JP2000008819A

JP2000008819A - 気筒の作動を停止可能な内燃機関

Info

Publication number: JP2000008819A
Application number: JP10182119A
Authority: JP
Inventors: Mukund Joshi Basant; バサント、ムクンド、ジョシー
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】気筒の作動を停止可能な内燃機関を提供す
る。【解決手段】個々の気筒毎に気筒の作動を停止可能な
内燃機関は、負荷に比例した数のアクティブモードの気
筒のみにおいて燃焼が生じるようにすることにより、部
分負荷域における燃料効率を改善し汚染を減少させる。
気筒モードの変更による出力サージは、他の気筒若しく
は補助原動機の出力を同時に調整することにより弱めら
れる。弁カムは、気筒モードの変更をシリンダサイクル
に同期させる、新規なカム形状を有する。電気モータ発
電機、流体アキュムレータ若しくははずみ車に連結され
た、改良された内燃機関を備える複合エンジンは、その
通常損失の一部分をエンジンの予備パワーとして得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気筒毎に気筒の作
動を停止可能な内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】日本の特許出願平成６年第１１４９１３
号には、負荷状態に応じて各気筒毎にアクティブモード
若しくはパッシブモードを選択できる、燃料を効率よく
かつクリーンに燃焼させることが可能な内燃機関が記載
されている。部分的な負荷の下では、燃焼はいくつかの
アクティブモードにある気筒に制限され、パッシブモー
ドにある他の気筒には燃料が供給されず燃焼は生じな
い。弁作動、混合気の給気、圧縮若しくは排気ガスの掃
気に伴うパワーの浪費は、パッシブモードの気筒には生
じない。そして、これらの気筒およびそれらのピストン
リングの下方における圧縮の欠如は、ピストン組立体と
側壁との間およびコネクティングロッドの下端部におけ
る摩擦を減少させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、具合の悪い
ことには、上述のエンジンは大きくて複雑である。ま
た、気筒のモードを変更する際の応答が遅く、かつ複数
の気筒のモード変更と同時にパワー出力の大きな変動が
生じ、パワー出力の制御が困難である。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上述した従来技
術が有する問題点を解消し、より少なくかつ小さくて単
純な構成要素を用いつつ、気筒毎のモード変更が可能な
内燃機関を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の内燃機関は、開いた位置と閉じた位置との
間でボディに対して移動可能な少くとも１つの気筒弁
と、前記気筒弁を閉じるための弁閉鎖手段と、アクティ
ブ部分および前記アクティブ部分を実質的に含まないモ
ード変更部分が形成された少なくとも一つの弁カムを有
する回転カムシャフトと前記アクティブ部分において前
記気筒弁を開く弁開放手段と、アクティブ位置とパッシ
ブ位置との間で移動可能な少くともひとつのキャリヤ
と、前記弁カムの前記モード変更部分において前記アク
ティブ位置と前記パッシブとの間で前記キャリヤを動か
すためのモード選択手段と、を備える。そして、前記キ
ャリヤは、前記カムシャフトの少くとも１つの回転位置
において、前記パッシブ位置で前記弁開放手段を作動不
能にするとともに、前記アクティブ位置で前記弁開放手
段を作動可能とする。

【０００６】すなわち、モード選択手段を操作してキャ
リヤをパッシブ位置に移動させると、キャリヤが弁開放
手段を作動不能とする。これにより、気筒弁が開かれな
くなるので、その気筒はパッシブモード、すなわち停止
状態となる。これに対して、モード選択手段を操作して
キャリヤをアクティブ位置に移動させると、キャリヤが
弁開放手段を作動可能とする。これにより、回転カムシ
ャフトの回転に伴って気筒弁が開閉するので、その気筒
はアクティブモード、すなわち作動状態となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の各
実施形態を、図１乃至図１０を参照して詳細に説明す
る。ここで、図１はパッシブモードにあるブースティン
グ気筒のためのモード変更要素を吸気ストロークに対応
したカムシャフト位置で示す正面図、図２は図１中に示
したＡ−Ａ矢視線に沿った平面断面図、図３はアクティ
ブモードのために再配置されたモード変更要素を吸気ス
トロークに対応したカムシャフト位置で示す正面図、図
４は図３に示した内燃機関の要部を示す平面図、図５は
本発明に係る内燃機関のモード変更要素を分解した状態
で示す斜視図、図６はモード変更の間における各モード
構成要素の作動タイミングを示す説明図、図７はモード
変更の間におけるシフタ、キャリヤおよびロックの中間
位置を示す平面図、図８はモード変更の間における、シ
フタ、キャリヤおよびロックの中間位置を示す平面図、
図９はアイドリング状態におけるパワーコントローラお
よび比率コントローラ組立体を示す平面図、図１０は一
定のエンジン速度でアクセルペダルの位置を変化させた
場合における、個々の気筒の出力と全体出力とを負荷の
増減に応じて示す線図、図１１は本発明に係る第２実施
形態の内燃機関におけるロッカ組立体の構成部品を示す
斜視図、図１２は本発明に係る第３実施形態におけるロ
ッカ組立体の構成部品を示す斜視図、図１３はモータサ
イクルエンジンに適した本発明に係る第４実施形態の内
燃機関の要部を分解して示す斜視図、図１４は個々の気
筒モードの電子制御に適した本発明に係る第５実施形態
の内燃機関の要部を示す斜視図である。なお、以下の説
明においては、同一の部分には同一の符号を用いるとと
もに、その説明を簡単なものとする。

【０００８】特に明言しない限り、以下の図面および記
載は、４ストローク、スパーク点火、１気筒当たり２
弁、１オーバーヘッドカムシャフトの直列３気筒自動車
用エンジンに関する。アイドリング気筒として言及され
る１つの気筒は、アイドリングおよび小さな外部負荷の
ための全てのパワーを生み出す。そしてその出力は、キ
ャブレタ内において混合気の流れを絞ることによって制
御可能である。ブースティング気筒として言及される残
りの２つの気筒は、空気および燃料の混合物が絞られる
ことなく与えられ、すべてのアクティブモードサイクル
において実質的な出力を生み出す。ブースティング気筒
は、連続的に負荷が増加すると連続的にアクティブモー
ドに変化するとともに、負荷が連続的に減少すると連続
的にパッシブモードに戻る。

