JP2008111398A - サイクル可変ストロークエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】筒内残留ガスの低減に好適なサイクル可変ストロークエンジンを提供する。
【解決手段】往復動するピストン２２によりクランク軸９を回転させ、１サイクル中のピストン２２の排気上死点位置（ＴＤＣ）と圧縮上死点位置（ＴＤＣ）とで異なるピストンストローク特性とするサイクル可変ストローク機構を備えるとともに、吸気弁６１のリフト・作動角を同時にかつ連続的に変更制御可能な可変動弁機構を備え、サイクル可変ストローク機構により排気上死点（排気ＴＤＣ）時の燃焼室容積を圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）時の容積より大きく設定したときに、可変動弁機構により吸気弁６１の閉時期を吸気下死点より進角させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、１サイクル中のピストンの排気上死点位置（ＴＤＣ）と圧縮上死点位置（ＴＤＣ）とが異なるピストンストローク特性を持つサイクル可変ストロークエンジンに関し、特に、筒内残留ガスの低減に好適なサイクル可変ストロークエンジンに関するものである。

従来から機関圧縮比を変更可能とするために、排気上死点におけるピストン位置と圧縮上死点におけるピストン位置とを異ならせるサイクル可変ストロークエンジンが提案されている（特許文献１参照）。

これは、ピストンのピストンピンに連結するアッパーリンクと、クランク軸のクランクピンに連結するロアリンクとを互いに連結すると共に、ロアリンクにこれらアッパーリンクおよびロアリンクの自由度を規制するコントロールリンクの一端を連結し、このコントロールリンクの他端を、回転シャフトの偏心軸部に揺動中心まわりに回転可能に外嵌し、この回転シャフトの回転角速度を、クランク軸の回転角速度の１／２に設定して構成している。これにより、排気上死点におけるピストン位置を、圧縮上死点におけるピストン位置よりも低く設定して、排気上死点近傍でのピストンと吸排気弁の干渉を回避しつつ、高圧縮比化を図るようにしている。
特開２００３−１３７６４号公報

しかしながら、上記従来例では、排気上死点におけるピストン位置を、圧縮上死点におけるピストン位置よりも低く設定していることにより、筒内残留ガス増大によるポンプロス低減、および、高膨張比によって燃費を改善することができるものの、筒内残留ガスが多いため、アイドル・低負荷時、特に冷機時は燃焼が不安定になりやすい。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、筒内残留ガスの低減に好適なサイクル可変ストロークエンジンを提供することを目的とする。

本発明は、往復動するピストンによりクランク軸を回転させ、１サイクル中のピストンの排気上死点位置（ＴＤＣ）と圧縮上死点位置（ＴＤＣ）とで異なるピストンストローク特性とするサイクル可変ストローク機構を備えるとともに、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大・縮小制御可能な可変動弁機構を備え、サイクル可変ストローク機構により排気上死点（排気ＴＤＣ）時の燃焼室容積を圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）時の容積より大きく設定したときに、可変動弁機構により吸気弁の閉時期を吸気下死点より進角させるようにした。

したがって、本発明では、サイクル可変ストローク機構により排気上死点（排気ＴＤＣ）時の燃焼室容積を圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）時の容積より大きく設定したときに、可変動弁機構により吸気弁の閉時期を吸気下死点より進角させるようにしたため、有効圧縮比が低い運転条件であっても、残留ガス低減が可能であり、燃焼改善により、燃費、排気が良好となる。

以下、本発明のサイクル可変ストロークエンジンを一実施形態に基づいて説明する。図１及び図２は、この発明に係るサイクル可変ストロークエンジンを構成するサイクル可変ストローク機構を示している。

図１、２において、機関本体の一部を構成するシリンダブロック２０には複数のシリンダ２１が気筒列に沿って形成され、各シリンダ２１内にはピストン２２が昇降可能に配設されている。各ピストン２２のピストンピン１は、複数のリンク、具体的にはアッパーリンク３及びロアリンク４により、クランク軸９のクランクピン２に機械的に連携されている。アッパーリンク３の一端はピストンピン１に回転可能に連結され、ロアリンク４はクランクピン２に回転可能に連結され、アッパーリンク３の他端とロアリンク４とは第１連結ピン２４を介して互いに回転可能に連結されている。クランク軸９にはカウンターウエイト９ａが設けられている。

