JPS6135367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は４サイクル内燃機関の吸気装置の改善
に関する。

従来のこの種装置の概略を第１図に示す。図に
おいて、０１はピストン、０２はシリンダの燃焼
室、０３は排気弁で、図示されない排気カムによ
つて開閉制御される。０４は排気通路、０５は排
気ターボ過給機のタービンで、排気が導かれ、０
６は排気ターボ過給機のブロワでタービン０５と
同一軸上に配置されている。０７はスロツトル
弁、０８は吸気通路、０９は吸気弁で、図示され
ない吸気カムによつて開閉制御される ピストン０１の排気行程において、排気は燃焼
室０２から排気弁０３を通つて排気通路０４を経
て、タービン０５に導かれる。このとき、排気の
もつエネルギによつてタービン０５は回転駆動さ
れ、この出力によつてブロワ０６は大気より空気
を圧送して、スロツトル弁０７を経て吸気通路０
８に送り込まれる。

ピストン０１の吸気行程において、上記圧送空
気は吸気弁０９を通つて燃焼室０２に吸入され
る。

ガソリンエンジン等スロツトル弁０７にて負荷
調整する機関では、部分負荷時及びアイドリング
時にスロツトル弁０７が絞られ、吸気通路０８内
の圧力を下げて吸入空気量を減じることにより負
荷を調節する。

しかし上記従来のものには次のような欠点があ
る。

第２図に従来のものの吸気弁０９及び排気弁０
３の開口面積をクランク角度を横軸にして示す。
図中、BDCは下死点、TDCは上死点を示す。

１ 従来の機関において、吸気弁開弁時期を第３
図に示すように進めて、吸排気弁のオーバラツ
プを増すことにより、機関の中低速域における
全負荷時の出力トルクを増大することができ
る。即ち、 〓〓〓〓
(a) 第４図は中低速域全負荷時の筒内圧（実
線）、排気圧（破線）、吸気圧（一点鎖線）の
吸排気行程中の変化の様子をクランク角度を
横軸にして示したものであるが、図中の下の
Ａは第２図の吸気弁開弁タイミングの場合、
上のＢは第３図の吸気弁開弁タイミングの場
合を示す。

ｂ 中低速域全負荷時には、排気ターボ過給機
のタービン０５の絞りが高速域に比べて相対
的に開かれ、かつ排気ターボ過給機の作動効
率も良いため、排気圧の圧力レベルに比べて
吸気圧の圧力レベルが高い。このため、第４
図に示すように、排気行程（BDCよりTDC
までの期間）の後半では、吸気圧力よりも筒
内圧力が低く、Ｂの第３図のカムのように吸
気弁開き始めタイミングを進めてオーバラツ
プを増すことにより、Ｂに示した斜線部分の
期間に吹抜けを生ぜしめることができる。

(c) 第５図にこのときの第２図及び第３図のカ
ムの場合の吸排気弁の通過ガス流量の変化を
それぞれＡ及びＢに示す。Ａに比べてＢは
TDC付近に斜線部で示す吹抜きを生じ、こ
れによつて燃焼室内にたまつた残留排気を掃
除するために、吸入効率が高くなり、吸気量
が増えた分だけ機関の出力トルクを増大する
ことができる。

２ しかし、第３図のオーバラツプの大きいカム
では、高速時の出力低下や燃焼性能の悪化並び
に部分負荷時及びアイドリング時の燃焼性能の
悪化を生じる。すなわち、 (a) 第６図は機関の高速時の筒内圧、排気圧及
び吸気圧の変化の様子を第４図と同様にして
示したもので、Ａは第２図の吸気弁開弁タイ
ミングの場合、Ｂは第３図のオーバラツプの
大きい吸気弁開閉タイミングの場合を示す。

