JPH02294522A - サイクル変換可能エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、吸排気バルブを電磁力により開閉制御して
２サイクル又は４サイクルに切換可能なサイクル変換可
能エンジン及びその制御装置に関する． 〔従来の技術〕 従来、内燃機関のバルブ機構として、吸排気バルブを電
気的に構成し、電動させるバルブ機構が、例えば、特開
昭５８−１８３８０５号公報に開示されている．該内燃
機関のバルブ機構は、内燃機関の作動状態を検出する検
出器を設け、該検出器の検出信号に基づき吸気バルブと
排気バルブを電動手段で動作させるものである．内燃機
関の作動状態を検出する検出器は、クランク軸の回転状
態を検出すること、或いはアクセル開度を検出すること
によって達成している．また、吸気バルブと排気バルブ
の電動手段による動作は、燃料の吸気状態及び爆発燃焼
物の排気状態を内燃機関の作動状態に対応して弁部の開
口度合いを！Ｊｉ１節することによって達成したもので
ある． 一Ｃに、ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジンの
作動については、吸入工程、圧縮工程、燃焼工程及び排
気工程の４つの作用の繰り返しによって行われ、咳各工
程の内、動力が発生してクランクシャフトにトルクが与
えられるのは燃焼工程のみであり、他の３つの工程は慣
性によって回転が行われるものである．これらの各工程
の作動原理には、４サイクルエンジンと２サイクルエン
ジンの２種類の方式がある． ４サイクルエンジンは、上記４つの作動をピストンの１
工程毎に行って１サイクルを終了するのに、ピストンの
４ストローク即ちクランクシャフトの２回転を要するエ
ンジンである．このように４サイクルエンジンは、排気
工程及び吸入工程のため１ストローク即ち十分な時間が
与えられ、体積効率が高く、平均有効圧力が高く、高速
では特に効率が良く、しかもクランクシャフトの２回転
に対して１つの燃焼工程が行われ、各部位の熱的ｆ１．
荷が低減できる．しかしながら、バルブ機構がｉ械的に
複雑であり、爆発回数が少ないので、気筒数が少ない場
合には運転が不円滑になり、エンジンの回転即ち低速領
域では、十分なトルクを確保することが困難である． これに対して、２サイクルエンジンは、吸入工程とｉ１
Ｆ気工程が燃焼工程と圧縮工程の一部で行われ、ピスト
ンの２ストローク即ちクランクシャフトの１回転で１サ
イクルを完了する．従って、２サイクルエンジンは、４
サイクルエンジンに比較して、２倍の燃焼工程即ち爆発
回数であるから、同一排気量では出力が４サイクルエン
ジンの１．５倍程度になる．しかしながら、２サイクル
ではサイクル毎の爆発であり、エンジンの各部品の熱的
な耐久性に問題があり、２サイクルの掃気に費やされる
時間は、４サイクルの半分であるから、有効工程が短く
、掃気による新気損失が多く、平均存効圧力及びエンジ
ン効率を高めることが困難であり、しかも、２サイクル
では吹き抜けが多く、タイムエリアが少ないため、４サ
イクルに比較して高速では燃料消費量が特に多く、また
、４サイクルに比べて排気バルブを早く開放するため、
シリンダ内圧が高くなり排気騒音が大きくなるという問
題点を有している． 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、エンジンの要求性能は、今後益々、コンパク
ト化、大出力化が要求される．一方、エンジンの性能は
、低速度では高トルクが要求され、高速度では余り大き
なトルクが要求されない．従って、低速度でのトルクを
、中速時の２倍位のトルクになるようにエンジンを構成
すると、最も使い易いエンジンが提供できる．然るに、
高トルクエンジンを簡単に製作することができず、例え
ば、高トルクエンジンを作るため、高過給エンジンに構
成すれば、エンジン本体に負荷が掛かり過ぎ、コンロフ
ト、ピストン等が機械的負荷力によって破川するという
問題がある． エンジンに対する熱的ＩＬｍは、エンジンの回転数の増
加に伴って増すが、例えば、エンジンの回転数が６００
Ｏｒｐｍで定格のエンジンでは、１０００ｒｐ■の時に
比較して６倍の熱負荷に増大する．この発明の目的は、
上記の課題を解決することであり、吸排気バルブをセラ
ミック材料の軽量な材料で製作することによって吸排気
バルブを１ｉ磁力で開閉作動して開閉タイミングを制御
