に延在するテーパ状部分１２６２の窪みである。流れ通路１２６８は、流れの損失を最小限に抑える方法でガスの流れを弁部材１２６０に通して配向するために湾曲表面１２７１を含む。幾つかの実施形態では、流れ通路１２６８の表面１２７１は、例えば入るかつ／または出る流れの回転流れパターンなど、所望の流れ特徴を生成するべく構成することができる。

テーパ状部分１２６２は、各々が流れ通路１２６８の１つに隣接して配置される複数の密封部分（図示せず）も含む。密封部分は、以上で検討した任意のタイプでよい。弁部材１２６０のテーパ状部分１２６２が、上述したように弁ポケット１２３８内で開位置（図２４および図２５）と閉位置（図示せず）の間で縦軸Ｌｖに沿って動けるように、弁部材１２６０が弁ポケット１２３８内に配置される。

弁部材によって規定された流れ通路は、相互に部分的に平行で、弁部材の縦軸に対して実質的に直角であるものとして図示され、説明されてきたが、幾つかの実施形態では、流れ通路は、相互から角度的に片寄る、かつ／または弁部材の縦軸から９０°以外の角度だけ片寄ってもよい。このような片寄りは、例えば入るおよび／または出る流れの渦またはタンブルパターンなど、所望の流れ特徴を生成するために望ましいことがある。図２６は、流れ通路１３６８が相互から角度的に片寄り、縦軸Ｌｖに対して直角ではない本発明の実施形態による弁部材１３６０の断面図を示す。上述した弁部材と同様に、弁部材１３６０は、自身を通って延在する４つの流れ通路１３６８を規定するテーパ状部分１３６２を含む。各流れ通路１３６８は縦軸Ｌｆを有する。図示のように、縦軸Ｌｆは相互から角度的に片寄る。さらに、縦軸Ｌｆは、弁部材の縦軸から９０°以外の角度だけ片寄る。

流れ通路１３６８は、線形形状を有し、縦軸Ｌｆを規定するものとして図示され、説明されているが、他の実施形態では、流れ通路は湾曲した中心線を特徴とする湾曲形状を有することができる。上述したように、流れ通路は、シリンダに入る、かつ／またはシリンダから出るガスに特徴的な所望の流れ特徴を生成する湾曲形状を有するべく構成することができる。

図２７は、１次元テーパ状部分１４６２を含む本発明の実施形態による弁部材１４６０の斜視図である。図示の弁部材１４６０は、自身を通って延在する３つの流れ通路１４６８を規定するテーパ状部分１４６２を含む。テーパ状部分は、各々が流れ通路１４６８の１つに隣接して配置され、流れ通路１４６８の開口の周囲に連続的に延在する３つの密封部分１４７２を含む。

弁部材１４６０のテーパ状部分１４６２は、テーパ状部分１４６２の縦軸Ｌｖに対して直角である第一軸Ｙに沿って測定した幅Ｗを有する。同様に、テーパ状部分１４６２は、縦軸Ｌｖおよび第一軸Ｙの両方に対して直角である第二軸Ｚに沿って測定した厚さＴを有する。テーパ状部分１４６２は、厚さＴの線形変化を特徴とする１次元テーパを有する。逆に、幅Ｗは縦軸Ｌｖに沿って一定のままである。図示のように、テーパ状部分１４６２の厚さは、テーパ状部分１４６２の一方端におけるＴ１の値から、テーパ状部分１４６２の反対端におけるＴ２の値まで増加する。縦軸Ｌｖに沿った厚さの変化がテーパ角度αを規定する。

弁部材は、１つまたは複数の密封部分を含む少なくとも１つのテーパ状部分を含むものとして図示され、説明されてきたが、幾つかの実施形態では、弁部材は、弁部材の非テーパ状部分に配置された密封部分を含むことができる。他の実施形態では。弁部材はテーパ状部分がなくてもよい。図２８は、テーパ状部分がない弁部材１５６０の前万図である。図示の弁部材１５６０は中心部分１５６２、第一心棒部分１５７６および第二心棒部分１５７７を有する。中心部分１５６２は、上述したように外面１５６３を有し、中心部分１５６２の外面１５６３の周囲に連続的に延在する３つの流れ通路１５６８を規定する。中心部分１５６２は、各々が流れ通路１５６８の１つに隣接して配置され、中心部分１５６２の周囲に連続的に延在する複数の密封部分１５７２も含む。

上述したのと同様の方法で、弁部材１５６０の中心部分１５６２が、弁ポケット内で開位置と閉位置の間で弁部材１５６０の縦軸Ｌｖに沿って動けるように、弁部材１５６０が弁ポケット（図示せず）内に配置される。開位置にある場合、各流れ通路１５６８が対応するシリンダ流れ通路およびガスマニホルド流れ通路（図示せず）と位置合わせされ、それと流体連絡するように、弁部材１５６０が弁ポケット内に配置される。逆に、閉位置にある場合、密封部分１５７２が対応するシリンダヘッドの内面の一部と接触し、それによって流れ通路１５６８から流体隔離されるように、弁部材１５６０が弁ポケット内に配置される。

上述したように、密封部分１５７２は、例えば弁部材の外面によって規定された溝内に配置された密封リングでよい。このような密封リングは、例えば半径方向に拡張し、それによって弁部材１５６０が閉位置にある場合にシリンダヘッドの内面との接触を確保するべく構成されたばね荷重式リングなどでよい。

逆に、図２９および図３０は、それぞれ第一および第二構成の複数の９０°テーパ状部分１６３１を含むシリンダヘッドアセンブリ１６３０の部分を示す。図２９および図３０はシリンダヘッドアセンブリの半分しか図示していないが、シリンダヘッドアセンブリは、弁ポケットの縦軸Ｌｐに対して全体的に対称で、以上で図示し、説明したシリンダヘッドアセンブリと同様であることを当業者には認識されたい。図示のシリンダヘッドアセンブリ１６３０は、シリンダヘッド１６３２および弁部材１６６０を含む。シリンダヘッド１６３２は、縦軸Ｌｐおよび幾つかの不連続の階段状部分を有する弁ポケット１６３８を規定する内面１６３４を有する。シリンダヘッド１６３２は、３つのシリンダ流れ通路（図示せず）および３つのガスマニホルド流れ通路１６４４も規定する。

弁部材１６６０は中心部分１６６２、第一心棒部分１６７６および第二心棒部分１６７７を有する。中心部分１６６２は、３つのテーパ状部分１６６１および３つの非テーパ状部分１６６７を含む。テーパ状部分１６６１は各々、９０°のテーパ角度（つまり縦軸Ｌｖに対して実質的に直角）を有する。各テーパ状部分１６６１は、非テーパ状部分１６６７の１つに隣接して配置される。中心部分１６６２は、自身を通って延在し、非テーパ状部分１６６７の１つに配置された開口を有する３つの流れ通路１６６８を規定する。各テーパ状部分１６６１は、弁部材１６６０の外面の周囲に延在する密封部分を含む。

弁部材１６６０の中心部分１６６２が、弁ポケット１６３８内で開位置（図２９に図示）と閉位置（図３０に図示）の間で弁部材１６６０の縦軸Ｌｖに沿って動けるように、弁部材１６６０が弁ポケット１６３８内に配置される。開位置にある場合、各流れ通路１６６８がシリンダ流れ通路（図示せず）の１つおよびガスマニホルド流れ通路１６４４の１つと位置合わせされ、それと流体連絡するように、弁部材１６６０が弁ポケット１６３８内に配置される。逆に、閉位置にある場合、テーパ状部分１６６１の密封部分が弁ポケット１６３８によって規定された対応するシリンダヘッド１６４０と接触するように、弁部材１６６０が弁ポケット１６３８内に配置される。この方法で、流れ通路１６６８は、ガスマニホルド流れ通路１６４４および／またはシリンダ流れ通路（図示せず）から流体隔離される。