(b) 高速時には排気ターボ過給機のタービン０
５が低速に比べて相対的に絞られるので排気
圧の圧力レベルは吸気圧の圧力レベルに比べ
て高く、このためオーバラツプの大きいＢで
は斜線部に示すようにオーバラツプ期間中の
筒内圧が吸気圧よりも高く、筒内の排気が吸
気通路に吹返しを生じる。

(c) 第７図に、このときの第２図及び第３図の
吸気弁開弁タイミングの場合の吸排気弁の通
過ガス流量の変化をそれぞれＡ及びＢに示
す。Ａに比べてＢではTDC付近に斜線部で
示すような吹返しを生じ、これによつて排気
が吸気通路０８に流入するので、吸入空気量
が減少し、また残留排気の量も増すので、高
速域での出力トルクの低下や燃焼性能の悪化
をもたらす。

(d) 機関の部分負荷時やアイドリング時には、
スロツトル弁０７にて負荷調節する機関で
は、スロツトル弁０７によつて吸気通路０８
内の圧力が低下し、排気圧よりも低くなるの
で、高速時と同様第７図に示すように、第３
図のようなオーバラツプの大きいカムではＢ
のような吹返しが生じ、残留排気の量が増し
て燃焼性能が悪化する。

３ このため、従来の機関では、第３図に示すよ
うに、吸気弁の開タイミングを進めオーバラツ
プを増して、中低速域全負荷での出力トルクの
増大を計ることはできない。

４ また、従来の機関において、吸気弁の閉弁時
期を、第８図に示すように、進めて、吸気行程
の下死点後できるだけ早く閉じることにより、
機関の中低速域における全負荷時の出力トルク
を増大することができる。すなわち、 (a) 第５図Ｂに示すように、中低速域では吸気
行程の下死点（BDC）後、吸気弁が閉じる
までの期間に筒内に吸入した空気が再び吸気
通路に戻される吸気の押しもどしを生じてい
る。このため、吸気弁の閉時期を第５図Ｂに
点線で示したように早く閉じてやることによ
り、それだけ多量の空気を筒内に充てんする
ことができ、機関の出力トルクを増大するこ
とができる。

５ しかし、第８図のように、吸気弁閉タイミン
グを進めたカムでは、機関の高速域では出力の
低下を伴なう。すなわち、 (a) 第７図Ｂに示すように、高速域では吸気行
程中のピストンの下降速度が早く下死点
BDC付近ではまだ充分吸気の充てんが行わ
れておらず、点線で示すように吸気弁の閉タ
イミングを進めることによつてBDC付近で
斜線で示すような吸気の充てん不足を生じ、
このため機関の出力低下を伴なうことにな
る。

〓〓〓〓
６ このため、従来の機関では、第８図に示すよ
うに、吸気弁閉タイミングを進めて中低速域全
負荷での出力トルクの増大を計ることはできな
い。

本発明の目的は、４サイクル内燃機関におい
て、高速域での出力の低下や燃焼性能の悪化並び
に部分負荷時及びアイドリング時の燃焼性能の悪
化を生じることなく、機関の中低速域全負荷時の
出力トルクを増大させることのできる吸気装置を
提供することであり、その特徴とするところは次
の通りである。

４サイクル内燃機関において、吸気通路より分
岐して、補助吸気通路及び補助吸気弁を設け、こ
の補助吸気通路内にシリンダへの吸気流れのみを
許容する逆止弁を設ける。さらに、補助吸気弁の
開閉タイミングを上記吸気弁の開閉タイミングと
異ならしめ、 (1) 補助吸気弁の開タイミングを吸気弁開タイミ
ングより進めて、 機関の中低速全負荷時に補助吸気弁を通し
て吸気の吹抜けを生ぜしめ、その掃除効果に
よつて吸入効率を高め機関の出力トルクの増
大を得ると共に、 機関の高速域や部分負荷及びアイドリング
時には逆止弁によつて排気の補助吸気弁から
の吹返しを生じないようにし、出力の低下や
燃焼性能の悪化を防ぐようにしたこと、 (2) 補助吸気弁の閉タイミングを従来の機関の吸
気弁閉タイミングと同程度のタイミングとし、
かつ吸気弁閉タイミングを従来の機関の吸気弁
閉タイミングより進めることによつて、 機関の中低速域においては、ピストン吸入
行程下死点BDC後の吸気の押しもどしを逆
止弁によつて生じないようにし、吸気の充て
ん量を増し機関の出力トルクの増大を実現
し、 機関の高速域においては、補助吸気弁を通
して下死点後の吸気の補充を行わしめること
によつて、高速域の出力低下を防ぐようにし
たことである。

