JP2009162170A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンピング損失の改善を図ることができる内燃機関を提供する。
【解決手段】吸気開閉弁８と排気開閉弁９とが同時に開いているオーバーラップ期間を変化させ、内部ＥＧＲを増減可能とする可変動弁機構３１を設け、吸気制御弁２０を主吸気通路１６のサージタンク１７との接続開口に近接した位置に設け、副吸気通路３４の、下流端を前記吸気通路１６に接続し、上流端を前記サージタンク１７に接続した４サイクル内燃機関。
気行程の後半以降とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の気筒の各気筒に接続された吸気通路にサージタンクを接続するとともに、該各吸気通路に吸気制御弁を介設した内燃機関に関する。

この種の内燃機関では、気筒内に横渦又は縦渦（以下、タンブルと記す）を生成させるために、吸気通路とは別に副吸気通路を、吸気制御弁をパイパスするように設ける場合がある（例えば、特許文献１参照）。

そして、気筒内で強いタンブルを形成するために、吸気制御弁をシリンダヘッドの吸気通路の下流端にできるだけ近づけて配置し、吸気通路の吸気制御弁から吸気開閉弁までの通路容積を小さくする構造を採用する場合がある。これにより吸気行程における副吸気通路からの空気量の割合を増やすことができ、強いタンブルの形成が可能となる。
特許第３３２９９３５号

ところで、前記従来の、吸気通路の吸気制御弁から吸気開閉弁までの通路容積を小さくする構造を採用した場合、強いタンブルは生成できるものの、吸気行程でのポンピング損失が増加するという問題が生じる。これは、吸気通路を吸気制御弁により閉じた状態で、副吸気通路のみから吸気を行うことに起因している。このようなポンピング損失を改善するには、吸気制御弁を所定開度開くことが考えられるが、このようにするとタンブルが弱くなって内部ＥＧＲの耐ＥＧＲ限界が低下し、燃費性能が低下するという懸念がある。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、ポンピング損失を改善できる内燃機関を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、複数の気筒と、該各気筒に接続された主吸気通路と、該主吸気通路の下流端に設けられた吸気開閉弁と、前記主吸気通路の上流端に接続されたサージタンクと、該サージタンクの吸込口に設けられたスロットル弁と、前記各主吸気通路に介設された吸気制御弁と、該吸気制御弁の開度を制御する吸気制御弁制御手段と、前記吸気制御弁をバイパスするように配設された副吸気通路とを備えた４サイクル内燃機関において、前記吸気開閉弁の開タイミングと排気開閉弁の閉タイミングとの少なくとも一方を変化させることにより吸気開閉弁と排気開閉弁とが同時に開いているオーバーラップ期間を変化させ、内部ＥＧＲを増減可能とする可変動弁機構を設け、前記吸気制御弁を前記各主吸気通路の前記サージタンクとの接続開口に近接した位置に設け、前記副吸気通路の、下流端を前記吸気通路に接続し、上流端を前記主吸気通路の吸気制御弁より上流側又は前記サージタンクに接続したことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の４サイクル内燃機関において、前記副吸気通路の下流端は、前記主吸気通路の下流端近傍に、かつ吸気流を縦渦又は横渦が生じるよう方向付けして気筒内に噴出させるように接続されていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の４サイクル内燃機関において、前記副吸気通路に、気筒側への吸気流のみを許容する逆止弁を配設したことを特徴としている。 請求項４の発明は、請求項１に記載の４サイクル内燃機関において、前記主吸気通路の前記吸気制御弁より下流側の通路容積を気筒容積の０．６〜１．０倍としたことを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１又は２に記載の４サイクル内燃機関において、前記吸気制御弁制御手段は、部分負荷運転域では、前記吸気制御弁を全閉とすることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項１又は２に記載の４サイクル内燃機関において、前記副吸気通路は、前記吸気開閉弁の近傍に接続された第１，第２分岐通路と、該第１，第２分岐通路を上流側にて集合するとともに前記サージタンクに接続された集合通路とを有し、該集合通路に、気筒側への吸気流のみを許容する逆止弁が介設されていることを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項６に記載の４サイクル内燃機関において、前記逆止弁は、前記副吸気通路のサージタンクへの接続開口に近接する位置に配置されていることを特徴としている。

