JPH0372817B2 - - Google Patents

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JPH0372817B2
JPH0372817B2 JP60059472A JP5947285A JPH0372817B2 JP H0372817 B2 JPH0372817 B2 JP H0372817B2 JP 60059472 A JP60059472 A JP 60059472A JP 5947285 A JP5947285 A JP 5947285A JP H0372817 B2 JPH0372817 B2 JP H0372817B2
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intake valve
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JP60059472A
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JPS61218726A (ja
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Shunichi Aoyama
Takashi Fujii
Manabu Kato
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Priority to DE19863607383 priority patent/DE3607383A1/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/08Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
    • F02B31/085Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets having two inlet valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、気筒毎に2つの吸気弁を有する内燃
機関の吸気系の改善技術に関する。
<従来の技術> 本願に先立ち同一出願人により第4図に示す吸
気系の改善案が提案されている(特願昭58−
225356号)。
図において各気筒には第1の吸気弁1A、第2
の吸気弁1B及び第1、第2の排気弁2A,2B
が設けられており、吸気ポートは第1の吸気ポー
ト3Aと第2の吸気ポート3Bに分けられ、第2
の吸気ポート3Bには開閉弁4が設けられ、低速
あるいは部分負荷領域(以下低速域と称す)等機
関運転条件を検出する制御回路5により電磁弁6
からの制御負圧により作動するアクチユエータ7
によつて開閉制御される。そして、低速域ではこ
の開閉弁4を閉じることにより第2の吸気弁1B
を事実上閉じたのと同様の効果が得られる。中・
高速・高負荷領域(以下中・高速域と称す)では
この開閉弁4を開き、第1、第2の吸気弁1A,
1Bの双方から吸気を導入し、吸気充填効率を確
保する。開閉弁4は常用運転領域では開弁する頻
度は小さいため、安定した空燃比、応答性を得る
ために燃料噴射弁8は常時第1吸気弁1Aを介し
て燃焼室9に吸気を導入する第1の吸気ポート3
A側に設けてある。10は負圧を蓄圧するリザー
バタンクである。第5図は第1、第2の吸気弁1
A,1B及び第1、第2の排気弁2A,2Bのリ
フト特性である。排気弁2A,2Bは同一のリフ
ト特性であるが、第1の吸気弁1Aのリフト特性
は第2の吸気弁1Bのリフト特性と比較すると、
開時期は遅く、閉時期は早く、作動角、最大リフ
ト量共に小さくなつており第1の吸気弁1Aを低
速用とすれば第2の吸気弁1Bは高速用のリフト
特性となつている。
この構成により、低速域においては開閉弁4を
閉じて、第1の吸気ポート3A側からのみ吸気を
行い、第1の吸気弁1Aのリフト特性を生かして
スワール強化による燃費・安定度向上の他、低速
のトルク向上効果を図ると共に、高速域において
は開閉弁4を開弁して、第2の吸気ポート3B側
からも吸気を行い、高速の特性に設定された第2
の吸気弁1Bのリフト特性を生かして充分な充填
効率を確保することを図つている。
<発明が解決しようとする問題点> しかしながら、このような先願の構成において
は次のような問題があつた。第6図に示すのは低
速側の吸気ポート及び高速側の吸気ポートから吸
入される吸気量割合を示すが、低速側の第1の吸
気弁1Aが高速側の第2の吸気弁1Bよりも遅れ
て開弁し、早く閉弁する設定であると、吸気行程
初期には吸気の大半が第2の吸気ポート3Bから
導入されることになり、燃料を噴射している第1
の吸気ポート3A内での混合気の形成が不良とな
り、燃焼が悪化するという問題が発生する。
