特開 2023-127025 エンジンの吸排気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023127025

(43)【公開日】2023-09-13

(54)【発明の名称】エンジンの吸排気装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 13/02 20060101AFI20230906BHJP

   F02B 29/08 20060101ALI20230906BHJP

   F02M 35/108 20060101ALI20230906BHJP

【ＦＩ】

F02D13/02 F

F02B29/08 D

F02M35/108 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022030537

(22)【出願日】2022-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100174366

【弁理士】

【氏名又は名称】相原 史郎

(72)【発明者】

【氏名】小島 光高

(72)【発明者】

【氏名】石井 広司

【テーマコード（参考）】

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G092AA01

3G092AA05

3G092AA11

3G092AA17

3G092AB02

3G092AC02

3G092BA01

3G092BB02

3G092DA01

3G092DA10

3G092DC05

3G092FA02

3G092HA06Z

3G092HE03Z

(57)【要約】

【課題】インパルスバルブを適切に開弁させるように設定して、充填効率を大きく上昇させて出力を増加させるエンジンの吸排気装置を提供する。
【解決手段】吸気バルブ５０の上流側の吸気通路を開閉するインパルスバルブ２５を備えたエンジン１の吸排気装置であって、インパルスバルブ２５の開弁期間を、吸気バルブ５０の開弁期間より短く、かつ吸気バルブ５０の開弁期間内に設定するとともに、エンジン１の１サイクル当たりの、インパルスバルブ２５のリフト量の積分値である開口量を、排気バルブ６６の開口量より小さく、かつ排気バルブ６６の開口量を吸気バルブ５０の開口量より小さく設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気バルブと、排気バルブと、前記吸気バルブの上流側で吸気通路を開閉するインパルスバルブと、を備えたエンジンの吸排気装置であって、
前記インパルスバルブの開弁期間は、前記吸気バルブの開弁期間より短く、かつ前記吸気バルブの開弁期間内に設定されているとともに、
前記エンジンの１サイクル当たりの、前記インパルスバルブの開口量は前記排気バルブの開口量より小さく、かつ前記排気バルブの開口量は前記吸気バルブの開口量より小さく設定されていることを特徴とするエンジンの吸排気装置。

【請求項2】

前記インパルスバルブを開閉する場合に、前記インパルスバルブが開弁状態に維持される場合と比較して、前記吸気バルブの閉弁時期が遅角設定されるとともに、
前記吸気バルブの閉弁時期の遅角設定に合わせて、前記インパルスバルブの閉弁時期を遅角設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸排気装置。

【請求項3】

前記インパルスバルブの開弁期間の中央位置は、前記吸気バルブの開弁期間の中央位置と同一にする
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの吸排気装置。

【請求項4】

前記吸気バルブの開弁期間を変更するバルブタイミング制御装置を備え、
前記インパルスバルブの開弁期間は、前記吸気バルブの開弁期間に合わせて変更される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジンの吸排気装置。

【請求項5】

前記インパルスバルブは、前記吸気バルブを駆動するカムシャフトから伝動部材を介して同期駆動される
ことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの吸排気装置。

【請求項6】

前記エンジンは４気筒であって、
前記排気バルブは、前記インパルスバルブが開弁状態に維持される場合と比較して、閉弁時期が遅角設定されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエンジンの吸排気装置。

【請求項7】

前記エンジンは、シリーズモードが可能なハイブリッド車に搭載され、所定回転速度以下で運転する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のエンジンの吸排気装置。

