(57)【要約】  本発明は、複数の燃焼室（４１，４２，４３，４４）と、各燃焼室（４１，４２，４３，４４）に空気を供給する吸気システム（４５，４５Ａ，４５Ｂ，４６，４７）と、各燃焼室（４１，４２，４３，４４）に燃料を供給する燃料システムと、燃焼室（４１，４２，４３，４４）から大気中に燃焼排出ガスを中継するための排気システム（４８，５０）と、排気システム（４８，５０）から少なくともひとつの燃焼室（４２，４３）に燃焼排出ガスを中継するための排気再循環システム（４９，５１）を備える内燃エンジンに関する。エンジンは、少なくともひとつの燃焼室（４１，４４）が動作状態で、燃料と空気を受け取り、その中でこれらを燃焼し、少なくともひとつの別の燃焼室（４２，４３）が動作停止状態となり、この燃焼室には燃料システムから一切燃料が供給されない燃焼室動作停止運転モードを有する。燃焼室動作停止運転モードにおいて、排気再循環システム（４９，５１）は、燃焼排出ガスをその（あるいは各）動作停止状態の燃焼室（４２，４３）に供給する。
2008513683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンであって、
複数の燃焼室と、
各燃焼室に空気を供給するための空気導入システムと、
各燃焼室に燃料を供給するための燃料システムと、
燃焼排出ガスを前記燃焼室から大気中に中継するための排気システムと、
燃焼排出ガスを前記排気システムから前記燃焼室のうちの少なくともひとつに中継するための排気再循環システムと、
を備え、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作状態で、その中で燃焼されるための燃料と空気を受け取り、少なくともひとつの他の燃焼室が動作停止状態となり、前記燃料システムから燃料が供給されない燃焼室動作停止運転モードを有し、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは、前記（または各）動作停止状態の燃焼室に燃焼排出ガスを供給することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃エンジンであって、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記空気導入システムによって、空気が前記（または各）動作停止状態の燃焼室に供給されないことを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃エンジンであって、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは、燃焼排出ガスを、前記（または各）動作停止状態の燃焼室にのみ中継し、動作状態の燃焼室には中継しないことを特徴とする内燃エンジン。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記空気導入システムは、少なくとも２つのプレナムチャンバである、前記燃焼室動作停止運転モードにおいて動作状態のままである燃焼室に空気を供給するための第一のプレナムチャンバと、前記燃焼室動作停止運転モードにおいて動作停止状態とされた燃焼室に空気を供給するための第二のプレナムチャンバとを有するプレナムを備え、
前記空気導入システムはさらに、前記第二のプレナムチャンバを前記空気導入システムの残りの部分から封鎖することができ、前記エンジンが第一の運転条件での運転中に前記第二のプレナムチャンバを封鎖するように制御されるプレナム弁を備え、
前記第一の運転条件において、前記排気再循環システムは燃焼排出ガスを封鎖された第二のプレナムチャンバに供給し、ここから、前記動作停止状態となった燃焼室によって排出ガスが引き込まれることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃エンジンであって、
前記空気導入システムは、前記プレナムへの空気の流れを制御し、前記燃焼室がすべて動作状態にあるときに、前記燃焼室すべてのためのスロットルとして機能するスロットルを備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項６】
請求項４または５に記載の内燃エンジンであって、
前記排ガス再循環システムには、前記エンジンが前記燃焼室動作停止運転モードにあるときに開いて、前記動作停止状態となった燃焼室に燃焼排出ガスが流れるようにし、それ以外は閉じて、前記燃焼室に燃焼排出ガスが流れないようにする排気再循環弁が設けられていることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項７】
上記請求項のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記排気システムは第一の触媒コンバータを備え、前記排気再循環システムは、前記第一の触媒コンバータの下流で前記排気システムに接続される通路を有し、この通路を通って触媒後燃焼排出ガスが前記動作停止状態の燃焼室に中継されることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃エンジンであって、
前記第一の触媒コンバータは、前記エンジンのすべての燃焼室から燃焼排出ガスを受け取ることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項９】
請求項７に記載の内燃エンジンであって、
前記第一の触媒コンバータは、前記エンジンが前記燃焼室動作停止運転モードで運転中に動作状態のままである少なくともひとつの燃焼室から燃焼排出ガスを受け取り、
前記エンジンが前記燃焼室動作停止運転モードで運転中に少なくともひとつの動作停止状態となった燃焼室から排出されたガスを受け取るための第二の触媒コンバータが設けられており、
前記排気再循環システムは、前記第二の触媒コンバータから出た前記燃焼排出ガスではなく、前記第一の触媒コンバータから出た前記燃焼排出ガスだけを中継することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃エンジンであって、
前記第一の触媒コンバータは、前記エンジンが前記燃焼室動作停止運転モードで運転中に、動作状態のままである燃焼室からのみ燃焼排出ガスを受け取り、
前記第二の触媒コンバータは、前記エンジンが前記燃焼室動作停止運転モードで運転中に、動作停止状態となった燃焼室から排出された排出ガスのみを受け取ることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１１】
上記請求項のいずれか１に記載され、前記燃焼室への空気の流れを制御する吸気弁手段と、前記吸気弁手段を作動させるカム手段とを有する内燃エンジンであって、
前記吸気弁手段は、複数の吸気ポペット弁を備え、前記カム手段は、各吸気ポペット弁について第一の吸気カムと、前記第一の吸気カムとは異なるプロフィールの第二の吸気カムとを有する回転可能なカムシャフトを備え、各吸気ポペット弁には、前記第一の吸気カムもしくは前記第二の吸気カムから選択的に前記吸気ポペット弁にリフトを伝えるタペット手段が設けられ、
前記エンジンの、すべての燃焼室が動作状態である第一の運転条件では、各吸気ポペット弁がそのための各々の第一の吸気カムによって駆動され、各第一の吸気カムが早期に各吸気ポペット弁を閉じて、各燃焼室内の各吸気行程の長さを短縮することにより、ミラーサイクル燃焼サイクルを実現し、
前記エンジンの第二の運転条件では、前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態となる弁動作停止モードで運転し、動作状態の各燃焼室のための各吸気弁は、そのための各々の第一の吸気カムによって駆動され、動作状態の各燃焼室は、動作状態の各燃焼室のための各第一の吸気カムが早期に各吸気ポペット弁を閉じて、動作状態の各燃焼室における各吸気行程を短縮させることにより、ミラーサイクル燃焼サイクルを実行することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１２】
上記請求項のいずれか１に記載され、前記燃焼室からの燃焼排出ガスの流れを制御する排気弁手段と、前記排気弁手段を動作させるためのカム手段とを有する内燃エンジンであって、
前記排気弁手段は複数の排気ポペット弁を有し、前記カム手段は各排気ポペット弁について第一の排気カムと、前記第一の排気カムとは異なるプロフィールの第二の排気カムとを有する回転可能なカムシャフトを備え、各排気ポペット弁について、前記第一の排気カムもしくは前記第二の排気カムから選択的に前記排気ポペット弁にリフトを伝えるタペット手段が設けられ、
第三の運転条件では、すべての燃焼室が動作状態であり、各排気ポペット弁は、そのための各々の第一の排気カムによって駆動され、早期に閉じて各燃焼室内の各排気行程の長さを短縮し、それによって、その後前記燃焼室内に供給される燃料および空気と混合するために前記燃焼室内で燃焼排出ガスを捕捉することにより、すべての燃焼室が制御された自発着火を実行し、
第四の運転条件では、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態とされ、少なくともひとつの燃焼室が動作状態であり、動作状態の各燃焼室のための各排気ポペット弁は、そのための各々の第一の排気カムによって駆動され、早期に閉じて前記動作状態の燃焼室内の各排気行程の長さを短縮し、それによって、前記燃焼室内にその後供給される燃料および空気と混合するために前記燃焼室内で燃焼排出ガスを捕捉することにより、動作状態の各燃焼室が制御された自発着火を実行することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１３】
