JP3323315B2

JP3323315B2 - エンジンの吸気制御装置

Info

Publication number: JP3323315B2
Application number: JP00667294A
Authority: JP
Inventors: 雅博内田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1994-01-25
Filing date: 1994-01-25
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JPH07208183A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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気
筒軸方向への方向性をもった縦渦、いわゆるタンブルを
発生させることが有効であることが知られている。この
タンブルを発生させる手段として、従来例えば、吸気通
路を通路軸方向に延びる隔壁で天壁側通路と底壁側通路
とに分離し、底壁側通路を開閉する切り換え弁を備えた
のものがある。この例では、低速回転域等の吸気量の少
ない運転域では、上記切り換え弁を閉じることにより、
吸入空気が吸気通路の天壁側に偏って流れ、気筒内に気
筒軸心付近から軸方向に方向付けして導入され、その結
果上記タンブルが発生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】ところが上記従来装
置の場合、隔壁が必要な分だけ吸気通路の形状が複雑化
する問題がある。またタンブルの発生は可能であるもの
の、高速運転域においても上記隔壁，及び切り換え弁が
吸気通路内に残存する構造であることから、吸気抵抗が
大きく最大吸気量を増大する場合の妨げとなる。

【０００４】本発明の目的は、吸気通路形状が複雑化す
ることがなく、また全開時の吸気抵抗が増大することも
ないエンジンの吸気制御装置を提供する点にある。また
本発明の別の目的は、吸気通路形状を複雑化することな
く、吸気流を所定方向に方向付けすることのできるエン
ジンの吸気制御装置を提供する点にある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】請求項１の発明は、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、該吸気制御弁が、円柱体に吸
気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、カム軸と平行に、かつ上
記切欠面が吸気通路の内面と略連続面をなすよう上記弁
部が吸気通路の底壁内に没入する全開位置と、吸気流が
天壁側に偏よるよう上記弁部が吸気通路面積を縮小する
全閉位置との間で回動可能に配置されており、上記弁部
の外周面側に形成された吸気ガイド溝からなり、上記吸
気制御弁が上記全閉位置に回動したとき、吸気流を所定
方向に方向付けする吸気ガイド手段を上記吸気制御弁に
設けたことを特徴としている。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１において、上
記エンジンが、気筒軸を中心とする略円周上に複数の吸
気弁開口を有するものであり、上記吸気ガイド溝が、吸
気を上記一部の吸気弁開口に偏って流れるよう方向付け
可能に形成されていることを特徴としている。

【０００７】また請求項３の発明は、請求項２におい
て、上記エンジンが、気筒軸を中心とする略円周上でか
つ吸気通路軸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
有するものであり、上記吸気ガイド溝が、吸気を上記
左，右の吸気弁開口に偏って流れるよう方向付け可能に
形成されているを特徴としている。

【０００８】請求項４の発明は、請求項２において、上
記エンジンが、気筒軸を中心とする略円周上でかつ吸気
通路軸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，右吸気弁開口を有する
ものであり、上記吸気ガイド溝が、吸気を上記左，右何
れかの吸気弁開口及び中央吸気弁開口に偏って流れるよ
う方向付け可能に形成されていることを特徴としてい
る。

【０００９】請求項５の発明は、請求項２において、上
記エンジンが、気筒軸を中心とする略円周上でかつ吸気
通路軸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，右吸気弁開口を有する
ものであり、上記吸気ガイド溝が、吸気を上記左，右何
れかの吸気弁開口に偏って流れるよう方向付け可能に形
成されていることを特徴としている。

【００１０】請求項６の発明は、気筒軸を中心とする略
円周上でかつ吸気通路軸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
気弁開口と、上記左，右吸気弁開口に連なる左，右通路
部分及び上記中央吸気弁開口に連なる中央通路部分を有
し、該中央通路部分が上記左，右通路部分より気筒軸方
向にシリンダブロック合面側に偏位するように分岐して
いる吸気通路と、該吸気通路の通路面積を可変制御する
吸気制御弁とを備えたエンジンの吸気制御装置におい
て、上記吸気制御弁を、円柱体に吸気通路の横断面形状
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
のとし、該吸気制御弁を、上記吸気通路の上記分岐の開
始部直近上流部分にカム軸と平行に、かつ上記切欠面が
吸気通路の内面と略連続面をなすよう上記弁部が吸気通
路の底壁内に没入する全開位置と、吸気流が天井壁側に
偏るよう上記弁部が吸気通路面積を縮小する全閉位置と
の間で回動可能に配置したことを特徴としている。

【００１１】ここで、上記各発明において、吸気流をい
ずれかの吸気弁開口に偏って流すとは、上記吸気ガイド
手段を備えていないものに比べて上記いずれかの開口へ
の流量を増加させるとの意味である。例えば吸気弁開口
を３つ備えている場合、通常は中央吸気弁開口からより
多くの吸気が気筒内に導入される。本発明で左，右吸気
弁開口に偏らせるとは、この吸気の中央吸気弁開口の集
中を緩和することを意味しており、偏らせた結果、左，
右の吸気量と中央の吸気量が同等となる場合もあり得
る。

