JP3325052B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スワール生成用のプラ
イマリ吸気ポートと、セカンダリ吸気ポートと、このセ
カンダリ吸気ポートを低速域では吸気遮断状態、高速域
では吸気供給状態とする吸気流通変更手段とを備えたエ
ンジンの吸気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば特開昭６２−１５９７
２８号公報に示されるように、気筒毎にプライマリおよ
びセカンダリの２つの吸気ポートを設けるとともに、そ
のセカンダリ吸気ポートに通じる通路に、セカンダリ吸
気ポートに対する吸気の供給、遮断を行なうコントロー
ル弁を設け、低速側の領域ではこのコントロール弁を閉
じることによりプライマリ吸気ポートのみから燃焼室へ
吸気が供給され、少なくとも高負荷域における高速側の
領域ではコントロール弁を開くことによりセカンダリ吸
気ポートからも燃焼室に吸気が供給されるようにした吸
気装置が知られている。この吸気装置によると、低速側
の領域ではプライマリ吸気ポートからの吸気によって燃
焼室内にスワールが生成され、このスワールによりノッ
キングが抑制され、低速域でのトルクアップに有利とな
る。一方、吸入空気の流量が増大する高速側の領域では
両吸気ポートが開通されることにより吸気抵抗が軽減さ
れて、高速域でのトルクアップに有利となる。

【０００３】また、吸気弁閉時期を変更可能とするバル
ブタイミング可変手段を備え、エンジン回転数などの運
転状態に応じてバルブタイミングを変更するようにした
吸気装置は、種々知られている（例えば特開平２−１１
９６４１号公報）。

【０００４】この種の装置として、例えば、吸気通路に
機械式過給機を備えるとともに、吸気弁の開閉タイミン
グの位相を変えることにより吸気弁閉時期および排気弁
との開弁オーバラップを変えるようにしたバルブタイミ
ング可変手段を備える場合、高速域では開弁オーバラッ
プを大きくすることにより、過給気による排気ガスの掃
気を促進して、高速域でのノッキング抑制および充填量
増加に有利とし、一方、低速域では、開弁オーバラップ
を小さくして排気ポート側への混合気の吹き抜けを抑制
するとともに、吸気弁閉時期を遅くすることにより、圧
縮仕事による温度上昇を抑制してノッキングを抑制する
ことが、効果的である。

【０００５】また他の例として、バルブタイミング可変
手段が動弁カムの切換え等により吸気弁閉時期および吸
気弁開弁期間を変更するような構造となっている場合、
低速域では、吸気弁開弁期間を短くして吸気弁閉時期を
比較的早くすることにより、吸入終期における吸気の吹
き戻しを抑制し、高速域では、吸気弁の開弁期間を長く
して吸気弁の閉時期を遅くすることにより吸入時間を確
保することが、各領域での充填量の増加に有利となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記セカン
ダリ，プライマリ両吸気ポートとコントロール弁とを有
して吸気流通を変更する技術と、バルブタイミングを変
更する技術とを組み合わせれば、充填量増加によるトル
クアップ等の効果をより一層高めることが期待できる。
ところが、設定回転数で上記コントロールバルブの切換
とバルブタイミングの切換とを同じに行なうという程度
の制御では、低，中，高速の各領域にわたってトルクア
ップを達成することが難しい。つまり、バルブタイミン
グ可変手段を運転状態に応じて制御する場合に、例えば
上記２例のうちの前者であれば、開弁オーバラップ小か
つ吸気弁遅閉じの状態から開弁オーバラップ大かつ吸気
弁早閉じの状態への切換えは、低速域と中速域の間あた
りで行なうことが掃気促進の面で望ましく、また後者で
あっても、吸気弁開弁期間が短かい状態から長い状態へ
の切換えは、低速域と中速域の間あたりで行なうことが
吸入時間の確保等の面から望ましい。しかし、上記コン
トロール弁をバルブタイミングの切換にあわせて中速域
で開くようにすると、ノッキング抑制作用が低下し、ノ
ッキングに制約されて中速域でトルクの低下を招き易く
なる。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑み、セカンダリ
吸気ポートに対する吸気遮断、吸気供給の変更と、バル
ブタイミングの変更とを、適切に併用し、低速域、中速
域および高速域にわたる各回転数領域で有効にトルクア
ップを図ることができるエンジンの吸気装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、スワール生成用のプライマリ吸気ポ
ートと、セカンダリ吸気ポートと、このセカンダリ吸気
ポートを低速域では吸気遮断状態、高速域では吸気供給
状態とする吸気流通変更手段とを備えたエンジンの吸気
装置において、吸気弁の閉時期を変更可能とするバルブ
タイミング可変手段と、バルブタイミング変更用の設定
回転数を境にエンジンの低速側と高速側とで吸気弁の閉
時期を変更するようにバルブタイミング可変手段を制御
する制御手段とを設けるとともに、上記吸気流通変更手
段が上記吸気遮断状態から上記吸気供給状態に切換わる
回転数を上記バルブタイミング変更用の設定回転数より
も高速側に設定したものである。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、吸気
通路に機械式過給機を備えるとともに、バルブタイミン
グ可変手段は、下死点後の吸気弁閉時期および排気弁と
の開弁オーバラップを変えるようにして、吸気弁閉時期
が遅くて開弁オーバラップが小さい第１のタイミングと
吸気弁閉時期が早くて開弁オーバラップが大きい第２の
タイミングとに変更可能としており、制御手段は、バル
ブタイミング変更用の設定回転数を境にエンジン低速側
では第１のタイミング、エンジン高速側では第２のタイ
ミングとするようになっているものである。

