(57)【要約】  【課題】  機関運転条件に応じて吸気慣性効果を適切に得ることができるレシプロ式内燃機関の提供。  【解決手段】  吸気・圧縮行程が行われる吸気圧縮シリンダ１１に摺動可能に嵌合する吸気圧縮ピストン１３と、膨張・排気行程が行われる膨張排気シリンダ１２に摺動可能に嵌合し、クランクシャフト３を回転駆動する膨張排気ピストン１５と、を有する。制御部５によりリニアモータ２５を駆動制御して、吸気行程において吸気圧縮ピストン１３が上死点から下死点に到達するまでのクランクシャフト３の回転角度である吸気行程角度を、機関運転条件に応じて可変制御する。  【選択図】  図１
2007211730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気行程においてピストンが上死点から下死点に到達するまでのクランクシャフトの回転角度である吸気行程角度を変更する吸気行程角度変更手段と、
機関運転条件に応じて吸気行程角度を可変制御する制御部と、
を有し、上記制御部によって吸気慣性効果を得るように制御することを特徴とするレシプロ式内燃機関。
【請求項２】
上記制御部は、要求トルクが大きいほど上記吸気行程角度を小さくすることを特徴とする請求項１に記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項３】
上記制御部は、要求トルクが小さい所定の低負荷域では、吸気行程角度を最大値に固定することを特徴とする請求項２に記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項４】
上記制御部は、機関回転数が低いほど上記吸気行程角度を小さくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項５】
上記制御部は、機関回転数が高い所定の高回転域では、上記吸気行程角度を最大値に固定することを特徴とする請求項４に記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項６】
クランクシャフトの回転角度に対する吸気弁閉時期を変更可能であり、
上記制御部は、上記吸気行程角度を小さくする際に、上記吸気弁閉時期を進角させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項７】
上記制御部は、上記吸気行程角度が所定値より小さい場合に、吸気弁閉時期を最進角値に固定することを特徴とする請求項６に記載のレシプロ式内燃機関。
【請求項８】
吸気行程及び圧縮行程が行われる吸気圧縮シリンダに摺動可能に嵌合する吸気圧縮ピストンと、
膨張行程及び排気行程が行われる膨張排気シリンダに摺動可能に嵌合し、上記クランクシャフトを回転駆動する膨張排気ピストンと、
上記吸気圧縮ピストン上に形成される圧縮室に接続する吸気通路を開閉する吸気弁と、
上記膨張排気ピストン上に形成される燃焼室に接続する排気通路を開閉する排気弁と、
上記圧縮室と燃焼室とを連通する連通路を開閉する圧縮弁と、を有し、
上記吸気行程角度変更手段が吸気圧縮ピストンの吸気行程角度を変化させることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレシプロ式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレシプロ式内燃機関の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、４サイクルのレシプロ式内燃機関における容積効率を高めるために、吸気行程から圧縮行程に移行する際、ピストン下死点において休止期間を設けている。特許文献２では、内燃機関（エンジン）が低回転で運転している場合の吸気慣性効果を高めるために、リンク機構を用いてピストンの上昇時間（圧縮・排気行程）に比べて下降時間（吸気・膨張行程）を短くしている。
【特許文献１】特公平８−６６０７号公報
