JP2632207B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１） 産業上の利用分野 本発明は、燃焼室に臨んで機関本体に設けられる第１
および第２吸気弁口を開閉可能な第１および第２吸気弁
が機関本体に配設され、第１および第２吸気弁には、機
関の低速運転と高速運転とで作動状態を変化可能な動弁
装置が連結される内燃機関の吸気装置に関する。

（２） 従来の技術 従来、かかる装置は、たとえば特開昭61−252832号公
報等により公知である。

（３） 発明が解決しようとする課題 ところで、上記従来のものでは、機関低速運転時には
両吸気弁を低速運転に対応した作動態様で作動させると
ともに吸気通路面積をスワール制御弁で小さくしてスワ
ール効果を発揮させることにより低速運転でも燃費低減
を図り、また機関高速運転時には両吸気弁を高速運転に
対応した作動態様で作動させるとともに吸気通路面積を
スワール制御弁で大きくして充填効率の向上により出力
増大を図るようにしている。

ところが上記従来のものでは、低速運転時に一方の吸
気弁口に通じる吸気ポートをスワール制御弁により遮断
して他方の吸気弁口のみから混合気を燃焼室に導入する
ことによりスワール効果が得られるようにしているが、
一方の吸気弁口を開閉可能な吸気弁は低速運転に対応し
た作動態様で開閉作動しており、燃焼室に通じる一方の
吸気弁口がそのように開閉すると燃焼室内のスワールが
乱されることになる。しかも混合気の燃焼室への吸気制
御に実質的に何の関与もしていない前記一方の吸気弁を
開閉作動するので、その分だけ駆動力が増えることにな
る。さらに、上記従来のものでは吸気ポートに配設され
たスワール制御弁がバタフライ式弁であり、全開状態で
吸気通路内に弁体が存在するので高速運転時には該スワ
ール制御弁により吸気抵抗が増え、出力向上の阻害因子
となる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
低速運転時に燃焼室でのスワール発生に悪影響が及ぶこ
とを回避しながら駆動力低減を図り、しかも高速運転時
には吸気抵抗の低減を可能とした内燃機関の吸気装置を
提供することを目的とする。

B.発明の構成 （１） 課題を解決するための手段 本発明によれば、機関本体には、第１および第２吸気
弁口にそれぞれ通じる第１および第２吸気ポートが設け
られ、第１吸気ポートには、機関の低速運転時に第１吸
気弁口に混合気を螺旋状に導くべき位置と機関の高速運
転時に第１吸気ポートを全開にすべく該第１吸気ポート
の壁面側に回動する位置との間で回動可能は可変ウイン
グが配設され、動弁装置では、機関低速運転時に第２吸
気弁を休止もしくはほぼ休止させながら第１吸気弁を低
速運転に対応した作動態様で作動させる状態と、機関高
速運転時に第１および第２吸気弁を高速運転に対応した
作動態様で作動させる状態とを切換可能に構成される。

（２） 作用 上記構成によれば、機関の低速運転時には第２吸気弁
が休止もしくはほぼ休止するとともに第１吸気弁が低速
運転に対応した作動態様で開閉作動し、しかも可変ウイ
ングが第１吸気弁口に混合気を螺旋状に導くべき位置ま
で回動するので、第１吸気ポートから第１吸気弁口を経
て比較的高速でかつ旋回しながら燃焼室内に混合気が導
入され、この際、第２吸気弁が休止もしくはほぼ休止し
ているので燃焼室でのスワール発生に悪影響が及ぶこと
はなく、第２吸気弁を休止する分だけ駆動力が減少す
る。また機関の高速運転時には第１および第２吸気弁が
高速運転に対応した作動態様で開閉作動し、第１および
第２吸気ポートから第１および第２吸気弁口を経て燃焼
室内に比較的大量の混合気が導入されることになり、し
かも可変ウイングは第１吸気ポートの壁面側に回動して
いるので、該可変ウイングにより吸気抵抗の増加は小さ
く抑えられる。

（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、この車両搭載用
DOHC型多気筒内燃機関では、シリンダブロック１内に複
数のシリンダ２が直列に並んで設けられ、機関本体Ｅを
構成すべくシリンダブロック１の上端に結合されるシリ
ンダヘッド３と、各シリンダ２に摺動可能に嵌合される
ピストン４との間には燃焼室５がそれぞれ画成される。
またシリンダヘッド３には、各燃焼室５の天井面を形成
する部分に、第１および第２吸気弁口6a,6bならびに第
１および第２排気弁口7a,7bが設けられる。一方、シリ
ンダヘッド３には、該シリンダヘッド３における一方の
側面に開口端を共通にして開口される第１および第２吸
気ポート8,9が穿設されており、両吸気ポート8,9はほぼ
直線状に延びて第１および第２吸気弁口6a,6bに連な
る。また第１および第２排気弁口7a,7bはほぼ直線状の
第１および第２排気ポート10,11に連なり、両排気ポー
ト10,11はシリンダヘッド３の他方の側面に共通に開口
する。

