JPS6131145Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は複数の吸気弁を具備した火花点火機関
の動弁系のカムプロフイルの組合せ構造に関す
る。

従来火花点火機関ではスロツトルバルブのみに
より吸入可燃混合気量を制御して出力制御を行つ
ている。このため、機関の部分負荷時に吸気負圧
が大きくなりポンピング損失が増大して燃料消費
率が悪化するという欠点がある。この対策として
スロツトルバルブを全く用いずまたは補助的にの
み用いて、吸気弁の閉弁時期により吸入混合気量
を制御する試みがある。しかし、従来提案されて
いる負荷に応じて各吸気弁閉弁時期を制御する機
構は相当に複雑であり、信頼性も不十分であると
いう欠点がある。

しかして本考案は比較的構造が簡単で信頼性の
高い、負荷に応じて主として吸気系の開閉タイミ
ングにより吸入混合気量を制御するようになし
た、動弁系を提供することを目的とする。本考案
においてはかかる目的を、複数の吸気弁を具備し
た火花点火機関において、一部の吸気弁を従来の
圧縮行程初期に閉弁するバルブタイミングで開閉
し、他の吸気弁を吸気行程中または圧縮行程の後
半に閉弁するバルブタイミングで開閉するようカ
ムを組合せ、部分負荷時には前記他の吸気弁のみ
を通通じて燃焼室に吸気を吸入するようになした
複吸気弁式内燃機関により達成する。

第１図および第２図に第１実施例として２本の
吸気弁を有する火花点火機関を示している。シリ
ンダブロツク９に穿設したシリンダボア内にピス
トン８を往復動可能に密封嵌合し、該シリンダブ
ロツク９にシリンダヘツド７を載置固定してい
る。シリンダヘツド７には２本の吸気弁１，３お
よび排気弁１１が開閉可能に取付けられるととも
に点火栓１２が螺着されている。

第１吸気弁１はカム軸１０に止着されたカム２
により開閉駆動され、第２吸気弁３は、カム軸１
０に取付けられたカム４により開閉駆動される。

第１吸気弁１を駆動するカム２は、第３図に示
すようにほぼ排気行程の終りに開弁して吸気行程
中にＡで示す時点に閉弁するバルブタイミング、
または第４図に示すようにほぼ排気行程の終りに
開弁して圧縮行程の後半部にＢで示す時点に閉弁
するバルブタイミングに設定されている。

一方第２吸気弁３を駆動するカム４は第５図に
示すように従来のカムと同様にほぼ排気行程の終
りに開弁して圧縮行程の前半に時点Ｃで閉弁す
る。また第２吸気弁３の上流にはスロツトル弁５
が設けられている。６は燃焼室への吸気の吸入を
制御するスロツトル弁である。

予め設定した機関回転数および／または吸気管
負圧、スロツトルバルブ開度等の機関負荷が所定
値以下の中低速、中低負荷域では第２吸気弁３の
入口のスロツトル弁５は閉塞されている。この閉
塞はスロツトル弁６の開度をスロツトルポジシヨ
ンセンサ１３により感知して行われる。従つて機
関へはカム２により駆動される第１吸気弁１のみ
から新気が導入される。第１吸気弁１から吸入さ
れる吸気量はスロツトル弁６の開度を徐々に変え
て制御し、負荷の増加に対応する。スロツトル弁
６が全開近くなるとスロツトルポジシヨンセンサ
１３が感知し、スロツトル弁５を開き始め、第２
吸気弁３からも新気が吸入される。その後の中高
負荷域ではスロツトル弁６が全開のままスロツト
ル弁５の開度を徐々に変化させて負荷制御を行な
う。ここに第２吸気弁３の通路を第１吸気弁１の
通路面積より大きくして、高回転全負荷性能を確
保している。

第１吸気弁を前述の如く第３図に示すようなバ
ルブタイミングにて開閉すると、そのpv線図は
第６図のようになり、従来のバルブタイミングで
開閉される火花点火機関に比較して斜線を施した
領域Ｐだけポンピング損失が減少する。また第４
図に示すようなバルブタイミングにて第１吸気弁
を開閉した場合には第７図に斜線を付した領域
P′だけポンピング損失が低減する。

第１図および第２図に示す火花点火機関の出力
特性の一例を第８図に示す。第２吸気弁３の入口
のスロツトル弁５を全閉し第１吸気弁１のみを
wotにて運転したときの性能は破線Ｄで示されて
いる。それ以下の軽負荷域Ｅはスロツトル弁６に
より制御する。第１吸気弁１およびカム４により
駆動される第２吸気弁３のwot性能は実線下であ
る。実線Ｆおよび破線Ｄ間の高中負荷域はスロツ
トル弁５により制御する。

