JPH0518248A

JPH0518248A - 内燃機関

Info

Publication number: JPH0518248A
Application number: JP3325902A
Authority: JP
Inventors: Shunei Matsunaga; 俊英松永
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1993-01-26
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JP2519619B2

Abstract

(57)【要約】【目的】吸気弁作動特性の変化および吸気系容積の変化
を組み合わせて優れた作動特性の内燃機関を実現する。【構成】吸気弁口１を開閉する吸気弁２には、該吸気弁
２の開閉作動特性を機関回転数に応じて変更可能に構成
された動弁機構３が連動、連結され、吸気弁口１に連な
って機関本体Ｅに設けられた吸気ポート４には吸気通路
１９が連通され、該吸気通路１９には、機関回転数に応
じて開閉する開閉弁２１，２２を介して付加吸気ボリュ
ームが接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に関し、特に
機関の運転状態に応じた吸気を可能とした内燃機関に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸気系の容積を機関回転数に応じ
て変化させることにより、吸気系の固有振動数を変化さ
せて充填効率を機関回転数に対応したものとし、低速域
での燃費低減および高速域での出力向上を図るととも
に、騒音の低減を図るようにした内燃機関が実現されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、吸気弁の作
動特性を機関の運転状態に応じて変化させることによ
り、機関運転状態に適応した出力および燃費を得るよう
にした内燃機関も既に公知（たとえば特開昭６３−３８
６０７号公報等）であり、吸気系の容積変化に応じて吸
気弁の作動特性も変化させるようにすると、機関出力、
燃費および騒音等に関して機関の全運転域にわたってよ
り優れた特性を得られることができるであろう。

【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、吸気弁作動特性の変化および吸気系容積の変
化を組み合わせて優れた作動特性が得られるようにした
内燃機関を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の特徴によれば、吸気弁口を開閉する
吸気弁には、該吸気弁の開閉作動特性を機関回転数に応
じて変更可能な動弁機構が連動、連結され、吸気弁口に
連なって機関本体に設けられた吸気ポートには吸気通路
が連通され、該吸気通路には、機関回転数に応じて開閉
する開閉弁を介して付加吸気ボリュームが接続される。

【０００６】また本発明の第２の特徴によれば、上記第
１の特徴の構成に加えて、動弁機構の開閉作動特性を変
更する機関回転数と、開閉弁を開閉作動せしめる機関回
転数とが相互に異なって設定される。

【０００７】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、先ず本発明の一実施例を示す図１において、
この内燃機関は多気筒内燃機関であり、各気筒に対応し
て機関本体Ｅに一対ずつ設けられる吸気弁口１をそれぞ
れ開閉すべく、各気筒一対ずつの吸気弁２が機関本体Ｅ
に配設され、各吸気弁２は動弁機構３により開閉駆動さ
れる。また一対の吸気弁口１に共通に連なるべく機関本
体Ｅには各気筒１つずつの吸気ポート４が穿設されてお
り、各吸気ポート４は、各気筒に共通の吸気函５に吸気
マニホールド６を介して接続される。吸気函５は、さら
に図示しないスロットルボデイを介してエアクリーナ
（図示せず）に接続される。

【０００８】吸気函５は、機関本体Ｅの気筒配列方向に
沿って長い吸気室７を形成するものであり、この吸気函
５には、吸気マニホールド６に通じるべく各気筒毎に一
対ずつの第１出口８と第２出口９とが相互に隣接して設
けられる。

【０００９】吸気マニホールド６は、その上流端側すな
わち吸気函５側から順に、第１接続部材１０、通路形成
部材１１および第２接続部材１２が結合されて成る。第
１接続部材１０は吸気函５に結合されるものであり、こ
の第１接続部材１０には吸気函５の第１出口８に通じる
通路部分１３と、第２出口９に通じる通路部分１４とが
相互に隣接して設けられる。また通路形成部材１１に
は、通路部分１３に通じる通路部分１５と、通路部分１
４に通じる通路部分１６とが、相互に隣接しながら比較
的長い距離にわたって設けられる。さらに第２接続部材
１２は機関本体Ｅの吸気ポート４に接続されるものであ
り、この第２接続部材１２には、吸気ポート４および通
路部分１５間を連通する通路部分１７と、該通路部分１
７の中間部および通路部分１６間を結ぶ分岐通路部分１
８とが設けられる。

