JPH11200869A - ４サイクル多気筒エンジン - Google Patents

４サイクル多気筒エンジン

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JPH11200869A
JPH11200869A JP10005484A JP548498A JPH11200869A JP H11200869 A JPH11200869 A JP H11200869A JP 10005484 A JP10005484 A JP 10005484A JP 548498 A JP548498 A JP 548498A JP H11200869 A JPH11200869 A JP H11200869A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低・中負荷域においても混合気の燃焼安定化
とＥＧＲガスの増量による燃費の改善とＮＯX の低減を
図ることができるとともに、気筒間での燃料噴射量のバ
ラツキを解消することができる４サイクル多気筒エンジ
ンを提供すること。 【構成】 サージタンク２０から導出して各気筒に接続
された吸気通路２１にスロットルバルブ２２を各々設け
て成る４サイクル多気筒エンジンにおいて、隣接する吸
気通路の吸気バルブに近い部位を気筒間連通路２９によ
って連通せしめ、前記サージタンク２０から分岐して前
記スロットルバルブ２２をバイパスする副吸気通路２
６，２８を前記気筒間連通路２９に接続するとともに、
該副吸気通路２６，２８の途中に副サージタンク２５と
アイドル回転数制御バルブ（ＩＳＣＶ）２７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各吸気通路にスロ
ットルバルブを各々設けて成る４サイクル多気筒エンジ
ンに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に４サイクル多気筒エンジンにおい
ては、各気筒での混合気の燃焼安定化を図るためにシリ
ンダ内にスワールやタンブル等を発生させる工夫がなさ
れている。
【０００３】又、排気ガスの一部をＥＧＲガス（排気再
循環ガス）として吸気に還流させて燃費の改善とＮＯX
の低減を図る試みもなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高負荷
域に対して吸気量が相対的に少ない低・中負荷域におい
ては各気筒のシリンダ内に十分強いスワール等を発生さ
せることができず、混合気の燃焼安定化及びＥＧＲガス
の増量による燃費の改善とＮＯX の低減を十分達成する
ことができないという問題があった。
【０００５】又、インジェクタによって各吸気通路に燃
料を噴射する４サイクル多気筒エンジンにおいては、各
吸気通路において燃料噴射量にバラツキが発生するとい
う問題があった。
【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、低・中負荷域においても混合
気の燃焼安定化とＥＧＲガスの増量による燃費の改善と
ＮＯXの低減を図ることができるとともに、気筒間での
燃料噴射量のバラツキを解消することができる４サイク
ル多気筒エンジンを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、サージタンクから導出して
各気筒に接続された吸気通路にスロットルバルブを各々
設けて成る４サイクル多気筒エンジンにおいて、隣接す
る吸気通路の吸気バルブに近い部位を気筒間連通路によ
って連通せしめ、前記サージタンクから分岐して前記ス
ロットルバルブをバイパスする副吸気通路を前記気筒間
連通路に接続するとともに、該副吸気通路の途中に副サ
ージタンクを介設し、同副吸気通路の前記サージタンク
と第２サージタンクとの間にアイドル回転数制御バルブ
を設けたことを特徴とする。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記気筒間連通路の各吸気通路への開口部
は各気筒の燃焼室を指向していることを特徴とする。
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記第２サージタンクの容量を各気筒の排
気量と同等若しくはそれ以上に設定したことを特徴とす
る。
【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記第２サージタンクを排気通路に連通さ
せて該第２サージタンクにＥＧＲガスを導入することを
特徴とする。
【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、少なくとも前記吸気バルブの開閉タイミン
グを可変する可変バルブタイミング装置を設けたことを
特徴とする。
