JPH11324623A - 吸気弁作動制御装置を備えたエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この吸気弁作動制御装置を備えたエンジン
は，吸気弁の開閉を電磁力でアシストしつつブースト圧
力で駆動制御し，エンジン作動状態に応じて圧縮比を適
正に制御する。 【解決手段】 このガスエンジンは，排気管１１に設け
た発電・電動機を備えたターボチャージャ１５，吸気弁
４を閉弁させるバルブスプリング２３，電流供給で吸気
弁４を開弁すると共にリフト状態を保持し且つ電流遮断
で吸気弁４をばね力で閉鎖する電磁力駆動装置６を有す
る。吸気弁４をブースト圧力と電磁力駆動装置６の電磁
力で駆動して弁開度及び開弁期間を調節して適正な圧縮
比に制御する。吸気弁４は，ブースト圧力によってばね
力に抗して開弁され，電磁力によって開弁状態に保持さ
れ，電磁力を遮断することでばね力で閉弁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，排気ガスエネル
ギで駆動される発電・電動機を持つターボチャージャを
備えた吸気弁作動制御装置を備えたエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，天然ガスを主燃料とするガスエン
ジンは，コージェネレーションシステムや車両用として
開発が進められている。ガスエンジンとして，天然ガス
を燃料とし，該ガス燃料を副室に供給し，エンジンの圧
縮行程上死点近傍で制御弁を開放して燃焼室から副室に
圧縮空気を流入させてガス燃料と空気とを混合させて燃
焼させる副室式ガスエンジンが知られている（特開平６
−３３７８５号公報参照）。また，コージェネレーショ
ンシステムは，エンジンの出力を発電機によって電気エ
ネルギとして取り出し，排気ガスが有する熱エネルギを
熱交換器によって水を加熱して温水にし，該温水を給湯
用として利用しているものである（特開平６−１０８８
６５号公報参照）。

【０００３】特開平６−１０８８６５号公報に開示され
たコージェネレーション型ガスエンジンは，排気ガスを
ターボチャージャ，エネルギ回収装置及び蒸気発生装置
を通して排気ガス温度を低下させ，低温の排気ガスをＥ
ＧＲに使用してＮＯ_X を低減するものであり，遮熱型ガ
スエンジンからの排気ガスによってターボチャージャを
駆動し，該ターボチャージャからの排気ガスで発電機を
備えたエネルギ回収装置を駆動する。該コージェネレー
ション型ガスエンジンは，エネルギ回収装置からの排気
ガスを熱交換器の蒸気発生装置に送り込み，蒸気発生装
置で水を蒸気に変換し，該蒸気で蒸気タービンを駆動し
て電気エネルギとして回収する。

【０００４】また，特開平３−１１１２０号公報に開示
されたエンジンの電磁バルブ制御装置は，ミラーサイク
ルで駆動される早閉じタイプであり，吸排気バルブを電
磁力で開閉作動する電磁バルブ駆動装置とエンジン負荷
及び吸入空気温度を検出する各検出手段と，各検出手段
によるエンジン負荷検出値が所定の設定負荷以下及び吸
入空気温度検出値が所定の設定温度以上の検出信号に応
答して前記吸気バルブのバルブ閉鎖時期を吸入行程の途
中で閉鎖し，他の検出信号に応答して前記吸気バルブの
閉鎖を定常時期で閉鎖する制御を行なうコントローラを
有するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで，ミラーサイ
クルで駆動されるエンジンは，圧縮比を小さくし，膨張
比を大きくする作動が行われている。ミラーサイクル
は，吸気弁の開度を上死点から下死点までの期間に閉じ
る早期閉鎖タイプと，下死点から上死点の間に閉じる遅
延閉鎖タイプがある。一般に，エンジンの始動時には，
圧縮比は大きい方が良く，エンジンが暖機された後には
圧縮比が小さく膨張比が大きい方が良い。一方，ガスエ
ンジンについて，圧縮比は，熱効率と相関して高い方が
熱効率が高くなるので，高い方が好ましいことになる。
ガスエンジンについて，上記の条件を満足させるために
は，シリンダに吸気される空気量を減少させ，膨張比を
大きくできるミラーサイクルで作動されることが好まし
いことになる。また，天然ガスの着火燃焼は，燃焼室の
温度が低いと，なかなか発生しないので，ガスエンジン
は，通常，圧縮比が高めに設定されている。ガスエンジ
ンは，圧縮比が高いと，熱効率がアップされるので，圧
縮比を高くしたいが，圧縮比が高くなると，異常燃焼即
ちノッキングが発生し易くなるので，熱効率をアップさ
せると共に異常燃焼の発生を防止するため圧縮比をどの
ような値に設定するかが問題である。

