JPH09209764A - エンジンの掃気装置 - Google Patents
エンジンの掃気装置Info
- Publication number
- JPH09209764A JPH09209764A JP8022263A JP2226396A JPH09209764A JP H09209764 A JPH09209764 A JP H09209764A JP 8022263 A JP8022263 A JP 8022263A JP 2226396 A JP2226396 A JP 2226396A JP H09209764 A JPH09209764 A JP H09209764A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- valve
- engine
- rotation range
- speed range
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust Silencers (AREA)
- Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アイドル回転域での掃気性を高めることで、
高回転域における高出力化とアイドル回転域における低
燃費化とを両立させる。 【解決手段】 排気通路１０の通路長さを、アイドル回
転域において排気の動的効果に同調する長さに設定する
とともに、低回転域及び高回転域における吸気弁５と排
気弁６の開弁期間に０ｍｍリフト時におけるクランク角
１５°以上の大きなバルブオーバラップを設けているの
で、高回転域においては大きなバルブオーバラップによ
り高い掃気性が確保され高出力化が期待できる。また、
アイドル回転域を含む低回転域においては、バルブオー
バラップが大きくても排気の動的効果が有効に作用して
高い排気吸い出し作用が得られるので、排気通路側から
吸気通路側への排気ガスの吹き返しが可及的に防止され
掃気性の確保により燃焼安定性が良好に維持され、結果
的にアイドル回転数を低下させて低燃費化を図ることが
可能となる。
高回転域における高出力化とアイドル回転域における低
燃費化とを両立させる。 【解決手段】 排気通路１０の通路長さを、アイドル回
転域において排気の動的効果に同調する長さに設定する
とともに、低回転域及び高回転域における吸気弁５と排
気弁６の開弁期間に０ｍｍリフト時におけるクランク角
１５°以上の大きなバルブオーバラップを設けているの
で、高回転域においては大きなバルブオーバラップによ
り高い掃気性が確保され高出力化が期待できる。また、
アイドル回転域を含む低回転域においては、バルブオー
バラップが大きくても排気の動的効果が有効に作用して
高い排気吸い出し作用が得られるので、排気通路側から
吸気通路側への排気ガスの吹き返しが可及的に防止され
掃気性の確保により燃焼安定性が良好に維持され、結果
的にアイドル回転数を低下させて低燃費化を図ることが
可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、エンジンの掃気
装置に関するものである。
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンにおいては、掃気作用を
良好ならしめることでエンジンの高出力化あるいは低燃
費化を図る傾向にあり、そのための方法として種々の提
案がなされている。
良好ならしめることでエンジンの高出力化あるいは低燃
費化を図る傾向にあり、そのための方法として種々の提
案がなされている。
【０００３】一般にエンジンにおいては、吸気弁と排気
弁の開弁期間にバルブオーバラップを設けることで排気
弁の閉弁直前の絞り作用により負圧化した排気管側に排
気ガスを積極的に吸い出して燃焼室内に新気を導入する
掃気作用を得るようにしている。また、このバルブオー
バラップは、排気流出時間及び吸気導入期間の関係か
ら、ピストン速度の高い高回転域では大きくし、ピスト
ン速度の低いアイドル回転域等の低回転域では小さくす
るのが望ましいが、バルブタイミング固定式のエンジン
においてはエンジン回転域に対応してバルブオーバラッ
プを変更できないことから、特に高出力化を狙ったエン
ジンにおいてはバルブオーバラップを高回転域に対応し
て大きく設定し、掃気性の向上を図っている。
弁の開弁期間にバルブオーバラップを設けることで排気
弁の閉弁直前の絞り作用により負圧化した排気管側に排
気ガスを積極的に吸い出して燃焼室内に新気を導入する
掃気作用を得るようにしている。また、このバルブオー
バラップは、排気流出時間及び吸気導入期間の関係か
ら、ピストン速度の高い高回転域では大きくし、ピスト
ン速度の低いアイドル回転域等の低回転域では小さくす
るのが望ましいが、バルブタイミング固定式のエンジン
においてはエンジン回転域に対応してバルブオーバラッ
プを変更できないことから、特に高出力化を狙ったエン
ジンにおいてはバルブオーバラップを高回転域に対応し
て大きく設定し、掃気性の向上を図っている。
【０００４】さらに、かかるバルブオーバラップによる
掃気性をさらに促進してさらなる高出力化を図るという
観点から、排気の動的効果を利用することが試みられて
いる。即ち、排気系を、点火順序の連続しない気筒同士
を排気下流側に向かって段階的に集合させたデュアル排
気構造（例えば、４気筒エンジンの場合には、４本の排
気管を先ず２本に集合させ、さらにこの２本の排気管を
１本に集合させる排気構造）とし、その最終合流部を圧
