JPS6038533B2 - 多気筒内燃機関の圧縮混合気供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多気筒内燃機関の圧縮混合気供給装置に関する
。

排気ガス中の有害成分ＨＣ，ＣＯ並びにＮ○×を同時に
低減する方法として稀薄混合気を使用する方法が知られ
ており、また排気ガスの有害成分Ｎ○×を低減する方法
として再循環排気ガスを含んだ混合気を使用する方法が
知られている。

しかしながらこれらの可燃混合気はそれ自体火炎の伝播
速度が可燃混合気を用いた場合には安定した燃焼が得ら
れないという問題がある。燃焼速度を速めるために或る
気筒内の圧縮混合気を他の気筒内に噴出して燃焼室内に
乱れを生せしめ、それによって燃焼速度を速めるように
した多気筒内燃機関が提案されている。この多気筒内燃
機関では各気筒内に夫々達通する複数個の圧縮混合気供
給枝通路を１個の圧縮混合気供給共通通路に連結し、該
枝通路内に夫々副吸気弁を設けて気筒間の圧力差により
副吸気弁の関弁時に隣接する気筒或いは隣接しない気筒
からの圧縮混合気を気筒内に噴出するように構成されて
いる。しかしながら隣接する気筒と隣接しない気筒から
圧縮混合気が導入される場合では圧縮混合気が流れる通
路長が異なるため圧縮混合気流の受ける抵抗は異なり、
その結果気筒内に噴出する圧縮混合気量並びに噴出速度
が各気筒毎に異なるため各気筒において発生せしめられ
る乱れの強さが異なってしまう。その結果、各気筒毎に
おける燃焼速度は異なり、斯くしてトルク変動するとい
う問題を生ずる。本発明は各気筒に供給される圧縮混合
気の噴出量、噴出速度を各気筒において一様とし、それ
によってトルク変動を生ずることなく安定した燃焼の得
られる内燃機関の圧縮混合気供給装置を提供することに
ある。

以下、添附図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図に本発明に係る４気筒内燃機関の平面図を示す。
第１図においては機関本体、２は吸気マニホルド、３は
排気マニホルド、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは夫々、１香
気筒、２番気筒、３番気筒、４番気筒を示す。各気筒４
ａ，４０，４ｃ，４ｄは夫々吸気弁５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄ並びに排気弁６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを有する。こ
れら各気筒４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは一方では各吸気弁
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ並びに吸気ボート７ａ，７ｂ，
７ｃ，７ｄを介して吸気マニホルド２に連結され、他方
では各排気弁６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ並びに排気ボート
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを介して排気マニホルド３に連
結される。第４図は第１図の１香気筒４ａの側面断面図
を示す。他の気筒４ｂ，４ｃ，４ｄについては１番気筒
４ａと同様の構造を有するので特に図示しない。第４図
を参照すると、機関本体１はシリンダブロック１０と、
シリンダブロック１０内に形成されたシリンダボア１１
内を往復勤するピストン１２と、ガスケツト１３を介し
てシリンダブロツク１０上に固締されたシリンダヘツド
１４とを具備し、ピストン頂面１２ａとシリンダヘッド
内壁１４ａ間に１番気筒４ａの燃焼室１５が形成される
。吸気弁５ａのバルブステム上端部にはバルブリテーナ
１６が固定され、このバルブリテーナ１６とシリンダヘ
ツド１４間にバルブスプリング１７が挿着される。吸気
弁５ａはロッカーアーム１８により作動され、一方この
ロッカーアーム１８は機関クランクシャフト（図示せず
）に連結されかつクランクシャフトの１／２の回転速度
で回転するカムシャフト１９により駆動される。シリン
ダヘッド１４内には圧縮混合気供給枝遍路２０ａが形成
され、この圧縮混合気供給枝通路２０ａの燃焼室側閉口
端の開閉制御をする副吸気弁２１ａがシリンダヘッド１
４内に摺動可能に設けられる。