弁部材の幾つかは、カムシャフトと係合するべく構成された第一心棒部分、およびばねと係合するべく構成された第二心棒部分を含むものとして図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、弁部材は、偏倚部材と係合するべく構成された第一心棒部分、およびアクチュエータと係合するべく構成された第二心棒部分を含むことができる。他の実施形態では、エンジンは、各々が弁部材の心棒部分の１つと係合するべく構成された２つのカムシャフトを含むことができる。この方法で、弁部材は、ばねではなくカムシャフトの弁ローブによって閉位置に偏倚することができる。さらに他の実施形態では、エンジンは１つのカムシャフトおよび１つのアクチュエータ、例えば空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、電子ソレノイドアクチュエータなどを含むことができる。

図３１は、弁部材１７６０を動かすべく構成されたカムシャフト１７１４とソレノイドアクチュエータ１７１６の両方を含む本発明の実施形態によるエンジン１７００の部分の上面図である。エンジン１７００はシリンダ１７０３、シリンダヘッドアセンブリ１７３０およびガスマニホルド（図示せず）を含む。シリンダヘッドアセンブリ１７３０はシリンダヘッド１７３２、吸気弁部材１７６０Ｉおよび排気弁部材１７６０Ｅを含む。シリンダヘッド１７３２は、例えば吸気弁ポケット、排気弁ポケット、複数のシリンダ流れ通路、少なくとも１つのマニホルド流れ通路など、以上で検討した形体の任意の組合せを含むことができる。

吸気弁部材１７６０Ｉはテーパ状部分１７６２Ｉ、第一心棒部分１７７６Ｉおよび第二心棒部分１７７７Ｉを有する。第一心棒部分１７７６Ｉは、第一端１７７８Ｉおよび第二端１７７９Ｉを有する。同様に、第二心棒部分１７７７Ｉは、第一端１７９２Ｉおよび第二端１７９３Ｉを有する。第一心棒部分１７７６Ｉの第一端１７７８Ｉは、テーパ状部分１７６２Ｉに結合される。第一心棒部分１７７６Ｉの第二端１７７９Ｉは、吸気カムシャフト１７４１Ｉの吸気弁ローブ１７１５Ｉと係合するべく構成されたローラ形従動子１７９０Ｉを含む。第二心棒部分１７７７Ｉの第一端１７９２Ｉはテーパ状部分１７６２Ｉに結合される。第二心棒部分１７７７Ｉの第二端１７９３Ｉは、ソレノイドアクチュエータ１７１６Ｉに結合されたアクチュエータ連結部１７９６Ｉに結合される。

同様に、排気弁部材１７６０Ｅはテーパ状部分１７６２Ｅ、第一心棒部分１７７６Ｅおよび第二心棒部分１７７７Ｅを有する。A第一心棒部分１７７６Ｅの第一端１７７８Ｅは、テーパ状部分１７６２Ｅに結合される。第一心棒部分１７７６Ｅの第二端１７７９Ｅは、排気カムシャフト１７１４Ｅの排気弁ローブ１７１５Ｅと係合するべく構成されたローラ形従動子１７９０Ｅを含む。第二心棒部分１７７７Ｅの第一端１７９２Ｅは、テーパ状部分１７６２Ｅに結合される。第二心棒部分１７７７Ｅの第二端１７９３Ｅは、ソレノイドアクチュエータ１７１６Ｅに結合されたアクチュエータ連結部１７９６Ｅに結合される。

この構成では、上述したように、弁部材１７６０Ｉ、１７６０Ｅが、それぞれ吸気弁ローブ１７１５Ｉおよび排気弁ローブ１７１５Ｅによって動くことができる。また、ソレノイドアクチュエータ１７１６Ｉ、１７１６Ｅは、偏倚力を供給して、矢印Ｆ（吸気）およびＪ（排気）によって示すように弁部材１７６０Ｉ、１７６０Ｅを閉位置に偏倚することができる。さらに、幾つかの実施形態では、ソレノイドアクチュエータ１７１６Ｉ、１７１６Ｅを使用して、弁ローブ１７１５Ｅによって規定されたような標準的な弁のタイミングを無効にし、それによって弁１７６０Ｉ、１７６０Ｅが（クランク角度および／または時間の関数として）より長い継続時間の間、開いたままにしておくことができる。

エンジンは、弁部材１７６０の動作を制御するためにソレノイドアクチュエータ１７１６およびカムシャフト１７１４を含むものとして図示され、説明されているが、他の実施形態では、エンジンは、各弁部材の動作を制御するために、ソレノイドアクチュエータしか含まなくてよい。このような構成では、カムシャフトがないことによって、弁部材を任意の数の方法で開閉し、エンジンの性能を改良することができる。例えば、本明細書でさらに詳細に検討するように、幾つかの実施形態では、吸気および／または排気弁部材が、エンジンサイクル中に複数回、開閉を繰り返すことができる（つまり、４ストロークエンジンではクランク７２０°）。他の実施形態では、吸気および／または排気弁部材を、エンジンサイクル全体で閉位置に保持することができる。

以上で図示し、説明したシリンダヘッドアセンブリは、カムなしの起動および／またはエンジン動作サイクルの任意の点における起動のために特に適している。特に、以前に検討したように、以上で図示し、説明した弁部材は、開位置にある場合に燃焼室内に延在しないので、エンジン動作中にいかなる時もピストンに接触しない。したがって、吸気および／または排気弁の事象（つまりクランクシャフトの角度位置の関数として弁が開閉する点）を、ピストンの位置から独立して（つまり制限要素として弁とピストンとの接触を考慮せずに）構成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、吸気弁部材および／または排気弁部材は、ピストンが上死点（ＴＤＣ）にある場合に全開でよい。

さらに、以上で図示し、説明した弁部材は、エンジンの動作中に比較的小さい力で起動することができる。というのは、弁部材の開放にシリンダ圧が対抗しない、弁部材のストロークが比較的小さい、かつ／または弁の開放に対抗する弁ばねが比較的小さい偏倚力を有することができるからである。例えば、以上で検討したように、弁部材のストロークは、自身内に複数の流れ通路を含め、流れ通路間の間隔を減少させることによって減少させることができる。幾つかの実施形態では、弁部材のストロークは２．３ｍｍ（０．０９０インチ）でよい。

弁部材を開くために必要な力を直接減少させることに加えて、弁部材のストロークを減少させると、比較的小さいばね力を有する弁ばねを使用可能にすることによって、力の要件を間接的に減少させることもできる。幾つかの実施形態では、弁の動作中に弁部材の部分がアクチュエータに接触したままであることを保証する、かつ／または開閉中に弁部材が縦軸に沿って繰り返し振動しないことを保証するために、ばね力を選択することができる。言い換えると、動作中に弁の「跳ね返り」を防止するために、ばね力を大きさを選択することができる。幾つかの実施形態では、弁部材のストロークを減少すると、速度、加速度およびジャーク（つまり加速度の第一導関数）を減少させた状態で弁部材を開閉し、それによって弁部材が動作中に跳ね返る衝撃力および／または傾向を最小限に抑えることができる。その結果、幾つかの実施形態では、比較的小さいばね力を有するべく、弁ばねを構成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、弁部材が閉位置および開位置の両方にある場合に、弁ばねが１１０Ｎ（５０lbf）のばね力を加えるべく構成することができる。