【００１２】

【作用】本発明に係るエンジンの吸気制御装置によれ
ば、低吸入空気量運転域においては吸気制御弁が全閉位
置側に回動し、吸気は天壁側に偏って流れ、気筒内に気
筒中心付近から縦方向に流入し、タンブルが発生する。
しかもこの場合、吸気制御弁の弁部の外周面側に吸気流
を方向付けする吸気ガイド手段を形成したので、吸気流
により明確な方向性を持たせることが可能である。一
方、高速回転域においては吸気制御弁は全開位置に回動
し、弁部の切欠面が吸気通路内面と略連続面をなすの
で、吸気抵抗が増加することはない。

【００１３】請求項２の発明では、上記吸気ガイド溝
を、吸気が複数の吸気弁開口の一部に偏って流れるよう
方向付け可能に形成したので、吸気は、天壁側に偏って
かつ特定の吸気弁開口に偏って流れ、気筒内に導入され
る。従って、例えば請求項３〜５に示すように、上記吸
気ガイド溝の位置，形状を適宜設定することにより、吸
気を所望の吸気弁開口から所望の方向性をもって気筒内
に導入することが可能であり、吸気流に各種の特性を持
たせることができる。

【００１４】例えば請求項３の発明では、吸気通路の軸
線上に位置する中央吸気弁開口及びその左，右に位置す
る左，右吸気弁開口を有する場合に、吸気ガイド溝を、
吸気が上記左，右の吸気弁開口に偏って流れるよう方向
付け可能としたので、より多くの吸気が、気筒中心側に
位置する左，右の吸気弁開口から気筒内に導入される。
従って、吸気流は、天壁側に偏るとともに、左，右の吸
気弁開口側により多く流れ、気筒軸線付近から気筒軸方
向（縦方向）に方向付けされて導入され、その結果タン
ブルをより確実に発生させることができる。

【００１５】一方、請求項４の発明では、吸気ガイド溝
を、吸気流が上記左，右何れかの吸気弁開口及び中央吸
気弁開口により多く流れるよう形成したので、この場合
の吸気流は上記縦方向に流れるタンブル流の傾向と、気
筒内周面に沿って気筒軸と直角の平面内で流れようとす
るスワール流の傾向とを合わせ持つこととなり、いわゆ
る斜めスワールの流れが得られる。

【００１６】さらにまた請求項５の発明では、吸気ガイ
ド溝を、吸気流が上記左，右何れかの吸気弁開口により
多く流れるよう形成したので、上記請求項６の発明にお
けるスワール効果がより顕著となる。

【００１７】また請求項６の発明では、中央吸気弁開口
に連なる中央通路部分が左，右吸気弁開口に連なる左，
右通路部分よりシリンダブロック合面側に偏位するよう
に分岐している場合に、この分岐開始部の直近上流部分
に上記吸気制御弁を配置したので、複数の通路部分にお
ける吸気制御を、１本の単純な円柱体に通路内面に対応
した切欠面を形成した弁体で実現できる。

【００１８】ちなみに上記分岐開始部より下流側に吸気
制御弁を設けた場合は、吸気制御弁を吸気弁開口により
近接できることから吸気流の制御性をより向上できる。
しかし吸気制御弁の直径は全ての通路部分をカバーでき
る大きさであることから、各通路部分が気筒軸方向にず
れている場合はそれだけ吸気制御弁の直径が大きくなる
問題が生じ、また上記切欠面の形状を気筒軸方向にずれ
た各通路部分に対応した形状に必要があることから制御
弁の構造が複雑となる問題が生じる。

【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１１は本発明の第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
り、図１は本実施例装置を備えたエンジンの全体構成を
示す正面概略図、図２，図３は本実施例装置の断面正面
図、図４は底面図、図５はバルブユニットの側面図、図
６は図２のVI−VI線断面図、図７は全開時における図６
相当図、図８，図９は吸気制御弁の動作を示す図、図１
０，図１１は図６のX-X 線,XI-XI線断面図である。

【００２０】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
シリンダボア周囲に配設されたヘッドボルト４１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、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，及び図示は左右何れかについて
のみ行う場合がある。

【００２１】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つづ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。

【００２２】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つづつ凹設されている。該各燃
焼凹部１１には、中央吸気弁開口１１ａ及び左，右吸気
弁開口１１ｂ，１１ｃと、２つの排気弁開口１１ｄ，１
１ｅが形成されており、これらの弁開口１１ａ〜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。またカム軸直角方向の位置についてみると、左，
右吸気弁開口１１ｂ，１１ｃは中央吸気弁開口１１ａ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。

【００２３】なお、図４に示すように、中央吸気弁開口
１１ａは左，右吸気弁開口１１ｂ，１１ｃより小径に形
成されており、これにより中央吸気弁開口１１ａを可能
な限り気筒軸線Ｈ寄りに位置させている。この中央吸気
弁開口１１ａを気筒軸線Ｈ側に寄せることにより、中央
吸気弁１４ａの気筒軸線Ｈに対する角度θ２を左，右吸
気弁１４ｂの気筒軸に対する角度θ３に近似させること
ができ、その分だけ燃焼室形状の偏平化を抑制して燃焼
状態を良好にできる。ちなみに中央吸気弁開口１１ａを
左，右吸気弁開口１１ｂ，１１ｃと同径にすると各開口
の干渉を回避するために中央吸気弁開口１１ａを外側に
配置する必要が生じ、それだけ上記燃焼室が偏平化して
しまい、燃焼性が悪化する。