【特許文献２】特開２００３−０８３１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１のように、吸気下死点でピストンを停止する休止期間を単に設けただけでは、例えばエンジンが低回転で運転中の場合にはピストンモーションが遅いために空気の流速が遅く、容積効率を十分に向上させることができない。また、エンジン要求トルクや機関回転数のような機関運転条件にかかわらず吸気行程や膨張行程のピストンモーションが一定であると、運転条件によっては最適な吸気慣性効果を実現することができない。例えば、特許文献２のように低回転側で効果を得るような設定とした場合、高回転側でピストンスピードが早過ぎて、吸気弁での吸気抵抗が大きくなってしまい、逆にトルクが低下することが懸念される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために、本発明のレシプロ式内燃機関では、吸気行程においてピストンが上死点から下死点に到達するまでのクランクシャフトの回転角度である吸気行程角度を変更する吸気行程角度変更手段を有し、吸気慣性効果を得るように、機関運転条件に応じて吸気行程角度を変化させるようにしている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、機関運転条件に応じて適切な吸気行程角度に設定し、機関運転条件に応じた形で有効に吸気慣性効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例に係るレシプロ式内燃機関を示す構成図である。
【０００７】
このレシプロ式内燃機関のシリンダブロック１には、吸気・圧縮・膨張・排気の４行程のうちで、吸気・圧縮行程が行われる吸気圧縮シリンダ１１と、膨張・排気行程が行われる膨張排気シリンダ１２と、が隣接して設けられている。吸気圧縮シリンダ１１には吸気圧縮ピストン１３が摺動可能に嵌合しており、この吸気圧縮ピストン１３の上方に圧縮室１４が形成されている。膨張排気シリンダ１２には膨張排気ピストン１５が摺動可能に嵌合しており、この膨張排気ピストン１５の上方に燃焼室１６が形成されている。
【０００８】
シリンダブロック１の上側に固定されるシリンダヘッド２には、圧縮室１４へ吸気を供給する吸気通路１７と、燃焼室１６から排気を排出する排気通路１８と、圧縮室１４と燃焼室１６とを連通・接続する連通路１９と、が形成され、かつ、吸気通路１７を開閉する吸気弁２１と、排気通路１８を開閉する排気弁２２と、連通路１９を開閉する圧縮弁２３と、が配設されている。なお、図１の例では圧縮弁２３が圧縮室１４側と燃焼室１６側の２箇所に設けられているが、一箇所のみに設けても良い。
【０００９】
膨張排気ピストン１５はコネクティングロッド４により機関出力軸であるクランクシャフト３に連係されている。コネクティングロッド４の下端はクランクシャフト３のクランクピン３Ａに回転可能に取付けられている。コネクティングロッド４の上端は膨張排気ピストン１５のピストンピン１５Ａに回転可能に取付けられている。従って、燃焼室１６で生じる燃焼圧による膨張排気ピストン１５の往復運動がコネクティングロッド４を介してクランクシャフト３の回転運動に変換されて、クランクシャフト３が回転駆動される。吸気圧縮ピストン１３は、この実施例ではリニアモータ２５の出力軸２５Ａに連結され、このリニアモータ２５により直接的に往復駆動される。このリニアモータ２５は、吸気圧縮ピストン１３のピストン行程を変化させることによって、後述するように、吸気行程において吸気圧縮ピストン１３が上死点から下死点に到達するまでのクランク角度である吸気行程角度を機関運転状態に応じて変化させることができる（吸気行程角度変更手段）。
【００１０】
シリンダブロック１には、機関回転数に対応するクランクシャフト３の回転位置を検出するクランク角センサ２６と、吸気圧縮ピストン１３のピストン位置（下死点ＢＤＣからの距離）を検出する吸気ピストン位置センサ２７と、が設けられている。吸気通路１７には、上流側より順に、吸気流量を計測するエアフロメータ２８、吸気通路１７の開度を調整する電制スロットル（絞り弁）２９と、吸気通路（吸気ポート）１７へ燃料を噴射する燃料噴射弁３０と、が配設されている。ガソリンエンジンの場合、図１に示すように、燃焼室１６に混合気を火花点火する点火プラグ３１が配設される。ディーゼルエンジンの場合には、点火プラグが省略され、燃料噴射弁が燃焼室１６内（図１の点火プラグ３１の位置）に配設されることとなる。