シリンダヘッド３の各シリンダ２に対応する部分に
は、第１および第２吸気弁口6a,6bをそれぞれ開閉可能
な第１および第２吸気弁12a,12bと、第１および第２排
気弁口7a,7bをそれぞれ開閉可能な第１および第２排気
弁13a,13bとを案内すべく、一対ずつ２組のガイド筒14
…がそれぞれ嵌合、固定されており、それらのガイド筒
14…から上方に突出した各吸気弁12a,12bおよび各排気
弁13a,13bの上端にそれぞれ設けられる鍔部15…と、シ
リンダヘッド３との間には弁ばね16…がそれぞれ縮設さ
れ、これらの弁ばね16…により各吸気弁12a,12bおよび
各排気弁13a,13bは、上方すなわち閉弁方向に付勢され
る。

第１吸気ポート８には、可変ウイング17が回動可能に
配設される。この可変ウイング17は、シリンダヘッド３
に回動可能に支承された軸18に基端が固着されるもので
あり、軸18には駆動モータＭが連結される。而して可変
ウイング17は、機関の低速運転時に第１吸気弁口6aに混
合気を螺旋状に導くべき位置（第２図の鎖線で示す位
置）と機関の高速運転時に第１吸気ポート８を全開にす
べく第１吸気ポート８の壁面側に回動する位置（第２図
の破線で示す位置）との間で回動可能なものであり、駆
動モータＭは、機関の運転状態に応じて可変ウイング17
が上述の位置となるように軸18を回動駆動する。

各吸気弁12a,12bには、機関の運転状態に応じた作動
態様で作動せしめられるべく吸気弁側動弁装置19が連結
され、各排気弁13a,13bには、機関の運転状態に応じた
作動態様で作動せしめられるべく排気弁側動弁装置20が
連結される。

第３図および第４図を併せて参照して、吸気弁側動弁
装置19は、機関のクランク軸（図示せず）から1/2の減
速比で回転駆動されるカムシャフト21と、カムシャフト
21に設けられる低速用カム22、高速用カム23および休止
用カム24と、カムシャフト21と平行にして固定配置され
るロッカシャフト25と、ロッカシャフト25に枢支される
第１駆動ロッカアーム26、自由ロッカアーム27および第
２駆動ロッカアーム28と、各ロッカアーム26,27,28間に
設けられる油圧式連結切換手段29とを備える。

カムシャフト21には第１吸気弁12aに対応した位置に
低速用カム22が、第２吸気弁12bに対応した位置に休止
用カム24が、また両カム22,24間に高速用カム23がそれ
ぞれ一体化される。低速用カム22は機関の低速運転時に
対応した形状を有するものであり、ベース円部22aと該
ベース円部22aから半径方向外方に突出した高位部22bと
を有する。また高速用カム23は、機関の高速運転時に対
応した形状を有するものであり、ベース円部23aと、前
記高位部22bよりも突出量および中心角範囲を大として
ベース円部23aから突出した高位部23bとを有する。さら
に休止用カム24は、ベース円部24aと、該ベース円部24a
から半径方向外方にわずかに突出する高位部24bとを有
するが、高位部24bは、第２吸気弁12bを実質的に休止状
態と判断し得る程度にわずかに開弁作動させる程度の突
出量および中心角範囲を有するようにして、前記低速用
カム22の高位部22bおよび高速用カム23の高位部23bに対
応する位置でベース円部24aから突出される。

一方、ロッカシャフト25は、カムシャフト21よりも下
方位置で、該カムシャフト21と平行な軸線を有してシリ
ンダヘッド３に固定的に保持される。このロッカシャフ
ト25には、第１吸気弁12aに連動、連結される第１駆動
ロッカアーム26と、第２吸気弁12bに連動、連結される
第２駆動ロッカアーム28と、第１および第２駆動ロッカ
アーム26,28間に配置される自由ロッカアーム27とが相
互に隣接してそれぞれ枢支される。

第１および第２駆動ロッカアーム26,28にはタペット
ねじ31がそれぞれ進退可能に螺合されており、これらの
タペットねじ31が対応する吸気弁12a,12bの上端に当接
する。したがって両吸気弁12a,12bは両駆動ロッカアー
ム26,28の揺動作動に応じて作動することになる。

自由ロッカアーム27は、シリンダヘッド３との間に介
装した弾発付勢手段30（第１図参照）により高速用カム
23に摺接する方向に弾発付勢される。

油圧式連結切換手段29は、第１駆動ロッカアーム26お
よび自由ロッカアーム27間を連結可能な第１切換ピン32
と、自由ロッカアーム27および第２駆動ロッカアーム28
間を連結可能な第２切換ピン33と、第１および第２切換
ピン32,33の移動を規制する規制ピン34と、各ピン32〜3
4を連結解除側に付勢する戻しばね35とを備える。

