JPS6263129A - エンジンの吸気装置 - 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） 本発明はエンジンの吸気装置に関し、特に低負荷域での
燃焼性の向上とボンピングロスの低減とを図るようにし
たものの改良に関する。

（従来の技術） 従来より、この種のエンジンの吸気ＩＩＩとして、例え
ば特開昭５８−２３２４５号公報に開示されるように、
アクセルペダル開度が所定開度以上で開くシャッタバル
ブを吸気通路に配置するとともに、該シャッタバルブを
バイパスする小径のバイパス通路に、カム軸の回転に対
して１／２の回転数比で回転するロータリバルブを配置
し、アクセルペダル開度が所定開度未満の低負荷域では
上記シャッタバルブの閉作動により吸気通路を閉じてバ
イパス通路のみから吸気を供給することにより、吸気の
流速を速め吸気のスワールを生成させて、燃焼性を向上
させると共に、上記ロータリバルブを吸気行程の途中で
閉じることにより、ポンピングロスを低減し、燃費性能
の向上を図るようにしたものが知られている。そして、
上記のものでは、低負荷域からアクセルペダルを所定開
面以上に踏込んだ高負荷時には、シャッタバルブが開作
動して吸気通路が聞くことにより、バイパス通路と共に
この吸気通路からも吸気が供給されて、出力の向上が図
られる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記の如ぎシャッタバルブおよびロータリバ
ルブを備えたエンジンの吸気装置において、所定アクセ
ルペダル開度でシャッタバルブを開く場合、低負荷時に
はロータリバルブの吸気行程途中での閉弁によるいわゆ
るミラーサイクルによってポンピングロスの低減が図ら
れているものの、アクセルペダルの踏込によりアクセル
ペダル開度が所定開度に達してシャッタバルブが開かれ
ると、吸気通路からの吸気の供給により吸気終了タイミ
ングが吸気行程途中から通常の吸気行程終了時に急変し
て、ミラーサイクルから通常のサイクル（オツトーサイ
クル）に急激に切換わるため、トルクショックを生じ、
エンジン出力のスムーズな増大特性が１！７られないと
いう欠点が生じる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、ロータリバルブの閉弁時期を可変制御し、シャッ
タバルブが開作動し始める所定アクセルペダル間度時に
は、ロークリバルブの閉弁時期を吸気行程終了時に一致
するよう吸気終了タイミングを移行させておくことによ
り、その後のシャッタバルブの開弁動作に伴うミラーサ
イクルからオート−サイクルへの切換えをスムーズに行
って、エンジンのトルクショックの発生を防止して、エ
ンジン出力のスムーズな増大特性を得ることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、吸気
通路に該吸気通路を開閉するシャッタバルブを配置する
と共に、該シャッタバルブをバイパスするバイパス通路
に該バイパス通路を開閉するロータリバルブを配置し、
低負荷域で上記シトツタバルブを閉じると共に上記ロー
タリバルブを吸気行程の途中で閉じるようにしたエンジ
ンの吸気装置を前提とする。そして、上記ロータリバル
ブの閉弁時期をアクセルペダル開度の増大に応じて遅ら
せ、所定アクセルペダル開度でロータリバルブの開弁期
間を吸気弁の開弁期間にほぼオーバラップさせるロータ
リバルブ制御手段と、上記シャッタバルブの開度を上記
所定アクセルペダル開度より漸次アクセルペダル開度の
増大に応じて増大させるシャッタバルブ制御手段とを備
える構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、所定アクセルペダル開
度未満の低負荷域では、シャッタバルブは開状態にあっ
てバイパス通路のみから吸気が供給されるので、吸気流
速が早くなり、吸気スワールが生成されて燃焼性が向上
すると共に、ロータリバルブが吸気行程途中で閉じてミ
ラーサイクルになるので、ボンピングロスが効果的に低
減されて燃費性能の向上が図られる。