【００１１】
機関運転条件を検出するセンサ類として、上記のセンサ類２６〜２８の他、ドライバのアクセル操作量に相当するアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ３２等が設けられている。制御部（ＥＣＭ）５は、各種制御処理を記憶及び実行する機能を有し、上記センサ類２６〜２８，３２等の検出信号に基づいて、上記の電制スロットル２９、燃料噴射弁３０、点火プラグ３１、及びリニアモータ２５等のアクチュエータへ制御信号を出力し、その動作を制御する。
【００１２】
なお、本実施例では上記の弁２１〜２３は電磁弁であり、制御部５からの信号に基づいて機関運転状態に応じて駆動制御される。但し、これらの弁２１〜２３は、吸気弁２１の閉時期を変更可能な構成であれば、必ずしも電磁弁である必要はなく、クランクシャフト３の回転に対する同期がとれるものであればよく、一般的によく知られているクランクシャフト３の回転動力により作動する（可変）動弁形態であっても良い。
【００１３】
吸気行程と圧縮行程とは吸気圧縮シリンダ１１においてクランクシャフト３の１回転で行われる。圧縮終了付近で圧縮弁２３が開かれ、圧縮された混合気が連通路１９を経由して圧縮室１４から燃焼室１６へ投入される。膨張行程と排気行程とは膨張排気シリンダ１２においてクランクシャフト３の１回転で行われる。圧縮行程の終わり時期と排気行程の終わり時期とがほぼ同期して実行されるため、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を、クランクシャフト３の１回転で行うことができる。
【００１４】
より詳しくは、吸気弁２１は、吸気圧縮ピストン１３が下降する動作に合わせて開かれ、吸気圧縮ピストン１３の下死点近傍で閉じられる。好ましくは、ドライバの要求負荷、機関回転数等に応じて、吸気弁２１の開閉タイミングを可変制御する。吸気圧縮ピストン１３が上死点に接近すると圧縮弁２３が開かれて、圧縮室１４で圧縮された混合気が連通路１９を経由して燃焼室１６へ送り込まれる。吸気圧縮ピストン１３が上死点に到達すると圧縮弁２３が閉じられて、圧縮された混合気が燃焼室１６から圧縮室１４へ逆流することを防止する。圧縮された混合気は点火プラグ３１によって点火されて燃焼し、膨張排気ピストン１５を下降させる。膨張排気ピストン１５が下死点に到達すると排気弁２２が開かれて排気が行われる。
【００１５】
このように、吸気圧縮ピストン１３が上死点に接近する圧縮行程と、膨張排気ピストン１５が上死点に接近する排気行程とが比較的近いタイミングで同期して行われる。また、吸気圧縮ピストン１３が下死点に接近する吸気行程と、膨張排気ピストン１５が下死点に接近する膨張行程と、が比較的近いタイミングで同期して行われる。但し、本実施例では後述するように機関運転状態に応じて吸気圧縮ピストン１３のピストンモーションを変更させるので、常にそのタイミングが全く同じというわけではない。
【００１６】
このように、上記レシプロ式内燃機関では、吸気・圧縮行程が行われる吸気圧縮シリンダ１１と膨張・排気行程が行われる膨張排気シリンダ１２とを分離し、上記の４行程をクランクシャフト３の１回転で行うことができるので、クランクシャフト３の２回転毎に４つの行程が行われる一般的な４サイクル型のレシプロ式内燃機関に比して大きな出力を得ることができる。また、圧縮比と膨張比とを個別に設定できるので、圧縮比を低くしつつ膨張比を大きくして、ノッキングを生じることなく熱効率を高めることができる。更に、吸気圧縮シリンダ１１と膨張排気シリンダ１２とを別個に構成したので、燃焼が行われる膨張排気シリンダ１２とは別に吸気圧縮シリンダ１１を冷却することができ、吸気の冷却が容易である。そして本実施例では、リニアモータ２５により吸気圧縮ピストン１３の動作（ピストンモーション）をクランクシャフト３の角度に対して任意に制御することができる。
