JPH0410335Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は過給機付きガソリンエンジンにおい
て、副吸気バルブを有する吸気装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、過給機付きガソリンエンジンの吸気装置
については燃焼改善のために、種々の工夫がおこ
なわれてきた。例えば、特開昭57−8316号公報に
開示されたものは、二つの主吸気バルブと一つの
補助吸気バルブと二つの排気弁を有するいわゆる
５バルブエンジンにおいて、該補助吸気バルブに
ついては専用の補助吸気通路を設け、この通路内
に逆止弁を取付け、かつ開弁時期を主吸気バルブ
よりも早くしてバルブのオーバラツプを大きくし
ている。これにより、補助吸気バルブよりの吸気
が排気ポートに吹き抜けて燃焼室内の残留排気を
掃除し、充填効率を上げ出力トルクの増大をはか
つている。

また、本出願人は特願昭60−166676号、特願昭
60−167450号等において、三つの吸気バルブと二
つの排気バルブを有する５バルブエンジンについ
て、吸気制御弁を設け、各バルブの開閉時期と該
吸気制御弁の開閉時期の設定を工夫することによ
り低速低負荷時のスワールコントロールバルブの
有効利用と成層化燃焼をはかつている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来の複数の吸気バルブを有する過給機付きガ
ソリンエンジンにおいては、次の点が問題とな
る。

過給機により過給する空気は、シリンダ内に多
く供給される程出力向上には役に立つが、このた
めに吸気の圧力と温度が上昇するとエンジンのノ
ツクに対する余裕度が無くなる。又、高温に対し
ては過給機及び排気弁等に耐熱温度に材質的な限
界があるために過給圧の上昇にも一定の限度が生
ずる。

したがつて以上の諸点の解決が必要であるが、
このために従来行われてきた方法としては、吸気
を冷却するためにインタクーラ（中間冷却器）が
用いられ、また点火進角を遅らせたり、燃料を多
量に噴射してその気化熱で燃焼室内を冷却するい
わゆる燃料冷却等がある。しかし、吸気をインタ
クーラ等で冷却して燃焼室内に供給した場合に
は、吸気弁周辺と排気弁周辺との温度差すなわ
ち、同じ燃焼室内で低温部と高温部との温度差が
あまり大きくなると燃焼室内の温度分布が不均一
になり、かえつてノツキングが起り易くなること
がある。また、ノツキングをなくするために点火
進角を遅らせる方法は燃費が悪くなる。また前記
の燃料の気化による燃料冷却を行うと空燃比がリ
ツチに（濃く）なり、燃費がさらに悪化する。

また、先にあげた従来の各先行技術において
は、前述のように従来の４バルブを５バルブと
し、また吸気制御弁を設けたり、吸気弁の開閉時
期を変える等の工夫をして各種の燃焼の改善を行
つているが、前記の諸問題点についての解決には
不十分である。この点に鑑みて本考案は、燃焼室
内の温度を均一に下げてノツキング発生を防止
し、吸気温度のみならず排気温度も下げて排気弁
や過給機の排気タービンの過熱を抑え、しかも燃
費が悪くならないようにして前記の諸問題を解決
しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、本考案におい
ては、過給機を備え、複数の吸気バルブを有する
ガソリンエンジンにおいて、主吸気バルブと副吸
気バルブとを設け、前記主吸気バルブに通ずるシ
リンダヘツド内の主吸気ポートに燃料噴射弁を取
り付け、該主吸気ポートは吸気マニホルド内の主
吸気通路に連通し、該主吸気通路はその下流に設
けた副吸気通路制御弁を介して副吸気通路と連通
し、該副吸気通路はシリンダヘツド内の副吸気ポ
ートを経て前記副吸気バルブに通じ、前記副吸気
通路制御弁はエンジンの燃焼室内の温度、圧力が
上昇したときに開かれて副吸気バルブより空気の
みをシリンダ内に供給するように設定され、前記
副吸気バルブの開弁時期は前記主吸気バルブの開
弁時期よりも早く、排気バルブとのオーバラツプ
角度が前記主吸気バルブの場合よりも大きくなる
ように設定されていることを特徴とする副吸気バ
ルブを備えた吸気装置を提供する。

〔作用〕

エンジンが始動して過給機より圧送された空気
は、主吸気通路を経て主吸気ポートにに入り、こ
こで燃料噴射弁より噴射された燃料と混合して、
シリンダ内に吸入される。エンジンの燃焼室内の
温度、圧力が上昇したときに副吸気通路制御弁が
開き、主吸気通路を流れる空気の一部が副吸気通
路に流入し、副吸気ポートを経て副吸気バルブよ
りシリンダ内に供給される。このとき副吸気バル
ブは、主吸気バルブよりも早く弁が開き、排気弁
とのオーバラツプの期間が長くなり、燃焼室内に
主吸気弁から混合気が供給される前に空気が燃焼
室を通過して燃焼室を冷却し、更に排気バルブよ
り空気のみを吹き抜け（ブロースルー）させて排
気弁周辺を冷却し、排気温度を下げ、さらに過給
機の排気タービンも冷却し、燃費を悪化すること
なく冷却作用が行われる。

