JPS5918228A - ４サイクルエンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、４サイクルエンジンに設けられ、吸気行程の
終期付近に排気弁を僅かに開いて排気通路側から補助的
に吸気を燃焼室へ供給し、充填効率を向上させる吸気装
置に関するものである。

４サイクルエンジンの吸気弁は、カム軸などの動弁機構
への弁の追従性を良好にして、いわゆる弁のゝ踊り“を
防ぐ必要がある。このため、弁の開閉に伴なう弁加速度
ができるたけ滑らかに変化するようにしている。すなわ
ち吸気弁は、通常上死点（ＴＤＣ）より僅か前から開き
始め下死点（ＢＤＣ）より僅かに後れて閉じる間、サイ
ンカーブに似た曲線に沿ってリフトするように開閉制御
される。

一方ピストンが上死点から下死点へ向かう間の吸気行程
においては、燃焼室容積は増大し続けるのであるから、
この吸気行程全範囲内で吸気弁はできるだけ大きく開弁
させておくことが、吸気量を増やし充填効率を向上させ
るために好ましいはずである。しかし吸気弁の弁加速度
を均一化するためには、吸気行程の初期および終期で吸
気弁のリフト量を小さくせざるを得ない。このため充填
効率を増大させることが困難であった。なお吸気弁の開
弁時期を過度に遅らせると、吸気が吹き返えし、やはり
充填効率を向上させるのが困難となる。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、吸
気弁および排気弁の弁加速度の変化（加速度）を過大に
したり、これらの弁に踊りを発生させたりすることなく
、吸気量を増やし充填効率を向上させることができる４
サイクルエンジンの吸気装置を提供することを目的とす
る。

本発明はこの目的を達成するため、排気弁付近の排気通
路に開口する補助吸気通路と、この補助吸気通路に設け
られこの通路を通る補助吸気の前記排気通路方向への流
動のみを許容する一方向弁とを備え、吸気行程の終期付
近で前記排気弁を僅かに開き、補助吸気通路から補助吸
気を燃焼室へ供給するように構成した。以下図示の実施
例に基づき、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の吸排気系統図、第２図はそ
のエンジンおよびサージタンク付近の平面図、第３図は
クランク角θに対する吸・排気弁のリフト量りを示す図
である。

これらの図で符号１０は直列４気筒エンジンであり、シ
リンダ１２、シリンダヘッド１４およびピストン１６に
より燃焼室１８が形成される。シリンダヘッド１４には
吸気弁２０、排気弁２２が設けられ、これらは２個の頭
上カム軸２４．２６により開閉される。カム軸２４．２
６は、クランク軸（図示せず）の半分の速度でクランク
軸に同期して回転する。

２８は排気ターボ過給機であり、排気タービン３０と圧
縮機３２とを備える。空気は吸気フィルタ３４で清浄化
され、エアフローメータ３６でその流量が計測された後
、圧縮機３２で圧縮される。

そして、吸気通路３８を通りサージタンク４０Δ、送ら
れる。４２は、この給気通路３８内に設けられた絞り弁
である。サージタンク４ｏ内に送られた加圧された空気
（給気）は、さらに各気筒に独立に設けられた給気通路
４４および前記吸気弁２０を通り、燃焼室１８へ送られ
る。４６は燃料噴射弁であって、給気通路４４に設けら
れている。

この噴射弁４６は、絞り弁４２の開度と、エアフローメ
ーター３６で計量された給気流量とに対応した燃料を、
給気通路４４内へ噴射する。

排気は排気弁２２、排気通路４８を通ってタービン３０
に導かれ、さらにマフラー５ｏを通って大気中へ排出さ
れる。排気によりタービン３０が高速回転され、前記圧
縮機３２がこのタービン３０により駆動される。

５２は各気筒毎に設けられた補助吸気通路であり、その
一端は前記サージタンク４０に連結され、その他端は排
気弁２２付近の排気通路４８に開口し排気弁２２方向を
指向している。この補助吸気通路ｊ５・２内には、排気
通路４８に近い位置に一方向弁５４が設けられている。

この実施例においては、一方向弁５４は公知のリード弁
で構成されている。この一方向弁５４は、補助吸気通路
５２内を通る補助吸気が排気通路４８方向へ流動するこ
とを許容し、その反対方向への流動を阻止する。

吸気弁２０は、第３図の破線２ＯＡで示すように開閉す
る。すなわち上死点（ＴＤＣ）の僅が前から開き始め、
弁のリフト量りがサインカーブに近い形で増加・減少し
て、下死点（ＢＤＣ）の僅か後に閉じる。

排気弁２２は、第３図実線２２Ａ、２２Ｂで示すように
、クランク軸が２回転する１サイクルの間に２度開く。

すなわち先づ排気行程に入る下死点の前に開き始め、上
死点をすぎると閉じる。この実線２２Ａで示す排気弁２
２の第１の開閉動作は、通常のエンジンと同じである。

排気弁２２はさらに吸気弁２０が閉じるクランク角付近
、すなわち吸気行程の終期付近において僅かに開く。こ
の２度目の開弁時のリフト量りが第３図に２２Ｂで示さ
れている。前記排気弁２２のカム軸２６には、第１図に
示すように第１の開弁動作に対応するカム面２６Ａのほ
かに、この第２の開弁動作をさせるためのカム面２６Ｂ
が形成されている。

なお第１．２図において５６は点火栓である。

次に本実施例の動作を説明する。爆発行程が終ると、排
気弁２２はカム面２６Ａにより第３図２２Ａに示すよう
に開く。従って燃焼室１８内の既燃ガスが排気通路４８
を通ってタービン３０を駆動する。補助吸気通路５２に
は一方向弁５４が設けられているので、排気はこの補助
吸気通路５２へ逆流することはない。

