JPH0543202Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、内燃機関の弁装置に関する。

（従来の技術） 自動車用内燃機関等にあつては、高速高負荷域
での燃焼性を高める目的などから、一つの気筒に
備えられる複数の排気弁および吸気弁を互いに独
立して作動させるものが提案されている。

この種の弁装置として、例えば特公昭49−
17967号公報に開示されたものは、第５図に示す
ように、４サイクル４弁式内燃機関において同一
気筒において２本の排気弁のバルブタイミング
E₁，E₂および２本の吸気弁のバルブタイミング
I₁，I₂はそれぞれ所定の位相差をもち、排気行程
から吸入行程への上死点付近において、１組の排
気弁と吸気弁が閉じて他の１組の排気弁と吸気弁
が開くようにし、気筒内における新気の流速を大
きくして掃気効率を高めている。また、吸入行程
から圧縮行程への下死点付近において１本の吸気
弁のみが開いて気筒内に吸気スワールを生起し、
主に高速高負荷域の燃焼性を改善するようになつ
ている。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、このような弁装置にあつては２本の
排気弁の全閉時期にも位相差をもたせているた
め、吸排気弁が同時に開くバルブオーバラツプ時
における排気弁の実質弁開口面積が小さくなり、
高速高負荷域に吸気の慣性過給効果を十分に得る
ためにはバルブオーバラツプ期間を長くとる必要
があつた しかしながら、バルブオーバラツプ期間を長く
とると、期間の低速低負荷域では、小さな弁開口
面積でも大きな吸入負圧に引かれて排気弁の下流
から排気ガスがシリンダ内へと逆流するため、も
ともと燃料が多くは供給されない低速低負荷域に
は残留ガス割合が多くなつて燃焼性を大きく損な
うという問題点があつた。

本考案は、こうした従来の問題点を解決し、機
関の全回転数域で性能向上をはかることを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本考案では、一つの気
筒に複数の排気弁を備える内燃機関の弁装置にお
いて、前記複数の排気弁の弁径を相異させ、かつ
弁径の小さい排気弁の開弁作動が弁径の大きい排
気弁よりも遅れるとともに、各排気弁の閉弁時期
が互いに同期するように構成する。

（作用） 排気弁の開弁作動に伴つて排気通路には圧力波
が生じ、排気弁の全閉時に排気弁の直下流側が負
圧となる回転数域では掃気が促されるが、逆に正
圧になる回転数域では排気ガスの排出に費やされ
るポンピングロスが増大して、機関の発生トルク
が落ち込み、この回転数域でいわゆるトルクの谷
が生じる。

本考案は、同一気筒において排気弁の弁径が異
なることにより、開弁作動時は同一リフトでもは
それぞれの開口面積が相異するため、小径の排気
弁の開弁時に入射されるブローダウン圧力は大径
の排気弁より小さくなる。

さらに、小径の排気弁を大径の排気弁より遅く
開くように構成したため、小径の排気弁が開弁時
に入射されるブローダウン圧力は大径の排気弁の
開弁時に入射されるブローダウン圧力よりも遅れ
て相互に位相差をもつ。

このように大小排気弁の開弁作動に伴つて排気
通路に入射されるブローダウン圧力が位相差をも
つて合成され、加えて排気行程当初に排気弁開口
面積が順次的に増大することになるため、排気通
路の圧力脈動はそれだけ小さなものとなる。この
結果、上記排気弁の全閉時に排気弁の直下流側が
正圧となる回転数域のポンピングロスを低減し、
排気慣性効果により掃気を促して残留ガスを低減
するとともに体積効率を高められるので、この回
転数域でのトルクの落ち込みが減少する。

また、同一気筒において複数の排気弁の閉弁終
了時期を同期させることにより、バルブオーバラ
ツプ時に各排気弁が開く排気通路の実質開口面積
が大きくなるため、高速高負荷域に対応してバル
ブオーバラツプ時期をそれほど大きく設定する必
要がなくなり、その結果低減低負荷域に排気ガス
の逆流を減らして燃焼性を高め、アイドル安定性
等を確保できる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて
説明する。

第１図Ａ，Ｂに示すように、４サイクル４弁式
内燃機関において、同一気筒に備えられる２本の
排気弁１，２の弁径d₁，d₂を所定の比率で相異さ
せるとともに、これに対応して各排気ボード３，
４の通路径も相異させて形成する。なお、図中５
はシリンダヘツド、６，７は吸気弁である。

