JPS6338620A - 内燃機関とその運転の方法 - 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、内燃機関、特に各シリンダが独立に操作され
る弁を有する吸気ボー１へを備える機関に関する。

発明の背景 本発明の一側面によると、シリンダ当り２つの吸気ポー
トと、該２つの吸気ボー１〜におけるポペット弁と、該
ポペット弁を作動するカムと、他の該弁に対して１つの
識弁の作動を位相変位する装置とを備え、これにより、
大きい空気流間の状態では該弁が一緒に開放し、一方、
漸進的に低下する空気流間の状態の下では１つの弁がサ
イクル中で遅れて開放する様に漸進的に遅延され、位相
変位の程度がシリンダからの充填１！１の部分的なす［
除を可能にすることによって体積効率を劣化するために
吸入ストローク後に充分な時間にわたって開放したまま
であるのを該１つの弁に許容し、これにより、空気の吸
気マニホールドの任意の絞りに独立にエンジンのパワー
出力の調節を可能にする内燃礪関が提供される。

本発明の第２側面によると、シリンダ当り２つの吸気ポ
ート、該２つの吸気ポートのポペット弁と、該ポペット
弁を作動するカムと、他の該弁に対して１つの該弁の作
動を位相変位する装置とを備える型式の内燃開開の運転
方法が提供され、該方法では、大きい空気流間の状態で
該弁が一緒に開放され、一方、漸進的に低下する空気流
間の状態の１ζで１つの該弁がサイクル中でばれて開放
する様に漸進的に遅延され、位相変位の程度がシリンダ
からの充填量の部分的な排除を可能にづ−ることによっ
て体積効率を劣化するために吸入ストローク後に充分な
時間にわたって開放したままであるのを該１つの弁に許
容し、これにより、空気の吸気マニホールドの任意の絞
りに独立にエンジンのパワー出力の調節を可能にする。

体積効率を改善スるためにシリンダ当り２つの吸気ポー
トを設けることは、従来提案された。効率にお（〕るこ
の改清は、−ｉ大ぎいカーテン面積、即ち弁開放横断面
によって生じる一層良好な呼吸と、弁の開放Ｊ３よび開
鎖の位相中のカーテン面積の一層急速な変化比率との結
果である。これ等の利点は、高負荷の下での同時の吸気
弁の開放が体積効率の最大化を生じるため本発明のエン
ジンで達成される。

また、吸気ポートの絞りに頼る代りに吸気弁の閉鎖時間
の制御によって低負荷における空気ボンピング損失を回
避するのが可能なことが従来技術で実証される。吸気弁
が吸入スト【」−り中に早期に閉じられれば、体積効率
は、充填量を制限することによって劣化されるが、ボン
ピング損失は、遭遇されない。同様に、吸気弁が吸気充
填量の部分的な排出を可能にする様に下死点後に充分に
長く開放したままになるのを許容されれば、再度、体積
効率は、劣化される。従来、該遅延開鎖は、同一の弁に
作用づる２つのカムの使用によって試みられ、１つのカ
ムは、弁の開放を制御し、他のカムは、弁の閉鎖を制御
し、開放用カムのタイミングは、固定され、他のカムは
、可変事象タイミングを達成するために可変である。

本発明は、吸気マニホールドを絞ることなくパワー出力
の制御を可能にし、従って、低負夕１におけるエネルギ
損失の主な原因であるボンピング損失を低減することに
よって低負荷状態の下で著しく増大される燃１３１経流
を可能にする。

シリンダ当り２つの吸気ボー１−を有するエンジンにお
いて、１つの吸気ポートが大きい空気流間を要するとき
にのみ、即ち高速度および／または高ｆ１荷（充填密度
）の状態においてのみ、該状態の下で空気流間を最大限
にする様に操作されるのをＹ＋容１］能なことが更に提
案された。部分負荷および／または低速度の下の様な小
さい空気流間の要件の丁では、後者のポートは、燃焼効
率を改迎する様に他のポートを経て取入れられる充ｈＪ
ｔ　ｆｆｌに増大する空気速度および乱流を生じさＵ゛
るため、成る態様で遮断される。