【０００９】第１実施形態まず最初に図１乃至図１０および表１乃至表２を参照
し、本発明に係る第１実施形態の内燃機関について詳細
に説明する。

【００１０】表１および図１０は、異なるアクセルペダ
ル位置における内燃機関の全出力、および各気筒毎の出
力を示す。負荷が増加すると、アイドリング気筒ＩＤと
第１および第２のブースティング気筒Ｂ１，Ｂ２は、そ
れぞれアクセルペダル位置Ｂ２、Ｃ２およびＤ２におい
て、それぞれアクティブモードに変化する。負荷が減少
すると、各気筒は、Ｄ１，Ｃ１およびＢ１において反対
の順序でパッシブモードに戻る。

【表１】

【００１１】巡航中の車両の押し下げられないアクセル
ペダルは位置Ａに上昇し、そのエンジンの全ての気筒が
パッシブモードで作動することを許容する。位置Ｂ２へ
のアクセルペダルの最初の押し下げは、正味のプラス出
力を生成させるためにアイドリング気筒ＩＤを活性化さ
せる。これは、またアイドリングのためのデフォルト状
態でもある。図５に示したソレノイドストッパ５５は、
エンジンのエンストを防止するために、アイドリング速
度の下側１２０％において、アクセルペダルの最高位置
を常に位置Ｂ２に押し下げる。アイドリング気筒ＩＤの
出力が位置Ｃ２まで徐々に増加すると、第１ブースティ
ング気筒Ｂ１がアクティブ化されるが、第１ブースティ
ング気筒Ｂ１の出力の正味の増加は、アイドリング気筒
ＩＤにおける出力の減少と等しい。アイドリング気筒Ｉ
Ｄの出力がアクセルペダル位置Ｄ２まで着々と増加する
と、第２ブースティング気筒Ｂ２がアクティブ化される
が、第２ブースティング気筒Ｂ２の出力の正味の増加
は、アイドリング気筒ＩＤにおける出力の減少と等し
い。その後、アイドリング気筒ＩＤの出力は、妨害され
ることなく増加する。最大燃料効率の位置Ｅを越える
と、各ブースティング気筒Ｂ１，Ｂ２もまた定格出力位
置Ｆまで出力を増加させる。

【００１２】負荷が減少すると、表１および図１０に示
したように、アイドリング気筒ＩＤの出力の増加を伴い
つつ、各ブースティング気筒Ｂ２，Ｂ１はそれぞれ位置
Ｄ１およびＣ１において直ちにパッシブモードに戻るア
イドリング気筒ＩＤは位置Ｂ１においてパッシブモード
に戻るが、それはアクセルペダルがアイドリング速度よ
り１２０％上のエンジン速度で、ソレノイドストッパ５
５によって持ち上げられたときにのみ可能である。

【００１３】図１および図５に示したように、すべての
気筒の上方には、ボディ１に支持されて各気筒が並ぶ方
向に延びる、吸気側のロッカホルダシャフト１Ｓおよび
排気側のロッカホルダシャフト１Ｓによって、吸気側の
ロッカホルダ５Ｓおよび排気側のロッカホルダ５Ｅの基
端部が、それぞれ揺動自在に支持されている。また、各
ロッカホルダ５Ｓ，５Ｅの揺動端側に貫設して設けられ
た円筒部分５ａには、吸気側のロッカ４Ｓおよび排気側
のロッカ４Ｅが、それぞれ回動自在に外嵌されつつサー
クリップ２１によって抜け止めされている。さらに、前
記円筒部分５ａには、反対側のロッカホルダシャフト１
Ｓ，１Ｅがその内側を貫通している。

【００１４】また、各ロッカホルダ５Ｓ，５Ｅの揺動端
には、それぞれ支持したロッカ４の上方に位置する天蓋
５ｃをそれぞれ有している。図２に示したように、ボデ
ィ１に対するロッカホルダ５Ｓ，５Ｅの揺動は、各ロッ
カ４Ｓ，４Ｅを、弁カム３および吸気弁１４，排気弁１
５に対して、その通常位置から引き上げ若しくは通常位
置に降下させる。

【００１５】ボディ１は、吸気側および排気側にそれぞ
れ設けられた左右一対の筒状の固定ガイド６Ｓ，６Ｅ
と、吸気側に回転可能に配置されたパワーコントローラ
１１および比率コントローラ２８をそれぞれ支持してい
る。また、ボディ１には、各気筒のそばに、上下方向に
延びる支持軸２２がそれぞれ設けられている。そして、
前記支持軸２２には、その底部から頂部にかけて積層さ
れた排気側ロック２５、レバー７および吸気側ロック２
４が、それぞれ回動自在に嵌装されている。

【００１６】図２に示したように、左右一対の前記固定
ガイド６Ｓ，６Ｅにはそれぞれ、その内側にシフタ２３
Ｓ，２３Ｅがスライド自在に内嵌されるとともに、その
外側にはリニアベアリング４２によって支持された筒状
のキャリヤ１７Ｓ，１７Ｅが、固定ガイド６Ｓ，６Ｅの
軸線方向に移動可能にそれぞれ外嵌されている。前記シ
フタ２３とその端部に固定されたブッシユ４３は、一対
のワッシャ２０の間に予圧縮されたモードスプリング１
９を保持している。また、前記キャリヤ１７に貫通支持
された一対のキャリヤピン１８は、固定ガイド６、シフ
タ２３、およびブッシユ４３にそれぞれ設けられたスロ
ット内を自由に通過している。これにより、シフタ２３
が軸線方向のいずれかの方向に移動すると、モードスプ
リング１９およびワッシャ２０がシフタ２３と一体に移
動し、モードスプリング１９の弾発力により移動方向前
方側のキャリヤピン１８、したがってキャリヤ１７を押
動する。

【００１７】シフタ２３は、その前記支持軸２２側の端
部がフォーク状に形成されている。また、固定ガイド６
Ｓ，６Ｅは、その支持軸２２側の壁面に、支持軸２２に
対向するとともに軸線方向に延びるスロットが形成され
ている。前記レバー７の両端部はそれぞれ、固定ガイド
６Ｓ，６Ｅにそれぞれ形成された前記スロット内に挿通
された後、シフタ２３のフォーク状端部内に挿入されて
いる。そして、シフタ２３のフォーク状端部に保持され
た垂直ピンが、レバー７の両端部にそれぞれ形成された
スロット内に挿通されている。

