(57)【要約】【課題】エンジンの始動時間を短縮させつつ、エンジン回転速度を安定させる。【解決手段】本発明は、エンジン１００のクランク軸と機械的に連係された駆動軸に設けられてバルブをリフトさせるカムと、バルブのリフト量を可変とするバルブリフト量可変機構と、バルブの開閉時期を可変とするバルブ開閉時期可変機構と、カムによってリフトされ、圧縮空気通路１１２の開口１０５を開閉する圧縮空気バルブと、圧縮空気バルブを圧縮行程中に開き、ピストンによって圧縮された圧縮空気を蓄える蓄圧手段１１０と、圧縮空気バルブを膨張行程中に開き、蓄圧手段１１０によって蓄えられた圧縮空気をシリンダ１０１内に供給する圧縮空気供給手段１１０と、エンジン回転速度に応じてバルブリフト量可変機構により圧縮空気バルブのリフト量を制御して、圧縮空気供給手段１１０による圧縮空気の供給量を制限する圧縮空気供給量制限手段と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2009036076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸と機械的に連係され、そのクランク軸の回転に連動して回転する駆動軸と、
前記駆動軸に設けられてバルブをリフトさせるカムと、
バルブのリフト量を可変とするバルブリフト量可変機構と、
バルブの開閉時期を可変とするバルブ開閉時期可変機構と、
前記カムによってリフトされ、前記エンジンのシリンダに連通する圧縮空気通路の開口を開閉する圧縮空気バルブと、
前記シリンダ内を往復動するピストンと、
前記バルブ開閉時期可変機構により前記圧縮空気バルブの開閉時期を制御してその圧縮空気バルブを圧縮行程中に開き、前記ピストンによって圧縮された圧縮空気を蓄える蓄圧手段と、
前記バルブ開閉時期可変機構により前記圧縮空気バルブの開閉時期を制御してその圧縮空気バルブを膨張行程中に開き、前記蓄圧手段によって蓄えられた圧縮空気を前記シリンダ内に供給する圧縮空気供給手段と、
エンジン回転速度に応じて前記バルブリフト量可変機構により前記圧縮空気バルブのリフト量を制御して、前記圧縮空気供給手段による圧縮空気の供給量を制限する圧縮空気供給量制限手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】
前記蓄圧手段は、
圧縮空気を蓄える蓄圧装置と、
前記蓄圧装置の入口と前記圧縮空気通路とを接続する圧縮空気導入通路とを備え、
車両減速時に、前記圧縮空気バルブを圧縮行程中に開いて前記蓄圧装置に圧縮空気を蓄える
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項３】
前記エンジンの機関圧縮比を可変とする圧縮比可変機構を備え、
前記蓄圧手段は、車両減速時に前記機関圧縮比を高圧縮比とする
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項４】
前記圧縮空気供給手段は、
前記蓄圧装置の出口と圧縮空気通路とを接続する圧縮空気排出通路と、
前記圧縮空気排出通路に設けられ、その圧縮空気排出通路を開閉する通路開閉弁とを備え、
車両始動時に、前記通路開閉バルブを開くとともに、前記圧縮空気バルブを膨張行程中に開いて前記蓄圧装置に蓄えた圧縮空気を前記シリンダに供給する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項５】
前記圧縮空気供給手段は、車両始動時における前記圧縮空気バルブの閉時期を、排気バルブの開時期と略同一にする
ことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項６】
前記圧縮空気バルブのバルブリフトを停止させるロストモーション機構を備え、
前記カムは、前記ロストモーション機構を介して前記圧縮空気バルブをリフトする
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１つに記載のエンジンの動弁装置。
【請求項７】
前記ロストモーション機構は、
基端部が回転自在に支持され、先端部が前記圧縮空気バルブに当接するメインロッカアームと、
前記メインロッカアームに基端部が回転自在に支持され、上面が前記カムに当接するサブロッカアームと、
前記メインロッカアームと前記サブロッカアームとを結合する結合機構とを備え、
前記メインロッカアームと前記サブロッカアームとを結合することで、前記カムのリフトを、前記サブロッカアームを介して前記メインロッカアームに伝達して前記圧縮空気バルブをリフトさせ、
前記メインロッカアームと前記サブロッカアームとの結合を解除することで、前記カムのリフトを、前記メインロッカアームに伝達しないで前記圧縮空気バルブのリフトを停止させる
