JPS63120818A - エンジンの吸気制御装置 - 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】 Ａ１発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、エンジン本体に設けられた吸気弁口に吸気通
路が接続され、吸気弁口には動弁機構により開閉駆動さ
れる吸気弁が配設されるエンジンの吸気制御装置に関す
る。

（２）従来の技術 従来、かかる装置は、たとえば特開昭５６−５６４９２
号公報により知られている。

（３）発明が解決しようとする問題点 上記従来のものでは、エンジンの運転状態に応じて、吸
気弁の作動数、開弁タイミングおよびリフトｉｔを変化
させることにより、トルクの向上を図るようにしている
。

ところで、４サイクルエンジンの吸入行程では、気筒内
に生じた負圧と大気圧との差によって吸気通路内の気柱
が加速され、気筒内でピストンが下死点を過ぎても気柱
は慣性のために気筒内に流れ込み、その都度ヘッドが静
圧上昇に変わり、気筒内への充填量が増加する。これは
吸気通路の慣性効果として良く知られたものであり、エ
ンジンの設計にあたっては、所定のエンジン回転数にお
いてその慣性効果を最大に利用して容積効率最大ひいて
はトルク最大となるように、吸気弁の開弁時期と吸気通
路長とを設定しており、従来では高速運転域に対応して
、吸気通路の長さを定めている。

而して、上記慣性効果によれば、低速運転域で開閉作動
する吸気弁に対応した吸気通路長を長くすることにより
、エンジンの低速運転域におけるトルクを向上すること
が可能である。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、エ
ンジンの運転状態に応じて吸気弁の作動態様と吸気通路
の長さまたは吸気断面積を変化させることにより低速か
ら高速運転域にわたる広い範囲でトルクの向上を図った
エンジンの吸気制御装置を提供することを目的とする。

Ｂ９発明の構成 （１）　　問題点を解決するための手段本発明によれば
、動弁機構には、エンジンの第１設定回転数以下の低速
運転域に対応した作動態様で吸気弁を開閉駆動する状態
と第１設定回転数を超える高速運転域に対応した作動態
様で吸気弁を開閉駆動する状態とを切換可能な弁作動変
更手段が設けられ、吸気通路には、その長さあるいは吸
気断面積を第１設定回転数とは異なる第２設定回転数以
下の低速運転域では長くあるいは小さくかつ第２設定回
転数を超える高速運転域では短（あるいは大きく変更す
る通路長変更手段が設けられる。

（２）作用 上記構成によれば、第１設定回転数以下の運転域では吸
気弁が低速運転域に対応した作動態様で開閉作動し、第
１設定回転数を超える運転域では高速運転域に対応した
作動態様で吸気弁が開閉作動し、第２設定回転数以下の
運転域では吸気通路の長さまたは吸気断面積が長くまた
は小さくなり、第２設定回転数を超える運転域では吸気
通路の長さまたは吸気断面積が短くまたは大きくなるが
、第１および第２設定回転数は相互に異なって設定され
るので、第１あるいは第２設定回転数以下の運転域、第
１および第２設定回転数間の運転域、ならびに第２ある
いは第１設定回転数を超える運転域でそれぞれトルクを
向上し、トルクの落込みを極力少なくして広い運転域に
わたってトルクの向上を図ることができる。

（３）　　実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明すると
、先ず第１図および第２図において、このエンジンは、
燃料噴射式多気筒エンジンであり、エンジン本体１には
、各気筒ＣＬに対して、第１吸気弁口Ｈ１に連なる第１
吸気ボートＰＬと、第２吸気弁口Ｈ２に連なる第２吸気
ボートＰ２とがそれぞれ設けられ、第１吸気弁口Ｈ１に
は第１吸気弁Ｖｌが配設され、第２吸気弁口Ｈ２には第
２吸気弁■２が配設される。またエンジン本体１には、
各気筒ＣＬに対して一対の排気ボート（図示せず）が設
けられており、各排気ボートに対応して排気弁がそれぞ
れ配設されるが、各排気弁は、第１および第２吸気弁Ｖ
ｌ、Ｖ２と同様の作動をするものであり、以下、エンジ
ンの吸気系についてのみ詳述し、排気弁を含む排気系に
ついての詳細な説明を省略する。