【００２４】上記各排気弁開口１１ｄ，１１ｅは排気弁
１２で開閉され、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１１ａは中央吸気弁
１４ａにより、左，右吸気弁開口１１ｂ，１１ｃは左，
右吸気弁１４ａ，１４ａで開閉され、該各吸気弁１４
ａ，１４ｂは吸気カム軸１５で開閉駆動される。

【００２５】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。

【００２６】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。この吸気ポート１８は、上記
中央吸気弁開口１１ａに連なる中央通路１８ａと左，右
吸気弁開口１１ｂ，１１ｃに連なる左，右通路１８ｂ，
１８ｃとを各吸気弁開口の直近上流側で合流させた形状
のものである。そして上記中央通路１８ａと左，右通路
１８ｂ，１８ｃとはその外部接続口１８ｄ付近では、図
１０に示すように、楕円状の連続面をなしているが、こ
こから下流側にいくほど、図１１に示すように、中央通
路１８ａが上記左，右通路１８ｂ，１８ｃに対して上記
シリンダブロック側合面５ａ側に偏位するように分岐し
ており、上記外部接続口１８ｄ付近で上記分岐が開始し
ている。

【００２７】そして上記吸気ポート１８の外部接続口１
８ｄは、上記シリンダヘッド５のバンク内側壁を削り込
むことによって形成されており、この接続口１８ｄに吸
気系１９が接続されている。この吸気系１９は、図１に
示すように、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設定さ
れている。上記吸気系１９は、上記外部接続口１８ｄに
接続された左，右のバルブユニット２０，２０と、該両
バルブユニット２０，２０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。

【００２８】上記吸気マニホルド２１は、上記バルブユ
ニット２０に接続された合流通路２１ａと、該合流通路
２１ａの上流端部に分岐接続され、上記サージタンク２
２内に開口する長尺通路２５，及び短尺通路２６を備え
ており、上記短尺通路２６の分岐部には吸気通路長の切
換弁２７が配設されている。

【００２９】上記左，右のバルブユニット２０，２０
は、上記左，右シリンダヘッド４，５の上記各外部接続
口１８ｄ部に面一かつクランク軸と平行に形成された接
続合面１８ｅにボルト２８で上記吸気マニホールド２１
と共締めにより接続固定されている。このバルブユニッ
ト２０は、カム軸方向（各気筒の並列方向）に延びる角
柱状のバルブボディ２９と、該バルブボディ２９内にカ
ム軸と平行にかつ回転可能に挿入された弁体２３と、上
記バルブボディ２９に取り付けられた燃料噴射弁２４と
を備えている。

【００３０】上記バルブボディ２９には、各気筒毎に１
つのバルブ内吸気通路２９ａが上記シリンダヘッド５の
各吸気通路１８と連続面をなす横長の楕円状に形成され
ており、このバルブ内吸気通路２９ａに上記吸気マニホ
ールド２１の合流部２１ａが連通接続されている。また
上記バルブボディ２９には４つの気筒に共通の円形の弁
穴２９ｂがカム軸方向に貫通形成されており、該弁穴２
９ａの軸線は上記吸気通路２９ａの底壁２９ｄの内面よ
り若干上方に位置している。またこの弁穴２９の直径
は、その上縁部が上記吸気通路２９ａの天壁２９ｃより
若干下方に位置するように、また上記吸気通路２９ａの
底壁２９ｄ内に後述する弁部３０を収容する半円状の溝
が形成されるように設定されている。

【００３１】上記弁体２３は、円柱部材の上記各吸気通
路２９ａに位置する部分に弁部３０を形成し、該各弁部
３０間部分を小径の連結部２３ａとした構造のものであ
る。上記弁部３０は、上記弁穴２９ｂの内面に概ね気密
に摺接しつつ回転可能に形成されており、上記連結部２
３ａは弁部３０の１／５程度の径に切削加工されてい
る。この弁体２３は上記弁穴２９ｂ内に挿入され、両端
部が上記弁穴２９ｂの両端部内に嵌合装着された軸受３
１により回転自在に支持されている。なお、上記弁体２
３を左，右に２分割するとともに、両者を係脱可能に嵌
合させ、対向軸部２３´を軸受３１で支持しても良い。
このようにすれば、長尺状の弁体を焼付き等の問題を生
じることなく円滑に回転自在に支持できる。

【００３２】また上記弁体２３の外方突出端には歯車３
２ａが固着され、該歯車３２ａはサーボモータ３３の出
力軸に固着された歯車３２ｂに噛合しており、該サーボ
モータ３３はバルブボディ２９に固定されている。この
サーボモータ３３は、図示しないコントロールユニット
からの制御信号により、弁体２３の回動位置を全開位置
と全閉位置との間で制御する。

【００３３】上記弁部３０には、全開位置に回動したと
き上記吸気通路２９ａの内面と連続面をなす切欠面３０
ａが形成されており、また該切欠面３０ａの裏面側に位
置する外周面部分には吸気ガイド溝３０ｂが形成されて
いる。このガイド溝３０ｂを全閉位置にある場合に吸気
通路軸線直角方向に見ると、図６に示すように、その上
流縁３０ｃ側は吸気通路２９ａと等しい幅を有し、下流
縁３０ｄ側ほど上記中央通路１８ａ，及び右通路１８ｃ
側に偏るように狭くなっている。この様子は図８に示す
ように吸気通路軸方向に見た場合も同様である。これに
より弁体２３を全閉位置に位置させると、吸気は天壁２
９ｃ，１８ｆ側に偏って流れ、かつ中央通路１８ａ，及
び右通路１８ｃ側に偏って流れることとなる。なお、上
記吸気ガイド溝３０ｂは図６に二点鎖線で示すように、
中央部を越えて左通路１８ｂまで形成しても良い。

