JPH0663456B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、１つの気筒に対し、２つの吸気ポートを設け
たエンジンの吸気装置に関する。

［従来技術］ 従来より、１つの気筒に対し、低負荷用，高負荷用２つ
の吸気ポートを独立させて設け、低負荷用吸気ポートは
負荷のいかんに拘わらず吸気に関与させる一方、エンジ
ンの高速高負荷運転時には低負荷用，高負荷用の両方の
吸気ポートを吸気に関与させるようにしたエンジンの吸
気装置はよく知られており、高負荷用吸気ポートの閉弁
タイミングを低負荷用吸気ポートの閉弁タイミングより
遅らせることにより、各気筒の高負荷用吸気ポート間で
圧力を干渉させ、充填効率の向上を図るようにしたもの
も提案されている（特開昭55−25550号公報参照）。

上記従来の吸気構造では、吸気弁の閉弁による圧力干渉
を利用することにより充填効率の向上を図ることができ
るものの、吸気弁開時の排気ガスの吹き返し（吸気ポー
ト内への排気ガスの持ち込み）により、充填効率が低下
されるという問題が依然として存在する。

［発明の目的］ 本発明の目的は、１つの気筒に対して設ける第1,第２吸
気ポート間において開弁時に圧力波を有効に干渉させて
充填効率の向上を図ることである。

［発明の構成］ このため、本発明は、各気筒の吸気通路を集合させる集
合部を設け、この集合部下流において、１つの気筒に対
して設ける第1,第２吸気ポート間を連通路で連通し、第
1,第２吸気ポートの開きのタイミングを異ならせ、いず
れか早く開かれる吸気ポートの開弁初期の圧縮波を遅く
開かれるいま一つの吸気ポートに作用させるように、開
きタイミングのずれ角を設定して構成したものである。

かかる設定とすれば、開弁タイミングの早い吸気ポート
で排気ガス圧により発生される圧縮波が連通路を介して
開弁タイミングの遅い吸気ポートの開弁時に作用して燃
焼室からの排気ガスの吹き返しを確実に防止することが
できる。

［発明の効果］ したがって、本発明によれば、吸気弁の開時における排
気ガスの吹き返しを防止することができるので、それだ
け充填効率を向上させることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して具体的に
説明する。

第１図に示す燃料噴射式４気筒エンジン１の吸気系は、
エアクリーナ２、エアフローメータ等の空気計量器３お
よびスロットル弁４を上流から順に設けた共通吸気通路
５と、その下流に連通するサージタンク６と、サージタ
ンク６から分岐して各気筒＃１〜＃４に至る分岐吸気通
路７と、分岐吸気通路７の下流で隔壁30により二叉に分
岐され、各気筒の燃焼室31に夫々独立に開口する低負荷
用，高負荷用吸気ポート8,9とで構成されている。

したがって、この場合、上記低負荷用，高負荷用吸気ポ
ート8,9は、各分岐吸気通路７の下流部を連通部32とし
て相互に連通されていると考えることができ、具体的に
図示しないが、夫々吸気弁によって開閉されるようにな
っている。低負荷用吸気ポート８を開閉する吸気弁はエ
ンジンの運転状態のいかんを問わず開閉駆動される一
方、高負荷用吸気ポート９を開閉する吸気弁は、第２図
に示す開弁領域、即ち、エンジン回転数が設定回転数Ns
以上で、かつスロットル弁開度TVθが設定開度Θｓ以上
である高速高負荷運転域でのみ開閉駆動されるよう、バ
ルブセレクタ10により動弁系に対し、オンオフされる。

また、各低負荷用吸気ポート８の上流側には、燃料噴射
弁11が臨設されている。

なお、図示のエンジンでは、排気ポートを２ポート12,1
3として、これらを排気マニホールドEMに集合させ、所
謂４バルブシステムを構成している。

上記バルブセレクタ10および各燃料噴射弁11に対する制
御は、マイクロコンピュータよりなる制御回路14により
行なう。この制御回路14は、空気計量器３によって検出
される吸入空気量、スロットル弁４の弁軸に連係して設
けられた開度センサ15によって検出されるスロットル開
度TVθおよび回転数センサ16によって検出されるエンジ
ン回転数を基本入力として、前述したように、バルブセ
レクタ10に対しては、設定回転数Ns以上でかつスロット
ル開度TVθが設定開度Θｓ以上である運転時に高負荷用
吸気ポート９を開閉する吸気弁を動弁系に接続する。

