JP4526795B2 - 過給機付エンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気ポートを少なくとも２つ有し、１つの吸気ポートに燃料噴射弁の噴射方向を指向させると共に、当該吸気ポートを開閉する吸気弁と、他方の吸気ポートを開閉する吸気弁との開弁時期に位相を設けた過給機付エンジンの動弁装置に関する。

従来、過給機付きエンジンでは、排気干渉の低減により排気圧力を下げ、或いは排気行程から吸気行程へ移行する際の吸気弁と排気弁との双方を開弁させるバルブオーバラップ期間を大きくすることで、掃気効率、及び充填効率を高めて、エンジントルクを向上させる技術が知られている。

一般に、吸気マニホルドに燃料噴射弁を配設し、燃料を吸気ポートの方向へ噴射するポート噴射式燃料噴射弁では、吸気弁が閉じている間に燃料を噴射することで霧化の促進を図っている。燃料噴射弁から吸気ポートに向けて噴射する燃料は、その全てが霧化される訳ではなく、一部は壁面に付着して残留する。

過給機付きエンジンにおいて、吸気ポート内圧力が排気圧力よりも高いと、排気行程終了間際から吸気行程開始直後のバルブオーバラップ期間に、吸気ポート内の壁面付着燃料が排気側へ抜けてしまい、排気エミッションの悪化を招くことになる。尚、自然吸気式エンジンでは、吸気管圧力が負圧であるため、このような問題は生じない。

この対策として、燃料噴射時期を吸気行程中に設定することも考えられるが、燃料を十分に霧化させることができず、シリンダ内壁に付着して燃焼不良が発生したり、燃料と吸気とを十分に混合させることができず燃焼が悪化する等の問題がある。

又、一般的なポート噴射式燃料噴射弁に与えられる燃料の圧力は一定に保たれているため、燃料噴射弁から噴射される燃料量は、燃料噴射弁の開弁時間（噴射パルス幅）により決定される。低回転時の吸気行程期間は相対的に長く、燃料噴射弁の開弁時間を確保することができるが、エンジン回転数が高くなるに従い、吸気行程期間が次第に短くなるため、高回転高負荷運転領域ではエンジンの要求燃料量に対応する噴射時間を吸気行程中に確保することが困難となり、エンジン出力を十分に得ることができなくなる問題がある。

例えば特許文献１には、自然吸気式エンジンにおいて、吸気弁の開閉タイミングを可変制御するバルブタイミング制御手段を備え、低負荷運転時は吸気弁の開閉時期を遅角させる(バルブオーバラップ期間を小さくする)ことで、排気の吹き返しを抑制し、一方、高回転高負荷運転時は、吸気弁の開閉時期を進角させて(バルブオーバラップ期間を大きくして)、慣性過給効果により充填効率を高める技術が開示されている。

又、例えば特許文献２には、機械式過給機を備えるエンジンにおいて、可変バルブタイミング機構を用いて、吸気弁の開閉時期を運転状態に応じて制御し、低負荷運転時はバルブオーバラップ期間を小さくすることで、燃料及び新気の吹き抜けを防止し、又、高負荷運転時はバルブオーバラップ期間を大きくすることで、過給機による過給圧でシリンダ内の残留ガスを効率よく掃気する技術が開示されている。
特開平８−１７７５３６号公報 特開平６−１０８８５７号公報

しかし、各特許文献に開示されている技術は、低負荷運転時においては、バルブオーバラップ期間が小さく設定されるため掃気効率が低下し、相対的に残留ガス量が多くなり、新気による充填効率が低下する問題がある。