副吸気弁２１ａのバルブステム上端部にはバルブリテー
ナ２２が固定され、このバルブリテーナ２２とシリンダ
ヘツド１４間にバルフスプリング２３が挿着される。こ
の副吸気弁２１ａはロッカーアーム２４を介してカムシ
ャフト１９により駆動される。また第５図に示すように
燃焼室１５内には点火栓電極２５が配置される。第１図
並びに第４図に示されるようにシリンダヘッド１４の外
壁上にシリンダヘツド１４の長手方向に延びる溝２７が
形成される。この溝２７はシリンダヘッド１４の外壁上
に園緒されたカバー２８により覆われ、それによってこ
の溝２７内に圧縮混合気供給共通通路２９が形成される
。第４図に示すように圧縮混合気供給枝通路２０ａは圧
縮混合気供給共通通路２９に連結され、また第１図に示
すように残りの２番気筒４ｂ、３番気筒４ｃ、４番気筒
４ｄの圧縮混合気供給枝通路２０ｂ，２０ｃ，２０ｄも
夫々圧縮混合気供給共通通路２９に連結される。なお、
第１図において２番気筒４ｂ、３番気筒４ｃ、４番気筒
４ｄの副吸気弁を夫々２１ｂ，２１ｃ，２１ｄで示す。
第６、第７図に各気筒の吸気弁、排気弁並びに副吸気弁
の開弁時期を示す。

第６、第７図において縦軸は弁楊程を示し、横軸はクラ
ンク角度を示す。また第６、第７図において曲線Ａ，Ｂ
，Ｃ，Ｄは各気筒４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの排気弁６ａ
，６ｂ，６ｃ，６ｄの開弁時期を示し、曲線（破線）Ｅ
，Ｆ，Ｇ，日は各気筒の吸気弁５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
の関弁時期を示す。更に曲線１，Ｊは１番気筒４ａの副
吸気弁２１ａの開弁時期を示し、曲線Ｋ，Ｌは２番気筒
４ｂの副吸気弁２１ｂの開弁時期を示し、曲線Ｍ，Ｎは
３番気筒４ｃの副吸気弁２１ｃの関弁時期を示し、曲線
○，Ｐは４番気筒４ｄの副吸気弁２１ｄの開弁時期を示
す。また第６、第７図において各気筒の圧縮行程を矢印
で示す。なお、第６、第７図は点火順序が１−２−４−
３の場合について示す。第６、第７図から明らかなよう
に各気筒の副吸気弁は１サイクルの間に２回開弁するこ
とがわかる。更に例えば第６図の１番気筒に注目すると
曲線Ｅ，１で示されるよに吸気行程時に副吸気弁が関弁
し、次いで曲線Ｊに示されるように、圧縮行程末期に再
び副吸気弁が開弁することがわかる。このような副吸気
弁の開弁時期は他の気筒においても同様である。次に、
第６図の１番気筒と３番気筒に注目すると３番気筒が圧
縮行程にあるとき１番気筒は吸気行程であり、曲線１で
示される１番気筒の副吸気弁の開弁時期が曲線Ｎで示さ
れる３番気筒の副吸気弁の閥弁時期に一致することがわ
かる。圧縮行程末期における気筒内の圧力は高く、一方
吸気行程時における気筒内は負圧となっている。従がつ
て曲線１，Ｎ‘こ示されるように異なる気筒の副吸気弁
が同期して開弁すると３番気筒内の圧力と１番気筒内の
圧力の圧力差により３番気筒４ｃ内の圧縮混合気が副吸
気弁２１ｃ、圧縮混合気供給枝通路２０ｃ、圧縮混合気
供給共通通路２９、圧縮混合気供給枝通路２０ａ、副吸
気弁２１ａを介して１番気筒４ａ内に高速度で噴出する
。従がつて第４図において吸気弁５ａを介して燃焼室１
５内に導入された可燃混合気は圧縮混合気供給枝通路２
０ａから噴出する圧縮混合気により強力な乱れが与えら
れる。その結果燃焼速度が速められ、斯くして安定した
燃焼が得られることになる。再び第６図を参照して次に
１番気筒に注目すると２番気筒の吸気行程時における曲
線Ｌで示される副吸気弁の開弁時期が１番気筒の圧縮行
程時における曲線Ｊで示される副吸気弁の関弁時期に一
致する。

