JPH10509494A - 機関の改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 機関の圧縮比を低減しスーパーチャージャーの駆動力を高めるために吸気弁と排気弁のバルブタイミングが変更される。変形実施形態は、１または複数の排気弁を早期に開弁すること、および／または、１または複数の吸気弁を遅く閉弁すること、および／または、１または複数の吸気弁を吸気行程が終わる前に閉弁することを含んでいる。これは、弁を作動させるカム軸を駆動する複合タイミングホイールによりなされ、可変タイミングホイールは、特に、電気作動手段または油圧作動手段に応答して、弁の作動を進角または遅角させるように適合している。本発明は、更に、燃料噴射と、それに続く空気／燃料の混合気の圧縮において、混合気が前記円筒部材の中心軸から半径方向外側に押し出されるようにした圧縮点火機関用ピストンを提供する。このピストンは、頂面の縁部まで或いはその途中まで半径方向に広がる円錐状の頂面を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 機関の改良 技術分野 本発明は機関および機関の運転方法に関する。より詳細には、限定されないが 、本発明は内燃機関の構造および運転に関する。 背景技術 今日まで、機関の効率を高めるため、或いは、特性を変更して特定の効果を得 るために多くの技術が生み出されされてきた。上記効果には機関から排出される 汚染物質を低減することや、燃料効率を高めることが含まれている。従来技術は 種々の成功をおさめ、機関の効率を高めるために機関の特性を変更するため、或 いは、少なくとも有用な選択肢を公共に提供するための代替方法や構造を提供し てきた。 ＰＣＴ／ＮＺ９４／００１０９号国際公表には往復ピストン内燃機関が開示さ れており、この国際公表を本明細書の一体のものとして参照する。 本発明の更なる目的および利点は、例示のみの目的で記載される以下の説明か ら明らかとなる。 発明の開示 本発明によれば往復ピストン内燃機関が提供される。この内燃機関は、スーパ ーチャージャー、ターボチャージャー手段が配設されており、圧縮比を低減し、 かつ、スーパーチャージャーへの駆動力を高めるように適合してる。１または複 数の吸気弁のタイミングを 変化させ、好ましくは、１または複数の吸気弁を吸気行程を終える前に閉弁する ことにより各シリンダでの圧縮比が低減される。 他の実施形態では、本発明は加給器付の往復ピストン内燃機関を提供する。 好ましくは、スーパーチャージャーおよび／またはターボチャージャーにより 加給される。 更に他の実施形態では、本発明は、往復ピストン内燃機関において、１または 複数の排気弁を早期に開弁すること、および／または、１または複数の吸気弁を 遅く閉弁すること、および／または、１または複数の吸気弁を吸気行程が終わる 前に閉弁することを含むバルブタイミングを変更する方法を提供する。 好ましくは、１または複数の吸気弁を吸気行程が終わる前に閉弁することによ り、機関の圧縮比および／または加給を低減する。 好ましくは、バルブタイミングを変更する方法が、更に、クランク軸の回転に おいて実質的にピストンの下死点で１または複数の吸気弁を閉弁することを含ん でいる。 好ましくは、下死点後クランク軸の回転において１５度で、更に好ましくは、 下死点または下死点前で１または複数の吸気弁が開弁される。 好ましくは、吸気弁と排気弁の動作は、殆どまたは全くオーバーラップせず、 更に好ましくは、排気弁は下死点前約５０度で開弁する。 バルブタイミングを変更する方法が、更に、圧縮行程が開始する前まで１また は複数の吸気弁の閉弁が遅れることを含んでいる。 好ましくは、機関速度が高い場合に１または複数の吸気弁が圧縮行程の開始後 まで遅れる。 本発明の更なる特徴によれば、弁を動作させるカム軸を駆動する ための可変タイミング複合ホイールが提供される。 