JPH08260989A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

内燃機関の吸気装置

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Publication number
JPH08260989A
JPH08260989A JP7063018A JP6301895A JPH08260989A JP H08260989 A JPH08260989 A JP H08260989A JP 7063018 A JP7063018 A JP 7063018A JP 6301895 A JP6301895 A JP 6301895A JP H08260989 A JPH08260989 A JP H08260989A
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JP
Japan
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intake
valve
combustion chamber
opening
intake valve
Prior art date
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Pending
Application number
JP7063018A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomonori Urushibara
友則 漆原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP7063018A priority Critical patent/JPH08260989A/ja
Publication of JPH08260989A publication Critical patent/JPH08260989A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼室内流動のサイクル変動を抑制する。 【構成】 1つの燃焼室1に、開時期の早いプライマリ
側吸気弁2と、開時期の遅いセカンダリ側吸気弁3とを
備える。吸気通路には、スワール制御弁8が設けられ、
その開口部11はセカンダリ側吸気弁3の側に偏らせて形
成してある。これにより、バルブオーバーラップ時に生
じて残存する逆流31に対向することなく、吸気行程初期
に開口部11からの吸気流32を流入させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の内燃機関の吸気装置として、例え
ば図9に示すようなものがある。これについて説明する
と、1つの燃焼室1に、2つの吸気弁2,3を備えてい
る。そして、図7に示すように、2つの吸気弁2,3の
開時期(リフト開始時期)を異ならせることにより、カ
ムリフト初期に燃焼室内に流入する空気にスワールを与
えている。尚、開時期の早い方(排気弁とのオーバーラ
ップの大きい方)の吸気弁2をプライマリ側吸気弁とい
い、開時期の遅い方の吸気弁3をセカンダリ側吸気弁と
いう。
【0003】また、吸気通路にはスワール制御弁8が設
けられている。このスワール制御弁8はプライマリ側吸
気弁2の側に偏らせて形成した開口部10を有する板状の
弁体で、所定の運転条件にて閉弁されて、閉弁時にはそ
の開口部10により吸気流速を早めると共に偏流を与える
(プライマリ側流量を増加させる)。従って、吸気行程
初期において、2つの吸気弁の開時期の差と、スワール
制御弁による偏流との相乗作用により、燃焼室内に強力
なスワールを生成して、希薄燃焼エンジンでの希薄燃焼
を安定させ、燃費向上を図ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の吸気装置にあっては、排気弁との
バルブオーバーラップ時には、プライマリ側吸気弁より
吸気管内への吹き返しにより、吸気ポート内のスワール
制御弁開口部に逆流が生じるため、バルブオーバーラッ
プ時に続く吸気行程初期には、この逆流に対向して、ス
ワール制御弁開口部より吸気噴流が進行することから、
この対向流の流体的不安定により、燃焼室内に形成され
る初期のスワールの状態がサイクル毎に異なり、燃焼室
内流動のサイクル変動へ発展するという問題点があっ
た。
【0005】このことを図10及び図11により説明する。
図10及び図11において、1は燃焼室、2はプライマリ側
吸気弁、3はセカンダリ側吸気弁、4は排気弁である。
また、5はシリンダヘッド、6は吸気ポート、7は吸気
管である。8はスワール制御弁であり、弁軸9により回
動される板状の弁体には、プライマリ側吸気弁2の側に
位置するように開口部10が形成されている。
【0006】図10はバルブオーバーラップ時であり、プ
ライマリ側吸気弁2が開いているが、セカンダリ側吸気
弁3が未だ閉じている状態である。この状態では、部分
負荷時、吸気管負圧により、吸気ポート6内に逆流30が
発生する。図11は吸気行程初期であり、プライマリ側吸
気弁2に続いてセカンダリ側吸気弁3が開いた状態であ
る。この状態では、バルブオーバーラップ時の逆流30
(図10)の慣性により残存している逆流31が存在し、ス
