JPH0436024A - 内燃機関の吸・排気装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主として自動車に適用される内燃機関の吸・
排気装置に関するものである。

［従来の技術］ 吸気弁を介してシリンダ内に連通ずる吸気通路と、排気
弁を介してシリンダ内に連通ずる排気通路とを備えた内
燃機関では、第５図に示すように、クランク角変化に同
期させて吸気弁と排気弁とを開閉駆動させ、吸気弁を介
してシリンダ内に混合気を導入し、排気弁を介してシリ
ンダ内の燃焼ガスを排出させるようにしている。

このような内燃機関では、吸気通路の長さや断面積等が
吸気の充填効率に影響を与え、エンジン特性を左右する
ことが知られている。そのため、中・低速回転域におけ
る運転性を重視する場合には、吸気通路を中・低速回転
域用に設定（例えば、断面積を小さくする）し、中・低
速回転域での吸気の充填効率を高めて、出力を上げるよ
うにしている。一方、高速回転域における運転性を重視
する場合には、吸気通路を高速回転域用に設定（例えば
、断面積を大きくする）し、高速回転域で吸気の充填効
率が低下するのを回避するようにしている。

ところが、このような構成のものでは、いづれかの回転
域で吸気の充填効率が低下し、運転性が悪化してしまう
。かかる不具合を解消するために、本発明の先行技術と
して、例えば、米国特許明細書・第２３１６６１８号に
示されるように、吸気弁を介してシリンダ内に連通する
吸気通路と、排気弁を介してシリンダ内に連通ずる排気
通路と、前記吸気通路と前記排気通路とを連通させる高
速系吸気通路とを具備したものがある。このものは、通
常の回転域では、吸気弁を介してシリンダ内に吸気を導
入し、高速回転域では、吸気弁および排気弁を開弁させ
て、双方の通路から吸気をシリンダ内に導入させること
により、高速回転域での吸気の充填効率を高めるように
したものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような構成のものでは、高速系吸気通路
が常時開成状態にある。そのため、排気時には、高温・
高圧の排気ガスが高速系吸気通路から吸気通路側に逆流
する可能性が高く、吸気時には、混合気が高速系吸気通
路および排気通路を介して外部に流出する可能性が高い
。

本発明は、このような不具合を招くことなしに、前述の
不具合を解消することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係る内燃機関の吸・排気装置は、吸
気弁を介してシリンダ内に連通ずる吸気通路と、排気弁
を介してシリンダ内に連通ずる排気通路と、前記吸気通
路と前記排気通路とを連通させる高速系吸気通路と、所
定の高速回転域で前記高速系吸気通路を開成する開閉弁
と、前記高速系吸気通路と前記排気通路との集合部に設
けられ、クランク角変化に同期させて前記高速系吸気通
路と前記排気通路とを交互にシリンダ内に連通させる切
換弁とを具備し、前記排気弁を排気行程から吸気行程に
亙って開弁させるようにしていることを特徴とする。

［作用］ このような構成によれば、排気時には、高速系吸気通路
と排気通路との集合部に配設した切換弁によって、高速
系吸気通路を閉じ、排気通路のみを開成させることがで
きるので、高速系吸気通路に排気ガスが逆流するのを阻
止することが可能になる。逆に、吸気時には、前記排気
通路を切換弁により集合部にて閉じることができるので
、混合気が高速系吸気通路から排気通路に流入して、外
部に持ち出されるのが回避できる。

また、排気弁は、排気行程と吸気行程に連続して開弁じ
ているため、一定の排気行程が終了した段階で直ちに前
記切換弁を切り換えて、排気通路を閉じるとともに、高
速系吸気通路を開成させれば、所定の高速回転域にある
場合に、吸気通路および高速系吸気通路の双方からシリ
ンダ内に混合気を導入することが可能となる。

機関が中・低速回転域にある場合には、開閉弁により高
速系吸気通路が閉じられているため、混合気は、吸気通
路からシリンダ内に導入されることになる。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照して説
明する。

第１図に概略的に示した内燃機関の吸・排気装置は、自
動車の４サイクルエンジンに使用されるもので、吸気弁
１を介してシリンダ２内に連通ずる吸気通路３と、排気
弁４を介してシリンダ２内に連通ずる排気通路５と、前
記吸気通路３と前記排気通路５とを連通させる高速系吸
気通路６と、この高速系吸気通路６の途中に設けた開閉
弁７と、前記高速系吸気通路６と前記排気通路５との集
合部８に設けた切換弁たるロータリバルブ９とを具備し
ている。

吸気弁１と排気弁４は、図示しないカムによりロッカー
アームを介してそれぞれ開閉駆動されるようになってい
る。吸気弁１を開閉駆動ｒるためのカムは、通常のもの
と同様なものであり、排気弁４を開閉駆動するだめのカ
ムは、ベースサークルに外接する楕円状に形成しである
。

吸気通路３は、中・低速回転域で最も効率よく吸気を通
過させ得るように、その断面積を小さくしであるととも
に、長さや断面形状等を中・低速用に設定してあり、上
流端側にサージタンク１０を備えている。高速系吸気通
路６は、このサージタンク１０内と排気通路５とを連通
させている。

開閉弁７は、図示しないスロットルバルブと同様な形状
のもので、エンジンが所定の高速回転域に移行した場合
に開弁させるようにしている。例えば、前記スロットル
バルブが所定の高開度を上回った場合に該スロットルバ
ルブに連動して開弁するようになっている。

ロータリバルブ９は、前記集合部８において高速系吸気
通路６と排気通路５とをクランク角変化に同期して交互
に開閉し、これらの通路６．５を交互にシリンダ２内に
連通させるためのもので、横断面半円形に形成しである
とともに、クランクシャフト１１に連動して同期回転す
るようになっている。

