JPS5951647B2 - エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンに関するものである。

一般に、吸気通路に設けられた絞りにより燃焼室内に供
給される混合気の量を調節して出力を制御するエンジン
においては、混合気流量の少ない低速低負荷運転時には
燃焼室内に生じる比較的強力な渦流によって、燃焼速度
が増大し、安定した燃焼を得、このため、排気ガス中米
燃焼成分が低減するとともに燃費が向上する傾向を有し
ている。

しかしながら、上記渦流を得るために吸気ポートを螺旋
形状とし、又は吸気弁にシュラウドを設は若しくは燃焼
室内に吸気弁開口部を一部覆う遮蔽部材を設けた構造に
よれば、混合気流量の多い高速高負荷運転時に吸気抵抗
を生じ混合気流を制限するため、エンジンの最高出力を
低下せしめ、燃費を悪化せしめる不具合が生じる。

そこで、吸気通路を２系統に分割して形成し、一方の吸
気通路には低速低負荷時に適した混合気形成装置、吸気
弁等を設け、他方の吸気通路には高速高負荷に適した混
合気形成装置、吸気弁等を設けたエンジンが提案されて
いる。

本発明は上記の如き吸気通路を２系統有したエンジンに
関するもので、エンジンの燃焼室に連通ずるとともに互
いに独立して形成された第１吸気ポート及び第２吸気ポ
ート、上記第１吸気ポートに配設された第１吸気弁、同
第１吸気弁を常時開閉作動せしめる第１吸気弁駆動装置
、上記第２吸気ポートに配設された第２吸気弁、同第２
吸気弁を運転状態に応じ上軌第１吸気弁より広い弁開期
間で開閉作動し又は作動停止せしめる第２吸気弁駆動装
置を備え、エンジンのクランク軸中心線と燃焼室中心線
とを含む第１の平面に対して上記第１吸気ポートと第２
吸気ポートを互いに反対方向に延長せしめ、且つそれぞ
れ弁が位置する側のシリンダヘッド側面に開口せしめる
とともに、上記第１の平面に対し直角で且つ上記燃焼室
中心線を含む第２の平面に対して上記第１吸気ポートと
第２吸気ポートそれぞれの通路中心線を互いに反対側に
位置せしめるよう構成したことを特徴とするエンジンを
要旨とするもので゛ある。

本発明によれば、第１、第２両吸気ボーＩ・によって燃
焼室内に供給される混合気が、同一方向のスワールを形
成するため、互いにスワールを助長し燃焼を安定せしめ
るとともに、互いにスワールが逆方向に指向している従
来のエンジンと比較して吸気抵抗が少なく充填効率が向
」ニジ、且つ構造が簡単で製造が容易である等の効果を
奏する。

以下本発明の一実施例を第１図〜第１０図に沿って説明
する。

２は、シリンダヘッド４とシリンダブロック６を有し、
図示しないクランク軸に連結されたピストン８が配設さ
れる燃焼室１０が形成されたエンジンである。

同燃焼室１０には互いに独立した小径の第１吸気ポー１
〜１２と大径の第２吸気ポー１へ１４が連通され、それ
ぞれ第１吸気弁１６と第２吸気弁１８により開閉される
。

又、第１吸気ポー１へ１２と第２吸気ポート１４は、エ
ンジンのクランク軸中心線２８と燃焼室１０の長手方向
中心線３０を含む面に対して互いに反対方向に延長し、
第１吸気ポーＩ・１２はシリンダヘッド４の第１吸気弁
１６が位置する側である左側面に開口し、第２吸気ポー
ト１４はシリンダヘッド４の第２吸気弁１８が位置する
側である右側面２２に開口している。

そして、それぞれの通路中心２４．２６が上記面に対し
て直角な面、すなわちクランク軸中心線２８に直角で燃
焼室１０の長手軸中心線３０を含む面３２に対して互い
に反対側に位置して配設されており、第３図において第
１吸気ポート１２から供給される混合気も第２吸気ポー
ト１４から供給される混合気も同一の時計回り方向にス
ワールを形成するよう構成されている。

