JPH0217688B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの吸気装置、特に２ポート
等の複数の吸気ポートをエンジンの燃焼室に開口
させるとともに、各吸気ポートに対してこれを開
閉する吸気弁を配置した型式の吸気装置に関する
ものである。

（従来技術） 従来より、レシプロエンジンにおいて、各燃焼
室に対して、ほぼ均等な開口面積を有する２つの
吸気ポートを開口させて大きな開口面積を確保す
るとともに、シリンダヘツド内に形成する吸気通
路を各吸気ポートに燃焼室の軸方向に沿つた大角
度で接続して吸気を燃焼室にストレートに流入さ
せることにより、エンジンの充填効率を最大限向
上させ、エンジンの高出力化を図つたエンジンの
吸気構造はよく知られている。

かかる２ポート型式の吸気構造は、高負荷運転
時の高出力化を図るという点で有利であるが、そ
の反面、吸気量の少ない低負荷運転時には、吸気
流速が弱まり、燃焼性が低下し、燃費の面でも、
エミツシヨンの面でも不利となる欠点がある。

かかる欠点を解消するため、低負荷用吸気通路
とシヤツターバルブを介設した高負荷用吸気通路
とを上記２つの吸気ポートに夫々接続し、エンジ
ンの低負荷運転時には、シヤツターバルブを閉じ
て、低負荷用吸気通路のみから吸気を行なうよう
にしたものが知られている（例えば、特開昭56−
44419号公報参照）。

しかしながら、かかる対策は低負荷対策として
必らずしも有効ではない。即ち、もともと高出力
化のための２つの吸気ポートの開口面積を最大限
確保するようにしたものであるため、１つの吸気
ポートのみを使用するとしても吸気量が少ない極
低負荷運転時には、開口面積が依然大きすぎて吸
気流速を有効に向上させることができず、燃焼性
の向上に不可欠なスワールを有効に形成できな
い。

かかる不具合は、特開昭56−146015号公報に開
示された如く、低負荷用吸気通路の通路面積を絞
れば、そこで解消しうるように思えるが、その場
合には、高負荷用吸気通路の通路面積を余程大き
くしなければ高出力化という本来の目的を達成す
ることができず、実際に通路面積を大きくすると
低負荷用吸気通路の通路面積とのアンバランスが
大きくなつて、低負荷用吸気通路を開く低負荷か
ら高負荷への切替えに際して所謂切替シヨツクを
生じ、また、高負荷時には、吸気抵抗の少ない高
負荷用吸気通路に吸気が集中して、実質的には高
出力化を達成するのに有効な吸気通路面積を確保
できないという矛盾がある。さらに、高出力化を
図る目的から吸気通路のポート接続部は前述した
ように、燃焼室の軸方向に沿つた方向に形成され
ているため、吸気流速を早めることによつて燃焼
室内に流速の早い流れが生成されたとしても燃焼
室の周方向に沿つた有効なスワールとして生成さ
れない。このため、この吸気の流れは圧縮行程に
おいて早期に減衰されてしまうといつた問題があ
る。そうかといつて、流速をできるだけ高めよう
として、低負荷用吸気通路を絞りすぎれば、それ
だけ賄いうる負荷範囲が制限され、比較的低い負
荷域でシヤツターバルブを開いて高負荷用吸気通
路からも吸気を供給する必要が生ずる。その場
合、２つの吸気ポートは、燃焼室の水平方向中心
線に関して対向的に形成されているため、低負荷
用吸気ポートから吸入される吸気流と高負荷用吸
気ポートから吸入される吸気流とが衝突して、ス
ワールが消滅されないまでもますます弱められて
しまい、スワールによる良好な燃焼性を確保し難
い欠点がある。