【００１７】
図２及び図３は、本実施例の制御内容を簡略的に示すブロック図及びフローチャートであり、本ルーチンは、上記の制御部５により極短い所定期間Δｔ（例えば１０ｍｓ毎、あるいは所定クランク角毎）に繰り返し実行される。
【００１８】
ステップＳ１では、アクセル開度センサ３２により検出されるアクセル開度を読み込む。ステップＳ２では、クランク角センサ２６（及びカム角センサ）等により得られる機関（エンジン）回転数を読み込む。ステップＳ３及びブロックＢ１では、アクセル開度及び機関回転数に基づいて、エンジントルクつまり要求負荷を演算する。図４は要求負荷の設定マップの一例を示している。同図に示すように、要求負荷は低・中・高の機関回転域に応じてそれぞれ設定され、アクセル開度が高いほど高く設定される。
【００１９】
ステップＳ４及びブロックＢ１では、機関回転数と要求負荷に基づいて、吸気行程角度の目標値である目標吸気行程角度を算出する。吸気行程角度は、吸気行程において吸気圧縮ピストン１３が上死点から下死点に到達するまでのクランク角度である。目標吸気行程角度は、クランク角度で０度から１８０度の範囲内で設定される。図５（Ａ）は一定の機関回転数での（目標）吸気行程角度と最大吸入空気量の関係を示しており、図５（Ｂ）は全回転領域・全要求負荷域での目標吸気行程角度の設定マップの一例を示している。図５（Ｂ）に示すように、要求負荷が大きく、機関回転数が低いほど、目標吸気行程角度を小さくして、吸気行程角度でのピストンスピードを早くし、空気の慣性効果を活用することで、シリンダ容積分の空気量を越える多くの吸入空気量を、機関回転数及び機関負荷に応じて有効に確保することが可能となる。
【００２０】
再び図２及び図３を参照して、ステップＳ５及びブロックＢ２では、クランク角センサ２６により検出されるクランク角と目標吸気行程角度とに基づいて、吸気圧縮ピストン１３のピストン位置（下死点ＢＤＣからの距離）の目標値である目標ピストン位置を算出する（図９参照）。
【００２１】
吸気圧縮ピストン１３の加速度が極端に大きくなると、リニアモータ２５の要求モータトルクが過大となることから、吸気圧縮ピストン１３の加速度が極端に大きくならないように、目標吸気ピストン位置ｔＩＰ１は、例えばｓｉｎ関数を利用した下式（１）によりクランク角θに基づいて求められる。なお、ｍｉｎ（ａ，ｂ）はａ，ｂのうち小さい方を選択する関数である。
目標吸気ピストン位置ｔＩＰ１
＝ストローク／２×（１−ｓｉｎ（ｍｉｎ（θ／吸気行程角度×１８０，１８０）−９０°））：（０≦θ＜１８０）
＝ストローク／２×（１−ｓｉｎ（θ−９０°））：（１８０≦θ＜３６０）…（１）
また、吸入可能な空気量や吸気圧縮シリンダ１１内の負圧は吸気弁２１の周辺の開口面積に大きく依存するので（図６参照）、好ましくは、吸気弁２１の周辺の開口面積を考慮して目標ピストン位置ｔＩＰ２を決定する。つまり、シリンダ１１内の負圧が極端に発生しないように吸気弁２１の開口面積を加味して予め求められた許容ピストンスピードを考慮して下式（２）により目標吸気ピストン位置ｔＩＰ２を設定する。なお、ｍｉｎ（ａ，ｂ）はａ，ｂのうち小さい方を選択する関数で、Δｔは本ルーチンの演算間隔である。
目標吸気ピストン位置ｔＩＰ２
＝ｍｉｎ（ｔＩＰ１，ｔＩＰ１の前回値＋許容ピストンスピード×Δｔ）…（２）
ステップＳ６及びブロックＢ３では、目標吸気行程角度と機関回転数とに基づいて、吸気弁２１の閉時期の目標値である目標吸気弁閉時期（ＩＶＣ）を算出する（図７参照）。図７（Ｂ）はＩＶＣの設定マップの一例を示している。同図に示すように、ＩＶＣは、基本的には（目標）吸気行程角度に応じた形で設定される。また、機関回転数が高いほど吸気弁開弁期間を長く確保するようにＩＶＣが遅角側へ設定される。より具体的には、図９の符号（Ａ）に示すように、吸気行程角度が大きくなり、ピストン１３が下死点に達する時期が遅角するほど、つまりピストン１３が下死点で停止している休止期間が短くなるほど、ＩＶＣを遅角して吸気弁の開弁期間を長く確保している。また、図９の符号（Ｂ）に示すように、吸気行程角度が小さくなり、ピストンが下死点に達する時期が下死点前に進角するほど、つまりピストンが下死点で停止している休止期間が長くなるほど、ＩＶＣを進角して、吸気弁の開弁期間を短くしている。
