JPH0650156A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆向旋回流を極力抑制することによりタンブ
ルをより確実に発生させることができるエンジンの吸気
制御装置を提供する。 【構成】 気筒あたり２つの吸気口４ｃ及びこれを開閉
する吸気弁１１を有し、上記各吸気口４ｃに連なる吸気
通路１７の断面積を可変制御する吸気制御弁２１を備え
たエンジンの吸気制御装置を構成する。この場合に上記
一方の吸気弁１１のリフトカーブを他方の吸気弁１１の
リフトカーブに対してクランク角方向にずらす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気通路面積を可変制
御することにより燃焼室内に縦渦（タンブル）が発生す
るようにしたエンジンの吸気制御装置に関し、詳細には
上記タンブルを打ち消す流れを抑制できるようにした吸
気弁の駆動方法の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの燃費率の向上を図るには、吸
気量の少ない運転領域でも吸気の流速を高めることによ
り燃焼室内に例えばタンブルを発生させ、希薄燃焼を安
定化させるのが効果的であることが知られている。この
ようなタンブルを発生できる吸気制御装置として、本出
願人は、吸気通路の底壁内に吸気制御弁を回動自在に配
設し、低吸入空気量時には吸気通路の底壁側部分を絞り
込むことにより吸入空気を天壁側に偏らせて流し、もっ
て吸入空気を燃焼室中心側から縦方向に流入させるよう
にした吸気制御装置を提案している（例えば特願平３−
１１１１８２号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記提案に係
る吸気制御装置は、低吸入空気量時に吸気通路面積を絞
り込むことにより、燃焼室中心側から縦向きに流入する
タンブルを発生させ、これにより希薄燃焼を安定化させ
るようにしている。ところがその後の実験研究により、
上記タンブルを打ち消す方向の空気流（以下、逆向旋回
流と記す。なお、タンブルを生じる方向の流れを場合に
よって正向旋回流と記す。）が生じることが判明した。

【０００４】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、逆向旋回流を極力抑制することによりタンブルをよ
り確実に発生させることができるエンジンの吸気制御装
置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、実験研究
の結果、上記逆向旋回流は、吸気弁のリフト量が小さい
時点でのみ発生することを見出し、この逆向旋回流を正
向旋回流で打ち消すことにより低リフト時にもタンブル
を発生させることができる点に想到して本発明をなした
ものである。

【０００６】本発明は、気筒あたり２つの吸気口及びこ
れを開閉する吸気弁を有し、上記各吸気口に連なる吸気
通路の断面積を可変制御する吸気制御弁を備えたエンジ
ンの吸気制御装置において、上記一方の吸気弁のリフト
カーブが他方の吸気弁のリフトカーブに対してクランク
角方向にずれていることを特徴としている。

【０００７】本発明におけるクランク角方向にずれたリ
フトカーブの態様としては、図１に示すように各種のも
のが採用可能である。例えば、基準となるリフトカーブ
ａに対して、同一リフト特性のまま進角させたリフトカ
ーブａ１，又は遅角させたリフトカーブａ２（同図
（ａ）参照）、リフト開始点のみを進角，又は遅角させ
たリフトカーブａ３，ａ４（同図（ｂ）参照）、リフト
開始点，及びリフト終了点の両方をそれぞれ進角，遅角
させたリフトカーブａ５，それぞれ遅角，進角させたリ
フカーブａ６（同図（ｃ）参照）が採用可能である。こ
れらの場合、最大リフト量の２０％以下、好ましくは１
０％程度のずれに設定する。