力反転部として排気弁の開弁に伴う正圧波を負圧波に反
転させ、これを排気行程の終期にある他の気筒のバルブ
オーバラップ期間に作用させ、排気ガスをさらに積極的
に吸い出して掃気性を高めるものである。この場合、か
かる動的効果を得るには気筒から上記最終集合部までの
通路長さを同調させる必要があり、従って高出力化を狙
ったエンジンにおいてはこの通路長さを高回転域での同
調長さに設定している。
掃気性をさらに促進してさらなる高出力化を図るという
観点から、排気の動的効果を利用することが試みられて
いる。即ち、排気系を、点火順序の連続しない気筒同士
を排気下流側に向かって段階的に集合させたデュアル排
気構造（例えば、４気筒エンジンの場合には、４本の排
気管を先ず２本に集合させ、さらにこの２本の排気管を
１本に集合させる排気構造）とし、その最終合流部を圧
力反転部として排気弁の開弁に伴う正圧波を負圧波に反
転させ、これを排気行程の終期にある他の気筒のバルブ
オーバラップ期間に作用させ、排気ガスをさらに積極的
に吸い出して掃気性を高めるものである。この場合、か
かる動的効果を得るには気筒から上記最終集合部までの
通路長さを同調させる必要があり、従って高出力化を狙
ったエンジンにおいてはこの通路長さを高回転域での同
調長さに設定している。
【０００５】尚、デュアル排気構造を開示するものとし
ては、例えば特開昭６３−２０８６１０号公報がある。
ては、例えば特開昭６３−２０８６１０号公報がある。
【０００６】一方、エンジンの低燃費化を図るにはアイ
ドル回転域での低燃費化が重要であるが、そのためには
燃焼安定性を向上させてアイドル回転数を低下させるこ
とが必要である。ところが、アイドル回転域においては
吸気側が絞り状態であるため、吸気管内圧より排気管内
圧の方が高く、このためバルブオーバラップ期間中に排
気側から吸気側へ排気ガスが逆流し（即ち、排気ガスの
吹き返し）、これが吸気行程において燃焼室内に導入さ
れることで燃焼安定性が悪化することになる。このた
め、従来一般的には、混合気量を増やしてのアイドル回
転数上昇によりオーバラップ時間を縮めて排気ガスの吹
き返しを減らせることで燃焼安定性を確保するようにし
ている。即ち、アイドル回転域での低燃費化を狙ったエ
ンジンにおいては、バルブオーバラップをできるだけ小
さくして排気ガスの吹き返しを抑制し燃焼安定性を向上
させてアイドル回転数の低下を図ることが必要である。
ドル回転域での低燃費化が重要であるが、そのためには
燃焼安定性を向上させてアイドル回転数を低下させるこ
とが必要である。ところが、アイドル回転域においては
吸気側が絞り状態であるため、吸気管内圧より排気管内
圧の方が高く、このためバルブオーバラップ期間中に排
気側から吸気側へ排気ガスが逆流し（即ち、排気ガスの
吹き返し）、これが吸気行程において燃焼室内に導入さ
れることで燃焼安定性が悪化することになる。このた
め、従来一般的には、混合気量を増やしてのアイドル回
転数上昇によりオーバラップ時間を縮めて排気ガスの吹
き返しを減らせることで燃焼安定性を確保するようにし
ている。即ち、アイドル回転域での低燃費化を狙ったエ
ンジンにおいては、バルブオーバラップをできるだけ小
さくして排気ガスの吹き返しを抑制し燃焼安定性を向上
させてアイドル回転数の低下を図ることが必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
に、高回転域での高出力化を図るにはバルブオーバラッ
プを大きく設定して掃気性を高めることが必要であるの
に対して、アイドル回転域での低燃費化を図るにはバル
ブオーバラップをできるだけ小さくして排気ガスの吹き
返しを抑制することが必要であり、従って、バルブタイ
ミング固定のエンジンにおいては、バルブオーバラップ
が有効に作用する高回転域での高出力化とバルブオーバ
ラップが不利な要因となるアイドル回転域での低燃費化
を両立させることは困難であった。
に、高回転域での高出力化を図るにはバルブオーバラッ
プを大きく設定して掃気性を高めることが必要であるの
に対して、アイドル回転域での低燃費化を図るにはバル
ブオーバラップをできるだけ小さくして排気ガスの吹き
返しを抑制することが必要であり、従って、バルブタイ
ミング固定のエンジンにおいては、バルブオーバラップ
が有効に作用する高回転域での高出力化とバルブオーバ
ラップが不利な要因となるアイドル回転域での低燃費化
を両立させることは困難であった。
【０００８】そこで本願発明は、アイドル回転域での掃
気性を高めることで、高回転域における高出力化とアイ
ドル回転域における低燃費化とを両立させ得るようにし
たエンジンの掃気装置を提案せんとしてなされたもので
ある。
気性を高めることで、高回転域における高出力化とアイ
ドル回転域における低燃費化とを両立させ得るようにし
たエンジンの掃気装置を提案せんとしてなされたもので
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として次のような構成を採
用している。
を解決するための具体的手段として次のような構成を採
用している。
【００１０】本願の第１の発明では、複数の気筒のうち
点火順序が連続しない気筒同士を排気下流側に向かって
段階的に集合させた排気通路構成を備えたエンジンにお
いて、上記複数の気筒の排気ポートから最終集合部に至
る通路長さを、アイドル回転域において排気圧力を低下
させる排気の動的効果に同調する長さに設定する一方、
低回転域及び高回転域における吸気弁と排気弁の開弁期