【００３４】ここで、上記バルブボディ２９をシリンダ
ヘッド５に固定するためのボルト２８は、上記小径の連
結部２３ａ部分に挿通されており、これにより上記ボル
ト２８の配置位置の確保に起因するバルブユニット２０
の大型化を回避している。

【００３５】また上記バルブボディ２９の上記天壁部分
には燃料噴射孔２９ｅが各吸気通路毎に天壁内面に開口
するように形成されており、該各燃料噴射孔２９ｅには
燃料噴射弁２４が装着されている。そして各燃料噴射弁
２４の上端にはカム軸方向に延びる１本の共通の燃料供
給レール２４ａが装着されており、該レール２４ａは上
記吸気マニホールド２１の合流部２１ａに一体形成され
たボス部２１ｂにボルト締め固定されている。

【００３６】上記燃料噴射孔２９ｅは、側面から見ると
図２に示すように上記左，右の吸気弁開口１１ｂ，１１
ｃに指向している。また平面から見ると図６に示すよう
に吸気通路２９ａの軸線上に位置しており、さらに左，
右の吸気弁開口１１ｂ，１１ｃに向かって円錐状に拡が
っている。また上記燃料噴射弁２４は噴射口を２個有す
るタイプのもので、各噴射口は左，右の吸気弁開口１１
ｂ，１１ｃに向かって燃料を噴射するようになってい
る。

【００３７】ここで本実施例では、上記バルブユニット
２０を吸気弁開口１１ａ〜１１ｃにより近接させて配置
し、該バルブユニット２０により吸気流の偏流制御をよ
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４０の軸線Ｐを気筒軸線Ｈに対して角θ１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の気筒軸線Ｈに対する角度θ２，θ３を
排気弁１２の気筒軸線Ｈに対する角度θ４より小さくし
て吸気弁１４ａ及び１４ｂを気筒軸線Ｈ寄りに起立させ
る。この吸気弁１４ａ，１４ｂの起立配置により気筒軸
線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と小さくする。こ
れによりシリンダヘッド５のバンク内側の外部接続面１
８ｅを可能な限り吸気弁開口１１ａ〜１１ｃ側に寄せて
形成し、上記バルブユニット２０、ひいては弁体２３を
吸気弁開口１１ａ〜１１ｃに近接させる。

【００３８】また上述の吸気弁１４ａ，１４ｂの起立配
置、ひいては吸気カム軸１５の気筒中心側配置により、
燃料噴射弁２４についてもより起立させて配置すること
が可能となり、その結果燃料噴射孔２９ｅの吸気通路２
９ａへの開口の上流縁２９ｆをより下流側に位置させる
ことが可能となっている。本実施例では上記燃焼噴射弁
の起立配置により、上記上流縁２９ｆと吸気ガイド溝３
０ｂの下流縁３０ｄとの吸気通路軸方向位置を略一致さ
せている。このようにして、上記燃料噴射孔２９ｅが吸
気通路内に開口していることにより吸気流の偏流が阻害
されるのを回避している。

【００３９】ちなみに、シリンダヘッドのバンク内側壁
面部に燃料噴射弁の配置スペースが十分に確保できない
場合は、燃料噴射弁はそれだけバンク内側，つまり吸気
通路上流側に配置せざるをえない。このようにした場合
は、仮に弁体を下流側に配置しても上述の上流縁２９ｆ
が弁部３０の下流縁３０ｄより上流側に移行してしま
い、該下流縁３０ｄに対向する壁面が存在しないことと
なり、該弁部３０による吸気流の偏流作用が阻害され
る。

【００４０】次に本実施例装置における作用効果を説明
する。エンジン回転数２６００ｒｐｍ以下，スロットル
開度２０％以下程度の低速回転・低負荷で吸入空気量の
比較的少ない運転域（低吸入空気量運転域）では、弁体
２３は図２，図６に示す全閉位置に回動し、また吸気通
路長切換弁２７（図１参照）は、短尺通路２６を閉じ
る。すると吸気は、サージタンク２２内から長尺通路２
５を介して吸気通路２９ａ，１８を介してシリンダボア
２ｄ内に導入される。この場合、吸気は、弁部３０によ
って吸気通路の天壁２９ｃ，１８ｆ側に偏り、かつ吸気
ガイド溝３０ｂによって右吸気弁開口１１ｃに連なる右
通路１８ｃ，及び中央吸気弁開口１１ａに連なる中央通
路１８ａに偏りつつ流れ、主としてこの右，中央吸気弁
開口１１ｃ，１１ａからシリンダボア２ｄ内に導入され
る。

