(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの吸気行程で、スロットルバルブ及び吸気弁を全開してシリンダー内に空気を吸引し、圧縮行程で吸気弁又は排気弁を開放して吸引した空気量を制御するようにした装置であって、上記装置は、既設の第１カム軸と、新設の第２カム軸に、それぞれ、歯車を軸支して、ギヤーケースに平行して回転自在に軸架し、かつ上記歯車間に制御歯車と中間歯車を介装して連動連結するとともに、上記制御歯車に連結したオーム歯車をギヤーケースに設けた制御モータの出力軸に連結して、片方の軸を中心として円運動可能にして、上記、両軸間に、位相を発生可能にして構成し、既存のカム軸で、吸気弁、または排気弁を開閉し、第２カム軸に一体化したカムの作動により圧縮行程で再び、開閉した弁を開閉するスイングアームが設けられていることを特徴とする自動車エンジンの吸気量制御装置。
【請求項２】
ピストンの吸気行程で、スロットルバルブ及び吸気弁を全開してシリンダー内に空気を吸引し、圧縮行程で吸気弁又は排気弁を開放して吸引した空気量を制御するようにした装置であって、上記装置は、エンジン本体に軸支したカム軸を中心に円運動するオーム歯車を設け、該オーム歯車には円弧状で凸状の滑動面を設けた受動アームと滑動可能な円弧状の長孔を設けた中間アームを連結するとともに、エンジン本体に設けた軸受けに、軸支されたロッカーアームの折曲端部と中間アームの端部を連結し、オーム歯車に出力軸を噛合させた制御モータの回転により円運動する受動アームの動きに連動して、ロッカーアームが圧縮行程で排気弁を開閉し、空気量を制御するように構成したことを特徴とする自動車エンジンの吸気量制御装置。
【請求項３】
ピストンの吸気行程でスロットルバルブ及び吸気弁を全開してシリンダー内に空気を吸引し、圧縮行程で吸気弁の閉時点を制御し、空気量を制御するようにした装置であって、上記装置は、エンジン本体の軸受けに軸架したカム軸を中心とするカムの円弧面とカムの突起部の円弧面に連接するカム側の接触面の対向側に、一定の距離を保持して一端部に対向接触面を突出形成したロッカーアームを設け、該ロッカーアーム側の対向接触面とカム側の接触面との間に、中間子を滑動自在に介装し、かつ中間子をロッカーアームの支持軸に軸支した制御アームの他端部に連結するとともに、上記ロッカーアームの支持軸に軸支したオーム歯車をエンジン本体に設けた制御モータのピニオンに噛合し、オーム歯車の円運動に連動する制御アームで中間子を滑動させることにより、カム側の接触面が中間子を介してロッカーアームに当接する時のカム軸の角度、吸気弁の開時点を一定に保持し、カムの作用角を変化させ圧縮行程で吸気弁の閉時点を制御して、吸気量を制御するように構成したことを特徴とする自動車エンジンの吸気量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジンの吸気量制御装置に係り詳しくは、ピストンの吸気行程で、スロットバルブ及び吸気弁を全開してシリンダー内に空気を吸引し、圧縮行程で吸気弁又は排気弁を開放し吸引した吸気量を制御、或いは、圧縮行程で吸気弁の閉時点を制御し空気量を制御するようにした装置に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジンのシリンダー内に吸引される空気量の制御技術については、特許公報を調査したが、本発明の技術思想を示唆するものは無く、市販された専門書（非特許文献１）に依ると、ピストンの吸気行程で、スロットルバルブを操作して空気を絞ったり、吸気弁の開く時間及びバルブのストロークを制御したりして行っていた。
このような吸気行程での制御では、空気抵抗が大きくなり、エンジンの熱効率を悪化させる許りでなく、特に低回転時には、空気抵抗の増大と相俟って、シリンダー内に減圧が生じ、衝撃が発生して、振動を誘発させる原因になっていた。
【非特許文献１】自動車のしくみ  編者    新星出版社編集部  ２８頁〜９４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記のような実情に鑑み、全く新しい構想に基づいて創案されたものであって、その意図するところは、シリンダー内に吸引される空気量の制御を吸気行程で行うものではなく、圧縮行程で排気弁または吸気弁を開放して制御し、或いは、圧縮行程で吸気弁の閉時点を制御し空気量を制御し、開放した弁を閉じると同時に燃料をシリンダー内に直噴射して出力制御を可能するように構成した自動車エンジンの吸気量制御装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決する為、本発明が採用した第１の技術手段は、既設の第１カム軸と新設の第２カム軸に、夫々、歯車を軸支してギヤーケースに平行して回転自在に軸架し、かつ上記歯車間に制御歯車と中間歯車を介装して連動連結するとともに、上記制御歯車に連結したオーム歯車をギヤーケースに設けた制御モータの出力軸に連結して、片方のカム軸を中心として円運動可能に構成し既設のカム軸に一体化したカムの作動により、吸気弁、または排気弁を開閉し、第２カム軸に一体化したカムの作動により圧縮行程で再び弁を開閉するスイングアームが設けられていることを特徴とするものである。
