JPH02267320A - 内燃機関の吸気装置 - 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】 Ａ６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６１−２５２８３
２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の燃費低減を
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スワール制
御弁を配設する必要があり、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。

Ｂ９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、螺旋状にして第１吸気
弁口に通じるスワール生成用吸気ポートと、ほぼ直線状
にして第２吸気弁口に通じる主吸気ポートとが設けられ
、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。

（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、したがってスワー
ル生成用吸気ポートから第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、主吸気ポートおよびスワール生成用吸気
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、各吸気ポー
トには吸気抵抗を増大させるものはない。

（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Ｄ
ＯＨＣ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吸気弁ロ６ａ。

６ｂならびに第１および第２排気弁ロアａ、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
るスワール生成用吸気ポート８と、主吸気ポート９とが
穿設されており、スワール生成用吸気ポート８は螺旋状
に曲成されて第１吸気弁ロ６ａに連なり、主吸気ポート
９はほぼ直線状に延びて第２吸気弁ロ６ｂに連なる。ま
た第１および第２排気弁ロアａ、７ｂはほぼ直線状の排
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排気弁ロアａ、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、１２
ｂ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。

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駆動ロツカアーム２６、自由
ロッカアーム２７および第２駆動ロツカアーム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
ース内部２２ａと該ベース内部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２
３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、ベース内部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内部２３ａから
突出した高位部２３ｂとを有する。さらに休止用カム２
４は、ベース内部２４ａと、該ベース内部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内部２４ａから突出さ
れる。

一方、口・ンカシ十フト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駆動ロツカアーム２６と、第２吸気弁１２ｂに連
動、連結される第２駆動ロツカアーム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
は再駆動ロッカアーム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駆動ロンカアーム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ビン
３４と、各ピン３２〜３４を連結解除側に付勢する戻し
ばね３５とを備える。

第１駆動ロツカアーム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１駆動ロツ
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駆動ロツカアーム２６の揺動状態
にかかわらず通路３８を介して油圧室３７に常時連通ず
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′ａ４
１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駆動ロツカアーム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４
２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３
３との当接面を第１駆動ロツカアーム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
ピン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２
４の高位部２４ｂに対応する位置で第５図の曲線Ｌ１１
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１２ａ、１２ｂが第５図の曲線Ｈ８
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
的にほ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ＬＥで示すように再排気弁１
３ａ、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Ｈ２で示すように再排
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。

それにより第１吸気弁１２ａの開弁時には、スワール生
成用吸気ポート８から第１吸気弁ロ６ａを経て燃焼室５
内に混合気が比較的高速で吸入される。しかもスワール
生成用吸気ポート８は螺旋状にして第１吸気弁ロ６ａに
連なるものであるので、混合気は旋回しながら比較的高
速で燃焼室５に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１２ｂが閉弁状
態で完全に休止させると、主吸気ポート９に燃料が溜ま
るのを防止するものであり、主吸気ポート９に溜まった
燃料が高速時に第２吸気弁１２ｂが開弁じたときに一度
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。また完全体止状態にすると
、第２吸気弁ロ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。

しかもスワール生成用吸気ポート８および主吸気ポート
９には、吸気抵抗を増大させるものは存在゛しないので
、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。

Ｃ０発明の効果 以上のように本発明によれば、機関本体には、螺旋状に
して第１吸気弁口に通じるスワール生成用吸気ポートと
、ほぼ直線状にして第２吸気弁口に通じる主吸気ポート
とが設けられ、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′ａ＆気弁を高速運転に対応し
た作動態様で作！ｌＩｊ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のに応じてスワール生成用吸気ポ
ートが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、両吸気ポートでの吸気抵抗
を低くして高回転、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図は内燃機
関の要部縦断面図、第２図は第１図の■−■線矢視図、
第３図は第１図の■−■線断面図、第４図は第３図のｒ
Ｖ−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・・・スワール生成用吸気ポート、９
・・・主吸気ポート、１２ａ・・・第１吸気弁、１２ｂ
・・・第２吸気弁、１９・・・動弁装置、 Ｅ・・・機関本体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、螺旋
   状にして第１吸気弁口に通じるスワール生成用吸気ポー
   トと、ほぼ直線状にして第２吸気弁口に通じる主吸気ポ
   ートとが設けられ、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。