この複合ホイールは、好ましくは、カム軸の軸線上に配設されたハブと、前記 軸線回りの回転動作を前記ハブに伝達可能な回転駆動手段と、第１の作動手段と を具備している。前記ハブと、駆動手段と、作動手段が、同軸上に配設され、第 １の作動手段が前記軸線に沿って変位すると、前記ハブおよび前記回転駆動手段 が、共通の軸線回りに互いに相対的に回転する。 好ましくは、前記ハブが、前記カム軸から突き出した駆動軸と、第１の作動手 段に形成された雌形の係合手段と相補的に係合するように適合した雄形係合手段 とを有し、前記回転駆動手段が、前記第１の作動手段の外面と係合するように適 合した駆動ホイールを具備しており、前記第１の作動手段が前記ハブから軸方向 に変位すると前記回転駆動手段が互いに相対的に回転変位する。 代替実施形態において、カム軸は第１の作動手段の雄型係合手段と係合する雌 形の係合手段を具備している。 好ましくは、前記係合手段は、ピンまたは凹部と係合、作用する斜めのスプラ インまたは溝を具備している。 好ましくは、前記第１の作動手段は、油圧手段、電気手段、または機械手段に より軸方向に変位する。 好ましくは、前記第１の作動手段は円筒部材を具備しており、該円筒部材が外 面形成された係合手段と、一端または両端に形成された雌形軸係合凹部とを含ん で成る。 好ましくは、前記回転駆動手段は、軸方向に移動しないように拘束されている 。 好ましくは、前記第１の作動手段は、機関制御システムにより、速度および／ または負荷検知器により、若しくは、運転者により直接制御される。 更に、本発明の他の実施形態では、本発明は、中心軸と突出する面状の頂面と を有する円筒部材を具備するピストンであって、燃料噴射と、それに続く空気／ 燃料の混合気の圧縮において、混合気が前記円筒部材の中心軸から半径方向外側 に押し出されるようにした圧縮点火機関用ピストンを提供する。 好ましくは、前記頂面が、前記円筒部材の中心軸線に関して対称形の実質的に 凸状の円錐面を具備している。 好ましくは、前記凸状の円錐面は頂面において凸状の円錐面の縁と円筒部材の 縁の間に環状の実質的に平坦な部分が形成されるように、前記円錐形が半径方向 に途中まで広がっている。 好ましくは、前記ピストンおよび／またはシリンダは加給器付の機関で用いら れる。 好ましくは、前記ピストンは、圧縮行程の上端において、シリンダヘッドの表 面と、前記凸面を囲繞する前記環状の実質的に平坦な面との間の領域が無視しう る容積となり、圧縮行程の上端において前記２つの表面の間の実質的に全ての空 気が押し出されるように適合しているシリング内で移動する。 好ましくは、シリンダヘッドの表面と、前記凸面を囲繞する前記環状の実質的 に平坦な面との間の領域が無視しうる容積となる前記ピストンおよび／またはシ リンダは、低い加給の或いは加給しない機関で用いられる。 好ましくは、前記ピストンおよび／またはシリンダは既述のバルブタイミング 方法で用いられる。 好ましくは、前記複合ホイールにより前記バルブタイミングが制御される。 図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して本発明を更に詳細に説明するが、添付図面において 、 図１は、複合タイミングホイールの分解図である。 図２は、ピストンクラウンの輪郭を示す図である。 図３は、ピストンクラウンの斜視図である。 図４は、弁の逃げが形成されたピストンクラウンの略側面図である。 図５は、連結された二体式ピストンの断面図である。 図６は、ピストンの断面図である。 図７は、ピストンの断面図である。 図８は、原型ピストンの側面図である。 図９は、ピストンの断面図である。 図１０は、機関の起動、低速、高速運転のサイクル図である。 図１１は、可変吸気弁の動作のサイクル図である。 図１２は、可変排気弁の動作のサイクル図である。 図１３は、修正されたシリンダヘッドおよびピストンの略図である。 図１４は、作動中の修正されたピストンの断面図である。 発明を実施する最良の態様 図１０ａ−ｃから図１２ａ−ｂにおいて、ピストンの動きは、シリンダ頂部の 矢印により指示されている。