請求項８の発明は、請求項１に記載の４サイクル内燃機関において、部分負荷運転域の少なくとも一部では、前記吸気開閉弁の閉じ時期を全負荷運転域での吸気開閉弁の閉じ時期より遅らせることを特徴としている。

請求項９の発明は、請求項８に記載の４サイクル内燃機関において、部分負荷運転域では、排気開閉弁の閉じ時期を全負荷運転域での排気開閉弁の閉じ時期より遅らせることを特徴としている。

ここで本発明では、図６に示すように、エンジン回転速度域を低，中，高速度域に分割するとともに、エンジン負荷を低，中，高負荷域に分割した場合、低速・低負荷、中速・低負荷、低速・中負荷、及び中速・中負荷運転域を部分負荷運転域（又は低中負荷運転域）と称し、残りの運転域を全負荷運転域（又は高負荷運転域）と称する。

請求項１の発明に係る内燃機関によれば、吸気制御弁を主吸気通路のサージタンクとの接続開口に近接した位置に、つまり主吸気通路の上流端部に設けたので、主吸気通路の容積を増大でき、また吸気行程における吸気開閉弁と排気開閉弁とが同時に開くオーバーラップ期間を変化させて内部ＥＧＲを増減可能としたので、主吸気通路内に、吸気行程前に多量の内部ＥＧＲを貯留でき、吸気行程の前半では、この主吸気通路内の内部ＥＧＲがそのまま気筒内に吸引されることとなり、ポンピング損失を低減できる。

請求項２の発明では、副吸気通路の下流端を主吸気通路の下流端近傍に、かつ吸気流を方向付けするように接続したので、特に吸気行程の後半において、気筒内に強い吸気流を噴出させることができ、その結果、吸気行程でのポンピング損失を低減しつつ、強いタンブルを生成でき、燃費性能を向上できる。

ここで本発明では、上述のように主吸気通路の容積を増大することにより、副吸気通路からの吸気流の実質的な噴出開始時期を吸気行程の後半以降としたので、副吸気通路からの空気流による強いタンブルは吸気行程の後半以降にならないと生じない。しかし強いタンブルが必要となるのは点火時期前後であり、換言すれば吸気行程の後半においてタンブルを生じることが重要である。本発明では、吸気行程後半に副吸気通路から吸気流を噴出させることができ、従ってタンブルの必要な時期に副吸気通路からの吸気流により気筒内にて強いタンブルを形成できる。

請求項３の発明では、副吸気通路に、気筒側への吸気流のみを許容する逆止弁を設けたので、吸気のポンピング損失をより一層確実に低減できる。部分負荷運転域ではスロットル弁が閉じられるため、主吸気通路には、他の気筒からの負圧がサージタンクを介して作用することとなる。そのため、従来の内燃機関では、オーバーラップ終了後、つまり排気開閉弁が閉じた後には前記負圧が作用するためポンピング損失が発生していた。本発明では、部分負荷運転域では、吸気制御弁を閉じることで、他の気筒の負圧が当該気筒の主吸気通路に作用するのを抑制でき、さらに副吸気通路に逆止弁を設けたので、他の気筒の負圧が当該気筒の副吸気通路を介して主吸気通路に作用することも防止でき、その結果より一層確実にポンピング損失を低減できる。

請求項４の発明では、主吸気通路の吸気制御弁より下流側の通路容積を気筒容積の０．６〜１．０倍と大きくしたので、主吸気通路内に、吸気行程の前半部において気筒内に吸引するのに必要な量の内部ＥＧＲを蓄えることができる。その結果、吸気行程の前半部でのポンピング損失を低減しつつ、吸気行程の後半での強い吸気流の噴出を実現でき、燃費性能を向上できる。

