JPH073174B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、１気筒に対して２つの吸気弁口がエンジン本
体に設けられ、各吸気弁口には、動弁機構により開閉駆
動される吸気弁がそれぞれ配設されるエンジンの吸気制
御装置に関する。

（２）従来の技術 従来、かかる装置は、たとえば特開昭56-56942号公報等
により知られている。

（３）発明が解決しようとする課題 上記従来のものでは、エンジンの運転状態に応じて、吸
気弁の作動数、開弁タイミングおよびリフト量を変化さ
せることにより、トルクの向上を図るようにしている。

ところで、４サイクルエンジンの吸入行程では、気筒内
に生じた負圧と大気圧との差によって吸気通路内の気柱
が加速され、気筒内でピストンが下死点を過ぎても気柱
は慣性のために気筒内に流れ込み、その都度ヘッドが制
圧上昇に変わり、気筒内への充填量が増加する。これは
吸気通路の慣性効果として良く知られたものであり、吸
気弁の作動特性に合わせて吸気通路の長さを設定するこ
とにより、エンジンの充填効率ひいてはトルクの増大を
図ることができるであろう。

また低速運転域で一対の吸気弁口のうち一方の吸気弁口
からのみ吸気流入を図ることにより、燃焼室内でスワー
ルを生成して燃焼性の向上を図ることができることも知
られている。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、エ
ンジンの運転状態に応じて吸気弁の作動特性および吸気
通路長を変化させることができると共に、低速運転域で
はスワール効果も得られるようにして低速から高速運転
域に亘る広い範囲に適合した吸気制御を可能とした、構
造簡単な吸気制御装置を提供することを目的とする。

B.発明の構成 （１）課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、１気筒に対して２
つの吸気弁口がエンジン本体に設けられ、各吸気弁口に
は、動弁機構により開閉駆動される吸気弁がそれぞれ配
設されるエンジンの吸気制御装置において、第１吸気弁
口には低速用吸気通路が、また第２吸気弁口には高速用
吸気通路がそれぞれ接続され、機関の低速運転域では前
記第１吸気弁口の吸気弁を低速運転域に対応した作動特
性で開閉駆動する一方、前記第２吸気弁口の吸気弁を閉
弁状態で作動休止させ、また機関の高速運転域では前記
両吸気弁口の吸気弁を高速運転域に対応した作動特性で
開閉駆動する弁作動変更機構が、前記動弁機構に設けら
れ、前記低速用吸気通路には、その長さを低速運転域で
は長くかつ高速運転域では短く変更する通路長変更手段
が設けられることを特徴とする。

（２）作用 エンジンの低速運転域では、第２吸気弁口の吸気弁が作
動休止状態となって高速用吸気通路からの吸気が遮断さ
れるので、低速用吸気通路からのみ吸気が可能となり、
しかも第１吸気弁口を開閉する吸気弁の低速運転域に対
応した作動特性に適合するように低速用吸気通路の長さ
が長く定められることにより、最適化されたスワールに
よる燃焼性向上が図られると共に低速トルク増大が図ら
れる。

一方、エンジンの高速運転域では、高速運転域に対応し
て長さを短くした低速用吸気通路ならびに高速運転域に
対応した高速用吸気通路により、全体としての吸気通路
の断面積を大とした吸気が行なわれることになり、第１
および第２吸気弁口の各吸気弁の作動特性が高速運転域
に適合したものになるのと併せて、高速運転域でのトル
ク増大が図られる。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する
と、先ず第１図および第２図において、このエンジン
は、燃料噴射式多気筒エンジンであり、エンジン本体１
には、各気筒CLに対して、第１吸気弁口H1に連なる第１
吸気ポートP1と、第２吸気弁口H2に連なる第２吸気ポー
トP2とがそれぞれ設けられ、第１吸気弁口H1には第１吸
気弁V1が配設され、第２吸気弁口H2には吸気遮断手段と
しても機能する第２吸気弁V2が配設される。またエンジ
ン本体１には、各気筒CLに対して一対の排気ポート（図
示せず）が設けらえており、各排気ポートに対応して排
気弁がそれぞれ配設されるが、各排気弁は、第１および
第２吸気弁V1,V2と同様の作動をするものであり、以
下、エンジンの吸気系についてのみ詳述し、排気弁を含
む排気系についての詳細な説明を省略する。

第３図を併せて参照して、各気筒CLの第１および第２吸
気弁V1,V2は閉弁方向すなわち上方にばね付勢されてお
り、動弁機構２によって下方に押圧されることにより開
弁する。