閉弁は弁に接近する矢印により、開弁は弁から離反 する矢印により指示されている。 本発明は一般的に内燃機関の弁の開閉タイミングを変化させるための方法およ び装置、更にはこうした内燃機関で使用するシリンダに関する。こうした技術は 、スーパーチャージャーやターボチャージャーを組み込んだ改良に関連して試験 されている。種々の運転方 法で作動させた、ＰＣＴ／ＮＺ９４／００１０９号国際公表の形式の往復ピスト ン内燃機関との関連で多くの技術が説明される。 ＰＣＴ／ＮＺ９４／００１０９号国際公表に開示された形式の往復ピストン内 燃機関は、スーパーチャージャー装置およびターボチャージャー装置を組み込む ことにより修正される。この機関は、更に、スーパーチャージャーの駆動力を高 めながら圧縮比を低減するように修正される。これらの修正を受けた機関は燃料 効率が非常に改善されることが発見された。 圧縮比を下げる多量に加給することにより、燃料の燃焼のために利用される空 気が多くなり燃焼が効率的になる。また、サイクルのピーク温度が低くなり、燃 焼に必要な空気に対して過剰な空気を供給することにより、サイクルのピーク圧 力も低下する。こうした運転方法では、ＣＯ、炭化水素、ＮＯｘの排出が低減さ れる。 図１０、１１、１２に示すサイクル図において、吸気弁はシリンダヘッドの左 側に配設されており、排気弁はシリンダヘッドの右側に配設されている。 図１０ｂを参照すると、ターボチャージャーおよびスーパーチャージャーは、 直列に構成されており、吸気弁は、各シリンダのピストンが吸気行程を終える直 前に閉弁する。圧縮点火機関（すなわちディーゼル）との関連では、圧縮点火が 生じる圧力までシリンダ圧縮比を低下させ、かつ、圧縮比の低下をスーパーチャ ージャーからの予圧された空気をシリンダに供給することにより補償することが 望ましい。こうした構成では、機関から動力を受けるスーパーチャージャーが利 用される。 出願人は弁のオーバーラップを小さくしたスーパーチャージャー加給ディーゼ ル機関を実験で用いた。標準的な圧縮比である１６：１が約１３．５：１まで低 減された。スーパーチャージャーへの駆 動機構は動力比を高めるように修正された。ＰＣＴ／ＮＺ９４／００１０９号国 際公表の図７に示されているオーバーラップが１００度と比較して、オーバーラ ップを５０度とした。吸気弁は下死点（ＢＤＣ）の直前に閉弁するように設定さ れている。 標準的な構成において、機関の出力は、９１．５ブレーキ馬力（ｂｈｐ）であ った。既述のように修正することにより出力は１２５ｂｈｐとなった。修正され た構成では、例えば一酸化窒素の測定された排出量は低減され、燃料効率が高く なり、かつ、作動特性が円滑になった。 代替構成では、機関はスーパーチャージャーおよび／またはターボチャージャ ーを含むように修正された。こうした「加給」の目的は、圧縮行程および点火に 先立つ、シリンダに新気を供給する或いは吸気を供給する作動サイクルにおいて 、ピストンを下方に付勢する加給または吸気によりピストンに付加的な仕事を与 えることである。例えば、加給された空気は、約２０ｐｓｉ程度の圧力を有して おり、吸気行程でピストンに有効な仕事を与え、機関出力が増加する。 加給された空気の吸気は吸気弁のタイミングで制御される。これはシリンダへ の過大な加給を防止するためである。この例において吸気弁は、図１１ａに示す ようにクランク軸の回転においてピストン行程のＢＤＣ近傍で閉弁される。機関 負荷に依存して、これはＢＤＣ後クランク軸が１５度回転するまでに行うことが できる。これに対して、従来の加給式機関では、ＢＤＣ後約５０度、すなわちピ ストンが圧縮行程で上動しているときに閉弁されている。通常よりも早期に吸気 弁を閉弁することにより、圧縮行程のために低い加給レベルに戻すように加給を 緩やかになる。こうして、加給された圧力により、吸気サイクルの初期段階にあ るピストンを介して機関の クランク軸に仕事を加え、機関出力を増加させながら負の仕事が低減される。