JP2556420B2 - ４サイクル内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１つの気筒に対して、
シリンダ中心線を含みカム軸と平行な中心面の一側に３
個の吸気弁を他側に２個の排気弁をそれぞれ配設し、燃
焼室中央付近に臨むように点火栓を設けた４サイクル内
燃機関の吸気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】１つの気筒に対し、シリンダ中心線を含
みカム軸と平行な中心面を挟んで一側に３個の吸気弁
を、他側に２個の排気弁をそれぞれ配置した４サイクル
内燃機関がある。

【０００３】この種のエンジンで３個の吸気弁のうち両
側の２つの吸気弁を中央の吸気弁よりも前記中心面に対
して接近するようにしたものも公知である。例えば、燃
焼室を略逆碗状に形成し、その中央付近に臨むように点
火栓を配置し、この点火栓を囲むように３個の吸気弁と
２個の排気弁とを配置したものである。

【０００４】

【従来技術の問題点】このような吸・排気弁配置のエン
ジンにおいて、排気弁から排気が吹き返し、この吹き返
した排気がこの点火栓付近を覆うと、点火栓による着火
性が悪くなり、燃焼が不安定になり易いという問題が生
じ得る。この問題は、通常低速運転時に生じるが、特に
バルブオ−バ−ラップを大きくした高速型エンジンを低
速で運転する時に排気の吹き返しが多くなるため、一層
重要になる。

【０００５】

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、特に低速運転時における排気の吹き返しに
より燃焼が不安定になるのを防止し、低速での運転を円
滑にし、またバルブオ−バ−ラップの設定自由度を広げ
ることが可能な４サイクル内燃機関の吸気装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【発明の構成】本発明によればこの目的は、シリンダ中
心線を含みカム軸と平行な中心面を挟んで一側に３個の
吸気弁を、他側に複数個の排気弁をそれぞれ燃焼室中央
付近に臨む点火栓を囲むように配設し、３個の前記吸気
弁のうち両側の吸気弁を中央の吸気弁よりも前記中心面
に接近させかつシリンダ中心線に対する傾きを大きくし
た４サイクル内燃機関において、シリンダヘッドの側部
に設けた連通室を介して前記３個の吸気弁に吸気を導く
３つの吸気通路を前記カム軸に略直交する方向に設け、
カム軸方向から見て前記連通室より下流側で前記中央の
吸気通路の曲率半径を両側の吸気通路の曲率半径よりも
小さくし、中央の吸気通路を全運転速度域で全開にする
一方、両側の吸気通路の少なくとも一方に低速運転時に
閉じる制御弁を設けたことを特徴とする４サイクル内燃
機関の吸気装置により達成される。

【０００７】

【作用】３つの吸気弁に新気を導く３つの吸気通路はカ
ム軸に略直交する方向に設けられ、連通室より下流側で
カム軸方向から見て中央の吸気通路の曲率半径を両側の
吸気通路の曲率半径よりも小さくしているから、中央の
吸気弁から燃焼室に入る吸気はこの燃焼室内にシリンダ
中心線方向の流動（縦スワールという）を発生させる。

【０００８】また点火栓は燃焼室の中央付近に位置する
から、この点火栓付近には中央の吸気弁から流入した新
気が流れる。この中央の吸気弁に吸気を導く中央の吸気
通路は全運転速度域で全開となり、両側の吸気通路の少
くとも一方が低速時に制御弁により閉じられるから、低
速運転時には主としてこの中央の吸気通路から中央の吸
気弁を介して燃焼室内へ新気が導かれることになる。

【０００９】このため大きい吸気流速で特に中央の吸気
弁から入る吸気が燃焼室内に縦スワールを発生させると
共に、新気が点火栓付近に円滑に導かれることになるか
ら、排気の吹き返しがあっても排気がこの中央の吸気弁
から勢い良く流入する新気により排除され、点火栓付近
は常に新気で覆われることになる。このため着火性が向
上し燃焼が安定する。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を一部断面した平
面図、図２はそのII−II線断面図、図３はトルク特性図
である。図１、２において、符号１０はシリンダボデ
ー、１２はシリンダヘッド、１４はピストンであり、こ
れらにより燃焼室１６が形成される。

【００１１】シリンダヘッド１２には１気筒につき２個
の排気弁１８、１８と、３個の互いに隣接する吸気弁２
０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）が設けられている。これ
らの排・吸気弁１８、２０は、それぞれ頭上カム軸２
２、２４、スイングアーム２６、２８などからなる公知
のスイングアーム方式の２頭上カム軸式動弁機構により
開閉される。３０はシリンダヘッドカバー、３２は排気
弁１８に連通する排気通路、また図１で３４は点火栓で
ある。

