JPH02267322A - 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】 Ａ０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
の運転状態に応じて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、また機関中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
ワール制御弁で大きくして中速トルクを向上させ、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
弁口に通じる吸気ボ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ボートにスワール制
御弁を配設する必要があり、中速および高速運転時には
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、しかも中速および高
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。

Ｂ０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ボートと、ほぼ直線状
にして第２吸気弁口に通じる主吸気ボートとが設けられ
、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、機関中速運転時に第１
および第２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
中速運転時には、第１および第２吸気弁が低速運転に対
応した作動ＬＭ様で開閉作動し、この際、第１および第
２吸気ボートに吸気抵抗を増大させるものはない。さら
に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、主吸気ボートおよ
びスワール生成用吸気ボートから第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、各吸気ボ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６ａ６ｂ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
成用吸気ボート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ボート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ボート１０
．１１に連なり、両排気ボート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１２ａ１２ｂ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、休止用カム２３
および高速用カム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、第２駆
動ロツカアーム２７および自由ロッカアーム２８と、第
１および第２駆動ロッカアーム２６．２７間に設けられ
る油圧式第１連結切換手段２９ａと、第２駆動ロツカア
ーム２７および自由ロッカアーム２８間に設けられる油
圧式第２連結切換手段２９ｂとを備える。

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
が相互に隣接して揺動自在に枢支されるとともに、第２
駆動ロツカアーム２７に関して第１駆動ロツカアーム２
６と反対側に自由ロッカアーム２８が枢支される。

第１および第２駆動ロッカアーム２６．２７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。

カムシャフト２１には、第１駆動ロツカアーム２６に摺
接する位置に低速用カム２２が、第２駆動ロツカアーム
２７に摺接する位置に休止用カム２３が、また自由ロッ
カアーム２８に摺接する位置に高速用カム２４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２４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
２４ａ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２４ａから突出した高位部２
４ｂとを有する。さらに休止用カム２３は、ベース内部
２３ａと、該ベース内部２３ａから半径方向外方にわず
かに突出する高位部２３ｂとを有するが、高位部２３ｂ
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２４の高位部２４ｂに対応す
る位置でベース内部２３ａから突出される。

このような各カム２２，２３．２４による吸気弁作動プ
ロフィルを示すと第５図で示すようになる。すなわち低
速用カム２２によるプロフィルは第５図の曲線して、休
止用カム２３によるプロフィルは第５図の曲線Ｒで、ま
た高速用カム２４によるプロフィルは第５図の曲線Ｈで
示すようになる。

自由ロッカアーム２８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２４に摺接する方向に弾発付勢される。

油圧式筒１および第２連結切換手段２９ａ、２９ｂは基
本的には同一の構成を有するものであり、以下、第１連
結切換手段２９ａの構成について添字ａを付して詳細に
説明し、第２連結切換手段２９ｂについては添字すを付
して図示するのみとして詳細な説明を省略する。

第１連結切換手段２９ａは、第１および第２駆動ロッカ
アーム２６．２７間を連結する位置およびその連結状態
を解除する位置間で移動可能な切換ピストン３２ａと、
その切換ピストン３２ａの移動を規制するストッパ３３
ａと、切換ピストン３２ａを連結解除側に移動させるべ
くストッパ３３ａを付勢する戻しばね３４ａとを備える
。

第２駆動ロツカアーム２７には、第１駆動ロツカアーム
２６側に開放した有底の第１ガイド穴３５ａがロッカシ
ャフト２５と平行に穿設されており、この第１ガイド穴
３５ａの閉塞端側には段部３６ａを介して小径部が設け
られる。而して第一ガイド穴３５ａに切換ピストン３２
ａが摺動可能に嵌合され、該切換ピストン３２ａと第１
ガイド穴３５ａの閉塞端との間に油圧室３７ａが画成さ
れる。

第１駆動ロツカアーム２６には、前記第１ガイド穴３５
ａに対応して、第２駆動ロツカアーム２７側に向けて開
放した有底の第２ガイド穴３８ａがロッカシャフト２５
と平行に穿設されており、この第２ガイド穴３８ａに円
板状のストッパ３３ａが摺動自在に嵌合される。第２ガ
イド穴３８ａの閉塞端側には規制段部３９ａを介して小
径部が設けられ、また前記閉塞端には挿通孔４０ａが同
軸に穿設される。しかもストッパ３３ａに同軸にかつ一
体に設けられたロッド４１ａが挿通孔４０ａに移動自在
に挿通される。さらにストッパ３３ａと第２ガイド穴３
８ａの閉塞端との間にロッド４１ａを囲繞する戻しばね
３４ａが縮設される。

切換ピストン３２ａの軸方向長さは、その一端が段部３
６ａに当接したときに他端が第１および第２駆動ロッカ
アーム２６．２７間に位置するように、またストッパ３
３ａを規制段部３９ａに当接させるまで第２ガイド穴３
８ａ内に入り込んだときに一端が第１ガイド穴３５ａ内
に残るように設定されている。

第２駆動ロツカアーム２７には、油圧室３７ａに連通ず
る油路４２ａが穿設されており、ロッカシャフト２５に
は第２駆動ロツカアーム２７の揺動状態にかかわらず油
路４２ａをロッカシャフト２５内の給油路４３に連通せ
しめる連通孔４４ａが穿設される。

この第１連結切換手段２９ａでは、戻しばね３４ａのば
ね力に打ち勝って切換ピストン３２ａを移動せしめるだ
けの油圧を油圧室３７ａに作用せしめることにより、切
換ピストン３２ａにより第１および第２駆動ロッカアー
ム２６．２７が連結される。