吸 排気弁は、殆どまたは全くオーバーラップせず、排気弁はＢＤＣ前約５０度で開 弁しターボチャージャーを十分に駆動して加給させる。この機関構成への加給さ れた吸気は、高いエネルギの排気を利用して供給される。こうした修正は、単位 体積の燃料当たりの出力を３５％まで高めることが知られている。 代替的なバルブタイミング方法が分析され、その機関効率および排気汚染物質 への影響が確かめられた。この目的のために出願人は、排気弁が通常よりも早く 開弁すれば圧縮温度が低下することを発見した。こうした運転方法を図１２ａ、 １２ｂに示す。部分負荷でターボ加給が低い場合、排気弁は図１２ａに示すよう に仕事行程の終了の近くで開弁する。全負荷でターボ加給が高い場合、排気弁は 図１２ｂに示すように仕事行程で早期に開弁することができる。この運転方法で の排気ガスを分析すると、ＮＯｘの含有が低減され、効果は低い機関速度で特に 明らかであった。圧縮温度が低いのはシリンダ温度が低いためであると考えられ る。これは、高温、高圧の排気ガスが、より短い時間シリンダ内に存在し、ピス トンがその仕事行程を終了する前に排気されることによる。 この運転方法では、排気弁はピストンが圧縮行程の最大速度に達した直後に開 弁される。これは、ピストンが仕事行程の終点に達する前のクランク軸が９０度 、或いは、代替的に、ピストンが仕事行程の終点に達する前のクランク軸が約４ ０から９０度で起きる。弁の特定のタイミングは、機関が高い圧力の仕事行程を 有しているか低い圧力の仕事行程を有しているかに依存している。 ターボチャージャーを組み込み、高い加給圧を吸気行程で利用して第2 の仕事 行程を生じさせ、かつ、高過ぎる圧縮圧力を防止するように加給圧を制御するこ とにより、失われた仕事行程のエネルギ の一部を回収することが可能となった。 機関速度が高い場合、排気弁を更に早期に開弁する必要はないであろう。これ は、機関速度に比例させて適切なクランク軸回転を遅らせることにより達成でき た。代替的に、或いは、上記技術と組み合わせて、機関負荷が高い場合には排気 弁を作動させるカム軸を進角させ、機関負荷が低い場合には遅角させる。 更に、バルブタイミングに関する変形実施形態を図１０ｃに図示する。これは 、ピストンが戻り動作（つまり圧縮行程）を開始した後まで吸気弁の閉弁が遅角 するようにした運転方法を含んでいる。これは、特に機関速度が高い場合にシリ ンダを効率的に充填するのに適している。本発明によれば、これは、機関速度ま たは機関負荷に比例させて、カム軸により少なくとも吸気弁の一部の作動タイミ ングを変更することにより行われる。これは、１または複数のカム軸を用いて達 成され、選択された弁が１つのカム軸により作動させられ、残りが１または複数 のクランク軸により作動させられる。 図１０ａを参照すると、ディーゼル機関の起動速度において、ピストンが吸気 行程に引き続いて戻り動作を開始した後まで、クランク軸はその作動を遅らせ、 かつ、１または複数の吸気弁の作動を遅らせる。これにより、起動圧縮が高めら れる。この方法は、火花点火機関では要求されない。圧縮点火機関が起動し、通 常の作動温度に達すると、機関速度が低い場合に、カム軸は、図１０ｂに示すよ うに、自動的に進角して１または複数の吸気弁をピストンの吸気行程の終了前に 閉弁する。機関速度が高くなると、カム軸は、クランク軸の動作に関して自動的 にその動作を遅らせる（図１０ｃ）。これにより、機関速度が高くなると１また は複数の吸気弁の閉弁が遅角する。これは、機関速度が高い場合にシリンダへの 吸気の充填を補助する。好ましい態様でのカム軸を制御する効果的な方法は、以 下に説明するように複合ホイールによるものである。 本発明は、更に、上述したバルブタイミングを可変とする装置を提供する。カ ム軸が、可変タイミング複合ホイールにより駆動される。図１に複合補ホイール を例示する。図１を参照すると、カム軸４の一端にハブ５が取着されている。回 転駆動ホイール３、作動手段１、２、カム軸４、ハブ５は同軸に配設されている 。回転駆動ホイール３は軸方向に拘束されている。