JP3319645B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

エンジンの吸気制御装置

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の吸気弁開口に連
なる吸気通路内に通路面積を可変制御する吸気制御弁を
備えたエンジンの吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの特に低速回転域における燃焼
状態を改善するために、気筒内に導入される吸気流に縦
渦（いわゆるタンブル），あるいは横渦（いわゆるスワ
ール）を発生させることが有効であることが知られてい
る。タンブルを発生できるようにした吸気制御装置とし
て、従来例えば、吸気通路を隔壁により天壁側通路と底
壁側通路とに画成し、底壁側通路を開閉するタンブルバ
ルブを設けたものがある。この従来装置では、低吸入空
気量時にタンブルバルブにより底壁側通路を閉じること
により、吸入空気を天壁側通路から気筒内に縦方向に流
入させ、もってタンブルを発生するようにしている。
【０００３】また上記スワールを発生できるようにした
吸気制御装置として、従来例えば特開昭６０−１５９３
３４号公報，特開昭６２−１０１８２２号公報に開示さ
れているように、左，右２つの吸気弁開口を有する場合
に、吸気通路を隔壁により左，右の通路に画成し、一方
の通路を開閉するスワールバルブを設けたものがある。
この従来装置では、低吸入空気量時にスワールバルブに
より一方の通路を閉じることにより、吸入空気を他方の
通路から気筒内に内周面に沿って旋回するように流入さ
せ、もってスワールを発生するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】上記従来のタンブル
発生用吸気制御装置の場合、タンブルをより確実に発生
させるには天壁側通路を狭くして流速を高めれば良い。
しかしこの方法では低吸入空気量時に吸気抵抗が増大す
るので、天壁側通路を狭くするにも限度がある。また複
数の吸気弁開口を有する場合は、各吸気弁開口からの吸
気流の干渉が生じ易いという問題もある。
【０００５】また上記従来のスワール発生用吸気制御装
置の場合、スワールをより確実に発生させるには上記ス
ワールバルブの配設されていない他方の通路面積を狭く
設定して流速を高めれば良い。しかしこの方法の場合、
高吸入空気量時に他方の吸気抵抗が増大し、必要な空気
量が確保困難となる問題が生じる。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなてなれ
たものであり、吸気抵抗を増大することなくタンブル，
又はスワールをより確実に発生させることができるエン
ジンの吸気制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】請求項１の発明は、複
数の吸気弁開口に連なる吸気通路内に吸気通路面積を可
変制御する吸気制御弁を備えたエンジンの吸気制御装置
において、上記吸気通路を隔壁により上記一部の吸気弁
開口に連なる第２通路と残りの吸気弁開口に連なる第１
通路とに画成し、該第２通路を低吸入空気量時に全閉
し、高吸入空気量時に全開する第２制御弁を設け、上記
第１通路を低吸入空気量時に該第１通路の天壁側又は側
壁側の一部のみが開いた状態に閉じ、高吸入空気量時に
全開する第１制御弁を設け、上記第２制御弁が、上記第
１，第２通路をカム軸方向に貫通しかつ回転可能に配設
された第２ａ弁軸に上記第２通路に対応した形状の第２
ａ弁板を固定したものであり、上記第１制御弁が、上記
第１，第２通路をカム軸方向に貫通しかつ回転可能に配
設された第１ａ弁軸に上記第１通路に対応した形状でか
つ上記天壁側縁部又は外側壁側縁部に切欠を有する第１
ａ弁板を固定したものであり、上記第２ａ弁軸が第１ａ
弁軸内に回転可能に挿通されていることを特徴としてい
る。
【０００８】請求項２の発明は、上記第２制御弁が、上
記第２通路をカム軸直角方向に貫通しかつ回転可能に配
設された第２ｃ弁軸に上記第２通路に対応した形状の第
２ｃ弁板を固定したものであり、上記第１制御弁が上記
第１通路をカム軸直角方向に貫通しかつ回転可能に配設
された第１ｃ弁軸に上記第１通路に対応した形状でかつ
上記天壁側縁部又は外側壁側縁部に切欠を有する第１ｃ
弁板を固定したものであることを特徴としている。
【０００９】請求項３の発明は、上記第２制御弁が、上
記第２通路を貫通するように配設された第２ｃ弁軸に上
記第２通路に対応した形状の第２ｃ弁板を固定したもの
であり、上記第１制御弁が円柱体に上記第１通路の横断
面形状に対応した形状の切欠面を形成してなる弁部を備
えたものであり、該第１制御弁が、カム軸と平行に、か
つ上記切欠面が第１通路の内面と略連続面をなすよう上
記弁部が第１通路の底壁内に没入する全開位置と、吸気
流が天壁側に偏るよう上記弁部が第１通路面積を縮小す
る全閉位置との間で回動可能に挿入配置されていること
を特徴としている。
【００１０】請求項４の発明は、上記請求項１〜３の何
れかにおいて、上記エンジンが、気筒軸線を中心とする
略円周上でかつ上記吸気通路の略中心線上に位置する中
央吸気弁開口，及び該中央吸気弁開口の左，右側方に位
置する左，右吸気弁開口を有し、上記第２通路が上記右
吸気弁開口に連通し、上記第１通路が上記中央吸気弁開
口，及び左吸気弁開口に連通しており、燃料噴射弁が上
記中央，及び左吸気弁開口に燃料を噴射するように配設
されていることを特徴としている。
【００１１】
【作用】本発明に係るエンジンの吸気制御装置によれ