第２連結切換手段２９ｂでは、戻しばね３４ｂのばね力
に打ち勝って切換ピストン３２ｂを移動せしめるだけの
油圧を油圧室３７ｂに作用せしめることにより、切換ピ
ストン３２ｂにより第２駆動ロツカアーム２７および自
由ロンカアーム２８が連結される。

第１および第２連結切換手段２９ａ、２９ｂにおける戻
しばね３４ａ、３４ｂのセット荷重は相互に異なって設
定されるものであり、たとえば戻しばね３４ａのセット
荷重は戻しばね３４ｂのセット荷重よりも小さく設定さ
れる。

給油路４３には、油圧制御手段４５を介して油圧供給源
４６が接続される。この油圧制御手段４５は、一対のレ
ギュレータ４７．４８と、それらのレギュレータ４７．
４８を択一的に切換えて油圧供給源４６に接続するため
の切換弁４９と、給油路４３を油タンクＴに解放する状
態と給油路４３をレギュレータ４７．４８に接続する状
態とを切換可能な切換弁５０とを備え、各レギュレータ
４７．４Ｂおよび切換弁５０間には逆止弁５１゜５２が
それぞれ介設される。

一方のレギュレータ４７は、油圧供給源４６からの油圧
を比較的低い油圧Ｐ１に制御して出力するものであり、
この油圧Ｐ１は第１連結切換手段２９ａの油圧室３７ａ
に作用したときに戻しばね３４ａのばね力に抗して切換
ピストン３２ａを移動せしめるだけの油圧力を発揮する
が、第２連結切換手段２９ｂでは戻しばね３４ｂのばね
力よりも小さな値となるように定められる。また他方の
レギュレータ４８は、油圧供給源４６からの油圧を比較
的高い油圧Ｐ２に制御して出力するものであり、この油
圧Ｐ２は油圧室３７ａ、３７ｂに作用したときに戻しば
ね３４ａ、３４ｂのばね力に抗して切換ピストン３２ａ
、３２ｂを移動せしめるだけの油圧力を発揮するように
定められる。

排気側動弁装置２０は、上記吸気側動弁装置１９と基本
的にほぼ同一の構造を有するように構成される。

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、切換弁５０により給油路４３の油圧を解放
する。それにより油圧式節１および第２連結切換手段２
９ａ、２９ｂは連結解除状態となっており、この状態で
は、吸気側動弁装置１９は、第１吸気弁１２ａが低速用
カム２２により揺動駆動される第１駆動ロツカアーム２
６により開閉作動せしめられ、第２吸気弁１２ｂは休止
用カム２３に摺接している第２駆動ロツカアーム２７に
より作動せしめられる。而して休止用カム２３は、第２
吸気弁１２ｂをほぼ休止状態（第５図の曲線Ｒで示す状
態）とするものであり、第１吸気弁１２ａは低速用カム
２２の形状に応じて機関の低速運転に対応したＭＭ様（
第５図の曲線りで示す状態）で開閉作動する。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
気ボート８は蝮旋状にして第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２３の高位部
２３ｂ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、主吸気ボート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。

機関の中速運転時には給油路４３をレギュレータ４７．
４８に接続するように切換弁５０を切換作動せしめると
ともに、切換弁４９により油圧供給源４６をレギュレー
タ４７に接続する。それにより油圧式第１連結切換手段
２９ａでは切換ピストン３４ａが作動して第１および第
２駆動ロッカアーム２６．２７が連結され、油圧式第２
連結切換手段２９ｂは連結解除状態のまである。したが
って第１および第２駆動ロッカアーム２６．２７が連結
され、第１および第２吸気弁１２ａ、１２ｂは低速用カ
ム２２の形状に応じたタイミングおよびリフト量（第５
図の曲線りで示す状Ｂ）で開閉作動することになり、充
分な吸気通路を確保して中速トルクの増大を図ることが
できる。

機関の高速運転時には切換弁４９により油圧供給源４６
をレギュレータ４８に接続する。それにより油圧式節１
および第２連結切換手段２９ａ。

２９ｂでは切換ピストン３４ａ、３４ｂが連結作動し、
第１駆動ロツカアーム２６、第２駆動ロツカアーム２７
および自由ロッカアーム２８が一体的に連結されること
になる。それにより両吸気弁１２ａ、１２ｂは、高速用
カム２３の形状に応した態様（第５図の曲線Ｈで示す状
態）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。

このようにして、機関の低速、中速および高速運転時に
それぞれ対応して吸気弁１２ａ、１２ｂの作動態様を変
化させることにより、第６図で示すように、各運転域で
出力ピークを得るようにしながらトルクの落ち込みが生
じることを回避し、幅広い運転域でトルクのフラット化
を図ることができる。

しかもスワール生成用吸気ボート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、
中速運転時および高速運転時の充填効率を従来のものよ
りも向上させ、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ボートと
、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、機関中速
運転時に第１および第２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のに応
じてスワール生成用吸気ボ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、駆動力の低減を図ることができる。また機関
の中速運転時には両吸気弁を低速作動態様で開閉作動せ
しめることにより充分な吸気通路面積を確保して中速ト
ルクの向上を図り、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て高回転
、高出力化を図ることができ、しかも中速および高速運
転域で両吸気ボートでの吸気抵抗を低くしてさらに出力
向上を図ることができる。

【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Ｉ
Ｖ−ＩＶ線断面図、第５図は各カムによる吸気弁の動弁
プロフィルを示す図、第６図は出力特性図である。 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ボート、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、機関の運転状態
   に応じて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、機関中速運
   転時に第１および第２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。