前記ロアリンク４には、第２連結ピン２５を介してコントロールリンク５の一端５ａが回転可能に連結され、このコントロールリンク５の他端５ｂは、シリンダブロック２０に設けた揺動中心５ｃ回りに揺動可能に支持されている。ロアリンク４に連結するクランクピン２、第１連結ピン２４、及び第２連結ピン２５の連結位置は、同一直線上ではなく、略三角形状をなすように配置されている。

前記シリンダブロック２０に対するコントロールリンク５の揺動中心５ｃは、クランク軸９の回転に連動して回転する回転シャフト６により、その支持位置が変更されるよう構成している。即ち、回転シャフト６は、気筒列方向に延在し、複数のジャーナル部８で軸受ブラケット２６を介してシリンダブロック２０側に回転可能に支持されている。この回転シャフト６には、回転シャフト６自身の回転中心６ａであるジャーナル部８の軸心に対して偏心する円筒形又は円柱形の偏心軸部（偏心部）７が各気筒毎に固定又は一体形成されており、各偏心軸部７の外周面に、コントロールリンク５の他端５ｂが回転可能に外嵌している。即ち、コントロールリンク５の他端５ｂが偏心軸部７に回転可能に支持されており、この偏心軸部７の軸心が、機関本体に対するコントロールリンク５の揺動中心５ｃとなる。

また、クランク軸９の一端に固定される駆動プーリ１２Ａと、回転シャフト６の一端に固定される従動プーリ１２Ｂと、両プーリ１２Ａ，１２Ｂに架け渡されるプーリベルト１３と、により、クランク軸９から回転シャフト６へ回転動力を伝達する回転動力伝達機構を構成している。前記従動プーリ１２Ｂの半径は駆動プーリ１２Ａの半径の２倍に設定して、クランク軸９に対する回転シャフト６の回転速度が１／２となるようにしている。クランク軸９から回転シャフト６へ伝達される回転運動の減速比が２分の１に設定されているため、機関の１回のサイクル中に回転シャフト６が１回転することになる。

従って、クランク軸９に連動して回転シャフト６が回転すると、各サイクル単位で、偏心軸部７を介してコントロールリンク５の揺動中心５ｃの支持位置が移動するため、１サイクル中の２回のピストン往復運動のピストンストローク特性が互いに異なるものとできる。つまり、排気−吸気行程と圧縮−膨張行程とでピストンストローク特性が互いに異なるものとできる。

図３はピストン２２の上昇時（圧縮および排気）における上死点前９０°の時点におけるピストンピン１およびサイクル可変ストローク機構のレイアウト（Ａ）と、ピストン２２の上死点からの下降時（膨張および吸気）における上死点後９０°の時点のピストンピン１およびサイクル可変ストローク機構のレイアウト（Ｂ）とを示すものである。複リンクエンジンでは、コントロールリンク５とピストン２２の運動軸心の設定により、アッパーリンク３の揺動角は、回転方向で変化する。クランク軸９は上死点から回転シャフト６が配置されている方向に回転させるものとする。本実施形態では、ピストン上昇時は冷却損失低減のため、圧縮時および排気時におけるピストン速度を大とするように、上死点前９０°時のアッパーリンク３の揺動角を、上死点後９０°時のアッパーリンク３の揺動角より大きくなるように構成している。このため、圧縮行程時の冷却損失を低減することが可能となる。

図４はクランク軸９を上死点から回転シャフト６が配置されている方向に回転させ、且つ偏心軸部７を介してコントロールリンク５の揺動中心５ｃの支持位置を、排気上死点を含む排気−吸気行程の間で回転シャフト６の回転中心６ａより下降した位置とし、圧縮上死点を含む圧縮−膨張行程の間で回転シャフト６の回転中心６ａより上昇した位置となるよう回転シャフト６を回転させた場合におけるピストンストローク特性を示している。細い破線で示す特性は、排気上死点と圧縮上死点との高さが同一に設定された従来のエンジンにおけるピストンストローク特性である。

