JP2007303448A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】運転性能の向上を図ると共に、容易に副室を設けることができる可変圧縮比内燃機関を提供すること。
【解決手段】１つの吸気バルブ４６と２つの排気バルブを設け、これらの吸気バルブ４６と排気バルブとは、共に電磁駆動弁４０により作動可能に設ける。これにより、吸気バルブ４６と排気バルブとを、任意のバルブタイミングで開閉できる。また、シリンダヘッド５には、主燃焼室１５に連通した副室１６を設け、この副室１６と主燃焼室１５との連通及び遮断を切り替えると共に電磁駆動弁４０により作動する副室バルブ４８を設ける。これにより、任意のタイミングで副室バルブ４８を開閉でき、適切なタイミングで圧縮比を変化させることができる。また、この副室１６は、１つのみ設けられている吸気バルブ４６の近傍に設けることにより、容易に形成することができる。これらの結果、運転性能の向上を図ると共に、容易に副室１６を設けることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可変圧縮比内燃機関に関するものである。特に、この発明は、副室を開閉することにより圧縮比を変化させることのできる可変圧縮比内燃機関に関するものである。

従来の内燃機関では、高出力化を図るため圧縮比を高くしているものがあるが、圧縮比を高くした場合、高負荷時にノッキングが発生する虞がある。このため、従来の内燃機関では、高圧縮比に伴うノッキングの低減を図るために、様々な手法が用いられている。例えば、特許文献１に記載の可変圧縮比エンジン、即ち可変圧縮比内燃機関では、燃焼室に開口する副室を設け、この副室を、カム駆動式のポペット弁からなる副室バルブにより適宜開閉している。これにより、燃料の燃焼時において燃焼圧力が高くなった際に、副室バルブを開くことにより、燃焼ガスを燃焼室から副室に逃がすことができるので、燃料圧力の低減を図ることができる。この結果、ノッキングの発生を抑制することができる。

特開平５−１８７２７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の可変圧縮比内燃機関では、燃焼室に開口した副室を設け、この副室を副室バルブで開閉することにより圧縮比を変化させているが、燃焼室には吸気弁や排気弁が設けられているため、副室を設けるのは困難なものとなっている。また、近年の内燃機関では、運転時の出力性能の向上を図るため、吸気弁や排気弁を電磁駆動弁により設けるものが考え出されている。このような電磁駆動弁は、より適切なタイミングで弁を開閉する際に用いられるが、吸気弁や排気弁と同様に適切な弁の開閉を図るため、副室バルブも電磁駆動弁により設ける場合には、副室バルブを設けることが、さらに困難なものとなる虞がある。即ち、電磁駆動弁はカム駆動式と比較してバルブステム周辺の大きさが大きくなるため、副室バルブに電磁駆動弁を用いる場合、副室バルブを設けることが、さらに困難なものとなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、運転性能の向上を図ると共に、容易に副室を設けることができる可変圧縮比内燃機関を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る可変圧縮比内燃機関は、燃料が燃焼可能の形成された主燃焼室と、前記主燃焼室に接続されると共に前記主燃焼室に供給する前記燃料と空気との混合気、または前記空気が通る吸気通路と、前記主燃焼室に接続されると共に前記主燃焼室で燃焼した前記燃料の燃焼後の排気ガスが通る排気通路と、前記主燃焼室に連通した副室と、電磁駆動により作動可能に設けられると共に、前記主燃焼室と前記吸気通路との開閉を行なう吸気弁と、電磁駆動により作動可能に設けられると共に、前記主燃焼室と前記排気通路との開閉を行ない、且つ、前記吸気弁と異なる数で設けられる排気弁と、電磁駆動により作動可能に設けられると共に、前記主燃焼室と前記副室との開閉を行なう副室弁と、を備えることを特徴とする。

