JP2002106357A

JP2002106357A - エンジンの運転特性可変装置

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Publication number: JP2002106357A
Application number: JP2000301842A
Authority: JP
Inventors: Seiji Matsumoto; 誠司松本; Yoshiyuki Unno; 佳行海野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2020-10-02
Also published as: JP3781961B2

Abstract

(57)【要約】【課題】広い回転速度域での過給効果を高めて吸気充
填効率を向上し、全運転域に渡る出力トルクのより一層
の平坦化を実現し得るエンジンの運転特性可変装置を提
供する。【解決手段】吸気弁（８ａ・８ｂ）の一部の作動特性
を段階的に変更可能とする弁作動特性可変手段（ＶＴ）
と、吸気通路の吸気特性を段階的に変更可能とする吸気
特性可変手段（ＳＡ）とを有する多気筒エンジンの運転
特性可変装置として、並列配置され且つ互いに独立した
複数の吸気通路(22a・22b・22c・22d)の中間部に、エンジ
ンの回転速度に応じて回転して吸気通路の上流側に設け
られた吸気集合室（２１）との間を短絡的に連通若しく
は遮断することができるロータリーバルブ（２６）を吸
気特性可変手段が備えており、低回転速度域では各気筒
の吸気弁の一部を休止させ、且つ長管吸気通路から吸気
を供給し、高回転速度域では全ての吸気弁を稼動し、且
つ短管吸気通路から吸気を供給し、中回転速度域では吸
気行程が連続しない気筒群の吸気通路同士を互いに連通
接続させるようにしてなるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの運転特
性可変装置に関し、特に複数の気筒の各々に設けられた
吸気弁のうちの少なくとも一部の作動特性を段階的に変
更可能とする弁作動特性可変手段と、吸気通路の吸気特
性を段階的に変更可能とする吸気特性可変手段とを有す
るエンジンの運転特性可変装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの回転速度範囲に応じて吸気弁
の一部の作動を休止させる弁作動変更機構と、同じくエ
ンジンの回転速度範囲に応じて吸気通路の管長を段階的
に変化させる吸気通路構成変更手段とを組み合わせるこ
とにより、エンジンの運転域の全域に渡って出力特性を
向上しようとした技術が、特公平７−３５７２７号公報
により公知となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
構成は、エンジンの回転速度に応じて吸気通路の長さを
２段階に切り換えるに止まり、その切換点には、少なか
らぬ出力トルクの谷が存在している。

【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
広い回転速度域での過給効果を高めて吸気充填効率を向
上し、全運転域に渡る出力トルクのより一層の平坦化を
実現し得るエンジンの運転特性可変装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明はその請求項１において、複数の気筒の
各々に設けられた吸気弁（８ａ・８ｂ）のうちの少なく
とも一部の作動特性を段階的に変更可能とする弁作動特
性可変手段（ＶＴ）と、吸気通路の吸気特性を段階的に
変更可能とする吸気特性可変手段（ＳＡ）とを有するエ
ンジンの運転特性可変装置を、前記吸気特性可変手段
は、並列配置され且つ互いに独立した複数の吸気通路
（２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄ）の中間部に、エン
ジンの回転速度に応じて回転して吸気通路の上流側に設
けられた吸気集合室（２１）との間を短絡的に連通若し
くは遮断することができるロータリーバルブ（２６）を
備え、低回転速度域では各気筒の前記吸気弁の一部を休
止させると共に、互いに隣接する吸気通路同士間を遮断
することによって形成される長管吸気通路から吸気を供
給し、高回転速度域では全ての吸気弁を稼動すると共
に、互いに隣接する吸気通路同士間を連通して各吸気通
路を前記吸気集合室に短絡することによって形成される
短管吸気通路から吸気を供給し、少なくとも中回転速度
域では吸気行程が連続しない気筒群の吸気通路同士を互
いに連通接続させるようにしてなることを特徴とするも
のとした。

【０００６】このようにすれば、先ず低回転速度域にあ
っては、管長の長い吸気単管を用いることにより、吸気
単管内を長周期で反転する圧力波を次の吸気弁の開弁時
期（吸気行程の初期）に同調させることができ、低回転
速度域に適した慣性過給効果が得られる。従って、一部
の吸気弁の作動を休止することによる燃焼室内の吸気流
速増速作用と相俟って、吸気充填量をより一層増大する
ことができる。

【０００７】そして高回転速度域にあっては、管長の短
い吸気単管を用いることにより、吸気単管内を短周期で
反転する圧力波を次の吸気弁の開弁時期に同調させるこ
とができ、高回転速度域に適した慣性過給効果が得られ
る。従って、全ての吸気弁を稼動することによる吸気抵
抗の低減作用と相俟って、燃焼室内の残留ガスを十分に
掃気して新気の充填量を増大することができる。