請求項５の発明では、部分負荷運転域では吸気制御弁を全閉としたので、ポンピング損失を低減しつつ、副吸気通路から必要な空気量を気筒内に供給することができ、強いタンブルを生成することができる。

請求項６の発明では、第１，第２吸気開閉弁の近傍に第１，第２分岐通路を接続したので、２つの副給気通路から吸気流が気筒内に噴射され、それだけ強いタンブルを生成できる。また第１、第２分岐通路を集合させた集合通路に前記逆止弁を介設したので、逆止弁が１個で済み、部品コストの増加を回避できるとともに、逆止弁の配置スペースが小さくて済む。

請求項７の発明では、前記逆止弁を、前記副吸気通路のサージタンクへの接続開口に近接する位置に配置したので、吸気通路の吸気制御弁から吸気開閉弁までの通路容積に加えて副吸気通路の通路容積も空気貯留容積として機能し、吸気行程の前半部において気筒内に吸引するのに必要な量の空気を蓄えることができる。

また逆止弁を、吸気開閉弁から離れた位置に配置したので、燃焼ガスによる高温に晒されることがなく、またＥＧＲガス中のカーボンなどが付着し難く、耐久性を確保できる。

請求項８の発明では、部分負荷運転域においては吸気開閉弁の閉じ時期を全負荷運転時の閉じ時期より遅らせたので、必要空気量を確保しつつ強いタンブルの生成が可能となり、部分負荷運転域での燃費を改善できる。

即ち、全負荷運転域では、吸入空気量が最大となるよう吸気開閉弁の開閉時期が設定されているが、低中負荷運転域では、全負荷閉時期より吸気開閉弁を遅く閉じても空気が逆流することはない。このため吸気制御弁を主吸気通路の、シリンダヘッドから離れた上流部に設けた場合にも、前記閉じ時期を遅らせることで強いタンブルの生成が可能となり、低負荷運転時の燃焼を改善できる。これは、ピストンの下死点以降まで気筒内に充分な負圧が存在するからである。また、吸気開閉弁の開時期をピストンの上死点より遅くすることで、吸気のポンピング損失を低減でき、かつ内部ＥＧＲ量を低減でき、低負荷運転時の燃焼の安定性を向上できる。

請求項９の発明では、部分負荷運転域においては排気開閉弁の閉じ時期を全負荷運転域での排気開閉弁の閉じ時期より遅らせたので、全負荷運転域では残留既燃ガス量を最小とし、かつ部分負荷運転域では内部ＥＧＲにより燃費を改善できる。

以下、本発明の実施形態の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図４は、本発明の第１実施形態による内燃機関を説明するための図であり、図１は内燃機関の概略構成図、図２は内燃機関の断面図、図３，図４は吸気開閉弁及び排気開閉弁の開閉タイミングの図である。

図において、１は４サイクル並列４気筒内燃機関を示している。該内燃機関１は、４つのシリンダボア（気筒）２ａが並列に形成されたシリンダブロック２の上合面にシリンダヘッド３を接続するとともに、該シリンダヘッド３の上合面にヘッドカバー(不図示)を装着し、前記シリンダブロック２の下合面に各気筒共通のクランク軸４が収容されたクランクケース（不図示）を接続した概略構造を有している。

前記シリンダブロック２の各シリンダボア２ａ内にはピストン５が摺動自在に配置され、各ピストン５はコンロッド６により前記クランク軸４に連結されている。

前記シリンダヘッド３の下合面の各シリンダボア２ａに対向する部分には、それぞれ燃焼凹部３ａが形成され、該燃焼凹部３ａ，シリンダボア２ａ及びピストン５の頂面で囲まれた空間が燃焼室７となっている。

