JP2002221014A - 内燃機関及びその制御システム - Google Patents
内燃機関及びその制御システムInfo
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- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L13/0021—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
- F01L13/0026—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio by means of an eccentric
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- F02B75/045—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼室のＳ／Ｖ比を増大させずに、かつ出力
性能悪化等のトレードオフを招かないエンジン構成を提
供する。 【解決手段】 駆動軸６に回転可能かつ揺動可能に装着
された揺動カム１２の揺動によって、吸気弁及び排気
弁、あるいはその一方をリフトする内燃機関のバルブ制
御システムにおいて、揺動カム１２の揺動中心Ｑに対し
て、揺動カムによってリフトされる機関吸気弁及び排気
弁、あるいはその一方のバルブステム４の中心線が、燃
焼室中心を通る軸線Ｒ側に位置する。
性能悪化等のトレードオフを招かないエンジン構成を提
供する。 【解決手段】 駆動軸６に回転可能かつ揺動可能に装着
された揺動カム１２の揺動によって、吸気弁及び排気
弁、あるいはその一方をリフトする内燃機関のバルブ制
御システムにおいて、揺動カム１２の揺動中心Ｑに対し
て、揺動カムによってリフトされる機関吸気弁及び排気
弁、あるいはその一方のバルブステム４の中心線が、燃
焼室中心を通る軸線Ｒ側に位置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関及びその
制御システムに関する。
制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ピストンが下死点にあるときの燃焼室側
の容積であるシリンダ容積と、ピストンが上死点にある
ときの燃焼室側の容積である隙間容積と、の比は圧縮比
εと呼ばれている。一方、作動ガス容積の最大値である
有効シリンダ容積と作動ガス容積の最小値である有効隙
間容積と、の比は有効圧縮比ε′と呼ばれ、両者は熱力
学的取り扱い上では区別されている。
の容積であるシリンダ容積と、ピストンが上死点にある
ときの燃焼室側の容積である隙間容積と、の比は圧縮比
εと呼ばれている。一方、作動ガス容積の最大値である
有効シリンダ容積と作動ガス容積の最小値である有効隙
間容積と、の比は有効圧縮比ε′と呼ばれ、両者は熱力
学的取り扱い上では区別されている。
【０００３】ピストン上死点位置を変化させることによ
り、圧縮比εを可変制御する複リンク式ピストンストロ
ーク可変機構が、本出願人により、本願に先行して出願
されている。
り、圧縮比εを可変制御する複リンク式ピストンストロ
ーク可変機構が、本出願人により、本願に先行して出願
されている。
【０００４】このようなピストンストローク可変機構が
採用されたいわゆる可変圧縮比エンジンにおいては、圧
縮比εは、基本的に従来の固定圧縮比エンジンより概略
高い側で使うことになる。
採用されたいわゆる可変圧縮比エンジンにおいては、圧
縮比εは、基本的に従来の固定圧縮比エンジンより概略
高い側で使うことになる。
【０００５】また、可変圧縮比エンジンの場合、過給機
と組み合わせて比出力の向上を図る考え方があるが、こ
の場合は図１４に示すように、過給時では圧縮比εを固
定圧縮比エンジンの固定圧縮比よりも相対的に減少させ
る。
と組み合わせて比出力の向上を図る考え方があるが、こ
の場合は図１４に示すように、過給時では圧縮比εを固
定圧縮比エンジンの固定圧縮比よりも相対的に減少させ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピスト
ンストロークによって決定される圧縮比ε大きくした場
合、図１４に示すように、上死点位置での燃焼室のＳ／
Ｖ比（燃焼室表面積／燃焼室体積）が増大するため、燃
焼時の冷却損失が大きくなるという問題がある。
ンストロークによって決定される圧縮比ε大きくした場
合、図１４に示すように、上死点位置での燃焼室のＳ／
Ｖ比（燃焼室表面積／燃焼室体積）が増大するため、燃
焼時の冷却損失が大きくなるという問題がある。
【０００７】また、上死点位置での燃焼室のＳ／Ｖ比が
大きく、かつ有効圧縮比ε′が高くない場合には、燃焼
室での火炎伝播が遅くなり、圧縮比εを機関運転条件に
応じて制御することで得られる燃費性能向上の効果が減
殺される傾向が生じるという問題がある。
大きく、かつ有効圧縮比ε′が高くない場合には、燃焼
室での火炎伝播が遅くなり、圧縮比εを機関運転条件に
応じて制御することで得られる燃費性能向上の効果が減
殺される傾向が生じるという問題がある。
【０００８】一方、上死点位置での燃焼室のＳ／Ｖ比
は、図１５に示すように、吸排気弁のバルブ挟角を減少
させると減少するが、バルブ挟角を小さくすると、これ
までのエンジンでは、吸排気弁の弁径も小さくなり、高
速での吸気量が減少して出力が低下する他に、吸排気弁
を駆動するカムシャフト間の距離が小さくなるため、通
常のようなスプロケットによるチェーンレイアウトが難
しくなるなど、トレードオフの発生が避けられないとい
う問題がある。
は、図１５に示すように、吸排気弁のバルブ挟角を減少
させると減少するが、バルブ挟角を小さくすると、これ
までのエンジンでは、吸排気弁の弁径も小さくなり、高
速での吸気量が減少して出力が低下する他に、吸排気弁
を駆動するカムシャフト間の距離が小さくなるため、通
常のようなスプロケットによるチェーンレイアウトが難
しくなるなど、トレードオフの発生が避けられないとい
う問題がある。
【０００９】そこで、本発明は、上死点位置での燃焼室
のＳ／Ｖ比を増大させずに、かつ出力性能悪化等のトレ
ードオフを招かないエンジン構成を提供することを目的
とする。
のＳ／Ｖ比を増大させずに、かつ出力性能悪化等のトレ
ードオフを招かないエンジン構成を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項１に記載
の発明は、駆動軸に回転可能かつ揺動可能に装着された
揺動カムの揺動によって、吸気弁及び排気弁、あるいは
その一方をリフトする内燃機関のバルブ制御システムに
おいて、前記揺動カムの揺動中心に対して、前記揺動カ
ムによってリフトされる機関吸気弁及び排気弁、あるい
はその一方のバルブステムの中心線が、機関燃焼室中心
を通る軸線側に位置することを特徴としている。これに
よって、駆動軸及び揺動カムのレイアウトを変更するこ
となくバルブ挟角を小さくでき、相対的に上死点位置で
のＳ／Ｖ比が小さくなる。
の発明は、駆動軸に回転可能かつ揺動可能に装着された
揺動カムの揺動によって、吸気弁及び排気弁、あるいは
その一方をリフトする内燃機関のバルブ制御システムに
おいて、前記揺動カムの揺動中心に対して、前記揺動カ
ムによってリフトされる機関吸気弁及び排気弁、あるい
はその一方のバルブステムの中心線が、機関燃焼室中心
を通る軸線側に位置することを特徴としている。これに
よって、駆動軸及び揺動カムのレイアウトを変更するこ
となくバルブ挟角を小さくでき、相対的に上死点位置で
のＳ／Ｖ比が小さくなる。
【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記揺動カムは、前記吸気弁及び排気