この動弁機構２は、エンジンの回転に応じて1/2の減速
比で回転駆動されるカムシャフト３に一体に設けられた
低速用カムC1および高速用カムC3と、高速用カムC3に関
して低速用カムC1とは反対側でカムシャフト３に設けら
れる隆起部C2と、カムシャフト３と平行に固定配置され
るロッカシャフト４で揺動可能に支承される第１、第２
および第３ロッカアームA1,A2,A3とを備える。

低速用カムC1は第１吸気弁V1に対応する位置でカムシャ
フト３に一体的に設けられ、隆起部C2は第２吸気弁V2に
対応する位置でカムシャフト３に一体的に設けられる。
また高速用カムC3は、低速用カムC1および隆起部C2間、
すなわち第１および第２吸気弁V1,V2間に対応する位置
でカムシャフト３に一体的に設けられる。しかも低速用
カムC1は、カムシャフト３の半径方向に沿う外方への突
出量が比較的小さき高位部を有し、隆起部C2は、カムシ
ャフト３と同心の真円状に形成され、高速用カムC3は、
カムシャフト３の半径方向外方への突出量および中心角
範囲を低速用カムC1の前記高位部よりも大きくした高位
部を有する。

第１および第２ロッカアームA1,A2は、基本的に同一形
状に形成され、第１および第２吸気弁V1,V2の上端に当
接すべく、ロッカシャフト４に揺動可能に支承される。
第３ロッカアームA3は、第１および第２ロッカアームA
1,A2間でロッカシャフト４に枢支される。しかも第３ロ
ッカアームA3は図示しないばねにより、高速カムC3に常
時摺接すべく上方に付勢される。

このような動弁機構２には、ロッカシャフト４内に設け
られた油路５を介して作動油圧が供給されたときに第１
〜第３ロッカアームA1〜A3を一体的に連結し、作動油圧
が開放されたときには第１〜第３ロッカアームA1〜A3の
相対角変位を可能とすべく構成された弁作動変更機構６
が付設される。この弁作動変更機構６によって第１〜第
３ロッカアームA1〜A3が一体的に連結されたときには、
高速用カムC3によって第３ロッカアームA3が揺動するの
に伴って第１および第２ロッカアームA1,A2が揺動し、
第１および第２吸気弁V1,V2が高速用カム３の形状に応
じたタイミングおよびリフト量で開閉作動する。また弁
作動変更機構６が第１〜第３図ロッカアームA1〜A3の相
対角変位を許容する状態となったときには、低速用カム
C1の回転に応じて第１ロッカアームA1が揺動し、第１吸
気弁V1が低速用カムC1の形状に応じたタイミングおよび
リフト量で開閉作動する。この際、第２ロッカアームA2
は隆起部C2に摺接したままで揺動せず、第２吸気弁V2は
閉弁休止したまである。

前記油路５と油圧供給源７とを結ぶ管路８の途中には、
油圧供給源７からの作動油圧を弁作動変更機構６に供給
する状態と、弁作動変更機構６の油圧を開放する状態と
の切換を行なうための電磁切換弁９が設けられる。この
電磁切換弁９は、エンジン回転数が予め定めた第１設定
回転数N1以下の低速運転域にあるときに弁作動変更機構
６の油圧を開放する状態と、エンジン回転数が第１設定
回転数N1を超えた高速運転域にあるときに弁作動変更機
構６に作動油圧を供給する状態とを切換可能である。

各気筒CLの一対の排気弁についても、両吸気弁V1,V2に
関連した動弁機構２および弁作動変更機構６と同様のも
のが設けられる。

したがってエンジンが第１設定回転数N1以下の低速運転
域にあるときには第１吸気弁V1および一方の排気弁のみ
が開閉作動し、第１設定回転数N1を超えた高速運転域で
は両吸気弁V1,V2および両排気弁が開閉作動する。しか
も吸気弁V1,V2および排気弁の開閉タイミングおよびリ
フト量は、低速運転域と高速運転域とで異なり、前記タ
イミングおよびリフト量を規定する低速用カムC1および
高速用カムC3の形状は各運転域でのトルクを向上するよ
うにそれぞれ設定されている。

エンジン本体１における各気筒CLの第１吸気ポートP1に
は、該吸気ポートP1と共働して低速用吸気通路WLを形成
するための第１吸気管10がそれぞれ接続され、第２吸気
ポートP2には、該吸気ポートP2と共働して高速用吸気通
路WHを形成するための第２吸気管11がそれぞれ接続され
る。しかも各気筒CLの第１および第２吸気管10,11は、
エンジン本体１の気筒配列方向に沿って長く延びるエア
チャンバ12に共通に接続される。