この発明では、吸気弁及び排気弁は、共に電磁駆動により作動可能に設けられている。これにより、吸気弁や排気弁を、運転状況に応じて適切なタイミングで開閉することができるので、可変圧縮比内燃機関運転時の運転性能の向上を図ることができる。また、吸気弁と排気弁の数を異ならせて設けることにより、吸気弁と排気弁とをそれぞれ複数で、且つ、同数にして配置した状態と同様な配置になるように、副室及び副室弁を設けることができる。つまり、吸気弁と排気弁とをそれぞれ複数で、且つ、同数にして配置した状態から吸気弁または排気弁のいずれか一方の１つを取り除き、この部分に副室及び副室弁を設けることができる。これにより、容易に副室を設けることができる。これらの結果、運転性能の向上を図ると共に、容易に副室を設けることができる。

また、この発明に係る可変圧縮比内燃機関は、前記吸気弁は１つ設けられており、且つ、前記排気弁は複数設けられていることを特徴とする。

この発明では、吸気弁が１つであり、排気弁が複数であるため、より確実に運転性能の向上を図りつつ、副室及び副室弁を設けることができる。つまり、排気弁は主燃焼室内の圧力が高い状態で開弁するため、吸気弁よりも開弁時における電気エネルギーが、より多く必要であるが、吸気弁は主燃焼室内の圧力が比較的低い状態で開くため、容易に開弁することができる。これにより、吸気弁の弁径を大きくしても容易に吸気弁を開弁することができるので、吸気効率を落とすことなく、吸気弁と排気弁の数を異ならせることができる。即ち、より確実に運転性能の向上を図りつつ、副室及び副室弁を設けることができる。この結果、より確実に運転性能の向上を図ると共に、容易に副室を設けることができる。

また、この発明に係る可変圧縮比内燃機関は、前記排気弁は１つ設けられており、且つ、前記吸気弁は複数設けられていることを特徴とする。

この発明では、排気弁が１つであり、吸気弁が複数であるため、副室を設ける際の自由度を高くすることができる。つまり、通常、吸気弁よりも排気弁の方が弁径が小さいため、排気弁側の方が、スペース的に余裕がある。このため、排気弁を１つにし、通常排気弁が設けられる位置に副室及び副室弁を設けることにより、副室を設ける際の形状や大きさ、位置などの自由度が高くなる。この結果、より容易に副室を設けることができる。

また、この発明に係る可変圧縮比内燃機関は、前記副室弁は電磁駆動弁の弁体が用いられており、前記電磁駆動弁は、前記副室弁を閉じる手段として少なくとも永久磁石を有していることを特徴とする。

この発明では、副室弁を作動させる電磁駆動弁に、副室弁を閉じる手段として永久磁石を有している。このように、副室弁を閉じる手段として永久磁石を有することにより、電磁駆動弁を閉弁する際の保持電流を低減させる、若しくは保持電流を流すことなく、副室弁を閉じた状態で保持することができる。また、副室弁は、主燃焼室内の圧力が高くなった際に副室弁を開き、主燃焼室の圧力を下げるので、内燃機関の運転時には、副室弁は閉じられている場合が多い。従って、副室弁を閉じる手段として永久磁石を有することにより、内燃機関の運転時には閉じられている場合が多い副室弁を、保持電流を低減する、若しくは保持電流を流さずに、閉じた状態で保持することができる。これにより、副室弁を作動させる電磁駆動弁で使用する電流を低減させることができる。この結果、電力消費量の低減を図ることができる。

本発明に係る可変圧縮比内燃機関は、運転性能の向上を図ると共に、容易に副室を設けることができる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る可変圧縮比内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例に係る可変圧縮比内燃機関の概略図であり、後述する図２のＢ−Ｂ断面図である。同図に示す可変圧縮比内燃機関１は、複数の気筒３を有しており、各気筒３は内部に主燃焼室１５が形成されたシリンダヘッド５及びシリンダブロック６を有している。また、シリンダヘッド５には、主燃焼室１５に連通して設けられた副室１６が形成されている。また、シリンダブロック６の内部には、気筒３内を往復運動可能に設けられたピストン１０が内設されている。また、シリンダヘッド５は、シリンダブロック６の、当該シリンダブロック６におけるピストン１０が上死点に向かう方向側の端部に、ガスケット７を介して固定されている。このように形成される各気筒３において、主燃焼室１５は、シリンダヘッド５、シリンダブロック６及びピストン１０によって画成されると共にシリンダヘッド５側の部分が略半球状の形状で形成されているため、可変圧縮比内燃機関１の運転時に燃料が燃焼可能に形成されている。また、副室１６は、主燃焼室１５に連通して主燃焼室１５から凹んだ形状で、所定の容積を有して形成されている。