【００１２】従って、請求項１記載の発明によれば、吸
気量の少ない低・中負荷域においてはアイドル回転数制
御バルブを開いて新気を副吸気通路を流して副サージタ
ンクに導き、該副サージタンクからスロットルバルブを
バイパスして気筒間連通路を通って各気筒に導入すれ
ば、この新気によって各気筒のシリンダ内に強いスワー
ルやタンブルが発生し、シリンダ内での混合気の燃焼が
安定化し、この結果、ＥＧＲガス量を増やして燃費の改
善とＮＯX の低減化を図ることができる。又、他気筒の
吸気通路での残存燃料や混合気が吸気行程にある気筒に
吸引されて各気筒間で燃料を補完し合うために燃料噴射
量の気筒間でのバラツキが解消される。
【００１３】請求項２記載の発明によれば、気筒間連通
路の各吸気通路への開口部は各気筒の燃焼室を指向して
いるため、低・中負荷域において各気筒のシリンダ内に
は一層強いスワールやタンブルが発生して混合気の燃焼
が一層安定化する。
【００１４】請求項３記載の発明によれば、副サージタ
ンクの容量を各気筒の排気量と同等若しくはそれ以上に
設定したため、副吸入通路からの吸入空気量が増大して
部分負荷域でのポンピングロス及び吸気脈動の低減化が
図られる。
【００１５】請求項４記載の発明によれば、副サージタ
ンクを排気通路に連通させて該副サージタンクにＥＧＲ
ガスを導入するようにしたため、低・中負荷域において
副サージタンクから空気と共にＥＧＲガスが各気筒に吸
入され、燃費の改善とＮＯXの低減化が図られる。
【００１６】請求項５記載の発明によれば、少なくとも
吸気バルブの開閉タイミングを可変する可変バルブタイ
ミング装置を設けたため、吸・排気バルブのオーバラッ
プを大きくすることによって各シリンダでの残留ガス量
を増やすことができ、内部ＥＧＲ量を増やして燃費の改
善とＮＯX の低減化を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【００１８】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係る４サイクル２気筒エンジンの縦断面図、図２
は同エンジンの平断面図、図３は同エンジンの模式的構
成図、図４は同エンジンのアクセル開度と吸気流量との
関係を示す図である。
【００１９】本実施の形態に係る４サイクル２気筒エン
ジン１のシリンダボディ２には２つのシリンダ３が並設
されており、各シリンダ３にはピストン４が上下自在に
嵌装されている。そして、各ピストン４はコンロッド５
を介してクランク軸６に連結されている。
【００２０】又、上記シリンダボディ２の上部に被着さ
れたシリンダヘッド７には各気筒について各２つの吸気
通路８と排気通路９が形成されており、吸気通路８同士
及び排気通路９同士は合流して各１つの吸気通路８と排
気通路９を形成している。そして、シリンダヘッド７に
は、各気筒の吸気通路８に燃料を噴射するためのインジ
ェクタ１０が取り付けられている。
【００２１】而して、各吸気通路８と排気通路９の燃焼
室Ｓに開口する吸気ポート８ａと排気ポート９ａ（図２
参照）は吸気バルブ１１と排気バルブ１２によってそれ
ぞれ適当なタイミングで開閉され、これによって各シリ
ンダ３において所要のガス交換がなされる。
【００２２】即ち、上記各吸気バルブ１１と排気バルブ
１２はバルブスプリング１３，１４によってそれぞれ閉
じ側に付勢されており、これらは吸気カム軸１５と排気
カム軸１６に一体に形成された吸気カム１５ａと排気カ
ム１６ａによってそれぞれ適当なタイミングで開閉され
る。
【００２３】ところで、図２に示すように、上記吸気カ
ム軸１５と排気カム軸１６の端部にはスプロケット１
７，１８がそれぞれ結着されており、これらのスプロケ
ット１７，１８と前記クランク軸６（図１参照）の端部
に結着された不図示のスプロケットには無端状のカムチ
ェーン１９が巻装されている。従って、クランク軸６の
回転は不図示のスプロケットとカムチェーン１９及びス
プロケット１７，１８によって１／２に減速されて吸気
カム軸１５と排気カム軸１６にそれぞれ伝達され、吸気
カム軸１５と排気カム軸１６がクランク軸６の１／２の
速度で回転駆動され、前述のように吸気バルブ１１と排
気バルブ１２が適当なタイミングで開閉される。
【００２４】一方、図１に示すように、シリンダヘッド
７の上方にはサージタンク２０が配設されており、この
サージタンク２０からは２つの吸気通路２１が導出して
おり、これらの吸気通路２１は横Ｕ字状に曲げられ、そ
の端部はシリンダヘッド７に形成された各気筒の前記吸
気通路８にそれぞれ接続されている。そして、各吸気通
路２１の水平部分にはスロットルバルブ２２がそれぞれ
設けられており、両スロットルバルブ２２は弁軸２３に
よって一体に連結されており、これらはサーボモータ等
のアクチュエータ２４（図３参照）によって同時に開閉
される。