【００１０】第３の発明は、第１の発明において、バル
ブタイミング可変手段は、下死点後の吸気弁閉時期およ
び吸気弁開弁期間を変えるようにして、吸気弁閉時期が
早くて吸気弁開弁期間が小さい第１のタイミングと吸気
弁閉時期が遅くて吸気弁開弁期間が大きい第２のタイミ
ングとに変更可能としており、制御手段は、バルブタイ
ミング変更用の設定回転数を境にエンジン低速側では第
１のタイミング、エンジン高速側では第２のタイミング
とするようになっているものである。

【００１１】第４の発明は、第２または第３の発明にお
いて、プライマリ吸気ポートに通じる吸気系の固有振動
数を、セカンダリ吸気ポートが遮断状態とされる低速側
の領域内に共鳴同調回転数域が存在するように設定した
ものである。

【００１２】第５の発明は、第４の発明において、プラ
イマリ吸気ポートに通じる吸気系の固有振動数を変更可
能として、セカンダリ吸気ポートが遮断状態とされる低
速側の領域内に複数の共鳴同調回転数域が存在するよう
に設定したものである。

【００１３】また、第６の発明は、スワール生成用のプ
ライマリ吸気ポートと、セカンダリ吸気ポートと、この
セカンダリ吸気ポートを低速域では吸気遮断状態、高速
域では吸気供給状態とする吸気流通変更手段とを備えた
エンジンの吸気装置において、吸・排気弁の開弁オーバ
ラップを変更可能とするオーバラップ可変手段と、オー
バラップ変更用の設定回転数を境にエンジン低速側で開
弁オーバラップを小、エンジン高速側で開弁オーバラッ
プを大とするようにオーバラップ可変手段を制御する制
御手段とを設けるとともに、上記吸気流通変更手段が上
記遮断状態から上記吸気供給状態に切換わる回転数を上
記オーバラップ変更用の設定回転数よりも高速側に設定
したものである。

【００１４】

【作用】第１の発明によると、バルブタイミング変更用
の設定回転数より低速側と高速側とで、それぞれの領域
でのトルクアップ等に有利なようにバルブタイミングが
変更される一方、バルブタイミング変更用の設定回転数
よりも高回転側の所定回転数まで、上記吸気流通変更手
段が上記吸気遮断状態とされることによりスワールが生
成され、低速域および中速域でスワールによるノッキン
グ抑制作用が発揮される。また、高速域では上記吸気流
通変更手段が上記吸気供給状態とされることにより充填
量が確保される。こうして、低速域から中速域および高
速域にわたってトルクアップに有利な状態が与えられ
る。

【００１５】第２の発明によると、上記バルブタイミン
グ変更用の設定回転数より低速側では、過給機による過
給下で混合気の吹き抜けが抑制されつつ、吸気弁閉時期
が遅くされることで圧縮温度上昇が抑制され、これと上
記スワールによる作用とでノッキングが抑制され、過給
によるトルクアップが有効に達成される。また、バルブ
タイミング変更用の設定回転数より高速側では、開弁オ
ーバラップ大とされて吸気弁閉時期が早くされることに
より、過給気による掃気性が高められるとともに充填量
が増加され、これと上記のような吸気流通変更手段によ
る吸気流通の調整とで、中速域および高速域でもトルク
アップ可能となる。

【００１６】第３の発明によると、上記バルブタイミン
グ変更用の設定回転数より低速側では、吸気弁閉時期が
早くされて吸入終期の吸気の吹き戻しが抑制されること
により低速域での充填量増加が可能となり、かつ上記ス
ワールによる作用でノッキングが抑制される。また、バ
ルブタイミング変更用の設定回転数より高速側では、開
弁期間が大きくされて吸入の時間が確保されることによ
り高速側での充填量増加に有利となり、これと上記のよ
うな吸気流通変更手段による吸気流通の調整とで、中速
域および高速域でもトルクアップが可能となる。

【００１７】第４の発明もしくは第５の発明によると、
上記のような作用に加えて低速域での共鳴効果が得られ
る。しかも、プライマリ吸気ポートに通じる吸気系のみ
を低速域で共鳴状態となるように設定しておけばよい。