本発明はこのような問題点に着目してなされた
もので、2つの吸気弁のリフト特性を適切に設定
することにより、上記問題点を解消した内燃機関
の吸気装置を提供することを目的とする。
<問題点を解決するための手段> このため、本発明は、気筒毎に2つの吸気弁と
これら吸気弁に至る2つの独立した吸気ポートと
を備えると共に、主として第1の吸気ポートに燃
料を供給する燃料供給手段を備え、第2の吸気ポ
ートにアイドリングを含む低速域で閉じ、中・高
速域で開くように制御される開閉弁を備えてなる
内燃機関の吸気装置において、前記第1の吸気ポ
ートに備えられる第1の吸気弁の開時期及び閉時
期を前記第2の吸気ポートに備えられる第2の吸
気弁の開時期及び閉時期より夫々早期に設定する
と共に、2つの吸気弁の開時期の差を閉時期の差
よりも大きくなるように設定し、かつ、第1の吸
気弁のリフト量を第2の吸気弁のリフト量より大
きく設定した構成とする。
<作用> かかる構成とすれば、機関運転の広い領域にお
いて燃焼室内に強いスワールを発生させることが
できると共に、吸気充填効率を向上して燃費、出
力、排気特性を改善できる。
特に、開閉弁が開かれる中・高速域でも、吸気
行程の前半において第1の吸気弁が先に開かれて
第1の吸気ポートからの吸気量を増大することが
できるので、増大して強まつた吸気流によつて、
第1の吸気ポートに付着している燃料を確実に燃
焼室へ供給することができると共に霧化を促進で
きる。
また、開時期の差を閉時期の差より大きくする
と共に、第1の吸気弁のリフト量を第2の吸気弁
のリフト量より大きくしたことにより、吸気行程
前半で生成される強いスワールが吸気行程後半に
おいて生成される逆向きのスワールに勝り、吸気
慣性が余り大きくない中速域では最終的にも強い
スワールを確保することができ、吸気慣性の大き
くなる高速域ではスワールは弱められるものの吸
気流速の増大により混合気濃度の均一化が図れ、
燃焼性が可及的に改善される。
<実施例> 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
一実施例の構成を示す第1図において、内燃機
関の各気筒毎に第1の吸気弁11A及び第2の吸
気弁11Bと、これら吸気弁に至る独立した第1
の吸気ポート12A及び第2の吸気ポート12B
を備え、第1の吸気ポート12Aに燃料供給手段
としての燃料噴射弁13を備え、第2の吸気ポー
ト12Bには機関の低速域で閉じ中・高速域で開
く開閉弁14を備えることは先願と同様である。
また気筒毎に第1の排気弁15Aと第2の排気弁
15Bを備えることも同様である。16は燃焼室
である。尚、開閉弁14を開閉制御する機構も図
示しないが第4図に示した先願と同様の構成にす
ればよい。
しかし、本発明に係る構成として、第1の吸気
弁11A及び第2の吸気弁11Bのリフト特性を
第2図に示すように第5図に示した先願のものと
は大きく変えて設定してある。
即ち、第1の吸気弁11Aは第2の吸気弁11
Bに比較して開時期は相当早く設定されており、
閉時期は少し早く設定されている。2つの吸気弁
の開時期の差は閉時期の差より大きくしてある。
また作動角、リフト量とも第1の吸気弁11Aの
方が大きく設定されている。尚、第1、第2の排
気弁15A,15Bのリフト特性は先願と同様に
同一に設定してある。
次に作用を説明する。
機関の低速域では開閉弁14が閉じ吸気は第1
の吸気ポート12Aを経て第1の吸気弁11Aの
みから行われるため、燃焼室16内に強いスワー
ルを発生し、これにより燃焼性が向上して燃費、
出力、排気特性が改善されることは前記先願と同
様である。
また、低速域では吸気の慣性が小さいため、第
1の吸気弁11Aの閉時期は第2の吸気弁11B
より早めて、実圧縮比を大きくすることにより吸
気充填効率も向上する。
一方、機関の中・高速域では開閉弁14が開か
れ、第2の吸気ポート12Bを経て第2の吸気弁
11Bからも吸気が行われる。
しかし、第1の吸気弁11Aの方が第2の吸気
弁11Bより開時期を早めていると共に、リフト
量も大きく設定しているため、第1の吸気弁11
Aの開口面積が、第2の吸気弁11Bの開口面積
を大きく上回り、吸気行程の前期及び中期におい
ては、燃料噴射弁13から燃料が噴射供給される
第1の吸気ポート12Aから大半の吸気が導入さ
れる(第3図参照)。
このため、第1の吸気ポート12A壁面に付着
している燃料の大半が早期に燃焼室16内に導入
され、かつこの間に燃焼室16内に強いスワール
を確保できることも相まつて混合気性状が可及的
に改善される。
また、中・高速域では吸気の慣性が増大するた
め、第2の吸気弁11Bの閉時期を第1の吸気弁
11Aより遅らせることにより実圧縮比を下げて
ノツキングの発生を抑制しつつ、吸気の慣性を利
用した過給を促進して吸気充填効率を高めもつて
出力の向上を図れる。
