JP2003129873A - 可変ピストンストローク型内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変ピストンストローク型内燃機関が有する
種々の問題を解決し、内燃機関としての性能を向上させ
ることのできる内燃機関を提供すること。 【解決手段】 本発明の可変ピストンストローク型内燃
機関は、ピストン２のストローク量を可変制御するピス
トンストローク制御手段（６，７，１０，１１，１２な
ど）と、ピストン２のストローク制御手段による吸入空
気量制御以外の吸入空気量制御手段（スロットルバル
ブ）１９とを備えており、軽負荷時にはピストンストロ
ーク制御手段がピストン２のストローク量を小さい側に
設定し、吸入空気量制御手段１９が吸入空気量制御を行
い、高負荷時には吸入空気量制御手段１９を最大吸気側
に固定して吸入空気量制御手段１９による吸入空気量制
御は行わず、ピストンストローク制御手段によって吸入
空気量制御を行うことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンストロー
ク量を可変制御する可変ピストンストローク型の内燃機
関に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な内燃機関（エンジン）に
おいては、ピストンのストローク量は一定で圧縮比も一
定である（バルブの開閉タイミングを変えることによっ
て、実効ストローク量や圧縮比を変えるエンジンは実用
化されているが、その制御範囲は限定的である）。しか
し、運転状態に応じて最適なピストンストローク量（及
び圧縮比）を得ることができれば、燃費性能や出力性能
を向上させることができる。そこで、ピストンストロー
ク量（及び圧縮比）を可変制御することによってこれら
の性能向上を図る可変ピストンストローク型の内燃機関
が発明考案されている。特開2000-73804号公報には、こ
のような可変ピストンストローク型内燃機関が記載され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な可変ピストンストローク型内燃機関はまだ十分に実用
化されていると言える段階にはなく、実用化するには種
々の問題があり、更なる研究・改良が必要な段階にあ
る。本発明の目的は、このような可変ピストンストロー
ク型内燃機関が有する種々の問題を解決し、内燃機関と
しての性能を向上させることのできる可変ピストンスト
ローク型内燃機関を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の可変ピ
ストンストローク型内燃機関は、ピストンのストローク
量を可変制御するピストンストローク制御手段を備えて
おり、ピストンのストローク制御手段による吸入空気量
制御以外の吸入空気量制御手段をさらに備えており、軽
負荷時にはピストンストローク制御手段がピストンのス
トローク量を小さい側に設定し、吸入空気量制御手段が
吸入空気量制御を行い、高負荷時には吸入空気量制御手
段を最大吸気側に固定して吸入空気量制御手段による吸
入空気量制御は行わず、ピストンストローク制御手段に
よって吸入空気量制御を行うことを特徴としている。

【０００５】なお、ピストンストローク制御手段を備え
た可変ピストンストローク型内燃機関の具体例として
は、クランクシャフトと、クランクシャフトに回転可能
に連結された中間アームと、中間アームに一端が連結さ
れたコネクティングロッドと、コネクティングロッドの
他端に連結されたピストンと、中間アームに一端が連結
され、中間アームの動きを規制してピストンのストロー
ク量をコントロールするコントロールロッドとを備えた
ものなどがある。また、吸入空気量制御以外の吸入空気
量制御手段の具体例としては、スロットルバルブやバル
ブリフトタイミング制御機構や過給器などがある。この
種のバルブリフトタイミング制御機構としては、ＢＭＷ
社のバルブトロニックやユニシアジェックス社・日産自
動車社の可変動弁装置（特開平11-141321号公報に記
載）や電磁開閉式の吸排気バルブなどがある。

【０００６】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、エンジンブレーキ時にはピストンスト
ローク制御手段がピストンのストローク量を大きい側に
設定し、吸入空気量制御手段が吸入空気量制御を行うこ
とを特徴としている。

【０００７】請求項３に記載の可変ピストンストローク
型内燃機関は、ピストンのストローク量を可変制御する
ピストンストローク制御手段を備えており、ピストンス
トローク制御手段による吸入空気量制御以外の吸入空気
量制御手段と吸気バルブの開閉タイミングを可変制御す
るバルブタイミング制御手段とをさらに備えており、高
負荷及び中負荷時に、ピストンストローク制御手段がピ
ストンのストローク量を大きい側に設定し、吸入空気量
制御手段が吸入空気量を大きい側に設定し、かつ、バル
ブタイミング制御手段が、高負荷及び中負荷時の高回転
域で吸気バルブの閉タイミングを遅閉側に設定すること
を特徴としている。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、バルブタイミング制御手段が、高負荷
及び中負荷時の中回転域で吸気バルブの閉タイミングを
中間近傍に設定することを特徴としている。

【０００９】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、軽負荷時に、ピストンストローク制御
手段がピストンストロークを中間近傍から小さい側に設
定し、吸気量制御手段が吸入空気量を中間近傍から小さ
い側に設定し、かつ、バルブタイミング制御手段が、吸
気バルブの閉タイミングを早閉側に設定することを特徴
としている。なお、ここに言う「中間近傍から小さい側
に設定」とは、この範囲の何れかに設定するということ
である。

【００１０】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、エンジンブレーキ時に、吸気量制御手
段が吸入空気量を小さい側に設定し、かつ、バルブタイ
ミング制御手段が、吸気バルブの閉タイミングを早閉側
に設定することを特徴としている。

【００１１】請求項７に記載の可変ピストンストローク
型内燃機関は、ピストンのストローク量を可変制御する
ピストンストローク制御手段を備えており、各シリンダ
毎に二つの吸気バルブを有し、吸気時に吸気バルブの一
方を閉・他方を開とすることができる吸気バルブ制御手
段をさらに備えており、ピストンストローク制御手段が
ピストンのストローク量を小さい側に設定したときに
は、吸気バルブ制御手段によって各シリンダの吸気バル
ブの一方を閉・他方を開として吸気を行うことを特徴と
している。

【００１２】請求項８に記載の可変ピストンストローク
型内燃機関は、ピストンのストローク量を可変制御する
ピストンストローク制御手段を備えており、各シリンダ
毎に二つの吸気バルブを有し、吸気バルブの一方の吸気
ポート近傍にシリンダ内の吸気流を制御する吸気流制御
バルブをさらに備えており、ピストンストローク制御手
段がピストンのストローク量を小さい側に設定したとき
には、吸気流制御バルブによって各シリンダの吸気バル
ブの一方からの吸気を制限しつつ吸気を行うことを特徴
としている。

【００１３】請求項９に記載の可変ピストンストローク
型内燃機関は、ピストンのストローク量を可変制御する
ピストンストローク制御手段を備えており、各シリンダ
毎に複数の点火プラグを有し、ピストンストローク制御
手段がピストンのストローク量を小さい側に設定したと
きには、各シリンダ毎に複数の点火プラグを点火させて
多点点火を行うことを特徴としている。