第１駆動ロッカアーム26には、自由ロッカアーム27側
に開放した有底の第１ガイド穴36がロッカシャフト25と
平行に穿設されており、円柱状に形成された第１切換ピ
ン32が第１ガイド穴36に摺動可能に嵌合され、第１切換
ピン32の一端と第１ガイド穴36の閉塞端との間に油圧室
37が画成される。しかも第得駆動ロッカアーム26には油
圧室37に連通する通路38が穿設され、ロッカシャフト25
には給油路39が設けられる。該給油路39は第１駆動ロッ
カアーム26の揺動状態にかかわらず通路38を介して油圧
室37に常時連通する。しかも給油路39は、制御弁40を介
して油圧供給源41に接続されており、制御弁40は油圧供
給源41からの油圧を高、低に切換えて給油路39すなわち
油圧室37に供給可能である。

自由ロッカアーム27には、第１ガイド穴36に対応する
ガイド孔42がロッカシャフト25と平行にして両側面間に
わたって穿設されており、第１切換ピン32の他端に一端
が当接される第２切換ピン33がガイド孔42に摺動可能に
嵌合される。

第２駆動ロッカアーム28には、前記ガイド孔42に対応
する有底の第２ガイド穴43が自由ロッカアーム27側に開
放してロッカシャフト25と平行に穿設されており、第２
切換ピン33の他端に当接する円盤状の規制ピン34が第２
ガイド穴43に摺動可能に嵌合される。この第２ガイド穴
43の閉塞端には筒状の案内部材44が挿通固定されてお
り、該案内部材44内に移動自在に挿通されるロッド45が
規制ピン34に同軸にかつ一体に設けられる。而して戻し
ばね35は、第２ガイド穴43の閉塞端および規制ピン34間
に縮設されており、この戻しばね35のばね力により相互
に当接した前記各ピン32,33,34が油圧室37側に付勢され
る。

かかる油圧式連結切換手段29では、油圧室37の油圧が
高くなることにより、第１切換ピン32がガイド孔42に嵌
合するとともに第２切換ピン33が第２ガイド穴43に嵌合
して、各ロッカアーム26,27,28が連結される。また油圧
室37の油圧が低くなると戻しばね35のばね力により第１
切換ピン32が第２切換ピン33との当接面を第１駆動ロッ
カアーム26および自由ロッカアーム27間に対応させる位
置まで戻り、第２切換ピ33が規制ピン34との当接面を自
由ロッカアーム27および第２駆動ロッカアーム28間に対
応させる位置まで戻るので各ロッカアーム26,27,28の連
結状態が解除される。

したがって吸気側動弁装置19では、油圧式連結切換手
段29を連結解除状態としたときに、第１吸気弁12aが低
速用カム22の形状に応じた態様で第５図の曲線L_IAで示
すように開閉作動し、第２吸気弁12bが休止用カム24の
形状に応じた態様、すなわち休止用カム24の高位部24b
に対応する位置で第５図の曲線L_IBで示すように実質的
に休止状態となる程度に作動する。また油圧式連結手段
29を連結状態としたときには、第１および第２吸気弁12
a,12bが第５図の曲線H_Iで示すように、高速用カム23の
形状に応じた態様で開閉作動する。

排気側動弁装置20は、上記吸気側動弁装置19と基本的
にはぼ同一の構成を有するものであるが、休止用カム24
に代えて低速用カムが用いられる。したがって連結解除
状態では第５図の曲線L_Eで示すように両排気弁13a,13b
が低速用カムの形状に応じた態様で開閉作動し、連結状
態では第５図の曲線H_Eで示すように両排気弁13a,13bが
高速用カムの形状に応じた態様で開閉作動する。

次にこの実施例の作用について説明すると、機関の低
速運転時には、制御弁40により油圧式連結切換手段29に
おける油圧室37の油圧を低圧にしておく。この状態で
は、吸気側動弁装置19は、第２吸気弁12bをほぼ休止状
態とし、第１吸気弁12aを低速用カム22の形状に応じて
機関の低速運転に対応した態様で開閉作動せしめる。一
方、可変ウイング17は駆動モータＭにより第１図の鎖線
で示すように第１吸気弁口6aに混合気を螺旋状に導入し
得る位置まで回動する。それにより第１吸気弁12aの開
弁時には、第１吸気ポート８から第１吸気弁口6aを経て
燃焼室５内に混合気が比較的高速でかつ旋回しながら導
入されることになり、燃焼室５内で強力なスワールが発
生する。したがって機関低速時における燃料希薄状態で
の燃焼性を向上し、燃費の低減を図ることができる。