【００１０】吸気マニホールド６を介して分岐函５およ
び吸気ポート４間を接続することにより、第１出口８か
ら通路部分１３，１５，１７を経て吸気ポート４に至る
主吸気通路１９が形成され、この主吸気通路１９の長さ
および横断面積は、図２で示すように、機関の回転域の
うち低速側に定められた第１回転域Ａ１たとえば一定回
転数Ｎ４以下の低・中回転域で最適の吸気慣性効果が得
られるように設定される。また第２出口９から通路部分
１４，１６および分岐通路部分１８を経て上記第１吸気
通路１９の下流端部に接続される副吸気通路２０が形成
され、この副吸気通路２０の長さおよび横断面積は、第
１吸気通路１９と合わせたときに、機関の回転域のうち
高速側に定められた第２回転域Ａ２たとえば上記回転数
Ｎ４を超える高速回転域で最適の吸気慣性効果が得られ
るように設定される。

【００１１】第２吸気通路２０の上流端部すなわち第１
接続部材１０における通路部分１４には、アクチュエー
タ２３により開閉駆動されるバタフライ式開閉弁２１が
配設され、第２吸気通路２０の下流端部すなわち第２接
続部材１２における分岐通路部分１８には、アクチュエ
ータ２４により開閉駆動されるバタフライ式開閉弁２２
が配設される。しかも開閉弁２２は、その全閉時には第
１吸気通路１９における通路部分１９および吸気ポート
４間で吸気流の乱れが生じることを避けるべく鎖線で示
す斜線部の容積が極力小さくなるように、また開弁時に
は第１および第２吸気通路１９，２０の吸気流を妨げる
ことを回避し得るようにして配設される。また第２接続
部材１２には、吸気ポート４に向けて燃料を噴射するた
めの燃料噴射弁２６が配設される。

【００１２】ところで、開閉弁２１を閉弁して開閉弁２
２を開弁したときには、分岐通路部分１８および通路部
分１６が付加吸気ボリュームとして主吸気通路１９に付
加されることになり、開閉弁２１を開弁して開閉弁２２
を閉弁したときには、通路部分１４，１６が付加吸気ボ
リュームとして主吸気通路１９に付加されることにな
る。

【００１３】前記アクチュエータ２３，２４は、コンピ
ュータ等の制御手段２５により個別に制御されるもので
あり、制御手段２５は、回転数検出器２７で検出された
機関回転数に応じて各アクチュエータ２３，２４の作動
を個別に制御し、それにより開閉弁２１，２２もそれぞ
れ個別に開閉駆動される。すなわち開閉弁２１は、図２
で示すように、機関回転数の比較的低いとき、すなわち
前記回転数Ｎ４よりも低い回転数Ｎ１を超えたときに開
弁するとともに回転数Ｎ１よりも高くかつ前記回転数Ｎ
４よりも低い回転数Ｎ３を超えると閉弁し、さらに回転
数Ｎ４を超えると開弁する。また開閉弁２２は前記回転
数Ｎ３を超えると開弁する。