【００２５】又、上記２つの吸気通路２１の横Ｕ字状を
成す部分の内側には副サージタンク２５が一体的に形成
されており、この副サージタンク２５には前記サージタ
ンク２０の下流側から分岐する副吸気通路２６がアイド
ル回転数制御バルブ（以下、ＩＳＣＶと称する）２７を
介して接続されている。そして、副サージタンク２５の
下部からは副吸気通路２８が導出しており、この副吸気
通路２８は直角に折り曲げられてシリンダヘッド７に向
かって略水平に延びている。尚、副サージタンク２５の
容量は各気筒の排気量と同等若しくはそれ以上に設定さ
れている。
【００２６】一方、図２及び図３に示すように、隣接す
る前記２つの吸気通路８の吸気バルブ１１に近い部位は
気筒間連通路２９によって連通せしめられており、該気
筒間連通路２９の各吸気通路８への開口部は各気筒の燃
焼室Ｓ（図１参照）を指向している。そして、この気筒
間連通路２９には前記副吸気通路２８が接続されてい
る。
【００２７】従って、図３に模式的に示すように、副吸
気通路２６，２８はスロットルバルブ２２をバイパスし
て気筒間連通路２９に接続されており、その途中に副サ
ージタンク２５とＩＳＣＶ２７が介設されている。尚、
ＩＳＣＶ２７とアクチュエータ２４はエンジン制御装置
（以下、ＥＣＵと称する）３０に接続されており、これ
らはＥＣＵ３０からの制御信号によって駆動制御され
る。
【００２８】他方、図１及び図２に示すように、シリン
ダヘッド７には各排気通路９に連なる排気管３１が接続
されており、各排気管３１には触媒３２が接続されてお
り、触媒３２には大気中に開口する１つの排気管３３が
接続されている。尚、図中、３４は排気温センサであ
る。
【００２９】ところで、一方の排気管３１からはＥＧＲ
パイプ３５が導出しており、このＥＧＲパイプ３５は前
記副サージタンク２５に接続されており、その途中には
ＥＧＲバルブ３７が介設されている。尚、図３に示すよ
うに、副サージタンク２５には不図示のブレーキブース
タに接続されている。
【００３０】次に、本実施の形態に係る４サイクル２気
筒エンジン１の作用を説明する。
【００３１】図４にＩＳＣＶ２７とスロットルバルブ２
２のアクセル開度（アクセルペダルの操作量）αに対す
る流量特性を示すが、エンジン１が始動され、アクセル
開度αが図４に示すα1 以下の低負荷域においてはＥＣ
Ｕ３０によってＩＳＣＶ２７のみが開かれ、スロットル
バルブ２２は全閉状態に保たれる。
【００３２】従って、低負荷域においてはサージタンク
２０に吸引された吸入空気はスロットルバルブ２２をバ
イパスして副吸気通路２６側へ流れ、ＩＳＣＶ２７を通
過して副サージタンク２５に導入される。同時に副サー
ジタンク２５には前のサイクルにおいて発生した排気ガ
スの一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲパイプ３５及びＥＧ
Ｒバルブ３７を通って導入される。
【００３３】従って、副サージタンク２５からは吸入空
気とＥＧＲガスが副吸気通路２８を通って気筒間連通路
２９を流れ、これらは吸気行程に移行した気筒（例え
ば、図３に示す右側の気筒）に吸引される。この過程で
インジェクタ１０から所定量の燃料が吸気通路８内に噴
射され、この燃料が吸入空気と混合されて所定の空燃比
の混合気が形成される。
【００３４】而して、前述のように気筒間連通路２９の
吸気通路８への開口部は気筒の燃焼室Ｓを指向している
ため、吸気行程にある気筒のシリンダ３内には図３に矢
印にて示すように強いスワールが発生し、このスワール
によってシリンダ３内での混合気の燃焼が安定化し、こ
の結果、ＥＧＲガス量を増やして燃費の改善とＮＯXの
低減化を図ることができる。又、他気筒の吸気通路８で
の残存燃料や混合気が吸気行程にある気筒に吸引されて
各気筒間で燃料を補完し合うためにインジェクタ１０か
らの燃料噴射量の気筒間でのバラツキが解消される。
尚、燃焼室Ｓでの混合気の燃焼によって発生した排気ガ
スの一部はＥＧＲパイプ３５及びＥＧＲバルブ３７を通
って副サージタンク２５に導入される。
【００３５】そして、アクセル開度αが図４に示すα1
を超える中負荷域に達すると、ＥＣＵ３０によってアク
チュエータ２４が駆動されてスロットルバルブ２２が徐
々に開かれ、サージタンク２０に吸引された吸入空気は
吸気行程にある気筒の吸気通路２１にも流れ、混合気は
気筒間連通路２９と吸気通路２１の双方からシリンダ３
内に導入されて燃焼に供される。従って、この中負荷域
においても、気筒間連通路２９から燃焼室Ｓを指向して
混合気がシリンダ３内に導入されるためにシリンダ３内
にスワールが発生し、このスワールによってシリンダ３
内での混合気の燃焼が安定化し、この結果、ＥＧＲガス
量を増やして燃費の改善とＮＯX の低減化を図ることが
できる。
【００３６】その後、アクセル開度αが図４に示すα2