弁、あるいはその一方のリフト・作動角を同時にかつ連
続的に拡大，縮小制御可能なリフト・作動角可変機構の
構成部材であることを特徴としている。これはいわゆる
可変動弁機構に適用したものであり、請求項１と同様に
上死点位置でのＳ／Ｖ比が小さくなる。
の発明において、前記揺動カムは、前記吸気弁及び排気
弁、あるいはその一方のリフト・作動角を同時にかつ連
続的に拡大，縮小制御可能なリフト・作動角可変機構の
構成部材であることを特徴としている。これはいわゆる
可変動弁機構に適用したものであり、請求項１と同様に
上死点位置でのＳ／Ｖ比が小さくなる。
【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記リフト・作動角可変機構は、前記
駆動軸により回転駆動される偏心カムと、この偏心カム
の外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと、前記
駆動軸と平行に設けられ、かつ偏心カム部を備えた回動
可能な制御軸と、この制御軸の偏心カム部に回転可能に
装着され、かつ前記リンクアームにより揺動されるロッ
カアームと、前記駆動軸に回転可能に支持されるととも
に、前記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロ
ッカアームに伴って揺動することにより吸気弁及び排気
弁、あるいはその一方のバルブリフタを押圧する前記揺
動カムと、を備えており、前記制御軸の偏心カム部の回
動位置を変化させることにより吸気弁のリフト・作動角
が同時に増減変化するように構成されていることを特徴
としている。
の発明において、前記リフト・作動角可変機構は、前記
駆動軸により回転駆動される偏心カムと、この偏心カム
の外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと、前記
駆動軸と平行に設けられ、かつ偏心カム部を備えた回動
可能な制御軸と、この制御軸の偏心カム部に回転可能に
装着され、かつ前記リンクアームにより揺動されるロッ
カアームと、前記駆動軸に回転可能に支持されるととも
に、前記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロ
ッカアームに伴って揺動することにより吸気弁及び排気
弁、あるいはその一方のバルブリフタを押圧する前記揺
動カムと、を備えており、前記制御軸の偏心カム部の回
動位置を変化させることにより吸気弁のリフト・作動角
が同時に増減変化するように構成されていることを特徴
としている。
【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３に記載の発明において、ピストン上死点位置を変化さ
せるピストンストローク可変機構と、内燃機関の回転数
及び負荷を検出する手段とを有し、内燃機関の回転数及
び負荷に応じて、前記ピストンストローク可変機構と前
記リフト・作動角可変機構とを制御することを特徴とし
ている。ピストン上死点位置を変化させることで、圧縮
比εを可変制御可能となる。
３に記載の発明において、ピストン上死点位置を変化さ
せるピストンストローク可変機構と、内燃機関の回転数
及び負荷を検出する手段とを有し、内燃機関の回転数及
び負荷に応じて、前記ピストンストローク可変機構と前
記リフト・作動角可変機構とを制御することを特徴とし
ている。ピストン上死点位置を変化させることで、圧縮
比εを可変制御可能となる。
【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、内燃機関の負荷が小さい状態において
は、内燃機関の圧縮比εが高くなるよう前記ピストンス
トローク可変機構を制御すると共に、前記吸気弁の閉時
期を下死点から遠ざけることによって、内燃機関の有効
圧縮比ε′を低下させていることを特徴としている。圧
縮比εを高くすることで良好な燃焼を維持しつつ、有効
圧縮比ε′を下げることでポンプ損失の低減が可能にな
ると共に、圧縮比εの増加によるＳ／Ｖ比の増加が抑制
される。
の発明において、内燃機関の負荷が小さい状態において
は、内燃機関の圧縮比εが高くなるよう前記ピストンス
トローク可変機構を制御すると共に、前記吸気弁の閉時
期を下死点から遠ざけることによって、内燃機関の有効
圧縮比ε′を低下させていることを特徴としている。圧
縮比εを高くすることで良好な燃焼を維持しつつ、有効
圧縮比ε′を下げることでポンプ損失の低減が可能にな
ると共に、圧縮比εの増加によるＳ／Ｖ比の増加が抑制
される。
【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項４または
５に記載の発明において、前記ピストンストローク可変
機構は、ピストンのピストンピンに一端が連結されるア
ッパーリンクと、このアッパーリンクとクランクシャフ
トのクランクピンとに連結されるロアーリンクと、クラ
ンクシャフトに対して略平行に延びるコントロールシャ
フトと、一端が前記コントロールシャフトに揺動可能に
連結されると共に、他端が前記ロアーリンクに連結さ
れ、前記コントロールシャフトに対する揺動中心が、前
記コントロールシャフトの回転中心に対して偏心した制
御リンクと、を有し、前記コントロールシャフトを回動
させることによって、ピストン上死点位置を変化させる
ことを特徴としている。
５に記載の発明において、前記ピストンストローク可変
機構は、ピストンのピストンピンに一端が連結されるア
ッパーリンクと、このアッパーリンクとクランクシャフ
トのクランクピンとに連結されるロアーリンクと、クラ
ンクシャフトに対して略平行に延びるコントロールシャ
フトと、一端が前記コントロールシャフトに揺動可能に
連結されると共に、他端が前記ロアーリンクに連結さ
れ、前記コントロールシャフトに対する揺動中心が、前
記コントロールシャフトの回転中心に対して偏心した制
御リンクと、を有し、前記コントロールシャフトを回動
させることによって、ピストン上死点位置を変化させる
ことを特徴としている。
【００１６】請求項７に記載の発明は、請求項４〜６の
いずれかに記載の発明において、前記ピストンストロー
ク可変機構により、前記ピストンのクランク回転に関す
るストローク特性を、略単振動としたことを特徴として
いる。ピストンストローク可変機構は、アッパーリン
ク、ロアーリンク及び制御リンクを有する複リンク式の
機構であるためピストンのクランク回転に関するストロ
ーク特性を、略単振動にすることが可能となる。
いずれかに記載の発明において、前記ピストンストロー
ク可変機構により、前記ピストンのクランク回転に関す
るストローク特性を、略単振動としたことを特徴として
いる。ピストンストローク可変機構は、アッパーリン
ク、ロアーリンク及び制御リンクを有する複リンク式の
機構であるためピストンのクランク回転に関するストロ
ーク特性を、略単振動にすることが可能となる。
【００１７】請求項８に記載の発明は、請求項４〜７の
いずれかに記載の発明において、内燃機関の回転数が高
い状態においては、前記吸気弁及び前記排気弁あるいは
その一方のリフト・作動角を拡大制御することを特徴と
している。バルブ挟角が小さくなると、吸排気弁の弁径
は相対的に減少するが、内燃機関の負荷が大きいときに
は、弁径の減少量に応じてリフト・作動角を拡大するこ
とで、出力の低下を補うことができる。
いずれかに記載の発明において、内燃機関の回転数が高
い状態においては、前記吸気弁及び前記排気弁あるいは
その一方のリフト・作動角を拡大制御することを特徴と
している。バルブ挟角が小さくなると、吸排気弁の弁径
は相対的に減少するが、内燃機関の負荷が大きいときに
は、弁径の減少量に応じてリフト・作動角を拡大するこ
とで、出力の低下を補うことができる。
【００１８】請求項９に記載の発明は、請求項４〜８の
