JPS6185531A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野ン 本発明は、気筒毎に２つの吸気弁を備えた内燃機関の吸
気系の改谷技術に関する。

〈従来の技術〉 この種の内燃機関の吸気系の先行技術としては、例えば
、第４図及び第５図に示すようなものがある（特願昭５
８−２２５３５６号）。

このものは、気筒毎に閉時期の遅れ大の高速型吸気弁Ｉ
Ａと閉時期の遅れ小の低速型吸気弁ＩＢとを゛備えると
共に、高速型吸気弁】Ａを介装した吸気ボー１−２Ａに
開閉弁３を（Ｉｉｆえ、該開閉弁３を機関の低速域では
閉じ、高速域では開くようにしている。

即ち、低速域では、閉時期の遅れが小さな低速型吸気弁
ＩＢを介装した吸気ポート２Ｂのみを通じて吸気を行う
ことにより、実質的な圧縮比（以下実圧縮比という）を
高めて吸気充填効率を裔めると共に、接線方向に流入す
る吸気流を利用して燃焼室４内にスワールを大きく発生
するごとにより、低速時の燃焼性改善を図り、一方、高
速領域では閉時期の遅れが大きな高速型吸気弁ＩＡを併
用して吸気を行うことにより、吸気の慣性効果を有効に
利用し、かつ、２つの吸気ポートを開通させることによ
り吸気抵抗を減少させて吸気充填効率を高め、出力向上
を図っている。

また、開閉弁３は常用運転領域では開く頻度は少ないた
め、安定した空燃比制省ゴロの応答性を得るためにフュ
ーエルインジェクタ５を常時開通している吸気ボー１−
２Ａ側に設けられている。

尚、排気弁６Ａ、６Ｂと排気ポート７Ａ、７Ｂも２つず
つ倫えられている。

〈発明力鳩・ｖ決しようとする問題点〉ところで、かか
る先行技術においては、第５図に示すように高速型吸気
弁ＩＡの開時期を低速型吸気弁ｌＢの開時期より早く設
定しであるため、次のような問題を生じる。

即ち、開閉時期を同一に設定された２つの排気弁６Ａ、
６Ｂが排気行程上死点付近で次第に開度が減少するにつ
れて燃料室４内の既燃残留ガスの圧力が上昇し、高速型
吸気弁ＩＡの開く直前には排気ボー１−７Ａ、７Ｂ内の
排気圧力よりも１気圧程度高くなる。

この状態で、高速型吸気弁ＩＡが開くと燃焼室４内の残
留ガスが高速型吸気弁ＩＡから音速で吸気ポート２Ａ内
に吹き返す。一方、低速型吸気弁ＩＢは高速型吸気弁Ｉ
Ａより遅れて開弁するが、この時点では前記吹き返しに
ＱＭ　ｂ”ｅ室４の圧力は低下しているので、吸気ポー
ト２Ｂへの残留ガスの吹き返しは殆どなくなる。

このため、低速型吸気弁ＩＢからは開弁期間から吸気ポ
ート２Ｂからの新気とフユーエルインジェク５から噴射
されて吸気ボー）２Ｂの低速型吸気弁ＩＢ付近に溜まっ
ている燃料がピストンの下降によって生じた比較的小さ
な圧力差により吸入される（吸入速度は音速の１／１０
倍程度二上死点付近）。

このように、燃焼室４内に吸入される前に吸気ポート２
Ｂに溜まっている燃料は残留ガスの吹き返しに伴う拡散
や排熱（既燃ガスは１０００°Ｃ程度の高温状態）によ
る気化の効用を受けにくい状態にある。

したがって、スワールが大きく発生する低速領域では燃
焼室４４人後、スワールにより燃料の霧化、気化が促進
されるものの、高速領域では２つの吸気ポート２Ａ、２
Ｂから略同世の空気が平行に燃焼室・ｉ内に流入され、
殆どスワールを生しないため、燃料が燃焼室４へ導入後
、低速型吸気弁ＩＢ付近に偏って燃料が付着して厚いク
エンチ層が形成されることにより、未燃のまま排出され
るＨＣ（炭化水素）成分が増加するという問題を生じる
。

