JPS631715A - 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） 本発明はいわゆるボンピングロスを低減するようにした
エンジンの吸気装置の改良に関する。

（従来技術およびその問題点） エンジンの吸気装置のうち、特開昭５８−２３２４５号
公報に見られるように、吸気ボートを開閉する吸気弁の
他に、吸気通路の吸気ボート上流側にタイミングバルブ
を設け、このタイミングバルブを吸気下死点（Ｂ　Ｄ　
Ｃ）よりも早い時期に閉じるようにしてポンピングロス
を低減するようにしたものがある。すなわち、燃焼室内
への吸気の充填を吸気行程の途中で終らせ、その分スロ
ットル弁の絞り度合を小さくてすむようにして、吸気抵
抗の低減を図ろうとするものである。

しかしながら、この種のものでは、圧縮行程におけるピ
ストンの有効ストロークが短縮されるため、圧縮温度が
低下し、この結果燃焼性が悪化するという問題を有して
いる。

この問題に対して、燃焼室内にガス流動（乱れ）を生成
させ、これによって燃焼性の゛改善を図ることが有効で
あると考えられる。

しかしながら、上記の吸気装置では、吸気行程の途中で
吸気の充填をやめる、つまり吸気の期間が短く、しかも
吸気の充填が吸気行程の途中までに限られるため、単に
偏心ボート、ヘリカルボート等のスワール生成手段を設
けただけでは十分なガス流動が得にくい。また、このよ
うなスワール生成手段において、その吸気ボートの径を
小さくして吸気の流速を高めるとした場合には、逆に吸
気抵抗が増大する結果となって、ボンピングロス低減に
とって好ましくない。

そこで、本発明の目的は、通常のスワール生成手段等、
燃焼室内にガス流動を生成する手段とは別の手段を講じ
て燃焼室内にガス流動を生成するようにしたエンジンの
吸気装置を提供することにある。

（問題点を解決するだめの手段、作用）本発明は、吸気
タイミングに着目し、この吸気タイミングの開始時期を
吸気上死点（ＴＤＣ）より遅くさせ、その際に燃焼室内
において生ずる脈動を利用して吸気の流速を高め、これ
によって燃焼室内にガス流動を生成するようにしたもの
である。

すなわち、具体的には、 エンジンの燃焼室に開口され、エンジンの回転に同期し
て開閉する吸気ボートと、 該吸気ボート上流の吸気通路に設けられ、所定のタイミ
ングでで無通路を開閉するタイミングバルブとを有し、 前記吸気ボートと前記タイミングバルブとで決定される
有効開弁期間の閉弁タイミングが吸気下死点よりも早い
時期に設定されたエンジンの吸気装置を前提として、 前記有効開弁期間の開弁タイミングが吸気上死点よりも
遅く設定されている、 構成としである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。

第１図及び第２図において、１は４気筒のエンジン本体
で、エンジン本体ｌはシリンダブロック２、シリンダヘ
ッド３等で構成され、シリンダブロック２に形成されて
いる４つのシリンダポア４には夫々ピストン５が往復動
自在に嵌挿されて、このピストン５の上方空間が燃焼室
６とされている。

燃焼室６には、吸気ボート７及び排気ボート８が開口さ
れ、吸気ボート７には吸気弁９が配設され、排気ボート
８には排気弁１０が配設されている。またシリンダヘッ
ド３には燃焼室６に臨ませて点火プラグ１１が取付けら
れている。

各気筒の吸気通路１２には吸気マニホルド１３が接わり
されこの接続部付近に燃料噴射ノズル１４−が取付けら
れると共に各吸気通路１２は上流で合流して共通吸気通
路１５とされている。共通吸気通路１５の上流端にはエ
アクリーナ１６が配設され、エアクリーナ１６の下流側
には、順に吸気流量を計量するエアフローメータ１７と
、吸気系テ生じた負圧波を反転させるための一定の容積
を有する容積部１８とスロットル弁１９とが設けられて
いる。また、共通吸気通路１５には、スロットル弁１９
の下流において、気筒配列方向に延びる断面円形の弁室
２０が形成されており、弁室２０には４つのボート２１
が気筒配列方向に間隔を置いて開口され、各ボート２１
が各気筒への吸気通路９に接続されている。そして、弁
室２０には第３図にも示すように、有底筒体からなる回
転弁体２２が回転自在に嵌挿されて、回転弁体２２の一
端開口から吸気が供給されるようになっており、この回
転弁体２２と弁室２０とでロータリバルブ２３が構成さ
れている。このロータリバルブ２３については後に詳し
く説明する。また、各吸気通路９と共通吸気通路１５と
は上記ロータリバルブ２３をバイパスするバイパス通路
２４で連通されており、このバイパス通路２４の上流端
は、ロータリバルブ２３とスロットル弁１９との間にお
いて、共通吸気通路１５に接続されている。このバイパ
ス通路２４と各吸気通路９との間にはバイパス弁２５が
設けられ、各バイパス弁２５は共通軸２６で連結されて
、アクチュエータ２５ａによって開閉動作が行われるよ
うになっている。