【０００８】さらに中回転速度域にあっては、吸気行程
の連続しない気筒同士間の吸気の動的過給（共鳴過給）
を得ることで吸気圧力を高めることができる。つまり、
吸気単管内の圧力波（負の圧力波）を他の気筒の吸気弁
の開弁時期（吸気行程の初期）に同調させ、その圧力波
（正の圧力波）の作用によって吸気の充填効率を高め、
弁作動特性可変手段出力の切換点に生じる出力トルクの
落ち込みを補填することができる。

【０００９】以上の如くして、エンジンの回転速度に応
じた吸気通路構成の変更と、これに対応する吸気弁作動
特性の変更との相乗効果により、全運転域に渡って出力
トルクを平坦化することができる。

【００１０】また本発明はその請求項２において、複数
の気筒の各々に設けられた吸気弁のうちの少なくとも一
部の作動特性を段階的に変更可能とする弁作動特性可変
手段と、吸気通路の吸気特性を段階的に変更可能とする
吸気特性可変手段とを有するエンジンの運転特性可変装
置を、前記吸気特性可変手段は、並列配置され且つ互い
に独立した複数の吸気通路の中間部に、エンジンの回転
速度に応じて回転して吸気通路の上流側に設けられた吸
気集合室との間を短絡的に連通若しくは遮断することが
できるロータリーバルブを備え、低回転速度域では前記
複数の気筒のうちの一部を休止させると共に、稼働気筒
の互いに隣接する吸気通路同士間を遮断することによっ
て形成される長管吸気通路から吸気を供給し、高回転速
度域では全ての気筒を稼動すると共に、互いに隣接する
吸気通路同士間を連通して各吸気通路を前記吸気集合室
に短絡することによって形成される短管吸気通路から吸
気を供給し、少なくとも中回転速度域では吸気行程が連
続しない気筒群の吸気通路同士を互いに連通接続させる
ようにしてなることを特徴とするものとした。

【００１１】このようにすれば、先ず一部の気筒の燃焼
を休止した状態おける低回転速度域にあっては、稼動気
筒における低回転速度域に適した慣性過給効果が得られ
る長い管長を備える吸気通路の設定が可能となり、吸気
充填量を増大して部分気筒稼動での出力トルク低下を補
い、且つ燃費を向上することができる。

【００１２】そして全気筒稼動の高回転速度域にあって
は、高回転速度域に適した慣性過給効果が得られる短い
管長の吸気通路を設定し、吸気充填量を増大して全気筒
稼動による出力トルクを向上すると共に、燃焼室内の残
留ガスの十分な掃気によって新気の充填量を増大するこ
とができる。

【００１３】さらに中回転速度域にあっては、吸気行程
の連続しない気筒同士間の吸気の動的過給（共鳴過給）
を得ることで吸気圧力を高めることができる。つまり稼
動する吸気単管内の圧力波（負の圧力波）を、休止気筒
の吸気管に連なる連通路により反転させて稼動する気筒
の次の吸気弁の開弁時期（吸気行程の初期）に同調さ
せ、その圧力波（正の圧力波）の作用によって吸気の充
填効率を高め、弁作動特性可変手段出力の切換点に生じ
る出力トルクの落ち込みを補填することができる。

【００１４】さらに本発明は、請求項３において、前記
ロータリーバルブは、円周を等間隔に仕切られて形成さ
れた仮想３面（３２ａ・３２ｂ・３２ｃ）を有し且つエ
ンジンの回転速度に応じて前記仮想３面の位置が切り換
えられるものであり、前記仮想３面のうちの少なくとも
１つに、互いに離間する２つの気筒の吸気ポート間を連
通する第１の通路（２９・３１）と、互いに隣接する２
つの気筒の吸気ポート間を連通する第２の通路（３０）
とが設けられることを特徴とするものとした。

【００１５】このようにすれば、互いに隣接する２つの
吸気通路同士間を連通する連通路と、互いに離間する２
つの吸気通路同士間を連通する連通路とを、ロータリー
バルブの内部に比較的簡単に形成することができ、ロー
タリーバルブを回転させるだけで、吸気特性を変化させ
ることが可能となる。また仮想３面のうちの少なくとも
一面に２つの連通路を備えることで、共鳴過給効果を容
易に得ることができる。従って、吸気通路を３段階に切
換可能とする吸気特性可変手段をコンパクトに構成する
ことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明について詳細に説明する。

【００１７】先ず、弁作動特性可変手段ＶＴの一例を図
１並びに図２を参照して説明する。図１において、吸気
カムシャフト１には、作動角及びリフト量が相対的に小
さい１つの低速カム２と、作動角及びリフト量が相対的
に大きい１つの高速カム３と、これら両カム２・３のベ
ース円に相当する直径の真円部４とが、互いに隣接して
一体形成されている。そして吸気カムシャフト１の下方
には、カムシャフト１と平行なロッカシャフト５上に、
３つのロッカアーム６ａ・６ｂ・７が互いに隣接して揺
動自在にかつ相対角変位可能に枢支されている。これら
のロッカアーム６ａ・６ｂ・７は、それぞれ低速カム
２、高速カム３、並びに真円部４に対応している。