特に排気ターボ過給機付内燃機関の場合、タービンロー
タの耐熱上、排気温度を下げるために空燃比を濃＜シて
いるのでクエンチ層が増大し、ＨＣの排出量の増加は顕
著なものとなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、２つの
吸気弁の開時期を適切に設定することによりクエンチ層
の偏在を抑制し、もってＨＣ排出量の低減を図ることを
目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は、低速型吸気弁の開時期を高速型吸
気弁の開時期と同−又はそれより早く設定した構成とす
る。

く作用） かかる構成とすることにより、高速型吸気弁を介装した
吸気ポートにも燃焼室からの残留ガスの吹き返しを生じ
るので、燃焼室導入前に燃料の霧化、気化が促進され、
燃焼室導入後のクエンチ層の偏在が抑制されるのでＨＣ
排出量が低減する。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図（Ａ）、　ｒＥｊは第１の実施例を示し、図示し
ない排気ターボ過給機を備えた内燃機関の各気筒毎に高
速型吸気弁１１Ａ、低速型吸気弁１１Ｂ及びこれらを介
装した吸気ボー）１２Ａ、１２Ｂと２つの排気弁１３Ａ
、１３Ｂ及びこれらを介装した排気ポート１４Ａ、　１
４Ｂとが設けられ、吸気ポート１２Ａには開閉弁１５、
吸気ポート１２Ｂにはフューエルインジェクタ１６が夫
々装着される。１７はＪｌ室である。

ここで、高速型吸気弁１１Ａと低速型吸気弁１１Ｂの開
閉特性は、第２図に示すようになっており、高速型吸気
弁１１Ａの閉時期は圧縮行程半ばに遅らせて設定してあ
り、低速型吸気弁１１Ａの開時期はこれより早く圧縮行
程下死点付近に設定しであることは第５図に示したもの
と同様であるが、高速型吸気弁１１Ａと低速型吸気弁１
１Ｂとの開時期は同一で排気行程の上死点近くに設定し
である。

面、前記開閉弁Ｉ５はその支軸１５ａがリンク機構を介
してダイヤフラム式アクチュエータ１８の出力ロノｌ”
　１８　ａに連結し、該アクチュエータＩ８の圧力作動
室１８ｂに導かれる過給圧が機関回転速度が急増するイ
ンターセプト点付近の圧力以上になると、リターンスプ
リング１８ｃの付勢力に抗して出力ロット１８ａが延び
出して開閉弁１５を閉から開に切換作動するようになっ
ている。

次に本実施例の作用を説明する。

機関回転速度が例えば１６００ｒｐｍ以下の低速領域で
は、排気ターボ過給機の過給圧が小さいため、アクチュ
エータ１８の出力ロンド１８ａはリターンスプリング１
８ｃの付勢力によって最短長さまで引きこまれており、
この状態で各気筒の開閉弁１５は全開となっている。

かかる低速領域では、吸入空気は吸気ポート１２Ｂのみ
を通じて燃焼室１７内に供給され、閉時期の遅れが小さ
な低速型吸気弁１１Ｂにより吸気充填効率が高められる
と共に、燃焼室１７内にスワールが大きく形成され、燃
焼速度が増大して燃費、安定度が向上する。

一方、機関回転速度が増大して１６００ｒｐｍを超え、
排気ターボ過給機の過給圧が約２００ｍｍ１１５以上に
達すると、アクチュエータ１８の出力ロソド１８ａが延
び出し、各気筒の開閉弁１５が開き始め、過給圧が３０
０ｍｍ）Ｉｇ程度に達すると全開となり、第１の吸気ポ
ート１２Ａを開通させる。

この結果、吸気ポート１２Ａ、１２Ｂの双方から吸気が
行われ、通路抵抗が減少して吸気充填効率が高められる
一方、高速領域においては、吸気の慣性が増大するため
、高速型吸気弁１１への閉時期を遅らせたことによる実
圧縮比の低下が慣性による過給効果を高め、この慣性過
給は吸気温度を上昇させないため、ノッキング発生効果
を助長させることがない。