ワール制御弁開口部10からは吸気流32が噴流となって流
入するので、これが逆流31と対向する形となる。
【0007】このため、吸気行程初期のポート内流れは
不安定であり、機関のサイクルによって異なる場となり
やすく、流体の非線形的性質により、燃焼室内流動のサ
イクル変動の原因となる。これはそのまま、燃焼のサイ
クル変動につながり、十分な希薄燃焼限界が得られな
い。本発明は、このような従来の問題点を解決すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、1つの燃焼室に、開時期を異ならせた2つ
の吸気弁を備え、かつ、吸気通路内に、板状の弁体に形
成された開口部により吸気流を偏流させるスワール制御
弁を備える内燃機関の吸気装置において、前記スーワル
制御弁の開口部を、開時期の遅い方の吸気弁の側に偏ら
せて形成したことを特徴とする。
【0009】請求項2に係る発明では、更に、1つの燃
焼室に、閉時期を異ならせた2つの排気弁を備え、開時
期の早い方の吸気弁と閉時期の遅い方の排気弁とを燃焼
室中心部を挟んで配置すると共に、開時期の遅い方の吸
気弁と閉時期の早い方の排気弁とを燃焼室中心部を挟ん
で配置したことを特徴とする。請求項3に係る発明で
は、更に、開時期の遅い方の吸気弁のリフト量を開時期
の早い方の吸気弁のリフト量より大きくしたことを特徴
とする。
【0010】
【作用】請求項1に係る発明では、排気弁とのバルブオ
ーバーラップ時には、開時期の早い方の吸気弁より吸気
管内への吹き返しにより、吸気ポート内に逆流を生じ、
バルブオーバーラップ時に続く吸気行程初期にも、この
逆流が残存するが、スワール制御弁の開口部は開時期の
遅い方の吸気弁の側に位置しているので、その開口部か
ら吸気流が噴流となって流入しても、逆流と対向するこ
とはなく、むしろ、吸気ポート内に安定な循環を形成す
る。よって、燃焼室内流動のサイクル変動が抑制され
る。
【0011】請求項2に係る発明では、開時期の早い方
の吸気弁と閉時期の遅い方の排気弁とを燃焼室中心部を
挟んで配置したことにより、バルブオーバーラップ時に
燃焼室内に比較的大きな流れ場を形成することができる
ことから、より優れたサイクル変動低減効果を得ること
ができる。請求項3に係る発明では、スワール制御弁の
開口部が向いている開時期の遅い方のリフト量を大きく
したため、スワール制御弁によるスワール生成効果を更
に助けることができる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1及び
図2において、1は燃焼室、2は開時期の早い方のプラ
イマリ側吸気弁、3は開時期の遅い方のセカンダリ側吸
気弁、4は排気弁である。また、5はシリンダヘッド、
6は吸気ポート、7は吸気管である。8はスワール制御
弁であり、弁軸9により回動される板状の弁体には、セ
カンダリ側吸気弁3の側に位置するように開口部11が形
成されている。
【0013】このようにスワール制御弁8の開口部11を
開時期の遅い方のセカンダリ側吸気弁3の側に偏らせて
形成したことを特徴としており、その作用を図1及び図
2により説明する。図1はバルブオーバーラップ時であ
り、プライマリ側吸気弁2が開いているが、セカンダリ
側吸気弁3が未だ閉じている状態である。この状態で
は、部分負荷時、吸気管負圧により、吸気ポート6内に
逆流30が発生する。
【0014】図2は吸気行程初期であり、プライマリ側
吸気弁2に続いてセカンダリ側吸気弁3が開いた状態で
ある。この状態では、バルブオーバーラップ時の逆流30
(図1)の慣性により残存している逆流31が存在する。
しかし、スワール制御弁8の開口部11はセカンダリ側吸
気弁3の側に位置しているので、その開口部11から吸気
流32が噴流となって流入しても、逆流31と対向すること
はなく、むしろ、吸気ポート6内に安定な循環を形成す
る。これにより、問題の燃焼室内流動のサイクル変動は
抑制される。
【0015】次に本発明者らによる実験結果について説
明する。図3の(1)〜(10)は実験に使用した吸気弁
及び排気弁の特性とスワール制御弁の開口部の位置とを
示している。尚、各(1)〜(10)において、吸気弁
は、燃焼室の図で下側に左右に並べてあり、「P」は開
時期が早い方のプライマリ側吸気弁、「S」は開時期が
遅い方のセカンダリ側吸気弁を示し、また、「同」は対
をなす吸気弁の開時期を同じにしたものを示している。
排気弁は、燃焼室の図で上側に左右に並べてあり、
「P」は閉時期が遅い方(吸気弁とのオーバーラップの
大きい方)のプライマリ側排気弁、「S」は閉時期が早
い方のセカンダリ側吸気弁を示し、また、「同」は対を
なす排気弁の閉時期を同じにしたものを示している。ま
た、スワール制御弁の黒塗り部分は開口部の位置を示し
ている。
【0016】実験では、図3の(1)〜(10)のものに
ついて、レーザー流速計を用いて、燃焼室内の乱れ強さ
と燃焼室内流動のサイクル変動とを測定しており、その
結果を図4に示す。図4より、本発明(図3の2,4,
6)では、従来例(図3の1,3,5)や吸気同位相の
もの(7,8,9,10)と比べて、全体に燃焼室内流動
のサイクル変動を小さく抑えられていることがわかる
(最大で20%)。
【0017】この中では、特に図3の(2)が最も優れ
たサイクル変動低減効果を示しているが、その理由は、
次のように考えられる。図3の(2)のものでは、図5