【００１８】第６の発明によると、混合気の吹き抜け、
排気の吹き返し、掃気性等に関係する開弁オーバラップ
が上記設定回転数を境に変更されることと、この設定回
転数より高速側に設定されている所定回転数を境に上記
吸気流通状態が切換わることにより、低速域、中速域お
よび高速域でトルクアップ等に有利な状態が与えられ
る。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施例による吸気装置を示す。こ
の図において、１は複数の気筒２を備えたエンジン本体
であり、図示の例では、一対のバンク１ａ，１ｂに３つ
ずつの気筒２を備えたＶ型６気筒エンジンとなってい
る。

【００２０】上記エンジン本体１に対して吸気を供給す
る吸気通路３には、機械式過給機５が設けられ、この過
給機５は、エンジン出力軸によりベルト６等の伝動機構
を介して駆動されるようになっている。この過給機５よ
り上流の吸気通路３には、エアクリーナ７、吸入空気量
検出のためのエアフローメータ８、アクセル操作に応じ
て吸入空気量を調節するスロットル弁９等が配設されて
いる。また、過給機５より下流の吸気通路３には、過給
機５から吐出された過給気を冷却するインタクーラ１０
が設けられている。

【００２１】インタクーラ１０の下流において吸気通路
３は第１吸気通路１１と第２吸気通路１２とに分岐し、
さらに、第１吸気通路１１の下流には、一方のバンク１
ａ側の気筒別の独立吸気通路１３が配設され、第２吸気
通路１２の下流には、他方のバンク１ｂ側の気筒別の独
立吸気通路１３が配設されている。

【００２２】当実施例では、一方のバンク１ａ側の独立
吸気通路１３および第１吸気通路１１と、他方のバンク
ｂ側の独立吸気通路１３および第２吸気通路１２とで、
吸気行程が連続しない気筒同志を同一グループとする２
系統の吸気系が構成されて、共鳴効果が得られるような
吸気通路構成とされるとともに、上記第１，第２吸気通
路１１，１２を下流側において連通する連通路１４と、
この連通路１４を開閉する開閉弁１５が設けられること
により、吸気系の固有振動数の変更が可能となってい
る。

【００２３】上記各独立吸気通路１３は、各気筒２の燃
焼室に開口する吸気ポートを有するが、この吸気ポート
として、スワール生成用のプライマリ吸気ポート１６
と、セカンダリ吸気ポート１７とが設けられている。す
なわち、上記独立吸気通路１３が仕切り壁によりプライ
マリ側通路１３ａとセカンダリ側通路１３ｂとに分割さ
れ、各通路１３ａ，１３ｂの下流側のプライマリ吸気ポ
ート１６およびセカンダリ吸気ポート１７が並列的な配
置で燃焼室に開口している。また、上記セカンダリ側通
路１３ｂには、吸気流通変更手段としてのコントロール
弁１８が設けられ、このコントロール弁１８は、アクチ
ュエータ１９により作動されてセカンダリ側通路１３ｂ
を開閉し、セカンダリ吸気ポート１７に対して吸気遮断
状態と吸気供給状態とに変更可能となっている。

【００２４】そして、上記コントロール弁１８が閉じて
いるときは、吸気がプライマリ吸気ポート１６のみから
燃焼室内に供給されて、その吸気流により燃焼室内にス
ワールが生成され、また上記コントロール弁１８が開い
たときは、吸気が両吸気ポート１６，１７から燃焼室内
に供給されて、スワールは消去され、もしくは弱まるよ
うになっている。

【００２５】また、上記独立吸気通路１３には、燃料を
噴射供給するインジェクタ２０が設けられている。

【００２６】上記各吸気ポート１６，１７は吸気弁２
１，２２により開閉され、この吸気弁２１，２２は動弁
装置により駆動される。この動弁装置には、吸気弁閉時
期を変更可能とするバルブタイミング可変手段２５が設
けられている。

【００２７】当実施例においてこのバルブタイミング可
変手段２５は、吸気弁の開閉タイミングの位相を変更す
ることにより、下死点後の吸気弁閉時期および排気弁と
の開弁オーバラップを変えるものであり、後述のよう
に、吸気弁閉時期が遅くて開弁オーバラップが小さい第
１のタイミングと、吸気弁閉時期が早くて開弁オーバラ
ップが大きい第２のタイミングとに変更可能となってい
る。

【００２８】このようなバルブタイミング可変手段２５
の具体的構造は従来から種々知られているところであっ
て、本発明で限定するものではないが、例えば、吸気弁
用動弁カムが配設されているカムシャフト２６とエンジ
ン出力軸に連動するカムプーリ２７との間に、ヘリカル
ギヤ等を介して両者を連結する位相変更部材２８を備
え、この部材が制御信号に応じて作動されることによ
り、カムプーリ２７に対するカムシャフト２６の位相を
変化させるようになっている。

【００２９】また、３０はコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）であり、マイクロコンピュータ等からなっている。
このコントロールユニット３０は、上記コントロール弁
１８を制御するとともに、バルブタイミング可変手段２
５を制御する制御手段を構成しており、エンジン回転数
を検出する回転数センサ３１、スロットル弁９の開度を
検出するスロットル開度センサ３２等からの信号を受
け、これらの信号により調べられる運転状態に応じ、バ
ルブタイミング可変手段２５の位相変更部材２８を作動
する信号を出力するとともに、上記コントロール弁１８
を開閉作動する信号をアクチュエータ１９に出力してい
る。