また、各燃料噴射弁11に対しては、時々刻々の吸入空気
量とエンジン回転数とを基本として、空燃比が設定空燃
比となるように開弁時間を演算し、この開弁時間の間各
燃料噴射弁11から低負荷用吸気ポート８に向けて燃料を
噴射する。

次に、上記低負荷用，高負荷用吸気ポート8,9を夫々開
閉する低負荷用，高負荷用吸気弁の開閉タイミングを具
体的に説明する。

第３図には、低負荷用，高負荷用吸気ポート8,9の開閉
タイミング等を、第４図には、その場合の各ポートにお
ける吸気圧力の変化を、さらに第５図には各ポートにお
ける吸気流速の変化を夫々示す。

第３図に実線Ｓで高負荷用吸気ポート９の開弁面積を点
線Ｐで低負荷用吸気ポート８の開弁面積を示す。また、
一点鎖線Ｑで排気ポート（排気弁）の開弁面積を示す。

第３図に示すことから明らかなように、高負荷用吸気弁
（Ｓ）は、排気弁（Ｑ）の開弁タイミングより早いTDC
以前のタイミングで開弁されるように開弁タイミングが
設定される一方、低負荷用吸気弁（Ｐ）は、排気弁
（Ｑ）の閉弁タイミングとほぼ同時に開弁されるよう、
高負荷用吸気弁（Ｓ）に対し、クランク角にして△θだ
け遅いタイミングで開弁される設定としている。

この開きタイミングのずれ角△θは、以下の条件を満足
する設定とする。

ここで、ｌは低負荷用，高負荷用吸気ポート間の連通路
の長さ、 ａは音速、 Nmaxは前記エンジンの定格回転数 Neは同調回転数 また、閉弁タイミングについては、低負荷用吸気弁
（Ｐ）の閉弁タイミングに対し、上記開きタイミングの
ずれ角△θにほぼ等しいずれ角だけ高負荷用吸気弁
（Ｓ）の閉弁タイミングを遅らせて設定する。

上記の設定とすれば、第４図に示すように、高負荷用吸
気弁（Ｓ）の開弁にともなって、高負荷用吸気ポート９
に燃焼室内の排気ガス圧によって発生される圧縮波Wa
が、低負荷用吸気ポート８側に伝播され、低負荷用吸気
ポート８が低負荷用吸気弁（Ｐ）によって開かれるタイ
ミングで低負荷用吸気ポート８に作用する。このため、
低負荷用吸気弁（Ｐ）によって低負荷用吸気ポート８が
開かれた瞬間に低負荷用吸気ポート８に吹き返そうとす
る排気を押し戻して、いわゆる排気の吹き返しを防止す
る。

その結果、第５図に示すように、低負荷用吸気ポート８
から燃焼室内に流入する吸気流速Vpは、低負荷用吸気弁
（Ｐ）が開かれた瞬間から順調に立上がり、そうでなけ
れば、一旦逆流したのち立上がる吸気流速Ｖ′Ｐに比し
て、ハッチングで示す面積分だけ充填量をかせぐことが
できる。

一方、低負荷用吸気ポート８が高負荷用吸気ポート９に
先立って閉じられると、この低負荷用吸気弁（Ｐ）の閉
弁に伴って生ずる吸気慣性効果による圧縮波Wbが、今度
は低負荷用吸気ポート８から高負荷用吸気ポート９に向
けて伝播され、未だに閉じられていない高負荷用吸気ポ
ート９へ燃焼室から吹き返されようとする吸気を燃焼室
内に押し込む。

その結果、高負荷用吸気ポート９側での充填効率も向上
する。

第６図に示す吸気弁タイミングは、第３図と比較すれば
明らかなように、高負荷用吸気弁（Ｓ）を低負荷用吸気
弁（Ｐ）に比して、開きタイミングのずれ角△θだけ早
いタイミングで開弁させる一方、高負荷用吸気弁（Ｓ）
を低負荷用吸気弁（Ｐ）の閉弁タイミングに比して上記
ずれ角△θとほぼ等しいタイミングだけ早く閉弁する設
定としたものである。