請求項１１に係る請求項１２に記載の内燃エンジンであって、
各吸気ポペット弁は、すべての燃焼室が動作状態にあり、４ストロークオットーサイクルで動作する第五の運転条件で前記エンジンが運転するときに、そのための各々の第二の吸気カムによって駆動されることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１４】
請求項１３に記載の内燃エンジンであって、
各排気ポペット弁は、すべての燃焼室が動作状態にあり、４ストロークオットーサイクルで動作する第五の運転条件で前記エンジンが運転するときに、そのための各々の第二の排気カムによって駆動されることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１５】
請求項１１から１４のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
さらに、前記カム手段のカムシャフトの回転位置を、前記エンジンのクランクシャフトに対して変化させ、これによって前記吸気および／または排気ポペット弁の開閉のタイミングを変化させることができるカムフェージング機構を備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１６】
請求項１から１０のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記燃焼室への空気の流れを制御する電気制御吸気弁手段と、エンジン負荷および／またはエンジン速度を考慮して前記吸気弁手段の動作を変えるための電子制御手段を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１７】
請求項１６に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態にあり、各燃焼室内の各圧縮行程の初期部分で前記吸気弁手段を開いた状態に保つことによって、ミラーサイクル燃焼サイクルを実行する第一の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態で、少なくともひとつの燃焼室が動作状態にある弁動作停止モードで前記エンジンが運転し、各圧縮行程の初期部分においてその吸気弁手段を開いた状態に保つことによって各動作状態の燃焼室がミラーサイクル燃焼サイクルを実行する第二の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１９】
請求項１６に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態で、前記吸気弁手段を早い段階で閉じることによって各吸気行程を短縮し、その結果、次の圧縮行程における圧縮前に吸気が膨張するようにすることによってミラーサイクル燃焼サイクルを実行する第一の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２０】
請求項１６または１９に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態となり、少なくともひとつの動作状態の燃焼室が、そのための前記吸気弁手段を早い段階で閉じることによって各吸気行程の長さを短縮し、これによって引き込まれた吸気が次の圧縮行程における圧縮前に膨張するようにすることによってミラーサイクル燃焼サイクルを実行する弁動作停止モードで前記エンジンが運転する第二の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２１】
請求項１から１０または１６から２０のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記燃焼室からの燃焼排出ガスの流れを制御する電気制御排気弁手段と、エンジン負荷および／またはエンジン速度を考慮して前記排気弁手段の動作を変化させる電子制御手段を備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２２】
請求項２１に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態にあり、前記排気弁手段を各燃焼室における各排気行程終了前に閉じることにより、その後前記燃焼室内に引き込まれる燃料および空気と混合するために前記燃焼室内の燃焼排出ガスを捕捉することによって、制御された自発着火燃焼を実行する第三の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態で、少なくともひとつの燃焼室が動作状態にある弁動作停止運転モードで前記エンジンが運転し、前記排気弁手段が各燃焼室内の各排気行程の終了前に閉じて、その後前記燃焼室内に引き込まれる燃料および空気と混合するために前記燃焼室内の燃焼排出ガスを捕捉することによって、動作状態の各燃焼室が制御された自発着火燃焼を実行する第四の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２４】
請求項１７から２３のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態にあり、４ストロークオットーサイクルを実行する第五の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２５】
請求項１７から２４のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記電気制御吸気弁手段は、前記エンジンの吸気ポペット弁を開くための電気油圧式アクチュエータを有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２６】
請求項２１から２５のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記電気制御排気弁手段は、前記エンジンの排気ポペット弁を開くための電気油圧式アクチュエータを備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２７】
実質的に、添付の図面を参照しながら明細書中で説明され、これらの図面に描かれている内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室のいくつかを動作停止状態にできる燃焼室動作停止システムを備える複数燃焼室(multiple combustion chamber)内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの部分負荷運転条件でのエンジン効率、特に燃費を改善するために、複数の燃焼室を備えるエンジンのいくつかの燃焼室を動作停止状態にすることが望ましい場合があることは良く知られている。また、エンジン、特にガソリンエンジンは、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）とも呼ばれる制御された自発着火（コントロールド・オート・イグニション: Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ａｕｔｏ−Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）（ＣＡＩ）を用いた特定の状況において運転できることも周知である。ＣＡＩの場合、燃料は吸気および既燃ガスと混合され、その後、混合気が圧縮着火によって圧縮および着火される。ある状況では燃焼室を動作停止状態にして運転し、別の状況では、すべての燃焼室内でＣＡＩを実行させて運転するという、両方の運転が可能なエンジンを提供することが望まれてきた。これは、後述する理由から困難であることがわかる。本発明は、このニーズに応えようとするものである。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４２３１３３８号明細書
【特許文献２】特開昭５７−２０３８３７号公報
【特許文献３】特開昭５６−１６２２３８号公報
【特許文献４】米国特許第４１９２２７８号明細書
【特許文献５】特開昭５８−４１２４１号公報
【特許文献６】特開昭５６−７２２３３号公報
【特許文献７】英国特許出願公開第２０９３９０９号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は内燃エンジンを提供し、この内燃エンジンは、
複数の燃焼室と、
各燃焼室に空気を供給する空気導入システムと、
各燃焼室に燃料を供給する燃料システムと、
燃焼排出ガスを燃焼室から大気中に中継する排気システムと、
燃焼排出ガスを排気システムから燃焼室のうちの少なくともひとつに中継する排気再循環システムと、
を備え、
内燃エンジンは燃焼室動作停止運転モードを有し、この運転モードでは、少なくともひとつの燃焼室が動作状態であって、その中で燃焼される燃料と空気を受け取り、少なくともひとつの他の燃焼室が動作停止状態とされ、燃料システムから燃料が供給されず、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、排気再循環システムは、動作停止状態となったその（または各）燃焼室に燃焼排出ガスを供給することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の望ましい実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【０００６】