間に０ｍｍリフト時におけるクランク角１５°以上のバ
ルブオーバラップを設けたことを特徴としている。
点火順序が連続しない気筒同士を排気下流側に向かって
段階的に集合させた排気通路構成を備えたエンジンにお
いて、上記複数の気筒の排気ポートから最終集合部に至
る通路長さを、アイドル回転域において排気圧力を低下
させる排気の動的効果に同調する長さに設定する一方、
低回転域及び高回転域における吸気弁と排気弁の開弁期
間に０ｍｍリフト時におけるクランク角１５°以上のバ
ルブオーバラップを設けたことを特徴としている。
【００１１】本願の第２の発明では、上記第１の発明に
かかるエンジンの掃気装置において、上記複数の気筒の
排気ポートから最終集合部に至る通路長さを、最高出力
回転域において排気圧力を低下させる排気の動的効果に
同調する長さに設定したことを特徴としている。
かかるエンジンの掃気装置において、上記複数の気筒の
排気ポートから最終集合部に至る通路長さを、最高出力
回転域において排気圧力を低下させる排気の動的効果に
同調する長さに設定したことを特徴としている。
【００１２】本願の第３の発明では、上記第１又は第２
の発明にかかるエンジンの掃気装置において、吸気ポー
トのスロート部断面積（Ｓin）と排気ポートのスロート
部断面積（Ｓexh）との比（Ｓexh／Ｓin）が（Ｓexh／
Ｓin）＞（３／４）となるように吸気ポートと排気ポー
トの大きさを設定したことを特徴としている。
の発明にかかるエンジンの掃気装置において、吸気ポー
トのスロート部断面積（Ｓin）と排気ポートのスロート
部断面積（Ｓexh）との比（Ｓexh／Ｓin）が（Ｓexh／
Ｓin）＞（３／４）となるように吸気ポートと排気ポー
トの大きさを設定したことを特徴としている。
【００１３】本願の第４の発明では、上記第１，第２又
は第３の発明にかかるエンジンの掃気装置において、上
記吸気弁と排気弁のバルブタイミングを一定値に固定し
たことを特徴としている。
は第３の発明にかかるエンジンの掃気装置において、上
記吸気弁と排気弁のバルブタイミングを一定値に固定し
たことを特徴としている。
【００１４】
【発明の効果】本願発明ではかかる構成とすることによ
り次のような効果が得られる。
り次のような効果が得られる。
【００１５】 本願の第１の発明にかかるエンジンの
掃気装置によれば、デュアル排気構造を有するエンジン
において、排気通路の通路長さを、アイドル回転域にお
いて排気の動的効果に同調する長さに設定するととも
に、低回転域及び高回転域における吸気弁と排気弁の開
弁期間に０ｍｍリフト時におけるクランク角１５°以上
の大きなバルブオーバラップを設けているので、高回転
域においては大きなバルブオーバラップにより高い掃気
性が確保され高出力化が期待できる。また、アイドル回
転域を含む低回転域においては、バルブオーバラップが
大きくても排気の動的効果が有効に作用して高い排気吸
い出し作用が得られるので、排気通路側から吸気通路側
への排気ガスの吹き返しが可及的に防止され、掃気性の
確保により燃焼安定性が良好に維持され、結果的にアイ
ドル回転数を低下させて低燃費化を図ることが可能とな
る。即ち、高回転域における高出力化とアイドル回転域
における低燃費化との両立が可能となるものである。
掃気装置によれば、デュアル排気構造を有するエンジン
において、排気通路の通路長さを、アイドル回転域にお
いて排気の動的効果に同調する長さに設定するととも
に、低回転域及び高回転域における吸気弁と排気弁の開
弁期間に０ｍｍリフト時におけるクランク角１５°以上
の大きなバルブオーバラップを設けているので、高回転
域においては大きなバルブオーバラップにより高い掃気
性が確保され高出力化が期待できる。また、アイドル回
転域を含む低回転域においては、バルブオーバラップが
大きくても排気の動的効果が有効に作用して高い排気吸
い出し作用が得られるので、排気通路側から吸気通路側
への排気ガスの吹き返しが可及的に防止され、掃気性の
確保により燃焼安定性が良好に維持され、結果的にアイ
ドル回転数を低下させて低燃費化を図ることが可能とな
る。即ち、高回転域における高出力化とアイドル回転域
における低燃費化との両立が可能となるものである。
【００１６】 本願の第２の発明にかかるエンジンの
掃気装置によれば、上記に記載の効果に加えて、排気
通路の通路長さを、最高出力回転域、即ち、高回転域に
おいても排気の動的効果に同調する長さに設定している
ので、高回転域においても動的効果による掃気促進作用
が得られ、より一層の高出力化が可能となるものであ
る。
掃気装置によれば、上記に記載の効果に加えて、排気
通路の通路長さを、最高出力回転域、即ち、高回転域に
おいても排気の動的効果に同調する長さに設定している
ので、高回転域においても動的効果による掃気促進作用
が得られ、より一層の高出力化が可能となるものであ
る。
【００１７】 本願の第３の発明にかかるエンジンの
掃気装置によれば、吸気ポートと排気ポートの大きさ
を、吸気ポートのスロート部断面積（Ｓin）と排気ポー
トのスロート部断面積（Ｓexh）との比（Ｓexh／Ｓin）
が、従来一般的な値である０．６〜０．７よりも大きな
３／４以上（＝０．７５以上）となるように設定してい
るので、従来のものに比して吸気ポートに対し排気ポー
トの断面積が相対的に大きいことから、高回転域におい
ては大きなバルブオーバラップと排気の動的効果とによ
って掃気性がさらに向上し多量の新気導入が可能とな
り、さらなる高出力化が期待できる。また、従来のもの