【請求項8】

前記吸気バルブと前記インパルスバルブとの間の前記吸気通路の内壁に、外部との熱交換を阻害する断熱材を備えた
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のエンジンの吸排気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は吸気通路にインパルスバルブを備えたエンジンの給排気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンの吸気通路に備えられて、吸気に脈動を発生させるインパルスバルブが知られている。インパルスバルブは、エンジンの作動に合わせて通路の流路断面積を変化させることで、吸気圧に脈動を発生させてエンジンの充填効率を高める。
特許文献１には、インテークマニホールドにインパルスバルブを備えたエンジンが開示されている。特許文献１では、インパルスバルブは、エンジンコントロールユニットによって作動制御され、吸気弁の開弁期間内で開弁するように設定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－５３６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようにインパルスバルブを備えたエンジンにおいては、インパルスバルブの開閉期間の設定によって、エンジンの充填効率が大きく変化することが予想される。したがって、エンジンの充填効率を上昇させるために、インパルスバルブの適切な開弁期間を設定する手法が要求されている。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、充填効率を大きく上昇すべく、インパルスバルブを適切な開弁期間に設定するエンジンの吸排気装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するため、本発明に係るエンジンの吸排気装置は、吸気バルブと、排気バルブと、前記吸気バルブの上流側で吸気通路を開閉するインパルスバルブと、を備えたエンジンの吸排気装置であって、前記インパルスバルブの開弁期間は、前記吸気バルブの開弁期間より短く、かつ前記吸気バルブの開弁期間内に設定されているとともに、前記エンジンの１サイクル当たりの、前記インパルスバルブの開口量は前記排気バルブの開口量より小さく、かつ前記排気バルブの開口量は前記吸気バルブの開口量より小さく設定されていること特徴とする。

【0006】

これにより、インパルスバルブの開弁期間が吸気バルブの開弁期間より短く、かつ吸気バルブの開弁期間内に設定されていることで、吸気工程中に吸気通路に負圧の圧力波を発生させ、インパルスバルブの上流側で反射して正圧となった圧力波により次サイクルでの筒内への吸気の流入を促進させて、充填効率を向上させる。
インパルスバルブの開口量が排気バルブの開口量より小さく設定されていることで、エンジン筒内及び吸気通路を密閉する期間を長くすることができ、吸気工程中にエンジン筒内及び吸気通路に負圧を大きく発生させることができ、インパルスバルブによる効果を大きく得ることができる。また、吸気バルブの開口量が排気バルブの開口量より大きく設定されていることで、吸気バルブの開弁時には吸気抵抗を低下させ、充填効率を更に向上させる。

【0007】

好ましくは、前記インパルスバルブを開閉する場合に、前記インパルスバルブが開弁状態に維持される場合と比較して、前記吸気バルブの閉弁時期が遅角設定されるとともに、前記吸気バルブの閉弁時期の遅角設定に合わせて、前記インパルスバルブの閉弁時期を遅角設定するとよい。
これにより、吸気バルブとともにインパルスバルブの閉弁時期を遅角して、インパルスバルブの開弁期間を長く設定することができる。したがって、高回転域でのエンジンの出力トルクを上昇させることができる。

【0008】

好ましくは、前記インパルスバルブの開弁期間の中央位置は、前記吸気バルブの開弁期間の中央位置と同一にするとよい。
これにより、吸気バルブの開弁からインパルスバルブが開弁するまでの期間を確保して、負圧の発生を促進させるとともに、吸気バルブの閉弁からインパルスバルブが閉弁するまでの期間を確保して吸気通路に反射してきた正圧を閉じ込め、次サイクルでの吸気の筒内への吸気の流入を十分に促進させることができる。

【0009】

好ましくは、前記吸気バルブの開弁期間を変更するバルブタイミング制御装置を備え、
前記インパルスバルブの開弁期間は、前記吸気バルブの開弁期間に合わせて変更されるとよい。
これにより、バルブタイミング制御装置によって吸気バルブの開弁期間を適切に変更することで、エンジンの出力トルクを向上させるとともに、インパルスバルブの開弁期間を吸気バルブの開弁期間に合わせて変更することで、吸気バルブの開弁期間が変更してもインパルスバルブの開弁期間を適切に設定して、インパルスバルブによる効果を確保することができる。

【0010】

好ましくは、前記インパルスバルブは、前記吸気バルブを駆動するカムシャフトから伝動部材を介して同期駆動されるとよい。
これにより、吸気バルブの開弁期間が変更されても、簡単な構造でインパルスバルブの開弁期間を吸気バルブの開弁期間に合わせて適切に設定することができる。
好ましくは、前記エンジンは４気筒であって、前記排気バルブは、前記インパルスバルブが開弁状態に維持される場合と比較して、閉弁時期が遅角設定されているとよい。