ば、低吸入空気量時には、第２制御弁が第２通路を閉じ
るとともに、第１制御弁が第１通路を天壁側又は外側壁
側のみが開いた状態に閉じるので、吸入空気は、第１通
路の天壁側又は外側壁側に偏って流れる。天壁側に偏っ
て流れる吸気流は、気筒内に縦方向に流入してタンブル
を発生する。また外側壁に偏って流れる吸気流は、気筒
内に内周方向に流入してスワールを発生する。
【００１２】タンブルを発生させる場合、第２通路を閉
じ、さらに第１通路を天壁側が一部開いた状態に閉じる
ようにしたので、タンブルをより確実に発生させるため
に第１通路を狭くする必要はない。従って、上記従来
の、タンブルをより確実に発生させるために天壁側通路
を狭くする方法のような低吸入空気量時の吸気抵抗の増
大の問題を抑制できる。また複数の吸気弁開口のうちの
一部から吸気を導入するのであるから、各吸気流の干渉
の問題も回避できる。
【００１３】またスワールを発生させる場合、第２通路
を閉じ、さらに第１通路を外側壁側が一部開いた状態に
閉じるようにしたので、スワールをより確実に発生させ
るために第１通路を狭くする必要はない。従って、上記
従来の、スワールをより確実に発生させるために一方の
通路を狭くする方法のような高吸入空気量時の吸気抵抗
の増大を回避できる。
【００１４】ここで、本発明は、第１，第２通路を第
１，第２制御弁で適宜開閉するものであるから、第１，
第２制御弁を別個に開閉駆動できることが必要であり、
請求項１〜３の発明は、第１，第２制御弁を別個に開閉
駆動するための構成である。
【００１５】請求項１の発明では、第１，第２制御弁の
弁軸を同軸配置したので、吸気通路内に弁軸を２本配設
するものに比較して、該制御弁を開いた状態での吸気抵
抗を軽減できる。
【００１６】請求項２の発明では、第１，第２制御弁の
弁軸をカム軸と直角方向に配置して各気筒用の弁軸を別
個独立としたので、各気筒に共通の弁軸を設けた場合に
比較して、各気筒用吸気通路の弁板配置部分を同一直線
上に配置する場合の必要な寸法精度を軽減できる。
【００１７】請求項３の発明では、第１制御弁を、円柱
体に吸気通路内面と連続面をなす切欠面を形成してな
り、全開時には弁穴内に没入させるようにしたので、全
開時の吸気抵抗を大幅に軽減できる。
【００１８】請求項４の発明では、中央吸気弁開口，及
び該中央吸気弁開口の左，右側方に位置する左，右吸気
弁開口を有する場合に、上記第２通路を上記右吸気弁開
口に連通させ、上記第１通路を上記中央吸気弁開口，及
び左吸気弁開口に連通させるとともに、上記第２通路に
第２制御弁を、第１通路に第１制御弁を配設した。従っ
て、低吸入空気量時には、吸気は第１通路の天壁側，又
は外側壁側に偏って流れ、左吸気弁開口及び中央吸気弁
開口から気筒内に導入され、タンブル又はスワールが確
実に発生する。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に沿って説
明する。図１ないし図１５は請求項１，４の発明の一実
施例（第１実施例）によるＶ型エンジンの吸気制御装置
を説明するための図である。図において、１は水冷式４
サイクルＶ型８気筒エンジンであり、該エンジン１はシ
リンダブロック２のクランク室上部を形成するスカート
部２ａの下側合面にクランク室下部を形成するオイルパ
ン３を結合し、上記シリンダブロック２のＶバンクをな
す左，右シリンダ部２ｂ，２ｃの合面に左，右シリンダ
ヘッド４，５をヘッドボルトで結合し、該左，右のシリ
ンダヘッド４，５の上側合面に左，右ヘッドカバー６，
７を装着した構造のものである。なお、上記シリンダ
部，シリンダヘッド等の左，右とは、クランク軸方向に
見た状態（図１に示す状態）での左，右の意味である。
また本実施例エンジンは、左，右シリンダ部２ｂ，２
ｃ、左，右シリンダヘッド４，５、左，右ヘッドカバー
６，７及び内部に配置された動弁機構等は左右対称であ
るので、以下の説明，及び図示は主として左右何れかに
ついてのみ行う。
【００２０】上記各シリンダ部２ｂ，２ｃにはそれぞれ
シリンダボア（気筒）２ｄが４つずつ並列に形成されて
おり、該各シリンダボア２ｄ内に摺動自在に挿入された
ピストン８はコンロッド９を介してクランク軸１０に連
結されている。
【００２１】上記左，右のシリンダヘッド４，５のシリ
ンダブロック側合面４ａ，５ａにはそれぞれ燃焼室を形
成する燃焼凹部１１が４つずつ凹設されている。該各燃
焼凹部１１には、中央吸気弁開口１１ｂ及び左，右吸気
弁開口１１ａ，１１ｃと、２つの排気弁開口１１ｄ，１
１ｅが形成されている。なお、上記弁開口の中央，左，
右とは図３に示す状態で見た場合の中央，左，右を意味
し、また吸気通路についても同様である。上記弁開口１
１ａ〜１１ｅの中心は気筒軸線Ｈを中心とする円周上に
概ね位置している。また各弁開口１１ａ〜１１ｅのカム
軸直角方向の位置（図３の上下方向位置）についてみる
と、左，右吸気弁開口１１ａ，１１ｃは中央吸気弁開口
１１ｂより気筒軸線Ｈ寄り、つまり気筒中心側寄りに位
置している。これにより、左，右吸気弁開口１１ａ，１
１ｃから気筒内に導入される吸気流は、気筒中心付近か
ら気筒軸方向に方向付けされ易くなっている。
【００２２】なお、図３に示すように、上記中央吸気弁
開口１１ｂは左，右吸気弁開口１１ａ，１１ｃより小径
に形成されている。吸気弁開口を３つ設けた場合、本実
施例の吸気制御弁を全開とする高吸入空気量時には、中
央吸気弁開口からより多くの吸気が流入する傾向がある
が、中央吸気弁開口を小径に設定することにより上記吸
気量の中央集中を緩和できる。また、上記中央吸気弁開
口１１ｂを小径にしたことにより、該開口１１ｂの外側
に合面４ａ，５ａと面一のスキッシュエリア１１ｆが形