弁部材１７６０Ｉ、１７６０Ｅを起動するために必要な力を減少させた結果、幾つかの実施形態では、ソレノイドアクチュエータ１７１６Ｉ、１７１６Ｅは、必要とする電流が比較的小さい１２ボルトのアクチュエータでよい。例えば、幾つかの実施形態では、ソレノイドアクチュエータは、弁の開放中に１４アンペアと１５アンペアの間の電流で電流が流れる状態で、１２ボルトで操作することができる。他の実施形態では、ソレノイドアクチュエータは、最初の弁部材の開放事象中は高い電圧および／または電流で、弁部材を開放状態で保持する場合は低い電圧および／または電流で動作するべく構成された１２ボルトのアクチュエータでよい。例えば、幾つかの実施形態では、ソレノイドアクチュエータは、弁開放事象の最初の１００マイクロ秒中に、７０ボルトと９０ボルトの間の初期電圧を提供する「ピークに達して保持する」サイクルで動作することができる。

エンジンの寄生損を減少させることに加えて、電力要件の低下および／または弁部材のストローク減少も、弁事象の成形にさらなる融通性を与えることができる。例えば、幾つかの実施形態では、弁部材を、クランクシャフト位置の関数としての弁部材を通る流れの面積が、方形波を近似するように開閉するべく構成することができる。

上述したように、幾つかの実施形態では、吸気弁部材および／または排気弁部材は、より長い継続時間だけ開放状態に保持したり、エンジンサイクル中に複数回開閉したりすることができる。図３２は、本発明の実施形態によるエンジン１８００の部分の略図である。エンジン１８００は、２つのシリンダ１８０３を規定するエンジンブロック１８０２を含む。シリンダ１８０３は、例えば４シリンダエンジンの２つのシリンダでよい。上述したように、各シリンダ１８０３内に往復ピストン１８０４が配置される。シリンダヘッド１８３０がエンジンブロック１８０２に結合される。上述したシリンダヘッドアセンブリと同様に、シリンダヘッド１８３０は、２ｔの電子的に起動される吸気弁１８６０Ｉ、および２つの電子的に起動される排気弁１８６０Ｅを含む。吸気弁１８６０Ｉは、吸気マニホルド１８１０Ｉと各シリンダ１８０３の間でガスの流れを制御するべく構成される。同様に、排気弁１８６０Ｅは、排気マニホルド１８１０Ｅと各シリンダの間でガスの交換を制御する。

エンジン１８００は、吸気弁１８６０Ｉおよび排気弁１８６０Ｅの各々と連絡する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８９６を含む。ＥＣＵは、様々なセンサから入力を受信し、所望のエンジン動作状態を決定して、信号を様々なアクチュエータに搬送し、それに従ってエンジンを制御するべく構成された、当技術分野で知られたタイプのプロセッサである。図示の実施形態では、ＥＣＵ１８９６は、弁が所望に応じて開閉するように、適切な弁事象を決定し、各弁１８６０Ｉ、１８６０Ｅに電子信号を提供するべく構成される。

ＥＵＣ１８９６は、例えばエンジン１８００の制御に関連する１つまたは複数の特定の仕事を実行するべく構成された市販の処理装置でよい。例えば、ＥＣＵ１８９６はマイクロプロセッサおよびメモリ装置を含むことができる。マイクロプロセッサは、例えば１つまたは複数の特定の機能を実行するべくように設計された専用集積回路（ＡＳＩＣ）またはＡＳＩＣの組合せでよい。さらに他の実施形態では、マイクロプロセッサはアナログまたはディジタル回路、または複数の回路の組合せでよい。メモリ装置は、例えば読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）コンポーネント、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）コンポーネント、電気的プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、気的消去書込み可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）および／またはフラッシュメモリを含むことができる。

エンジン１８００はＥＣＵ１８９６を含むものとして図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、エンジン１８００は、本明細書で説明する機能を実行するためにプロセッサに命令するプロセッサ可読コードの形態のソフトウェアを含むことができる。他の実施形態では、エンジン１８００は、本明細書で説明する機能を実行するファームウェアを含むことができる。

図３３は、「シリンダ非活動化」モードで動作するエンジン１８００の部分の略図である。シリンダ非活動化は、例えば車両が高速道路の速度で動作している場合など、エンジンが低い負荷で動作している（つまりエンジンが比較的少量のトルクおよび／または出力を生成している）期間中に、燃焼事象を一時的に非活動化することによって、エンジンの全体的効率を改良する方法である。低い負荷での動作は、特に吸気のスロットリングに伴う高いポンプ損失のせいで、本質的に非効率的である。このような場合は、１つまたは複数のシリンダの燃焼事象を非活動化することによって、エンジンの全体的効率を改良することができる。これは、残りのシリンダをより高い負荷で動作させる必要があり、したがって吸気のスロットリングが低下し、ポンプ損失が減少する。

エンジンがシリンダ非活動化モードで動作している場合、例えば４気筒エンジンのシリンダ＃４のようなシリンダ１８０３Ａが点火シリンダとなり、標準的な４ストローク燃焼サイクルで動作する。逆に、例えば４気筒エンジンのシリンダ＃３のようなシリンダ１８０３Ｂは、非活動化されたシリンダである。図３３に示すように、エンジン１８００は、点火シリンダ１８０３Ａ内のピストン１８０４Ａが吸気ストロークに矢印ＡＡで示すように上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に向かって下降するように構成される。吸気ストローク中に、吸気弁１８６０ＩＡが開き、それによって空気または混合気が、矢印Ｎで示すように吸気マニホルド１８１０Ｉからシリンダ１８０３Ａに流入することができる。シリンダ１８０３Ａが排気マニホルド１８１０Ｅから流体隔離されるように、排気弁１８６０ＥＡが閉じる。

逆に、非活動化されたシリンダ１８０３Ｂ内のピストン１８０４Ｂは、矢印ＢＢで示すようにＢＤＣからＴＤＣに向かって上昇する。図示のように、吸気弁１８１０ＩＢが開き、それによって空気が、矢印Ｐで示すようにシリンダ１８０３Ｂから吸気マニホルド１８１０Ｉに流入することができる。シリンダ１８０３Ｂが排気マニホルド１８１０Ｅから流体隔離されるように、排気弁１８６０ＥＢが閉じる。この方法で、エンジン１８００は、シリンダ１８０３Ｂが動作して、自身に封じ込まれた空気を吸気マニホルド１８１０Ｉおよび／またはシリンダ１８０３Ａ内にポンピングするように構成される。言い換えると、シリンダ１８０３Ｂは過給機として作用するべく構成される。この方法で、エンジン１８００は、シリンダ１８０３Ａおよび１８０３Ｂが無過給シリンダとして動作して、燃料および空気を燃焼させる「標準」モード、およびシリンダ１８０３Ｂが非活動化されて、シリンダ１８０３Ａが過給したシリンダとして動作して、燃料および空気を燃焼する「ポンピング補助」モードで動作することができる。

エンジン１８００は、一方のシリンダが空気を別のシリンダに供給するシリンダ非活動化モードで動作するものとして図示され、説明されているが、幾つかの実施形態では、エンジンは、非点火シリンダの排気弁と吸気弁の両方が全エンジンサイクルを通して閉じたままであるシリンダ非活動化モードで動作することができる。他の実施形態では、エンジンは、非点火シリンダの吸気弁および／または排気弁がエンジンサイクルを通して開いたままであり、それによって非点火シリンダを通るポンピング空気に伴う寄生損を解消するシリンダ非活動化モードで動作することができる。さらに他の実施形態では、エンジンは、非点火シリンダが、車両からの出力を吸収するべく構成され、それによって車両のブレーキとして作用するシリンダ非活動化モードで動作することができる。このような実施形態では、封じ込まれた圧縮空気が、膨張作業を生ぜずに放出されるように、例えば非点火シリンダの排気弁を早期に開くべく構成することができる。