図１は、プレナム４５から空気が供給される４つのシリンダ４１，４２，４３，４４を備えるエンジンを示す。
【０００７】
プレナム４５への空気の流れは、電動スロットル４６によって制御される。プレナムそのものは、２つのプレナムチャンバ４５Ａ，４５Ｂに分割される。プレナム弁４７は、プレナムチャンバ４５Ａからプレナムチャンバ４５Ｂへの空気の流れを制御する。
【０００８】
シリンダ４２，４３に供給される空気は、プレナムチャンバ４５Ａ、次にプレナムチャンバ４５Ｂへと流れなければならない。したがって、弁４７が閉じると、空気がスロットル弁４６を経由してシリンダ４２，４３に流れることはない。
【０００９】
４つのシリンダ４１，４２，４３，４４はすべて、共通の触媒コンバータ４８に連結されている。触媒コンバータ４８の下流において、排気再循環路４９が触媒コンバータ４８から続く排気管に連結される。排気再循環路は、プレナムチャンバ４５Ｂ内に排出ガスを再循環させることができる。再循環路４９を通じた排出ガスの流れは、電動再循環弁５１によって制御される。
【００１０】
エンジン４０は、すべてのシリンダ４１〜４４が動作状態でも、シリンダ４２，４３が動作停止状態でシリンダ４１，４４が動作状態でも運転できる。すべてのシリンダが動作状態である運転モードから燃焼室動作停止運転モードに切り替えるには、弁４７を閉じ、シリンダ４２，４３のための燃料噴射装置を停止させる。次に、弁５１を開き、シリンダ４２，４３が再循環路４９を通じて燃焼排出ガスを引き込む。
【００１１】
触媒後排出ガスを動作停止状態のシリンダ４２，４３に戻すように循環させることにより、この循環がなければシリンダ４２，４３内を周期的に真空状態にすることによって生じる損失が減少する。同時に、シリンダ４２，４３は高温に保たれ、触媒コンバータ４８は、動作停止状態のシリンダ内を流れる低温の新気によって冷却されない。
【００１２】
電動スロットル４６と電動弁４７，５１はすべて、コントローラ３１によって制御される。
【００１３】
本発明によるエンジンの第二の実施形態を図２に示す。図中、エンジン６０はプレナム６５から空気の供給を受ける４つのシリンダ６１，６２，６３，６４を備える。第一の実施形態と同様に、プレナム６５への空気の流れは、電動スロットル６６によって制御され、プレナムは２つのプレナムチャンバ６５Ａ，６５Ｂに分割される。電動弁６７は、プレナムチャンバ６５Ａから６５Ｂへの空気の流れを制御する。シリンダ４１，４４は、プレナムチャンバ６５Ａから直接空気を引き込み、シリンダ６２，６３は、プレナムチャンバ６５Ｂを介してのみチャンバ６５Ａから空気を引き込む。
【００１４】
第一の実施形態と異なり、図２の実施形態は、並行して動作する２つの触媒コンバータ６８，６９を備える。触媒コンバータ６８は、排気管７２ａへと合流する排気ランナ７０，７１を経由してシリンダ６２，６３から燃焼排出ガスを受け取り、触媒コンバータ６９は、排気管７４へと合流する排気ランナ７２，７３を経由してシリンダ６１，６４から燃焼排出ガスを受け取る。触媒コンバータ６８から流出する排出ガスは排気管７５を通過し、触媒コンバータ６９から流出して排気管７６を通過する排出ガスと合流し、混合された排出ガスは排気管７７から大気中に放出される。
【００１５】
エンジンには、排気管７６に連結された排気再循環路７８が設けられ、再循環路７８は、触媒コンバータ６９の下流でありかつ、排気管７６と排気管７５との連結地点（つまり、触媒コンバータ６８から流出する触媒後排出ガスが触媒コンバータ６９から流出する触媒後排出ガスと混合される地点）の上流において排気管７６に連結される。再循環路７８を通じた燃焼排出ガスの流れは、電動再循環弁７９によって制御される。
【００１６】
エンジンの運転が、すべてのシリンダ６１〜６４が動作状態の状況からシリンダ６２，６３が動作停止状態の状況に変更されると、電動弁６７が閉じ、プレナムチャンバ６５Ｂがプレナムチャンバ６５Ａから封鎖され、シリンダ６２，６３のための燃料噴射装置は動作停止状態となり、その後、排ガス再循環弁７９が開き、動作停止状態のシリンダ６２，６３は触媒コンバータ６９の下流地点において、排気管７６から触媒後排出ガスを引き込む。排出ガスは、プレナムチャンバ６５Ｂを経由してシリンダ６２，６３内に引き込まれ、この間、プレナムチャンバ６５Ｂはチャンバ６５Ａから封鎖されている。
【００１７】
図２のエンジンは、シリンダの動作停止中に、動作停止状態となったシリンダ６２，６３が動作状態のままのシリンダ６１，６４にて発生した燃焼排出ガスを（触媒コンバータ６９を通過した後）引き込むように動作する。このように、シリンダ６１，６４内の燃焼によって発生する燃焼排出ガスの一部は、触媒コンバータ６９、次に排気再循環路７８、続いてプレナムチャンバ６５Ｂを通過し、シリンダ６２，６３の中に引き込まれ、その後、触媒コンバータ６８を経由して大気中に排出される。これにより、シリンダ６２，６３がシリンダ６２，６３内を周期的に真空状態にすることによって生じる損失の原因とならず、燃焼排出ガスがシリンダ６２，６３と触媒コンバータ６８を高温に保つという利点を有する。
【００１８】
図３は、本発明によるＶ６エンジン９０の概略図であり、このエンジン９０は、プレナム９７から空気の供給を受ける６つのシリンダ９１，９２，９３，９４，９５，９６を備える。プレナム９７への空気の流れは、電動スロットル９８によって制御される。プレナム９７は、その内部が、一列のシリンダ９１，９２，９３がそこから空気を引き込むプレナムチャンバ９７Ａと、もう一列のシリンダ９４，９５，９６がそこから空気を引き込むプレナムチャンバ９７Ｂとに分割されている。チャンバ９７Ｂへの空気の流れは、電気的に制御されるプレナム弁９９によって制御され、プレナム弁９９は、プレナムチャンバ９７Ｂをプレナムのその他の部分から封鎖することができる。
【００１９】
３つの排気ランナ１００，１０１，１０２が、シリンダ９１，９２，９３からの燃焼排出ガスを共通排気管１０４に導き、共通排気管１０４は燃焼排出ガスを触媒コンバータ１０５に運ぶ。３つの排気ランナ１１１，１１２，１１３は、シリンダ９４，９５，９６からの燃焼排出ガスを共通排気管１０６に導き、共通排気管１０６は排出ガスを触媒コンバータ１０７に運ぶ。触媒コンバータ１０５，１０７を出た燃焼排出ガスは、それぞれ排気管１０８，１０９に沿って流れ、最終的に合流し、共通排気管１１０から大気中に放出される。
【００２０】
排気再循環路１１４は、触媒コンバータ１０５の下流でありかつ、管１０８が管１０９，１１０と連結する地点（つまり、管１０８内の燃焼排出ガスが管１０９の中の燃焼排出ガスと混合される地点）の上流において、管１０８に結合する。排気再循環路１１４は、再循環された燃焼排出ガスをプレナムチャンバ９７Ｂに運ぶことができる。排気再循環弁１１５は、再循環路１１４内のガスの流れを制御する。
【００２１】
シリンダ９１〜９６のすべてが動作状態の運転モードからシリンダ９１〜９３が動作状態でシリンダ９４〜９６が動作停止状態の運転モードに切り替えるには、弁９９を閉じてチャンバ９７Ｂを封鎖し、シリンダ９４〜９６のための燃料噴射装置を動作停止状態にする。弁１１５を開くと、シリンダ９４，９５，９６は、再循環路１１４を通じて燃焼排出ガスを引き込む。このように、燃焼排出ガスは、動作状態のシリンダ９１〜９３を出て触媒コンバータ１０５を通過し、燃焼排出ガスの一部は再循環路１１４に沿ってチャンバ９７Ｂに流れ、その後シリンダ９４〜９６に引き込まれて、触媒コンバータ１０７を通過し、大気中に放出される。
【００２２】
シリンダ９１〜９３を出てシリンダ９４〜９６と触媒コンバータ１０７を通過する燃焼排出ガスの再循環は、シリンダ９１〜９３と触媒コンバータ１０７を高温に保ち、動作停止状態のシリンダ内を真空状態にすることによるエネルギーの散逸を防止する役割を果たす。
【００２３】
図４は、本発明の第四の実施形態として、４つのシリンダを２列、つまり第一列のシリンダ１２１，１２２，１２３，１２４と第二列のシリンダ１２５，１２６，１２７，１２８を備えるクロスプレーン・クランクＶ８エンジンを示す。空気は、プレナム１２９によってすべてのシリンダに供給され、プレナム１２９への空気の流れは、電動スロットル弁１３０によって制御される。プレナム１２９は２つのプレナムチャンバ１２９Ａ，１２９Ｂに分割され、プレナムチャンバ１２９Ａはシリンダ１２２，１２３，１２５，１２８に空気を供給し、チャンバ１２９Ｂはシリンダ１２１，１２４，１２６，１２７に空気を供給する。電動弁１３１は閉じて、チャンバ１２９Ｂをプレナム１２９の残りの部分から封鎖することができる。
【００２４】
シリンダ１２５〜１２８から排出される燃焼排出ガスは、排気ランナ１３２，１３３，１３４，１３５から共通排気管１３６に流れ、その後、触媒コンバータ１３７を通過して大気中に放出される。シリンダ１２１〜１２４から排出される燃焼排出ガスは、排気ランナ１３８，１３９，１４０，１４１を通じて共通排気管１４２の中に流れ、その後、触媒コンバータ１４３を通過して大気中に放出される。
【００２５】
エンジン１２０には排気再循環路１４５が設けられ、再循環路１４５は、触媒コンバータ１４３の下流の排気管１４２から触媒後燃焼排出ガスを引き込み、これをプレナム１２９のチャンバ１２９Ｂに運ぶ。排気再循環弁１４４は、再循環路１４５内のガスの流れを制御する。
【００２６】
すべてのシリンダが動作状態である運転条件から、シリンダ１２１，１２４，１２６，１２７が動作停止状態となる運転条件に切り替わると、プレナム弁１３１はチャンバ１２９Ｂを封鎖し、シリンダ１２１，１２４，１２６，１２７のための燃料噴射装置は動作停止状態となる。弁１４４が開くと、燃焼排出ガスは排気管１４２（触媒コンバータ１４３の下流）から排気再循環路１４５を通過してプレナムチャンバ１２９Ｂに引き込まれ、そこからシリンダ１２１，１２４，１２６，１２７に入る。