前記コントロールリンク５の揺動中心５ｃは、排気−吸気行程の間の排気上死点において最も下降した位置、即ち、ロアリンク４を介在させてピストン位置を上昇させ、また、圧縮−膨張行程の間の圧縮上死点において最も上昇した位置、即ち、ロアリンク４を介在させてピストン位置を下降させて、排気上死点におけるピストン高さ位置を圧縮上死点におけるピストン高さ位置より高くなるようにしている。

また、排気上死点におけるピストン位置が上昇されたことに伴い排気上死点におけるクランク角度位置がわずかに前進されている。これがため、排気上死点から吸気下死点までのクランク角度（θ１）は、吸気下死点から圧縮上死点までのクランク角度（θ２）より相対的に大きくなっている。

図５は図４に示すピストンストローク特性のサイクル可変ストローク機構により得られたピストン速度特性を示すものである。この特性によれば、排気時最大ピストン速度（点）からピストン速度ゼロ（排気上死点）となるクランク角度（θ３）は、圧縮時最大ピストン速度（点）からピストン速度ゼロ（圧縮上死点）となるクランク角度（θ４）より大きくなっている。

前記排気上死点（排気ＴＤＣ）高さが圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）高さより高く設定していることにより、筒内残留ガスが低減され、吸気下死点以降の圧縮行程が開始される時点に吸気弁が閉弁するような有効圧縮比が低い条件であっても燃焼を安定させることができる。

また、排気上死点（排気ＴＤＣ）〜吸気下死点（吸気ＢＤＣ）のクランク角度が、吸気下死点（吸気ＢＤＣ）〜圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）のクランク角度より大きい角度であるため、圧縮行程に要する時間をそれだけ短縮でき、冷却損失を低減させることができ、燃焼改善により、燃費性能を向上できるとともにそれだけ排気が良好となる。

図１、２に戻り、従動ギア１０Ｂから回転シャフト６への回転動力伝達経路には、クランク軸９の回転位相に対する回転シャフト６の回転位相を変更する回転位相変更機構１１が設けられている。この回転位相変更機構１１は、例えばクランク軸９の回転位相に対するカムシャフトの位相を変更するヘリカルギアやベーンを用いた周知のバルブタイミング調整機構（ＶＴＣ）の構造を応用することができ、油圧又は電磁ソレノイド等により駆動される。回転位相変更機構１１は、図示しないエンジンコントロールユニットからの制御信号に基づいて作動され、回転シャフト６のクランク軸９に対する位相をエンジンの運転状態に応じて可変制御される。

この回転位相変更機構１１により、機関運転状態に応じてクランク軸９の回転位相に対する回転シャフト６の回転位相を変更することにより、偏心軸部７を介してコントロールリンク５の揺動中心５ｃの支持位置を変化させ、リンク３，４の姿勢を変化させて、機関圧縮比を変更することができる。

次に、本実施形態のサイクル可変ストロークエンジンに適用する、吸気弁閉時期を可変とする可変動弁機構について、その構成説明図である、図６に基づいて説明する。内燃機関の吸気弁側可変動弁機構は、吸気弁のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構５１と、そのリフトの中心角の位相（図示しないクランク軸に対する位相）を進角もしくは遅角させる位相可変機構７１と、を組合せて構成している。

前記リフト・作動角可変機構５１について、先ず説明する。なお、このリフト・作動角可変機構５１は、本出願人が先に提案したものであるが、例えば特開平１１−１０７７２５号公報等によって公知となっているので、その概要のみを説明する。リフト・作動角可変機構５１は、シリンダヘッド上部のカムブラケット（図示せず）に回転自在に支持された駆動軸５２と、この駆動軸５２に、圧入等により固定された偏心カム５３と、上記駆動軸５２の上方位置に同じカムブラケットによって回転自在に支持されるとともに駆動軸５２と平行に配置された制御軸６２と、この制御軸６２の偏心カム部６８に揺動自在に支持されたロッカアーム５６と、各吸気弁６１の上端部に配置されたタペット６０に当接する揺動カム５９と、を備える。

前記偏心カム５３とロッカアーム５６とはリンクアーム５４によって連係され、ロッカアーム５６と揺動カム５９とはリンク部材５８によって連係されている。前記駆動軸５２は、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軸によって駆動される。前記偏心カム５３は、駆動軸５２の軸心から所定量だけオフセットした点を中心とした円形外周面を有し、この外周面には、リンクアーム５４の環状部が回転可能に嵌合している。