図３４から図３６は、それぞれ標準的な４ストローク燃焼モード、第一排気ガス再循環（ＥＧＲ）モードおよび第二ＥＧＲモードで動作する多気筒エンジンのシリンダの弁事象をグラフで表したものである。縦軸は、クランクシャフトの回転位置に関してシリンダ内のピストンの位置を示す。例えば、０°の位置は、ピストンがエンジンの点火ストロークで上死点にある場合に生じ、１８０°の位置は、ピストンが点火後に下死点にある場合に生じ、３６０°の位置は、ピストンがガス交換ストロークで上死点にある場合に生じるなどである。点線で区切られた領域は、シリンダに伴う吸気弁が開いている期間を表す。同様に、実線で区切られた領域は、シリンダに伴う排気弁が開いている期間を表す。

図３４に示すように、エンジンが４ストローク燃焼モードで動作している場合、混合気がシリンダに引き込まれた後に圧縮事象１９１０が生じる。圧縮事象１９１０中に、ピストンがＴＤＣに向かって上昇するにつれ、吸気弁と排気弁の両方が閉じ、それによってシリンダ内に封じ込められた混合気を、ピストンの動きで圧縮することができる。例えば−１０°などの適切な点で、燃焼事象１９１５が開始する。ピストンが下降するにつれ、例えば１２０°などの適切な点で、排気弁の開放事象１９２０が開始する。幾つかの実施形態では、排気弁の開放事象１９２０は、ピストンがＴＤＣに到達して、下降し始めるまで続く。さらに、図３４に示すように、排気弁の開放事象１９２０が終了する前に、吸気弁の開放事象１９２５が開始することができる。幾つかの実施形態では、例えば吸気弁の開放事象１９２５は３４０°で開始し、排気弁の開放事象１９２０は３９０°で終了することができ、それによって５０°の重なり継続時間になる。例えば６００°などの適切な点で、吸気弁の開放事象１９２５が終了し、新しいサイクルが開始する。

幾つかの実施形態では、所定の量の排気ガスが、排気マニホルドから吸気マニホルドへと排気ガス再循環（ＥＧＲ）弁を介して搬送される。幾つかの実施形態では、正確な量の排気ガスが吸気マニホルドへと搬送されることを保証するために、ＥＧＲ弁を制御する。

図３５に示すように、エンジンが第一ＥＧＲモードで動作している場合、シリンダに伴う吸気弁は、排気ガスをシリンダから直接、吸気マニホルド（図３５には図示せず）に搬送し、それによって別個のＥＧＲ弁の必要性をなくすべく構成される。図示のように、圧縮事象１９１０’は、混合気がシリンダに引き込まれた後に生じる。圧縮事象１９１０’中に、ピストンがＴＤＣに向かって上昇するにつれて、吸気弁と排気弁の両方が閉じ、それによってシリンダ内に封じ込められた混合気を、ピストンの動作によって圧縮することができる。上述したように、適切な点で燃焼事象１９１５’が開始する。同様に、適切な点で排気弁の開放事象１９２０’が開始する。排気弁事象１９２０’中に、例えば１９０°などの適切な点で、第一吸気弁開放事象１９５０が生じる。第一吸気弁開放事象１９５０は、シリンダ内の排気ガスの圧力が吸気マニホルド内の圧力より高くなった場合に生じるべく構成することができるので、排気ガスの一部がシリンダから吸気マニホルドに流入する。この方法で、排気ガスを吸気マニホルド内へと吸気弁を介して直接搬送することができる。排気ガスの量は、例えば第一吸気弁開放事象１９５０の継続時間を変化させる、第一吸気弁開放事象１９５０が生じる点を調節する、かつ／または第一吸気弁開放事象１９５０の間に吸気弁のストロークを変化させることによって制御することができる。

図３５に示すように、第二吸気弁開放事象１９２５’は、排気弁開放事象１９２０’が終了する前に開始することができる。上述したように、適切な点で第一吸気弁開放事象１９５０が終了し、第二吸気弁開放事象１９２５’が終了し、新しいサイクルが開始する。

図３６に示すように、エンジンが第二ＥＧＲモードで動作している場合、シリンダに伴う排気弁は、排気ガスを排気マニホルド（図示せず）から直接、シリンダ（図３５には図示せず）に搬送し、それによって別個のＥＧＲ弁の必要性をなくすべく構成される。図示のように、圧縮事象１９１０”は、混合気がシリンダに引き込まれた後に生じる。圧縮事象１９１０”中に、ピストンがＴＤＣに向かって上昇するにつれて、吸気弁と排気弁の両方が閉じ、それによってシリンダ内に封じ込められた混合気を、ピストンの動作によって圧縮することができる。上述したように、適切な点で燃焼事象１９１５”が開始する。同様に、適切な点で第一排気弁開放事象１９２０”が開始する。

上述したように、吸気弁開放事象１９２５”は、第一排気弁開放事象１９２０”が終了する前に開始することができる。吸気弁開放事象１９２５”の例えば５００°のような適切な点で、第二排気弁開放事象１９６０が生じる。第二排気弁開放事象１９６０は、排気マニホルド内の排気ガスの圧力がシリンダ内の圧力より高い場合に生じるべく構成することができるので、排気ガスの一部が排気マニホルドからシリンダに流入する。この方法で、排気ガスをシリンダへと排気弁を介して直接搬送することができる。シリンダに流入する排気ガスの量は、例えば第二排気弁開放事象１９６０の継続時間を変化させる、第二排気弁開放事象１９６０が生じる点を調節する、かつ／または第二排気弁開放事象１９６０の間に排気弁のストロークを変化させることによって制御することができる。上述したように、適切な点で第二排気弁開放事象１９７０が終了し、吸気弁開放事象１９２５”が終了し、新しいサイクルが開始する。

弁事象は方形波として表されているが、他の実施形態では、弁事象は任意の適切な形状を有することができる。例えば、幾つかの実施形態では、弁事象はシヌソイド波として構成することができる。この方法で、弁部材の加速は、弁の開閉中に弁の跳ね返りの可能性を最小限に抑えるように制御することができる。

エンジン性能を改良できることに加えて、以上で図示し、説明した弁部材の構成は、弁部材の組立、修理、交換および／または調節も改良することになる。例えば、図５に関して以前に検討し、図３７に示したように、押さえねじ３１７を介して端板３２３をシリンダヘッド３３２に着脱式に取り付け、それによって組立、修理、交換および／または調節のためにばね３１８および弁部材３６０にアクセスできるようにする。弁部材３６０はシリンダヘッドの第一表面３３５の下に延在しない（つまり弁部材３６０がシリンダ３０３内に突出しない）ので、シリンダ３０３からシリンダヘッドアセンブリ３３０を外さずに、弁部材３３０を設置かつ／または取り外すことができる。さらに、弁部材３６０の幅および／または厚さがカムシャフト３１４から離れるにつれ（例えば図５の矢印Ｃで示す方向で）増加するように、弁部材３６０のテーパ状部分３６２が弁ポケット３３８内に配置されているので、カムシャフト３１４および／またはカムシャフト３１４と弁部材３６０の間に配置できる任意の連結部（つまりタペット）を外さずに、弁部材３６０を外すことができる。また、ガスマニホルド３１０を外さずに、弁部材３６０を外すことができる。例えば、幾つかの実施形態では、使用者は、弁ポケット３３８が露出するように端板３２３を動かし、ばね３１８を外し、位置合わせキー３９８をキー溝３９９から外し、弁部材３６０を滑動させて弁ポケット３３８から出すことによって、弁部材３６０を外すことができる。同様の手順を辿って、ばね３１８を交換することができ、これは例えば弁部材３６０の第一心棒部分３７７に加える偏倚力を調節するために望ましい。

