(57)【要約】  シリンダと、ピストンと、シリンダヘッドと、燃焼室と、吸気ポートと、排気ポートと、吸気弁と、排気弁と、燃料噴射インジェクタと、点火プラグとを備える。吸気弁および排気弁を、吸気行程と、点火を伴う圧縮行程と、燃焼を伴う膨張行程と、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とが実行されるように動作させる動弁装置を備える。動弁装置は、排気行程から吸気行程に至る期間内に、吸気弁と排気弁とのうち少なくともいずれか一方をピストンが上死点側に位置しているときに予め定めた期間だけ開く。排気行程から吸気行程に至る期間内にバルブオーバーラップ状態（Ｂ)が少なくとも１回実現される。  シリンダ内のガス交換が正しく行われて熱効率が高くなるとともに、エンジンの構成部品のみを使って高い冷却効果が得られる。
2015005097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
前記シリンダ内に挿入されて下死点と上死点との間を往復するピストンと、
前記シリンダに取付けられたシリンダヘッドと、
前記シリンダ、前記ピストンおよび前記シリンダヘッドによって囲まれて形成された燃焼室と、
前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に下流端が開口する吸気ポートと、
前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に上流端が開口する排気ポートと、
前記シリンダヘッドに設けられて前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、
前記シリンダヘッドに設けられて前記排気ポートを開閉する排気弁と、
前記燃焼室内と吸気ポートとのうち少なくともいずれか一方に燃料を噴射する燃料噴射インジェクタと、
前記燃焼室の壁に取付けられた点火プラグと、
前記吸気弁および排気弁を、吸気行程と、点火を伴う圧縮行程と、燃焼を伴う膨張行程と、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とからなる６行程がこの順序で実行されるように動作させる動弁装置とを備え、
前記動弁装置は、前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内に、前記排気行程で閉じている吸気弁と、前記吸気行程で閉じている排気弁とのうち少なくともいずれか一方を、前記ピストンが上死点側に位置しているときに予め定めた期間だけ開くものであり、
前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内にバルブオーバーラップ状態が少なくとも１回実現されることを特徴とする６サイクルエンジン。
【請求項２】
請求項１記載の６サイクルエンジンにおいて、
前記動弁装置は、前記排気行程で前記ピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記燃焼を伴わない膨張行程で前記ピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記バルブオーバーラップ状態が実現されるように前記吸気弁を開いて閉じるものであることを特徴とする６サイクルエンジン。
【請求項３】
請求項１記載の６サイクルエンジンにおいて、
前記動弁装置は、前記点火を伴わない圧縮行程でピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記吸気行程でピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記バルブオーバーラップ状態が実現されるように前記排気弁を開いて閉じるものであることを特徴とする６サイクルエンジン。
【請求項４】
請求項１記載の６サイクルエンジンにおいて、
前記動弁装置は、前記排気行程で前記ピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記燃焼を伴わない膨張行程で前記ピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記バルブオーバーラップ状態が実現されるように前記吸気弁を開いて閉じるとともに、前記点火を伴わない圧縮行程でピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記吸気行程でピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記バルブオーバーラップ状態が実現されるように前記排気弁を開いて閉じるものであることを特徴とする６サイクルエンジン。
【請求項５】
請求項１記載の６サイクルエンジンにおいて、
前記動弁装置は、前記排気行程で前記ピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記燃焼を伴わない膨張行程で前記ピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記バルブオーバーラップ状態が実現されるように前記吸気弁を開いて閉じる第１の運転形態と、
前記点火を伴わない圧縮行程でピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記吸気行程でピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記バルブオーバーラップ状態が実現されるように前記排気弁を開いて閉じる第２の運転形態とのうち少なくともいずれか一つの運転形態がエンジンの回転速度と負荷とに基づいて採られることを特徴とする６サイクルエンジン。
【請求項６】
シリンダと、
前記シリンダ内に挿入されて下死点と上死点との間を往復するピストンと、
前記シリンダに取付けられたシリンダヘッドと、
前記シリンダ、前記ピストンおよび前記シリンダヘッドによって囲まれて形成された燃焼室と、
前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に下流端が開口する吸気ポートと、
前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に上流端が開口する排気ポートと、
前記シリンダヘッドに設けられて前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、
前記シリンダヘッドに設けられて前記排気ポートを開閉する排気弁と、
前記燃焼室内と吸気ポートとのうち少なくともいずれか一方に燃料を噴射する燃料噴射インジェクタと、
前記燃焼室の壁に取付けられた点火プラグとを備えたエンジンに、
吸気行程と、点火を伴う圧縮行程と、燃焼を伴う膨張行程と、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とからなる６行程をこの順序で実行し、
前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内に、前記排気行程で閉じている吸気弁と、前記吸気行程で閉じている排気弁とのうち少なくともいずれか一方を、前記ピストンが上死点側に位置しているときに予め定めた期間だけ開くことによりバルブオーバーラップ状態が少なくとも１回実現されることを特徴とする６サイクルエンジンの運転方法。
【請求項７】
請求項６記載の６サイクルエンジンの運転方法において、
前記バルブオーバーラップ状態は、前記排気行程で前記ピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記燃焼を伴わない膨張行程で前記ピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記吸気弁が開いて閉じることにより実現されることを特徴とする６サイクルエンジンの運転方法。
【請求項８】
請求項６記載の６サイクルエンジンの運転方法において、
前記バルブオーバーラップ状態は、前記点火を伴わない圧縮行程でピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記吸気行程でピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記排気弁が開いて閉じることにより実現されることを特徴とする６サイクルエンジンの運転方法。
【請求項９】
請求項６記載の６サイクルエンジンの運転方法において、