ことを特徴とする請求項６に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項８】
前記駆動軸は、前記圧縮空気バルブをリフトするカムの他に、吸気バルブをリフトし、前記圧縮空気バルブをリフトするカムと位相差を有するカムを備える
ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１つに記載のエンジンの動弁装置。
【請求項９】
前記駆動軸は、気筒ごとに、前記圧縮空気バルブをリフトするカムを１つ、前記吸気バルブをリフトするカムを２つ備える
ことを特徴とする請求項８に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項１０】
前記カムは、前記駆動軸に回転自在に支持され、揺動運動によってバルブをリフトさせる揺動カムであり、
前記バルブリフト量可変機構は、前記駆動軸の回転運動を複数のリンクを介して前記揺動運動に変換し、前記揺動カムの位相を連続的に変化させることでバルブリフト量を連続的に変化させる機構であり、
前記バルブ開閉時期可変機構は、前記クランク軸に対する前記駆動軸の位相角を変化させることで前記バルブの開閉時期を変化させる機構である
ことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１つに記載のエンジンの動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電磁弁・油圧駆動弁によりバルブタイミングを変更することで、シリンダ内ガスを吸気通路を介してタンクに蓄圧し、エンジンを始動する際にそのガスをタンクからシリンダへ供給する装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】米国特許第６２２３８４６号明細書
【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、前述した従来装置は、バルブタイミングのみでシリンダ内に供給するガス量を制御していた。したがって、エンジン始動時にタンクに蓄圧したガスをシリンダ内に供給するガス供給状態から燃焼状態に移行するとき、特にアイドルのような極小空気量状態に移行するときにガス量の制御ができなかった。そのため、要求空気量の変化が大きくなり、エンジン回転速度が安定しないという問題点があった。また、始動時の気筒判別後に動弁機構のタイミングを設定する必要があり、始動に時間がかかるという問題点があった。
【０００４】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、エンジン始動時のガス供給状態から燃焼状態へ移行するときにガス量の制御を可能とするとともに、始動時間を短くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、エンジン（１００）のクランク軸と機械的に連係され、そのクランク軸の回転に連動して回転する駆動軸（２１３）と、駆動軸（２１３）に設けられてバルブをリフトさせるカム（２２０）と、バルブのリフト量を可変とするバルブリフト量可変機構（２１０）と、バルブの開閉時期を可変とするバルブ開閉時期可変機構（２４０）と、前記カム（２２０）によってリフトされ、エンジン（１００）のシリンダ（１０１）に連通する圧縮空気通路（１１２）の開口（１０５）を開閉する圧縮空気バルブ（１０８）と、シリンダ（１０１）内を往復動するピストンと、バルブ開閉時期可変機構（２４０）により圧縮空気バルブ（１０８）の開閉時期を制御してその圧縮空気バルブ（１０８）を圧縮行程中に開き、ピストンによって圧縮された圧縮空気を蓄える蓄圧手段と、バルブ開閉時期可変機構（２４０）により圧縮空気バルブ（１０８）の開閉時期を制御してその圧縮空気バルブ（１０８）を膨張行程中に開き、蓄圧手段によって蓄えられた圧縮空気をシリンダ（１０１）内に供給する圧縮空気供給手段と、エンジン回転速度に応じてバルブリフト量可変機構（２１０）により圧縮空気バルブ（１０８）のリフト量を制御して、圧縮空気供給手段による圧縮空気の供給量を制限する圧縮空気供給量制限手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、バルブリフト量を連続的に変化させるバルブリフト量可変機構を備えたので、エンジン始動時の圧縮空気供給状態から燃焼状態へ移行するときに、リフト量を制御して圧縮空気の供給量を調整できる。そのため、要求空気量の変化が大きくなってもエンジン回転速度を安定させることができる。また、駆動軸とクランク軸とを機械的に連係して、圧縮空気バルブの開閉をクランク軸の回転と連動させたので、気筒判別の直後に燃焼させることができる。これにより、始動時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるエンジン１００の概略構成図である。
