JP2006183480A - ユニフロー２ストローク内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃費／出力のトレードオフが解消された２ストローク内燃機関を提供する。
【解決手段】 シリンダブロック１に設けられてピストン下死点位置近傍で開口する掃気ポート７と、シリンダヘッド２に開閉作動可能に設けられた排気弁５と、を有するユニフロー２ストローク内燃機関において、排気弁５のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変機構と、排気弁５のリフト・作動角を拡大・縮小する吸気制御弁リフト・作動角可変機構と、を有する。これによって、排気弁５の開弁特性を可変制御することで、広範囲の運転条件に対応して、掃気効率及び膨張仕事を有効に取り出すことができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ユニフロー２ストローク内燃機関に関する。

２ストローク機関（２サイクル機関）において排気弁のリフト・作動角を変化させて、掃気効率を向上させる狙いについては既に同一出願人から提案されており、公知（特許文献１を参照）である。
特開平１１−９３７１０号公報

しかしながら、特許文献１のように、排気弁のリフト・作動角の変化を、排気弁のリフトの中心角の位相を変えずに（中心角一定）行う場合、排気弁のリフト・作動角を可変させることで得られる効果を十分に発揮する上で制約が出てくる。すなわち、例えば、排気弁のリフト・作動角を小さくしたい場面であっても、掃気ポートの開口期間との兼ね合いで、排気弁のリフト・作動角が所定の大きさ以下となると排気弁が開く前に掃気ポートが開口してしまい、排気が掃気ポートに逆流してしまうことになる。そのため、排気弁のリフト・作動角をこの所定の大きさ以下に設定することができず、結果として排気弁のリフト・作動角を可変させる上での制約が生じてるという問題がある。

また、特許文献１のように、掃気ポートの開口特性が固定の場合には、掃気ポートが閉じる時期によって実圧縮比が決まってしまうため、低速・低負荷での掃熱効率を低下させない設定では、開口期間が比較的短くなり、高速高負荷時に十分な過給のための開口面積（期間）が取れないなど、主に燃費／出力のトレードオフが残るという問題がある。

そこで、本発明は、シリンダブロックに設けられてピストン下死点位置近傍で開口する掃気ポートと、シリンダヘッドに開閉作動可能に設けられた排気弁と、を有するユニフロー２ストローク内燃機関において、排気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変手段と、排気弁のリフト・作動角を拡大・縮小する吸気制御弁リフト・作動角可変手段と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、排気弁の開弁特性を可変制御することによって、広範囲の運転条件に対応して、掃気効率及び膨張仕事を有効に取り出すことができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明に係るユニフロー型の２ストローク内燃機関の概略構成を模式的に示している。シリンダブロック１とシリンダヘッド２により大略構成されたエンジン本体内には、複数のシリンダ３が直列に形成されている。これらのシリンダ３内には、それぞれピストン４が摺動可能に配置されている。

シリンダヘッド２には、排気弁５によって開閉される排気ポート６が各シリンダ３毎に形成されている。シリンダブロック１には、ピストン４によって開閉される掃気ポート７が、各シリンダ３毎に形成されている。掃気ポート７に接続された吸気系としての吸気通路８には、吸気コレクタ９が介装されていると共に、吸気コレクタ９の上流側に過給機１０が配置されている。

また、掃気ポート７は、ピストン４の下死点近傍の反スラスト側となる位置に設けられている。ここで、シリンダ３の内周面には、ピストン４がシリンダ３内を往復動する際に、後述する複リンク式ピストン−クランク機構６１のアッパリンク６６（後述）の傾きに応じて、ピストン往復軸線に対して直交方向のスラスト荷重が作用する。すなわち、掃気ポート７は、下死点近傍でこのスラスト荷重が作用しない位置のシリンダ３の内周面、換言すれば下死点近傍でこのスラスト荷重が作用するシリンダ３の内周面に対向する位置に設けられているのである。

本発明の第１実施形態における排気弁５は、リフト・作動角可変機構３０（詳細は後述）によりそのリフト・作動角が変更可能となっていると共に、位相可変機構３１（詳細は後述）によりそのリフトの中心角の位相（クランクシャフトに対する位相）を進角もしくは遅角することが可能となっている。