同様に、端板３２２（図５参照）をシリンダヘッド３３２に着脱自在に結合し、組立、修理および／または調節のためにカムシャフト３１４および第一心棒部分３７６にアクセスできるようにする。例えば、本明細書でさらに詳細に検討するように、幾つかの実施形態では、弁部材は、シリンダヘッドが閉構成にある場合に、カムシャフトの弁ローブと第一心棒部分の間に所定のクリアランスを与えるべく構成された調節式タペット（図示せず）を含むことができる。このような構成では、調節のためにタペットにアクセスするよう、使用者が端板３２２を外すことができる。他の実施形態では、カムシャフトは、シリンダヘッドに着脱式に結合される別個のカムボックス（図示せず）内に配置される。

図３８は、本発明の実施形態によるエンジンを組み立てる方法２０００を示すフローチャートである。図示の方法は、シリンダヘッドをエンジンブロックに結合すること２００２を含む。上述したように、幾つかの実施形態では、シリンダヘッドのボルトを使用して、シリンダヘッドをエンジンブロックに結合することができる。他の実施形態では、シリンダヘッドとエンジンブロックを一体構築することができる。このような実施形態では、鋳造プロセス中に、シリンダヘッドをエンジンブロックに結合する。２００４で、次にカムシャフトをエンジン内に設置する。

次に、方法は、図示し、上述したタイプの弁部材を、シリンダヘッドによって規定された弁ポケットに入れること２００６を含む。以前に検討したように、幾つかの実施形態では、弁部材の第一心棒部分がカムシャフトの弁ローブに隣接し、それと係合するように、弁部材を設置することができる。弁部材が弁ポケット内に配置されたら、偏倚部材を弁部材の第二心棒部分に隣接して配置し２００８、偏倚部材の部分が第一端板と係合するように、第一端板をシリンダヘッドに結合する２０１０。この方法で、偏倚部材を、部分的に圧縮した（つまり予荷重を与えた）構成で所定の位置に保持する。偏倚部材の予荷重の量は、第一端板と偏倚部材の間にスペーサを追加する、かつ／またはそこから外すことによって調節することができる。

比較的低い予荷重力を有するべく偏倚部材を構成することができるので、幾つかの実施形態では、ばね圧縮器を使用せずに、第一端板をシリンダヘッドに結合することができる。他の実施形態では、ばね圧縮器を使用せずに、第一端板をシリンダヘッドに結合できるように、第一端板をシリンダヘッドに固定する押さえねじが所定の長さを有することができる。

次に、図示の方法は、弁すきま設定を調節すること２０１２を含む。幾つかの実施形態では、弁すきま設定は、弁部材の第一心棒部分とカムシャフトの間に配置されたタペットを調節することによって調節される。他の実施形態では、方法は、弁すきま設定を調節することを含まない。次に、方法は、上述したように第二端板をシリンダヘッドに結合すること２０１４を含む。

図３９は、本発明の実施形態により、シリンダヘッドを外さずにエンジン内の弁部材を交換する方法２１００を示すフローチャートである。図示の方法は、端板を動かして、シリンダヘッドによって規定された弁ポケットの第一開口を露出させること２１０２を含む。幾つかの実施形態では、端板をシリンダヘッドから外すことができる。他の実施形態では、第一開口が露出するように、端板を緩めて、旋回させることができる。弁部材の第二端部分と端板の間に配置された偏倚部材を外す２１０４。この方法で、弁部材の第二端部分を露出させる。次に、弁部材を弁ポケット内から第一開口を通して動かす。幾つかの実施形態では、カムシャフトを回転して、第一開口を通る弁部材の動きを補助することができる。交換用弁部材を、弁ポケット内に配置する２１０８。次に、偏倚部材を交換し２１１０、上述したように端板をシリンダヘッドに結合する２１１２。

以上では本発明の様々な実施形態について説明してきたが、これは例示によってのみ提示されたもので、制限的ではないことを理解されたい。上述した方法は、特定の順序で生じる特定の事象を示しているが、特定の事象の順序を変更してもよい。また、可能な場合は、特定の事象を並列のプロセスで同時に実行する、さらに上述したように順次実行することができる。

第一構成の本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリを示す略図である。 第二構成の本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリを示す略図である。 第一構成の本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリを示す略図である。 第二構成の本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリを示す略図である。 第一構成の本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリを含むエンジンの部分の前断面図である。 第二構成の図５に図示したシリンダヘッドアセンブリの前断面図である。 図５で「７」とラベルされたシリンダヘッドアセンブリの部分の前断面図である。 図６で「８」とラベルされたシリンダヘッドアセンブリの部分の前断面図である。 本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの一部の上面図である。 図５に示した弁部材の上面図である。 図５に示した弁部材の前面図である。 線１２−１２に沿って切り取った図１１に図示された弁部材の断面図である。 図１０から図１２に図示した弁部材の斜視図である。 本発明の実施形態による弁部材の斜視図である。 本発明の実施形態による弁部材の上面図である。 本発明の実施形態による弁部材の前面図である。 本発明の実施形態による弁部材の斜視図である。 本発明の実施形態による弁部材の斜視図である。 本発明の実施形態による弁部材の斜視図である。 本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの前断面図である。 本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの側断面図である。 本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの一部の前断面図である。 本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの前断面図である。 本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの前断面図である。 本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの側断面図である。 本発明の実施形態による弁部材の断面図である。 １次元テーパ状部分を有する本発明の実施形態による弁部材の斜視図である。 本発明の実施形態による弁部材の前面図である。 第一構成の本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの部分の前断面図である。 第二構成の本発明の実施形態によるシリンダヘッドアセンブリの部分の前断面図である。 本発明の実施形態によるエンジンの部分の上面図である。 本発明の実施形態によるエンジンの部分を示す略図である。 ポンピング補助モードで動作している図３２に図示したエンジンの部分を示す略図である。 第一モードおよび第二モードで動作する本発明の実施形態によるエンジンの弁事象のグラフ表示である。 第一モードで動作する本発明の実施形態によるエンジンの弁事象のグラフ表示である。 第二モードで動作する本発明の実施形態によるエンジンの弁事象のグラフ表示である。 図５に図示したシリンダヘッドアセンブリの拡大斜視図である。 本発明の実施形態によるエンジンの組立方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるエンジンの修理方法を示すフローチャートである。

Claims (66)

