JP2006183481A - ユニフロー2ストローク内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】 膨張仕事を有効に取り出すことにより燃費を向上させることができるユニフロー2ストローク内燃機関を提供する。
【解決手段】 ユニフロー2ストローク内燃機関は、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、を有し、開弁特性を可変制御可能な吸気制御弁がシリンダヘッドに設けられている。これによって、吸気制御弁の開弁特性を可変制御することにより、筒内に残る新気の量を適正化でき、燃費向上を図ることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 ユニフロー2ストローク内燃機関は、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、を有し、開弁特性を可変制御可能な吸気制御弁がシリンダヘッドに設けられている。これによって、吸気制御弁の開弁特性を可変制御することにより、筒内に残る新気の量を適正化でき、燃費向上を図ることができる。
【選択図】 図1
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。この特許文献1の構成においては、圧力差に依存したガス交換特性によって出力特性が左右される2ストローク機関において、広い回転範囲での性能向上を図ることができるが、機関部分負荷時の燃費については燃焼の本質的な問題がある。すなわち、2ストローク機関では部分負荷時に吸気を絞るとその分残留ガスが増大する。そのため、ディーゼルのようなリーン燃焼で吸気を絞らない方式では燃焼の悪化は少ないが、ガソリンエンジンでは燃焼を悪化させてしまうことになる。
特開平11−93710号公報
これに対しては掃気ポートの開口期間を延ばし、気筒内に掃気で導入された新気を圧縮行程の途中まで逆流させることで充填効率を低下させれば、吸気を絞らなくても済むことになる。
しかしながら、2ストローク機関では掃気ポートの開口特性はピストンのストロークで決まるため、下死点に関して対称となる。そのため、圧縮行程で掃気ポートの閉時期を遅らせると、膨張行程で掃気ポートが早く開き、燃費を悪化させてしまうという問題がある。
そこで、本発明では掃気ポートに吸気制御弁を追加し、掃気ポートがを閉じた後、吸気制御弁を暫く開いておくことにより、気筒内の新気を逆流させ吸気量を減少させる。そして、膨張仕事を有効に取り出すことにより燃費の向上を図ることを目的としている。
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、開弁特性を可変制御可能な吸気制御弁がシリンダヘッドに設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、吸気制御弁の開弁特性を可変制御することにより、筒内に残る新気の量を適正化でき、燃費向上を図ることができる。
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示している。尚、図1は、一つの気筒に着目してその概略を模式的に示したものであり、また低負荷運転時(部分負荷時)の状態(詳細は後述)を示すものである。
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と、吸気制御弁7によって開閉される吸気制御ポート8と、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9が、各シリンダ3毎に形成されている。
吸気制御ポート8及び掃気ポート9に接続された吸気通路10には、吸気コレクタ11が介装されていると共に、吸気コレクタ11の上流側に過給機12が配置されている。また、吸気制御ポート8及び掃気ポート9は、吸気コレクタ11の下流側で、吸気通路10を介して連通するよう構成されている。
排気弁5は、排気弁リフト・作動角可変手段としてのリフト・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。また、吸気制御弁7は、吸気制御弁位相可変手段としての位相可変機構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。つまり、排気弁5及び吸気制御弁7は、その開弁特性が可変制御可能となっている。特に、吸気制御弁7の開弁特性を可変制御可能とすることで、広範囲の運転条件に対応して充填効率が可変可能となっている。
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。
次に、図4を用いて、吸気制御弁7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。
吸気制御弁7の上部には、バルブリフタ(図示せず)が配置され、バルブリフタの上部には、図外のクランクシャフトに連動して軸周りに回転駆動する中空状の駆動軸41が気筒列方向に延在している。
この駆動軸41は、軸受けブラケット42を介してシリンダヘッド側に回転可能に支持されている。駆動軸41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41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41にボルト45を介して締結固定され、駆動軸41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、吸気制御弁7の作動角が一定のままで、その吸気制御弁7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、吸気制御弁7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、吸気制御弁7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、吸気制御弁7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41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、機関部分負荷時には、図1に示すように、下死点付近で掃気が行われている時期に吸気制御弁7を開弁していない。そして、圧縮行程に入り、排気弁5が閉じるタイミングで吸気制御弁7を開き筒内の新気の一部を吸気制御弁7経由(吸気制御ポート8経由)で吸気系に逆流させている。このようにすることで、図示しない絞り弁で吸気を絞ることをしなくても、機関高負荷時に比べて筒内に残る新気の量を適正に減らすことができる。つまり、吸気を絞らないので、残留ガスも大幅に減り、燃焼が改善される。