【００１４】請求項１０に記載の可変ピストンストロー
ク型内燃機関は、ピストンのストローク量を可変制御す
るピストンストローク制御手段を備えており、各シリン
ダ毎に複数の点火プラグを有し、ピストンストローク制
御手段がピストンのストローク量を大きい側に設定し、
かつ、高圧縮比・低回転であるときには、各シリンダ毎
に複数の点火プラグを点火させて多点点火を行うことを
特徴としている。

【００１５】請求項１１に記載の可変ピストンストロー
ク型内燃機関は、ピストンのストローク量を可変制御す
るピストンストローク制御手段を備えており、少なくと
もピストンストローク制御手段がピストンのストローク
量を小さい側に設定したときには、ピストンがその往復
工程の上側にある間のクランクアングルが、下側にある
間のクランクアングルより小さくなるように構成されて
いることを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の可変ストローク型内燃機
関の実施形態について、図面を参照しつつ以下に説明す
る。図１に、本発明の可変ストローク型内燃機関（エン
ジン）の実施形態の断面図を示す。なお、図１には、吸
排気系（排気バルブも含む）の構成については一部図示
が省略されている。図示されない吸排気系は従来の一般
的なエンジンと同様の構成である。

【００１７】本実施形態のエンジン１は直列四気筒エン
ジンであり、ここではそのうちの一気筒のみが断面図と
して示されている。他の気筒に関しても同様の構造とな
っている。なお、本発明は直列四気筒エンジンに対して
だけでなく、他の気筒数の直列エンジンや他の形式（Ｖ
型や水平対向型など）のエンジンに対しても適用するこ
とができる。

【００１８】エンジン１は、内部にピストン２を往復運
動可能に収容したシリンダ３を有しており、ピストン２
には通常のエンジンと同様にコネクティングロッド４の
上端が連結されている。なお、以下の説明において、便
宜上、図１に示される上側（後述するｙ軸正方向）を上
方として説明する。コネクティングロッド４の下端は、
通常のエンジンのようにクランクシャフト５に直接連結
されておらず、中間アーム６の一端側に連結されてい
る。そして、この中間アーム６の他端側がクランクシャ
フト５に連結されている。クランクシャフト５がカウン
ターウェイト５ａを有しているのは通常のエンジンと同
様である。

【００１９】また、この中間アーム６には、中間アーム
６の動きを規制してピストン２のストローク量を制御す
るためのコントロールロッド７の一端が連結されてい
る。このコントロールロッド７の他端７ａは、後述する
移動機構で移動可能に保持されている。コントロールロ
ッド７は、他端７ａが揺動中心となって揺動する。上述
した各ロッドやアームの連結部は、回転可能な連結部と
なっているのは言うまでもない。これらの構成は、各シ
リンダ３毎に構築されている。

【００２０】コネクティングロッド４は、ピストン２の
往復運動を効率よく受け止めるため、シリンダ３の下方
方向に延設されている。コネクティングロッド４の下端
及び中間アーム６の一端はピストン２の往復運動によっ
て回転運動をするが、中間アーム６の動きがコントロー
ルロッド７によって規制されており、中間アーム６の他
端を回転させることとなる。この結果、中間アーム６の
他端に連結されたクランクシャフト５が回転される。こ
のとき、中間アーム６の動きを規制しているコントロー
ルロッド７は他端揺動中心７ａを中心にして揺動する。

【００２１】コネクティングロッド４の下端（中間アー
ム６の一端）の回転運動を、中間アーム６の動きを規制
しつつ中間アーム６の他端で回転運動として取り出すの
で、必然的にクランクシャフト５の回転軸はピストン２
の往復振動軸に対してオフセットした位置に配置されて
いる。また、コントロールロッド７の他端７ａの位置を
移動させるための機構がエンジンブロック８に取り付け
られている。なおエンジンブロック８の下方には、オイ
ルパン９が取り付けられている。上述したクランクシャ
フト５は、エンジンブロック８に対して回転可能に保持
されている（図１には、クランクシャフト５の軸受部な
どは図示されていない）。

【００２２】コントロールロッド７の他端揺動中心７ａ
を移動させる移動機構は、他端揺動中心７ａを回転可能
に支持する支持部を一端に有する支持ロッド１０と、こ
の支持ロッド１０の中央部に形成されたネジ部に螺合さ
れたギア１１と、このギア１１に噛み合うギア１２ａを
出力軸に有するモータ１２とからなり、エンジンブロッ
ク８に内蔵されている。

【００２３】支持ロッド１０は、各シリンダ３毎に用意
されており、その一端にコントロールロッド７の他端揺
動中心７ａが連結されている。支持ロッド１０は、その
中心軸方向に進退可能な状態でエンジンブロック８内に
収納されている。支持ロッド１０の進退動は、ギア１１
・ギア１２ａ・モータ１２によって行われる。ギア１１
・ギア１２ａ・モータ１２もエンジンブロック８内に収
納されている。支持ロッド１０の中央部にはネジ部が形
成されており、ギア１１の中央部のネジ孔がこれに螺合
されている。即ち、支持ロッド１０がボルト、ギア１１
がナットのような関係で両者は螺合している。

【００２４】ギア１１は、各シリンダ３毎に配設されて
いる各支持ロッド１０に対してそれぞれ螺合されてい
る。ギア１１が回転すると、支持ロッド１０自体はコン
トロールロッド７と連結されているため回転できないの
で、支持ロッド１０はその中心軸方向に進退動する。ギ
ア１１は、ギア１２ａによって回転される。ギア１１の
外周部にはギア歯が形成されており、このギア歯がギア
１２ａと螺合している。モータ１２を駆動させることに
よって、ギア１２ａを回転させて、コントロールロッド
７の他端揺動中心７ａを支持ロッド１０の中心軸方向に
移動させることができる。

【００２５】モータ１２はＣＰＵに接続されており、Ｃ
ＰＵにはエンジン回転数やアクセル角度やその他の情報
が入力される。これらの情報に基づいて最適なピストン
ストローク量がＣＰＵによって算出され、モータ１２が
制御される（最適なピストンストローク量を一旦算出せ
ずに、モータ１２の制御量が直接算出されるような制御
とすることも可能）。上述したこれらの機構がピストン
ストローク制御手段として機能している。このように、
他端揺動中心７ａを直線的に移動させることによって、
ピストン２のストローク量を可変制御することが可能と
なる。

【００２６】ピストンストローク量を可変制御できると
いうことは、吸入空気量制御をピストンストローク量制
御によって行うこともできるということである。従来は
スロットルバルブなどの吸気抵抗となるものを吸気通路
上に配設して吸入空気量制御を行っており、ポンピング
ロスがどうしても大きくなってしまっていた。これに対
して、ピストンストローク制御によって吸入空気量制御
を行えば、ポンピングロスを低減でき、効率よくエンジ
ン１を運転することが可能となる。