【００３０】図２は、上記バルブタイミング可変手段２
５によって変更される吸気弁のバルブタイミングＩＶＴ
１，ＩＶＴ２を、排気弁のバルブタイミングＥＶＴとと
もに示している。この図のように、吸気弁は上死点の少
し前に開かれて下死点以後に閉じられるが、その開閉タ
イミングが第１のタイミングＩＶＴ１と第２のタイミン
グＩＶＴ２とに変更可能となっている。上記第１のタイ
ミングＩＶＴ１によると、排気弁との開弁オーバラップ
ＯＬ１は比較的小さくなるとともに、吸気弁開弁期間の
終期に吸気通路への吸気の押し戻しが生じて有効圧縮比
が膨張比よりもかなり小さくなるように、吸気弁閉時期
ＩＣ１が下死点ＢＤＣから大きく遅らされている。一
方、第２のタイミングＩＶＴ２によると、第１のタイミ
ングＩＶＴ１と比べ、排気弁との開弁オーバラップＯＬ
２が大きくなるとともに、吸気弁閉時期ＩＣ２が早くな
って下死点ＢＤＣに近づいている。

【００３１】上記コントロールユニット３０によるエン
ジン回転速度に応じたバルブタイミングの制御およびコ
ントロール弁１８の制御を、図３を参照しつつ説明す
る。図３中に示すように、吸気弁のバルブタイミングの
制御としては、所定のバルブタイミング変更用の設定回
転数Ｎ１を境としてこれより低速側では第１のタイミン
グＩＶＴ１とされ、高速側では第２のタイミングＩＶＴ
２とされるようになっている。また、コントロール弁１
８の制御としては、所定の吸気流通変更用の設定回転数
Ｎ２を境としてこれより低速側では閉状態とされ、高速
側では開状態とされるようになっている。そして、上記
吸気流通変更用の設定回転数Ｎ２は、バルブタイミング
変更用の設定回転数Ｎ１よりも高速側に設定されてい
る。

【００３２】以上のような当実施例の装置によると、上
記バルブタイミング変更用の設定回転数Ｎ１より低速側
の領域では、バルブタイミングが上記第１のタイミング
ＩＶＴ１とされることにより吸気弁閉時期ＩＣ１が遅く
て開弁オーバラップＯＬ１が小さい状態とされるととも
に、コントロール弁１８が閉じられることにより、セカ
ンダリ吸気ポート１７に対する吸気流通が遮断された状
態となる。

【００３３】この状態では、開弁オーバラップ期間にお
ける混合気の排気ポートへの吹き抜けが抑制されて、Ｈ
Ｃ排出量が十分に小さく抑えられる（図３中の線Ａ
１）。しかも、吸気弁閉時期が遅閉じとされるため圧縮
仕事による温度上昇が抑制され、これによってノッキン
グが抑制されながら、過給機５による過給で充填量か確
保される。また、コントロール弁１８が閉じられてプラ
イマリ吸気ポート１６からの吸気により燃焼室内にスワ
ールが生成され、このスワールによってもノッキングを
抑制する作用が得られる。

【００３４】従って、混合気の吹き抜けが抑制されるこ
とで燃費、エミッションが良好とされ、かつノッキング
抑制作用が十分に高められつつ、過給により充填量が増
加され、最大トルクが低速域において高められる（図３
中のＴａのトルクカーブ）。

【００３５】また、上記設定回転数Ｎ１以上の領域で
は、バルブタイミングが上記第２のタイミングＩＶＴ２
とされることにより吸気弁閉時期ＩＣ２が早くて開弁オ
ーバラップＯＬ２が大きい状態とされる。このように開
弁オーバラップＯＬ２が大きい場合、オーバラップ期間
中の混合気吹き抜け量（ＨＣ排出量）は、低速域では大
きくなる（破線Ｂ）が、回転数上昇につれて減少し、上
記設定回転数Ｎ１以上では十分に小さくなる（線Ａ
２）。そして、吸気弁閉時期が早いことにより吸入終期
の吸気の吹き戻しが抑制されて充填量が増加するととも
に、オーバラップ大とされることにより、オーバラップ
期間中に過給気で残留ガスを排出する掃気作用が高めら
れ、これによりノッキングが抑制される。

【００３６】上記設定回転数Ｎ１以上の領域のうちで吸
気流通変更用の設定回転数Ｎ２までの中速域では、コン
トロール弁１８が閉じられて、スワールが生成される状
態が維持される。従って、バルブタイミング変更用の設
定回転数Ｎ１から吸気流通変更用の設定回転数Ｎ２まで
の中速域では、上記掃気作用とスワールの双方により十
分にノッキングを抑制する作用が得られ、これにより、
ノッキングを生じない範囲の最大トルクが高められる
（図３中のＴｂのトルクカーブ）。

