JPH048250Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、吸気通路の開閉期間を制御する筒状
のロータリバルブを備えてなるエンジンの吸気装
置に関する。

（従来技術） 一般にエンジンの出力は、吸気通路に設けたス
ロツトルバルブを開閉作動させて吸気量を調整す
ることにより制御されるが、このような制御方法
によると、吸気量が少ない低負荷時に上記スロツ
トルバルブの開度が小さくなることに起因して所
謂絞り損失ないしポンピングロスが増大し、その
結果、燃費性能等が悪化するという問題が生じ
る。このような問題に対処するものとして、例え
ば特開昭58−23245号公報によれば、アクセル開
度が所定開度以上となつた時に開作動されるシヤ
ツタバルブを大径の主吸気通路（二次側吸気通
路）に配設すると共に、該シヤツタバルブをバイ
パスする小径のバイパス通路（一次側吸気通路）
を設け且つ該通路の所定部位にクランク軸ないし
カム軸の回転によつて開閉作動されるロータリバ
ルブを配置した構成が示されている。これは、
NAミラーサイクルエンジンと称せられるもので
あつて、当該エンジンの低負荷時（アクセル開度
が所定開度以下の時）には、上記シヤツタバルブ
を閉作動させてバイパス通路のみから吸気を供給
し得る状態とし且つこのような状態で上記ロータ
リバルブを吸気行程の途中で閉作動させると共
に、この閉作動時期を負荷等に応じて変化させる
ことにより吸気量の調整を行うようにしたもので
ある。この種のエンジンによれば、上記タイミン
グバルブの開作動時にバイパス通路を通過する吸
気が該バルブによつて絞られる度合が極めて小さ
く、しかも吸気行程の実質的な期間が短縮される
ことになるもので、低負荷時における絞り損失な
いしポンピングロスが効果的に低減されて燃費性
能の向上等を図ることが可能となる。

しかし、上記の如くロータリバルブを備えたエ
ンジンにおいては、低回転低負荷時、特にアイド
ル時に次のような問題が生じる。

即ち、第９図に示すように、当該エンジンのア
イドル時においては、ロータリバルブＡの開口部
A′を介して吸気通路（バイパス通路）Ｂが開通
される期間つまり該バルブＡの開弁期間が、吸気
弁Ｃの開弁期間と殆んどオーバーラツプしなくな
るため（この時、主吸気通路Ｄは完全に閉鎖され
ている）、吸気行程時に上記ロータリバルブＡの
開口部A′を通過する吸気の流量は極くわずか或
は零となる。しかし、このような場合において
も、吸気行程時でない吸気弁Ｃの開弁期間中に、
吸気が上記バルブＡの開口部A′を通過して吸気
通路Ｂの下流側に流入すると共に、この流入した
吸気は、該バルブＡが閉弁状態にある吸気行程時
に燃焼室Ｅ内に供給されることになるので、アイ
ドル時における吸気を確保することが可能とな
る。然して、上記ロータリバルブＡの開口部
A′は、高回転高負荷領域等において十分な吸気
量を確保すべく、その開口面積が大きく設定され
ているが通例であり、しかもレイアウトの関係
で、ロータリバルブＡと燃焼室Ｅとを近接配置で
きないことにより、吸気通路Ｂにおける該バルブ
Ａ下流側の通路長さが長くされて大きなデツドボ
リユームが存在しているために、アイドル時に多
量の吸気が上記の如くロータリバルブＡの開口部
A′を通過して吸気通路Ｂの下流側に流入するこ
とになる。そのため、ロータリバルブＡが閉弁状
態にある吸気行程時に、上記吸気通路Ｂの下流側
から燃焼室Ｅ内に供給される吸気量がアイドル時
に対応する量とならず、つまり吸気充填量が所望
量まで減量されず、その結果、エンジン回転数を
所望のアイドル回転数に低下させることが困難に
なつて燃費性能等が悪化するのである。

