JP3054224B2 - 吸気を遅延させた内燃機関 - Google Patents

吸気を遅延させた内燃機関

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    • F02B29/083—Cyclically operated valves disposed upstream of the cylinder intake valve, controlled by external means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各シリンダ・チャンバ
の吸気ダクト内に設けたバルブによって構成される内燃
機関に関し、上記のバルブはシリンダの吸気バルブ手段
の上流に位置し、このバルブが閉位置にあると、吸気ダ
クトを密閉して各ピストンの吸気行程の開始時期に混合
気がシリンダ・チャンバに流入するのを阻止し、上記の
バルブはタイミング上のある点で制御されてダクトを開
き、その結果、混合気は自由にシリンダ・チャンバ内に
流入することができる。
【０００２】
【従来の技術】チューニングした吸気マニホールドの付
いた空気吸入システムを有する最近の自動車用エンジン
では、最適動作に対応する最適範囲は比較的狭く、この
範囲は通常の運転速度でエンジンが最も頻繁に動作する
回転数の範囲内に設定しなければならない。エンジンの
速度がより遅い場合、およびエンジンの速度がより速い
一定の範囲でも、最適吸気量を得ることはできないが、
この理由は、十分な量の混合気がエンジンのシリンダに
供給されないという事実によるものである。エンジンの
速度が遅いと、エンジンの速度が吸気マニホールドをチ
ューニングした範囲にある場合と比較して、エンジンの
効率とドライブの快適性のいずれも劣ることになる。
【０００３】かなりの期間にわたって、いわゆる吸気の
遅延を利用することによって、先ず低いエンジン速度、
すなわち吸気マニホールドをチューニングした速度以下
の回転数でエンジンの吸気量とトルクを増加させること
が知られている。吸気マニホールド内のバルブによっ
て、吸気を遅延させる、すなわち吸気をパルス的に行う
ことが可能であり、上記のバルブは吸気行程の初期の段
階には閉の状態にあり、したがってシリンダ・チャンバ
内に負の圧力を発生する。吸気行程の最終段階では回転
数が低いという原理にしたがって、一定のタイミングで
バルブを開放し、混合気がシリンダ内に流入することを
可能にする。したがって、パルス効果によって「過給」
が行われ、これによってエンジンのトルクが増加する。
【０００４】周知の吸気を遅延させた内燃機関（ＤＥ３
３２８８７０）の場合、一対の回転可能なディスク状の
バルブ・エレメントの形態をしたバルブ装置をエンジン
の吸気マニホールド内に配設する。これらのディスクは
円周方向に延びる溝を有し、これらの溝によって一回転
に一回吸気マニホールドの断面が開放される。したがっ
て、このような設計によって、吸気マニホールドの流入
断面は、この溝の前端部がこの断面を横切ると徐々に開
放され、この溝の後端部が断面を横切ると、この断面は
徐々に閉じられる。
【０００５】一般的に、吸気マニホールド内のバルブを
速く開くほど、パルス効果はより大きく、したがってよ
り大量の空気が吸入される。本発明の目的は、上述した
公知のバルブ装置を開放するよりもより速い速度で解放
することのできるバルブ装置を有し、構造が簡単であ
り、そのバルブのタイミングをその時のエンジン速度と
負荷に対して正確に適合するように制御することのでき
る形式の内燃機関を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このことは、本発明にし
たがって、バルブが吸気ダクトにヒンジによって取り付
けられた少なくとも１つのバルブ・フラップを有すると
いう事実によって達成され、上記のバルブ・フラップは
電磁動作手段と協働し、この電磁動作手段は、動作状態
にある場合、バルブ・フラップを閉位置に保持する。
【０００７】 吸気マニホールドに永久的に取り付けた
電磁石によって発生される磁界内に置いたこのようなバ
ルブ・フラップは、軽い重量で製作することができる。
