JPH02267323A - 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吸気弁と
、各吸気弁の作動態様を機関の低速運転時と高速運転時
とで変化させるための複数のカムを備える動弁装置と、
燃料を噴射するための燃料噴射弁とを備える内燃機関の
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主
吸気ポートをスワール制御弁により遮断しながらスワー
ル生成用吸気ポート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を発揮させて低速運転での燃費
低減を図り、また機関高速運転時にはスワール制御弁を
開弁して両吸気弁をともに作動させることにより充填効
率の向上による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、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、高
速運転時の吸気抵抗低減を図りながら低速運転時には強
いスワールを発生させるとともに燃焼室内への層状給気
を図って燃費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。

Ｂ８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、第１吸気弁口は第２吸気弁口よりも小
径に形成され、機関本体には、螺旋状にして第１Ｎ＆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
、燃料噴射弁は主吸気ポートに向けて燃料を噴射すべく
配設され、動弁装置は、予め定めた突出量および中心角
範囲で第１ベース内部から突出した第１高位部を有する
第１カムと、第１高位部よりも遅角側に位相をずらせた
位置で第１高位部よりも小さな突出量および中心角範囲
で第２ベース内部から突出する第２高位部を有する第２
カムと、第１および第２高位部よりも大きな突出量およ
び中心角範囲で第３へ一ス内部から突出した第３カムと
を備えるとともに、機関低速運転時に第１および第２吸
気弁を第１および第２カムで個別に開閉作動する状態と
、機関高速運転時に第１および第２吸気弁を第３カムで
開閉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１カムによ
る第１吸気弁の開弁作動に遅れて第２カムによる第２吸
気弁の開弁作動が行なわれるので、スワール生成用吸気
ポートから小径の第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空気が導入された後、燃料噴射
弁により噴射された燃料を含む混合気が短時間でかつ比
較的緩やかな速度で燃焼室に導入され、強いスワール効
果を得ながら層状給気を達成することができ、また機関
の高速運転時には第１および第２吸気弁が第３カムによ
り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、凹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ンク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排気弁ロアａ。

７ｂが設けられる。しかも第１吸気弁ロ６ａは第２吸気
弁ロ６ｂに比べて小径に形成される。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。しかもシリンダヘッド３には
主吸気ポート９に向けて燃料を噴射するだめの燃料噴射
弁Ｆが配設される。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１３ａ１３ｂとを案
内すべく、一対ずつ２紐のガイド筒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１
５・・・と、シリンダへラド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、１
３ｂ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に設けられる第１カム２２、第２カム２３およ
び第３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、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
に第１カム２２が、第２吸気弁１２ｂに対応した位置に
第２カム２３が、また両カム２２゜２３間に第３カム２
４がそれぞれ一体化される。

第１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、第１ヘース内部２２ａと第１ベース内部
２２ａから半径方向外方に突出した第１高位部２２ｂと
を有する。また第３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、第３ベース内部２４ａ
と、前記第１高位置２２ｂよりも突出量および中心角範
囲を大として第３ベース内部２４ａから突出した第３高
位部２４ｂとを有する。さらに第２カム２３は、第２ベ
ース内部２３ａと、第２ベース内部２３ａから半径方向
外方にわずかに突出する第２高位部２３ｂとを有するが
、第２高位部２３ｂは、第１高位部２２ｂよりも遅角側
に位相をずらせた位置で第１高位部２２ｂよりも小さな
突出量および中心角範囲で第２ベース内部２３ａから突
出される。

このような第１、第２および第３カム２２．２３２４に
よる吸気弁作動プロフィルを示すと第５図のようになる
。すなわち第１カム２２によるプロフィルは第５図の曲
線Ｉで示すようになり、第２カム２３によるプロフィル
は、第５図の曲線■で示すように、第１カム２２による
開弁時期よりも遅れながら弁リフト量および開角をとも
に第１カム２２よりも小さくしたものとなる。また第３
カム２４によるプロフィルは、第５図の曲線■で示すよ
うに、第１および第２カム２２．２３よりも弁リフト量
および開角を大きくしたものとなる。