成され、その結果スキッシュ流がより確実に発生し、燃
料と空気との混合が良好となる。
【００２３】上記各排気弁開口１１ｄ，１１ｅには排気
弁１２，１２が配設されており、該各排気弁１２は排気
カム軸１３で開閉駆動される。また上記中央吸気弁開口
１１ｂには中央吸気弁１４ｂが、左，右吸気弁開口１１
ａ，１１ｃには左，右吸気弁１４ａ，１４ａがそれぞれ
配設されており、該各吸気弁１４ａ，１４ｂは吸気カム
軸１５で開閉駆動される。
【００２４】上記各排気弁開口１１ｄ，１１ｅは二股状
の排気ポート１６で各シリンダヘッド４，５のバンク外
側壁に導出されており、該各排気ポート１６の外部接続
開口１６ａには排気マニホールド１７が接続されてい
る。
【００２５】上記吸気弁開口１１ａ〜１１ｃは吸気ポー
ト（吸気通路）１８で各シリンダヘッド４，５のバンク
内側壁に導出されている。上記吸気ポート１８は、隔壁
１８ｄによって、上記中央，左吸気弁開口１１ｂ，１１
ａに連なる左ポート（第１通路・プライマリ通路）１８
ａと、上記右吸気弁開口１１ｃに連なる右ポート（第２
通路・セカンダリ通路）１１ｂとに画成されている。
【００２６】上記吸気ポート１８の外部接続開口１８ｃ
には吸気系１９が接続されている。この吸気系１９は、
上記左，右シリンダ部２ｂ，２ｃ、左，右シリンダヘッ
ド４，５及び左，右ヘッドカバー６，７で形成されるＶ
バンク空間Ａ内を埋める如き形状になっている。上記吸
気系１９は、上記外部接続開口１８ｃに接続された左，
右の吸気制御弁ユニット２０，２０と、該両ユニット２
０，２０間にアーチ状に架け渡して配設された吸気マニ
ホールド２１と、該吸気マニホールド２１の下側に吊設
されたサージタンク２２とを備えている。
【００２７】上記左，右シリンダヘッド４，５の上記外
部接続開口１８ｃの接続合面同士は面一をなし、かつク
ランク軸と平行に形成されており、該接続合面に上記吸
気制御弁ユニット２０がボルト締め固定されている。該
各吸気制御弁ユニット２０は、カム軸方向に延びるバル
ブボディ３１と、該バルブボディ３１内に配設された第
２，第１制御弁（セカンダリ，プライマリ制御弁）３
２，２３と、該各制御弁３２，２３を回転駆動するダイ
ヤフラム弁２９ａ，２９ｂとを備えている。
【００２８】上記バルブボディ３１は、カム軸方向に延
びる角柱状のもので、各気筒毎に１つのバルブ内吸気通
路３４が上記シリンダヘッド４，５の吸気ポート１８と
連続面をなして連通するように形成されている。このバ
ルブ内吸気通路３４は、隔壁３１ａにより、上記左ポー
ト１８ａに連通する左通路（第１通路・プライマリ通
路）３４ａと、上記右ポート１８ｂに連通する右通路
（第２通路・セカンダリ通路）３４ｂとに画成されてい
る。
【００２９】ここで上記右通路３４ｂは縦長の楕円状を
なしているのに対し、上記左通路３４ａは右通路３４ｂ
より幅広で大略矩形状をなしている（図１２参照）。ま
た上記隔壁３１ａは上記吸気ポート１８の隔壁１８ｄに
連続面をなすように形成されており、また後述する吸気
マニホールド２１の合流通路２１ａには隔壁２１ｇが上
記隔壁３１ａに連続面をなすように形成されている。こ
のようにして上記吸気通路の隔壁は全体として見ると吸
気弁開口部分から吸気制御弁ユニット２０の上流端より
さらに上流まで延長されている。これにより低吸入空気
量時において必要な有効吸気管長を確保できる。
【００３０】なお、上記合流通路２１ａの隔壁２１ｇは
設けなくても良い。このように隔壁長さを吸気弁ユニッ
ト２０の上流端面までの長さに設定した場合は、高吸入
空気量時優先の吸気通路となる。
【００３１】上記第１制御弁２３は、パイプ製の第１弁
軸２３ａに上記左通路３４ａを開閉する第１弁板２３ｂ
を固定した構造のものであり、上記第１弁軸２３ａは、
上記バルブボディ３１内に上記左，右通路３４ａ，３４
ｂをカム軸方向に貫通するように挿入配置され、かつ該
バルブボディ３１により回転可能に支持されている。ま
た上記第１弁板２３ｂは上記左通路３４ａの横断面形状
に対応した形状を有し、かつ全閉位置に回動したとき左
通路３４ａの天壁３４ｃとの間に天壁側開口Ｄを形成す
る切欠２３ｃを有している。従って、上記第１制御弁２
３を全閉位置（図９，１２参照）に回動させると、第１
通路３４ａの大部分が閉となり、上記天壁側開口Ｄ部分
のみが開となる。また上記第１弁軸２３ａの一端はバル
ブボディ３１から図７上方に突出しており、該突出端部
に該第１制御弁２３を開閉駆動する上記ダイヤフラム弁
２９ｂが連結されている。
【００３２】上記第２制御弁３２は、上記第１弁軸２３
ａ内に回転可能に挿通された第２弁軸３２ａに、上記右
通路３４ｂに対応した形状、つまり該右通路３４ｂを略
密閉し得る第２弁板３２ｂを固定した構造のものであ
る。そして上記第１弁軸２３ａの上記第２弁板３２ｂ部
分には、該弁板３２ｂと第１弁軸２３ａとの干渉を回避
するために一対の切欠２３ｄ，２３ｄが形成されてい
る。該各切欠２３ｄは、それぞれ９０度の角度範囲に渡
って形成されており、これにより上記両弁板２３ｂ，３
２ｂは９０度の角度範囲内において独立して回動できる
ようになっている。
【００３３】また上記バルブボディ３１，３１には、燃
料噴射孔２４ａが上記左ポート１８ａの天壁１８ｅに開
口するように形成されており、該噴射孔２４ａに燃料噴
射弁２４が、各気筒毎に１本ずつ装着されている。この
燃料噴射弁２４は、２つの噴射ノズルを有するタイプの
もので、各噴射ノズルは上記左，中央吸気弁開口１１
ａ，１１ｂに向けて燃料を噴射供給する。
【００３４】ここで本実施例では、上記タンブルの発生
をより確実にするために、以下の構成を採用している。