【００２２】
一本のコネクティングロッドによりピストンとクランクピンとを接続した一般的な単リンク式ピストン−クランク機構のピストンモーションでは、吸気行程角度が常に一定の固定値（１８０ｄｅｇ）である。これに対して本実施例では、図５（Ｂ）に示すように、機関運転条件（機関回転数及び要求負荷）に応じて目標吸気行程角度を適切に設定することによって、機関運転条件に応じた形で、慣性効果により吸入空気量を効果的に向上しつつ、フリクション、ポンプロスの増加を抑制し、機関トルク・出力の向上を図ることができる。ただし、図５（Ａ）にも示すように、吸気行程角度をあまり小さく設定すると慣性効果で燃焼室１６側へ吸入された空気が圧縮室１４側へ吹き戻り、所望の慣性効果が得られず、シリンダ容積分の空気量を越える吸入空気量を確保することはできないので、このような場合には吸気行程角度の変更を禁止する。
【００２３】
図６（Ａ）は、吸気弁周辺の開口面積とクランク角の関係の一例を示している。吸気弁周辺の開口面積は以下の式（３）によって概算できる。
【００２４】
吸気弁周辺の開口面積＝２×π×吸気弁半径×リフト量×バルブ数…（３）
上述したようにピストンモーションを速くする（吸気行程角度を小さくする）ことで、吸気慣性効果を増大することができるものの、開口面積が小さい時にピストンモーションが速いと、シリンダ１１内に大きな負圧が発生して、損失が増えてしまうおそれがある。そこで好ましくは、少なくとも吸気弁周辺の開口面積を用いて単位時間当たりのピストン１３の変化許容値、つまり許容ピストンスピードを設定して、ピストンスピードが過度に高くなることを制限・禁止する。その一例を図６（Ｂ）に示す。同図に示すように、吸気弁周辺の開口面積が小さくなるほど、許容ピストンスピードを低く抑制する。これによって、吸気行程時のシリンダ内に大きな負圧が発生することを有効に防ぐことができる。
【００２５】
図７（Ｂ）は、上述したように吸気弁２１の閉時期（ＩＶＣ）の一設定例を示している。吸気行程角度に応じて慣性効果がより大きく発生するＩＶＣは変化するが、それに伴って最大吸気量を確保するＩＶＣも変化する。これは、主としてふき戻しにより吸気通路（吸気ポート）１７に空気が戻ってしまうことに起因している。また、機関回転数が高くなるほど、単位クランク角度あたりの時間が短くなるため、十分な吸気時間を確保するためには、低回転時に比べてＩＶＣを遅角する必要がある。本実施例では図７（Ｂ）に示すように吸気行程角度を１８０度から小さくするに従ってＩＶＣを進めて、吹き戻りを防止する。
【００２６】
また、吸気行程角度が所定の下限値α１〜α３小さくピストンモーションが過度に速くなるおそれおがある領域では、ＩＶＣを最進角値β１〜β３に固定して、吸気行程角度に応じたＩＶＣの変更（進角）を禁止する。これは慣性効果により吸入空気の流速が上がるものの、流れの遅れが生じるために、十分な吸入ができなくなることを防ぐためである。なお、図示するように、吸気行程角度の下限値α１〜α３及び最進角値β１〜β３は機関回転数に応じて個別に設定される。
【００２７】
図８は、本実施例におけるアクセル開度の変化に対するスロットル開度，吸気行程角度及び吸気弁閉時期の関係を示している。但し、機関回転数は一定とする。同図に示すように、アクセル開度が所定値のしきい値ｓＡＰＯより小さく要求負荷（トルク）が小さい低負荷側の領域では、吸入空気量が少ないことから、ピストンモーションを速くすると逆に損失が増えてしまうおそれがあるために、アクセル開度に応じてスロットル開度のみを変更し、具体的にはアクセル開度の低下に応じてスロットル開度を小さくし、（目標）吸気行程角度とＩＶＣの変更を禁止する。具体的には、吸気行程角度を最大値（１８０ｄｅｇ）に固定し、ＩＶＣを下死点付近の最遅角値に固定する。
【００２８】