いずれかに記載の発明において、前記内燃機関の負荷の
検出手段として、吸入負圧、吸入空気量、スロットル開
度もしくは燃料噴射量のいずれかを用いていることを特
徴としている。
いずれかに記載の発明において、前記内燃機関の負荷の
検出手段として、吸入負圧、吸入空気量、スロットル開
度もしくは燃料噴射量のいずれかを用いていることを特
徴としている。
【００１９】請求項１０に記載の発明は、請求項３〜９
のいずれかに記載の発明において、前記バルブリフタの
中心に対して、前記揺動カムの揺動中心を燃焼室中心を
通る上記軸線に関して外側に配置し、かつ前記吸気弁及
び排気弁、あるいはその一方が最大リフトされたとき
に、前記バルブリフタに対する前記揺動カムの接触位置
が、燃焼室中心を通る前記軸線から最も遠ざかるように
前記バルブリフタを駆動させることを特徴としている。
のいずれかに記載の発明において、前記バルブリフタの
中心に対して、前記揺動カムの揺動中心を燃焼室中心を
通る上記軸線に関して外側に配置し、かつ前記吸気弁及
び排気弁、あるいはその一方が最大リフトされたとき
に、前記バルブリフタに対する前記揺動カムの接触位置
が、燃焼室中心を通る前記軸線から最も遠ざかるように
前記バルブリフタを駆動させることを特徴としている。
【００２０】請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１
０のいずれかに記載の発明において、前記吸気弁のリフ
ト中心角の位相を遅進させる位相可変機構を有している
ことを特徴としている。
０のいずれかに記載の発明において、前記吸気弁のリフ
ト中心角の位相を遅進させる位相可変機構を有している
ことを特徴としている。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、駆動軸及び揺動カムの
レイアウトを変更することなく吸排気弁のバルブ挟角を
小さくすることができる。また、吸排気弁のバルブ挟角
を小さくすることで、圧縮比εを高くすることによって
増加する上死点位置でのＳ／Ｖ比を相対的に小さくで
き、冷却損失が低減することができる。
レイアウトを変更することなく吸排気弁のバルブ挟角を
小さくすることができる。また、吸排気弁のバルブ挟角
を小さくすることで、圧縮比εを高くすることによって
増加する上死点位置でのＳ／Ｖ比を相対的に小さくで
き、冷却損失が低減することができる。
【００２２】そして、請求項４のように、ピストンスト
ローク可変機構により圧縮比εを運転条件に応じて可変
制御する場合においても、圧縮比εを高くすることによ
って増加する上死点位置でのＳ／Ｖ比を相対的に小さい
くすることができ、出力性能を悪化させることなく冷却
損失を低減することができる。
ローク可変機構により圧縮比εを運転条件に応じて可変
制御する場合においても、圧縮比εを高くすることによ
って増加する上死点位置でのＳ／Ｖ比を相対的に小さい
くすることができ、出力性能を悪化させることなく冷却
損失を低減することができる。
【００２３】請求項５では、圧縮比εを高くすることで
良好な燃焼を維持しつつ、有効圧縮比ε′を下げること
でポンプ損失の低減が可能になると共に、圧縮比εの増
加による上死点位置でのＳ／Ｖ比の増加が抑制される。
すなわち、出力性能を悪化させることなく冷却損失を低
減することができる。
良好な燃焼を維持しつつ、有効圧縮比ε′を下げること
でポンプ損失の低減が可能になると共に、圧縮比εの増
加による上死点位置でのＳ／Ｖ比の増加が抑制される。
すなわち、出力性能を悪化させることなく冷却損失を低
減することができる。
【００２４】請求項７のようにすれば、２次振動を低減
することができる。
することができる。
【００２５】また、請求項８では、内燃機関の負荷が大
きい条件では、バルブ挟角を小さくすることで減少した
吸気弁の弁径に応じてリフト・作動角を拡大すること
で、出力の低下を補うことができる。
きい条件では、バルブ挟角を小さくすることで減少した
吸気弁の弁径に応じてリフト・作動角を拡大すること
で、出力の低下を補うことができる。
【００２６】そして、請求項１０のようにすれば、吸排
気弁のバルブ挟角の設定範囲を大きくすることができ
る。
気弁のバルブ挟角の設定範囲を大きくすることができ
る。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。
基づいて詳細に説明する。
【００２８】図１は、内燃機関の吸気弁側可変動弁機構
の構成を示す構成説明図であり、この可変動弁機構は、
吸気弁４のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角
可変機構１と、そのリフトの中心角の位相（図示せぬク
ランクシャフトに対する位相）を進角もしくは遅角させ
る位相可変機構２と、が組み合わされて構成されてい
る。
の構成を示す構成説明図であり、この可変動弁機構は、
吸気弁４のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角
可変機構１と、そのリフトの中心角の位相（図示せぬク
ランクシャフトに対する位相）を進角もしくは遅角させ
る位相可変機構２と、が組み合わされて構成されてい
る。
【００２９】図２は、リフト・作動角可変機構１のみを
示しており、図１および図２に基づいて、このリフト・
作動角可変機構１を説明する。
示しており、図１および図２に基づいて、このリフト・
作動角可変機構１を説明する。
【００３０】リフト・作動角可変機構１は、シリンダヘ
ッド３に図示せぬバルブガイドを介して摺動自在に設け
られた吸気弁と、シリンダヘッド３上部のカムブラケッ
ト５に回転自在に支持された中空状の駆動軸６と、この
駆動軸６に、圧入等により固定された偏心カム７と、駆
動軸６の上方位置に同じカムブラケット５に回転自在に
支持されるとともに駆動軸６と平行に配置された制御軸
８と、この制御軸８の偏心カム部９に揺動自在に支持さ
れたロッカアーム１０と、各吸気弁の上端部、すなわち
バルブステム４の上端部に配置されたバルブリフタ１１
に当接する揺動カム１２と、を備えている。偏心カム７
とロッカアーム１０とはリンクアーム１３によって連係
されており、ロッカアーム１０と揺動カム１２とは、リ
ンク部材１４によって連係されている。
ッド３に図示せぬバルブガイドを介して摺動自在に設け
られた吸気弁と、シリンダヘッド３上部のカムブラケッ
ト５に回転自在に支持された中空状の駆動軸６と、この
駆動軸６に、圧入等により固定された偏心カム７と、駆
動軸６の上方位置に同じカムブラケット５に回転自在に
支持されるとともに駆動軸６と平行に配置された制御軸
８と、この制御軸８の偏心カム部９に揺動自在に支持さ
れたロッカアーム１０と、各吸気弁の上端部、すなわち
バルブステム４の上端部に配置されたバルブリフタ１１
に当接する揺動カム１２と、を備えている。偏心カム７
とロッカアーム１０とはリンクアーム１３によって連係
されており、ロッカアーム１０と揺動カム１２とは、リ
ンク部材１４によって連係されている。
【００３１】駆動軸６は、後述するように、タイミング
チェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクラ
ンクシャフトによって駆動されるものである。
チェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクラ
ンクシャフトによって駆動されるものである。
【００３２】偏心カム７は、円形外周面を有し、該外周
面の中心が駆動軸６の軸心から所定量だけオフセットし
ているとともに、この外周面に、リンクアーム１３の環
状部１３ａが回転可能に嵌合している。
面の中心が駆動軸６の軸心から所定量だけオフセットし
ているとともに、この外周面に、リンクアーム１３の環