【００１８】低速カム２並びに真円部４に対応する低速
ロッカアーム６ａ・６ｂは、基本的に同一形状をなし、
その各遊端に、閉弁方向へ常時ばね付勢された２つの吸
気弁８ａ・８ｂのステム端が当接している。また、高速
カム３に対応する高速ロッカアーム７は、図示されてい
ないばね手段によって高速カム３との摺接状態が常時維
持されている。

【００１９】互いに隣接する３つのロッカアーム６ａ・
６ｂ・７の内部には、それらを相対角変位し得る状態、
即ち低速モードと、一体的に揺動し得る状態、即ち高速
モードとに切換えるために、以下に詳述する連結切換機
構が設けられている。

【００２０】図１における左側の低速ロッカアーム６ａ
には、中央の高速ロッカアーム７側に開口する有底の第
１ガイド孔９が、ロッカシャフト５の軸線と平行に形成
され、かつその中に第１切換ピン１０が摺合している。
高速ロッカアーム７には、高速カム３のベース円部分が
カムスリッパに摺接する静止位置において第１ガイド孔
９と同心をなす第２ガイド孔１１が貫通して形成され、
かつその中に、第１切換ピン１０にその一端を当接させ
た状態の第２切換ピン１２が摺合している。図１におけ
る右側の低速ロッカアーム６ｂには、左側の低速ロッカ
アーム６ａと同様の実質的に有底の第３ガイド孔１３が
形成され、かつその中に、第２切換ピン１２の他端にそ
の一端を当接させた状態のストッパピン１４が摺合して
いる。ストッパピン１４は、圧縮コイルばね１５によっ
て高速ロッカアーム７側に常時弾発付勢されている。

【００２１】ロッカシャフト５内には、オイルパンから
汲み上げた潤滑油を供給するための２本の給油通路１６
ａ・１６ｂが形成されている。これらの内の一方１６ａ
は、第１ガイド孔９の底部に連通し、他方１６ｂは、ロ
ッカシャフト５と各ロッカアーム６ａ・６ｂ・７との
間、各カム２・３・４とカムスリッパとの摺接面、及び
カムジャーナル（図示せず）へ潤滑油を供給する通路
（図示せず）に連通している。

【００２２】上記の連結切換機構は、例えばエンジンの
運転状態に応じて電磁弁を開閉制御することにより、一
方の給油通路１６ａから第１ガイド孔９内の第１切換ピ
ン１０に作用させる油圧を断続させることによって作動
する。

【００２３】エンジンが所定の回転速度以下の低速モー
ドでは、第１切換ピン１０に油圧を作用させずにおけ
ば、各ピン１０・１２・１４が圧縮コイルばね１５の弾
発力によって各ガイド孔９・１１・１３にそれぞれ整合
した位置となる（図１参照）。この状態では、各ロッカ
アーム６ａ・６ｂ・７は互いに相対角変位可能である。
従って、高速カム３で駆動される高速ロッカアーム７
は、他のロッカアーム６ａ・６ｂに何ら影響を及ぼさ
ず、低速カム２のプロフィールによって揺動駆動される
一方の低速ロッカアーム６ａを介して一方の吸気弁８ａ
が開弁駆動され、真円部４に接触した他方の低速ロッカ
アーム６ｂは揺動しないので、これに対応した他方の吸
気弁８ｂは休止状態となる。

【００２４】エンジンが所定の回転速度以上の高速モー
ド時は、第１切換ピン１０に油圧を作用させると、第２
切換ピン１２及びストッパピン１４が圧縮コイルばね１
５の弾発力に抗して押し戻される。これにより、各ピン
１０・１２・１４が互いに隣り合うロッカアーム６ａ・
６ｂ・７同士間にまたがった状態となる（図２参照）。
従って、３つのロッカアーム６ａ・６ｂ・７が連結され
て一体的に揺動可能となり、中央の高速カム７のプロフ
ィールによって２個の吸気弁８ａ・８ｂが同時に開弁駆
動される。

【００２５】次に本発明が適用される吸気特性可変手段
ＳＡについて図３〜図８を参照して説明する。この吸気
特性可変手段ＳＡは、図３及び図４に示すように、直列
４気筒エンジンの１番気筒〜４番気筒（図示せず）の各
気筒にその一端が接続され、かつ単一の吸気集合室２１
にその他端が接続された互いに独立した４つの第１〜第
４吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄを並設して
なる吸気マニホールド２３を備えている。

【００２６】第１〜第４吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２
ｃ・２２ｄは、互いに略等長にされ、図４に示すよう
に、その全体が丸く湾曲した形状に形成されており、内
側に巻き込まれたその一端に、適宜な容積の吸気集合室
２１が接続されている。この吸気集合室２１は、これに
隣接して設けられる吸気ダクト２４と共に、湾曲した第
１〜第４吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄの内
周側の空間に抱持されている。