このバルブ・フラップは何ら特別の作動手段に接続され
る必要もないため、全体としての設計が軽量であるのみ
ならず構造が簡単でコストが安い。重量は軽いため慣性
が殆どなく、したがってこのバルブの反応時間は短い。
バルブを電磁的に制御することによって、エンジンの点
火を制御する場合に使用するのと同じ制御原理を使用す
ることが可能になり、これによって、エンジンの速度及
び負荷に対するバルブのタイミングを非常に簡単な方法
で正確に制御することが可能になる。
【０００８】
【実施例】本発明を添付図に示す実施例を参照して更に
詳細に説明する。
【０００９】図１において、１は一般的にダブル・オー
バヘッド・カム・シャフトを有する内燃機関のシリンダ
・ヘッドの一部を示し、ここで、これらのカム・シャフ
トの１つを２で示す。各シリンダ・チャンバ７に通じる
吸気ダクト６内の吸気バルブ５は、バルブ・リフター４
を介して各カム３によって制御される。吸気管８は図示
のダクト６に接続され、この管は４気筒エンジンの吸気
マニホールドの４本の枝管の１本であってもよいが、他
の枝管（図示せず）は、このエンジンの他のシリンダ・
チャンバに対するそれぞれの吸気ダクトに同様の方法で
接続されている。
【００１０】 これらの吸気管８は、隔壁９によって２
つの通路１０と１１に分割されている。シリンダ・ヘッ
ドに近い壁９の端部には、ここでは詳細に説明しない方
法によってピン１２が取り付けられている。１対のバル
ブ・フラップ１３，１４がこのピン１２によって支持さ
れ、このピン１２は、たとえば，吸気管８内に固定する
ことが可能であり、これらのフラップ１３，１４は「ピ
アノのヒンジ」と同じ原理でピン１２に取り付けること
ができる。これらのフラップ１３，１４は一定の形状
（半円形、半楕円形等）を有しているので、図１に示す
位置にある場合，相互に鋭角を形成し，吸気管８内の弁
座として機能するフランジに対して閉塞する。バルブ・
フラップ１３，１４が図１に示す位置にある場合、フラ
ップ１３，１４の上流にある吸気管８は吸気ダクト６と
連通しない。螺旋状のスプリング１６がピン１２によっ
て支持され、このスプリングによって加えられる弱い力
によって、これらのフラップは図示の位置に保持され
る。電磁石が吸気管８の外側に固定され、弁座フランジ
１５の近くの吸気管に磁界を発生する。
【００１１】図１は１８０度反対の位置にある電磁石１
７、１８を概略的かつ図示目的のためのみに示し、これ
らの電磁石の磁石棒１９、２０は吸気管８の壁を貫通し
て延び、その内端部は弁座フランジ１５と同一平面にあ
る。電流をこれらの電磁石に供給した場合、電磁石１
７，１８とフランジ１５の設計によって、磁界をフラン
ジ１５の全体の周囲またはその一部に発生することがで
きる。フラップ１３，１４はその全体または一部を磁性
材料によって製作されているが、このことは、電流を印
加した場合、これらのフラップが電磁吸引力の影響によ
ってフランジ１５に吸引されることを意味する。
【００１２】フラップ１３，１４が閉じると、シリンダ
の吸気行程の初期の段階ではシリンダ・チャンバに負の
圧力が発生してフラップ上に圧力差が存在し、その結果
発生する力によってフラップは開方向に向かう。これら
のフラップは、原理の異なった２つのモデルに従って制
御することができる。
【００１３】第１のモデルによれば、とりわけエンジン
の速度および負荷を表す信号の供給されている制御装置
（ここでは詳細に図示しない）からの信号によって決ま
る一定の瞬間において、一方または両方の電磁石に対す
る電流が遮断され、これによって一方または両方のフラ
ップが吸気の流れと平行な位置に旋回する。バルブが開
くにしたがって電流の極性が瞬間的に反転すると、バル
ブ・フラップが「消磁」されて残存磁性が排除される。
この極性の反転によってまた反力が発生し、これはバル
ブを非常に急速に開く反作用にある程度貢献する。第２
のモデルによれば、磁石の吸引力は電圧レギュレータに
よって制御され、フラップにかかる圧力差が磁力よりも
大きくなった場合に、バルブ・フラップが開く。電圧レ
ギュレータの供給する電圧はとりわけエンジンの速度と
負荷によって決定される。
【００１４】図２は、上述した第１モデルにしたがって
制御されている構成において、排気バルブおよび吸気バ