また、シリンダヘッド５には、点火プラグ２５と、電磁駆動弁４０とが設けられており、これらの点火プラグ２５及び電磁駆動弁４０は、複数形成される気筒３のそれぞれの気筒３に設けられており、電磁駆動弁４０は、各気筒３に複数設けられている。また、点火プラグ２５は、高電圧をかけた際に放電する点火部２６を有し、この点火部２６が主燃焼室１５内に位置するように設けられている。

また、電磁駆動弁４０には、当該電磁駆動弁４０に電流を供給することにより往復運動が可能な弁体４５が、各電磁駆動弁４０に設けられている。また、主燃焼室１５には吸気通路２１と排気通路（図示省略）とが接続されており、吸気通路２１と主燃焼室１５との接続部分、及び排気通路と主燃焼室１５との接続部分には、吸排気通路バルブシート２３が設けられている。同様に、副室１６が主燃焼室１５に連通している部分には、副室バルブシート１７が設けられている。また、電磁駆動弁４０は、この吸気通路２１側と排気通路側、及び副室１６に設けられており、吸気通路２１側に設けられる電磁駆動弁４０は吸気側電磁駆動弁４１、排気通路側に設けられる電磁駆動弁４０は排気側電磁駆動弁（図示省略）、副室１６に設けられる電磁駆動弁４０は副室電磁駆動弁４３となっている。

また、これらのように設けられる電磁駆動弁４０の弁体４５は、往復運動をすることにより気筒３内を開閉可能な吸排気バルブ、または副室弁を開閉可能なバルブとして設けられている。詳しくは、電磁駆動弁４０の弁体４５のうち、吸気側電磁駆動弁４１の弁体４５は、往復運動をすることにより吸気通路２１と主燃焼室１５との開閉を行なう吸気弁である吸気バルブ４６として設けられている。つまり、吸気バルブ４６は、往復運動をすることにより吸気通路２１と主燃焼室１５とを連通または遮断するように設けられている。また、電磁駆動弁４０の弁体４５のうち、排気側電磁駆動弁の弁体４５は、往復運動をすることにより排気通路と主燃焼室１５との開閉を行なう排気弁である排気バルブ４７（図２参照）として設けられている。つまり、排気バルブ４７は、往復運動をすることにより排気通路と主燃焼室１５とを連通または遮断するように設けられている。

さらに、電磁駆動弁４０の弁体４５のうち、副室電磁駆動弁４３の弁体４５は、往復運動をすることにより副室１６と主燃焼室１５との開閉を行なう副室弁である副室バルブ４８として設けられている。つまり、副室バルブ４８は、往復運動をすることにより副室１６と主燃焼室１５とを連通または遮断するように設けられている。これらのように、電磁駆動弁４０は、弁体４５が往復運動をすることにより、吸気バルブ４６や排気バルブ４７、及び副室バルブ４８の開弁や閉弁が可能に設けられている。即ち、吸気バルブ４６、排気バルブ４７、及び副室バルブ４８は、電磁駆動により作動可能に設けられている。

電磁駆動弁４０が有する弁体４５は、略円柱形に形成された軸であるバルブステム５０に連結されており、バルブステム５０は、シリンダヘッド５の内部に固定されたバルブガイド５１により軸方向に変位可能に保持されている。このバルブステム５０には、当該バルブステム５０の両端部のうち、弁体４５側の端部の反対側に位置する端部付近にロアリテーナ５５が保持されている。さらに、このロアリテーナ５５が保持されている側のバルブステム５０の端部には、非磁性材料によって略円筒形の形状で形成された軸であるアーマチャシャフト５２が接続されている。