【0011】

これにより、エンジンが４気筒である場合に、排気バルブの開弁時期を遅角設定することで、排気干渉を押さえ、次サイクルでの吸気の筒内への吸気の流入を促進させることができる。
好ましくは、シリーズモードが可能なハイブリッド車に搭載され、所定回転速度以下で運転するとよい。

【0012】

これにより、インパルスバルブにより充填効率が向上する効果は、中低速回転域で大きく得られるので、シリーズモードでのエンジンのように中低速回転域で一定に運転するエンジンに好適なものになる。
好ましくは、前記吸気バルブと前記インパルスバルブとの間の前記吸気通路の内壁に、外部との熱交換を阻害する断熱材を備えるとよい。

【0013】

これにより、エンジンの熱により吸気温度が上昇することを抑え、エンジンの充填効率を向上させることができる。なお、インパルスバルブにより吸気通路に吸気が閉じ込められる時間が増加するので、この断熱材による効果を高く得ることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係るエンジンの吸気装置によれば、インパルスバルブの開口量が適切に設定され、充填効率を大きく向上させることができる。特に、中低回転域での充填効率を向上させることでき、例えばハイブリッド車のシリーズモードにおいて使用されるエンジンのように、中低速回転域で定常運転するのに好適なエンジンにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係るエンジンの吸気系の概略構造図である。

【図2】本実施形態のエンジンの右側面図である。

【図3】インパルスバルブを備えたエンジンにおける、クランク角度に対する各バルブのリフト量及び吸気系の圧力の推移の一例を示すグラフである。

【図4】インパルスバルブを備えたエンジンにおける、クランク角度に対する各バルブのリフト量及び吸気ポート内の吸気温度の推移の一例を示すグラフである。

【図5】本実施形態のエンジンにおけるインパルスバルブの開弁期間及びリフト量の設定例を示すグラフである。

【図6】インパルスバルブの開弁期間とリフト量の設定例を示すグラフである。

【図7】インパルスバルブの開弁期間の長さ及びリフト量が異なる設定例でのエンジンの回転速度と出力トルクとの関係を示すグラフである。

【図8】排気バルブの開弁期間及びリフト量の設定例を示すグラフである。

【図9】排気バルブの開弁期間とリフト量が異なる設定例でのエンジンの回転速度と出力トルクとの関係を示すグラフである。

【図10】エンジン回転速度に対するエンジンの出力トルクについて、インパルスバルブ、可変バルブタイミング機構、吸気ポート内樹脂加工の有無で比較したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン１の吸気系の概略構造図である。図１は、１つの気筒を上下前後方向に延びる面で切断し、右前方から視た縦断面斜視図である。図２は、本実施形態のエンジン１の右側面図である。
本発明の吸排気装置を採用した一実施形態であるエンジン１は、直列４気筒の４ストロークエンジンであり、車両に横置きに配置されている。気筒に対して車両前方側に吸気ポート４が延び、車両後方側に排気ポート６が延びるように配置されている。

【0017】

なお、以降の説明においては、車両に設置された際でのエンジン１の向きを使用して説明する。
図１、２に示すように、本実施形態のエンジン１には、シリンダヘッド２の前壁面３から前方かつわずかに上方に延びるように吸気ポート４が備えられている。また、エンジン１には、シリンダヘッド２の後壁面５から後方かつわずかに上方に延びるように排気ポート６が備えられている。

【0018】

シリンダヘッド２の前面には、吸気マニホールド１０（吸気通路）が配置されている。吸気マニホールド１０は、各気筒の吸気ポート４に接続される４個のブランチ管１１と、サージタンク１２とを備えている。
サージタンク１２は、エンジン１の上部前面に左右方向に延びるように配置されている。サージタンク１２の右部には図示しない吸気管が接続されており、吸気が導入される。