【０００６】一方，ガスエンジンにおいて，エンジンの
排気管に発電・電動機を備えたターボチャージャを取り
付けたタイプでは，発電・電動機を制御することによっ
て燃焼室の送り込むブースト圧力を制御することができ
るので，エンジン負荷に応じて空気量を変化させること
ができる。また，吸排気弁を電磁力駆動装置で作動でき
る電磁弁で構成すると，バルブ開度やバルブタイミング
を自由に変更することができるが，電磁弁の最大の欠点
は，起動力を大きくしなければならないことであるが，
起動力を大きく構成すると大型化になって構成上好まし
くない。即ち，一般に，電磁力を利用して吸気弁，排気
弁等の弁を開弁する場合には，最初は磁性体と電磁石と
のクリアランスが大きいため，極めて大きい起動力を要
するが，開弁状態の磁性体と電磁石とが吸着した状態で
は上記クリアランスが無いので，開弁状態を保持する保
持力は十分なものとなる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の課題を解決することであり，吸気弁の開弁時期を制御
してミラーサイクルで作動し，エンジン負荷に応じて吸
入空気量と圧縮比をブースト圧力を調節して制御するも
のであり，始動と暖機運転時には吸気弁の開放期間を短
くし，ターボチャージャでブースト圧力を上昇させ，電
磁力のアシストによってブースト圧力を調整して吸気弁
のリフトを行い，暖機運転後には，吸気弁の閉弁位置を
早めて吸入空気量をカットするか又は遅らせて吸入空気
を吸気ポートへ逆流させて圧縮比を低減させると共に圧
縮端の最高圧力を低下させ，吸入空気量の低減を補うた
めターボチャージャを駆動してブースト圧力を上昇さ
せ，着火燃焼を確実に発生させ，また，燃焼の不安定な
部分負荷時には発電・電動機の電動機運転によりターボ
チャージャを作動してブースト圧力を上げることから成
る吸気弁作動制御装置を備えたエンジンを提供すること
である。

【０００８】この発明は，燃焼室へ吸入空気を供給する
ためシリンダヘッドに形成された吸気ポートに配置され
た吸気弁，前記燃焼室から排気ガスを排出するため前記
シリンダヘッドに形成された排気ポートに配置された排
気弁，前記燃焼室を構成するシリンダ内を往復動するピ
ストン，前記排気ポートに連通する排気管に設けられた
発電・電動機を備えたターボチャージャ，前記吸気ポー
トを閉鎖する方向に前記吸気弁を付勢するバルブスプリ
ング，及び電流供給によって前記吸気弁を開弁すると共
に開弁状態を保持し且つ電流遮断によって前記吸気弁を
ばね力で閉弁するように作動する電磁力駆動装置を具備
し，前記吸気弁の開弁始めの駆動力を前記ターボチャー
ジャによるブースト圧力を高めることにより与えると共
に前記開弁始め以後の開弁動作を前記電磁力駆動装置の
電磁力で駆動して弁開度及び開弁期間を調節して前記シ
リンダ内への空気量を制御することから成る吸気弁作動
制御装置を備えたエンジンに関する。

【０００９】前記吸気弁は前記ターボチャージャによっ
て過給されたブースト圧力によって前記バルブスプリン
グのばね力に抗してリフトされると共に，前記電磁力駆
動装置の電磁力によって前記吸気弁が開弁状態に保持さ
れ，前記電磁力駆動装置の電磁力を遮断することによっ
てばね力で前記吸気弁が閉弁される。従って，前記吸気
弁は，前記ターボチャージャをの発電・電動機の制御に
よって調整されたブースト圧力と前記電磁弁駆動装置の
電磁力のアシストで開弁し，前記電磁弁駆動装置への電
流の遮断で閉弁することができるという極めて簡単な構
成によって作動制御することができる。