【０００５】
本発明が採用した第２の技術手段は、本体にカム軸を中心に円運動するオーム歯車を設け、該オーム歯車には円弧状で凸状の滑動面を設けた受動アームと滑動可能な円弧状の長孔を設けた中間アームを連結するとともに、エンジン本体に設けた軸受けに、軸支されたロッカーアームの折曲端部と中間アームの端部を連結し、オーム歯車に出力軸を噛合させた制御モータの回転により円運動する受動アームの動きに連動して、ロッカーアームが圧縮行程で排気弁を開閉し空気量を制御するように構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明が採用した第３の技術手段はエンジン本体の軸受けに軸架したカム軸を中心とするカムの円弧面とカムの突起部の円弧面に連接するカム側の接触面の対向側に、一定の距離を保持して一端部に対向接触面を突出形成したロッカーアームを設け、該ロッカーアーム側の対向接触面とカム側の接触面との間に、中間子を滑動自在に介装し、かつ中間子をロッカーアームの支持軸に軸支した制御アームの他端部に連結するとともに、上記ロッカーアームの支持軸に軸支したオーム歯車をエンジン本体に設けた制御モータのピニオンに噛合し、オーム歯車の円運動に連動する制御アームで中間子を滑動させることにより、カム側の接触面が中間子を介してロッカーアームに当接する時のカム軸の角度、吸気弁の開時点を一定に保持し、カムの作用角を変化させて、圧縮行程で吸気弁の閉時点を制御し、吸気量を制御するように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明によれば、エンジンの吸気行程で、空気を絞らず吸気弁を全開して、空気を吸引するので空気抵抗を軽減し得て熱効率を無駄なく良好に保持することが出来る許りでなく、低回転時にはシリンダー内に減圧が生じないので、衝撃の発生が防止できる。更に、前記技術手段により構成された吸気制御装置のいずれかを複数個設置し、通常状態（使用気筒）、走行時のアイドリング状態（待機気筒）に制御し、走行状態に応じて気筒数を増減して走行すれば、燃料の軽減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１から図３は吸気量制御装置としての第１実施例を示し、図４は第１実施例の他例を示し、図５は作用説明図を示し、図６から図８は第２実施例を示し、図９から図１１は第３実施例を示すが同一部材については共通の符号で説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は側断面図、図２は図１のA-A線断面図、図３は図１のB-B線断面図を示すものであって、既設の第１カム軸１と新設の第２カム軸２に夫々キー１４を介して軸支された歯車３、４がギヤーケース５に平行して回転自在に軸架されている。
【００１０】
上記第２カム軸２に軸支された歯車４は軸受けアーム４a、ピン４ｂを介して制御歯車６に噛合され、第一カム軸１に軸支された歯車３は軸受けアーム３a、ピン３ｂを介して中間歯車７に噛合され、中間歯車７と制御歯車６はピン３ｂ、４ｂ、軸受けアーム８を介して連動連結されている。
【００１１】
９は連結ピン４ｂを介して制御歯車６に連結されたオーム歯車であって、該オームギヤー９は、ギヤーケース５に設けた制御モータ１０の出力軸１０a,に形成したピニオン１０ｂに噛合されており、制御モータ１０を駆動させると、オーム歯車９は第２カム軸２を中心として円運動するようになっている。
【００１２】
１１はエンジン本体に設けた支軸１２に基端部を軸支したスイングアームであって、該スイングアーム１１は吸気行程または排気行程で第一カム軸１と一体的に回転するカム１aの突起部がスイングアーム１１の先端部に当接した時、吸気,排気いずれかの弁１３を開閉し、ピストンの圧縮行程で第２カム軸２と一体的に回転するカム２aの突起部がスイングアーム１１の突起部１１aに当接した時、弁１３、が開いてシリンダー内の空気を排出し当接が外れた時点で、開放した弁１３が閉じられると同時に、燃料がシリンダー内に直噴射されるように構成されている。