３４は排気弁３６を有した排気ポー１〜でシリンダヘッ
ド４左側面２０に開口し、排気マニホルド３８を介して
排気ガスを排出する。

３９は点火プラグで、電極３７が第１吸気ポー１〜１２
のスワール形成方向の延長上に位置し、且つ第１吸気ポ
ート］２に近接して設けられている。

４０は、第１吸気マニホルド４２を介して第１吸気ポー
ｌ−１２に連通ずる吸気通路４４を有した第１気化器、
４６は第２吸気マニホルド４８を介して第２吸気ポート
１４に連通する吸気通路５０を有した第２気化器である
。

上記第１気化器４０には小ベンチユリ５２、大ベンチユ
リ５４、スロットル弁５６が設けられ、又、第２気化器
４６にも同様に小ベンチユリ５８、大ベンチユリ６０、
スロットル弁６２が設けられており、第１気化器４０の
吸気通路４４は小径で小流量の混合気形成に都合良く、
第２気化器４６の吸気通路５０は大径で大流量の混合気
形成に都合良く構成され、さらにスロットル弁６２は周
知の気化器に設けられた１次スロットル弁と２次スロッ
トル弁の作動手段同様にスロットル弁５６開作動後に開
作動するよう構成されている。

又、両手ベンチュリ５２゜５８及びスロットル弁５６の
上流端縁６４近傍上下には、図示しない周知の手段によ
り燃料又は空気と燃料の混合物が供給されている。

上記第１吸気マニホルド４２は、排気マニホルド３８に
近接し又は一部接触して形成され、排気マニホルド３８
によって混合気を加熱するよう構成されている。

６６は第１吸気弁１６を開閉作動する第１吸気弁駆動装
置で、カム軸６８に設けられた第１カム７０によりロッ
カ軸７２を中心に揺動される第１０ツカアーム７４を有
し、同第１０ツカアーム７４の揺動端７６に設けられた
あじやすとすくりゆう７８によって、第１吸気弁１６の
弁棒端８０を押圧、スプリング８２の付勢力に抗して該
第１吸気弁１６を開閉作動する。

８４は第２吸気弁１８を開閉作動する第２吸気弁駆動装
置で、カム軸６８に設けられた第２カム８６によりロッ
カ軸７３を中心に揺動される第２０ツカアーム８８を有
し、同第２０ツカアーム８８の揺動端９０に設けられた
弁作動停止機構９２のプランジャ９４によって、第２吸
気弁１８の弁棒端９６を押圧し、スプリング９８の付勢
力に抗して該第２吸気弁１８を開閉作動し、又は閉位置
に保持する。

上記第１吸気弁駆動装置６６は、第１吸気弁１６を低速
低負荷運転に適したように、通常の吸気弁の機能範囲で
あって、弁リフトを小さく、弁開期間を短かく且つ排気
弁２２の弁開期間とのオーバーラツプを少なくするよう
に開閉作動し、これに対し第２吸気弁駆動装置８４は第
２吸気弁１８を高速高負荷運転に適したように、通常の
吸気弁の機能範囲であって、弁リフトを大きく、弁開期
間を長く且つ排気弁２２の弁開期間とのオーバーラツプ
を大きくするように開閉作動する。

又、第１吸気ポート１２は、第２吸気ポート１４と比較
して、低負荷低速運転時のように混合気流量が少ないと
きに燃焼室１０内に強力なスワールを生じるように螺旋
状に形成され、且つ、燃焼室１０の周壁に沿った接線方
向に指向して形成され、さらには第１吸気弁１６が開作
動したときに一方の開口部分を塞ぐように半環状の突起
１００が燃焼室１０内に形成されている。

一方、第２吸気ポート１４は第１吸気ポート１２とは逆
に大量の混合気を燃焼室１０内に効率良く供給するよう
に直線的に、且つ、比較的燃焼室１０の中央方向に指向
して形成される。

また、上記第１ポート１２は、しりんだへつど４の、第
１吸気弁１６が位置する側である左側面２０に開口して
おり、上記第２ポート１４はしりんだへつど４の第２吸
気弁１８が位置する側である右側面２２に開口している
ため、それぞれポート長さが短かく構成される。