1. 弁ポケット内に配置するべく構成され、複数の流れ通路および複数の密封部分を規定するテーパ状部分を含む弁部材であって、前記テーパ状部分が前記弁ポケット内で第一位置と第二位置との間で往復するように構成される弁部材と、
   前記テーパ状部分が前記第一位置にある場合に、前記弁ポケットの外側の区域と流体連通するように構成された前記複数の流れ通路の各流れ通路と、
   前記テーパ状部分が前記第二位置にある場合に前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記弁ポケットの外側の区域から流体隔離されるべく構成されるように、前記複数の流れ通路の各流れ通路に隣接している少なくとも１つの密封部分と、
   を備える装置。
2. 前記テーパ状部分が、前記テーパ状部分の縦軸に対して直角の第一軸に沿った第一寸法と、前記縦軸に対して直角で、前記第一軸に対して直角の第二軸に沿った第二寸法とを有し、前記第一寸法と前記第二寸法が各々、前記縦軸に沿って変化する、請求項１に記載の装置。
3. 前記弁ポケットが、シリンダヘッドの内面によって規定され、前記シリンダヘッドがガスマニホルドおよびシリンダと結合するべく構成される、請求項１に記載の装置。
4. 前記テーパ状部分が前記第一位置にある場合、前記複数の流れ通路の各流れ通路が、シリンダおよびガスマニホルドと流体連絡し、前記テーパ状部分が前記第二位置にある場合、前記複数の流れ通路の各流れ通路が前記シリンダから流体隔離される、請求項３に記載の装置。
5. 前記複数の密封部分のうち少なくとも２つの密封部分が、前記複数の流れ通路の各流れ通路と隣接し、前記テーパ状部分が前記第二位置にある場合に前記複数の流れ通路の各流れ通路が前記弁ポケットの外側の区域から流体隔離されるべく構成されるように、前記テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在して、前記弁ポケットの部分と接触するべく構成される、請求項１に記載の装置。
6. シリンダヘッドの内面によって規定された弁ポケット内に、該弁ポケット内で第一位置と第二位置との間で往復するように配置された弁部材であって、複数の流れ通路を規定して複数の密封部分を含むテーパ状部分を有する弁部材と、
   前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記シリンダヘッドの外側の区域から流体隔離されるべく構成されるように、前記複数の流れ通路の各流れ通路に隣接し、前記弁部材が前記第二位置にある場合に前記内面の部分と接触するべく構成された少なくとも１つの密封部分と、
   を備える装置。
7. 前記ポケットが、ガスマニホルド、および前記シリンダヘッドの外側の前記区域と流体連絡するべく構成され、
   前記複数の流れ通路の各流れ通路がさらに、前記弁部材が前記第二位置にある場合に前記ガスマニホルドから流体隔離されるべく構成される、
   請求項６に記載の装置。
8. 前記テーパ状部分の縦軸対して直角の第一軸に沿う前記テーパ状部分の幅が前記縦軸に沿って線形減少し、前記縦軸に対して直角で、前記第一軸に対して直角の第二軸に沿う前記テーパ状部分の厚さが、前記縦軸に沿って線形減少するように、前記テーパ状部分が構成される、請求項６に記載の装置。
9. 前記複数の密封部分の一密封部分が、前記テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在する、請求項６に記載の装置。
10. 前記複数の密封部分の第一密封部分が、前記テーパ状部分の周囲に連続的に延在し、前記複数の流れ通路の第一流れ通路に隣接して、前記テーパ状部分に沿って第一軸方向位置に配置され、
    前記複数の密封部分の第二密封部分が、前記テーパ状部分の周囲に連続的に延在し、前記複数の流れ通路の第一流れ通路に隣接して、前記テーパ状部分に沿って第二軸方向位置に配置され、前記第二軸方向位置が前記第一軸方向位置とは異なる、
    請求項６に記載の装置。
11. 前記複数の密封部分の一密封部分が、前記弁部材の前記テーパ状部分の縦軸に対して直角で、前記テーパ状部分の前記外面の周囲に連続的に延在する点の軌跡を含む、請求項６に記載の装置。
12. 前記複数の密封部分の一密封部分が、前記テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在し、前記弁部材の前記テーパ状部分の縦軸に沿って幅を有する、請求項６に記載の装置。
13. 前記複数の流れ通路の一流れ通路が、前記弁部材の前記テーパ状部分を通って延在し、前記弁部材の前記テーパ状部分の外面によって規定された開口を含む、請求項６に記載の装置。
14. 前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記弁部材の前記テーパ状部分を通って延在し、前記弁部材の前記テーパ状部分の縦軸に対して直角の縦軸を規定し、前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記弁部材の前記テーパ状部分の外面によって規定された開口を含む、請求項６に記載の装置。
15. 前記複数の流れ通路の一流れ通路が、前記弁部材の前記テーパ状部分を通って延在し、前記弁部材の前記テーパ状部分の外面によって規定された開口を含み、
    前記複数の密封部分の一密封部分が、前記流れ通路の前記開口を囲む、
    請求項６に記載の装置。
16. 前記弁ポケットが前記弁部材の前記テーパ状部分を囲む、請求項６に記載の装置。
17. 前記シリンダヘッドの前記内面が弁座を含む、請求項６に記載の装置。
18. 前記弁部材が第一材料から製造され、
    前記複数の密封部分の一密封部分が、前記第一材料とは異なる第二材料から製造される、
    請求項６に記載の装置。
19. 前記流れ通路の縦軸を二等分する面に沿って得た前記複数の流れ通路の第一流れ通路の断面積が、円形形状を有する、請求項６に記載の装置。
20. 前記弁部材の縦軸を二等分する面に沿って得た前記弁部材の前記テーパ状部分の断面積が、円形形状を有する、請求項６に記載の装置。
21. 前記弁部材の前記テーパ状部分が、前記テーパ状部分の縦軸に対して２度から１０度の間のテーパ角度を有する、請求項６に記載の装置。
22. さらに、前記弁部材に結合され、アクチュエータと係合するべく構成された心棒部分を備える、請求項６に記載の装置。
23. さらに、
    前記弁部材に結合され、アクチュエータと係合するべく構成された第一心棒部分と、
    前記弁部材に結合され、前記第一心棒部分に対向して配置され、偏倚部材と係合するべく構成された第二心棒部分と、
    を備える、請求項６に記載の装置。
24. テーパ状部分を有する弁部材を備え、前記テーパ状部分が、前記テーパ状部分の縦軸に対して直角の第一軸に沿った第一寸法、および前記縦軸に対して直角で、前記第一軸に対して直角の第二軸に沿った第二寸法を有し、前記第一寸法および前記第二寸法が各々、前記縦軸に沿って変化し、
    前記テーパ状部分が、自身を通る複数の流れ通路を規定し、前記テーパ状部分が、シリンダヘッドの内面によって規定された弁ポケット内に往復自在に配置されるべく構成され、前記シリンダヘッドが、ガスマニホルドおよびシリンダに結合するべく構成され、
    前記テーパ状部分が、前記弁ポケット内で第一位置および第二位置に配置可能であり、前記第一位置では、前記複数の流れ通路の各流れ通路が、シリンダおよびガスマニホルドと流体連絡し、前記第二位置では、前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記シリンダから流体隔離される、
    装置。
25. 前記第一寸法が前記第二寸法に対して直角であって、
    前記第一寸法が、前記縦軸に沿って線形変化する幅であり、
    前記第二寸法が、前記縦軸に沿って線形変化する厚さである、
    請求項２４に記載の装置。
26. 前記第一寸法が、前記縦軸に沿って線形変化し、それによって前記縦軸に対して第一テーパ角度を規定し、
    前記第二寸法が、前記縦軸に沿って線形変化し、それによって前記縦軸に対して第二テーパ角度を規定し、前記第二テーパ角度が前記第一テーパ角度とは異なる、
    請求項２５に記載の装置。
27. 前記テーパ状部分が複数の密封部分を有し、前記複数の密封部分の少なくとも１つの密封部分が、前記複数の流れ通路の各流れ通路に隣接し、前記複数の流れ通路の各流れ通路が前記シリンダから流体隔離されるように、前記テーパ状部分が第二位置で前記ポケット内に配置された場合に、前記内面の部分と接触するべく構成される、請求項２４に記載の装置。
28. 前記テーパ状部分が複数の密封部分を有し、前記複数の密封部分の少なくとも１つの密封部分が、前記複数の流れ通路の各流れ通路に隣接して、前記テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在し、前記複数の流れ通路の各流れ通路が前記シリンダから流体隔離されるように、前記テーパ状ポケットが第二位置で前記ポケット内に配置された場合に、前記内面の部分と接触するべく構成される、請求項２４に記載の装置。
29. 前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記シリンダから流体隔離されるように、前記テーパ状部分は、前記テーパ状部分が第二位置で前記ポケット内に配置された場合に、前記内面の部分に接触するべく構成された複数の密封部分を有し、