【００３７】つまり、吸気流通変更用の設定回転数Ｎ２
までの低，中速域ではプライマリ吸気ポート１６のみに
よっても流量的に通路面積が不足することはなく、この
ような領域で仮にセカンダリ吸気ポート１７も開通され
るとスワールが減少してノッキング抑制作用が低下し、
ノッキングに制約されて最大トルクが低くなる。従っ
て、スワールによりノッキング抑制作用が高められるこ
とがトルクアップをもたらす。

【００３８】また、吸気流通変更用の設定回転数Ｎ２以
上の高速域では、プライマリ吸気ポート１６だけでは流
量の増加に対し通路面積が不足して吸気流通抵抗が増大
するので、上記コントロール弁１８が開かれ、両吸気ポ
ート１６，１７から燃焼室に吸気が供給される状態とさ
れることにより、吸気流通抵抗が低減され、充填量が増
加される。そしてこの領域でも、上記開弁オーバラップ
ＯＬ２が大きいことにより、掃気によるノッキング抑制
作用は維持される。従って、高速域での最大トルクが高
められる（図３中のＴｃのトルクカーブ）。

【００３９】このようして、低速域，中速域および高速
域の各領域にわたってトルクが高められ、トルクの谷を
生じることが防止される。

【００４０】図４は本発明の第２の実施例による吸気装
置の要部を示している。当実施例でも、独立吸気通路１
３が仕切り壁によりプライマリ側通路１３ａとセカンダ
リ側通路１３ｂとに分割され、各通路１３ａ，１３ｂの
下流側のプライマリ吸気ポート１６およびセカンダリ吸
気ポート１７が燃焼室に開口するとともに、上記セカン
ダリ吸気ポート１７に対する吸気の流通、遮断を切換え
るコントロール弁１８がセカンダリ側通路１３ｂに設け
られている。

【００４１】また、バルブタイミング可変手段４０が設
けられるが、当実施例においてこのバルブタイミング可
変手段４０は、カムプロフィールの異なる２種類のカム
４１，４２を用い、吸気弁リフト特性を変更して、下死
点後の吸気弁閉時期および吸気弁開弁期間を変えること
ができるようになっている。すなわち、吸気弁用のカム
シャフト４３には、後記第１の吸気弁リフト特性（第１
のタイミング）を与える低速型カム４１と、後記第２の
吸気弁リフト特性（第２のタイミング）を与える高速型
カム４２とが配設されている。

【００４２】そして、各カム４１，４２に対応するロッ
カーアーム４４，４５とこれらの連結、分離を行なう連
結部材（図示せず）等により、吸気弁駆動状態を低速型
カム４１による駆動状態と高速型カム４２による駆動状
態とに切換える切換機構が構成されている。この切換機
構は油圧により作動されるようになっており、その油圧
回路には、油圧供給状態の切換により上記切換機構を作
動させる電磁弁４６が設けられている。この電磁弁４６
と、上記コントロール弁１８のアクチュエータ１９とに
対し、コントロールユニット３０から制御信号が出力さ
れている。なお、図では省略した排気ポートの排気弁に
対しても、そのリフト特性を変更するタイミング可変手
段を設けておいてもよい。

【００４３】図５は、上記バルブタイミング可変手段４
０によって変更される吸気弁リフト特性ＩＶＬ１，ＩＶ
Ｌ２を、排気弁リフト特性ＥＶＬとともに示している。

【００４４】この図のように、吸気弁は上死点の少し前
に開かれて下死点以後に閉じられ、そのリフト特性とし
ては低速型カム４１による第１の吸気弁リフト特性ＩＶ
Ｌ１と高速型カム４２による第２の吸気弁リフト特性Ｉ
ＶＬ２とがある。このうち、第１の吸気弁リフト特性Ｉ
ＶＬ１は、開弁期間が比較的短くて、吸気弁閉時期が下
死点にごく近い時期となるように設定され、一方、第２
の吸気弁リフト特性ＩＶＬ２は、第１の吸気弁リフト特
性ＩＶＬ１よりも開弁期間が長く、吸気弁閉時期が下死
点よりかなり遅い時期となるように設定されている。

【００４５】この実施例による場合の上記コントロール
ユニット３０によるエンジン回転速度に応じたバルブタ
イミングの制御およびコントロール弁１８の制御を、図
６を参照しつつ説明する。図６中に示すように、吸気弁
のバルブタイミングの制御としては、バルブタイミング
変更用の設定回転数Ｎ１１を境としてこれより低速側で
は低速型カム４１による第１のバルブリフト特性ＩＶＬ
１とされ、高速側では高速型カム４２による第２のバル
ブリフト特性ＩＶＬ２とされるようになっている。ま
た、コントロール弁１８の制御としては、所定の吸気流
通変更用の設定回転数Ｎ１２を境としてこれより低速側
では閉状態とされ、高速側では開状態とされるようにな
っている。そして、上記吸気流通変更用の設定回転数Ｎ
１２は、バルブタイミング変更用の設定回転数Ｎ１１よ
りも高速側に設定されている。

