JPH07150907A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JPH07150907A
JPH07150907A JP6134580A JP13458094A JPH07150907A JP H07150907 A JPH07150907 A JP H07150907A JP 6134580 A JP6134580 A JP 6134580A JP 13458094 A JP13458094 A JP 13458094A JP H07150907 A JPH07150907 A JP H07150907A
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JP
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valve
intake
combustion engine
internal combustion
intake valve
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JP6134580A
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Erwin Rutschmann
エルウイン・ルートシユマン
Klaus Bruestle
クラウス・ブリユストレ
Frank Ickinger
フランク・イッキンガー
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Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きな出力とトルクが得られ、燃料消費およ
び排気エミッションの排出が改善される内燃機関を提供
する。 【構成】 四サイクルの多弁式内燃機関は火花点火さ
れ、３個の吸気弁１５，１６，１７と１個の排気弁１８
を含んでいる。これらの弁は燃焼室１２内で弁開口中心
３３，３４，３５，３６を有する弁開口２５，２６，２
７，２８と協働する。弁開口中心は内燃機関の中心長手
平面Ｂ−Ｂの両側にある。第１吸気弁１５と第２吸気弁
１６の弁開口中心３３，３４は中心長手平面Ｂ−Ｂの一
方の側にあり、第３の吸気弁１７と排気弁１８の弁開口
中心３５，３６は中心長手平面Ｂ−Ｂの他方の側にあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一つのシリンダに３個
の吸気弁と１個の排気弁を備え、これらの弁がシリンダ
ヘッド内に設けられたカム軸によって作動させられ、こ
の弁の弁頭が異なる直径を有する、燃焼室の弁開口に作
用し、弁開口中心が中心長手平面の両側にある四サイク
ル内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】１シリンダあたり多数の弁を備えた、す
なわち吸気弁と排気弁の合計個数が３個以上の内燃機関
は、よく知られている。例えばドイツ連邦共和国特許出
願公開第２８３８６８１号明細書には、１シリンダ燃焼
室あたり２個の吸気弁と１個の排気弁が設けられてい
る。一方の吸気弁は部分負荷範囲で作動し、他方の吸気
弁はその他の負荷範囲で作動する。
【０００３】ヨーロッパ特許第００６３３８５１号明細
書により、各々の燃焼室が３個の吸気弁と２個の排気弁
で作動する四サイクル内燃機関が知られている。これに
より、内燃機関の運転中の給気自体およびガス交換が改
善される。
【０００４】更に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３
７２４４９５号明細書により、１シリンダあたり３個の
吸気弁と１個の排気弁を設けることが知られている。こ
の場合、混合気は２個の点火プラグによって点火させら
れる。この構造により、良好な出力と共に高い充填効率
が達成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、３個
の吸気弁と１個の排気弁を用いて、大きな出力およびト
ルクが得られると共に燃料消費および排気エミッション
の排出を改善する、進歩的な四サイクル内燃機関用の多
弁装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、第１吸気弁と第２吸気弁の弁開口の中心が中心長手
平面の一方の側に位置し、第３吸気弁と排気弁の弁開口
の中心が中心長手平面の他方の側に位置するように、弁
が配置されていることによって解決される。