【００４１】上記吸気流の偏り状況を概念的に説明する
と、吸気通路の上下方向の偏りについては、図２に６本
の矢印で示すように、全ての吸気が天壁２９ｃ，１８ｆ
側に偏って流れる。一方、吸気通路の幅方向の偏りにつ
いては、図６に６本の矢印で示すように、吸気の大部分
は吸気ガイド溝３０ｂによって中央通路１８ａ，右通路
１８ｃ側に偏流し、一部は弁部３０の外周面と吸気通路
２９ａの天壁２９ｃとの間を通って左通路１８ｂ側に流
れ、結果的に右，中央，左吸気弁開口１１ｃ，１１ａ，
１１ｂへの吸気量はそれぞれ大，中，小の割合となる。

【００４２】このように本実施例では、吸気流を吸気通
路の天壁側に偏流させ、かつ右吸気弁開口１１ｃ，及び
中央吸気弁開口１１ａに偏らせたので、特に、右吸気弁
開口１１ｃからの吸気流は、カム軸方向に見ると（図２
参照）、気筒中心側から縦方向に流入し（図２の矢印ａ
参照）、いわゆるタンブル流の傾向を有し、かつ気筒軸
方向に見ると図６に矢印ａで示すようにシリンダボア２
ｄの内周面に沿って流れ、いわゆるスワール流の傾向を
示す。その結果、図示していないが、カム軸直角方向
（図２の矢印ｂ方向）に見ると上記右吸気弁開口１１ｃ
からの吸気流は左吸気弁開口１１ｂ側ほど低くなるよう
斜めに流れることとなり、従って本実施例では、シリン
ダボア２ｄ内において、タンブル流とスワール流とを合
成したごときのいわゆる斜めスワール流が発生する。

【００４３】また上記燃料噴射弁２４からの燃料は、図
６に破線で示すように、左，右吸気弁開口１１ｂ，１１
ｃに向けて噴射される。従って、シリンダボア２ｄ内に
導入される混合気の濃度について見ると、左，右，中央
吸気弁開口１１ｂ，１１ｃ，１１ａからの混合気の濃度
はそれぞれ大，中，小の割合となる。

【００４４】このように本実施例では、吸入空気量の比
較的少ない運転域において、シリンダボア２ｄ内に導入
される吸気流にいわゆる斜めスワールを発生させること
ができ、その結果、燃焼状態を改善できる。

【００４５】例えば、本実施例と同一構成でかつ吸気制
御弁を有しないエンジンにおいて、スロットル開度２０
％，エンジン回転数１５００ｒｐｍの場合に安定したエ
ンジンの運転状態を得るには点火時期を上死点前３５°
に設定する必要があった。これに対して本実施例エンジ
ンの場合、上記と同じ条件で点火時期を上死点前１５°
まで遅角させた場合でも安定した運転状態が得られた。
このように点火時期を遅角させながら安定した運転状態
が得られたという点から、本実施例エンジンでは燃焼状
態がより良好であることが判る。

【００４６】ここで上記弁体２３を全閉位置に回動した
場合、該弁体２３は吸気抵抗となることから吸気量が不
足する懸念がある。これに対して本実施例では、低速・
低負荷運転域では、吸気通路長の切換弁２７によって、
この運転域において慣性過給効果が得られる長さを有す
る長尺通路２５側に切り換えられる。従って、該吸気通
路長による慣性過給効果によって、上記弁体２３による
吸気抵抗に起因する吸気量の不足を補うことができ、必
要な吸気量を確保できる。

【００４７】また、エンジン回転数が例えば２６００〜
４６００ｒｐｍで、スロットル開度が例えば４０％程度
の中速回転・中負荷域では上記弁体２３は全開位置に回
動し図３に示すように、弁部３０が弁穴２９ｂ内に没入
し、その切欠面３０ａが吸気通路２９ａの内面と連続面
をなす。その結果、吸気通路内に抵抗となるものが残存
することはなく、吸気抵抗をなくすことができ、必要な
吸気量が確保される。

【００４８】そしてエンジン回転数が例えば４６００ｒ
ｐｍ以上で、スロットル開度が略全開の高速高負荷運転
域では、さらに上記通路長切換弁２７が短尺通路２６を
開く。これにより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２６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。

【００４９】また本実施例では、吸気通路１８を構成す
る中央通路１８ａと左，右通路１８ｂ，１８ｃとの気筒
軸方向への分岐開始部より上流側にバルブユニット２０
を配設したので、特に弁体２３の構造を簡素化でき、ま
た弁体２３の直径を最小限にすることができる。ちなみ
に上記分岐開始部より下流側に配置した場合、弁体の外
形及び切欠面形状を例えば図１１に示す通路横断面形状
に対応したものとする必要があり、その形状が極めて複
雑となるとともに、その直径が大きくなる。これ対して
本実施例の弁体は単純な円柱体に単純な楕円状の切欠面
３０ｂを形成するだけでよく、形状が簡単であり、また
直径も小さくて済む。

【００５０】また本実施例では、点火プラグ４０を排気
側に傾斜させ、吸気弁１４ａ，１４ｂを起立させること
により吸気カム軸１５を気筒中心側に寄せて配置したの
で、シリンダヘッド４，５の吸気側にスペースが得ら
れ、バルブユニット２０を上述の分岐開始部より上流側
でかつ吸気弁開口１１ａ〜１１ｃに、より近接させて配
置でき、その結果上述のバルブ構造を簡単にしながら、
吸気流の制御性を向上できる。即ち、本実施例構造の吸
気制御弁を設ける場合、弁体２３が吸気弁開口から離れ
るほど上述の天壁側への偏流が拡散してしまうが、本実
施例では上記点火プラグ，吸気カム軸等の配置構造を採
用したことにより、弁体２３を吸気弁開口に近接させる
ことができる。