前記バルブオーバーラップ状態は、前記排気行程で前記ピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記燃焼を伴わない膨張行程で前記ピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記吸気弁が開いて閉じることにより実現されるとともに、
前記点火を伴わない圧縮行程でピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記吸気行程でピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記排気弁が開いて閉じることにより実現されることを特徴とする６サイクルエンジンの運転方法。
【請求項１０】
請求項６記載の６サイクルエンジンの運転方法において、
前記排気行程で前記ピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記燃焼を伴わない膨張行程で前記ピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記吸気弁が開いて閉じることにより前記バルブオーバーラップ状態が実現される第１の運転形態と、
前記点火を伴わない圧縮行程でピストンの位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、前記吸気行程でピストンの位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、前記排気弁が開いて閉じることにより前記バルブオーバーラップ状態が実現される第２の運転形態とのうち少なくともいずれか一つの運転形態がエンジンの回転速度と負荷とに基づいて選択されることを特徴とする６サイクルエンジンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気行程が実施された後にピストンが１往復してから吸気行程が実施される６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、燃費の向上と出力の向上とが求められるものである。これを実現するためには、エンジンの熱効率をさらに向上させる必要がある。
エンジンの熱効率は、シリンダ内の冷却を促進し、点火時期を進角させたり、圧縮比を高くすることにより向上させることが可能である。シリンダ内の冷却が促進される従来のエンジンとしては、排気行程の後にピストンが１往復してから吸気行程が実施される６サイクルエンジンがある。
この６サイクルエンジンは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程からなる４行程に、冷却を促進するために第２吸気行程と第２圧縮行程とからなる掃気行程を更に加えた６行程が順次実施されるものである。【０００３】
この種の６サイクルエンジンにおいては、後述するように主に２つの不具合があった。第１の不具合は、第２吸気行程で吸気弁が開くことにより、新気が吸入されるためにポンプ損失が発生してしまうことである。第２の不具合は、第２排気行程で排気弁が開くことにより、酸素が燃焼により消費されていない空気が排気通路に排出されてしまうことである。すなわち、この空気の酸素量が排気通路内のＯ2 センサによって検出され、空燃比が異常な値に算定されてしまうという不具合が生じる。また、排気通路中の触媒に流入する酸素の量が過大になるから、排ガスを充分に浄化することができなくなるという不具合も生じる。【０００４】
このような不具合は、特許文献１に記載されている６サイクルエンジンの運転方法を採ることによって解消することができる。特許文献１に開示されている６サイクルエンジンの運転方法は、第２吸気行程と第２排気行程とを実施する代わりに、排気弁を「排気行程」から「吸気行程」の始まるときまで開き続けることにより実施される。すなわち、排気弁は、排気行程が終了しても閉じることはなく、冷却期間が終了して吸気行程が開始されるまで開き続ける。【０００５】
この方法によれば、排気行程の後にピストンが下降することにより排気通路内の既燃ガスがシリンダ内に吸入され、その後のピストン上昇行程でシリンダ内の既燃ガスが排気通路に排出される。
この運転方法を採ることにより、ポンプ損失の発生を抑えながら、排気通路に一旦排出されて温度が低下した既燃ガスを用いてシリンダ内の冷却を図ることができる。また、この特許文献１中には、排気行程と吸気行程との間の冷却期間中にシリンダ内に水を噴射し、シリンダ内をさらに冷却する運転方法も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３０３３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている６サイクルエンジンの運転方法は、主に以下の３つの問題があった。
第１の問題は、シリンダ内が期待したほど冷却されないことである。この原因は、冷却期間中にシリンダ内に吸入される既燃ガスの温度と、シリンダの温度との差が小さいからである。【０００８】
第２の問題は、冷却期間中にシリンダ内に大量に既燃ガスが流入してしまうことである。すなわち、燃焼室内に既燃ガスが多く残存している状態で吸気行程が開始されるから、多くの運転領域において、吸気行程が終了した後にシリンダ内の既燃ガスが占める割合が多くなってしまう。また、吸気行程が開始されるときのバルブオーバラップ時に燃焼室内の既燃ガスが圧力差によって吸気通路に逆流してしまう可能性も高くなる。
このように燃焼室内のガス交換が正しく行われないと、燃焼が悪化し、エンジンの熱効率が著しく低下することになる。【０００９】
第３の問題は、冷却効果を高くするために水をシリンダ内に噴射する運転方法を採る場合に生じる。すなわち、エンジンに水噴射用のインジェクタや貯水タンクなどの補機を装備しなければならず、エンジンが大型化してしまう。【００１０】
本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、シリンダ内のガス交換が正しく行われて熱効率が高くなるとともに、エンジンの構成部品のみを使って高い冷却効果が得られる６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明に係る６サイクルエンジンは、シリンダと、前記シリンダ内に挿入されて下死点と上死点との間を往復するピストンと、前記シリンダに取付けられたシリンダヘッドと、前記シリンダ、前記ピストンおよび前記シリンダヘッドによって囲まれて形成された燃焼室と、前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に下流端が開口する吸気ポートと、前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に上流端が開口する排気ポートと、前記シリンダヘッドに設けられて前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、前記シリンダヘッドに設けられて前記排気ポートを開閉する排気弁と、前記燃焼室内と吸気ポートとのうち少なくともいずれか一方に燃料を噴射する燃料噴射インジェクタと、前記燃焼室の壁に取付けられた点火プラグと、前記吸気弁および排気弁を、吸気行程と、点火を伴う圧縮行程と、燃焼を伴う膨張行程と、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とからなる６行程がこの順序で実行されるように動作させる動弁装置とを備え、前記動弁装置は、前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内に、前記排気行程で閉じている吸気弁と、前記吸気行程で閉じている排気弁とのうち少なくともいずれか一方を、前記ピストンが上死点側に位置しているときに予め定めた期間だけ開くものであり、前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内にバルブオーバーラップ状態が少なくとも１回実現されることを特徴とする。【００１２】