することによってクランクの回転とは独立して吸排気バ
ルブを自由に制御できることに着眼し、また、２サイク
ルエンジンが４サイクルエンジンより低速領域での出力
トルクが大きいことに着眼し、エンジンの低速領域では
高トルクが要求され、高速領域では余り大きなトルクが
要求されないという条件を満足するため、第４図に示す
ように、エンジンの低速領域のトルク特性を確保するた
め低速領域ではエンジンを２サイクルで作動し、また高
速頷域ではエンジンを４サイクルで作動して体積効率及
び平均有効圧力を向上させ、且つ各部位の熱的負荷を低
減して、燃料消費量を向上させ、騒音の低減を図ること
ができる２サイクルと４サイクルとを切換えるサイクル
変換可能エンジン及びその制御装置を提供することであ
る． 〔課題を解決するための手段〕 この発明は、上記目的を達成するため、次のように構成
されている．即ち、この発明は、シリンダヘッドに形成
した吸気ポートに配置した４サイクル用の第１吸気バル
ブと、シリンダヘッドに形成した排気ポートに配置した
排気バルブと、シリンダ下部に形成した吸気ポートに配
置した２サイクル用の第２吸気バルブと、前記各バルブ
を電磁力で開閉作動する電磁バルブ駆動装置と、から成
る２サイクル又は４サイクルに切換可能なサイクル変換
可能エンジンに関する． 或いは、この発明は、電磁力で開閉作動するシリンダヘ
ッドに配置した４サイクル用の第１吸気バルブと排気バ
ルブ及びシリンダ下部に配置した２ザイクル用の第２吸
気パルブと、エンジンの回転と負荷を検出する各検出手
段と、咳各横出手段による検出信号に応答して前記第１
ｒ＆気バルブ及び前記第２吸気バルブの一方を開閉作動
し且つ他方を閉鎖状態に切換制御するコントローラと、
から成る２サイクル又は４サイクルに切換可能なサイク
ル変換可能エンジンの制御装置に関する．更に、このサ
イクル変換可能エンジンの制？１１ｖｔ置は、クランク
角を検出する検出手段による検出信号に応答して前記各
吸気バルブ及び！磁力で開閉作動する排気バルブの作動
状態を制御するものである． Ｌ作用〕 この発明によるサイクル変換可能エンジン及びその制？
ｎ　装置は、上記のように構成され、次のように作用す
る． このサイクル変換可能エンジンは、シリンダヘッドに配
置した４サイクル用の第１吸気バルブ及び排気バルブと
、シリンダ下部に配置した２サイクル用の第２吸気バル
ブと、前記各バルブを１ｉｆ６１力で開閉作動する電磁
バルブ駆動装置とから構成したので、第１吸気バルブ又
は第２吸気バルブの何れか一方を動弁作動し、他方を閉
鎖状態に維持することによって、エンジンの作動サイク
ルを容易に且つ確実に変換することができる．或いは、
このサイクル変換可能エンジンの制御装置は、電磁力で
開閉作動するシリンダヘッドに４サイクル用の第１吸気
バルブと排気バルブ及びシリンダ下部に２サイクル用の
第２吸気バルブを配置し、エンジンの回転と負荷即ち作
動状態を検出する検出手段による検出信号に応答して前
記各吸気バルブの一方を開閉作動し且つ他方を閉鎖状態
に切換制御するコントローラから構成したので、エンジ
ンの作動条件に対応して作動サイクルを変更できる．例
えば、エンジンの低速領域で２サイクル作動に切換え制
御してエンジンの低速トルクを上げて十分に確保するこ
とができ、また、高速領域では、４サイクル作動に切換
え制ｉ１１Ｌて燃費を低減し、効率を向上させ、且つ２
サイクル作動に比較して各部位の熱的負荷を低減できる
．また、ピストンのストローク位置即ちクランク角を検
出する検出手段による検出信号に応答して前記各吸気バ
ルブ及び電磁力で開閉作動する排気バルブの開閉タイミ
ング、バルブ開度時間、バルブリフトａ等の作動状態を
制御したので、エンジンが作動サイクルを変更しても、
前記各バルブは電磁力によって該サイクルに対応するよ
うに作動状態を変更して開閉作動を行うように制御でき
る．作動状態の変更の際、２サイクルから４サイクルへ
のサイクル変換制ＩＢは直ちに達成できるが、４サイク
ルから２サイクルへのサイクル変換制御は、１行程即ち
１ストロークのみ休止すれば、次のストロークからはサ
イクル変換制御を容易に達成することができる． ここで、エンジンの回転数は、エンジンに対して設けら
れた回転センサーによって検出でき、また、エンジンの
負荷は、燃料供給装置への燃料の供給ＩＩいはアクセル
ペダルの踏込み量を検出することによって検出信号を得