【００１２】ここに３個の吸気弁２０ａ、２０ｂ、２０
ｃは、シリンダ中心線αを通りカム軸２２、２４に平行
な面（平行面）βの一側に配設されている。また２個の
排気弁１８、１８はこの中心面βの他側にある。これら
吸気弁２０と排気弁１８とは、燃焼室１６の中央付近に
臨む点火栓３４を中心として、その周囲に平面図（図
１）上においてほぼ等間隔に配列されている。

【００１３】この結果３個の吸気弁２０のうち両側の吸
気弁２０ａ、２０ｃは、中央の吸気弁２０ｂよりもシリ
ンダ中心線αに対する傾きが大きい。またこれら両側の
吸気弁２０ａ、２０ｃは中央の吸気弁２０ｂよりも中心
面βに接近する。また２個の排気弁１８、１８は両側の
吸気弁２０ａ、２０ｃに接近することになる。

【００１４】３６はサージタンク、３８は各気筒ごとに
サージタンク３６とシリンダヘッド１２とをつなぐ吸気
管である。吸気管３８内には、第１吸気通路４０ａ、第
２吸気通路４０ｂおよび第３吸気通路４０Ｃがカム軸２
２、２４方向に並列に形成されている。これら第１、第
２、第３吸気通路４０ａ、４０ｂ、４０ｃは略同径であ
る。

【００１５】またこれらの通路４０ａ、４０ｂ、４０ｃ
を貫通する弁軸４２には、第２および第３吸気通路４０
ｂ、４０ｃを開閉する蝶型の制御弁４４、４４が取付け
られている。これらの制御弁４４、４４は運転条件、例
えば運転負荷や機関回転速度の増減に対応して開閉する
ように制御される。

【００１６】吸気通路４０の下流側はシリンダヘッド１
２の吸気弁２０側の側部に設けた連通室４６を介して３
つの吸気弁２０に連通している。従って各吸気弁２０に
連通する３つの吸気通路４０ａ、４０ｂ、４０ｃはこの
連通室４６を通って対応する各吸気弁２０ａ、２０ｂ、
２０ｃに滑らかに吸気を導く。ここに中央の吸気通路４
０ｂのカム軸方向から見た曲率半径は、両側の吸気通路
の曲率半径よりも小さい。

【００１７】４８は電磁式燃料噴射弁である。この燃料
噴射弁４８は図２に示すように、吸気管３８の上部に配
設した分配管５０と、シリンダヘッド１２の連通室４６
上部との間に位置する。すなわち、この燃料噴射弁４８
は吸気側のスイングアーム２８の支点２８ａの外側下方
に位置し、このスイングアーム２８と吸気弁２０とで囲
まれる空間を利用して、燃料噴射弁４８が噴射する燃料
が通る空間である連通室４６が形成される。

【００１８】燃料噴射弁４８の噴射口は中心線ｚ上に位
置し、図２に示すように、中央の２つの吸気弁２０ｂの
傘部側端面の中心ｙよりも前記中心面β側を指向してい
る。またこの中心線ｚは図１に示すように、平面視で中
央の吸気弁２０ｂを指向している。

【００１９】この噴射弁４８は制御器（図示せず）が出
力する電気信号により所定のタイミングで開弁し、所定
圧に加圧された分配管５０内の燃料を連通室４６内へ間
欠的に噴射する。

【００２０】この第１実施例の動作は次の通りである。
低負荷・低速運転時には、制御弁４４は閉じ第１吸気通
路４０ａから吸気は連通室４６へ導かれる。高負荷・高
速運転時には制御弁４４が開き、吸気は第１、第２、第
３吸気通路４０ａ、４０ｂ、４０ｃから連通室４６に入
る。

【００２１】従って低負荷・低速運転時には中央の第１
吸気通路４０ａだけから吸気が導かれるが、この第１吸
気通路４０ａは連通室４６を介して中央の吸気弁２０ａ
に対向し、またその曲率半径が小さいから、この吸気は
中央の吸気弁２０ａから強い勢いで燃焼室に流入し強い
縦スワールを発生させる。このため排気弁２０からの排
気の吹き返しがあっても、この中央の吸気弁２０ａから
入る勢いの強い新気がこの点火栓３４付近の排気を押し
のけ、点火栓３４付近に新気を導くことができる。この
結果低負荷・低速運転時における着火性が向上し、燃焼
が安定化する。