本発明に係る６サイクルエンジンの運転方法は、シリンダと、前記シリンダ内に挿入されて下死点と上死点との間を往復するピストンと、前記シリンダに取付けられたシリンダヘッドと、前記シリンダ、前記ピストンおよび前記シリンダヘッドによって囲まれて形成された燃焼室と、前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に下流端が開口する吸気ポートと、前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に上流端が開口する排気ポートと、前記シリンダヘッドに設けられて前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、前記シリンダヘッドに設けられて前記排気ポートを開閉する排気弁と、前記燃焼室内と吸気ポートとのうちいずれか一方に燃料を噴射する燃料噴射インジェクタと、前記燃焼室の壁に取付けられた点火プラグとを備えたエンジンに、吸気行程と、点火を伴う圧縮行程と、燃焼を伴う膨張行程と、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とからなる６行程をこの順序で実行し、前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内に、前記排気行程で閉じている吸気弁と、前記吸気行程で閉じている排気弁とのうち少なくともいずれか一方を、前記ピストンが上死点側に位置しているときに予め定めた期間だけ開くことによりバルブオーバーラップ状態が少なくとも１回実現される６サイクルエンジンの運転方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法によれば、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とが実行される冷却期間中にシリンダ内の冷却が促進される。この冷却は、エンジンの基本的な構成部品のみを用いて実施される。また、この６サイクルエンジンにおいて排気行程と吸気行程との間でバルブオーバーラップ状態が実現されることにより、シリンダ内の既燃ガスが吸気によって排気通路に押し出され、シリンダ内のガス交換が行われる。【００１４】
バルブオーバーラップ状態が実現されるときは、ピストンが上死点の近傍に位置しているために燃焼室の容積が小さく、吸気弁が僅かに開くだけでも十分なガス交換が可能である。このため、排気通路に排出される新気の量を最小限に抑えながらシリンダ内のガス交換が効率よく行われるから、燃焼が改善され、熱効率が向上する。【００１５】
また、このときは燃焼室の表面積も最小に近いから、燃焼室の冷却も効率よく行うことができる。さらに、このときはピストンの移動量も小さいので、ポンプ損失を最小限に抑えることができる。
したがって、本発明によれば、シリンダ内のガス交換が正しく行われて熱効率が高くなるとともに、エンジンの構成部品のみを使って高い冷却効果が得られる６サイクルエンジンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による６サイクルエンジンの要部の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態による６サイクルエンジンの運転方法を説明するためのタイムチャートである。
【図３】図３は、第１の実施の形態による６サイクルエンジンに使用するシリンダヘッドの断面図である。
【図４】図４は、ポンプ損失の大きさを示すグラフである。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施の形態による６サイクルエンジンのシリンダ容積とシリンダ圧力との変化を示すＰ−Ｖ線図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、比較例１による６サイクルエンジンのシリンダ容積とシリンダ圧力との変化を示すＰ−Ｖ線図を示である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、比較例２による６サイクルエンジンのシリンダ容積とシリンダ圧力との変化を示すＰ−Ｖ線図である。
【図６】図６は、負荷と熱効率の関係を示すグラフである。
【図７】図７は、第２の実施の形態による６サイクルエンジンの運転方法を説明するためのタイムチャートである。
【図８】図８は、第２の実施の形態による６サイクルエンジンに使用するシリンダヘッドの断面図である。
【図９】図９は、第３の実施の形態による６サイクルエンジンの運転方法を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】図１０は、第３の実施の形態による６サイクルエンジンに使用するシリンダヘッドの断面図である。
【図１１】図１１は、第４の実施の形態による６サイクルエンジンの要部の構成を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第４の実施の形態による６サイクルエンジンの運転方法を説明するためのタイムチャートである。
【図１３】図１３は、第４の実施の形態による６サイクルエンジンに使用するシリンダヘッドの断面図である。
【図１４】図１４は、第４の実施の形態による６サイクルエンジンの動弁装置の構成を示す斜視図である。図１４においては、運転形態変更機構の一部の部品を破断して描いてある。
【図１５Ａ】図１５Ａは、第４の実施の形態による６サイクルエンジンの第１の吸気カムの断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、第４の実施の形態による６サイクルエンジンの第２の吸気カムの断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第４の実施の形態による６サイクルエンジンの第１の排気カムの断面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第４の実施の形態による６サイクルエンジンの第２の排気カムの断面図である。
【図１７】図１７は、運転形態を変更するために用いるマップとなるグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法の一実施の形態を図１〜図６によって詳細に説明する。第１の実施の形態は、請求項１、請求項２、請求項６および請求項７に記載した発明の実施の形態である。
【００１８】
図１に示す６サイクルエンジン１は、本発明に係る６サイクルエンジンの運転方法を実施するためのもので、シリンダ２と、ピストン３と、シリンダヘッド４とを備えている。この６サイクルエンジン１は、単気筒エンジンや多気筒エンジンとして構成することができる。また、この６サイクルエンジン１は、直列多気筒エンジンやＶ型エンジンなどとしても構成することができる。
【００１９】
シリンダ２およびシリンダヘッド４は、図示していない水冷式の冷却装置によって冷却されるものである。
ピストン３は、シリンダ２内に移動自在に嵌合されており、シリンダ２内に挿入された状態で下死点と上死点との間を往復する。
シリンダヘッド４は、上述したシリンダ２およびピストン３と協働して燃焼室５を形成している。燃焼室５は、シリンダ２と、ピストン３と、シリンダヘッド４とによって囲まれて形成されている。
【００２０】
シリンダヘッド４には、吸気ポート６と排気ポート７とが形成されている。吸気ポート６の下流端は、燃焼室５に開口している。吸気ポート６の上流側は、図示していないスロットル弁を有する吸気装置に接続されている。排気ポート７の上流端は、燃焼室５に開口している。排気ポート７の下流側は、図示していない触媒を有する排気装置に接続されている。
【００２１】
シリンダヘッド４は、吸気弁１１と、排気弁１２と、燃料噴射インジェクタ１３と、点火プラグ１４と、動弁装置１５とを備えている。
吸気弁１１は、吸気ポート６を開閉するものである。この吸気弁１１は、後述する動弁装置１５によって駆動される。
排気弁１２は、排気ポート７を開閉するものである。この排気弁１２は、後述する動弁装置１５によって駆動される。
燃料噴射インジェクタ１３は、図１において、点火プラグ１４と吸気弁１１との間に実線で示す位置と、図１において、吸気ポート６の中間部に二点鎖線で示す位置とのうち少なくともいずれか一方の位置に設けることができる。図１中に実線で示す燃料噴射インジェクタ１３は、燃料１６を燃焼室５内に直接噴射する。このように燃焼室５内に燃料を直接噴射する燃料噴射インジェクタ１３を以下においては単に筒内噴射インジェクタという。
【００２２】
図１中に二点鎖線で示す燃料噴射インジェクタ１３は、吸気ポート６内に燃料を噴射する。このように吸気ポート６内に燃料を噴射する燃料噴射インジェクタ１３を以下においては吸気ポート内噴射インジェクタという。すなわち、この実施の形態による６サイクルエンジン１は、燃焼室５内と吸気ポート６とのうち少なくともいずれか一方に燃料を噴射する燃料噴射インジェクタ１３を備えている。
筒内噴射インジェクタ１３と吸気ポート内噴射インジェクタ１３が燃料１６を噴射する時期は、エンジン用制御装置１７によって制御される。
【００２３】
点火プラグ１４は、燃焼室５の天井壁５ａの中央部に取付けられている。天井壁５ａは、シリンダ２の軸線方向から見て円形に形成されている。この点火プラグ１４の点火時期は、制御装置１７によって制御される。