及び図6に示すように、1つの燃焼室1に、閉時期を異
ならせた2つの排気弁41,42を備え、開時期の早い方の
プライマリ側吸気弁2と閉時期の遅い方のプライマリ側
排気弁41とを燃焼室中心部を挟んで配置すると共に、開
時期の遅い方のセカンダリ側吸気弁3と閉時期の早い方
のセカンダリ側排気弁42とを燃焼室中心部を挟んで配置
してある。
【0018】よって、図5にバルブオーバーラップ時の
流れを示し、図6に吸気行程初期の流れを示すように、
図5のバルブオーバーラップ時にプライマリ側排気弁41
とプライマリ側吸気弁2との間で燃焼室1内に比較的大
きな流れ場を形成するからであろうと考えられる。図8
には他の実施例を示す。
【0019】この実施例は、開時期の遅い方のセカンダ
リ側吸気弁3のリフト量を開時期の早い方のプライマリ
側吸気弁2のリフト量より大きくしたものである。従っ
て、吸気行程中期において、セカンダリ側吸気弁2のリ
フト量がプライマリ側吸気弁3のリフトより大となる。
前述の実施例では、図7の弁リフト特性のため、吸気行
程前半において、プライマリ側吸気弁2のリフト量が大
きいため、スワール制御弁8で生成されるスワールとは
逆のスワール生成作用があり、スワール制御弁8の効果
が減じられる恐れがある。
【0020】これに対し、図8の弁リフト特性では、セ
カンダリ側吸気弁3のリフト量をプライマリ側吸気弁2
のリフト量より大としたため、スワール制御弁8による
スワール生成効果を更に助けることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように請求項1に係る発明
によれば、スワール制御弁の開口部は開時期の遅い方の
吸気弁の側に位置しているので、その開口部から吸気流
が噴流となって流入しても、逆流と対向することはな
く、安定した流れとなることから、燃焼室内流動のサイ
クル変動を抑制できるという効果が得られる。
【0022】請求項2に係る発明によれば、開時期の早
い方の吸気弁と閉時期の遅い方の排気弁とを燃焼室中心
部を挟んで配置したことにより、バルブオーバーラップ
時に燃焼室内に比較的大きな流れ場を形成できることか
ら、より優れたサイクル変動低減効果が得られる。請求
項3に係る発明によれば、スワール制御弁の開口部が向
いている開時期の遅い方のリフト量を大きくしたため、
スワール制御弁によるスワール生成効果を更に助けるこ
とができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す機関のバルブオーバ
ーラップ時の概略平面図
【図2】 同上実施例の吸気行程初期の概略平面図
【図3】 実験例を示す図
【図4】 実験結果を示す図
【図5】 実験例の機関のバルブオーバーラップ時の概
略平面図
【図6】 同上実験例の吸気行程初期の概略平面図
【図7】 弁リフト特性を示す図
【図8】 弁リフト特性の他の実施例を示す図
【図9】 従来例を示す機関の概略斜視図
【図10】 従来例の機関のバルブオーバーラップ時の概
略平面図
【図11】 同上従来例の吸気行程初期の概略平面図
【符号の説明】
1 燃焼室 2 プライマリ側吸気弁 3 セカンダリ側吸気弁 4 排気弁 5 シリンダヘッド 6 吸気ポート 7 吸気管 8 スワール制御弁 9 弁軸 11 開口部 41 プライマリ側排気弁 42 セカンダリ側排気弁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1つの燃焼室に、開時期を異ならせた2つ
    の吸気弁を備え、かつ、吸気通路内に、板状の弁体に形
    成された開口部により吸気流を偏流させるスワール制御
    弁を備える内燃機関の吸気装置において、 前記スーワル制御弁の開口部を、開時期の遅い方の吸気
    弁の側に偏らせて形成したことを特徴とする内燃機関の
    吸気装置。
  2. 【請求項2】1つの燃焼室に、閉時期を異ならせた2つ
    の排気弁を備え、開時期の早い方の吸気弁と閉時期の遅
    い方の排気弁とを燃焼室中心部を挟んで配置すると共
    に、開時期の遅い方の吸気弁と閉時期の早い方の排気弁
    とを燃焼室中心部を挟んで配置したことを特徴とする請
    求項1記載の内燃機関の吸気装置。
  3. 【請求項3】開時期の遅い方の吸気弁のリフト量を開時
    期の早い方の吸気弁のリフト量より大きくしたことを特
    徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関の吸気装
    置。
JP7063018A 1995-03-22 1995-03-22 内燃機関の吸気装置 Pending JPH08260989A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002327636A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Toyota Motor Corp 内燃機関制御方法及び装置
DE102007041326A1 (de) * 2007-08-31 2009-03-05 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

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