また、ロアリテーナ５５における弁体４５側には、螺旋状に形成されたバネ部材であるロアスプリング５６が配設されており、ロアリテーナ５５に当接している。このロアスプリング５６のロアリテーナ５５側に位置する端部の反対側の端部、即ち、弁体４５側の端部は、シリンダヘッド５に当接している。このロアスプリング５６は、ロアリテーナ５５に対して、アーマチャシャフト５２方向の付勢力を与えており、ロアリテーナ５５を介してバルブステム５０及びアーマチャシャフト５２もロアスプリング５６によって同方向の付勢力が与えられている。

また、アーマチャシャフト５２の両端部のうち、バルブステム５０側に位置する端部の反対側の端部には、アッパリテーナ６０が固定されている。さらに、アッパリテーナ６０における前記弁体４５側の反対側には、螺旋状に形成されたバネ部材であるアッパスプリング６１が配設されており、アッパリテーナ６０に当接している。

また、このアッパスプリング６１の周囲には、その外周を取り巻くように略円筒形の形状で形成された外筒６８が配設されている。このように円筒形の形状で形成される外筒６８における、前記弁体４５側に位置する端部の反対側の端部には、当該外筒６８に螺合したアジャストボルト６６が設けられている。アッパスプリング６１は、アッパリテーナ６０に当接している側の反対側の端部が、このアジャストボルト６６に当接している。また、アッパスプリング６１は、アッパリテーナ６０に対して、ロアリテーナ５５方向の付勢力を与えており、アッパリテーナ６０を介してアーマチャシャフト５２及びバルブステム５０もアッパスプリング６１によって同方向の付勢力が与えられている。

また、アーマチャシャフト５２の外周には、アーマチャ５３が接合されている。このアーマチャ５３は、軟磁性材料で構成された環状の部材となっている。このアーマチャ５３におけるアッパリテーナ６０側には、アッパコイル６２及びアッパコア６３が配設されており、アーマチャ５３におけるロアリテーナ５５側には、ロアコイル５７及びロアコア５８が配設されている。これらのアッパコア６３及びロアコア５８は、共に磁性材料で構成された部材となっている。

また、アッパコア６３及びロアコア５８は、中央部に貫通孔が形成された略円筒形の形状で形成されており、アーマチャシャフト５２は、アッパコア６３及びロアコア５８に形成された貫通孔を通り、摺動可能に保持されている。また、アッパコイル６２及びロアコイル５７は、駆動回路（図示省略）に接続されている。この駆動回路は、当該可変圧縮比内燃機関１を搭載する車両（図示省略）に設けられるＥＣＵ（図示省略）から供給される制御信号に応じてアッパコイル６２及びロアコイル５７に駆動電流である励磁電流を供給する。

また、前記外筒６８はアッパスプリング６１の周囲からロアコア５８の周囲にかけて形成されており、外筒６８はアッパコア６３及びロアコア５８の周囲にも形成されている。アッパコア６３とロアコア５８とは、双方の間に所定の間隔が確保されるように、外筒６８により保持されている。また、アジャストボルト６６は、外筒６８に螺合しているので、螺合している部分をねじ込むことにより外筒６８に対する位置を調整することができ、アジャストボルト６６に当接しているアッパスプリング６１の外筒６８に対する相対的な位置を調整することができる。これにより、アッパスプリング６１に当接しているアッパリテーナ６０及びアッパリテーナ６０が固定されているアーマチャシャフト５２を介してアーマチャ５３の位置を調整することがでる。