従がつて１番気筒内の圧縮混合気が２番気筒内に噴出す
ることになる。また、曲線Ｋで示される２番気筒の副吸
気弁の関弁時期は曲線０で示される４番気筒の副吸気弁
の開弁時期に一致し、更に曲線Ｍで示される３香気筒の
副吸気弁の開弁時期は曲線Ｐで示される４香気筒の副吸
気弁の関弁時期に一致するので２番気筒から４番気筒へ
、４番気筒から３番気筒へ圧縮混合気が夫々供給される
ことがわかる。しかしながら或る気筒からそれに隣接す
る気筒へ、例えば１番気筒から２番気筒に圧縮混合気が
供給される場合の圧縮混合気の流路長は比較的短かし、
が或る気筒からそれに隣接しない気筒へ、例えば３番気
筒から１番気筒に圧縮混合気が供給される場合の圧縮混
合気の流路長は比較的長く、その結果圧縮混合気流は大
きな抵抗を受ける。従がつて全気筒の副吸気弁の開時間
並ひに弁錫程を等しくした場合には１香気筒内に供給さ
れる圧縮混合気の流量並びに流速は２番気筒内に供給さ
れる圧縮混合気の流量並びに流速よりもはるかに小さく
なる。従がつて１番気筒に発生する乱れは３番気筒に発
生するよりも弱いために１番気筒における燃焼速度より
も遅くなり、その結果トルク変動を生じる。これを解決
するために本発明では第６図に示されるように全気筒の
副吸気弁の開弁時期は同一であるが互いに同期して開弁
する隣接気筒の副吸気弁の弁錫程が互いに同期して開弁
する隣接しない気筒の副吸気弁の弁錫程よりも小さく設
定されている。

即ち、曲線Ｊ，Ｌで示される副吸気弁並びに曲線Ｍ，Ｐ
で示される副吸気弁の揚程は曲線１，Ｎ並びに曲線Ｋ，
０で示される副吸気弁の揚程よりも小さく設定されてい
る。従がつて例えば３番気筒から１番気筒に圧縮混合気
が供給される場合には例え圧縮混合気流略長が長くても
曲線１，Ｎで示されるように弁錫程が大きなために副吸
気弁による絞り効果が小さくなり、その結果或る気筒か
らそれに隣薮する気筒に供孫合される圧縮混合気量と等
しい量の圧縮混合気が供聯合できることになる。斯くし
て各気筒において発生する乱れの強さは一様となり、そ
れによってトルク変動を阻止することができる。第７図
は全気筒の副吸気弁の弁錫程を同一として互いに同期し
て開弁する隣接気筒の富雌皮気弁の開弁期間を互いに同
期して関弁する隣接しない気筒の副吸気弁の関弁期間よ
りも短くした場合である。

この場合も第６図と同様の効果が得られる。第３図は各
気筒の副吸気弁を作動するためのカムでほぼ９０度離れ
た点に一対の突起部×，Ｙを有する。第６、第７図から
明らかなようにこれら突起部Ｘ，Ｙのプロフィールが互
いに異なることは云うまでもない。第８、第９図は本発
明を６気筒内燃機関に適用した場合を示し、第１図と同
様の構成要素は同一の符号で示す。