【００５１】また本実施例では、ルブボディ２９，弁体
２３，燃料噴射弁２４，及び駆動用のサーボモータ３３
をユニット化してなるバルブユニット２０をシリンダヘ
ッドの外部接続面１８ｅに取付ボルト２８で着脱可能に
装着するようにしたので、多数の気筒を有するエンジン
の場合のシリンダヘッドまわりの加工及び組立が容易で
ある。例えば、シリンダヘッドに直接弁体を挿入する構
造を採用した場合は、重量，容積共に大きいシリンダヘ
ッド４，５の取り回し工数が増加することから加工組立
上の負担が大きくなる。これに対して、本実施例の場合
は、別の製造ラインにおいてバルブユニット２０を加工
組立するサブアッシーが可能であり、このバルブユニッ
ト２０は軽量小型であるので取り回しは容易であり、全
体として見た場合、製造工数を軽減できる。

【００５２】なお、上記実施例では、燃料噴射弁２４を
吸気通路の軸線上に配置し、燃料を左，右吸気弁開口１
１ｂ，１１ｃに向けて噴射したが、この燃料噴射弁の配
置位置，及び燃料の噴射方向については各種の変形例が
採用可能である。例えば図１２，図１３に第２実施例を
示すように、燃料噴射弁２４を右通路１８ｃと中央通路
１８ａとの間に配置し、２つの噴射口からの燃料を右吸
気弁開口１１ｃ，中央吸気弁開口１１ａに向けて噴射供
給する。

【００５３】本第２実施例の場合、吸気流の偏り，及び
各吸気弁開口からの吸気量の割合は上記第１実施例と同
じである。一方、混合気の濃度については、中央，右，
左吸気弁開口１１ａ，１１ｃ，１１ｂからの混合気濃度
がそれぞれ大，中，小となる。その結果、中央吸気弁開
口１１ａからの最も濃度の高い混合気が点火プラグ４０
付近に導入されることとなり、燃焼状態を安定化でき
る。特に混合気全体の燃料濃度を薄くした場合にも確実
に着火するので、希薄燃焼を安定化でき、排気ガスの浄
化において有利である。

【００５４】ここで上記第２実施例に示すような燃料噴
射弁の配置位置，燃料の噴射方向を採用した場合は、図
１４，図１５に第３実施例を示すように、左通路１８ｂ
と、中央，右通路１８ａ，１８ｃとを分離する隔壁を設
けることもできる。この隔壁は、吸気通路１８内に設け
られたヘッド側隔壁１８ｈと吸気通路２９ａ内に設けら
れたバルブボディ側隔壁２９ｇとで構成されている。

【００５５】本第３実施例の場合、燃料を吸入空気量の
多い側により確実に供給でき、従って第２実施例におけ
る燃焼状態の安定化をさらに向上できる。

【００５６】なお、上記第３実施例の場合に、吸気通路
１８内の隔壁１８ｈに、中央，右通路１８ａ，１８ｃ側
から左通路１８ｂ側に斜めに貫通する連通孔１８ｇを形
成してもよい。このようにすることにより、燃料の一部
が上記連通孔１８ｇを通って左吸気弁開口１１ｂ側にも
供給される。その結果、この燃料により左吸気弁開口１
１ｂを開閉する左吸気弁１４ｂの裏面を冷却でき、該吸
気弁１４ｂの過熱を回避できる。

【００５７】また上記第１〜第３実施例では、弁体２３
の弁部３０に形成した吸気ガイド溝３０ｂが、吸気を右
吸気弁開口１１ｃ，及び中央吸気弁開口１１ａに偏らせ
るように形成されている場合を説明したが、この吸気ガ
イド溝による吸気の偏流方向には、各種の変形例が採用
可能である。

【００５８】例えば、図１２に二点鎖線で示すように、
吸気ガイド溝３０ｂの下流縁３０ｄを右通路１８ｃのみ
に対向する幅にさらに狭く設定することにより、吸気を
主として右吸気弁開口１１ｃのみに偏って流れるように
してもよく、このようにしたのが請求項５の発明であ
る。このような形状に吸気ガイド溝３０ｂを形成したし
た場合は、中央吸気弁開口１１ａから導入される吸気量
が減少し、右吸気弁開口１１ｃから導入される吸気量が
増加する。その結果、点火プラグ付近に導入される混合
気濃度がさらに高くなり、着火性がさらに向上する。

【００５９】また上記吸気ガイド溝の形状については、
図１６〜図１９に本発明の第４実施例を示すように、吸
気を左，右の吸気弁開口１１ｂ，１１ｃに偏流可能に形
成することもできる。ここで本実施例における偏流させ
るとは、上述のガイド溝を有しないものに比べて左，右
の流量が多くなるとの意味であり、必ずしも中央部より
多量の吸気が流れることを意味しているものではない。
即ち、本実施例エンジンの如き吸気弁開口を３つ有する
場合、中央吸気弁開口に多くの吸気が流れる傾向がある
が、上記ガイド溝はこの傾向を是正するものである。従
って結果的に、左，右と中央とで同等の吸気量となる場
合もある。