点火プラグ４１の軸線Ｐを気筒軸線Ｈに対して角θ３だ
けバンク外側（排気弁側）に傾斜させ、これに応じて吸
気弁１４ａ，１４ｂの軸線Ｖ２，Ｖ１の気筒軸線Ｈに対
する角度をθ２，θ１と、排気弁１２の軸線Ｖ３の気筒
軸線Ｈに対する角度θ４より小さくする。この吸気弁１
４ａ，１４ｂの起立配置により気筒軸Ｈから排気カム軸
１３までの距離はＬ１であるのに対し、吸気カム軸１５
までの距離はＬ２と小さくなっている。
【００３５】このようにして吸気弁１４ａ，１４ｂを気
筒軸Ｈ側により起立させ、シリンダヘッドのバンク内側
部分に、吸気ポートを気筒軸側により起立させて形成す
るためのスペースを確保する。そして吸気ポート１８を
気筒軸Ｈ側に可能な限り起立させて形成し、かつ上記第
１制御弁２３のタンブル発生用の切欠２３ｃを天壁３４
ｃ，及び１８ｅに位置させている。
【００３６】上記第２，第１制御弁３２，２３を閉じる
と、吸気は左通路１８ａの天壁１８ｅ側に偏って流れ、
気筒中心付近から気筒軸Ｈ方向により強く方向付けされ
て気筒内に導入され、これによりタンブルが確実に発生
する。また燃料噴射弁２４からの燃料は上記偏って流れ
る吸気流と交差するように噴射され、空気と燃料との混
合を良好にしている。
【００３７】上記吸気マニホールド２１は、上記バルブ
ボディ３１，３１に接続された合流通路２１ａをＶバン
ク空間Ａ内にて斜め内側上方に延長し、該合流通路２１
ａの上端部から長尺通路２１ｂを下方に湾曲させて延長
し、さらに該湾曲部内側に上記長尺通路２１ｂより断面
積が大きくかつ長さの短い短尺通路２１ｃを分岐形成し
た構造のものである。
【００３８】また上記長尺通路２１ｂの下端開口２１ｄ
には長尺管２５が、上記短尺通路２１ｃの下端開口２１
ｅには短尺管２６がそれぞれ接続されている。この長尺
管２５，短尺管２６は上記サージタンク２２内を下方に
延びており、該両管２５，２６の下端開口２５ａ，２６
ａはラッパ状に拡開され、かつ該サージタンク２２の当
該気筒側の側壁２２ａ側に指向している。これにより、
各短尺管２１ｃを隙間無くクランク軸方向に配置でき
（図５参照）、また隣接する短尺管２６の開口部２６ａ
同士を干渉させることなく該短尺管２６を大径にするこ
とができる。
【００３９】また、上述の構成により上記長尺側の通路
長は短尺側の通路長の大略２倍の長さになっており、さ
らに上記両管２５，２６の下端開口２５ａ，２６ａと上
記側壁２２ａとの間には比較的大きな空間Ｂが形成され
ている。これによりサージタンク２２内における空気の
クランク軸方向の流れが良好となる。なお、上記長尺管
２５，短尺管２６は樹脂製またはパイプ製とすることが
軽量化を図る上で望ましい。
【００４０】上記吸気マニホールド２１の長尺通路２１
ｂの下端開口２１ｄ及び合流通路２１ａの下端開口２１
ｆの端面は面一になっているのに対し、短尺通路２１ｃ
の下端開口２１ｅの端面は、上記２つの下端開口２１
ｄ，２１ｆの下端面より上方に位置している。これは後
述するように、通路長切換弁の駆動アクチュエータとス
ロットル弁との干渉を回避するためである。
【００４１】また上記全ての短尺通路２１ｃはクランク
軸と平行な直線上に重なるように位置しており、この短
尺通路２１ｃ内には１本の弁軸２７ａをクランク軸１０
と平行に貫通挿入するとともに該弁軸２７ａに各気筒毎
に１つの弁板２７ｂを固定してなる吸気通路長切換弁２
７が配設されている。上記弁軸２７ａは上述の左，右の
タンブル切換弁２３の弁軸２３ａと平行になっている。
【００４２】ここで上記短尺通路２６の開口２６ａから
各吸気弁開口１１ａ〜１１ｃまでの通路軸線に沿って計
った長さが、例えば４６００ｒｐｍ以上の高速回転域に
おいて慣性過給効果が得られる長さに設定されている。
また上記長尺通路２５の開口２５ａから上記各吸気弁開
口１１ａ〜１１ｃまでの通路軸線に沿って計った長さ
が、例えば４６００ｒｐｍ未満の中低速回転域において
慣性過給効果が得られる長さに設定されている。
【００４３】上記サージタンク２２は下方に膨出した横
断面碗状のものであり、上端開口の接続フランジ２２ｂ
を上記上記吸気マニホールド２１の下端開口２１ｄ，２
１ｆと面一に形成された合面に接続することにより密閉
されている。また上記サージタンク２２のクランク軸方
向一端部には空気導入口２２ｃが形成されており、該空
気導入口２２ｃにはスロットルボディ３０ｂ内に一対の
弁板３０ａを回動自在に配置してなるスロットルバルブ
３０が接続されている。
【００４４】ここで吸入空気は上記空気導入口２２ｃか
らサージタンク内に導入され、上記各長尺管２５及び短
尺管２６から吸気マニホールド２１を通ってエンジンに
吸入されるのであるが、本実施例の如き多気筒エンジン
においてクランク軸方向一端部のみに空気導入口２２ｃ
を設けた場合は、吸入空気量にばらつきが生じる恐れが
ある。そこで本実施例では、図６に示すように、上記空
気導入口２２ｃから離れた位置の長尺管２５′について
は空気流に対して上流側に向けて開口させ、空気導入口
２２ｃに近い位置の長尺管２５′′については下流側に
向けて開口させている。これにより空気量のアンバラン
スを抑制している。また上記目的を達成するために上記
長尺管２５′，２５′′を斜めに配設したので、図５に
示すようにこれらの長尺管２５′（２５′′は図示せ
ず）の高さが低くなり、その結果サージタンク２２の前
後コーナ部２２′を縮小することができ、全体としての
配置スペースを削減できる。
【００４５】上記吸気通路長切換弁２７の弁軸２７ａの
外方突出端部にはアクチュエータとしてのダイヤフラム
弁２８が配設されており、該ダイヤフラム弁２８の出力
軸は上記弁軸２７ａに連結されている。なお、上記ダイ