状部１３ａが回転可能に嵌合している。
【００３３】ロッカアーム１０は、略中央部が偏心カム
部９によって支持されており、その一端部に、リンクア
ーム１３の延長部１３ｂが連係しているとともに、他端
部に、リンク部材１４の上端部が連係している。偏心カ
ム部９は、制御軸８の軸心から偏心しており、従って、
制御軸８の角度位置に応じてロッカアーム１０の揺動中
心は変化する。
部９によって支持されており、その一端部に、リンクア
ーム１３の延長部１３ｂが連係しているとともに、他端
部に、リンク部材１４の上端部が連係している。偏心カ
ム部９は、制御軸８の軸心から偏心しており、従って、
制御軸８の角度位置に応じてロッカアーム１０の揺動中
心は変化する。
【００３４】揺動カム１２は、駆動軸６の外周に嵌合し
て回転自在に支持されており、側方へ延びたカムノーズ
部１２ａに、リンク部材１４の下端部が連係している。
この揺動カム１２の下面には、駆動軸６と同心状の円弧
をなす基円面１５ａと、該基円面１５ａから端部１２ａ
へと所定の曲線を描いて延びるカム面１５ｂと、が形成
されており、これらの基円面１５ａならびにカム面１５
ｂが、揺動カム１２の揺動位置に応じてバルブリフタ１
１の上面に当接するようになっている。
て回転自在に支持されており、側方へ延びたカムノーズ
部１２ａに、リンク部材１４の下端部が連係している。
この揺動カム１２の下面には、駆動軸６と同心状の円弧
をなす基円面１５ａと、該基円面１５ａから端部１２ａ
へと所定の曲線を描いて延びるカム面１５ｂと、が形成
されており、これらの基円面１５ａならびにカム面１５
ｂが、揺動カム１２の揺動位置に応じてバルブリフタ１
１の上面に当接するようになっている。
【００３５】すなわち、基円面１５ａはベースサークル
区間として、リフト量が０となる区間であり、揺動カム
１２が揺動してカム面１５ｂがバルブリフタ１１に接触
すると、徐々にリフトしていくことになる。なお、ベー
スサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区
間が設けられている。
区間として、リフト量が０となる区間であり、揺動カム
１２が揺動してカム面１５ｂがバルブリフタ１１に接触
すると、徐々にリフトしていくことになる。なお、ベー
スサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区
間が設けられている。
【００３６】そして、揺動カム１２の揺動中心Ｑ、すな
わち駆動軸６の軸心Ｑに対して、吸気弁のバルブステム
４中心軸の延長線Ｌが、図２における右側、すなわち燃
焼室中心を通る軸線Ｒ（詳細は後述、図２中には図示せ
ず）側に位置するよう構成されている。
わち駆動軸６の軸心Ｑに対して、吸気弁のバルブステム
４中心軸の延長線Ｌが、図２における右側、すなわち燃
焼室中心を通る軸線Ｒ（詳細は後述、図２中には図示せ
ず）側に位置するよう構成されている。
【００３７】制御軸８は、図１に示すように、一端部に
設けられたリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ１
６によって所定回転角度範囲内で回転するように構成さ
れている。このリフト・作動角制御用油圧アクチュエー
タ１６への油圧供給は、エンジンコントロールユニット
１７からの制御信号に基づき、第１油圧制御部１８によ
って制御されている。尚、アクチュエータ１６は、この
アクチュエータ１６の駆動電源がＯＦＦの条件におい
て、吸気弁を小リフト・小作動角側に付勢するよう構成
されている。
設けられたリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ１
６によって所定回転角度範囲内で回転するように構成さ
れている。このリフト・作動角制御用油圧アクチュエー
タ１６への油圧供給は、エンジンコントロールユニット
１７からの制御信号に基づき、第１油圧制御部１８によ
って制御されている。尚、アクチュエータ１６は、この
アクチュエータ１６の駆動電源がＯＦＦの条件におい
て、吸気弁を小リフト・小作動角側に付勢するよう構成
されている。
【００３８】このリフト・作動角可変機構１の作用を説
明すると、駆動軸６が回転すると、偏心カム７のカム作
用によってリンクアーム１３が上下動し、これに伴って
ロッカアーム１０が揺動する。このロッカアーム１０の
揺動は、リンク部材１４を介して揺動カム１２へ伝達さ
れ、該揺動カム１２が揺動する。この揺動カム１２のカ
ム作用によって、バルブリフタ１１が押圧され、吸気弁
がリフトする。
明すると、駆動軸６が回転すると、偏心カム７のカム作
用によってリンクアーム１３が上下動し、これに伴って
ロッカアーム１０が揺動する。このロッカアーム１０の
揺動は、リンク部材１４を介して揺動カム１２へ伝達さ
れ、該揺動カム１２が揺動する。この揺動カム１２のカ
ム作用によって、バルブリフタ１１が押圧され、吸気弁
がリフトする。
【００３９】ここで、リフト・作動角制御用油圧アクチ
ュエータ１６を介して制御軸８の角度が変化すると、ロ
ッカアーム１０の初期位置が変化し、ひいては揺動カム
１２の初期揺動位置が変化する。
ュエータ１６を介して制御軸８の角度が変化すると、ロ
ッカアーム１０の初期位置が変化し、ひいては揺動カム
１２の初期揺動位置が変化する。
【００４０】例えば偏心カム部９が図の上方へ位置して
いるとすると、ロッカアーム１０は全体として上方へ位
置し、揺動カム１２のカムノーズ部１２ａが相対的に上
方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム１２
の初期位置は、そのカム面１５ｂがバルブリフタ１１か
ら離れる方向に傾く。従って、駆動軸６の回転に伴って
揺動カム１２が揺動した際に、基円面１５ａが長くバル
ブリフタ１１に接触し続け、カム面１５ｂがバルブリフ
タ１１に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体
として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角
度範囲つまり作動角も縮小する。
いるとすると、ロッカアーム１０は全体として上方へ位
置し、揺動カム１２のカムノーズ部１２ａが相対的に上
方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム１２
の初期位置は、そのカム面１５ｂがバルブリフタ１１か
ら離れる方向に傾く。従って、駆動軸６の回転に伴って
揺動カム１２が揺動した際に、基円面１５ａが長くバル
ブリフタ１１に接触し続け、カム面１５ｂがバルブリフ
タ１１に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体
として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角
度範囲つまり作動角も縮小する。
【００４１】逆に、偏心カム部９が図の下方へ位置して
いるとすると、ロッカアーム１０は全体として下方へ位
置し、揺動カム１２の端部１２ａが相対的に下方へ押し
下げられた状態となる。つまり、揺動カム１２の初期位
置は、そのカム面１５ｂがバルブリフタ１１に近付く方
向に傾く。従って、駆動軸６の回転に伴って揺動カム１
２が揺動した際に、バルブリフタ１１と接触する部位が
基円面１５ａからカム面１５ｂへと直ちに移行する。従
って、リフト量が全体として大きくなり、かつその作動
角も拡大する。
いるとすると、ロッカアーム１０は全体として下方へ位
置し、揺動カム１２の端部１２ａが相対的に下方へ押し
下げられた状態となる。つまり、揺動カム１２の初期位
置は、そのカム面１５ｂがバルブリフタ１１に近付く方
向に傾く。従って、駆動軸６の回転に伴って揺動カム１
２が揺動した際に、バルブリフタ１１と接触する部位が