したがって、高速領域においては、ノッキングの発生を
抑制しつつ、可及的に吸気充填効率を高めて出力、燃費
を大幅に向上させることができる。

そして、本発明に係る構成として、高速型吸気弁１１Ａ
と低速型吸気弁１１Ｂとの開時期を同一に設定しである
ため、フューエルインジェクタ１６から燃料が噴射供給
される吸気ポート１２Ｂにも低速型吸気弁１１Ｂの開弁
初期から高温の残留ガスの吹き返しを生じる。このため
、吸気ポート１２Ｂ内に溜まっていた燃料は、低速型吸
気弁１１Ｂの開弁初期に音速で吹き返す高温の既燃ガス
によって吹き飛ばされ、霧化、気化を十分に促進された
後、燃焼室１７内に導入されるので、開閉弁１５が開か
れる高速域においても低速型吸気弁１１Ｂ付近に厚いク
エンチ層が形成されることを防止でき、未燃ＨＣのυ１
：出量を大幅に低減することができるのである。

特に、前記したように、排気ターボ過給機付機関の場合
、空虚比を濃く設定してあり、燃料供給１は増大するた
め、上記未燃ＨＣ排出量低減効果はより顕著なものとな
る。

尚、本実施例では、低速型吸気弁１１Ｂが介装される吸
気ポート１２Ｂのみに燃料を供給するようにしたが、高
速型吸気弁１１Ａが介装される吸気ポート１２Ａにも多
少の燃料が供給されるものであっても前記効果は得られ
る。

第３図は、本発明の第２の実施例における吸・排気弁の
開閉特性を示す。但し、以下の説明では各構成部材は第
１の実施例と同一符号を付しである。

図示のように、低速型吸気弁１１Ｂの開時期を高速型吸
気弁１１Ａの開時期より早く設定しである。

このようにすれば、既燃ガスの吹き返しを吸気ポート１
２Ｂ側に集中させることができるため、燃料の霧化、気
化がより促進され、未燃ＨＣ排出■低減効果がより高め
られる。

このように低速型吸気弁１１Ｂの開弁時期を進めること
により、特に開閉弁１５が開かれる高速領域での燃焼状
態を改善できるが、アイドリング時に排気弁１３Ａ、１
３Ｂとのオーバラップ量を増大させると燃焼が悪化する
。このため、吸気弁の開時期は全体的には遅らせて排気
弁とのオーバランプ■を小さくしつつ、低速型吸気弁の
開時期を高速型吸気弁の開時期と同−又は早めに設定す
る。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば燃料を多く供給す
る吸気ポート側の低速型吸気弁の開時期を高速型吸気弁
の開時期と同−又は若干早めに設定した構成としたため
、低速型吸気弁の開弁初回に高温の！！Ｅ燃ガスの吹き
返しにより燃料の霧化。

気化が促進され、未燃ＨＣを大幅に低減することができ
る。

また、閉時期の遅れが小さな低速型吸気弁の開時期を早
めることは作動角が増大して高速型吸気弁との作動角と
のバランスが良（なるため、高速域での吸気充填効率を
より向上できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（５）、■は本発明の第１の実施例に係る内燃機
関の吸気系の要部を示す横断面図及び縦断面図、第２図
は同上実施例の吸・排気弁の作動特性を示す線図、第３
図は本発明の第２の実施例の吸・排気弁の作動特性を示
す線図、第４図は本出願人により既に出願された先行技
術に係る内燃機関の吸気系を示す横断面図、１．）図は
同上の先行技術における吸・排気弁の作動特性を示す線
図である。 １１Ａ・・・高速型吸気弁　　１１Ｂ・・・低速型吸気
弁１２Ａ、　１２Ｂ・・・吸気ポート１５・・・開閉弁
　　１６・・・フューエルインジェクタ　　１８・・・
ダイヤフラム式％式％

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気筒毎に閉時期の遅れが相対的に大きな高速型吸気弁と
   、同じく相対的に小さな低速型吸気弁と、これら吸気弁
   を介装した２つの吸気ポートとを備えると共に、高速型
   吸気弁を介装した吸気ポートに機関運転条件に応じて開
   閉する開閉弁を備え、かつ、燃料を低速型吸気弁を介装
   した吸気ポートに他方の吸気ポートより多く供給する手
   段を備えた内燃機関の吸気装置において、低速型吸気弁
   の開時期を高速型吸気弁の開時期と同一または若干早め
   に設定したことを特徴とする内燃機関の吸気装置。