【００２７】
弁が動作停止状態にあると、触媒コンバータ１３７，１４３はそれぞれ、動作状態のシリンダ１２２，１２３，１２５，１２８のうちの２つずつから引き続き燃焼排出ガスを受けるため、高温のまま保たれる。動作停止中のシリンダも、その中に引き込まれる燃焼排出ガスによって高温に保たれる。
【００２８】
図５に示す弁作動機構を図１〜４のエンジンの各吸気弁に使用し、図６に示す弁作動機構を図１〜４のエンジンの各排気弁に使用し、エンジンを図７の動作マップに従って動作させることができる。
【００２９】
図５を参照すると、軸方向に移動して通路２０５を封鎖できるヘッド２１１を有する吸気弁２１０が示されている。吸気弁２１０は、シリンダブロック２１３の穴２１２の中に滑動可能に配設され、空洞２１４を通過する。空洞２１４内の弁２１０の周辺には、バネ２１５が配置され、その一端は空洞２１４の下側表面に押し当てられ、もう一端は、吸気弁２１０の上に設けられたカラー２１６に配置され、一般に吸気弁２１０を上側方向に付勢する。
【００３０】
吸気弁２１０の上端には、タペットアセンブリ２１８が設置されている。タペットアセンブリ２１８は、同軸の内側タペット２２０と外側タペット２２１とを含む。内側タペットは、周知のタイプの油圧式ラッシュアジャスタ要素２２２を圧迫し、ラッシュアジャスタ要素２２２は吸気弁２１０の上端を圧迫する。タペットアセンブリ２１８は、空洞２１４からシリンダブロック２１３の上側表面に延びる穴２１９の中に滑動可能に取り付けられる。シリンダヘッドカバーを、シリンダブロック２１３の上に配置し、その上側表面に固定することができる。
【００３１】
シリンダブロック２１３の上に、通常の方法で駆動できる回転可能なカムシャフト２３０が配置され、その上に、外側カム２２６と内側カム２２３が配置されているのがわかる。外側カム２２６は、内側カム２２３を挟む同じプロフィールの一対のカムの一方である。
【００３２】
内側タペット２２０の上側表面２２０ａは、内側カム２２３によって駆動される。外側タペット２２１の上表面２２１ａは、バネ２１５の周辺に同軸上に配置され、一端が外側タペット２２１の下端表面の陥凹部の中に配置されるバネ２２５によって外側カム（たとえば２２６）と接触した状態に保たれる。バネ２２５の下端は、空洞２１４の下側表面を圧迫する。
【００３３】
カムのプロフィールの選択は、内側タペット２２０と外側タペット２２１を連結し、これらが協働することで、外側タペット２２１と外側カム（たとえば２２６）が弁２１０を制御できるようにするか、あるいは内側タペット２２０と外側タペット２２１とを切り離すことで、内側タペット２２０と内側カム２２３が弁２１０を制御できるようにするかによって行われる。
【００３４】
上記のように連結するためのひとつの方法として、ロッキングピン２２７を使用する。ロッキングピン２２７は、外側タペット２２１を横断する穴内を滑動し、タペット２２０，２２１の両方がカム２２３，２２６の基底円形部に係合している間、つまり、弁２１０が閉まっている間、内側タペット２２０の段の付けられた直径部分２２９と係合する。
【００３５】
図５において、ロッキングピン２２７は引っ込んだ状態にある。ピン２２７は、リターンバネ２３７またはその内側表面への油圧のいずれかによって、この位置に保持される。ピン２２７がこの位置にあると、内側タペット２２０と外側タペット２２１は連結されていない。外側タペット２２１がバネ２２５を圧迫するように移動するため、吸気弁２１０は、内側タペット２２０と中央のカム２２３によってのみ駆動される。
【００３６】
ロッキングピン２２７は、ギャラリフィード(gallery feed)２３５に供給される外側表面への油圧によって内側に押される。油圧は、ロッキングピン２２７の内側表面へのバネ力または油圧に打ち勝つのに十分でなければならない。この位置で、ロッキングピン２２７は、内側タペット２２０の段の付けられた直径部分２２９と係合し、その結果、内側タペット２２０と外側タペット２２１との間の駆動接続（ドライビングコネクション: driving connection）が実現される。
【００３７】
外側カム（たとえば２２６）はそれぞれ、内側カム２２３より大きなリフト量とリフト期間（デュレーション：duration)のリフトプロフィールを有する。タペット２２０，２２１の両方が協働するように制約されていると、外側カム（たとえば２２６）のプロフィールによって吸気弁２１０の運動が決まる。
【００３８】
外側カム２２６によって駆動される場合、吸気弁は各吸気行程終了時またはその近辺で閉じる。内側カム２２３によって駆動される場合、吸気弁はピストンが下死点に到達する前に閉じ、吸気行程の長さは（カム２２６によって吸気弁が作動された場合の吸気行程の長さと比較して）実質的に短縮される。これには、直後の圧縮行程の有効長さを短縮する効果もある。それは、吸気行程終了時にシリンダ内の空気が膨張し、その圧力が低下し、圧縮行程の第一の部分は空気を膨張前の圧力に圧縮し戻すのに使用され、その後吸気の実質的な圧縮が行われる。
【００３９】
図６に示す作動機構は、次の２点を除き、図５の作動機構とまったく同じである（そのため、共通の参照番号を用いており、図６の動作説明は、図５に関する説明を参照できるため、割愛する）。第一に、図の弁が排気弁３１０であり、吸気弁ではない点である。第二に、２つのカム３２３，３２６のプロフィールは、カム２２３，２２６のプロフィールと異なる点である。カム３２６は、各排気行程開始時に排気弁を開き、各排気行程終了時頃に排気弁を閉じる。これに対し、カム３２３は、排気弁３１０の下側最大リフト量を提供し、各排気行程が終了する前に排気弁３１０を閉じ、燃焼排出ガスが、その後供給される燃料／空気と混合されるようにシリンダ内で捕捉される。
【００４０】
上述のカム機構を備えるエンジンはまた、周知のカムフェーザ(cam phaser)機構を備え、弁の各事象の開始と終了のタイミングを、クランクシャフトの位置に対して変化させる。
【００４１】
図７はエンジン動作マップであり、ｙ軸がエンジン負荷（たとえば、正味平均有効圧力＝ＢＭＥＰ等で測定）、ｘ軸がエンジン速度（１分あたりの回転数＝ＲＰＭ等）である。直線１０００は限界条件を示す。図２，４，５，６に示すエンジンの各々は、図および以下の説明のように動作できる。
【００４２】
動作領域１００１において、エンジンは、すべてのシリンダが動作状態で、各々が４ストロークオットーサイクルで動作するという従来どおりの運転を行い、この場合、すべての弁が弁作動機構のハイリフトカムで作動する。
【００４３】
領域１００２では、すべてのシリンダが動作状態であるが、吸気および排気弁の動作は、各シリンダがミラーサイクル、つまり、圧縮行程が膨張行程より短い４ストローク動作サイクルで動作するものとなる。これは、弁作動機構のローリフト、短期間（デュレーション）カム（たとえば２２３）を使って吸気弁を駆動することによって実現され、ピストンの下死点位置より前に吸気弁を閉じることによって次の圧縮行程を実質的に短縮する（上述のとおり）。上記以外のカム位相（フェージング）でもよいであろう。排気弁は、引き続き、ハイリフトカム（たとえば３２６）によって駆動される。
【００４４】
領域１００３において、エンジンは４つのシリンダすべてがＣＡＩ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ａｕｔｏ−Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）で動作する状態で運転する。これを実現するためには、ローリフトカム（たとえば３２３）を使って排気弁を駆動し、各排気行程の早い段階で排気弁を閉じ、次の吸気行程中にシリンダに運ばれる燃料および空気と混合するために燃焼排出ガスを捕捉し、捕捉された燃焼排出ガスが燃料および空気と混合された後、混合気が圧縮着火によって燃焼するようにする。前述のように、これ以外のカム位相（フェージング）でもよいであろう。
【００４５】
領域１００４では、いくつかのシリンダ（たとえば、４つのうちの２つ、あるいは６つのうち３つ、あるいは８つのうち４つ）は上述のように動作停止状態となり、動作中のシリンダはＣＡＩで作動する（前述のとおり、その排気弁は燃焼排出ガスを捕捉して、供給される燃料／空気と混合させる）。再び前述のように、これ以外のカム位相（フェージング）が要求されてもよい。
【００４６】
領域１００５においても、いくつかのシリンダが上述のように動作停止状態となり、残りの動作状態のシリンダは、上述のように４ストロークミラーサイクルで作動する。ここでも、別のカム位相（フェージング）が要求されてもよい。
【００４７】
燃焼方法が異なるそれぞれの動作領域１００１，１００２，１００３，１００４，１００５を提供することによって、効率が改善される。
【００４８】
本発明により、動作停止状態のシリンダと動作停止状態のシリンダのための触媒コンバータのすべてが、それらの中を動作状態のままのシリンダ内で発生された燃焼排出ガスが通過するように構成することによって高温に保たれるため、運転条件１００１−１００５の間のエンジンの切り替えが容易となる。ＣＡＩは、燃焼室が十分に高温な燃焼室内でのみ実現できる。燃焼室が動作停止状態となり、そこを通過する低温の新気によって燃焼室内温度が下がった場合、まず燃焼室内でいくつかの従来のサイクル（オットーサイクル等）を実行させて温度を上げてからでなければ、燃焼室内でＣＡＩを実現することができない（あるいは、少なくとも非常に困難となる）。
【００４９】
図１，２，３，４のエンジンは、別の例においては、図８に示すように各吸気および排気弁のための弁制御機構を各々に設けることも可能である。油圧で動作する吸気および排気弁により、各エンジンは、図７に関して説明した各種の異なる運転条件で運転することができる。