第３図を併せて参照して、各気筒ＣＬの第１および第２
吸気弁Ｖｌ、Ｖ２は閉弁方向すなわち上方にばね付勢さ
れており、動弁機構２によって下方に押圧されることに
より開弁する。

この動弁機構２は、エンジンの回転に応じて１／２の減
速比で回転駆動されるカムシャフト３に一体に設けられ
た低速用カムＣ１および高速用カムＣ３と、カムシャフ
ト３と平行に固定配置されるロッカシャフト４で揺動可
能に支承される弁開閉駆動部材としての第１．第２およ
び第３０ツカアームＡｌ、Ａ２．Ａ３とを備え、前記両
カムＣ１，０２間でカムシャフト３には隆起部Ｃ２が設
けられる。

低速用カムＣ１は第１吸気弁■１に対応する位置でカム
シャフト３に一体的に設けられ、隆起部Ｃ２は第２吸気
弁■２に対応する位置でカムシャフト３に一体的に設け
られる。また高速用カムＣ３は、低速用カムＣ１および
隆起部０２間、すなわち第１および第２吸気弁Ｖｌ、Ｖ
２間に対応する位置でカムシャフト３に一体的に設けら
れる。

しかも低速用カムＣ１は、カムシャフト３の半径方向に
沿う外方への突出量が比較的小さい高位部を有し、隆起
部Ｃ２は、カムシャフト３と同心の真円状に形成され、
高速用カムＣ３は、カムシャフト３の半径方向外方への
突出量および中心角範囲を低速用カムＣ１の前記高位部
よりも大きくした高位部を有する。

第１および第２０ツカアームＡＩ、Ａ２は、基本的に同
一形状に形成され、第１および第２吸気弁Ｖ１．Ｖ２の
上端に当接すべく、ロッカシャフト４に揺動可能に支承
される。第３０ツカアームＡ３は、第１および第２０ツ
カアームＡＩ、Ａ２間でロッカシャフト４に枢支される
。しかも第３０ツカアームＡ３は図示しないばねにより
、高速用カムＣ３に常時摺接すべく上方に付勢される。

このような動弁機構２には、ロッカシャフト４内に設け
られた油路５を介して作動油圧が供給されたときに第１
〜第３０ツカアームＡ１〜Ａ３を一体的に連結し、作動
油圧が解放されたときには第１〜第３０ツカアームＡ１
〜Ａ３の相対角変位を可能とすべく構成された弁作動変
更機構６が付設される。この弁作動変更機構６によって
第１〜第３０ツカアームＡ１〜Ａ３が一体的に連結され
たときには、高速用カムＣ３によって第３０ツカアーム
Ａ３が揺動するのに伴って第１および第２０ツカアーム
Ａｌ、Ａ２が揺動し、第１および第２吸気弁Ｖｌ、Ｖ２
が高速用カム３の形状に応じたタイミングおよびリフト
量で開閉作動する。また弁作動変更機構６が第１〜第３
０ツカアームＡ１〜Ａ３の相対角変位を許容する状態と
なったときには、低速用カムＣ１の回転に応じて第１０
ツカアームＡ１が揺動し、第１吸気弁ｖ１が低速用カム
Ｃ１の形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作
動する。この際、第２０ツカアームＡ２は隆起部Ｃ２に
摺接したままで揺動せず、第２吸気弁■２は閉弁休止し
たまである。

