JPS61104116A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は吸気通路にこの開通タイミングを設定するロー
タリ式のタイミングバルブが設けられたエンジンの吸気
装置に関するものである。

（従来技術） 近時、エンジンにおいては、その吸気通路に、エンジン
出力軸により回転駆動されるロータリ式のタイミングバ
ルブが設けられて、このタイミングバルブにより吸気通
路の開通タイミングを設定するようにしたものが種々提
案されている。

このタイミングバルブを備えたエンジンの一例として、
例えば実開昭５６−８６３１９号公報に示すような部分
過給エンジンがある。すなわち、部分過給は、吸気行程
の少くとも初期は自然吸入を行う一方、吸入行程の終期
あるいは圧縮行程の初期から圧縮行程の途中までの間に
過給を行うようにしており、このような過給のタイミン
グを設定すると共に、開通時には一気に過給気が導入で
きるように、ロータリ式のタイミングバルブが用いられ
ることになる。

ところで、ロータリ式のタイミングバルブは、吸入空気
の流入口と流出口とを有するケーシング内に回転子を収
納して、この回転子の回転に応じて上記と流出口の開通
（吸気通路閉）、閉鎖（吸気通路閉）を行うものである
が、その通路抵抗が大きいすなわち上記流出口が開通し
た直後に十分に吸気が流出しないと、エンジンの気筒に
対する吸気（空気）の供給が遅れがちあるいは不十分と
なり、応答性や充填効率で好ましくないものとなる。特
に、過給タイミングをこのタイミングバルブによって設
定する場合は、過給の応答遅れや十分な過給効果を得る
上での一つの大きな問題となる。

（発明の目的） 本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、
タイミングバルブの流出口が開いた直後から吸気をすみ
やかにかつ十分に供給し得るようにしたエンジンの吸気
装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 前述の目的を達成するため、本発明にあっては、タイミ
ングバルブのケーシングを、一種のサージタンクすなわ
ち吸気の貯留室として構成して、このケーシング内に常
に十分な量の吸気を確保しておいて、該ケーシングに形
成された流出口が開通された場合には、エンジン（の気
筒）が要求する十分な量の吸気をこのケーシング内から
一気に供給し得るよう゛にしである。

このため、本発明にあっては、先ず、上記タイミングバ
ルブのケーシング内に十分な容積を確保すべく、このタ
イミングバルブそのものを、複数の気筒に対する吸気分
配機能を有するもの、換言すれば、複数の気筒への吸気
集合部分として機能するものを用いである。そして、こ
のようなケーシングの内、容積を、一つの気筒が要求す
る吸気量以上の大きさとして設定しである。具体的には
。

エンジンに対する吸気の供給タイミングを、エンジン出
力軸により回転駆動される回転子を備えたロータリ式の
タイミングバルブにより設定するようにしたエンジンの
吸気装置において、前記タイミングバルブは、流入口お
よび複数の気筒のうち尾いに異なる気筒に対して個々独
立して接続された複数の流出口が形成されたケーシング
を備えて、該ケーシング内に収納された前記回転子の回
転に応じて、上記複数の流出口の各開通タイミングを設
定すると共に、該複数の流出口に対する吸気の分配を行
うようにされ、 前記ケーシングの内容積が、前記複数の流出口のうち１
つの流出口が開通されたときに流出する吸気量以上の大
きさとして設定されている、ような構成としである。

（実施例） 以下本発明を部分過給エンジンに対して適用した場合の
実施例につき、添付した図面に基いて説明する。

ｉｆ図において、１はエンジン本体で、該エンジン本体
１は、実施例では、シリンダ２内におけるピストン３の
往復動により、連接棒４を介してエンジン出力軸として
のクランク軸５を回転駆動する往復動型のものとされて
いる。