一方、アクセル開度がしきい値ｓＡＰＯ以上の高負荷側の領域では、アクセル開度の増加に伴い、ピストンモーションを速くするために吸気行程角度を小さくするとともに、この吸気行程角度の低下に応じて、吸気弁閉時期を進角する。これにより、シリンダからの吹き戻しを招くことなく、吸気慣性効果を増大させて、より多くの吸入空気量を確保することができる。
【００２９】
以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な技術思想について、上記実施例を参照して列記する。但し、本発明は参照符号を付した実施例の構成に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、図１に示すレシプロ式内燃機関に限らず、機関回転数や要求負荷に応じて吸気ピストンスピードを変更することができる内燃機関に本発明を同様に適用することが可能である。また、上記実施例においては、機関弁２１〜２３を電磁弁とし、吸気弁２１の開時期（ＩＶＯ）にかかわらずＩＶＣのみを変更可能な構成としているが、これに限定されるものではなく、例えば、吸気弁の開時期と閉時期を同時に変更する周知のバルブタイミング変更機構（ＶＴＣ）を用いても良い。
【００３０】
（１）吸気行程においてピストン１３が上死点から下死点に到達するまでのクランクシャフト３の回転角度である吸気行程角度を変更する吸気行程角度変更手段（リニアモータ２５）と、機関運転条件に応じて吸気行程角度を可変制御する制御部５と、を有している。
【００３１】
従って、機関運転条件に応じて吸気行程角度を適切に設定することにより、吸気慣性効果を運転条件に応じた形で最大限に得ることができる。
【００３２】
（２）図５（Ｂ）に示すように、要求トルクが大きいほど吸気行程角度を小さくすることによって、要求トルクの小さい低負荷側でのフリクションの低減化と、要求トルクの大きい高負荷側でのトルク・出力の向上と、を両立することができる。特に、多くの吸入空気を必要とする高負荷側で吸気行程角度を小さくし、そのピストンモーションを速くすることで、要求トルクに応じた多くの吸入空気量を確保することができる。
【００３３】
（３）低中負荷時には要求される空気量が最大空気量に比べて少ないため、低回転時においても敢えてピストンスピードを早くする領域を設ける必要が無い。つまり、出力軸回転角度であるクランク角に対して標準的なピストンモーション（例えば、略ｓｉｎ波）でも良い。また、一般的にフリクションはピストン速度に比例して増加するため、ピストン速度が遅い方がフリクションを低く抑えることができる。従って、図５（Ｂ）に示すように、要求トルクが小さい所定の低負荷域Ｆ１では、吸気行程角度の変更を禁止して、吸気行程角度を最大値に固定する。
【００３４】
（４）図５（Ｂ）に示すように、機関回転数が低いほど吸気行程角度を小さくする。これにより、慣性効果をあまり期待できない低回転側では、吸気行程角度を小さくすることによりピストンスピードを速くして十分な吸入空気量を確保することができる。一方、高回転側では、もともと十分な慣性効果が得られるので、吸気行程角度の増加によりピストン速度を低下させて、そのフリクションを低減することができる。
【００３５】
（５）図５（Ｂ）に示すように、機関回転数が高い所定の高回転域Ｆ１では、吸気行程角度の変更を禁止して、吸気行程角度を最大値に固定することによって、簡素な制御で不必要なフリクションの増加やポンピングロスの増加を回避することができる。
【００３６】
（６）クランクシャフトの回転角度に対する吸気弁の閉時期を変更可能であれば、吸気行程角度の変更に応じて吸気弁の閉時期を操作することによって、より効率的に吸入空気量を確保できる。ここで、吸気行程では、吸気圧縮ピストン１３の下降に伴ってシリンダ１１の圧縮室１４内の圧力が吸気通路１７の上流側の吸気圧に対して負圧となり、その後、圧縮室１４への空気の流入等により正圧になる。正圧となったタイミングで吸気弁を閉じることができれば、より多くの吸入空気量を確保できるが、遅れると吸気通路１７へ吹き戻ってしまう。従って、吸気弁の閉時期は、上記のタイミングに近いことが望ましい。しかし、クランクシャフトの回転角度に対するピストン作動距離つまり吸気行程角度の変更に伴い、シリンダ内に流入した空気が吹き戻るタイミングも変化する。そこで、図８に示すように、吸気行程角度を小さくする際に、これに応じて吸気弁閉時期を進角させることにより、吸気行程角度に応じて有効に吸入空気量を確保することができる。なお、図９に示すように、吸気弁の閉時期は吸気行程の終わり時期よりも遅角側に設定される。