エアチャンバ12のエンジン本体１側の側面下部には複数
の接続口13が設けられ、各気筒CLに対応した第２吸気管
11は接続口13にそれぞれ接続される。また第１吸気管10
は、第２吸気管11に一体的に形成された吸気管部14と、
エアチャンバ12に一体的に設けられた吸気管部15とが相
互に接続されて成る。一方の吸気管部15は、エアチャン
バ12のエンジン本体１とは反対側の側面に開口した流出
口16からエアチャンバ12の底部を経て前記接続口13の下
方に接続口17が位置するように形成され、他方の吸気管
部14はその接続口17に接続される。

第４図を併せて参照して、エアチャンバ12の底部には、
一方の吸気管部15の途中に連通し得るようにして開口部
18が設けられる。低速用吸気通路WLにおいて、この開口
部18から吸気管部14を経て第１吸気ポートP1に至るまで
の長さは、接続口13から第２吸気管11と経て第２吸気ポ
ートP2に至るまでの高速用吸気通路WHの長さとほぼ同一
に設定される。

低速用吸気通路WLの途中すなわち第１吸気管10における
吸気管部15の途中には、開口部18のみを第１吸気ポート
P1に連通させる状態と、流出口16のみを第１吸気ポート
P1に連通させる状態とを切換えて、低速用吸気通路WLの
長さを変更するための通路長変更手段19が設けられる。
この通路長変更手段19は、吸入管部15の途中の開口部18
に対応する位置に配置される切換弁20と、その切換弁20
を駆動するためのアクチュエータ21とを含む。

第５図において、切換弁20は、各開口部18に対応して配
置される複数の弁体22を共通の駆動棒23で連結して構成
される。弁体22は、一対の円板24,24の端縁を閉塞板25
で連結して構成され、閉塞板25の横断面形状は半月状に
形成される。各弁体22は、開口部18に対応する位置で吸
気管部15の上下両面に形成された円弧状の支持部27で回
動自在に支承され、閉塞板26は開口部18を第２図で示す
ように塞ぐことができるとともに、弁体22をその状態か
ら90度回動したときには、吸気管部15の流出口16側を塞
ぐことができる。

アクチュエータ21は、たとえばロータリソレノイドであ
り、このアクチュエータ21に駆動棒23が連結される。し
かもアクチュエータ21はエンジン回転数が前記第１設定
回転数N1とは異なる第２設定回転数N2（たとえばN2＜N
1）以下の低速運転域にあるときには弁体22で開口部18
を塞ぐように作動し、第２設定回転数N2を超えた高速運
転域では第６図で示すように開口部18を開放して流出口
16側を弁体22で塞ぐように作動する。

したがって低速用吸気通路WLの長さは、エンジンが第２
設定回転数N2以下の低速運転域にあるときには流出口16
から第１吸気ポートP1に至るまでの長い距離となり、エ
ンジンが第２設定回転数N2を超えた高速運転域に入る
と、開口部18から第１吸気ポートP1までの短くかつ高速
用吸気通路WHとほぼ同一の長さとなる。

各第１吸気管10における吸気管部14の途中には、第１吸
気ポートP1に向けて燃料噴射弁VFが配設され、エンジン
の運転状態に対応して燃料噴射弁VFから第１吸気ポート
P1内に燃料が噴射される。

次にこの実施例の作用について説明すると、先ずエンジ
ンが第２設定回転数N2以下の低速運転域にあるときには
通路長変更手段19により低速用吸気通路WLの長さが長く
なっているので、吸気慣性効果増大によりトルクが向上
する。またエンジンが第２設定回転数N2とは異なる第１
設定回転数N1以下の低速運転域にあるときには弁作動変
更機構６により第２吸気弁V2の作動が休止され、第１吸
気弁V1のみが開閉作動する。この際、第１吸気弁V1の開
閉タイミングおよびリフト量を低速運転域に対応したも
のに設定しておくことによりさらにトルクが向上する。
しかも第１吸気弁口H1のみからの吸気により燃焼室内に
効果的にスワールを生じさせることができ、燃焼性の向
上を図ることができる。すなわち低速運転域では、吸気
行程終了時から圧縮、燃焼行程に至るまでの時間が高速
運転域に比べると長く、その比較的長い時間スワールを
効果的に生じさせることが必要であるが、第１吸気弁口
H1に連なる低速用吸気通路WLの長さが通路長変更手段19
により低速運転域に対応して長く変更されているので、
燃焼室内でスワールを効果的に生じさせることができる
ものである。