【００２７】本実施形態のエンジン１は、ピストンスト
ローク制御以外の吸入空気量制御手段も有している。本
実施形態の吸入空気量制御手段は、吸気管内に配設され
たスロットルバルブ１９である。吸気バルブ１７は吸気
ポート１８とシリンダ３との境界部に配置されている。
スロットルバルブ１９は、この吸気ポートよりも上流側
に排気管内に配設されており、吸入空気の有効開口面積
を変更することによって吸入空気量を調節することがで
きる。各シリンダ３は二つの吸気バルブ１７と二つの排
気バルブ（図示せず）を有しており、エンジン１はいわ
ゆる４バルブエンジンである。

【００２８】このようなスロットルバルブ１９をピスト
ンストローク制御による吸入空気量制御と併用したとし
ても、スロットルバルブ１９を全開にしてピストンスト
ローク量によって吸入空気量を行うことによってポンピ
ングロスを低減することができる。そして、エンジン１
の運転状態に応じて（例えば、要求出力との関係から吸
入空気量制御をピストンストローク制御のみで行うのが
好ましくない状況なども考えられる）ピンストンストロ
ーク制御とスロットルバルブ制御を併用することによっ
て吸入空気量制御を行ったり、スロットルバルブ制御の
みによって吸入空気量制御を行なうことも可能となり、
より一層効率のよい運転を行うことができる。

【００２９】本実施形態においては、図２に示されるよ
うに、領域Iである高負荷（高トルク）時にはピストン
ストローク制御によって吸入空気量制御を行い（スロッ
トルバルブ１９は全開）、領域IIである軽負荷（軽トル
ク）時にはスロットルバルブ１９で吸入空気量制御を行
う（ピストンストローク量は小さい側に設定）。

【００３０】軽負荷時には吸入空気量が少なくなるが、
これをピストンストローク制御で行おうとすると、ピス
トンストローク量を短くすることとなる。ピストンスト
ローク量を短くした場合も燃焼を行わせるためにはある
程度の圧縮比が必要であり、この場合、圧縮時の燃焼室
の形状はかなり扁平なものになる。燃焼室形状が扁平と
なると、S/V比が大きくなって冷却損失が増加する。そ
こで、本実施形態においては、軽負荷時には、ピストン
ストローク制御によって吸入空気量制御を行うのではな
く、スロットルバルブ制御によって吸入空気量制御を行
う。

【００３１】即ち、本実施形態では、領域Ｉの下側の部
分でピストンストローク量が可変範囲内の下限値程度と
なり、それ以降の領域IIではスロットルバルブ１９によ
って吸入空気量制御を行う。そして、このピストンスト
ローク量が可変範囲内の下限値は、燃焼時の燃焼室形状
が扁平になりすぎて冷却損失が問題になるほど小さくな
らないように設定されている。

【００３２】一方、高負荷時には吸入空気量が多くなる
が、これをピストンストローク制御によって行うとピス
トンストローク量を長くすることになるので、冷却損失
が増加して問題となることはない。それよりも上述した
ようにポンピングロスを低減できる効果を得られる。そ
こで、本実施形態においては、高負荷時にはスロットル
バルブ１９を全開にして、吸入空気量制御をピストンス
トローク制御によって行う。

【００３３】また、エンジン１での摩擦抵抗の全体の中
ではシリンダ３とピストン２との間の摩擦抵抗が大きな
比率を占めている。このため、ピストンストローク量を
変えることで摩擦抵抗をコントロールし、最適な運転状
態を実現することも可能である。例えば、エンジンブレ
ーキとして大きな制動力を得たいような場合は、ピスト
ンストローク量を大きく取れば摩擦抵抗が大きくなり、
大きな制動力を得ることも可能である。

【００３４】そこで、本実施形態においては、図２の領
域IIIであるエンジンブレーキ時にはピストンストロー
ク量を大きい側に設定して大きな制動力を得られるよう
にしている。そして、この場合の吸入空気量制御は、ス
ロットルバルブ１９によって行う。このようにすること
によって、有効なエンジンストロークの確保しつつ吸入
空気量制御を確実に行うことができる。

【００３５】なお、エンジンブレーキによる制動力が大
きいほどピストンストローク量を大きくするようにして
も（エンジンブレーキの程度によってピストンストロー
ク長を可変制御しても）良い。このようにすれば、エン
ジンブレーキを効果的に利用することができる。この場
合、エンジンブレーキによる制動量を検出あるいは推定
する手段が必要となる。その一例としては、トランスミ
ッションの出力軸系に回転センサを設置し、検出される
回転数の積分値に基づいてエンジンブレーキ制動力を検
出・推定することができる。この方法であれば、マニュ
アルトランスミッションを用いたものに対してもオート
マチックトランスミッション（トルクコンバータ）を用
いたものに対しても適用することができる。

【００３６】あるいは、エンジン回転数センサと、オー
トマチックトランスミッションの入力軸（トルクコンバ
ータより下流側のギア部直前）に設けた回転数センサと
によって検出される二つの回転数に基づいてエンジンブ
レーキ制動力を検出・推定することもできる。トルクコ
ンバータの前後の回転数を比較し、エンジン側の回転数
がオートマチックトランスミッション入力軸の回転数よ
りも小さい場合にはエンジンブレーキ時であると判断で
きる。そして、その差分が大きいほど、エンジンブレー
キによる制動力が大きく作用していると判断できる。こ
れらの判断は、二つの回転数の検出結果が入力されるＥ
ＣＵなどによって行われる。

【００３７】その他の例としては、エンジン回転数セン
サと、マニュアルトランスミッションの入力軸（クラッ
チより下流側のギア部直前）に設けた回転数センサとに
よって検出される二つのパルスの位相差に基づいてエン
ジンブレーキ制動力を検出・推定することもできる。ク
ラッチにはトーショナルダンパが内蔵されているので、
トルクコンバータの前後のパルスの位相差に変化が生じ
た場合は、正トルクあるいは負トルク（エンジンブレー
キ）が生じていると判断できる。定常状態であれば、二
つのパルスの位相差は一定であるはずである。

【００３８】この定常状態の位相差を基本として、位相
差が拡大したら（エンジン側パルスに対してトランスミ
ッション側パルスが遅れたら）正トルクが負荷されてい
ると判断できる。一方、位相差が縮小したら（エンジン
側パルスに対してトランスミッション側パルスが早まっ
たら）負トルクが負荷されている、即ち、エンジンブレ
ーキ時であると判断できる。そして、この縮小側への位
相差が大きいほど、エンジンブレーキによる制動力が大
きく作用していると判断できる。これらの判断は、二つ
のパルスの検出結果が入力されるＥＣＵなどによって行
われる。