電磁駆動弁４０は、吸気側電磁駆動弁４１、排気側電磁駆動弁、及び副室電磁駆動弁４３の全ての電磁駆動弁４０が同様な構成で形成されている。また、これらの電磁駆動弁４０のうち、少なくとも副室電磁駆動弁４３は、吸気側電磁駆動弁４１よりも小型のものが用いられており、また、排気側電磁駆動弁は、吸気側電磁駆動弁４１よりも開弁時の力が強いものが用いられている。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。電磁駆動弁４０により作動する吸気バルブ４６や排気バルブ４７、副室バルブ４８は、吸気バルブ４６が１つ、排気バルブ４７が２つ、副室バルブ４８が１つ設けられている。これらの吸気バルブ４６、排気バルブ４７、副室バルブ４８は、点火プラグ２５を中心として四方に形成されている。つまり、２つの排気バルブ４７が隣り合って並び、２つの排気バルブ４７のうち、１つの排気バルブ４７と吸気バルブ４６とが隣り合って並び、２つの排気バルブ４７のうち、他方の排気バルブ４７と副室バルブ４８とが隣り合って並び、さらに、吸気バルブ４６と副室バルブ４８とが隣り合って並んでいる。また、吸気バルブ４６と排気バルブ４７とは、大きさ、或いは弁径を比較した場合に、排気バルブ４７よりも吸気バルブ４６の方が大きくなっている。

この実施例に係る可変圧縮比内燃機関１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。可変圧縮比内燃機関１の運転中は、混合気に含まれる燃料が主燃焼室１５で燃焼し、この燃焼によりピストン１０がシリンダブロック６内で往復運動を繰り返す。これにより、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程を１つのサイクルとしてこのサイクルを繰り返して運転し、ピストン１０の往復運動に連動して、コネクティングロッド（図示省略）を介して当該ピストン１０に連結されたクランクシャフト（図示省略）が回転する。

各行程の概略は、まず、吸気行程では、燃料と空気との混合気が、吸気通路２１を通って主燃焼室１５に供給される。次に、圧縮行程では、主燃焼室１５に供給された混合気を圧縮する。次に、燃焼行程では、点火プラグ２５の点火部２６が放電することにより、混合気に含まれる燃料が主燃焼室１５で燃焼する。次に、排気行程では、主燃焼室１５で燃焼した燃料の燃焼後の排気ガスが排気通路を通って排出される。これらの行程が１つのサイクルとなり、可変圧縮比内燃機関１の運転中は、このサイクルが繰り返される。なお、混合気を主燃焼室１５に供給する際には、吸気通路２１からは空気のみ供給し、主燃焼室１５内で燃料をインジェクタ（図示省略）から噴射することにより、主燃焼室１５に混合気を供給してもよい。

また、このように可変圧縮比内燃機関１を運転する際には、ＥＣＵから制御信号を受けた駆動回路が電磁駆動弁４０に対して励磁電流を供給することにより、電磁駆動弁４０を作動させる。この作動は、詳しくは、可変圧縮比内燃機関１の運転時には、ＥＣＵから制御信号を駆動回路に対して送信し、制御信号を受けた駆動回路が電磁駆動弁４０のアッパコイル６２やロアコイル５７に対して励磁電流を供給する。これにより、アッパコイル６２やロアコイル５７に電磁力が発生し、この電磁力に伴いアッパコア６３やロアコア５８にも電磁力が発生する。

このため、例えばアッパコア６３に電磁力が発生すると、アーマチャ５３はその電磁力によってアッパコア６３に吸引され、アーマチャ５３はアッパコア６３の方向に移動する。これにより、このアーマチャ５３の移動に伴って弁体４５も移動し、弁体４５が吸排気通路バルブシート２３などのバルブシートに接触することにより、当該電磁駆動弁４０が有する弁体４５は閉弁する。反対に、ロアコア５８に電磁力が発生すると、アーマチャ５３はその電磁力によってロアコア５８に吸引され、アーマチャ５３はロアコア５８の方向に移動する。これにより、このアーマチャ５３の移動に伴って弁体４５も移動し、弁体４５が吸排気通路バルブシート２３などのバルブシートから離れることにより、当該電磁駆動弁４０が有する弁体４５は開弁する。可変圧縮比内燃機関１の運転時には、このように電磁駆動弁４０を作動させることにより、吸気バルブ４６、排気バルブ４７、副室バルブ４８をそれぞれ適宜開弁や閉弁をする。