この場合にも、第７図に示すように、先に開かれる高負
荷用吸気ポート９に生ずる排気ガス圧による圧力波Ｗ′
ａを低負荷用吸気ポート８に作用させることができるの
で、第８図に示すように、低負荷用吸気ポート８が開か
れると直ちに、吸気流速Vpが立上がって、効率よく吸入
が行なわれる。なお、第８図のハッチング部分は、第５
図と同様充填量のアップ分を示す。

また、第７図にＷ′ｂで示すように、高負荷用吸気ポー
ト９が先に閉じられると、高負荷用吸気弁（Ｓ）の閉弁
に伴って発生する吸気慣性効果による圧力波Ｗ′ｂが、
今度は未だ開かれている低負荷用吸気ポート８に伝播さ
れて吸気の吹き返しを防いで充填効率をアップする。

第９図に示す実施例は、第１図に示した実施例と比較す
れば明らかなように、各気筒に至る分岐吸気通路７を隔
壁40によって低負荷用，高負荷用吸気通路7P,7Sに分離
し、低負荷用，高負荷用吸気通路7P,7Sを夫々低負荷
用，高負荷用ポート8,9にそのまま接続した吸気通路構
造とし、上記隔壁40の低負荷用，高負荷用吸気ポート8,
9のやや上流部には、連通開口41を設けるとともに、こ
の連通開口41を開閉する連通開閉弁42を設けた構成とし
ている。

この場合、各隔壁40に設ける連通開閉弁42に対しては、
単一のアクチュエータ43によって同時に開閉される共通
の開閉作動機構44を設けている。

上記のアクチュエータ43は、バルブセレクタ10と同様制
御回路14によって制御するようにし、高負荷用吸気弁
（Ｓ）が開作動される設定回転数Ns以上でスロットル弁
開度TVθが設定開度Θｓ以上である高速高負荷運転時
に、制御回路14によりバルブセレクタ10とオンと同時に
アクチュエータ43を作動させ、連通開閉弁42,…,42を開
閉作動機構44により一斉に開作動させる。

これにより、低負荷用，高負荷用吸気ポート8,9は、連
通開口41を通して相互に連通される。

したがって、低負荷用，高負荷用吸気弁の開閉タイミン
グを第３図や第６図に示したような設定としておけば、
前述したような充填効率の向上が図れることになる。

なお、この実施例では、連通開閉弁42が閉じられている
間は、低負荷用吸気通路7Pが高負荷用吸気通路7Sとは完
全に仕切られて独立に維持されるため、低負荷運転時に
おける吸気流速を早めて充填量を確保することができる
という利点を得ることができる。

第９図に示す実施例について、第１図と同じものには、
同じ参照番号を付して重複した説明を省略する。

なお、以上の実施例では、高負荷用吸気ポートを高速高
負荷領域でのみ開くようにしたが、本発明はこれに限定
されるものではなく、第1,第２の２つの吸気ポートを各
気筒に設けたエンジンに適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかるエンジンのシステム構
成図、第２図は高負荷用吸気弁の開弁領域を示す図、第
３図は吸，排気弁の開閉タイミングを示すバルブリフト
量のグラフ、第４図は低負荷用，高負荷用吸気ポートの
吸気圧力と圧力波伝播の態様を示すグラフ、第５図は低
負荷用，高負荷用吸気ポートの吸気流速を示すグラフ、
第６図，第７図，第８図は、各々第３図，第４図，第５
図に対応して吸，排気弁の開閉タイミングの他の設定例
および、それに伴う吸気圧力変化および吸気流速変化を
示す各グラフ、第９図は他の実施例を示す第１図と同様
のシステム構成図、第10図は第２図に対応して開弁領域
を示す図である。 ＃１〜＃４……気筒、8,9……低負荷用，高負荷用吸気
ポート、32……連通路、41……連通開口、42……連通開
閉弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの気筒に開口する第1,2の吸気ポート
   を備えたエンジンにおいて、 各気筒の吸気通路を集合させる集合部を設け、この集合
   部の下流において、第1,第２吸気ポートを連通路によっ
   て連通させ、第1,第２吸気ポートの開きのタイミングを
   ずらせ、いずれか早く開かれる吸気ポートの開弁初期の
   圧縮波を遅く開かれるいま一つの吸気ポートに作用させ
   るように開きタイミングのずれ角を設定したことを特徴
   とするエンジンの吸気装置。