【０００７】本発明によって得られる主たる利点は、３
個の吸気弁と１個の排気弁が、３弁技術（２個の吸気弁
と１個の排気弁）と５弁技術（３個の吸気弁と２個の排
気弁）の間で構造的に最適な状態を示すことにある。そ
の際、この多弁構造は単に、既存の２本のカム軸だけを
必要とするにすぎない。
【０００８】第３の吸気弁が排気弁側に設けられている
ことが重要である。これは、この部分負荷弁に接続され
た吸気管の所望な迅速加熱をもたらす。換言すると、こ
の弁装置はシリンダヘッド内のクロスフロー原理とユニ
フロー原理の組み合わせである。
【０００９】上記弁装置は更に、その明確な構想に基づ
いて内燃機関の新規開発時に容易に実現可能である。そ
のために、第１吸気弁と第２吸気弁が切換え要素によっ
て制御可能に形成されている。この切換え要素は例えば
ＰＣＴ／ＥＰ９２／００５０２に記載されているよう
な、カム軸と吸気弁の間に配置されたタペットである。
これにより、内燃機関の出力、トルク、燃料消費および
エミッション排出に対して良い影響を与えることが可能
である。この構造は、第１吸気弁と、第２吸気弁または
第３吸気弁のために、別体の吸気管を設けることと関連
して達成される。この場合、第３の吸気管は少なくとも
一部がシリンダヘッドフードに統合可能である。
【００１０】
【実施例】図には本発明の実施例が示してある。次に、
この実施例について詳しく説明する。
【００１１】往復ピストン構造の火花点火式内燃機関１
は複数のシリンダ２，３，４と５，６，７と、対向する
シリンダ列８，９を含んでいる。シリンダ２，３，４は
シリンダクランクケース１０に収納されている。このシ
リンダクランクケースは燃焼室１２，１３，１４を有す
るシリンダヘッド１１を含んでいる。各燃焼室１２内で
ガス交換弁が作動する。このガス交換弁は３個の吸気
弁、すなわち第１吸気弁１５、第２吸気弁１６および第
３吸気弁１７と、１個の排気弁１８とによって示してあ
る。弁、例えば第２吸気弁１６と第３吸気弁１７は弁軸
１９と弁頭２０を備えた往復弁である（図３参照）。す
べての弁は液圧式タペット２１，２２を介してカム軸２
３，２３′と協働する。このカム軸はシリンダヘッド１
１内に設けられているかあるいはシリンダヘッドとシリ
ンダヘッドを被覆するシリンダフード２４との間に設け
られている。弁１５，１６，１７，１８の弁頭２０は弁
開口２５，２６，２７，２８に作用する。この弁開口は
吸気ポート２９，３０，３１または排気ポート３２を燃
焼室１２に対して画成している。弁開口２５，２６，２
７，２８の中心は３３，３４，３５，３６で示してある
（図２参照）。
【００１２】吸気弁１６，１７用の噴射弁はＥｖ１，Ｅ
ｖ２で示してある。第１吸気弁３４と第２吸気弁１６の
弁開口中心３３，３４は、例えば図示していないクラン
ク軸の中心線を含む内燃機関１の中心長手平面Ｂ−Ｂの
片側ＳＬに設けられている。これに対して、第３吸気弁
１７と排気弁１８の弁開口中心３５，３６はこの中心長
手平面Ｂ−Ｂの他方の側ＳＲに設けられている。
【００１３】弁１６，１７はシリンダヘッド１０内に斜
めに配置されている。この場合、中心長手平面Ｂ−Ｂに
対するその角度ｗ4 ，ｗ5 はほぼ同じ大きさである（ｗ
4 ＝ｗ5 ）。
【００１４】第３吸気弁１７の弁開口２７の直径Ｄ１７
は、その他の吸気弁１５，１６の直径Ｄ１５，Ｄ１６よ
りも小さい。更に、第２吸気弁１６の弁開口２６の直径
Ｄ１６は第１吸気弁１５の弁開口２５の直径Ｄ１５より
も小さい。排気弁１８の弁開口２８は吸気弁の弁開口よ
りも大きい。この場合、すべての弁の大きさは計算によ
ってまたは反復法であるいは経験的に決められる。
【００１５】第３吸気弁１７と排気弁１８は内燃機関１
の運転中、カム軸２３′によって常時作動させられる。
これに対して、第１吸気弁１５と第２吸気弁１６は内燃
機関の運転中、切換え要素３７によって停止または作動
させられる。この種の切換え要素はＰＣＴ／ＥＰ９２／
００５０２に記載されている。切換え要素による吸気弁
の作動は例えば負荷や回転数に依存して行われる。
【００１６】図４のグラフには横軸に回転数（回転／
分）が、縦軸に平均有効圧が記入されている。垂直線３
８と水平線３９は、所望の消費と所望のエミッションを
示す領域を表している。４０は第１の全負荷線を示して
いる。この全負荷線の下方では、第３の吸気弁１７だけ
が作動する。第１の全負荷線４０の向こう側では第２の
吸気弁１６が作動する。従って、切換え要素３７によ
り、その後は第３の吸気弁１７と第２の吸気弁１６が一