【０００９】
エンジン１００は、直列４気筒エンジンである。エンジン１００の各シリンダ１０１の内部に形成される燃焼室１０９には、それぞれ２本の吸気ポート１０２と２本の排気ポート１０３とが連通する。燃焼室１０９と吸気ポート１０２との開口部１０４は吸気バルブ（図示せず）によって開閉され、燃焼室１０９と排気ポート１０３との開口部１０７は排気バルブ（図示せず）によって開閉されている。
【００１０】
そしてさらに、エンジン１００の各燃焼室１０９には、圧縮空気供給装置１１０の一部を構成する圧縮空気供給通路１１２の枝管１１２ａが連通する。以下では、この圧縮空気供給装置１１０について説明する。
【００１１】
圧縮空気供給装置１１０は、図示しない圧縮空気バルブ（図２等参照）と、圧縮空気供給通路１１２と、逆止弁１１３と、通路開閉弁１１４と、蓄圧タンク１１５とを備える。圧縮空気供給装置１１０は、車両走行状態に応じて、圧縮行程中に燃焼室１０９で圧縮された圧縮空気を蓄圧タンク１１５に蓄えるとともに、その蓄えた圧縮空気を膨張行程中の燃焼室１０９に供給する。
【００１２】
圧縮空気供給通路１１２は、４つの枝管１１２ａに分岐して各燃焼室１０９と連通する。圧縮空気供給通路１１２は、逆止弁１１３を介して蓄圧タンク１１５の空気注入口１１５ａに接続され、通路開閉弁１１４を介して蓄圧タンク１１５の空気排出口１１５ｂに接続される。
【００１３】
蓄圧タンク１１５は、圧縮空気を蓄える。
【００１４】
逆止弁１１３は、蓄圧タンク１１５の空気注入口１１５ａから圧縮空気供給通路１１２へ圧縮空気が逆流することを防止する。
【００１５】
通路開閉弁（電磁弁、油圧弁）１１４は、運転状態に応じて開閉が制御され、通路開閉弁１１４が開かれると蓄圧タンク１１５に蓄えた圧縮空気の供給が開始され、閉じられると圧縮空気の供給が停止される。
【００１６】
圧縮空気バルブ（図示せず）は、枝管１１２ａと燃焼室１０９との開口部１０５を開閉する。圧縮空気バルブは、吸気ポート開口部１０４を開閉する吸気バルブ（図示せず）と連動して開口部１０５を開閉する。
【００１７】
この他にもエンジン１００は可変動弁装置を備えており、これにより、圧縮空気バルブ及び吸気バルブのリフト量及びリフト中心角を変更する。以下では、図２及び図３を参照して、この可変動弁装置について説明する。
【００１８】
図２は、可変動弁装置２００を示す図である。図３は、図２のIII−III線に沿う断面図である。
【００１９】
可変動弁装置２００は、図１に示した燃焼室１０９と吸気ポート１０２との開口部１０４を、吸気バルブ１０６を介して開閉する装置である。また、可変動弁装置２００は、図１に示した燃焼室１０９と圧縮空気供給通路１１２との開口部１０５を、圧縮空気バルブ１０８を介して開閉する装置である。
【００２０】
図２示すように、可変動弁装置２００は、吸気バルブ１０６及び圧縮空気バルブ１０８のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構２１０と、そのリフトの中心角の位相を進角又は遅角させる位相可変機構２４０とを備える。なお、図２では一つの気筒に対応する一対の吸気バルブ１０６ａ，１０６ｂ，圧縮空気バルブ１０８及びその関連部品のみを簡略的に図示している。
【００２１】
可変動弁装置２００は、気筒列方向へ延びる中空状のロッカシャフト２３５と、ロッカシャフト２３５と平行に気筒列方向へ延びる駆動軸２１３とを備える。
【００２２】
ロッカシャフト２３５は、ロッカアーム２３２ａ，２３２ｂを揺動自在に支持する。ロッカアーム２３２ａ，２３２ｂは、一対の吸気バルブ１０６ａ，１０６ｂを開閉する。
【００２３】
また、ロッカシャフト２３５は、ロストモーションロッカアーム３００を揺動自在に支持する。ロストモーションロッカアーム３００は、圧縮空気バルブ１０８を開閉する。ロストモーションロッカアーム３００の構成等については後で詳述する。ロストモーションロッカアーム３００はロストモーション機構を備えており、車両走行状態に応じて揺動カム２２０ｃから圧縮空気バルブ１０８へのリフト伝達をなくし、圧縮空気バルブ１０８を閉じたままの状態にすることができる。
【００２４】
可変動弁装置２００は、ロッカシャフト２３５と平行に気筒列方向へ延びる駆動軸２１３を備える。
【００２５】