に比して吸気ポートが絞られているので、アイドル回転
域においては、排気ガスの吹き返しが抑制され燃焼安定
性が良好となり、それだけアイドル回転数をさらに下げ
てより一層の低燃費化を図ることが可能となる。
掃気装置によれば、吸気ポートと排気ポートの大きさ
を、吸気ポートのスロート部断面積（Ｓin）と排気ポー
トのスロート部断面積（Ｓexh）との比（Ｓexh／Ｓin）
が、従来一般的な値である０．６〜０．７よりも大きな
３／４以上（＝０．７５以上）となるように設定してい
るので、従来のものに比して吸気ポートに対し排気ポー
トの断面積が相対的に大きいことから、高回転域におい
ては大きなバルブオーバラップと排気の動的効果とによ
って掃気性がさらに向上し多量の新気導入が可能とな
り、さらなる高出力化が期待できる。また、従来のもの
に比して吸気ポートが絞られているので、アイドル回転
域においては、排気ガスの吹き返しが抑制され燃焼安定
性が良好となり、それだけアイドル回転数をさらに下げ
てより一層の低燃費化を図ることが可能となる。
【００１８】 本願の第４の発明にかかるエンジンの
掃気装置は、吸気弁と排気弁のバルブタイミングを一定
値に固定したものであるが、かかるバルブ構成のものに
おいても上記第１〜第３の発明を適用することで上記
〜に記載した効果を確実に得ることができ、例えば従
来知られている可変バルブ機構を備えずとも、高回転域
における高出力化とアイドル回転域における低燃費化を
安価な構成で両立させることができるものである。
掃気装置は、吸気弁と排気弁のバルブタイミングを一定
値に固定したものであるが、かかるバルブ構成のものに
おいても上記第１〜第３の発明を適用することで上記
〜に記載した効果を確実に得ることができ、例えば従
来知られている可変バルブ機構を備えずとも、高回転域
における高出力化とアイドル回転域における低燃費化を
安価な構成で両立させることができるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本願発明にかかるエンジン
の掃気装置を好適な実施形態に基づいて具体的に説明す
る。
の掃気装置を好適な実施形態に基づいて具体的に説明す
る。
【００２０】図１には、直列４気筒多弁式（吸気２弁、
排気２弁）ＤＯＨＣエンジン１の吸排気系を示してい
る。このエンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎
にそれぞれ吸気下流側で二又状に分岐して燃焼室９に望
む吸気ポート３と、同じく排気上流側で二又状に分岐し
て燃焼室９に望む排気ポート４とが設けられるととも
に、該吸気ポート３の下流開口端３ａには吸気弁５が、
また排気ポート４の上流開口端４ａには排気弁６が、そ
れぞれ配置されている。さらに、上記吸気ポート３の上
流開口端３ｂには吸気マニホールド７が備えられるとと
もに、該吸気マニホールド７の上流側にはＥＧＲ導入管
８の下流端が接続されている。また、上記排気ポート４
の下流開口端４ｂには、次述の排気通路１０が接続され
ている。
排気２弁）ＤＯＨＣエンジン１の吸排気系を示してい
る。このエンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎
にそれぞれ吸気下流側で二又状に分岐して燃焼室９に望
む吸気ポート３と、同じく排気上流側で二又状に分岐し
て燃焼室９に望む排気ポート４とが設けられるととも
に、該吸気ポート３の下流開口端３ａには吸気弁５が、
また排気ポート４の上流開口端４ａには排気弁６が、そ
れぞれ配置されている。さらに、上記吸気ポート３の上
流開口端３ｂには吸気マニホールド７が備えられるとと
もに、該吸気マニホールド７の上流側にはＥＧＲ導入管
８の下流端が接続されている。また、上記排気ポート４
の下流開口端４ｂには、次述の排気通路１０が接続され
ている。
【００２１】上記排気通路１０は、いわゆるデュアル排
気構造をもつものであって、図１〜図３に示すように、
各気筒の排気ポート４，４，・・の下流開口端４ｂ，４
ｂ，・・のそれぞれに接続されて延びる４本の独立排気
管１１〜１４を、点火順序（１→３→４→２）が連続し
ないもの同士を下流側に向かって段階的に集合させてい
る。具体的には、一番気筒に対応する第１独立排気管１
１と４番気筒に対応する第４独立排気管１４と、２番気
筒に対応する第２独立排気管１２と３番気筒に対応する
第３独立排気管１３と、をそれぞれ一つのグループと
し、これらをその下流端側で集合させるとともに、さら
にこの二つの集合通路の下流端をそれぞれ第１集合管１
５と第２集合管１６にそれぞれ接続している。さらに、
この二つの集合管１５，１６の下流端を、略「Ｙ」字状
の通路形状をもつ最終集合管１７にそれぞれ接続してこ
れを１本に集合させてこれを排気下流管１８に接続して
いる。
気構造をもつものであって、図１〜図３に示すように、
各気筒の排気ポート４，４，・・の下流開口端４ｂ，４
ｂ，・・のそれぞれに接続されて延びる４本の独立排気
管１１〜１４を、点火順序（１→３→４→２）が連続し
ないもの同士を下流側に向かって段階的に集合させてい
る。具体的には、一番気筒に対応する第１独立排気管１
１と４番気筒に対応する第４独立排気管１４と、２番気
筒に対応する第２独立排気管１２と３番気筒に対応する
第３独立排気管１３と、をそれぞれ一つのグループと
し、これらをその下流端側で集合させるとともに、さら
にこの二つの集合通路の下流端をそれぞれ第１集合管１
５と第２集合管１６にそれぞれ接続している。さらに、