    前記複数の密封部分の第一密封部分が、前記テーパ状部分の周囲に連続的に延在し、前記複数の流れ通路の第一流れ通路に隣接して、前記テーパ状部分に沿って第一位置に配置され、
    前記複数の密封部分の第二密封部分が、前記テーパ状部分の周囲に連続的に延在し、前記複数の流れ通路の前記第一流れ通路に隣接して、前記テーパ状部分に沿って第二位置に配置され、前記第二位置が前記第一位置とは異なる、
    請求項２４に記載の装置。
30. 前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記弁部材の前記テーパ状部分を通って延在し、前記弁部材の前記テーパ状部分の縦軸に対して直角の縦軸を規定し、前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記弁部材の前記テーパ状部分の外面によって規定された開口を含む、請求項２４に記載の装置。
31. 前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記シリンダから流体隔離されるように、前記テーパ状部分は、前記テーパ状部分が第二位置で前記ポケット内に配置された場合に、前記内面の部分と接触するべく構成された複数の密封部分を有し、
    前記複数の流れ通路の第一流れ通路が、前記弁部材の前記テーパ状部分を通って延在し、前記弁部材の前記テーパ状部分の外面によって規定された開口を含み、
    前記複数の密封部分の第一密封部分が、前記第一流れ通路の前記開口を囲む、
    請求項２４に記載の装置。
32. ガスマニホルドおよびシリンダに結合するべく構成されたシリンダヘッドの内面によって規定された弁ポケット内に滑動自在に配置され、前記弁ポケット内で第一位置と第二位置との間で往復するように構成され、自身を通る複数の流れ通路を規定するテーパ状部分を有する弁部材を備え、
    前記テーパ状部分が複数の密封部分を含み、前記複数の密封部分のうち少なくとも２つの密封部分が、前記複数の流れ通路の各流れ通路に隣接し、前記流れ通路の各流れ通路が前記シリンダから流体隔離されるべく構成されるように、前記テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在して、前記弁部材が前記第二位置にある場合に前記内面の部分と接触するべく構成される、
    装置。
33. 前記弁部材が前記第一位置にある場合、前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記シリンダおよび前記ガスマニホルドと流体連絡するように、前記複数の密封部分のうち前記少なくとも２つの密封部分が、前記内面から離れて配置されるべく構成される、
    請求項３２に記載の装置。
34. ガスマニホルドおよびシリンダと結合するべく構成されたシリンダヘッドの内面によって規定された弁ポケット内に滑動自在に配置され、前記弁ポケット内で第一位置と第二位置との間で往復するように構成された弁部材を備え、
    前記弁が、自身を通る複数の流れ通路を規定するテーパ状部分を有し、前記複数の流れ通路の各流れ通路が、前記弁部材の前記テーパ状部分の外面によって規定された開口を含み、
    前記テーパ状部分が複数の密封部分を含み、前記複数の密封部分の各密封部分が、前記複数の流れ通路のうち前記流れ通路の１つの開口を囲み、前記複数の流れ通路の各流れ通路が前記シリンダから選択的に流体隔離されるように前記弁部材が前記第二位置にある場合に前記内面の部分に接触するように構成される、
    装置。
35. 弁ポケットを画定する内面を有し、シリンダおよびガスマニホルドに結合するべく構成されたシリンダヘッドと、
    複数の弁流れ通路を規定するテーパ状部分を有し、自身の縦軸に沿って前記弁ポケット内で動作可能であるように、前記弁ポケット内に配置可能であるべく構成された弁部材と、を備え、
    前記弁部材が第一の縦方向位置にある第一構成および前記弁部材が第二の縦方向位置にある第二構成を有し、前記第一構成では、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路が、前記シリンダおよび前記ガスマニホルドと流体連絡し、前記第二構成では、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路が、前記シリンダから流体隔離される、
    装置。
36. 前記装置が前記第二構成にある場合、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路が、前記ガスマニホルドから流体隔離される、請求項３５に記載の装置。
37. 前記ガスマニホルドが、吸気マニホルドまたは排気マニホルドのうち一方である、請求項３５に記載の装置。
38. 前記弁ポケットが、前記弁部材の前記テーパ状部分を囲む、請求項３５に記載の装置。
39. 前記弁ポケットが、前記シリンダの縦軸に対して直角の縦軸を有し、
    前記弁部材の前記縦軸が、前記弁ポケットの前記縦軸と同軸である、
    請求項３５に記載の装置。
40. 前記テーパ状部分の縦軸に対して直角の第一軸に沿う前記テーパ状部分の幅または前記縦軸に対して直角で、前記第一軸に対して直角の第二軸に沿う前記テーパ状部分の厚さの少なくとも一方が、前記縦軸に沿って線形減少するように、前記テーパ状部分が構成される、請求項３５に記載の装置。
41. 前記シリンダヘッドの前記内面が、前記ガスマニホルドおよび前記弁ポケットと流体連絡するガスマニホルド流れ通路、および前記シリンダおよび前記ポケットと流体連絡する複数のシリンダ流れ通路を規定し、
    前記装置が前記第一構成にある場合、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路が、ガスマニホルド流れ通路および前記複数のシリンダ流れ通路の一シリンダ流れ通路と流体連絡するように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第一の位置に配置され、
    前記装置が前記第二構成にある場合、各弁流れ通路が前記複数のシリンダ流れ通路の各シリンダ流れ通路から流体隔離されるように、前記弁が前記弁ポケット内の前記第二の位置に配置される、
    請求項３５に記載の装置。
42. 前記シリンダヘッドの前記内面が、前記ガスマニホルドおよび前記弁ポケットと流体連絡する複数のガスマニホルド流れ通路、および前記シリンダおよび前記弁ポケットと流体連絡する複数のシリンダ流れ通路を規定し、
    前記装置が前記第一構成にある場合、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路が、前記複数のガスマニホルド流れ通路の対応するガスマニホルド流れ通路、および前記複数のシリンダ流れ通路の対応するシリンダ流れ通路と流体連絡するように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第一の位置に配置され、
    前記装置が前記第二構成にある場合、各弁流れ通路が、前記対応するガスマニホルド流れ通路および前記対応するシリンダ流れ通路から流体隔離されるように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第二の位置に配置される、
    請求項３５に記載の装置。
43. 前記弁部材が、前記複数の弁流れ通路の第一弁流れ通路に隣接して配置された密封部分を含み、
    前記シリンダヘッドの前記内面が座部分を含み、
    前記装置が前記第二構成にある場合に、前記弁部材の前記座部分が前記座部分に接触するべく構成されるように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第二の位置に配置される、
    請求項３５に記載の装置。
44. 前記弁が、前記弁流れ通路の第一弁流れ通路に隣接して配置され、硬度を有する第一材料から製造された密封部分を含み、
    前記シリンダヘッドの前記内面が座部分を含み、前記座部分および前記シリンダヘッドが、物理的に別個の構成要素であり、前記座部分が、前記第一材料の前記硬度より高い硬度を有する第二材料から製造され、
    前記装置が前記第二構成にある場合、前記弁部材の前記密封部分が前記座部分と接触するべく構成されるように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第二の位置に配置される、
    請求項３５に記載の装置。
45. 前記弁が、前記複数の弁流れ通路の第一弁流れ通路に隣接して配置され、前記テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在する密封部分を含み、
    前記シリンダヘッドの前記内面が座部分を含み、
    前記装置が前記第二構成にある場合、前記密封部分が前記座部分に接触するべく構成されるように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第二の位置に配置され、
    前記装置が前記第一構成にある場合、前記密封部分が前記座部分から離れて配置されるように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第一の位置に配置される、
