JPS606568Y2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、燃焼室を形成するシリンダヘッド壁面に、吸
気弁座外周の一部に沿って燃焼室内に突出して吸気を燃
焼室の周方向に旋回させる案内壁を設けた燃焼室構造を
有するエンジンの吸気装置の改良に関するものである。

従来より、上記の如き案内壁を燃焼室に設けた燃焼室構
造を有するエンジンの吸気装置は公知である。

この燃焼室構造では、案内壁によって吸気を燃焼室の周
方向に旋回させ、スワールを形成することができるため
、エンジンの燃焼性を向上させることができ、したがっ
て混合気のリーン限界を低くできるうえ、排気ガスの還
流量を多くすることができるので、それだけＮＯｘを有
効に規制することができる利点がある。

しかしながら、案内壁自体は、吸気抵抗となるため、吸
気効率が低下し、とくにエンジンの高負荷高速運転時に
は、吸気効率の低下による出力不足を招来する問題があ
るうえ、吸気量の増大にともなってスワールが強化され
ると燃焼音も増大し、エンジン騒音という点からも好ま
しくない問題がある。

本考案は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、
エンジンの低負荷低速運転時には、案内壁によりスワー
ルを生皮してエンジンの燃焼性を向上させる一方、エン
ジンの高負荷高速運転時には、案内壁の効果を実質的に
減少させ、吸気効率を向上させるとともにスワールを低
下させることができるエンジンの吸気制御装置を提供す
ることを目的としている。

このため、本考案においては、吸気弁の開閉時期を変更
することはなく吸気弁のリフト量をエンジンの状態によ
り補正する補正機構を設ける一方、案内壁の吸気弁軸方
向の高さを、吸気弁の最小リフト量と最大リフト量の中
間の大きさに設定し、エンジンの低負荷低速運転時のよ
うに吸気弁のリフト量が小さい間は、案内壁によりスワ
ールを生皮する一方、エンジンの高負荷高速運転時には
、案内壁の高さ以上に吸気弁をリフトさせることにより
、案内壁の効果を実質的に減少させるようにしたことを
特徴としている。

以下、図示の実施例について本考案をより具体的に説明
する。

第１図において、１はシリンダヘッド、２はシリンダ本
体、３はシリンダ４内を摺動するピストン、５はシリン
ダヘッド１の多体形の壁面とシリンダ４とによって画成
された燃焼室、６は半径の大きい吸気側半球形状壁面１
ａ（第２図参照）に開口し吸気弁７によって開閉され、
開かれたときに吸気ポート８を流下してきた混合気を燃
焼室５に供給する吸気口、９は半径を相対的に小さく設
定した排気側半球形状壁面１ｂに開口し、排気弁１０に
よって開閉され、開かれたときに排気ポート１１に排気
ガスを排出する排気口、１２は吸気弁７を所要のタイミ
ングで開閉する動弁装置で、該動弁装置１２はエンジン
の運転状態に応じて吸気弁７のリフト量を補正する補正
機構１３を備えている。

上記動弁装置１２はエンジンの回転に同期するカムシャ
フト１４に固定された吸気弁カム１５と、吸気弁カム１
５に摺接し、シリンダヘッド１内において固定された固
定シャフト１６に基部が揺動自在に軸支されたカムフォ
ロア１７と、一端がカムフォロア１７のブラケット１７
ａにピン１８によりヒンジ連結され、他端に、吸気弁７
の弁軸７ａの上端に当接するアジャストスクリュ１９を
挿通した駆動アーム２０と、駆動アーム２０の上面に当
接し、駆動アーム２０の揺動支点をなすローラ２１と、
ローラ２１を下端に回転自在に支持するアーム部２２ａ
を有し、自らはシリンダヘッド１内に固定した固定シャ
フト２３に軸支されたギヤ２２と、ギヤ２２に噛合うウ
オームギヤ２５と、エンジンの運転状態に応じて制御回
路２６から出力される制御信号によりウオームギヤ２５
を正逆駆動する可逆モータ２７と、吸気弁７の弁軸７ａ
の上部に固定したバネ受座金２８を常時弁軸方向上向き
に付勢し、吸気弁７を閉方向に付勢するコイルバネ２９
とから構成されているこの動弁装置１２は、吸気弁カム
１５に摺接するカムフォロア１７の揺動に応じて、ロー
ラ２１を支点とする駆動アーム２０をシーソー状に揺動
させ、アジャストスクリュ１９で吸気弁７の弁軸７ａを
コイルバネ２９のバネ力に抗して押下げて開弁させ、ま
たコイルバネ２９のバネ力により吸気弁７を閉作動させ
る基本構造を有する。