ることができる．〔実施例〕 以下、図面を参照して、この発明による２サイクルと４
サイクルとを切換えるサイクル変換可能エンジンの実施
例を説明する． 第１図において、この発明による２サイクルと４サイク
ルとを切換えることができるサイクル変換可能エンジン
の一実施例が示されている．エンジンを構成するシリン
ダブロック６に形成されたシリンダ３４にはシリンダラ
イナ４が嵌合しており、該シリンダブロック６の上面に
はガスケット３３を介してシリンダヘソド３が固定され
ている．シリンダライナ４内にはピストン７が往復運動
するように構成されている．燃焼室８は、シリンダライ
ナ４、シリンダヘッド３及びピストン７によって囲まれ
て形成される室である．シリンダヘフド３には吸気ポー
ト１１及び排気ポート２２が形成され、これらのポート
にはバルブシ一ト１８が設けられ、吸気ボー１−１１の
バルブシ一ト１８にはエンジンが４サイクルとして駆動
する時に開閉作動する吸気バルブ１が配置され、また、
排気ポート２２のバルブシ一トｌ８にはエンジンが２サ
イクル又は４サイクルで駆動する時に開閉作動する排気
バルブ２が配置されている．更に、シリンダブロック６
の下部内周部には環状の吸気ポート９が形成され、該吸
気ポート９に対応してシリンダライナ４の下部には、襟
数個の吸気口３２が形成されている．更に、吸気ポート
９に吸入空気を導入するため、シリンダブロック６の下
部には空気導入部３７が形成され、該空気導入部３７と
吸気ポート９とを連通ずる吸気口３６が形成されている
．この吸気口３６には、バルブシ一ト部が形成されてい
る．該バルブシ一ト部には、エンジンが２サイクルとし
て駆動される時、開閉作動する吸気バルブ５が配置され
ている．また、図では、吸気バルブ５が１個配置された
場合が示されているが、吸入空気を周方向から均一に且
つ多量に燃焼室ｓ内に唆入するため、複数個の吸気バル
ブをシリンダ下部の周方向に配置してもよいことは勿論
である．また、吸入空気は、ターボチャージャのコンプ
レッサによって導入できることも勿論である． この２サイクルと４サイクルとを切換えるサイクル変換
可能エンジンにおいて、吸気バルブ１．５及び排気バル
ブ２は、電磁バルブ駆動装置の各バルブリフター１０に
よってｔｔｍ力によって開閉作動されるものであり、こ
の１！磁バルブ駆動装置のバルブリフターｌＯは、後述
のエンジンの回転数を検出する回転センサー１４、エン
ジンの負荷を検出する負何センサー３ｌ、ピストン７の
ストローク位置即ちクランク角を検出する位置センサー
３５、及び吸入空気量を検出する吸気流量センサー２９
からの各検出信号を受け、これらの各検出信号に応答し
て指令を発するコントローラｌ５にようて制御される． 次に、この２サイクル又は４サイクルに切換可能なサイ
クル変換可能エンジンにおける吸気バルブ及び排気バル
ブを開閉作動できる１Ｋ磁バルブ駆動装置の一例を第２
図を参照して説明する．この電磁バルブ駆動装置におけ
る部品について、第１図に示すエンジンの部品と同等の
機能を有する部品には、同一の符号を付している．第２
図に示すように、この電磁バルブ駆動装置は、エンジン
１３に組み込まれているものであり、電磁バルブ駆動装
置の要部がエンジンｌ３から取り出された状態で！念的
に示されている．エンジン１３への供給燃籾を制御する
燃料噴射装置２ｌは噴射ノズル】２を有し、該噴射ノズ
ル１２はシリンダヘッド３の上部から吸気ポート１１に
貫入され、ノズル孔から噴射される燃料がシリンダ内へ
と噴霧導入される．この燃料噴射装置２１は、コントロ
ーラｌ５からの１旨令によって所定量の燃料を噴射する
ように制御されるものである．また、エンジン１３の出
力軸に対して回転センサー１４が設けられ、エンジン回
転数を検出する．このエンジン回転数の検出値即ち回転
信号は、コントローラ１５に人力される．吸気バルブ１
は、セラミック材料で製作され、シリンダへンド３に固
定したバルブガイド１Ｇに案内されて上下方向に摺動可
能に配設されている．なお、図では、吸気バルブＩにつ
いてのみ図示されているが、この１磁バルブ駆動装置は
、吸気バルブ５及び排気バルブ２についても同様にａｍ
駆動されるものである． 吸気バルブｌの上昇又は下降によって吸気バル７’ｌの
バルブフェースｌ７が、シリンダへ７ド３の吸気ポート
１１に設置されたバルブシ一ト１Ｂに当接又は離脱する
ことによって、吸気ボー｝１ｌが開閉されるものである
．従って、これらの吸気ボー｝１１の開閉作動或いはｌ