【００１０】前記吸気弁は動弁機構のカムプロファイル
に従って前記バルブスプリングのばね力に抗してリフト
され，前記動弁機構の下部に設けた電磁石装置の電磁力
によって前記吸気弁が前記カムプロファイルの作動とは
独立して開弁状態に保持され，前記電磁石装置の電磁力
を遮断することによってばね力で前記吸気弁が閉弁され
る。従って，前記吸気弁は，動弁機構のカムプロファイ
ルに従って開弁し，前記電磁弁駆動装置への電流の遮断
で閉弁することができるという極めて簡単な構成によっ
て作動制御することができる。

【００１１】エンジン負荷に応じて前記ターボチャージ
ャの前記発電・電動機を制御して前記燃焼室へ供給され
る空気量及び実際の圧縮比が制御される。

【００１２】前記電磁力駆動装置は，始動時及び始動直
後の暖機運転時には，前記吸気弁の開弁リフトを通常リ
フトにして圧縮比を高くし，前記暖機運転の後には前記
吸気弁を前閉鎖又は遅延閉鎖で作動して実圧縮比を小さ
くさせるように制御する。

【００１３】前記電磁力駆動装置が前記吸気弁を前閉鎖
又は遅延閉鎖で作動した時には，又は燃焼の不安定な部
分負荷の時には，前記ターボチャージャの前記発電・電
動機を電動機運転して吸入空気の圧力を増大させるよう
に制御する。また，前記発電・電動機を電動機運転する
場合には，バッテリ又はエンジン出力軸に取り付けた発
電機によって駆動することができるものである。

【００１４】前記電磁石装置は，前記吸気弁の弁ステム
に取り付けられた磁性体，及び前記シリンダヘッドに取
り付けられ且つ前記磁性体を吸引する電磁石から構成さ
れている。

【００１５】この吸気弁作動制御装置を備えたエンジン
は，上記のように，吸気弁を電磁力のアシストでブース
ト圧力で作動でき，吸気弁の開度をエンジン負荷に応じ
て自在に調整し，圧縮比及び空気量を適正に制御すると
共に，吸気弁の開閉時期による空気量の不足をブースト
圧力の制御によって適正空気量を確保し，適正な圧縮比
に制御することができる。即ち，電磁力を利用して吸気
弁と排気弁を開放する場合には，最初は磁性体と電磁石
とのクリアランスが大きいため，極めて大きい起動力を
要するが，最初の起動力として，上記のようにブースト
圧力を利用することによって吸気弁のリフトをスムース
にすることができ，吸気弁の開弁状態で磁性体と電磁石
とが吸着してクリアランスが無いので，それらの開弁状
態を保持する保持力は十分なものとなる。

【００１６】このエンジンでは，先ず，ターボチャージ
ャの発電・電動機を電動機運転してブースト圧力を高く
し，吸入行程になってピストンが下降運動すると，シリ
ンダ内が負圧になって吸気弁をリフトさせる力が作用
し，吸気弁が吸気ポートを開放する。同時に，ブースト
圧力即ち吸気圧が吸気弁を押圧しているので，吸気弁は
移動を早め，吸気弁に設けられた電磁力駆動装置が作動
して吸気弁をリフトさせる。吸気弁が吸気ポートを全開
すると，電磁石装置で吸気弁を吸気ポートの開放位置に
保持するが，バルブスプリングは吸気弁を閉鎖する方向
に作用している。吸気弁が吸気ポートを閉鎖する時に
は，シリンダ内に空気が充満し，ピストンが上方向に移
動しているので，吸気弁は常に吸気ポートの閉鎖方向に
作用しているので，電磁石装置への電流を遮断すると，
吸気弁はバルブスプリングのばね力で急激に移動して吸
気ポートを閉鎖する。また，リニア式動弁装置及び電磁
石装置の閉鎖側接点を設置しておけば，吸気弁を遅延閉
鎖側で自由に閉鎖制御することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるた吸気弁作動制御装置を備えたエンジンの実施例
を説明する。図１はこの発明による吸気弁作動制御装置
を備えたエンジンの一実施例を示す断面図，図２は図１
のエンジンに設けたターボチャージャを示す説明図，及
び図３は図１のエンジンにおける吸気弁と排気弁とのバ
ルブタイミングを示す線図である。