駆動軸２１３は、一端部に設けられたスプロケット２４２を介して、図示しないベルトやチェーンでクランクシャフトと連係され、クランクシャフトに連動して軸周りに回転する。スプロケット２４２と駆動軸２１３とは、位相角制御アクチュエータ２４１によって所定の角度範囲内において相対的に回転させられる。これにより、リフト中心角が進角又は遅角する。
【００２６】
駆動軸２１３には、気筒ごとに、ロッカアーム２３２ａ，２３２ｂを押圧する揺動カム２２０ａ，２２０ｂと、ロストモーションロッカアーム３００を押圧する揺動カム２２０ｃとが、駆動軸２１３に対して回転自在に取り付けられる。
【００２７】
揺動カム２２０ａと２２０ｂとは、互いに円筒２３０で同位相に固定される。同様に、揺動カム２２０ａと２２０ｃも、互いに円筒２３１で同位相に固定される。揺動カム２２０ａ〜２２０ｃが、駆動軸２１３を中心として所定の回転範囲で揺動（上下動）することによって、その下方に位置するロッカアーム２３２ａ，２３２ｂ及びロストモーションロッカアーム３００がそれぞれ押圧され、吸気バルブ１０６ａ，１０６ｂ及び圧縮空気バルブ１０８が下方にリフトする。
【００２８】
駆動軸２１３は、揺動カム２２０ｂから図中軸方向右側に所定の距離だけ離れた位置に円筒状の駆動カム２１５を固定支持する。図３に示すように、駆動カム２１５の中心Ｐ４は、駆動軸２１３の軸心Ｐ３から所定量だけ偏倚している。駆動カム２１５の外周には、第１リンク２２５が回転自在に嵌合する。
【００２９】
駆動軸２１３の上方には、駆動軸２１３と平行に気筒列方向へ延びる制御軸２１６が回転自在に支持される。
【００３０】
図３に示すように、制御軸２１６は、円筒状の制御カム２１７を固定支持する。制御カム２１７の中心Ｐ１は、制御軸２１６の軸心Ｐ２から所定量だけ偏倚している。制御カム２１７の外周には、リンクアーム２１８が回転自在に嵌合する。リンクアーム２１８は、制御カム２１７の軸心Ｐ１を支点として揺動する。
【００３１】
リンクアーム２１８と第１リンク２２５とは、両者を挿通する連結ピン２２１によって連結される。また、リンクアーム２１８と第２リンク２２６とは、連結ピン２２８によって連結される。さらに、第２リンク２２６と揺動カム２２０ａとは、連結ピン２２９によって連結される。このように、駆動カム２１５とリンクアーム２１８とは第１リンク２２５によって連係され、リンクアーム２１８と揺動カム２２０とは、第２リンク２２６によって連係される。なお、各ピン２２１，２２８，２２９の一端部には、第１リンク２２５や第２リンク２２６の軸方向の移動を規制するスナップリングが設けられる。
【００３２】
以上のように構成される可変動弁装置２００によって、エンジンのクランクシャフトに連動して駆動軸２１３が回転すると、駆動カム２１５及び第１リンク２２５を介してリンクアーム２１８が制御カム２１７の中心Ｐ１を中心として揺動するとともに、第２リンク２２６を介して揺動カム２２０ａが所定の角度範囲を揺動する。
【００３３】
このとき、揺動カム２２０ａと２２０ｂとは互いに円筒２３０で同位相に固定されている。そのため、揺動カム２２０ａと２２０ｂとは、互いに同期してロッカアーム２３２ａ，２３２ｂを押し下げ、吸気バルブ１０６，１０６ｂを開閉駆動する。
【００３４】
同様に、揺動カム２２０ａと２２０ｃも互いに円筒２３１で同位相に固定されており、揺動カム２２０ｃがロストモーションロッカアーム３００を押し下げて、圧縮空気バルブ１０８を開閉駆動する。しかし、揺動カム２２０ｃは、そのカムローブが、揺動カム２２０ａのカムローブの方向と略１８０度反対方向を向くように駆動軸２１３に取り付けられている。そのため、圧縮空気バルブ１０８の開時期と吸気バルブ１０６の開時期との間には、約１８０度の位相差がある。
【００３５】
また、制御軸２１６は、一端部に設けられたリフト量制御アクチュエータ２５１によって所定回転角度範囲内で回転するように制御される。制御軸２１６が回転すると、リンクアーム２１８の揺動支点となる制御カム２１７の中心Ｐ１も回転変位し、エンジン本体に対してリンクアーム２１８の支持位置が変化する。その結果、制御軸２１６が適用される気筒列の全ての気筒の吸気バルブ１０６ａ，１０６ｂ及び圧縮空気バルブ１０８のバルブリフト特性、詳しくはリフト量及び作動角の双方が連続的に変更・制御される。ここで、前述したように、揺動カム２２０ｃは、そのカムローブが、揺動カム２２０ａのカムローブの方向と略１８０度反対方向を向くように駆動軸２１３に取り付けられている。そのため、吸気バルブ１０６ａ，１０６ｂのリフト量を大きくするほど、圧縮空気バルブ１０８のリフト量は小さくなる。
【００３６】
さらに、駆動軸２１３の一端部に設けられた位相角制御アクチュエータ２４１が、スプロケット２４２と駆動軸２１３とを所定の角度範囲内において相対的に回転させる。その結果、リフト中心角が進角又は遅角する。
