JPH0433383Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は気筒毎に２つの吸気弁を備える内燃機
関の吸気装置に関する。

〈従来の技術〉 この種の内燃機関の吸気装置の従来例として、
第５図〜第７図に示すようなものがある（特開昭
55−51920号公報参照）。

すなわち、機関の各気筒には第１吸気弁１Ａ、
第２吸気弁１Ｂ及び第１、第２排気弁２Ａ，２Ｂ
が設けられており、吸気ポートは第１吸気ポート
３Ａと第２吸気ポート３Ｂに分けられ、第２吸気
ポート３Ｂには開閉弁４が設けられている。開閉
弁４は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
り駆動される電磁弁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吸気弁１Ｂを事実上閉じたのと同様の効
果を与え、一方から吸気を導入してスワールを形
成すると共に排気の吹返しを防止している。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及び第２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、第６図に示すように常時
第１吸気弁１Ａを介して燃焼室９に吸気を導入す
る第１吸気ポート３Ａ側に設けてある。１０は点
火プラグ、１１はアキユームレータ、１２は逆止
弁、１３は弁軸である。第７図は第１、第２吸気
弁１Ａ，１Ｂ及び第１、第２排気弁２Ａ，２Ｂの
リフト特性である。第１、第２排気弁２Ａ，２Ｂ
は同一のリフト特性であるが、第１吸気弁１Ａの
リフト特性は第２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吸気弁
１Ａを低速用とすれば第２吸気弁１Ｂは高速用の
リフト特性となつている。

この構成によれば、低速域においては開閉弁４
を閉じて、第１吸気ポート３Ａ側からのみ吸気を
行い、第１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吸気
弁１Ｂのリフト特性を生かして充分な吸気充填効
率を確保するようにいている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 ところで、中速域で吸入空気流量がある程度増
加すると、開閉弁４を閉弁させた状態では吸気通
路抵抗が大きくなり燃焼室９に導入される吸入空
気流量が不足するため開閉弁４を中間開度で制御
し第２吸気ポート３Ｂからも吸入空気を燃焼室９
に導入する必要がある。このため、第５図に示す
ような負圧応動型のアクチユエータ７で開閉弁４
の開度を徐々に増加させるように制御していた。

しかし上記のように開閉弁４の開度を徐々に増
加させるように高精度に制御することは難しかつ
た。

本考案は、このような実状に鑑みてなされたも
ので、アイドリング運転等の低速域で高スワール
を確保する一方高速域ではスワールを減少させて
高吸気充填効率を図りつつ開閉弁の閉弁状態で充
分な吸入空気流量を確保できる運転領域を広げら
れる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〉 上記問題点を解決するため、本考案は、１つの
燃焼室に開口する第１及び第２吸気ポートと、こ
れら第１及び第２吸気ポートを燃焼室に臨んで開
閉する第１及び第２吸気弁と、前記第２吸気ポー
トの途中に配設され、且つ当該第２吸気ポートを
機関運転状態に応じて開閉する開閉弁と、を備え
るものにおいて、閉弁状態における前記開閉弁は
第２吸気ポート天頂部側の第１吸気ポート寄りを
含み、当該開閉弁の上部または第１吸気ポート寄
りの側方部に開口する開口部を有し、且つ当該開
閉弁は開と閉との２位置で開閉される、ことを特
徴とする。

〈作用〉 吸気弁の開弁初期においては、燃焼室内の残留
ガスによる吸気ポート側への吹き返しを生ずる
が、こうした残留ガスには、カーボンなどのデポ
ジツト（付着・沈澱物）となる成分が多く含まれ
るために、これが開閉弁の周囲、すなわち、開閉
弁と第２吸気ポートとの間のシール部分に付着す
ると、ステイツク等の不具合を起こし易い。

ところで、残留ガスは、吸入される新気に比べ
高温（通常600℃以上）であり、また新気との密
度差は大であるために、第１及び第２吸気ポート
の天頂部側に流れが集まる傾向がある。

つまり、本考案の如く、第２吸気ポート天頂部
側の第１吸気ポート寄りを含んで開口される開口
部が、閉弁状態における当該開閉弁の上部または
第１吸気ポート寄りの側方部に開口されると、閉
弁状態において、開口部は少なくても残留ガスが
集まるところに開口されることになるので、第２
吸気ポートの天頂部側伝いに流れる残留ガスは、
速やかに開口部へ導入され、開閉弁の他の部分へ
のカーボン等の付着が低減する。