動弁装置１５は、吸気弁１１と排気弁１２とを後述する６行程が順次実行されるように動作させる。この６行程とは、図２に示すように、吸気行程と、点火を伴う圧縮行程と、燃焼を伴う膨張行程と、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程である。
【００２４】
吸気行程においては、吸気弁１１が開きかつ排気弁１２が閉じている状態でピストン３が上死点から下死点に向けて移動し、シリンダ２内に新気が吸入される。なお、以下においては、ピストン３が上死点から下死点に向けて移動することを単にピストン３が下降するという。また、ピストン３が下死点から上死点に向けて移動することを単にピストン３が上昇するという。吸気行程は、吸気弁１１が閉じることにより終了する。吸気弁１１は、後述する排気行程で動弁装置１５によって開かれるまで閉じた状態に保たれる。燃料噴射インジェクタとして筒内噴射インジェクタ１３を備えている場合は、この筒内噴射インジェクタ１３が吸気行程で燃料１６を燃焼室５内に直接噴射する。なお、燃料噴射インジェクタとして吸気ポート内噴射インジェクタ１３を備えている場合は、吸気ポート内噴射インジェクタ１３が後述する点火を伴わない圧縮行程で燃料１６を吸気ポート６内に噴射する。図２は、筒内噴射インジェクタ１３の燃料噴射時期を太線で示し、吸気ポート内噴射インジェクタ１３の燃料噴射時期を破線で示す。
【００２５】
点火を伴う圧縮行程においては、吸気弁１１と排気弁１２とが閉じている状態でピストン３が上昇し、シリンダ２内の空気が圧縮される。上述した燃料噴射インジェクタ１３は、この点火を伴う圧縮行程で燃料１６を噴射する。また、点火プラグ１４は、この行程の終期に通電され、燃料１６に点火する。
燃焼を伴う膨張行程においては、吸気弁１１と排気弁１２とが閉じている状態でピストン３が燃焼圧力によって下降する。
【００２６】
排気行程においては、排気弁１２が開いている状態でピストン３が上昇し、シリンダ２内の排ガスが排気ポート７に排出される。この実施の形態による６サイクルエンジンは、この排気行程の後半から次の燃焼を伴わない膨張行程の前半の間の運転方法に特徴を有するものである。この６サイクルエンジンの運転方法は、排気行程の後半から燃焼を伴わない膨張行程の前半の間となる期間に、吸気弁１１と排気弁１２との両方が開くバルブオーバーラップ状態が実現される運転方法である。
【００２７】
すなわち、この動弁装置１５は、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程とが実施されるときであって、ピストン３が上死点側に位置しているときに、それまで閉じていた吸気弁１１を予め定めた期間だけ開く。ピストン３が上死点側に位置しているときとは、図２中に期間Ａとして示すように、排気行程でピストン３の位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、燃焼を伴わない膨張行程でピストン３の位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間をいう。
【００２８】
バルブオーバーラップ状態は、図２中に期間Ｂとして示すときに実現される。このようにバルブオーバーラップ状態が実現されることにより、シリンダ２内の既燃ガスが吸気によって排気通路に押し出され、シリンダ２内のガス交換が行われる。
燃焼を伴わない膨張行程においては、バルブオーバーラップ状態となる期間が終了して吸気弁１１と排気弁１２とが閉じている状態でピストン３が下降し、空気がシリンダ２内で膨張する。
点火を伴わない圧縮行程においては、吸気弁１１と排気弁１２とが閉じている状態でピストン３が上昇し、シリンダ２内で膨張していた空気が復元される。
【００２９】
すなわち、この実施の形態による動弁装置１５は、排気行程から燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とを経て吸気行程に至る期間内に、バルブオーバーラップ状態が１回実現されるものである。
この６サイクルエンジンの運転方法を実施する動弁装置１５は、図３に示すように形成されている。図３において、図１によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
【００３０】
図３に示すシリンダヘッド４には、燃焼室５の天井壁５ａと、吸気ポート６および排気ポート７と、インジェクタ収容部（図示せず）と、点火プラグ収容部１８と、冷却用ウォータージャケット１９などが形成されている。
このシリンダヘッド４の吸気ポート６と排気ポート７は、シリンダヘッド４の内部で二又状に分岐する形状に形成されている。このため、吸気弁１１と排気弁１２は、１気筒あたり２本ずつ設けられている。
【００３１】
図３に示す動弁装置１５は、吸気弁１１を駆動するための吸気カム軸２１と、排気弁１２を駆動するための排気カム軸２２とを備えている。
吸気カム軸２１と排気カム軸２２は、図示していないクランク軸が３回転することによってそれぞれ１回転する。吸気カム軸２１の回転は、吸気カム軸２１に設けられている吸気カム２３と、吸気弁用伝動機構２４とによって往復運動に変換されて吸気弁１１に伝達される。排気カム軸２２の回転は、排気カム軸２２に設けられている排気カム２５と、排気弁用伝動機構２６とによって往復運動に変換されて排気弁１２に伝達される。この実施の形態による吸気カム軸２１の回転方向は、図３において、時計方向である。
【００３２】
吸気カム軸２１と排気カム軸２２は、支持部材２７とカムキャップ２８とによってそれぞれ回転自在に支持されている。支持部材２７は、シリンダヘッド４に取付けられている。カムキャップ２８は、吸気カム軸２１および排気カム軸２２を支持部材２７とともに挟む状態で支持部材２７に取付けられている。
吸気カム軸２１の吸気カム２３は、吸気弁１１毎に設けられている。排気カム軸２２の排気カム２５は、排気弁１２毎に設けられている。
【００３３】
この実施の形態による吸気カム２３は、ベース円部２３ａと、第１のノーズ部２３ｂと、第２のノーズ部２３ｃとによって構成されている。ベース円部２３ａは、吸気弁１１が開くことがないように形成されている。第１のノーズ部２３ｂは、吸気行程を実行するためのものである。第２のノーズ部２３ｃは、上述したオーバーラップ状態を実現するためのものである。第２のノーズ部２３ｃは、第１のノーズ部２３ｂと比べると、ベース円部２３ａから突出する突出寸法が小さく、かつ回転方向の幅が狭く形成されている。
【００３４】
吸気弁用伝動機構２４は、吸気カム２３の回転を往復運動に変換して吸気弁１１に伝達するものである。排気弁用伝動機構２６は、排気カム２５の回転を往復運動に変換して排気弁１２に伝達するものである。この排気弁用伝動機構２６は、駆動の対象が排気弁１２である点のみにおいて、吸気弁用伝動機構２４とは異なっている。しかし、排気弁用伝動機構２６のその他の構成は、吸気弁用伝動機構２４と同等である。このため、排気弁用伝動機構２６において、吸気弁用伝動機構２４と同等の機能を有する部材については、同一符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
【００３５】
吸気弁用伝動機構２４は、吸気カム軸２１の近傍に位置する揺動カム３１と、この揺動カム３１と吸気弁１１との間に位置するロッカーアーム３２とを備えている。揺動カム３１とロッカーアーム３２は、吸気弁１１毎に設けられている。
揺動カム３１は、吸気カム軸２１と平行な支軸３３に揺動自在に支持された揺動カム本体３４と、この揺動カム本体３４に回転自在に取付けられたローラ３５とによって構成されている。
支軸３３は、吸気カム軸２１から排気カム軸２２側に離れた位置に設けられており、支持部材２７に支持されている。
【００３６】
揺動カム本体３４の揺動端部には、後述するロッカーアーム３２と接触するカム面３６が形成されている。カム面３６は、ベース円部３６ａとリフト部３６ｂとによって構成されている。ベース円部３６ａは、吸気カム軸２１の軸線方向から見て支軸３３の軸心を中心とする円弧状に形成されている。リフト部３６ｂは、ベース円部３６ａから離れるにしたがって徐々に支軸３３の軸心との距離が長くなるように形成されている。
【００３７】
ローラ３５は、揺動カム本体３４から吸気カム軸２１側に突出するように揺動カム本体３４に取付けられている。ローラ３５の軸線は、吸気カム軸２１の軸線と平行である。このローラ３５は、吸気カム２３に接触して回転する。この実施の形態による揺動カム３１は、ローラ３５が吸気カム２３に常に接触するように、捻りコイルばね３７によって付勢されている。捻りコイルばね３７は、支軸３３が貫通する状態で支軸３３に支持されている。
【００３８】