【００１８】この発明による吸気弁作動制御装置を備え
たエンジンは，天然ガス，軽油，ガソリン等を燃料と
し，例えば，コージェネレーションシステム，車両等に
適用できる単気筒タイプ又は多気筒タイプのエンジンに
構成されている。この吸気弁作動制御装置を備えたエン
ジンは，特に，吸入行程，圧縮行程，膨張行程及び排気
行程から成るミラーサイクルによって作動され，エンジ
ン負荷，エンジン回転数，吸気温度，燃焼室壁温等の作
動条件に応じて電磁力駆動装置６及びターボチャージャ
１５の作動を制御して吸気弁４の開閉タイミングを制御
し，空気量及び圧縮比を適正に制御することを特徴とし
ている。このエンジンは，そのクランク軸即ちエンジン
出力軸にエンジン回転力を電力に変換する発電機を設け
ることができる。このエンジンは，単気筒タイプに形成
された場合には，図１に示すように，シリンダヘッド２
に排気管１１と吸気管１２がそれぞれ直接取り付けら
れ，また，多気筒タイプに形成された場合には，シリン
ダヘッド２に吸気マニホルド３６を介して吸気管１２が
且つ排気マニホルド２４を介して排気管１１がそれぞれ
取り付けられる。

【００１９】このエンジンは，例えば，シリンダブロッ
ク３に形成された孔部１７に配置された燃焼室１を構成
するシリンダ２０を形成するシリンダライナ１６，シリ
ンダブロック３にガスケット４５を介在して取り付けら
れたシリンダヘッド２，シリンダヘッド２の動弁機構を
覆うカバー３０，及びシリンダ２０内を往復動するピス
トン５３から構成されている。吸気弁４は，バルブスプ
リング２３のばね力によって吸気ポート１３を閉鎖方向
に付勢され，電磁弁駆動装置６によって吸気ポート１３
を閉鎖方向に付勢され，バルブガイド４８にガイドされ
て上下動される。排気弁５は，通常のカム式動弁機構に
よってバルブガイド４９にガイドされて上下動されるも
のであり，排気弁５の弁ステム８の端部に取り付けられ
たバルブリフタ２７，バルブリフタ２７を回転によって
上下動させるカム９，弁ステム８の端部に固定されたコ
ッタ４７を介して取り付けられたバルブスプリングリテ
ーナ２８，及びバルブスプリングリテーナ２８とシリン
ダヘッド２の上面４６との間に設置されたバルブスプリ
ング２９から構成されている。

【００２０】このエンジンは，シリンダヘッド２に形成
された吸気ポート１３と排気ポート１４，吸気ポート１
３を開閉するため吸気ポート１３に配置された吸気弁
４，排気ポート１４を開閉するため排気ポート１４に配
置された排気弁５，排気ポート１４に排気マニホルド２
４を通じて連通する排気管１１，排気管１１に設けられ
た発電・電動機３３を備えたターボチャージャ１５，吸
気弁４の吸気ポート１３の開閉作動を行なう電磁力駆動
装置６，及び排気弁５の排気ポート１４の開閉作動を行
なう動弁機構から構成されている。電磁力駆動装置６
は，吸気弁４の吸気ポート１３の開放期間，開閉タイミ
ング等を制御して吸入空気量や圧縮比を制御することが
できる。燃焼室１から排出される排気ガスは，排気管１
１を通じてターボチャージャ１５のタービン３１に送り
込まれる。

【００２１】このエンジンは，吸気弁４の開放によって
ターボチャージャ１５のコンプレッサ３２からの空気が
吸気管１２を通じて吸気ポート１３から燃焼室１に供給
される。ミラーサイクルでは，エンジンの全負荷と部分
負荷では筒内圧力が異なり，全負荷では高く，また部分
負荷では低くなる。

【００２２】ターボチャージャ１５は，図２に示すよう
に，排気ガスによって駆動されるタービン３１，タービ
ン３１にシャフト３９によって連結され且つタービン３
１によって駆動されるコンプレッサ３２，及びシャフト
３９に対して設けた発電・電動機３３から構成されてい
る。タービン３１は，排気管１１から送り込まれた排気
ガスによって回転し，タービン３１で仕事をした排気ガ
スが排気管３４を通じて後流へ排出される。コンプレッ
サ３２は，タービン３１によって駆動され，空気取入口
３５から吸引した空気を加圧して圧縮空気とし，該圧縮
空気を吸気管１２を通って吸気ポート１３から気筒の燃
焼室１へ供給する。発電・電動機３３は，タービン３１
の回転力を電力として取り出してバッテリ等の電源装置
に蓄電して回収することができる。発電・電動機３３
は，シャフト３９に固定した永久磁石製の回転子３７と
回転子３７に対して配置したコイルから成る固定子３８
から構成されている。