【００１８】レバー７は、両シフタ２３の軸線方向の移
動量を等しくする。吸気側のシフタ２３Ｓに保持された
垂直ピンは、固定ガイド６Ｓに形成された卵形のスロッ
トを貫通し、リニアベアリング４２を介して固定ガイド
６Ｓ上に移動可能に支持されたカムフォロワ５６に接続
されている。カムフォロワ５６の外周面に突設されて水
平に延びるピン５６ａは、パワーコントローラ１１のド
ラム１１Ｄ上のモード溝内に入り込んでいる。パワーコ
ントローラ１１のドラム１１Ｄは、すべての気筒に対し
て、カムフォロワ５６のピン５６ａと係合するモード溝
を有している。各モード溝は、一対の円弧状部分の間に
形成された螺旋状部分を有している。アイドリング気筒
ＩＤと第１および第２のブースティング気筒Ｂ１，Ｂ２
のためのカムフォロワ５６のピン５６ａは、アクセルペ
ダル位置Ｂ１−Ｂ２、Ｃ１−Ｃ２およびＤ１−Ｄ２に対
応するパワーコントローラ１１の回転位置の間で、それ
らのモード溝の螺旋形の溝部分に入り込んでいる。

【００１９】図２に示したように、排気側のキャリヤ１
７Ｅは、排気側固定ガイド６Ｅの下方を支持軸２２側に
延在し、排気側ロック２５と同一平面内に延びる、平面
視でコ字型に形成された延長部分１７Ｅａを有してい
る。また、吸気側のキャリヤ１７Ｓは、吸気側固定ガイ
ド６Ｓの上方を支持軸２２側に延在し、吸気側ロック２
４と同一平面内に延びる、平面視でコ字型に形成された
延長部分１７Ｓａを有している。なお、この延長部分１
７Ｓａは、カムフォロワ５６の下方に、排気側ロック２
５と同一平面の位置まで延在している。

【００２０】吸気側ロック２４および排気側ロック２５
は、それぞれ一対の爪部材から構成されている。そし
て、これらの爪部材は、それぞれロックスプリング２６
によって付勢され、各爪部材の先端が、排気側キャリヤ
１７Ｅの前記延長部分１７Ｅａおよび吸気側キャリヤ１
７Ｓの前記延長部分１７Ｓａと、それぞれ係合するよう
になっている。これにより、アクティブモード若しくは
パッシブモードのいずれかに安定した状態においては、
吸気側ロック２４および排気側ロック２５のいずれかの
爪部材が、吸気側キャリヤ１７Ｓの延長部分１７Ｓａお
よび排気側キャリヤ１７Ｅの延長部分１７Ｅａのいずれ
かの端部に係合し、吸気側キャリヤ１７Ｓおよび排気側
キャリヤ１７Ｅが軸線方向の反対側に変位することを阻
止する。

【００２１】レバー７は、その排気側の端部に、吸気側
ロック２４と同一平面内で延びるピン７ａを支持してい
る。レバー７の回転の最終段階においては、前記ピン７
ａは、吸気側キャリヤの移動を妨げている吸気側ロック
２４を、図６のプロット５ａおよび５ｂに示すようにそ
のロック位置から後退させ、プロット６で示すように、
圧縮されたモードスプリング１９による吸気側キャリヤ
１７Ｓの軸線方向の変位を可能とする。

【００２２】吸気側ロック２４の解放前にシフタ２３が
ほぼ完全に軸線方向に動くことは、他の関係する構成要
素の付帯的な運動とともに、カムシャフトサイクルの半
分より短いモード変更可能期間内におけるキャリヤ１７
の軸線方向の動きを完了させる、モードスプリング１９
の適切な圧縮を確実なものとする。排気側キャリヤ１７
Ｅの運動を妨げている排気側ロック２５は、排気側ロッ
ク２５の平面内に位置する吸気側キャリヤ１７Ｓ上のコ
字型延長部分１７Ｓａによって、ロック位置から後退さ
せられる。このことは、排気側モードスプリング１９の
圧縮の適切性に関する条件の事前の達成を確実なものと
するばかりでなく、吸気弁のモード変更を排気弁のモー
ド変更の前提条件とする。図７および図８は、気筒モー
ドを変更する際における、図６中に７（ａ）および７
（ｂ）と、８（ｃ）および８（ｄ）で示される、中間状
態における吸気側ロック２４および排気側ロック２５の
解放の順序を示す。各キャリヤ１７は、軸線方向の変位
が完了すると、最初にその変位を妨げていた爪部材とは
反対側の爪部材と係合し、新しい位置にロックされる。

【００２３】一方、キャリヤ１７Ｓ，１７Ｅは、その下
方に位置するロッカホルダ５Ｓ，５Ｅが有する天蓋５ｃ
に対向するナイフエッジ１７ｂをそれぞれ有している。
アクティブモードにおけるキャリヤ１７Ｓ，１７Ｅの軸
線方向位置では、ナイフエッジ１７ｂは天蓋５ｃのＶ溝
５ｄ上に配置される。ボディ１と各ロッカホルダ５Ｓ，
５Ｅとの間にそれぞれ介装されたリフトスプリング４４
は、キャリヤ１７のナイフエッジ１７ｂをそのＶ溝５ｄ
内に置くために、ロッカホルダ５を持ち上げる。これに
より、ロッカ４が通常の作動位置を取るので、弁カム３
による吸気弁１４および排気弁１５の作動が行われる。
キャリヤ１７がパッシブモードに対応する軸線方向位置
にあるときには、キャリヤ１７のナイフエッジ１７ｂと
天蓋５ｃのＶ溝５ｄとは干渉しない。これにより、リフ
トスプリング４４がロッカホルダ５を高く持ち上げるの
で、ロッカ４は弁および弁カム３から遠く隔てられ、弁
カム３による吸気弁１４および排気弁１５の作動は行わ
れない。