前記シリンダ２とピストン３とによって画成された燃焼
室６の上部には、主吸気ボート７、排気ポート８の他、
過給ポート９が開口され、主吸気ボート７は主吸気バル
ブ１０により、排気ポート８は排気バルブ１１により、
図示を略すタイミングカムを介して、それぞれクランク
軸５の回転に同期して開閉される。また、過給ポート９
は、補助バルブ１２により開閉されるようになっており
、該補助バルブ１２は、図示を略すタイミングカムによ
って、クランク軸５の回転に同期して、主吸気バルブ１
０の閉弁時期直前より開弁され、かつ圧縮工程の途中で
閉弁されるようになっている。

前記主吸気ボート７は、主吸気通路１３を介してエアク
リーナ１４に接続され、該主吸気通路１３には、エアク
リーナ１４側より順次、エアフローメータ１６、主スロ
ツトルバルブ１５、燃料噴射弁４０が配設されている。

また、前記過給ポート９は、過給通路１７を介して、１
ｉ０記エアフローメータ１６よりも下流のｔ吸ｌ）Ｊ、
通路１３に接続され、該過給通路１７には、上流側より
順次、過給機１８、サージタンク４１、ロータリ式のタ
イミングバルブ１９、副スロツトルバルブ２０が配設さ
れている。さらに、上記サージタンク４１直下流の過、
蛤通路１７と、エアフローメータ１６直下流の主吸気通
路１３とが、リリーフ通路４２により接続され、該リリ
ーフ通路４２には、過給通路１７内が所定の設定圧以上
となったときに開弁するリリーフ弁４３が接続されてい
る。

前記過給機１８は、実施例では、クランク軸５により、
タイミングベルト、チェーン等の巻掛媒介ｗ１（図示路
）を介して機械的に駆動されるいわゆるスーパーチャー
ジャ式とされ、ベーン弐等の容積型のエアポンプ・が用
いられている。また、副スロツトルバルブ１５は、主ス
ロツトルバルブ１５と連動されて、該スロットルバルブ
１５が所定開度以上となったときに開弁されるようにな
っている。さらに、前記タイミングバルブ１９は、クラ
ンク軸５により機械的に駆動されるもので、第３図にも
示すように、クランク軸５に設けたプーリ２１、タイミ
ングベルト、チェーン等の巻掛媒介節２２、タイミング
バルブ１９の回転軸２４に設けたプーリ２３を介して、
その動力伝達が行われるようになっている。

前記タイミングバルブ１９について、直列４気筒エンジ
ン用とされた場合の例を示す第３図により詳述すると、
これは、前記回転軸２４の他、ケーシング２５と回転子
２６とをその基本要素としている。上記ケーシング２５
は、互いに別体に形成された３つの部分からなり、クラ
ンク軸５の軸心方向に伸びる略円筒状の本体ケーシング
２７と、その一端部（第３図左端部）側にボルト等によ
り固定、一体化された第１軸受ケーシング２８と、その
他端部側にボルト等により着脱自在として固定、一体化
された第２軸受ケーシング２９と、から構成されている
。このようなケーシング２５は、その本体ケーシング２
７の側面に突設し〆 た取付部２７ａをエンジン本体１の過給ボート９開口端
面に着座させた状態で、該本体ケーシング２７が図示を
略すボルトによりエンジン本体１に画定され、また、第
２軸受ケーシング２９より突設された取付部２９ａが、
ボルト３０によりエンジン本体１のプーリ２１側端に固
定されている。

前記本体ケーシング２７には、過給機１８に連なる一つ
の流入口３１と気筒数に応じた４つの流出口３２が形成
されている。この流入口３１と各流出口３２とは、それ
ぞれ本体ケーシング２７内空間すなわち弁室Ａ内に開口
されるものであるが、流入口３１は、第２軸受ケーシン
グ２９側端部において、エンジン本体１とは反対側に向
けて開口されている。また各流出口３２は、それぞれ本
体ケーシング２７の取付部２７ａ部分において、クラン
ク軸５の軸心方向に小間隔をあけてそれぞれ若干の長さ
を有する通路形式として形成され、この流出口３２部分
にそれぞれ前記副スロツトルバルブ２０が配設されてい
る。なお、流出口３２を有する取付部２７ａは、エンジ
ン本体ｌのうち、各気筒の配列方向中間部分に位置して
極力短くなるようにされ、このため、各過給ボート９の
エンジン本体ｌ外方側開口端部分が、この取付部２７ａ
に向けて指向すべくすなわち、互いにクランク軸５の軸
心方向に近接するような形状として形成されている。