【００３７】
位相角制御アクチュエータ２４１及びリフト量制御アクチュエータ２５１は、運転状態に応じて図示しないコントローラにより制御される。
【００３８】
次に図４を参照して、ロストモーションロッカアーム３００について説明する。
【００３９】
図４（Ａ）は、ロストモーションロッカアーム３００の平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図３の断面図に対応する図である。
【００４０】
ロストモーションロッカアーム３００は、メインロッカアーム３０１と、サブロッカアーム３１０と、メインロッカアーム３０１とサブロッカアーム３１０とを結合する結合機構３３０とを備える。
【００４１】
メインロッカアーム３０１は、基端部３０１ａに形成された挿通孔３０１ｃに挿通した中空状のロッカシャフト２３５によって揺動自在に支持される。そして、基端部３０１ａから延びたアーム部３０１ｂの先端が、圧縮空気バルブ１０８のステムエンドに当接する。
【００４２】
メインロッカアーム３０１の上面には、サブロッカアーム３１０を収容するための窪みが形成され、この窪みの側壁にサブロッカアーム３１０を支持するサブロッカシャフト３１１が挿通される軸受孔３０１ｄが形成される。
【００４３】
サブロッカアーム３１０は、メインロッカアーム３０１の上面に形成された窪みに収容される。サブロッカアーム３１０は、基端部３１０ａに形成された挿通孔３１０ｃに挿通したサブロッカシャフト３１１によって揺動自在に支持される。サブロッカアーム３１０の先端部３１０ｂの上面には、揺動カム２２０ｃと摺接するスリッパ面３１０ｆが形成される。
【００４４】
なお、図４（Ｂ）に示すように、サブロッカアーム３１０は、リテーナ３２１を介してメインロッカアーム３０１の基端部３０１ａの上面３０１ｅに設けられたロストモーションスプリング３２０によって、上方に付勢される。
【００４５】
結合機構３３０は、メインロッカアーム３０１とサブロッカアーム３１０とを車両走行状態に応じて結合し、又はその結合を解除する。結合機構３３０は、結合レバー３３１と、油圧プランジャ３３２とを備える。
【００４６】
結合レバー３３１は、メインロッカアーム３０１に両端が支持された連結ピン３３３によって回動可能に支持される。そして、結合レバーの先端部３３１ａが、サブロッカアーム３１０の先端部３１０ｂの下面に形成された段部３１０ｇと結合する。結合レバー３３１の先端部３３１ａは、図示しないリターンスプリングによって非結合方向（図中右方向）に常時付勢される。
【００４７】
油圧プランジャ３３２は、油孔３３４を介して供給されるロッカシャフト２３５内の油圧供給通路２３５ａの油圧によって、結合レバー３３１の先端部３３１ａを結合方向（図中左方向）に付勢する。
【００４８】
次にロストモーションロッカアーム３００の動作について説明する。
【００４９】
図５は、ロストモーションロッカアーム３００の動作を説明する図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、メインロッカアーム３０１とサブロッカアーム３１０との結合が解除された状態の動作を示す図である。図５（Ｃ）は、メインロッカアーム３０１とサブロッカアーム３１０とが結合された状態の動作を示す図である。
【００５０】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、油圧プランジャ３３２に油圧がかかっていないときは、リターンスプリングの付勢力によって結合レバー３３１が非結合方向へ回動する。そのため、結合レバー３３１の先端部３３１ａがサブロッカアーム３１０の段部３１０ｇから離れる。その結果、メインロッカアーム３０１とサブロッカアーム３１０との結合が解除される。
【００５１】
そうすると、ロストモーションスプリング３２０のバネ力によって、揺動カム２２０ｃの揺動がサブロッカシャフト３１１を支点とするサブロッカアーム３１０の揺動に変換されるのみで、メインロッカアーム３０１は揺動しない。したがって、圧縮空気バルブ１０８は閉じたままの状態となる。
【００５２】
一方で、図５（Ｃ）に示すように、油圧プランジャ３３２に油圧がかかっているときは、リターンスプリングの付勢力に打ち勝って結合レバー３３１が結合方向へ回動する。そのため、結合レバー３３１の先端部３３１ａがサブロッカアーム３１０の段部３１０ｇと結合する。その結果、メインロッカアーム３０１とサブロッカアーム３１０とが結合する。
【００５３】
そうすると、揺動カム２２０ｃの揺動が、サブロッカアーム３１０を介してロッカシャフト２３５を支点とするメインロッカアーム３０１の揺動に変換される。これにより、揺動カム２２０ｃの揺動に応じて圧縮空気バルブ１０８が開閉駆動される。