１０２は排気弁３６を開閉作動する排気弁駆動装置で、
カム軸６８に設けられた排気カム１０４によりロッカ軸
７２を中心に揺動される排気ロッカアーム１０６を有し
、同排気ロッカアーム１０６の揺動によって排気弁３６
の弁棒端１０８を押圧し、スプリング１１０の付勢力に
抗して該排気弁３６を開閉作動する。

上記弁作動停止機構９２は、第２０ツカアーム８８の揺
動端９０に設けられて上記プランジャ９４が嵌装された
油圧室１１４、同油圧室１１４に孔１１６を介して連通
ずるボール弁室１１８、同ボール弁室１１８に内装され
たボール弁１２０及び同ボール弁１２０を付勢するスプ
リング１２゜２、上記ボール弁室１１８の弁座１２４を
形成するとともに同弁座１２４に連通する孔１２６が設
けられて第２０ツカアーム８８に螺合された弁座部材１
２８、上記ボール弁室１２８に孔１３０を介して連通ず
る大気室１３２、同大気室１３２と切換弁１３４を介し
て隔絶されるとともに同切換弁１３４に開閉される孔１
３６によって上記孔１２６と連通する油圧供給室１３８
、同油圧供給室１３８を形成するとともに上記切換弁１
３４のストッパ部材１４０を有して第２０ツカアーム８
８に螺合された蓋部材１４２、上記切換弁１３４をス１
ヘツパ部材１４０方向に付勢するスプリング１４４、同
スプリング１４４の受座１４６及び刃テーナ１４８、及
び上記油圧供給室１３８をロッカ軸７３の油孔１５０に
連通する油通路１５２を有している。

１６０は上記弁作動停止機構９２の作動装置で、ロッカ
軸７３に油圧を供給制御するもので、ハウジング１６２
内に嵌装されたバルブ１６４同バルブ１６４の摺動によ
って連通制御される油圧孔１６６、大気孔１６８、及び
供給孔１７０を有している。

油圧孔１６６は油圧源である潤滑油の供給ポンプ１７２
に連通し、大気孔１６８は大気開放され、すなわちエン
ジン２の図示しないオイルパンに連通し、供給孔１７０
はロッカ軸７３に形成された通路１７４に連通する。

バルブ１６４はロッド１７６を介してソレノイド１７８
に付勢される駆動部材１８０に連結され、スプリング１
８２によって供給孔１７０を大気孔１６８と連通するよ
うに付勢されている。

上記作動装置１６０のソレノイド１７８はエンジン２の
運転状態に応じて制御装置１８４により作動される。

制御装置１８４は、電源１８８、エンジン２のキースイ
ッチと連動するスイッチ１９０、ソレノイド１７８、及
びエンジン２の潤滑油温度が所定値以上で開放される油
温スイッチ１９２が直列に接続された第１出力回路１９
４と、点火時期制御装置１９６に接続されて回転速度を
検出する入力回路１９８の信号により、エンジン２の回
転速度が所定の値例えば１７００ｒｐｍ以上のときに回
転速度検出装置２００によって上記ソレノイド１７８に
通電する第２出力回路２０２とを有している。

２０４は回路速度検出装置２００と電源１６８とを接続
する電源回路である。

２０６は第１出力回路１９４に介装され、エンジン２の
中負荷運転領域に第１出力回路１９４を閉成するスイッ
チ２０８を有した中負荷検出装置で第１気化器４０の吸
気通路４４に設けられた第１負圧孔２′１０の負圧が負
圧通路２１２を介して供給される負圧室２１４、同負圧
室２１４の負圧に応動するダイヤフラム２１６、同ダイ
ヤフラム２１６とスイッチ２０８どを連結するロッド２
１８、及び負圧室２１４に配設されたスイッチ２０８を
開方向に付勢するスプリング２２０を有しており、−に
記第１負圧孔２１０はスロットル弁５６全閉位置におけ
る該スロワＩ・ル弁５６の上流端縁６４上流側近傍に配
設されている。