【００３９】ここで、コントロールロッド７の他端揺動
中心７ａの好ましい配置に関して説明する。説明を容易
にするため、クランクシャフト５の回転軸に対して直角
な平面（図１に示される平面）において、ピストン２
（シリンダ３）の中心を通り、ピストン２の往復運動方
向にｙ軸を設定し、クランクシャフト５の回転軸を通り
ｙ軸に直角な方向にｘ軸を設定してx-y座標軸系を設定
する。ｘ軸とｙ軸との交点を原点Ｏとし、ｘ軸の正方向
はクランクシャフト５の中心軸から原点Ｏの方向とし、
ｙ軸の正方向はピストン２の圧縮方向として設定する。
このようにx-y座標軸を設定すると、コントロールロッ
ド７の他端揺動中心７ａは第二象限内に位置されている
と好ましく、本実施形態のエンジン１においてもこのよ
うになされている（図１参照）。

【００４０】なお、ｘが正・ｙが正の領域が第一象限、
ｘが負・ｙが正の領域が第二象限、ｘが負・ｙが負の領
域が第三象限、ｘが正・ｙが負の領域が第四象限であ
る。このように、他端揺動中心７ａを第二象限に位置さ
せることで、好ましいストローク曲線（クランクアング
ルとピストン位置を示すグラフ上の曲線）と広範囲な圧
縮比を得ることが可能となる。コネクティングロッド４
や中間アーム６やコントロールロッド７の各連結点の幾
何学的位置が変わるとストローク曲線の形状も変わる
が、以下には、上述した連結点を代表的な位置に設定し
て得られるストローク曲線を、他端揺動中心７ａを第一
・第二・第三・第四象限のそれぞれに設定した場合につ
いて示す。

【００４１】図３が他端揺動中心７ａを第一象限内に設
定した場合を示している。図４が他端揺動中心７ａを第
二象限内に設定した場合を示している。図５が他端揺動
中心７ａを第三象限内に設定した場合を示している。図
６が他端揺動中心７ａを第四象限内に設定した場合を示
している。これらの図から、コントロールロッド７の他
端揺動中心７ａを各象限内に設定した場合のピストンス
トローク量及び圧縮比との関係の傾向を知ることができ
る。

【００４２】図３(b)には、他端揺動中心７ａの配置位
置を図３(a)における矢印方向に変化させた場合（二カ
所）のピストン２の位置とクランクアングルとの関係が
グラフとして示されている。ピストン２の位置が０ｍｍ
とは、構造上ピストン２がそれ以上上方に行かない位置
を示している。即ち、一つの曲線で最上位位置が上死点
で、最下位位置が下死点となる。ピストン２が０ｍｍの
位置にあるときの上部空間体積とシリンダ３の断面積積
とが分かっていれば、図３(b)の曲線から圧縮比を求め
ることができる。図３(b)から分かるように、他端揺動
中心７ａを第一象限内に配置した場合は、ピストンスト
ローク量の可変範囲が狭く、十分な圧縮比を確保するこ
とができない。

【００４３】図４(b)には、他端揺動中心７ａの配置位
置を図４(a)における矢印方向に変化させた場合（二カ
所）のピストン２の位置とクランクアングルとの関係が
グラフとして示されている。これが本実施形態のもので
ある。図４(b)から分かるように、他端揺動中心７ａを
第二象限内に配置した場合は、ピストンストローク量の
可変範囲を広く設定することも可能で、十分な圧縮比を
確保することができる。また、ピストンストロークの変
化もサインカーブに近くピストン２が円滑に往復運動す
るので悪影響がない。さらに重要なことに、これらの良
好な傾向は、ピストンストロークの可変域全体で得られ
る。

【００４４】図５(b)には、他端揺動中心７ａの配置位
置を図５(a)における矢印方向に変化させた場合（三カ
所）のピストン２の位置とクランクアングルとの関係が
グラフとして示されている。図５(b)から分かるよう
に、他端揺動中心７ａを第三象限内に配置した場合は、
ピストンストローク量の可変範囲は広く確保でき、十分
な圧縮比を確保することができるが、ピストンストロー
クの変化がサインカーブとはかなり異なったものとなっ
てしまう。このため、ピストン２の往復運動が円滑に行
われず、振動が大きくなるなど実用上の問題がある。

【００４５】図６(b)には、他端揺動中心７ａの配置位
置を第四象限内に設定した場合のピストン２の位置とク
ランクアングルとの関係がグラフとして示されている。
図６(b)から分かるように、他端揺動中心７ａを第四象
限内に配置した場合は、ピストンストローク量の可変範
囲が狭く、十分な圧縮比を確保することが困難である。
また、ピストンストロークの変化がサインカーブとはか
なり異なったものとなってしまうので、ピストン２の往
復運動が円滑に行われない。これらの二つの問題点を考
えると実用は困難である。

【００４６】上述した図２に示される制御は、負荷（ト
ルク）に基づいて、吸入空気量制御をピストンストロー
ク制御及びスロットルバルブ制御によって行うものであ
った。次に、負荷（トルク）及びエンジン回転数に基づ
いて、ピストンストローク制御及びスロットルバルブ制
御に加えてバルブタイミング制御も加えて吸入空気量制
御を行う場合について説明する。図７に、この場合の図
２相当図を示す。ここでのバルブタイミング制御は、図
１に示されるように、吸気バルブ１７の開閉を行う吸気
側カムシャフト２０の回転位相を連続的に可変制御する
ことができる可変バルブタイミング制御機構２１によっ
て行われる。可変バルブタイミング制御機構２１は、公
知の機構であるため、ここでの詳しい説明は省略する。

【００４７】また、図７の各領域におけるピストンスト
ローク、バルブタイミング、及びスロットルバルブの各
制御状態を次の［表１］に示す。

【表１】

【００４８】図７及び表１から明らかなように、ここで
も、上述した図２の場合とほぼ同様に、高負荷域から中
負荷域にかけてはスロットルバルブ１９を全開にしつつ
ピストンストローク量で吸入空気量制御を行い、低負荷
域ではピストンストローク量を中間近傍から小さい側に
してスロットルバルブ１９の開度で吸入空気量の調整を
行っている。

【００４９】そして、このとき、高負荷・中負荷域（高
トルク・中トルク域）に関しては、高回転域で吸気バル
ブの閉タイミングを遅閉側に設定し、中回転域で吸気バ
ルブの閉タイミングを中間近傍に設定している。ここで
は、この吸気バルブの閉タイミングによって、吸入空気
量をより増加させようとしている。即ち、高負荷・中負
荷域の高回転域では、吸気バルブ１７の閉タイミングを
最も遅らせて（遅閉）より多くの空気を吸入してより大
きな出力を得ることが可能となる。

【００５０】また、高負荷・中負荷域の中回転域では、
吸気バルブ１７の閉タイミングを中間近傍として（中
閉）やや多い空気を吸入して適度な出力を得ることと燃
費や排気浄化性能との両立を可能としている。これに対
して、低負荷域では、全回転域で吸気バルブの閉タイミ
ングを早閉側（中閉よりも早い：吸気バルブ１７の基本
的な閉タイミング）に設定しており、バルブタイミング
制御による積極的な吸入空気量の増加は行われておら
ず、燃費や排気浄化性能を重視している。