【００５０】
次に、図８において、シリンダブロック１３の中に画定されたシリンダ１２の中を往復運動するピストン１１によって画定される燃焼室１０が示されている。吸気ポペット弁１４は、吸気ランナ１５から燃焼室１０に供給される燃料／空気の流れを制御する。排気ポペット弁１６は、排気ランナ１７から燃焼室１０への燃焼排出ガスの流れを制御する。
【００５１】
吸気弁１４は、弁バネ１８によって図１に示す閉位置にバネ荷重で留められる。弁１４は、油圧式アクチュエータ１９によって作動される。アクチュエータ１９は、アクチュエータハウジング２２から伸び弁１４に接するロッド２１に取り付けられたピストン２０を備える。アクチュエータハウジング２２はチャンバを有し、その中でピストン２０が運動する。チャンバにて流入出する作動油の流れは、電動サーボ弁２３によって制御される。サーボ弁２３は、ポンプ２４と油だめ（サンプ）２５に連結され、ポンプ２４がサンプ２５から作動油を引き込む。サーボ弁２３は、アクチュエータチャンバの下側部分をポンプ２４に連結し、ポンプ２４からの加圧された作動油を受けるようにすることができるため（図１に示す）、アクチュエータチャンバの上側部分がサンプ２５に連結され、作動油はチャンバからサンプ２５に流れる。こうして、ピストン２０は上に押し上げられる。あるいは、サーボ弁２３はアクチュエータチャンバの下側部分をサンプ２５に連結し、上側部分でポンプ２４からの作動油を受け、ピストン２０が押し下げられ、吸気弁１４が開くようにすることもできる。
【００５２】
同様に、排気弁１６は弁バネ２６によってバネ荷重で留められ、サーボ弁２８の制御を受けて油圧アクチュエータ２７によって作動される。アクチュエータ２７とサーボ弁２８は、アクチュエータ１９とサーボ弁２３と同じであるため、別段説明しない。
【００５３】
エンジンは、点火プラグ２９と燃料噴射装置３０を備える。電子コントローラ３１は、サーボ弁２３，２８の動作を制御し、これによってアクチュエータ１９，２７を制御する。コントローラ３１はまた、燃料噴射装置３０と点火プラグ２９の動作を制御する。コントローラ３１は、シリンダ１０の中のピストン１１の位置を考慮し、またエンジン負荷、エンジン速度、温度を考慮して動作する。
【００５４】
油圧式吸気および排気弁を備えるエンジン（図８に示す）は、図７の動作マップにしたがって運転する。エンジン速度／負荷が高いとき、各シリンダは４ストロークオットーサイクルで動作する。すべてのシリンダが動作状態にあるとき、各吸気行程の早い段階で各吸気弁を閉じて各吸気行程を実質的に短縮し、それによってその後の圧縮行程も実質的に短縮するか、あるいは各圧縮行程開始時に吸気弁を開けた状態に保ち、各圧縮行程を実質的に短縮することによって、各シリンダ内でのミラーサイクル動作が可能となる。一部のシリンダを動作停止状態にし、上述のように（動作状態の各シリンダにおいて）早い段階で各吸気弁を閉じて各吸気行程を短縮するか、あるいは各吸気弁を開けたままにして、各圧縮行程を短縮することによって、動作状態の各シリンダ内のミラーサイクル動作を実現することもできる。さらに、早い段階で各排気弁を閉じて各排気行程を短縮し、その後導入される燃料／空気と混合するために燃焼排出ガスを捕捉することにより、すべてのシリンダ（あるいは、いくつかのシリンダが動作停止状態の場合は、動作状態のシリンダ）においてＣＡＩ燃焼を可能にすることが可能となる。
【００５５】
上記のエンジンの性能は、長さを変えることのできる吸気マニホールドを使用することによって改善できる。このようなマニホールドの設計は良く知られている。異なる運転条件１００１，１００２，１００３，１００４，１００５の各々について、エンジンの性能は、関係する運転条件に最も適するように吸気マニホールドの長さを調整することによって改善できる。
【００５６】
上記のエンジンは、吸気および排気カム両方にフェーザを設けることが好ましいことがわかる。ある実施形態のローリフトカム２２３，３２３のプロフィールによれば、リフト量を２ｍｍ、開弁期間をクランク角の１３４度とし、これによって、エンジンの負荷と速度が低い状態でＣＡＩを誘発できる。切り替え動作には温度依存性を持たせてもよく、エンジン冷却液が所望の閾温度、たとえば摂氏６６５度に達したときにのみ、ＣＡＩ燃焼モードにエンジンが切り替わるようにすることができる。
【００５７】
ローリフトカムプロフィールで、燃料供給を行わずに動作した場合、動作停止状態のシリンダは、シリンダ内温度と触媒の作動温度を保持するために、高温の排ガスを有効に送り出す。
【００５８】
従来の火花点火ではなくＣＡＩ燃焼を採用することにより、燃焼過程が徐々に進み、ピーク温度が下がるため、ＮＯｘの排出量が減る。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】すべての燃焼室用の共通触媒コンバータを備え、本発明に従って構成された「直列４気筒」複数燃焼室エンジンの概略図である。
【図２】ツイン触媒コンバータを備え、本発明に従って構成された「直列４気筒」複数燃焼室エンジンの概略図である。
【図３】本発明に従って構成された“Ｖ６”複数燃焼室エンジンの概略図である。
【図４】本発明に従って構成された「クロスプレーン・クランクＶ８」複数燃焼室エンジンの概略図である。
【図５】エンジンのシリンダヘッドの一部の断面図であり、図１〜４のエンジンのシリンダヘッド吸気弁の制御用として適した第一の弁制御機構を示す断面図である。
【図６】エンジンのシリンダヘッドの一部の断面図であり、図１〜４のエンジンのシリンダヘッド排気弁の制御用として適した第二の弁制御機構を示す断面図である。
【図７】図６の弁制御機構を有する本発明によるエンジンが、異なる燃焼モードで、異なる速度と負荷で運転できる様子を示す図である。
【図８】エンジンのシリンダヘッドの一部の断面図であり、図１〜４のエンジンのシリンダヘッド弁の制御に適した第二の弁制御機構を示す断面図である。
【図１】
2008513683.tif 000003
【図２】
2008513683.tif 000004
【図３】
2008513683.tif 000005
【図４】
2008513683.tif 000006
【図５】
2008513683.tif 000007
【図６】
2008513683.tif 000008
【図７】
2008513683.tif 000009
【図８】
2008513683.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月21日(2006.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンであって、
複数の燃焼室と、
各燃焼室に空気を供給するための空気導入システムと、
各燃焼室に燃料を供給するための燃料システムと、
燃焼排出ガスを前記燃焼室から大気中に中継するための排気システムと、
燃焼排出ガスを前記排気システムから前記燃焼室のうちの少なくともひとつに中継するための排気再循環システムと、
を備え、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作状態で、その中で燃焼されるための燃料と空気を受け取り、少なくともひとつの他の燃焼室が動作停止状態とされ、前記燃料システムから燃料が供給されない燃焼室動作停止運転モードを有し、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは、前記（または各）動作停止状態の燃焼室に燃焼排出ガスを供給し、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記空気導入システムによって前記（または各）動作停止状態の燃焼室に空気が供給されず、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは、燃焼排出ガスを前記動作状態の燃焼室ではなく、前記（または各）動作停止状態の燃焼室にのみ中継し、
前記空気導入システムは、少なくとも２つのプレナムチャンバである、前記燃焼室動作停止運転モードにおいて動作状態のままである前記燃焼室に空気を供給するための第一のプレナムチャンバと、前記燃焼室動作停止運転モードにおいて動作停止状態とされた前記燃焼室に空気を供給するための第二のプレナムチャンバとを有するプレナムを備え、
前記空気導入システムはさらに、前記第二のプレナムチャンバを空気導入システムの残りの部分から封鎖することができ、前記エンジンが第一の運転条件での運転中に前記第二のプレナムチャンバを封鎖するよう制御されるプレナム弁を備え、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは燃焼排出ガスを前記封鎖された第二のプレナムチャンバに供給し、ここから前記動作停止状態とされた燃焼室によって燃焼排出ガスが引き込まれ、
前記空気導入システムは、前記プレナムへの空気の流れを制御し、前記燃焼室がすべて動作状態のときに前記燃焼室のすべてのためのスロットルとして機能するスロットルを備え、
前記排気システムは第一の触媒コンバータを備え、前記排気再循環システムは、前記第一の触媒コンバータの下流で前記排気システムに接続される通路を有し、この通路を通って触媒後燃焼排出ガスが前記動作停止状態の燃焼室に中継され、
前記第一の触媒コンバータは、前記エンジンが前記燃焼室動作停止運転モードで運転中に動作状態のままである少なくともひとつの燃焼室から燃焼排出ガスを受け取り、
前記エンジンが前記燃焼室動作停止運転モードで動作中に、少なくともひとつの動作停止状態とされた燃焼室から排出されたガスを受け取るための第二の触媒コンバータが設置され、