以下上記構成による本実施例の作用について設明する。

先ずエンジン２の弁作動停止機構９４を含む第１、第２
吸気弁駆動装置６６．８４の作動について設明する。

ソレノイド１７８を含む作動機構１６０が、バルブ１６
４を第５図に示すように供給孔１７０を大気孔１６８を
連通するように制御しているときには、第２０ツカアー
ム８８の油通路１５２、及び油圧供給室］３８の油圧は
実質的に大気圧であり切換弁１３４は第５図に示すよう
に、スプリング１４４によって孔１３６を閉じ且つ孔１
３０を大気室１３２と連通ずる。

このため、第２０ツカアーム８８の揺動端９０に形成さ
れた油圧室１１４は、孔１１６、ボー弁室１１８、孔１
３０、及び大気室１３２を介して大気開放される。

このときカム軸６８の第２カム８６によって、第２０ツ
カアーム８８が揺動されると、揺動端９０の油圧室１１
４に設けられたプランジャ９４が第２吸気弁１８の弁頭
９６に当接し、スプリング９８の付勢力によって該プラ
ンジャ９４が油圧室１１４内に収納されるため、第２０
ツカアーム８８の揺動にも拘らず第２吸気弁１８は閉位
置に保持される。

プランジャ９４が油圧室１１４内に収納されるとき、油
圧室１１４内に溜った潤滑油はボール弁室１１８、孔１
３０、大気室１３２を介して吐出される。

次に、作動機構１６０がバルブ１６４を、ソレノイド１
７８によって第５図破線で示す如く供給７Ｌ１７０を油
圧孔１６６に連通するように制御しているときには、潤
滑油の供給ポンプ１７２の油圧がロッカ軸７３の通路１
７４、油孔］５０、油通路１５２を介して油圧供給室１
３８に供給され、切換弁１３４を第６図に示すようにス
プリング１４４の付勢力に抗して作動せしめ、孔１３６
を開放し、且つ孔１３０を閉じる。

このため、上記油圧は孔１２６からボール弁１２０を介
しボール弁室１１８、孔１］６を介し油圧室１１４に供
給され、プランジャ９４を第６図に示すように突出させ
る。

このとき、カム軸６８の第２カム８６によって、第２０
ツカアーム８８が揺動すると油圧室１１４内に潤滑油が
充満され、且つ、密閉されているためにプランジャ９４
は揺動端９０と一体に作動し第２吸気弁１８をスプリン
グ９８の付勢力に抗して開作動し、又第２カム８６及び
スプリング９８の付勢力によって閉作動される。

一方、第１吸気弁１６は、周知の弁駆動装置と同様の第
１吸気弁駆動装置６６により、カム軸６８と同期して開
閉作動される。

次に、作動装置１６０を作動する制御装置１８４の作動
について以下回転速度−出力又はトルク特性図（第９図
及び第１０図）に沿って設明する。

作動装置１３０のソレノイド１４８は、制御装置１８４
により通電制御されるが、互いに並列に設けられた第１
出力回路１９４と、第２出力回路２０２とにより通電制
御される。

第１出力回路１９４には中負荷検出装置２０６□が配設
されており、第１負圧孔２１０の負圧によって第９図Ａ
で示す特性に従いスイッチ２０８を開閉する。

さらに第１出力回路１９４には、エンジン２のキースイ
ッチと連動するスイッチ１９０及び油温スイッチ１９２
が設けられており、エンジン２の始動前又は潤滑油温度
が低いときには第１出力回路１９４は開放されている。

第２出力回路２０２は回転速度検出装置２００の信号に
より、第９図Ｂ （１７００ｒｐｍ）に示す特性に従い
ソレノイド１７８に通電制御する。

上述の如く、第１、第２出力回路１９４，２０２によっ
て、第９図斜線で示す領域においてはソレノイド１７８
に通電せず、エンジン２は第１吸気弁１６のみを介し燃
焼室１０内に混合気を吸引し第９図のその他の領域にお
いてはソレノイド１７８に通電することによって第１吸
気弁１６及び第２吸気弁１８を介し燃焼室１０内に混合
気を吸引する。