タービン３０により駆動される圧縮機３２は、加圧空気
（給気）をサージタンク４０へ送る。加圧空気は給気通
路４４、補助吸気通路５２に供給される。

排気弁２２が第３図曲線２２Ａに沿って一度閉じて排気
行程が終了する頃（上死点付近）には、吸気弁２０も曲
線２ＯＡに沿って開き始める。すなわち吸（給）気行程
に入り、加圧空気が噴射弁４６から供給される燃料と共
に燃焼室１８へ流入する。その流入量は吸気弁２０のリ
フト量りの増加に伴って増え、リフト量りの減少に伴っ
て減る。

そして吸入行程の終期には曲線２ＯＡに示すように吸気
弁２０の開度も小さいので給気流量が減る一方、ピスト
ン１６は下降行程にあるので燃焼室１８の内圧は下がる
。この時排気弁２２は、第３図２２Ｂのように再び僅か
に開く。排気管４８内の排気はその慣性のため逆流しに
くいので、補助吸気通路５２から補助吸気が一方向弁５
４を通り排気弁２２方向へ流出し、僅かに開いた排気弁
２２から燃焼室１８へこの補助吸気が流入する。

従って、充填効率が向上する。なお燃焼室１８まで流入
しきれず排気通路４８に溜った補助吸気の一部は、排気
に二次空気として加わり、排気の再燃焼に寄与する。こ
のため排気浄化も同時に図ることができる。

・８．第４図は第２≠の実施例の吸排気系統図であり、
この実施例は、前記第１〜３図の実施例が燃料噴射弁４
６を用いているのに対し、気化器６０を用いたものであ
る。すなわちこの気化器６０は負圧応動式ピストン弁６
２と、その下流側の絞り弁６４とを備えるものである。

第４図において他の部分は第１図と同様に構成されてい
るので、同一部分に同一符号を付すことにより、その説
明は繰り返さないことにする。

第５図は、第３の実施例のエンジンＩＯＡを一部破断し
た平面図である。この実施例では、各気筒はそれぞれ２
個の吸気弁２０ａ、２０ｂと排気弁２２ａ、２２ｂとを
備える。補助吸気通路５２Ａは一方の排気弁２２ａを指
向するように開口し、また一方の排気弁２２ａのみを第
３図の曲線２２Ｂに沿って再度開くようにする。

この実施例によれば、他方の排気弁２２ｂは吸気行程終
期に開かず、一方の排気弁２２ａのみが開くので、排気
が燃焼室１８へ逆流するのを′有効に防止でき、前記充
填効率だけでなく、行程体積に対する新気の割合を示す
容積効率も向上させることができる。

第６図は第４の実施例のエンジンＩＯＢを断面した側面
図であり、この実施例は４サイクルデイーゼルエンジン
へ適用したものである。この図で７０は釣鐘形のリカル
ド式うず室、７２はこのうず室７０内にうず流を発生さ
せるように燃料（軽油）を噴射する噴射弁、また７４は
低温始動時にうす室７０を加熱し圧縮着火性を向上させ
るためのグロープラグである。

この第６図の実施例によれば、ディーゼルエンジンＩＯ
Ｂを用いるので、吸気通路４４から燃焼室１８へ流入す
るのは空気である。従って排気弁２２が第３図で２２Ｂ
に相当するクランク角で開いた時、特定のエンジン回転
速度範囲などの特別な運転状況下で、万一燃焼室１８が
ら空気が排気通路４８へ流れても、この中には未燃焼の
燃料は含まれていない。従って燃料が燃焼室１８を吹き
抜けたりするおそれもない。

なお第５．６図においては、第１〜４図と対応する部分
に同一符号を付したので、その説明は繰り返さない。

また前記第１〜４図ではターボ過給機２８を用いている
ので、補助吸気通路５２に加圧空気が供給でき、排気弁
２２からの補助吸気の導入が一層円滑になる。しかし本
発明はこれに限定されるものではなく、過給機を持たな
いエンジンに適用したものも包含するものである。

さらに排気弁２２を再度開く第３図２２Ｂのタイミング
は、この実施例に限定されるものではなく、吸気行程終
期付近であればよく、実際の機関との関係で吸気弁２０
より遅れて閉じるようにしてもよい。

本発明は以上のように、吸気行程の終期付近で排気弁を
僅かに開き、補助吸気通路からこの排気弁を通して補助
吸気を燃焼室へ導くように構成した。従って吸気弁の弁
加速度から要求される弁リフト量、および吸気の吹き返
しを防ぐために必要な吸気弁の閉弁時期、等の種々の要
件を十分に満足させつつ、吸気量をさらに増やし、充填
効率を向上させ、エンジン効率の向上、と出力の増大を
図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の吸・排気系統図、それぞれ
第３実施例と第４実施例の一部断面図である。 １０、ＩＯＡ、ＩＯＢ・・・エンジン、１８・・・燃焼
室、　２２・・・排気弁、４８・・・排気通路、　５２
・・・補助吸気通路、５４・・・一方向弁。 特許出願人　　ヤマハ発動機株式会社 代理人　弁理士山田文雄 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気弁付近の排気通路に開口する補助吸気通路と、この
   補助吸気通路に設けられこの通路を通る補助吸気の前記
   排気通路方向への流動のみを許容する一方向弁とを備え
   、吸気行程の終期付近に前記排気弁を僅かに開いて補助
   吸気通路から補助吸気を燃焼室へ供給することを特徴と
   する４サイクルエンジンの吸気装置。