【0019】

エンジン１には、ＥＧＲ装置が備えられている。ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路２１と、図示しないＥＧＲバルブを備えている。ＥＧＲ通路２１は、エンジン１の排気ポート６に接続された排気マニホールド２２と吸気マニホールド１０とを接続する配管である。ＥＧＲバルブは、ＥＧＲ通路２１を開閉する開閉弁であり、エンジンコントロールユニット１００によって開度が制御される。

【0020】

ＥＧＲ通路２１は、サージタンク１２の右部、吸気管との接続部付近に接続されている。したがって、サージタンク１２の右部から流入した吸気は、ＥＧＲ通路２１から導入された排気（ＥＧＲガス）と混合しつつサージタンク１２内に流入する。
各気筒の吸気ポート４に接続された４本のブランチ管１１は、サージタンク１２の上部に左右方向に並ぶように接続されている。更に、本実施形態では、サージタンク１２と各ブランチ管１１との接続部に、夫々インパルスバルブ２５が備えられている。

【0021】

インパルスバルブ２５は、ポペットタイプの開閉弁であり、サージタンク１２とブランチ管１１との接続部を開閉するように配置される。インパルスバルブ２５は、上方に向かってわずかに前方に傾斜して上下方向に延びるように配置されたインパルスバルブシャフト２６と、インパルスバルブシャフト２６の下端に備えられた弁体２７と、弁体２７を開方向に付勢するインパルスバルブスプリング２８と、を備えている。

【0022】

インパルスバルブシャフト２６の上端部は、サージタンク１２の上方で左右方向に延びるように配置されたインパルスバルブカムシャフト３０に設けられたカム３１によって下方に押される。これにより、インパルスバルブカムシャフト３０の回転に応じて、インパルスバルブシャフト２６が上下動し、弁体２７が開閉駆動する。
吸気マニホールド１０は、サージタンク１２を形成する樹脂製のロアケース１０ａと、ブランチ管１１を形成するアルミ製のアッパーケース１０ｂによって構成されている。

【0023】

アッパーケース１０ｂは、更にインパルスバルブカムシャフト３０を収納する筒状のインパルスバルブカムシャフトケース３５と、インパルスバルブシャフト２６及びインパルスバルブスプリング２８を収納する４本のインパルスバルブケース３６と、を有している。インパルスバルブケース３６は、インパルスバルブカムシャフトケース３５とサージタンク１２とを接続するように構成されている。

【0024】

エンジン１のシリンダヘッド２の前側には、吸気ポート４に燃料を噴射する燃料噴射弁４０が備えられている。燃料噴射弁４０は、各吸気ポート４の上部に左右方向に並んで４個備えられており、シリンダヘッド２の前壁面３と吸気マニホールド１０のアッパーケース１０ｂとの間に囲まれた空間に配置されている。各燃料噴射弁４０には、シリンダヘッド２の前壁面３と吸気マニホールド１０のアッパーケース１０ｂとの間に囲まれた空間内で左右方向に延びるように配置されたデリバリパイプ４１から燃料が供給される。

【0025】

インパルスバルブカムシャフト３０の右端部は、インパルスバルブカムシャフトケース３５から外方に突出している。インパルスバルブカムシャフト３０の右端部には、ベルト４５（伝動部材）を掛け回すためのプーリー４６が備えられている。
一方、エンジン１の吸気バルブ５０を駆動する吸気カムシャフト５１（カムシャフト）の右端部には、可変バルブタイミング機構５２（バルブタイミング制御装置）が備えられている。吸気カムシャフト５１は、エンジン１の図示しないクランクシャフトからタイミングベルトを介して駆動される。可変バルブタイミング機構５２は、例えば電動アクチュエータを内蔵し、タイミングベルトによって回転駆動される内蔵のプーリーから吸気カムシャフト５１に伝達する回転の位相を変化させる。

【0026】

吸気カムシャフト５１の右端部と可変バルブタイミング機構５２との間には、プーリーを備えた図示しないアダプタシャフトが吸気カムシャフト５１と同軸に備えられている。アダプタシャフトのプーリーとインパルスバルブカムシャフト３０のプーリー４６とはベルト４５（伝動部材）によって連結されている。したがって、エンジン１のクランクシャフトの回転は、タイミングベルト、可変バルブタイミング機構５２及びアダプタシャフトを介して吸気カムシャフト５１を回転駆動するように伝達するとともに、アダプタシャフトからベルト４５を介してインパルスバルブカムシャフト３０を回転させる構造になっている。