前記油路５と油圧供給源７とを結ぶ管路８の途中には、
油圧供給源７からの作動油圧を弁作動変更機構６に供給
する状態と、弁作動変更機構６の油圧を解放する状態と
の切換を行なうための電磁切換弁９が設けられる。この
電磁切換弁９は、エンジン回転数が予め定めた第１設定
回転数Ｎ１以下の低速運転域にあるときに弁作動変更機
構６の油圧を解放する状態と、エンジン回転数が第１設
定回転数Ｎ１を超えた高速運転域にあるときに弁作動変
更機構６に作動油圧を供給する状態とを切換可能である
。

各気筒ＣＬの一対の排気弁についても、両吸気弁Ｖｌ、
Ｖ２に関連した動弁機構２および弁作動変更機構６と同
様のものが設けられる。

したがってエンジンが第１設定回転数Ｎ１以下の低速運
転域にあるときには第１吸気弁■１および一方の排気弁
のみが開閉作動し、第１設定回転数Ｎ１を超えた高速運
転域では両吸気弁Ｖｌ、Ｖ２および再排気弁が開閉作動
する。しかも吸気弁Ｖｌ、Ｖ２および排気弁の開閉タイ
ミングおよびリフト量は、低速運転域と高速運転域とで
異なり、前記タイミングおよびリフト量を規定する低速
用カムＣＩおよび高速用カムＣ３の形状は各運転域での
トルクを向上するようにそれぞれ設定されている。

エンジン本体１における各気筒ＣＬの第１吸気ポートＰ
１には、該吸気ポートＰＩと共働して低速用吸気通路Ｗ
Ｌを形成するための第１吸気管１０がそれぞれ接続され
、第２吸気ボートＰ２には、該吸気ボー）Ｐ２と共働し
て高速用吸気通路ＷＨを形成するための第２吸気管１１
がそれぞれ接続される。しかも各気筒ＣＬの第１および
第２吸気管１０．１１は、エンジン本体１の気筒配列方
向に沿って長く延びるエアチャンバ１２に共通に接続さ
れる。

エアチャンバ１２のエンジン本体１側の側面下部には複
数の接続口１３が設けられ、各気筒ＣＬに対応した第２
吸気管１１は接続口１３にそれぞれ接続される。また第
１吸気管１０は、第２吸気管１１に一体的に形成された
吸気管部１４と、エアチャンバ１２に一体的に設けられ
た吸気管部１５とが相互に接続されて成る。一方の吸気
管部１５は、エアチャンバ１２のエンジン本体１とは反
対側の側面に開口した流出口１６からエアチャンバ１２
の底部を経て前記接続口１３の下方に接続口１７が位置
するように形成され、他方の吸気管部１４はその接続口
１７に接続される。

第４図を併せて参照して、エアチャンバ１２の底部には
、一方の吸気管部１５の途中に連通し得るようにして開
口部１８が設けられる。低速用吸気通路Ｗ　Ｌにおいて
、この開口部１日から吸気管部１４合経て第１吸気ボー
トＰ１に至るまでの長さは、接続口１３から第２吸気管
１１を経て第２吸気ボートＰ２に至るまでの高速用吸気
通路ＷＨの長さとほぼ同一に設定される。

低速用吸気通路ＷＬの途中すなわち第１吸気管１０にお
ける吸気管部１５の途中には、開口部１８のみを第１吸
気ボートＰ１に連通させる状態と、流出口１６のみを第
１吸気ボートＰ１に連通させる状態とを切換えて、低速
用吸気通路ＷＬの長さを変更するための通路長変更手段
１９が設けられる。この通路長変更手段１９は、吸入管
部１５の途中の開口部１８に対応する位置に配置される
切換弁２０と、その切換弁２０を駆動するためのアクチ
ュエータ２１とを含む。