まず、図２を用いて上述したリフト・作動角可変機構３０を説明する。尚、このリフト・作動角可変機構３０は、本出願人が先に提案した特開２００２−８９３０３号公報や特開２００２−８９３４１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。

排気弁５のリフト・作動角を拡大・縮小するリフト・作動角可変機構３０は、シリンダヘッド１上部の図示せぬカムブラケットに回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、この駆動軸１３に、圧入等により固定された偏心カム１５と、駆動軸１３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１３と平行に配置された制御軸１６と、この制御軸１６の偏心カム部１７に揺動自在に支持されたロッカアーム１８と、各排気弁５の上端部に配置されたタペット１９に当接する揺動カム２０と、を備えている。偏心カム１５とロッカアーム１８とはリンクアーム２５によって連係されており、ロッカアーム１８と揺動カム２０とは、リンク部材２６によって連係されている。

駆動軸１３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シャフトによって駆動されている。

偏心カム１５は、円形外周面を有し、該外周面の中心が駆動軸１３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２５の環状部２５ａが回転可能に嵌合している。

ロッカアーム１８は、略中央部が偏心カム部１７によって支持されており、その一端部に、リンクアーム２５の延長部２５ｂが連係しているとともに、他端部に、リンク部材２６の上端部が連係している。偏心カム部１７は、制御軸１６の軸心から偏心しており、従って、制御軸１６の角度位置に応じてロッカアーム１８の揺動中心は変化する。

揺動カム２０は、駆動軸１３の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部２０ａに、リンク部材２６の下端部が連係している。この揺動カム２０の下面には、駆動軸１３と同心状の円弧をなす基円面２４ａと、該基円面２４ａから上記端部２０ａへと所定の曲線を描いて延びるカム面２４ｂと、が連続して形成されており、これらの基円面２４ａならびにカム面２４ｂが、揺動カム２０の揺動位置に応じてタペット１９の上面に当接するようになっている。

すなわち、基円面２４ａ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２０が揺動してカム面２４ｂがタペット１９に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。尚、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。

制御軸１６は、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（図示せず）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・作動角制御用油圧アクチュエータへの油圧供給は、エンジンコントロールユニット（図示せず）からの制御信号に基づき制御されている。

このリフト・作動角可変機構３０の作用を説明すると、駆動軸１３が回転すると、偏心カム１５のカム作用によってリンクアーム２５が上下動し、これに伴ってロッカアーム１８が揺動する。このロッカアーム１８の揺動は、リンク部材２６を介して揺動カム２０へ伝達され、該揺動カム２０が揺動する。この揺動カム２０のカム作用によって、タペット１９が押圧され、排気弁５がリフトする。

ここで、リフト・作動角制御用油圧アクチュエータを介して制御軸１６の角度が変化すると、ロッカアーム１８の初期位置が変化し、ひいては揺動カム２０の初期揺動位置が変化する。

例えば偏心カム部１７が図２（Ａ）のように上方へ位置しているとすると、ロッカアーム１８は全体として上方へ位置し、揺動カム２０の端部２０ａ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２０の初期位置は、そのカム面２４ｂがタペット１９から離れる方向に傾く。従って、駆動軸１３の回転に伴って揺動カム２０が揺動した際に、基円面２４ａが長くタペット１９に接触し続け、カム面２４ｂがタペット１９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１７が図２（Ｂ）のように下方へ位置しているとすると、ロッカアーム１８は全体として下方へ位置し、揺動カム２０の端部２０ａ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２０の初期位置は、そのカム面２４ｂがタペット１９に近付く方向に傾く。従って、駆動軸１３の回転に伴って揺動カム２０が揺動した際に、タペット１９と接触する部位が基円面２４ａからカム面２４ｂ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。

偏心カム部１７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、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。尚、この実施形態では、リフト・作動角の大小変化に伴い、排気弁５の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。

図４を用いて、排気弁５のリフトの中心角の位相（クランクシャフトに対する位相）を進角もしくは遅角する位相可変機構３１について説明する。

位相可変機構３１は、上述したリフト・作動角可変機構３０の駆動軸１３の一端側に設けられたものである。

カムブラケット４２を介してシリンダヘッド側に回転可能に支持された駆動軸１３の一端側には、その外周上にカムプーリ（又はカムスプロケット）４３が同軸上に配置されている。このカムプーリ４３は、チェーン又はタイミングベルトを介してクランクシャフトからの回転動力が伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。