前記シリンダヘッド３の各燃焼凹部３ａのクランク軸４を挟んだクランク軸直角方向一側には１つの吸気開口３ｂが、他側には１つの排気開口３ｃが形成されている。該吸気開口３ｂ及び排気開口３ｃには、それぞれ吸気開閉弁８，排気開閉弁９が配設され、該吸気，排気開閉弁８，９はそれぞれ吸気カム軸１０，排気カム軸１１により開閉駆動される。

前記シリンダヘッド３には、各シリンダボア２ａ毎に２本の点火プラグ１２，１２が前記燃焼凹部３ａ内に臨むよう装着されている。この各点火プラグ１２は、気筒軸線方向に見たとき、クランク軸４の中心を通るクランク軸線上で、かつ吸気，排気開閉弁８，９の両側に位置するように配置されている。

前記各シリンダボア２ａの吸気弁開口３ｂは吸気ポート３ｄによりシリンダヘッド３の一側壁に導出され、排気弁開口３ｃは排気ポート３ｅによりシリンダヘッド３の他側壁に導出されている。

前記各排気ポート３ｅには、それぞれ排気管１３が接続され、該各排気管１３の下流端は１本の排気合流管１４に接続されている。該排気合流管１４の中途部には排気ガスの浄化を行う触媒１５が介設されており、下流端にはマフラ（不図示）が接続されている。

前記各吸気ポート３ｄには主吸気管（主吸気通路）１６が接続され、該各主吸気管１６の上流端には各気筒共通のサージタンク１７が接続されている。該サージタンク１７には空気導入管１８が接続され、該空気導入管１８の上流側にはエアクリーナ１９が接続されている。

前記空気導入管１８のサージタンク１７近傍にはスロットル弁２３が介設されている。このスロットル弁２３は、空気導入管１８の通路面積を変化させる弁板２３ａを、該空気導入管１８を貫通するよう配置された弁軸２３ｂに固定した構造を有する。

前記シリンダヘッド３の各吸気ポート３ｄには１つの燃料噴射弁２１が装着されており、該各燃料噴射弁２１は、噴射口２１ａからの燃料が吸気開閉弁８の弁裏中心部に向けて噴射されるように配置されている。

前記内燃機関１は、排気行程から吸気行程における吸気開閉弁８の開タイミングと、排気開閉弁９の閉タイミングとを変化させることにより吸気開閉弁８及び排気開閉弁９が同時に開いているオーバーラップ期間Ｂを変化可能とする可変動弁機構３１を備えている。

この可変動弁機構３１は、前記吸気カム軸１０，排気カム軸１１を介して吸気開閉弁８，排気開閉弁９の開閉時期を連続的に変化させる駆動モータ等のアクチュエータ３０ａ，３０ｂと、該アクチュエータ３０ａ，３０ｂを駆動制御するＥＣＵ３３とを有する。該ＥＣＵ３３は、例えば低中負荷回転運転域では、吸気行程で吸気開閉弁８及び排気開閉弁９が同時に開いているオーバーラップ期間Ｂを設ける。これにより、排気ポート３ｅに流出した排気ガスの一部がピストン５の下降による負圧でシリンダボア２ａ内に再度引き戻され、該シリンダボア２ａ内に残留（内部ＥＧＲガス）する。

前記各主吸気管１６には、吸気制御弁２０が介設されている。この吸気制御弁２０は、前記主吸気管１６の上流端のサージタンク１７の近傍に配置されている。

前記吸気制御弁２０は、主吸気管１６の吸気通路面積を変化させる弁板２０ａに、各主吸気管１６を貫通するよう挿入された共通の弁軸２０ｂを固定した構造を有する。前記弁軸２０ｂの一端部には、各弁板２０ａを全開位置から全閉位置との間で開閉駆動する駆動モータ２９が接続されている。

前記内燃機関１は、前記各主吸気管１６に介設された吸気制御弁２０の開度を制御する前記ＥＣＵ（吸気弁制御手段）３３と、各主吸気管１６ごとに吸気制御弁２０をバイパスするよう配置された一対の副吸気管（副吸気通路）３４，３４とを備えている。