又、高回転高負荷運転時には、バルブオーバラップ期間が大きくなる方向へ制御されるため、燃料の吹き抜けが発生し易くなる問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、新気によるシリンダ内の掃気を効率よく行い、充填効率を高めると共に、燃料の吹き抜けを防止することのできる過給機付エンジンの動弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明による過給機付エンジンの動弁装置は、吸気管に備えられた過給機と、上記過給機の下流に接続され、スロットル弁を有するスロットル通路と、上記スロットル通路の下流に接続され、１つの気筒に臨まされる複数の吸気ポートと、上記複数の吸気ポートの１つに噴射方向を指向する燃料噴射弁と、上記複数の吸気ポートをそれぞれ開閉する複数の吸気弁とを備え、上記燃料噴射弁の噴射方向が指向されている上記複数の吸気ポートの１つに配設した上記吸気弁の開弁時期に対し、他の吸気ポートに配設した上記吸気弁の開弁時期を設定位相分だけ進角させ、前記燃料噴射弁の燃料噴射期間を、前回の燃焼サイクルにおける該燃料噴射弁の噴射方向が指向されている前記吸気弁が閉弁したときから今回の燃焼サイクルにおける同一気筒の前記他の吸気弁が最初に開弁する迄の間に設定されていることを特徴とする過給機付エンジンの動弁装置。

本発明によれば、新気によるシリンダ内の掃気を効率よく行うことができて、充填効率を高めることができると共に、燃料の吹き抜けを防止することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１〜図５に本発明の第１形態を示す。図１にエンジンの概略構成図を示す。尚、以下の説明では、エンジンの代表として水平対向型４気筒エンジンを例示するが、本形態は、直列型エンジン、Ｖ型エンジンにも適用でき、更に、気筒数も４気筒以外に、単気筒、或いは４気筒以外の複数気筒エンジンに適用できることは云うまでもない。

図１の符号１はエンジンで、エンジン１の左右バンクにはシリンダヘッド２が設けられており、各シリンダヘッド２に、各気筒に対応して吸気ポート３と排気ポート５とが各々形成されている。各シリンダヘッド２の吸気ポート３は吸気マニホルド４を介して集合されて、エアチャンバ６に連通されている。更に、エアチャンバ６の上流にスロットル通路７が連通され、スロットル通路７の上流側に吸気管８を介してエアクリーナ９が取付けられている。尚、符号１０はエアインテークチャンバである。

又、各シリンダヘッド２の排気ポート５が排気マニホルド１１を介して集合されて、排気管１２に連通されている。排気管１２の下流は二股に分岐されて、各マフラ１３ａ，１３ｂに連通されている。又、排気管１２の中途にフロント触媒１４ａとリヤ触媒１４ｂとが介装されている。

一方、スロットル通路７にスロットルバルブ７ａが設けられ、スロットル通路７の直上流の吸気管８にインタクーラ１５が介装されている。吸気管８と排気管１２とは、その中途が互いに近接され、その近接部位に過給機の代表であるターボチャージャ１６が配設されている。ターボチャージャ１６を構成するコンプレッサハウジング１７ａとタービンハウジング１７ｂとが、吸気管８と排気管１２とに各々設けられ、各ハウジング１７ａ，１７ｂに、コンプレッサホイール１８ａとタービンホイール１８ｂとが収納され、各ホイール１８ａ，１８ｂがタービンシャフト１８ｃを介して連結されている。

更に、吸気マニホルド４の各気筒の吸気ポート３の直上流側に燃料噴射弁１９が臨まされ、又、シリンダヘッド２の各気筒に対応する部位に、その先端をシリンダに露呈する点火プラグ２０が取付けられている。

又、吸気管８のエアクリーナ９の直下流に、吸入空気量センサ２１が介装され、更に、排気管１２の各触媒１４ａ，１４ｂの流入側に、フロントＯ2センサ２２ａとリヤＯ2センサ２２ｂとが各々配設されている。更に、エンジン１のクランク軸１ｂにクランクロータ２３が軸着され、クランクロータ２３の外周に、電磁ピックアップなどからなるクランク角センサ２４が対設されている。クランクロータ２３の外周には突起（あるいはスリット）が所定間隔毎に形成されており、後述するＥＣＵ４０ではクランク角センサ２４で検出した突起（あるいはスリット）の間隔時間からエンジン回転数Ｎｅを算出する。尚、クランクロータ２３に形成した特定の突起（あるいはスリット）が燃料噴射開始時期を設定する際の基準クランク角を示している。