ヤフラム弁２８は、上記吸気通路長切換弁２７が配設さ
れているのと同一部材である吸気マニホールド２１のボ
ス部２１ｇに支持されている。また上述のようにダイヤ
フラム２９ａ，２９ｂはタンブル制御用の第１，第２制
御弁３２，２３配設されているのと同一部材であるバル
ブボディ３１に支持されている。そのため各弁とダイヤ
フラム弁との組付誤差の発生を回避でき、開閉動作を円
滑に行わせることができる。
【００４６】また上述のように、吸気通路長切換弁２７
は吸気制御弁ユニット２０より高所に配設されており、
これにより該吸気通路長切換弁２７と同じ側に配設され
たスロットルボディ３０との干渉を回避している。
【００４７】次に本実施例装置における作用効果を説明
する。図１３において、４０は上記第２，第１制御弁３
２，２３，吸気通路長切換弁２７，スロットルバルブ３
０ａ等の開閉制御を行うＥＣＵであり、これはスロット
ルバルブ開度ａ，エンジン回転数ｂ等のエンジン運転状
態を示す信号が入力され、エンジンの運転状態に応じて
制御弁駆動信号Ａ，Ｂ、通路長切換信号Ｃを出力する。
【００４８】まず、エンジン回転数及び負荷が図２７の
領域Ａで示す低吸入空気量運転域では、ダイヤフラム弁
２９ａ，２９ｂに第１，第２制御弁２３，３２を全閉位
置に回動させる駆動信号Ａ，Ｂが供給される。これによ
り、図１１（ａ），図１２（ａ），及び図１３に示すよ
うに、第２制御弁３２が第２通路３４ｂを閉じるととも
に、第１制御弁２３が第１通路３４ａを閉じる。その結
果、吸気は第１通路３４ａの天壁側開口Ｄを通って第１
ポート１８ａの天壁１８ｅ側に偏って流れ、気筒軸付近
から軸方向に導入され、タンブルが発生する。この場
合、上述のように吸気ポート１８が点火プラグ４１，及
び吸気弁１４ａ，１４ｂの傾斜配置によってより気筒軸
Ｈ側に直ずくように起立形成され、しかも第１制御弁２
３の切欠２３ｃが天壁１８ｅ側に位置しているので、タ
ンブルの発生がより確実である。
【００４９】またこのとき、ダイヤフラム弁２８には通
路長切換弁２７に通路長を長尺状態にするための切換信
号Ｃが供給され、これにより図２，図１３に示すように
通路長切換弁２７が短尺通路２１ｃを閉じ、吸気は長尺
管２５から長尺通路２１ｂを通って気筒内に導入され
る。その結果、低速回転域において慣性過給効果が得ら
れる吸気通路長となり、上記タンブルを発生させながら
十分な吸気量を確保できる。
【００５０】また、エンジン回転数及び負荷が図２７の
領域Ｂで示す中吸入空気量運転域では、図１１（ｂ），
図１２（ｂ），及び図１３に示すように、第１制御弁２
３が第１通路３４ａを全開する。一方、第２制御弁３２
は第２通路３４ｂを閉状態に保持し、また、通路長切換
弁２７は通路長を長尺状態に保持する。これによりタン
ブル発生のための絞りは解除され、より多くの吸気量が
確保される。
【００５１】さらにまた、エンジン回転数及び負荷が図
２７の領域Ｃで示す高吸入空気量運転域では、図１１
（ｃ），図１２（ｃ），及び図１５に示すように、第２
制御弁３２が第２通路３４ｂを全開するとともに通路長
切換弁２７が短尺通路２１ｃを開くことから、吸気の大
部分は高速回転域において慣性過給効果の得られる長さ
の短尺通路を通って、残りは長尺通路を通って気筒内に
導入され、高速回転域において多量の吸気が確保され
る。
【００５２】このように本実施例では、吸気通路を右吸
気弁開口１１ｃ側部分の第２通路と中央，左吸気弁開口
側の第１通路とに画成し、低吸入空気量時には、第２通
路を第２制御弁３２で全閉するとともに、第１通路を第
１制御弁で天壁側開口Ｄのみ開くようにしたので、吸気
は第１通路側のみを流れることから流速が高くなり、ま
た上記開口Ｄによって天壁側に偏り、気筒内に縦方向に
方向付けされて導入され、タンブルを確実に発生でき、
燃焼状態を良好にすることができる。
【００５３】また本実施例では、低吸入空気量運転域に
おいて第２，第１制御弁３２，２３を閉位置、つまりタ
ンブル位置に回動してタンブルを発生させた場合には、
通路長切換弁２７を長尺側に切り換えることにより慣性
過給効果を得るようにしたので、タンブルを発生させる
ために生じた流入抵抗による吸気量の減少を慣性過給で
補うことができ、タンブルを発生させて燃焼状態を良好
にしながら十分な吸気量を確保して出力の低下を回避で
きる。
【００５４】また本実施例では、第２制御弁３２の弁軸
３２ａを第１制御弁２３の弁軸２３ａ内に挿入したの
で、２本の弁軸を設けながら全開時における吸気抵抗を
最小限にすることができる。またこの場合に、外側に位
置する弁軸２３ａに、切欠２３ｄを形成したので、２つ
の弁板２３ｂ，３２ｂを別個独立に回動させることがで
きる。
【００５５】また本実施例では、第２，第１制御弁３
２，２３の弁軸３２ａ，２３ａ、及び切換弁２７の弁軸
２７ａをクランク軸と平行に配置したので、多数の通路
を１つの弁で開閉することができ、構造を簡素化でき
る。またこの場合に、Ｖバンクの中心部に位置する吸気
通路長切換弁２７の弁軸２７ａについては、他の２つの
吸気制御弁弁２３，３２の弁軸２３ａ，３２ａより上方
に配置したので、スロットルボディ３０との干渉を回避
できる。
【００５６】図１６，図１７は、本発明外の吸気制御装
置を説明するための図であり、図中、図１〜図１５と同
一符号は同一又は相当部分を示す。本装置では、第２，
第１制御弁３２，２３の第２，第１弁軸３２ａ，２３ａ
を、それぞれ上流側，下流側に平行に配設しており、こ
の点以外の構成は上記第１実施例と同様である。
【００５７】本装置においても上記第１実施例と同様の
作用効果を奏する。また本装置では、弁軸３２ａ，２３
ａを別個独立して配設したので、弁板２３ｂ，３２ｂの