（考案の目的） 本考案は、吸気通路の途中に、該通路の開閉時
期を制御する筒状のロータリバルブを備えてなる
エンジンの吸気装置に関する上記のような問題に
対処するもので、簡単な構成ないし構成を用い
て、上記ロータリバルブの開口面積をエンジン回
転数に応じて変化させることにより、上記ロータ
リバルブが例えば所謂NAミラーサイクルエンジ
ンに備えられる場合等における当該エンジンの低
回転低負荷時（特にアイドル時）に、吸気充填量
を所望まで減量させることを可能にする。これに
より、当該エンジンの高回転高負荷時等における
出力性能の確保はもとより、アイドル回転数を所
望の回転数まで低下させて良好なアイドル状態を
確保し、もつて燃費性能の悪化等を防止すること
を目的とする。

（考案の構成） 本考案は、上記目的達成のため次のように構成
したことを特徴とする。

即ち、クランク軸ないしカム軸等によつて回転
駆動されて、吸気が通過する開口部を有する筒状
のロータリバルブを備え、且つこのロータリバル
ブにより吸気通路の開閉時期を制御するように構
成されたエンジンの吸気装置において、上記ロー
タリバルブの開口部に対して突出後退することに
より該バルブの開弁期間を変化させる開弁期間制
御板と、該制御板を上記開口部内に突出させる方
向に付勢するバネ等でなる弾性部材とを設けると
共に、上記開弁期間制御板がロータリバルブの回
転に伴つて生じる遠心力によつて後退するよう
に、該制御板の移動方向をロータリバルブの周方
向に対して傾斜させる。

このような構成によれば、当該エンジンの高回
転高負荷領域等においては、ロータリバルブの回
転上昇に伴つて該バルブに生じる遠心力が増大す
ることになるので、上記開弁期間制御板が弾性部
材の付勢力（バネ力）に抗して後退されて、上記
バルブの開口部の面積（実質的開口面積）が大き
くなる。

一方、当該エンジンの低回転低負荷領域、特に
アイドル領域等においては、ロータリバルブの回
転速度が著しく低下して上記遠心力が小さくなる
ため、開弁期間制御板は弾性部材によつて上記バ
ルブの開口部内に突出されて該開口部の面積が小
さくなる。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、吸気通路の開閉
時期を制御する筒状のロータリバルブを備えてな
るエンジンの吸気装置において、高回転高負荷時
等には上記ロータリバルブの開口面積を大きくし
て該バルブの開弁期間を長くし、また低回転低負
荷時（特にアイドル時）等においては上記バルブ
の開口面積を小さくして開弁期間を短くするよう
にしたから、所要のエンジン出力を確保しながら
アイドル時等におけるエンジン回転数が抑制され
て、良好なアイドル状態を確保することが可能と
なる。

特に本考案によれば、上記ロータリバルブが所
謂NAミラーサイクルエンジンに備えられる場合
において、該バルブの実質的開弁期間（ロータリ
バルブの開弁期間と吸気弁の開弁期間とのオーバ
ーラツプ期間）が零もしくは略零となる当該エン
ジンのアイドル時等に、該バルブに形成された開
口部の面積が比較的大きく、しかも吸気通路にお
ける該バルブと燃焼室との間に大きなデツドボリ
ユームが存在するために、吸気充填量を上記アイ
ドル時に対応する所望量まで減少させることがで
きないという不具合が回避されて、この種のエン
ジンにおけるアイドル状態の悪化が効果的に防止
ないし抑制されることになる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基いて説明す
る。

尚、この実施例は、４気筒４サイクルエンジン
に本考案を適用したものである。

第１，２図に示すように、エンジン１のシリン
ダヘツド２には、直列状に並ぶ第１〜第４気筒３
_１〜３₄における燃焼室４₁〜４₄に一端が夫々開口
された吸気ポート５₁〜５₄と排気ポート６₁〜６₄
とが形成され、この両ポートの燃焼室４₁〜４₄へ
の開口部に吸気弁７…７及び排気弁８…８が夫々
配設されていると共に、その中央部上方には、図
示しないクランクシヤフトによつて回転駆動され
且つロツカーアーム等を介して上記吸、排気７…
７，８…８を開閉作動させる複数のカム９′…
９′を有するカムシヤフト９が気筒列方向に配置
されている。