ところで、図３に示すように、各気筒に対応して形成されている吸気ポート３と排気ポート５とは、二股に分岐されてシリンダに臨まされている。以下の説明では、吸気ポート３の二股に分岐された一方を第１吸気ポート３ａ、他方を第２吸気ポート３ｂと称し、又、排気ポート５の二股に分岐された一方を第１排気ポート５ａ、他方を第２排気ポート５ｂと称する。

図２、図３に示すように、各吸気ポート３ａ，３ｂには、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂが配設され、又、各排気ポート５ａ，５ｂには、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂが配設されている。又、シリンダヘッド２には、吸気カム軸２８と排気カム軸２９とが平行に配設されている。各カム軸２８，２９はタイミングベルト３０を介してクランク軸１ｂ（図１参照）と同期回転され、クランク軸１ｂの１回転に対して１／２回転するように設定されている。吸気カム軸２８には、各吸気弁２６ａ，２６ｂを開閉動作させる第１、第２吸気カム３１ａ，３１ｂが、気筒毎に設けられている。又、排気カム軸２９には、各排気弁２７ａ，２７ｂを開閉動作させる第１、第２排気カム３２ａ，３２ｂが、気筒毎に設けられている。尚、図においては左バンク側の動弁機構のみを示すが、右バンク側の動弁機構は左バンク側と同一の構成であるため説明を省略する。

第１、第２排気カム３２ａ，３２ｂは同一のタイミングで第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂを開閉動作させる。一方、第１、第２吸気カム３１ａ．３１ｂは、予め設定した位相角、すなわち、第１吸気カム３１ａに対して第２吸気カム３１ｂの開弁時期が角度θ１[°CA(クランク角度)]だけ進角されている。

従って、図５に示すように、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂと第１吸気弁２６ａとは、通常のバルブタイミングで動作され、排気行程から吸気行程へ移行する際に、所定のバルブオーバラップ期間Ｓ３が得られる。一方、第２吸気弁２６ｂは第１吸気弁２６ａよりも、角度θ１[°CA]だけ進角された位置で開弁が開始されるため、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂと第２吸気弁２６ｂとのバルブオーバラップ期間Ｓ２はバルブオーバラップ期間Ｓ３よりも長くなる。

図３に示すように、燃料噴射弁１９はその噴射方向が、第１吸気ポート３ａ側に指向された状態で配設されている。燃料噴射弁１９から噴射される燃料量、及び噴射タイミングは車両に搭載されている電子制御装置（ＥＣＵ）４０で制御される。ＥＣＵ４０はマイクロコンピュータ等のコンピュータで、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が内蔵されており、ＲＯＭに格納されている制御プログラムに従い燃料噴射量、噴射タイミング等が設定される。

図４に示すように、ＥＣＵ４０では、吸入空気量センサ２１で検出した吸入空気量Ｑとクランク角センサ２４で検出したエンジン回転数Ｎｅとに基づき、基本燃料噴射量Ｔｐを算出し（Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／Ｎｅ Ｋ：インジェクタ特性補正定数）すると共に、フロントＯ2センサ２２ａ、及びリヤＯ2センサ２２ｂで検出した実際の空燃比に基づき、実際の空燃比を目標空燃比に収束させるフィードバック補正係数（λ）を算出する。そして、基本燃料噴射量Ｔｐを水温補正、加速補正、学習補正等の各種補正係数（ＣＯＥＦ）でフィードフォワード補正すると共にフィードバック補正係数λでフィードバック補正して、最終的な燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定する（Ｔｉ＝Ｔｐ・ＣＯＥＦ・λ）。