【００５４】
次に、図６及び図７を参照して、車両走行状態に応じた圧縮空気バルブ１０８の開閉作動態様について説明する。
【００５５】
図６及び図７は、各気筒における吸気バルブ１０６、排気バルブ及び圧縮空気バルブ１０８の開閉時期を示す図である。図６は、車両減速時及び停止時における各バルブの開閉時期を示す図である。図７は、車両始動時における各バルブの開閉時期を示す図である。なお、各図中の矢印は、それぞれ吸気バルブ１０６、排気バルブ及び圧縮空気バルブ１０８が開いている時期を示している。
【００５６】
まず図６を参照して、車両減速時及び停止時における各バルブの開閉時期について説明する。
【００５７】
車両減速時及び停止時は、ロストモーションロッカアーム３００のメインロッカアーム３０１とサブロッカアーム３１０とを結合した状態（以下「結合状態」という）として、揺動カム２２０ｃのリフトに応じて圧縮空気バルブ１０８が開閉される状態とする。一方で通路開閉弁１１４は閉じた状態とする。そして、図６に示すように、圧縮行程後半に圧縮空気バルブ１０８が開くように、可変動弁装置２００によってバルブタイミングを制御する。
【００５８】
このように、車両減速時及び停止時は、圧縮行程後半に圧縮空気バルブ１０８を開き、一方で通路開閉弁１１４は常に閉じた状態とする。これにより、圧縮行程中に燃焼室１０９で圧縮された空気を蓄圧タンク１１５に送る。
【００５９】
次に図７を参照して、エンジン始動時における各バルブの開閉時期について説明する。
【００６０】
エンジン始動時は、ロストモーションロッカアーム３００を結合状態として、揺動カム２２０ｃのリフトに応じて圧縮空気バルブ１０８が開閉される状態とする。また、通路開閉弁１１４も開いた状態とする。そして、図７に示すように、膨張行程において圧縮空気バルブ１０８が開くように、可変動弁装置２００によってバルブタイミングを制御する。このとき、排気バルブの開時期と、圧縮空気バルブ１０８の閉時期とが略同一となるように制御される。
【００６１】
このように、エンジン始動時は、通路開閉弁１１４を開いた状態として、膨張行程に圧縮空気バルブ１０８を開く。これにより、燃焼室１０９に蓄圧タンク１１５からの圧縮空気を供給してピストンを押し下げ、エンジン回転速度を素早く上昇させることができる。このとき、可変動弁装置２００によって、排気バルブの開時期と、圧縮空気バルブ１０８の閉時期とが略同一となるようにすることで、燃焼室１０９に供給した圧縮空気を、確実にピストンを押し下げる仕事に使うことができる。
【００６２】
なお、車両定常走行時は、ロストモーションロッカアーム３００のメインロッカアーム３０１とサブロッカアーム３１０との結合を解除した状態（以下「非結合状態」という）として、圧縮空気バルブ１０８を常に閉じた状態とする。また、通路開閉弁１１４も閉じた状態とする。すなわち、車両定常走行時は、圧縮空気バルブ１０８、通路開閉弁１１４を共に閉じた状態とする。
【００６３】
図８は、車両減速時の吸気バルブ１０６及び圧縮空気バルブ１０８の動作を説明するタイムチャートである。
【００６４】
時刻ｔ１で、車両が定常走行状態から減速走行状態へ移行すると（図８（Ａ））、圧縮行程中の燃焼室１０９の圧縮空気を蓄圧タンク１１５に蓄えるべく、ロストモーションロッカアーム３００が結合状態となり（図８（Ｄ））、圧縮空気バルブ１０８が開閉駆動される状態となる。このとき、吸気弁１０６のリフト中心角を遅角して（図８（Ｂ））、圧縮空気バルブ１０８の開閉時期を圧縮行程後半に設定する（図８（Ｃ））。前述したように、圧縮空気バルブ１０８の開時期と吸気バルブ１０６の開時期ＩＶＯとの間には、約１８０度の位相差があるので、ＩＶＯを排気上死点近傍に制御することで、圧縮空気バルブ１０８の開閉時期を圧縮行程後半に設定する。なお、通路開閉弁１１４は閉じた状態のままとする（図８（Ｅ））。
【００６５】
このように、車両減速時には、通路開閉弁１１４は閉じたままの状態として、圧縮行程後半に圧縮空気バルブ１０８を開くことで、蓄圧タンク１１５に圧縮空気を蓄えることができる。
【００６６】
図９は、エンジン停止時の吸気バルブ１０６及び圧縮空気バルブ１０８の動作を説明するタイムチャートである。
【００６７】
時刻ｔ１で、エンジンを停止させると、吸気弁１０６のリフト中心角を遅角して（図９（Ｂ））、圧縮空気バルブ１０８の開閉時期が膨張行程となるように設定する（図９（Ｃ））。同時に吸気弁１０６のリフト量を小リフトとして（図９（Ｂ））、圧縮空気バルブ１０８のリフト量を大リフトとする（図９（Ｃ））。そしてさらに、ロストモーションロッカアーム３００を結合状態とする（図９（Ｄ））。
【００６８】