また、このエンジン１には、下流側端部が上記
吸気ポート５₁〜５₄を介して燃焼室４₁〜４₄に
夫々通じる通路断面積の大きな二次側吸気通路１
０₁〜１０₄が設けられており、これらの通路１０
_１〜１０₄の上流側端部は、第１気筒３₁と第２気
筒３₂に対応する通路１０₁，１０₂、及び第３気
筒３₃と第４気筒３₄に対応する通路１０₃，１０₄
が夫々合流された上でエンジン本体側方に配備さ
れた気化器１１（ブラケツト１１ａの上部に固
設）の内部に連通されている。尚、図示しない
が、上記気化器１１の内部には、エアクリーナか
ら取入れられた吸気が通過する際に負圧を発生さ
せるベンチユリー部と、該ベンチユリー部に先端
が開口された燃料ノズルとが設けられている。そ
して、上記二次側吸気通路１０₁〜１０₄における
下流側端部には、各通路１０₁〜１０₄を開閉する
シヤツタバルブ１２₁〜１２₄が夫々配設されてい
ると共に、これらのシヤツタバルブ１２₁〜１２₄
は、気筒列方向に延びるロツド１３によつて一体
的に開閉作動可能に連結され且つ該ロツド１３の
一端部に巻着されたスプリング１４のバネ力によ
り閉方向に付勢されている。

更に、このエンジン１には、上記二次側吸気通
路１０₁〜１０₄の下方に配置され、下流端が上記
各吸気ポート５₁〜５₄における燃焼室４₁〜４₄の
近傍に夫々開口され且つ上流端が連通路１５ａを
介して二次側吸気通路１０₁〜１０₄の上流側合流
部に開口された通路断面積の比較的小さい一次側
吸気通路１５₁〜１５₄が設けられている。この一
次側吸気通路１５₁〜１５₄は、各燃焼室４₁〜４₄
内で吸気が周方向に旋回する所謂スワールを生成
させるべく、下流端開口部からの吸気の流入方向
が燃焼室４₁〜４₄の中心に対してオフセツトされ
る通路形状とされていると共に、その途中には、
上記カムシヤフト９の回転（第２図に示すａ方向
の回転）に同期して回転駆動されることにより該
各通路１５₁〜１５₄を開閉制御する筒状のロータ
リバルブ１６が備えられている。

上記ロータリバルブ１６は、気筒列方向に延び
る中空の筒状部材でなり、支持部１７内に嵌着さ
れたスリーブ１８を介して回転可能に保持されて
いると共に、その周壁部における各一次側吸気通
路１５₁〜１５₄に対向する位置には、各気筒３₁
〜３₄の吸気行程時期に対応するように所定の角
度間隔毎（90°毎）に第１〜第４開口部１６₁〜１
６₄が形成されている。その場合、この実施例に
おいては、吸気順序が第１気筒３₁→第３気筒３₃
→第４気筒３₄→第２気筒３₂とされているので、
上記一次側吸気通路１５₁〜１５₄を介して例えば
第１気筒３₁の吸気行程が行われる際には、吸気
ないし混合気は該気筒３₁よりも２行程遅れる第
４気筒３₄に対応する一次側吸気通路１５₄の上流
側から上記ロータリバルブ１６における第４開口
部１６₄を介して該バルブ１６の内部空間１６ａ
に流入し、然る後、該バルブ１６における第１開
口部１６₁を介して第１気筒３₁に対応する一次側
吸気通路１５₁の下流側に流出して該気筒３₁の燃
焼室４₁に供給されるようになつている。