前記ロッカアーム５６は、略中央部が上記偏心カム部６８によって揺動可能に支持され、その一端部に、連結ピン５５を介して前記リンクアーム５４のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン５７を介して上記リンク部材５８の上端部が連係している。前記偏心カム部６８は、制御軸６２の軸心から偏心しており、制御軸６２の角度位置に応じてロッカアーム５６の揺動中心は変化する。

前記揺動カム５９は、駆動軸５２の外周に嵌合して回転自在に支持され、側方へ延びた端部に、連結ピン６７を介して前記リンク部材５８の下端部が連係している。この揺動カム５９の下面には、駆動軸５２と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成され、これらの基円面ならびにカム面が、揺動カム５９の揺動位置に応じてタペット６０の上面に当接するようになっている。即ち、前記基円面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５９が揺動してカム面がタペット６０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ップ区間が設けられている。

前記制御軸６２は、一端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ６３によって所定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・作動角制御用アクチュエータ６３は、例えばウォームギア６５を介して制御軸６２を駆動するサーボモータ等からなり、エンジンコントロールユニット６９からの制御信号によって制御される。制御軸６２の回転角度は、制御軸センサ６４によって検出される。

以上のように構成されたリフト・作動角可変機構５１は、駆動軸５２が回転すると、偏心カム５３のカム作用によってリンクアーム４を上下動させ、これに伴ってロッカアーム５６が揺動する。このロッカアーム５６の揺動は、リンク部材５８を介して揺動カム５９へ伝達され、該揺動カム５９を揺動させる。この揺動カム５９のカム作用によって、タペット６０が押圧され、吸気弁６１をリフトさせるよう作用する。

前記リフト・作動角制御用アクチュエータ６３を介して制御軸６２の角度を変化させると、ロッカアーム５６の初期位置が変化し、揺動カム５９の初期揺動位置が変化する。例えば偏心カム部６８が図の上方へ位置しているとすると、ロッカアーム５６は全体として上方へ位置し、揺動カム５９の連結ピン６７側の端部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５９の初期位置は、そのカム面がタペット６０から離れる方向に傾く。従って、駆動軸５２の回転に伴って揺動カム５９が揺動した際に、基円面が長くタペット６０に接触し続け、カム面がタペット６０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。

逆に、偏心カム部６８が図の下方へ位置しているとすると、ロッカアーム５６は全体として下方へ位置し、揺動カム５９の連結ピン６７側の端部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５９の初期位置は、そのカム面がタペット６０に近付く方向に傾く。従って、駆動軸５２の回転に伴って揺動カム５９が揺動した際に、タペット６０と接触する部位が基円面からカム面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。

前記偏心カム部６８の初期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、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。各部のレイアウトによるが、例えば、リフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁６１の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。

前記位相可変機構７１は、前記駆動軸５２の前端部に設けられたスプロケット７２と、このスプロケット７２と上記駆動軸５２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アクチュエータ７３と、から構成されている。前記スプロケット７２は、図示しない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、クランク軸に連動している。前記位相制御用アクチュエータ７３は、例えば油圧式、電磁式などの回転型アクチュエータからなり、エンジンコントロールユニット６９からの制御信号によって制御されている。この位相制御用アクチュエータ７３の作用によって、スプロケット７２と駆動軸５２とが相対的に回転し、バルブリフトにおける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。この位相可変機構７１の制御状態は、駆動軸５２の回転位置に応答する駆動軸センサ６６によって検出される。なお、リフト・作動角可変機構５１ならびに位相可変機構７１の制御は、エンジン運転条件と合わせ、ＥＣＵにより最適に制御される。以上に示す可変動弁機構を吸気弁側に備えた本実施形態のサイクル可変ストロークエンジンは、スロットル弁に依存せずに、吸気弁６１の可変制御によって吸気量を制御することもできる。