そして、燃料噴射パルス幅Ｔｉに対応する駆動信号を所定タイミングで、対応気筒の燃料噴射弁１９へ出力する。

図５に示すように、燃料噴射期間Ｓ１は、第１吸気弁２６ａが閉弁したときから、次の燃焼サイクルにおける第２吸気弁２６ｂが開弁する迄に設定されており、燃料噴射弁１９から噴射される燃料は燃料噴射期間Ｓ１内で噴射が完了するように設定される。

次に、このような構成による本形態の作用について説明する。
エンジン１が稼働すると、クランク軸１ｂの回転に同期して、吸気カム軸２８，排気カム軸２９が、クランク軸１ｂの１／２の速度で回転し、吸気行程においては、吸気カム軸２８に設けた第１、第２吸気カム３１ａ，３１ｂが、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂをリフトアップして開弁させ、シリンダ内に新気を供給する。又、排気行程においては、排気カム軸２９に設けた第１、第２排気カム３２ａ，３２ｂが、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂをリフトアップして開弁させ、シリンダ内の燃焼ガス（排気ガス）を排気系へ放出する。

ターボチャージャ１６は、排気系に放出された排気ガスのエネルギーにより、タービンホイール１８ｂを回転させ、タービンホイール１８ｂにタービンシャフト１８ｃを介して連結する、吸気側に配設されているコンプレッサホイール１８ａの回転により、新気を加圧して各気筒に供給する。

図２に示すように、第１吸気カム３１ｂに対して第２吸気カム３１ｂは、角度θ１[°CA]だけ進角されており、従って、図５に示すように、第２吸気弁２６ｂは、第１吸気弁２６ａよりも早く開弁する。

又、図３に示すように、燃料噴射弁１９はその噴射方向が、第１吸気ポート３ａに指向された状態で配設されており、図５に示すように、燃料噴射弁１９の燃料噴射期間Ｓ１は、前回の燃焼サイクルにおける第１吸気弁２６ａが閉弁したときから、今回の燃焼サイクルにおける第２吸気弁２６ｂが開弁する迄の間に設定されており、燃料噴射期間Ｓ１内に第１吸気弁２６ａを目掛けて燃料が噴射される。

従って、図５に示すように、排気行程終了間際のバルブオーバラップ期間Ｓ２では、第１吸気弁２６ａは未だ開弁しておらず、第２吸気弁２６ｂが開弁して、新気が供給され、次いで、第１吸気弁２６ａが開弁し、新気と霧化された燃料とが供給される。

ところで、バルブオーバラップ期間Ｓ２の初期段階において、シリンダ内に供給される新気の過給圧が燃焼ガスの圧力（排気圧）よりも高いと、第２吸気ポート３ｂから供給される新気によりシリンダ内が掃気される。第２吸気ポート３ｂから供給される新気には燃料が含まれていないため、未燃ガスが排気系へ吹き抜けることがない。

次いで、第２吸気弁２６ｂに対し、予め設定した角度θ１の位相遅れを有して第１吸気弁２６ａが開弁し、第１吸気ポート３ａからターボチャージャ１６によって加圧された新気と、霧化された燃料との混合気がシリンダに供給される。このとき、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂは閉弁間際であるため、未燃混合気が排気系へ吹き抜けることはない。

このように、本形態では、二股に分岐された第１、第２吸気ポート３ａ，３ｂを開閉させる第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂに位相差を設け、先ず第２吸気弁２６ａを開弁させた後、第１吸気弁２６ａを開弁させると共に、燃料噴射弁１９の噴射方向を第１吸気ポート３ａに指向させているので、第２吸気弁２６ｂが開弁したとき、第２吸気ポート３ｂからは新気のみが供給されるので、燃料の吹き抜けがなく、未燃ガスの排出を未然に防止することができる。更に、第２吸気ポート３ｂから供給される新気により、燃焼ガスを効率よく掃気することができ、充填効率を高めることができる。