クランク軸５と平行な前記回転輪２４は、本体ケーシン
グ２７内の弁室Ａを通、つてこれを貫通しており、その
一端部（第３図左端部）は、１つの軸受３３を介して第
１軸受ケーシング２８によって回転自在に支持されてい
る。また１回転軸２４の他端部（第３図右端部）は、第
２軸受ケーシング２９を貫通しており、この貫通端部に
、前記プーリ２３が取付けられている。そして、この回
転軸２４は、その軸方向に並列な２つの軸受３４．３５
を介して、第２軸受ケーシング２９によって回転自在に
支持されている。

前記回転子２６は、有底円筒状とされて１本体ケーシン
グ２７内に回転自在に嵌挿されている。

この回転子２６は、その底壁部２６ａが、第１軸受ケー
シング２８に近接対向した状態で、本体ケーシング２７
内すなわち弁室Ａ内回転自在に嵌挿されている。そして
、前記回転軸２４が、上記底壁部２６ａを貫通して、こ
の部分で圧入あるいはピン等を利用して一体化されてい
る。また、回転子２６の円筒状側壁部２６ｂが、各流出
口３２の回転軸２４軸心方向全長よりも若干長くされる
一方、気筒数に応じた４つの連通口３６が形成されてい
る。この４つの連通口３６は、回転軸２４の軸心方向に
間隔をあけて、かつ回転軸２４の周回り方向において互
いに９０°づれた配置関係となっている。（第３図では
、その左右各端に位置する２つの連通口３６のうち一方
は本来図面には表われないが、その存在を示すために描
かれている）。

これにより、流入口３１より本体ケーシング２７内すな
わち、弁室Ａ内に入った吸入空気（実施例では過給機）
は、流出口３２と連通口３６とが合致したときにのみ、
この合致した流出口３２に対応した過給ポート９へ吸入
空気が供給されている。このようなタイミングバルブ１
９による過給通路１７の開通タイミングを、主吸気バル
ブ１０および補助バルブ１２の開閉タイミングとの関係
において、第２図に示しである。このように、回転子２
６は、筒体を利用して、回転子２６内すなわち連通口３
６の直上流側に、常に流入口３１からの吸入空気が供給
されるようにしであるので、流入［］３１と流出口３２
とのＪ！！通、遮断のタイミングをとるのに、回転子２
６は流出口３２の開閉タイミングのみを決定するもので
あればよく、この連通、遮断のタイミング設定が容易に
行えるようになっている。また、流入［」３１より本体
ケーシング２７内に流入した吸入空気は、直角に流れ方
向を変えて回転子２６内に入るが、この流入口３１から
回転子２６内に到るまでの本体ケーシング２７の案内面
２７ｂを円弧状に緩やかに湾曲させて、回転子２６ａ内
への流入が円滑に行えるようにしである。

さらに、実施例、では、第１軸受ケーシング２８内の軸
受３３と回転子２６の底壁部２６ａとの間？ に形成される空間Ｂが、該底壁部２６ａに形成された連
通口３７によって連通されている。これにより、底壁部
２６ａの両面に作用する圧力差をなくして、回転軸２４
に対するスラスト力の発生が防止される。また、第２軸
受−ケーシング２９内の２つの軸受３４．３５間には、
該第２軸受ケーシング２９より回転軸２４の外周直近に
まで伸びる環状の突起部２９ｂが形成されて、この環状
突起部２９ｂの内周面と回転軸２４との間に絞り３８を
形成しである。これにより、この絞り３８部分で極力軸
受３４側と軸受３５側との圧力遮断（過給圧と大気圧と
の遮断）を行って、過給圧の洩れや、軸受３４．３５の
潤滑油（グリス）の飛散を防Ｅ卜するようにしである。