【００２４】改善された吸気弁カム３Ｓおよび排気弁カ
ム３Ｅの膨出部以外の部分は、一定でない半径を有す
る。各弁カム３Ｓ，３Ｅの基礎半径は、閉じた吸気弁１
４および排気弁１５とロッカ４との間に、標準的なタペ
ットクリアランスを提供する。吸気弁カム３Ｓは、吸気
側ロッカ４Ｓの下方に、図６のプロット２に示すよう
に、膨張行程および排気行程に対応する部分に、ベース
半径より小さい逃げ半径を有している。排気弁カム３Ｅ
もまた同様に、図６のプロット３に示すように、排気ロ
ッカ４Ｅの下方において、吸気行程および圧縮行程に対
応する部分に逃げ半径を有している。ロッカホルダ５が
安定したアクティブモード位置にあるときには、弁カム
３の逃げ半径はロッカ４に対して何らの影響をも与えな
い。

【００２５】気筒モードの変更は、キャリヤ１７の末端
位置間における軸線方向の変位によって始められるが、
ロッカホルダ５の天蓋５ｃのＶ溝５ｄとテーパエッジ５
ｅとの間における頂部５ｆをナイフエッジ１７ｂが通過
するためには、ロッカホルダ５は一時的に、そのアクテ
ィブモード位置よりも降下する必要がある。Ｖ溝５ｄの
傾斜表面若しくはロッカホルダ５のテーパエッジ５ｄに
対するキャリヤ１７のモードスプリング１９による付勢
力は、リフトスプリング４４の付勢力に打ち勝つに十分
な垂直方向の分力を有している。ロッカホルダ５は、ロ
ッカ４が同様に動作するときにのみ、そのアクティブモ
ード位置より降下することができる。ロッカ４の閉じた
吸気弁１４若しくは排気弁１５上の端部は、ロッカホル
ダ５の垂直方向下側への力によってロッカ４の反対側の
端部を弁カム２の逃げ半径内に下げるための支点とな
り、ロッカホルダ５がモード変更可能な弁カム位置にお
いてアクティブモード位置よりも降下することを許容
し、モード変更のためにキャリヤ１７が末端位置間で軸
線方向に移動することを可能とする。

【００２６】シフター２３およびブッシュ４３内のモー
ドスプリング１９の予圧縮は、その運動の終りまでキャ
リヤ１７に対する付勢力を保つ。ロッカホルダ５を持ち
上げて、その天蓋５ｃのＶ溝５ｄ若しくはテーパエッジ
５ｅをキャリヤ１７のナイフエッジ１７ｂに対向させ
る、弁カム３の逃げ半径から出るロッカ４の上昇は、モ
ード変更可能期間の終りにおける不完全なキャリヤ１７
の動きを終了させ若しくは中断させる。

【００２７】図９は、図１０に示したように気筒出力を
産み出すパワーコントローラ１１を示す。アクセルペダ
ル８を押し下げる力は、パワーコントローラ１１上のア
クセルケーブル９を巻き解き、その回転を生じさせる。
図２に示したように、筒状のパワーコントローラ１１の
内側には、アイドリングコントローラ５１のスピンドル
５１Ｓが、リニアベアリング４２を介して軸線方向に相
対変位自在に支持されている。そして、前記スピンドル
５１Ｓは、パワーコントローラ１１の外側に配置された
３つのドラム５１Ｄを、一対の段付きノックピン５１Ｎ
とサークリップ５１Ｃとによって支持している。ノック
ピン５１Ｎが、パワーコントローラ１１に形成された軸
線方向に延びるスロット１１Ｓ内に挿通されていること
により、アイドリングコントローラ５１は、軸線方向に
限られた相対運動は許容されるものの、パワーコントロ
ーラ１１に対して相対的に回転運動することはできな
い。ブースティング気筒Ｂ１，Ｂ２の隣に位置するアイ
ドリングコントローラ５１のドラム５１ＤＢ１，５１Ｄ
Ｂ２がそれぞれ有する半円形のガイド溝は、半径方向に
わずかに重なり合っている。そして、これらのガイド溝
５１ＧＢ１，５１ＧＢ２は、アクセルペダルの範囲内に
おいて、延長されたキャリヤピン１８Ｂ１，１８Ｂ２を
移動させる。アイドリング気筒ＩＤの隣に位置するアイ
ドリングコントローラ５１のドラム５１ＤＩＤは、スロ
ットル弁２９のクランクピン５４を案内する螺旋形の溝
を有している。

【００２８】アイドリングから第１ブースティング気筒
のアクティブ化に至るまでは、第１ブースティング気筒
Ｂ１の吸気側キャリヤ１７Ｓから延在するキャリヤピン
１８Ｂ１の一端は、アイドリングコントローラ５１のド
ラム５１ＤＢ１上の半円形の溝によって案内される。キ
ャリヤピン１８Ｂ１は、アイドリングコントローラ５１
を、第１ブースティング気筒Ｂ１のアクティブ化までは
一方の端部位置に保つが、第１ブースティング気筒のア
クティブ化後には中間位置に保つ。第２ブースティング
気筒Ｂ２の延長されたキャリヤピン１８Ｂ２は、第１ブ
ースティング気筒Ｂ１のキャリヤピン１８Ｂ１がドラム
５１ＤＢ１上の半円形の溝を出ると、ドラム５１ＤＢ２
上の半円の溝に入る。第２ブースティング気筒Ｂ２のキ
ャリヤピン１８Ｂ２は、アイドリングコントローラ５１
を、第２ブースティング気筒Ｂ２のアクティブ化までは
中間位置に維持し続けるが、アクティブ化後には反対側
の軸線方向端部に維持する。アイドリングコントローラ
５１の軸線方向の運動は、負荷を減少させると反対向き
となる。

【００２９】アイドリング気筒ＩＤの隣に位置するドラ
ム５１ＤＩＤが有する螺旋形溝内におけるクランクピン
５４の運動は、アイドリング気筒ＩＤの出力を制御する
スロットル弁２９の開度を滑らかに制御する。しかしな
がら、図１０に示したように、クランクピン５４は、各
ブースティング気筒Ｂ１，Ｂ２のモード変更の間、アイ
ドリングコントローラ５１の軸線方向の運動により同じ
経路を迅速にたどる。