【００５１】さらに、エンジンブレーキ時には、スロッ
トルバルブ１９が全閉にされ、吸気バルブ１７の閉タイ
ミングは早閉側に設定される。なお、ピストンストロー
ク制御は、エンジンブレーキが弱いときは中間程度から
小さい側に設定され、エンジンブレーキが強いときは大
きい側に設定されている。

【００５２】なお、図１に示される制御では、エンジン
ブレーキ時にはピストンストロークを大きい側に設定し
て吸入空気量をスロットルバルブ１９で調節した。これ
に対して、この図２に示される制御では、エンジンブレ
ーキ時にはスロットルバルブ１９を全閉にしてピストン
ストローク制御で吸入空気量を調節していることにな
る。スロットルバルブ１９に並列して、アイドル時の吸
入空気流路となるバイパス路が形成されているので、ピ
ストンストローク制御で吸入空気量を調節することは可
能である。

【００５３】このように、ピストンストローク制御とス
ロットルバルブ１９などの吸入空気量制御手段とに加え
て、吸気バルブ１７の閉タイミングをも制御することに
よって、より一層効率的にエンジン１を運転することが
できる。

【００５４】さらに、各シリンダ３毎に二つの吸気バル
ブ１７を有しているので、これらの二つの吸気バルブ１
７の開閉を独立制御することによって、扁平な形状とな
った燃焼室での燃焼を促進することも可能である。本実
施形態においては、各シリンダ３の二つの吸気バルブ１
７に関して、吸気時に一方を閉・他方を開とすることが
できる吸気バルブ制御機構（吸気バルブ制御手段）を有
している。この機構自体は、公知の構造を用いることが
可能であり、ここでは詳しい説明を省略する。この手法
を用いれば、軽負荷時にピストンストロークで吸入空気
量制御を行った場合の燃焼効率を向上させることが可能
となる。

【００５５】上述したように、軽負荷時には吸入空気量
は少なくなる。このような場合にピストンストローク制
御によって吸入空気量制御を行うと燃焼室形状は扁平に
ならざるを得ず、S/V比増加による冷却損失増加を招い
て燃焼が安定しなくなる。そこで、ピストンストローク
量が小さい側に設定されているときの吸気時には、二つ
の吸気バルブのうちの一方を閉・他方を開とすること
で、シリンダ３内の空気に乱れを生じさせて扁平な燃焼
室内での火炎伝播を促進し、より安定した燃焼を得るこ
とができる。なお、ピストンストローク量が小さい側に
設定されていることは、ＣＰＵから送出されるモータ１
２の制御信号から判別できる（ストローク量を直接検出
するセンサを設置しても良い）。

【００５６】上述した例は、各シリンダ３の二つの吸気
バルブ１７のうちの一方を閉・他方を開とする制御であ
った。これと同様のことを、各シリンダ３の一方の吸気
バルブ１７の吸気ポート１８に吸気流制御バルブ２２
（図１中点線で示す）を配置することでも行うことがで
きる。この場合は、吸気時に各シリンダ３の二つの吸気
バルブ１７は同時に開かれるが、ピストンストローク量
が小さい側に設定されたときには、一方の吸気ポート１
８の吸気流制御バルブ２２によって一方の吸気ポート１
８を流れる吸入空気量が絞られる。この結果、やはりシ
リンダ３内の空気に乱れが生じて火炎伝播が促進され、
より安定した燃焼を得ることができる。

【００５７】あるいは、多点点火によっても同様の効果
が得られる。この場合、各シリンダ３には、それぞれ複
数の点火プラグが配置される（図示せず）。この場合
は、ピストンストローク量が小さい側に設定されたとき
には、複数の点火プラグによってシリンダ３内の混合気
に対して点火を行うことによって火炎伝播が促進され、
より安定した燃焼を得ることができる。このとき、各シ
リンダ３の複数の点火プラグの点火タイミングをずらす
などして燃焼がより効率よく行われるようにしても良
い。

【００５８】さらに、ピストンストローク量が小さい側
に設定されていないときには、点火プラグの点火による
電気エネルギーの消費を押さえるために、通常通り各シ
リンダ３毎に一つの点火プラグによって点火する。この
とき、各シリンダ３毎に複数の点火プラグを順番に使用
する（例えば、各シリンダ３毎に二つの点火プラグが配
設されている場合は交互に使用する）ようにすれば、各
点火プラグの消耗度を揃えることができ、メンテナンス
がしやすくなる。

【００５９】また、ピストンストローク量が大きい側に
設定され、かつ、高圧縮・低回転であるときも多点点火
を行うことが好ましい。このような条件では、燃焼が遅
く、ノッキングが生じやすい。そこで、多点点火を行う
ことによって良好な燃焼を行わせ、より安定した燃焼を
行わせることができる。

【００６０】次に、ピストン位置とクランクアングルと
の好ましい関係について説明する。本実施形態において
は、少なくともピストンストローク量が小さい側に設定
されたときに、ピストン２の往復工程の上側にある間の
クランクアングルが、下側にある間のクランクアングル
より小さくなるように構成されている。なお、ピストン
ストローク量が小さい側に設定されたときだけでなく、
どのようなピストンストローク量に設定された場合で
も、ピストンがその往復工程の上側にある間のクランク
アングルが、下側にある間のクランクアングルより小さ
くなるように構成されていることが好ましい。

【００６１】このことを図８に示すグラフを用いて説明
する。図８のグラフは、上述した図３〜図６のグラフと
同様のグラフである。そして、ここでは、ピストンスト
ローク量が最小に設定されたときのピストン２の位置変
化を表す曲線が実線で示され、最大に設定されたときの
ピストン２の位置変化を表す曲線が点線で示されてい
る。まず、ピストンストローク量が最小に設定されたと
きについて説明する。この曲線の最上位置が上死点、最
下位置が下死点となり、そのちょうど中央が図中点線で
「小ストローク時中央」として示されている。

【００６２】この「小ストローク時中央」に対して、ピ
ストン２が上側にある間のクランク角度がαUであり、
下側にある間のクランク角度がαLである。そして、こ
こでは、αU＜αLとされている。このようにすることに
よって、ピストン２が上死点近傍にとどまる時間が短く
なり、高圧縮比時にノッキングを生じさせにくくでき
る。この結果、高圧縮比をより広い運転領域で適用で
き、出力向上を図ることが可能となる。特に、ここでは
少なくともピストンストローク量が小さい側に設定され
たときにαU＜αLとなるようにしている。

【００６３】小ピストンストローク時に高圧縮比としよ
うとすると、上述したように冷却損失が増加するという
問題以外に、燃焼室が扁平となって火炎伝播が円滑に行
われずに燃焼が遅れてノッキングが生じやすい状態とな
るという問題もある。このため、少なくともピストンス
トローク量が小さい側に設定されたときにαU＜αLとす
ることでこのような問題を回避することが可能となる。
また、ノッキングを防止しつつより高圧縮比を実現でき
ることから、ピストンストローク量が小さい側に設定さ
れたときだけでなく、それ以外のときもピストン２の往
復工程の上側にある間のクランクアングルが、下側にあ
る間のクランクアングルより小さくなるようにすること
が好ましい。