又、第２吸気弁２６ｂが開弁する前に、燃料噴射が終了されているので、燃料噴霧が第１吸気ポート３ａ内に滞留した状態が維持され、第２吸気弁２６ｂが開弁する際に、第１吸気ポート３ａ側に滞留している混合気が第２吸気ポート３ｂ側に漏出することが無く、第２吸気弁２６ｂが開弁した際の未燃ガスの吹き抜けを防止することができる。

ところで、第１吸気弁２６ａに対して第２吸気弁２６ｂの開弁時期を極端に進角させると、第２吸気弁２６ｂの開き始めが、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂの閉じ始め側、すなわち、排気行程中盤付近に入り込んでしまうことになる。第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂの閉じ始めは、筒内圧が未だ高いため、掃気効率が悪くなるばかりか、筒内圧が過給圧よりも高い場合は、吹き返しが発生して、出力低下を招く。従って、第１吸気カム３１ａに対する第２吸気カム３１ｂの進角度θ１は、吹き返しが発生せず、吸排気の効率を低下させることなく、掃気を効率よく行うことのできる領域に設定することが好ましく、本形態では、１０〜３０[°CA]程度に設定されている。

又、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの位相角（進角度）を一定とした状態で、第１の吸気弁２６ａの開弁時期を進角させると、第２吸気弁２６ｂの開弁時期も早くなるため、第２吸気弁２６ｂの開き始めが、排気行程中盤付近に入り込んでしまい、掃気効率が低下するばかりか、吹き返しが発生し易く、出力低下を招いてしまう。一方、第１吸気弁２６ａの開弁時期を遅角させれば、第２吸気弁２６ｂの開弁時期を最適化することができるが、第１吸気弁２６ｂの開弁時期の遅角化により、圧縮漏れが発生し易くなり、出力低下を生じさせることになる。従って、第１吸気弁２６ａの開弁時期も吸排気の効率を低下させず、未燃ガスの排出を未然に防止できる領域に設定することが好ましい。本形態では、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの位相角を１０〜３０[°CA]とした場合の、第１吸気弁２６ａの開弁時期を、吸気上死点前（ＢＴＤＣ）１０[°CA]〜吸気上死点後（ＡＴＤＣ）２０[°CA]の間に設定している。

又、図６に本発明の第２形態を示す。
本形態は第１形態の変形例であり、吸気マニホルド４に、第１、第２吸気ポート３ａ，３ｂを仕切る壁面に連通する仕切壁４ａを形成したものである。

吸気マニホルド４に仕切壁４ａを形成したので、燃料噴射中に第２吸気弁２６ｂが開弁しても、燃料噴霧が第２吸気ポート３ｂ側へ流れることが無く、従って、燃料噴射弁１９の燃料噴射時期を、第２吸気弁２６ｂの開弁時期に関係なく設定することができる。その結果、燃料噴射終了時期を第１吸気弁２６ａが開弁する直前まで遅角させて、燃料噴射パルス幅Ｔｉの計算終了時期を吸気行程側へ近づけることができ、最適な燃料噴射量を確保することができる。それ以外の作用効果は第１形態と同様であるため説明を省略する。

又、図７、図８に本発明の第３形態を示す。尚、動弁機構の構成は第１形態と同じであるため、第１形態の符号を用いて説明し、図面の記載を省略する。
本形態は、吸気カム軸２８（図２参照）に、周知の可変バルブタイミング機構を設けたものである。可変バルブタイミング機構は、吸気カム軸２８をエンジン負荷に応じて進角或いは遅角させることで、バルブオーバラップ期間を可変制御するもので、例えば、本出願人が先に出願した特開２００３−９７３０２号公報に開示されている。