ロッカーアーム３２は、揺動カム３１の揺動動作を複数の揺動部材によって吸気弁１１に伝達する構成が採られている。これら複数の揺動部材は、揺動カム３１のカム面３６に接触するローラ４１を有するコントロールアーム４２と、吸気弁１１に接触するロッカーアーム本体４３である。これらのコントロールアーム４２とロッカーアーム本体４３は、ロッカー軸４４にそれぞれ揺動自在に支持されている。
【００３９】
ロッカー軸４４は、軸線が吸気カム軸２１の軸線と平行になる状態でシリンダヘッド４と支持部材２７とに回転自在に支持されている。また、ロッカー軸４４は、いわゆるクランク軸状に形成されている。すなわち、ロッカー軸４４は、シリンダヘッド４および支持部材２７に支持される部分と同一軸線上に位置する主軸４４ａと、この主軸４４ａとは偏心した位置にある偏心ピン４４ｂとを備えている。ロッカーアーム本体４３は、主軸４４ａに揺動自在に支持されている。
コントロールアーム４２は、偏心ピン４４ｂに揺動自在に支持されている。
【００４０】
ロッカー軸４４の一端部には、図示していないサーボモータ等の駆動機構が接続されている。このロッカー軸４４は、駆動機構による駆動によって、所定の回動角度となるように回転させられる。
ロッカーアーム本体４３には、後述するコントロールアーム４２のコントロールアーム本体４２ａが接触するアーム４３ａと、吸気弁１１のシム４５を押圧するための押圧子４３ｂとが形成されている。
【００４１】
コントロールアーム４２は、偏心ピン４４ｂに回動自在に支持されたコントロールアーム本体４２ａと、このコントロールアーム本体４２ａの揺動端部に回転自在に設けられたローラ４１とによって構成されている。
コントロールアーム本体４２ａの揺動端部は、ロッカーアーム本体４３のアーム４３ａに図３において上側から接触する形状に形成されている。
コントロールアーム４２は、ロッカー軸４４が回転して偏心ピン４４ｂの位置が変わることに伴って、アーム４３ａの長手方向に移動する。
【００４２】
コントロールアーム４２が吸気カム軸２１に接近する方向に移動する場合は、カム面３６のリフト部３６ｂがローラ４１を相対的に多く押し、吸気弁１１が相対的に大きく開くようになる。コントロールアーム４２が吸気カム軸２１から離間する方向に移動する場合は、ローラ４１がカム面３６のベース円部３６ａにのみ接触し、吸気弁１１が閉状態に保たれる。偏心ピン４４ｂの位置を連続的に変更することにより、吸気弁１１の開閉タイミングとリフト量とをエンジンの運転状態に適するように自由に設定できる。
【００４３】
この実施の形態による６サイクルエンジン１によれば、排気行程の後に燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とが実施される。このため、これらの行程が実施される期間が冷却期間となって、シリンダ２内の冷却が促進される。この冷却は、６サイクルエンジン１の基本的な構成部品のみを用いて実施される。
また、この６サイクルエンジン１においては、吸気カム軸２１が回転して吸気カム２３の第２のノーズ部２３ｃがローラ３５を押すことによって、排気行程の後半から燃焼を伴わない膨張行程の前半にわたる期間内でバルブオーバーラップ状態が実現される。このようにバルブオーバーラップ状態が実現されることにより、シリンダ２内の既燃ガスが吸気によって排気通路（排気ポート７）に押し出され、シリンダ２内のガス交換が行われる。
【００４４】
バルブオーバーラップ状態が実現されるときは、ピストン３が上死点の近傍に位置しているために燃焼室５の容積が小さく、吸気弁１１が僅かに開くだけでも十分なガス交換が可能である。このため、排気通路に排出される新気の量を最小限に抑えながらシリンダ２内のガス交換が効率よく行われるから、燃焼が改善され、熱効率が向上する。
また、このときは燃焼室５の表面積も最小に近いから、燃焼室５の冷却も効率よく行うことができる。さらに、このときはピストン３の移動量も小さいので、ポンプ損失を最小限に抑えることができる。
【００４５】
したがって、この実施の形態によれば、シリンダ２内のガス交換が正しく行われて熱効率が高くなるとともに、エンジンの構成部品のみを使って高い冷却効果が得られる６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法を提供することができる。
【００４６】
この実施の形態による動弁装置１５は、排気行程でピストン３の位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、燃焼を伴わない膨張行程でピストン３の位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で、バルブオーバーラップ状態が実現されるように吸気弁１１を開いて閉じるものである。
このため、シリンダ２内に既燃ガスが残存しないか、残存したとしてもきわめて少ない状態で、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とが実施され、シリンダ２内が効率よく冷却される。
したがって、この実施の形態によれば、シリンダ２内の冷却がより一層促進されるから、熱効率がさらに高くなる６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法を提供することができる。
【００４７】
この実施の形態による６サイクルエンジンを試作してポンピングロスを測定したところ、図４に示すような結果が得られた。図４において、比較例１は、排気行程から燃焼を伴わない膨張行程に至る期間内で吸気弁を閉じた状態に保持した場合の結果である。比較例２は、燃焼を伴わない膨張行程において、排気弁が閉じている状態で吸気弁を開き、点火を伴わない圧縮行程において、吸気弁が閉じている状態で排気弁を開いた場合の結果である。
【００４８】
図４から判るように、この実施の形態による６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法によれば、吸気行程のみに吸気弁が開く比較例１と比べると、吸気弁１１が２回開くにもかかわらず、ポンピングロスの増加はきわめて僅かである。また、この実施の形態を採ることにより、比較例２のエンジンよりポンピングロスが著しく小さくなる。
【００４９】
また、この実施の形態による６サイクルエンジンのシリンダ容積の変化（ｌｏｇＶ）とシリンダ圧力の変化（ＬｏｇＰ）との関係（Ｐ−Ｖ線図）は、図５Ａに示すようになった。図５Ｂは、比較例１の６サイクルエンジンのＰ−Ｖ線図を示し、図５Ｃは、比較例２の６サイクルエンジンのＰ−Ｖ線図を示す。
この実施の形態による６サイクルエンジンは、図５Ａに示すように、燃焼を伴わない膨張行程の初期にシリンダ容積が増大するにもかかわらずシリンダ圧力の低下が少なく、このときにポンピングロスが殆ど発生していないことが判る。
【００５０】
比較例１の６サイクルエンジンでは、図５Ｂに示すように、燃焼を伴わない膨張行程において、吸気行程のポンプ損失より少なくポンピングロスが発生する。
比較例２の６サイクルエンジンでは、図５Ｃに示すように、吸気行程の初期と、燃焼を伴わない膨張行程の初期とにおいて、それぞれ大きなポンピングロスが発生する。
【００５１】
この実施の形態による６サイクルエンジン１を運転して熱効率を求めたところ、図６に示す結果が得られた。図６においては、この実施の形態による６サイクルエンジンの熱効率を実線で示し、比較例１の６サイクルエンジンの熱効率を破線で示す。図６から判るように、この実施の形態による６サイクルエンジンは、比較例１の６サイクルエンジンと比べて、低負荷運転時から高負荷運転時に至る運転領域の全域において、熱効率が高くなった。
【００５２】
（第２の実施の形態）
本発明に係る６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法は、図７および図８に示すように構成することができる。図７および図８において、図１〜図６によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。第２の実施の形態は、請求項３および請求項８に記載した発明の実施の形態である。
【００５３】
この実施の形態による６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法は、第１の実施の形態を採る場合の６サイクルエンジンとは、吸気弁１１と排気弁１２の動作が異なるだけのものである。この相異点は、図７に示すように、点火を伴わない圧縮行程から吸気行程に至る期間中に排気弁１２を開閉することである。
すなわち、この第２の実施の形態による６サイクルエンジンの運転方法は、点火を伴わない圧縮行程の後半から吸気行程の前半の間となる期間に、吸気弁１１と排気弁１２との両方が開くバルブオーバーラップ状態が実現される運転方法である。
【００５４】