緒に作動する。グラフには更に、他の全負荷線４１が記
入されている。この他の全負荷線以上ではすべての吸気
弁１５，１６，１７が働く。自動車の走行抵抗線はFwsl
で示してある。
【００１７】図１では、媒体、すなわち燃料と空気の混
合気が第１の直接的な吸気管４２を経て第１吸気弁１５
と第２吸気弁１６に供給され、そして第２の吸気管４３
を経て第３吸気弁１７に供給される。この第２吸気管４
３は９０°の湾曲部４４を有する案内管として形成可能
である。しかし、第２吸気管４３をシリンダヘッドカバ
ー２４に組み込むことができる（図３参照）。この両実
施形はシリンダヘッド１１を横切っている。４３′は、
吸気管４３とシリンダヘッド１１の間の別体の接続用短
管を示している。
【００１８】第１吸気管４２は第１吸気装置４４の一部
であり、第２吸気管４３は第２吸気装置４５の一部であ
る。両吸気装置４４，４５は互いに分離されている。そ
の際、第１吸気管４２は全負荷領域のために、長さが比
較的に短く、横断面積が比較的に大きい。これに対し
て、第２吸気管４３は部分負荷領域のために、長さが比
較的に長く、横断面積が比較的に小さい。
【００１９】図２において、弁開口中心３３，３４，３
５，３６は燃焼室１３の外周線４６の中にある。この場
合、中心長手平面Ｂ−Ｂに対して垂直に延びる、内燃機
関１の横方向平面Ｃ−Ｃは、燃焼室中心Ｂｚを含んでい
る。弁開口中心３３，３４，３５，３６は燃焼室中心Ｂ
ｚと交叉する半径方向の構造線Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４
上にある。この構造線は横方向平面Ｃ−Ｃに対して次の
角度をなして延びている。すなわち、第１吸気弁１５の
弁開口２５の弁開口中心３３の角度ｗ3 は、１５〜２５
°である。
【００２０】第２吸気弁１６の弁開口２６の弁開口中心
３４の角度ｗ4 は、５０〜６０°である。第３吸気弁１
７の弁開口２７の弁開口中心３５の角度ｗ5 は、５０〜
６０°である。
【００２１】排気１８の弁開口２８の弁開口中心３６の
角度ｗ6 は、４０〜５０°である。４６は燃焼室１２内
の点火プラグ穴４７を示してある。点火プラグ穴の中心
ＺＫｚは、燃焼室中心Ｂｚの近くにある。
【００２２】
【発明の効果】本発明による内燃機関は、３個の吸気弁
と１個の排気弁を用いて、大きな出力およびトルクが得
られると共に燃料消費および排気エミッションの排出が
改善されるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多弁式弁装置を備えた多シリンダ
内燃機関を上から見た概略図である。
【図２】図１のＸ部分の拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であ
る。
【図４】内燃機関の運転状態を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 内燃機関 １１ シリンダヘッド １２ 燃焼室 １５，１６，１７ 吸気弁 １８ 排気弁 ２０ 弁頭 ２３，２３′ カム軸 ２５，２６，２７，２８ 弁開口 ３３，３４，３５，３６ 弁開口中心 Ｂ−Ｂ 中心長手平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルウイン・ルートシユマン ドイツ連邦共和国、75233 テイーフエン ブローン、シエーンブリックストラーセ、 21 (72)発明者 クラウス・ブリユストレ ドイツ連邦共和国、70839 ゲルリンゲン、 パノラマストラーセ、91 (72)発明者 フランク・イッキンガー ドイツ連邦共和国、74385 プライデルス ハイム、バートシユトウベンストラーセ、 18

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つのシリンダに３個の吸気弁と１個の
    排気弁を備え、これらの弁がシリンダヘッド内に設けら
    れたカム軸によって作動させられ、この弁の弁頭が異な
    る直径を有する、燃焼室の弁開口に作用し、弁開口中心
    が中心長手平面の両側にある四サイクル内燃機関におい
    て、第１吸気弁（１５）と第２吸気弁（１６）の弁開口
    （２５，２６）の中心（３３，３４）が中心長手平面
    （Ｂ−Ｂ）の一方の側（ＳＬ）に位置し、第３吸気弁
    （１７）と排気弁（１８）の弁開口（２７，２８）の中
    心（３５，３６）が中心長手平面（Ｂ−Ｂ）の他方の側
    （ＳＲ）に位置するように、弁（１５，１６，１７，１