回動角度に制約が生じることがない。
【００５８】さらにまた、本装置では、２本の弁軸を別
個独立に配設する場合に、タンブル発生用第１制御弁２
３を下流側に配設したので、それだけ該制御弁２３を吸
気弁開口１１ａ，１１ｂに近づけて配設できる。そのた
め、天壁側に偏らせた吸気流を、これの方向性を減少す
ることなく吸気弁開口から気筒内に導入することができ
る。
【００５９】図１８〜２３は、請求項２，４の発明の一
実施例（第３実施例）による吸気制御装置を説明するた
め図であり、図中、図１〜図１７と同一符号は同一又は
と相当部分を示す。本第３実施例では、第２，第１制御
弁５２，５３を縦軸回りに回動可能のタイプとしてい
る。即ち、上記第２，第１制御弁５２，５３の弁軸５２
ａ，５３ａは第２，第１通路３４ｂ，３４ａを、カム軸
に対して直角方向に横切るように配設されており、該各
第２，第１弁軸５２ａ，５３ａの下端部はバルブボディ
３１の底面から下方に突出している。
【００６０】上記各気筒用第２弁軸５２ａの下方突出端
部にはそれぞれ第２アーム５２ｃが固定されており、各
第２アーム５２ｃ同士は第２リンク５２ｄで連結されて
いる。なお図示していないが第２リンク５２ｄの一端に
は該リンクを軸方向に進退駆動する第２ダイヤフラムが
連結されており、これにより第２制御弁５２が第２通路
を密閉又は全開する。
【００６１】また上記各気筒用第１弁軸５３ａ同士も上
記第２弁軸５２ａと同様の構造により第１アーム５３
ｄ，第１リンク５３ｅを介して連結されており、第１ダ
イヤフラムにより進退駆動され、第１制御弁５３が第１
通路３４ａを開閉する。また上記第１弁板５３ｂには切
欠５３ｃが形成されており、全開位置と、天壁３４ｃと
の間に吸気流を天壁３４ｃ側に偏らせるための開口Ｄが
形成される全閉位置との間で回動する。
【００６２】本実施例においても、上記第１実施例と同
様の作用効果を奏する。また本第３実施例では、各吸気
制御弁を各吸気通路毎に独立型としたので、各気筒よう
吸気通路間の寸法精度をそれほど高くする必要がない。
即ち、上記第１，第２実施例のように、全ての制御弁の
弁軸を１本の共通のものとすると、制御弁の回動を円滑
にするために、各気筒用吸気通路の弁板回動部分が同一
直線上に位置するように寸法精度を高く保持する必要が
ある。しかし本実施例の場合、各気筒用吸気通路は同一
直線上から若干ずれていても各吸気制御弁の回動に支障
が生じることはないので、それだけ寸法精度が低くでき
る。
【００６３】なお、上記第１，３実施例では、第１制御
弁の弁板２３ｂ，４３ｂ，５３ｂに、吸気を天壁側に偏
らせてタンブルを発生する開口Ｄを形成するために切欠
２３ｃ，４３ｃ，５３ｃを形成した例を説明したが、気
筒内周面に沿って吸気を旋回させる横渦（いわゆるスワ
ール）を発生させるようにすることもできる。例えば、
図２２に示すように、弁板５３ｂに切欠５３ｃ′を形成
することにより、吸気通路の外側壁３４ｄの内面との間
に開口Ｄ′を形成する。
【００６４】低吸入空気量時には、図２２に示すよう
に、第２制御弁５２が第２通路３４ｂを全閉するととも
に、第１制御弁５３が閉位置に回動して第１通路３４ａ
の外側壁３４ｄ内面との間に開口Ｄ′を形成する。これ
により、第１，第２制御弁を有しない場合に比較してよ
り多くの吸気が左吸気弁開口１１ａから気筒内周面に沿
うように導入され、スワールが発生する。
【００６５】図２２に示す切欠５３ｃ′は、上述のよう
に第１実施例における弁板２３ｂ，４３ｂにも勿論適用
可能であり、これらの場合も図２２と同様の開口Ｄ′が
形成されるように切欠の位置を設定する。
【００６６】図２３〜図２６は、請求項３，４の発明の
一実施例（第４実施例）を説明するための図であり、図
１〜図２３と同一符号は同一又は相当部分を示す。本第
４実施例では、バルブボディ３１には、これの第２通路
３４ｂを開閉する第２制御弁６２のみが配設されてい
る。この第２制御弁６２は、カム軸方向に配設された各
気筒共通の弁軸６２ａに、上記第２通路３４ｂを開閉す
る弁板６２ｂを固定した構造のものであり、上記弁軸６
２ａの外方突出端部に開閉駆動用ダイヤフラム弁が連結
されている。
【００６７】上記シリンダヘッド４，５の吸気ポート１
８の底壁部分には弁穴１８ｈが各気筒用第２，第１ポー
ト１８ｂ，１８ａをカム軸方向に横切るように形成され
ており、該弁穴１８ｈ内に第１制御弁６３が回動可能に
挿入配置されている。この第１制御弁６３は、各気筒用
第１ポート１８ａに対応する部分に円柱状の弁部６３ａ
を配置し、該各気筒用弁部６３ａ同士を小径の連結軸６
３ｃで接続した構造のものである。
【００６８】上記弁部６３ａには、上記第１ポート１８
ａの側面及び底面の形状と連続面をなす切欠面６３ｂが
形成されており、該第１制御弁６３の外方突出端には、
駆動用サーボモータ等が連結されている。
【００６９】また上記連結軸６３ｃは第２ポート１８ｂ
内に露出しない径に設定されており、該連結軸６３ｃ部
分には、弁穴１８ｈと第２ポート１８ｂの内面との隙間
を埋めるための充填部材６４が配設されている。この充
填部材６４は、上記第１ポート１８ｂの内面と面一をな
す切欠面６４ａを有し、上記弁穴１８ｈ内に固定されて
いる。従って上記連結軸６３ｃは上記充填部材６４に対
して回転自在となっている。
【００７０】本第４実施例では、低吸入空気量時には、
図２３，２５に示すように、第２制御弁６２がバルブボ
ディ３１の第２通路３４ｂを閉じ、第１制御弁６３が閉
位置に回動して第１ポート１８ａの天壁側に開口Ｄを形
成する。これにより吸気は該開口Ｄを通り天壁側に偏っ
た流れとなって気筒内に導入され、図２３に実線，及び