第５図において、切換弁２０は、各開口部１日に対応し
て配置される複数の弁体２２を共通の駆動棒２３で連結
して構成される。弁体２２は、−対の円板２４．２４の
端縁を閉塞板２５で連結して構成され、閉塞板２５の横
断面形状は半月状に形成される。各弁体２２は、開口部
１８に対応する位置で吸気管部１５の上下両面に形成さ
れた円弧状の支持部２７で回動自在に支承され、閉塞板
２６は開口部１８を第２図で示すように塞ぐことができ
るとともに、弁体２２をその状態から９０度回動じたと
きには、吸気管部１５の流出口１６側を塞ぐことができ
る。

アクチェエータ２１は、たとえばロータリソレノイドで
あり、このアクチュエータ２１に駆動棒２３が連結され
る。しかもアクチュエータ２１はエンジン回転数が前記
第１設定回転数Ｎ１とは異なる第２設定回転数Ｎ２（た
とえばＮ２＜Ｎｌ）以下の低速運転域にあるときには弁
体２２で開口部１８を塞ぐように作動し、第２設定回転
数Ｎ２を超えた高速運転域では第６図で示すように開口
部１８を開放して流出口１６側を弁体２２で塞ぐように
作動する。

したがって低速用吸気通路ＷＬの長さは、エンジンが第
２設定回転数Ｎ２以下の低速運転域にあるときには流出
口１６から第１吸気ボートＰ１に至るまでの長い距離と
なり、エンジンが第２設定回転数Ｎ２を超えた高速運転
域に入ると、開口部１８から第１吸気ボートＰ１までの
短くかつ高速用吸気通路ＷＨとほぼ同一の長さとなる。

各第１吸気管１０における吸気管部１４の途中には、第
１吸気ボートＰ１に向けて燃料噴射弁■Ｆが配設され、
エンジンの運転状態に対応して燃料噴射弁ＶＦから第１
吸気ボー）ＰＩ内に燃料が噴射される。

次にこの実施例の作用について説明すると、先ずエンジ
ンが第２設定回転数Ｎ２以下の低速運転域にあるときに
は通路長変更手段１９により低速用吸気通路ＷＬの長さ
が長くなっているので、吸気慣性効果増大によりトルク
が向上する。またエンジンが第２設定回転数Ｎ２とは異
なる第１設定回転数Ｎ１以下の低速運転域にあるときに
は弁作動変更機構６により第２吸気弁Ｖ２の作動が休止
され、第１吸気弁■１のみが開閉作動する。この際、第
１吸気弁■１の開閉タイミングおよびリフトｆｆｉを低
速運転域に対応したものに設定しておくことによりさら
にトルクが向上する。

エンジンが第２設定回転数Ｎ２を超えた高速運転域に入
ると、通路長変更手段１９の働きにより、低速用吸気通
路ＷＬの長さは、高速用吸気通路ＷＨとほぼ同一の長さ
まで短くなり、その長さは高速運転域に対応した適切な
長さに設定されているので、高速域でも吸気の充填効率
を高めてトルクを向上することができる。さらにエンジ
ンが第１設定回転数Ｎ１を超えた高速運転域に入ると、
弁作動変更機構６により各ロッカアームＡ１〜Ａ３が連
結され、第１および第２吸気弁Ｖｌ、Ｖ２がともに高速
用カムＣ３の形状に対応したタイミングおよびリフトｉ
で開閉作動して、高出力を得ることができる。

このような作用によるエンジンの出力ＰおよびトルクＴ
への影響を図示すると、第７図で示すようになる。この
第７図において、ＡＴ、ＢＴ、ＣＴはトルク特性を示し
、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰは出力特性を示すものである。

この第７図で明らかなように、出力Ｐについては、第２
設定回転数Ｎ２および第１設定回転数Ｎ１で出力特性が
切替わり、特に第１設定回転数Ｎ１を超える高速運転域
での出力向上を果たすことができる。またトルクＴにつ
いては、第２設定回転数Ｎ２以下の運転域、第２設定回
転数Ｎ２を超えて第１設定回転数Ｎ１以下の運転域、お
よび第１設定回転数Ｎ１を超える運転域でそれぞれピー
クを有するようにして、トルクＴの落込みを極力抑制し
、低速運転域から高速運転域にわたる広い運転域でトル
クの向上を果たすことができる。