また、吸気弁７のリフト量を補正する補正機構１３は、
エンジンの運転状態に応じてモータ２７を駆動し、ウオ
ームギヤ２５を介してギヤ２２を駆動し、アーム部２２
ａに支持したローラ２１を固定シャフト２３の廻りで適
当な角度揺動させ、駆動アーム２０の上面との当接支点
位置を変え、駆動アーム２０のレバー比を変えることに
より、吸気弁７のリフト量を補正する。

一方、第１図に３０で示す壁面は、吸気を燃焼室５の周
方向にスワールさせるように吸気を案内する案内壁で、
第２図および第３図にも示すように、案内壁３０は、吸
気ポート８から吸気口６を通って燃焼室５に流入する吸
気の流れを燃焼室５の周方向（矢印Ａ）に向わせるのに
有効な吸気口６の一部の範囲にわたって設ける。

この案内壁３０は、吸気口６を画成する吸気弁座３１の
下端面３１ａから吸気弁７の弁軸７ａに平行に立下った
平行壁部３０ａと、平行壁部３０ａの下辺に連続し、か
つ弁軸７ａに対して傾いた傾斜壁部３０ｂとによって形
成する。

この平行壁部３０ａの高さｈ、より具体的には、第３図
に示すように、吸気弁座３１の下端面３１ａから平行壁
部３０ａの下辺までの弁軸方向に測った距離りは、吸気
弁７の最小ストロークＳ１と最大ストロークＳ２の中間
の値（Ｓｌ〈ｈ＜Ｓ２）に設定する。

なお、傾斜壁部３０ｂは必らずしも必要でなく、第３図
に仮想線３０′ｂで示すように、段落面として形成して
もよい。

上記平行壁部３０ａの高さｈの設定によれば、エンジン
の低負荷低速運転時のように、吸気弁７のストロークが
小さい段階では、吸気弁７の傘部７ｂの外周面と平行壁
部３０ａとの間隔を小さくして、流入する混合気を平行
壁部３０ａによって燃焼室５の周方向に案内する本来の
機能によって、燃焼室５内に周方向に沿ったスワールを
生成することができ、エンジンの燃焼性を良好なものと
することができる。

また、エンジンが高負荷高速運転に移行されると、上記
動弁装置１２の補正機構１３が働いて、吸気弁７のスト
ロークは増大し、平行壁部３０ａより十分下方まで吸気
弁７が下降するため、平行壁部３０ａと吸気弁７の傘部
７ｂとの間隙は十分大きなものとなり、大部分の混合気
は平行壁部３０ａに衝突することなく、傘部７ｂと傾斜
壁部３０ｂとの間を通って燃焼室５内に流入し、そのた
め混合気は燃焼室５に放射状に分散され、スワールの生
成は大幅に弱められる。

と同時に、吸気側半球形状壁面１ａと吸気弁７の傘部７
ｂとの間の相対間隙が全体としても増加し、その結果、
吸気抵抗は大幅に減少して吸気効率が向上する。

より具体的に、第４図について、本考案に係る吸気制御
装置を採用した場合の効果を、従来例との比較で説明す
る。

いま、従来例としては、第４図ａに示すように、案内壁
をシリンダヘッド１のシリンダ本体２との当接面に至る
まで設定するとともに、吸気弁７のストロークＳ。

を一定として、案内壁の弁軸方向に測った高さＨ８より
若干中さい値としたものを考え、本案のものでは、案内
壁３０の平行壁部３０ａの弁軸方向の高さｈを、吸気弁
７の最小ストロークＳ１と最大ストロークＳ２ （Ｓ２
＝ＳＯ）との中間に設定している。

この場合、案内壁の面積をＡ１吸気弁７の傘部７ｂと吸
気弁座３１との間で円周方向に測った面積Ａ２との比を
とると、第４図すに示すように、従来例では一定の値Ｒ
８を示すのに対し、本案では、比Ｒは吸気弁７のストロ
ークの増大にはＳ′反比例して減少し、最終的にＲ８よ
り小さい一定の値となる。