作動手段は２つの構成要素に て図示されているが、然しながら、一体に形成しても良い。ハブ５は、斜めのス プライン６により、作動手段２に形成された相補状の雌形凹部（図示せず）に係 合する。回転駆動手段３は、斜めのスプライン溝７により、作動手段の外表面に 形成された斜めのスプライン８に係合する。雄雌の係合手段の配置は反対であっ てもよい。こうした修正は本発明の範囲内である。作動手段２は軸方向に移動す ることができる。この構成を考える場合、静止状態では、作動手段２が回転駆動 手段３の方へ軸方向に移動すると、係合により回転駆動手段が回転するとが理解 されよう。作動手段２が回転駆動手段３の方へ軸方向に移動することにより、ハ ブ５と作動手段２の雌形凹部とが係合し、カム軸が回転する。斜めのスプライン の向きにより、作動手段２が移動すると、回転駆動手段３およびカム軸４の間が 相対的に回転移動し、カム軸の遅角または進角が生じる。 作動手段２は、従来技術で知られている油圧手段または電気手段などにより制 御することができる。こうした制御は、機関自動制御手段または操作者により行 われる。回転駆動手段３は軸方向に拘束されており、従って、ハブ５と回転駆動 手段３との間の間隔は一定であり、駆動手段が回転するとハブ５によりカム軸に 伝達され、各々の相対的な回転位置は作動手段２の位置により変化する。 既述した複合ホイールは特に１または複数のカム軸とともに用い るのに適しており、上述した特定のバルブタイミングの変化をもたらす。１また は複数のカム軸が機関に装着され、カム軸の各々が選択された弁を作動させ、本 発明の複合ホイールと共働する。 本発明は、更に、図２、６、７、９、１４に示す修正されたピストンヘッドの 例を提供する。これらのピストン構成は、既述の修正された機関運転方法に適用 される。図３に示すように、ピストンの頂面に（シリンダの軸線を中心とした） 突出する円錐面が形成されている。図２ｃ、６に示す例では、ピストンの縁まで 全体に広がる円錐状の面が図示されている。図５、６、７を参照すると、このピ ストンは、ピストンが行程の端にあるときに噴射装置を収納するための小さな中 空領域５０、６０、７０を有している。図２ｂは、更に他の実施形態を図示して おり、ピストンクラウンには中空のスワール領域２０が形成されている。全ての 例で、ピストンの中心頂部は縁よりも実質的に高くなっている。 円錐状の面が空気を半径方向外側に燃料噴霧領域に押し出す。これにより、燃 料と空気の混合が改善され、燃焼ガスを機関の低温部に押しやり、ＮＯｘの生成 が低減される。既述の加給技術に関連して新規なシリンダが用いられるとき更な る改善がもたらされる。 同様に図２ａ、３、７には、突出した頂面２１を有するピストンが図示されて いる。頂面２１は円錐状を呈しており、スワール領域のために実質的に平坦な環 状ランド部を有している。図７の実施形態では、また、噴射装置のための凹部７ ０が形成されている。更に、このピストン構造における変形は図４に示す弁の逃 げを有している。 本明細書で説明したピストンは、全てピストンの端面から実質的に突き出した 中心部を有している。これにより、燃焼室が、ピストンとシリンダヘッドとシリ ンダの内面の間に形成される。この効果 は、圧縮された空気と燃料の混合気が、機関の構成要素上で停止せずに移動でき る、より広い空間が形成され燃焼が改善される。 図１４に修正されたピストンを図示する。平坦なランド部が参照番号１４４で 指示されている。燃料噴射装置１４２のための凹部が形成されている（破線で示 されている）。突出する中心部１４１により燃料噴霧１４０が半径方向外側に押 し出される。 更なる変形を図１３に示す。突き出した中心部１３１を有するピストン１３０ が、凹んだ燃焼室１３２を有するシリンダヘッドの方向へ移動している。吸気弁 および排気弁は、参照番号１３４、１３４にて各々指示されている。この実施形 態は、低圧ターボまたはターボ加給しない構成に適している。 