この実施の形態による動弁装置１５は、点火を伴わない圧縮行程と、この行程に続く吸気行程とが実施されるときであって、ピストン３が上死点側に位置しているときに、それまで閉じていた排気弁１２を予め定めた期間だけ開く。この排気弁１２は、吸気弁１１より先に開く。ピストン３が上死点側に位置しているときとは、図７中に期間Ｃとして示すように、点火を伴わない圧縮行程でピストン３の位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、吸気行程でピストン３の位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間をいう。バルブオーバーラップ状態は、図７中に期間Ｄとして示すときに実現される。
【００５５】
この実施の形態による６サイクルエンジンの運転方法は、図８に示すように構成された動弁装置１５によって実施することができる。図８に示す動弁装置１５は、図３に示した動弁装置１５と比べて、吸気カム２３と排気カム２５の形状が異なるだけで、その他の構造は同一である。
この実施の形態による吸気カム２３は、ベース円部２３ａと、第１のノーズ部２３ｂとによって構成されている。排気カム２５は、ベース円部２５ａと、第１のノーズ部２５ｂと、第２のノーズ部２５ｃとによって構成されている。排気カム２５の第１のノーズ部２５ｂは、排気行程を実施するためのものである。排気カム２５の第２のノーズ部２５ｃは、点火を伴わない圧縮行程から吸気行程に至る期間で排気弁１２を開閉するためのものである。
このように構成された動弁装置１５を使用することにより、図７に示すように、期間Ｄだけバルブオーバーラップ状態を実現することができる。
【００５６】
このように点火を伴わない圧縮行程から吸気行程に至る間にバルブオーバーラップ状態が実現されることにより、シリンダ２内において既燃ガスが排気通路に向けて流れている状態で、シリンダ２内に吸気が導入される。このため、吸気がシリンダ２内に入るときに既燃ガスによって遮られ難くなる。したがって、この実施の形態によれば、吸気の充填効率を高くすることができるから、より一層熱効率が高くなる６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法を提供することができる。
【００５７】
（第３の実施の形態）
本発明に係る６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法は、図９および図１０に示すように構成することができる。図９および図１０において、前記図１〜図８によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。第３の実施の形態は、請求項４および請求項９に記載した発明の一実施の形態である。
【００５８】
この実施の形態による６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法は、図９に示すように、上述した第１の実施の形態の特徴と、第２の実施の形態の特徴との両方を有している。すなわち、この実施の形態による動弁装置１５は、排気行程から燃焼を伴わない膨張行程および点火を伴わない圧縮行程を経て吸気行程に至る間に、第１のバルブオーバーラップ状態と、第２のバルブオーバーラップ状態とが実現される構成が採られている。
【００５９】
第１のバルブオーバーラップ状態は、排気行程でピストン３の位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、燃焼を伴わない膨張行程でピストン３の位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で吸気弁１１が開いて閉じることによって実現される。
第２のバルブオーバーラップ状態は、点火を伴わない圧縮行程でピストン３の位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、吸気行程でピストン３の位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間内で排気弁１２が開いて閉じることによって実現される。
【００６０】
このように、この実施の形態による６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法においては、排気行程から燃焼を伴わない膨張行程に至る途中と、点火を伴わない圧縮行程から吸気行程に至る途中との両方でバルブオーバーラップが実現されるものである。
このため、排気行程と吸気行程との間の冷却期間中にシリンダ２内のガス交換が２回行われるから、シリンダ２内に残存する既燃ガスの量がさらに少なくなる。したがって、この実施の形態によれば、より一層熱効率が高い６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法を提供することができる。
【００６１】
（第４の実施の形態）
本発明に係る６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法は、図１１〜図１７に示すように構成することができる。図１１〜図１７において、前記図１〜図１０によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。第４の実施の形態は、請求項５および請求項１０に記載した発明の一実施の形態である。
【００６２】
この実施の形態による６サイクルエンジン１の動弁装置１５は、詳細は後述するが、２種類の運転形態のうち少なくともいずれか１つの運転形態を採ることが可能なものである。このため、この動弁装置１５は、図１１に示すように、運転形態を切り替えるための運転形態変更機構５１を備えている。
２種類の運転形態のうち、第１の運転形態は、図１２に示すように、吸気弁１１が排気行程から燃焼を伴わない膨張行程に至る期間内で開閉する運転形態である。詳述すると、第１の運転形態は、図１２中に符号Ａで示す期間内でバルブオーバーラップ状態が実現されるように吸気弁１１が開いて閉じる運転形態である。期間Ａは、排気行程でピストン３の位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、燃焼を伴わない膨張行程でピストン３の位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間である。
【００６３】
第２の運転形態は、排気弁１２が点火を伴わない圧縮行程から吸気行程に至る範囲内で開閉する運転形態である。詳述すると、第２の運転形態は、図１２中に符号Ｃで示す期間内でバルブオーバーラップ状態が実現されるように排気弁１２が開いて閉じる運転形態である。期間Ｃは、点火を伴わない圧縮行程でピストン３の位置が下死点後９０度の位置を越えたときから、吸気行程でピストン３の位置が上死点後９０度の位置に達するまでの期間である。
【００６４】
運転形態変更機構５１は、上述した第１の運転形態と、第２の運転形態と、第１の運転形態および第２の運転形態が同時に実現される運転形態（以下、この運転形態を単に第３の運転形態という）とを６サイクルエンジン１の運転状態に基づいて切り替える。この実施の形態による運転形態変更機構５１は、エンジンの回転速度と負荷とに基づいて運転形態を切り替える。
【００６５】
エンジンの回転速度は、カム軸やクランク軸（図示せず）の回転角をセンサ（図示せず）によって検出し、演算によって求めることができる。また、エンジンの回転速度は、点火プラグ１４の通電間隔に基づいて演算によって求めることもできる。エンジンの負荷は、例えば吸気通路に設けられているスロットル弁（図示せず）の開度に基づいて演算によって求めることができる。これらの演算は、制御装置１７が実施する。また、運転形態変更機構５１の切り替え動作は、制御装置１７によって制御される。
【００６６】
制御装置１７は、図１７に示すマップに基づいて運転形態変更機構５１の切り替え動作を制御する。図１７に示すマップは、切り替える運転形態の種類をエンジン回転速度と負荷とに割り付けたものである。このマップには、破線で示す第１の境界線と、実線で示す第２の境界線と、二点鎖線で示す第３の境界線とが描かれている。第１の境界線は、第２の運転形態が選択される領域Ａと、上述した第３の運転形態が選択される領域Ｂとを分けている。第２の境界線は、領域Ｂと、第１の運転形態が選択される領域Ｃとを分けている。第３の境界線は、第１の運転形態が選択される領域Ｃの限界となる回転速度と負荷とを規定している。
【００６７】
第１の境界線は、図１７の原点と、第１の回転速度Ｖ１とを通る放物線状に描かれている。第１の境界線の頂点は、回転速度が第１の回転速度Ｖ１の約１／２の回転速度Ｖ２であって、負荷が第１の負荷値Ｌ１となる座標に位置している。