このように、エンジン停止時には、次回エンジン始動時に備えて、予め圧縮空気バルブ１０８の開閉時期が膨張行程となるように設定し、ロストモーションロッカアーム３００を結合状態としておく。これにより、次回エンジン始動時に、蓄圧タンク１１５に蓄えた圧縮空気を素早く燃焼室１０９に供給することができる。
【００６９】
図１０は、エンジン始動時の吸気バルブ１０６及び圧縮空気バルブ１０８の動作を説明するタイムチャートである。
【００７０】
時刻ｔ１で、エンジンを始動させると、通路開閉弁１１４が開かれる（図１０（Ｅ））。ロストモーションロッカアーム３００は結合状態となっている（図１０（Ｄ））。これにより、蓄圧タンク１１５に蓄えられた圧縮空気が圧縮空気バルブ１０８の開閉に応じて燃焼室１０９に供給される。この圧縮空気によってピストンが押し下げられ、エンジン回転が上昇する。
【００７１】
このとき、エンジン回転速度の上昇にしたがって、吸気弁１０６のリフト量を大リフトとして（図１０（Ｂ））、圧縮空気バルブ１０８のリフト量を小さくし（図１０（Ｃ））、燃焼室１０９へ供給する圧縮空気の量を少なくする。これにより、適当なエンジン回転速度となって点火燃焼が行われてアイドル状態となっても、エンジン回転速度を安定させることができる。
【００７２】
また、エンジン始動時に圧縮空気の圧力でエンジン回転速度を上昇させて、エンジンを始動させることができるので、アイドルストップが可能となり、アイドル燃料を節約できる。
【００７３】
以上説明した本実施形態によれば、バルブリフト量を連続的に変化させるバルブリフト量可変機構２１０を備えたので、エンジン始動時の圧縮空気供給状態から燃焼状態へ移行するときに、リフト量を制御して圧縮空気の供給量を調整できる。そのため、要求空気量の変化が大きくなってもエンジン回転速度を安定させることができる。
【００７４】
また、駆動軸２１３とクランク軸とを機械的に連係して、圧縮空気バルブ１０８の開閉をクランク軸の回転と連動させたので、気筒判別の直後に燃焼させることができる。これにより、始動時間を短くすることができる。
【００７５】
また、車両減速時に圧縮空気を蓄圧タンク１１５に蓄えて、エンジン始動時に蓄圧タンク１１５に蓄えた空気を燃焼室１０９に供給することとした。これにより、エンジン始動時に圧縮空気の圧力でエンジン回転速度を上昇させて、エンジンを始動させることができるので、アイドルストップが可能となり、アイドル燃料を節約できる。
【００７６】
また、可変動弁装置２００によって、排気バルブの開時期と、圧縮空気バルブ１０８の閉時期とが略同一となるようにしたので、燃焼室１０９に供給した圧縮空気を、確実にピストンを押し下げる仕事に使うことができる。
【００７７】
さらに、圧縮空気バルブ１０８をリフトする揺動カム２２０ｃと吸気バルブ１０６をリフトする揺動カム２２０ａ，２２０ｂとに位相差をつけて、駆動軸２１３に揺動カム２２０ａ〜２２０ｃを一体として形成した。これにより、吸気バルブのリフト量又は中心角を制御することで、同時に圧縮空気バルブ１０８を制御することができるので、簡素なシステム構成とできる。
【００７８】
（第２実施形態）
次に、図１１を参照して本発明の第２実施形態について説明する。図１１は、ピストン行程を変化させて機関圧縮比を変更する圧縮比可変機構４００を備えたエンジン１００を示す図である。
【００７９】
本発明の第２実施形態は、車両減速時に圧縮比を高圧縮比として、蓄圧タンク１１５により多くの圧縮空気を蓄えることができるようにした点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。
【００８０】
圧縮比可変機構４００は、ピストン４２２とクランクシャフト４２１とを２つのリンク(アッパリンク(第１リンク)４１１、ロアリンク(第２リンク)４１２)で連結するとともに、コントロールリンク(第３リンク)４１３でロアリンク４１２を制御して圧縮比を変更する。
【００８１】
アッパリンク４１１は、上端をピストンピン４２４を介してピストン４２２に連結し、下端を連結ピン４２５を介してロアリンク４１２の一端に連結する。ピストン４２２は、シリンダブロック４２３に嵌着させたシリンダライナ４２９に摺動自在に嵌合しており、燃焼圧力を受け、シリンダ１０１内を往復動する。
【００８２】
ロアリンク４１２は、一端を連結ピン４２５を介してアッパリンク４１１に連結し、他端を連結ピン４２６を介してコントロールリンク４１３に連結する。また、ロアリンク４１２は、ほぼ中央の連結孔に、クランクシャフト４２１のクランクピン４２１ｂを挿入し、クランクピン４２１ｂを中心軸として揺動する。ロアリンク４１２は左右の２部材に分割可能である。クランクシャフト４２１は、複数のジャーナル４２１ａとクランクピン４２１ｂとを備える。ジャーナル４２１ａは、シリンダブロック４２３及びラダーフレーム１２８によって回転自在に支持される。クランクピン４２１ｂは、ジャーナル４２１ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク４１２が揺動自在に連結する。