ポートの１つを遮断する従来の提案（よ、バタフライ弁
の８ｔな二次弁のボー１−での使用、または部分負荷Ｊ
３よび／または低速度にＪ３いて永続′的に閉鎖して弁
を維持する様にポペット弁開放機構の不作動のいずれか
に依存する。これ等の制御方法の両者は、オン／オフ方
策を包含し、成る時点では、単一ボー１〜運転から２ポ
ート運転へまたはこの反対に転換ザることが必要Ｃある
。該転換が単一ポート運転および２ポート運転のトルク
曲線の間の交差点以外において行われれば、運転者に受
入れ不能である急激で穎苫な動きが生じる１、従って、
複雑で精巧な制御技法は、特に、２゛つのトルク曲線の
間の交差エンジン速度がそれ自体負荷依存であることに
鑑みて、該急激な動きを回避するために採用されねばな
らない。この急激な動きは、転換が運転者によってなさ
れる要求に出来るだけ迅速に応答するために急速に実施
されねばならないことによって一層激しくなる。例えば
、運転者が追い越すためにアクレルを急に押下げれば、
１ポート運転から全負荷運転への転換が瞬間的でなけれ
ばならないことは、肝要である。

本発明では、低負荷での大きい空気速度（これは燃焼効
率を改善する）および高負荷での最大充填ｚｈ　＜これ
は体積効率を最大限にする）の利点は、２つの吸気弁の
操作の位相にＪ３　＆Ｊる漸進的な変更によって達成さ
れると共に、２つの異なる運転上−ドの間の転換のｌζ
めの復雑な制御装置の必要を排除する。

更に別の従来技術の提案は、最大負荷条件下で吸気充１
ａｆｆｉを最大限にするために２つの吸気ポートの開放
および開鎖の時間を位相変位することであり、吸気ポー
　トの位相は、速度の関数として微細にＪｉｉｌ調され
る。２つの弁の間の位相変位を行う機構は、代表的に３
０’のクランク角度の限られた角度の１箇のみを与える
ことが必要であり、エンジン速度の関数として体積効率
を最大化する方向へ操作づるのに役立つ。本発明では、
代表的に９０°以上のクランク角度のかなり人きい位相
変位が必要Ｃあり、位相変位機構は、部分負荷制御のた
めに吸気充填Ｔ・−を低減する様に体積効率を低下する
方向へ作用ｔ！ねばならない。

本発明は、添付図面を参照して例として下記に更に説明
される。

実施例 図面は、２本が実線であり他の２本が点線である４本の
グラフを示す。（１，２）で示される点線は、部分負荷
運転のために相互に対して完全に位相を変位される際の
クランク角度の関数として個々の弁の開放断面積を示す
。上述の実施例の場合には、第１弁のタイミングは、固
定され、従って、グラフ（■１）は、移動不能である。

他方、グラフ（■２）における矢印は、第２弁のタイミ
ングがグラフ（■１）との一致からグラフ（Ｖ２）の図
示の位置へ可変であることを示す。

他の理由のため、例えば吸気弁と排気弁との重なりを変
更するため、弁（ｖｌ）のタイミングを変更することは
望ましいが、これは、本発明で企図される位相の変位に
厳密には該当しない。

高いピークを有する実線は、双方の吸気弁が同時に開閉
される際の組合わされる有効な弁開放面積をクランク角
度の関数として示す。他の実線は、弁が位相を変位され
る際の組合わされる弁開放面積を示ず。

全負荷条件の下では、弁の間に位相の差異は存在せず、
これは、吸気充填を最大限にする様に一層大きい開放面
積を生じる。双方の弁は、逆流を許容しない様に全部の
充１眞吊を１Ｉｌｌ捉するために下死点（ＢＤＣ＞１に
短時間で閉鎖される。実線のグラフが一致する２本の点
線のグラフの和の結果であるため、実線のグラフの傾斜
は、グラフ（Ｖｌ、Ｖ２）のいづれの傾斜よりも急であ
る。

１つの弁のみがこの変化率を達成りるために使用されれ
ば、カム軸および弁駆動機構での応力が大きく、一層大
きな最大開放面積が得られるだけではなく弁が作動カム
の所与の傾斜に対して一層迅速に開放可能なことは、二
弁システムの利点である。

部分負荷の際、組合わゼの開放横断面は、グラフ（Ｖｌ
、Ｖ２）の面積が同位相で合計されないので、同様な大
きい最大面積を達成しない。最初に、グラフ（Ｖｌ）の
みが組合わせの開放横断面に寄与し、従って、グラフ（
Ｖｌ）および部分負荷の組合わＩのグラフの上昇曲線は
、一致する。

