JPH0745814B2 - 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、２つの吸気ポートを有するエンジンにおける
吸気装置の改良に関する。

（従来技術とその問題点） 従来より、エンジンの充填効率の向上を図る手法が種々
提案されており、その一手法として吸気通路内を伝播す
る圧力波を発生させ、この圧力波で吸気を燃焼室内に押
し込むようにした所謂吸気慣性過給方式も知られている
（例えば、特開昭55−107018号公報参照）。

かかる吸気慣性過給方式は、エンジンにより駆動される
過給機を用いた吸気過給方式のように、エンジン自体に
対して負荷を与えることなしに過給が行なえる点で有利
である反面、圧力波の伝播速度は音速で与えられるた
め、エンジンの運転状態の変化に応じて圧力波を作用さ
せるタイミングを変化させることが実際には仲々に困難
であるといった問題がある。

また、上記の吸気慣性過給方式では、有効な圧力波（正
圧波）を得るためには吸気弁の開弁時にできるだけ強い
負圧波を発生させる必要があり、エンジンの低速運転時
には、ピストンの下降速度も低速であるため、吸気弁を
遅開けすることにより、強い負圧波を発生させるように
しているが、その場合に、エンジンのポンピングロスを
増大させることなしに有効な負圧波を発生させることは
実際上困難な問題があった。

ところで一方、エンジンの吸気構造として、比較的小径
の１次吸気通路と、比較的大径の２次吸気通路とを燃焼
室に独立に開口させた所謂複式吸気装置はよく知られて
いる。

かかる複式吸気装置は、エンジンの低速運転時には１次
吸気通路で吸気を絞り込んで流速を高めることができ、
高速運転時には、１次,2次両方の吸気通路によって必要
十分な吸気を供給することができる利点がある。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記吸気慣性過給方式を複式吸気構造
と組み合わせて、低速域から高速域に至る全回転域で高
い充填効率を確保することができるエンジンの吸気装置
を提供することである。

（発明の構成） このため本発明は、１つの燃焼室に２つの吸気ポートが
設けられたエンジンにおいて、上記２つの吸気ポートの
うちの一方の吸気開始時期を吸入上死点以降に遅らせる
吸気遅開け手段と、該吸気遅開け手段を、少なくとも低
速高負荷時に作動させると同時に上記２つの吸気ポート
のうちの他方からの吸気の流入を遮断する吸気遮断手段
とを設け、一方の吸気ポートが低速時の吸気遅開け手段
作動時において低速時の所定エンジン回転数と同調する
気柱固有振動を生成させる形状に設定したことを特徴と
するものである。

（発明の効果） 本発明によれば、低速低負荷時には、２つの吸気ポート
のうちの一方からの高速吸気により充填効率が向上する
とともに、低速高負荷時には、２つの吸気ポートのうち
一方の吸気開始時期を吸気遅開け手段により遅らせると
同時に２つの吸気ポートのうちの他方からの吸気の流入
を吸気遮断手段で遮断することによる吸気脈動効果で充
填効率が向上する一方、高速低負荷もしくは高負荷時に
は、２つの吸気ポートの双方からの多量吸気により充填
効率が向上するので、全回転域での充填効率が向上する
ようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面について詳細に説明す
る。

第１図〜第３図に示すように、４気筒のエンジン１のシ
リンダブロック２には、４つのシリンダボア3,…,3が形
成され、各シリンダボア３にはピストン４が摺動自在に
嵌合されている。

上記シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド５が
連結されていて、ピストン４の上方に燃焼室６が形成さ
れている。

該燃焼室６には、２つの第１（Ｐ）、第２（Ｓ）吸気ポ
ート7,8と、１つ（２つでも可）の排気ポート９とが形
成され、各吸気ポート7,8には第１吸気通路10からの分
岐吸気通路10a〜10dと第２吸気通路11からの分岐吸気通
路11a〜11dがそれぞれ連結され、排気ポート９には排気
通路12が連結されている。

第1,第２吸気ポート7,8には第1,第２吸気弁13,14が設け
られ、排気ポート９には排気弁15が設けられている。

また、シリンダヘッド５には、燃焼室６の中央に臨む点
火プラグ16が設けられている。

なお、燃料噴射弁20を第１吸気通路10の分岐吸気通路10
a〜10dの吸気ポート7,…,7に対して設けると、脈動によ
り気化霧化が改善される。

上記第1,第２吸気通路10,11の上流端には、吸気系で生
じた負圧波を反転させるために一定の容積を有する容積
部17が設けられている。

該容積部17と分岐吸気通路10a〜10dとの間の第１吸気通
路10にはスロットル弁18が設けられるとともに、容積部
17と分岐吸気通路11a〜11dとの間の第２吸気通路11には
シャッター兼スロットル弁19が設けられている。