具体的には、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７は、当該可変圧縮比内燃機関１の各行程に応じて、通常の内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングと同様なタイミングで開閉する。また、副室バルブ４８は、当該可変圧縮比内燃機関１の運転時において、通常運転時、即ち、気筒３内の圧力が比較的低い場合には、閉弁する。このように、通常運転時には副室バルブ４８を閉弁することにより、主燃焼室１５と副室１６とは隔離されるので、主燃焼室１５内の混合気や燃焼ガスは副室１６内に流れ込まず、圧縮比が高い状態で運転することができる。

図３は、図１に示す副室バルブが開弁した状態を示す説明図である。また、副室バルブ４８は、可変圧縮比内燃機関１の運転時において、高負荷時など気筒３内の圧力が高くなった際には開弁する。このように、気筒３内の圧力が高くなった際に副室バルブ４８を開弁することにより、主燃焼室１５と副室１６とは連通するので、主燃焼室１５内の混合気や燃焼ガスは副室１６内に流れ込み、主燃焼室１５での圧力は低減する。また、副室バルブ４８を開弁することにより、主燃焼室１５内の混合気や燃焼ガスは副室１６内に流れ込むので、圧縮比は低くなる。これにより、主燃焼室１５での圧力が高くなることに起因して発生するノッキングが抑制される。なお、気筒３内の圧力は、圧力を検出する圧力検出センサ（図示省略）によって検出してもよく、また、運転状態に応じた気筒３内の圧力を予めマップとしてＥＣＵに記憶しておき、そのマップから気筒３内の圧力を推定して副室バルブ４８を開閉させてもよい。

以上の可変圧縮比内燃機関１は、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７は、共に電磁駆動により作動可能に設けられている。これにより、吸気バルブ４６や排気バルブ４７を、運転状況に応じて適切なタイミングで開閉することができるので、当該可変圧縮比内燃機関１運転時の運転性能の向上を図ることができる。また、副室１６を設け、運転状況に応じて副室バルブ４８を開閉して圧縮比を変更することにより、高負荷時などに圧縮比が高くなり過ぎることを抑制でき、圧縮比が高くなり過ぎる事に起因するノッキングなどの不具合を抑制することができる。また、吸気バルブ４６と排気バルブ４７との数を異ならせて設けることにより、吸気バルブ４６と排気バルブ４７とをそれぞれ複数で、且つ、同数にして配置した状態と同様な配置になるように、副室１６及び副室バルブ４８を設けることができる。つまり、実施例に係る可変圧縮比内燃機関１では、吸気バルブ４６と排気バルブ４７とを２つずつにして配置した状態から吸気バルブ４６の１つを取り除き、この部分に副室１６及び副室バルブ４８を設けている。このように、吸気バルブ４６と排気バルブ４７との数を異ならせることにより、容易に副室１６を設けることができる。これらの結果、運転性能の向上を図ると共に、容易に副室１６を設けることができる。

また、吸気バルブ４６が１つであり、排気バルブ４７が複数であるため、より確実に運転性能の向上を図りつつ、副室１６及び副室バルブ４８を設けることができる。つまり、排気バルブ４７は主燃焼室１５内での燃料の燃焼後、主燃焼室１５内の圧力が高い状態で開弁するため、吸気バルブ４６よりも開弁時にアッパコイル６２に多くの励磁電流を供給する必要がある。このため、開弁時における電気エネルギーは、吸気バルブ４６を開弁する場合よりも、より多く必要である。一方、吸気バルブ４６は主燃焼室１５内の圧力が比較的低い状態で開くため、容易に開弁することができる。これにより、吸気バルブ４６の弁径を大きくしても容易に吸気バルブ４６を開弁することができるので、吸気効率を落とすことなく、吸気バルブ４６と排気バルブ４７との数を異ならせることができる。即ち、より確実に運転性能の向上を図りつつ、副室１６及び副室バルブ４８を設けることができる。この結果、より確実に運転性能の向上を図ると共に、容易に副室１６を設けることができる。