【００２７】第１〜第４吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２
ｃ・２２ｄの各々の中間部の内周壁には、正面視略矩形
をなす第１〜第４開口２５ａ・２５ｂ・２５ｃ・２５ｄ
が形成されており、これらの第１〜第４開口２５ａ・２
５ｂ・２５ｃ・２５ｄから第１〜第４吸気通路２２ａ・
２２ｂ・２２ｃ・２２ｄ内にその一部を露出させるよう
にして、また、その軸方向から見た場合に第１〜第４吸
気通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄ内にその一部を
突出させるようにして、単一体からなるロータリーバル
ブ２６が吸気マニホールド２３の内側に設けられてい
る。

【００２８】吸気集合室２１と吸気ダクト２４との間を
部分的に仕切る吸気マニホールドの本体壁２７には、ロ
ータリーバルブ２６の真円をなす仮想外周面の略１／３
円周面に対向する円弧面２８が形成されている。この円
弧面２８は、ロータリーバルブ２６を回転可能に支持す
ると共に、ロータリーバルブ２６内に形成される第１〜
第３連通室２９・３０・３１（後述する）を塞ぐ役目を
する。

【００２９】吸気ダクト２４には、スロットルボデイ
（図示せず）が連結されており、スロットルボディを経
て吸気ダクト２４内に流入した吸気は、吸気集合室２１
内に流入する。ここで吸気ダクト２４と吸気集合室２１
とは、図示されてはいないが、吸気集合室２１の長手方
向の中央部で連通しており、これにより、吸気集合室２
１から各気筒に至る第１〜第４吸気通路２２ａ・２２ｂ
・２２ｃ・２２ｄを含む各吸気通路長の等長化が図られ
ている。

【００３０】ロータリーバルブ２６は、図４に示すよう
に、その軸方向から見て周方向に等間隔に仕切られた仮
想３面３２ａ・３２ｂ・３２ｃをその外周に有してい
る。これら仮想３面のうちの第１面３２ａ側には、図３
及び図４に示されるように、全ての吸気通路２２ａ・２
２ｂ・２２ｃ・２２ｄの中間部同士間を連通する第１連
通室２９が設けられている。この第１連通室２９は、図
５に併せて示すように、仮想３面のうちの第２面３２ｂ
側において、第１、第４吸気通路２２ａ・２２ｄの第
１、第４開口２５ａ・２５ｄに合致するように形成され
た２つの連通口３３ａ・３３ｄと連通状態にあるので、
ロータリーバルブ２６が図３及び図４に示される回転位
置にあるとき、吸気集合室２１内の吸気は、これら第１
連通室２９および吸気集合室２１に面する２つの連通口
３３ａ・３３ｄを介してロータリーバルブ２６内を横断
し且つその軸と平行な方向に流れ、第１〜第４吸気通路
２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄにそれぞれ流出するこ
とができる。

【００３１】ところで、直列４気筒エンジンにおいて
は、一般に、１番気筒〜３番気筒〜４番気筒〜２番気筒
の順に点火される。従って、各気筒の吸気行程もこの順
となり、吸気行程が互いに連続しない気筒群は、１番、
４番気筒からなる両端気筒群と、２番、３番気筒からな
る中央気筒群とに分けられる。これより、吸気行程が互
いに連続しない気筒群における各気筒に一端がそれぞ接
続される一対の吸気通路は、両端気筒群の各気筒に各一
端が接続される第１、第４吸気通路２２ａ・２２ｄと、
中央気筒群の各気筒に各一端が接続される第２、第３吸
気通路２２ｂ・２２ｃとである。

【００３２】ロータリーバルブ２６の仮想３面のうちの
第２面３２ｂ側には、図５及び図６に示されるように、
吸気行程が互いに連続しない気筒群の各気筒に一端がそ
れぞれ接続される第１、第４吸気通路２２ａ・２２ｄ間
を連通する２つの第３連通室３１と、第２、第３吸気通
路２２ｂ・２２ｃ間を運通する第２連通室３０とが設け
られている。なお第３連通室３１は、前記した第１連通
室２９と重なり合っており、この第１連通室２９は、ロ
ータリーバルブ２６が図５及び図６に示される回転位置
にあるとき、吸気マニホールド２３の本体壁２７によっ
て閉鎖されており、その２つの連通口３３ａ・３３ｄに
連通する両端部分のみが、第１、第４開口２５ａ・２５
ｄを介して第１、第４吸気通路２２ａ・２２ｄに開放さ
れている。ここで第１連通室２９と第３連通室３１とは
重なり合っているので、ロータリーバルブ２６は、実質
的には第１連通室２９と第２連通室３０との２つの連通
室を有すると言える。