即ち、本案では、吸気弁７のストロークの増大にともな
って、案内壁面が、実際の吸気面積に対して占める比重
が小さくなり、案内壁の果たす役割が減少する。

したがって、第４図Ｃに示すように、従来例では、高負
荷高速側に移行するに応じて、スワール強さＴ。

は、次第に増大するのに対し、本案では、スワール強さ
Ｔは、低負荷低速側から高負荷高速側に移行する中間段
階で僅かに増大するが、それ以降では負荷の増大にとも
なって減少する。

これに伴なって、スワールに伴なうエンジン騒音は、第
４図ｄに示すように、従来例Ｎ。

に比して、本案Ｎでは、高負荷高速側で低くなり、騒音
防止の点からも本案が有利であることが分る。

さらに、本案のスワール強さＴは、従来例のスワール強
さＴ。

と比較して、低負荷低速側で大きくなっていることから
、急速燃焼が得られ、稀薄空燃比運転を可能にするため
、本案における排気ガス還流量の許容限界Ｑは、従来例
Ｑ。

のものに比し、低負荷低速側で大きく設定することがで
き、ＮＯｘの発生が最も問題となる低負荷低速運転時に
は、多量の還流排気ガスによってＮＯｘの発生を有効に
防止することができる利点が得られる。

以上詳細に説明したことから明らかなように、本考案は
、吸気弁の開閉時期を変更することなしに吸気弁のリフ
ト量をエンジンの運転状態により補正する補正機構を備
えた動弁装置を設ける一方、燃焼室の壁面より吸気弁の
軸に平行に突出して吸気を燃焼室の周方向に案内する案
内壁を設け、かつ案内壁の弁軸方向の高さを吸気弁の最
小リフト量と最大リフト量の中間の値に設定したことを
特徴とするエンジンの吸気制御装置を提供するものであ
る。

本考案によれば、エンジンの低負荷低速時には吸気弁の
リフト量を小さくして、案内壁により燃焼室内にスワー
ルを生成して燃焼性を向上させることができ、またエン
ジンの高負荷高速時には吸気弁のリフト量を大きくして
、案内壁の効果を減少させ、吸気効率を向上させるとと
もにスワールを弱めて、エンジン騒音を低減しつつ出力
性能の向上を図ることができ、しかも吸気弁の開閉時期
は変更されないので、開閉時期を変更することによる不
具合（例えば、吸排気オーバーラツプ量の増減）を惹起
することがないといった効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るエンジンの吸気制御装
置を示す要部説明図、第２図は第１図の■−■線方向断
面図、第３図は第１図の■−■線方向断面図、第４図ａ
、 ｂ、 Ｃ，ｄ、 ｅは、各々本考案と従来例との比
較データを示すグラフである。 １・・・・・・シリンダヘッド、２・・・・・・シリン
ダ本体、３・・・・・ゼストン、４・・・・・・シリン
ダ、５・・・・・・燃焼室、６・・・・・・吸気口、７
・・・・・・吸気弁、８・・曲吸気ポート、１２・・・
・・・動弁装置、１３・・・・・・補正機構、１５・・
・・・・吸気弁カム、１７・曲・カムフォロア、２゜・
・・・・・駆動アーム、２１・・・・・・ローラ、２２
・・・・・・ギヤ、２５・・・・・・ウオームギヤ、２
６・・・・・・制御回路、２７・・・・・・可逆モータ
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダに形成された燃焼室と、燃焼室に接続された吸
   気ポートと、吸気ポートを開閉する吸気弁と、エンジン
   の回転に同期するカム及びこのカムにより構成されて吸
   気弁のリフト量を決定する動弁装置とを備えたエンジン
   の吸気装置において、上記動弁装置をエンジンの回転に
   同期して回転するカムと、該カムに連動し回転軸を中心
   に揺動するカムフォロアと、該カムフォロアの回転軸か
   ら偏心した位置に一端がヒンジ結合され、他端が吸気弁
   軸に連係し支点を中心に揺動を行なう駆動アームと、該
   駆動アームの支点を形成する支点部材と、該支点部材の
   駆動アームに対する相対位置をエンジンの運転状態に応
   じて駆動アームの長手方向に変位させる構成とし、支点
   部材の変位により低負荷低速時には吸気弁のリフト量を
   小さく、高負荷高速時には吸気弁のリフト量を大きくさ
   せる構成とする一方、燃焼室の壁面に、吸気弁の軸に平
   行に突出して吸気を燃焼室周方向に旋回させる案内壁を
   設け、吸気弁の軸方向に設定した案内壁の高さを吸気弁
   の最小リフト量と最大リフト量の中間の大きさに設定し
   たことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。