この二つの集合管１５，１６の下流端を、略「Ｙ」字状
の通路形状をもつ最終集合管１７にそれぞれ接続してこ
れを１本に集合させてこれを排気下流管１８に接続して
いる。
【００２２】そして、この実施形態のものにおいては、
上記排気通路１０の通路長さを次のように設定してい
る。即ち、先ず、上記各独立排気管１１〜１４の長さ
を、４本から２本への集合部（以下、「上流側集合部Ｐ
ａ」という）からそれぞれ対応する排気ポート４の上流
開口端４ａまでの通路長さが同じになるように設定する
とともに、上記各排気ポート４の上流開口端４ａから最
終集合部Ｐｂ（即ち、上記最終集合管１７において２本
から１本へ集合する部位）までの各通路の通路長さが、
エンジンの高回転域及びアイドル回転域の双方において
それぞれ排気の動的効果に同調するように設定してい
る。具体的には次の同調条件を満たすように排気通路１
０の通路長さを設定している。
上記排気通路１０の通路長さを次のように設定してい
る。即ち、先ず、上記各独立排気管１１〜１４の長さ
を、４本から２本への集合部（以下、「上流側集合部Ｐ
ａ」という）からそれぞれ対応する排気ポート４の上流
開口端４ａまでの通路長さが同じになるように設定する
とともに、上記各排気ポート４の上流開口端４ａから最
終集合部Ｐｂ（即ち、上記最終集合管１７において２本
から１本へ集合する部位）までの各通路の通路長さが、
エンジンの高回転域及びアイドル回転域の双方において
それぞれ排気の動的効果に同調するように設定してい
る。具体的には次の同調条件を満たすように排気通路１
０の通路長さを設定している。
【００２３】即ち、同調条件は、自気筒よりも点火順序
が一つ後の他の気筒の排気弁の開弁に伴って発生した正
圧波が上記最終集合部Ｐｂにおいて圧力反転して負圧波
となって自気筒の排気弁の閉弁直前のバルブオーバラッ
プ期間に到達するための条件であり、次の式（１）によ
り与えられる。
が一つ後の他の気筒の排気弁の開弁に伴って発生した正
圧波が上記最終集合部Ｐｂにおいて圧力反転して負圧波
となって自気筒の排気弁の閉弁直前のバルブオーバラッ
プ期間に到達するための条件であり、次の式（１）によ
り与えられる。
【００２４】 （２ｑＬ／ａ0）≦（θ×６０／Ｎｅ×３６０）・・・・（１） ここで、「Ｌ」は各気筒から最終集合部Ｐｂまでの通路
長さ、「ａ0」は音速、「Ｎｅ」は同調させる回転数、
「θ」はバルブオーバラップ（後述する）、「ｑ」は次
数（ｑ＝１．２．３．・・・（整数））である。
長さ、「ａ0」は音速、「Ｎｅ」は同調させる回転数、
「θ」はバルブオーバラップ（後述する）、「ｑ」は次
数（ｑ＝１．２．３．・・・（整数））である。
【００２５】また、音速「ａ0」は、温度より変化し、
次の式（２）により与えられる。
次の式（２）により与えられる。
【００２６】 ａ0＝√（κ・Ｇ・Ｒ・Ｔ）・・・・・（２） ここで、κは比熱比（１．３〜１．４）、Ｇは重力加速
度（９．８）、Ｒはガス定数（２９．２７）、Ｔは排気
ガスの絶対温度である。
度（９．８）、Ｒはガス定数（２９．２７）、Ｔは排気
ガスの絶対温度である。
【００２７】従って、狙いとするアイドル回転域の回転
数（例えば、手動変速機付エンジンの場合には６００ｒ
ｐｍ、自動変速機付エンジンの場合にあってはＤレンジ
で５５０ｒｐｍ、Ｎレンジで６００ｒｐｍ）と最高出力
回転域の回転数（例えば、５５００ｒｐｍ）と、アイド
ル回転域での排気ガス温度（３００℃程度）と最高出力
回転域での排気ガス温度（９００℃程度）を与えれば、
上記各式に基づいてアイドル回転域で動的効果に同調さ
せるために必要な通路長さ（Ｌ）と、最高出力回転域で
動的効果に同調させるために必要な通路長さ（Ｌ）とが
求められる。この実施形態のものにおいては、このよう
な同調条件に基づいて上記排気通路１０の通路長さを設
定している。
数（例えば、手動変速機付エンジンの場合には６００ｒ
ｐｍ、自動変速機付エンジンの場合にあってはＤレンジ
で５５０ｒｐｍ、Ｎレンジで６００ｒｐｍ）と最高出力
回転域の回転数（例えば、５５００ｒｐｍ）と、アイド
ル回転域での排気ガス温度（３００℃程度）と最高出力
回転域での排気ガス温度（９００℃程度）を与えれば、
上記各式に基づいてアイドル回転域で動的効果に同調さ
せるために必要な通路長さ（Ｌ）と、最高出力回転域で
動的効果に同調させるために必要な通路長さ（Ｌ）とが
求められる。この実施形態のものにおいては、このよう
な同調条件に基づいて上記排気通路１０の通路長さを設
定している。
【００２８】次に、上記排気通路１０の通路長さ以外の
吸排気系の諸元について説明する。
吸排気系の諸元について説明する。
【００２９】上記エンジン１では、吸気ポート３のスロ
ート部３ｃの直径を２８ｍｍ、排気ポート４のスロート
部４ｃの直径を２５ｍｍとし、吸気ポート３のスロート
部３ｃの断面積（Ｓin）と排気ポート４のスロート部４
ｃの断面積（Ｓexh）との比（Ｓexh／Ｓin）が（Ｓexh
／Ｓin＝０．８＞３／４）となるように相対的に設定し
ている。従来一般には、この断面積比（Ｓexh／Ｓin）
を０．６〜０．７に設定するのが通例であるから、この
実施形態のものにおいては従来のものに比べて、排気ポ
ート４が吸気ポート３に対して相対的に大きい（換言す
れば、吸気ポート３が排気ポート４に対して相対的に小
さい）構成となっている。
ート部３ｃの直径を２８ｍｍ、排気ポート４のスロート
部４ｃの直径を２５ｍｍとし、吸気ポート３のスロート
部３ｃの断面積（Ｓin）と排気ポート４のスロート部４
ｃの断面積（Ｓexh）との比（Ｓexh／Ｓin）が（Ｓexh