ルブの開くタイミングと関連して電磁石に対する電圧が
いつオンされるかを示す。電流を遮断すると、電磁石は
フラップを解放し、したがってこのフラップは開く。エ
ンジンの速度によって、この開放のタイミングは、排気
バルブが完全に閉じる（点線）タイミングと吸気バルブ
が約２／３開くタイミングの間で変化する。吸気バルブ
が完全に閉じると、電流は再び供給される。弱いスプリ
ング１５の力によってバルブ・フラップ１３，１４は閉
位置に戻るが、その理由は、もはや吸気側に負の圧力が
存在しないからである。
【００１５】図３はインジケータ線図を示し、ここで実
線による曲線は上述した吸気を遅延させるバルブ構成を
有するエンジンの図示の仕事量を示し、点線による曲線
は吸気を遅延させない同じエンジンの場合の図示の仕事
量を示す。この図は、本発明によって約１５％のトルク
が追加されることを示している。
【００１６】図４は吸気量の変化を示す。
【００１７】上述したエンジンは２つのバルブ・フラッ
プ１３，１４を有する２つの通路１０および１１に中間
壁９によって分割された吸気管８を有し、これらのバル
ブ・フラップは、閉位置にある場合、Ｖ形の形状を有
し、その結果、これらのバルブ・フラップは非帰還バル
ブとして機能し、排気弁と吸気弁の開放段階が重複して
いる間吸気が逆流するのを防止する。
【００１８】本発明は勿論上述のような構成に限定され
るものではない。大部分のエンジンでは、吸気管を２つ
の通路に分割する隔壁がなく、１つのシリンダについて
１つの通路すなわちダクトしか設けられていない。しか
し、このような場合でも、上述したような設計による、
すなわちダクト内の中央に設けられたピンにヒンジされ
た２つのバルブ・フラップを使用することができる。こ
の場合、両方のフラップは常に同期している。本発明の
範囲内で、１個のヒンジされたフラップをまた使用する
ことが勿論可能であり、このフラップは非帰還バルブと
しての機能を果たすように取り付けられる。
【００１９】ヒンジされたフラップの代わりに可撓性材
料のフラップを強固に取り付けて使用することも可能で
あり、このフラップはフラップ自身を屈曲させることに
よって開く。
【００２０】上述の実施例では、１つのシリンダについ
て１つのフラップ・バルブを使用したが、１つのバルブ
を複数のシリンダと関連づけることも可能である。
【００２１】もしバルブが最大吸気量に対して上述した
のよりも更に遅く開放されるなら、燃焼室内の乱流が増
加する可能性がある。上述した構成のフラップ・バルブ
と組み合わせてエンジンの通常の吸気バルブをより速く
開き、より遅く閉じることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸気マニホールドを有するシリンダ・ヘッドの
一部の断面図である。
【図２】通常のエンジンのバルブのタイミングと関連す
るフラップ・バルブのタイミングを示す図である。
【図３】インジケータ線図である。
【図４】吸気を遅らせた場合の低回転領域における吸気
量の変化を示す図である。
【符合の説明】１…シリンダ・ヘッド
８…吸気管 ９…隔壁 １０，１１…通
路 １２…ピン １３，１４…フ
ラップ １７，１８…電磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−215814（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−65230（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−127826（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 29/08 F02D 13/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各シリンダ・チャンバへの吸気ダクト内
    にバルブを配設した内燃機関であって、上記バルブはシ
    リンダの吸気バルブ手段の上流にあり、各ピストンの吸
    気行程の初期の段階では上記バルブは閉位置にあって、
    上記吸気ダクトが閉塞されて混合気がシリンダ・チャン
    バに流入するのを阻止し、そしてこのバルブが一定のタ