前記ロータリバルブ２３について説明すれば、前記回転
弁体２２の周壁には４つの開口２７が前記、ｔ’−ト２
１に対応して設けられている０本例テは気筒４の点火が
第１図中右側より左側へ順次１番気筒４ａ、２番気筒４
ｂ、３番気筒４ｃ、４番気筒４ｄとすると、１→３→４
→２番気筒の順すなわち４ａ→４ｃ→４ｄ→４ｂの順で
行われるようになっており、この点火順序の関係から第
１及び第４気筒の開口２７に対して、第２及び第３気筒
の開口２７とが回転弁体２２の周回り方向１８０°の位
相差をもって形成されている。そして回転弁体２２の回
転軸２２ａは、第１図に示すように、進角機構２８を介
してプーリ２９と接続されている。すなわち、プーリ２
９は、エンジン出力軸（クランク軸）３０の突出端部に
取付けられた駆動プーリ３１とベルト３２を介して連係
されている０本例では、上記プーリ２９と駆動プーリ３
１とは同じ径を有しており、従って、両者は同じ速度で
回転するようになっている。

前記進角機構２８は、プーリ２９の回転軸２９ａの端部
に取付けられた第１のヘリカルギア３３と、この第゛ｌ
のヘリカルギア３３に対向して設けられ、回転弁体２２
の回転軸２２ａの端部に取付けられた第２のヘリカルギ
ア３４と１両ヘリカルギア３３．３４に噛合する調整駒
３５とから概略構成されている。上記調整駒３５は第１
のヘリカルギア３３及び３４との噛合位置をロータリバ
ルブ２３の回転軸方向に変更できるようになっており、
調整駒３５が上記軸方向に移動して噛合位置が変化する
と、ヘリカルギア３３．３４との相対回転位置が変わり
、これによって、進角量が変化するようになっている。

この調整駒３５の軸方向の位置調整は、アクチュエータ
３６により行われる。

第１図に示す符号４０は、コントロールユニットで、こ
のコントロールユニット４０にはアクセル操作量を検出
するアクセルセンサからのエンジン負荷信号と、クラン
ク角センサからのエンジン回転数信号とが入力され、コ
ントロールユニット４０からはバイパス弁用アクチュエ
ータ２５ａと調整駒用アクチュエータ３６とに夫々制御
信号が出力される。

以下にコントロールユニット４０による両アクチュエー
タ２５ａ、３６の制御（バイパス弁２５の開閉制御、ロ
ータリバルブ２３の進角制御）について説明する。

バイパス弁２５は軽負荷域では閉じられ、高負荷域では
開かれるようになっており、したがって軽負荷域ではバ
イパス通路２４が遮断されて、燃焼室６はロータリバル
ブ２２を介して大気と連通されるようになっている。そ
して、ロータリバルブ２３は、吸気下死点（ＢＤＣ）よ
りも早く閉じるように設定されており、その閉弁タイミ
ングは、エンジン回転数が低回転になるほど早目に閉じ
るようにされている。−方、吸気弁９の開弁タイミング
は、本実施例では、第４図に示すように、吸気上死点（
ＴＤＣ）よりも遅く開くように設定されており、この吸
気弁９が開き始めた後、ロータリバルブ２３が閉じるま
での期間が吸気通路１２を開成する開弁期間となってい
る。すなわち、この有効開弁期間の開弁タイミングは、
吸気上死点（ＴＤＣ）よりも遅く、また閉弁タイミング
は吸気下死点（Ｂ　Ｄ　Ｃ）よりも早く設定されて、こ
の期間内に燃焼室６内への吸気の充填が行われるように
なている。つまり、燃焼室６に供給する吸気充填量は、
スロットル弁１９の絞り度合と上記有効開弁期間とで規
制され、その充填が吸気上死点（ＴＤＣ）から吸気下死
点（Ｂ　Ｄ　Ｃ）の吸気行程のうち上記有効開弁期間内
において行われるようになっている。