位相可変機構３１は、上記のカムプーリ４３と駆動軸１３との間の回転伝達経路に設けられ、両者の回転位相を連続的かつ多段階に変化させるようになっている。具体的には、位相可変機構３１は、カムプーリ４３の内周側に一体的に形成された外筒部４４と、駆動軸１３にボルト４５を介して締結固定され、駆動軸１３と一体的に回転する内筒部４６と、外筒部４４と内筒部４６との間に介装されたリング状のプランジャ４７と、プランジャ４７を一方向（図４における左方向）へ常時付勢するリターンスプリング４８と、を有している。外筒部４４の内周側にはスリーブ４９が固定されており、このスリーブ４９がベアリング５０を介して軸受けブラケット４２に回転可能に支持されている。

ここで、プランジャ４７内、外周面と内筒部４６の外周面及び外筒部４４の内周面との噛合部分５１はヘリカルスプラインとなっている。従って、プランジャ４７が内、外筒部４６、４４の軸方向（図４における左右方向）へ移動することにより、この軸方向の運動が内筒部４６と外筒部４４との相対回転運動に変換され、外筒部４４と内筒部４６との相対回転位相が連続的に変化する。この結果、図５に示すように、排気弁５の作動角が一定のままで、その排気弁５のリフトの中心角が進角側（ａ）から遅角側（ｂ）へ連続的に変化する。例えば、プランジャ４７が図４の最も左方向へ配置されている状態（図４の状態）では、図５中の波形（ｂ）で示すように、排気弁５のリフト中心角及び開閉時期は最も遅角側に設定される。一方、プランジャ４７が図４の最も右側に配置されている状態では、図５中の波形（ａ）で示すように、排気弁５のリフト中心角及び開閉時期が最も進角側に設定される。

尚、この位相可変機構３１は、プランジャ４７の一端と、外筒部４４にピン５２を介して固定されるエンドキャップ５３と、の間に液密に画成された油圧室５４への作動油圧を制御することでプランジャ４７を所定の軸方向位置に移動、保持し、排気弁５のリフト中心角の位相を可変することを実現させている。また、油圧室５４には、エンドキャップ５３、ボルト４５及び駆動軸１３に形成された油通路５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄを介して、図外の油圧供給源から油圧が供給されている。尚、油圧室５４への油圧の供給はエンジンコントロールユニット（図示せず）からの制御信号に基づき制御されている。

そして、本発明の第１実施形態においては、掃気ポート７の開口特性（掃気ポート７の開口期間及び開口高さ）を所定の開口特性に固定とした状態で、機関運転条件に応じて排気弁５のリフト・作動角とリフト中心角の位相との双方を最適に可変制御する。

図６は本発明の第１実施形態における掃気ポート７の開口特性と、排気弁５のバルブリフト特性とを示したものであって、低速時には排気弁５のリフト・作動角を縮小して小リフト・小作動角とし、かつ排気弁５のリフト中心角の位相を進角させ、高速時には排気弁５のリフト・作動角を拡大して大リフト・大作動角とし、かつ排気弁５のリフト中心角の位相を遅角させている。

一方、図７は、上述した第１実施形態の構成において機関運転条件に応じて排気弁５のリフト・作動角のみを可変させた比較例における掃気ポート７の開口特性と、排気弁５のバルブリフト特性とを示したものである。この比較例においては、排気弁５のリフト中心角の位相が機関運転条件に関わらず固定されるため、排気弁５のリフト・作動角は、必ずしも機関運転条件に応じて最適化されてはいない。