同様に、組合わせの部分負荷グラフの降下曲線は、この
とき第１弁が閉じていることにより、グラフ（■２）に
一致する。従゛つて、部分負荷中の總てのときにＪ３い
て、開放横断面は、このとき望ましい絞りを弁に生じさ
せる様に低減され、乱流および燃焼効率を改？１しこれ
により可燃成分の少い燃焼を扶助する充填速度を増大す
る。また、部分負荷曲線は、１．３ＤＣを越えて長く延
びる様に認められ、正に、圧縮ストロークの上死点（Ｔ
　Ｉ）　Ｃ）に殆達し得る。従って、充填量は、部分的
に排出され、位相の変位は、燃焼のために保持される全
体の充填量の割合を制御する。

排出された充填量は、吸気マニホールドへ戻されるが、
多シリンダエンジンにお（′ｊる様にシステムから完全
に排除される恐れがなく、点火順序で次のシリンダによ
って吸入される。換言すれば、充Ｉａ量は、再循環され
、部分負荷では、この態様での吸気充填量の予熱によっ
て生じる重大な問題は、存在しない。この態様での充填
量の循環は、燃料が点火に先立って一層良好に気化され
て混同される点でも有益である。

第２弁が圧縮スト【」−りにおいて遅れて閉じられるた
め、圧縮比は、低減される。この理由により吸気マニホ
ールドに受入れ可能な程度の体積を保持するため、体積
効率を制御するのに使用可能な吸気弁の遅延開鎖の程度
に限界が存在する。従って、例えば気化器のバタフライ
弁の使用によって吸気マニホールドに幾分かの絞りを保
持することは望ましいが、本発明は、部分負荷運転中に
紅験されるボンピング損失の著しい低減を達成可能であ
る。

ｙ１縮の終りにおける間隙体積を低減することによって
圧縮比が変更されるのを可能にするＭ４造にＪ、り遅延
される吸気弁閉鎖の圧縮比への作用に反作用することは
、可能である。多くの提案は、該可変圧縮を達成するた
めになされたが、好適な方法（よ、人９兆部の軌跡が変
更されるのを可能にするクランキング機構を使用するこ
とである。

図面の２本の実線は、２つの吸気弁の位相を変更するこ
とによって達成される極値のみを示し、実際Ｅ、位相は
、これ等の極値の問（・連続的に変化する。漸進的な変
化は、運転者がエンジンの運転の方法にＪ３１Ｊる変化
に気付かないと共に、複雑な機構が従来技術の場合の様
にエンジン運転の異なる明確なモードの間の変更に必要
であるのではないことを意味する。

シリンダ当り２つの吸気弁を有するエンジンは、それ自
体公知であることが認められ、従って、エンジンの配置
および弁操作機構を述べることは、本発明の関係におい
て必要でないと思われる。

弁は、同一カム軸または異なるカム軸に装着され相互に
対して位相変位可能なカムによって操作されてもよく、
またはカムは、位相変位機構によって弁に作用してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

図面は、クランク角度に対する吸気ポートの開放横所面
を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダ当り２つの吸気ポートと、該２つの吸気
   ポートのポペット弁と、該ポペット弁を作動するカムと
   、他の該弁に対する１つの該弁の作動を位相変位する装
   置とを備え、これにより、大きい空気流量の状態におい
   て、該弁が、一緒に開放し、一方、漸進的に低下する空
   気流間の状態の下で、１つの該弁が、サイクル中で遅れ
   て開放する様に漸進的に遅延され、位相変位の程度が、
   前記シリンダからの充填量の部分的な排除を可能にする
   ことによつて体積効率を劣化する様に吸入ストローク後
   の充分な時間にわたつて開放したままであるのを該１つ
   の弁に可能にし、これにより、空気の吸気マニホールド
   における任意の絞りに独立に機関のパワー出力の調節を
   可能にする内燃機関。
2. （２）シリンダ当り２つの吸気ポートと、該２つの吸気
   ポートのポペット弁と、該ポペット弁を作動するカムと
   、他の該弁に対する１つの該弁の作動を位相変位する装
   置とを備える型式の内燃機関の運転の方法において、前
   記弁が、大きい空気流量の状態において一緒に開放し、
   一方、１つの該弁が、漸進的に低下する空気流量の状態
   の下でサイクル中において遅れて開放する様に漸進的に
   遅延され、位相変位の程度が、前記シリンダからの充填
   量の部分的な排除を可能にすることによつて体積効率を
   劣化する様に吸入ストローク後の充分な時間にわたつて
   開放したままであるのを該１つの弁に可能にし、これに
   より、空気の吸気マニホールドにおける任意の絞りに独
   立に前記機関のパワー出力の調節を可能にする方法。