基円面１５ａからカム面１５ｂへと直ちに移行する。従
って、リフト量が全体として大きくなり、かつその作動
角も拡大する。
【００４２】偏心カム部９の位置は連続的に変化させ得
るので、これに伴って、バルブリフト特性は、図３に示
すように、連続的に変化する。つまり、リフトならびに
作動角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させること
ができる。特に、このものでは、リフト・作動角の大小
変化に伴い、吸気弁の開時期と閉時期とがほぼ対称に変
化する。
るので、これに伴って、バルブリフト特性は、図３に示
すように、連続的に変化する。つまり、リフトならびに
作動角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させること
ができる。特に、このものでは、リフト・作動角の大小
変化に伴い、吸気弁の開時期と閉時期とがほぼ対称に変
化する。
【００４３】次に、位相可変機構２は、図１に示すよう
に、駆動軸６の前端部に設けられたスプロケット１９
と、このスプロケット１９と駆動軸６とを、所定の角度
範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アク
チュエータ２０と、から構成されている。スプロケット
１９は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミン
グベルトを介して、クランクシャフトに連動している。
位相制御用油圧アクチュエータ２０への油圧供給は、エ
ンジンコントロールユニット１７からの制御信号に基づ
き、第２油圧制御部２１によって制御されている。この
位相制御用油圧アクチュエータ２０への油圧制御によっ
て、スプロケット１９と駆動軸６とが相対的に回転し、
図４に示すように、リフト中心角が遅進する。つまり、
リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしく
は遅角する。また、この変化も、連続的に得ることがで
きる。位相可変機構２としては、油圧式のものに限られ
ず、電磁式アクチュエータを利用したものなど、種々の
構成が可能である。
に、駆動軸６の前端部に設けられたスプロケット１９
と、このスプロケット１９と駆動軸６とを、所定の角度
範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アク
チュエータ２０と、から構成されている。スプロケット
１９は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミン
グベルトを介して、クランクシャフトに連動している。
位相制御用油圧アクチュエータ２０への油圧供給は、エ
ンジンコントロールユニット１７からの制御信号に基づ
き、第２油圧制御部２１によって制御されている。この
位相制御用油圧アクチュエータ２０への油圧制御によっ
て、スプロケット１９と駆動軸６とが相対的に回転し、
図４に示すように、リフト中心角が遅進する。つまり、
リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしく
は遅角する。また、この変化も、連続的に得ることがで
きる。位相可変機構２としては、油圧式のものに限られ
ず、電磁式アクチュエータを利用したものなど、種々の
構成が可能である。
【００４４】尚、リフト・作動角可変機構１ならびに位
相可変機構２の制御としては、実際のリフト・作動角あ
るいは位相を検出するセンサを設けて、クローズドルー
プ制御するようにしても良く、あるいは運転条件に応じ
て単にオープンループ制御するようにしても良い。
相可変機構２の制御としては、実際のリフト・作動角あ
るいは位相を検出するセンサを設けて、クローズドルー
プ制御するようにしても良く、あるいは運転条件に応じ
て単にオープンループ制御するようにしても良い。
【００４５】図５は、本願と同一出願人によって提案さ
れた複リンク式ピストンストローク可変機構２４を示し
ている。
れた複リンク式ピストンストローク可変機構２４を示し
ている。
【００４６】このピストンストローク可変機構２４は、
各気筒のピストン２５にピストンピン２６を介して一端
が連結されたアッパーリンク２７と、このアッパーリン
ク２７の他端にアッパーリンクピン２８を介して揺動可
能に連結されると共に、クランクシャフト２９のクラン
クピン３０に連結されるロアーリンク３１と、クランク
シャフト２９と略平行に延びるコントロールシャフト３
２と、一端がコントロールシャフト３２に揺動可能に連
結されると共に、他端が制御リンクピン３３を介してロ
アーリンク３１に揺動可能に連結される制御リンク３４
と、を有している。
各気筒のピストン２５にピストンピン２６を介して一端
が連結されたアッパーリンク２７と、このアッパーリン
ク２７の他端にアッパーリンクピン２８を介して揺動可
能に連結されると共に、クランクシャフト２９のクラン
クピン３０に連結されるロアーリンク３１と、クランク
シャフト２９と略平行に延びるコントロールシャフト３
２と、一端がコントロールシャフト３２に揺動可能に連
結されると共に、他端が制御リンクピン３３を介してロ
アーリンク３１に揺動可能に連結される制御リンク３４
と、を有している。
【００４７】コントロールシャフト３２には、制御リン
ク３４の一端に設けられたベアリング（図示せず）に回
転可能に支持されるピンジャーナル（図示せず）が、ク
ランクシャフト２９の軸方向に間欠的に形成されてい
る。
ク３４の一端に設けられたベアリング（図示せず）に回
転可能に支持されるピンジャーナル（図示せず）が、ク
ランクシャフト２９の軸方向に間欠的に形成されてい
る。
【００４８】このピンジャーナルの回転中心Ｐ１は、コ
ントロールシャフト３２の回転中心Ｐ２に対して所定量
偏心しており、この回転中心Ｐ１を揺動支点として、制
御リンク３４がコントロールシャフト３２に対して揺動
する。
ントロールシャフト３２の回転中心Ｐ２に対して所定量
偏心しており、この回転中心Ｐ１を揺動支点として、制
御リンク３４がコントロールシャフト３２に対して揺動
する。
【００４９】従って、コントロールシャフト３２が回動
すると、制御リンク３４の揺動支点Ｐ１の位置が変化
し、これに伴って、ピストン上死点位置が変化する。す
なわち、ピストン上死点位置での燃焼室側の容積とピス
トン下死点位置での燃焼室側の容積の比によって定義さ
れる内燃機関の圧縮比εを増減させることができる。
すると、制御リンク３４の揺動支点Ｐ１の位置が変化
し、これに伴って、ピストン上死点位置が変化する。す
なわち、ピストン上死点位置での燃焼室側の容積とピス
トン下死点位置での燃焼室側の容積の比によって定義さ
れる内燃機関の圧縮比εを増減させることができる。
【００５０】尚、コントロールシャフト３２は、ウォー
ム３５及びウォームホイール３６を介して接続されたア
クチュエータ３７を駆動源として回転駆動され、このア
クチュエータ３７は、エンジンコントロールユニット１
７により機関運転状態に応じて駆動制御される。
ム３５及びウォームホイール３６を介して接続されたア
クチュエータ３７を駆動源として回転駆動され、このア
クチュエータ３７は、エンジンコントロールユニット１
７により機関運転状態に応じて駆動制御される。
【００５１】また、ピストンストローク可変機構の制御
としては、実際のピストンストロークを検出するセンサ
を設けて、クローズドループ制御するようにしても良
く、あるいは運転条件に応じて単にオープンループ制御
するようにしても良い。
としては、実際のピストンストロークを検出するセンサ
を設けて、クローズドループ制御するようにしても良
く、あるいは運転条件に応じて単にオープンループ制御
するようにしても良い。
【００５２】図６は、本願発明の燃焼制御システムの全