【００６０】本第４実施例では、弁部３０の外周側に
左，右ガイド溝３０ｅ，３０ｆをそれぞれ左，右吸気弁
開口１１ｂ，１１ｃに偏って流れるように二股状に形成
しており、また燃料噴射弁２４の２つの噴射口は左，右
吸気弁開口１１ｂ，１１ｃに向かって燃料を噴射供給す
るようになっている。

【００６１】本第４実施例では、弁体２３を全閉位置に
回動すると、ガイド溝を有しないものに比べて多量の吸
気が左，右吸気弁１１ｂ，１１ｃからシリンダボア２ｄ
内に導入され、残りは中央吸気弁開口１１ａから導入さ
れる。そしてこの場合、左，右吸気弁開口１１ｂ，１１
ｃからの吸気流は、そのスワール流の傾向については互
いに打ち消し合うことから、タンブル流をより確実に発
生できることとなる。なお、上記ガイド溝によって吸気
を左，右の開口側に偏流させるようにしたことから、
左，右吸気量と中央吸気量とが同等となる場合もあり得
る。

【００６２】一方、燃料はその大部分が左，右吸気弁開
口１１ｂ，１１ｃに向けて噴射供給され、周囲に拡散し
たごく僅かの燃料が中央吸気弁開口１１ａに供給され
る。そのため、混合気中の燃料濃度は、左，右吸気弁開
口１１ｂ，１１ｃにおいて比較的高濃度でかつ同じ濃度
となる。

【００６３】このように本実施例では、吸気を左，右ガ
イド溝３０ｅ，３０ｆによって左，右吸気弁開口１１
ｂ，１１ｃに偏流させたので、シリンダボア内に導入さ
れた吸気流にタンブルをより確実に発生させることがで
き、その結果燃焼状態を良好にすることができる。

【００６４】なお、上記各実施例では、吸気制御弁とし
て、バルブボディ，弁体等をユニット化したバルブユニ
ット２０を採用した場合について説明したが、本発明の
吸気制御弁は必ずしもユニット化する必要はなく、例え
ばシリンダヘッド自体に弁穴を形成し、これに弁体を挿
入するようにてもよい。

【００６５】図２０は本発明外のいわゆるバタフライ弁
の例であり、カム軸方向に挿入された弁軸５１に弁板５
２が固定され、該弁板５２の上縁部がカットされてお
り、これにより吸気通路２９ａの天壁２９ｃとの間に吸
気流を天壁側に偏らせる隙間Ａが形成されている。ま
た、上記弁板５２の図示右上コーナ部には、吸気流を上
記右吸気弁開口側により多く流すための吸気ガイド切欠
き５２ａが形成されている。本実施例においても、上記
各実施例と同様に、吸気流を天壁側に偏流させ、かつ右
吸気弁開口側に方向付けすることができ、いわゆる斜め
スワールを発生できる。

【００６６】

【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、低吸入空気量運転域において、吸
気を天壁側に偏流させる吸気制御弁を設けるとともに、
該吸気制御弁の弁部の外周面側に上記天壁側に偏った流
れにさらに任意の方向付けを行う吸気ガイド手段を設け
たので、吸気流に任意の方向性を持たせることができ、
エンジンの燃焼状態を良好にできる効果がある。一方、
高吸入空気量運転域においては、弁部が吸気通路底壁内
に没入し切欠面が吸気通路内面と略連続面をなすので、
吸気抵抗が増加することはない。

【００６７】請求項２の発明では、上記吸気制御弁の弁
部の外周面側に形成した吸気ガイド溝を、吸気流が複数
の吸気弁開口の一部に偏って流れるように方向付け可能
に形成したので、吸気を天壁側に偏り、かつ特定の吸気
弁開口側に偏るように流すことができ、シリンダボア内
に導入される吸気流に任意の特性を持たすことができ、
燃焼状態を良好にできる効果がある。

【００６８】請求項３〜５の発明では、上記吸気ガイド
溝形状を適宜設定することにより、吸気を所望の吸気弁
開口から所望の方向性をもって気筒内に導入することが
可能であり、吸気流に各種の特性を持たせることができ
る。例えば請求項３の発明では、吸気ガイド溝を、吸気
が上記左，右の吸気弁開口に偏って流れるように形成し
たので、吸気流は、天壁側に偏るとともに、左，右の吸
気弁開口側に偏って流れ、気筒中心付近から気筒軸方向
に方向付けされて導入され、その結果タンブルをより確
実に発生できる効果があり、燃焼状態を良好にでき
る。。

【００６９】一方、請求項４の発明では、吸気ガイド溝
を、吸気流が上記左，右何れかの吸気弁開口及び中央吸
気弁開口に偏って流れるよう形成したので、吸気流が上
記縦方向に流れる傾向と、気筒軸と直角の平面内で気筒
内周面に沿って流れようとする傾向とを合わせ持つ、い
わゆる斜めスワール流が得られ、燃焼状態を良好にでき
る。

【００７０】さらにまた請求項５の発明では、吸気ガイ
ド溝を、吸気流が上記左，右何れかの吸気弁開口に偏っ
て流れるよう形成したので、上記請求項４の発明におけ
るスワール効果がより顕著となる。