第２の境界線は、図１７の原点と、第１の回転速度Ｖ１より高い第２の回転速度Ｖ３とを通る放物線状に描かれている。第２の境界線の頂点は、回転速度が第１の回転速度Ｖ１と同等であって、負荷が第２の負荷値Ｌ２となる座標に位置している。
【００６８】
第３の境界線は、運転が可能な回転速度と負荷の値を示すもので、図１７の原点を通る放物線状に描かれている。この第３の境界線の頂点は、エンジンの回転速度が第３の回転速度Ｖ３より高い第４の回転速度Ｖ４で、負荷が第２の負荷値Ｌ２より高い第３の負荷値Ｌ３となる座標に位置している。なお、運転形態を切り替える回転速度と負荷は、このマップに示す回転速度と負荷に限定されることはなく、エンジンの排気量や出力の大きさなどに応じて適宜変更することができる。
【００６９】
図１７に示すマップによれば、エンジンの回転速度が第２の回転速度Ｖ２であって負荷が第１の負荷値Ｌ１より低い場合は、第２の運転形態が採られる。エンジンの回転速度が第１の回転速度Ｖ１であって負荷が第１の負荷値Ｌ１より低い場合は、第３の運転形態が採られる。エンジンの回転速度が第３の回転速度Ｖ３より高く、負荷が第２の負荷値Ｌ２より低い場合は、第１の運転形態が採られる。
【００７０】
このように複数の運転形態を切り替える６サイクルエンジンの運転方法を実施するための運転形態変更機構５１は、図１３〜図１６に示すように形成されている。図１３〜図１６において、図１および図３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
この実施の形態による動弁装置１５の吸気カム２３は、図１４、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、第１の吸気カム５２と第２の吸気カム５３とによって構成されている。また、排気カム２５は、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、第１の排気カム５４と第２の排気カム５５とによって構成されている。
【００７１】
第１の吸気カム５２は、図３および図１０に図示したものと同一のもので、図１５Ａに示すように、ベース円部５２ａと、第１のノーズ部５２ｂと、第２のノーズ部５２ｃとによって構成されている。
第２の吸気カム５３は、第１の吸気カム５２から第２のノーズ５２ｃ部を取り除いたもので、図１５Ｂに示すように、ベース円部５３ａと、ノーズ部５３ｂとによって構成されている。これらの第１の吸気カム５２と第２の吸気カム５３は、第１のノーズ部５２ｂとノーズ部５３ｂの回転位相が互いに一致し、かつ吸気カム軸２１の軸線方向に互いに隣り合う状態で並べられている。
【００７２】
第１の排気カム５４は、図８および図１０に図示したものと同一のもので、図１６Ａに示すように、ベース円部５４ａと、第１のノーズ部５４ｂと、第２のノーズ部５４ｃとによって構成されている。
第２の排気カム５５は、第１の排気カム５４から第２のノーズ５４ｃ部を取り除いたもので、図１６Ｂに示すように、ベース円部５５ａと、ノーズ部５５ｂとによって構成されている。これらの第１の排気カム５４と第２の排気カム５５は、第１のノーズ部５４ｂとノーズ部５５ｂの回転位相が互いに一致し、かつ排気カム軸２２の軸線方向に互いに隣り合う状態で並べられている。
【００７３】
この動弁装置１５における吸気カム軸２１側の揺動カム３１と、排気カム軸２２側の揺動カム３１は、それぞれ支軸３３とともに支持部材２７に軸線方向へ移動自在に支持されている。また、これらの揺動カム３１のカム面３６は、カム軸の軸線方向に長く形成されている。この軸線方向の長さは、揺動カム３１が軸線方向に移動したとしてもロッカーアーム３２と接触する状態が保たれる長さに形成されている。
【００７４】
この実施の形態による運転形態変更機構５１は、図１３に示すように、吸気カム軸２１側に設けられた吸気側切替部６１と、排気カム軸２２側に設けられた排気側切替部６２とを備えている。吸気側切替部６１は、第１の吸気カム５２が吸気弁１１を駆動する形態と、第２の吸気カム５３が吸気弁１１を駆動する形態とを切り替えるためのものである。排気側切替部６２は、第１の排気カム５４が排気弁１２を駆動する形態と、第２の排気カム５５が排気弁１２を駆動する形態とを切り替えるためのものである。これらの吸気側切替部６１と排気側切替部６２の構造は同一である。このため、以下においては、吸気側切替部６１について説明し、排気側切替部６２については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７５】
この実施の形態による吸気側切替部６１は、吸気カム軸２１の回転を往復運動に変換して揺動カム３１を往復させる構造のものである。吸気カム軸２１の回転を往復運動に変えるためには、図１４に示すように、吸気カム軸２１に形成された第１のカム溝６３および第２のカム溝６４と、これらのカム溝６３，６４の間に位置する環状溝６５と、これらのカム溝６３，６４と環状溝６５に挿入される２本のピン６６，６７を有するスライダ６８とが用いられている。
【００７６】
スライダ６８は、揺動カム３１を支持する支軸３３に一体に移動するように連結されている。２本のピン６６，６７は、アクチュエータ６９（図１３参照）に接続されている。アクチュエータ６９は、一方のピン６６（６７）がカム溝６３，６４や環状溝６５に入るときは他方のピン６７（６６）がカム溝６３，６４や環状溝６５から出るように、カム溝６３，６４や環状溝６５に対して２本のピン６６，６７を交互に出し入れさせる。
【００７７】
第１のカム溝６３と第２のカム溝６４は、軸線方向の一方と他方とに推力を発生するさせるために、吸気カム軸２１の回転方向に対して軸線方向の一方と他方とに傾く状態で形成されており、回転方向の下流側端部において環状溝６５に接続されている。
この吸気側切替部６１においては、第１のピン６６が第１のカム溝６３を通って環状溝６５に入ることにより、スライダ６８が揺動カム３１とともに図１４において左下側に移動し、ローラ３５が第１の吸気カム５２に接触する。また、第２のピン６７が第２のカム溝６４を通って環状溝６５に入ることにより、スライダ６８が揺動カム３１とともに図１４において右上側に移動し、ローラ３５が第２の吸気カム５３に接触する。
【００７８】
スライダ６８が移動する軸線方向の距離は、揺動カム３１のローラ３５が第１の吸気カム５２に接触する位置と、このローラ３５が第２の吸気カム５３に接触する位置との間で揺動カム３１が移動する距離と一致している。すなわち、スライダ６８とともに揺動カム３１が移動することにより、第１の吸気カム５２が使用される形態と、第２の吸気カム５３が使用される形態とが切り替えられる。
【００７９】
この揺動カム３１の往復移動による吸気カム２３の切り替えは、図１２に示すように、吸気弁１１が閉じているとき、すなわちベース円部５２ａ，５３ａにローラ３５が接触するときに行われる。なお、排気カム２５の切り替えは、排気弁１２が閉じているとき（ベース円部５４ａ，５５ａにローラ３５が接触するとき）に行われる。
上述した第１の運転形態は、第１の吸気カム５２と第２の排気カム５５とが使用されることにより実現する。
第２の運転形態は、第２の吸気カム５３と第１の排気カム５４とが使用されることにより実現する。
第３の運転形態は、第１の吸気カム５２と第１の排気カム５４とが使用されることにより実現する。
【００８０】
この実施の形態による動弁装置１５は、第１の運転形態と第２の運転形態とのうち少なくともいずれか１つの運転形態をエンジンの回転速度と負荷とに基づいて採るものである。
このため、この実施の形態によれば、エンジンの運転状態に適した時期にバルブオーバーラップ状態が実現されるから、シリンダ２内のガス交換をより一層効率よく行うことが可能な６サイクルエンジンおよび６サイクルエンジンの運転方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１…６サイクルエンジン、２…シリンダ、３…ピストン、４…シリンダヘッド、５…燃焼室、６…吸気ポート、７…排気ポート、１１…吸気弁、１２…排気弁、１３…燃料噴射インジェクタ、１４…点火プラグ、１５…動弁装置、５１…運転形態変更機構。
【図１】
2015005097.tif 000003
【図２】
2015005097.tif 000004
【図３】
2015005097.tif 000005
【図４】
2015005097.tif 000006
【図５Ａ】
2015005097.tif 000007
【図５Ｂ】
2015005097.tif 000008
【図５Ｃ】
2015005097.tif 000009
【図６】
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【図７】