【００３０】燃料ピストン３３は、アクティブモードに
あるブースティング気筒Ｂ１，Ｂ２のすべての吸気スト
ロークにおいて、吸気マニホルド４０内の絞られない空
気中に制御された量の燃料を混合する。比率コントロー
ラ２８の偏心ジャーナル軸受によって揺動自在に支持さ
れたポンプレバー２７は、吸気ロッカ４と吸気弁１４と
の間に保持された自由端を有している。スプリング５３
は、燃料ピストン３３を、ポンプ本体３０のナットに対
してストップ位置まで持ち上げる。ポンプレバー２７に
よって燃料ピストン３３上に支持された位置調節可能な
スクリュ２７Ｓは、燃料ピストン３３のストロークを、
ポンプレバー２７の一杯のストローク位置に対して制限
する。

【００３１】燃料ピストン３３は、上昇している間には
ポンプ本体３０側の逆止弁を通って燃料が流入すること
を許容するとともに、その下方への運動に伴ってポンプ
本体３０内の燃料圧力がポンプスプリング３１の弁プレ
ート３２に対する付勢力を上回ると、吸気マニホルド４
０内に燃料を噴射する。

【００３２】アクセルペダル位置がＡとＥとの間におい
ては、比率コントローラ２８はスプリング４１によって
その回転位置の端部に維持され、ブースティング気筒Ｂ
１，Ｂ２の各ポンプレバー２７と各燃料ピストン３３と
の間に一定のギャップを維持する。アクセルペダル位置
がＥを越えて効率よりもパワーが重要となると、アクセ
ルケーブル９上のプラグ５７がスプリング４１の付勢力
に抗して比率コントローラ２８を回転させることによ
り、ブースティング気筒Ｂ１，Ｂ２への給気は次第にリ
ッチとなる。これにより、ポンプレバー２７を支持して
いる比率コントローラ２８の偏心ジャーナル軸受が下げ
られるので、燃料ピストン３３の作動ストロークを増加
させる。

【００３３】次に、本第１実施形態の内燃機関の作動に
ついて説明する。

【００３４】本第１実施形態の内燃機関の作動は、第１
ブースティング気筒のモード変更の間における、カムシ
ャフトサイクルがＡ乃至Ｅの関連するタイミングを示し
た図４のプロット１乃至プロット１０によって描かれて
いる。各カムシャフトサイクルは、４つのストローク１
乃至４から構成されている。

【表２】

【００３５】図６中のサイクルＡにおいては、アクセル
ペダルは表１におけるＣ１とＤ１との間にあり、かつ第
１ブースティング気筒Ｂ１のための構成要素は、図４お
よび図７（ａ）に示したようにアクティブモードにあ
る。アクセルペダル８の上昇は、アクセルスプリング１
０がパワーコントローラ１１およびアイドリングコント
ローラ５１を回転させることを許容し、キャブレタ内の
絞りを増加させ、かつアイドリング気筒ＩＤの出力を減
少させる。アクセルペダルがＣ１にあるときには、第１
ブースティング気筒Ｂ１のためのカムフォロワ５６は軸
線方向のパッシブ位置に移動し、次のカムシャフトサイ
クルから気筒モードを変更する。図７（ａ）と図７
（ｂ）および図８（ａ）と図８（ｂ）は、モード変更の
間における吸気側キャリヤ１７Ｓ，排気側キャリヤ１７
Ｅおよび吸気ロック２４，排気ロック２５の中間位置に
おける一連の配置を示している。パッシブモードにおけ
る構成部分の配置は、図２および図８（ｄ）に示されて
いる。

【００３６】アクセルペダルをＣ２位置に押すことによ
って生じるパワーコントローラ１１の逆回転は、図６の
サイクルＭ、ＮおよびＯに示したように、かつ構成部品
の配置を図４および図７（ａ）に示したようにブーステ
ィング気筒の弁の動きを元に戻すが、モード変更のため
の構成部品はサイクルＡ、ＢおよびＣのタイミングにし
たがう。

【００３７】第２実施形態次に、図１１を参照し、本発明に係る第２実施形態の内
燃機関について説明する。

【００３８】図８ａに示した本第２実施形態の内燃機関
は、第１実施形態の内燃機関に対し、そのロッカ組立体
に異なる構成部品を有する。変更されたロッカ組立体は
３つの部分、すなわちフォロワ４５、揺動レバー４６お
よびロッカロック４７を有するが、これらはそれぞれボ
ディ１に固定されたロッカホルダ５のまわりに回転可能
に保持されている。ボディ１に固定されたリテーナ１２
は、結合された揺動レバー４６およびフォロワ４５の軸
線方向位置を維持する。ロッカロック４７の溝は、延長
されたキャリヤピン１８の自由端を支持し、ロッカロッ
ク４７をキャリヤ１７と共に移動させる。フォロワ４５
および揺動レバー４６は、それぞれその内側にキー溝４
５ａ，４６ａを有するが、前者のキー溝４５ａは後者の
キー溝４６ａより広くなっている。ロッカロック４７
は、揺動レバー４６とフォロワ４５のキー溝４５ａ，４
６ａ内に突出する、揺動レバー４６のキー溝と等しい幅
のキー４７ａを有している。このキー４７ａの片側に
は、そのテーパエッジ４７ｂに隣接するＶノッチ４７ｃ
が設けられている。フォロワ４５のキー溝４５ａは、図
１１に示すように内側ナイフエッジ４５ｂを有してい
る。

【００３９】キャリヤ１７の軸線方向の端部位置に対応
するロッカロック４７の軸線方向の端部位置において
は、フォロワ４５のキー溝４５ａのナイフエッジ４５ｂ
は、ロッカロック４７のキー４７ａのＶノッチ４７ｃ若
しくはテーパエッジ４７ｂ上に位置する。ロッカロック
４７は、アクティブモードにおいては揺動レバー４６に
接近し、フォロワ４５のナイフエッジ４５ｂを、そのＶ
ノッチ４７ｃ内に支持する。フォロワ４５、揺動レバー
４６およびロッカロック４７の結果として生ずる配置
は、通常のロッカと同様の機能を果たす。