【００７１】また請求項６の発明では、中央通路と左，
右通路との分岐開始部より上流側に吸気制御弁を配設し
たので、複数の通路部分における吸気制御を１本の簡単
な形状の弁体で実現できるとともに、弁体を最小限の大
きさとすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による吸気制御装置を備え
たエンジンの正面概略図である。

【図２】上記第１実施例装置の全閉状態の断面正面図で
ある。

【図３】上記第１実施例装置の全開状態の断面正面図で
ある。

【図４】上記第１実施例装置の底面図である。

【図５】上記第１実施例装置のバルブユニットの側面図
である。

【図６】上記第１実施例装置の全閉状態を示す断面平面
図（図２のVI-VI 線断面図) である。

【図７】上記第１実施例装置の全開状態を示す断面平面
図である。

【図８】上記第１実施例装置の弁部の全閉状態を示す断
面側面図である。

【図９】上記第１実施例装置の弁部の全開状態を示す断
面側面図である。

【図１０】上記第１実施例装置の吸気通路部分の断面側
面図（図６のX-X 線断面図) である。

【図１１】上記第１実施例装置の吸気通路部分の断面側
面図（図６のXI-XI 線断面図) である。

【図１２】上記第１実施例の変形例に相当する第２実施
例装置の全閉状態を示す断面平面図である。

【図１３】上記第２実施例装置の全開状態を示す断面平
面図である。

【図１４】上記第１実施例の他の変形例に相当する第３
実施例装置の全閉状態を示す断面平面図である。

【図１５】上記第３実施例装置の全開状態を示す断面平
面図である。

【図１６】本発明の第４実施例の吸気制御装置の全閉状
態を示す断面平面図である。

【図１７】上記第４実施例装置の全開状態を示す断面平
面図である。

【図１８】上記第４実施例装置の弁部の全閉状態を示す
断面側面図である。

【図１９】上記第４実施例装置の弁部の全開状態を示す
断面側面図である。

【図２０】本発明の第５実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１エンジン１１ａ中央吸気弁開口１１ｂ，１１ｃ左，右吸気弁開口１３，１５排気，吸気カム軸１８吸気通路１８ａ中央通路１８ｂ，１８ｃ左，右通路２０バルブユニット（吸気制御弁）２３弁体２９ａバルブ内吸気通路２９ｃ天壁２９ｄ底壁３０弁部３０ａ切欠面３０ｂ吸気ガイド溝Ｈ気筒軸

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】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、該吸気制御
弁が、円柱体に吸気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、カム軸
と平行に、かつ上記切欠面が吸気通路の内面と略連続面
をなすよう上記弁部が吸気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よるよう上記弁部が吸気通
路面積を縮小する全閉位置との間で回動可能に配置され
ており、上記弁部の外周面側に形成された吸気ガイド溝
からなり、上記吸気制御弁が上記全閉位置に回動したと
き、吸気流を所定方向に方向付けする吸気ガイド手段を
上記吸気制御弁に設けたことを特徴とするエンジンの吸
気制御装置。
【請求項２】請求項１において、上記エンジンが、気
筒軸を中心とする略円周上に複数の吸気弁開口を有する
ものであり、上記吸気ガイド溝が、吸気を上記一部の吸
気弁開口に偏って流れるよう方向付け可能に形成されて
いることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項３】請求項２において、上記エンジンが、気
筒軸を中心とする略円周上でかつ吸気通路軸線上に位置
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，右吸気弁開口を有するものであり、上記
吸気ガイド溝が、吸気を上記左，右の吸気弁開口に偏っ
て流れるよう方向付け可能に形成されていることを特徴
とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項４】請求項２において、上記エンジンが、気
筒軸を中心とする略円周上でかつ吸気通路軸線上に位置
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，右吸気弁開口を有するものであり、上記
吸気ガイド溝が、吸気を上記左，右何れかの吸気弁開口
及び中央吸気弁開口に偏って流れるよう方向付け可能に
形成されていることを特徴とするエンジンの吸気制御装
置。
【請求項５】請求項２において、上記エンジンが、気
筒軸を中心とする略円周上でかつ吸気通路軸線上に位置
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，右吸気弁開口を有するものであり、上記
吸気ガイド溝が、吸気を上記左，右何れかの吸気弁開口
に偏って流れるよう方向付け可能に形成されていること
を特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項６】気筒軸を中心とする略円周上でかつ吸気
通路軸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，右吸気弁開口と、上記
左，右吸気弁開口に連なる左，右通路部分及び上記中央
吸気弁開口に連なる中央通路部分を有し、該中央通路部
分が上記左，右通路部分より気筒軸方向にシリンダブロ
ック合面側に偏位するように分岐している吸気通路と、
該吸気通路の通路面積を可変制御する吸気制御弁とを備
えたエンジンの吸気制御装置において、上記吸気制御弁
を、円柱体に吸気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とし、該吸気制御
弁を、上記吸気通路の上記分岐の開始部直近上流部分に
カム軸と平行に、かつ上記切欠面が吸気通路の内面と略
連続面をなすよう上記弁部が吸気通路の底壁内に没入す
る全開位置と、吸気流が天井壁側に偏るよう上記弁部が
吸気通路面積を縮小する全閉位置との間で回動可能に配
置したことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。