また、吸気弁１と、排気弁４と、ロータリバルブ９を、
第２図に示すように、クランク角変化に同期させてそれ
ぞれ開閉駆動するようにしている。

一定の圧縮行程と爆発行程を経た後にピストン１２が下
死点ＢＤＣを通過する付近で排気弁４を開弁させて排気
を開始するとともに、ロータリバルブ９により高速系吸
気通路６を閉じ、排気通路５を開成させる。一定の排気
期間を経た後にピストン１２が下死点ＢＤＣから上死点
ＴＤＣに向かう途中で吸気弁１を開き始める。ピストン
１２が上死点ＴＤＣに達するのに相前後して、ロータリ
バルブ９により高速系吸気通路６を開成させるとともに
、排気通路５を閉じる。一定期間混合気をシリンダ２内
に導入した後、ピストン１２の下死点ＢＤＣ付近で排気
弁４と吸気弁１を相次いで閉じる。一定の圧縮行程を経
た後、ピストン１２が上死点ＴＤＣに達する直前で図示
しないスパークプラグにより混合気に着火を行い、爆発
行程に移行する。

このような構成によると、シリンダ２内の爆発燃焼圧力
により、ピストン１２が押し下げられ、クランクシャフ
ト１１から外部にエネルギが出力される。その爆発行程
を終了させるべき所定のクランク角に達した時点で排気
弁４が開弁する。その結果、シリンダ２内の排気ガスが
激しく流出し、ブローダウンが開始される。その際には
、第３図に示すように、ロータリバルブ９により高速系
吸気通路６が閉じられているため、排気ガスは排気通路
５から外部に排出される。一定のブローダウン期間を経
た後に吸気弁１が開き始め、しかる後、ピストン１２が
上死点ＴＤＣに達すると、第４図に示スように、ロータ
リバルブ９により高速系吸気通路６が集合部８にて開成
されるとともに、排気通路５が閉じられる。ピストン１
２が下死点ＢＤＣに向かう途中にある場合にも前記排気
弁４は開弁状態にあるため、エンジンが所定の高速回転
域にあれば、混合気が吸気通路３と高速系吸気通路６の
双方からシリンダ２内に導入されることになる。

エンジンが中・低速回転域にあれば、開閉弁７により高
速系吸気通路６が閉じられているため、混合気は、吸気
通路３側からのみシリンダ２内に導入されることになる
。このようにして、一定期間混合気がシリンダ２内に導
入された後、圧縮行程と爆発行程に順次移行することに
なる。

したがって、このような構成によれば、エンジンが中・
低速回転域にある場合には、中・低速回転域用に設定さ
れた吸気通路３から吸気がシリンダ２内に導入されるの
で、中・低速回転域における吸気の充填効率を確実に高
めることができる。

その結果、中・低速回転域における出力を有効に高める
ことができ、該回転域での運転性を向上させることがで
きる。

一方、エンジンが高速回転域に移行した場合には、吸気
通路３および高速系吸気通路６の双方の通路からシリン
ダ２内に吸気を導入することができるので、高速回転域
において吸気の充填効率が低下するのを有効に回避する
ことができる。その結果、高速回転域での出力低下が防
止でき、高速回転域において運転性が悪化するのを有効
に防止することかできる。

しかも、このようなものであれば、排気時には、高速系
吸気通路６がロータリバルブ９によって集合部８で閉じ
られるため、排気ガスが高速系吸気通路６側から逆流す
るのが阻止され、吸気時には、排気通路５がロータリバ
ルブ９によって集合部８で閉じられるため、混合気が高
速系吸気通路６および排気通路５から持ち出されるのを
防止することができる。

また、熱的に厳しくなる高速回転域においては、排気弁
４が新気によって冷却されるので、排気弁４の耐久性を
有効に高めることもできる。

なお、開閉弁は、スロットルバルブ状のものに限らず、
ＯＮ・ＯＦＦ的に高速系吸気通路を開閉するものでもよ
い。

また、切換弁は、ロータリバルブに限らず、高速系吸気
通路と排気通路を交互にＯＮ・ＯＦＦ的に開閉するよう
なものにしてもよい。

［発明の効果コ 以上のような構成からなる本発明によれば、中・低速回
転域における吸気の充填効率を高い値に維持しつつ、高
速回転域におけるガス交換を効率よく行うことができる
ので、低速回転域から高速回転域の広い領域において運
転性を向上させることができる内燃機関の吸・排気装置
を提供できる。

また、本発明によれば、熱的に厳しい高速回転域におい
て、ガス交換を行いつつ、新気により効果的に排気弁を
冷却することができるので、排気弁の耐久性を高めるこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は吸
・排気装置の概略図、第２図はバルブタイミングを示す
タイミングチャート図、第３図と第４図は作用説明図で
ある。第５図は従来例を示す第２図相当のタイミングチ
ャート図である。 １・・・吸気弁 ２・・・シリンダ ３・・・吸気通路 ４・・・排気弁 ５・・・排気通路 ６・・・高速系吸気通路 ７・・・開閉弁 ８・・・集合部 ９・・・切換弁（ロータリバルブ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　吸気弁を介してシリンダ内に連通する吸気通路と、排
   気弁を介してシリンダ内に連通する排気通路と、前記吸
   気通路と前記排気通路とを連通させる高速系吸気通路と
   、所定の高速回転域で前記高速系吸気通路を開成する開
   閉弁と、前記高速系吸気通路と前記排気通路との集合部
   に設けられ、クランク角変化に同期させて前記高速系吸
   気通路と前記排気通路とを交互にシリンダ内に連通させ
   る切換弁とを具備し、前記排気弁を排気行程から吸気行
   程に亙って開弁させるようにしていることを特徴とする
   内燃機関の吸・排気装置。