ｙｎ閉量によってエンジンｌ３のシリンダ内への吸気流
量が制御されるものである．吸気バルブ１の上端部２３
には、軟鉄等の磁性材料から成る可動子Ｉ９が固定され
ており、この可動子ｌ９には可動子コイル２４が設けら
れている．また、可動子Ｉ９に対して、該可動子ｌ９の
上方に軟鉄等の磁性材料から成る固定子２５がシリンダ
ヘソド３に設置されており、しかも固定子２５には固定
子コイル２０が設けられている．従って、可動子コイル
２４及び固定子コイル２０が通電／遮断されることによ
って、固定子２５は可動子ｌ９を吸引／離反することに
なり、吸気バルブ１を上下に劾弁駆動する．なお、シリ
ンダヘッド３の上面に形成されたバルブスブリングシ一
トと可動子Ｉ９との間には、バルブスプリング２６が配
設されている．従って、吸気バルブ１．２は、バルブス
プリング２６のばね力により常時は閉弁されるものであ
る． 更に、電磁力で作動される吸排気バルブについては、吸
排気バルブ自体を構成する材料は、軽量化のためセラミ
ック材で製作されており、また吸排気バルブのバルブフ
ェースｌ７及びバルブステムのｍ動部に鉄粉等が吸着す
ることを防止するため非磁性材料のセラミック材で製作
されることが好ましい．しかるに、バルブフェースｌ７
及びバルブステムの摺動部に鉄粉等が吸着すると、吸排
気バルブによる吸排気ポートの密閉状態が悪化するし、
また、摺動部の摩擦抵抗が大きくなり焼き付き等の好ま
しくない状態が発生する．そこで、吸排気バルブを！磁
力で作動するため、吸排気バルブの上端部には、磁性材
料から成る可動子１９を別途設けてある．上記のように
吸排気バルブを構成することによって、コントローラ１
５からの制御された電流が可動子コイル２４及び固定子
コイル２０に通電又は遮断されると、固定子２５は可動
子ｌ９をスプリング２６の付勢力に抗して離反又は吸引
を行うことができ、従って、吸気バルブ１は下降又は上
昇を行い、吸気バルブ１のバルブフェース１７は吸気ポ
ート１ｌを開放又は閉鎖を行うことができる． この電磁バルブ駆動装置は、回転センサーｌ４、負荷セ
ンサー３１及び位置センサー３５によって検出された各
検出信号をコントローラ１５が受け、検出された負荷信
号に応答して、？！磁バルブ駆動装置のバルブリフター
１０における固定子コイル２０及び可動子コイル２４に
電流を流し、電磁石を励磁してバルブを駆動することが
できる．エンジン１３の負荷センサー３ｌは、エンジン
負荷を検出するものであり、燃料噴射装置２１の噴射ノ
ズルｌ２からエンジン１３への供給される燃料供給量を
検出するか、或いはアクセルペダル２８の踏込み量を検
出することによって検出できるものである．言い換えれ
ば、負荷センサー３１は、エンジンｌ３への燃料供給量
の検出センサー及び／又はアクセルペダル２８の踏込量
の検出センサーで構成することができる．従って、エン
ジン１３への燃料供給量及び／又はアクセルペダル２８
の踏込み量の信号をエンジンの負荷信号として、コント
ローラｌ５に入力するこ．とによって、吸排気バルブの
電磁バルブを制御することができる．また、エンジン１
３の位置センサー３５は、ピストン７のストロークの位
置を検出するものであり、クランク角を検出することに
よって検出することができる．また、吸気ポート１ｌを
形成する吸気パイプには、吸気流量センサー２９が配設
されている．この吸気流量センサー２９は、例えば、電
流を通じた電熱線に当たる空気流を、ｉｔ熱線の抵抗値
変化により検出するものであり、該吸気流量センサー２
９からの信号は吸気流量処理装置３０に人力され、吸気
ポートｌ１を通る吸気流量を検出することができる．こ
の検出された吸気流量は、コントローラ１５に入力され
る． コントローラｌ５は、マイクロコンピュータから成り、
演算処理を行う中央制御装置、演算処理手順、制御手段
等を格納する各種メモリ、入／出カポート等を備えてお
り、前述の各種センサーや吸気流量処理装ｉ１ｆｆ３０
等からの各種信号が入力されると、メモリに格納された
手順により処理が行われ、吸気バルブｌ及び排気バルブ
の開閉作動のための動弁機構用の電磁コイル２０．２４
に対して制御指令を発し、吸排気バルブの開閉作動を制
御する．また、コントローラ１５は、上記の吸排気バル
ブの開閉作動に限らず、バルブ開度、゛バルブリフト量
、バルブタイミング、バルブ間度時間、燃料の噴射タイ
ミング等の演算を行い、該演算結果に応じて制御指令が