すなわち、図６に示す本発明の第１実施形態においては、上記の比較例に対して排気弁５のリフト中心角の位相を進角させることができるため低速時には排気弁５のリフト・作動角をより小さく設定することができ、掃気ポート７と排気弁５が伴に開いているオーバーラップ期間を一層小さくすることができる。これにより、本発明の第１実施形態においては、新気の吹き抜けがより防げるので、その分高過給圧に設定する事を可能となっている。また、本発明の第１実施形態においては、高速時には排気弁５のリフト・作動角を拡大して大リフト・大作動角とし、かつ排気弁５リフト中心角の位相を遅角させることで、掃気ポート７と排気弁５が共に開いているオーバーラップ期間を上記の比較例に対して大きくすることができ、掃気効率の一層の向上が図られている。

次に本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、上述した第１実施形態における構成において、ピストン４の駆動機構が複リンク式ピストン−クランク機構６１（後述）からなるものである。

図８は、ピストン４の駆動機構である複リンク式ピストン−クランク機構６１を示している。この複リンク式ピストン−クランク機構６１は、リンク構成の一部の回転中心を動かすことによりピストン４の上死点位置及び下死点位置を同時に可変制御可能なものであって、ピストン位置可変手段に相当するものである。

また、この複リンク式ピストン−クランク機構６１は、ピストン上死点位置を変化させることで機関圧縮比つまり公称圧縮比を変化させることができ、いわゆる可変圧縮比機構としての機能を発揮するものである。尚、この複リンク式ピストン−クランク機構６１は、本出願人が先に提案した特開２００１−２２７３６７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。

クランクシャフト６２は、複数のジャーナル部６３とクランクピン部６４とを備えており、シリンダブロック１の主軸受（図示せず）に、ジャーナル部６３が回転自在に支持されている。クランクピン部６４は、ジャーナル部６３から所定量偏心しており、ここに第２リンクとなるロアリンク６５が回転自在に連結されている。

ロアリンク６５は、クランクピン部６４を挟持するように本体６５ａへキャップ６５ｂを取り付けて構成されたものであって、この挟持部分でクランクピン部６５に対して回転自在に連結されている。

第１リンクとなるアッパリンク６６は、下端側が第１連結ピン６７によりロアリンク６５の一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン６８によりピストン４に回動可能に連結されている。ピストン４は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック１のシリンダ３内を往復動する。

第３リンクとなるコントロールリンク６９は、上端側が第２連結ピン７０によりロアリンク６５の他端に回動可能に連結され、下端側が制御軸７１を介して機関本体の一部となるシリンダブロック１の下部に回動可能に連結されている。詳しくは、制御軸７１は、回転可能に機関本体に支持されているとともに、その回転中心から偏心している偏心カム部７１ａを有し、この偏心カム部７１ａにコントロールリンク６９下端部が回転可能に嵌合している。制御軸７１は、電動モータ等を用いた図示しない圧縮比制御アクチュエータによって回動位置が制御される。

上記のような複リンク式ピストン−クランク機構６１においては、制御軸７１が圧縮比制御アクチュエータによって回動されると、偏心カム部７１ａの中心位置、特に、機関本体に対する相対位置が変化する。これにより、コントロールリンク６９の下端の揺動支持位置が変化する。そして、コントロールリンク６９の揺動支持位置の変化により、ピストン４の行程が変化して、機関圧縮比を変えることが可能となる。すなわち、ピストン４の上死点位置及び下死点位置を変化させることができる。

図９は、上述した複リンク式ピストン−クランク機構６１により、機関圧縮比を高くした場合（高ε）と、機関圧縮比を低くした場合（低ε）と、のピストンストロークを対比したものである。図９から明らかなように、機関圧縮比を変化させることにより、ピストン下死点におけるピストン最下点位置が変化する。そのため、機関圧縮比を変化させることにより、図１０に示すように掃気ポート７の開口高さが変化する。また、図９に示したピストンストローク特性から、機関圧縮比の変化に伴い掃気ポート７の開口期間も変化することになる。すなわち、複リンク式ピストン−クランク機構６１によりピストン下死点位置を高くすることで機関圧縮比を高圧縮比側に変化させると、図１０（ａ）に示すように掃気ポート７の開口高さは小さくなり、かつ掃気ポート７の開口期間は短くなる。一方、ピストン下死点位置を低くすることで機関圧縮比を低圧縮比側に変化させると、図１０（ｂ）に示すように掃気ポート７の開口高さは大きくなり、かつ掃気ポート７の開口期間は長くなる。