ところで第2の吸気弁11Bの閉時期を第1の
吸気弁11Aより遅らせることは、吸気行程初期
において第1の吸気弁11Aを主とした吸気作用
により生じていたスワールに対し、吸気行程末期
において第2の吸気弁11Bからの吸気割合が相
対的に増大することにより逆向きのスワールが発
生してスワールを減衰させることとなる。
しかし本発明では第1、第2の吸気弁11A,
11Bの開時期の差(第2図にΔθppeoで示す)を
閉時期の差(同図にΔθclpseで示す)より大きくし
てあると共に、開時期の早い第1の吸気弁11A
のリフト量(同図にY1で示す)を第2の吸気弁
11Bのリフト量(同図にY2で示す)より大き
く設定してあるため、吸気行程前半の第1の吸気
弁11Aが第2の吸気弁11Bより開口面積が大
きい部分の開口面積差(積分値であり第2図に
A1で示す)が吸気行程後半の第2の吸気弁11
Bが第1の吸気弁11Aより開口面積が大きい部
分の開口面積差(同じく同図にA2で示す)を大
きく上回り、その結果、吸気慣性の余り大きくな
い中速域(開閉弁14が開に切り換えられる付近
の領域)では吸気行程前半の第1の吸気弁11A
により生じるスワールが強力に残り、吸気行程末
期に至るまで混合気性状を可及的に改善できる。
また吸気の慣性が増大する高速域では吸気行程
末期において第2の吸気弁11Bから遅れて導入
される吸気量割合が増大するため、スワールの減
衰作用が大きくなるが、吸気流速自体は十分大き
くなつているため、混合性は十分良好に保たれ
る。
尚、かかる混合性改善の効果は特にターボチヤ
ージヤ等強制過給を行う機関において特に有効で
ある。
即ち、このような強制過給を行つて吸気充填効
率を向上させようとする場合、圧縮圧力、温度上
昇によりノツキング発生傾向が増大するため、こ
れを回避すべく空燃比を濃くするのが一般的であ
るが、この場合、先願のような2つの吸気弁の開
閉タイミングでは前記したように濃度分布が偏つ
て極端に濃い部分を生じるため燃焼性悪化が著し
くなり、出力向上を図ることが難しくなる。
これに対し、本発明のように2つの吸気弁の開
閉タイミングを設定すれば空燃比を濃くしても十
分濃度を均一化された混合気が形成されるため、
ノツキングを回避しつつ出力向上を図れる効果が
大きいのである。
<発明の効果> 以上説明したように、本発明によれば、開閉弁
が開かれる中・高速域で吸気行程の前半で燃料供
給側の吸気ポートからの吸気量が増大し、中速域
ではスワールも十分に得られるので、混合気濃度
が均一化されて燃焼性が大幅に改善され、特にタ
ーボチヤージヤ付機関等ノツキング回避のため空
燃比を濃くするものにおいて、混合性改善による
出力向上効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の要部構成を示す横
断面図、第2図は同上実施例の吸・排気弁のリフ
ト特性を示す線図、第3図は同上実施例の2つの
吸気ポートからの吸気量割合を示す線図、第4図
は先願例の全体構成を示す断面図、第5図は同上
先願例の吸・排気弁のリフト特性を示す線図、第
6図は同上先願例の2つの吸気ポートからの吸気
量割合を示す線図である。 11A……第1の吸気弁、11B……第2の吸
気弁、12A……第1の吸気ポート、12B……
第2の吸気ポート、13……燃料噴射弁、14…
…開閉弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 気筒毎に2つの吸気弁とこれら吸気弁に至る
    2つの独立した吸気ポートとを備えると共に、主
    として第1の吸気ポートに燃料を供給する燃料供
    給手段を備え、第2の吸気ポートにアイドリング
    を含む低速域で閉じ、中・高速域で開くように制
    御される開閉弁を備えてなる内燃機関の吸気装置
    において、前記第1の吸気ポートに備えられる第
    1の吸気弁の開時期及び閉時期を前記第2の吸気
    ポートに備えられる第2の吸気弁の開時期及び閉
    時期より夫々早期に設定すると共に、2つの吸気
    弁の開時期の差を閉時期の差よりも大きくなるよ
    うに設定し、かつ、第1の吸気弁のリフト量を第
    2の吸気弁のリフト量より大きく設定したことを
    特徴とする内燃機関の吸気装置。
JP60059472A 1985-03-06 1985-03-26 内燃機関の吸気装置 Granted JPS61218726A (ja)

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GB08605528A GB2172051B (en) 1985-03-06 1986-03-06 Multi-valve internal combustion engine
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