JPH03264768A

JPH03264768A - 多弁エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JPH03264768A
Application number: JP2021166A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kuji; 久慈　洋一; Michihiko Tabata; 田端　道彦; Noriyuki Iwata; 典之岩田; Toru Shiraishi; 徹白石
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1991-11-26

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】（産業上の利用分野）本発明は、吸気３弁を有する多弁エンジンの吸気装置に
関し、詳しくは、中央の吸気弁を介した吸気ポートより
燃料を噴射供給するものに関する。

（従来の技術）従来より、この種多弁エンジンの吸気装置として、例え
ば実開昭６１−２０４９２２号公報に開示されるように
、シリンダごとに、カムシャフトにより駆動される吸気
弁と、吸気通路より分岐して燃焼室一側にそれぞれ上記
吸気弁を介して開口する３つの吸気ポートとを備えて高
い吸・排気効率を得るとともに、燃料噴射弁により３つ
の吸気ポートのうち、中央の吸気ポートに燃料を噴射す
るようにしたものは知られている。そして、この場合、
中央の吸気ポートの開口中心とシリンダボア中心とを結
ぶ線上におけるシリンダボア中心付近で且つ該吸気ポー
ト開口よりも燃焼室他側に位置する部位には点火プラグ
が設けられ、両側の吸気ポートによる吸気供給タイミン
グと同期する燃料供給タイミングで中央の吸気ポート近
傍に位置する点火プラグへ濃混合気が供給されるように
して稀薄燃焼を実現するようにしている。

（発明が解決しようとする課８）ところで、一般に、燃焼室内への吸気（燃料）の吸入効
率および燃焼室内からの排気ガスの排気効率を図るため
に、吸気弁により吸気ポートを開き始める吸気行程初期
と、排気弁により排気ポートを閉じ終える排気行程終期
とがオーバラップするように吸・排気弁の開閉タイミン
グを設定することが行われる。このように、吸・排気オ
ーバラップ期間を設けると、燃焼室内に未だ排気ガスか
残っている状態で吸気および燃料（混合気）が燃焼室内
に供給されるので、上記従来のものの如く中央吸気ポー
トからの１＃ｉ混合気が点火プラグ付近に供給されてい
るにも拘らず、この混合気に排気ガスが混入することに
なり、点火プラグ周りに生粋の混合気（排気ガスが混入
していない混合気）を集めることができない。このため
、アイドリング時などの低負荷時における燃焼安定性が
悪化するとともに、稀薄燃焼を実行する際に運転限界性
能を高めることができない上、ノッキングが発生し易い
ものとなる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、排気を、両側の吸気ポートから供給され
る吸気によってシリンダボア中心よりも外周側に寄せ、
この状態で中央の吸気ポートからの混合気を点火プラグ
周りに集めるようにして、アイドリング時などの低負荷
時における燃焼安定性および稀薄燃焼による運転限界性
能の向上を図るとともに、ノッキングの抑制を図ろうと
するものである。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明が講じた解決手段は、
シリンダごとに、カムシャフトにより駆動される吸気弁
と、吸気通路より分岐して燃焼室一側にそれぞれ上記吸
気弁を介して開口する３つの吸気ポートと、該３つの吸
気ポートのうちの中央の吸気ポートに燃料を噴射する燃
料噴射弁とを備えた多弁エンジンの吸気装置を前提とす
る。そして、上記中央の吸気ポートの開口中心とシリン
ダボア中心とを結ぶ線上におけるシリンダボア中心付近
で且つ該吸気ボート開口よりも燃焼室他側に位置する部
位に点火プラグを設けるとともに、上記中央の吸気ポー
トによる点火プラグ周りへの燃料供給タイミングを、両
側の吸気ポートによる燃焼室への吸気供給タイミングよ
りも遅れて設定する構成としたものである。