前記各副吸気管３４は、シリンダボア２ａ内で縦渦又は横渦の空気流Ａが生じるよう吸気流に方向付けして噴出させるものであり、各主吸気管１６の下側に、かつ該主吸気管１６に沿って配置されている。

前記各副吸気管３４の下流端口３４ａは、吸気ポート３ｄの、吸気開閉弁８上流側近傍に接続され、該吸気開閉弁８の傘裏部に指向している。前記各副吸気管３４の上流端口３４ｂは、前記吸気制御弁２０より上流側の前記サージタンク１７に接続されている。

前記各主吸気管１６の吸気制御弁２０から吸気開閉弁８までの下流側の通路容積Ｖ１は、前記燃焼室７形成するシリンダボア２ａの気筒容積Ｖ２の０．６〜１．０倍となっている。

前記ＥＣＵ３３は、部分負荷運転域（低中負荷運転域）では、吸気制御弁２０を全閉とするとともに、吸気開閉弁８の閉じ時期ａを全負荷運転域（高負荷運転域）での閉じ時期ｂよりθ１だけ遅らせるよう制御する。具体的には、吸気開閉弁８は、例えば、部分負荷運転域では、上死点（ＴＤＣ）後３３度で開き（点ｃ参照）、下死点（ＢＤＣ）後９３度で閉じる（点ａ参照）。一方、全負荷運転域では、上死点前２８度で開き（点ｄ参照）、下死点後３２度で閉じる（点ｂ参照）。これにより吸気開閉弁８は、部分負荷運転域では、全負荷運転域よりも６１度遅れて閉じる。なお、これらの開閉時期は１例に過ぎないことは言うまでもない。

またＥＣＵ３３は、部分負荷運転域では、排気開閉弁９の閉じ時期ｅを全負荷運転時の閉じ時期ｆよりθ３だけ遅らせるよう制御する。具体的には、排気開閉弁９は、例えば部分負荷運転域では、下死点前１２度で開き（点ｇ参照）、上死点後４８度で閉じる（点ｅ参照）。一方、全負荷運転域では、下死点前５６度で開き（点ｈ参照）、上死点後４度で閉じる（点ｆ参照）。これにより、前記排気開閉弁９は、部分負荷運転域では全負荷運転域よりθ４だけ遅れて開く。なお、これらの開閉時期は１例に過ぎないことは言うまでもない。

本実施形態によれば、各主吸気管１６をバイパスするよう配置された一対の副吸気管３４の下流端口３４ａを、主吸気管１６の、吸気開閉弁８上流側近傍に接続するとともに、上流端口３４ｂを吸気制御弁２０より上流側のサージタンク１７に接続し、副吸気管３４からの吸気流の実質的な噴出開始時期を吸気行程の後半以降としたので、具体的には主吸気管１６の吸気制御弁２０から吸気開閉弁８までの下流側の通路容積Ｖ１を気筒容積Ｖ２の０．６〜１．０倍としたので、吸気行程の前半では、主吸気管１６内の内部ＥＧＲ又は空気がそのままシリンダボア２ａ内に吸引されるので、それだけポンピング損失を低減できる。また吸気行程の後半では、シリンダボア内の圧力が低下するので副吸気管３４から強い吸気流Ａをシリンダボア２ａ内に噴出させることができる。その結果、吸気行程でのポンピング損失を低減しつつ、強いタンブルＡを生成でき、燃費性能を向上できる。

ここで、副吸気管３４からの強い空気流は、吸気行程の後半以降にならないと生じないが、強いタンブルが必要となるのは点火時期前後であり、換言すれば吸気行程の後半においてタンブルを生じることが重要である。本実施形態では、吸気行程後半に副吸気管３４から吸気流を噴出させることができ、従ってタンブルの必要な時期に副吸気管３４から強い吸気流を噴出させることができ、強いタンブルを形成でき、内部ＥＧＲの増量によるポンプ損失の低減と併せて燃費性能を向上できる。