【００１４】図３、図４および図５を併せて参照して、
一対の吸気弁２を開閉駆動するための動弁機構３は、機
関のクランク軸（図示せず）から１／２の減速比で回転
駆動されるカムシャフト２８と、カムシャフト２８に一
体に設けられる一対の低速用カム２９，２９および高速
用カム３０と、カムシャフト２８と平行にして機関本体
Ｅに固定されるロッカシャフト３１と、該ロッカシャフ
ト３１に枢支される第１、第２および第３ロッカアーム
３２，３３，３４と、各ロッカアーム３２〜３４間に設
けられる弁作動変更手段３５とを備えるカムシャフト２
８は、機関本体Ｅの上方で回転自在に配設されており、
低速用カム２９，２９は両吸気弁２，２に対応する位置
でカムシャフト２８に一体化され、高速用カム３０は両
低速用カム２９，２９間でカムシャフト２８に一体化さ
れる。低速用カム２９は、機関の回転域のうちの低速側
で前記第１回転域Ａ１とは機関回転数範囲を異ならせて
設定される第３回転域Ａ３（図２参照）に対応する動弁
特性すなわち低速作動特性を得るためのものであり、第
３回転域Ａ３は第１回転数Ｎ１よりも大きく第３回転数
Ｎ３よりも小さい第２回転数Ｎ２以下に設定される。ま
た高速用カム３０は、第３回転域Ａ３よりも高速側で前
記第２回転域Ａ２とは機関回転数範囲を異ならせて設定
される第４回転域Ａ４（図２参照）に対応する動弁特性
すなわち中・高速作動特性を得るためのものであり、第
４回転域Ａ４は上記第２回転数Ｎ２を超える回転数範囲
に設定される。また低速用カム２９は、カムシャフト２
８の半径方向に沿う突出量が比較的小さい高位部２９ａ
と、一定半径のベース円部２９ｂとを有し、高速用カム
３０は、カムシャフト２８の半径方向に沿う突出量およ
び中心角範囲を前記高位部２９ａよりも大きくした高位
部３０ａと、一定半径のベース円部３０ｂとを有する。

【００１５】ロッカシャフト３１には、一方の吸気弁２
に連動、連結される第１ロッカアーム３２と、他方の吸
気弁２に連動、連結される第３ロッカアーム３４と、第
１および第３ロッカアーム３２，３４間に配置される第
２ロッカアーム３３とが相互に隣接して枢支される。ま
た第１ロッカアーム３２の上部には一方の低速用カム２
９に摺接するカムスリッパ３６が設けられ、第２ロッカ
アーム３３の上部には高速用カム３０に摺接するカムス
リッパ３８が設けられ、第３ロッカアーム３４の上部に
は他方の低速用カム２９に摺接するカムスリッパ３７が
設けられる。

【００１６】各吸気弁２の上部には鍔部３９がそれぞれ
設けられており、これらの鍔部３９と機関本体Ｅとの間
には弁ばね４０がそれぞれ介設され、各吸気弁２はその
弁ばね４０により閉弁方向すなわち上方に向けて付勢さ
れる。また第１および第３ロッカアーム３２，３４の先
端部には、各吸気弁２の上端に当接し得るタペットねじ
４１がそれぞれ進退可能に螺着される。

【００１７】第２ロッカアーム３３は、機関本体Ｅとの
間に設けた弾発付勢手段４２により高速用カム３０に摺
接する方向に弾発付勢される。この弾発付勢手段４２
は、閉塞端を第２ロッカアーム３３に当接させた有底円
筒状のリフタ４３と、リフタ４３および機関本体Ｅ間に
介設されるリフタばね４４とを備え、リフタ４３は機関
本体Ｅに穿設された有底穴４５に摺動可能に嵌合され
る。

【００１８】弁作動変更手段３５は、第３および第２ロ
ッカアーム３４，３３間を連結し得る第１切換ピン５１
と、第２および第１ロッカアーム３３，３２間を連結し
得る第２切換ピン５２と、第１および第２切換ピン５
１，５２の移動を規制する第３切換ピン５３と、各切換
ピン５１〜５３を連結解除側に付勢する戻しばね５４と
を備える。

【００１９】第３ロッカアーム３４には、ロッカシャフ
ト３１と平行な有底のガイド穴５５がその開放端を第２
ロッカアーム３３側にして穿設されており、このガイド
穴５５には第１切換ピン５１が摺動可能に嵌合され、第
１切換ピン５１とガイド穴５５の閉塞端との間に油圧室
５６が画成される。しかもガイド穴５５の中間部内面に
は開放端側に臨んで規制段部５７が設けられており、第
１切換ピン５１はその一端を規制段部５７に当接したと
きに他端面が第３および第２ロッカアーム３４，３３間
に位置するような軸方向長さを有する。また第３ロッカ
アーム３４には、油圧室５６に連通する連通路５８が穿
設され、ロッカシャフト３１内には油圧供給路５９が穿
設される。さらに連通路５８および油圧供給路５９は、
ロッカシャフト３１の側壁に穿設した連通孔６０を介し
て、第３ロッカアーム３４の揺動状態にかかわらず常時
連通する。