に達すると、ＩＳＣＶ２７が閉じられるため、アクセル
開度αがα2 よりも大きな高負荷域においては、サージ
タンク２０に吸引された吸入空気の全ては吸気行程にあ
る気筒の吸気通路２１を流れ、混合気は吸気通路２１，
８からシリンダ３内に導入されて燃焼に供される。
【００３７】而して、この高負荷域においては図４に示
すように多量の吸入空気が吸気通路２１，８内を流れる
ために、吸入空気の流速は低・中負荷域におけるそれよ
りも大きく、従って、高速の混合気が各気筒のシリンダ
３内に導入される。従って、シリンダ３内での混合気は
均一化され、燃焼室Ｓでの安定した混合気の燃焼が実現
される。尚、この高負荷域においてはＩＳＣＶ２７が全
閉状態にあるため、混合気の燃焼によって発生した排気
ガスは副サージタンク２５には導入されず、その全てが
排気管３１及び触媒３２を通過して浄化された後、排気
管３３から大気中に排出される。
【００３８】ところで、以上は各気筒について吸気バル
ブと排気バルブを２つずつ備える４バルブエンジンにつ
いて述べたが、３つの排気バルブと２つの排気バルブを
備える５バルブエンジンにおいては、図５に示すように
気筒間連通路２９は吸気通路８の端部に燃焼室を指向し
て開口せしめる必要がある。尚、図５において、９は排
気通路、８ａは吸気ポート、９ａは排気ポートである。
【００３９】又、以上はスロットルバルブ２２がＥＣＵ
３０によって電子制御される例について述べたが、アク
セルペダルとスロットルバルブをワイヤーによって連結
しているタイプのエンジンにおいては、図６に示すよう
に、アイドリング運転時のみＩＳＣＶを開いて吸入空気
をスロットルバルブをバイパスして副サージタンク、副
吸気通路及び気筒間連通路を通って各気筒のシリンダ内
に導入してスワールやタンブルの発生に寄与させること
ができる。尚、図６において横軸はスロットル開度（ア
クセルペダルの開度）である。
【００４０】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図７〜図１０に基づいて説明する。尚、図７は本
実施の形態に係る４サイクル２気筒エンジンの縦断面
図、図８は同エンジンの平断面図、図９は同エンジンの
模式的構成図、図１０は吸・排気バルブの開閉タイミン
グを示す図であり、これらの図においては図１〜図３に
示したと同一要素には同一符号を付しており、以下、そ
れらについての説明は省略する。
【００４１】本実施の形態に係る４サイクル２気筒エン
ジン１の基本構成は前記実施の形態１に係る４サイクル
２気筒エンジン１のそれと同じであるが、本実施の形態
に係るエンジン１には吸気バルブ１１の開閉タイミング
を変化させる可変バルブタイミング装置３６が吸気カム
軸１５の端部に設けられている。又、本実施の形態に係
るエンジン１には実施の形態１において設けられたＥＧ
Ｒパイプ３５及びＥＧＲバルブ３７（図２及び図３参
照）は設けられていない。
【００４２】而して、本実施の形態に係るエンジン１も
基本的には前記実施の形態１に係るエンジン１と同様に
作用するが、低・中負荷域においては前記可変バルブタ
イミング装置３６が駆動（ＯＮ）されて吸気バルブ１１
の開閉タイミングが図１０（ａ）に示すように進角され
て吸・排気バルブ１１，１２のオーバーラップが大きく
なるため、各シリンダ３での残留ガス量を増やすことが
でき、内部ＥＧＲ量を増やして燃費の改善とＮＯX の低
減化を図ることができ、前記実施の形態１におけるＥＧ
Ｒパイプ３５を省略することができる。
【００４３】そして、高負荷域においては可変バルブタ
イミング装置３６が停止（ＯＦＦ）されて図１０（ｂ）
に示すように吸・排気バルブ１１，１２のオーバーラッ
プが小さく設定される。尚、図１０において、横軸はク
ランク角であり、ＴＤＣは上死点を示す。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、吸気量の少ない低・中負荷域にお
いてはアイドル回転数制御バルブを開いて新気を副吸気
通路を流して副サージタンクに導き、該副サージタンク
からスロットルバルブをバイパスして気筒間連通路を通
って各気筒に導入すれば、この新気によって各気筒のシ
リンダ内に強いスワールやタンブルが発生し、シリンダ
内での混合気の燃焼が安定化し、この結果、ＥＧＲガス
量を増やして燃費の改善とＮＯX の低減化を図ることが
できる。又、他気筒の吸気通路での残存燃料や混合気が
吸気行程にある気筒に吸引されて各気筒間で燃料を補完
し合うために燃料噴射量の気筒間でのバラツキが解消さ
れるという効果が得られる。
【００４５】請求項２記載の発明によれば、気筒間連通
路の各吸気通路への開口部は各気筒の燃焼室を指向して
いるため、低・中負荷域において各気筒のシリンダ内に
は一層強いスワールやタンブルが発生して混合気の燃焼
が一層安定化するという効果が得られる。
