JPH02207133A

JPH02207133A - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JPH02207133A
Application number: JP1025379A
Authority: JP
Inventors: Yorihiro Matsumoto; 順博松本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1990-08-16
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: JP2740664B2

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】［発明の目的］〈産業上の利用分野〉本発明は、運転状況に応じて吸気弁及び排気弁の少なく
ともいずれか一方の開閉時期を可変とした動弁機構を具
備する多気筒の気筒数からなる内燃機関の吸気装置に関
する。

〈従来の技術〉従来から、例えば自動車用の内燃機関に於てその回転速
度等の運転状況に応じて吸気弁及び排気弁の少なくとも
いずれか一方の開閉時期を切換えるようにした切換式動
弁機構が公知となっている。

このような機構によれば、動弁機構を低速モード或いは
高速モードに選択的に切換えることにより、吸排気弁開
閉時期が１つのみの内燃機関に比較して広い回転速度域
に亘り高出力トルクを得ることができる。

しかるに、特に動弁機構の切換段数を最小にし、かつ広
い回転速度に亘り高出力を特徴とする特許には、高速及
び低速回転域の両トルクピーク前後の速度域や動弁機構
の切換えられる回転速度にて出力トルクが落込む場合が
ある。このような出力トルクの落込みが発生する回転速
度域が常用回転速度域である場合には内燃機関の好まし
くない息つきとして目立ち易い。

一方、各気筒の吸気通路を共通の吸気室に連通してなる
多気筒の内燃機関に於て、成る気筒の吸気弁を閉じると
きに発生する脈動を次に吸気行程となる気筒の吸気弁の
開閉時期に同調させることにより所望の回転速度に於け
る充填効率を高め、高出力トルクを得る技術が知られて
いるが、本発明者はこのような内燃機関の各気筒の吸気
弁の開閉時期が互いに重複する場合としない場合とでは
、上記した脈動の周波数が異なることに着目した。

〈発明が解決しようとする課題〉このような従来技術の問題点と本発明者の知見に鑑み、
本発明の主な目的は、簡単な構造をもって内燃機関の低
速回転域から高速回転域まで広い範囲に亘って高出力ト
ルクを発生することが可能な内燃機関の吸気装置を提供
することにある。

［発明の構成］〈課題を解決するための手段〉このような目的は、本発明によれば、運転状況に応じて
吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方の開閉時期
を可変とした動弁機構を具備する多気筒の内燃機関の吸
気装置であって、吸気弁の開時期が互いに重ならない気
筒毎に別々に設けられると共に、対応する前記各気筒に
吸気通路を介して連通ずる複数の吸気室と、前記各吸気
室を互いに選択的に連通させる手段とを有し、前記各吸
気室を当該内燃機関の運転状況に応じて互いに選択的に
連通させることを特徴とする内燃機関の吸気装置を提供
することにより達成される。

く作用〉このようにすれば、吸排気弁の開閉時期の切換え及び両
級気室の連通状態の切換えにより各気筒の吸気弁を閉じ
るときに発生する圧力波が他の気筒の吸気弁の開閉時期
に同調する回転速度がシフトし、吸気装置の動的特性を
４つの異なる状態から選択できることから、内燃機関の
各回転速度域に於て最も適切な状態を選択することによ
り、内燃機関の広い速度範囲に亘って高出力トルクを得
ることができる。

〈実施例〉以下に添付の図面を参照して本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図〜第５図は本発明に基づく第１の実施例を示して
おり、内燃機関の吸気装置及び動弁機構の一部を示す。

直列４気筒からなる内燃機関の第１〜第４の各気筒には
１対の吸気弁１ａ、ｌｂが設けられ、クランク軸の１／
２の回転速度をもって回転するカム軸２には、各気筒毎
に２つの低速用カム３ａ、３ｂと、１つの高速用カム４
とが設けられ、ロッカ軸８には、３本のロッカアーム５
〜７が互いに並列に枢支されている。これらロッカアー
ムの中間部には、前記カム３ａ、３ｂ、４と係合するス
リッパ面５ａ、６ａ、７ａがそれぞれ形成されると共に
、左右両側方に位置するロッカアーム５．７の遊端部は
、ロックナツト１０ａ１１０ｂにより固定されるタペッ
トねじ９ａ、９ｂを介して吸気弁１ａ、ｌｂのステム側
遊端部に当接している。

良く知られているように、吸気弁１ａ、ｌｂは、スプリ
ングリテーナ１５ａ、１５ｂを介してバルブスプリング
１６ａ、１６ｂにより閉弁方向に弾発付勢されており、
カム軸２の回転に伴い、左右のロッカアーム５．７を介
して開閉駆動される。