上記第１吸気通路10と分岐吸気通路10a〜10dの分岐部に
は、第４図にも示すような筒状のロータリバルブ21が配
置されている。

該ロータリバルブ21の周壁には、所定の回転位置で各気
筒Ｉ〜IVの分岐吸気通路10a〜10dに連通する開口22,…,
22が各気筒に対応してそれぞれ設けられている。

本例では点火がＩ−III−IV−IIの順で行なわれるので
互いの吸気の干渉を避けるため、気筒I,IVに対する開口
位置と気筒II,IIIに対する開口位置とを180度位相でず
らせている。

上記ロータリバルブ21の回動軸21aは、進角機構23を介
してプーリ24に接続され、該プーリ24は、クランク軸25
の端部に取り付けられた駆動プーリ26にベルト27を介し
て接続されている。本例では、プーリ24とプーリ26とは
同じ径を有しており、従って、両者は同じ速度で回転す
るようになっている。

上記進角機構23は、プーリ24の回転軸24aの端部に取り
付けられたヘリカルギア28と、ロータリバルブ21の回転
軸21aの端部に取付けられ、上記プーリ24側のヘリカル
ギア28に対向して配置されるヘリカルギア29と、両ヘリ
カルギア28,29に噛合する調整駒30とを備えている。

該調整駒30はヘリカルギア28及び29との噛合位置をロー
タリバルブ21の回転軸方向に変更できるようになってお
り、調整駒30が上記軸方向に移動して噛合位置が変化す
るとヘリカルギア28,29との相対回転位置が変わり、こ
れによって、進角量が変化するようになっている。

該調整駒30の軸方向の位置を調整するために、アクチュ
エータ31が設けられており、このアクチュエータ31は、
好ましくは、マイコンを組み込んで構成されるコントロ
ールユニット32からの命令信号によって作動するように
なつている。

該コントロールユニット32には、エンジン回転数と負荷
の信号が入力されるようになつており、コントロールユ
ニット32は、この回転数信号及び負荷に応じた進角量を
決定し、アクチュエータ31を介して進角機構23を駆動す
る。

即ち、ロータリバルブ21は、クランク軸25と同速度で回
転するので、ロータリバルブ21の開口22が各気筒Ｉ〜IV
の分岐吸気通路10a〜10bに連通するタイミング、つまり
ロータリバルブ21の開弁時期は、各気筒Ｉ〜IVの第１吸
気弁13の開弁時期に対応するようになっている。本例で
は、第１吸気弁13が開き、ロータリバルブ21が開いてい
る期間に、実際に吸気が燃焼室６内に導入されるように
なり、従って、この期間が有効開弁期間となる。

そして、第４図及び第７図に示すように、ロータリバル
ブ21の開弁時期はエンジン回転数及び負荷に応じて変更
されるようになっており、第６図に示す低回転低負荷域
Ｂ、高回転低負荷域Ｃ、高回転高負荷域Ｄでは、第５図
に鎖線で示すように、吸入上死点TDC以前に開弁開始時
期が設定されており、低回転高負荷域Ａでは第５図に実
線で示すように、吸入上死点TDC以降に開弁開始時期が
遅れるように設定されている。

また、上記第２吸気通路11のシャッター兼スロットル弁
19は、第６図のA,B,C,域では閉じられ、Ｄ域でのみ開か
れるように制御される。

上記のような構成であれば、エンジン１の低回転低負荷
域Ｂ及び高回転低負荷域Ｃでは、ロータリバルブ21の開
弁開始時期は吸入上死点TDC以前に設定され、かつ、第
２吸気通路11のシャッター兼スロットル弁19が閉じられ
ているので、第１吸気通路10からの高速吸気により吸気
の充填効率が向上する。

また、エンジン１の高回転高負荷域Ｄでもロータリバル
ブ21の開弁開始時期は吸入上死点TDC以前であるが、第
２吸気通路11のシャッター兼スロットル弁19が開かれて
いるので、第1,第２吸気通路10,11からの多量吸気によ
り、吸気の充填効率が向上する。