図6は、この第1実施形態における掃気ポート9の開口特性と、排気弁5及び吸気制御弁7のバルブリフト特性を示している。機関部分負荷時(低負荷時)には、吸気制御弁7の開弁時期の位相を遅らせて排気弁5が閉じた後も吸気制御弁7の開弁を継続し、機関高負荷時においては、掃気ポート9が閉じるタイミングで吸気制御弁7を閉じて筒内から吸気系への新気の逆流を最小限に抑える特性となっている。
さらに言えば、機関部分負荷時には、吸気制御弁7の閉時期からピストン上死点までのピストンストローク量より、ピストン上死点から排気弁5の開時期までのピストンストローク量が大きくなるよう制御されている。
尚、排気弁5のリフト・作動角は、そのリフト中心角が機関部分負荷時と機関高負荷時とで同一となっているが、そのバルブリフト量が機関部分負荷時にはバルブリフト量が小さく、機関高負荷時にバルブリフトが大きくなるよう可変制御されている。これは、機関高負荷時における掃気効率を向上させるためである。
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が、機関圧縮比を可変制御する可変圧縮比機構61(後述)を備えたものであり、第1実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。可変圧縮比機構61は、複リンク式ピストン−クランク機構のリンク構成の一部を動かすことにより、ピストン上死点位置もしくはピストン下死点位置の少なくとも一方を変化させ、機関圧縮比つまり公称圧縮比を変化させるものである。つまり、可変圧縮比機構61はピストン位置可変手段を含んだ構成となっている。
図7を用いて可変圧縮比機構61について説明する。尚、可変圧縮比機構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(図1を参照)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。尚、図7におけるシリンダ3の上部に、上述した吸気制御弁7及び排気弁5が配置されている(図1を参照)。
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(既出の制御軸16とは別構成)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−クランク機構を用いた可変圧縮比機構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。
図8は、上述した可変圧縮比機構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8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9に示すように掃気ポート9の開口高さが変化する。また、図8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9の開口期間も変化することになる。すなわち、可変圧縮比機構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9(a)に示すように掃気ポート9の開口高さは小さくなり、かつ掃気ポート9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9(b)に示すように掃気ポート9の開口高さは大きくなり、かつ掃気ポート9の開口期間は長くなる。
また、上述したいわゆる複リンク式の可変圧縮比機構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、複リンク式の可変圧縮比機構において、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。
図10は、このような第2実施形態における掃気ポート9の開口特性と排気弁5及び吸気制御弁7のバルブリフト特性を示している。
機関部分負荷時(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と共に、掃気ポート9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、吸気制御弁7の開弁時期の位相を掃気ポート9の開弁期間に対して大きく遅らせて(遅角)、排気弁5が閉じた後も吸気制御弁7の開弁を継続し、吸気の一部が気筒内から逆流できる特性としている。さらに、排気弁5のリフト・作動角を相対的に縮小して排気弁5の開時期を下死点側に近づけている。これは、掃気ポート9が開く時期が相対的に遅れるため、その分排気弁5の開時期を遅らせても排気の吸気への逆流が無いためであり、その結果、膨張仕事を最大限に回収可能となっている。さらに言えば、機関部分負荷時には、吸気制御弁7の閉時期からピストン上死点までのピストンストローク量より、ピストン上死点から排気弁5の開時期までのピストンストローク量が大きくなるよう制御されている。
一方、機関高負荷時には、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と共に、掃気ポート9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、吸気制御弁7の閉弁時期が掃気ポート9の閉弁時期と略同じとなるよう吸気制御弁7の開弁期間の位相を機関部分負荷時に比べて相対的に速くし(進角)、掃気ポート9が閉じるタイミングで吸気制御弁7を閉じて筒内から吸気系への新気の逆流を最小限に抑えている。さらに、排気弁5のリフト・作動角を相対的に拡大して掃気効率の向上を図っている。