発せられるよう構成されている．なお、図中、２７はバ
ッテリであり、コントローラｌ５、動弁用の各種コイル
等の電源となるものである． 上記のように、この発明による２サイクル又は４サイク
ルに切換可能なサイクル変換可能エンジンに組み込むこ
とができる電磁バルブ駆動装置は構成されており、，、
次に、このサイクル変換可能エンジンの作動する制′４
′Ｂ装置の一実施例を、第１図、第２図及び第３図を参
照して説明する．第３図はこの電磁バルブ制御装置を組
み込むことができるサイクル変換可能エンジンの作動の
一例を示す処理フロー図である． この発明による２サイクル又は４サイクルに切換可能な
サイクル変換可能エンジンの制御装置については、エン
ジン１３が２サイクルで作動する場合には、吸気バルブ
５と排気バルブ２が開閉作動されるのに対して、エンジ
ンＩ３が４サイクルで作勤する場合には、吸気バルブｌ
と排気バルブ２が開閉作動されるものである。エンジン
１３の回転を検出する検出手段即ち回転センサー１４、
エンジンの負荷状態を検出する検出手段即ちアクセルペ
ダル２日の踏込み量を検出する踏込み量センサー及び／
又は燃料噴射装置２１の噴射ノズルｌ２からシリンダ内
に噴射される燃料供給量を検出する燃料供給量センサー
とを有しており、回転センサーｌ４からのエンジンの所
定回転数以下の回転信号に応答し、或いは踏込み量セン
サー及び／又は燃料供給量センサーからのエンジンの負
荷が所定負荷以上の負荷信号に応答し、それによって何
れか一方の吸気バルブ１又は５を閉鎖保持状態に制御す
る制御手段即ちコントローラ１５を有しているものであ
る．このように、エンジン回転が所定の回転数より低い
値又は高い値の検出信号、エンジン負荷が所定の負荷よ
り低い値又は高い値の稜出信号に応答して、吸気バルブ
ｌ又は５のいずれか一方を動弁作動し、他方を閉鎖保持
状態に制御すれば、エンジンｌ３を４３サイクル又は２
サイクルで作動することができる． そこで、この発明による２サイクル又は４サイクルに切
換可能なサイクル変換可能エンジンの制御装置の一実施
例を、第３図の処理フロー図を参照して説明する．エン
ジン１３の始動に伴って電磁バルブ駆動装置が駆動制御
される．まず、第１ステップとして、エンジンＩ３を罵
区動ずることによって、エンジン回転数Ｎ，は回転セン
サー１４によって検出され、該検出信号はコントローラ
１５に入力される．アクセルペダル２８の踏込量の検出
センサーによって検出された踏込ｔ信号は、エンジン１
３の負債信号としてコントローラｌ５に入力される．又
は、燃料供給装置２１の噴射ノズルｌ２から噴出される
燃料供給量は該燃料供給量検出センサーによって検出さ
れ、該検出燃料供給最信号は、同様にエンジン１３の負
荷信号としてコントローラ１５に入力される． （ステップ４０） 回転センサー１４によって検出されたエンジン回転数Ｎ
１が予め計算された所定の回転数ＮＥｌより大きいか否
かを判断する．この場合、所定の回転数ＮＥｌは、第４
図に示すように、エンジン１３の作動サイクルを変更す
ることが好ましい時の回転数であり、エンジン１３の回
転数Ｎ，が所定の回転数Ｎ．より小さい場合即ち低速頷
域では、４サイクル作動では低速トルクは小さく十分に
確保できないので、エンジン１３を高トルクにするため
２サイクル作動を行うようにする．これに対して、エン
ジン１３の回転数Ｎ，が所定の回転数Ｎｒ１より大きい
場合即ち高速領域では、高トルクを要求されないので、
エンジンを４サイクルで作動する．　　　　　　　−・
一・−　・・−（ステップ４１）エンジン回転数Ｎ，が
所定の回転数Ｎ．より大きい場合には、エンジン負荷セ
ンサー３ｌによってエンジン負荷Ｌｔを検出する．該エ
ンジン負荷Ｌ，は、燃料ノズルｌ２からエンジン１３へ
の燃料供給量の検出センサーで検出した検出信号、及び
／又はアクセルペダル２８の踏込量の検出センサーで検
出した検出信号によって検出することができるものであ
り、エンジン負荷Ｌ，がサイクルを変更して作動するこ
とが好ましい予め計算された所定のエンジン負荷Ｌ！Ｉ
より大きいか否かを判断する．　　　　　一・−・・・
・−・・（ステップ４２）エンジン負ｍＬｔが所定のエ
ンジン負荷Ｌｔ＋より小さい場合には、エンジンｌ３は
高トルクを必要としないので、エンジン１３を４サイク
ル作動させることで十分である．エンジン１３を４サイ
クル作動させることにより、エンジンｌ３の体積効率及