破線の矢印で示すようにタンブルが発生する。なお、図
２３，２４において、実線は中央吸気弁開口１１ｂから
の流れを、破線は左吸気弁開口１１ａからの流れを示
す。
【００７１】一方、中，高吸入空気量時には、図２４，
２６に示すように、第２制御弁６２がバルブボディ３１
の第２通路３４ｂを全開する。また、第１制御弁６３は
開位置に回動して上記弁穴１８ｈ内に没入する。これに
より切欠面６３ｂが第１ポート１８ａの内面と面一にな
る。第１ポート１８ａ内には弁構成部分が全く存在しな
いことから、吸気抵抗の増大を回避できる。またこのと
き、各吸気弁開口から導入された流れは低吸入空気量時
と逆向きのタンブル流が増加する（図２４の実線の矢印
参照）。
【００７２】本第４実施例においても上記各実施例と同
様の作用効果を奏する。そして本実施例では、第１制御
弁６３を、全開時には吸気ポートの底壁内に没入するよ
うに構成したので、中，高吸入空気量時に、吸気ポート
内に抵抗となるものが全く存在しないので、吸気制御弁
を配設しながら中，高吸入空気量時の吸気抵抗の増大を
回避できる。
【００７３】なお、上記第４実施例において、第１制御
弁６３と充填部材６４とを図２６の状態に一体化し、こ
れを回転自在としても良い。このようにした場合は、弁
部６３ａが第１ポート１８ａを閉じると充填部材６４部
分が第２ポート１８ｂを閉じることとなるが、この時点
では第２制御弁６２も閉位置に位置しているのであるか
ら支障はない。なおこの場合は、上記弁穴１８ｈと同一
形状の円柱体に図２６に示す切欠６３ｂ，６４ａを形成
したものとすれば良く、このようにすれば第１制御弁６
３の構造が極めて簡単となる。
【００７４】
【発明の効果】以上のように本発明に係るエンジンの吸
気制御装置によれば、低吸入空気量時には、第２制御弁
が第２通路を閉じるとともに、第１制御弁が第１通路を
天壁側又は外側壁側のみが開いた状態に閉じるので、吸
入空気は、第１通路の天壁側又は外側壁側に偏って流
れ、タンブル又はスワールをより確実に発生でき、燃焼
状態を良好にできる効果がある。
【００７５】請求項１の発明では、第２，第１制御弁の
弁軸を同軸配置したので、吸気通路内に弁軸を２本配設
するものに比較して、該制御弁を開いた状態での吸気抵
抗を軽減できる効果がある。
【００７６】請求項２の発明では、第２，第１制御弁の
弁軸をカム軸と直角方向に配置して各気筒用の弁軸を別
個独立としたので、各気筒に共通の弁軸を設けた場合に
比較して、各気筒用吸気通路の弁板配置部分を同一直線
上に配置する場合の必要な寸法精度を軽減できる効果が
ある。
【００７７】請求項３の発明では、第１制御弁を、円柱
体に吸気通路内面と連続面をなす切欠面を形成してな
り、全開時には弁穴内に没入させるようにしたので、全
開時の吸気抵抗を大幅に軽減できる効果がある。
【００７８】請求項４の発明では、中央吸気弁開口，及
び該中央吸気弁開口の左，右側方に位置する左，右吸気
弁開口を有する場合に、上記第２通路を上記右吸気弁開
口に連通させ、上記第１通路を上記中央吸気弁開口，及
び左吸気弁開口に連通させるとともに、上記第２通路に
第２制御弁を、第１通路に第１制御弁を配設したので、
低吸入空気量時には、吸気は第１通路の天壁側，又は外
側壁側に偏って流れ、左吸気弁開口及び中央吸気弁開口
から気筒内に導入され、タンブル又はスワールをより確
実に発生できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，４の発明の一実施例（第１実施例）
による吸気制御装置を備えたエンジンの正面図である。
【図２】上記第１実施例装置の断面正面図である。
【図３】上記第１実施例装置の断面平面図である。
【図４】上記第１実施例装置の平面図である。
【図５】上記第１実施例装置の断面側面図（図４のV-V
線断面図) である。
【図６】上記第１実施例装置の底面図である。
【図７】上記第１実施例装置のバルブユニット部分の平
面図である。
【図８】上記第１実施例装置のバルブユニット部分の正
面図である。
【図９】上記第１実施例装置のバルブユニット部分の断
面正面図（図７のIX-IX 線断面図) である。
【図１０】上記第１実施例装置のバルブユニット部分の
断面正面図（図７のX-X 線断面図) である。
【図１１】上記第１実施例装置の動作を説明するための
模式図である。
【図１２】上記第１実施例装置の動作を説明するための
模式断面側面図である。
【図１３】上記第１実施例エンジンの動作を説明するた
めの模式図である。
【図１４】上記第１実施例エンジンの動作を説明するた
めの模式図である。
【図１５】上記第１実施例エンジンの動作を説明するた
めの模式図である。
【図１６】本発明外装置の断面平面図である。
【図１７】上記本発明外装置の断面正面図である。
【図１８】請求項２，４の発明の一実施例（第３実施
例）装置の側面図である。
【図１９】上記第３実施例装置の断面側面図である。
【図２０】上記第３実施例装置の断面正面図（図１８の
XX-XX 線断面図) である。
【図２１】上記第３実施例装置の断面正面図（図１８の
XXI-XXI 線断面図) である。
【図２２】上記第３実施例エンジンの変形例を示す断面
側面図である。
【図２３】請求項３，４の発明の一実施例（第４実施
例）装置の断面正面図である。
【図２４】上記第４実施例装置の断面正面図である。
【図２５】上記第４実施例装置の第１制御弁を示す模式
断面側面図である。
【図２６】上記第４実施例装置の第１制御弁を示す模式
断面側面図である。
【図２７】上記各実施例の運転域と第１，第２制御弁の