【００１３】
いま、制御モータ１０を回転させると、オーム歯車９が回転し、これに連動して制御歯車６が第２カム軸２に軸支された歯車４の円周に沿って円運動し、同時に中間歯車７が第1カム軸１に軸支された歯車３の円周に沿って円運動する。その時、第２カム軸２のカム２aは、第１カム軸１のカム１aに対して位相が生じる。
【００１４】
したがって、吸気弁を全開した吸気行程から、圧縮行程に入った時、図５で示すように、クランクシャフトがｂ〜ｃの間を回転する過程では、排気、吸気いずれかの弁１３が、スイングアーム１１によって開かれ、クランクシャフトがｂ’〜ｃ’の間を回転する過程で開放された弁１３が閉じられて、シリンダー内の空気量が制御され、それと同時に燃料がシリンダー内に直噴射され爆発行程で点火し、出力を制御する。
【００１５】
ところで、上記第1実施例のよう吸気量制御装置を気筒間に設置しようとすると、スペースが無い場合には、第一カム軸１に軸支した歯車３と中間歯車７とを軸受けアーム３aを介して連結することが出来ないことになる。
【００１６】
そこで、図４に側断面図として示す他の実施例は上記のような不都合を解消するために創案されたものであって、中間歯車７の径よりも大径のローラ１５を中間歯車７に添設するとともに、上記ローラ１５をピン３ｂ、軸受けアーム８で連結し、ギヤケース
５の内壁に第1カム軸１を中心として円弧状に形成した滑動面１６に沿って中間歯車７を円運動させることにより、第1カム軸１に軸支した歯車３と中間歯車７との軸間が保持できるようにしたものであって、その余の構成は第1実施例と同じなので説明は省略する。
【実施例２】
【００１７】
図６は側面図、図７は図６のC―C断面図、図８は図６のD−D断面図を示すものであってエンジン本体に単軸のカム軸１７を中心に円運動するオーム歯車９をセットリング９aを介して本体５に連結し、上記オーム歯車９には円弧状で凸状の滑動面１８を設けた受動アーム１９と、滑動可能な円弧状の長孔２０を設けた中間アーム２１をセットリング２２a、ピン２２を介して連結する。
【００１８】
更にエンジン本体に設けた軸受けに軸２３で軸支されたロッカーアーム２４の折曲端部と中間アーム２１の端部をピン２５で連結し、制御モータ１０の出力軸１０aに形成したピニオン１０ｂはオーム歯車９に噛合され、制御モータ１０を回転させると、オーム歯車９とともに受動アーム１９が円運動するようになっている。
【００１９】
その際、カム軸１７のカム１７a、の突起部が受動アーム１９の凸状部１９aに当接すると受動アーム１９の動きに連動してロッカーアーム２４が圧縮行程で排気弁１３を開き空気量を制御するようになっている。
【実施例３】
【００２０】
図９は側面図、図１０は図９のE-E線断面図、図１１は作用説明図を示す。図９および図１０において、エンジン本体の軸受け２８にはカム軸３０が軸架されており、該カム軸３０を中心とするカムの円弧面３０aと、カムの突起部の円弧面３０bに連接するカム側の接触面３０ｃの対向側には、一定の距離を保持して一端部に対向接触面３１a
を突出形成したロッカーアーム３１が設けられており、該ロッカーアーム３１の他端部には吸気弁２７が設けられている。
【００２１】
上記ロッカーアーム３１側の対向接触面３１aとカム側の接触面３０ｃとの間には、中間子３４が滑動自在に介装されており、かつ中間子３４はロッカーアーム３１の支持軸３２にピン３２aを介して軸支した制御アーム３３の他端部にピン３３a  、セットリング３３ｂ、弾機２９によって連結されている。
【００２２】
ロッカーアーム３１の支持軸３２にはオーム歯車３５の基端部がピン３２aを介して軸支されており、その下端部はエンジン本体に設けられた制御モータ３６のピニオン３６aに噛合されている。従って、制御モータ３６を回転させると、オーム歯車３５が円運動し、制御アーム３３により中間子３４が滑動され、中間子３４の滑動面３４aとカム側の接触面３０ｃとの接点３４ｂが移動するが、カム側の接触面３０ｃとロッカーアーム３１側の対向接触面３１aの距離が一定に保持されているので、カム側の接触面３０ｃが中間子３４を介してロッカーアーム３１に当接する時のカム軸３０の角度は一定に保持されカムの作用角は変化することになる。その際、制御アーム３３の軸心をカム側の接触面３０ｃの中心３０ｄに合わせれば、より一層正確に制御できる。
【００２３】