ＥＣＵ４０（図３参照）では、エンジン負荷を表すパラメータとして、例えば基本燃料噴射量Ｔｐを読み込み、図８に示すマップに従い、吸気カム軸２８の進角量θ２を設定する。

すなわち、高負荷運転時は吸気カム軸２８の進角量θ２を大きくして、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの開弁時期を早め、又、低負荷運転時は進角量θ２を小さくし、或いは０として、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの開弁時期を遅らす。

高負荷運転時は、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの開弁時期を大きく進角させて、バルブオーバラップ期間を大きくすることで、掃気効率を高め、エンジン出力を向上させる。一方、低負荷運転時は、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの開弁時期を遅角させ、バルブオーバラップ期間を小さくする。低負荷運転時はターボチャージャ１６（図１参照）による新気の過給圧が低いため、バルブオーバラップ期間を小さくすることで、実圧縮比が高くなり、エンジン出力、及び燃費を向上させることができる。

このように、本形態では、吸気カム軸２８をエンジン負荷に応じて進角させるようにしたので、高負荷運転時は第２吸気弁２６ｂを早期に開弁させることで、掃気効率を高め、出力を向上させることができる。一方、低負荷運転時は吸気カム軸２８を近くさせることで、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの開弁時期を遅らせ、実圧縮比を高め、エンジン出力、及び燃費を向上させることができる。尚、吸気カム軸２８の最大進角量θ２ｍａｘは、エンジン運転状態に応じて実験等から求めるが、本形態では５０[°CA]程度に設定されている。

又、図９、図１０に本発明の第４形態を示す。尚、動弁機構の構成は第１形態と同じであるため、第１形態の符号を用いて説明し、図面の記載を省略する。
第２形態では、吸気カム軸２８に可変バルブタイミング機構を設けたが、本形態は、吸気カム軸２８と排気カム軸２９との双方に可変バルブタイミング機構を設けたものである。

ＥＣＵ４０（図３参照）では、エンジン負荷を表すパラメータとして、例えば基本燃料噴射量Ｔｐを読み込み、図１０に示すマップに従い、吸気カム軸２８の進角量θ２、及び排気カム軸２９の進角量θ３を設定する。

すなわち、高負荷運転時は吸気カム軸２８の進角量θ２を大きくして、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの開弁時期を早めると共に、排気カム軸２９の遅角量θ４を大きくして、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂの閉弁時期を遅らす。一方、低負荷運転時は進角量θ２を小さくし、或いは０として、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの開弁時期を遅らすと共に、排気カム軸２９の遅角量θ４を小さくして、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂの閉弁時期を早める。尚、図１０に示すように、排気カム軸２９の遅角量θ４は、吸気カム軸２８の進角量θ２よりも小さく設定されている。

従って、図９に一点鎖線で示すように、高負荷運転時は第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂと第２吸気弁２６ｂとのバルブオーバラップ期間Ｓ３を大きく確保することができる。又、同図に実線で示すように、低負荷運転時はバルブオーバラップ期間Ｓ３を小さくすることができる。その結果、バルブタイミングをより子細に制御することができ、より高い掃気効率を得ることができるばかりでなく、エンジン出力、及び燃費の向上を実現することができる。

又、図１１に本発明の第５形態を示す。尚、動弁機構の構成は第１形態と同じであるため、第１形態の符号を用いて説明し、図面の記載を省略する。
本形態は第１形態の変形例であり、第２吸気カム３１ｂを、異なる進角度を有する低速カムと高速カムとの２段カムとし、エンジン回転数に応じて切換え動作させるようにしたものである。すなわち、図１１に実線で示すように、低回転時は低速カムにて第２吸気弁２６ｂの開弁時期を遅角させることでバルブオーバラップ期間を小さくし、 一方、同図に破線で示すように、高回転時は高速カムにて第２吸気弁２６ｂの開弁時期を進角させることでバルブオーバラップ期間を大きくする。