前記排気再循環システムは、前記第二の触媒コンバータから出た燃焼排出ガスではなく、前記第一の触媒コンバータから出た燃焼排出ガスだけを中継する
ことを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃エンジンであって、
前記排気再循環システムには、前記エンジンが前記燃焼室動作停止運転モードにあるときに開いて、前記動作停止状態とされた燃焼室に燃焼排出ガスが流れるようにし、それ以外は閉じて、前記燃焼室への燃焼排出ガスの流れを妨げる排気再循環弁が設けられていることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃エンジンであって、
前記第一の触媒コンバータは、前記エンジンが前記燃焼室動作停止運転モードで運転中に動作状態のままである燃焼室からのみ燃焼排出ガスを受け取り、
前記第二の触媒コンバータは、前記エンジンが前記燃焼室動作停止運転モードで運転中に、前記動作停止状態とされた燃焼室から排出されたガスのみを受け取ることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項４】
上記請求項のいずれか１に記載され、前記燃焼室への空気の流れを制御する吸気弁手段と、前記吸気弁手段を作動させるカム手段とを有する内燃エンジンであって、
前記吸気弁手段は、複数の吸気ポペット弁を備え、前記カム手段は、各吸気ポペット弁について第一の吸気カムと、前記第一の吸気カムとは異なるプロフィールの第二の吸気カムとを有する回転可能なカムシャフトを備え、各吸気ポペット弁には、前記第一の吸気カムもしくは前記第二の吸気カムから選択的に前記吸気ポペット弁にリフトを伝えるタペット手段が設けられ、
前記エンジンの、すべての燃焼室が動作状態である第一の運転条件では、各吸気ポペット弁がそのための各々の第一の吸気カムによって駆動され、各第一の吸気カムが早期に各吸気ポペット弁を閉じて、各燃焼室内の各吸気行程の長さを短縮することにより、ミラーサイクル燃焼を実現し、
前記エンジンの第二の運転条件では、前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態となる弁動作停止モードで運転し、動作状態の各燃焼室のための各吸気弁は、そのための各々の第一の吸気カムによって駆動され、動作状態の各燃焼室は、動作状態の各燃焼室のための各第一の吸気カムが早期に各吸気ポペット弁を閉じて、動作状態の各燃焼室における各吸気行程を短縮させることにより、ミラーサイクル燃焼サイクルを実行することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項５】
上記請求項のいずれか１に記載され、前記燃焼室からの燃焼排出ガスの流れを制御する排気弁手段と、前記排気弁手段を動作させるためのカム手段とを有する内燃エンジンであって、
前記排気弁手段は複数の排気ポペット弁を有し、前記カム手段は各排気ポペット弁について第一の排気カムと、前記第一の排気カムとは異なるプロフィールの第二の排気カムを有する回転可能なカムシャフトを備え、各排気ポペット弁について、前記第一の排気カムもしくは前記第二の排気カムから選択的に前記排気ポペット弁にリフトを伝えるタペット手段が設けられ、
第三の運転条件では、すべての燃焼室が動作状態であり、各排気ポペット弁は、そのための各々の第一の排気カムによって駆動され、早期に閉じて各燃焼室内の各排気行程の長さを短縮し、それによって、その後前記燃焼室内に供給される燃料および空気と混合するために前記燃焼室内で燃焼排出ガスを捕捉することにより、すべての燃焼室が制御された自発着火を実行し、
第四の運転条件では、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態とされ、少なくともひとつの燃焼室が動作状態であり、動作状態の各燃焼室のための各排気ポペット弁は、そのための各々の第一の排気カムによって駆動され、早期に閉じて前記動作状態の燃焼室内の各排気行程の長さを短縮し、それによって、前記燃焼室内にその後供給される燃料および空気と混合するために前記燃焼室内で燃焼排出ガスを捕捉することにより、動作状態の各燃焼室が制御された自発着火を実行することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃エンジンであって、
各吸気ポペット弁は、すべての燃焼室が動作状態にあり、４ストロークオットーサイクルで動作する第五の運転条件で前記エンジンが運転するときに、そのための各々の第二の吸気カムによって駆動されることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃エンジンであって、
各排気ポペット弁は、すべての燃焼室が動作状態にあり、４ストロークオットーサイクルで動作する第五の運転条件で前記エンジンが運転するときに、そのための各々の第二の排気カムによって駆動されることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項８】
請求項４から７のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
さらに、前記カム手段のカムシャフトの回転位置を、前記エンジンのクランクシャフトに対して変化させ、これによって前記吸気および／または排気ポペット弁の開閉のタイミングを変化させることができるカムフェージング機構を備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項９】
請求項１から３のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記燃焼室への空気の流れを制御する電気制御吸気弁手段と、エンジン負荷および／またはエンジン速度を考慮して前記吸気弁手段の動作を変えるための電子制御手段を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態にあり、各燃焼室内の各圧縮行程の初期部分で前記吸気弁手段を開いた状態に保つことによって、ミラーサイクル燃焼サイクルを実行する第一の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態で、少なくともひとつの燃焼室が動作状態にある弁動作停止モードで前記エンジンが運転し、各圧縮行程の初期部分においてその吸気弁手段を開いた状態に保つことによって各動作状態の燃焼室がミラーサイクル燃焼サイクルを実行する第二の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１２】
請求項９に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態で、前記吸気弁手段を早い段階で閉じることによって各吸気行程を短縮し、その結果、次の圧縮行程における圧縮前に吸気が膨張するようにすることによってミラーサイクルを実行する第一の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１３】
請求項９または１２に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態となり、少なくともひとつの動作状態の燃焼室が、そのための前記吸気弁手段を早い段階で閉じることによって各吸気行程の長さを短縮し、これによって引き込まれた吸気が次の圧縮行程における圧縮前に膨張するようにすることによってミラーサイクル燃焼サイクルを実行する弁動作停止モードで前記エンジンが運転する第二の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１４】
請求項１から３または９から１３のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記燃焼室からの燃焼排出ガスの流れを制御する電気制御排気弁手段と、エンジン負荷および／またはエンジン速度を考慮して前記排気弁手段の動作を変化させる電子制御手段を備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１５】
請求項１４に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態にあり、前記排気弁手段が各燃焼室における各排気行程終了前に閉じて、その後前記燃焼室内に引き込まれる燃料および空気と混合するために前記燃焼室内の燃焼排出ガスを捕捉することによって、制御された自発着火燃焼を実行する第三の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１６】
請求項１５に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態で、少なくともひとつの燃焼室が動作状態にある弁動作停止運転モードで前記エンジンが運転し、前記排気弁手段が各燃焼室内の各排気行程の終了前に閉じて、その後前記燃焼室内に引き込まれる燃料および空気と混合するために前記燃焼室内の燃焼排出ガスを捕捉することによって、動作状態の各燃焼室が制御された自発着火燃焼を実行する第四の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１７】
請求項１０から１６のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態にあり、４ストロークオットーサイクルを実行する第五の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１８】