また、複リンク式ピストン−クランク機構６１においては、リンクディメンジョンを適切に選定することにより、単振動に近いピストンストローク特性が得られるよう設定されている。この単振動に近いストローク特性は振動騒音の上でも有利ではあるが、特に、上死点付近のピストン速度が、一般的な単リンク式ピストン−クランク機構に比べて、２０％前後緩やかとなる。これは、特に冷機時のような燃焼速度が遅い条件下で、初期の火炎核の生成、成長の上で有利となる。尚、複リンク式ピストン−クランク機構６１において、ピストンストローク特性を単振動に近づけるように設定する技術は、本出願人が先に提案した特開２００１−２２７３６７号公報等によって公知となっているものである。

そして、本発明の第２実施形態においては、機関運転条件に応じて、排気弁５のリフト・作動角及び排気弁５のリフト中心角の位相をそれぞれ可変制御すると共に、ピストン４の下死点位置を可変制御する。

図１１は、排気弁５のリフト・作動角及びリフトの中心角の位相の可変制御と、複リンク式ピストン−ストローク機構６１による圧縮比可変技術と、を組合わせた第２実施形態における掃気ポート７の開口特性と排気弁５のバルブリフト特性とを示している。

低速・低負荷時には、ピストン４の下死点位置を高くすることで、機関圧縮比を高くする（高ε）と共に、掃気ポート７の開口期間及び開口高さを相対的に縮小している。そして、排気弁５のリフト・作動角を相対的に縮小し、かつ排気弁５のリフト中心角の位相を相対的に遅角させている。一方、高速・高負荷時には、ピストン４の下死点位置を低くすることで、機関圧縮比を低くする（低ε）と共に、掃気ポート７の開口期間及び開口高さを相対的に拡大している。そして、排気弁５のリフト・作動角を相対的に拡大し、かつ排気弁５のリフト・中心角の位相を相対的に進角させている。

このような第２実施形態においては、低速・低負荷時には、膨張仕事も最大限回収可能であり、排気弁５の開弁期間と掃気ポート７の開口期間とのオーバーラップも小さくなっている。そして、このオーバーラップは、高速・高負荷時には十分に拡大される。

また、２サイクル機関においては、機関低負荷時の燃焼が問題となり、特にガソリン機関では、大量の残留ガスを含む混合気の燃焼かリーンバーンの燃焼の２者択一を迫られる。このような場面で、機関圧縮比を高く設定できることは、このいずれの条件においても大きな燃焼改善効果がある。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、上述した第１実施形態の構成において、排気弁５のリフト中心角の位相のみを可変制御するものである。

図１２は、第３実施形態における排気弁５のバルブリフト特性と、掃気ポート７の開口特性とを示している。

低速時には、排気弁５のリフト・中心角の位相を進角させることで排気弁５の開弁時期を早めており、排気弁５の開弁期間と掃気ポート７の開口期間とのオーバーラップは低減される。高速時には、掃気ポート７が十分に開き、早い時期から掃気が開始すると共に、排気弁５の閉じた後に新気を過給することも可能となる。ただし、この第３実施形態においては、低速時に排気弁５が早く開弁するため、膨張比が低下するトレードオフもある。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態は、上述した第２実施形態の構成において、排気弁５のリフト中心角の位相と、ピストン４の下死点位置のみを可変制御するものである。

図１３は、第４実施形態における排気弁５のバルブリフト特性と、掃気ポート７の開口特性とを示している。

低速・低負荷時には、ピストン４の下死点位置を高くすることで、機関圧縮比を高くする（高ε）と共に、掃気ポート７の開口期間及び開口高さを相対的に縮小している。そして、排気弁５のリフト中心角の位相を相対的に進角させている。この結果、掃気ポート７と排気弁５が伴に開いているオーバーラップ期間は小さくなるため、掃気ポート７からの新気が排気ポート６に抜けることは抑制できる。その分、排気弁５の開時期は、上述した第３実施形態の場合よりも遅らせることができる。

一方で、高速・高負荷時に は、ピストン４の下死点位置を低くすることで、機関圧縮比を低くする（低ε）と共に、掃気ポート７の開口期間及び開口高さを相対的に拡大している。この結果、掃気ポート７の開口期間、排気弁５の開弁期間のいずれもが長くなるため、十分な掃気期間、過給期間を確保することが可能となる。