しかもこの低速運転時に第２吸気弁12bはほぼ休止状
態にあるので、燃焼室５内のスワール発生に悪影響を及
ぼすことはなく、また開閉作動による駆動力の増大を回
避することができる。

ただし、第２吸気弁12bは、休止用カム24の高位部24b
により、第１吸気弁12aの開弁時にわずかに開弁するも
のである。これは、第２吸気弁12が閉弁状態で完全に休
止させると、第２吸気ポート９に燃料が溜まるのを防止
するものであり、第２吸気ポート９に溜まった燃料が高
速時に第２吸気弁12bが開弁したときに一度に燃焼室５
に流入してスモーク発生や異常燃焼を生じるのを防止す
ることができる。また完全休止状態にすると、第２吸気
弁口6bのシート部に第２吸気弁12bが貼付いてしまうお
それがあり、また作動潤滑も悪化するおそれがあるが、
そのような心配も解消される。

機関の高速運転時には制御弁40により油圧式連結切換
手段29の油圧室37に高油圧を作用させ、吸気側動弁装置
19の各ロッカアーム26,27,28を一体的に連結する。それ
により両吸気弁12a,12bは、高速用カム23の形状に応じ
た態様で開閉作動することになり、燃焼室５での充填効
率の向上により高回転、高出力を図ることができる。

しかも可変ウイング17は、第２図の破線で示すように
第１吸気ポート８の壁面側に回動しているので、この可
変ウイング17による吸気抵抗は極力小さく抑えられ、従
来のものに比べてより充填効率を向上し、出力増大を図
ることができる。

以上の実施例では、機関の低速運転時に第２吸気弁12
bをほぼ休止させるようにしたが、完全に休止させるよ
うにしてもよい。

C.発明の効果 以上のように本発明によれば、機関本体には、第１お
よび第２吸気弁口にそれぞれ通じる第１および第２吸気
ポートが設けられ、第１吸気ポートには、機関の低速運
転時に第１吸気弁口に混合気を螺旋状に導くべき位置と
機関の高速運転時に第１吸気ポートを全開にすべく該第
１吸気ポートの壁面側に回動する位置との間で回動可能
な可変ウイングが配設され、動弁装置は、機関低速運転
時に第２吸気弁を休止もしくはほぼ休止させながら第１
吸気弁を低速運転に対応した作動態様で作動させる状態
と、機関高速運転時に第１および第２吸気弁を高速運転
に対応した作動態様で作動させる状態とを切換可能に構
成されるので、低速運転時には、第１吸気弁が低速運転
に対応して開閉作動するとともに可変ウイングが第１吸
気弁口に混合気を螺旋状に導く位置に回動するのに応じ
て第１吸気ポートから燃焼室内に混合気を旋回させなが
ら導入するとともに第２吸気弁を休止もしくはほぼ休止
状態にしてスワール効果を高めて燃費の低減を図り、ま
た駆動力の低減を図ることができる。さらに機関の高速
運転時には両吸気弁を高速運転に対応した態様で開閉作
動せしめ、可変ウイングを第１吸気ポートの壁面側に回
動させて吸気抵抗を低くし、高回転、高出力化に寄与す
ることができる。

【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、第１図な内燃機
関の要部縦断面図、第２図は第１図のII−II線矢視図、
第３図は第１図のIII−III線断面図、第４図は第３図の
IV−IV線断面図、第５図は吸気弁および排気弁の開閉タ
イミングおよびリフト量を示す図である。 ５……燃焼室、6a……第１吸気弁口、6b……第２吸気弁
口、８……第１吸気ポート、９……第２吸気ポート、12
a……第１吸気弁、12b……第２吸気弁、17……可変ウイ
ング、19……動弁装置、Ｅ……機関本体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室に臨んで機関本体に設けられる第１
   および第２吸気弁口を開閉可能な第１および第２吸気弁
   が機関本体に配設され、第１および第２吸気弁には、機
   関の低速運転と高速運転とで作動状態を変化可能な動弁
   装置が連結される内燃機関の吸気装置において、機関本
   体には、第１および第２吸気弁口にそれぞれ通じる第１
   および第２吸気ポートが設けられ、第１吸気ポートに
   は、機関の低速運転時に第１吸気弁口に混合気を螺旋状
   に導くべき位置と機関の高速運転時に第１吸気ポートを
   全開にすべく該第１吸気ポートの壁面側に回動する位置
   との間で回動可能は可変ウイングが配設され、動弁装置
   は、機関低速運転時に第２吸気弁を休止もしくはほぼ休
   止させながら第１吸気弁を低速運転に対応した作動態様
   で作動させる状態と、機関高速運転時に第１および第２
   吸気弁を高速運転に対応した作動態様で作動させる状態
   とを切換可能に構成されることを特徴とする内燃機関の
   吸気装置。