【００４０】パッシブモードにおいては、ロッカロック
４７は、そのキー４７ａのテーパエッジ４７ｂのみをフ
ォロワ４５のキー溝内に残しつつ、揺動レバー４６から
引き抜かれる。このことは、ロッカロック４７のキー４
７ａのテーパエッジ４７ｂと、フォロワ４５のナイフエ
ッジ４５ｂとが干渉することなく、フォロワ４５が弁カ
ムの突出部上に持ち上がり、かつ揺動レバー４６と折り
重なることを許容する。フォロワ４５の動きがロッカロ
ック４７および揺動レバー４６に伝達されないので、吸
気弁および排気弁はカムサイクルを通して閉じたままと
なる。

【００４１】気筒モードを変更するためには、フォロワ
４５のキー溝におけるナイフエッジ４５ｂは、ロッカロ
ック４７のテーパエッジ４７ｂとＶノッチ４７ｃとの間
の頂部を通り過ぎなければならない。これは、フォロワ
４５が、モード変更可能な弁カム位置において弁カム輪
郭の逃げ半径上に降下するときにのみ可能である。モー
ド変更のタイミングは、前述した第１実施形態および図
６のタイミングダイアグラムと同様である。

【００４２】第３実施形態次に、図１２を参照し、本発明に係る第３実施形態の内
燃機関について説明する。

【００４３】本第３実施形態の内燃機関においては、排
気マニホルドを介したガスの自由な呼吸を許容し、パッ
シブモードにある気筒の内側の温度を高く維持するため
に、パッシブモードの全体にわたって排気弁が部分的に
開いた状態に保たれる。

【００４４】図１２は、この目的のためになされた上述
の第２実施形態の内燃機関例に対する改良を示すが、こ
の改良は、）延長された吸気側ロッカロック４７の頂部に設けたハ
ンプ４７Ｈと、）吸気側ロッカロック４７の固定されたロッカホルダの
上に乗っている、排気側揺動レバー４６のとがった先端
部４６ａと、を含んでいる。排気弁１５は、パッシブモード位置にあ
る排気ロッカロックに起因して、パッシブモードにおい
ては排気弁カムによって開かれない。しかしハンプ４７
Ｈは、気筒をパッシブモードに変更する前に、最後のア
クティブな排気行程の間に前記先端部４６ａの下方に移
動し、パッシブモードの全体にわたって、閉じた排気弁
１５上における、弁スプリング１６による排気側揺動レ
バーの完全なリターンを防ぐ。ハンプ４７Ｈは、アクテ
ィブモードに変化する前に、パッシブな排気行程の最後
において揺動レバー４６の下方から後退し、最初のアク
ティブな吸気ストロークにおいて、吸気弁１４の開口に
先立って排気弁１５が閉じることを許容する。本第３実
施形態の結果として生ずる排気弁のタイミングは、図６
に１０ｂとしてプロットされている。

【００４５】第４実施形態次に、図１３を参照し、本発明に係る第４実施形態の内
燃機関について説明する。

【００４６】図１３に示した本第４実施形態の内燃機関
は、モータサイクル用一気筒エンジンのための、手動操
作によって作動するモード変更部品を示している。アク
セルハンドル３６およびバックストッパ３７は、リテー
ナ３８によって、ハンドルバー３５上に独立して回転可
能に保持されている。アクセルケーブル９は、バックス
トッパ３７に保持された外被４８ａとアクセルハンドル
３６の円筒部分に巻きつけられたコア４８ｂとを有して
いる。アクセルハンドル３６を中立位置から一方の側に
回転させると、アクセルケーブル９のコア４８ｂがその
外被４８ａから引っ込められ、加速を生じさせる。アク
セルハンドル３６を他方の側に回転させると、バックス
トッパ３７がスプリング３９の付勢力に抗して移動し、
アクセルケーブル９のコア４８ｂがその外皮４８ａに対
して変位する。すると、アクセルケーブル９のコア４８
ｂの他方の端部が、通常のアクティブモード位置のため
の圧縮スプリング５０の付勢力に抗して、吸気側シフタ
２３を軸線方向に直接引っ張ってパッシブモード位置に
変位させるので、パッシブモードへの変更が開始され
る。

【００４７】第５実施形態次に、図１４を参照し、本発明に係る第５実施形態の内
燃機関について説明する。

【００４８】図１４に示した本第５実施形態の内燃機関
は、個々のソレノイド弁によってその気筒の独立した制
御を許容する。各気筒のための閉じた液圧空洞内部のポ
ペット１３は、ソレノイド弁４９の液圧作動によって、
いずれかの端部位置に移動する。本第５実施形態におけ
るレバー７は、図示されない吸気側シフタおよびガイド
６を貫通して延在し、ポペット１３上の溝に係合するピ
ン７ｅを支持している。この係合により、各ソレノイド
弁４９は、いくつかの基準、例えばアクセルペダル位
置、エンジン速度、エンジン始動後の経過時間、現在の
作動モードにおいて費やされたサイクル数若しくは時
間、冷却液およびオイルの温度、エンジンに対する補助
負荷等を考慮することにより、ブーリアン若しくはファ
ジー理論に基づいて予めプログラムされたアルゴリズム
の通りに、気筒モードを独立に制御する。ブースティン
グ気筒をアクティブ化させる順序は、気筒内の温度およ
び摩耗を等しくするために、定期的に変えられる。

【００４９】先進のエレクトロニクス技術により、アイ
ドリングコントローラ、パワーコントローラ、レバー、
ロックおよびシフタ等の機械的構成部品のタイミングお
よび制御機能は電子的に行われ、かつキャリヤはモータ
若しくはソレノイド駆動のアクチュエータによって直接
動かされる。

【００５０】以上、本発明に係る内燃機関の各実施形態
ついて詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態に
よって限定されるものではなく、種々の変更が可能であ
ることは言うまでもない。

【００５１】本発明のより大きなモード選択エンジン
と、電気モータや小さいエンジンのような他の主要な原
動機、またはスプリングやはずみ車若しくは圧縮された
流体のようなエネルギ貯蔵装置との組合せは、パッシブ
モードにある気筒の作動によって、エンジンのより高い
パワーの保存とより少ない損失とをもたらす。最小限の
数のアクティブな気筒の断続的な作動により、エネルギ
を貯蔵するためにバッテリが充電され、スプリングやガ
ス若しくは液体が圧縮され、はずみ車が増速された後、
貯蔵されたエネルギーは、エンジンの全ての気筒をパッ
シブモードで作動させることにより、より長期間にわた
って利用される。