中央のロッカアーム６は、高速用カム４により駆動され
るが、シリンダヘッド１１に於ける該ロッカアーム６に
対応する部分に設けられたりフタ１２により常時高速用
カム４の摺接面に向けて弾発付勢されている。

次に、これらのロッカアーム５〜７の連携動作を達成す
るための動弁切換機構１４について説明する。

第２図に良く示すように、各ロッカアーム５〜７には、
互いに整合するガイド孔１７．２０１２１が設けられて
いる。一端に位置するロッカアーム７のガイド孔１７は
、閉塞された盲孔とされており、その内部にはピストン
２５が受容されている。ガイド孔１７の閉塞端は、ロッ
カアーム７に形成された通路３２及び中空ロッカ軸８に
開設されたボート３３を介してロッカ軸８内部の油供給
路３０に連通している。中央に位置するロッカアーム６
のガイド孔２０は貫通孔とされており、その内部には該
ガイド孔２０の全長と略等しい長さを有するピストン２
６が受容されている。他端に位置するロッカアーム５の
ガイド孔２１には、ストッパ２７が受容されている。こ
のストッパ２７は、概ね有底筒状をなし、その内側とガ
イド孔２１の底部との間に挟設された圧縮コイルばね２
８により中央のロッカアーム６に向けて常時弾発付勢さ
れている。

この動弁切換機構１４によれば、油供給路３０の油圧が
低い時にあっては、圧縮コイルばね２８の付勢力により
、ピストン２５がガイド孔１７内に、ピストン２６がガ
イド孔２０内に、ストッパ２７がガイド孔２１内にそれ
ぞれ位置することにより、各ロッカアーム５〜７は、互
いに独立して運動し得る。従って、中央のロッカアーム
６は、高速用カム４により駆動され、リフタ１２を繰り
返し押し下げるのみの所謂ロストモーション運動を行う
のに対し、左右のロッカアーム５．７は、各々低速用カ
ム３ａ、３ｂにより駆動され、吸気弁１ａ、ｌｂを低速
モードで開閉駆動する。

油供給路３０の油圧が高められると、圧縮コイルばね２
８のばね力に抗して、ピストン２５がガイド孔２０内に
突入すると共に、ピストン２６をロッカアーム５のガイ
ド孔２１内に向けて突入させる。従って、３本のロッカ
アーム５〜７は互いに一体的に結合される。ここで、低
速用カム３ａ、３ｂに対して高速用カム４のカムプロフ
ィールが相対的に大きいことから、ロッカアーム５．７
も中央の高速用カム４により駆動されるようになり、吸
気弁１ａ、ｌｂは高速モードにより開閉駆動されるよう
になる。

一方、当該内燃機関の吸気装置は、３つの分割体４１ａ
、４１ｂ、４１ｃからなると共に内部に一対の吸気室４
３．４４が隔壁４２をもって郭成された吸気マニホール
ド体４１と、該マニホールド体の上流側に連結されたス
ロットルボディ４５とを有している。スロットルボディ
４５の内部には、吸気室４３．４４に各々接続する通路
４３ａ、４４ａが、隔壁４２の延長部４２ａにより中間
部まで郭成されると共に互いに連動するバタフライ弁か
らなるスロットル弁４６．４７がこれら通路に各々設け
られている。

吸気マニホールド体４１の一方の吸気室４３は、分岐し
て互いに吸気弁開時期が重ならない２つの気筒（第１気
筒５０、第４気筒５３）の燃焼室に吸気通路５４．５７
を介して連通している。また、吸気マニホールド体４１
の他方の吸気室４４は、同様にして互いに吸気弁開時期
が重複しない２つの気筒（第２気筒５１、第３気筒５２
）の燃焼室に吸気通路５５．５６を介して連通している
。尚、各吸気通路５４〜５７の下流側位置には、該通路
に向けて燃料を噴射するための噴射ノズル５８が各々設
けられている。

吸気マニホールド体４１の分割体４１ｂの内部には、両
眼気室４３．４４を互いに連通ずるべく隔壁４２に設け
られた複数の開口５９と、該開口を選択的に開閉するバ
タフライ弁からなる開閉制御弁６０とが設けられている
。この開閉制御弁６０はアクチュエータ６１により駆動
されるようになっており、該アクチュエータは、当該内
燃機関の回転速度を検出する回転速度センサ６３に接続
された制御ユニット６２により制御される。また、制御
ユニット６２は油圧コントローラ６４を介して前記した
動弁切換機構１４をも制御するようになっている。

以上のように、当該内燃機関の第１〜第４気筒５０〜５
３の燃焼室は、その互いに吸気弁開時期が重ならない第
１気筒５０、第４気筒５３の２気筒が吸気弁及び吸気通
路５４．５７を介して吸気室４３に連通し、第２気筒５
１、第３気筒５２が吸気弁及び吸気通路５５．５６を介
して吸気室４４に連通し、これら吸気室はスロットル弁
４６．４７を介して図示されないエアクリーナに接続さ
れている。そしてこれら両眼気室４３．４４は、開閉制
御弁６０が介装された開口５９により互いに選択的に連
通可能とされている（第５図）。