【０００８】

【作用】上述のように、吸気弁のリフト量が小さい間は
逆向旋回流が生じ易いが、２つの吸気弁を備えている場
合に両方とも同一リフトカーブにすると、吸気弁の低リ
フト時には両吸気弁から逆向旋回流が流入し、結果的に
全体としてみても逆向きの流れとなる。一方、本発明に
係るエンジンの吸気制御装置によれば、一方の吸気弁と
他方の吸気弁とのリフトカーブをずらしたので、一方の
吸気弁が逆向旋回流の発生し易いリフト状態にあるとき
他方の吸気弁を正向旋回流となるリフト状態に設定する
ことが可能である。その結果、上記逆向旋回流を正向旋
回流で打ち消すことにより全体として正方向のタンブル
を発生させることが可能である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図１ないし図３は本発明の一実施例によるエンジン
の吸気制御装置を説明するための図であり、図１はリフ
トカーブのずらし方の態様を示す概念図、図２は本実施
例の効果を示すバルブリフト−タンブル比特性図、図３
は本実施例装置が採用されたエンジンの断面側面図であ
る。

【００１０】図３において、１は水冷式４サイクル４バ
ルブエンジンであり、これはクランクケース上にシリン
ダブロック３，シリンダヘッド４を積層してヘッドボル
トで締結し、該シリンダヘッド４のヘッドカバー側合面
４ｉにヘッドカバー５を装着した構造のものである。

【００１１】上記シリンダヘッド４のシリンダブロック
側合面４ａには燃焼室を構成する燃焼凹部４ｂが凹設さ
れている。この燃焼凹部４ｂには吸気口４ｃ，排気口４
ｄがそれぞれ２つずつ開口している。この各排気口４
ｄ，４ｄには排気弁１０，１０が、各吸気口４ｃ，４ｃ
には吸気弁１１，１１がそれぞれ各開口を開閉可能に配
置されている。この排気，吸気弁１０，１１の上端には
排気，吸気リフタ１２，１３がそれぞれ装着されてお
り、また該各リフタ１２，１３上には、これを押圧駆動
する排気，吸気カム軸１４，１５が気筒軸と直角方向に
向けて、かつ互いに平行に配設されている。

【００１２】ここで上記吸気カム軸１５には上記２つの
吸気弁１１，１１を開閉駆動する第１，第２カムノーズ
１５ａ，１５ｂが形成されている。この両カムノーズ１
５ａ，１５ｂは、形状は同一であるが、第１カムノーズ
１５ａの方が基本となる第２カムノーズ１５ｂよりクラ
ンク角方向に若干進角している。この進角により、第１
カムノーズ１５ａ側の第１吸気弁が最大リフト量の１０
％だけリフトした時点で第２カムノーズ１５ｂ側の第２
吸気弁がリフト開始し、第１，第２吸気弁のリフトカー
ブは図１のカーブａ１，カーブａとなる。

【００１３】上記２つの排気口４ｄは二股状の排気通路
１６でシリンダヘッド４の前壁４ｆ側に導出されてお
り、また上記各吸気口４ｃは二股状の吸気通路１７でシ
リンダヘッド４の後壁４ｇ側に導出されている。この吸
気通路１７はカム軸方向に見ると、上記吸気口４ｃから
シリンダ後壁４ｇ側に円弧状に屈曲した後、略直線状に
延びている。

【００１４】上記各吸気通路１７の各壁面開口１７ａに
は共通のキャブジョイント１８が接続されており、該ジ
ョイント１８内で１つの通路に合流している。上記キャ
ブジョイント１８には１つの気化器１９が接続されてい
る。この気化器１９はスロットル操作によって開閉する
バタフライ式スロットルバルブ１９ａと、エンジンの吸
気負圧で自動的に開閉するピストンバルブ１９ｂとを有
する自動可変ベンチュリ式のものである。

【００１５】上記吸気通路１７の吸気口近傍の屈曲部１
７ｂには、円形の弁穴１７ｃがカム軸方向に貫通形成さ
れている。この弁穴１７ｃの軸線は該吸気通路１７の底
壁の表面付近に位置しており、そのためこの弁穴１７ｃ
の吸気通路１７内部分は略半円状になっている。