【００３３】第２連通室３０は、第１面３２ａ側と第２
面３２ｂ側とを第２、第３吸気通路２２ｂ・２２ｃにま
たがる長さ範囲において仕切る第１仕切壁３６と、第３
面３２ｃ側と第１面３２ａ側および第２面３２ｂ側とを
ロータリーバルブ２６の全長に渡って仕切る第２仕切壁
３７と、第１、第２吸気通路２２ｂ・２２ｃ間を仕切る
第３仕切壁３８と、第３、第４吸気通路２２ｃ・２２ｄ
間を仕切る第４仕切壁３９とによって囲まれて形成され
ている（図５参照）。

【００３４】第１仕切壁３６は、ロータリーバルブ２６
の仮想外周面を周方向に３等分して得られる正三角形の
１つの頂点と第２仕切壁３７の一方（図４における上
方）の端縁近傍との間にまたがり、中央の２つの吸気通
路２２ｂ・２２ｃの並列長に及ぶ長さを有している。

【００３５】第２仕切壁３７は、ロータリーバルブ２６
の仮想外周面を周方向に３等分して得られる正三角形の
２つの頂点間にまたがり、４つの吸気通路２２ａ・２２
ｂ・２２ｃ・２２ｄの並列長に及ぶ長さを有している。
そしてその外周面は、各吸気通路の内周面に円滑に連続
するようにされている。

【００３６】第３、第４仕切壁３８・３９は、第１仕切
壁３６の左右（以下方向は紙面に向かっての方向とす
る）両端縁にそれぞれ連設され、左側の２つの吸気通路
２２ａ・２２ｂ同士間および右側の２つの吸気通路２２
ｃ・２２ｄ同士間をそれぞれ遮断している。

【００３７】ロータリーバルブ２６の仮想３面のうちの
第３面３２ｃ側は、図７及び図８に示されるように、互
いに隣接する吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄ
同士間をそれぞれ遮断する仕切壁を有している、この仕
切壁は、これらの吸気通路同士間を互いに仕切る三日月
状をなす３つの第５仕切壁４０と、前記した第２仕切壁
３７とから構成されている。

【００３８】次に上記構成の吸気特性可変手段ＳＡの作
動要領について説明する。

【００３９】先ず、エンジンの回転速度が所定値以下の
状態では、図７及び図８に示されるように、ロータリー
バルブ２６の仮想３面のうちの第３面３２ｃ側が第１〜
第４吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄの第１〜
第４開口２５ａ・２５ｂ・２５ｃ・２５ｄに面するよう
に、ロータリーバルブ２６を回転させる。これにより、
互いに隣接する吸気通路同士間が第２、第５仕切壁３７
・４０によって全て遮断され、互いに完全に独立した長
い第１〜第４吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄ
が形成される（図９−Ａ参照）。そして、吸気集合室２
１内の吸気は、これらの長い第１〜第４吸気通路２２ａ
・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄの各端部に流入し、これらの
吸気通路の全長を流れて各気筒に供給される。このと
き、吸気集合室２１は、大気開放チャンバとして作用
し、ここが吸気圧力振動の反転室となり、燃焼室から吸
気集合室２１までの長い吸気通路内での低い固有振動数
の吸気圧力振動と、エンジンの低回転に基づく吸気弁の
長い開閉サイクルとが同調する。これにより、高い慣性
過給効果が得られるので全気筒について高い吸気充填効
率が得られ、出力トルクを向上させることができる（図
１０〜図１２の低速慣性領域）。

【００４０】このとき、吸気集合室２１には、ロータリ
ーバルブ２６の仮想３面のうちの第１面３２ａ側が面し
ているので、この第１面３２ａ側が有する第１連通室２
９の容積が付加されて吸気集合室２１の容積が増大し、
ここにおける吸気圧力振動の反転機能はさらに大きくな
り、上記の効果がさらに助長される。

【００４１】次に、エンジンの回転速度が所定の範囲内
にある状態では、図５及び図６に示されるように、ロー
タリーバルブ２６の仮想３面のうちの第２面３２ｂ側が
第１〜第４吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄの
第１〜第４開口２５ａ・２５ｂ・２５ｃ・２５ｄに面す
るようにロータリーバルブ２６を回転させる。これによ
り、吸気行程が互いに連続しない気筒群同士における各
気筒に一端がそれぞれ接続される両端の第１、第４吸気
通路２２ａ・２２ｄ間と、中央の第２、第３吸気通路２
２ｂ・２２ｃ間との中間部が、第２連通室３０並びに第
３連通室３１を介して相互に連通される（図９−Ｂ参
照）。