（作用）上記の構成により、本発明では、吸・排気オルバラツブ
期間において、両側の吸気ポートからの吸気により、シ
リンダボアの外周側に沿って生成されるスワールによっ
て排気ガスが吸気中に混在せしめられながらシリンダボ
アの外周側に押し寄せられ、しかる後、中央の吸気ポー
トより混合気が点火プラグ周りに供給されることになる
。その場合、点火プラグ周りに供給された混合気には、
シリンダボアの外周側に沿って生成されたスワールによ
り点火プラグ周りにおいてスワールが誘起されて良好に
ミキシングされるとともに、排気ガスが混在しない生粋
の混合気として点火プラグ周りに集められることになる
。このため、アイドリング時などの低負荷時における燃
焼安定性が向上するとともに、稀薄燃焼を実行した際な
どの運転限界性能が向上する上、どのような負荷状態で
あってもノッキングが抑制されることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図ないし第５図は本発明の実施例に係る吸気３弁を
有する吸気装置を備えたＶ型６気筒の燃料噴射式エンジ
ンを示す。これらの図は１つのシリンダのみを代表して
示すが他のシリンダも同−構成である。これらの図にお
いて、１はシリンダブロック、２はシリンダブロック１
上に配設されたシリンダヘッド、３はこのシリンダヘッ
ド２の上に配設されたカムハウジングである。

上記シリンダブロック１にはシリンダ５が形成され、こ
のシリンダ５にはピストン６が摺動自在に嵌挿されてい
る。また、シリンダヘッド２には二つの傾斜壁７ａ、７
ｂを有するペントルーフ形の燃焼室７が形成されている
。

上記シリンダヘッド２のシリンダボア左側部には、シリ
ンダヘッド左側壁側の１本の吸気ポート１０から分岐し
且つシリンダ５に新気（吸気）を導く三本の第１〜第３
独立吸気ポート１１．　１２゜１３か設けられている。

この第１〜第３独立吸気ポート１１〜１３は、一端が上
記燃焼室７の左側（燃焼室一側）の傾斜壁７ａにそれぞ
れ吸気側のバルブシート１４を介して開口し、他端がシ
リンダヘッド左側壁（吸気ポート１０）に開口するよう
設けられている。両側の第１．第３独立吸気ポート１１
．１３の燃焼室側開口はエンジン前後方向（後述する第
１図の上下方向）に並んでおり、中央の第２独立吸気ポ
ート１２よりもシリンダボア中心から離れた位置に設け
られている。これら三つの第１〜第３独立吸気ポート１
１〜１３は上記１本の吸気ポート１０に集合されている
。

また、シリンダヘッド２のシリンダボア右側部にはシリ
ンダ５の排気を外方に導く二本の独立排気ポート２１．
２２が設けられている。この独立排気ボー）２１．２２
は、一端が上記燃焼室７の右側（燃焼室他側）の傾斜壁
７ｂにそれぞれ排気側のバルブシート２３を介して開口
し、他端がシリンダヘッド右側壁に開口するように設け
られている。この二本の独立排気ポー）２１．２２の燃
焼室側開口はエンジン前後方向に並んでいる。また、二
本の排気ポート２１．２２はシリンダへ・ノド右側壁側
で１本の排気ポート２０に集合されている。

上記シリンダヘッド２には、第１〜第３独立吸気ポート
１１〜１３に対応し且つ第１〜第３独立吸気ポート１１
〜１３の燃焼室側開口（バルブシー）１４）をそれぞれ
開閉する三本の第１〜第３吸気弁３１，３２．３３が設
けられている。各第１〜第３吸気弁３１〜３３は、上記
開口に配置される傘形の弁傘部３１ａ〜３３ａと、この
弁傘部３１ａ〜３３ａから上方に延設された弁軸３１ｂ
〜３３ｂとをそれぞれ有しており、該弁軸３１ｂ〜３３
ｂにおいてシリンダヘッド２に摺動自在に嵌挿されてい
て、上下動可能になっている。これら吸気弁３１〜３３
の弁軸端部には円盤状のスプリングシート５１，５２．
５３がそれぞれ取付けられ、このスプリングシート５１
〜５３とシリンダヘッド２との間にバルブスプリング６
１，６２゜６３がそれぞれ縮装されていて、そのバネ力
により各吸気弁３１〜３３を上方に、つまり閉弁方向に
付勢している。

これら三本の第１〜第３吸気弁３１〜３３は、弁軸端部
に向ってシリンダボア左側に傾斜し、且つ弁軸３１ｂ〜
３３ｂが互いに平行になるよう設けられている。

また、シリンダヘッド２には、独立排気ポート２１．２
２の燃焼室側開口（バルブシート２３）をそれぞれ開閉
する二本の排気弁４１．４２が設けられている。これら
排気弁４１．４２も上記吸気弁３１〜３３と同様の構成
で上下動可能に設けられ、スプリングシート５４．５５
及びバルブスプリング６４．６５が設けられて閉弁方向
に付勢されている。