エンジンが第２設定回転数N2を超えた高速運転域に入る
と、通路長変更手段19の働きにより、低速用吸気通路WL
の長さは、高速用吸気通路WHとほぼ同一の長さまで短く
なり、その長さは高速運転域に対応した適切な長さに設
定されているので、高速域でも吸気の充填効率を高めて
トルクを向上することができる。さらにエンジンが第１
設定回転数N1を超えた高速運転域に入ると、弁作動変更
機構６により各ロッカアームA1〜A3が連結され、第１お
よび第２吸気弁V1,V2がともに高速用カムC3の形状に対
応したタイミングおよびリフト量で開閉作動して、高出
力を得ることができる。

このような作用によるエンジンの出力ＰおよびトルクＴ
への影響を図示すると、第７図で示すようになる。この
第７図において、AT,BT,CTはトルク特性を示し、AP,BP,
CPは出力特性を示すものである。

この第７図で明らかなように、出力Ｐについては、第２
設定回転数N2および第１設定回転数N1で出力特性が切替
わり、特に第１設定回転数N1を超える高速運転域での出
力向上を果たすことができる。またトルクＴについて
は、第２設定回転数N2以下の運転域、第２設定回転数N2
を超えて第１設定回転数N1以下の運転域、および第１設
定回転数N1を超える運転域でそれぞれピークを有するよ
うにして、トルクＴの落込みを極力制御し、低速運転域
から高速運転域にわたる広い運転域でトルクの向上を果
たすことができる。

以上の実施例では、第１設定回転数N1＞第２設定回転数
N2としたが、第２設定回転数N2＞第１設定回転数N1とな
るようにしてもよい。

C.発明の効果 以上のように本発明によれば、エンジンの低速運転域で
は、高速用吸気通路に連なる第２吸気弁口の吸気弁によ
って該高速用吸気通路からの吸気が遮断されて低速用吸
気通路からのみ吸気が行なわれ、しかも低速用吸気通路
に連なる第１吸気弁口の吸気弁の作動特性が低速運転域
に対応するものとなるとともに低速用吸気通路が低速運
転域に適合すべく長いものとなっているので、燃焼室内
で効果的にスワールを生じさせて燃焼性の向上を図ると
ともに低速トルクを増大させることができる。

一方、エンジンの高速運転域では、高速運転域に対応し
て長さを短くした低速用吸気通路ならびに高速運転域に
対応した高速用吸気通路により、全体としての吸気通路
の断面積を大とした吸気が行なわれることになり、第１
および第２吸気弁口の各吸気弁の作動特性が何れも高速
運転域に適合したものになるのと相俟って、高速運転域
でのトルク増大を図ることができ、以上の結果、エンジ
ンの幅広い運転域に亘ってトルク増大を図ることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は要
部平面図、第２図は第１図のII-II線断面図、第３図は
第２図のIII矢視拡大図、第４図は第１図のIV-IV線断面
図、第５図は切換弁の斜視図、第６図は通路長変更手段
が作動した状態を示すための第２図に対応した断面図、
第７図はエンジン出力特性図である。 １……エンジン本体、２……動弁機構、６……弁作動変
更機構、19……通路長変更手段、CL……気筒、H1……第
１吸気弁口、H2……第２吸気弁口、V1,V2……吸気弁、W
H……高速用吸気通路、WL……低速用吸気通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１気筒（CL）に対して２つの吸気弁口（H
   1,H2）がエンジン本体（１）に設けられ、各吸気弁口
   （H1,H2）には、動弁機構（２）により開閉駆動される
   吸気弁（V1,V2）がそれぞれ配設されるエンジンの吸気
   制御装置において、第１吸気弁口（H1）には低速用吸気
   通路（WL）が、また第２吸気弁口（H2）には高速用吸気
   通路（WH）がそれぞれ接続され、機関の低速運転域では
   前記第１吸気弁口（H1）の吸気弁（V1）を低速運転域に
   対応した作動特性で開閉駆動する一方、前記第２吸気弁
   口（H2）の吸気弁（V2）を閉弁状態で作動休止させ、ま
   た機関の高速運転域では前記両吸気弁口（H1,H2）の吸
   気弁（V1,V2）を高速運転域に対応した作動特性で開閉
   駆動する弁作動変更機構（６）が、前記動弁機構（２）
   に設けられ、前記低速用吸気通路（WL）には、その長さ
   を低速運転域では長くかつ高速運転域では短く変更する
   通路長変更手段（19）が設けられることを特徴とするエ
   ンジンの吸気制御装置。
2. 【請求項２】前記弁作動変更機構（６）を作動せしめる
   べく設定された第１エンジン回転数と、通路長変更手段
   （19）を作動せしめるべく設定された第２エンジン回転
   数とが相互に異なって設定されることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載のエンジンの吸気制御装置。