また、ピストン下死点位置を可変することで機関圧縮比を可変する圧縮比可変機構61を備えたこの第2実施形態の最大のメリットは機関圧縮比の可変効果である。圧縮行程で長く吸気制御弁7が開いていると、吸気量は調節(低減)できるが、実圧縮比が低下して燃焼が悪化する事が問題となる。残留ガスの割合が減っても、機関圧縮比が低下しては燃焼の改善効果は小さいからである。しかしながら、この第2実施形態においては、図11に示すように、掃気ポート9の開口特性改善と共に高圧縮比化が実現できるため、燃焼悪化の少ない高膨張比サイクルが出来る。そして、吸気制御弁7の閉時期を連続制御することで負荷調整ができるため、ガソリンエンジンでも機関部分負荷時に燃焼悪化の無い2サイクルシステムが完成する。
尚、この第2実施形態では、機関高負荷時に、排気弁5が閉弁してから吸気制御弁7が閉弁するまでの期間に、過給機12による過給を行っている。
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2実施形態における構成が吸気制御弁7のリフト・作動角を拡大縮小するリフト・作動角可変機構をも備えたものである。すなわち、吸気制御弁7は、位相可変機構61によりそのリフト中心角の位相を進角もしくは遅角することが可能であり、リフト・作動角可変機構によりそのリフト・作動角が変更可能となっている。尚、吸気制御弁7のリフト・作動角を拡大縮小するリフト・作動角可変機構の構成は、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と同様の構成である。
そして、この第3実施形態においては、図12に示すように、機関部分負荷時において、主として、吸気制御弁7のリフト・作動角を拡大することにより、吸気制御弁7の閉弁時期を遅らせて、吸気の一部が気筒内から逆流できる特性としている。さらに言えば、機関部分負荷時には、吸気制御弁7の閉時期からピストン上死点までのピストンストローク量より、ピストン上死点から排気弁5の開時期までのピストンストローク量が大きくなるよう制御されている。尚、この第3実施形態における掃気ポート9及び排気弁5の開閉特性は、上述した第2実施形態と同じである。また、機関高負荷時における吸気制御弁7の制御は、上述した第2実施形態における機関高負荷時の吸気制御弁7の制御と同様である。
このような第3実施形態においても、上述した第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
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、開弁特性を可変制御可能な吸気制御弁がシリンダヘッドに設けられている。これによって、吸気制御弁の開弁特性を可変制御することにより、筒内に残る新気の量を適正化でき、燃費向上を図ることができる。
(2) ユニフロー2ストローク内燃機関は、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、シリンダヘッドに開閉作動可能に設けられた吸気制御弁と、吸気制御弁の開弁特性を可変制御する開弁特性可変手段と、を有している。
(3) 上記(1)に記載のユニフロー2ストローク内燃機関は、吸気制御弁のリフトの中心角の位相を遅進させる吸気制御弁位相可変手段と、吸気制御弁のリフト・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、のうちの少なくとも一方を備え、吸気制御弁のリフト中心角の位相の遅進、もしくは吸気制御弁のリフト・作動角の拡大・縮小、のうちの少なくとも一方を行うことによって、吸気制御弁の開弁特性を可変制御する。
(4) 上記(2)に記載のユニフロー2ストローク内燃機関おいて、開弁特性可変手段は、吸気制御弁のリフトの中心角の位相を遅進させる吸気制御弁位相可変手段と、吸気制御弁のリフト・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、のうちの少なくとも一方を備え、吸気制御弁のリフト中心角の位相の遅進、もしくは吸気制御弁のリフト・作動角の拡大・縮小、のうちの少なくとも一方を行うことによって、吸気制御弁の開弁特性を可変制御する。
(5) 上記(3)または(4)に記載のユニフロー2ストローク内燃機関において、吸気制御弁位相可変手段は、クランクシャフトに連動して回転するカムシャフトと、チエ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。
(6) 上記(3)または(4)に記載のユニフロー2ストローク内燃機関において、吸気制御弁リフト・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吸気制御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吸気制御弁のリフト・作動角が同時に増減変化するよう構成されている。
(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は、機関圧縮行程において、吸気制御弁を介してシリンダ内の吸気の一部を吸気系に還流させる。
(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は、吸気系に過給機を有する。
(9) 上記(1)〜(8)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、機関部分負荷時における吸気制御弁の閉時期は、掃気ポートの閉時期よりも遅れるよう制御されている。
(10) 上記(1)〜(9)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、機関部分負荷時における吸気制御弁の閉時期は、機関高負荷時における吸気制御弁の閉時期よりも遅れるよう制御されている。
(11) 上記(1)〜(10)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、機関部分負荷時には、吸気制御弁の閉時期からピストン上死点までのピストンストローク量より、ピストン上死点から排気弁の開時期までのピストンストローク量が大きくなるよう制御されている。