体構成を示す説明図であって、上述した図１に示す内燃
機関の吸気弁側可変動弁機構と上述した図５の示すピス
トンストローク可変機構とを組み合わせたものである。
体構成を示す説明図であって、上述した図１に示す内燃
機関の吸気弁側可変動弁機構と上述した図５の示すピス
トンストローク可変機構とを組み合わせたものである。
【００５３】ここで、３８はノッキングの強度を検出す
るノック検出手段としてのノックセンサであり、このノ
ックセンサ３８の検出値はコントロールユニット１７に
入力される。また、ピストンストローク可変機構のコン
トロールシャフト３２の駆動源であるアクチュエータ３
７は、コントロールユニット１７からの指令に基づいて
駆動制御される。
るノック検出手段としてのノックセンサであり、このノ
ックセンサ３８の検出値はコントロールユニット１７に
入力される。また、ピストンストローク可変機構のコン
トロールシャフト３２の駆動源であるアクチュエータ３
７は、コントロールユニット１７からの指令に基づいて
駆動制御される。
【００５４】また、本実施例においては、クランク角セ
ンサによって内燃機関の回転数を、スロットル弁の開度
によって内燃機関の負荷を、それぞれ検出し、これらの
各検出値は、エンジンコントロールユニット１７へ入力
される。そして、３９は、エンジンコントロールユニッ
ト１７からの指令に基づいて、点火時期を調整する点火
時期調整手段である点火進角装置である。
ンサによって内燃機関の回転数を、スロットル弁の開度
によって内燃機関の負荷を、それぞれ検出し、これらの
各検出値は、エンジンコントロールユニット１７へ入力
される。そして、３９は、エンジンコントロールユニッ
ト１７からの指令に基づいて、点火時期を調整する点火
時期調整手段である点火進角装置である。
【００５５】尚、内燃機関の負荷の検出手段としては、
スロットル弁の開度ではなく、吸入負圧、吸入空気量も
しくは燃料噴射量のいずれかを用いることも可能であ
る。
スロットル弁の開度ではなく、吸入負圧、吸入空気量も
しくは燃料噴射量のいずれかを用いることも可能であ
る。
【００５６】図７は、リフト・作動角可変機構１、位相
可変機構２及びピストンストローク可変機構とが組み合
わされた内燃機関において、ピストンストロークによる
燃焼室の容積変化のみで決まる圧縮比εの制御特性を示
している。
可変機構２及びピストンストローク可変機構とが組み合
わされた内燃機関において、ピストンストロークによる
燃焼室の容積変化のみで決まる圧縮比εの制御特性を示
している。
【００５７】一方、有効圧縮比ε′は、機関運転状態に
応じて最適制御される図８に示すような吸気弁閉時期
（ＩＶＣ）によって決まることになる。
応じて最適制御される図８に示すような吸気弁閉時期
（ＩＶＣ）によって決まることになる。
【００５８】アイドル及び部分負荷（Ｒ／Ｌ等）の運転
条件、（図８を参照）では、吸気弁のリフト・作動
角は比較的小さく、ＩＶＣも下死点より相当早く閉じる
特性となる。これにより、大幅なポンプ損失の低減が図
れるが、圧縮比εが従来機関並だと有効圧縮比ε′が低
下して燃焼が悪化するため、図７に示すように、このよ
うな低負荷領域では圧縮比εを高めている。
条件、（図８を参照）では、吸気弁のリフト・作動
角は比較的小さく、ＩＶＣも下死点より相当早く閉じる
特性となる。これにより、大幅なポンプ損失の低減が図
れるが、圧縮比εが従来機関並だと有効圧縮比ε′が低
下して燃焼が悪化するため、図７に示すように、このよ
うな低負荷領域では圧縮比εを高めている。
【００５９】加速領域での運転条件（図８を参照）で
は、吸気充填効率を高める必要から、ＩＶＣが下死点に
近づく方向に制御するため、有効圧縮比ε′を低下させ
ることが、ノッキングの発生を事前に防止する上からも
必要となる。
は、吸気充填効率を高める必要から、ＩＶＣが下死点に
近づく方向に制御するため、有効圧縮比ε′を低下させ
ることが、ノッキングの発生を事前に防止する上からも
必要となる。
【００６０】全開出力での運転条件では、最大限に吸気
量を確保するため、有効圧縮比ε′も高くなる。そのた
めピストンストロークによって決定される圧縮比εを低
下させ、全開の低速条件（図８を参照）では、従来機
関並に近づけることが必要となる。全開の高速条件
（図８を参照）では、ノッキングの発生要因となる過酸
化物等の化学反応が進行する前に燃焼が終わるため、ピ
ストンストロークによって決定される圧縮比εは低速条
件のときよりも高くすることができる。これにより、膨
張比も高くなるため、排気温度が低下し、排気系に配置
された触媒の劣化を緩和できるメリットもある。
量を確保するため、有効圧縮比ε′も高くなる。そのた
めピストンストロークによって決定される圧縮比εを低
下させ、全開の低速条件（図８を参照）では、従来機
関並に近づけることが必要となる。全開の高速条件
（図８を参照）では、ノッキングの発生要因となる過酸
化物等の化学反応が進行する前に燃焼が終わるため、ピ
ストンストロークによって決定される圧縮比εは低速条
件のときよりも高くすることができる。これにより、膨
張比も高くなるため、排気温度が低下し、排気系に配置
された触媒の劣化を緩和できるメリットもある。
【００６１】尚、このように運転状態に応じて決定され
る吸気弁のリフト・作動角、中心角Φ及びピストンスト
ロークによって決定される圧縮比εは、予め用意された
制御マップに基づいて制御され、通常のスロットル開
度、もしくはアクセル開度による点火進角制御も合わせ
て行われる。
る吸気弁のリフト・作動角、中心角Φ及びピストンスト
ロークによって決定される圧縮比εは、予め用意された
制御マップに基づいて制御され、通常のスロットル開
度、もしくはアクセル開度による点火進角制御も合わせ
て行われる。
【００６２】図９に示すリフト・作動角可変機構は、上
述した本願発明のリフト・作動角可変機構１とは異な
り、揺動カム１２′の揺動中心Ｑ′（駆動軸の軸心）
が、バルブステム４′中心線の延長線Ｌ′上に位置して
いる。これは、従来のカム機構と同じ配置になってい
る。
述した本願発明のリフト・作動角可変機構１とは異な
り、揺動カム１２′の揺動中心Ｑ′（駆動軸の軸心）
が、バルブステム４′中心線の延長線Ｌ′上に位置して
いる。これは、従来のカム機構と同じ配置になってい
る。
【００６３】従来のカム機構の場合、バルブリフタの当
接するカムはフル回転するため、バルブリフタの中心線
上にカム軸の中心があるのが最も合理的であるが、バル
ブリフタに当接するカムが揺動カム方式の場合、カムは
フル回転しないため、バルブリフタと組み合わせて使用
する場合ある程度自由度が得られる。
接するカムはフル回転するため、バルブリフタの中心線
上にカム軸の中心があるのが最も合理的であるが、バル
ブリフタに当接するカムが揺動カム方式の場合、カムは
フル回転しないため、バルブリフタと組み合わせて使用
する場合ある程度自由度が得られる。
【００６４】図１０は、本願発明の要部を示す断面図で
あって、バルブステム４中心線の傾きを立て、バルブ挟
角を小さくした場合のレイアウトである。
あって、バルブステム４中心線の傾きを立て、バルブ挟
角を小さくした場合のレイアウトである。
【００６５】バルブリフタ１１は、その中心が燃焼室中
心を通る軸線Ｒ側、すなわち図１０における左側に配置
されているが、揺動カム１１の配置はそのままである。
心を通る軸線Ｒ側、すなわち図１０における左側に配置
されているが、揺動カム１１の配置はそのままである。
【００６６】詳述すれば、燃焼室を基準として、揺動カ
ム１２の揺動中心Ｑがバルブリフタ１１の中心よりも外
側（図１０における右側）に配置されており、吸気弁が
最大リフトした時に、バルブリフタ１１に対する揺動カ
ム１２の接触位置が上記軸線Ｒから最も遠ざかるよう
に、バルブリフタ１１は駆動される。換言すれば、揺動