2015005097.tif 000011
【図８】
2015005097.tif 000012
【図９】
2015005097.tif 000013
【図１０】
2015005097.tif 000014
【図１１】
2015005097.tif 000015
【図１２】
2015005097.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
2015005097.tif 000019
【図１５Ｂ】
2015005097.tif 000020
【図１６Ａ】
2015005097.tif 000021
【図１６Ｂ】
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【図１７】
2015005097.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月9日(2015.11.9)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
シリンダと、
前記シリンダ内に挿入されて下死点と上死点との間を往復するピストンと、
前記シリンダに取付けられたシリンダヘッドと、
前記シリンダ、前記ピストンおよび前記シリンダヘッドによって囲まれて形成された燃焼室と、
前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に下流端が開口する吸気ポートと、
前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に上流端が開口する排気ポートと、
前記シリンダヘッドに設けられて前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、
前記シリンダヘッドに設けられて前記排気ポートを開閉する排気弁と、
前記燃焼室内と吸気ポートとのうち少なくともいずれか一方に燃料を噴射する燃料噴射インジェクタと、
前記燃焼室の壁に取付けられた点火プラグと、
前記吸気弁および排気弁を、吸気行程と、点火を伴う圧縮行程と、燃焼を伴う膨張行程と、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とからなる６行程がこの順序で実行されるように動作させる動弁装置とを備え、
前記動弁装置は、前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内に、前記排気行程で閉じている吸気弁と、前記吸気行程で閉じている排気弁とのうち少なくともいずれか一方を、前記ピストンが上死点側に位置している期間内で予め定めた期間だけ開いて閉じるものであり、
前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内にバルブオーバーラップ状態が少なくとも１回実現されることを特徴とする６サイクルエンジン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
シリンダと、
前記シリンダ内に挿入されて下死点と上死点との間を往復するピストンと、
前記シリンダに取付けられたシリンダヘッドと、
前記シリンダ、前記ピストンおよび前記シリンダヘッドによって囲まれて形成された燃焼室と、
前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に下流端が開口する吸気ポートと、
前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に上流端が開口する排気ポートと、
前記シリンダヘッドに設けられて前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、
前記シリンダヘッドに設けられて前記排気ポートを開閉する排気弁と、
前記燃焼室内と吸気ポートとのうち少なくともいずれか一方に燃料を噴射する燃料噴射インジェクタと、
前記燃焼室の壁に取付けられた点火プラグとを備えたエンジンに、
吸気行程と、点火を伴う圧縮行程と、燃焼を伴う膨張行程と、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とからなる６行程をこの順序で実行し、
前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内に、前記排気行程で閉じている吸気弁と、前記吸気行程で閉じている排気弁とのうち少なくともいずれか一方を、前記ピストンが上死点側に位置している期間内で予め定めた期間だけ開いて閉じることによりバルブオーバーラップ状態が少なくとも１回実現されることを特徴とする６サイクルエンジンの運転方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明に係る６サイクルエンジンは、シリンダと、前記シリンダ内に挿入されて下死点と上死点との間を往復するピストンと、前記シリンダに取付けられたシリンダヘッドと、前記シリンダ、前記ピストンおよび前記シリンダヘッドによって囲まれて形成された燃焼室と、前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に下流端が開口する吸気ポートと、前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に上流端が開口する排気ポートと、前記シリンダヘッドに設けられて前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、前記シリンダヘッドに設けられて前記排気ポートを開閉する排気弁と、前記燃焼室内と吸気ポートとのうち少なくともいずれか一方に燃料を噴射する燃料噴射インジェクタと、前記燃焼室の壁に取付けられた点火プラグと、前記吸気弁および排気弁を、吸気行程と、点火を伴う圧縮行程と、燃焼を伴う膨張行程と、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とからなる６行程がこの順序で実行されるように動作させる動弁装置とを備え、前記動弁装置は、前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内に、前記排気行程で閉じている吸気弁と、前記吸気行程で閉じている排気弁とのうち少なくともいずれか一方を、前記ピストンが上死点側に位置している期間内で予め定めた期間だけ開いて閉じるものであり、前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内にバルブオーバーラップ状態が少なくとも１回実現されることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明に係る６サイクルエンジンの運転方法は、シリンダと、前記シリンダ内に挿入されて下死点と上死点との間を往復するピストンと、前記シリンダに取付けられたシリンダヘッドと、前記シリンダ、前記ピストンおよび前記シリンダヘッドによって囲まれて形成された燃焼室と、前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に下流端が開口する吸気ポートと、前記シリンダヘッドに形成され、前記燃焼室に上流端が開口する排気ポートと、前記シリンダヘッドに設けられて前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、前記シリンダヘッドに設けられて前記排気ポートを開閉する排気弁と、前記燃焼室内と吸気ポートとのうちいずれか一方に燃料を噴射する燃料噴射インジェクタと、前記燃焼室の壁に取付けられた点火プラグとを備えたエンジンに、吸気行程と、点火を伴う圧縮行程と、燃焼を伴う膨張行程と、排気行程と、燃焼を伴わない膨張行程と、点火を伴わない圧縮行程とからなる６行程をこの順序で実行し、前記排気行程から前記吸気行程に至る期間内に、前記排気行程で閉じている吸気弁と、前記吸気行程で閉じている排気弁とのうち少なくともいずれか一方を、前記ピストンが上死点側に位置している期間内で予め定めた期間だけ開いて閉じることによりバルブオーバーラップ状態が少なくとも１回実現される６サイクルエンジンの運転方法である。
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月26日(2016.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５Ａ】
2015005097.tif 000024
【国際調査報告】
2015005097.tif 000025
2015005097.tif 000026
2015005097.tif 000027