請求項９から１７のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記電気制御吸気弁手段は、前記エンジンの吸気ポペット弁を開くための電気油圧式アクチュエータを有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項１９】
請求項１４から１７のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記電気制御排気弁手段は、前記エンジンの排気ポペット弁を開くための電気油圧式アクチュエータを備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２０】
内燃エンジンであって、
複数の燃焼室と、
各燃焼室に空気を供給するための空気導入システムと、
各燃焼室に燃料を供給するための燃料システムと、
燃焼排出ガスを前記燃焼室から大気中に中継するための排気システムと、
燃焼排出ガスを前記排気システムから前記燃焼室のうちの少なくともひとつに中継するための排気再循環システムと、
を備え、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作状態で、その中で燃焼されるための燃料と空気を受け取り、少なくともひとつの他の燃焼室が動作停止状態となり、前記燃料システムから燃料が供給されない燃焼室動作停止運転モードを有し、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは、前記（または各）動作停止状態の燃焼室に燃焼排出ガスを供給し、
前記燃焼室への空気の流れを制御するための複数の吸気ポペット弁が設けられ、前記吸気ポペット弁は、各吸気ポペット弁について第一の吸気カムと、前記第一の吸気カムとは異なるプロフィールの第二の吸気カムとを有する回転可能なカムシャフトによって駆動され、各吸気ポペット弁について、前記第一の吸気カムまたは前記第二の吸気カムから選択的に前記吸気ポペット弁にリフトを伝達するためのタペット手段が設けられ、
前記エンジンの、すべての燃焼室が動作状態となる第一の運転条件では、各吸気ポペット弁がそのための各々の第一の吸気カムによって駆動され、
前記エンジンの第二の運転条件では、前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態とされる弁動作停止モードで運転し、動作状態の各燃焼室のための各吸気弁はそのための各第一の吸気カムによって駆動され、その結果、動作状態の各燃焼室は、動作状態の各燃焼室のための各第一の吸気カムによって早期に各吸気ポペット弁が閉じられ、動作状態の各燃焼室における各吸気行程を短縮させることによってミラーサイクル燃焼サイクルを実行することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２１】
内燃エンジンであって、
複数の燃焼室と、
各燃焼室に空気を供給するための空気導入システムと、
各燃焼室に燃料を供給するための燃料システムと、
燃焼排出ガスを前記燃焼室から大気中に中継するための排気システムと、
燃焼排出ガスを前記排気システムから前記燃焼室のうちの少なくともひとつに中継するための排気再循環システムと、
を備え、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作状態で、その中で燃焼されるための燃料と空気を受け取り、少なくともひとつの他の燃焼室が動作停止状態となり、前記燃料システムから燃料が供給されない燃焼室動作停止運転モードを有し、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは、前記（または各）動作停止状態の燃焼室に燃焼排出ガスを供給し、
電気制御吸気弁手段が前記燃焼室への空気の流れを制御し、電気制御手段は、エンジン負荷および／またはエンジン速度を考慮して前記吸気弁手段の動作を変化させ、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態となる第一の運転条件を有し、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態とされ、少なくともひとつの燃焼室が動作状態である弁動作停止モードで前記エンジンが運転し、動作状態の各燃焼室が各圧縮行程の初期部分でそのための前記吸気弁手段を開けた状態に保つことによってミラーサイクル燃焼サイクルを実行する第二の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載され、前記燃焼室からの燃焼排出ガスの流れを制御する排気弁手段と、前記排気弁手段を作動させるカム手段を備える内燃エンジンであって、
前記排気弁手段は複数の排気ポペット弁を備え、前記カム手段は、各排気ポペット弁について第一の排気カムと、前記第一の排気カムとは異なるプロフィールの第二の排気カムをと有する回転可能なカムシャフトを備え、各排気ポペット弁について、前記第一の排気カムまたは前記第二の排気カムから選択的に前記排気ポペット弁にリフトを伝えるためのタペット手段が設けられ、
第三の運転条件では、すべての燃焼室が動作状態であり、各排気ポペット弁は、そのための各第一の排気カムによって駆動され、早い段階で閉じて各燃焼室内の各排気行程の長さを短縮し、その後前記燃焼室に導入される燃料および空気と混合するために前記燃焼室内で燃焼排出ガスを捉えることによって、すべての燃焼室が制御された自発着火を実行し、
第四の運転条件では、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態とされ、少なくともひとつの燃焼室が動作状態であり、動作状態の各燃焼室のための各排気ポペット弁は、そのための各第一の排気カムによって駆動され、早期に閉じて前記動作状態の燃焼室における各排気行程の長さを短縮し、それによって前記燃焼室内にその後導入される燃料および空気と混合するために前記燃焼室内で燃焼排出ガスを捉えることによって、動作状態の各燃焼室が制御された自発着火を実行することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２３】
請求項２０から２２のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
各吸気ポペット弁は、各燃焼室が動作状態で、４ストロークオットーサイクルで動作する第五の運転条件で前記エンジンが運転するとき、そのための各第二の吸気カムによって駆動されることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２４】
請求項２３に記載の内燃エンジンであって、
各排気ポペット弁は、各燃焼室が動作状態で、４ストロークオットーサイクルで動作する第五の運転条件で前記エンジンが運転するとき、そのための各第二の排気カムによって駆動されることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２５】
請求項２０から２４のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
さらに、前記エンジンのクランクシャフトに対する前記カム手段のカムシャフトの回転位置を変化させ、それによって前記吸気および／または排気ポペット弁の開閉のタイミングを変化させることができるカムフェージング機構を備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２６】
内燃エンジンであって、
複数の燃焼室と、
各燃焼室に空気を供給するための空気導入システムと、
各燃焼室に燃料を供給するための燃料システムと、
燃焼排出ガスを前記燃焼室から大気中に中継するための排気システムと、
燃焼排出ガスを前記排気システムから前記燃焼室のうちの少なくともひとつに中継するための排気再循環システムと、
を備え、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作状態で、その中で燃焼されるための燃料と空気を受け取り、少なくともひとつの他の燃焼室が動作停止状態となり、前記燃料システムから燃料が供給されない燃焼室動作停止運転モードを有し、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは、前記（または各）動作停止状態の燃焼室に燃焼排出ガスを供給し、
電気制御吸気弁手段が前記燃焼室への空気の流れを制御し、電気制御手段は、エンジン負荷および／またはエンジン速度を考慮して前記吸気弁手段の動作を変化させ、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態となる第一の運転条件を有し、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態とされ、少なくともひとつの動作状態の燃焼室が、その前記吸気弁手段を早期に閉じることによって各吸気行程の長さを短縮し、その結果、導入された吸気がその後の圧縮工程中の圧縮前に膨張するようにすることによってミラーサイクル燃焼サイクルを実行する、弁動作停止モードで前記エンジンが運転する第二の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２７】
内燃エンジンであって、
複数の燃焼室と、
各燃焼室に空気を供給するための空気導入システムと、
各燃焼室に燃料を供給するための燃料システムと、
燃焼排出ガスを前記燃焼室から大気中に中継するための排気システムと、
燃焼排出ガスを前記排気システムから前記燃焼室のうちの少なくともひとつに中継するための排気再循環システムと、