【0027】

エンジン１のシリンダヘッド２の右側壁５５には車両後方に延びるブラケット５６が固定されている。ブラケット５６の後端部はインパルスバルブカムシャフトケース３５の右側部に固定されている。また、ブラケット５６の中間部には、アイドラープーリー５７の軸部が支持されている。ブラケット５６の前端部とインパルスバルブカムシャフトケース３５とは固定位置が調整可能であって、ブラケット５６とシリンダヘッド２との固定部を回転中心としてブラケット５６の前部を上方に移動させて固定することで、アイドラープーリー５７は、ベルト４５を上方に押し付けて、ベルト４５の撓みを減少させる効果を有する。

【0028】

更に、吸気ポート４には、樹脂製の筒体６０（断熱材）が挿入されている。即ち吸気ポート４の内壁面が外部と熱交換を阻害するように、断熱性の高い樹脂性になっている。
また、エンジン１のシリンダヘッド２には、吸気カムシャフト５１と平行に排気カムシャフト６５が備えられている。排気カムシャフト６５は、各気筒の排気ポート６に備えられた排気バルブ６６を駆動するためのカムが備えられている。排気カムシャフト６５も吸気カムシャフト５１と同様に、エンジン１のクランクシャフトからタイミングベルトを介して駆動される。

【0029】

エンジンコントロールユニット１００は、エンジン１の作動を制御する制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、タイマ及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。
エンジンコントロールユニット１００の入力側には、クランク角センサやスロットルポジションセンサ等の各種センサ等から検出情報を入力し、燃料噴射弁４０、図示しない点火プラグ、電子制御スロットルバルブ、ＥＧＲバルブ等のエンジン１の各種機器、及び可変バルブタイミング機構５２のアクチュエータを作動制御する。

【0030】

次に、図３、４を用いて、インパルスバルブ２５による作動原理（一般的な作用）について簡単に説明する。
図３、４は、本実施形態のように吸気マニホールド１０のブランチ管１１（ランナー）毎にポペットバルブであるインパルスバルブ２５を備えたエンジン１において、一定の回転速度（例えば１５００rpm）で運転した場合での、各気筒におけるクランク角度に対する各バルブ（吸気バルブ５０、排気バルブ６６、インパルスバルブ２５）のリフト量の１サイクルでの推移の一例を示している。更に図３は各圧力（筒内圧Ｐc、吸気ポート圧Ｐi）の推移を示し、図４は吸気ポート内ガス温度Ｔiの推移を示している。図３、４において、Ｖａが排気バルブ６６、Ｖｂが吸気バルブ５０、Ｖｃがインパルスバルブ２５のリフト量を示す。また、各圧力及び吸気ポート内ガス温度については、実線がインパルスバルブ２５を備えた場合、破線がインパルスバルブ２５を備えていない場合を示す。なお、各バルブのリフト量については、図３と図４とで比率が異なって記載されているが同一の値である。

【0031】

図３に示すように、インパルスバルブ２５を備えたエンジンでは、インパルスバルブ２５の開弁期間を吸気バルブ５０の開弁期間に対して短くし吸気バルブ５０の開弁期間内に設定することで、吸気行程開始後にピストンが下がるに従って、筒内に負圧が発生し圧力波が発生する（図３中のａ）。
その後，吸気行程途中でインパルスバルブ２５を開弁する。これにより、吸気ポート４と筒内の圧力差によって吸気が高速で筒内に流入する。この際に発生する負圧波が上流側にあるサージタンク１２等で反射し，正圧波となって筒内に到達した時にインパルスバルブ２５を閉弁するように設定する。これにより、充填効率が向上する（図３中のｂ）。