上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１） シリンダブロックに設けられてピストン下死点位置近傍で開口する掃気ポートと、シリンダヘッドに開閉作動可能に設けられた排気弁と、を有するユニフロー２ストローク内燃機関において、排気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変手段と、排気弁のリフト・作動角を拡大・縮小する吸気制御弁リフト・作動角可変手段と、を有する。これによって、排気弁の開弁特性を可変制御することで、広範囲の運転条件に対応して、掃気効率及び膨張仕事を有効に取り出すことができる。

（２） シリンダブロックに設けられてピストン下死点位置近傍で開口する掃気ポートと、シリンダヘッドに開閉作動可能に設けられた排気弁と、を有するユニフロー２ストローク内燃機関において、シリンダ内を往復動するピストンの下死点位置を機関運転条件に応じて可変制御するピストン位置可変手段と、排気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変手段と、を有する。これによって、掃気ポートの開口特性と、排気弁の開弁特性を可変制御することで、広範囲の運転条件に対応して、掃気効率及び膨張仕事を有効に取り出すことができる。

（３） シリンダブロックに設けられてピストン下死点位置近傍で開口する掃気ポートと、シリンダヘッドに開閉作動可能に設けられた排気弁と、を有するユニフロー２ストローク内燃機関において、排気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変手段と、排気弁のリフト・作動角を拡大・縮小する吸気制御弁リフト・作動角可変手段と、シリンダ内を往復動するピストンの下死点位置を機関運転条件に応じて可変制御するピストン位置可変手段と、を有する。これによって、掃気ポートの開口特性と、排気弁の開弁特性を可変制御することで、広範囲の運転条件に対応して、掃気効率及び膨張仕事を有効に取り出すことができる。

（４） 上記（１）または（３）に記載のユニフロー２ストローク内燃機関において、リフト・作動角可変手段は、具体的には、クランクシャフトに連動して回転するカムシャフトと、カムシャフトにより回転駆動される偏心カムと、偏心カムに摺動可能に装着されるリンクアームと、カムシャフトに平行に設けられ、かつ偏心カム部を備えた回動可能な制御軸と、制御軸の偏心カム部に回転可能に装着され、かつリンクアームにより揺動されるロッカアームと、カムシャフトに回転可能に支持されると共に、ロッカアームにリンクを介して連結され、ロッカアームに伴って揺動することにより排気弁のタペットを押圧する揺動カムと、を備え、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排気弁のリフト・作動角が同時に増減変化するよう構成されている。

（５） 上記（２）または（３）に記載のユニフロー２ストローク内燃機関において、ピストン位置可変手段は、具体的には、機関運転条件に応じてピストンの下死点位置及びピストン上死点位置を同時に可変制御する。

（６） 上記（１）〜（５）のいずれかに記載のユニフロー２ストローク内燃機関は、吸気系に過給機を有する。

（７） 上記（１）〜（６）のいずれかに記載のユニフロー２ストローク内燃機関において、位相可変手段は、具体的には、クランクシャフトに連動して回転するカムシャフトと、チェーンまたはタイミングベルトを介してクランクシャフトにより駆動され、カムシャフトと同心に回転可能に配置されたスプロケットと、スプロケットとカムシャフトの間に装着され、両者の相対的な位相を変化させる手段と、を備えている。

（８） 上記（１）〜（７）のいずれかに記載のユニフロー２ストローク内燃機関において、ピストンは、ピストンにピストンピンを介して連結された第１リンクと、この第１リンクに揺動可能に連結されるとともにクランクシャフトのクランクピン部に回転可能に連結された第２リンクと、第２リンクに揺動可能に連結されるとともに機関本体に揺動可能に支持された第３リンクと、を備えた複リンク式ピストン−クランク機構によってクランクシャフトから駆動されている。