以下図面を参照して本発明による実施例につき
説明する。

第９図は本発明による第１実施例の吸気装置を
設けた機関の要部を示す説明図、第１０図は第９
図の装置の吸気カムとタペツトローラを示す説明
図である。

図において、１はピストン、２はシリンダの燃
焼室、３は排気弁で、図示されない排気カムによ
つて開閉制御される。４は排気通路、５は排気タ
ーボ過給機のタービンで、排気通路４を通して排
気が導かれ、６は排気ターボ過給機のブロワでタ
ービン５と同一軸上に配されている。７はスロツ
トル弁、８は吸気通路、９は吸気弁で、吸気カム
１３により吸気弁タペツトローラ１４を介して図
示されていないロツカアームにより開閉制御され
る。

１０は補助吸気弁で、吸気カム１３により補助
吸気弁タペツトローラ１５を介して、図示されて
いない補助吸気弁ロツカアームにより開閉制御さ
れる。また、補助吸気弁タペツトローラ１５は吸
気弁タペツトローラ１４に対し、第１０図に示す
ように、角度θだけ吸気カム１３の回転に対して
進められた位置に配されている。なお、本実施例
では、吸気カム１３を吸気弁９及び補助吸気弁１
０の開閉制御に共用しているが、新たに補助吸気
弁１０の開閉制御専用の補助吸気弁カムを設けて
もよい。

１１は補助吸気通路で、吸気通路８より分岐し
て設けられ、補助吸気弁１０部に導かれている。

１２は逆止弁で、補助吸気通路１１内に配置さ
れ、シリンダの燃焼室への吸気流れのみを許容す
るような、例えばリード弁のような構造となつて
いる。

上記構成の場合の作用について述べる。

第１１図に本実施例による場合の排気弁３、吸
気弁９及び補助吸気弁１０の開口面積をクランク
角度に対して示す。

補助吸気弁１０の開タイミングは吸気弁９の開
タイミングよりもクランク角度で２θだけ進めら
れている。

本実施例において得られる従来のものと異なる
作用は次の通りである。

１ 機関の中低速域全負荷時には、第４図に示す
ように、排気行程の後半にて、吸気圧力に比べ
て排気圧力は低下しているため、第１１図に斜
線で示す補助吸気弁１０によるオーバラツプに
より第５図Ｂに示すような吸気の吹抜けが得ら
れ、燃焼室２内に残留していた排気が掃除さ
〓〓〓〓
れ、吸入効率が高くなつて充てん吸気量が増
す。

２ 機関の高速域及び部分負荷時やアイドリング
時には、第６図に示すように、排気行程後半の
排気圧力は吸気圧力に比べて高いが、補助吸気
通路１１内に設けられた逆止弁１２によつて排
気の吹返しは阻止され、従来機関においてオー
バラツプを増した場合に生じるような吸入空気
量の減少や残留排気の増大は生じることはな
い。

上述のような本実施例による場合は次の効果が
ある。

(1) 機関の中低速域全負荷時に、吸入空気量の増
大によつて、出力トルクの増大が得られる。

(2) かつ、高速域での空気量の減少や残留排気の
増大によつて生じる出力の低下や部分負荷時及
びアイドリング時での残留排気の増大によつて
生じる燃焼性能の悪化を伴なうことはない。