〔実施例〕

第１図〜第４図にもとづいて本考案の実施例を
説明する。第１図は本考案による５バルブエンジ
ンのバルブと吸気、排気の通路等の配置の説明図
で、第２図にその配置の斜視図を示す。以下この
構成を説明すると、吸気マニホルド１内に主吸気
通路２と副吸気通路３とを設け、主吸気通路２は
その上流でインタクーラ（中間冷却器）（図示せ
ず）を介して過給機１０のコンプレツサ１０ｃと
連通し、その下流でシリンダヘツド２０内の主吸
気ポート４と二つの主吸気バルブ６を経てエンジ
ンの燃焼室２２に連通している。副吸気通路３は
その上流端３ａでスロツトル又はロータリバルブ
等より成る副吸気通路制御弁１２を介して主吸気
通路２と連通し、その下流はシリンダヘツド２０
内の副吸気ポート５と一つの副吸気バルブ７を経
て燃焼室２２に連通している。なお第１図で示す
もう一つの端部３ｂは図示していない他のシリン
ダの副吸気バルブに連通している。第２図に示す
ように燃料噴射弁１４は主吸気ポート４内に開口
して配設されている。したがつて、副吸気ポート
５とは連通していない。また、シリンダヘツド２
０には、燃焼室２２の中央上部に点火プラグ１６
が配設され、また、二つの排気バルブ８が取付け
られている。燃焼室２２は排気バルブ８よりシリ
ンダヘツド２０内の排気ポート９、排気マニホル
ド（図示せず）を経て、過給機１０の排気タービ
ン１０ｔに連通している。また、副吸気通路制御
弁１２の開閉を制御するために制御装置３０が配
備されている。また、副吸気バルブ７の開閉は主
吸気バルブ６の開閉とは異り、主吸気バルブより
も早く開き早く閉じられるように副吸気バルブ７
用のカム（図示せず）がカムシヤフトに形成され
ている。

以上の構成より成る本実施例の作用を次に説明
する。エンジンが始動して過給機１０のコンプレ
ツサ１０ｃにより圧送された空気Ａは、主吸気通
路２を経て主吸気ポート４に入り、ここで燃料噴
射弁１４より噴射された燃料と混合してシリンダ
内の燃焼室２２に吸入される。エンジンの始動直
後は副吸気通路制御弁１２はまだ閉じているので
空気Ａは副吸気バルブ７からは吸入されない。エ
ンジンの回転数が上昇するにつれて過給機１０の
過給圧が上昇し、一定の回転数以上になると第３
図に示すように一定の過給圧が維持される。この
ように回転数と過給圧が一定値以上になり、また
負荷や燃焼室内の温度，圧力が上昇してノツキン
グが発生しやすい状態に近づくと、制御装置３０
よりの信号によつて副吸気通路制御弁１２が開
き、主吸気通路２を流れる空気Ａの一部が副吸気
通路３内に流入し、副吸気ポート５を経て副吸気
バルブ７よりシリンダ内燃焼室２２に供給され
る。このとき前記の通り主吸気バルブ６よりは空
気Ａと燃料Ｆとの混合気が吸入されているが、副
吸気バルブ７からは空気Ａのみが燃焼室２２内に
吸入される。エンジンが低負荷、低回転等にな
り、燃焼室２２内の温度、圧力が下がれば制御装
置３０の信号によつて副吸気通路制御弁１２は閉
じられ主吸気バルブ６からのみ、混合気が供給さ
れる。

以上の作動を行うときのバルブの開閉時期を第
４図に示す。主吸気バルブ６の弁開き時期は曲線
２６で、副吸気バルブ７の弁開き時期は曲線２７
で、排気バルブ８の弁開き時期は曲線２８で表わ
す。曲線２６に示す主吸気バルブ６の弁開き時期
は一般の４バルブエンジン並のTDC（上死点）
前、クランク角で0°〜15°前後から始まり、曲線
２７に示す副吸気バルブ７の弁開き時期はスポー
ツカー用エンジンの様にTDC前20°〜80°程度にし
てある。したがつて、曲線２８に示す排気バルブ
８が閉じるまでのバルブの開きの重なり角度（オ
ーバラツプ角度）は、図示の通り副吸気バルブ７
のオーバラツプ角度ｂは主吸気バルブ６のオーバ
ラツプ角度ａより著しく大きくなつている。一般
的にエンジンは、このオーバラツプ角度を大きく
するとアイドル回転や低回転、低負荷時の回転安
定性が悪くなる。このために、本実施例において
は、エンジンの低回転、低負荷時には副吸気通路
制御弁１２を閉じて、オーバラツプ角度の大きい
副吸気バルブ７からはエンジン内へ空気を流入さ
せない。エンジンが過給や高回転、高負荷によつ
て吸気温が上昇してノツキングが発生しやすくな
ると、前記の通り、副吸気通路制御弁１２が開け
られて副吸気バルブ７より空気がシリンダ内の燃
焼室２２内へ流入するが、このときは前記の通
り、副吸気バルブ７と排気バルブ８とのオーバラ
ツプ期間が長いので、この間に吸入空気は一部が
そのまま燃焼室２２を通過して排気バルブ８を通
り排気ポート９に抜け、排気マニホルドを経て過
給機１０の排気タービン１０ｔに流れる。この空
気の流れによつて燃焼室２２内が冷やされ、高温
の排気バルブ８の周辺も冷却して排気バルブ８の
過熱によるバルブシートの損傷等を防ぎ、燃焼室
内の温度の不均一が緩和され、排気ガスの温度も
下げられて過給機１０の排気タービン１０ｔの過
熱を防ぐ効果がある。このようにこの空気の流れ
が、混合気が主吸気ポート４より流入する前にシ
リンダ内燃焼室２２内の熱をある程度奪い去るの
で、混合気が燃焼室２２内で吸収する熱量は小さ
くなり、その分だけ燃料冷却を行わないでよいこ
ととなり、空燃比を薄くすることができる。ま
た、燃焼室２２内の温度が下がつてノツキングに
対しての安全度が増すために点火タイミングも進
角化でき、したがつて吹き抜けた空気（ブロース
ルーエア）が未燃混合気を燃やすような現象も無
く、排気温度は低下の傾向を示し、エンジンの高
圧縮化も可能となる。なお図中Ｅは排気ガスの流
れの経路を示す。