いま、カムの作用角の変化について、図１１に基づいて説明すると、作用角を変化させても吸気弁２７の開時点ｄは一定に保持されて変化しないが、作用角最大の閉時点eからe’、e”と変化移動する。したがって上記閉時点e’を制御することで、ピストンの吸気行程でスロットルバルブや吸気弁２７を全開して、空気抵抗を軽減した状態で吸入した空気を圧縮行程で制御出きることになる。その際、カムの最大作用角の設定を変えれば、圧縮行程の場合に限らず吸気行程の場合にも制御が可能となる。
【００２４】
以上の説明によって明らかなように、本発明は、ピストンの吸気行程でスロットルバルブ及び、吸気弁を全開してシリンダー内に空気を吸引し、圧縮行程で排気弁または、吸気弁を開放して吸引した空気量を制御し、或いは、圧縮行程で吸気弁の閉時点を制御し、開放した弁を閉じると同時に燃料をシリンダー内に直噴射して点火させるように構成したものであるから、吸気行程で空気を絞らず空気を吸引するので、空気抵抗が軽減でき、熱効率を無駄なく良好に保持できる。
その上、低回転時にはシリンダー内に減圧が生じないため、衝撃の発生を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】自動車エンジンの吸気量制御装置としての第1実施例の側断面図。
【図２】同上Ａ−Ａ線断面図
【図３】同上Ｂ−Ｂ線断面図
【図４】同上他の実施例の側断面図
【図５】同上作用説明図
【図６】同上第２実施例の側面図
【図７】同上Ｃ−Ｃ線断面図
【図８】同上Ｄ−Ｄ線断面図
【図９】同上第３実施例を示す側面図
【図１０】同上E-E線断面図
【図１１】同上作用説明図
【符号の説明】
【００２６】
１      第１カム軸
１a      カム
２      第２カム軸
２a    カム
３      第１カム軸に軸支した歯車
３a    軸受けアーム
３ｂ      ピン
４      第２カム軸に軸支した歯車
４a    軸受けアーム
４ｂ    ピン
５      ギヤーケース
６      制御歯車
７      中間歯車
８      軸受けアーム
９      オーム歯車
９a     セットリング
１０      制御モータ
１０a     出力軸
１０ｂ    ピニオン
１１      スイングアーム
１１a     突起部
１２      支軸
１３      吸気、排気のいずれかの弁
１４      キー
１５      ローラ
１６      滑動面
１７      カム軸
１７a     カム
１８      滑動面
１９      受動アーム
１９a     突起部
２０      長孔
２１      中間アーム
２２      ピン
２２a     セットリング
２３      軸
２４      ロッカーアーム
２５      ピン
２６      シリンダー
２７      吸気弁
２８      エンジン本体の軸受け
２９      弾機
３０      カム軸
３０a    カム軸を中心とした円弧面
３０ｂ    カムの突起部の円弧面
３０ｃ    接触面
３０ｄ    接触面（円弧面の場合）の中心
３１      ロッカーアーム
３１a    対向接触面
３２      ロッカーアームの支持軸
３２a     ピン
３３      制御アーム
３３a     ピン
３３b    セットリング
３４      中間子
３４a    中間子の滑動面
３４b    接点（カムの接触面と中間子の滑動面）
３５    オーム歯車
３６    制御モーター
３６a   ピニオン歯車
ｄ      開時点
e,e’,e”   閉時点
【要約】
【課題】自動車エンジンの吸気行程で空気をシリンダー内に吸引する際、スロットルバルブ等で、空気を絞らず吸気弁を全開して吸引し、空気抵抗を軽減し熱効率を無駄なく良好に保持することが出来ると共に、低回転時にはシリンダー内に減圧が生じないような吸気量制御装置を提供する。  
【解決手段】シリンダー内に吸引される空気量を制御する際、圧縮行程で、吸気弁または排気弁を開放して吸引した空気を制御し、開放した弁を閉じると同時に燃料をシリンダー内に直噴射して出力を制御可能になる様に構成した。  
【選択図】    図１【図１】
0004283332.tif 000002
【図２】
0004283332.tif 000003
【図３】
0004283332.tif 000004
【図４】
0004283332.tif 000005
【図５】
0004283332.tif 000006
【図６】
0004283332.tif 000007
【図７】
0004283332.tif 000008
【図８】
0004283332.tif 000009
【図９】
0004283332.tif 000010
【図１０】
0004283332.tif 000011
【図１１】
0004283332.tif 000012