【００３７】
（７）吸気行程角度が小さい場合には、慣性効果は増大しているが、空気の流れの遅れによりシリンダ内に十分に空気が充填されるには時間がかかるようになる。従って、図７（Ｂ）に示すように、吸気行程角度が所定値α１〜α３より小さい場合には、吸気弁閉時期の進角側への変更を禁止して、吸気弁閉時期を最進角値β１〜β３に固定することによって、簡素な制御でありながら、空気の流れが遅れることの影響を受けずに十分な吸入空気量を確保することができる。
【００３８】
（８）上記実施例では、図１に示すように、吸気行程及び圧縮行程が行われる吸気圧縮シリンダ１１に摺動可能に嵌合する吸気圧縮ピストン１３と、膨張行程及び排気行程が行われる膨張排気シリンダ１２に摺動可能に嵌合し、クランクシャフト３を回転駆動する膨張排気ピストン１５と、上記吸気圧縮ピストン１３上に形成される圧縮室１４に接続する吸気通路１７を開閉する吸気弁２１と、上記膨張排気ピストン１５上に形成される燃焼室１６に接続する排気通路１８を開閉する排気弁２２と、上記圧縮室１４と燃焼室１６とを連通する連通路１９を開閉する圧縮弁２３と、を有しており、上記吸気行程角度変更手段としてのリニアモータ２５により吸気圧縮ピストンの吸気行程角度を変化させている。
【００３９】
このようなレシプロ式内燃機関では、上述したように、吸気・圧縮・膨張・排気の４行程をクランクシャフト３の１回転で行うことができるので高出力化が可能で、かつ、吸気圧縮シリンダ１１と膨張排気シリンダ１２とを別個に構成したので、吸気の冷却が容易であるとともに、圧縮比と膨張比とをそれぞれ適切に設定することができる。
【００４０】
そして、吸気圧縮ピストン１３がクランクシャフト３に連結されておらず、かつ、燃焼圧が作用しないので、比較的小型のリニアモータ２５等により吸気圧縮ピストン１３の動作、つまりピストンモーション及び吸気行程角度を、クランク角に対して比較的容易に変更・制御することが可能であり、本発明を具現化するのに適した構成である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例に係るレシプロ式内燃機関を簡略的に示す構成図。
【図２】上記実施例の制御内容を簡略的に示す制御ブロック図。
【図３】上記実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【図４】機関回転域毎のアクセル開度とエンジントルクとの関係を示す特性図。
【図５】（Ａ）が吸気行程角度と吸入空気量との関係を示す特性図、（Ｂ）が機関回転数と要求負荷に応じた吸気行程角度の一設定例を示す特性図。
【図６】（Ａ）がクランク角度と吸気弁開口面積との関係を示す特性図、（Ｂ）が吸気弁開口面積と許容ピストンスピードとの関係を示す特性図。
【図７】（Ａ）が吸気弁の閉時期と吸入空気量の関係を示す特性図、（Ｂ）が機関回転域毎の吸気行程角度に応じた吸気弁閉時期の一設定例を示す特性図。
【図８】本実施例に係るアクセル開度に応じたスロットル開度、吸気行程角度、及び吸気弁閉時期の一設定例を示すタイムチャート。
【図９】本実施例の動作を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００４２】
３…クランクシャフト
５…制御部
１１…吸気圧縮シリンダ
１２…膨張排気シリンダ
１３…吸気圧縮ピストン
１５…膨張排気ピストン
２５…リニアモータ（吸気行程角度変更手段）
【図１】
2007211730.tif 000003
【図２】
2007211730.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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