(12) 上記(1)〜(11)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、排気弁のリフト・作動角を拡大縮小制御可能な排気弁リフト・作動角可変手段を有する。
(13) 上記(1)〜(12)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、ピストンの上死点位置、もしくはピストンの下死点位置の少なくとも一方を可変制御するピストン位置可変手段を有する。
(14) 上記(1)〜(13)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。
(15) 上記(1)〜(14)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、吸気制御弁は、シリンダヘッドに設けられて吸気系と連通する吸気制御ポートを開閉するものであって、吸気制御ポートと掃気ポートとが互いに連通するよう構成されている。
5…排気弁
6…排気ポート
7…吸気制御弁
8…吸気制御ポート
9…掃気ポート
6…排気ポート
7…吸気制御弁
8…吸気制御ポート
9…掃気ポート
Claims (15)
- 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、
開弁特性を可変制御可能な吸気制御弁がシリンダヘッドに設けられていることを特徴とするユニフロー2ストローク内燃機関。 - 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、シリンダヘッドに開閉作動可能に設けられた吸気制御弁と、吸気制御弁の開弁特性を可変制御する開弁特性可変手段と、を有することを特徴するユニフロー2ストローク内燃機関。
- 吸気制御弁のリフトの中心角の位相を遅進させる吸気制御弁位相可変手段と、吸気制御弁のリフト・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、のうちの少なくとも一方を備え、吸気制御弁のリフト中心角の位相の遅進、もしくは吸気制御弁のリフト・作動角の拡大・縮小、のうちの少なくとも一方を行うことによって、吸気制御弁の開弁特性を可変制御することを特徴とする請求項1に記載のユニフロー2ストローク内燃機関。
- 開弁特性可変手段は、吸気制御弁のリフトの中心角の位相を遅進させる吸気制御弁位相可変手段と、吸気制御弁のリフト・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、のうちの少なくとも一方を備え、吸気制御弁のリフト中心角の位相の遅進、もしくは吸気制御弁のリフト・作動角の拡大・縮小、のうちの少なくとも一方を行うことによって、吸気制御弁の開弁特性を可変制御することを特徴とする請求項2に記載のユニフロー2ストローク内燃機関。
- 吸気制御弁位相可変手段は、クランクシャフトに連動して回転するカムシャフトと、チエ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3または4に記載のユニフロー2ストローク内燃機関。
- 吸気制御弁リフト・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吸気制御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吸気制御弁のリフト・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3または4に記載のユニフロー2ストローク内燃機関。
- 機関圧縮行程において、吸気制御弁を介してシリンダ内の吸気の一部を吸気系に還流させ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。
- 吸気系に過給機を有す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。
- 機関部分負荷時における吸気制御弁の閉時期は、掃気ポートの閉時期よりも遅れるよう制御されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のユニフロー2ストローク内燃機関。
- 機関部分負荷時における吸気制御弁の閉時期は、機関高負荷時における吸気制御弁の閉時期よりも遅れるよう制御されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のユニフロー2ストローク内燃機関。
- 機関部分負荷時には、吸気制御弁の閉時期からピストン上死点までのピストンストローク量より、ピストン上死点から排気弁の開時期までのピストンストローク量が大きくなるよう制御されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のユニフロー2ストローク内燃機関。
- 排気弁のリフト・作動角を拡大縮小制御可能な排気弁リフト・作動角可変手段を有することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のユニフロー2ストローク内燃機関。
- ピストンの上死点位置、もしくはピストンの下死点位置の少なくとも一方を可変制御するピストン位置可変手段を有することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のユニフロー2ストローク内燃機関。
- 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1〜13のいずれかに記載のユニフロー2ストローク内燃機関。
- 吸気制御弁は、シリンダヘッドに設けられて吸気系と連通する吸気制御ポートを開閉するものであって、吸気制御ポートと掃気ポートとが互いに連通するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜14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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