これら二本の排気弁４１．４２は、弁軸端部に向ってシ
リンダボア右側に傾斜し、且つ弁軸４１ｂ、４２ｂが互
いに平行になるよう設けられている。

次に、上記吸・排気弁３１〜３３．４１．４２の駆動機
構について説明する。カムハウジング３の左側及び右側
には、エンジン前後方向に延びる吸気専用及び排気専用
のカムシャフト９１．　９２がそれぞれ配設されている
。これら二本のカムシャフト９１．９２は、エンジン出
力軸（図示省略）により駆動され、吸気専用カムシャフ
ト９〕は第３図で時計方向に、排気専用カムシャフト９
２は同図で反時計方向にそれぞれ回転する。また、吸気
専用カムシャフト９１には各吸気弁３１〜３３に対応し
て三つの吸気カム９３が一体形成され、排気専用カムシ
ャフト９２には各排気弁４１，４２に対応して二つの排
気カム９４が一体形成されている。

上記第１〜第３吸気弁３１〜３３は、吸気専用カムシャ
フト９１によりスイングアーム８１，８２．８３を介し
て駆動される。すなわち、シリンダヘッド２には、公知
の油圧式ラッシュアジャスタ７１，７２．７３が設けら
れている。この油圧式ラッシュアジャスタ７１〜７３に
は支持部が設けられている。そして、上記スイングアー
ム８１〜８３は、一端が上記油圧式ラッシュアジャスタ
７１〜７３の支持部に乗り、他端が第１〜第３吸気弁３
１〜３３の弁軸端部上に乗るようにそれぞれ設けられて
いる。また、スイングアーム８１〜８３の中途部にはエ
ンジン前後方向に回転軸を有するローラが設けられ、こ
のローラが吸気カム９３にそれぞれ接触している。従っ
て、吸気専用カムシャフト９１が回転すると、吸気カム
９３のリフト量に応じて上記ローラが上下動を行い、こ
れによってスイングアーム８１〜８３が油圧式ラッシュ
アジャスタ側の端部を中心として上下に揺動する。その
ためにスイングアーム８１〜８３の弁軸端部側の端部が
アーム比に応じて上下に揺動し、この端部の往復動に応
じて第１〜第３吸気弁３１〜３３が開閉するようになっ
ている。

また、排気弁４１．４２も、排気専用カムシャフト９２
によりスイングアーム８４，８５を介して駆動される。

この駆動機構は上記吸気弁３１〜３３の場合と同様にス
イングアーム８４，８５を支持する油圧式ラッシュアジ
ャスタ７４．７５を備えた構成となっており、排気専用
カムシャフト９２が回転すると、排気カム９４のリフト
量に応じてスイングアーム８４，８５のローラが上下動
を行い、これによってスイングアーム８４，８５が油圧
式ラッシュアジャスタ側の端部を中心として上下に揺動
し、スイングアーム８４，８５の弁軸端部側の端部がア
ーム比に応じて上下に揺動し、この端部の上下動（往復
動）に応じて排気弁４１゜４２が開閉する。

さらに、燃焼室７上方のシリンダヘッド２及びカムハウ
ジング３には、プラグホール１０１が貫通して設けられ
、このプラグホール１０１内には点火プラグ１０２が、
その着火点１０２ａを燃焼室７に望ませて取付けられて
いる。このプラグホール１０１及び点火プラグ１０２は
、着火点１０２ａが燃焼室７のボア中心に位置するよう
に排気弁４１．４２の弁軸４１ｂ、４２ｂと平行に設け
られていて、上記着火点１０２ａからの火炎の伝播によ
り燃焼室７内における燃料の燃焼がなされるようになっ
ている。

そして、第１図にも示すように、上記３本の第１〜第３
独立吸気ポート１１〜１３上側のシリンダヘッド２には
、第１〜第３独立吸気ポート１１〜１３にそれぞれ配分
された吸気のうち、第２独立吸気ポート１２に配分され
た吸気のみに燃料を噴射供給するためのインジェクタ１
０３（燃料噴射弁）が設けられている。該インジェクタ
１０３は、第２独立吸気ポート１２の上方側より第２吸
気弁３２の弁傘部３２ａの点火プラグ１０２寄りに位置
する部位に向けて燃料を噴射供給する噴孔１０３ａを有
している。