【0032】

さらに，吸気ポート４に閉じ込められた正圧(図３中のｃ)で，次サイクルのバルブオーバーラップ期間中の吹き返しが抑制される。したがって、掃気性が向上し、吸気ポート４内の吸気の温度が低下して（図４中のｄ）、耐ノック性が向上する。
次に、本実施形態のエンジン１における各バルブ（吸気バルブ５０、排気バルブ６６、インパルスバルブ２５）の開弁期間及びリフト量の詳細な設定について説明する。

【0033】

図５は、吸気バルブ５０、排気バルブ６６及びインパルスバルブ２５の、クランク角度に対するリフト量の設定例を示すグラフである。
図５において、Ｖａが排気バルブ６６、Ｖｂ群が吸気バルブ５０、破線で示すＶｃ群がインパルスバルブ２５を示す。
本実施形態のエンジン１では、排気バルブ６６におけるクランク角度とリフト量との関係は、図５のＶａに示すように一義的に設定されている。

【0034】

一方、上記のように吸気カムシャフト５１に可変バルブタイミング機構５２を備えているので、吸気バルブ５０におけるクランク角度とリフト量との関係は、図５のＶｂに示すように、所定範囲のクランク角度内で進遅角の制御が可能になっている。図５では、５段階の設定例を示している。
インパルスバルブ２５は、吸気カムシャフト５１と同期駆動するので、吸気バルブ５０の進遅角に合わせて進遅角する。例えば図５のＶｃに示すように、吸気バルブ５０の進遅角が５段階に設定されると、インパルスバルブ２５の進遅角も５段階に設定される。例えば図５において、吸気カムシャフトが最も進角した場合にインパルスバルブ２５も最も進角し、吸気カムシャフトが最も遅角した場合にインパルスバルブ２５も最も遅角するように設定される。なお、吸気バルブ５０が連続的に進遅角すれば、インパルスバルブ２５も連続的に進遅角する。

【0035】

本実施形態のエンジン１では、可変バルブタイミング機構５２によって、吸気バルブ５０を最も遅角させたときに、吸気バルブ５０の開弁を開始するクランク角度は、排気バルブ６６を閉弁するクランク角度よりわずかに進角したクランク角度に設定されている。即ち、吸気バルブ５０の開弁時期を変更しても、バルブオーバーラップ期間を有する。
図５に示すように、本実施形態ではインパルスバルブ２５の開弁期間は、吸気バルブ５０の開弁期間より短くし、吸気バルブ５０の開弁期間内とする。これは、上記のようにインパルスバルブ２５の作動原理から必要な公知の制御である。

【0036】

更に、インパルスバルブ２５の開弁期間を吸気バルブ５０の開弁期間内とした上でできる限り大きくするとよい。これは、インパルスバルブ２５の開弁期間が高回転側の性能に大きく関与するためである。例えば吸気カムシャフト５１を、インパルスバルブ２５のないエンジン（インパルスバルブ２５を開弁状態に維持するような場合）に使用される通常カムよりも遅く閉じるカム（遅閉カム）を備えたものにすればよい。これにより、インパルスバルブ２５の開弁期間を遅角側に大きく取ることができる。

【0037】

ここで、例えば図６に示すように、インパルスバルブ２５の開弁期間の長さ及びリフト量を吸気バルブ５０の開弁期間内で、仕様１（Ｖｃ1）と仕様１よりも開弁期間が長くかつリフト量の大きい仕様２（Ｖｃ2）とで、エンジン１の出力トルクを実測して比較した。
すると、図７に示すように、インパルスバルブ２５を開閉制御する仕様１（Ｖｃ1）及び仕様２（Ｖｃ2）は、インパルスバルブ２５を開状態のまま維持する、即ちインパルスバルブ２５を有しない仕様０（Ｖｃ0）と比較すると低回転領域において出力トルクが大きく増加する。しかしながら、インパルスバルブ２５の開弁期間の長さ及びリフト量が比較的短い仕様１では、中高回転領域において出力トルクが大きく低下してしまう。詳しくは、仕様１のようにインパルスバルブ２５の開弁期間の長さ及びリフト量が短すぎると、中高回転領域においては、脈動の効果よりも開口部の大きさで吸気の流入が律速されるため充填効率が減少し、出力トルクが低下する。