【００４２】そして、これら各一対の第１、第４吸気通
路２２ａ・２２ｄ、並びに第２、第３吸気通路２２ｂ・
２２ｃの第２連通室３０並びに第３連通室３１より上流
側の各部分の対同士が、各気筒群の共鳴管を構成し、各
吸気通路および各吸気連通部内を吸気圧力波が反転する
ことなく、同一気筒群における他の気筒の次の吸気行程
にその吸気圧力波を伝播させることができ、高い共鳴過
給効果が得られる。これにより、吸気行程が互いに連続
しない気筒群同士における各気筒について高い吸気充填
効率が得られ、出力トルクを向上させることができる
（図１０〜図１２の共鳴領域）。

【００４３】なおこの場合は、吸気集合室２１には、ロ
ータリーバルブ２６の仮想３面のうちの第３面３２ｃ側
が面し、吸気集合室２１と各吸気通路２２ａ・２２ｂ・
２２ｃ・２２ｄとの間を第２仕切壁３７が遮断してい
る。すなわち第２仕切壁３７は、互いに隣接する吸気通
路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄ同士間を遮断する遮
断壁の構成部材として、また、吸気集合室２１と各吸気
通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄとの間を遮断する
遮断壁として、両方に兼用されるので、ロータリーバル
ブ２６の内部構造が簡略化される。

【００４４】さらに、エンジンの回転速度が所定値以上
の高回転速度域にあっては、図３および図４に示される
ように、ロータリーバルブ２６の仮想３面のうちの第１
面３２ａ側が第１〜第４吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２
ｃ・２２ｄの第１〜第４開口２５ａ・２５ｂ・２５ｃ・
２５ｄに面するようにロータリーバルブ２６を回転させ
る。これにより、各吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・
２２ｄの中間部と吸気集合室２１とが、第１連通室２９
および２つの連通口３３ａ・３３ｄを介して短絡的に連
通される。

【００４５】従って、吸気集合室２１内の吸気は、各吸
気通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄの下流側のみの
短い部分を流れて各気筒に供給される（図９−Ｃ参
照）。このとき、各吸気通路２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・
２２ｄのロータリーバルブ２６より上流側の部分および
吸気集合室２１は、大気開放チャンバとして作用し、こ
こが吸気圧力振動の反転室となり、燃焼室から吸気集合
室２１までの短い吸気通路内での高い固有振動数の吸気
圧力振動と、エンジンの高回転に基づく吸気弁の短い開
閉サイクルとが同調する。これにより、高い慣性過給効
果が得られるので全気筒について高い吸気充填効率が得
られ、出力トルクを向上させることができる（図１０〜
図１２の高速慣性領域）。

【００４６】次に前記した弁作動特性可変手段ＶＴと吸
気特性可変手段ＳＡとの連携について図１０〜図１３を
参照して説明する。なお、各図において、２点鎖線は弁
作動特性可変手段ＶＴのみを用いた場合の出力特性を示
し、実線はそれぞれ吸気特性可変手段ＳＡの作用を付加
した場合の出力特性を示している。

【００４７】図１０に示すように、弁作動特性可変手段
ＶＴの一部休止モード（図１２のＡ領域）から全稼動モ
ード（図１０のＢ領域）への切換点において、吸気特性
可変手段ＳＡの低速モードである長管吸気通路での低速
域慣性過給から、中速モードの共鳴過給に切り換えるこ
とにより、管長の長い吸気単管内での低い固有振動数の
吸気圧力振動と、エンジンの低回転速度に基づく吸気弁
の長い開閉サイクルとが同調し、更に一方の吸気ポート
の吸気弁８ｂを休止することによって他方の吸気ポート
を通過する吸気流速が増大することとの相乗効果によ
り、特に低回転速度域での大きな慣性ピークを得ること
が可能となる。従って、２点鎖線で示す弁作動特性可変
手段ＶＴの切換点での出力トルクの落ち込みを補填し得
ると共に、実用域の燃費を向上することができる。

【００４８】図１１に示すように、弁作動特性可変手段
ＶＴを一部休止モード（図１１のＡ領域）から全稼動モ
ード（図１１のＢ領域）への切換点において、吸気特性
可変手段ＳＡの中速モードである共鳴過給から高速モー
ドである短管吸気通路での高速慣性過給に切り換えるこ
とにより、管長の短い吸気単管内での高い固有振動数の
吸気圧力振動と、エンジンの高回転速度に基づく吸気弁
の短い開閉サイクルとが同調し、更に全ての吸気弁８ａ
・８ｂが稼動することにより、吸気ポートにおける吸気
抵抗を抑制し、大量の吸気を燃焼室内に供給することと
の相乗効果により、特に高い回転速度域で大きな慣性ピ
ークを得ることが可能となる。従って、２点鎖線で示す
弁作動特性可変手段ＶＴの切換点での出力トルクの落ち
込みを補填し得ると共に、最高出力をより一層向上し得
る。