び平均有効圧力を向上させ、且つ各部位の熱的負荷を低
減して、燃料消費量を向上させ、騒音の低減を図ること
ができる．即ち、負荷センサー３１による該エンジンｉ
荷Ｌ，の検出信号をコントローラ１５に入力し、該検出
信号を受けたコントローラエ５は該検出信号に応答して
エンジン１３を４サイクル作動するための条件を整える
ため、位置センサー３５によってピストン７のストロー
ク位置即ちクランク角を検出し、クランク角の検出イＳ
号をコントローラｌ５に入力する．−・・，．・・・一
・（ステップ４３）更に、吸気バルブｌ及び排気バルブ
２を電磁バルブ駆動装置の各バルブリフター１０によっ
て電磁力で動弁作動をするように制御するため、吸気バ
ルブｌ及び排気バルブ２の各バルブリフタ〜１０即ちバ
ルブ駆動系の駆動条件をチェックする．，・・・・・・
−−一−−・（ステップ４４）吸気バルブ１及び排気バ
ルブ２のバルブ駆動系の駆動条件に異常がない場合には
、位置センサー３５によるクランク角の検出信号に応答
してコントローラ１３は、吸気バルブｌのバルブリフタ
ーｌＯに指令を発し、吸気バルブ１のバルブリフタ−１
０における固定子コイル２０及び可動子コイル２４に電
流を供給し、吸気バルブ１を勤弁作動して開閉制御する
．また、他方の吸気バルブ５を閉鎖保持状態に制御する
．即ち、コントローラ１５からの指令によってエンジン
１３を４サイクル作動するため、吸気バルブ５の動弁作
動を停止して閉鎖状態に維持するのに対して、吸気バル
ブｌの動弁作動を行うように制御してシリンダへンド３
に形成した吸気ポート１１から吸気を燃焼室８内に吸入
するように制御する． ・・・・−　・・・−（ステップ４５）上記の４サイク
ル作動条件が整えば、吸気バルブＩと排気バルブ２のバ
ルブタイミングを最適状態に制？Ｊするため、コントロ
ーラｌ５からの指令によって、吸気バルブ１と排気バル
ブ２のバルブリフター１０の作動を電磁力によって制御
する．即ち、バルブリフター１０はクランク軸とは独立
して制御できるので、燃焼室８への吸入空気量及びバル
ブタイミングの制御は、適宜にエンジンｌ３の回転数及
び負荷に応して最適状館にＸ！！４節でき、エンジン１
３を良好な４サイクルで作仙できるようになる．この時
、シリンダ下部の吸気ポート９に配置した吸気バルブ５
は閉鎖しているから、吸気ポート９から吸気及び排気ガ
スの漏洩はなく、従って、エンジンの出力の損失はない
．・一・一−一−−一・・一　（ステップ４６）また、
エンジン回転数Ｎ，が所定の回転数Ｎ１．より小さい場
合、或いは、エンジン負荷し，が所定のエンジン負蒲Ｌ
　ｔ　＋より大きい場合には、エンジン１３が高トルク
で作動できるように２サイクル作動を行うように制御す
る．例えば、エンジン１３を駆動状態にして駐停車して
エンジン１３を４サイクルで作動を行っている場合に、
車両を発車させる時、車両が重い荷重を搭載して進行す
る時、或いは車両が上り坂を昇る時等のエンジン１３の
回転数が少なく、或いは負荷が大きい場合に、エンジン
１３を２サイクルで作動して低速領域での高トルクを得
るように、エンジン１３の作動サイクルを変換する制御
を行う． 即ち、エンジン１３の低速顛域、或いはエンジンｌ３が
高負荷を受ける時に、高トルクを得るため、コントロー
ラｌ５からの指令によってエンジンｌ３を２サイクルの
作動にサイクル変換する．エンジンｌ３の回転センサー
１４によるエンジン回転数Ｎ！、或いは負でセンサー３
１による咳エンジン負荷Ｌ．の各検出信号はコントロー
ラｌ５に入力され、該各検出信号を受けたコントローラ
ｌ５は、エンジン１３を４サイクルから２サイクルに変
換して２サイクルで作動させるサイクル変換の条件、即
ち、シリンダライナ４の下部即ちシリンダ下部に配置し
た吸気バルブ５及びシリンダへフド３に配置した排気バ
ルブ２の動弁作動を行う条件を整えるため、位置センサ
ー３５によってピストン７のストローク位置即ちクラン
ク角を検出し、クランク角の検出信号をコントローラｌ
５に入力する．　　　・−・・・・・一・・・・・・（
ステップ４７）更に、吸気バルブ５及び排気バルブ２を
Ｔ４磁バルブ駆動装置のバルブリフター１０によって電
磁力で動弁作動をするように制御するため、吸気バルブ
５及び排気バルブ２のバルブリフター１０即ちバルブ駆
動系の駆動条件をチェックする．・一　・一・−（ステ
ップ４８） 吸気バルブ５及び排気バルブ２のバルブ駆動系の駆動条
件をチェックして異常がない場合には、位置センサー３