／Ｓin＝０．８＞３／４）となるように相対的に設定し
ている。従来一般には、この断面積比（Ｓexh／Ｓin）
を０．６〜０．７に設定するのが通例であるから、この
実施形態のものにおいては従来のものに比べて、排気ポ
ート４が吸気ポート３に対して相対的に大きい（換言す
れば、吸気ポート３が排気ポート４に対して相対的に小
さい）構成となっている。
【００３０】また、このエンジン１においては、ピスト
ンのストロークとシリンダのボア径との比（ストローク
／ボア径）を１．１程度に設定したロングストロークと
しているので、排気量を同じとした場合には、ショート
ストロークあるいはミディアストロークのエンジンに比
して、ボア径が小さくなっている。さらに、このエンジ
ン１においては、動弁系にカム間ギヤを使用しないベル
トあるいはチェーン駆動方式を採用し、かかる構成の中
で上記吸気弁５と排気弁６とのバルブ挟角を３８°（一
般にバルブ挟角が４０°以下のものを狭角タイプとい
う）に設定しているので、燃焼室９のペントルーフ傾斜
角が小さくなっている。このようにボア径を小さくする
とともにペントルーフ傾斜角を小さくしたことにより、
上記燃焼室９の容積は従来一般的な構造のものよりも小
さく、それだけ圧縮比を高めることができる（具体的に
は、レギュラーガソリン使用で９．５以上の圧縮比を実
現している）とともに、燃焼室９の表面積が小さい分だ
け熱損失が低減され低燃費化に寄与することになる。
ンのストロークとシリンダのボア径との比（ストローク
／ボア径）を１．１程度に設定したロングストロークと
しているので、排気量を同じとした場合には、ショート
ストロークあるいはミディアストロークのエンジンに比
して、ボア径が小さくなっている。さらに、このエンジ
ン１においては、動弁系にカム間ギヤを使用しないベル
トあるいはチェーン駆動方式を採用し、かかる構成の中
で上記吸気弁５と排気弁６とのバルブ挟角を３８°（一
般にバルブ挟角が４０°以下のものを狭角タイプとい
う）に設定しているので、燃焼室９のペントルーフ傾斜
角が小さくなっている。このようにボア径を小さくする
とともにペントルーフ傾斜角を小さくしたことにより、
上記燃焼室９の容積は従来一般的な構造のものよりも小
さく、それだけ圧縮比を高めることができる（具体的に
は、レギュラーガソリン使用で９．５以上の圧縮比を実
現している）とともに、燃焼室９の表面積が小さい分だ
け熱損失が低減され低燃費化に寄与することになる。
【００３１】さらに、このエンジン１においては、吸気
弁５と排気弁６とのバルブオーバラップを、０ｍｍリフ
ト時におけるクランク角で１５°以上に、具体的には１
８°に設定している。この実施形態のものにおいては、
バルブタイミング固定式の動弁構成を採用しているの
で、上記の「バルブオーバラップ１８°」はエンジン１
の全運転域を通して固定保持される。また、この「１８
°」という数値は、掃気性の向上による高出力化を狙っ
た高回転域対応の設定である。
弁５と排気弁６とのバルブオーバラップを、０ｍｍリフ
ト時におけるクランク角で１５°以上に、具体的には１
８°に設定している。この実施形態のものにおいては、
バルブタイミング固定式の動弁構成を採用しているの
で、上記の「バルブオーバラップ１８°」はエンジン１
の全運転域を通して固定保持される。また、この「１８
°」という数値は、掃気性の向上による高出力化を狙っ
た高回転域対応の設定である。
【００３２】尚、ここでいう「０ｍｍリフト時のバルブ
オーバラップ」とは、吸気弁が実際に開弁を開始する時
点から排気弁が実際に閉弁を完了するまでの期間に対応
するクランク角を指している。
オーバラップ」とは、吸気弁が実際に開弁を開始する時
点から排気弁が実際に閉弁を完了するまでの期間に対応
するクランク角を指している。
【００３３】続いて、上述の如き構成をもつエンジン１
の掃気装置の作動等について説明する。
の掃気装置の作動等について説明する。
【００３４】この実施形態のものにおいては、デュアル
排気構造をもつ排気通路１０の通路長さを、アイドル回
転域及び最高出力が得られる高回転域の双方において排
気の動的効果に同調する長さに設定するとともに、クラ
ンク角で１８°という高回転域対応の大バルブオーバラ
ップを設けているので、高回転域においては大きなバル
ブオーバラップと動的効果との相乗効果としてより高い
掃気性が確保され、これにより高出力化が図られるもの
である。
排気構造をもつ排気通路１０の通路長さを、アイドル回
転域及び最高出力が得られる高回転域の双方において排
気の動的効果に同調する長さに設定するとともに、クラ
ンク角で１８°という高回転域対応の大バルブオーバラ
ップを設けているので、高回転域においては大きなバル
ブオーバラップと動的効果との相乗効果としてより高い
掃気性が確保され、これにより高出力化が図られるもの
である。
【００３５】また、アイドル回転域を含む低回転域にお
いては、大バルブオーバラップであるが排気の動的効果
が有効に作用して高い排気吸い出し作用が得られるの
で、排気通路側から吸気通路側への排気ガスの吹き返し
が可及的に防止され、良好な掃気性が確保される。この
ため、燃焼室９内の残留ガス量が少なく燃焼安定性が良
好となり、それだけ混合気量を少なく設定してアイドル
回転数を低下させることができ、これにより低燃費化が
図られるものである。即ち、この実施形態のものにおい
ては、高回転域における高出力化とアイドル回転域にお
ける低燃費化との両立が可能となるものである。