第８図に示されるように機関本体１は１番気筒から６番
気筒４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆを有し、これ
ら各気筒は夫々副吸気弁２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１
ｄ，２１ｅ，２１ｆ並びに圧縮混合気供給枝通路２０ａ
，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆを介して圧
縮混合気供給共通通路２９に連結される。第１１、第１
２図に吸気弁、排気弁並びに副吸気弁の関弁時期を示す
。第１１、第１２図において曲線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，
Ｆ‘ま排気弁の開弁時期を示し、曲線（破線）Ｇ，日，
１，Ｊ，Ｋ，いま吸気弁の関弁時期を示し、曲線ＭＮ，
０，Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘは副吸気弁の
開弁時期を示す。なお第１１、第１２図は点火順序が１
−５一３一６−２−４の場合を示す。また第１１、第１
２図において各気筒の圧縮行程を矢印で示す。第１１図
の１番気筒に注目すると副吸気弁は曲線Ｍで示されるよ
うに吸気行程末期に開弁し、次いで曲線Ｎに示されるよ
うに圧縮行程末期に開弁する。前述したように圧縮混合
気は異なる気筒の副吸気弁が同時に開弁したときに一方
の気筒から他方の気筒に流れる。従がつて第１１図から
わかるように圧縮混合気は１番気筒から５番気筒、２番
気筒から４番気筒、３番気筒から６番気筒、４番気筒か
ら１番気筒、５番気筒から３番気筒、６番気筒から２番
気筒へ夫々供給される。このように６気筒内燃機関では
圧縮混合気を送り出す気筒と受け入れる気筒の組合せに
おいてそれら気筒間の間隔は１番気筒と５番気筒の組合
せ並びに６番気筒と２番気筒の組合せが最も長く、次い
で３番気筒と６番気筒の組合せ並びに４番気筒と１番気
筒の組合せが次に長く、２番気筒と４番気筒の組合せ並
びに５番気筒と３番気筒の組合せが最とも短かし、。従
って各気筒に噴出する圧縮混合気の流量並びに噴出速度
を等しくするために第１１図に示されるように全気筒の
副吸気弁の開弁期間は同一であるが互いに同期して関弁
する一対の気筒の副吸気弁の弁孫程、即ち関口量が該一
対の気筒間の間隔が大きくなるにつれて大きくなるよう
に設定されている。即ち、曲線Ｎ，０，Ｖ，Ｘで示され
る副吸気弁の弁錫程が最も大きく、次いで曲線Ｍ，Ｒ，
Ｔ，Ｗで示される副吸気弁の弁楊程が次に大きく、曲線
Ｐ，Ｑ，Ｓ，Ｕで示される副吸気弁の弁錫程が最も小さ
く設定されている。第１２図は全気筒の副吸気弁の弁楊
程を同一として互いに同期して開弁する一対の気筒の副
吸気弁の開弁時期、即ち開口量が該気筒対の気筒間の間
隔が大きくなるにつれて大きくなるようにした場合であ
る。このように本発明において、副吸気弁の関口量を増
大するとは副吸気弁の弁錫程を大きくすること又は副吸
気弁の開弁期間を大きくすることのいずれかを意味して
いる。第１０図は６気筒内燃機関の各気筒の副吸気弁を
作動するためのカムでほぼ１２０度離れた点に一対の突
起部Ｙ，Ｚを有する。第１１、第１２図から明らかなよ
うにこれら突起部Ｙ，Ｚのプロフィールが互いに異なる
ことは云うまでもない。第１３図から第１５図に第４図
の別の実施例を示す。

なお、第１３図から第１５図において第４図と同様の構
成要素は同一の符号で示す。第１３１図を参照すると、
シリンダヘッド内壁１４ａ上には水平壁３０、一対の垂
直壁３１，３２並びに半円筒壁３３によって郭成される
溝３４が形成され、副吸気弁２１ａの弁部がこの溝３４
内に露呈する。半円筒壁３３は副吸気弁２１ａの弁部の
周緑に近接して配置され、従がつて副吸気弁２１ａが関
弁したとき圧縮混合気は第１４図において左側に形成さ
れる弁部と弁座３５間の開口を介して燃焼室１５内に噴
出する。また第１４図に示されるように溝４は燃焼室１
５の周辺方向に延びるように形成されており、従がつて
圧縮混合気供聯合枝通路２０ａから副吸気弁２１ａを介
して燃焼室１５内に噴出した圧縮混合気は燃焼室１５内
に第１４図において矢印Ｚで示すような強力な旋回流を
発生せしめる。この旋回流により燃焼速度は大中に速め
られ、それによって安定した燃焼を確保することができ
る。なお、この実施例においては副吸気弁２１ａを介し
て噴出する圧縮混合気により点火栓電極２５周り婦気で
きるように点火栓電極２５は溝３０の延長上でしかも溝
３０の近傍に配置することが好ましい。第１６図は第４
図の更に別の実施例を示す。