【００１６】上記弁穴１７ｃ内には、吸気通路１７の通
路断面積を変化させるための吸気制御弁２１が回動自在
に挿入配設されている。この吸気制御弁２１は、丸棒に
各吸気通路１７の下部内面と連続面をなす弁部２１ａを
凹設してなるものである。またこの吸気制御弁２１は、
上記弁部２１ａが弁穴１７ｃ内に没入して吸気通路内面
と面一となる全開位置と、上記弁部２１ａが底壁面から
略垂直に起立して吸気通路１７を略１／２に絞り込む全
閉位置との間で回動可能となっている。

【００１７】上記吸気通路１７の上記吸気制御弁２１よ
り下流側には仕切板２０が配設されている。この仕切板
２０は上記吸気通路１７の略中心線に沿って吸気弁開口
４ｃ直近まで延びており、かつ該吸気通路１７と略同じ
幅を有している。これにより上記仕切板２０は吸気通路
１７の吸気制御弁下流側を天壁側通路Ｃと底壁側通路Ｄ
とに画成している。またこの仕切板２０の上流端部と、
吸気制御弁２１の外周縁との間には、該吸気制御弁２１
が３６０度回転しても干渉することのないよう僅かな隙
間が設けられている。

【００１８】上記吸気制御弁２１の端部は吸気通路外方
に突出しており、該突出端部には制御プーリ２２ａが固
着されている。この制御プーリ２２ａは制御モータに固
着された駆動プーリ２２ｂにケーブルで連結されてい
る。

【００１９】上記制御モータはＥＣＵ２３によってその
回転が制御される。このＥＣＵ２３は、スロットル開度
センサ２４によるスロットルバルブ１９ａの開度信号
ａ、及び回転センサ２５によるエンジン回転数信号ｂが
入力され、上記吸気制御弁２１を、低中速・低負荷運転
域のように吸入空気量が少ないほど上記全閉位置に、高
速・高負荷運転域のように吸入空気量が多いほど上記全
開位置に回動させる制御信号Ａを上記制御モータに出力
する。この場合、上記吸気制御弁２１の回動方向は、閉
方向動作においては吸気制御弁２１の弁部２１ａの下流
側部分が吸気通路内に突出開始するように（図中、反時
計回り）、また開方向動作は時計回りに設定されてい
る。

【００２０】次に本実施例装置の作用効果について説明
する。本実施例装置では、ＥＣＵ２３からの制御信号Ａ
によって制御モータが吸気制御弁２１を開閉制御する。
低速・低負荷時のような低吸入空気量時には、制御モー
タが上記制御信号Ａによって吸気制御弁２１を図３に二
点鎖線で示すに全閉位置に反時計回りに回動させ、弁部
２１ａが吸気通路１７の底壁側を絞り込む。これにより
吸気は該吸気通路１７の仕切板２０によって区分けされ
た天壁側部分Ｃに偏って流れ、気筒内に吸気口４ｃの中
心側から流入する。その結果、吸気量が少ない場合でも
流れに縦向きの方向性が与えられ、気筒軸に沿って縦方
向に流れるタンブルが発生する。

【００２１】また、高速・高負荷時のような高吸入空気
量時には、吸気制御弁２１は図３に実線で示す全開位置
に時計回りに回動し、これにより吸気は吸気通路１７の
全断面に渡って均一に流れることとなる。

【００２２】このように本実施例では、吸気を吸気通路
１７の天壁側に偏らせて流す吸気制御弁２１を設け、さ
らに吸気通路１７を天壁側部分Ｃと底壁側部分Ｄとに区
分けする仕切板２０を設けたので、吸気量が少ない場合
において、吸気を吸気口の中心側から縦方向に方向性を
もって流すことができ、タンブルを発生させることがで
きる。その結果、希薄燃焼を安定させることができ、燃
費率を向上できる。