次に、図７に基づいて、代表的な運転条件における吸気弁６１のバルブリフト特性の制御について説明する。図６は、運転領域の中で、主にリフト量に着目して吸気量の制御が行われるバルブリフト制御域と、主にバルブタイミングに着目して吸気量の制御が行われるバルブタイミング制御域と、を示している。上記バルブリフト制御域は、アイドルを含む極低負荷域に相当する。

本実施形態のサイクル可変ストロークエンジンは、排気上死点（排気ＴＤＣ）高さが圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）高さより高く設定しているため、筒内残留ガスを低減でき、それによるノック限界を拡大でき、燃焼が改善され、出力が向上する等、燃費・出力の両立を図ることができる。

アイドル等の極低負荷域においては、吸気弁６１のリフト量を極小リフトとする。これは特に、リフト中心角の位相が吸気量に影響しない程度にまで小さなリフト量となる。そして、位相可変機構７１によるリフト中心角の位相は、進角した位置とし、これにより、閉時期を下死点より早め位置とする。

このように極小リフトとすることによって、吸気流が吸気弁６１の間隙においてチョークした状態となり、極低負荷域で必要な微小流量が安定的に得られる。そして、閉時期が下死点より早め位置となり、有効圧縮比が低い運転条件であっても、排気上死点（排気ＴＤＣ）高さが圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）高さより高く設定していることにより、残留ガスが低減されているため、極小リフトによるガス流動の向上と相俟って、比較的良好な燃焼を確保できる。

前記吸気弁６１の閉時期は、図４において、吸気行程中のＩＶＣ位置として示している。この場合に、排気上死点から吸気弁閉時期（ＩＶＣ）までのクランク角度（θ５）は、吸気弁閉時のピストン位置から圧縮行程時における圧縮上死点までのクランク角度（θ６）よりも大きくなっている。これは、圧縮行程における冷却損失に晒されている時間が短く、冷却損失が低減されることであり、それにより燃焼が改善され、燃費が向上するとともに排気が良好となる。

アイドル等の極低負荷域よりも負荷の大きな低負荷領域（補機負荷が加わっているアイドル状態を含む）においては、吸気弁６１のリフト・作動角を大きくし、かつリフト中心角は進角した位置とする。このときには、上述したように、バルブタイミングをも考慮して吸気量制御が行われることになり、吸気弁閉時期を早めることで、吸気量が比較的少量に制御される。この結果、リフト・作動角はある程度大きなものとなり、吸気弁６１によるポンピングロスが低減する。

なお、アイドル等の極低負荷域における極小リフトでは、前述したように、位相を変更しても吸気量は殆ど変化しないので、極低負荷域から低負荷域へと移行する場合には、位相変更よりも優先して、リフト・作動角を拡大する必要がある。空調用コンプレッサ等の補機の負荷が加わった場合も同様である。

さらに負荷が増加し、燃焼が安定してくる中負荷域では、吸気弁６１のリフト・作動角をさらに拡大しつつ、リフト中心角の位相を進角させる。リフト中心角の位相は、中負荷域のある点で、最も進角した状態となる。これにより、内部ＥＧＲが利用され、一層のポンピングロス低減が図れる。

また、最大負荷時には、さらにリフト・作動角を拡大し、かつ最適なバルブタイミングとなるように位相可変機構７１を制御する。なお、図示するように、機関回転数によっても最適なバルブリフト特性は異なるものとなる。なお、前記燃焼状態は燃料霧化、圧縮行程温度による影響が大きいので、機関温度を検知することが簡便である。

なお、上記実施形態において、吸気弁閉時期を可変とする可変動弁機構として、吸気弁６１のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構５１と、そのリフトの中心角の位相（図示しないクランク軸に対する位相）を進角もしくは遅角させる位相可変機構７１と、が組み合わされたものについて説明したが、図８に示すように、吸気弁および排気弁を、電気信号によって開閉する電磁式の構成とするものであってもよい。

なお、この可変動弁機構は、本出願人が先に提案したものであるが、例えば特開２００１−１７３４７０号公報等によって公知となっているので、その概要のみを説明する。この吸気弁６１および排気弁の電磁駆動装置（可変動弁装置）は、弁体８０の弁軸８１にプレート状の可動子８２を取付け、この可動子８２をスプリング８３，８４により中立位置に付勢している。そして、この可動子８２の下側に開弁用電磁コイル８５を配置し、上側に閉弁用電磁コイル８６を配置している。