【0038】

これに対し、インパルスバルブ２５の開弁期間の長さ及びリフト量が仕様１よりも大きい仕様２では、中高回転領域において出力トルクの低下が抑制される。
また、インパルスバルブ２５の開弁期間の中央位置は吸気バルブ５０の開弁期間の中央位置とほぼ同じとし、両バルブ５０、２５の開閉間隔をほぼ同一に、詳しくは吸気バルブ５０の開弁時期とインパルスバルブ２５の開弁時期との間隔と、吸気バルブ５０の閉弁時期とインパルスバルブ２５の閉弁時期との間隔をほぼ同一とするとよい。

【0039】

これは、上記のように筒内に負圧（圧力波）を発生させる作用と（図３中のａ）、吸気ポート４に正圧を閉じ込めさせる作用と、の両方を十分得るためのである。
本実施形態のように吸気バルブ５０の駆動系に可変バルブタイミング機構５２を備えたエンジン１では、可変バルブタイミング機構５２による吸気バルブ５０の進遅角に同期してインパルスバルブ２５を進遅角する。

【0040】

詳しくは、排気バルブ６６の開弁期間とインパルスバルブ２５の開弁期間とが重ならない程度にインパルスバルブ２５の進角量を制限させる。
これは、バルブオーバーラップ期間を大きくすることで吹き返しを抑制し、掃気が向上するため特に低回転時進角側に設定するが、インパルスバルブ２５が開弁すると吹き返し効果がなくなるため、これを回避するためである。

【0041】

一方、排気バルブ６６の開弁期間及びリフト量についても、インパルスバルブ２５よりも長く大きく設定する。言い換えると、排気バルブ６６の開口量（１サイクル当たりの開口面積の積分値）を、インパルスバルブ２５の開口量より大きくする。
筒内に負圧を発生させて圧力差を利用して筒内に新規に流入する自然吸気式のエンジン１では、吸気バルブの５０の開弁期間の長さ及びリフト量は、排気バルブの６６の開弁期間の長さ及びリフト量より大きい。そして、排気バルブ６６の開弁期間及びリフト量を、インパルスバルブ２５よりも長く大きく設定するのは、排気の際に筒内から既燃ガスを流出させる掃気性を向上させるためである。なお、掃気性が低下すると、既燃ガスが筒内に残り、新規の混合気が筒内に入り難くなり、出力低下を招く。

【0042】

但し、上記のように排気バルブの６６の開弁期間の長さ及びリフト量を、インパルスバルブ２５よりも長く＆大きくすることが望ましいが、４気筒であるエンジン１の場合は排気干渉を抑えた方が吹き返しを抑制する効果が増すため、排気バルブ６６の開弁時期を適宜短く設定するとよい。
図８、９には、本実施形態において、排気バルブ６６の開弁期間（クランク角範囲）とリフト量を変更した場合でのエンジン１の回転速度毎の出力トルクの実測例を示している。

【0043】

図８に示すように、基準の排気バルブ６６（Ｖａ0）に対し、排気バルブ６６の開弁期間（クランク角範囲）とリフト量を、乗数（例えばＶａ1では０．９５、Ｖａ2では０．９０、Ｖａ3では０．８５、Ｖａ4では０．８０）を積算した値に設定する。
すると図９に示すように、基準の開弁期間に設定された排気バルブ６６（Ｖａ0）よりも、開弁期間を短く設定した排気バルブ（Ｖａ2）では、少なくとも中低回転域（１５００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍ）において、エンジン出力トルクが増加する。

【0044】

以上のように、インパルスバルブ２５開弁期間の中心を吸気バルブ５０の開弁期間の中心とほぼ同じとし、両バルブ５０、２５の開閉間隔をほぼ同一とすること、排気バルブ６６の開弁期間とインパルスバルブ２５の開弁期間とが重ならない程度にインパルスバルブ２５の進角量を制限させた上で、インパルスバルブ２５の開弁期間を大きく設定することで、エンジン１の出力、特に中低回転域でのエンジン出力トルクを増加させることができる。