また、アクセルペダル開度の増大時、上記低負荷域では
ロータリバルブの閉弁時期が漸次遅れることにより吸入
空気量が次第に増大するとともに、その後、所定アクセ
ルペダル聞痕に至ると、ロークリバルブの開弁期間が吸
気弁の開弁期間にほぼオーバラップして吸気終了タイミ
ングが吸気行程終了時に移行し、この時点でシトツタバ
ルブが開作動し始めるので、ミラーサイクルからオツト
ーサイクルへの切換えがスムーズに行われて、吸気通路
からも吸気が供給されて吸入空気量が増大し、その結果
、トルクショックなくエンジン出力がスムーズに増大す
ることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は４気筒４サイクルエンジンの吸気
装置に適用した実施例を示す。同図において、１は第１
〜第４気筒１８〜１ｄを有するエンジン、２はエンジン
１の各気筒１ａ〜１（１に形成される燃焼室であって、
該６燃焼室２には吸気ボート３と排気ポート４とが開口
されていて、吸気ボート３の燃焼室２への開口部には吸
気弁５が、排気ボート４の燃焼室２への開口部には排気
弁６が各々配設されている。

また、１０ａ〜１０ｄは一端が大気に連通し他端が吸気
ボート３を介して各燃焼室２に開口してエンジン１の各
気筒１ａ〜１ｄに吸気を供給する吸気通路であって、該
各吸気通路１０ａ〜１０ｄの吸気ボート３近１労には、
各吸気通路１０ａ〜１０ｄを開閉するシャッタバルブＩ
ｌａ〜１１ｄが配置されていて、該各シャッタバルブ１
１ａ〜１１ｄは、気筒列方向に配置した弁軸１２に一連
に連動可能に連結されており、スプリング１４によって
閉方向に付勢されている。また、各吸気通路１０ａ〜１
０ｄのシｔツタパルプ１１ａ　〜１１ｄ直下流には、そ
れぞれ燃料を噴射供給する燃料噴射弁１３が配設されて
いる。

上記各吸気通路１０８〜１０ｄには、各々吸気通路１０
ａ〜１０ｄのシャッタバルブ１１８〜１１ｄ上流側と吸
気ボート３とをシャッタバルブ１１８〜１１ｄをバイパ
スして連通ずる第１ないし第４のバイパス通路１５８〜
１５ｄが設けられている。該各バイパス通路１５８〜１
５ｄはその通路断面積が吸気通路１０８〜１０ｄよりも
小に設定され、且つその下流端間口部が燃焼室２の周方
向に向って開口していて、吸入空気をバイパス通路１５
ａ〜１５ｄを通して燃焼室２に吸入させることにより、
燃焼室２内に周方向に沿って旋回する吸気スワールを生
成させるようになされている。

そして、上記各バイパス通路１５８〜１５ｄの途中には
、気筒列方向に配置せしめた円筒部材１６内にスリーブ
１７を介して回転可能に配置した１つのロータリバルブ
１８が共通して介設されている。該ロータリバルブ１８
は中空体のもので構成され、且つその第１気筒１ａ側の
端部は後述する遊星歯車機構２３のサンギヤ３１の回転
１１１ｄ１３１ａを嵌入せしめて）ｌ塞され、またその
第４気筒１ｄ側の端部は閉塞部材１９で閉塞されて、内
部に袋形状の吸気供給用通路２０が形成されているとと
もに、各バイパス通路１５ａ〜１５ｄに対向する外周部
には、対応する気ｖＲ１ａ〜１ｄの吸気行程に対応する
角度範囲で吸気弁５の開弁期間に相当する部分が周方向
に切欠かれて開口１８ａが形成されており、該ロータリ
バルブ１８の回転に伴いその外周部の各開口１８ａが該
ロータリバルブ１８下流側のバイパス通路１５ａ〜１５
ｄに連通した開弁時には、吸気弁５の開閉状態に応じて
吸気を各バイパス通路１５ａ〜１５ｄを通して燃焼室２
に供給可能にしている。