行程の上端において、環状のランド部は、シリンダヘッドに同じ大きさで形成 された表面から狭い間隙を以て離間している。 この実施形態は、既述したように混合気の均一な膨張を維持しながら、圧縮さ れ高温となった気体が機関の構成要素と過剰に接触しないとの利点を有している 。 ピストン頂面の突出した中心部は一体的に形成され、或いは、従来技術で周知 の方法により取着される。図５に連結された二体式ピストンを図示する。この実 施形態では、上部部材がスカート５２に対して僅かに移動することができる。ピ ストンアームとピストンの長手の軸線との間の角度が最大となる位置で、ピトン ヘッド５１よりはむしろスカートを介して力が伝達される。これにより、ピスト ンの頂部部材の側部に作用する半径方向非対称の力が低減されるのでリングの摩 耗が低減される。 既述の説明において参照された構成要素は、個別には説明されていないが等価 物を含むものとする。 本発明の可能な実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明 の範囲と精神とを逸脱することなく改良および／または修正が可能であることは 当業者の当然とするところである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ２６４９６６ (32)優先日 1994年11月21日 (33)優先権主張国 ニュー・ジーランド（ＮＺ） (31)優先権主張番号 ２６４９７４ (32)優先日 1994年11月22日 (33)優先権主張国 ニュー・ジーランド（ＮＺ） (31)優先権主張番号 ２７００６８ (32)優先日 1994年12月５日 (33)優先権主張国 ニュー・ジーランド（ＮＺ） (31)優先権主張番号 ２７０４５０ (32)優先日 1995年２月３日 (33)優先権主張国 ニュー・ジーランド（ＮＺ） (31)優先権主張番号 ２７０４９６ (32)優先日 1995年２月15日 (33)優先権主張国 ニュー・ジーランド（ＮＺ） (31)優先権主張番号 ２７０５３１ (32)優先日 1995年２月20日 (33)優先権主張国 ニュー・ジーランド（ＮＺ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ， ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．４サイクル圧縮点火機関であって、スーパーチャージャーおよび／または ターボチャージャー手段を任意に含み、幾何学的圧縮非を低減するように適合し 、１または複数のピストンを含む機関において、 前記ピストンの各々が、中心軸と突出する面状の頂面とを有する円筒部材を具 備しており、燃料噴射と、それに続く空気／燃料の混合気の圧縮において、混合 気が前記円筒部材の中心軸から半径方向外側に押し出されるようになっている４ サイクル圧縮点火機関。 ２．前記円筒部材の各々が、その中心軸線に関して対称形の実質的に凸状の円 錐面を具備しており、頂面において凸状の円錐面の縁と円筒部材の縁の間に環状 の実質的に平坦な部分が形成されるように、前記円錐形が半径方向に途中まで広 がっている請求項１に記載の機関。 ３．前記円筒部材が、圧縮行程の上端において、シリンダヘッドの表面と、前 記凸面を囲繞する前記環状の実質的に平坦な面との間の領域が無視しうる容積と なり、圧縮行程の上端において、前記２つの表面の間の実質的に全ての空気が押 し出されるように適合している請求項１または２に記載の機関。 ４．平坦な燃焼室のルーフを備えている請求項１または２に記載の機関。 ５．シリンダの圧縮がバルブタイミングで制御され、かつ、吸気弁が開弁して いるとき、吸気の少なくとも一部を排気系に排出させるように、前記バルブタイ ミングが、ピストンが吸気行程の第１の部分を完了するまで排気弁の閉弁を遅ら せることにより、過剰な吸気を排気するように適合している請求項１から４の何 れか１項に記 載の機関。 ６．シリンダの圧縮が吸気弁の早期の閉弁により制御される請求項１から４の 何れか１項に記載の機関。 ７．