カム１２は、カムノーズ部１２ａが上記軸線Ｒ側（図１
０における左側）を向いた姿勢で、バルブリフタ１１を
駆動する構成となっている。
ム１２の揺動中心Ｑがバルブリフタ１１の中心よりも外
側（図１０における右側）に配置されており、吸気弁が
最大リフトした時に、バルブリフタ１１に対する揺動カ
ム１２の接触位置が上記軸線Ｒから最も遠ざかるよう
に、バルブリフタ１１は駆動される。換言すれば、揺動
カム１２は、カムノーズ部１２ａが上記軸線Ｒ側（図１
０における左側）を向いた姿勢で、バルブリフタ１１を
駆動する構成となっている。
【００６７】揺動カム１２のカムノーズ部１２ａが上記
軸線Ｒ側に向いていれば、このようなバルブリフタ１１
との位置関係の変更に問題はなく、むしろ揺動カム１２
とバルブリフタ１１との接点が、バルブリフタ１１中心
付近になるため、バルブリフタ１１に作用するモーメン
トが軽減するという効果がある。
軸線Ｒ側に向いていれば、このようなバルブリフタ１１
との位置関係の変更に問題はなく、むしろ揺動カム１２
とバルブリフタ１１との接点が、バルブリフタ１１中心
付近になるため、バルブリフタ１１に作用するモーメン
トが軽減するという効果がある。
【００６８】すなわち、比較的広い範囲で、吸排気弁の
バルブ挟角を変えられるメリットが揺動カム１２とバル
ブリフタ１１との組み合わせにおいて得ることができ
る。
バルブ挟角を変えられるメリットが揺動カム１２とバル
ブリフタ１１との組み合わせにおいて得ることができ
る。
【００６９】従来のエンジンのカム駆動の場合、このよ
うにバルブ挟角を変えるには、大きな設計変更となる。
例えば、カムシャフトの位置が変わるので、エンジンフ
ロント側の駆動レイアウトは全面変更となる。また、ス
プロケット間の距離が近い場合は、他の駆動方式に移行
しなければならない。カムシャフトの配置変更に伴うシ
リンダヘッド上面のレイアウトも全面変更となり、全く
新規のシリンダヘッドとなる。
うにバルブ挟角を変えるには、大きな設計変更となる。
例えば、カムシャフトの位置が変わるので、エンジンフ
ロント側の駆動レイアウトは全面変更となる。また、ス
プロケット間の距離が近い場合は、他の駆動方式に移行
しなければならない。カムシャフトの配置変更に伴うシ
リンダヘッド上面のレイアウトも全面変更となり、全く
新規のシリンダヘッドとなる。
【００７０】これに対し、図９から図１０への変更の場
合、シリンダヘッド内部のポート形状及びウォータジャ
ケット形状などの鋳型変更と、バルブリフタ及びバルブ
ステムの加工変更、バルブ及びバルブシートなどの部品
変更だけで済むため、多くのバリエーションの設定も可
能である。
合、シリンダヘッド内部のポート形状及びウォータジャ
ケット形状などの鋳型変更と、バルブリフタ及びバルブ
ステムの加工変更、バルブ及びバルブシートなどの部品
変更だけで済むため、多くのバリエーションの設定も可
能である。
【００７１】図１１は、吸排気弁に適用した実施例であ
る。揺動カム１２のカムノーズ部１２ａを対向させるよ
うに配置することで、吸排気弁の挟角θの許容範囲を大
きくとることができ、吸排気弁のバルブ挟角を小さくす
ることが可能となる。
る。揺動カム１２のカムノーズ部１２ａを対向させるよ
うに配置することで、吸排気弁の挟角θの許容範囲を大
きくとることができ、吸排気弁のバルブ挟角を小さくす
ることが可能となる。
【００７２】図１２に、吸気弁のリフト・作動角を拡大
した場合の比出力の向上効果を示す。吸気の平均流速が
増大しないようにバルブ挟角を小さくすることにより吸
気弁の弁径が減少した分、高速時、すなわち内燃機関の
回転数が高い時の吸気弁のリフト・作動角を拡大するこ
とができれば、出力の低下を補うことができる。これ
は、吸気弁のリフト・作動角を連続的に拡大，縮小制御
可能なリフト・作動角可変機構を備えたエンジンに適用
した場合の大きな利点メリットである。
した場合の比出力の向上効果を示す。吸気の平均流速が
増大しないようにバルブ挟角を小さくすることにより吸
気弁の弁径が減少した分、高速時、すなわち内燃機関の
回転数が高い時の吸気弁のリフト・作動角を拡大するこ
とができれば、出力の低下を補うことができる。これ
は、吸気弁のリフト・作動角を連続的に拡大，縮小制御
可能なリフト・作動角可変機構を備えたエンジンに適用
した場合の大きな利点メリットである。
【００７３】図１３は、上述したピストンストローク可
変機構２４で得られるピストンストローク特性を示して
いる。従来からある一般的な単リンク式のクランク機構
に比べ、アッパーリンク、ロアーリンク及び制御リンク
を備えた複リンク式のピストンストローク可変機構２４
では単振動に近いピストンストローク特性を得ることが
可能となる。
変機構２４で得られるピストンストローク特性を示して
いる。従来からある一般的な単リンク式のクランク機構
に比べ、アッパーリンク、ロアーリンク及び制御リンク
を備えた複リンク式のピストンストローク可変機構２４
では単振動に近いピストンストローク特性を得ることが
可能となる。
【００７４】このように単振動に近いピストンストロー
ク特性の場合、２次振動が低減できるため振動特性を大
幅に改良することができる。
ク特性の場合、２次振動が低減できるため振動特性を大
幅に改良することができる。
【００７５】また、上死点付近でのピストン速度が遅く
なるために冷却損失の点では不利ではあるが、燃焼室内
の混合気は燃えやすく、そして、ピストンがすぐに下が
り、すぐトルク変換される訳ではないので静粛性が向上
する。
なるために冷却損失の点では不利ではあるが、燃焼室内
の混合気は燃えやすく、そして、ピストンがすぐに下が
り、すぐトルク変換される訳ではないので静粛性が向上
する。
【図１】可変動弁機構を示す構成説明図。
【図２】リフト・作動角可変機構の要部断面図。
【図３】リフト・作動角可変機構によるリフト・作動角
の特性変化を示す特性図。
の特性変化を示す特性図。
【図４】位相可変機構によるバルブリフト特性の位相変
化を示す特性図。
化を示す特性図。
【図５】内燃機関の断面図にして、ピストンストローク
可変機構を示す説明図。
可変機構を示す説明図。
【図６】内燃機関の燃焼制御システムの全体構成を示す
説明図。
説明図。
【図７】ピストンストローク可変機構によって決定され
る圧縮比εのエンジン運転条件に対応した制御特性を示
す特性線図。
る圧縮比εのエンジン運転条件に対応した制御特性を示
す特性線図。
【図８】エンジンの運転条件の変化に伴う吸気弁の開閉
時期の変化を示す説明図。
時期の変化を示す説明図。
【図９】バルブリフタ中心の延長線上に駆動軸の軸線が
配設された内燃機関の上部の断面図。
配設された内燃機関の上部の断面図。
【図１０】本発明の要部を示す断面図にして、バルブリ
フタ中心の延長線上の外側に駆動軸の軸線が配設された
内燃機関の上部の断面図。
フタ中心の延長線上の外側に駆動軸の軸線が配設された
内燃機関の上部の断面図。
【図１１】本発明に係る内燃機関のバルブ制御システム
を吸気弁と排気弁に適用した場合を示す、内燃機関の上
部の断面図。
を吸気弁と排気弁に適用した場合を示す、内燃機関の上
部の断面図。
【図１２】吸気弁のリフト・作動角と比出力との相関関
係を示す特性線図。
係を示す特性線図。
【図１３】単リンク式クランク機構のピストンストロー
ク特性と複リンク式ピストンストローク可変機構のピス
トンストローク特性とを比較した特性線図。
ク特性と複リンク式ピストンストローク可変機構のピス
トンストローク特性とを比較した特性線図。
【図１４】高膨張比システムの圧縮比使用範囲と上死点
位置でのＳ／Ｖ比の関係を示す特性線図。
位置でのＳ／Ｖ比の関係を示す特性線図。
【図１５】吸排気弁のバルブ挟角と上死点位置でのＳ／
Ｖ比の関係を示す特性線図。
Ｖ比の関係を示す特性線図。