すなわち、エンジン回転速度が低速で、負荷が低く又は
高いときには燃焼室１０内に、第１吸気弁１６のみを介
し混合気が高速で且つ強いスワールを伴って供給される
。

又、エンジン回転速度が高速時、又は低速であっても中
負荷運転時には第１吸気弁１６及び第２吸気弁１８を介
して混合気が大量に供給されるとともに、第１吸気ポー
１〜１２と第２吸気ポート１４か互いに同一方向のスワ
ールを生じるよう形成されていて、互いのスワールを助
長するように強いスワールを伴って供給される。

上記作動を第１０図に沿って説明すると、実線Ｃは第１
吸気弁１６のみを介して混合気が供給される場合の最大
トルク特性、破線りは第１吸気弁１６と第２吸気弁１８
を介して混合気が供給される場合の最大トルク特性、二
点鎖線Ｅは従来の単一、又は同時に開閉作動される吸気
弁により混合気が供給される場合の最大トルク特性であ
る。

すなわち、従来の特性Ｅによれば、エンジン回転速度の
上昇に伴ない混合気の充填効率が向上してトルクが増加
する特性を有しており、吸気弁開期間を大きくする程こ
の傾向は大きい。

しかしながら吸気弁開期間を大きくすると低速運転時の
充填効率が著しく低下するために、全運転範囲に恒って
安定したトルクを発生するように吸気弁開期間弁リフト
等が設定され特性Ｅが得られる。

これに対して第１吸気弁１６のみによると、吸気弁開期
間を比較的小さく、弁リフトも少なく設定するこおがで
き、実線Ｃで示すように低速運転時にトルクが大である
特性を有し、さらに、第１吸気弁１６及び第２吸気弁１
８によると、第２吸気弁１８が吸気弁開期間を充分に大
きく、弁リフトも大きく設定することができ、破線りに
示すように高速運転時にトルクが大である特性を有して
いる。

又、特に吸気行程時のポンプ損失の影響が大きい中負荷
運転時には第１、第２両吸気弁１６，１８を開作動し該
ポンプ損失を低減する。

上述の如く本実例によれば低速運転領域には第９図斜線
で示す運転範囲で第１吸気弁１６のみを介して第１吸気
ポート１２により高速で且つ強力なスワールを伴って混
合気が供給されるとともに、第１吸気弁１６は低速運転
に適した弁リフト、吸気弁開期間に設定されているため
、燃焼速度が向上して燃費、最高出力ともに著しく向上
しさらに排気ガス中の末燃焼成分を有効に低減する効果
を奏し、低速運転領域でも斜線で示す運転範囲外の中負
荷運転領域においては第１吸気弁１６及び第２吸気弁１
８を介し大量の混合気が抵抗少なく供給するため、吸気
ポンプ損失を低減し熱効率が向上して燃費が改善される
効果を奏する。

又、高速運転領域には、第１吸気弁１６及び第２吸気弁
１８を介し第１吸気ポート１２及び第２吸気ポート１４
から大量の混合気が供給されるとともに、第２吸気弁１
８は高速運転に適した弁リフト、吸気弁開期間に設定さ
れているため充填効率が向上して出力、燃費ともに向上
する効果を奏する。

さらに、本実施例によれば、第１吸気ポート１２と第２
吸気ポート１４が、エンジンのクランク軸中心線２８直
角で燃焼室１０の長手軸中心線３０を含む面３２に対し
て互いに反対側に位置して配設されており、それぞれの
通路中心線２４，２６がオフセットし燃焼室１０内に同
一方向のスワールを生じさせるよう構成されているため
、両吸気ポー）−１２，１４を介して供給される混合気
が互いのスワールに衝突することなく、円滑に供給され
るので、特に中・高速運転時の吸気効率が向上し、出力
が向上する効果を奏する。

又、本実施例によれば、第１気化器４０の形成する混合
気は、第１吸気マニホルド４２に近接し又は一部接触し
て形成された排気マニホルド３８により加熱されるため
、特に低速走行時の混合気霧化特性が向上して運転性が
向上し、且つ、第２気化器４６の形成する混合気は加熱
されることなく供給されるために吸気効率が向上する効
果を奏する。