尚、低速カムと高速カムとの位相角θ５は、エンジン回転数に応じて実験等から設定されるが、本形態では１０〜３０[°CA]程度に設定されている。

このように、本形態ではエンジン回転数に応じ、高速回転時は高速カムにより第２吸気弁２６ｂの開弁時期を進角させて、バルブオーバラップ期間を大きくし、一方、低回転時は低速カムにより第２吸気弁２６ｂの開弁時期を遅角させて、バルブオーバラップ期間を小さくする。

すなわち、高回転時は、各弁２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂの開弁時間が短いので、バルブオーバラップ期間を大きく確保することで、高い掃気効率を得ることができる。一方、低回転時は各弁２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂの開弁時間が比較的長くなるため、バルブオーバラップ期間を小さくしても、高回転時と同等の掃気効率を得ることができる。従って、低回転時はバルブオーバラップ期間を小さくすることで、掃気効率と充填効率との双方を向上させることができる。

尚、この場合、ターボチャージャ１６による新気の過給圧をスロットルバルブ７ａの下流に設けた絶対圧センサ等の過給圧検出手段で検出し、一方、排気圧力を排気管１２に設けた排気圧力センサ等の排気圧検出手段で直接検出し、或いはエンジン負荷等に基づいて設定する。そして、排気圧力と過給圧との差圧を算出し、差圧が大きいとき、すなわち、排気圧力が過給圧よりも大きいときは、高速カムにより第２吸気弁２６ｂの開弁時期を進角させてバルブオーバラップ期間を大きくする。一方、差圧が小さいとき、すなわち排気圧力が過給圧よりも小さいときは低速カムにより第２吸気弁２６ｂの開弁時期を遅角させてバルブオーバラップ期間を小さくするようにしてもよい。

すなわち、排気圧力が過給圧よりも低いときは、新気の吹き抜け量が大きくなるため、バルブオーバラップ期間を小さくしても十分な掃気効率を確保することができる。一方、排気圧力が過給圧よりも高いときは、新気が吹き抜け難くなるため、バルブオーバラップ期間を大きくし、掃気効率を上げて出力を向上させる。

又、本形態では、吸気カム３１ｂを２段カムとしたが、エンジン回転数に応じて切換えられる異なる進角度を有する３段以上の多段カムであっても良い。

又、図１２に本発明の第６形態を示す。
本形態では、吸気ポート３を中央の第１吸気ポート３ａと、その両側に配設された第２吸気ポート３ｂ及び第３吸気ポート３ｃとの３ポートとし、吸気マニホルド４に、第１吸気ポート３ａと第２、第３吸気ポート３ｂ，３ｃとを仕切る壁面に連通する仕切壁４ａを形成し、燃料噴射弁１９を、その噴射方向を第１吸気ポート３ａに指向させた状態で配設したものである。

第１〜第３吸気ポート３ａ〜３ｃを開閉する第１〜第３吸気弁２６ａ〜２６ｃは、燃料噴射弁１９の配設されていない第２、第３吸気ポート３ｂ，３ｃを開閉する第２、第３吸気弁２６ｂ，２６ｃを、第１吸気ポート３ａを開閉する第１吸気弁２６ａよりも早期に開弁させて、シリンダ内を掃気する。

本形態では、吸気ポート３を第１〜第３吸気ポート３ａ〜３ｃの３ポートとし、第２、第３吸気ポート３ｂ，３ｃから供給される新気によりシリンダ内を掃気するようにしたので、掃気効率が向上し、充填効率がより一層向上する。又、掃気効率の向上により、相対的に、第１吸気弁２６ａと、第２、第３吸気弁２６ｂ，２６ｃとの位相角を狭くすることができ、第１吸気ポート３ａからの混合気をシリンダ内へ効率よく供給することができる。その結果、良好な燃焼を得ることができ、エンジン出力、及び燃費の向上を実現することができる。