以上のように、低負荷用吸気通路およびこれに
接続される吸気ポートを絞ることは、高出力化を
図る目的とは相容れないのみならず、種々の新た
な不具合を招来する。

本出願人は、エンジンの高出力化をねらつた２
吸気ポート方式を実質的に変更することなしに、
エンジンの低負荷運転時において燃焼室内に燃焼
性の向上を図るのに有効なスワールを生成するこ
とができる吸気構造を備えたエンジンの吸気装置
を特願昭58−176776号において既に提案してい
る。

この提案にかかる発明は、複数の吸気ポートを
エンジンの燃焼室にそれぞれ開口させ、各吸気ポ
ートを吸気弁で開閉するようにしたエンジンの吸
気装置において、複数の吸気ポートに接続される
吸気通路内に開閉弁を配設して、この開閉弁を低
負荷運転時には閉じ高負荷運転時には開くように
エンジンの運転状態に応じて上記吸気通路の通路
面積を増減制御する一方、上記開閉弁よりも上流
の吸気通路の底部から分岐し、上記吸気ポートの
いずれか一つに接続され、通路面積が上記吸気通
路に比べて小さい補助吸気通路を設けたことを基
本的な特徴としている。

即ち、この発明においては、開閉弁が閉じられ
るエンジンの低負荷運転時、吸気は専ら吸気通路
の底部側に形成された補助吸気通路からこの通路
が接続された吸気ポートを介して早い流速でエン
ジンの燃焼室に供給される。その場合、補助吸気
通路は、吸気通路の底部側に形成されていること
から、シリンダヘツドとシリンダブロツクとの合
せ面に対して必然的に浅い角度をなし、燃焼室内
に流入した吸気は、燃焼室の周方向に旋回するス
ワールを生成することができ、また、開閉弁が開
かれるエンジンの高負荷運転時には、複数の吸気
ポートから充填効率よく吸気が吸入され、本来の
高出力を保証することができるのである。

したがつて、この発明によれば、エンジンの高
出力化という２吸気ポート方式本来の目的を何ら
損なうことなしに、低負荷運転時における燃焼性
の向上、さらには、燃費性能およびエミツシヨン
性能の向上を図ることができるのであるが、なお
改善の余地がある。

その一つは、前述した低負荷から高負荷への切
替時に発生しうる切替シヨツクの問題である。即
ち、専ら補助吸気通路が使用される低負荷領域か
ら開閉弁が開かれる中、高負荷域に移行する際に
は、多量の吸気が各吸気ポートから一時に燃焼室
に流入するため、充填量が急増して一種のトルク
シヨツクが発生するのである。

（発明の目的） 本発明の目的は、低負荷運転時のスワールを維
持しつつ、開閉弁を閉じた状態で賄いうる低負荷
領域を拡大し、換言すれば、開閉弁の閉時と開時
における吸気量ギヤツプを可能な限り小さくする
ように、閉時における吸気量をある程度十分に確
保することによつて上記の如き切替シヨツクを防
止することである。

（発明の構成） このため、本発明は、一つを燃焼室に開口する
二つの吸気ポートと、下流において分岐される各
分岐端が各吸気ポートに夫々接続された吸気通路
と、この吸気通路の分岐部より上流に設けられ、
低負荷時閉じられ高負荷時開かれる開閉弁と、開
閉弁より上流の吸気通路から分岐し、下流が吸気
ポートのいずれか一つに接続される補助吸気通路
とを有するエンジンの吸気装置において、開閉弁
が閉じているときに、開閉弁の補助吸気通路が接
続された吸気ポート側端部から所定量の吸気を通
すための吸気供給手段を設けたことを基本的な特
徴としている。

即ち、本発明において、開閉弁が閉じられてい
るときでも、補助吸気通路のみならず、吸気供給
手段からも吸気が確保されるため、吸気量が十分
に確保されて、賄いうる負荷領域が拡大される。
しかも、この吸気供給手段は開閉弁の補助吸気通
路が接続される吸気ポート側端部において吸気を
通すものであるから、スワールが干渉等によつて
弱められることもない。

