Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
AIR INTAKE AMOUNT CONTROLLING DEVICE FOR AUTOMOBILE ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/130968
Kind Code:
A1
Abstract:
An air intake amount controlling device which, when drawing air into a cylinder in an air-intake stroke of an automobile engine, draws the air with an air-intake valve fully open without restricting air by, for example, a throttle valve, which has reduced air resistance so that thermal efficiency is maintained at a high level without waste, and which does not cause a pressure reduction in the cylinder at low engine speed. The air intake amount controlling device controls the amount of air drawn into the cylinder such that, in a compression stroke, an intake valve or an exhaust valve is opened to control the drawn air, and upon closure of the opened valve, fuel is directly injected into the cylinder to control the output of the engine.

Inventors:
SUGIMOTO YOSHIKAZU (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/056085
Publication Date:
October 29, 2009
Filing Date:
March 26, 2009
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SUGIMOTO YOSHIKAZU (JP)
International Classes:
F01L13/00; F01L13/08; F02D13/02
Foreign References:
JP2003074402A2003-03-12
JPH0253603B21990-11-19
JP2509668Y21996-09-04
JPS60170009U1985-11-11
Attorney, Agent or Firm:
INABA, SHIGERU (JP)
Shigeru Inaba (JP)
Download PDF:
Claims:
 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。
 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。
 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。
Description:
[規則26に基づく補充 10.04.2009] 自動車エンジンの吸気量制御装置

 本発明は、自動車エンジンの吸気量制御 置に係り詳しくは、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 ンダー内に空気を吸引し、圧縮行程で吸気 又は排気弁を開放して吸引した空気量を制 、或いは、圧縮行程で吸気弁の閉時点を制 し空気量を制御するようにした装置に関す ものである。

 従来、自動車エンジンのシリンダー内に吸 される空気量の制御は、ピストンの吸気行 で、スロットルバルブを操作して空気を絞 たり、吸気弁の開く時間及びバルブのスト 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 が大きくなり、エンジンの熱効率を悪化さ るのみならず、特に低回転時には、空気抵 の増大と相俟って、シリンダー内に減圧が じ、衝撃が発生して、振動を誘発させる原 になっていた。
 また、本出願の基礎となる特願2008-200941号 審査において、下記の参考特許文献が示さ たに過ぎず、本発明の技術思想を示唆する のは無い。

特開2003-074402

特公平02-053603

実用新案登録第2509668

実開昭60-170009

 本発明は上記のような実情に鑑み、全く しい構想に基づいて創案されたものであっ 、その意図するところは、シリンダー内に 引される空気量の制御を吸気行程で行うも ではなく、圧縮行程で排気弁または吸気弁 開放して制御し、或いは、圧縮行程で吸気 の閉時点を制御し空気量を制御し、開放し 弁を閉じると同時に燃料をシリンダー内に 噴射して出力制御を可能するように構成し 自動車エンジンの吸気量制御装置を提供す ことを課題とするものである。

 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 を軸支してギヤーケースに平行して回転自 に軸架し、かつ上記歯車間に制御歯車と中 歯車を介装して連動連結するとともに、上 制御歯車に連結したオーム歯車をギヤーケ 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 し、既設のカム軸に一体化したカムの作動 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。

 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。

 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。

 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 するので空気抵抗を軽減し得て熱効率を無 なく良好に保持することが出来る。また、 回転時にはシリンダー内に減圧が生じない で、衝撃の発生が防止できる。更に、前記 術手段により構成された吸気制御装置のい 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形態

 本発明を実施するための形態を図面に基 いて詳細に説明する。図1から図3は吸気量 御装置としての第1実施例を示し、図4は第1 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 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。

 図1は側断面図、図2は図1のA-A線断面図、 3は図1のB-B線断面図を示すものであって、 設の第1カム軸1と新設の第2カム軸2に夫々キ 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。

 上記第2カム軸2に軸支された歯車4は軸受 アーム4a、ピン4bを介して制御歯車6に噛合 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 、中間歯車7と制御歯車6はピン3b、4b、軸受 アーム8を介して連動連結されている。

 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 、ギヤーケース5に設けた制御モータ10の出 軸10aに形成したピニオン10bに噛合されてお 、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。

 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 カム軸1と一体的に回転するカム1aの突起部 スイングアーム11の先端部に当接した時、 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 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 気を排出し当接が外れた時点で、開放した 13が閉じられると同時に、燃料がシリンダ 内に直噴射されるように構成されている。

 いま、制御モータ10を回転させると、オ 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 カム1aに対して位相が生じる。

 したがって、吸気弁を全開した吸気行程 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 アーム11によって開かれ、クランクシャフ がb'~c'の間を回転する過程で開放された弁13 閉じられて、シリンダー内の空気量が制御 れ、それと同時に燃料がシリンダー内に直 射され爆発行程で点火し、出力を制御する

 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 歯車3と中間歯車7とを軸受けアーム3aを介し 連結することが出来ないことになる。

 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 も大径のローラ15を中間歯車7に添設すると 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 中間歯車7を円運動させることにより、第1 ム軸1に軸支した歯車3と中間歯車7との軸間 保持できるようにしたものであって、その の構成は第1実施例と同じなので説明は省略 る。

 図6は側面図、図7は図6のC―C断面図、図8 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 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 動面18を設けた受動アーム19と、滑動可能な 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。

 更にエンジン本体に設けた軸受けに軸23 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 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。

 その際、カム軸17のカム17aの突起部が受 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 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。

 図9は側面図、図10は図9のE-E線断面図、図11 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 弧面30aと、カムの突起部の円弧面30bに連接 るカム側の接触面30cの対向側には、一定の 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 おり、該ロッカーアーム31の他端部には吸 弁27が設けられている。

 上記ロッカーアーム31側の対向接触面31a 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 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 リング33b、弾機29によって連結されている

 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 、その下端部はエンジン本体に設けられた 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 子34が滑動され、中間子34の滑動面34aとカム の接触面30cとの接点34bが移動するが、カム の接触面30cとロッカーアーム31側の対向接 面31aの距離が一定に保持されているので、 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 に保持されカムの作用角は変化することに 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。

 いま、カムの作用角の変化について、図1 1に基づいて説明すると、作用角を変化させ も吸気弁27の開時点dは一定に保持されて変 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 することで、ピストンの吸気行程でスロッ ルバルブや吸気弁27を全開して、空気抵抗 軽減した状態で吸入した空気を圧縮行程で 御できることになる。その際、カムの最大 用角の設定を変えれば、圧縮行程の場合に らず吸気行程の場合にも制御が可能となる

 以上の説明によって明らかなように、本 明は、ピストンの吸気行程でスロットルバ ブ及び、吸気弁を全開してシリンダー内に 気を吸引し、圧縮行程で排気弁または、吸 弁を開放して吸引した空気量を制御し、或 は、圧縮行程で吸気弁の閉時点を制御し、 放した弁を閉じると同時に燃料をシリンダ 内に直噴射して点火させるように構成した のであるから、吸気行程で空気を絞らず空 を吸引するので、空気抵抗が軽減でき、熱 率を無駄なく良好に保持できる。その上、 回転時にはシリンダー内に減圧が生じない め、衝撃の発生を防ぐことが出来る。

自動車エンジンの吸気量制御装置とし の第1実施例の側断面図。 同上A-A線断面図 同上B-B線断面図 同上他の実施例の側断面図 同上作用説明図 同上第2実施例の側面図 同上C-C線断面図 同上D-D線断面図 同上第3実施例を示す側面図 同上E-E線断面図 同上作用説明図

符号の説明

   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