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２７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２８とが相互に晴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２６．２７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
らのタペットねし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
は両駆動口７カアーム２６．２７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）により第３カム
２４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駆動ロツカアーム２６
および自由ロッカアーム２８間を連結可能な第１切換ピ
ン３２と、自由ロッカアーム２８および第２駆動ロッカ
アーム２７間を連結可能な第２切換ビン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３２〜３４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２８
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
′ａ４１に接続されており、制御弁４０は油圧供給源４
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２８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２７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２８
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
通されるロンド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２８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
２８および第２駆動ロッカアーム２７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
が第１カム２２の形状に応じた態様で開閉作動し、第２
吸気弁１２ｂが第２カム２３の形状に応じた態様で開閉
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３カ
ム２４の形状に応じたＢ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、第１および
第２カム２２に代えて低速用に形成された一対の低速用
カムが用いられる。したがって連結解除状態では再排気
弁１３ａ、１３ｂが低速用カムの形状に応じた態様で開
閉作動し、連結状態では再排気弁１３ａ、１３ｂが高速
用カム（第３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、先ず第１吸気弁１２ａを
第２カム２２の形状に応じて第５図の曲線Ｉで示すよう
に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から小径の第１吸気弁ロ６ａを経て燃
焼室５内に空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、空気は旋回しな
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。一方、燃料噴射
弁Ｆからは第２吸気弁１２ｂの開弁以前に主吸気ポート
９に向けて燃料が噴射されており、第１吸気弁１２ａの
開弁作動に遅れて第２吸気弁１２ｂが第５図の曲線■で
示すようにわずかに開弁すると同時に燃料を含む混合気
が大径の第２吸気弁ロ６ｂから燃焼室５内に導入される
。したがって機関低速時における燃料希薄状態では、強
いスワールを形成しながら燃焼室５内に空気が導入され
た後に、燃料を含む混合気が燃焼室５内に導入され、燃
焼室５内への層状給気を実現し、燃焼性を向上して燃費
の低減を図ることができる。

このように低速運転時には、主として小径の第１吸気弁
ロ６ａから燃焼室内への給気が行なわれ、強いスワール
を生成することが可能となり、しかも第２吸気弁１２ｂ
のリフト量および開角は小さいものであるので、燃焼室
５内で生じているスワールを乱すことはない。

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に毘油圧を作用させ、吸気側動弁
装置１９の各ロッカアーム２６２７．２８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内には主として主吸気ポート９から燃料を含
む混合気が導入され、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。

この高速運転時に、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かできる。

ところで、螺旋状に曲成されているスワール生成用吸気
ポート８には、第１図で示すように第１吸気弁ロ６ａの
上方にオーバーハング部８ａが形成されており、スワー
ル生成用吸気ポート８に燃料を含む混合気が導入される
と燃料が該オーバーハング部８ａに付着して、空燃比の
変動が大きくなったり、燃料の燃焼室５内への導入タイ
ミングがずれて層状給気の生成が困難となったりするが
、上述のように燃料を含む混合気は主給気ポート９のみ
から供給されるので、上記問題は解消される。

Ｃ９発明の効果 以上のように本発明によれば、第１吸気弁口は第２吸気
弁口よりも小径に形成され、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、燃料噴射弁は主吸気ポートに向けて燃料を
噴射すべく配設され、動弁装置は、予め定めた突出量お
よび中心角範囲で第１ベース内部から突出した第１高位
部を有する第１カムと、第１高位部よりも遅角側に位相
をずらせた位置で第１高位部よりも小さな突出量および
中心角範囲で第２ベース内部から突出する第２高位部を
有する第２カムと、第１および第２高位部よりも大きな
突出量および中心角範囲で第３ベース内部から突出した
第３カムとを備えるとともに、機関低速運転時に第１お
よび第２吸気弁を第１および第２カムで個別に開閉作動
する状態と、機関高速運転時に第１および第２吸気弁を
第３カムで開閉作動させる状態とを切換可能に構成され
るので、機関低速運転時には、スワール生成用吸気ポー
トから小径の第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空気が導入された後、燃料噴射弁に
より噴射された燃料を含む混合気が短時間でかつ比較的
緩やかな速度で燃焼室に導入され、強いスワール効果を
得ながら層状給気を達成して燃費の低減を図ることがで
き、また機関の高速運転時には第１および第２吸気弁を
高速運転に対応した作動態様で開閉作動して充填効率を
高め、しかも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■−ｎ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開角
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、２２・・・第
１カム、２２ａ・・・第１ベース内部、２２ｂ・・・第
１高位部、２３・・・第２カム、２３ａ・・・第２ベー
ス内部、２３ｂ・・・第２高位部、２４・・・第３カム
、２４ａ・・・第３ベース内部、２４ｂ・・・第３高位
部、

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吸気弁と、各吸気弁
   の作動態様を機関の低速運転時と高速運転時とで変化さ
   せるための複数のカムを備える動弁装置と、燃料を噴射
   するための燃料噴射弁とを備える内燃機関の吸気装置に
   おいて、第１吸気弁口は第２吸気弁口よりも小径に形成
   され、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、燃料噴射
   弁は主吸気ポートに向けて燃料を噴射すべく配設され、
   動弁装置は、予め定めた突出量および中心角範囲で第１
   ベース内部から突出した第１高位部を有する第１カムと
   、第１高位部よりも遅角側に位相をずらせた位置で第１
   高位部よりも小さな突出量および中心角範囲で第２ベー
   ス内部から突出する第２高位部を有する第２カムと、第
   １および第２高位部よりも大きな突出量および中心角範
   囲で第３ベース内部から突出した第３カムとを備えると
   ともに、機関低速運転時に第１および第２吸気弁を第１
   および第２カムで個別に開閉作動する状態と、機関高速
   運転時に第１および第２吸気弁を第３カムで開閉作動さ
   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。