【００２０】第２ロッカアーム３３には、前記ガイド穴
５５に対応する同一径のガイド孔６１がその両側面間に
わたってロッカシャフト３１と平行に穿設され、このガ
イド孔６１には第２切換ピン５２が摺動可能に嵌合され
る。

【００２１】第１ロッカアーム３２には、前記ガイド孔
６１に対応する同一径の有底ガイド穴６２がロッカシャ
フト３１と平行にかつ開放端を第２ロッカアーム３３側
にして穿設され、このガイド穴６２に第３切換ピン５３
が摺動可能に嵌合される。しかも第３切換ピン５３に同
軸に連設した軸部６３がガイド穴６２の閉塞端に穿設し
た案内孔６４に移動自在に挿通される。また戻しばね５
４は、軸部６３を同軸に囲繞してガイド穴６２の閉塞端
および第３切換ピン５３間に介設され、この戻しばね５
４により相互に当接した各切換ピン５１〜５３が連結解
除側すなわち油圧室５６側に付勢される。

【００２２】油圧室５６に供給される油圧を解放したと
きには、各切換ピン５１〜５３は戻しばね５４のばね力
により連結解除側に移動しており、この状態では第１お
よび第２切換ピン５１，５２の当接面は第３および第２
ロッカアーム３４，３３間にあり、第２および第３切換
ピン５２，５３の当接面は第２および第１ロッカアーム
３３，３２間にあり、各ロッカアーム３２〜３４は連結
されておらず、低速作動状態となる。したがって吸気弁
２，２は、低速用カム２９，２９の形状すなわち第３回
転域Ａ３に対応したタイミングおよびリフト量で開閉作
動する。

【００２３】油圧室５６に油圧を供給したときには、各
切換ピン５１〜５３は戻しばね５４のばね力に抗して油
圧室５６から離反する方向に移動し、第１切換ピン５１
がガイド孔６１に嵌合するとともに第２切換ピン５２が
ガイド穴６２に嵌合して各ロッカアーム３２〜３４が連
結され、中・高速作動態様となる。したがって吸気弁
２，２は、高速用カム３０の形状すなわち第４回転域Ａ
４に対応したタイミングおよびリフト量で開閉作動す
る。

【００２４】再び図１において、ロッカシャフト３１内
の油圧供給路５９に通じる油路６７と、油圧ポンプ等の
油圧供給源６８に通じる給油路６９および油タンク７０
に通じる戻り油路７１との間には、ソレノイド６５の励
磁および消磁により切換作動する制御弁６６が介設され
る。この制御弁６６のソレノイド６５は、制御手段２５
により励磁および消磁状態を切換えられるものであり、
機関回転数が第２回転数Ｎ２以下の第３回転域Ａ３では
ソレノイド６５は消磁されており、動弁機構３は低速作
動態様であり、また機関回転数が第２回転数Ｎ２を超え
た第４回転域Ａ４ではソレノイド６５が励磁され、動弁
機構３は中・高速作動態様となる。

【００２５】次にこの実施例の作用について図２を参照
しながら説明すると、第１回転数Ｎ１以下の低速回転域
では、両開閉弁２１，２２が閉弁して副吸気通路２０は
遮断しており、動弁機構３は低速作動態様となってお
り、このときの出力トルクは破線で示す曲線ａとなる。
すなわち主吸気通路１９の長さおよび横断面積は比較的
低い第１回転域Ａ１で最適の吸気慣性効果が得られるよ
うに設定されているので、高いトルクを得ることができ
る。しかも副吸気通路２０における下流端部の開閉弁２
２が閉じていることにより、副吸気通路２０の下流端に
生じるデッドスペースを極力小さくすることができ、ア
イドル回転の安定性を確保することができるとともに、
アイドル回転付近から急加速するときの応答性を向上す
ることができる。

【００２６】また第１回転数Ｎ１を超えて第２回転数Ｎ
２以下の回転域では、動弁機構３は低速作動態様となっ
ており、副吸気通路２０における上流端部の開閉弁２１
は開弁し、下流端部の開閉弁２２は閉弁したままであ
る。この回転域では、通路部分１４，１６が付加吸気ボ
リュームとして吸気室７に加算されるので、主吸気通路
１９での固有振動が変化し、トルクピークを破線で示す
曲線ｂ１のようにずらせることができる。