【００２３】このエンジンは，特に，誘導タイプの電磁
石を利用した電磁力駆動装置６を用いたものであり，吸
気弁４の吸気ポート１３の開放期間，開閉タイミングを
変更制御することができる電磁力駆動装置６を具備し，
コントローラ１０によって，圧縮比が高くなり過ぎず，
また圧縮比が低く成り過ぎないように制御できるように
構成されていることを特徴とする。このエンジンは，吸
気ポート１３を閉鎖する方向に吸気弁４を付勢するバル
ブスプリング２３，及びバルブスプリング２３のばね力
に抗して吸気弁４を吸気ポート１３の開放方向に作動さ
せる電磁力駆動装置６を具備している。電磁力駆動装置
６は，吸気弁４の弁ステム７の端部に取り付けられたバ
ルブスプリングリテーナ２６と透磁性体２５，透磁性体
２５の周囲で且つバルブスプリングリテーナ２６に設け
られた誘導コイル２１，及び誘導コイル２１の周囲でシ
リンダヘッド２に取り付けられた歯形の電磁石２２から
構成されている。場合によっては，図示のように電磁石
５４を設け，吸気弁４の開弁状態を保持させるように構
成してもよいものである。透磁性体２５は，例えば，渦
電流の発生を防止するため珪素鋼板積層体から構成され
ている。バルブスプリング２３は，シリンダヘッド２の
上面４６とバルブスプリングリテーナ２６との間にセッ
トされている。電磁力駆動装置６は，電磁石２２に電流
を供給することによって吸気弁４を開弁すると共にリフ
ト状態を保持し，また，電磁石２２への電流を遮断する
ことによってバルブスプリング２３のばね力で吸気弁４
を閉弁する。

【００２４】このエンジンは，負荷センサ１８からのエ
ンジン負荷及び回転センサ１９からのエンジン回転数の
情報に応答してコントローラ１０の指令で電磁力駆動装
置６が制御され，吸気弁４の作動状態が制御されるもの
である。吸気弁４は，ターボチャージャ１５によるブー
スト圧力と電磁力駆動装置６の電磁力で駆動して弁開度
及び開弁期間を調節される。このエンジンは，吸気弁４
の弁開度及び開弁期間を変更することによって圧縮比が
制御されるように構成されている。吸気弁４は，ターボ
チャージャ１５によって過給された吸気圧によってバル
ブスプリング２３のばね力に抗してリフトされ，更に電
磁力駆動装置６は吸気ポート１３を開放する方向に吸気
弁４を付勢するものである。

【００２５】また，エンジン負荷に応じてターボチャー
ジャ１５の発電・電動機３３を制御して燃焼室１へ供給
される空気量及び圧縮比が制御される。電磁力駆動装置
６は，始動時及び始動直後の暖機運転時には，吸気弁４
の開弁リフトを通常リフトにして圧縮比を高くし，暖機
運転の後には吸気弁４の開弁リフトを前閉鎖又は遅延閉
鎖に作動して実圧縮比を小さくさせるように制御する。
電磁力駆動装置６が吸気弁４の開弁リフトを前閉鎖又は
遅延閉鎖で作動した時には，ターボチャージャ１５によ
って吸入空気の圧力を増大させるように制御する。燃焼
の不安定な部分負荷の時には，ターボチャージャ１５の
発電・電動機３３を電動機運転して吸入空気の圧力を増
大させるように制御する。また，発電・電動機３３を電
動機運転する場合には，バッテリ又はエンジン出力軸に
取り付けた発電機によって駆動することができる。

【００２６】このエンジンでは，電磁力駆動装置６は，
コントローラ１０の指令によって，始動時及び始動直後
の暖機運転時には，吸気弁４の開弁リフトを通常リフト
期間に変更し，圧縮比を通常にし，次いで，暖機運転の
後には吸気弁４の開弁リフトを延長リフト期間に戻して
実圧縮比を小さくさせるように制御できるものである。
また，電磁力駆動装置６の開弁リフトを通常リフトにし
た時には，ターボチャージャ１５によって吸入空気の圧
力を増大させるように制御する。しかしながら，燃焼の
不安定な部分負荷の時には，ターボチャージャ１５によ
ってブースト圧力が増大しないので，ターボチャージャ
１５に設けた発電・電動機３３を電動機運転して吸入空
気の圧力を増大させるように制御する。また，発電・電
動機３３を電動機運転する場合には，バッテリ又はエン
ジン出力軸に取り付けた発電機によって駆動することが
できる。