第９図において機関回転速度および空燃比を一
定とした場合に負荷が変化すると、図示燃費率Ｈ
は軽負荷側で僅かに変化するものの荷に拘らずほ
ぼ一定である。機械損失もほぼ一定である。従つ
て、従来の火花点火機関の正味燃費率Ｉが軽負荷
側で悪化する主な原因はポンピング損失Ｍの増大
にある。一方、本考案では第１吸気弁１のみが作
動したときには、そのwotとなる負荷Ｎでポンピ
ング損失は最小となる。その後、カム４により開
閉される第２吸気弁３入口のスロツトル弁５が作
動を開始するとポンピング損失Ｌが再び僅かに増
加し、正味燃費率はＪとなり、従来の火花点火機
関の正味燃費率Ｉより向上できる。

第１０図に示す第２実施例では、吸気弁が前述
の第１および第２吸気弁１，３に加え第３吸気弁
１４の３本となつている。第１および第２吸気弁
１，３は第１１図、第１２図に示すように第３図
に示したと類似のバルブタイミングで作動する
が、第２吸気弁３の方が第１吸気弁１より後に閉
弁する。第３吸気弁１４は前述した実施例の第２
吸気弁３と類似のバルブタイミングで第１３図に
示すように作動する。第３吸気弁１４の入口にも
スロツトル弁１５が設けられており、第２吸気弁
３の入口に設けたスロツトル弁５の開度をポジシ
ヨンセンサ６により感知しスロツトル弁５が所定
の開度を越えると第３吸気弁１４の入口のスロツ
トル弁１５が徐々に開弁される。なお、吸気弁通
路面積は第３吸気弁１４を最大として高回転全負
荷性能を確保するようにしている。

しかして第１４図で、低負荷域Ｒではスロツト
ル弁５，１５を閉じスロツトル弁６のみで負荷制
御する。スロツトル弁６が全開付近になるとポジ
シヨンセンサ１３の作用によりスロツトル弁５が
徐々に開弁し、第１４図の中負荷域Ｓではスロツ
トル弁６は全開、スロツトル弁１５は全閉であ
り、スロツトル弁５で制御しつつ第１吸気弁１お
よび第２吸気弁３から吸入する。更にスロツトル
弁５が全開付近になるとスロツトル弁１５がポジ
シヨンセンサ１６により作動され、第１４図の高
負荷域Ｔではスロツトル弁５，６が全開でスロツ
トル弁１５で負荷を制御し第１から第３の吸気弁
を通じ吸気を吸入する。この結果第１５図に示す
ようにポンピング損失P″を一層減少できる。

第１６図に示す第３実施例では第２吸気弁３を
可変バルブタイミング機構１７によりカム４また
はベース円カム１８により駆動するようにしてい
る。カム２およびカム４のバルブタイミングは第
１実施例と類似している。可変バルブタイミング
機構１７はカム４，１８またはロツカーアーム
（図示せず）を軸方向に移動して低負荷時はベー
ス円カム１８により第２吸気弁３が開閉されず閉
塞し続け、一方所定値以上の中高負荷域ではカム
４により第２吸気弁３が開閉され第１および第２
吸気弁１，３から吸気が吸入される。これにより
前述した第１実施例と類似の効果が奏される。

第１７図に示す第４実施例では高速時のwot性
能を改善するために第１吸気弁１を高速時に第５
図に示すバルブタイミングと類似するがバルブリ
フトの異なる駆動用カム１９により駆動するよう
にしている。可変バルブタイミング機構１７によ
つて、第２吸気弁３のカム４および５を切り換え
るのと同様にして、第１吸気弁１のカム２，１９
を切換える。

本考案により、火花点火機関のポンピング損失
を低減でき、正味燃費率が向上できる。しかも連
続可変バルブタイミング機構のような複雑な機構
を必要とさず、従来の確立された技術のみで対応
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の断面正面図、第
２図は第１図の平面図であるが一部部品を除去し
ている。第３図および第４図は第１図の第１吸気
弁の別個のバルブタイミング例を示す線図、第５
図は第１図の第２吸気弁のバルブタイミング例を
示す線図、第６図は第３図のバルブタイミングの
pv線図、第７図は第４図のバルブタイミングの
pv線図、第８図、第１４図は出力性能線図、第
９図、第１５図は負荷に対する燃費率線図、第１
０図は第２実施例の平面図、第１１図から第１３
図は第１０図の第１から第３吸気弁のバルブタイ
ミング線図、第１６図は第３実施例の断面正面
図、第１７図は第４実施例の断面正面図である。 １……第１吸気弁、２……カム、３……第２吸
気弁、４……カム、１４……第３吸気弁、１８…
…ベース円カム、１９……カム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数の吸気弁を具備した火花点火機関におい
   て、一部の吸気弁を従来の圧縮行程初期に閉弁す
   るバルブタイミングで開閉し、他の吸気弁を吸気
   行程中または圧縮行程の後半に閉弁するバルブタ
   イミングで開閉するようカムを組合せ、部分負荷
   時には前記他の吸気弁のみを通じて燃焼室に吸気
   を吸入するようにしたことを特徴とする複吸気弁
   式内燃機関の動弁系。