【００５２】本発明は、雄型部材すなわちナイフエッジ
と、異なる雌型部材すなわちＶ溝若しくはテーパエッジ
との交互の係合を、異なる気筒モードの各々において生
じさせる。各係合における相違に起因する異なったジオ
メトリは、異なった弁作動を生じさせる。雄型部材およ
び雌型部材は、記載された実施例の通りの他の構成部品
と関連して用いられるとき、異なった係合において、ロ
ッカ組立体の同じように異なるジオメトリを産み出す、
様々に異なった構造を取ることができることは明らかで
ある。例えば、上述した実施形態において、雄型部材お
よび雌型部材は反対の位置関係を取ることができる。例
えば、第１実施例のナイフエッジは、ロッカホルダ上に
設けることができ、かつキャリヤはＶ溝とテーパエッジ
との組合せを有することができる。

【００５３】発明の通りのパッシブモードは、アクティ
ブモードと比較したときに弁の開口度合いやタイミング
が異なる、気筒弁にとって異なる作動モードとすること
ができる。第１実施形態のロッカホルダ上に互いに隣接
する異なる深さの一対のＶ溝を設けるとともに、キャリ
ヤの下のナイフエッジが、それぞれの作動モードにおい
てそれぞれのＶ溝内に代わる代わる位置するようにすれ
ば、より深いＶ溝とナイフエッジとの係合によって弁の
動作が小さくなることが明らかである。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の内燃機関は、機械的若しくは液圧式のロッカ若しくは
タペット、いかなる数の気筒および弁、構造および配置
が異なる気筒を有した、あるゆる種類の圧縮若しくは火
花点火式エンジンにとって有益である。ポンプ、圧縮
機、およびカムによって作動する弁若しくは他の装置を
有した同様の機械は、本発明によって提供される交互に
作動するモードの利益を得ることができる、本発明は、
全範囲にわたって、アクセルペダルの位置に比例してパ
ワー出力を与える。その弁カムの輪郭は、気筒のモード
変更と作動サイクルとの同期を保証する。