そして、開弁させる際は、上側の閉弁用電磁コイル８６への通電を停止した後、下側の開弁用電磁コイル８５に通電して、可動子８２を下側へ吸着することにより、弁体８０をリフトさせて開弁させる。逆に、閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル８５への通電を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル８６に通電して、可動子８２を上側へ吸着することにより、弁体８０をシート部に着座させて閉弁させる。このような構成の可変動弁機構により、低中負荷領域において、吸気弁６１の閉時期あるいはリフト量の可変制御によって吸気量を負荷に応じて制御することもできる。

また、上記実施形態において、サイクル可変ストロークエンジンの回転シャフト６の駆動機構として、クランク軸９からの回転動力を１／２回転とする回転動力伝達機構を介して回転シャフト６へ伝達するものについて説明したが、図示はしないが、クランク軸９とは独立した駆動用アクチュエータにより回転シャフト６をクランク軸回転数の１／２回転数で回転させるようにとてもよい。この場合には、また、クランク軸９の回転と一義的に連動させるのではなく、サイクル内において自由なモードで上死点位置および下死点位置と、そのクランク角度位置を調整することができる。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）往復動するピストン２２によりクランク軸９を回転させ、１サイクル中のピストン２２の排気上死点位置（ＴＤＣ）と圧縮上死点位置（ＴＤＣ）とで異なるピストンストローク特性とするサイクル可変ストローク機構を備えるとともに、吸気弁６１のリフト・作動角を同時にかつ連続的に変更制御可能な可変動弁機構を備え、サイクル可変ストローク機構により排気上死点（排気ＴＤＣ）時の燃焼室容積を圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）時の容積より大きく設定したときに、可変動弁機構により吸気弁６１の閉時期を吸気下死点より進角させるようにした。このため、有効圧縮比が低い運転条件であっても、残留ガス低減が可能であり、燃焼改善により、燃費、排気が良好となる。

（イ）排気上死点から吸気弁閉時期までのクランク角度は、圧縮時における吸気弁閉時期のピストン位置から圧縮上死点までのクランク角度より大きくされていることにより、残留ガス低減と同時に、圧縮行程時の冷却損失の低減が可能となり、燃焼が改善され、燃費、排気が良好となる。

（ウ）排気上死点から吸気下死点までのクランク角度は、吸気下死点から圧縮上死点までのクランク角度より大きくされていることにより、残留ガス低減と同時に、圧縮クランク角度を減少でき、冷却損失低減が可能となり、燃焼改善により、燃費、排気が良好となる。

（エ）排気行程時における最大ピストン速度となるクランク位置からピストン速度ゼロとなる排気上死点のクランク位置までのクランク角度は、圧縮行程時における最大ピストン速度となるクランク位置からピストン速度ゼロとなる圧縮上死点のクランク位置までのクランク角度より大きくされていることにより、残留ガス低減と同時に、圧縮クランク角度減少でき、冷却損失低減が可能となり、燃焼改善により、燃費、排気が良好となる。特に、吸気弁閉時期が早いエンジンでは、冷却損失の低減効果大であり、燃費、排気が良好となる。

（オ）サイクル可変ストローク機構は、ピストン２２のピストンピン１とクランク軸９のクランクピン２とを複数のリンク３、４で連携した複リンク式のピストン−クランク装置を備え、前記複数のリンク３、４の自由度を規制するコントロールリンク５は、その一端が上記複数のリンク３、４の一つに回転可能に連結されるとともに、コントロールリンク５の他端が揺動中心５Ｃまわりに揺動可能に支持され、クランク軸９の回転に対して１／２の回転速度で同期回転されることにより、簡素なリンク構成で、排気上死点におけるピストン位置が、圧縮上死点におけるピストン位置よりも高くするエンジンシステムを構築できる。

（カ）クランク軸９のクランクピン２が上死点位置に接近するクランク角度９０度手前の時点におけるアッパーリンク３の揺動角が、前記上死点を通過後クランク角度９０度前方の時点におけるアッパーリンク３の揺動角より大きくなる回転方向にクランク軸９が回転されることにより、上記した（ア）、（イ）の効果を達成できる。