【００６４】本実施形態では、ピストンストローク量が
大きい側に設定された場合も、ピストン２の往復工程の
上側にある間のクランクアングルが、下側にある間のク
ランクアングルより小さくなるようにされている。図８
には、ピストンストローク量が大きい側に設定された場
合のピストン２の往復運動中央が「大ストローク時中
央」として示されている。この「大ストローク時中央」
に対して、ピストン２が上側にある間のクランク角度が
βUであり、下側にある間のクランク角度がβLである。
そして、ここでは、βU＜βLとされている。なお、この
ように、ピストン２の往復工程の上側にある間のクラン
クアングルが、下側にある間のクランクアングルより小
さくなるようにするには、コントロールロッド７の他端
揺動中心７ａを上述したx-y座標軸系の第二象限に配置
することが好ましい。

【００６５】次に、他の実施形態について説明する。上
述した実施形態のエンジン１は、ピストンストローク量
と圧縮比とが予め所定の関係を持ちつつ可変制御される
ものであった。これに対して、ここで説明するエンジン
は、ピストンストローク量と圧縮比とをそれぞれ独立し
て可変制御可能なものである。図９に本実施形態の図１
相当図を示す。ただし、吸気バルブ１７より上流側の機
構についての図示を省略する（図１と同様の構成であ
る）。

【００６６】本実施形態のエンジン１は、上述した図１
に示されるものとはコントロールロッド７の他端揺動中
心７ａの移動機構のみが異なる。ここでの移動機構は、
コントロールロッド７の他端揺動中心７ａを回転可能に
支持する支持部を一端に有する支持ロッド１０と、この
支持ロッド１０の中央部に形成されたネジ部に螺合され
たギア１１と、このギア１１に噛み合うウォームギア１
２０ａを出力軸に有するモータ１２０と、これらを内蔵
する揺動ユニット１３と、この揺動ユニット１３を揺動
させるモータ１４とからなる。モータ１４に関しては、
図９には図示されておらず、図１０及び図１１に図示さ
れている。図１０及び図１１は、上述した移動機構のエ
ンジンブロック８への取付状態を示す斜視図である。

【００６７】支持ロッド１０は、各シリンダ３毎に用意
されており、その一端にコントロールロッド７の他端揺
動中心７ａが連結されている。支持ロッド１０は、その
中心軸方向に進退可能な状態で揺動ユニット１３内に収
納されている。支持ロッド１０の進退動は、ギア１１・
ウォームギア１２０ａ・モータ１２０によって行われ
る。ギア１１・ウォームギア１２０ａ・モータ１２０も
揺動ユニット１３内に収納されている。支持ロッド１０
の中央部にはネジ部が形成されており、ギア１１の中央
部のネジ孔がこれに螺合されている。即ち、支持ロッド
１０がボルト、ギア１１がナットのような関係で両者は
螺合している。

【００６８】ギア１１は、各シリンダ３毎に配設されて
いる各支持ロッド１０に対してそれぞれ螺合されてい
る。ギア１１が回転すると、支持ロッド１０自体はコン
トロールロッド７と連結されているため回転できないの
で、支持ロッド１０はその中心軸方向に進退動する。ギ
ア１１は、ウォームギア１２０ａによって回転される。
ギア１１の外周部にはギア歯が形成されており、このギ
ア歯がウォームギア１２０ａと螺合している。

【００６９】ウォームギア１２０ａは、外周に螺旋状の
ギア溝を有する円柱状のもので、これは図１０及び図１
１に示されるように、全てのシリンダ３に対して垂直
に、全てのギア１１に対して同時に螺合するように配置
されている。ウォームギア１２０ａは、その中央部がモ
ータ１２０の内部を貫通しており、モータ１２０によっ
て回転される。このため、モータ１２０によってウォー
ムギア１２０ａを回転させることで、コントロールロッ
ド７の他端揺動中心７ａを支持ロッド１０の中心軸方向
に移動させることができる。

【００７０】また、図１０及び図１１に示されるよう
に、揺動ユニット１３は、ベアリングキャップ１５によ
ってその両端がエンジンブロック８に対して取り付けら
れている。このため、揺動ユニット１３は、一対のベア
リングキャップ１５による取付部を結んだ中心軸Ｐを中
心にして揺動可能となっている。ただし、揺動ユニット
１３の揺動可能な角度はそれほど大きくはない。そし
て、この中心軸Ｐに出力軸を一致させるようにモータ１
４がエンジンブロック８に固定されている。モータ１４
の出力軸と揺動ユニット１３とは、中心軸Ｐを中心にし
て同時に回転し得るように互いに嵌め合わされている。

【００７１】このため、モータ１４によって揺動ユニッ
ト１３を揺動させると、その内部に収納された支持ロッ
ド１０も中心軸Ｐを中心にして揺動されることになる。
この結果、コントロールロッド７の他端揺動中心７ａを
支持ロッド１０の中心軸方向に対してほぼ直角な方向に
円弧軌跡を描いて移動させることができる。即ち、モー
タ１２及びモータ１４を協調して制御することによっ
て、コントロールロッド７の他端揺動中心７ａを平面的
に（二次元的に）移動させることができる。なお、揺動
ユニット１３とエンジンブロック８との間の隙間には、
ゴムシール部材１３ａが配置されており、エンジンブロ
ック８内部の液密が保持されている。

【００７２】モータ１２０及びモータ１４は、図１１に
示されるように、互いにＣＰＵ１６に接続されている。
ＣＰＵ１６にはエンジン回転数やアクセル角度やその他
の情報が入力されており、これに基づいて最適なピスト
ンストローク量と圧縮比とがＣＰＵ１６によって算出さ
れ、モータ１２０及びモータ１４が制御される（最適な
ピストンストローク量及び圧縮比一旦算出せずに、モー
タ１２０及びモータ１４の制御量が直接算出されるよう
な制御とすることも可能）。このように、他端揺動中心
７ａを二次元的に移動させることができるので、ピスト
ン２のストローク量と圧縮比とをそれぞれ独立させて制
御することが可能となる。

【００７３】このように、ピストンストローク量と圧縮
比とを互いに独立して制御可能な場合、ピストンストロ
ーク量と圧縮比とについては主として以下の三つの傾向
を持って制御されることとなる。長ピストンストローク
・高圧縮比、長ピストンストローク・低圧縮比、短ピス
トンストローク・高圧縮比の三つである。なお、この三
つはあくまでも傾向であり、ピストンストローク量は最
小値から最大値にかけて連続的に可変制御できるし、圧
縮比も最小値から最高値にかけて連続的に可変制御でき
る。本実施形態では、短ピストンストローク・低圧縮比
は、あまりメリットがないので積極的に用いられない。