【００４６】請求項３記載の発明によれば、副サージタ
ンクの容量を各気筒の排気量と同等若しくはそれ以上に
設定したため、副吸入通路からの吸入空気量が増大して
部分負荷域でのポンピングロス及び吸気脈動の低減化が
図られるという効果が得られる。
【００４７】請求項４記載の発明によれば、副サージタ
ンクを排気通路に連通させて該副サージタンクにＥＧＲ
ガスを導入するようにしたため、低・中負荷域において
副サージタンクから空気と共にＥＧＲガスが各気筒に吸
入され、燃費の改善とＮＯXの低減化が図られるという
効果が得られる。
【００４８】請求項５記載の発明によれば、少なくとも
吸気バルブの開閉タイミングを可変する可変バルブタイ
ミング装置を設けたため、吸・排気バルブのオーバラッ
プを大きくすることによって各シリンダでの残留ガス量
を増やすことができ、内部ＥＧＲ量を増やして燃費の改
善とＮＯX の低減化を図ることができるという効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る４サイクル２気筒
エンジンの縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る４サイクル２気筒
エンジンの平断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る４サイクル２気筒
エンジンの模式的構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る４サイクル２気筒
エンジンのアクセル開度と吸気流量との関係を示す図で
ある。
【図５】５バルブエンジンにおける気筒間連通路の配置
を示す模式図である。
【図６】本発明の別形態に係る４サイクル２気筒エンジ
ンのスロットル開度と吸気流量との関係を示す図であ
る。
【図７】本発明の実施の形態２に係る４サイクル２気筒
エンジンの縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る４サイクル２気筒
エンジンの縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る４サイクル２気筒
エンジンの模式的構成図である。
【図１０】本実施の形態に係る４サイクル２気筒エンジ
ンの吸・排気バルブの開閉タイミングを示す図である。
【符号の説明】
１ ４サイクル２気筒エンジン（４サイクル多
気筒エンジン） ８ 吸気通路 ９ 排気通路 １１ 吸気バルブ １２ 排気バルブ ２０ サージタンク ２１ 吸気通路 ２２ スロットルバルブ ２５ 副サージタンク ２６，２８ 副吸気通路 ２７ アイドル回転数制御バルブ（ＩＳＣＶ） ２９ 気筒間連通路 ３５ ＥＧＲパイプ ３６ 可変バルブタイミング装置 Ｓ 燃焼室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｄ 41/02 ３１５ 41/02 ３１５ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０Ｂ 35/10 35/10 ３０１Ｑ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 サージタンクから導出して各気筒に接続
    された吸気通路にスロットルバルブを各々設けて成る４
    サイクル多気筒エンジンにおいて、 隣接する吸気通路の吸気バルブに近い部位を気筒間連通
    路によって連通せしめ、前記サージタンクから分岐して
    前記スロットルバルブをバイパスする副吸気通路を前記
    気筒間連通路に接続するとともに、該副吸気通路の途中
    に副サージタンクを介設し、同副吸気通路の前記サージ
    タンクと副サージタンクとの間にアイドル回転数制御バ
    ルブを設けたことを特徴とする４サイクル多気筒エンジ
    ン。
  2. 【請求項２】 前記気筒間連通路の各吸気通路への開口
    部は各気筒の燃焼室を指向していることを特徴とする請
    求項１記載の４サイクル多気筒エンジン。
  3. 【請求項３】 前記副サージタンクの容量を各気筒の排
    気量と同等若しくはそれ以上に設定したことを特徴とす
    る請求項１記載の４サイクル多気筒エンジン。
  4. 【請求項４】 前記副サージタンクを排気通路に連通さ
    せて該副サージタンクにＥＧＲガスを導入することを特
    徴とする請求項１記載の４サイクル多気筒エンジン。
  5. 【請求項５】 少なくとも前記吸気バルブの開閉タイミ
    ングを可変する可変バルブタイミング装置を設けたこと
    を特徴とする請求項１記載の４サイクル多気筒エンジ
    ン。
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