本発明による第２実施例につき説明する。

第９図に示した第１実施例の場合と同一の構造
において、補助吸気弁１０を図示されていない補
助吸気弁カムにより開閉制御し、また、その弁閉
止タイミングを従来機関の吸気弁閉止タイミング
とほぼ同一のタイミングとし、かつ、吸気弁９の
閉止タイミングをこれよりも進めたタイミングと
する。

上記構成の場合の作用について述べる。

第１２図に本実施例による場合の排気弁３、吸
気弁９及び補助吸気弁１０の開口面積をクランク
角度に対して示す。

本実施例において得られる従来のものと異なつ
た作用は以下の通りである。

(1) 機関の中低速域では、吸気弁９の閉止タイミ
ングが従来機関よりも進められており、かつ補
助吸気弁１０が第１２図斜線のように下死点
BDC後も開いているが、逆止弁が吸気の逆流
を阻止するために、第５図Ｂの吸気行程下死点
後に斜線で示したような吸気の押しもどしは生
じず、それだけ吸気の充てん量が増す。

(2) 機関の高速域では、吸気行程下死点より早く
吸気弁が閉じられるが、補助吸気弁が開いてい
るために、第７図Ｂの吸気行程後半に見られる
ような吸気の充てん不足は生じず、下死点後も
補助吸気弁１０を通して吸気の補充が行われる
ため充てん空気量の減少は生じない。

上述の実施例の場合には次の効果がある。

(1) 機関の中低速域においては、吸入空気量の増
大によつて出力トルクの増大が得られる。

(2) かつ、高速域での吸入空気量の減少を生じな
いために、高速域での出力の低下を伴なうこと
はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の４サイクル内燃機関の吸気装置
を示す説明図、第２図は第１図の機関の排気弁及
び吸気弁の開口面積を示す線図、第３図は第１図
の機関の吸気弁開弁時期を進めた場合の排気弁及
び吸気弁の開口面積を示す線図、第４図は機関の
中低速全負荷時の筒内圧、排気圧及び吸気圧の吸
排気行程中の変化を示す線図、第５図は第４図の
場合の吸排気弁部の通過ガス流量を示す線図、第
６図は機関の高速時の筒内圧、排気圧及び吸気圧
の吸排気行程中の変化を示す線図、第７図は第６
図の場合の吸排気弁部の通過ガス流量を示す線
図、第８図は吸気弁の開閉タイミングを進めた場
合の弁開口面積を示す線図、第９図は本発明によ
る第１実施例の吸気装置を設けた機関の要部を示
す説明図、第１０図は第９図の機関の吸気カムと
タペツトローラとを示す説明図、第１１図は第９
図の機関の排気弁、吸気弁及び補助吸気弁の開口
面積を示す線図、第１２図は本発明による第２実
施例の吸気装置を設けた機関の排気弁、吸気弁及
び補助吸気弁の開口面積を示す線図である。 １…ピストン、２…燃焼室、３…排気弁、４…
排気通路、５…排気ターボ過給機のタービン、６
…排気ターボ過給機のブロワ、８…吸気通路、９
…吸気弁、１０…補助吸気弁、１１…補助吸気通
路、１２…逆止弁。 〓〓〓〓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダに開口する吸気通路を開閉する吸気
   弁と、上記シリンダに開口する排気通路を開閉す
   る排気弁と、排気の導入により出力するタービン
   と同タービンに駆動されて上記吸気通路へ空気を
   圧送するブロワとにてなる排気ターボ過給機とを
   有する４サイクル内燃機関において、上記吸気通
   路より分岐して上記シリンダに開口する補助吸気
   通路、開弁タイミングを上記吸気弁の開弁タイミ
   ングより進めて同吸気弁の開閉タイミングと異な
   る開閉タイミングにて上記補助吸気通路を開閉す
   る補助吸気弁、上記補助吸気通路に設けられ上記
   シリンダへの吸気流れのみを許容する逆止弁を備
   えたことを特徴とする４サイクル内燃機関の吸気
   装置。