また、主燃焼室１５を開閉する各バルブを、１つの吸気バルブ４６と、２つの排気バルブ４７と、１つの副室バルブ４８との４つのバルブにより構成している。これにより、主燃焼室１５におけるシリンダヘッド５側の部分の形状を略半球状の形状で形成することができる。従って、主燃焼室１５内で燃料が燃焼した際に、混合気全体に火炎が伝播し易くなるため、燃焼効率の向上を図ることができる。この結果、より確実に運転性能の向上を図ることができる。

また、副室１６を吸気バルブ４６側に設けているので、副室１６を排気バルブ４７側に設けた場合と比較して、副室１６内の温度を低くすることができる。これにより、副室バルブ４８を開き、燃焼ガスを副室１６内に導いた際に、副室１６内の燃焼ガスの温度が高くなり過ぎる事を抑制できるので、より確実にノッキングの抑制を図ることができる。この結果、より確実に運転性能の向上を図ることができる。

また、副室バルブ４８と吸気バルブ４６とは隣り合って並んでいるため、混合気にタンブル流を発生させて気筒３内を流すようにした場合には、副室バルブ４８の開弁時に、タンブル流を副室１６内に導くことができる。これにより、副室１６内の掃気性を向上させることができる。この結果、より確実に運転性能の向上を図ることができる。

図４は、実施例に係る可変圧縮比内燃機関の変形例を示す要部詳細図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。この変形例の場合、図１は図４のＣ−Ｃ断面図として示される。なお、実施例に係る可変圧縮比内燃機関１は、吸気バルブ４６が１つで排気バルブ４７が２つ設けられているが、吸気バルブ４６や排気バルブ４７の数は、これ以外の数でもよい。例えば、図４に示すように、吸気バルブ４６は２つ、排気バルブ４７は１つで、さらに１つの副室バルブ４８が設けられていてもよい。この場合、吸気バルブ４６、排気バルブ４７、副室バルブ４８は、実施例に係る可変圧縮比内燃機関１と同様に点火プラグ２５を中心として四方に形成されている。詳しくは、２つの吸気バルブ４６が隣り合って並び、２つの吸気バルブ４６のうち、１つの吸気バルブ４６と排気バルブ４７とが隣り合って並び、２つの吸気バルブ４６のうち、他方の吸気バルブ４６と副室バルブ４８とが隣り合って並び、さらに、排気バルブ４７と副室バルブ４８とが隣り合って並んでいる。即ち、副室１６は、排気バルブ４７側に設けられている。

排気バルブ４７は、主燃焼室１５内での燃料の燃焼後、主燃焼室１５内の圧力が高い状態で開弁するため、開弁時における電気エネルギーは、吸気バルブ４６を開弁する場合よりも、より多く必要である。このため、排気側電磁駆動弁は、吸気側電磁駆動弁４１よりも開弁時の力が強いものが用いられているが、副室バルブ４８を排気バルブ４７側に設けることにより、副室電磁駆動弁４３として、容易に排気側電磁駆動弁と同じものを用いることができる。これにより、副室電磁駆動弁４３として、開弁時の力が強い電磁駆動弁４０を用いることができるので、副室バルブ４８の開弁のタイミングを自由に設定することができ、より適切なタイミングで主燃焼室１５と副室１６との開閉を行なうことができる。また、排気バルブ４７が１つであり、吸気バルブ４６が２つであるため、副室１６を設ける際の自由を高くすることができる。つまり、通常、吸気バルブ４６よりも排気バルブ４７の方が弁径が小さいため、排気バルブ４７側の方が、スペース的に余裕がある。このため、排気バルブ４７を１つにし、通常排気バルブ４７が設けられる位置に、副室１６及び副室バルブ４８を設けることにより、副室１６を設ける際の形状や大きさ、位置などの設定の自由度が高くなる。これらの結果、より確実に運転性能の向上を図ると共に、より容易に副室１６を設けることができる。