本実施形態では、通路容積Ｖ１を気筒容積Ｖ２の０．６〜１．０倍としたので、主吸気管１６内に、シリンダボア２ａを略充満するのに必要な量の空気の一部を吸気行程前に蓄えることができる。その結果、従来の吸気制御弁をシリンダヘッドに近づけて配置する場合や吸気制御弁を所定開度開いて制御する場合に比べて低ポンピング損失で充分な強いタンブルが得られる。

本実施形態では、部分負荷運転域では吸気制御弁２０を全閉としたので、副吸気管３４から必要な量の空気をシリンダボア２ａ内に、より確実に供給することができ、強いタンブルＡを生成することができる。

本実施形態では、部分負荷運転域では、吸気開閉弁８の閉じ時期ａを全負荷運転時の閉じ時期ｂよりθ１だけ１遅らせるようにしたので、必要空気量を確保しつつ強いタンブルの生成が可能となり、部分負荷運転域での燃費を改善できる。即ち、全負荷運転域では、吸入空気量が最大となるよう吸気開閉弁８の開閉時期が設定されているため、吸気開閉弁８の閉時期を遅らせると空気の逆流の問題が生じる。一方、部分負荷運転域では、全負荷運転域より吸気開閉弁８を遅く閉じても空気が逆流することはない。このため吸気制御弁２０をシリンダヘッド３から離れた主吸気管１６の上流端部に設けた本実施形態の場合にも、前記吸気開閉弁８の閉じ時期を遅らせることで強いタンブルの生成が可能となり、部分荷運転域での燃焼を改善できる。これは、ピストン５の下死点以降までシリンダボア２ａ内に充分な負圧が存在するからである。また、吸気開閉弁８の開時期をピストン５の上死点より遅くすることで、吸気のポンピング損失を低減でき、かつ内部ＥＧＲ量を低減でき、低負荷運転時の燃焼の安定性が向上する。

なお、前記実施形態では、副吸気管３４を各シリンダボア２ａ毎に２本配置したが、本発明では、副吸気管３４を１本配置しても勿論構わない。

また、前記実施形態では、吸気開閉弁８及び排気開閉弁９の両方の開閉タイミングを変化させた場合を説明したが、本発明では、吸気開閉弁のみ開タイミングを変化させるようにしてもよい。例えば、図５に示すように、排気開閉弁の開時期ｈ，閉じ時期ｆは上述の全負荷運転域の設定とし、吸気開閉弁ついては、上述の部分負荷運転域での設定又は全負荷運転域での設定とする。これにより、吸気開閉弁のみ、部分負荷運転域での閉じ時期ａを全負荷運転域での閉じ時期ｂよりθ１だけ遅らせ、排気開閉弁については部分負荷，全負荷同じとする。

図７，図８は本発明の第２実施形態を説明するための図であり、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。

本実施形態では、副吸気通路３６は、主吸気通路１６と一体形成されている。また、副吸気通路３６は、吸気ポート３ｄの吸気弁開口３ｂ近傍に開口する第１，第２分岐通路３６ａ，３６ａと、該第１，第２分岐通路３６ａ，３６ａを集合させる集合通路３６ｂとを有し、該集合通路３６ｂの上流端は前記サージタンク１７に接続されている。

そして上記集合通路３６ｂのサージタンク１７への接続部には、逆止弁３５が介設されている。この逆止弁３５は、弁開口３５ａを薄板製の弁板３５ｂにより開閉するように構成されており、サージタンク１７側からシリンダボア２ａ側への吸気流のみを許容する。従って、この逆止弁３５はサージタンク１７に他の気筒の負圧が作用した場合には閉じ、当該気筒の吸気行程後半部においてシリンダ内負圧が大きくなると開く。なお、３５ｃは、弁板３５ｂの全開位置を規制するストッパである。