以上の実施例では、第１設定回転数Ｎｌ＞第２設定回転
数Ｎ２としたが、第２設定回転数Ｎ２＞第１設定回転数
Ｎ１となるようにしてもよい。また低速用吸気通路ＷＬ
の長さを大、小に切換えるようにしたが、吸気断面積を
大、小に切換えるようにしてもよい。

Ｃ０発明の効果 以上のように本発明によれば、動弁機構には、エンジン
の第１設定回転数以下の低速運転域に対応した作動態様
で吸気弁を開閉駆動する状態と第１設定回転数を超える
高速運転域に対応した作動態様で吸気弁を開閉駆動する
状態とを切換可能な弁作動変更手段が設けられ、吸気通
路には、その長さあるいは吸気断面積を第１設定回転数
とは異なる第２設定回転数以下の低速運転域では長くあ
るいは小さくかつ第２設定回転数を超える高速運転域で
は短くあるいは大きく変更する通路長変更手段が設けら
れるので、エンジンの広い運転域にわたってトルクの向
上を果たすことができるとともに、トルク特性変化時の
トルクの落込みを少なくして滑らかな運転が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は要
部平面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図は
第２図の■矢視拡大図、第４図は第１図のＩＶ−ＩＶ線
断面図、第５図は切換弁の斜視図、第６図は通路長変更
手段が作動した状態を示すための第２図に対応した断面
図、第７図はエンジン出力特性図である。 １・・・エンジン本体、２・・・動弁機構、６・・・弁
作動変更機構、１９・・・通路長変更機構、Ａ１−Ａ３
・・・弁開閉駆動部材としてのロッカアーム、Ｃ１・・
・低速用カム、Ｃ３・・・高速用カム、Ｈｌ、Ｈ２・・
・吸気弁口、Ｖｌ、Ｖ２−・・吸気弁、ＷＨ。 ＷＬ・・・吸気通路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン本体に設けられた吸気弁口に吸気通路が
   接続され、吸気弁口には動弁機構により開閉駆動される
   吸気弁が配設されるエンジンの吸気制御装置において、
   動弁機構には、エンジンの第１設定回転数以下の低速運
   転域に対応した作動態様で吸気弁を開閉駆動する状態と
   第１設定回転数を超える高速運転域に対応した作動態様
   で吸気弁を開閉駆動する状態とを切換可能な弁作動変更
   手段が設けられ、吸気通路には、その長さあるいは吸気
   断面積を第１設定回転数とは異なる第２設定回転数以下
   の低速運転域では長くあるいは小さくかつ第２設定回転
   数を超える高速運転域では短くあるいは大きく変更する
   通路長変更手段が設けられることを特徴とするエンジン
   の吸気制御装置。
2. （２）前記動弁機構は、吸気弁の作動態様を相互に異に
   する低速用カムおよび高速用カムを有し、弁作動変更機
   構は、第１設定回転数以下の低速運転域では低速用カム
   に吸気弁を連動させるとともに第１設定回転数を超える
   高速運転域では高速用カムに吸気弁を連動させるべく構
   成されることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載のエンジンの吸気制御装置。
3. （３）エンジン本体には、１気筒につき複数の吸気弁が
   配設され、動弁機構および弁作動変更機構は、第１設定
   回転数以下の低速運転域で一部の吸気弁を閉弁休止させ
   るべく構成されることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項または第（２）項記載のエンジンの吸気制御装置
   。
4. （４）前記動弁機構は、カムの回転に連動して吸気弁を
   開閉駆動すべく並列された複数の弁開閉駆動部材を備え
   、弁作動変更手段は、それらの弁開閉駆動部材を相互に
   連結する状態と連結状態を解除する状態とを切換可能に
   構成されることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   、第（２）項または第（３）項記載のエンジンの吸気制
   御装置。