図５は、実施例に係る可変圧縮比内燃機関の変形例を示す説明図である。また、実施例に係る可変圧縮比内燃機関１では、電磁駆動弁４０は、ロアコイル５７やアッパコイル６２に励磁電流を供給することによりロアコア５８やアッパコア６３に電磁力を発生させ、アーマチャ５３を吸引しているが、アーマチャ５３は、励磁電流による電磁力以外により吸引してもよい。例えば、図５に示すように、副室電磁駆動弁４３は、副室バルブ４８を閉じる手段として永久磁石７０を有していてもよい。副室バルブ４８を閉じる手段として永久磁石７０を用いることにより、電磁駆動弁４０を閉弁する際の保持電流を低減させる、若しくは保持電流を流すことなく、副室バルブ４８を閉じた状態で保持することができる。また、副室バルブ４８は、主燃焼室１５内の圧力が高くなった際に副室バルブ４８を開き、主燃焼室１５の圧力を下げるので、可変圧縮比内燃機関１の運転時には、副室バルブ４８は閉じられている場合が多い。従って、副室バルブ４８を閉じる手段として永久磁石７０を用いることにより、可変圧縮比内燃機関１の運転時には閉じられている場合が多い副室バルブ４８を、保持電流を低減する、若しくは保持電流を流さずに、閉じた状態で保持することができる。これにより、副室電磁駆動弁４３で使用する電流を低減させることができる。この結果、電力消費量の低減を図ることができる。

以上のように、本発明に係る可変圧縮比内燃機関は、運転中に圧縮比の変更が可能な内燃機関に有用であり、特に、副室の開閉により圧縮比を変更する内燃機関に適している。

本発明の実施例に係る可変圧縮比内燃機関の概略図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す副室バルブが開弁した状態を示す説明図である。 実施例に係る可変圧縮比内燃機関の変形例を示す要部詳細図である。 実施例に係る可変圧縮比内燃機関の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１ 可変圧縮比内燃機関
３ 気筒
５ シリンダヘッド
６ シリンダブロック
７ ガスケット
１０ ピストン
１５ 主燃焼室
１６ 副室
１７ 副室バルブシート
２１ 吸気通路
２３ 吸排気通路バルブシート
２５ 点火プラグ
２６ 点火部
４０ 電磁駆動弁
４１ 吸気側電磁駆動弁
４３ 副室電磁駆動弁
４５ 弁体
４６ 吸気バルブ
４７ 排気バルブ
４８ 副室バルブ
５０ バルブステム
５１ バルブガイド
５２ アーマチャシャフト
５３ アーマチャ
５５ ロアリテーナ
５６ ロアスプリング
５７ ロアコイル
５８ ロアコア
６０ アッパリテーナ
６１ アッパスプリング
６２ アッパコイル
６３ アッパコア
６６ アジャストボルト
６８ 外筒
７０ 永久磁石

Claims (4)

1. 燃料が燃焼可能の形成された主燃焼室と、
   前記主燃焼室に接続されると共に前記主燃焼室に供給する前記燃料と空気との混合気、または前記空気が通る吸気通路と、
   前記主燃焼室に接続されると共に前記主燃焼室で燃焼した前記燃料の燃焼後の排気ガスが通る排気通路と、
   前記主燃焼室に連通した副室と、
   電磁駆動により作動可能に設けられると共に、前記主燃焼室と前記吸気通路との開閉を行なう吸気弁と、
   電磁駆動により作動可能に設けられると共に、前記主燃焼室と前記排気通路との開閉を行ない、且つ、前記吸気弁と異なる数で設けられる排気弁と、
   電磁駆動により作動可能に設けられると共に、前記主燃焼室と前記副室との開閉を行なう副室弁と、
   を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
2. 前記吸気弁は１つ設けられており、且つ、前記排気弁は複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関。
3. 前記排気弁は１つ設けられており、且つ、前記吸気弁は複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関。
4. 前記副室弁は電磁駆動弁の弁体が用いられており、
   前記電磁駆動弁は、前記副室弁を閉じる手段として少なくとも永久磁石を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変圧縮比内燃機関。

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