【００４９】図１２に示すように、弁作動特性可変手段
ＶＴの一部休止モード（図１２のＡ領域）から全稼動モ
ード（図１２のＢ領域）への切換を、吸気特性可変手段
ＳＡの中速モードである共鳴過給領域内で実行するもの
とすることにより、吸排気弁の開弁重合期間における吸
気圧力が殆ど上昇しない動的過給領域（共鳴過給領域）
で弁作動特性が切換えられることから、切換時のトルク
変動が小さく、更に動弁特性（一部休止／全稼動）切換
点の前後における出力トルクのピークを２つ得ることが
できる。従って、２点鎖線で示す弁作動特性切換点での
出力トルクの落ち込みを補填し得ると共に、出力トルク
をより一層平坦化することができる。

【００５０】弁作動特性可変手段ＶＴは、上述した一部
の吸気弁休止のみならず、一部気筒休止にも対応させる
ことができる。この場合は、図１３及び図１４に示すよ
うに、１番、２番気筒の高速カム３の両側に２つの真円
部４ａ・４ｂを配置し、所定値以下のエンジン回転速度
域では２つの気筒の吸気弁８ａ・８ｂの作動を共に完全
停止させるようにすると共に、３番、４番気筒には、図
１５及び図１６に示すように、高速カム３の両側に同一
形状の低速カム２ａ・２ｂを配置し、各気筒の２つの吸
気弁８ａ・８ｂの弁開度を、エンジン回転速度に応じて
同時に二段階に変化させるようにすれば良い。なお、連
結切換機構に関しては前記と同様なので詳細な説明は省
略する。

【００５１】これの場合も、上記一部弁休止の場合と同
様に、気筒休止モードから全気筒稼動モードへの切換前
後において、吸気特性可変手段ＳＡを低速モード（低速
慣性過給）から中速モード（共鳴過給）に切り換えるこ
とにより、管長の長い吸気単管内での低い固有振動数の
吸気圧力振動と、エンジンの低回転速度に基づく吸気弁
の長い開閉サイクルとが同調し、更に部分休止気筒（１
番、２番）により、稼動気筒（３番、４番）における吸
気通路を低回転速度域に適した通路形状に設定すること
が可能となり、その相乗効果により、特に低回転速度域
で大きな慣性ピークを得ることが可能となり、気筒休止
時の出力トルクの向上と燃費向上とを両立できる（図１
０参照）。

【００５２】弁作動特性可変手段ＶＴを一部気筒休止モ
ードから全気筒稼動モードへの切換点において、吸気特
性可変手段ＳＡを中速モード（共鳴過給）から高速モー
ド（高速慣性過給）に切り換えることにより、部分気筒
休止における回転速度の高い領域（中回転速度域）での
出力トルクを吸気特性の変更（共鳴過給）により向上さ
せることができ、部分気筒休止における稼動気筒の吸気
の充填効率（吸入効率）を高めることができ、低回転速
度域から中回転速度域までの広い運転領域で部分気筒休
止が可能となり、よって実用燃費の向上を図ることがで
きる（図１１参照）。

【００５３】気筒休止モードから全気筒稼動モードへの
切換を中速モード（共鳴過給）領域内で実行することに
より、吸排気弁の開弁重合期間における吸気圧力が殆ど
上昇しない動的過給領域（共鳴過給領域）で弁作動特性
を切換得られるので、切換におけるトルク変動も小さ
く、更に動弁特性（休止／稼動）切換点前後における出
力トルクのピークを２つ得ることができ、切換時の出力
トルクの落ち込みを少なくできる（図１２参照）。

【００５４】なお、慣性過給は、個々の気筒において吸
気行程中に生ずる負圧波が反転して自気筒の吸気行程終
期に作用する過給であり、開弁重合期間の圧力は殆ど変
動しない。また共鳴過給は、吸気行程が連続しない気筒
を同一群とする２つの群の吸気系を含む共鳴系におい
て、所定周期の連続的な圧力波が生じ、吸気行程中にあ
る他の気筒にその圧力波を作用させる過給であり、開弁
重合期間の圧力を高める。

【００５５】

【発明の効果】このように本発明の請求項１並びに２に
よれば、エンジンの回転速度に応じた吸気通路構成の変
更と、これに対応する吸気弁作動特性の変更との相乗効
果により、吸気の充填効率をより一層向上し、全運転域
に渡って出力トルクを平坦化する上に大きな効果を奏す
ることができる。また本発明の請求項３によれば、吸気
通路を３段階に切換可能とする吸気特性可変手段をコン
パクトに構成する上に大きな効果を奏することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】弁作動特性可変手段の低速モード状態時の概略
構成図