    請求項３５に記載の装置。
46. 前記弁部材が、前記複数の弁流れ通路の第一弁流れ通路に隣接して、前記弁部材に沿って第一軸方向位置に配置された第一密封部分を含み、前記密封部分が、前記テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在し、
    前記弁部材が、前記第一流れ通路に隣接して、前記弁部材に沿って第二軸方向位置に配置され、前記第二軸方向位置が、前記第一軸方向位置とは異なり、前記第二密封部分が、前記テーパ状部分の前記外面の周囲に連続的に延在し、
    前記シリンダヘッドの前記内面が、第一座部分および第二座部分を含み、
    前記装置が前記第二構成にある場合、前記第一密封部分が、前記第一座部分に接触するべく構成され、前記第二密封部分が前記第二座部分に接触されるべく構成されるように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第二の位置に配置され、
    前記装置が前記第一構成にある場合、前記第一座部分が、前記第一座部分から離れて配置され、前記第二座部分が、前記第二座部分から離れて配置されるように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第一の位置に配置される、
    請求項３５に記載の装置。
47. 前記複数の弁流れ通路の一弁流れ通路が、前記弁部材の前記テーパ状部分を通って延在し、前記弁部材の前記テーパ状部分の外面によって規定された開口部分を含み、
    前記弁部材が、前記弁流れ通路の前記開口の周囲に配置された密封部分を含み、
    前記シリンダヘッドの前記内面が座部分を含み、
    前記装置が前記第二構成にある場合、前記密封部分が前記座部分と接触するべく構成されるように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第二の位置に配置され、
    前記装置が前記第一構成にある場合、前記密封部分が前記座部分から離れて配置されるように、前記弁部材が前記弁ポケット内の前記第一の位置に配置される、
    請求項３５に記載の装置。
48. さらに、
    前記弁部材に結合された心棒部分と、
    前記心棒部分と係合し、前記弁部材が前記弁部材の縦軸に沿って前記弁ポケット内で動けるように、前記心棒部分を動かすべく構成されたアクチュエータと、
    を備える、請求項３５に記載の装置。
49. さらに、
    前記弁部材に結合された第一心棒部分と、
    前記弁部材に結合され、前記第一心棒分に対向して配置された第二心棒部分と、
    前記第一心棒部分と係合し、前記弁部材が、前記弁ポケット内で前記弁部材の前記縦軸に沿って動けるように、前記第一心棒部分を動かすべく構成されたアクチュエータと、
    前記第二心棒分と係合し、前記第二心棒部分に力を加えるべく構成された偏倚部材と、
    を備える、請求項３５に記載の装置。
50. さらに、
    前記弁部材に結合された第一心棒部分と、
    前記弁部材と結合し、前記第一心棒部分に対向して配置された第二心棒部分と、
    前記第一心棒部分と結合し、前記弁部材が、前記弁ポケット内で前記弁部材の前記縦軸に沿って動けるように、前記第一心棒部分を動かすべく構成されたアクチュエータと、
    前記第二心棒部分と係合し、前記第二心棒部分に力を加えるべく構成された偏倚部材と、
    前記偏倚部材と係合し、前記弁部材の前記縦軸の周囲で前記弁部材を回転するべく構成された弁回転子と、
    を備える、請求項３５に記載の装置。
51. さらに、シリンダを含むシリンダブロックを備え、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドが一体形成される、請求項３５に記載の装置。
52. 弁ポケットを規定する内面を有し、シリンダおよびガスマニホルドと結合するべく構成されたシリンダヘッドと、
    前記弁ポケット内で自身の縦軸に沿って移動可能であるように、前記弁ポケット内に配置されるべく構成され、複数の弁流れ通路を規定するテーパ状部分を有する弁部材と、を備え、前記テーパ状部分が、複数の密封部分を含み、少なくとも１つの密封部分が、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路に隣接し、
    前記弁部材が前記弁ポケット内の第一の縦方向位置にある第一構成および前記弁部材が前記弁ポケット内の第二の縦方向位置にある第二構成を有し、前記第一構成では、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路が、前記シリンダおよび前記ガスマニホルドと流体連絡し、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路が、前記シリンダから流体隔離されるように、各密封部分が、前記シリンダヘッドの前記内面の部分と接触されるべく構成される、
    装置。
53. 前記装置が前記第二構成にある場合、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路が、前記ガスマニホルドから流体隔離される、請求項５２に記載の装置。
54. 前記複数の密封部分の一密封部分が、前記テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在する、請求項５２に記載の装置。
55. 前記複数の密封部分の一密封部分が、前記テーパ状部分の外面の周囲に配置された密封リングである、請求項５２に記載の装置。
56. 前記複数の弁流れ通路の一弁流れ通路が、前記弁部材の前記中心部分を通って延在し、前記弁部材の前記テーパ状部分の外面によって規定された開口を含み、
    前記複数の密封部分の一密封部分が、前記弁流れ通路の前記開口を囲む、
    請求項５２に記載の装置。
57. 前記シリンダヘッドの前記内面は、前記装置が前記第二構成にある場合に、前記複数の密封部分の一密封部分と接触するべく構成された弁座を含む、請求項５２に記載の装置。
58. 前記弁部材の前記テーパ状部分が、前記シリンダの外側に配置されるように、前記弁ポケットが前記弁部材を含むべく構成される、請求項５２に記載の装置。
59. 前記シリンダが、前記シリンダヘッドの第一表面に結合するべく構成され、
    前記ガスマニホルドが、前記シリンダヘッドの第二表面と結合するべく構成され、前記第二表面が前記第一表面に実質的に平行である、
    請求項５２に記載の装置。
60. 弁ポケット、各々がガスマニホルドおよび前記弁ポケットと流体連絡する複数のガスマニホルド流れ通路、およびシリンダおよび前記弁ポケットと流体連絡する複数のシリンダ流れ通路を規定する内面を有するシリンダヘッドと、
    前記弁ポケット内で自身の縦軸に沿って往復運動できるように、前記弁ポケット内に配置されるべく構成された弁部材と、を備え、
    前記弁部材が、複数の弁流れ通路を規定し、複数の密封部分を含むテーパ状部分を有し、少なくとも１つの密封部分が、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路に隣接し、
    第一構成および第二構成を有し、前記第一構成では、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路が、前記複数のガスマニホルド流れ通路の対応するマニホルド流れ通路、および前記複数のシリンダ流れ通路の対応するシリンダ流れ通路と流体連絡するように、前記弁部材が前記弁ポケット内の軸方向第一位置に配置され、
    前記第二構成では、前記複数の弁流れ通路の各弁流れ通路が、前記対応するガスマニホルド流れ通路および前記対応するシリンダ流れ通路から流体隔離されるように、前記少なくとも１つの密封部分が、前記シリンダヘッドの前記内面の部分と接触するように、前記弁部材が前記弁ポケット内の軸方向第二位置に配置される、
    装置。
61. 前記弁ポケットが、前記弁部材の前記テーパ状部分を囲む、請求項６０に記載の装置。
62. 前記弁ポケットが、前記シリンダの縦軸に対して直角の縦軸を有し、
    前記弁部材の前記縦軸が、前記弁ポケットの前記縦軸同軸である、
    請求項６０に記載の装置。
63. 前記テーパ状部分の縦軸に対して直角の第一軸に沿う前記テーパ状部分の幅または前記縦軸に対して直角で、前記第一軸に対して直角の第二軸に沿う前記テーパ状部分の厚さの少なくとも一方が、前記縦軸に沿って線形減少するように、前記テーパ状部分が構成される、請求項６０に記載の装置。
64. 前記弁ポケットが、前記弁部材の前記テーパ状部分を受けるべく構成されたテーパ状部分を有する、請求項６０に記載の装置。
65. 前記複数の密封部分の一密封部分が、前記テーパ状部分の外面の周囲に連続的に延在する、請求項６０に記載の装置。
66. 前記弁流れ通路の一弁流れ通路が、前記弁部材の前記テーパ状部分を通って延在し、前記弁部材の前記テーパ状部分の外面によって規定された開口を含み、
    前記複数の密封部分の一密封部分が、前記弁流れ通路の前記開口を囲む、
    請求項６０に記載の装置。

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