【００７４】エンジンは、ピストンストロークが長いほ
ど高トルクを得られる。このため、出力トルクが高いほ
ど（高負荷であるほど）ピストンストローク長が長くな
るように設定されている。また、一般に高圧縮比とした
方が高い出力（トルク）を得られるので、高トルク（高
負荷）・高回転時は圧縮比を高く設定しつつ、高トルク
（高負荷）低回転時にはノッキングの発生を抑止するた
め圧縮比を下げると好ましい。さらに、出力トルクが高
くない（低負荷）ときは、エンジン１での摩擦抵抗低減
による燃費改善を重視しつつ十分な出力も得るために、
短ピストンストローク・高圧縮比とされている。このよ
うにピストンストローク量と圧縮比とを可変制御するこ
とによって、最適な運転状態を創り出すことができる。

【００７５】本発明の内燃機関は、上述した実施形態に
限定されない。例えば、上述した図１に示される実施形
態においては、各ギア１１毎にそれぞれモータ１２を配
設した。しかし、隣接するギア１１同士を螺合させ、一
つのモータ１２のみで全てのギア１１を回転させても良
い。ただし、この場合は、隣り合うギア１１同士で回転
方向が異なるので、このような場合も支持ロッド１０の
進退動が同方向となるような配慮が必要である。

【００７６】

【発明の効果】請求項１に記載の可変ピストンストロー
ク型内燃機関によれば、軽負荷時には吸入空気量が少な
くなるが、ピストンストロークを小さい側に設定しつつ
吸入空気量制御を吸入空気量制御手段によって行う。吸
入空気量制御手段を用いずにピストンストロークを変え
ることによってのみ吸入空気量を少なくしようとする
と、圧縮時の燃焼室形状が扁平になりすぎて冷却損失が
増加して安定した燃焼が行えない。そこで、ピストンス
トロークを小さい側に設定しつつ吸入空気量制御を吸入
空気量制御手段によって行うことで、圧縮時の燃焼室形
状が扁平になりすぎないようにして安定して燃焼させ
る。一方、高負荷時には吸入空気量が多いので圧縮時の
燃焼室形状が扁平になりすぎるようなことはなく、冷却
損失が問題となるようなことはない。そこで、吸入空気
量制御手段を最大吸気側にして吸気抵抗を低減し、吸入
空気量制御はピストンストローク制御によって行う。こ
のようにすることによってポンピングロスを低減し、良
好な運転状態を得ることができる。

【００７７】請求項２に記載の発明によれば、エンジン
ブレーキ時にはピストンストローク量を大きい側に設定
してピストンとシリンダ内面との間に働く摩擦抵抗を増
大させる。これにより、大きな制動力を得られるように
している。そして、この間の吸入空気量制御は吸入空気
量制御手段によって行うことができる。

【００７８】請求項３に記載の可変ピストンストローク
型内燃機関によれば、ピストンストローク制御手段及び
吸入空気量制御手段に加えて、バルブタイミング制御手
段も用いて吸入空気量制御を行う。高負荷及び中負荷時
には、ピストンストロークを大きい側に設定すると共に
吸入空気量制御手段も吸入空気量を大きくなる側に設定
する。これに加えて、高負荷及び中負荷時の高回転域で
は吸気バルブの閉タイミングを遅閉側に設定して、より
多くの吸入空気量を得て高出力を実現する。

【００７９】請求項４に記載の発明によれば、高負荷及
び中負荷時の中回転域では吸気バルブの閉タイミングを
中間近傍に設定して、最適な出力と安定した燃焼とを実
現することができる。請求項５に記載の発明によれば、
軽負荷時には、ピストンストロークを中間近傍から小さ
い側に設定すると共に吸入空気量制御手段も吸入空気量
を中間近傍から小さくなる側に設定する。これに加え
て、吸気バルブの閉タイミングを早閉側に設定して安定
した燃焼を実現する。請求項６に記載の発明によれば、
エンジンブレーキ時は、吸入空気量制御手段が吸入空気
量を小さくなる側に設定する。これに加えて、吸気バル
ブの閉タイミングを早閉側に設定してより効果的なエン
ジンブレーキによる制動力を実現する。

【００８０】請求項７〜９に記載の可変ピストンストロ
ーク型内燃機関によれば、(1)各シリンダに配設された
二つの吸気バルブの一方のみを吸気時に閉じたり、(2)
各シリンダに配設された二つの吸気バルブの一方の吸気
ポートに吸気流制御バルブを配設して吸気流を制御した
り、(3)各シリンダに複数の点火プラグを配設して多点
点火を行ったりすることによって、ピストンストローク
量が小さいときの燃焼を安定化させることができる。

【００８１】請求項１０に記載の可変ピストンストロー
ク型内燃機関によれば、ピストンストローク量を大きい
側に設定し、かつ、高圧縮・低回転となるような状況で
は、各シリンダに配設した複数の点火プラグを用いて多
点点火を行うことによってノッキングによる内燃機関の
不安定化を防止することができる。

【００８２】請求項１１に記載の可変ピストンストロー
ク型内燃機関によれば、ピストンストローク量が小さい
ときに燃焼室が扁平となって火炎伝播が円滑に行われに
くくなって燃焼が遅れてノッキングが生じやすくなる傾
向があるが、ピストンが往復工程の上側にある間のクラ
ンクアングルを下側にある間のクランクアングルより小
さくされているので、ピストンが上死点近傍にとどまる
時間が減ってノッキングが生じにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可変ピストンストローク型内燃機関の
実施形態の断面図である。

【図２】エンジン回転数と出力トルクと吸入空気量制御
との関係を示すグラフである。

【図３】(a)はコントロールロッドの他端揺動中心が第
一象限に配置された状態を示す模式図、(b)はそのとき
のクランクアングルに対するピストン位置を示すグラフ
である。

【図４】(a)はコントロールロッドの他端揺動中心が第
二象限に配置された状態を示す模式図、(b)はそのとき
のクランクアングルに対するピストン位置を示すグラフ
である。

【図５】(a)はコントロールロッドの他端揺動中心が第
三象限に配置された状態を示す模式図、(b)はそのとき
のクランクアングルに対するピストン位置を示すグラフ
である。

【図６】(a)はコントロールロッドの他端揺動中心が第
四象限に配置された状態を示す模式図、(b)はそのとき
のクランクアングルに対するピストン位置を示すグラフ
である。