さらに、各副スロツトルバルブ２０は、本体ケーシング
２７の取付部２７ａに回転自在に支持された一層の操作
ロッド３９に取付けられ、この操作ロッド３９を介して
各副スロットル７＜ルブ２０の開閉が行われるようにな
っている。

なお、第２軸受ケーシング２９は、第１軸受ケーシング
２８と共に、鉄材等の強度的優れた材質により形成され
、これにより１巻掛媒介節２２の張力に抗して回転軸２
４をしっかりと支持される。そして、回転軸２４は、こ
の軸方向に間隔をあけた複数個（実施例では２個　）の
軸受３４．３５を介して強度的に優れた第２軸受ケーシ
ング２９に回転可能に支持されているので、上記張力を
受けても何等偏心する（ぶれる）ことがなく、この結果
回転子２６の本体ケーシング２７に対する円滑な回転が
確保される。また、回転子２６を収納した本体ケーシン
グ２７は、第２軸受ケーシング２９とは別体に形成され
ているので、アルミニュム合金あるいはマグネシュム合
金等軽量かつ放熱性の優れた材質で形成することが可能
となる。勿論１回転子２６も、本体ケーシング２７と同
様に軽量かつ放熱性に優れた材質によって形成されるが
、本体ケーシング２７との熱膨張差による焼付きを防止
するため、該本体ケーシング２７と熱膨張差の小さい、
望ま１〜くは同質の材質により形成するとよい。・さら
に、実施例のように、第２軸受ケーシング２９そのもの
をエンジン本体１に固定するようにすれば、強度的によ
り一層巻掛媒介節２２の張力に対処することができる。

ここで、回転子２６の回転に応じて、その各連通口３６
のうちのいずれか１つが各流出口３２のうちのいずれか
１つに合致したとき、この合致した流出口３２より吸気
（過給気）が燃焼室６へ向けて流出することになるが、
この１つの流出口３２が開通したときにこれから流出す
る吸気量よりも、ケーシング２５の内容積（通路容積）
が同等あるいは大きいものとされている。勿論、この１
つの流出口３２から流出される吸気量は、吸気を最も必
要とする高回転域のものを勘案して、ケーシング２５の
内容積が上述のように設定されている。この点を、過給
９１８の吐出量との関係で説明すると、この過給機１８
が、プーリ比（プーリ２１と２３との回転比）が１で回
転され、かつ４枚羽根を有するベーン式であると仮定し
た場合。

この過給機１８の４つの作動室のうち２つの作動室Ｃ，
Ｄを合せた分の容積Ｖの吸気が、１つの気筒に供給され
ることになる（リリーフ弁４３によるリリーフ作用なし
の場合）、そして、ケーシング２５の内容積をＶ′とす
ると、このｖ′は、Ｖ≦Ｖ′となるように設定されてい
る。

最後に、実施例における全体的な作用について簡単に説
明すると、低負荷時には、副スロツトルバルブ２０が閉
じているため、吸入空気は、主吸気ボート７からのみ燃
焼室６へ供給される自然吸入が行われる。また、高負荷
時には、副スロツトルバルブ２０が開くため、上述した
自然吸入に加えて、吸入行程の終期から圧縮行程の途中
にかけて、過給ボート９から燃焼室６へ過給機が供給さ
れる部分過給が行われることになる（第２図参照）。

ここで、上記部分過給の際、過給気は、タイミングバル
ブ１８によって、各燃焼室６へ適宜分配されつつ供給さ
れることになる。また、この過給開始タイミングは回転
子２６の連通口３６が流出口３２に合致して当該流出口
３２が開いた時期に相当するが、この１つ流出口３２が
開いたときにこれから流出する過給気量以上の容積をケ
ーシン　　１グ２５内容積が有しているため、過給気は
流出口３２が開いた直後から一気にかつ十分に流出して
、その過給応答性および過給効果が十分病められること
になる。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
例えば次のような場合をも含むもめである。