前記燃焼室の各々の中心部に燃料噴射ノズルが配設されている請求項１か ら４の何れか１項に記載の機関。 ８．可変タイミング複合ホイールにおいて、 カム軸の軸線上に配設されたハブと、 前記軸線回りの回転動作を前記ハブに伝達可能な回転駆動手段と、 第１の作動手段とを具備して成り、 前記ハブと、駆動手段と、作動手段が、同軸上に配設され、第１の作動手段が 前記軸線に沿って変位すると、前記ハブおよび前記回転駆動手段が、共通の軸線 回りに互いに相対的に回転する可変タイミング複合ホイール。 ９．前記ハブが、前記カム軸から突き出した駆動軸と、第１の作動手段に形成 された雌形の係合手段と相補的に係合するように適合した雄形係合手段とを有し 、前記回転駆動手段が、前記第１の作動手段の外面と係合するように適合した駆 動ホイールを具備しており、前記第１の作動手段が前記ハブから軸方向に変位す ると、前記回転駆動手段が互いに回転変位する請求項８に記載の複合ホイール。 10．前記係合手段が、ピンまたは凹部と係合、作用する斜めのスプラインまた は溝を具備する請求項８または９に記載の複合ホイール。 11．前記第１の作動手段が、油圧手段、電気手段、または機械手段により軸方 向に変位する請求項８から１０の何れか１項に記載の複合ホイール。 12．前記第１の作動手段が円筒部材を具備しており、該円筒部材が外面形成さ れた係合手段と、一端または両端に形成された雌形軸係合凹部とを含んで成る請 求項８から１１の何れか１項に記載の複合ホイール。 13．前記回転駆動手段が、軸方向に移動しないように拘束されている請求項８ から１２の何れか１項に記載の複合ホイール。 14．前記第１の作動手段が、機関制御システムにより、速度および／または負 荷検知器により、若しくは、運転者により直接制御される請求項８から１３の何 れか１項に記載の複合ホイール。 15．前記円筒部材の各々の頂面が、円筒部材が行程の上端にあるときに動作し ている弁のための逃げが設けられるように形成されている請求項１から７の何れ か１項に記載の機関。 16．前記円筒部材の各々の頂面が、その中心軸線に関して対称形の凸状に突き 出した実質的に円錐形状の面を具備しており、円錐形状の面が円筒部材の縁まで 広がっている請求項１から７、１５の何れか１項に記載の機関。 17．前記円筒部材の各々の頂面は、円筒部材が圧縮行程を終えるとき頂面の中 心が実質的に噴射装置の直下にあり、かつ、頂面が中心から縁までが凹状をして おり、頂面の縁部が円筒部材の中心における頂面よりも低くなっている請求項１ から７、１５、１６の何れか１項に記載の機関。 18．前記円筒部材は、中心軸から外れた噴射装置または中心に配設された噴射 装置を収容できるように逃げが形成されている請求項７、１５から１７の何れか １項に記載の機関。 19．燃料噴射装置の噴霧の角度が、シリンダヘッドおよび円筒部材の頂面を実 質的に避けるようになっている請求項７、１５から１８の何れか１項に記載の機 関。 20．バルブタイミングが請求項８から１５の何れか１項に記載の複合ホイール により制御される請求項１から７、１７、１８の何れか１項に記載の機関。 21．前記円筒部材が連結されている請求項１から７、１５から２０の何れか１ 項に記載の機関。 22．仕事行程の一部が完了したときシリンダから高温排気ガスを掃気するよう に排気弁を早期に開弁し、 実質的に全ての排気エネルギの損失を回復するためにターボチャージャーを利 用し、 吸気行程において予圧された吸気によりピストンを押し下げ駆動して吸気サイ クルにおいて第２の仕事行程をつくり出し、 吸気行程が終了する前に吸気弁を閉弁することにより圧縮行程での圧力を緩和 することを含む機関の運転方法。 23．明細書および図面に実質的に記載されたバルブタイミング方法。 24．明細書および図面に実質的に記載されたバルブタイミングホイール。 25．明細書および図面に実質的に記載されたピストン。 26．明細書および図面に実質的に記載されたシリンダヘッド。 27．明細書および図面に実質的に記載された機関。