開閉状態との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１ エンジン １１ａ，１１ｃ 左，右吸気弁開口 １１ｂ 中央吸気弁開口 １８ 吸気ポート（吸気通路） １８ａ 第１ポート（第１通路） １８ｂ 第２ポート（第２通路） １８ｄ 隔壁 １８ｅ 天壁 ２３ 第１制御弁 ２３ａ 第１ａ弁軸 ２３ｂ 第１ａ弁板 ２３ｃ 切欠 ２４ 燃料噴射弁 ３２ 第２制御弁 ３２ａ 第２ａ弁軸 ３２ｂ 第２ａ弁板 ３４ バルブ内吸気通路 ３４ａ 第１通路 ３４ｂ 第２通路 ４２ 第２制御弁 ４２ａ 第２ｂ弁軸 ４２ｂ 第２ｂ弁板 ４３ 第１制御弁 ４３ａ 第１ｂ弁軸 ４３ｂ 第１ｂ弁板 ５２ 第２制御弁 ５２ａ 第２ｃ弁軸 ５２ｂ 第２ｃ弁板 ５３ 第１制御弁 ５３ａ 第１ｃ弁軸 ５３ｂ 第１ｃ弁板 ６２ 第２制御弁 ６２ａ 第２ｄ弁軸 ６２ａ 第２ｄ弁板 ６３ 第１制御弁 ６３ａ 弁部 ６３ｂ 切欠面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 31/02 F01L 1/26 F02D 13/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の吸気弁開口に連なる吸気通路内に
    吸気通路面積を可変制御する吸気制御弁を備えたエンジ
    ンの吸気制御装置において、上記吸気通路を隔壁により
    上記一部の吸気弁開口に連なる第２通路と残りの吸気弁
    開口に連なる第１通路とに画成し、上記第２通路を低吸
    入空気量時に全閉し、高吸入空気量時に全開する第２制
    御弁を設け、上記第１通路を低吸入空気量時に該第１通
    路の天壁側又は外側壁側の一部のみが開いた状態に閉
    じ、高吸入空気量時に全開する第１制御弁を設け、上記
    第２制御弁が、上記第１，第２通路をカム軸方向に貫通
    しかつ回転可能に配設された第２ａ弁軸に上記第２通路
    に対応した形状の第２ａ弁板を固定したものであり、上
    記第１制御弁が、上記第１，第２通路をカム軸方向に貫
    通しかつ回転可能に配設された第１ａ弁軸に上記第１通
    路に対応した形状でかつ上記天壁側縁部又は外側壁側縁
    部に切欠を有する第１ａ弁板を固定したものであり、上
    記第２ａ弁軸が上記第１ａ弁軸内に回転可能に挿通され
    ていることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
  2. 【請求項２】 複数の吸気弁開口に連なる吸気通路内に
    吸気通路面積を可変制御する吸気制御弁を備えたエンジ
    ンの吸気制御装置において、上記吸気通路を隔壁により
    上記一部の吸気弁開口に連なる第２通路と残りの吸気弁
    開口に連なる第１通路とに画成し、上記第２通路を低吸
    入空気量時に全閉し、高吸入空気量時に全開する第２制
    御弁を設け、上記第１通路を低吸入空気量時に該第１通
    路の天壁側又は外側壁側の一部のみが開いた状態に閉
    じ、高吸入空気量時に全開する第１制御弁を設け、上記
    第２制御弁が、上記第２通路をカム軸直角方向に貫通し
    かつ回転可能に配設された第２ｃ弁軸に上記第２通路に
    対応した形状の第２ｃ弁板を固定したものであり、上記
    第１制御弁が、上記第１通路をカム軸直角方向に貫通し
    かつ回転可能に配設された第１ｃ弁軸に上記第１通路に
    対応した形状でかつ上記天壁側縁部又は外側壁側縁部に
    切欠を有する第１ｃ弁板を固定したものであることを特
    徴とするエンジンの吸気制御装置。
  3. 【請求項３】 複数の吸気弁開口に連なる吸気通路内に
    吸気通路面積を可変制御する吸気制御弁を備えたエンジ
    ンの吸気制御装置において、上記吸気通路を隔壁により
    上記一部の吸気弁開口に連なる第２通路と残りの吸気弁
    開口に連なる第１通路とに画成し、上記第２通路を低吸
    入空気量時に全閉し、高吸入空気量時に全開する第２制
    御弁を設け、上記第１通路を低吸入空気量時に該第１通
    路の天壁側又は外側壁側の一部のみが開いた状態に閉
    じ、高吸入空気量時に全開する第１制御弁を設け、上記
    第２制御弁が、上記第２通路を貫通するように配設され
    た第２ｄ弁軸に上記第２通路に対応した形状の第２ｄ弁
    板を固定したものであり、上記第１制御弁が、円柱体に
    上記第１通路の横断面形状に対応した形状の切欠面を形
    成してなる弁部を備えたものであり、該第１制御弁が、
    カム軸と平行に、かつ上記切欠面が第１通路の内面と略
    連続面をなすよう上記弁部が第１通路の底壁内に没入す
    る全開位置と、吸気流が天壁側に偏るよう上記弁部が第
    １通路面積を縮小する全閉位置との間で回動可能に挿入
    配置されていることを特徴とするエンジンの吸気制御装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、上記エ
    ンジンが、気筒軸線を中心とする略円周上でかつ上記吸
    気通路の略中心線上に位置する中央吸気弁開口，及び該
    中央吸気弁開口の左，右側方に位置する左，右吸気弁開
    口を有し、上記第２通路が上記右吸気弁開口に連通し、
    上記第１通路が上記中央吸気弁開口，及び左吸気弁開口
    に連通しており、燃料噴射弁が上記中央，及び左吸気弁
    開口に燃料を噴射するように配設されていることを特徴
    とするエンジンの吸気制御装置。
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