一方、開口部には残留ガスが吹き付けられたこ
とによるカーボン等が付着するが、吹き返しの後
吸入行程において、開口部には吹き返しとは逆向
きに新気が導入されるため、開口部に付着したカ
ーボン等は新気により燃焼室側へ吹き飛ばされ
る。つまり、開口部は自己清浄作用を得るが故
に、カーボン等の堆積を防止でき、開閉弁のステ
イツクを顕著に防止できるのである。

同時に、開閉弁が閉じられた状態における燃焼
室への吸入空気流量は、第２吸気ポートよりも第
１吸気ポートの方が!?に多量となるが、開口部は
第２吸気ポート天頂部側の第１吸気ポート寄りを
含んで開設されるので、すなわち、少なくともス
ワール生成を助長するところに開口部が開設され
ることとなり、燃焼室内に高スワールを確保でき
る一方で、開閉弁の閉状態で充分な吸入空気量を
確保できる運転領域を拡大する。

〈実施例〉 以下に、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。尚、各実施例においては従来例と同一要素
には第５図と同一符号を付して説明を省略する。

第１図及び第２図は本考案の第１実施例を示
す。

図において、各気筒の第２吸気ポート３Ｂの途
中にはバラフライ式の開閉弁２１が夫々配設さ
れ、この開閉弁２１は開と閉との２位置で開閉制
御される。

各開閉弁２１には、閉弁状態において、第２吸
気ポート３Ｂの天頂部側（第１図中上部）を切欠
いて、当該開閉弁２１の上下流を連通する開口部
２１Ａが開口され、すなわち、第２吸気ポート３
Ｂ天頂部側の第１吸気ポート３Ａ寄りを含んで開
設される開口部２１Ａが閉弁状態における当該開
閉弁２１の上部に開設されているのである。ここ
で、開口部２１Ａの開口面積は第２吸気ポート３
Ｂの流路断面積の約1/5に設定されている。

そして、第１吸気ポート３Ａを開閉する第１吸
気弁（図略）の開弁時期は、第２吸気ポート３Ｂ
を開閉する第２吸気弁（図略）の開弁時期よりも
早く設定されている。

かかる構成によれば、開閉弁２１を閉弁するア
イドリング運転等の低速域においては、開閉弁２
１の上下流を連通する開口部２１Ａの開口面積が
第２吸気ポート３Ｂの流路断面積より極めて小さ
く形成されているので、第２吸気ポート３Ｂより
も第１吸気ポート３Ａから燃焼室（図示せず）に
多量の吸入空気が導入される。このため、低速域
においては高スワールを形成することができる。

また、第１吸気ポート３Ａに配設される第１吸
気弁（図略）は第２吸気弁ポート３Ｂに配設され
る第２吸気弁よりも早く開弁させるように設定さ
れているので、吸気行程初期に第１吸気弁から導
入される吸入空気量割合を高めることができ、す
なわち第１吸気弁から燃焼室へ導入される吸入空
気は第２吸気弁に先行するため、スワール強化が
助長される。従つて、開閉弁の開口部２１Ａを介
して第２吸気弁から導入される吸入空気によるス
ワールの打ち消しが小さく抑えられるのである。

一方、中速域においては吸入空気量がある程度
増大するが、燃焼室に導入される吸入空気の流路
は、主たる第１吸気ポート３Ａに加えて、開口部
２１Ａが確保されるために、開閉弁２１を開弁さ
せることなく、増大する吸入空気流量の対応させ
ることができる。したがつて、開閉弁２１を中間
開度で高精度に制御することなく例えば中速域で
必要な吸入空気流量を確保できる。具体的には開
閉弁２１を閉弁した状態で必要な吸入空気流量を
確保できる運転領域を例えば従来の3000r.p.m.か
ら3600r.p.m.までに拡大させることができる。こ
のとき、第１吸気ポート３Ａから流入する吸入空
気流量が多いためスワールを形成できる。

また、高速域では第２図に示すように各開閉弁
２１が全開されるため、従来例と同様に第１及び
第２吸気ポート３Ａ，３Ｂから燃焼室に吸入空気
が導入され、スワールを弱めつつ高充填効率を確
保できる。一方、燃焼室に導入される吸入空気は
第１吸気ポート３Ａからまず先行して導入され、
続いて、第２吸気ポート３Ｂから導入されるため
に、燃焼室内に強い乱れを得ることができ、空気
と燃料との混合が良好となり、混合気形成の改善
が達成される。

