JPS6332121A - 内燃機関の吸気遮断過給装置 - Google Patents

内燃機関の吸気遮断過給装置

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Publication number
JPS6332121A
JPS6332121A JP61175772A JP17577286A JPS6332121A JP S6332121 A JPS6332121 A JP S6332121A JP 61175772 A JP61175772 A JP 61175772A JP 17577286 A JP17577286 A JP 17577286A JP S6332121 A JPS6332121 A JP S6332121A
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JP
Japan
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intake
valve
control valve
opening
speed
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Pending
Application number
JP61175772A
Other languages
English (en)
Inventor
Kozo Matsuura
松浦 幸三
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS6332121A publication Critical patent/JPS6332121A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/08Modifying distribution valve timing for charging purposes
    • F02B29/083Cyclically operated valves disposed upstream of the cylinder intake valve, controlled by external means
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)

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4サイクル内燃機関の吸気遮断過給装置に量子
るものである。
〔従来の技術〕
従来、4サイクル内燃機関において吸気弁を開く時期を
遅らせ、燃焼室内に大きな負圧を発生させた後に吸気弁
を開くと、空気が高速で流入するので、エンジンの低中
速時にこの慣性過給効果を利用すればエンジンの充填効
率が上がることが知られている。これには吸気弁を開く
時期と、吸気弁を開く速度とによってその効果が異る。
その実例をあげると第7図はエンジンの低速回転時に吸
気弁を通常の開弁時期である上死点前6°(BTDC6
°)で開いた時と上死点後120°(^TDC120°
)で開いた時の吸気ボート内の圧力変動の相違を比較し
た1例で、これによれば吸気弁を開く時期が遅い程圧力
変動が大きいことがわかる。この圧力変動が大きい程こ
れを利用して吸気のときに慣性過給効果を高め、充填効
率を上げることができる。
また第8図は、吸気弁の開く速度を変えた時の吸気ボー
ト内の圧力変動の違いをシュミレーショ〉・により求め
たもので、基準値の開弁速度で開弁じた場合の圧力変動
1と、その基準値の2倍、4倍の速度で開弁した場合の
圧力変動2.4とを比較したものである。この図でわか
るように吸気弁の開弁速度を速くすれば圧力変動が大き
くなり、したがって慣性過給効果を大きくすることがて
きることがわかる。この場かには、開弁速度が2倍にな
ると圧力変動は約1.5倍となっている。
以上の事実に基づいて、従来、4サイクル内燃機関の低
中速時の充填効率向上をはかるために、吸気弁と吸気取
入口との間の吸気通路に吸気弁とは別個に吸気側(1弁
を設けて、この吸気制御弁の開閉を適時行うことにより
、吸気の慣性過給効果を利用した方法がある。
これらの方法ては吸気制御弁に種々の型式のものが用い
られ、制御弁が往復運動式のものく特公昭31−481
5号公報〉、円筒状通路型のロータリー式のもの(特開
昭60−65230号公報)、バタフライ型のロータリ
ー式のもの(実開昭52−70212号公報、特開昭5
5−148932号公報)などがある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記公知の吸気制御弁はいづれもエンジンの低中速回転