【００４６】この第２の実施例によると、エンジン回転
数が上記バルブタイミング変更用の設定回転数Ｎ１１よ
りも低い低速域では、吸気弁が低速型カム４１による第
１の吸気弁リフト特性ＩＶＬ１で作動される状態にバル
ブタイミング可変手段４０が制御されて、吸気弁閉時期
が下死点近くにまで早められることにより、吸気行程終
期の吸気の吹き戻しが抑制され、充填量が増加する。そ
の一方で、コントロール弁１８が閉じられてスワールが
生成され、このスワールによってノッキングが抑制され
る。

【００４７】また、設定回転数Ｎ１１からＮ１２までの
中速域では、吸気弁が低速型カム４１による第１の吸気
弁リフト特性ＩＶＬ１で作動される状態にバルブタイミ
ング可変手段４０が制御されて、吸気弁開弁期間が長く
なる状態に切換えられることにより、吸入の時間が不足
することによる充填量の低下が防止され、かつ、スワー
ルによるノッキング抑制作用が維持される。さらに、設
定回転数Ｎ１２以上の高速域では、コントロール弁１８
が開かれて吸気流通抵抗が軽減され、高速域でのトルク
が高められる。

【００４８】従ってこの実施例でも、図５中のトルクカ
ーブＴｄ，Ｔｅ，Ｔｆのように、低速域，中速域および
高速域にわたってトルクが高められる。

【００４９】なお、この第２実施例は、吸気通路には機
械式過給機が設けられているエンジンに適用されるだけ
でなく、ターボ過給機が設けられているエンジン、ある
いは過給機を具備しないエンジンにも適用することがで
きる。

【００５０】図７は本発明の第３の実施例による吸気装
置を示し、この実施例でも、独立吸気通路１３が仕切り
壁によるプライマリ側通路１３ａとセカンダリ側通路１
３ｂとに分割され、各通路の下流側のプライマリ吸気ポ
ート１６およびセカンダリ吸気ポート１７が燃焼室に開
口し、上記セカンダリ吸気ポート１７に対する吸気の流
通、遮断を切換えるコントロール弁１８がセカンダリ側
通路１３ｂに設けられるとともに、バルブタイミング可
変手段２５が設けられている。

【００５１】そして、バルブタイミング変更用の設定回
転数Ｎ２１でバルブタイミングが切換えられる一方、吸
気流通変更用の設定回転数Ｎ２２でコントロール弁１８
が閉から開に切換えられる（図８参照）が、その吸気流
通変更用の設定回転数Ｎ２２よりも低速側の領域内で共
鳴効果が得られるように吸気系が形成される。とくに、
上記吸気流通変更用の設定回転数Ｎ２２よりも低速側の
領域ではプライマリ吸気ポート１６に通じる吸気系のみ
に吸気が流れるので、プライマリ側、セカンダリ側のう
ちのプライマリ側のみ通路を長くし、比較的コンパクト
な構造によりながら低速側での共鳴効果が得られるよう
になっている。

【００５２】つまり、図の左側（一方のバンク側）と右
側（他方のバンク側）とにおいてそれぞれ、プライマリ
側通路１３ａとセカンダリ側通路１３ｂとを別個に集合
させ、そのセカンダリ側では左右の集合部分５１，５１
が短絡的に合流部５２で連通されるが、プライマリ側で
は左右の集合通路５３，５３が屈曲状に長く形成され、
その上流端が合流部５２に達している。

【００５３】さらに、上記プライマリ側の集合通路５
３，５３の途中にはこの両通路を連通する連通路５４が
設けられ、この連通路５４に開閉弁５５が設けられてい
る。そして、上記開閉弁５５が開いたときは閉じられて
いるときと比べて固有振動数が高くなるが、この状態で
も共鳴同調回転数は上記吸気流通変更用の設定回転数Ｎ
２２より低速側の領域内に存在するように、プライマリ
側の通路長および連通位置等が設定されている。

【００５４】上記バルブタイミング可変手段２５は、例
えば第１の実施例と同様に位相を変更可能とし、バルブ
タイミング変更用の設定回転数を境に低速側では吸気弁
閉時期が遅くて開弁オーバラップが小さい第１のタイミ
ングとされ、高速側では吸気弁閉時期が早くて開弁オー
バラップが大きい第２のタイミングとされるようになっ
ている。ただし、バルブタイミング可変手段は、第２の
実施例のものと同様であってもよい。

【００５５】この実施例によると、バルブタイミング変
更用の設定回転数を境としたバルブタイミングの変更
と、吸気流通変更用の設定回転数を境としたコントロー
ル弁１８の切換えとによる作用は前記の実施例と同様に
得られる。これに加え、吸気流通変更用の設定回転数よ
り低速側の領域、例えばＮ２１〜Ｎ２２の領域で共鳴効
果が得られる。とくに、回転数Ｎ２１とＮ２２との中間
等において上記開閉弁が閉から開に切換えられることに
より、Ｎ２１〜Ｎ２２の領域内の複数の回転数域で共鳴
効果が得られる。こうして、図７中のＴｇ，Ｔｈ，Ｔ
ｉ，Ｔｊのトルクカーブのように、各種回転数域で有効
に最大トルクが高められる。