次に、上記第１〜第３吸気弁３１〜３３の往復動（リフ
ト）による三つの第１〜第３独立吸気ポート１１〜１３
の開閉タイミングを、第２図の特性図に基づいて説明す
る。この特性図において、第１および第３吸気弁３１．
３３の往復動による第１および第３独立吸気ポート１１
．１３の開閉タイミングを同一とし、この第１および第
３独立吸気ポート１１．１３の開閉タイミングと、第２
吸気弁３２の往復動による第２独立吸気ポート１２の開
閉タイミングとを異ならせている。

以上のことを前提として特性図について説明する。

第２図において、第２吸気弁３２は第１および第３吸気
弁３１．３３よりも遅開きとし、第２吸気弁３２による
第２独立吸気ポート１２の開閉タイミングを、第１およ
び第３吸気弁３１．３３による第１および第３独立吸気
ポー）１１．１３の開閉タイミングよりも遅くする。こ
の場合、二つの排気弁４１．４２により独立排気ポート
２１゜２２を閉じ終える寸前の排気行程終期と、第１お
よび第２吸気弁３１．３３により第１および第３独立吸
気ポート１１．１３を開き始める吸気行程初期とがオー
バラップするバルブオーバラップ期間が設けられており
、このバルブオーバラップ期間において、燃焼室７内に
未だ取残されていた排気ガスが、第１図の斜線矢印で示
すように、第１および第３独立吸気ポート１１．１３よ
りシリンダボアの外周側に沿うように燃焼室７内に供給
される吸気によって生成されたスワールにより吸気中に
混在せしめられた状態で、このスワールによりシリンダ
ボアの外周側に押し寄せられることになる。そして、中
央の吸気ポート１２からの混合気は、吸気行程以外、つ
まり排気行程若しくは膨脂行程において第２吸気弁３２
の弁傘部３２ａの温度が最も高温となる時に燃料噴射弁
１０３の噴孔より吹付けられて該弁傘部３２ａの温度を
奪いつつその熱による微粒化が促進された状態の混合気
として燃焼室７内の点火プラグ１０２（点火栓１０２ａ
）周り（シリンダボアの内周側）に供給されることにな
る。

したがって、上記実施例では、点火プラグ１０２周りに
供給された混合気には、第１図の白抜き矢印で示すよう
に、排気ガスを吸気中に混在せしめながらシリンダボア
の外周側に押し寄せる。シリンダボアの外周側に沿って
生成されたスワールにより点火プラグ１０２周りにおい
てスワールが誘起されて良好にミキシングされるととも
に、排気ガスが混在しない生粋の混合気として点火プラ
グ１０２周りに効果的に集められることになる。

このため、アイドリング時などの低負荷時における燃焼
安定性を向上させることができるとともに、稀薄燃焼を
実行した際などの運転限界性能を向上させることができ
る上、どのような負荷状態であってもノッキングを抑制
することができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、そ
の他種々の変形例を包含するものである。

例えば、上記実施例では、第１．第３吸気弁３１゜３３
による第１および第３独立吸気ポート１１゜１３の開閉
タイミングを同一としたが、第６図に示すように、第１
吸気弁３１による第１独立吸気ポート１１の開閉タイミ
ングが、第３吸気弁３３による第３独立吸気ポート１３
の開閉タイミングよりもさらに早く開くようにしたり、
第７図に示すように、第１吸気弁３１による第１独立吸
気ポート１１の開時におけるリフト速度か、第３吸気弁
３３による第３独立吸気ポート１３の開時におけるリフ
ト速度よりも早くしたりしても良く、これらの場合には
、燃焼室７内においてシリンダボアの外周側に沿って生
成されるスワールの方向性がより顕著に現れることにな
る。