（発明の効果） したがつて、本発明によれば、開閉弁を閉じた
状態で賄いうる負荷領域を、スワール性能を維持
しつつ高負荷側に拡大することができ、切替シヨ
ツクを有効に防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例についてより具体的に説
明する。

第１図に示すように、エンジンＥの１つの気筒
１の燃焼室２には、エンジンＥのシリンダブロツ
クの幅方向中心線ｌに関してほぼ対称に、ほぼ同
径の第１、第２の吸気ポート４，５が開口され、
長手方向中心線ｍをはさんで第１、第２吸気ポー
ト４，５と対向する位置には、排気ポート６，７
が開口されている。

第１、第２吸気ポート４，５に吸気を供給する
吸気通路８は、シリンダヘツド（第２図３０参
照）内において徐々に分岐され、第１、第２吸気
ポート４，５の手前では、上記幅方向中心線ｌに
ほぼ沿つて突出するように形成された仕切壁９に
よつて二又に分岐され、これら分岐吸気通路１
０，１１が、第１、第２吸気ポート４，５にそれ
ぞれ接続されている。図示の如く、吸気通路８の
下流側分岐点より上流側にはシヤツターバルブ１
２を介設している。このシヤツターバルブ１２は
具体的に図示しないが、周知の開閉制御機構（例
えば、スロツトルバルブに連結されるリンク機
構）によりエンジンＥの低負荷運転時には吸気通
路８を閉じ、高負荷運転時には、負荷に応じて開
くようにその開閉が制御される。そして、吸気通
路８のシヤツターバルブ１２より上流側には、吸
気通路８の中心線に関して、第１吸気ポート４側
にかた寄せて補助吸気通路１３の上流側開口１３
ａを吸気通路８の底壁に開口させている。この補
助吸気通路１３は、第１吸気ポート４に近接して
開口した下流側開口１３ｂを有し、上記幅方向中
心線ｌを横切るようにゆるやかに湾曲して、上記
側開口１３ａと下流側開口１３ｂとを連通する。
第１図に明瞭に示すように、シヤツターバルブ１
２には、補助吸気通路１３が接続される分岐吸気
通路１０側の端部が上下方向に弦状に切欠かれ
て、切欠き部１２ａが形成されている。

したがつて、シヤツターバルブ１２の全閉時に
おいて、シヤツターバルブ１２の上流に開口する
補助吸気通路１３に加えて、第１図に矢印Ａで示
すように、シヤツターバルブ１２の切欠き部１２
ａを通過する吸気通路が形成される。この吸気通
路Ａに沿つて流下する吸気流は、分岐吸気通路１
０の通路側壁１０ａに沿つたものとなる。

上記補助吸気通路１３は、第２図により具体的
に示すように、吸気通路８の底部を形成する底壁
１４に形成され、その下流側開口１３ｂは上記仕
切壁９の上流側端部、即ち分岐吸気通路１０，１
１の分岐点より下流で吸気弁１５によつて開閉さ
れる第１吸気ポート４にできるだけ接近した位置
に設定されている。このため、補助吸気通路１３
を流下する吸気の全量は、第１吸気ポート４から
燃焼室２内に流入することとなる。そして、補助
吸気通路１３は、第１吸気ポート４の直上流で気
筒１の軸方向に湾曲されている分岐吸気通路１０
に対し、シリンダブロツク３１とシリンダヘツド
３０との合せ面Ｃに対して僅かな傾き角をなすよ
うに交差しており、したがつて、燃焼室２の周方
向に指向した方向性を有するようになる。

上記補助吸気通路１３の上流側開口１３ａより
僅か下流には、吸気通路８を開閉するシヤツター
バルブ１２を下流に向つて斜め下向きに傾斜させ
て配設し、さらにシヤツターバルブ１２より僅か
下流の吸気通路８の上壁１６に予め設けた取付部
１６ａには、燃料噴射弁１７を取付けている。こ
の場合、燃料噴射口１８は、シヤツターバルブ１
２の回転軸１２ｂより僅か下流側でかつ吸気通路
８の中心線上に位置するように設定している。