【００２７】このエンジンは，図３の線図に示すよう
に，膨張行程下死点近傍で排気弁５が排気ポート１４を
開放しているので，排気行程において燃焼室１に存在す
る排気ガスが排気ポート１４及び排気管１１を通じて排
出され，その排気ガスは排気管１１に設けたターボチャ
ージャ１５のタービン３１へ送り込まれ，次いで，排気
管３４から排出される。ターボチャージャ１５のタービ
ン３１が排気ガスによって駆動されると，シャフト３９
を通じてコンプレッサ３２が駆動され，コンプレッサ３
２の駆動で空気取入口３５から取り入れられた空気は，
コンプレッサ３２で加圧されて吸気管１２を通じて吸気
ポート１３から燃焼室１に供給される。また，シャフト
３９の回転によって，シャフト３９に固定された永久磁
石の回転子３７が回転し，発電・電動機３３が発電機運
転され，発電・電動機３３で発電された電力は，バッテ
リに蓄電されたり，或いは補機で消費される。

【００２８】このエンジンは，排気行程上死点の近傍で
吸気弁４が吸気ポート１３を開放して吸入行程上死点に
移行し，ターボチャージャ１５のコンプレッサ３２から
過給された吸入空気が燃焼室１に供給される。このエン
ジンは，上記のように，始動時や始動後の暖機運転時
に，吸気弁４が通常リフト期間の開弁期間で作動され，
圧縮比が高くなって燃焼室１での着火燃焼を確実に起こ
すことができる。また，このエンジンは，暖機運転後に
は，吸気弁４の前閉鎖で作動されて燃焼室１への吸入空
気量がカットされるか，又は吸気弁４の遅延閉鎖で作動
されて吸気ポート１３への吸入空気の逆流が発生するの
で，実圧縮比は低下するが，ブースト圧力を上昇させる
ことによって吸入空気は燃焼室１内へ十分に供給され，
ノッキングが発生するこなく，スートやＨＣの発生が抑
制される。

【００２９】また，吸気弁１１が遅延閉鎖タイプで作動
される時には，燃焼室１内の吸入空気の一部は吸気ポー
ト１３へ逆流されるので，燃焼室１内での所定の空気量
を確保するため，ターボチャージャ１５のコンプレッサ
３２によってブースト圧力を上げておくか，又は，燃焼
の不安定な部分負荷である時には，ブースト圧力を上げ
ることができないので，コントローラ１０の指令によっ
て発電・電動機３３を電動機運転して吸入空気圧を上昇
させる制御を行なう。始動時，暖機運転は，例えば，温
度センサ５2 で検出することができる。温度センサ５２
で検出した温度信号によってコントローラ１０は，エン
ジンの運転状態を判断でき，電磁力駆動装置６による吸
気弁４の開弁期間が上記のように制御できる。

【００３０】次に，図４を参照して，この発明による吸
気弁作動制御装置を備えたエンジンの別の実施例を説明
する。図４はこの発明による吸気弁作動制御装置を備え
たエンジンの別の実施例を示す断面図である。この実施
例では，吸気弁が簡略な電磁力駆動装置とカム式動弁機
構とで作動される以外は，図１に示すエンジンと実質的
に同一の構成であるので，同一部品には同一の符号を付
し，重複する説明を省略する。