【００５６】なお、本発明装置の具体的構造は上記各実
施例以外にも種々考えられる。

【００５７】例えば、上記各実施例のバルブタイミング
可変機構は少なくとも吸気弁閉時期が可変となっている
が、吸気弁閉時期は固定として吸・排気弁の開弁オーバ
ラップを可変とするオーバラップ可変手段を設け、これ
を、オーバラップ変更用の設定回転数を境に低速側でオ
ーバラップ小、高速側でオーバラップ大とするように制
御してもよい。この場合も、吸気流通変更用の設定回転
数はオーバラップ変更用の設定回転数よりも高回転側に
設定する。

【００５８】また、上記各実施例では、吸気流通変更手
段としてセカンダリ側通路中にコントロール弁を設けて
いるが、その代りに、図９に示すような弁停止機構６０
を、セカンダリ吸気ポート１７の吸気弁２２に対して設
けておいてもよい。この弁停止機構６０は、カム６１と
吸気弁２２との間に揺動可能な第１，第２のロッカーア
ーム６２，６３とこれらを連結、分離可能とする係脱部
材６４とを備え、係脱部材６４に対する油圧回路中の電
磁弁６５が制御されることにより上記係脱部材６４が作
動される。そして、両ロッカーアーム６２，６３を連結
することによりカム６１の作動を吸気弁２２に伝える状
態と、両ロッカーアーム６２，６３を分離することによ
り吸気弁の作動を停止する状態とに、切換可能となって
いる。

【００５９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によると、プライ
マリ吸気ポートおよびセカンダリ吸気ポートを有し、セ
カンダリ吸気ポートを低速域では吸気遮断状態、高速域
では吸気供給状態とする吸気流通変更手段を備えるとと
もに、バルブタイミング変更用の設定回転数を境にエン
ジンの低速側と高速側とで吸気弁の閉時期を変更するバ
ルブタイミング可変手段および制御手段を備えているた
め、上記吸気流通の変更によるスワールおよび吸気流通
抵抗の調整と、バルブタイミングの調整との相乗的作用
により、エンジンのトルクアップを図ることができる。
とくに、上記吸気流通変更手段が上記吸気遮断状態から
上記吸気供給状態に切換わる回転数をバルブタイミング
変更用の設定回転数よりも高速側に設定していることに
より、低速，中速および高速の各領域でトルクアップ等
を果たすことができる。

【００６０】この発明において、吸気通路に機械式過給
機を備えるとともに、吸気弁閉時期が遅くて開弁オーバ
ラップが小さい第１のタイミングと吸気弁閉時期が早く
て開弁オーバラップが大きい第２のタイミングとにバル
ブタイミングを変更可能とし、バルブタイミング変更用
の設定回転数を境に低速側で第１のタイミング、高速側
で第２のタイミングとするようになっていると（請求項
２）、機械式過給機による過給が行なわれつつ、上記設
定回転数より低速側では混合気の吹き抜けが抑制され、
かつ圧縮温度上昇が抑制され、上記設定回転数より高速
側では掃気性が高められる。このような作用と上記のよ
うな吸気流通変更手段による吸気流通の調整とで、低
速，中速および高速の各領域でトルクアップを効果的に
達成し、トルクの谷を小さくすることができる。

【００６１】また、吸気弁閉時期が早くて吸気弁開弁期
間が小さい第１のタイミングと吸気弁閉時期が遅くて吸
気弁開弁期間が大きい第２のタイミングとにバルブタイ
ミングを変更可能とし、バルブタイミング変更用の設定
回転数を境に低速側で第１のタイミング、エンジン高速
側で第２のタイミングとするようになっていると（請求
項３）、低速側では、吸気の吹き戻しが抑制され、高速
側では開弁期間が大きくなって吸入の時間が確保され
る。このような作用と上記のような吸気流通変更手段に
よる吸気流通の調整とで、低速，中速および高速でのト
ルクアップが効果的に発揮される。トルクの谷を小さく
することができる。

【００６２】さらに、プライマリ吸気ポートに通じる吸
気系の固有振動数を、セカンダリ吸気ポートが遮断状態
とされる低速側の領域内に共鳴同調回転数域が存在する
ように設定すると（請求項４）、上記効果に加え、吸気
系を比較的コンパクトな構造に保ちながら、低速側で共
鳴効果をもたせることができる。

【００６３】またさらに、プライマリ吸気ポートに通じ
る吸気系の固有振動数を変更可能として、セカンダリ吸
気ポートが遮断状態とされる低速側の領域内に複数の共
鳴同調回転数域が存在するように設定している（請求項
５）と、トルクの谷を小さくする作用が高められる。