次に本発明に基づく吸気装置の作動要領を第１図、第４
図〜第６図を参照して説明する。

■内燃機関の低速回転域、即ち第６図に示す回転速度Ｎ
１よりも低い回転域に於ては動弁機構を低速モードに設
定し、かつ開閉制御弁６０を開く。

ここで、４つの気筒の各吸気弁１ａ、ｌｂは、第１気筒
５〇−第３気筒５２−第４気筒５３−第２気筒５１・・
・の順に開閉するが、例えば第１気筒５０の吸気弁が閉
じる際には第３気筒５２の吸気弁が既に開いていること
から、第１気筒５０の吸気弁閉時に発生する圧力波が吸
気通路５４、吸気室４３を介して吸気室４４に至り、そ
の後第３気筒５２に注目すると、吸気室４４と、第３気
筒５２内部との間を吸気通路５６及び吸気弁を介して往
復する。そして正の圧力波として第３気筒５２内部に入
り込むタイミング（２往復で１周期をなす脈動周波数の
正数倍）と該気筒の吸気弁が閉じるタイミングとが同調
すると、第３気筒５２に於ける充填効率を高めることが
できる。このことは各気筒５０〜５３について同様であ
る。従って、上記脈動周波数と同調する当該内燃機関の
特定の回転速度にて各気筒５０〜５３に於ける充填効率
を高めることができる。その結果、第６図の曲線Ｉに示
すようなトルクカーブが出現し、その低い方のトルクビ
ークが活用される。

■内燃機関の回転速度が増大してＮ１に達すると出力ト
ルクはやや下降傾向を示す。このときに開閉制御弁６０
を閉じることにより、吸気室４３と吸気室４４とが互い
に隔離される。ここで、各吸気室４３．４４が独立して
いる場合には、同じ吸気室内の各気筒の吸気弁開時期が
重ならないことから、例えば第１気筒５０の吸気弁閉時
に発生する圧力波は、吸気通路５４を介して吸気室４３
に至り、その後第４気筒５３に注目すると、吸気室４３
と、吸気通路５７を介して第４気筒５３の吸気弁との間
を往復する。そして該吸気弁に正の圧力波として至るタ
イミング（２往復で１周期をなす脈動周波数の正数倍）
と第４気筒５３の吸排気弁がオーバラップするタイミン
グとが同調すると、第４気筒５３に於ける残留燃焼ガス
が一掃され、充填効率を高めることができる。逆に第１
気筒についても同様にして充填効率を高めることができ
る。一方、吸気室４４側の各気筒５１．５２についても
同様にして充填効率を高めることができる。

このとき、同じ吸気室内の各気筒の吸気弁開時期が重な
らない場合は、重なる場合に比較して略燃焼室の体積分
だけ脈動に関与する等価管長が短くなる。従って、第６
図の曲線Ｉとは異なる曲線Ｈに示すようなトルクカーブ
が出現し、回転速度がＮ１からＮ２までの間にあるとき
には、（Ｎ１くＮ２）そのトルクピークが活用される。

■回転速度がＮ２に達したら再び開閉制御弁６０を閉じ
る。そして、回転速度がＮ２とＮ３との間にあるときは
（Ｎ２＜Ｎ３）　、再び曲線Ｉにより表わされるトルク
カーブの高い方の速度域のトルクピークが活用される。

■次に、回転速度Ｎ３に達したら前記した動弁切換機構
４４を高速モードに切換える。すると、各気筒５０〜５
３に於ける吸気弁開閉時期が変化することから、上記脈
動に同調するタイミングも変化し、曲線Ｉに表わされる
トルクカーブ及び曲線■に表わされるトルクカーブが共
に高回転域側にシフトする。このとき、例えば動弁切換
機構を有する内燃機関に慣性吸気のみを採用した従来の
内燃機関の場合、第６図に破線Ａ、Ｂに示すようなトル
クカーブを描く。このようなトルクカーブでは、破線Ａ
ＳＢの交点（回転速度Ｎ３）即ち動弁機構の切換ポイン
ト近傍に於ける出力トルクが低下しがちになるが、曲線
Ｉ及び曲線■に示すトルクカーブでは回転速度Ｎ３にて
両回線とも比較的トルクビークに近いことから該速度域
で出力トルクが落ち込むことがない。そして、回転速度
がＮ３とＮ４との間にあるときは（Ｎ３＜Ｎ４）　、曲
線Ｉにより表わされるトルクカーブが高速域側にシフト
した曲線■により表わされるトルクカーブのトルクピー
クが活用される。