〔考案の効果〕

本考案を実施することにより次のような効果が
ある。

(1) 空気のみを通す吹き抜け専用の副吸気バルブ
を設けて過給時、高回転、高負荷時等にこの空
気を燃焼室に通し、低回転、低負荷時にはこの
空気を通さないで普通の混合気を通すことにし
たので、低負荷、低回転時にはエンジンの円滑
な回転を保持し、過給時等には燃焼室の有効な
冷却が可能となる。

(2) 空気の吹き抜けにより燃焼室内の高温部であ
る排気弁周辺が良く冷やされ、排気ガス温度も
低下して、排気弁及び過給機排気タービンの熱
損傷を防ぎ、また、燃焼室内温度の不均一を少
くし、また、燃焼室全体の平均温度を下げるこ
とでエンジンの耐ノツキング性が高くなる。

(3) 予め空気で燃焼室内が冷却された後に主吸気
バルブが開いて混合気がシリンダ内に入るため
に燃料冷却のために必要な燃料分が少なくて済
み、空燃比をリーン化（薄く）することができ
る。従来例として充填効率を上げるためにレー
ス用エンジン等に於ては混合気の一部を吹き抜
けさせているが、これに比べて本考案では空気
を吹き抜けさせているので混合気の無駄がな
い。

(4) 上記の効果を一般のエンジンで行うために
は、可変バルブタイミングを利用しても可能で
あるが、信頼性やコスト面で、本考案のように
副吸気通路制御弁を用いた方が制御も簡単でコ
ストも安く、シンプルな構造で済む。

(5) 空燃比のリーン化や点火進角の進角化が可能
となり、さらにエンジンの圧縮比も高められる
ので、過給機付きガソリンエンジンの弱点とさ
れる燃費は飛躍的に向上する。

なお、本考案による副吸気バルブ装置は、これ
を過給機の付かない自然給気のエンジンに適用し
た場合に、高回転では実質的に作用角の広い吸気
カムを使つたことになるので体積効率が向上し、
トルクが増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例によるエンジンのバル
ブの吸気、排気の通路等の配置を示す説明図、第
２図は第１図の斜視図、第３図は前記エンジンの
過給圧とエンジン回転数との関係を表わす線図、
第４図は前記エンジンのバルブの開閉時期を表わ
す線図を示す。 １……吸気マニホルド、２……主吸気通路、３
……副吸気通路、４……主吸気ポート、５……副
吸気ポート、６……主吸気バルブ、７……副吸気
バルブ、８……排気バルブ、１０……過給機、１
２……副吸気通路制御弁、１４……燃料噴射弁、
２２……燃焼室、３０……制御装置、Ａ……空
気、Ｆ……燃料、Ｅ……排気ガス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 過給機を備え、複数の吸気バルブを有するガソ
   リンエンジンにおいて、主吸気バルブと副吸気バ
   ルブとを設け、前記主吸気バルブに通ずるシリン
   ダヘツド内の主吸気ポートに燃料噴射弁を取り付
   け、該主吸気ポートは吸気マニホルド内の主吸気
   通路に連通し、該主吸気通路はその下流に設けた
   副吸気通路制御弁を介して副吸気通路と連通し、
   該副吸気通路はシリンダヘツド内の副吸気ポート
   を経て前記副吸気バルブに通じ、前記副吸気通路
   制御弁はエンジンの燃料室内の温度、圧力が上昇
   したときに開かれて副吸気バルブより空気のみを
   シリンダ内に供給するように設定され、前記副吸
   気バルブの開弁時期は前記主吸気バルブの開弁時
   期よりも早く、排気バルブとのオーバラツプ角度
   が前記主吸気バルブの場合よりも大きくなるよう
   に設定されていることを特徴とする副吸気バルブ
   を備えた過給機付きガソリンエンジンの吸気装
   置。