一方、上記一次側吸気通路１５₁〜１５₄に配設
されたロータリバルブ１６及び二次側吸気通路１
０₁〜１０₄に配設されたシヤツタバルブ１２₁〜
１２₄を開閉作動させる駆動機構２０は、以下に
示す如く構成されている。

即ち、該駆動機構２０は、上記ロータリバルブ
１６の第４気筒３₄側の端部に固着されたサンギ
ヤ２１ａと、該サンギヤ２１ａに噛合されて正三
角形状に配置された３個のピニオンギヤ２１ｂ〜
２１ｄと、該ピニオンギヤ２１ｂ〜２１ｄに噛合
されて外周部がプーリとされたインターナルギヤ
でなるリングギヤ２１ｅと、該ピニオンギヤ２１
ｂ〜２１ｄを支軸２１b′〜２１d′を介して回転自
在に保持するキヤリア２１ｆとから構成されたプ
ラネタリギヤ装置２１を有する。そして、該装置
２１のリングギヤ２１ｅ（プーリ）と上記カムシ
ヤフト９の端部に固着されたプーリ９ａとに跨つ
てタイミングベルト２２が巻架され、カムシヤフ
ト９の回転が該ベルト２２を介して上記ロータリ
バルブ１６に伝達されるようになつているが、こ
の場合、上記ロータリバルブ１６に対するカムシ
ヤフト９の回転伝達比が「１」となるように、上
記リングギヤ２１ｅ及びプーリ９ａの径やプラネ
タリギヤ装置２１の変速比が所定の値に設定され
ている。更に、上記プラネタリギヤ装置２１にお
けるキヤリア２１ｆは、その上部がワイヤ２３を
介して図示しないアクセルペダルに連結されてお
り、アクセルペダルが踏込まれて該キヤリア２１
ｆが第２図に示す側面視で時計方向に回転される
ことにより上記サンギヤ２１ａとリングギヤ２１
ｅとの相対位置が偏位されるようになつている。
そして、このように上記キヤリア２１ｆが第２図
時計方向に回転することによつてロータリバルブ
１６の開閉時期が徐々に遅らされ、これにより第
３図に示す該バルブ１６の実質的開弁期間T₀（ロ
ータリバルブ１６の開弁期間T₁と吸気弁７の開
弁期間T₂とのオーバーラツプ期間）が徐々に長
くなると共に、アクセルペダルの踏込量つまりア
クセル開度が所定開度に達した時点及びその開度
以上である場合に、ロータリバルブ１６の開弁期
間T₁が吸気弁７の開弁期間T₂にほぼ完全にオー
バーラツプして上記実質的開弁期間T₀が最大と
なるように構成されている。

また、この駆動機構２０は、上記プラネタリギ
ヤ装置２１を構成する３個のピニオン２１ｂ〜２
１ｄのうちの上方に配置されたピニオン２１ｃの
支軸２１c′に一端が揺動可能に保持され且つ他端
に長穴２４ａが形成されたリンク２４と、該リン
ク２４の長穴２４ａに遊嵌合されたピン２５ａが
一端に固設され且つ他端が上記シヤツタバルブ１
２₁〜１２₄を連結するロツド１３に固着されたレ
バー２５とを有し、アクセルペダルの踏込みによ
り上記リンク２４が第２図の側面視で右方向に移
動してレバー２５を時計方向に回転させることに
よりシヤツタバルブ１２₁〜２１₄が開作動される
ように構成されている。この場合において、上記
リンク２４に形成された長穴２４ａの長さは、ロ
ータリバルブ１６の実質的開弁期間T₀が零の状
態から吸気弁７の開弁期間T₂に略完全にオーバ
ーラツプする状態に達するまでのアクセルペダル
の踏込量（アクセル開度）に対応するように設定
されており、従つて上記シヤツタバルブ１２₁〜
１２₄は、第４図に示すようにロータリバルブ１
６の実質的開弁期間T₀（開度）が最大となるアク
セル開度もしくはその開度よりもわずかに低い所
定開度θ₀以上となつた時点で開作動され、且つ更
に高アクセル開度となるに従つて徐々にその開度
が増大されるようになつている。