【００２２】高負荷・高速運転時には、制御弁４４は開
くから、３つの吸気通路４０ａ、４０ｂ、４０ｃから吸
気が対応する３つの吸気弁２０ｂ、２０ａ、２０ｃに滑
らかに導かれる。この時にも中央の吸気弁２０ｂおよび
両側の吸気弁２０ａ、２０ｃから入る吸気は強い縦スワ
ールを発生させる。このため排気の吹き返しがもしあっ
ても、３つの吸気弁２０から導かれる新気がこの吹き返
しの排気を排気弁１８側へ押し返す。従って点火栓３４
の着火性が悪くなることがない。

【００２３】また低速運転時には第１吸気通路４０ａの
みが開くからここを通る吸気の慣性を利用してトルク特
性の向上が図れる。図３で実線Ａは制御弁４４を開き続
けた場合のトルク特性であり、中低速での吸気慣性効果
の減少によりトルク低下が著しいことを示している。同
図で鎖線Ｂは制御弁４４を閉じた場合のトルク特性であ
る。制御弁４４を中速域で開閉させることによりこれら
の２つの特性Ａ、Ｂを組合せ、トルク特性の改善を図る
ことができる。

【００２４】図４は第２実施例の一部断面した平面図で
あり、この実施例は第１吸気通路４０ａを挟む第２、第
３吸気通路４０ｂ、４０ｃに、開閉時期が互いに異なる
制御弁４４ａ、４４ｂを配設した。この実施例によれば
トルク特性の一層きめ細かい改善が図れる。

【００２５】すなわち図５はこの第２実施例のトルク特
性図であり、この図の実線Ａは制御弁４４ａ、４４ｂを
開き続けた場合の特性、破線Ｂは低速域で制御弁４４
ａ、４４ｂの両方を閉じた場合の特性、また鎖線Ｃは中
速域で制御弁４４ｂのみを開いた場合の特性である。制
御弁４４ａ、４４ｂを異なる運転速度で開閉させてこれ
ら特性Ａ、Ｂ、Ｃを組み合わせることにより、前記第１
実施例に比べ中速域でのトルク改善を図ることができ
る。

【００２６】なお図４では図１と同一部分に同一符号を
付したので、その説明は繰り返さない。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上のように、３つの吸気弁
（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）に対応する３つの吸気通路
（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）をカム軸（２２、２４）に
略直交する方向へ設けてこれらの途中をシリンダヘッド
側部の連通室で連通させ、中央の吸気通路の曲率半径を
両側の吸気通路の曲率半径よりも小さくし、中央の吸気
通路（４０ａ）を全運転速度域で全開とし、両側の吸気
通路の少なくとも一方に低速運転時に閉じる制御弁（４
４）を設けたものであるから、低速時には中央の吸気弁
（２０ｂ）から強い勢いで新気が燃焼室に流入して強い
縦スワールを生成させる。また高速時には３つの吸気弁
（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）から入る吸気が同様に強い
縦スワールを生成させる。

【００２８】このため排気の吹き返しがあってもこの排
気を中央の吸気弁（２０ｂ）から流入する新気が押し返
す。この結果点火栓（３４）付近には常に新気が導かれ
ることになり、低速時の着火性が向上し、燃焼が安定化
する。またバルブオ−バ−ラップが増えても、排気の吹
き返しによる不都合が防止できるので、バルブオ−バ−
ラップを広く設定することができ、特に高速型エンジン
のバルブオ−バ−ラップの設定自由度を広げることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を一部断面した平面図

【図２】そのII−II線断面図

【図３】トルク特性図

【図４】他の実施例の平面図

【図５】そのトルク特性図

【符号の説明】

１６ 燃焼室 １８ 排気弁 ２０ａ、２０ｃ 両側の吸気弁 ２０ｂ 中央の吸気弁 ３４ 点火栓 ４０ａ 中央の吸気通路 ４０ｂ、４０ｃ 両側の吸気通路 ４４ 制御弁 α シリンダ中心線 β 中心面

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ中心線を含みカム軸と平行な中
   心面を挟んで一側に３個の吸気弁を、他側に複数個の排
   気弁をそれぞれ燃焼室中央付近に臨む点火栓を囲むよう
   に配設し、３個の前記吸気弁のうち両側の吸気弁を中央
   の吸気弁よりも前記中心面に接近させかつシリンダ中心
   線に対する傾きを大きくした４サイクル内燃機関におい
   て、シリンダヘッドの側部に設けた連通室を介して前記
   ３個の吸気弁に吸気を導く３つの吸気通路を前記カム軸
   に略直交する方向に設け、カム軸方向から見て前記連通
   室より下流側で前記中央の吸気通路の曲率半径を両側の
   吸気通路の曲率半径よりも小さくし、中央の吸気通路を
   全運転速度域で全開にする一方、両側の吸気通路の少な
   くとも一方に低速運転時に閉じる制御弁を設けたことを
   特徴とする４サイクル内燃機関の吸気装置。