【００８３】
コントロールリンク４１３は、連結ピン４２６を介してロアリンク４１２に連結する。またコントロールリンク４１３は、他端を連結ピン４２７を介してコントロールシャフト４１４に連結する。コントロールリンク４１３は、この連結ピン４２７を中心として揺動する。またコントロールシャフト４１４にはギアが形成されており、そのギアが圧縮比制御アクチュエータ４３１の回転軸１３３に設けられたピニオン１３２に噛合する。圧縮比制御アクチュエータ４３１によってコントロールシャフト４１４が回転させられ、連結ピン４２７が移動する。
【００８４】
図１２は圧縮比可変機構４００による圧縮比変更方法を説明する図である。
【００８５】
圧縮比可変機構４００は、圧縮比制御アクチュエータ４３１をコントローラによって制御することでコントロールシャフト４１４を回転させて連結ピン４２７の位置を変更させて、圧縮比を変更する。例えば図１２(Ａ)、図１２(Ｃ)に示すように連結ピン４２７を位置Ｐにすれば、上死点位置(ＴＤＣ)が高くなり高圧縮比になる。
【００８６】
そして図１２(Ｂ)、図１２(Ｃ)に示すように、連結ピン４２７を位置Ｑにすれば、コントロールリンク４１３が上方へ押し上げられ、連結ピン４２６の位置が上がる。これによりロアリンク４１２はクランクピン４２１ｂを中心として反時計方向に回転し、連結ピン４２５が下がり、ピストン上死点におけるピストン４２２の位置が下降する。したがって圧縮比が低圧縮比になる。
【００８７】
以上説明した本実施形態によれば、圧縮比可変機構４００を備えたので、圧縮比を制御して、車両減速時に蓄圧タンク１１５へ圧縮空気を送るときの圧縮圧力の制御が可能となる。したがって、例えば車両減速時に圧縮比を高圧縮比にすれば、蓄圧タンク１１５により多くの圧縮空気を蓄えることができる。これにより蓄圧タンク１１５の小型化を図れる。
【００８８】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】第１実施形態によるエンジンの概略構成図である。
【図２】可変動弁装置を示す図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】ロストモーションロッカアームについて説明する図である。
【図５】ロストモーションロッカアームの動作を説明する図である。
【図６】車両減速時及び停止時における各バルブの開閉時期を示す図である。
【図７】車両始動時における各バルブの開閉時期を示す図である。
【図８】車両減速時の吸気バルブ及び圧縮空気バルブの動作を説明するタイムチャートである。
【図９】エンジン停止時の吸気バルブ及び圧縮空気バルブの動作を説明するタイムチャートである。
【図１０】エンジン始動時の吸気バルブ及び圧縮空気バルブの動作を説明するタイムチャートである。
【図１１】ピストン行程を変化させて機関圧縮比を変更する圧縮比可変機構を備えたエンジンを示す図である。
【図１２】圧縮比可変機構による圧縮比変更方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００    エンジン
１０１    シリンダ
１０５    圧縮空気通路開口
１０６    吸気バルブ
１０８    圧縮空気バルブ
１１２    圧縮空気通路（圧縮空気導入通路）（圧縮空気排出通路）
１１４    通路開閉弁
１１５    蓄圧タンク
２１０    リフト・作動角可変機構（リフト量可変機構）
２１３    駆動軸
２１８    リンクアーム（複数のリンク）
２２０ａ  揺動カム（吸気バルブをリフトする揺動カム）
２２０ｂ  揺動カム（吸気バルブをリフトする揺動カム）
２２０ｃ  揺動カム（圧縮空気バルブをリフトする揺動カム）
２２５    第１リンク（複数のリンク）
２２６    第２リンク（複数のリンク）
２４０    位相可変機構（バルブ開閉時期可変機構）
３００    ロストモーションロッカアーム（ロストモーション機構）
３０１    メインロッカアーム
３１０    サブロッカアーム
３３０    結合機構
４００    圧縮比可変機構
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
2009036076.tif 000013
【図１２】
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