いては、大バルブオーバラップであるが排気の動的効果
が有効に作用して高い排気吸い出し作用が得られるの
で、排気通路側から吸気通路側への排気ガスの吹き返し
が可及的に防止され、良好な掃気性が確保される。この
ため、燃焼室９内の残留ガス量が少なく燃焼安定性が良
好となり、それだけ混合気量を少なく設定してアイドル
回転数を低下させることができ、これにより低燃費化が
図られるものである。即ち、この実施形態のものにおい
ては、高回転域における高出力化とアイドル回転域にお
ける低燃費化との両立が可能となるものである。
【００３６】さらに、この実施形態のものにおいては、
吸気ポート３のスロート部断面積（Ｓin）と排気ポート
４のスロート部断面積（Ｓexh）との比（Ｓexh／Ｓin）
を、従来一般的な値である０．６〜０．７よりも大きな
値である０．８に設定している。このため、第１に、従
来のものに比して吸気ポート３に対し排気ポート４の断
面積が相対的に大きいことから、高回転域においては大
きなバルブオーバラップと排気の動的効果とによって掃
気性がさらに向上し多量の新気導入が可能となり、さら
なる高出力化が期待できることになる。第２に、視点を
変えれば、従来のものに比して吸気ポート３が絞られて
いるということであり、従って、アイドル回転域におい
ては、排気ガスの吹き返しが抑制されそれだけ燃焼安定
性が良好となり、結果的に、アイドル回転数をさらに下
げてより一層の低燃費化を図ることが可能となるもので
ある。。
吸気ポート３のスロート部断面積（Ｓin）と排気ポート
４のスロート部断面積（Ｓexh）との比（Ｓexh／Ｓin）
を、従来一般的な値である０．６〜０．７よりも大きな
値である０．８に設定している。このため、第１に、従
来のものに比して吸気ポート３に対し排気ポート４の断
面積が相対的に大きいことから、高回転域においては大
きなバルブオーバラップと排気の動的効果とによって掃
気性がさらに向上し多量の新気導入が可能となり、さら
なる高出力化が期待できることになる。第２に、視点を
変えれば、従来のものに比して吸気ポート３が絞られて
いるということであり、従って、アイドル回転域におい
ては、排気ガスの吹き返しが抑制されそれだけ燃焼安定
性が良好となり、結果的に、アイドル回転数をさらに下
げてより一層の低燃費化を図ることが可能となるもので
ある。。
【図１】本願発明にかかるエンジンの掃気装置の好適な
実施形態を示す断面図である。
実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のII-II矢視図である。
【図３】図１のIII-III矢視図である。
１はエンジン、２はシリンダヘッド、３は吸気ポート、
３ｃはスロート部、４は排気ポート、４ｃはスロート
部、５は吸気弁、６は排気弁、７は吸気マニホールド、
８はＥＧＲ導入管、９は燃焼室、１０は排気通路、１１
は第１独立排気管、１２は第２独立排気管、１３は第３
独立排気管、１４は第４独立排気管、１５は第１集合
管、１６は第２集合管、１７は最終集合管、１８は排気
下流管、Ｐａは上流側集合部、Ｐｂは最終集合部であ
る。
３ｃはスロート部、４は排気ポート、４ｃはスロート
部、５は吸気弁、６は排気弁、７は吸気マニホールド、
８はＥＧＲ導入管、９は燃焼室、１０は排気通路、１１
は第１独立排気管、１２は第２独立排気管、１３は第３
独立排気管、１４は第４独立排気管、１５は第１集合
管、１６は第２集合管、１７は最終集合管、１８は排気
下流管、Ｐａは上流側集合部、Ｐｂは最終集合部であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤川 朋久 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 広瀬 一郎 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の気筒のうち点火順序が連続しない
気筒同士を排気下流側に向かって段階的に集合させた排
気通路構成を備えたエンジンにおいて、 上記複数の気筒の排気ポートから最終集合部に至る通路
長さを、アイドル回転域において排気圧力を低下させる
排気の動的効果に同調する長さに設定する一方、 低回転域及び高回転域における吸気弁と排気弁の開弁期
間に０ｍｍリフト時におけるクランク角１５°以上のバ
ルブオーバラップを設けたことを特徴とするエンジンの
掃気装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 上記複数の気筒の排気ポートから最終集合部に至る通路
長さを、最高出力回転域において排気圧力を低下させる
排気の動的効果に同調する長さに設定したことを特徴と
するエンジンの掃気装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、 吸気ポートのスロート部断面積（Ｓin）と排気ポートの
スロート部断面積（Ｓexh）との比（Ｓexh／Ｓin）が
（Ｓexh／Ｓin）＞（３／４）となるように吸気ポート
と排気ポートの大きさを設定したことを特徴とするエン
ジンの掃気装置。 - 【請求項４】 請求項１，２，３又は４において、 上記吸気弁と排気弁のバルブタイミングが一定値に固定