なお、第１吸気ポート４を開閉する吸気弁１
５、第２吸気ポート５を開閉する吸気弁（図示せ
ず）および排気ポート６，７を開閉する排気弁１
９（他方は図示せず）は、周知のオーバーヘツド
カム機構２０により、エンジンＥの回転に同期し
た所定のタイミングで夫々開閉駆動される。

また、第１図に示すように、点火プラグ２１
は、第１、第２吸気ポート４，５および排気ポー
ト６，７が設けられてない部分、より具体的に
は、燃焼室２の中心部分に設定する。

上記の構成とすれば、シヤツターバルブ１２が
閉じられる低負荷運転時において、吸気は補助吸
気通路１３のみならず、シヤツターバルブ１２の
切欠き部１２ａを通して供給されることとなる。

したがつて、単に補助吸気通路１３だけでは比
較的早期に賄いうる吸気量が飽和してしまうのに
対し、切欠き部１２ａからも吸気が流入するの
で、シヤツターバルブ１２を閉じた状態でも、賄
いうる負荷範囲は、高負荷側にそれだけ拡大でき
る。

しかも、シヤツターバルブ１２の切欠き部１２
ａを通過する吸気は、前述した如く、分岐吸気通
路１０の側壁１０ａにほぼ沿つて流下し、ほぼ全
量が第１吸気ポート４から燃焼室２に流入するた
め、補助吸気通路１３によつて燃焼室２に形成さ
れるスワールを乱すことなく、むしろ強化するよ
うに作用する。

即ち、シヤツターバルブ１２を単に低開度に開
いた場合には、第１、第２吸気ポート４，５の両
方から燃焼室２内に流入して衝突してスワールが
消滅されるのに対し、本実施例では、シヤツター
バルブ１２を閉じたままで賄いうる負荷範囲を拡
大できるうえ、その拡大した負荷範囲内で良好な
スワールを維持することができることになる。

さらに、負荷範囲内が高負荷側に拡大されるよ
うにシヤツターバルブ１２の閉時の吸気量を確保
できるため、シヤツターバルブ１２が開かれる高
負荷運転に移行されたとしても、シヤツターバル
ブ１２が開かれたときの吸気の増加割合は比較的
小さくすることができ、所謂切替シヨツクを確実
に防止することができる。

そして、シヤツターバルブ１２が開かれる高負
荷運転では、第１、第２吸気ポート４，５から必
要十分な吸気が供給されて、２ポート本来の高出
力を保証する。

なお、以上の実施例ではシヤツターバルブ１２
に切欠き部１２ａを設けてシヤツターバルブ閉時
の吸気通路を構成したが、例えばシヤツターバル
ブの補助吸気通路１３が接続される分岐吸気通路
側端部をバイパスするバイパス通路をシリンダヘ
ツド内に設けるようにしてもよいことはいうまで
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すエンジンの要部
断面説明図、第２図は第１図の−線方向の縦
断面図である。 ２……燃焼室、４，５……第１、第２吸気ポー
ト、８……吸気通路、１０，１１……分岐吸気通
路、１２……シヤツターバルブ、１２ａ……切欠
き部、１３……補助吸気通路、１４……底壁、１
５……吸気弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それぞれ吸気弁により開閉される二つの吸気
   ポートを一つの燃焼室に開口させるとともに、低
   負荷時閉じ高負荷時開く開閉弁によつて開閉さ
   れ、該開閉弁下流で分岐され、各分岐端が上記吸
   気ポートにそれぞれ接続された吸気通路と、上記
   開閉弁より上流の吸気通路から分岐し、上記吸気
   ポートのいずれか一つに接続される補助吸気通路
   とを設け、さらに、上記開閉弁の補助吸気通路の
   接続された吸気ポート側端部から該開閉弁が閉じ
   ている時に所定量吸気を通すための吸気供給手段
   を設けたことを特徴とするエンジンの吸気装置。