また、上記ロータリパルプ１８の第１気［１ａ側の端部
には、遊星歯車機構２３を介して該ロータリバルブ１８
回転駆動用の大径のプーリ２４が接続され、該プーリ２
４には、燃焼室２上方に気筒列方向に配置せしめたカム
軸２５の端部に設けた小径のプーリ２６との間でベルト
２７が巻掛けられており、カム軸２５の回転によりロー
タリパルプ１８を回転駆動するようになされている。上
記遊星歯車機構２３は、上記大径のブー９２４に同軸に
連結されたリングギヤ２８と、該リングギヤ２８に噛合
しキャリア２９で相互に連結された３個の遊星ギヤ３０
と、該各遊星ギヤ３０に噛合するサンギヤ３１とから成
り、該３１）２星歯車機構２３の変速比は、カム軸２５
に対するロータリパルプ１８の回転数の比が「１」にな
るように予め設定されている。また、上記ロータリバル
ブ１８の各開口１８ａは、遊星歯車機構２３の遊星ギヤ
３０が各々図示の初期位置にあるアクセルペダルの非踏
込時において、各バイパス通路１５ａ〜１５ｄをそれぞ
れその吸気行程途中の所定時期で閉じるよう予め位置付
けられている。さらに、上記遊星歯車機構２３のキャリ
ア２つはワイヤ一部材３２を介してアクセルペダル（図
示せず）に接続されていて、アクセルペダルの踏込操作
によりキャリア２９が第２図時計方向に回転して、リン
グギヤ２８とサンギヤ３１との相対位置をずらすことに
より、ロータリバルブ１８の各間口１８ａの位置を第２
図時計方向に漸次回転変位させて、第３図に示すように
ロータリパルプ１８の閉弁時期をアクセルペダル開度の
増大に応じて次第に遅らせ、所定アクセルペダル開度Ｏ
Ａでその閉弁時期を吸気行程終了時に一致させてロータ
リバルブ１８の開弁期間を吸気弁５の開弁期間にほぼオ
ーバラップさせるようにしたロータリバルブ制御手段３
５を構成している。

加えて、遊星歯車機構２３の３個の遊星ギＶ３０のうち
上方に位置するものには、シャッタバルブ１１ａ〜１１
ｄの弁軸１２方向に延びる第１リンク３６および、該第
１リンク３６の端部に形成した長手方向の切欠き孔３７
に係合する係合ビン３８を有する第２リンク３９を介し
て上記シャッタバルブＩｉａ〜１１ｄの弁軸１２の端部
が連結されていて、上記第１リンク３６の切欠き孔３７
の長さは、アクセルペダル開度が１１０　ＩＩ値から上
記所定アクセルペダル開ａ　ＯＡに達するまでに相当す
る長さに設定されている。よって、第３図に示すように
アクセルペダルの踏込時、その初期時には第１リンク３
６が第２図右方に移動するものの、第２リンク３９の係
合ビン３８が上記第１リンク３６の切欠き孔３７内を移
動してシャッタバルブＩｌａ〜１１ｄは閉状態を維持す
る一方、所定アクセルペダル開度ＯＡに達すると、第２
リンク３９の係合ビン３８が第１リンク３６に係合して
シャッタバルブ１１ａ〜１１ｄの弁軸１２が第２図時計
方向に回転して、各シャッタバルブ１１ａ〜１１ｄをア
クセルペダル１７１ｍの増大に応じて漸次増大させるよ
うにしたシャッタバルブ制御手段４０を構成している。

尚、第２図中、４１は各燃料噴射弁１３の噴口１３ａの
近傍にアシストエアを供給するためのアシストエア通路
であって、該アシストエア通路４１の一端は吸気通路１
０８〜１０ｄの集合部上流に配置したエアクリーナ（図
示せず）に連通し、他端は燃料噴射弁１３の先端部に被
冠されたキャップ４２に設けた多数の小孔４２ａ・・・
を介して該燃料噴射弁１３の噴口１３ａ近傍に連通して
おり、バイパス通路１５ａ〜１．５６のみから吸気を供
給する低負荷時、つまり燃料噴射弁１３周りに吸気流れ
のない状態時には、燃料噴射弁１３からの燃料を上記ア
シストエア通路４１からのアシストエアにより微粒化し
て、燃焼室２内での混合気の燃焼を良好に行わせるよう
になされている。