５によるクランク角即ちピストン７のストローク位置を
検出し、該検出信号をコントローラｌ５に人力し、ＥＫ
　Ｈｉ出信号を受けてコントローラｌ３は、吸気バルブ
５及び排気バルブ２の各バルブリフター１０に指令を発
し、吸気バルブ５及び排気バルブ２の各バルブリフター
１０における固定子コイル２０及び可動子コイル２４に
電流を供給し、吸気バルブ５及び排気バルブ２を動弁作
動して開閉制御する．また、他方の吸気バルブ１を閉鎖
状態に維持する．即ち、コントローラ１５からの指令に
よってエンジンｌ３を２サイクル作動するため、吸気バ
ルブ１の勤弁作勤を停止して閉鎖状態に維持し、吸気バ
ルブ５の動弁作動を行うように制御してシリンダブロッ
ク６の下部に形成した吸気ポート９から吸入空気を燃焼
室８内に吸入するように制御する． −・−・−・一・・（ステップ４９） 上記の２サイクル作動条件が整えば、吸気バルブ５と排
気バルブ２のバルブタイミングを最適状態に制御するた
め、コントローラ１５からの指令によって、吸気バルブ
５と排気バルブ２の各バルブリフター１０の作動を電磁
力によって制御する．即ち、バルブリフター１０はクラ
ンク軸とは独立して制１Ｊできるので、燃焼室日への吸
入空気量及びバルブタイミングの制御は、適宜にエンジ
ンｌ３の回転数及び負萄に応じて最適状態に調節でき、
しかも、吸気バルブ１は閉鎖保持状態に制１Ｉｉされて
吸気ポート１１は連通していないので、エンジンｌ３を
良好な２サイクルで作動できるようになる．　　　　　
　・・・・・・・・・・一曲（ステップ５０）〔発明の
効果〕 この発明によるサイクル変換可能エンジンは、上記のよ
うに構成されており、次のような効果を有する．即ち、
このサイクル変換可能エンジンは、シリンダヘッドに配
置した４サイクル用の第１吸気バルブ及び排気バルブと
、シリンダ下部に配置した２サイクル用の第２吸気バル
ブと、前記各バルブを電磁力で開閉作動する電磁バルブ
駆動装置とから構成したので、エンジンの低速領域では
２サイクルで作動し、高速領域では４サイクルで作動す
ることができる．従って、該構造のエンジンを用いれば
、２サイクルの特徴である低速領域での高トルク、即ち
４サイクルに比較して１．５倍のトルクを得ることがで
き、低速領域で大出力を発揮させることができ、また、
４サイクルの特徴である高速領域での燃費、効率の向上
を図ることができる． 或いは、このサイクル変換可能エンジンの制？ｎＮｌｌ
は、１！Ｌ磁力で開閉作動するシリンダヘッドに配置し
た４サイクル用の第１吸気バルブと排気バルブ及びシリ
ンダ下部に配置した２サイクル用の第２吸気バルブと、
エンジンの回転と負荷を検出する各検出手段と、該各槍
出手段による検出信号に応答して前記第１吸気バルブ及
び前記第２吸気バルブの一方を開閉作動し且つ他方を閉
鎖状態に切換制御するコントローラとから構成したので
、エンジンの低速ｉｌ域では２サイクルで作動し、また
高速領域では４サイクルで作動することができる．従っ
て、エンジンの低速領域で２サイクル作動を行えば、エ
ンジンのトルクを、例えば、低速で４サイクルの１．５
倍に上げて十分に確保することができ、その時、４サイ
クル用の吸気バルブを閉鎖状態に保持するので、２サイ
クルの良好な作動を確保できる．また、高速％ｌ域では
、４サイクル作動であるから騒音及び燃費を低減でき、
体積効率及び平均有効圧力を向上させ、且つ各部位の熱
的負荷を低減でき、燃料消費量を向上させ、ｕ音の低減
を図ることができ、その時、２サイクル用の吸気バルブ
は閉鎖状態であるから出力の損失は発生しない． また、ピストンのストローク位置即ちクランク角を検出
する検出手段による検出信号に応答して前記各吸気バル
ブ及びｉ磁力で開閉作動する排気バルブの開閉タイピン
グ、バルブ開度時間、バルブリフト量等の作動状態を制
御したので、エンジンが作動サイクルを変更しても、前
記各バルブは電磁力によって該サイクルに対応するよう
に開閉作動を制御できる．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるサイクル変換可能エンジンの一
実施例を説明するための概略図、第２図はこの発明によ
るサイクル変換可能エンジンに組込む電磁バルブ駆動装
置の一例を示す説明図、第３図は電磁バルブ駆動装置を
組込んだサイクル変換可能エンジンの制御装置の作動の
一実施例を示す処理フロー図、及び第４図はエンジンの