本実施形態では、副吸気通路３６に、当該気筒側への吸気流のみを許容する逆止弁３５を設けたので、吸気行程でのポンピング損失をより一層確実に低減できる。即ち、部分負荷運転域ではスロットル弁２３を閉じることにより主吸気通路１６には、他の気筒からの負圧がサージタンク１７を介して作用することとなる。しかし本実施形態では、部分負荷運転域では、吸気制御弁２０を閉じることで、他の気筒の負圧が当該気筒の主吸気通路１６に作用するのを抑制できる。さらに副吸気通路３６に逆止弁３５を設けたので、他の気筒の負圧が当該気筒の副吸気通路３６を介して主吸気通路１６に作用することも防止でき、その結果より一層確実にポンピング損失を低減できる。

図９は、吸気開閉弁８及び排気開閉弁９の開閉タイミングを示す。例えば、吸気開閉弁８の開期間を、上死点前５０度〜下死点後３０度とし、排気開閉弁９の開期間を、下死点前４０度〜上死点後４０度とし、オーバーラップ期間を９０度とすると、図１０に実線の特性曲線Ａで示すように、吸気行程での負圧が、同図に破線の特性曲線Ｂで示すオーバーラップ期間２０度の場合に比較して大幅に減少し、同図に斜線を施した領域Ｃの分だけポンピング損失が低減されることが判る。

また、前記逆止弁３５を、前記副吸気通路３６の集合通路３６ｂで、かつサージタンク１７への接続部に配置したので、主吸気通路１６の吸気制御弁２０から吸気開閉弁８までの通路容積Ｖ１に加えて該副吸気通路３６の通路容積Ｖ３も空気貯留容積として機能し、吸気行程の前半部において気筒内に吸引するのに必要な量の空気を蓄えることができる。

また、逆止弁３５を集合通路３６ｂに配置したので、気筒当たり２つの分岐通路３６ａ，３６ａから吸気流をシリンダボア内に流入させるように構成しながら、１つの逆止弁で済み、部品コスト及び必要な配置スペースの増大を抑制できる。

さらにまた逆止弁３５を、副吸気通路３６の上流端部という吸気開閉弁８から離れた位置に配置したので、逆止弁３５が燃焼ガスによる高温に晒されることがなく、またＥＧＲガス中のカーボンなどが付着し難いことから、逆止弁３５の耐久性を確保できる。

なお、前記第２実施形態では、逆止弁３５を副吸気通路３６の集合通路３６ｂの上流端に配置したが、この逆止弁３５は、図１１に示すように、集合通路３６ｂの下流端に配置しても良い。

また前記第２実施形態では、副吸気通路３６を、吸気開閉弁近傍とサージタンク１７とを連通するように形成したが、図１２に示すように、副吸気通路３８
を、サージタンク１７と主吸気通路１６の吸気制御弁２０下流側近傍部分とを連通するように構成し、該副吸気通路３７に逆止弁３５を配設しても良い。

さらにまた、前記第１，第２実施形態では、主吸気通路１６を上流側に延長することにより通路容積を確保したが、主吸気通路を延長するスペースが確保困難な場合、あるいはさらに通路容積を増大する場合には、図１３に示すように、必要な容積を有するチェンバ３８を接続することもできる。

本発明の第１実施形態による内燃機関の概略構成図である。 前記内燃機関の平面から見た概略構成図である。 前記内燃機関の吸気開閉弁及び排気開閉弁の開閉タンミングの図である。 前記吸気開閉弁及び排気開閉弁の開閉タンミングの図である。 前記実施形態の他の実施形態による吸気開閉弁の開閉タイミングの図である。 本発明における部分負荷運転域，全負荷運転域を説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態による内燃機関の概略構成図である。 前記内燃機関の平面から見た概略構成図である。 前記内燃機関の吸気開閉弁及び排気開閉弁の開閉タンミングの図である。 前記内燃機関のポンピング損失低減効果を示す図である。 前記内燃機関の逆止弁配置位置の変形例を示す概略構成図である。 前記内燃機関の逆止弁配置位置の他の変形例を示す概略構成図である。 前記内燃機関の主吸気通路の変形例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ａ シリンダボア（気筒）
８ 吸気開閉弁
９ 排気開閉弁
１６ 主吸気管（主吸気通路）
１７ サージタンク
２０ 吸気制御弁
２３ スロットル弁
３１ 可変動弁機構
３３ ＥＣＵ（吸気制御弁制御手段）
３４，３６，３７ 副吸気管（副吸気通路）
３４ａ 下流端口
３４ｂ 上流端口
３５ 逆止弁
３６ａ，３６ａ 第１，第２分岐通路
３６ｂ 集合通路
Ｖ１ 通路容積
Ｖ２ 気筒容積