【図面の簡単な説明】

【図１】パッシブモードにあるブースティング気筒のた
めのモード変更要素を、吸気ストロークに対応したカム
シャフト位置で示す正面図。

【図２】図１中に示したＡ−Ａ矢視線に沿った平面断面
図。

【図３】アクティブモードのために再配置されたモード
変更要素を、吸気ストロークに対応したカムシャフト位
置で示す正面図。

【図４】図３に示した内燃機関の要部を示す平面図。

【図５】本発明に係る内燃機関のモード変更要素を分解
した状態で示す斜視図。

【図６】モード変更の間における各モード構成要素の作
動タイミングを示す説明図。

【図７】モード変更の間における、シフタ、キャリヤお
よびロックの中間位置を示す平面図。

【図８】モード変更の間における、シフタ、キャリヤお
よびロックの中間位置を示す平面図。

【図９】アイドリング状態におけるパワーコントローラ
および比率コントローラ組立体を示す平面図。

【図１０】一定のエンジン速度でアクセルペダルの位置
を変化させた場合における、個々の気筒の出力と全体出
力とを負荷の増減に応じて示す線図。

【図１１】本発明に係る第２実施形態の内燃機関におけ
るロッカ組立体の構成部品を示す斜視図。

【図１２】本発明に係る第３実施形態におけるロッカ組
立体の構成部品を示す斜視図。

【図１３】モータサイクルエンジンに適した本発明に係
る第４実施形態の内燃機関の要部を分解して示す斜視
図。

【図１４】個々の気筒モードの電子制御に適した本発明
に係る第５実施形態の内燃機関の要部を示す斜視図。

【符号の説明】

１ボディ２カムシャフト３弁カム４ロッカ５ロッカホルダ６ガイド７レバー８アクセルペダル９アクセルケーブル１０アクセルスプリング１１パワーコントローラ１２リテーナ１３ポペット１４吸気弁１５排気弁１６弁スプリング１７キャリヤ１８キャリヤピン１９モードスプリング２０ワッシャ２１サークリップ２２支持軸２３シフタ２４吸気側ロック２５排気側ロック２６ロックスプリング２７ポンプレバー２８比率コントローラ２９スロットル弁３０ポンプ本体３１ポンプスプリング３２弁プレート３３燃料ピストン３４サークリップ３５ハンドルバー３６アクセルハンドル３７バックストッパ３８リテーナ３９スプリング４０吸気マニホルド４１スプリング４２リニアベアリング４３ブッシユ４４リフトスプリング４５フォロワ４６揺動レバー４７ロッカロック４８アクセルケーブル４９ソレノイド弁５０スプリング５１アイドリングコントローラ５２ベアリング５３スプリング５４クランクピン５５ソレノイドストッパ５６カムフォロワ５７プラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G092 AA01 AA11 AA14 CA03 CB02 DA01 DA02 DA05 DA11 DA12 DG02 DG03 DG09 EA11 EA13 EA25 EA26 EA27 FA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開いた位置と閉じた位置との間でボディに
対して移動可能な少くとも１つの気筒弁と、前記気筒弁を閉じるための弁閉鎖手段と、アクティブ部分および前記アクティブ部分を実質的に含
まないモード変更部分が形成された少なくとも一つの弁
カムを有する回転カムシャフトと前記アクティブ部分に
おいて前記気筒弁を開く弁開放手段と、アクティブ位置とパッシブ位置との間で移動可能な少く
ともひとつのキャリヤと、前記弁カムの前記モード変更部分において前記アクティ
ブ位置と前記パッシブとの間で前記キャリヤを動かすた
めのモード選択手段と、を備え、かつ前記キャリヤは、前記カムシャフトの少くとも１つ
の回転位置において、前記パッシブ位置で前記弁開放手
段を作動不能にするとともに、前記アクティブ位置で前
記弁開放手段を作動可能とすることを特徴とする気筒の
作動を停止可能な内燃機関。
【請求項２】前記カムシャフトがいかなる回転位置にあ
っても、前記パッシブ位置にある前記キャリヤが前記弁
開放手段若しくは前記弁閉鎖手段を作動不能とすること
を特徴とする請求項１に記載の気筒の作動を停止可能な
内燃機関。
【請求項３】前記内燃機関が吸気行程、圧縮行程、膨張
行程、排気行程の４行程で作動する内燃機関であり、前
記気筒弁の１つは吸気弁であり、他の前記気筒弁は排気
弁であり、前記弁カムはそれぞれ前記気筒弁を作動さ
せ、前記吸気弁および前記排気弁に対する前記弁カムの
前記モード変更部分が、前記４行程のうち、前記膨張行
程および前記排気行程と、前記吸気行程および前記排気
行程の範囲内にある、ことを特徴とする請求項１に記載
の気筒の作動を停止可能な内燃機関。
【請求項４】前記モード選択手段が、前記弁カムの回転
位置のうち前記モード変更部分に対応する回転位置おい
て、前記キャリヤを前記アクティブ位置と前記パッシブ
位置との間で動かす、少くとも１つのモードスプリング
を付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項１
に記載の気筒の作動を停止可能な内燃機関。
【請求項５】前記モードスプリングが、いかなるカムシ
ャフト速度においても前記弁カムのモード変更部分にお
いて前記キャリヤを前記アクティブ位置と前記パッシブ
位置との間で動かすための、既知の大きさの応力を有す
るとともに、前記モード選択手段が、前記キャリヤを前
記アクティブ位置および前記パッシブ位置のいずれかに
係止する手段と、前記モードスプリングの既知の大きさ
の応力よりも大きい応力により前記係止手段を使用不能
とする不能手段と、を有することを特徴とする請求項４
に記載の気筒の作動を停止可能な内燃機関。
【請求項６】前記弁開放手段の下方に位置する前記弁カ
ムの前記モード変更部分が、その他の部分よりも小さい
半径を有することを特徴とする請求項１に記載の気筒の
作動を停止可能な内燃機関。
【請求項７】前記排気弁のキャリヤのための前記係止手
段を使用不能にする不能手段が前記吸気弁のためのキャ
リヤを有し、かつ前記吸気弁キャリヤのアクティブ位置
およびパッシブ位置への接近が、それぞれ前記係止手段
による前記排気弁キャリヤの前記パッシブ位置および前
記アクティブ位置への係止をもたらすことを特徴とする
請求項３または５に記載の気筒の作動を停止可能な内燃
機関。
【請求項８】前記パッシブ位置における前記キャリヤ手
段が、前記弁開放手段を使用不能にする手段であること
を特徴とする請求項１に記載の気筒の作動を停止可能な
内燃機関。
【請求項９】パッシブ位置にある前記キャリヤのうちの
１つが、前記吸気弁のための前記弁開放手段および前記
排気弁のための弁閉鎖手段を使用不能とすることを特徴
とする請求項３または５に記載の気筒の作動を停止可能
な内燃機関。
【請求項１０】前記弁開放手段が、ボディにより移動可
能に保持されたロッカホルダによって保持された、前記
弁カムと前記弁とを接続するロッカ手段と、前記ボディ
上に保持されたガイドとを有し、前記キャリヤは、前記
ロッカホルダと前記ガイドとの間で移動可能であり、前
記キャリヤは、前記アクティブ位置において、前記パッ
シブ位置にあるときよりも前記ロッカホルダを前記ガイ
ドから遠くに隔てるようにされ、かつ前記キャリヤは、前記パッシブ位置において、前記
ロッカホルダと前記ガイドの間の前記キャリヤロックの
より小さい部分によって前記弁開放手段を使用不能にす
るようにされて、前記弁開放手段を使用不能にするため
に、前記弁カムと前記弁の少くともひとつから前記ロッ
カを遠くに隔てるための手段であることを特徴とする請
求項８に記載の気筒の作動を停止可能な内燃機関。
【請求項１１】前記弁開放手段が、前記弁カムに接続さ
れるフォロワと、ボディに固定されたロッカホルダのま
わりに移動可能な、前記気筒弁に接続される揺動レバー
と、前記フォロワと前記揺動レバーとの間で前記キャリ
ヤによって移動可能なロッカロックと、前記キャリヤが
アクティブ位置にあるときに前記フォロワと前記揺動レ
バーとの間に位置する、前記キャリヤが前記パッシブ位
置にあるときよりも大きい、前記ロッカロックに形成さ
れた大きい部分とを備え、前記弁手段は、前記ロッカロ
ックの大きい部分を含み、前記キャリヤは、前記パッシ
ブ位置において、前記フォロワと前記揺動レバーとの間
に位置する小さな部分によって前記弁開放手段を不能と
する、ことを特徴とする請求項１に記載のことを特徴と
する請求項１に記載の気筒の作動を停止可能な内燃機
関。
【請求項１２】前記モード選択手段が、より大きな荷重
によって前記キャリヤを前記アクティブ位置に動かすと
ともに、より小さい荷重によって前記キャリヤを前記パ
ッシブ位置に動かすための手段を有することを特徴とす
る請求項１に記載の気筒の作動を停止可能な内燃機関。
【請求項１３】アクセルハンドルをさらに備え、前記ア
クセルハンドルは、そのアイドリング位置に対して一方
の側が動力を出力するための位置とされ、かつ前記アイ
ドリング位置の他方の側が、前記モード選択手段を構成
することを特徴とする請求項１に記載の気筒の作動を停
止可能な内燃機関。
【請求項１４】前記キャリヤは、前記アクティブ位置と
前記パッシブ位置との間の少くとも１つの中間位置にお
いて、前記アクティブ位置にあるときよりも前記ロッカ
ホルダを前記ガイドから大きく隔てることを特徴とする
請求項１０に記載の気筒の作動を停止可能な内燃機関。
【請求項１５】前記ロッカロックが、前記アクティブ位
置と前記パッシブ位置との間の少なくとも一つの中間位
置において、前記アクティブ位置における前記ロッカロ
ックの前記部分と比較して、より大きい部分を前記フォ
ロワと前記揺動レバーとの間に有することを特徴とする
請求項１１に記載の気筒の作動を停止可能な内燃機関。
【請求項１６】前記キャリヤを前記パッシブ位置および
前記アクティブ位置に動かすための前記モード選択手段
が、他の動力源からの動力出力を、それぞれ増加させ若
しくは減少させる手段であることを特徴とする請求項１
に記載の気筒の作動を停止可能な内燃機関。