また、上記実施例では、第１．第３独立吸気ポート１１
．１３の燃焼室側開口を第２独立吸気ポート１２よりも
シリンダボア中心から離れた位置に設け、この第２独立
吸気ポート１２の第２吸気弁３２を第１および第３吸気
弁３１．３３よりも遅開きとしたか、両側の第１．第３
独立吸気ポー）１１，１３の燃焼室側開口を中央の第２
独立吸気ポート１２よりもシリンダボア中心に近い位置
に設けるとともに、点火プラグ１０２をシリンダボア中
心付近に設け、第１ないし第３吸気弁３１〜３３による
第１ないし第３独立吸気ボート１１〜１３の開閉タイミ
ングをそれぞれ同一のものにして、第２独立吸気ポート
１２による点火プラグ１０２周りへの燃料供給タイミン
グが、第１および第３独立吸気ポート１１．１３による
燃焼室７の吸気供給タイミングよりも遅らせるようにし
ても良く、この場合には、第３独立吸気ポート１１〜１
３の開閉タイミングが同一であるにも拘らず、第２独立
吸気ポート１２から供給される混合気がシリンダボア中
心付近の点火プラグ１０２に到達する前に、シリンダボ
ア中心近傍寄りの第１．第３独立吸気ポート１１．１３
からの吸気により燃焼室７内に残っていた排気ガスが吸
気と共にシリンダボア外周側に押し寄せられることにな
る。

さらに、上記実施例では、第１および第３独立吸気ボー
）１１．１３よりシリンダボアの外周側に沿うように燃
焼室７内に供給される吸気によりスワールを生成させる
ようにしたか、第１または第３吸気弁、もしくは第１お
よび第３吸気弁の燃焼室内における各弁の周囲壁（シリ
ンダヘッド側）にマスクを設けたり、第１または第３独
立吸気ポート１１．１３、もしくは第１および第３独立
吸気ポート１１．１３内にマスクを設けたり、第１また
は第３独立吸気ポート１１．１３、もしくは第１および
第３独立吸気ポート１１．１３の各ボ−トをヘリカル状
に形成したりして、各ボートからの吸気によるスワール
の生成がより促進されるようにしても良いのは勿論であ
る。

（発明の効果）以上の如く、本発明における多弁工・ンジンの吸気装置
によれば、中央の吸気ボートによる点火プラグ周りへの
燃料供給タイミングを、両側の吸気ポートによる燃焼室
への吸気供給タイミングよりも遅らせたので、吸・排気
オーバラップ期間において、両側の吸気ポートからの吸
気により燃焼室内に未だ残っていた排気ガスを混在せし
めながらシリンダボアの外周側にスワールにより押し寄
せられた状態で中央の吸気ポートより生粋の混合気のみ
がスワールの誘起作用と相俟って良好にミキシングされ
つつ点火プラグ周りに効果的に集められることになり、
アイドリング時などの低負荷時における燃焼安定性およ
び稀薄燃焼による運転限界性能を共に向上させることか
できる上、全負荷時においてノッキングを抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例を示し、第１図は
燃焼室の平面透視図、第２図は吸気弁による各独立吸気
ボートの開口タイミングの特性を示す特性図、第３図は
第１図の■−■線における断面図、第４図は第１図のＴ
Ｖ−ＴＶ線における断面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ線
における断面図である。また、第６図および第７図はそれぞれ各変形例を示す第
２図相当図である。５・・・シリンダ７・・・燃焼室１０・−・吸気ポート（吸気通路）１１．１２．１３・・・独立吸気ポート（吸気ポート）３１．３２．３３・・・吸気弁９１・・・吸気専用カムシャフト（カムシャフト）］０２・・・点火プラグ１０Ｂ・・・インジェクタ（燃料噴射弁）５・・・シリ
ンダ７・・・燃焼室１０・・・吸気ポート（吸気通路）１１．１２．１３・・・独立吸気ポート（吸気ポート）３１、　３２．３３・・・吸気弁９１・・・吸気専用カムシャフト（カムシャフト）１０２・・点火プラグ１０３・・・インジェクタ（燃料噴射弁）■ 第図１（ル４７８−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダごとに、カムシャフトにより駆動される
吸気弁と、吸気通路より分岐して燃焼室一側にそれぞれ
上記吸気弁を介して開口する３つの吸気ポートと、該３
つの吸気ポートのうちの中央の吸気ポートに燃料を噴射
する燃料噴射弁とを備えた多弁エンジンの吸気装置にお
いて、上記中央の吸気ポートの開口中心とシリンダボア
中心とを結ぶ線上におけるシリンダボア中心付近で且つ
該吸気ポート開口よりも燃焼室他側に位置する部位には
点火プラグが設けられており、上記中央の吸気ポートに
よる点火プラグ周りへの燃料供給タイミングは、両側の
吸気ポートによる燃焼室への吸気供給タイミングよりも
遅れて設定されていることを特徴とする多弁エンジンの
吸気装置。