また、開口部２１Ａが形成されているので、混
合気が開口部２１Ａを介して流通するため開閉弁
２１上流に滞留するのを防止でき開閉弁２１の開
弁時の混合気の濃化を防止できる。

加えて、第１及び第２吸気弁の開弁初期に、燃
焼室内の残留ガスは第１及び第２吸気ポート３
Ａ，３Ｂ側に吹き返すが、この残留ガスの吹き返
しは、開閉弁２１の閉じられる低速域や吸入負圧
の大きいアイドリング時において顕著である。

こうした残留ガスには、カーボンなどのデポジ
ツト（付着・沈澱物）となる成分が多く含まれる
ため、これが開閉弁２１の周囲、すなわち、開閉
弁２１と第２吸気ポート３Ｂとの間のシール部分
に付着すると、ステイツク等の不具合を起こし易
い。

ところで、残留ガスは、吸入される新気に比べ
高温（通常600℃以上）であり、また新気との密
度差は大であるために、第１及び第２吸気ポート
３Ａ，３Ｂの天頂部側に流れが集まる傾向があ
る。

つまり、本実施例の如く、残留ガスが多く集ま
る第２吸気ポート３Ｂの天頂部側に、当該開閉弁
２１の上下流を連通する開口部２１Ａが開設され
ると、開閉弁２１の閉弁状態において、第２吸気
ポート３Ｂの天頂部側伝いに流れる残留ガスは、
滑らかな流路を形成しながら速やかに開口部２１
Ａへ導入され、開閉弁２１の他の部分へのカーボ
ン等の付着が低下する。

一方、開口部２１Ａには残留ガスが吹き付けら
れたことによるカーボン等が付着するが、吹き返
しの後、吸入行程において、開口部２１Ａには、
吹き返しとは逆向きに上流からの新気が導入され
るため、開口部２１Ａに付着したカーボン等は新
気により燃焼室側へ吹き飛ばされる。

つまり、開口部２１Ａは自己清浄作用を得るが
故に、カーボン等の堆積を防止でき、開閉弁２１
Ａのステイツクを顕著に防止できるのである。

同時に、開閉弁２１が閉じられた状態における
燃焼室への吸入空気流量は、第２吸気ポート３Ｂ
よりも第１吸気ポート３Ａの方が!?に多量となる
が、開口部２１Ａは第２吸気ポート３Ｂ天頂部側
の第１吸気ポート３Ａ寄りを含んで開設されるの
で、すなわち、少なくてもスワール生成を助長す
るところに開口部２１Ａが開設されることにな
り、燃焼室内に高スワールを確保できるのであ
る。

仮に、第１吸気ポート３Ａから遠い側のみを切
欠いて開設された開口部２１Ａであつたとする
と、ここから燃焼室内へ導入される吸入空気は、
燃焼室内に生成されるスワールの回転方向に対し
て打ち消す向きに導入されるので、本考案の目的
が達成されないのである。

ところで、第１吸気ポートから主として燃料を
噴射供給するものにおいては、開口部２１Ａを形
成することなく開閉弁２１を開弁すると第１吸気
ポートから燃焼室に導入される混合気が第２吸気
ポートから導入される混合気に較べて極めて濃化
し燃焼室における混合気形成が悪化するが、開閉
弁２１を閉弁すると吸入空気の大半が燃料と共に
第１吸気ポートを介して燃焼室に導入されるため
混合気形成の改善が図れる。したがつて、開閉弁
２１を閉弁する運転領域を拡大できる本実施例で
は混合気形成の改善を図ることができる。

尚、第１吸気ポート３Ａの流路面積を大きくす
る一方、第２吸気ポート３Ｂの流路面積を小さく
し、開口部２１Ａを設けることなく開閉弁２１を
開閉制御することも考えられるが、この場合には
中速域での吸気充填効率を改善できるが高速域に
おいてスワールが従来より大きくなる。

第３図及び第４図は本考案の他の実施例を示
す。

各気筒の第２吸気ポート３Ｂの途中に配設され
る各開閉弁２２には、第１吸気ポート３Ａ側に、
当該開閉弁２２の上下流を連通する開口部２２Ａ
が開設され、すなわち、第２吸気ポート３Ｂ天頂
部側の第１吸気ポート３Ａ寄りを含んで開口され
る開口部２２Ａが、閉弁状態における当該開閉弁
２２の第１吸気ポート３Ａ寄りの側方部に開設さ
れているのである。そして、第１実施例同様に、
第１吸気弁の開弁時期は、第２吸気弁よりも早く
設定されている。