第１形態によるエンジンの概略構成図 同、動弁装置の要部斜視図 同、シリンダヘッドと吸気マニホルドの断面図 同、電子制御系の概略構成図 同、排気弁と吸気弁とのバルブオーバラップ期間を示す説明図 第２形態によるシリンダヘッドと吸気マニホルドの断面図 第３形態による排気弁と吸気弁とのバルブオーバラップ期間を示す説明図 同、エンジン負荷と吸気カム軸の進角量との関係を示す説明図 第４形態による排気弁と吸気弁とのバルブオーバラップ期間を示す説明図 同、エンジン負荷と吸気カム軸の進角量との関係を示す説明図 第５形態による排気弁と吸気弁とのバルブオーバラップ期間を示す説明図 第６形態によるシリンダヘッドと吸気マニホルドの断面図

符号の説明

１ エンジン
２ シリンダヘッド
３ 吸気ポート
３ａ 第１吸気ポート
３ｂ 第２吸気ポート
３ｃ 第３吸気ポート
４ 吸気マニホルド
４ａ 仕切壁
１９ 燃料噴射弁
２６ａ 第１吸気弁
２６ｂ 第２吸気弁
２８ 吸気カム軸
３１ａ 第１吸気カム
３１ｂ 第２吸気カム
４０ ＥＣＵ
θ１ 進角度
θ３ 進角量
Ｓ２，Ｓ３ バルブオーバラップ期間

代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (7)

1. 吸気管に備えられた過給機と、
   上記過給機の下流に接続され、スロットル弁を有するスロットル通路と、
   上記スロットル通路の下流に接続され、１つの気筒に臨まされる複数の吸気ポートと、
   上記複数の吸気ポートの１つに噴射方向を指向する燃料噴射弁と、
   上記複数の吸気ポートをそれぞれ開閉する複数の吸気弁と
   を備え、
   上記燃料噴射弁の噴射方向が指向されている上記複数の吸気ポートの１つに配設した上記吸気弁の開弁時期に対し、他の吸気ポートに配設した上記吸気弁の開弁時期を設定位相分だけ進角させ、
   前記燃料噴射弁の燃料噴射期間を、前回の燃焼サイクルにおける該燃料噴射弁の噴射方向が指向されている前記吸気弁が閉弁したときから今回の燃焼サイクルにおける同一気筒の前記他の吸気弁が最初に開弁する迄の間に設定されていることを特徴とする過給機付エンジンの動弁装置。
2. 上記吸気ポートが３つに分岐されていることを特徴とする請求項１記載の過給機付エンジンの動弁装置。
3. 上記設定位相分の進角度は、各吸気弁を動作させる吸気カムの位相角により設定されることを特徴とする請求項１或いは２記載の過給機付エンジンの動弁装置。
4. 上記燃料噴射弁を配設する吸気マニホルドに、該燃料噴射弁の噴射方向が指向されている上記吸気ポートと他の吸気ポートとを仕切る壁面に連通する仕切壁を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の過給機付エンジンの動弁装置。
5. 上記吸気カムを有する吸気カム軸が、該吸気カム軸をエンジン負荷に応じて進角或いは遅角させる可変バルブタイミング機構に連設されていることを特徴とする請求項３或いは４に記載の過給機付エンジンの動弁装置。
6. 上記吸気カムを有する吸気カム軸と、排気弁を開閉動作させる排気カムを有する排気カム軸との双方が、該各カム軸をエンジン負荷に応じて各々進角或いは遅角させる可変バルブタイミング機構に連設されていることを特徴とする請求項３或いは４に記載の過給機付エンジンの動弁装置。
7. 上記他の吸気ポートに配設した上記吸気弁を動作させる上記吸気カムは、異なる進角度を有する多段カムによって構成されており、該多段カムがエンジン回転数に応じて切換え動作されることを特徴とする請求項３或いは４に記載の過給機付エンジンの動弁装置。

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