したがって、上記実施例においては、シャッタバルブ１
１ａ〜１１ｄが閉状態にある低負荷時には、吸気がバイ
パス通路１５ａ〜１５ｄのみから燃焼室２に供給される
ので、吸気流速が速くなると共に吸気にスワールが生成
されて燃焼性の向上が図られる。また、ロークリバルブ
１８によって吸気終了タイミングが吸気行程の途中に設
定されるので、ボンピングロスが低減され、その結果、
燃費性能の向上が図られる。しかも、その際には、上記
吸気行程途中での吸気終了に伴い次の圧縮行程での有効
圧縮比が低下し、混合気の燃焼温度は低下する状況にな
るものの、吸気にスワールが生成されているので、燃焼
性は良好に確保される。

また、アクセルペダルの踏込時には、アクセルペダル開
度の増大に応じてロークリバルブ１８の開弁時期がロー
タリバルブ制御手段３５によりばれ制御されて吸入空気
量が漸次増大し、その後、所定アクセルペダル開度〇へ
の時点でロータリバルブ１８の閉弁時期が吸気行程終了
時に一致してロータリバルブ１Ｂの開弁期間が吸気弁５
の開弁期間にほぼオーバラップすると、この時点からシ
ャッタバルブ１１ａ〜１１ｄの開度がシャッタバルブ制
御手段４０によりアクセルペダル開度の増大に応じて漸
次増大制御されるので、さらに吸入空気量が次第に増大
して、エンジン出力の向上が図られることになる。

その際、シャッタバルブ１１ａ〜１１ｄの開弁開始は、
所定アクセルペダル開度ＯＡの位置でロータリバルブ１
８の開弁時期が吸気行程終了時に一致した時点で行われ
るので、いわゆるミラーサイクルからオツトーサイクル
への切換えがスムーズに行われてトルクショックを防止
することができ、よってエンジン出力のスムーズな増大
を確保することができる。

さらに、〇−タリバル７１８はカム軸２５に対して１：
１で回転するので、従来の如くカム軸２５に対して１／
２の回転数比で回転するものに比べて、ロータリバルブ
１８の間弁明間中でのバイパス通路１５ａ〜１５ｄの有
効開口面積が増大して、吸入空気量の増大を図ることが
できる。しかも、上記カム軸２５に対するロークリバル
ブ１８の１：１の回転に伴い、ロータリバルブ１８の各
開口１８ａの位置が所定気筒（例えば第１気筒１ａ）と
これより２行程遅れる気筒（第４気筒１ｄ）との間で回
転角度で１８０°の位相差を生じた位置にあるので、所
定気筒（例えば第１気Ｒ９ｊ１ａ　’）に対応する開口
１８ａがロータリバルブ１８下流側の第１バイパス通路
１５ａに連通したときには、該第１気筒１ａに対して２
行程遅れる第４気筒１ｄに対応する開口１８ａがロータ
リバルブ１８上流側の第４バイパス通路１５ｄに連通し
て、吸気が第４バイパス通路１５ｄからロータリパル１
１８内の吸気供給用通路２０を介して第１バイパス通路
１５ａに供給されるので、他のパイピングを不要にして
構成の簡易化を図ることができる。