かかる構成によれば、前記実施例と同様な効果
を奏する他、以下の効果がある。すなわち、開口
部２２Ａが第１吸気ポート３Ａに近い側に形成さ
れているので、開閉弁２２の全閉時開口部２２Ａ
を流通する吸入空気は燃焼室中心に向かつて燃焼
室に流入するためこれによるスワールの打消しを
前記実施例に較べ低減できるため、前記実施例に
較べ開口部を形成することによるスワールの減少
を抑制することができる。

加えて、燃焼室から吹き返される残留ガスは、
主として第２吸気ポート３Ｂの天頂部側を伝つて
吹き返されるが、開閉弁２２の閉状態において、
開口部２２Ａは少なくとも吹き返された燃焼ガス
が集まるところに開設されるので、残留ガスは、
滑らかな流路を形成しながら速やかに開口部２２
Ａへと導入され、開閉弁２２の他の部分へのカー
ポン等の付着の頻度が低下する。

また、吹き返しの後、吸入行程において、開口
部２２Ａには、吹き返しとは逆向きに新気が導入
され、すなわち、開口部２２Ａは自己清浄作用を
得るが故に、開閉弁２２のステイツクを顕著に防
止できる。

同時に、開閉弁２２が閉じられた状態における
燃焼室への吸入空気流量は、第２吸気ポート３Ｂ
よりも第１吸気ポート３Ａの方が!?に多量となる
が、開口部２２Ａは第１吸気ポート３Ａ寄りの側
方部に配設されるので、すなわち、スワール生成
を助長するところに開口部２２Ａが開設されるの
で、燃焼室内に高スワールを確保できる。

尚、上記各実施例においては、開閉弁に開口部
を開設したので、開閉弁２１，２２の閉弁はスワ
ールの形成が主目的となり、吸入空気の吹き返し
を防止する効果は薄れるため、第１及び第２吸気
弁の閉弁タイミングを略同一に設定してもよい。

また、第１吸気ポート３Ａの介装される第１吸
気弁（図示せず）を第２吸気ポート３Ｂに介装さ
れる第２吸気弁より早く開弁させるように設定す
れば、吸気行程初期に第１吸気弁から燃焼室に導
入される吸入空気流量割合を高めることができ、
これによりスワール強化を図り開口部２１Ａ，２
２Ａを設けることによるスワール減少を補うこと
ができる。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、開閉弁
が閉じられた状態において、カーボンなどのデポ
ジツトとなる成分を多く含む燃焼室内の残留ガス
が吸気ポート側へ吹き返しても、開閉弁へのカー
ボン等の堆積を防止でき、開閉弁のステイツクを
顕著に防止できる。

加えて、開閉弁の上下流を連通する開口部は、
少なくともスワール生成を助長するところに開設
されるので、開閉弁が閉じられた状態において燃
焼室内に高スワールを確保でき、すなわち、開閉
弁が閉状態にある運転領域でのスワール形成効果
を確保できる一方で、開閉弁の閉状態で充分な吸
入空気量を確保できる運転領域が拡大させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す要部の構成
図、第２図は同上の作用を説明するための図、第
３図は本考案の他の実施例を示す要部の構成図、
第４図は同上の作用を説明するための図、第５図
は内燃機関の吸気装置の従来例を示す平面図、第
６図は同上の拡大図、第７図は同上のリフト特性
図である。 ３Ａ……第１吸気ポート、３Ｂ……第２吸気ポ
ート、２１，２２……開閉弁、２１Ａ，２２Ａ…
…開口部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １つの燃焼室に開口する第１及び第２吸気ポー
   トと、これら第１及び第２吸気ポートを燃焼室に
   臨んで開閉する第１及び第２吸気弁と、前記第２
   吸気ポートの途中に配設され、且つ当該第２吸気
   ポートを機関運転状態に応じて開閉する開閉弁
   と、備える内燃機関の吸気装置において、閉弁状
   態における前記開閉弁は第２吸気ポート天頂部側
   の第１吸気ポート寄りを含み、当該開閉弁の上部
   または第１吸気ポート寄りの側方部に開口する開
   口部を有し、且つ当該開閉弁は開と閉との２位置
   で開閉される、ことを特徴とする内燃機関の吸気
   装置。