されていることを特徴とするエンジンの掃気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8022263A JPH09209764A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | エンジンの掃気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8022263A JPH09209764A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | エンジンの掃気装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09209764A true JPH09209764A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=12077892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8022263A Pending JPH09209764A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | エンジンの掃気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09209764A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013185446A (ja) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Mazda Motor Corp | 多気筒エンジンの排気装置 |
-
1996
- 1996-02-08 JP JP8022263A patent/JPH09209764A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013185446A (ja) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Mazda Motor Corp | 多気筒エンジンの排気装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5224460A (en) | Method of operating an automotive type internal combustion engine | |
| JP3421731B2 (ja) | エンジンの吸気制御装置 | |
| JP4993010B2 (ja) | 火花点火式多気筒エンジン | |
| EP2218886A1 (en) | Exhaust passage structure of a multi-cylinder engine and engine provided therewith | |
| JPH03138416A (ja) | 過給機付エンジンの吸気装置 | |
| JPS63111227A (ja) | エンジンの吸気装置 | |
| CN100549386C (zh) | 窄角v型发动机 | |
| US8100099B2 (en) | Method for operating an internal combustion engine, and internal combustion engine for carrying out said method | |
| JP5998503B2 (ja) | 多気筒エンジンの吸排気装置 | |
| JP3153283B2 (ja) | 機械式過給機付きエンジン | |
| JPH0726994A (ja) | 機械式過給機付エンジンの吸気装置 | |
| JPH09209764A (ja) | エンジンの掃気装置 | |
| US4938177A (en) | Intake system of multicylinder internal combustion engine | |
| JPS58148227A (ja) | 多気筒エンジンの吸気装置 | |
| JPS61265324A (ja) | タ−ボコンプレツサによつて過給されたエンジンの動作タイミングをコントロ−ルする為のプロセス | |
| JP2009127609A (ja) | 多気筒内燃機関の吸気装置 | |
| US20040255579A1 (en) | Supercharged four-stroke engine combustion method and engine using such a method | |
| JP2563932B2 (ja) | 過給機付エンジン | |
| US4471615A (en) | Turbo and inertia supercharger | |
| JPS5928087Y2 (ja) | 過給エンジン | |
| JP2536548B2 (ja) | 縦軸多気筒２サイクルエンジン | |
| JP2004176619A (ja) | ２サイクル運転可能な頭上弁式内燃機関 | |
| JPH0543202Y2 (ja) | ||
| JPS5925033A (ja) | ２サイクル内燃機関 | |
| JPH01182525A (ja) | エンジンのバルブタイミング制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041006 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041019 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050419 |