（キ）コントロールリンク５の揺動中心５Ｃは、クランク軸９と直交する面内において、クランク軸９を挟んでピストン２２の中心とは反対側に配置され、クランク軸９はピストン２２の上死点位置からクランクピン２を前記揺動中心５Ｃ側へ回転させる方向に回転されることにより、上記した（ア）、（イ）の効果を達成できる。

本発明の一実施形態を示すサイクル可変ストロークエンジンの断面図。 同じくサイクル可変ストローク機構の概略構成図。 サイクル可変ストローク機構の上死点前クランク角度９０度（Ａ）および上死点後クランク角度９０度（Ｂ）での作動状態を示す概念図。 本実施形態のサイクル可変ストロークエンジンのピストンストローク特性を示す特性図。 本実施形態のサイクル可変ストロークエンジンのピストン速度特性を示す特性図。 可変動弁機構を示す斜視図。 バルブリフト制御域とバルブタイミング制御域とを示す特性図。 可変動弁機構の別の実施例を示す概略図。

符号の説明

１ ピストンピン
２ クランクピン
３ アッパーリンク
４ ロアリンク
５ コントロールリンク
５Ｃ 揺動中心
６ 回転シャフト
７ 偏心軸部
９ クランク軸
１１ 回転位相変更機構
５１ リフト・作動角可変機構
５２…駆動軸
５３…偏心カム
５６…ロッカアーム
５８…リンク部材
５９…揺動カム
６１…吸気弁
６２…制御軸
６９…エンジンコントロールユニット
７１…位相可変機構

Claims (7)

1. 往復動するピストンによりクランク軸を回転させ、１サイクル中のピストンの排気上死点位置（ＴＤＣ）と圧縮上死点位置（ＴＤＣ）とで異なるピストンストローク特性とするサイクル可変ストローク機構を備えるとともに、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に変更制御可能な可変動弁機構を備え、
   前記サイクル可変ストローク機構により排気上死点（排気ＴＤＣ）時の燃焼室容積を圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）時の容積より大きく設定したときに、可変動弁機構により吸気弁の閉時期を吸気下死点より進角させることを特徴とするサイクル可変ストロークエンジン。
2. 前記排気上死点から吸気弁閉時期までのクランク角度は、圧縮時における吸気弁閉時期のピストン位置から圧縮上死点までのクランク角度より大きくされていることを特徴とする請求項１に記載のサイクル可変ストロークエンジン。
3. 前記排気上死点から吸気下死点までのクランク角度は、吸気下死点から圧縮上死点までのクランク角度より大きくされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサイクル可変ストロークエンジン。
4. 前記排気行程時における最大ピストン速度となるクランク位置からピストン速度ゼロとなる排気上死点のクランク位置までのクランク角度は、圧縮行程時における最大ピストン速度となるクランク位置からピストン速度ゼロとなる圧縮上死点のクランク位置までのクランク角度より大きくされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のサイクル可変ストロークエンジン。
5. 前記サイクル可変ストローク機構は、ピストンのピストンピンとクランク軸のクランクピンとを複数のリンクで連携した複リンク式のピストン−クランク装置を備え、
   上記複数のリンクの自由度を規制するコントロールリンクは、その一端が上記複数のリンクの一つに回転可能に連結されるとともに、コントロールリンクの他端が揺動中心回りに揺動可能に支持され、クランク軸の回転に対して１／２の回転速度で同期回転されることにより、排気上死点におけるピストン位置が、圧縮上死点におけるピストン位置よりも高くすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のサイクル可変ストロークエンジン。
6. 前記クランク軸のクランクピンが上死点位置に接近するクランク角度９０度手前の時点におけるアッパーリンクの揺動角が、前記上死点を通過後クランク角度９０度前方の時点におけるアッパーリンクの揺動角より大きくなる回転方向にクランク軸が回転されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のサイクル可変ストロークエンジン。
7. 前記コントロールリンクの揺動中心は、クランク軸と直交する面内において、クランク軸を挟んでピストンの中心とは反対側に配置され、クランク軸はピストンの上死点位置からクランクピンを前記揺動中心側へ回転させる方向に回転されることを特徴とする請求項５に記載のサイクル可変ストロークエンジン。