第２図に示すカーブE₁は排気弁１，E₂は排気
弁２、およびＩは吸気弁６，７のそれぞれバルブ
タイミングを示す。小径の排気弁２は排気行程を
迎える下死点の手前で大径の排気弁１より位相差
θだけ遅れて開き始め、排気行程の中間でそれぞ
れ最大リフト点に達し、吸気行程を迎える上死点
を過ぎてから相互に同期して全閉する。排気弁
１，２と吸気弁６，７には上死点を挟んで所定の
バルブオーバラツプが設けられる。

このように構成してあり、次に作用について説
明する。

同一気筒において排気弁１，２の弁径が異なる
ことにより、開弁作動時は同一リフトでもそれぞ
れの開口面積が相異するため、小径の排気弁２の
開弁時に入射されるブローダウン圧力は大径の排
気弁１より小さくなる。

さらに、小径の排気弁２を大径の排気弁１より
遅く開くように構成したため、小径の排気弁２が
開くときに入射されるブローダウン圧力は大径の
排気弁１が開くときに入射されるブローダウン圧
力よりも遅れ、相互に位相差をもつ。

第３図には排気弁１，２の下流側排気通路に生
じる圧力波を破線で示しているが、排気弁１が開
く時に入射されるブローダウン圧力（１点鎖線）
に対して、排気弁２が開くときに入射されるブロ
ーダウン圧力（２点鎖線）はある位相差をもつて
遅れるため、これらが合成してつくられる圧力波
（破線）の振幅は２つの排気弁が同一位相で開弁
する従来装置の場合（実線）に比べて小さく抑え
られる。

第４図には排気弁１，２が全閉するときに排気
弁１，２より120mm下流点に生じる圧力波が正圧
となる回転数3600rpmの運転条件での圧力変動を
実際に測定した結果を破線で示し、図中実線で示
す特性は２つの排気弁が同一位相で開弁する従来
装置の場合を示している。この実験結果からもわ
かるように、本実施例ではブローダウン（図中Ａ
部）が低下する分その反射波（図中Ｂ部）の振幅
も小さく抑えられる。

上述したように、3600rpm付近は排気弁１，２
が全閉するときに排気弁１，２より直下流側が正
圧となつてトルクの谷が生じるが、本実施例では
各排気弁１，２の開弁時に入射されるブローダウ
ン圧力が相互に位相差をもつため、排気通路に生
じる圧力波の振幅は小さくなり、これにより排気
ガスの排出に費やされるポンピングロスを低減
し、残留ガスを低減するとともに吸気の体積効率
を高めるので、この中回転数域でのトルクの落ち
込みを減少することができる。

また、排気弁１，２が相互に同期して全閉する
ことにより、吸気弁３，４とのバルブオーバラツ
プ時に各排気弁１，２が開く排気通路の実質開口
面積が大きくなるため、バルブオーバラツプ期間
をそれほど大きく設定する必要がない。その結
果、高速高負荷域には吸気の慣性を利用して体積
効率を確保しつつ、低速低負荷域に大きな吸入負
圧に引かれて排気弁１，２の下流から排気ガスが
シリンダ内へと逆流することを抑制し、残留ガス
による燃焼性の悪化を防止してアイドル安定性等
を高められる。

（考案の効果） 以上の通り本考案によれば、同一気筒に備えら
れる複数の排気弁相互で弁径を相違させ、かつ小
径の排気弁が大径の排気弁よりも遅れて開弁する
ように構成し、小径の排気弁からの比較的低圧化
のブローダウン圧力を大径の排気弁からのブロー
ダウン圧力に対して位相差をもつて排気通路に入
射させるとともに、排気行程初期における排気弁
開口面積の急激な増加を抑えるようにしたので、
排気通路に生じる圧力波を充分に弱めて、トルク
の谷が生じる回転数域でのポンピングロスを低減
して機関の出力向上を図ることができる。

また、本考案では上記大小排気弁の閉弁時期を
互いに同期させたことから、高速高負荷域に対応
してバルブオーバラツプ期間をそれほど大きく設
定する必要がなくなり、これにより低速低負荷域
でのシリンダへの排気ガスの逆流を抑えて燃焼性
及びアイドル安定性の向上を図れるという効果も
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本考案の一実施例を示す機関の断断
面図、第１図Ｂは同じくシリンダヘツドの平面
図、第２図は吸排気弁の作動説明図、第３図は作
用を示す線図、第４図は実験結果を示す線図であ
る。第５図は従来例を示す吸排気弁の作動説明図
である。 １，２……排気弁、３，４……排気ポート、５
……シリンダヘツド、６，７……吸気弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一つの気筒に複数の排気弁を備える内燃機関に
   おいて、前記複数の排気弁の弁径を相異させ、か
   つ弁径の小さい排気弁の開弁作動が弁径の大きい
   排気弁よりも遅れるとともに、各排気弁の閉弁時
   期が互いに同期するように構成したことを特徴と
   する内燃機関の排気装置。