を備え、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作状態で、その中で燃焼されるための燃料と空気を受け取り、少なくともひとつの他の燃焼室が動作停止状態となり、前記燃料システムから燃料が供給されない燃焼室動作停止運転モードを有し、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは、前記（または各）動作停止状態の燃焼室に燃焼排出ガスを供給し、
電気制御吸気弁手段が前記燃焼室への空気の流れを制御し、電気制御手段は、エンジン負荷および／またはエンジン速度を考慮して前記吸気弁手段の動作を変化させ、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態となる第一の運転条件を有し、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態とされ、少なくともひとつの動作状態の燃焼室が、その前記吸気弁手段を早期に閉じることによって各吸気行程の長さを短縮し、その結果、導入された吸気がその後の圧縮工程中の圧縮前に膨張するようにすることによってミラーサイクル燃焼サイクルを実行する、弁動作停止モードで前記エンジンが運転する第二の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２８】
請求項２６または２７に記載の内燃エンジンであって、
前記燃焼室からの燃焼排出ガスの流れを制御するための電気制御排気弁手段と、エンジン負荷および／またはエンジン速度を考慮して前記排気弁手段の動作を変化させる電気制御手段を備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２９】
請求項２８に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態であり、前記排気弁手段が各燃焼室内の各排気行程の終了前に閉じて、その後前記燃焼室内に導入される燃料および空気と混合するために前記燃焼室内で燃焼排出ガスを捉えることによって、制御された自発着火燃焼を実行する第三の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３０】
請求項２８または２９に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態とされ、少なくともひとつの燃焼室が動作状態にある弁動作停止運転モードで前記エンジンが運転し、前記排気弁手段が前記燃焼室内の各排気行程終了前に閉じて、その後前記燃焼室内に導入される燃料および空気と混合するために前記燃焼室内で燃焼排出ガスを捕捉することによって、動作状態の各燃焼室が制御された自発着火燃焼を実行する第四の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３１】
請求項３０に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態にあり、４ストロークオットーサイクルを実行する第五の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３２】
請求項２１から３１のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記電気制御吸気弁手段は、前記エンジンの吸気ポペット弁を開くための電気油圧アクチュエータを備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３３】
請求項２８から３２のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
前記電気制御排気弁手段は、前記エンジンの排気ポペット弁を開くための電気油圧アクチュエータを備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３４】
内燃エンジンであって、
複数の燃焼室と、
各燃焼室に空気を供給するための空気導入システムと、
各燃焼室に燃料を供給するための燃料システムと、
燃焼排出ガスを前記燃焼室から大気中に中継するための排気システムと、
燃焼排出ガスを前記排気システムから前記燃焼室のうちの少なくともひとつに中継するための排気再循環システムと、
を備え、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作状態で、その中で燃焼されるための燃料と空気を受け取り、少なくともひとつの他の燃焼室が動作停止状態となり、前記燃料システムから燃料が供給されない燃焼室動作停止運転モードを有し、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは、前記（または各）動作停止状態の燃焼室に燃焼排出ガスを供給し、
複数の排気ポペット弁が前記燃焼室からの燃焼排出ガスの流れを制御し、各排気ポペット弁が、第一の排気カムと、前記第一の排気カムとは異なるプロフィールの第二の排気カムとを有する回転可能なカムシャフトによって駆動され、各排気ポペット弁について、前記第一の排気カムまたは前記第二の排気カムから選択的に前記排気ポペット弁にリフトを伝えるためのタペット手段が設けられ、
第一の運転条件では、すべての燃焼室が動作状態であり、
第二の運転条件では、少なくともひとつの燃焼室が動作状態であり、動作状態の各燃焼室の各排気ポペット弁は、各第一の排気カムによって駆動され、早期に閉じて前記動作状態の燃焼室における各排気行程の長さを短縮し、その結果、その後前記燃焼室に導入される燃料および空気と混合するために前記燃焼室内で燃焼排出ガスを捕捉することによって、動作状態の各燃焼室が制御された自発着火を実行する燃焼室動作停止運転モードで前記エンジンが運転することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３５】
請求項３４に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンが、すべての燃焼室が動作状態であり、４ストロークオットーサイクルを実行する第五の運転条件で運転するとき、各吸気ポペット弁はそのための各第二の吸気カムによって駆動されることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３６】
請求項３５に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンが、すべての燃焼室が動作状態であり、４ストロークオットーサイクルを実行する第五の運転条件で運転するとき、各排気ポペット弁はそのための各第二の排気カムによって駆動されることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３７】
請求項３４から３６のいずれか１に記載の内燃エンジンであって、
さらに、前記カム手段のカムシャフトの回転位置を、前記エンジンのクランクシャフトに対して変化させ、これによって前記吸気および／または排気ポペット弁の開閉のタイミングを変えることができるカムフェージング機構を備えることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３８】
内燃エンジンであって、
複数の燃焼室と、
各燃焼室に空気を供給するための空気導入システムと、
各燃焼室に燃料を供給するための燃料システムと、
燃焼排出ガスを前記燃焼室から大気中に中継するための排気システムと、
燃焼排出ガスを前記排気システムから前記燃焼室のうちの少なくともひとつに中継するための排気再循環システムと、
を備え、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作状態で、その中で燃焼されるための燃料と空気を受け取り、少なくともひとつの他の燃焼室が動作停止状態となり、前記燃料システムから燃料が供給されない燃焼室動作停止運転モードを有し、
前記燃焼室動作停止運転モードにおいて、前記排気再循環システムは、前記（または各）動作停止状態の燃焼室に燃焼排出ガスを供給し、
電気制御された排気弁手段は、前記燃焼室からの燃焼排出ガスの流れを制御し、電気制御手段は、エンジン負荷および／またはエンジン速度を考慮して、前記排気弁手段の動作を変化させ、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態となる第一の運転条件を有し、
前記エンジンは、少なくともひとつの燃焼室が動作停止状態とされ、少なくともひとつの燃焼室が動作状態である弁動作停止運転モードで前記エンジンが運転し、前記排気弁手段が前記燃焼室内の各排気行程終了の前に閉じて、その後前記燃焼室に導入される燃料および空気と混合するために前記燃焼室内で燃焼排出ガスを捕捉することによって、動作状態の各燃焼室が制御された自発着荷燃焼を実行する第二の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３９】
請求項３８に記載の内燃エンジンであって、
前記エンジンは、すべての燃焼室が動作状態であり、４ストロークオットーサイクルを実行する第五の運転条件を有することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項４０】
請求項３８または３９に記載の内燃エンジンであって、
前記電気制御排気弁手段は、前記エンジンの排気ポペット弁を開けるための電気油圧式アクチュエータを備えることを特徴とする内燃エンジン。
【国際調査報告】
2008513683.tif 000011
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