本発明に係る２ストローク内燃機関の概略構成を模式的に示した説明図。 リフト・作動角可変機構の動作説明図。 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。 位相可変機構の概略構成を示す説明図。 位相可変機構による排気弁のバルブリフト特性の位相変化を示す説明図。 本発明の第１実施形態における掃気ポートの開口特性と、排気弁のリフト特性とを示す特性図。 比較例における掃気ポートの開口特性と、排気弁のリフト特性とを示す特性図。 複リンク式ピストン−クランク機構の概略構成を示す説明図。 複リンク式ピストン−クランク機構のピストンストローク特性を示す特性図。 ピストンストローク特性による掃気ポートの開口高さの変化を模式的に示した説明図。 本発明の第２実施形態における掃気ポートの開口特性と、排気弁のリフト特性とを示す特性図。 本発明の第３実施形態における掃気ポートの開口特性と、排気弁のリフト特性とを示す特性図。 本発明の第４実施形態における掃気ポートの開口特性と、排気弁のリフト特性とを示す特性図。

符号の説明

４…ピストン
５…排気弁
６…排気ポート
７…掃気ポート

Claims (8)

1. シリンダブロックに設けられてピストン下死点位置近傍で開口する掃気ポートと、シリンダヘッドに開閉作動可能に設けられた排気弁と、を有するユニフロー２ストローク内燃機関において、
   排気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変手段と、
   排気弁のリフト・作動角を拡大・縮小する吸気制御弁リフト・作動角可変手段と、を有することを特徴とするユニフロー２ストローク内燃機関。
2. シリンダブロックに設けられてピストン下死点位置近傍で開口する掃気ポートと、シリンダヘッドに開閉作動可能に設けられた排気弁と、を有するユニフロー２ストローク内燃機関において、
   シリンダ内を往復動するピストンの下死点位置を機関運転条件に応じて可変制御するピストン位置可変手段と、
   排気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変手段と、を有することを特徴とするユニフロー２ストローク内燃機関。
3. シリンダブロックに設けられてピストン下死点位置近傍で開口する掃気ポートと、シリンダヘッドに開閉作動可能に設けられた排気弁と、を有するユニフロー２ストローク内燃機関において、
   排気弁のリフトの中心角の位相を遅進させる位相可変手段と、
   排気弁のリフト・作動角を拡大・縮小する吸気制御弁リフト・作動角可変手段と、
   シリンダ内を往復動するピストンの下死点位置を機関運転条件に応じて可変制御するピストン位置可変手段と、を有することを特徴とするユニフロー２ストローク内燃機関。
4. リフト・作動角可変手段は、クランクシャフトに連動して回転するカムシャフトと、カムシャフトにより回転駆動される偏心カムと、偏心カムに摺動可能に装着されるリンクアームと、カムシャフトに平行に設けられ、かつ偏心カム部を備えた回動可能な制御軸と、制御軸の偏心カム部に回転可能に装着され、かつリンクアームにより揺動されるロッカアームと、カムシャフトに回転可能に支持されると共に、ロッカアームにリンクを介して連結され、ロッカアームに伴って揺動することにより排気弁のタペットを押圧する揺動カムと、を備え、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排気弁のリフト・作動角が同時に増減変化するよう構成されていることを特徴とする請求項１または３に記載のユニフロー２ストローク内燃機関。
5. ピストン位置可変手段は、機関運転条件に応じてピストンの下死点位置及びピストン上死点位置を同時に可変制御することを特徴とする請求項２または３に記載のユニフロー２ストローク内燃機関。
6. 吸気系に過給機を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のユニフロー２ストローク内燃機関。
7. 位相可変手段は、クランクシャフトに連動して回転するカムシャフトと、チェーンまたはタイミングベルトを介してクランクシャフトにより駆動され、カムシャフトと同心に回転可能に配置されたスプロケットと、スプロケットとカムシャフトの間に装着され、両者の相対的な位相を変化させる手段と、を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のユニフロー２ストローク内燃機関。
8. ピストンは、ピストンにピストンピンを介して連結された第１リンクと、この第１リンクに揺動可能に連結されるとともにクランクシャフトのクランクピン部に回転可能に連結された第２リンクと、第２リンクに揺動可能に連結されるとともに機関本体に揺動可能に支持された第３リンクと、を備えた複リンク式ピストン−クランク機構によってクランクシャフトから駆動されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のユニフロー２ストローク内燃機関。

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