■そして、回転速度がＮ４に達したときに再び開閉制御
弁６０を閉じ、曲線Ｈにより表わされるトルクカーブが
高速域側にシフトした曲線■に表わされるトルクカーブ
の高い方の速度域のトルクビークが活用される。

第７図は本発明に基づく第２の実施例を示す模式的な構
成図である。本実施例の構成は第１の実施例と略同様で
あるが、本実施例では第１の実施例のように吸気通路を
屈曲させて吸気室を設けるのではな（、第１気筒７０に
至る吸気通路７４と第４気筒７３に至る吸気通路７７と
を集合させることにより吸気室７８とし、第２気筒７１
に至る吸気通路７５と第３気筒７２に至る吸気通路７６
とを集合させることにより吸気室７９としている。

また、両眼気室７８．７９を互いに隔離する壁部には、
開口８０及び開閉制御弁８１が設けられている。更にそ
の上流側には第１の実施例と同様に互いに連動するスロ
ットル弁８２．８３が設けられている。

尚、本発明は上記実施例に限定されず様々な応用が可能
であることは云うまでもない。例えば本実施例に於ける
開閉制御弁の開閉はショックを軽減するために徐々に行
うと良く、また所望に応じて内燃機関の空ぶかじゃ回転
速度が急激に変化するとき、或いは負荷が小さいとき等
には機械式可動部分の耐久性を向上するべく開閉制御弁
の開閉を禁止するようにしても良い。また、本実施例で
は開閉制御弁をバタフライ弁としたが、吸気通路の通路
抵抗とならないような適宜な形状として良い。

［発明の効果］このように、本発明によれば、比較的簡単な構造を持っ
て内燃機関の回転速度の広い範囲に亘って大きな出力ト
ルクを得ることができることからその効果は極めて大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく吸気装置の第１の実施例を示す
内燃機関の一部の模式的断面図である。第２図は動弁機構の一部を模式的に示す構成図である。第３図は動弁機構の要部を示す断面図である。第４図は第１図のＩＶ−ＩＶ線についてみた図である。第５゛図は第１の実施例に於ける吸気装置の模式的構成
図である。第６図は内燃機関の回転速度の変化に伴う動弁機構及び
吸気装置の切換えタイミングと共に内燃機関の出力トル
クの変化を示すグラフである。第７図は本発明に基づく吸気装置の第２の実施例を示す
第５図と同様の図である。１ａ、１ｂ・・・吸気弁　２・・・カム軸３ａ、３ｂ・
・・低速カム４・・・高速カム５〜７・・・ロッカアー
ム５ａ、６ａ、７ａ・・・スリッパ面８・・・ロッカ軸　　　　９ａ、９ｂ・・・タペットね
じ１０ａ、１０ｂ・・・ロックナツト１１・・・シリンダヘッド１２・・・リフタ１４・・・
動弁切換機構１５ａ、１５ｂ・・・スプリングリテーナ１６ａ、１６
ｂ・・・バルブスプリング１７．２０．２１・・・ガイ
ド孔２５．２６・・・ピストン２７・・・ストッパ２８・・
・圧縮コイルばね３０・・・油供給路３２・・・通路　
　　　　３３・・・ポート４１・・・吸気マニホールド
体４１ａ、４１ｂ、４１ｃｍ・分割体４２・・・隔壁　　　　　４２ａ・・・延長部４３．４
４・・・吸気室　４３　ａ　ｓ　４４　ａ・・・通路４
５・・・スロットルボディ４６．４７・・・スロットル弁５０〜５３・・・第１〜第４気筒５４〜５７・・・吸気通路５８・・・噴射ノズル５９・
・・開口　　　　　６０・・・開閉制御弁６１・・・ア
クチュエータ６２・・・制御ユニッ！・６３・・・速度
センサ　　６４・・・油圧コントローラ７０〜７３・・
・第１〜第４気筒７４〜７７・・・吸気通路７８．７９・・・吸気室８０
・・・開口　　　　　８１・・・開閉制御弁８２．８３
・・・スロットル弁

Claims

【特許請求の範囲】

（１）運転状況に応じて吸気弁及び排気弁の少なくとも
いずれか一方の開閉時期を可変とした動弁機構を具備す
る多気筒の内燃機関の吸気装置であって、吸気弁の開時期が互いに重ならない気筒毎に別々に設け
られると共に、対応する前記各気筒に吸気通路を介して
連通する複数の吸気室と、前記各吸気室を互いに選択的
に連通させる手段とを有し、前記各吸気室を当該内燃機
関の運転状況に応じて互いに選択的に連通させることを
特徴とする内燃機関の吸気装置。
（２）前記内燃機関が４気筒からなることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の吸気装置。
（３）前記吸気室が２室からなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項若しくは第２項に記載の内燃機関の吸
気装置。