・ｉ＞実施例ではいわゆる部分過給の場合を示したが、
実施例における主吸気バルーｊｌＯの開弁と同時に過給
機が燃焼室６へ供給されるいわゆる全過給を行なうよう
な場合にも同様に適用でき、この場合は、例えば過給ボ
ート９、これに伴なう補助バルブ１２を設けることなく
、過給機１８を吸気通路１３に接続することもできる。

・ネ）燃料供給装置としては、燃料噴射弁４０の代りに
気化器を用いてもよい。

・鶏）過給機１８は、その動力伝達系路に例えば電磁ク
ラッチを設けて、低負荷時には該電磁クラッチを切って
過給機１８を停止させておくようにしてもよい。

・４ノ往復動型のエンジンに限らず、ロータリピストン
エンジンにも同様に適用し得る。

、Φ本発明によるエンジンの吸気装置は、過給を行わな
い通常のエンジンに対しても適用し得る。すなわち、例
えばタイミングバルブにより、吸気通路１０の開通タイ
ミングを設定する 一方、吸気バルブ（第１図の主吸気バルブに相当）は単
に締切弁としてのみ作用させるようにすることができる
。この場合は、リフト式の吸気バルブに較べてタイミン
グバルブは一気に開かれるという特性があるので、充填
効率面上等の上で特に有利である。

を中タイミングバルブ１８のケーシング２５の内容積が
大きいので、これを１つの流出口３２から流出する吸気
量に対する前述した所定の関係を満足させつつ適切な容
積ものとすることによって、いわゆる各気筒管の共鳴効
果を積極的に利用することができ、また別途サージタン
ク４１を設けないようにすることもできる。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、タイミン
グバルブより下流側への吸気の供給を、応答良く十分に
行うことでき、吸気供給の応答性向上および充填効率向
上の上で好ましいものが得られる。

また、元々比較的大型とされる上記タイミングを、集中
させて一種の吸気の集合部として有効に利用して上述し
たような効果を得ているので、エンジン全体としての大
型化を避ける面でも好ましいものが得られる。

しかも、このタイミング７ヘルプのケーシングを、吸気
の動的効果に利用できる等、従来からあるサージタンク
の機能をも種々兼用させることができ、エンジン設計上
応用性の高いものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図本発明の一実施例を示す全体系統図。 第２図は°タイミングバルブの開通タイミングを示すグ
ラフ。 第３図はタイミングバルブ部分の詳細を示す平面断面図
。 ｌ：エンジン本体 ６：燃焼室 ７：主吸気ポート ９：過給ポート １０：主吸気バルブ １２：補助バルブ １３：主吸気通路 １７：過給通路 １９：タイミングバルブ ２４：回転軸 ２５：ケーシング ２６−回転子 ２７：本体ケーシング ３１：流入口 ３２：流出口 ３６：連通口 特許出願人　マツダ株式会社　　　　　　　　　０代　
理　人　弁理士　村　　田

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに対する吸気の供給タイミングを、エン
   ジン出力軸により回転駆動される回転子を備えたロータ
   リ式のタイミングバルブにより設定するようにしたエン
   ジンの吸気装置において、前記タイミングバルブは、流
   入口および複数の気筒のうち互いに異なる気筒に対して
   個々独立して接続された複数の流出口が形成されたケー
   シングを備えて、該ケーシング内に収納された前記回転
   子の回転に応じて、上記複数の流出口の各開通タイミン
   グを設定すると共に、該複数の流出口に対する吸気の分
   配を行うようにされ、 前記ケーシングの内容積が、前記複数の流出口のうち１
   つの流出口が開通されたときに流出する吸気量以上の大
   きさとして設定されている、ことを特徴とするエンジン
   の吸気装置。