然して、このエンジン１（NAミラーサイクル
エンジン）の主たる構成要素の一つである上記ロ
ータリバルブ１６は、以下に示す如く構成されて
いる。

即ち、第５，６図に示すように、上記ロータリ
バルブ１６の第１〜第４開口部１６₁〜１６₄に
は、その開口面積を変化させて該バルブ１６の開
弁期間を可変制御する開弁期間制御板３０₁〜３
０₄が夫々配設されている。この開弁期間制御板
３０₁（第２〜第４開口部１６₂〜１６₄に設けら
れた制御板３０₂〜３０₄についても同様の構成で
あるので以下説明を省略する）は、上記ロータリ
バルブ１６の周壁１６ｂ内に形成された案内溝１
６ｃに嵌装保持されて、上記開口部１６₁に対し
て突出後退可能とされていると共に、一端が該制
御板３０₁の突出側端面に固着され且つ他端がそ
の突出側端面に対向する開口部１６₁の内端面に
固着されたコイルバネ３１，３１（他の弾性部材
でもよい）により、突出方向に付勢されている。
尚、この実施例においては、上記制御板３０₁が
その移動方向に対して所定の曲率で弯曲され、ま
た上記案内溝１６ｃもこれと同様の弯曲形状とさ
れている。

然して、上記案内溝１６ｃは、第６図に示すよ
うに、ロータリバルブ１６の内周面ないし外周面
に対して、該バルブ１６の回転方向ｂに向つて外
周面側に所定角度αだけ傾斜されており、該バル
ブ１６の回転に伴つて生じる遠心力の作用によ
り、上記制御板３０₁が該溝１６ｃに沿つて上記
コイルバネ３１，３１のバネ力に抗して後退動す
る構成とされている。

以上のように上記実施例に示した構成によれ
ば、各二次側吸気通路１０₁〜１０₄に配設された
シヤツタバルブ１２₁〜１２₄が全閉状態に保持さ
れる低負荷領域においては、気化器１１から各燃
焼室４₁〜４₄に供給される混合気の流量が一次側
吸気通路１５₁〜１５₄に配設されたロータリバル
ブ１６によりコントロールされ且つ該混合気の供
給が吸気行程の途中で終了されることにより、ポ
ンピングロスが効果的に低減されて燃焼性等が向
上することになる。また、上記の如く一次側吸気
通路１５₁〜１５₄から混合気が供給される際に
は、燃焼室４₁〜４₄内に混合気のスワールが生成
されるので、この低負荷領域における良好な燃焼
性を確保することが可能になる。

そして、特に上記実施例によれば、エンジン回
転数が第７図に示す所定回転数N₁以下であるア
イドル時等においては、ロータリバルブ１６の回
転速度が低速度であることに起因して、該バルブ
１６の開口部１６₁〜１６₄に配設されている開弁
期間制御板３０₁〜３０₄に作用する遠心力が小さ
く、そのため、該制御板３０₁〜３０₄はコイルバ
ネ３１…３１のバネ力によつて開口部１６₁〜１
６₄内に所定量だけ突出した状態（第６図に示す
状態）に保持される。これにより、上記開口部１
６₁〜１６₄の開口面積が小さくなつて、ロータリ
バルブ１６の開弁期間は、第７図に示すように比
較的短い所定期間T₁′とされる。一方、エンジン
回転数が上記所定回転数N₁を超えて徐々に高回
転側に移行した場合は、ロータリバルブ１６の回
転上昇に伴つて上記遠心力も徐々に増大するた
め、開弁期間制御板３０₁〜３０₄が傾斜状に形成
された案内溝１６ｃに沿つて後退動されて、該バ
ルブ１６の開弁期間は同図に符号イで示すように
徐々に長くなる。更に、エンジン回転数が上昇し
て、同図に示す高回転側の所定回転数N₂以上と
なつた場合には、上記遠心力の大幅な増大に伴つ
て開弁期間制御板３０₁〜３０₄が後退端まで移動
されて、ロータリバルブ１６の開弁期間は最大の
期間T₁″（全開状態に対応する期間）に保持され
ることになる。