第１６図において第４図と同機の構成要素は同一の符号
で示す。第１６図を参照すると、シＩＪンダヘッド１４
内に副燃焼室３６が形成され、この副燃焼室３６は蓮通
路３７を介して主燃焼室３８に連結される。副燃焼室３
６の頂点には副吸気弁２１ａが設けられ、この副吸気弁
２１ａを介して副燃焼室３６は圧縮混合気供給枝通路２
０ａに連結される。また、点火栓２６の電極２５が副燃
焼室３６内に配置される。この実施例では吸気行程時に
吸気弁５ａを介して稀薄混合気或いは再循環排気ガスを
含んだ混合気が主燃焼室３８内に導入される。次いでこ
の可燃混合気は圧縮混合気供給枝通路２０ａから副吸気
弁２１ａ、副燃焼室３６並びに蓮通路３７を介して主燃
焼室３８内に噴出する圧縮混合気により強力な乱れが与
えられる。また、このとき点火栓電極２５周りは副燃焼
室３６内を流れる圧縮混合気供給により掃気される。次
いで圧縮行程時、強力な乱れを発生している可燃混合気
は蓮通路３７を介して副燃焼室３６内に押込まれる。次
いで副燃焼室３６内の可燃混合気が点火栓２６により着
火されると火炎噴流が運通路３７から主燃焼室３８内に
噴出する。主燃焼室３８内の可燃混合気はこの火炎噴流
により更に乱れを与えられかつ着火される。このよに第
１６図に示す実施例では副吸気弁２１ａを介して噴出す
る圧縮混合気と蓮通路３７から噴出する火炎噴流の双方
により主燃焼室３８内の可燃混合気には強力な乱れが与
えられ、従がつて燃焼速度は極めて遠くなる。以上述べ
たように本発明によれば各気筒に一様に圧縮混合気を供
給することができるので各気筒における燃焼速度を速め
ることができるばかりでなく各気筒において一様な燃焼
速度を確保でき、その結果トルク変動のない安定した燃
焼を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の平面図、第２図は第１
図の側面図、第３図はカムのプロフィールを示す図、第
４図は第１図の側面断面図、第５図は第４図のシリンダ
ヘツドの底面図、第６図は吸気弁、排気弁並びに副吸気
弁の開弁時期を示す線図、第７図は吸気弁、排気弁並び
に副吸気弁の関弁時期を示す線図、第８図は第１図の別
の実施例を示す内燃機関の平面図、第９図は第８図の側
面図、第１０図はカムのプロフィールを示す図、第１１
図は吸気弁、排気弁並びに副吸気弁の開弁時期を示す線
図、第１２図は吸気弁、排気弁並びに副吸気弁の開弁時
期を示す線図、第１３図は第４図の別の実施例の側面断
面図、第１４図は第１３図のシリンダヘッドの底面図、
第１５図は第１３図のＸＶ−ＸＶ線に沿ってみた断面図
、第１６図は第４図の更に別の実施例の側面断面図であ
る。 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ・・・気筒、５ａ
，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ・・・吸気弁、６ａ，
６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ…排気弁、２０ａ，２０
ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，５０ｆ・・・ＥＣＲ供給
枝通路、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２
１ｆ・・・副吸気弁、２９・・・Ｅｑ供、給共通通路。 第１図第２図 第３図 第５図 第４図 第６図 第１０図 第１４図 第１５図 第７図 第８図 第９図 第１１図 第１３図 第１２図 第１６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多気筒内燃機関の各気筒内に夫々連通する圧縮混合
   気供給枝通路を１個の圧縮混合気供給共通通路に連結し
   、該枝通路内に夫々副吸気弁を設けて気筒間の圧力差に
   より該副吸気弁の開弁時に或る気筒から送られてきた混
   合気を他の気筒内に噴出せしめるようした多気筒内燃機
   関において、各気筒の副吸気弁を夫々対応する気筒の圧
   縮行程後期と吸気行程後期に開弁せしめると共に互いに
   同期して開弁する一対の気筒の副吸気弁の開口量を該一
   対の気筒間の間隔が大きくなるにつれて増大するように
   した多気筒内燃機関の圧縮混合気供給装置。