【００２７】第２回転数Ｎ２を超えて第３回転数Ｎ３以
下の回転域では、動弁機構３が低速作動態様から中・高
速作動態様へと変化するので、トルクピークは破線で示
す曲線ｂ２で示すようにずれる。

【００２８】さらに第３回転数Ｎ３を超えて第４回転数
Ｎ４以下の回転域では、動弁機構３が中・高速作動態様
のままであるのに対し、副吸気通路２０における上流端
部の開閉弁２１が閉弁し、下流端部の開閉弁２２が開弁
する。これにより、分岐通路部分１８および通路部分１
６が付加吸気ボリュームとして主吸気通路１９に付加さ
れることになり、主吸気通路１９の固有振動数が変わ
り、トルクピークが破線で示す曲線ｂ３のようにずれ
る。しかも多気筒内燃機関の場合には吸気干渉を生じる
回転数をずらすことが可能である。

【００２９】第４回転数Ｎ４を超える回転域では、両開
閉弁２１，２２が開弁し、副吸気通路２０は連通状態と
なる。この副吸気通路２０と主吸気通路１９とを合わせ
た等価管長および横断面積は、第４回転域Ａ４で最適の
吸気慣性効果が得られるように設定しているので、破線
で示す曲線ｃのように高い出力を得ることが可能であ
る。

【００３０】このようにして、機関の全回転域では、
ａ，ｂ１，ｂ２，ｂ３およびｃで示す５つのトルクピー
クを得ることができ、実線で示す曲線のようにそれらの
トルクピークを連ねた出力トルクを得ることが可能であ
り、幅広い範囲で高出力を得ることが可能となる。

【００３１】図６は本発明の他の実施例を示すものであ
り、機関の回転数が第４回転数Ｎ４を超えたときに両開
閉弁２１，２２をともに開弁するようにし、機関の回転
数が第２回転数Ｎ２を超えたときに動弁機構３を低速作
動態様から中・高速作動態様に変化させるようにして
も、３つのトルクピークを生じさせることができ、各ト
ルクピークを連ねて幅広い範囲で高出力を得ることがで
きる。また開閉弁２２が低速回転域で閉じているので、
アイドル回転の安定性および急加速時の応答性を確保し
得るのは上記各実施例と同様である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、吸気弁口を開閉する吸気弁には、該吸気弁の開閉作
動特性を機関回転数に応じて変更可能な動弁機構が連
動、連結され、吸気弁口に連なって機関本体に設けられ
た吸気ポートには吸気通路が連通され、該吸気通路に
は、機関回転数に応じて開閉する開閉弁を介して付加吸
気ボリュームが接続されるので、動弁機構による吸気弁
の作動特性変化および吸気通路の容積変化を組合せるこ
とにより、機関の運転状態に適合した優れた運転特性を
得ることができる。

【００３３】また本発明の第２の特徴によれば、上記第
１の特徴の構成に加えて、動弁機構の開閉作動特性を変
更する機関回転数と、開閉弁を開閉作動せしめる機関回
転数とが相互に異なって設定されるので、より滑らかな
吸気制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の内燃機関の縦断側面図であ
る。

【図２】出力トルク特性図である。

【図３】図１のＩＩＩ矢視拡大図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ線拡大断面図である。

【図６】本発明の他の実施例の出力トルク特性図であ
る。

【符号の説明】

１吸気弁口２吸気弁３動弁機構４吸気ポート１９吸気通路２１，２２開閉弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気弁口（１）を開閉する吸気弁（２）
には、該吸気弁（２）の開閉作動特性を機関回転数に応
じて変更可能に構成された動弁機構（３）が連動、連結
され、吸気弁口（１）に連なって機関本体（Ｅ）に設け
られた吸気ポート（４）には吸気通路（１９）が連通さ
れ、該吸気通路（１９）には、機関回転数に応じて開閉
する開閉弁（２１，２２）を介して付加吸気ボリューム
が接続されることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】動弁機構（３）の開閉作動特性を変更す
る機関回転数と、開閉弁（２１，２２）を開閉作動せし
める機関回転数とが相互に異なって設定されることを特
徴とする請求項１記載の内燃機関。