【００２３】また本実施例では、基準となる第２吸気弁
のリフトカーブは図１（ａ）の特性曲線ａに設定されて
いるのに対し、第１吸気弁のリフトカーブは特性曲線ａ
より若干進角した特性曲線ａ１に設定されている。その
ため上記第２吸気弁側からの吸気と第２吸気弁からの吸
気との流入開始時期にずれが生じることとなる。そのた
めリフト開始時における逆向旋回流が両方の吸気弁口か
ら同時に発生することはなく、例えば上記第２吸気弁側
からの流れにより逆向旋回流が生じる時点では第１吸気
弁側からの流れが正向旋回流となっていることから、全
体として見れば低リフト時においてもタンブルを発生さ
せることが可能となる。

【００２４】図２は、本実施例の効果を確認するために
行った実験の結果を示すバルブリフト−タンブル比特性
図である。図中、タンブル比とは、クランク軸１回転当
たりの縦方向旋回流の旋回回数のことであり、＋は正向
きのタンブル比を、−は逆向きのタンブル比をそれぞれ
示す。この実験では、吸気制御弁２１を全閉，又は全開
とした状態において、左，右の吸気弁のリフトカーブが
同一の場合，及び左吸気弁を右吸気弁よりリフト量で0.
5 mm先行するように設定した場合のバルブリフト量ごと
のタンブル比を計測した。

【００２５】同図から明らかなように、リフトカーブが
左，右同一の場合は、吸気制御弁の全開，全閉の何れに
おいても低リフト時のタンブル比は−になっている。一
方、リフトカーブをずらした場合は、吸気制御弁開度の
如何に関わらず低リフト時のタンブル比は０又は＋にな
っており、リフトカーブをずらすことにより、逆向旋回
流を抑制できることが判る。

【００２６】なお、上記実施例では、気化器を備えた場
合について説明したが、本発明は勿論燃料噴射弁を備え
た場合にも適用できる。図４は燃料噴射弁を備えた場合
の例であり、図中、図３と同一符号は同一又はは相当部
分を示す。

【００２７】本実施例では、燃料噴射弁２６の噴射ノズ
ルを噴射孔２６ａを介して各吸気通路１７に臨ませてい
る。そして本実施例の場合も、一方の吸気弁１１のリフ
トカーブと他方の吸気弁１１′のリフトカーブがずれて
おり、吸気弁１１は吸気弁１１′より例えば最大リフト
量の１０％だけ先行してリフト開始する( 二点鎖線参
照) 。なお図中、実線は最大リフト時の状態を示してお
り、この時点では両吸気弁とも同一リフト両となってい
る。

【発明の効果】以上のように本発明係るエンジンの吸気
制御装置によれば、吸気弁のリフトカーブをクランク角
方向にずらしたので、吸気弁の低リフト時の逆向旋回流
を抑制してより確実にタンブルを発生でき、燃費率を向
上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるエンジンの吸気制御装
置のリフトカーブのずらし方の態様を示すクランク角−
リフト特性図である。

【図２】上記実施例の実験結果を示すバルブリフト−タ
ンブル比特性図である。

【図３】上記実施例装置が採用されたエンジンの断面側
面図である。

【図４】本発明を燃料噴射式エンジンに適用した場合の
吸気弁付近の断面図である。

【符号の説明】

１ エンジン ４ｃ 吸気口 １１ 吸気弁 １７ 吸気通路 ２１ 吸気制御弁 ａ 一方の吸気弁のリフトカーブ ａ１〜ａ６ 他方の吸気弁のリフトカーブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気筒あたり２つの吸気口及び該各吸気口
   を開閉する吸気弁を有し、上記各吸気口に連なる吸気通
   路の断面積を可変制御する吸気制御弁を備えたエンジン
   の吸気制御装置において、上記一方の吸気弁のリフトカ
   ーブが他方の吸気弁のリフトカーブに対してクランク角
   方向にずれていることを特徴とするエンジンの吸気制御
   装置。