１…リフト・作動角可変機構 ２…位相可変機構 ２４…ピストンストローク可変機構 ４…バルブステム ６…駆動軸 １１…バルブリフタ １２…揺動カム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３２０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３２０ 41/18 41/18 Ｚ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｓ ３０１Ｚ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｊ ３１２Ｎ (72)発明者 杉山 孝伸 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G016 BB11 BB16 BB17 BB19 BB21 DA08 3G018 BA02 BA15 BA17 BA19 DA01 DA11 DA12 DA83 EA00 EA02 EA11 EA16 FA07 GA06 GA07 3G084 BA22 BA23 DA01 DA02 DA39 FA07 FA10 FA11 FA13 FA33 3G092 AA11 BB01 DA05 DD06 FA01 FA24 HA01Z HA05Z HA06Z HB01Z HE01Z 3G301 HA19 JA01 JA02 LA00 LA07 PA01Z PA07Z PA11Z PB03Z PE01Z
Claims (11)
- 【請求項１】 駆動軸に回転可能かつ揺動可能に装着さ
れた揺動カムの揺動によって、吸気弁及び排気弁、ある
いはその一方をリフトする内燃機関において、前記揺動
カムの揺動中心に対して、前記揺動カムによってリフト
される機関吸気弁及び排気弁、あるいはその一方のバル
ブステムの中心線が、機関燃焼室中心を通る軸線側に位
置することを特徴とする内燃機関。 - 【請求項２】 前記揺動カムは、前記吸気弁及び排気
弁、あるいはその一方のリフト・作動角を同時にかつ連
続的に拡大，縮小制御可能なリフト・作動角可変機構の
構成部材であることを特徴とする請求項１に記載の内燃
機関。 - 【請求項３】 前記リフト・作動角可変機構は、前記駆
動軸により回転駆動される偏心カムと、この偏心カムの
外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと、前記駆
動軸と平行に設けられ、かつ偏心カム部を備えた回動可
能な制御軸と、この制御軸の偏心カム部に回転可能に装
着され、かつ前記リンクアームにより揺動されるロッカ
アームと、前記駆動軸に回転可能に支持されるととも
に、前記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロ
ッカアームに伴って揺動することにより吸気弁及び排気
弁、あるいはその一方のバルブリフタを押圧する前記揺
動カムと、を備えており、前記制御軸の偏心カム部の回
動位置を変化させることにより吸気弁のリフト・作動角
が同時に増減変化するように構成されていることを特徴
とする請求項２に記載の内燃機関。 - 【請求項４】 ピストン上死点位置を変化させるピスト
ンストローク可変機構と、内燃機関の回転数及び負荷を
検出する手段とを有し、内燃機関の回転数及び負荷に応
じて、前記ピストンストローク可変機構と前記リフト・
作動角可変機構とを制御することを特徴とする請求項２
または３に記載の内燃機関の制御システム。 - 【請求項５】 内燃機関の負荷が小さい状態において
は、内燃機関の圧縮比εが高くなるよう前記ピストンス
トローク可変機構を制御すると共に、前記吸気弁の閉時
期を下死点から遠ざけることによって、内燃機関の有効
圧縮比ε′を低下させていることを特徴とする請求項４
に記載の内燃機関の制御システム。 - 【請求項６】 前記ピストンストローク可変機構は、ピ
ストンのピストンピンに一端が連結されるアッパーリン
クと、このアッパーリンクとクランクシャフトのクラン
クピンとに連結されるロアーリンクと、クランクシャフ
トに対して略平行に延びるコントロールシャフトと、一
端が前記コントロールシャフトに揺動可能に連結される
と共に、他端が前記ロアーリンクに連結され、前記コン
トロールシャフトに対する揺動中心が、前記コントロー
ルシャフトの回転中心に対して偏心した制御リンクと、
を有し、前記コントロールシャフトを回動させることに
よって、ピストン上死点位置を変化させることを特徴と
する請求項４または５に記載の内燃機関の制御システ
ム。 - 【請求項７】 前記ピストンストローク可変機構によ
り、前記ピストンのクランク回転に関するストローク特
性を、略単振動としたことを特徴とする請求項４〜６の
いずれかに記載の内燃機関。 - 【請求項８】 内燃機関の回転数が高い状態において
は、前記吸気弁及び前記排気弁、あるいはその一方のリ
フト・作動角を拡大制御することを特徴とする請求項４
〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御システム。 - 【請求項９】 前記内燃機関の負荷の検出手段として、
吸入負圧、吸入空気量、スロットル開度もしくは燃料噴
射量のいずれかを用いていることを特徴とする請求項４
〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御システム。 - 【請求項１０】 前記バルブリフタの中心に対して、前
記揺動カムの揺動中心を燃焼室中心を通る上記軸線に関
して外側に配置し、かつ前記吸気弁及び排気弁、あるい
はその一方が最大リフトされたときに、前記バルブリフ
タに対する前記揺動カムの接触位置が、燃焼室中心を通
る前記軸線から最も遠ざかるように前記バルブリフタを
駆動させることを特徴とする請求項３〜９のいずれかに
記載の内燃機関。 - 【請求項１１】 前記吸気弁のリフト中心角の位相を遅
進させる位相可変機構を有していることを特徴とする請
求項１〜１０のいずれかに記載の内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001017718A JP4604358B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 内燃機関及びその制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001017718A JP4604358B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 内燃機関及びその制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002221014A true JP2002221014A (ja) | 2002-08-09 |
| JP4604358B2 JP4604358B2 (ja) | 2011-01-05 |
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| JP2001017718A Expired - Fee Related JP4604358B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 内燃機関及びその制御システム |
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-
2001
- 2001-01-26 JP JP2001017718A patent/JP4604358B2/ja not_active Expired - Fee Related
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