また、第４図および第５図は本発明の他の実施例を示し
、上記実施例では、燃料噴射弁１３を備えたエンジンに
対して適用したのに代え、気化器を備えたものに適用し
たものである。すなわち、吸気通路１０’ａ〜１０′ｄ
の集合部上流側には気化器４３が配置されているととも
に、該気化器４３下方には、各気筒１ａ〜１ｄの各バイ
パス通路１５’ａ〜１５′ｄと連通ずる主バイパス通路
４４が気筒列方向に配置されていて、気化器４３からの
混合気を吸気通路１０′ａ〜１０’ｄ集合部に供給する
とともに、主バイパス通路４４を通して各バイパス通路
１５′ａ〜１５′ｄに供給するようになされており、他
の構成は上記実施例と同様である。よって、上記実施例
と同様に、低負荷域では速い吸気流速と吸気スワールに
より燃焼性の向上を図るとともに、ロータリバルブの吸
気行程途中での閉弁によりボンピングロスを低減しつつ
、アクセルペダル開度の増大時にはミラー、サイクルか
ら通常のオツトーサイクルへの切換えをスムーズに行い
得て、エンジン出力のスムーズな増大特性を得ることが
できる。

尚、上記実施例では−、ロータリバルブ制御手段３５お
よびシャッタバルブ制御手段４０を、それぞれ遊星歯車
機構２３を備えた機械式のもので構成したが、その他、
ロータリバルブ１８およびシャッタバルブ１１ａ〜１１
ｄを各々アクセルペダル開度に応じて電気的に作動制御
するもので構成してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの吸気装置によ
れば、低負荷域ではバイパス通路のみからの吸気の供給
により吸気スワールを生成させて燃焼性の向上を図ると
ともに、ロータリバルブの吸気行程途中での開弁により
ボンピングロスの低減を図りつつ、アクセルペダルの踏
込時には、吸入空気量を上記ロータリバルブの閉弁時期
の遅れ制御およびこれに続くシャッタバルブ開度の増大
１ＩＩＩＩ＠により行い、上記シャッタバルブの開弁開
始時を、ロータリバルブの閉弁時期が吸気行程終了時に
一致する時点に設定して、いわゆるミラーサイクルから
オツトーサイクルへの切換えをスムーズに行うようにし
たので、トルクショックを防止してエンジン出力のスム
ーズな増大を確保することができ、エンジン性能の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示し、第１図は４気筒エンジン
の吸気装置に適用した場合の横断面図、第２図は第１図
のＩＩ−ＩＩ線断面図、第３図は各々ロータリバルブお
よびシャッタパルプのアクセルペダル開度の増大に対す
る開度特性を示す図、第４図および第５図は他の実施例
を示し、第４図は第１図相当図、第５図は第２図相当図
である。 １・・・エンジン、２・・・燃焼！、５・・・吸気弁、
１０ａ〜１０ｄ１１ｏ′ａ〜１０′ｄ・・・吸気通路、
１１　ａ　〜１１　ｄ−・・シャッタバルブ、１５８〜
１５ｄ　。 １５′ａ〜１５′ｄ・・・バイパス通路、１８・・・ロ
ータリバルブ、１８ａ・・・開口、２０・・・吸気供給
用通路、２３・・・遊星歯車機構、３５・・・ロータリ
バルブ制御手段、３７・・・切欠き孔、３９・・・第２
リンク、４０・・・シャッタバルブ制御手段、４２・・
・主バイパス通路。 ：Ｉｊ″ｊふ− 第１図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気通路に配置され該吸気通路を開閉するシャッ
   タバルブと、該シャッタバルブをバイパスするバイパス
   通路に配置され該バイパス通路を開閉するロータリバル
   ブとを有し、低負荷域で上記シャッタバルブを閉じると
   共に上記ロータリバルブを吸気行程途中で閉じるように
   したエンジンの吸気装置において、上記ロータリバルブ
   の閉弁時期をアクセルペダル開度の増大に応じて遅らせ
   、所定アクセルペダル開度でロータリバルブの開弁期間
   を吸気弁の開弁期間にほぼオーバラップさせるロータリ
   バルブ制御手段と、上記シャッタバルブの開度を上記所
   定アクセルペダル開度より漸次アクセルペダル開度の増
   大に応じて増大させるシャッタバルブ制御手段とを備え
   たことを特徴とするエンジンの吸気装置。