一方、エンジン１の低回転高負荷域Ａではロータリバル
ブ21の開弁開始時期は吸入上死点TDC以降に設定され
（吸気遅開け）、かつ、第２吸気通路11のシャッター兼
スロットル弁19が閉じられているので、ロータリバルブ
21が開いたときに実際に吸気が燃焼室６内に導入される
ことになり、この開弁時において、ロータリバルブ21の
下流側には吸気の負圧波が生じる。この負圧波は、第１
吸気通路18を上流に伝播して容積部17に伝達し、該容積
部17において、負圧波は反転して正圧波となり第１吸気
通路18内を下流側に伝播して最終的に燃焼室６に到達す
る。

本例では、この正圧波が吸気工程の終期に燃焼室６に到
達するように吸気系を構成しており、これによって、上
記正圧波による吸気の押し込み効果が得られ、吸気の充
填効率が向上する。

上記のようにロータリバルブ21を吸気遅開け手段として
利用すれば、ロータリバルブ21と第１吸気弁13との間の
体積（デッドボリウム）が減少して負圧を大きくできる
ので充填効率がさらに向上する。

第８図は従来の吸気装置と本発明に係る吸気装置のエン
ジン回転数とトルクとの関係を比較して示すグラフであ
る。

Ａはロータリバルブ（吸気遅開け手段）のない従来装
置、Ｂはロータリバルブ（吸気遅開け手段）を設けた従
来装置、Ｃは吸気２弁を有する従来装置、Ｄは吸気２弁
を有し、第１吸気通路10にロータリバルブ（吸気遅開け
手段）21を設けた本発明装置を示す。

同グラフから明らかなように、吸気２弁を有するエンジ
ンに吸気遅開け手段を設けた本発明装置Ｄでは、低回転
高負荷域で充填効率か向上してトルクが増大することが
わかる。

第９図は、吸気２弁を有し第１吸気通路10にロータリバ
ルブ21を設けた本発明装置において、さらに低回転高負
荷域でのトルクを増大させる方法を説明するためのグラ
フであり、第２吸気弁（Ｓ）14を高速型のカム、第１吸
気通弁13（Ｐ）を低速型のカムで駆動してリフト特性を
変えるようにしたものである。

上記実施例では、第１吸気ポート７に分岐吸気通路10a
を、第２吸気ポート８に分岐吸気通路11aをそれぞれ独
立に接続したものであったが、第10図に示すように各吸
気ポート7,8の直前で合流させる構成とすることもでき
る。

また上記実施例では、吸気通路を第１吸気通路10と第２
吸気通路11に分けたものであったが、第11図に示すよう
に主吸気通路34に分岐吸気通路10a〜10d、11a〜11dを直
接設けるとともに、主吸気通路34にスロットル弁18、分
岐吸気通路11a〜11dにシャッター弁19を設ける構成であ
ってもよい。

なお、上記各実施例では、ロータリバルブ21を利用した
吸気遅開け手段であったが、各吸気弁13の開閉タイミン
グを変える吸気遅開け手段でもよいし、また吸気遮断手
段はシャッタ弁以外に吸気弁14そのものを停止させる弁
停止手段を採用しても差し支えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る吸気装置の平面図、第２図は第１
図の側面図、第３図は第１図の要部断面図、第４図はロ
ータリバルブの斜視図、第５図はロータリバルブの開度
タイミングを示すグラフ、第６図は吸気弁とロータリバ
ルブの開閉タイミングを示すグラフ、第７図はエンジン
回転数とロータリバルブの開時期のタイミングを示すグ
ラフ、第８図はエンジン回転数とトルクとの関係を示す
グラフ、第９図は吸気弁のリフト特性を示すグラフ、第
10図は分岐吸気通路の変形例を示す要部平面図、第11図
は本発明に係る吸気装置の変形例を示す平面図である。 １……エンジン、６……燃焼室、 ７……第１吸気ポート、８……第２吸気ポート、 10……第１吸気通路、 10a〜10d……分岐吸気通路、 11……第２吸気通路、 11a〜11d……分岐吸気通路、 13……第１吸気弁、14……第２吸気弁、 17……容積部、18……スロットル弁、 19……シャッター兼スロットル弁、 21……ロータリバルブ、22……開口、 34……主吸気通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの燃焼室に２つの吸気ポートが設けら
   れたエンジンにおいて、 上記２つの吸気ポートのうちの一方の吸気開始時期を吸
   入上死点以降に遅らせる吸気遅開け手段と、該吸気遅開
   け手段を、少なくとも低速高負荷時に作動させると同時
   に上記２つの吸気ポートのうちの他方からの吸気の流入
   を遮断する吸気遮断手段とを設け、一方の吸気ポートが
   低速時の吸気遅開け手段作動時において低速時の所定エ
   ンジン回転数と同調する気柱固有振動を生成させる形状
   に設定したことを特徴とするエンジンの吸気装置。