【0045】

更に、排気バルブ６６の開弁期間を適宜短く設定することで、中低回転域において、エンジン出力トルクが更に増加する。但し、高回転域では逆にエンジン出力が低下するので、シリーズ式のハイブリッド車のように、発電機を中回転（所定回転速度）以下で運転する車両のエンジン１に好適なものになる。
更に、本実施形態では、吸気ポート４に樹脂製の筒体６０が挿入されているので、エンジン１の駆動時に吸気ポート４を通過する際にエンジン１の熱によって吸気温度が上昇することを抑制できる、これにより、エンジン１の充填効率を更に高めることができる。

【0046】

特に、本実施形態ではインパルスバルブ２５の閉弁時に吸気ポート４内に吸気を閉じ込めるので、吸気ポート４の内壁を樹脂製にして断熱させることで、吸気ポート４内のガス温度（吸気温度）を効果的に上昇することを抑え、充填効率を更に向上させることができる。
図１０は、エンジン回転速度に対するエンジン１の出力トルクについて、インパルスバルブ２５、可変バルブタイミング機構５２、吸気ポート内樹脂加工（筒体６０）の有無で比較したグラフである。

【0047】

図１０中に記載された＋点が本実施形態のように、インパルスバルブ２５、可変バルブタイミング機構５２及び筒体６０を有するエンジン１での出力トルクを示す（Ａ）。また、◇点がインパルスバルブ２５及び筒体６０を有するエンジン（Ｂ）、矩形状の点がインパルスバルブ２５及び可変バルブタイミング機構５２を有するエンジン（Ｃ）、×点がインパルスバルブ２５を有するエンジン（Ｄ）、□点が筒体６０を有するエンジン（Ｅ）、〇点がインパルスバルブ２５、可変バルブタイミング機構５２及び筒体６０のいずれも有しないエンジン（Ｆ）での出力トルクを示す。

【0048】

図１０に示すように、エンジン回転数（エンジン回転速度）が５０００rpm弱以下では、インパルスバルブ２５、可変バルブタイミング機構５２及び筒体６０のいずれか１つを有することでエンジンの出力トルクが増加し、これらを組み合わせることで更にエンジンの出力トルクが増加する。本実施形態のように、インパルスバルブ２５、可変バルブタイミング機構５２及び筒体６０（吸気ポート内樹脂加工）を有するエンジン１は、エンジン回転数が５０００rpm弱以下において、出力トルクが最も大きい。そして、シリーズ式の走行モードが可能なプラグインハイブリッド車やハイブリッド車では、エンジン回転数が５０００rpm弱以下に設定されるので、この使用範囲に適した出力トルクの高いエンジンにすることができる。

【0049】

なお、本発明は上記実施形態に限定するものではない。例えば上記のエンジン１は可変バルブタイミング機構５２を備えているが、可変バルブタイミング機構５２を備えておらず吸気バルブ５０の開弁時期が一定のエンジンにも本発明を適用することができる。
また、上記の各種制御については、一部を実行してもよい。少なくとも本発明は、インパルスバルブ２５の開弁期間が、吸気バルブ５０の開弁期間より短く、かつ吸気バルブ５０の開弁期間内に設定されていることを前提として、エンジンの１サイクル当たりの、インパルスバルブ２５の開口量（開口面積（≒リフト量）の積分値）が排気バルブ６６の開口量より小さく、かつ排気バルブ６６の開口量が吸気バルブ５０の開口量より小さく設定されればよい。

【0050】

本発明は、例えばシリーズモードが可能なハイブリッド車やプラグインハイブリッド車に搭載したエンジンに適しているが、その他の使用条件のエンジンにも適用することができる。

【符号の説明】

【0051】

１ エンジン
４ 吸気ポート
１０ 吸気マニホールド（吸気通路）
１１ ブランチ管（吸気通路）
２５ インパルスバルブ
４５ ベルト（伝動部材）
５０ 吸気バルブ
５１ 吸気カムシャフト（カムシャフト）
５２ 可変バルブタイミング機構（バルブタイミング制御装置）
６０ 筒体（断熱材）
６６ 排気バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】