【図２】弁作動特性可変手段の高速モード状態時の概略
構成図

【図３】吸気特性可変手段の高速慣性過給状態時の概略
構成図

【図４】図３の吸気特性可変手段の側断面図

【図５】吸気特性可変手段の共鳴過給状態時の概略構成
図

【図６】図５の吸気特性可変手段の側断面図

【図７】吸気特性可変手段の低速慣性過給状態時の概略
構成図

【図８】図７の吸気特性可変手段の側断面図

【図９】各過給状態の模式的説明図

【図１０】低速域重視型の切換パターンを示す概念的な
出力トルク特性線図

【図１１】高速域重視型の切換パターンを示す概念的な
出力トルク特性線図

【図１２】中速域重視型の切換パターンを示す概念的な
出力トルク特性線図

【図１３】一部気筒休止エンジンの休止気筒用弁作動特
性可変手段の低速モード状態時の概略構成図

【図１４】一部気筒休止エンジンの休止気筒用弁作動特
性可変手段の高速モード状態時の概略構成図

【図１５】一部気筒休止エンジンの稼動気筒用弁作動特
性可変手段の低速モード状態時の概略構成図

【図１６】一部気筒休止エンジンの稼動気筒用弁作動特
性可変手段の高速モード状態時の概略構成図

【符号の説明】

ＶＴ弁作動特性可変手段ＳＡ吸気特性可変手段８ａ・８ｂ吸気弁２１吸気集合室２２ａ〜２２ｄ吸気通路２６ロータリーバルブ２９第１連通室３０第２連通室３２ａ・３２ｂ・３２ｃ仮想３面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｌ 13/00 ３０３Ｆ０１Ｌ 13/00 ３０３ＡＦ０２Ｂ 27/00 Ｆ０２Ｂ 27/00 ＢＦ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｊ 17/02 17/02 ＨＦ０２Ｍ 35/104 Ｆ０２Ｍ 35/10 １０２Ｒ１０２ＭＦターム(参考） 3G018 AA06 AB03 BA15 CB02 DA68 EA03 EA04 FA03 FA06 FA07 FA11 FA12 GA06 GA07 3G031 AA28 AB05 AC01 AD01 BA14 BA17 BB05 BB12 DA01 DA34 DA36 EA02 EA08 FA03 GA05 GA13 HA01 HA02 HA04 HA10 3G092 AA11 AA13 CB02 DA01 DA03 DA06 DC05 DG05 DG09 FA01 FA03 GA16 GA17 GA18 HE01Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の気筒の各々に設けられた吸気弁の
うちの少なくとも一部の作動特性を段階的に変更可能と
する弁作動特性可変手段と、吸気通路の吸気特性を段階
的に変更可能とする吸気特性可変手段とを有するエンジ
ンの運転特性可変装置であって、前記吸気特性可変手段は、並列配置され且つ互いに独立
した複数の吸気通路の中間部に、エンジンの回転速度に
応じて回転して吸気通路の上流側に設けられた吸気集合
室との間を短絡的に連通若しくは遮断することができる
ロータリーバルブを備え、低回転速度域では各気筒の前記吸気弁の一部を休止させ
ると共に、互いに隣接する吸気通路同士間を遮断するこ
とによって形成される長管吸気通路から吸気を供給し、高回転速度域では全ての吸気弁を稼動すると共に、互い
に隣接する吸気通路同士間を連通して各吸気通路を前記
吸気集合室に短絡することによって形成される短管吸気
通路から吸気を供給し、少なくとも中回転速度域では吸気行程が連続しない気筒
群の吸気通路同士を互いに連通接続させるようにしてな
ることを特徴とするエンジンの運転特性可変装置。
【請求項２】複数の気筒の各々に設けられた吸気弁の
うちの少なくとも一部の作動特性を段階的に変更可能と
する弁作動特性可変手段と、吸気通路の吸気特性を段階
的に変更可能とする吸気特性可変手段とを有するエンジ
ンの運転特性可変装置であって、前記吸気特性可変手段は、並列配置され且つ互いに独立
した複数の吸気通路の中間部に、エンジンの回転速度に
応じて回転して吸気通路の上流側に設けられた吸気集合
室との間を短絡的に連通若しくは遮断することができる
ロータリーバルブを備え、低回転速度域では前記複数の気筒のうちの一部を休止さ
せると共に、稼働気筒の互いに隣接する吸気通路同士間
を遮断することによって形成される長管吸気通路から吸
気を供給し、高回転速度域では全ての気筒を稼動すると共に、互いに
隣接する吸気通路同士間を連通して各吸気通路を前記吸
気集合室に短絡することによって形成される短管吸気通
路から吸気を供給し、少なくとも中回転速度域では吸気行程が連続しない気筒
群の吸気通路同士を互いに連通接続させるようにしてな
ることを特徴とするエンジンの運転特性可変装置。
【請求項３】前記ロータリーバルブは、円周を等間隔
に仕切られて形成された仮想３面を有し且つエンジンの
回転速度に応じて前記仮想３面の位置が切り換えられる
ものであり、前記仮想３面のうちの少なくとも１つに、互いに離間す
る２つの気筒の吸気ポート間を連通する第１の通路と、
互いに隣接する２つの気筒の吸気ポート間を連通する第
２の通路とが設けられることを特徴とするエンジンの運
転特性可変装置。