さらに又、本実施例によれば、点火プラグ３９の電極３
７が、常時開閉作動する第１吸気弁１６により開閉され
る第１吸気ポート１６の近傍に配設されているため、該
第１吸気ポート１６によって吸入される混合気の強力な
スワールにより掃気されるので、点火時の着火性を向上
し特に低速、低負荷時の燃焼を安定させ燃費が向上する
効果を奏する。

又、本実施例においては、弁作動停止機構９２の作動装
置１６０は、ソレノイド１７８の制御装置１８４に油温
の上昇によって閉成される油温スイッチ１９２が設けら
れているため、油温が低く粘性が高いときには弁作動停
止機構９２の油圧室１１４は大気開放されており、粘性
が高いことによる作動遅延によって生じるプランジャ９
４と弁棒端９６との衝突による騒音発生及び作動不良を
防止する効果を奏する。

さらに、本実施例においては、第１、第２両吸気ポーｈ
１２．１４それぞれが、第１、第２吸気弁１６．１８の
位置する側のシリンダベッド側面である左側面２０、及
び右側面２２に開口するよう構成されており、ポート長
さが短かく、且つ構造が簡単となる効果を奏する。

上記実施例の制御装置１８４は、第１出力回路１９４に
中負荷検出装置２０６が介装されているが、間中荷検出
装置２０６は必ずしも必要ではなく、同中負荷検出装置
２０６を省略してもよく、この場合には、制御装置１８
４は、電源１８８、スイッチ１９０、電源回路２０４、
回転速度検出装置２００、第２出力回路２０２及び油温
スイッチ１９２によって構成され、第９図に示す特性Ｂ
に沿って作動装置１９０のソレノイド１７８に通電制御
する。

このため、ソレノイド１７８及び弁作動停止機構９２の
作動が単純となり、又構成が簡単なものとなるので、安
価で耐久性に優れる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略説明図、第２図は
第１図のＩＩ矢視図、第３図は第１図の燃焼室１０に対
する各ポートの位置説明図、第４図は第１図の■■−■
Ｖ断面説明図、第５図は第１図のｖ−■断面説明図、第
６図は本実施例による弁作動停止機構の概略説明図、第
７図は第６図のｖｒｉ−ＶＩＩ断面説明図、第８図は第
６図のＶｌｌｌ−Ｖｌｌｌ断面作動説明図、第９図は本
実施例の弁作動停止機構の作動特性図、第１０図は吸気
弁を変えた場合の回転速度に対する発生トルク特性図で
ある。 ２：エンジン、４ニジリンダヘツド、１０：燃焼室、１
２：第１吸気ポート、１４：第２吸気ポート、１６：第
１吸気弁、１８：第２吸気弁、３８：排気マニホルド、
４０：第１気化器、４２：第１吸気マニポルド、４６：
第２気化器、４８：第２吸気マニホルド、８４；第２吸
気弁駆動装置、９２：弁作動停止機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの燃焼室に連通するとともに互いに独立し
   て形成された第１吸気ポート及び第２吸気ポート、上記
   第１吸気ポートに配設された第１吸気弁、同第１吸気弁
   を常時開閉作動せしめる第１吸気弁駆動装置、上記第２
   吸気ポートに配設された第２吸気弁、同第２吸気弁を運
   転状態に応じ上記第１吸気弁より広い弁開閉期間で開閉
   作動し又は作動停止せしめる第２吸気弁駆動装置を備え
   、エンジンのクランク軸中心線と燃焼室中心線とを含む
   第１の平面に対して上記第１吸気ポートと第２吸気ポー
   トを互いに反対方向に延長せしめ、且つそれぞれ弁が位
   置する側のしりんだへつど側面に開口せしめるとともに
   、上記第１の平面に対し直角で且つ上記燃焼室中心線を
   含む第２の平面に対して上記第１吸気ポートと第２吸気
   ポーＩ・それぞれの通路中心線を互いに反対側に位置せ
   しめるよう構成したことを特徴とするエンジン。