【図７】エンジン回転数と出力トルクと各種制御との関
係を示すグラフである。

【図８】クランクアングルとピストン位置との関係を示
すグラフである。

【図９】本発明の可変ピストンストローク型内燃機関の
他の実施形態の断面図である。

【図１０】本発明の可変ピストンストローク型内燃機関
の他の実施形態の分解斜視図である。

【図１１】本発明の可変ピストンストローク型内燃機関
の他の実施形態の斜視図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…ピストン２…シリンダ、４…コネク
ティングロッド、５…クランクシャフト、６…中間アー
ム、７…コントロールロッド、７ａ…他端揺動中心、８
…エンジンブロック、９…オイルパン、１０…支持ロッ
ド、１１…ギア、１２，１２０…モータ、１２ａ，１２
０ａ…ウォームギア、１３…揺動ユニット、１４…モー
タ、１７…吸気バルブ、１８…吸気ポート、１９…スロ
ットルバルブ（吸入空気量制御手段）、２１…可変バル
ブタイミング制御機構（可変バルブタイミング制御手
段）、２２…吸気流制御バルブ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｓ ３０１Ｚ Ｆ０２Ｐ 15/02 Ｆ０２Ｐ 15/02 Ｆターム(参考） 3G019 AB04 AB05 AC07 AC08 BB11 DB07 GA01 GA05 3G065 AA04 AA06 CA00 DA04 EA05 EA07 GA10 GA46 HA06 JA04 JA09 JA11 KA02 3G084 BA05 BA16 BA23 CA03 CA04 CA09 DA01 DA38 EA11 FA33 FA38 3G092 AA11 AA15 BA08 DA01 DA03 DC01 DG08 EA03 EA08 EA13 FA01 FA16 GA05 GA06 GA17 HA06X HA13X HC08X HE01Z HE03Z 3G301 HA08 HA19 JA22 KA08 KA09 KA24 LA01 LA07 LC03 MA00 NA08 NE11 NE16 PE01Z PE03Z

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンのストローク量を可変制御する
   ピストンストローク制御手段を備えた可変ピストンスト
   ローク型内燃機関であって、 前記ピストンのストローク制御手段による吸入空気量制
   御以外の吸入空気量制御手段をさらに備えており、 軽負荷時には前記ピストンストローク制御手段が前記ピ
   ストンのストローク量を小さい側に設定し、前記吸入空
   気量制御手段が吸入空気量制御を行い、 高負荷時には前記吸入空気量制御手段を最大吸気側に固
   定して前記吸入空気量制御手段による吸入空気量制御は
   行わず、前記ピストンストローク制御手段によって吸入
   空気量制御を行うことを特徴とする可変ピストンストロ
   ーク型内燃機関。
2. 【請求項２】 エンジンブレーキ時には前記ピストンス
   トローク制御手段が前記ピストンのストローク量を大き
   い側に設定し、前記吸入空気量制御手段が吸入空気量制
   御を行うことを特徴とする請求項１に記載の可変ピスト
   ンストローク型内燃機関。
3. 【請求項３】 ピストンのストローク量を可変制御する
   ピストンストローク制御手段を備えた可変ピストンスト
   ローク型内燃機関であって、 前記ピストンストローク制御手段による吸入空気量制御
   以外の吸入空気量制御手段と吸気バルブの開閉タイミン
   グを可変制御するバルブタイミング制御手段とをさらに
   備えており、 高負荷及び中負荷時に、前記ピストンストローク制御手
   段が前記ピストンのストローク量を大きい側に設定し、
   前記吸入空気量制御手段が吸入空気量を大きい側に設定
   し、かつ、 前記バルブタイミング制御手段が、高負荷及び中負荷時
   の高回転域で前記吸気バルブの閉タイミングを遅閉側に
   設定することを特徴とする可変ピストンストローク型内
   燃機関。
4. 【請求項４】 前記バルブタイミング制御手段が、高負
   荷及び中負荷時の中回転域で前記吸気バルブの閉タイミ
   ングを中間近傍に設定することを特徴とする請求項３に
   記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
5. 【請求項５】 軽負荷時に、前記ピストンストローク制
   御手段が前記ピストンストロークを中間近傍から小さい
   側に設定し、前記吸気量制御手段が吸入空気量を中間近
   傍から小さい側に設定し、かつ、 前記バルブタイミング制御手段が、前記吸気バルブの閉
   タイミングを早閉側に設定することを特徴とする請求項
   ４に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
6. 【請求項６】 エンジンブレーキ時に、前記吸気量制御
   手段が吸入空気量を小さい側に設定し、かつ、 前記バルブタイミング制御手段が、前記吸気バルブの閉
   タイミングを早閉側に設定することを特徴とする請求項
   ５に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
7. 【請求項７】 ピストンのストローク量を可変制御する
   ピストンストローク制御手段を備えた可変ピストンスト
   ローク型内燃機関であって、 各シリンダ毎に二つの吸気バルブを有し、吸気時に前記
   吸気バルブの一方を閉・他方を開とすることができる吸
   気バルブ制御手段をさらに備えており、 前記ピストンストローク制御手段が前記ピストンのスト
   ローク量を小さい側に設定したときには、前記吸気バル
   ブ制御手段によって各シリンダの前記吸気バルブの一方
   を閉・他方を開として吸気を行うことを特徴とする可変
   ピストンストローク型内燃機関。
8. 【請求項８】 ピストンのストローク量を可変制御する
   ピストンストローク制御手段を備えた可変ピストンスト
   ローク型内燃機関であって、 各シリンダ毎に二つの吸気バルブを有し、前記吸気バル
   ブの一方の吸気ポート近傍にシリンダ内の吸気流を制御
   する吸気流制御バルブをさらに備えており、 前記ピストンストローク制御手段が前記ピストンのスト
   ローク量を小さい側に設定したときには、前記吸気流制
   御バルブによって各シリンダの前記吸気バルブの一方か
   らの吸気を制限しつつ吸気を行うことを特徴とする可変
   ピストンストローク型内燃機関。
9. 【請求項９】 ピストンのストローク量を可変制御する
   ピストンストローク制御手段を備えた可変ピストンスト
   ローク型内燃機関であって、 各シリンダ毎に複数の点火プラグを有しており、 前記ピストンストローク制御手段が前記ピストンのスト
   ローク量を小さい側に設定したときには、各シリンダ毎
   に複数の前記点火プラグを点火させて多点点火を行うこ
   とを特徴とする可変ピストンストローク型内燃機関。
10. 【請求項１０】 ピストンのストローク量を可変制御す
    るピストンストローク制御手段を備えた可変ピストンス
    トローク型内燃機関であって、 各シリンダ毎に複数の点火プラグを有しており、 前記ピストンストローク制御手段が前記ピストンのスト
    ローク量を大きい側に設定し、かつ、高圧縮比・低回転
    であるときには、各シリンダ毎に複数の前記点火プラグ
    を点火させて多点点火を行うことを特徴とする可変ピス
    トンストローク型内燃機関。
11. 【請求項１１】 ピストンのストローク量を可変制御す
    るピストンストローク制御手段を備えた可変ピストンス
    トローク型内燃機関であって、 少なくとも前記ピストンストローク制御手段が前記ピス
    トンのストローク量を小さい側に設定したときには、前
    記ピストンがその往復工程の上側にある間のクランクア
    ングルが、下側にある間のクランクアングルより小さく
    なるように構成されていることを特徴とする可変ピスト
    ンストローク型内燃機関。