Claims (9)

1. 複数の気筒と、
   該各気筒に接続された主吸気通路と、
   該主吸気通路の下流端に設けられた吸気開閉弁と、
   前記主吸気通路の上流端に接続されたサージタンクと、
   該サージタンクの吸込口に設けられたスロットル弁と、
   前記各主吸気通路に介設された吸気制御弁と、
   該吸気制御弁の開度を制御する吸気制御弁制御手段と、
   前記吸気制御弁をバイパスするように配設された副吸気通路と
   を備えた４サイクル内燃機関において、
   前記吸気開閉弁の開タイミングと排気開閉弁の閉タイミングとの少なくとも一方を変化させることにより吸気開閉弁と排気開閉弁とが同時に開いているオーバーラップ期間を変化させ、内部ＥＧＲを増減可能とする可変動弁機構を設け、
   前記吸気制御弁を前記各主吸気通路の前記サージタンクとの接続開口に近接した位置に設け、
   前記副吸気通路の、下流端を前記吸気通路に接続し、上流端を前記主吸気通路の吸気制御弁より上流側又は前記サージタンクに接続した
   ことを特徴とする４サイクル内燃機関。
2. 請求項１に記載の４サイクル内燃機関において、
   前記副吸気通路の下流端は、前記主吸気通路の下流端近傍に、かつ吸気流を縦渦又は横渦が生じるよう方向付けして気筒内に噴出させるように接続されている
   ことを特徴とする４サイクル内燃機関。
3. 請求項１又は２に記載の４サイクル内燃機関において、
   前記副吸気通路に、気筒側への吸気流のみを許容する逆止弁を配設した
   ことを特徴とする４サイクル内燃機関。
4. 請求項１に記載の４サイクル内燃機関において、
   前記主吸気通路の前記吸気制御弁より下流側の通路容積を気筒容積の０．６〜１．０倍としたことを特徴とする４サイクル内燃機関。
5. 請求項１に記載の４サイクル内燃機関において、
   前記吸気制御弁制御手段は、部分負荷運転域では、前記吸気制御弁を全閉とすることを特徴とする４サイクル内燃機関。
6. 請求項１又は２に記載の４サイクル内燃機関において、
   前記副吸気通路は、前記吸気開閉弁の近傍に接続された第１，第２分岐通路と、該第１，第２分岐通路を上流側にて集合するとともに前記サージタンクに接続された集合通路とを有し、
   該集合通路に、気筒側への吸気流のみを許容する逆止弁が配設されていることを特徴とする４サイクル内燃機関。
7. 請求項３に記載の４サイクル内燃機関において、
   前記逆止弁は、前記副吸気通路のサージタンクへの接続開口に近接する位置に配置されていることを特徴とする４サイクル内燃機関。
8. 請求項１に記載の４サイクル内燃機関において、
   部分負荷運転域の少なくとも一部では、前記吸気開閉弁の閉じ時期を全負荷運転域での吸気開閉弁の閉じ時期より遅らせる
   ことを特徴とする４サイクル内燃機関。
9. 請求項８に記載の４サイクル内燃機関において、
   部分負荷運転域では、排気開閉弁の閉じ時期を全負荷運転域での排気開閉弁の閉じ時期より遅らせる
   ことを特徴とする４サイクル内燃機関。

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