【００６４】また、第６の発明は、プライマリ吸気ポー
トおよびセカンダリ吸気ポートを有し、セカンダリ吸気
ポートを低速域では吸気遮断状態、高速域では吸気供給
状態とする吸気流通変更手段を備えるとともに、オーバ
ラップ変更用の設定回転数を境にオーバラップを低速側
で小、高速側で大とし、かつ、上記吸気流通変更手段が
上記遮断状態から上記吸気供給状態に切換わる回転数を
上記オーバラップ変更用の設定回転数よりも高速側に設
定しているため、低速，中速および高速の各領域で有効
にトルクアップを果たすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のよる吸気装置の全体構
造を示す概略図である。

【図２】第１の実施例による吸・排気弁の開閉タイミン
グを示す説明図である。

【図３】第１の実施例によるエンジン回転速度に応じた
制御状態および最大トルクを示す説明図である。

【図４】第２の実施例による装置の所要部を示す概略図
である。

【図５】第２の実施例による吸・排気弁の開閉タイミン
グを示す説明図である。

【図６】第２の実施例によるエンジン回転速度に応じた
制御状態および最大トルクを示す説明図である。

【図７】第３の実施例のよる吸気装置の全体構造を示す
概略図である。

【図８】第３の実施例によるエンジン回転速度に応じた
制御状態および最大トルクを示す説明図である。

【図９】吸気流通変更手段の別の例を示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ２ 気筒 ３ 吸気通路 ５ 機械式過給機 １６，１７ 吸気ポート １８ コントロール弁（吸気流通変更手段） ２５ バルブタイミング可変手段 ３０ コントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 31/02 Ｆ０２Ｂ 31/02 Ｊ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｒ ３０１Ｕ ３０１Ｚ (72)発明者 矢野 康英 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−189324（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−164610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−166706（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 29/08 F01L 1/34 F01L 13/00 301 F02B 27/02 F02B 31/02 F02D 43/00 301

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スワール生成用のプライマリ吸気ポート
   と、セカンダリ吸気ポートと、このセカンダリ吸気ポー
   トを低速域では吸気遮断状態、高速域では吸気供給状態
   とする吸気流通変更手段とを備えたエンジンの吸気装置
   において、吸気弁の閉時期を変更可能とするバルブタイ
   ミング可変手段と、バルブタイミング変更用の設定回転
   数を境にエンジンの低速側と高速側とで吸気弁の閉時期
   を変更するようにバルブタイミング可変手段を制御する
   制御手段とを設けるとともに、上記吸気流通変更手段が
   上記吸気遮断状態から上記吸気供給状態に切換わる回転
   数を上記バルブタイミング変更用の設定回転数よりも高
   速側に設定したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
2. 【請求項２】 吸気通路に機械式過給機を備えるととも
   に、バルブタイミング可変手段は、下死点後の吸気弁閉
   時期および排気弁との開弁オーバラップを変えるように
   して、吸気弁閉時期が遅くて開弁オーバラップが小さい
   第１のタイミングと吸気弁閉時期が早くて開弁オーバラ
   ップが大きい第２のタイミングとに変更可能としてお
   り、制御手段は、バルブタイミング変更用の設定回転数
   を境にエンジン低速側では第１のタイミング、エンジン
   高速側では第２のタイミングとするようになっている請
   求項１記載のエンジンの吸気装置。
3. 【請求項３】 バルブタイミング可変手段は、下死点後
   の吸気弁閉時期および吸気弁開弁期間を変えるようにし
   て、吸気弁閉時期が早くて吸気弁開弁期間が小さい第１
   のタイミングと吸気弁閉時期が遅くて吸気弁開弁期間が
   大きい第２のタイミングとに変更可能としており、制御
   手段は、バルブタイミング変更用の設定回転数を境にエ
   ンジン低速側では第１のタイミング、エンジン高速側で
   は第２のタイミングとするようになっている請求項１記
   載のエンジンの吸気装置。
4. 【請求項４】 プライマリ吸気ポートに通じる吸気系の
   固有振動数を、セカンダリ吸気ポートが遮断状態とされ
   る低速側の領域内に共鳴同調回転数域が存在するように
   設定した請求項２または３記載のエンジンの吸気装置。
5. 【請求項５】 プライマリ吸気ポートに通じる吸気系の
   固有振動数を変更可能として、セカンダリ吸気ポートが
   遮断状態とされる低速側の領域内に複数の共鳴同調回転
   数域が存在するように設定した請求項４記載のエンジン
   の吸気装置。
6. 【請求項６】 スワール生成用のプライマリ吸気ポート
   と、セカンダリ吸気ポートと、このセカンダリ吸気ポー
   トを低速域では吸気遮断状態、高速域では吸気供給状態
   とする吸気流通変更手段とを備えたエンジンの吸気装置
   において、吸・排気弁の開弁オーバラップを変更可能と
   するオーバラップ可変手段と、オーバラップ変更用の設
   定回転数を境にエンジン低速側で開弁オーバラップを
   小、エンジン高速側で開弁オーバラップを大とするよう
   にオーバラップ可変手段を制御する制御手段とを設ける
   とともに、上記吸気流通変更手段が上記遮断状態から上
   記吸気供給状態に切換わる回転数を上記オーバラップ変
   更用の設定回転数よりも高速側に設定したことを特徴と
   するエンジンの吸気装置。