従つて、ロータリバルブ１６及び吸気弁７の両
者の開弁期間が略完全にオーバーラツプするエン
ジン１の高回転高負荷領域等においては、第８図
に符号ロで示すようにロータリバルブ１６の開弁
期間T₁″が長くなつて、所要のエンジン出力を確
保するための十分な吸気量が得られる。そして、
上記オーバーラツプ期間が零もしくは略零となる
低回転低負荷領域特にアイドル領域においては、
同図に符号ハで示すようにロータリバルブ１６の
開弁期間T₁′が短縮されて、吸気量がアイドル領
域等に対応する所望量まで減量されることにな
る。つまり、このエンジン１（NAミラーサイク
ルエンジン）においては、同図に鎖線で示す従来
のように、アイドル時等におけるロータリバルブ
１６の開弁期間が高回転高負荷領域における開弁
期間T₁″と同じ長さに設定されていると、ロータ
リバルブ１６と燃焼室４₁〜４₄との間に存在する
デツドボリユームが大きいこと等に起因して、吸
気量を所望量まで減少させることが困難となるの
であるが、上記の如く該バルブ１６の開弁期間を
短縮することによつてこのような不具合が回避さ
れて、エンジン回転数を所望のアイドル回転数ま
で低下させることが可能になるのである。これに
より、高回転高負荷領域等における十分な出力性
能を確保した上で、アイドル状態及び燃費性能等
が効果的に改善されることになる。

尚、上記実施例は、本考案を所謂NAミラーサ
イクルエンジンに適用したものであるが、この種
のエンジン以外であつても、筒状のロータリバル
ブが備えられるエンジンについては、これと同様
の構成を適用することが可能である。また、上記
実施例においては、気化器を備えたエンジンに本
考案を適用したが、これとは別に、燃料噴射ノズ
ルを備えたエンジンについても同様に適用できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１〜８図は本考案の実施例を示すもので、第
１図は本考案が適用されたエンジンの要部破断平
面図、第２図は、第１図−線で切断した断面
図、第３図は上記実施例の作用を示すタイムチヤ
ート図、第４図はシヤツタバルブ及びロータリバ
ルブのアクセル開度に対する開閉作動特性を示す
グラフ、第５図はロータリバルブの一部破断単体
斜視図、第６図は、第５図−線で切断した拡
大断面図、第７図はロータリバルブのエンジン回
転数に対する開弁期間特性を示すグラフ、第８図
は上記実施例の作用効果を示すタイムチヤート図
である。また、第９図は従来の問題点を示す概略
説明図である。 １……エンジン、１５₁〜１５₄……吸気通路
（一次側吸気通路）、１６……ロータリバルブ、１
６₁〜１６₄……開口部、３０₁〜３０₄……開弁期
間制御板、３１，３１……弾性部材（バネ）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気を通過させる開口部が形成された筒状のロ
   ータリバルブを有し、且つこのロータリバルブに
   よつて吸気通路の開閉時期を制御するように構成
   されたエンジンの吸気装置であつて、上記ロータ
   リバルブの開口部に対して突出後退することによ
   り該バルブの開弁期間を変化させる開弁期間制御
   板と、該制御板を突出させる方向に付勢する弾性
   部材とが設けられていると共に、上記開弁期間制
   御板がロータリバルブの回転に伴つて生じる遠心
   力によつて後退するように、該制御板の移動方向
   をロータリバルブの周方向に対して傾斜させたこ
   とを特徴とするエンジンの吸気装置。