このことから、先ず、スロットル弁１９の絞り度合だけ
で吸気の充填量を制御するエンジン（ロータリバルブ２
３の無いエンジン）に比べて、スロットル弁１９の絞り
度合を相対的に小さくすることができるため、吸気抵抗
が低減されてボンピングロス低減効果が得られることと
なる。

一方、上記有効開弁期間の開弁タイミングは吸気弁９に
より吸気上死点（ＴＤＣ）よりも遅くなされるため、吸
気上死点（ＴＤＣ）から吸気弁９が開くまでの間におい
て、燃焼室６内に負圧が生成され（第５図実線Ａ）、吸
気弁９を挟んで燃焼室６と吸気通路１２との間に圧力差
が生ずることとなる。そして、この差圧により、燃焼室
６内へ流入する吸気の流速が高められ、このため、燃焼
室６内にガス流動（乱れ）が生成されて、このガス流動
により燃焼性の改善が図られることとなる。尚、第５図
中−点鎖線Ｂはロータリバルブ２３の無い通常のエンジ
ンの特性線である。また、排気弁ｌＯとのオーバラップ
期間が短縮あるいは無くなるため、排気系からの排気ガ
スの還流あるいは吹き抜けが抑えられる。

以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明はこれに
限定されることなく、以下の変形例を包含するものであ
る。

（１）第６図に示すように前記有効開弁期間をロータリ
バルブ２３の開弁期間で規定するものであってもよい。

（２）前記有効開弁期間の開弁タイミングを低負荷域で
は、例えば第５図に示すようにタイミング１からタイミ
ング２へ遅らせるものであってもよい。これにより前述
した差圧が大きくされて、強い乱れを生成することがで
きる。

（３）ロータリバルブの開弁期間と吸気弁の開弁期間と
がオーバラップする前記有効開弁期間を負荷が大きくな
る程長くして、これにより負荷制御を行うようにしたも
のに対して適用してもよい。

（４）エンジンとしてロータリピストンエンジンに対し
て適用してもよい。

（５）燃焼室内のガス流動を高める手段として、偏心ボ
ート、ヘリカルボート、吸気ボートを気筒の接線方向に
指向させたハイスワールボート等のスワール生成手段を
併用するものであってもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明にょれｔｆ、ボ
ンピングロスを低減するために、有効開弁期間の閉弁タ
イミングを吸気下死点（ＢＤＣ）より早くした場合の圧
縮温度低下に伴う燃焼性悪化を、吸気上死点より後に吸
気を開始することにより吸気行程初期に燃焼室内に生ず
る脈動を利用して吸気の流速を高め、燃焼室内にガス流
動を生成することにより改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体系統図、第２図は本発明
の実施例が適用されたエンジン本体の縦断面図、 第３図はロータリバルブの構成要素である回転弁体の拡
大斜視図、 第４図は吸気弁とロータリバルブとのバルブタイミング
を示す図。 第５図は吸気行程における燃焼室内圧力を示す図、 第６図は吸気弁とロータリバルブとのバルブタイミング
の変形例を示す図である。 ｌ：エンジン本体 ６：燃焼室 ７：吸気ボート ９：吸気弁 １２：吸気通路 ２２：回転弁体 ２３：ロータリバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの燃焼室に開口され、エンジンの回転に
   同期して開閉する吸気ボートと、 該吸気ボート上流の吸気通路に設けられ、所定のタイミ
   ングで吸気通路を開閉するタイミングバルブとを有し、 前記吸気ボートと前記タイミングバルブとで決定される
   有効開弁期間の閉弁タイミングが吸気下死点よりも早い
   時期に設定されたエンジンの吸気装置において、 前記有効開弁期間の開弁タイミングが吸気上死点よりも
   遅く設定されている、 ことを特徴とするエンジンの吸気装置。