    イミングで開となり、上記混合気が自由にシリンダ・チ
    ャンバ内に流入出来るように制御される内燃機関におい
    て、 上記バルブは上記吸気ダクト（１０，１１）内にヒンジ
    された少なくとも１つのバルブ・フラップを有し、この
    バルブ・フラップは電磁作動手段（１７−２０）と共働
    し、該電磁作動手段が作動状態にあると上記バルブ・フ
    ラップが閉位置に保持されること、 上記のフラップ（１３，１４）の少なくとも一部が磁性
    材料によって構成されること、及び上記電磁作動手段
    （１７−２０）が吸気ダクト（１０，１１）に対して固
    定され、上記の電磁作動手段は、作動状態にある場合は
    上記フラップの周囲に作用する磁界を発生して上記のフ
    ラップを閉位置に保持しておくこと、 を特徴とする内燃機関。
  2. 【請求項２】 各シリンダ・チャンバへの吸気ダクト内
    にバルブを配設した内燃機関であって、上記バルブはシ
    リンダの吸気バルブ手段の上流にあり、各ピストンの吸
    気行程の初期の段階では上記バルブは閉位置にあって、
    上記吸気ダクトが閉塞されて混合気がシリンダ・チャン
    バに流入するのを阻止し、そしてこのバルブが一定のタ
    イミングで開となり、上記混合気が自由にシリンダ・チ
    ャンバ内に流入できるように制御される内燃機関におい
    て、 上記バルブは２つのバルブ・フラップ（１３，１４）を
    有し、これらフラップは中央隔壁（９）によって分けら
    れた吸気ダクト（１０，１１）の該中央隔壁の内端で共
    通ピン（１２）によりヒンジされること、 上記バルブ・フラップは電磁作動手段（１７−２０）と
    共働し、該電磁作動手段が作動状態にあると上記バルブ
    ・フラップが閉位置に保持されること、 を特徴とする内燃機関。
  3. 【請求項３】 各シリンダ・チャンバへの吸気ダクト内
    にバルブを配設した内燃機関であって、上記バルブはシ
    リンダの吸気バルブ手段の上流にあり、各ピストンの吸
    気行程の初期の段階では上記バルブは閉位置にあって、
    上記吸気ダクトが閉塞されて混合気がシリンダ・チャン
    バに流入するのを阻止し、そしてこのバルブが一定のタ
    イミングで開となり、上記混合気が自由にシリンダ・チ
    ャンバ内に流入できるように制御される内燃機関におい
    て、 上記バルブは２つのバルブ・フラップ（１３，１４）を
    有し、これらフラップは中央隔壁（９）によって分けら
    れた吸気ダクト（１０，１１）の該中央隔壁の内端で共
    通ピン（１２）によりヒンジされること、 上記バルブ・フラップは電磁作動手段（１７−２０）と
    共働し、該電磁作動手段が作動状態にあると上記バルブ
    ・フラップが閉位置に保持されること、 然して上記吸気ダクトの中央部にヒンジされた２つのバ
    ルブ・フラップは互いに反対方向に動作して閉位置とな
    ること、 を特徴とする内燃機関。
JP3126017A 1990-05-30 1991-05-29 吸気を遅延させた内燃機関 Expired - Lifetime JP3054224B2 (ja)

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SE9001941-5 1990-05-30
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JPH04231621A JPH04231621A (ja) 1992-08-20
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EP (1) EP0459964B1 (ja)
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KR (1) KR0184523B1 (ja)
AT (1) ATE112361T1 (ja)
DE (1) DE69104267T2 (ja)
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