    ８）が配置されていることを特徴とする内燃機関。
  2. 【請求項２】 弁がシリンダヘッドの横断面で見て中心
    長手平面に対して角度をなして設けられている、請求項
    １の内燃機関において、第２吸気弁（１６）と第３吸気
    弁（１７）が長手中心平面（Ｂ−Ｂ）に対してほぼ同じ
    角度（ｗ4 ，ｗ5 ）をなして配置されていることを特徴
    とする内燃機関。
  3. 【請求項３】 第３吸気弁（１７）の弁開口（２７）の
    直径（Ｄ１７）が、その他の吸気弁（１５，１６）の直
    径（Ｄ１５，Ｄ１６）よりも小さいことを特徴とする請
    求項１の内燃機関。
  4. 【請求項４】 第２吸気弁（１６）の弁開口（２６）の
    直径（Ｄ１６）が第３吸気弁（１７）の弁開口（２７）
    の直径（Ｄ１７）よりも大きく、かつ第１吸気弁（１
    ５）の弁開口（２５）の直径（Ｄ１５）よりも小さいこ
    とを特徴とする請求項１の内燃機関。
  5. 【請求項５】 内燃機関（１）の運転中第３吸気弁（１
    ７）が常時作動させられることを特徴とする請求項１の
    内燃機関。
  6. 【請求項６】 第１吸気弁（１５）と第２吸気弁（１
    ６）が切換え要素（３７）によって、負荷、回転数等の
    内燃機関のパラメータに依存して作動可能であることを
    特徴とする請求項１または５の内燃機関。
  7. 【請求項７】 媒体が第１の直接的な吸気管（４２）を
    経て第１吸気弁（１５）と第２吸気弁（１６）に供給さ
    れ、媒体がシリンダヘッド（１１）を横切る第２吸気管
    （４３）を経て第３吸気弁（１７）に供給されることを
    特徴とする請求項１の内燃機関。
  8. 【請求項８】 第２吸気管（４３）がシリンダヘッドフ
    ード（２４）に組み込まれていることを特徴とする請求
    項７の内燃機関。
  9. 【請求項９】 第１吸気管（４２）と第２吸気管（４
    ３）がそれぞれ、別個の吸気装置（４４，４５）の一部
    であることを特徴とする請求項７または８の内燃機関。
  10. 【請求項１０】 燃焼室が上から見て外周線によって画
    成され、シリンダヘッドの横方向平面が燃焼室中心を含
    み、弁開口の中心が、燃焼室中心と交叉する半径方向構
    造線上にあり、この半径方向構造線が横方向平面に対し
    て角度をなして設けられている、請求項１〜９のいずれ
    か一つの内燃機関において、 第１吸気弁（１５）の弁開口（２５）の弁開口中心（３
    ３）の角度ｗ3 が１５〜２５°であり、 第２吸気弁（１６）の弁開口（２６）の弁開口中心（３
    ４）の角度ｗ4 が５０〜６０°であり、 第３吸気弁（１７）の弁開口（２７）の弁開口中心（３
    ５）の角度ｗ5 が５０〜６０°であり、 排気弁（１８）の弁開口（２８）の弁開口中心（３６）
    の角度ｗ6 が４０〜５０°であることを特徴とする内燃
    機関。
  11. 【請求項１１】 点火プラグ中心を有する点火プラグ穴
    と、燃焼室中心を有する燃焼室を備えた、請求項１〜１
    ０のいずれか一つの内燃機関において、点火プラグ中心
    （ＺＫｚ）が燃焼室中心（Ｂｚ）に隣接して燃焼室（１
    ３）内にあることを特徴とする請求項１〜１０のいずれ
    か一つの内燃機関。
  12. 【請求項１２】 第１吸気弁（１５）の作動が第１の全
    負荷線（４０）の上方で行われ、第２吸気弁（１６）の
    作動が第２の全負荷線（４１）の上方で行われることを
    特徴とする請求項６の内燃機関を運転する方法。
JP6134580A 1993-09-22 1994-06-16 内燃機関 Withdrawn JPH07150907A (ja)

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DE4332198A DE4332198A1 (de) 1993-09-22 1993-09-22 Brennkraftmaschine
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US5515827A (en) 1996-05-14
DE59405885D1 (de) 1998-06-10
EP0645523A1 (de) 1995-03-29
EP0645523B1 (de) 1998-05-06

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