回転数とトルクとの関係を示す概略図である．１．５−
−一・吸気バルブ、２・一・・・・排気バルブ、３・−
　シリンダヘッド、４・−一−−一−シリンダライナ、
６・−・−　シリンダブロック、７・・・・・・−ピス
トン、８・・・・・−燃焼室、９．１１−・・一　吸気
ポート、１０・・・−・バルブリフター、１３−・一・
一エンジン、ｌ４・−・・・・・回転センサー、１５−
・・−・・・コントローラ、３１・・・・−・・負荷セ
ンサー、３５・−・・・−・位置センサー出願゛人　　
いすり自動車株式会社 代理人　　弁理士　尾　仲　一　宗 第　　１ 図 第　　２ 図 第　　４ 図 ？！■ 手続補正書（自発） 平成２年４月１８日 特許庁長官　　吉　田　文　毅　　殿 ｌ．事件の表示 平成１年特許願第１１４１４ｚ号 ２．発明の名称 サイクル変換可能エンジン及びその制御装置３．補正を
する者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都品川区南大井６丁目２２番１０号名　
称　　（０１７）いすり自動車株式会社代表者　飛　山
　一　男 ４、代理人　　　　　■１１６ 住　所　　東京都荒川区西日暮里５丁目１８番１１号７
．補正の内容 明細書第３頁第１０行より第５頁第３行の「吸入工程、
圧縮工程、〜有効工程が短く、Ｊを「唆人行程、圧縮行
程、燃焼行程及び排気行程の４つの作用の繰り返しによ
って行われ、該各行程の内、動力が発生してクランクシ
ャフトにトルクが与えられるのは燃焼行程のみであり、
他の３つの行程は慣性によって回転が行われるものであ
る．これらの各行程の作動原理には、４サイクルエンジ
ンと２サイクルエンジンの２種類の方式がある．４サイ
クルエンジンは、上記４つの作動ヲヒストンの１行程毎
に行って１サイクルを終了するのに、ピストンの４スト
ローク即ちクランクシャフトの２回転を要するエンジン
である．このように４サイクルエンジンは、排気行程及
び吸入行程のため１ストローク即ち十分な時間が与えら
れ、体積効率が高く、平均有効圧力が高く、高速では特
に効率が良く、しかもクランクシャフトの２回転に対し
て１つの燃焼行程が行われ、各部位の熱的負荷が低減で
きる．しかしながら、バルブ機構が機械的に複雑であり
、爆発回数が少ないので、気箇数が少ない場合には運転
が不円滑になり、エンジンの回転即ち低速頷域では、十
分なトルクを確保することが困難である． これに対して、２サイクルエンジンは、吸入行程と排気
行程が燃焼行程と圧縮行程の一部で行われ、ピストンの
２ストローク即ちクランクシャフトの１回転で１サイク
ルを完了する．従って、２サイクルエンジンは、４サイ
クルエンジンに比較して、２倍の燃焼行程即ち爆発回数
であるから、同一排気量では出力が４サイクルエンジン
の１．５倍程度になる．しかしながら、２サイクルでは
サイクル毎の爆発であり、エンジンの各部品の熱的な耐
久性に問題があり、２サイクルの掃気に費やされる時間
は、４サイクルの半分であるから、脊効行程が短《、」
に補正する．

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダヘッドに形成した吸気ポートに配置した
   ４サイクル用の第１吸気バルブと、シリンダヘッドに形
   成した排気ポートに配置した排気バルブと、シリンダ下
   部に形成した吸気ポートに配置した２サイクル用の第２
   吸気バルブと、前記各バルブを電磁力で開閉作動する電
   磁バルブ駆動装置と、から成る２サイクル又は４サイク
   ルに切換可能なサイクル変換可能エンジン。
2. （２）電磁力で開閉作動するシリンダヘッドに配置した
   ４サイクル用の第１吸気バルブと排気バルブ及びシリン
   ダ下部に配置した２サイクル用の第２吸気バルブと、エ
   ンジンの回転と負荷を検出する各検出手段と、該各検出
   手段による検出信号に応答して前記第１吸気バルブ及び
   前記第２吸気パルプの一方を開閉作動し且つ他方を閉鎖
   保持状態に切換制御するコントローラと、から成る２サ
   イクル又は４サイクルに切換可能なサイクル変換可能エ
   ンジンの制御装置。
3. （３）クランク角を検出する検出手段による検出信号に
   応答して前記各吸気バルブ及び電磁力で開閉作動する排
   気バルブの作動状態を制御する請求項２に記載の２サイ
   クル又は４サイクルに切換可能なサイクル変換可能エン
   ジンの制御装置。