【００３１】この実施例は，吸気弁４をカム式動弁機構
と電磁石装置４０によって開閉作動する遅延閉鎖型の作
動を行なう簡易な構造の吸気弁作動装置を有するもので
ある。吸気弁４のカム式動弁機構は，吸気弁４の弁ステ
ム７の端部に取り付けられたバルブリフタ４２，及びバ
ルブリフタ４２を上下動させるカム４４から構成されて
いる。電磁石装置４０は，吸気弁４の弁ステム７に取り
付けられ且つシリンダヘッド２の上面４６に固定された
電磁石４１，吸気弁４の弁ステム７に取り付けられ且つ
バルブリフタ４２に設けられた磁性体５１，及びバルブ
リフタ４２と電磁石４１に取り付けたバルブシート５０
との間に配置されたバルブスプリング４３から構成され
ている。吸気弁４は，カム４４のカムプロファイルに従
ってバルブスプリング４３のばね力に抗してリフトされ
るカム式動弁機構で開弁作動が行なわれ，電磁石装置４
０の電磁石４１へ電流を流すことによって開弁状態が保
持され，電磁石４１へ電流を遮断することによって開弁
状態が開放され，バルブスプリング４３のばね力で吸気
ポート１３が閉鎖される。

【００３２】このエンジンでは，カム４４の回転によっ
て吸気弁４は吸気ポート１３を開放し，そこで，電磁石
装置４０の電磁石４１に電流を流して吸気弁４の弁ステ
ム７に固定した磁性体５１を吸引し，図３に示すよう
に，所定の期間だけ電磁石装置４０の電磁力によって吸
気弁４を開放状態に保持し，吸気弁４が吸気ポート１３
を圧縮行程の中間で閉鎖するように制御し，一部の吸入
空気を吸気ポート１３を通じて逆流させ，ミラーサイク
ルの遅延閉鎖タイプの作動をさせる。この時，カム４４
はバルブリフタ４２を押し下げる位置から過ぎている
が，電磁力で吸気弁４は吸気ポート１３を開放状態に維
持できる。次いで，電磁石装置４０の電磁石４１への通
電を断つことによって，吸気弁４はバルブスプリング４
３のばね力で元に復帰させ，吸気ポート１３を閉鎖す
る。従って，このエンジンでは，吸気ポート１３を圧縮
行程の途中まで開放させておくことができ，吸入行程で
燃焼室１へ供給された吸入空気は，開放している吸気ポ
ート１３を通じて逆流され，その分だけ圧縮比が低減さ
れ，筒内の最高圧力が低減される。また，吸気弁４の遅
延閉鎖によって低減された吸気量は，ターボチャージャ
１５の作動でブースト圧力を上昇させて補うことができ
る。

【００３３】

【発明の効果】この発明による吸気弁作動制御装置を備
えたエンジンは，上記のように構成したので，電磁力駆
動装置の作動を制御することによって，吸気弁の開閉作
動を電磁力でアシストしつつブースト圧力で容易に作動
制御でき，吸気弁を吸入行程の途中で閉鎖したり，或い
は圧縮行程の途中で閉鎖することを容易に達成できる。
また，このエンジンにおいて，吸気弁を電磁力駆動装置
に加えてカム式動弁装置を用いて作動制御すると，吸気
弁の開弁をカム式動弁装置を用いて行い，吸気弁の閉弁
制御を電磁力駆動装置で自由に制御することができ，吸
気弁を圧縮行程の途中で閉鎖することが容易に行うこと
ができる。

【００３４】従って，このエンジンは，例えば，吸気弁
の作動を次のように制御することができる。始動時，暖
機運転の作動条件に応じて吸気弁の開弁期間を変更して
圧縮比を上昇させ，着火燃焼を良好に行なわせ，また，
暖機運転後には実圧縮比を低下させ，しかも，吸気弁の
開弁期間を長くした時には，吸入空気量が不足するおそ
れがあるので，ターボチャージャを駆動して燃焼室に供
給される吸入空気量を確保し，更に，燃焼の不安定な部
分負荷時にはターボチャージャに設けた発電・電動機を
電動機運転させて吸入空気圧を上昇させるので，燃焼室
へは常に適正な吸入空気量が供給され，実圧縮比を常に
適正に設定でき, 熱効率をアップさせることができる。
しかも，始動時，暖機運転のエンジン作動条件にかかわ
らず，実圧縮比が常に適正に設定されるので，燃焼室に
十分な吸入空気が供給され，圧縮比が高過ぎてノッキン
グを起こしたりすることがなく，燃焼室で適正な着火燃
焼が行なわれるので，ＨＣやスートの発生を抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による吸気弁作動制御装置を備えたエ
ンジンの一実施例を示す断面図である。

【図２】図１のエンジンに設けたターボチャージャを示
す説明図である。

【図３】図１のエンジンにおける吸気弁と排気弁とのバ
ルブタイミングを示す線図である。

【図４】この発明による吸気弁作動制御装置を備えたエ
ンジンの別の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室 ２ シリンダヘッド ４ 吸気弁 ５ 排気弁 ６ 電磁力駆動装置 ７，８ 弁ステム ９ カム １０ コントローラ １１ 排気管 １２ 吸気管 １３ 吸気ポート １４ 排気ポート １５ ターボチャージャ １８ 負荷センサ １９ 回転センサ ２０ シリンダ ２１ 誘導コイル ２２，４１ 電磁石 ２３，２９，４３ バルブスプリング ２５ 透磁性体 ３３ 発電・電動機 ４０ 電磁石装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｊ 15/00 15/00 Ｅ 19/02 19/02 Ｚ 23/00 23/00 Ｌ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室へ吸入空気を供給するためシリン
   ダヘッドに形成された吸気ポートに配置された吸気弁，
   前記燃焼室から排気ガスを排出するため前記シリンダヘ
   ッドに形成された排気ポートに配置された排気弁，前記
   燃焼室を構成するシリンダ内を往復動するピストン，前
   記排気ポートに連通する排気管に設けられた発電・電動
   機を備えたターボチャージャ，前記吸気ポートを閉鎖す
   る方向に前記吸気弁を付勢するバルブスプリング，及び
   電流供給によって前記吸気弁を開弁すると共に開弁状態
   を保持し且つ電流遮断によって前記吸気弁をばね力で閉
   弁するように作動する電磁力駆動装置を具備し，前記吸
   気弁の開弁始めの駆動力を前記ターボチャージャによる
   ブースト圧力を高めることにより与えると共に前記開弁
   始め以後の開弁動作を前記電磁力駆動装置の電磁力で駆
   動して弁開度及び開弁期間を調節して前記シリンダ内へ
   の空気量を制御することから成る吸気弁作動制御装置を
   備えたエンジン。
2. 【請求項２】 前記吸気弁は前記ターボチャージャによ
   って過給されたブースト圧力によって前記バルブスプリ
   ングのばね力に抗してリフトされると共に，前記電磁力
   駆動装置の電磁力によって前記吸気弁が開弁状態に保持
   され，前記電磁力駆動装置の電磁力を遮断することによ
   ってばね力で前記吸気弁が閉弁されることから成る請求
   項１に記載の吸気弁作動制御装置を備えたエンジン。
3. 【請求項３】 前記吸気弁は動弁機構のカムプロファイ
   ルに従って前記バルブスプリングのばね力に抗してリフ
   トされ，前記動弁機構の下部に設けた電磁石装置の電磁
   力によって前記吸気弁が前記カムプロファイルの作動と
   は独立して開弁状態に保持され，前記電磁石装置の電磁
   力を遮断することによってばね力で前記吸気弁が閉弁さ
   れることから成る請求項１に記載の吸気弁作動制御装置
   を備えたエンジン。
4. 【請求項４】 エンジン負荷に応じて前記ターボチャー
   ジャの前記発電・電動機を制御して前記燃焼室へ供給さ
   れる空気量及び実際の圧縮比が制御されることから成る
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸気弁作動制御装
   置を備えたエンジン。
5. 【請求項５】 前記電磁力駆動装置は，始動時及び始動
   直後の暖機運転時には，前記吸気弁の開弁リフトを通常
   リフトにして圧縮比を高くし，前記暖機運転の後には前
   記吸気弁を前閉鎖又は遅延閉鎖で作動して実圧縮比を小
   さくさせるように制御することから成る請求項１〜４の
   いずれか１項に記載の吸気弁作動制御装置を備えたエン
   ジン。
6. 【請求項６】 前記電磁力駆動装置が前記吸気弁を前閉
   鎖又は遅延閉鎖で作動した時には，又は燃焼の不安定な
   部分負荷の時には，前記ターボチャージャの前記発電・
   電動機を電動機運転して吸入空気の圧力を増大させるよ
   うに制御することから成る請求項１〜５のいずれか１項
   に記載の吸気弁作動制御装置を備えたエンジン。
7. 【請求項７】 前記電磁石装置は前記吸気弁の弁ステム
   に取り付けられた磁性体，及び前記シリンダヘッドに取
   り付けられ且つ前記磁性体を吸引する電磁石から成る請
   求項１〜６のいずれか１項に記載の吸気弁作動制御装置
   を備えたエンジン。