の場きに吸気制御弁の開閉時期をエンジンの吸気弁の開
閉時期より遅らせて、吸気弁の開いたあと、吸気制御3
u弁を[;i−1<ことにより慣性過給効果をあげてい
る。しかし、それぞれの吸気制御弁の型式と作動方法と
によって、その効果は異っている。
前記往復運動式(特公昭31−4815号公報)につい
ては、制御弁が端末支持されて往1に運動を行うために
動作遅れなどが起り易く、弁の開閉が円滑に行われ難く
、また、開弁速度が遅い。
これに対してロータリー式のものは弁の開閉運動は円滑
であるが、従来のものには第9図に示す円筒状通路型と
第10図に示すバタフライ型とがあり、この両者を比較
すると、弁の外径が同じ場合に、円筒状通路型の方がバ
タフライ型よ、リム流路が開いている時間は長くなるが
前者はI&者に比較して第9図、第10図に示すように
弁の開き始めの流路面精の変化量が小さい。また、円筒
状通路型の弁は重量が重くなり、慣性モーメントが大き
く位相の制御がしにくい。
以上の諸点を比較すると前記の詩聖式の中ではバタフラ
イ型のロータリー式吸気制御弁が慣性過給効果を上げる
には優れた特性を有している。しかし、従来のバタフラ
イ型ロータリー式の弁は、回転速度がクランクシャフト
の回転速度の1/2に設定しであるために、次のような
問題点がある。
ロータリー式の吸気制御弁では、その構造上、弁が1回
転した場きに吸気通路が2回開くことになる。したがっ
て、クランクシャフトの回転速度の172の回転を行う
場合にはクランクシャフトが2回転、すなわち、吸気・
圧縮・燥発・排気の4行程を行ったときに制御弁は1回
転するが、吸気通路」ま2回開くことになり、このため
、1つの制御弁開の時期を吸入行程に合わせても他の1
つの開弁は、不必要な開き (以下空あきという)とな
る。第11図にこの伏皿を示す。第11図に於て線図i
は吸気弁の開弁時期と開口面績を表わし線図b 、 m
 、 lはそれぞれそのエンジンが高速、中速、低速の
回転の場合の吸気制御弁の開弁時期と開口面積を表わす
。この例の場合の吸気弁の開弁角度はクラ〉′り角で2
40°(第11図■〜■)で、高速時にはこれに対応し
て吸気弁開時には吸気側(1弁が常にこの範囲をカバー
して開の伏邪にあることが必要なために、この場合の吸
気制御弁の開弁角度はクランク角280°(第11図■
〜■)としである。また低速の場合には慣性過給効果を
上げるために、吸気制御弁を開く時期を遅らせて、本例
では上死点後クランク角150°(第11図■)から開
きはじめるようにしである。その根拠としては、エンジ
ン回転数毎分1,000回転の低速域の場合、エンジン
のトルクを上げるためには、吸気制御弁開を上死点後ク
ランク角140°〜150°にしなければならないとい
う実験結果がある。第11図において、点線の線図1+
’ 、tn’ 、ビ はそれぞれ高速、中速、低速の場
合における吸気制御弁の前記空、lきの期間と開口面績
を表わす。本図で点で埋めである面ffEはエンジンが
低速の場きに吸気制御弁開空あきが吸気弁の開弁と重な
る部分でこのために、ピストンの吸入行程の初期に吸気
側(1弁が開弁じているために、吸気制御弁開流の負圧
を充分に高めることができず吸気の慣性力が低下してし
まい慣性過給効果が低減することになる。
第12図に前記の従来例によるバタフライ型のロータリ
ー式吸気制御卸弁て開弁角度がクランク角280°の場
合の構造の一例を示す。吸気弁1の上流の吸気管7に吸
気制(1弁10が設けられ、その回転速度はクランクシ
ャフトの回転速度の172であるので図に示す制御1弁
の開弁角度θは140°となっている。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の問題点を解決するために、本発明においては、吸
気弁と吸気取入口との間の吸気通路に開閉時期の位相を
制御できるバタフライ型のロータリー式吸気遮断弁分配
設し、該吸気制御弁がクランクシャフトの回転速度の1
74の回転速度で回転し、エンジンが低中速回転領域に
ある状態においては吸気弁開弁後に前記吸気制御弁を開
くように構成された吸気遮断過給装置を提供する。
〔実施例〕
本発明による実施例の1つを第1図〜第6図に示す。
第1図は本発明による吸気遮断過給装置20の+14成
の概要を示す一部断面正面図、第2図は第1図のl\−
B −C線に沿った一部断面展開下面図、である。
第1図、第2図に示す通り吸気弁1は力l\軸3に取付
けられたカッ、4により弁の開閉が行われ吸気取入口5
と吸気弁1との間の吸気管7にバタフライ型のロータリ
ー式吸気制御弁10が配設されている。カム軸3の回転
は歯車12、歯車13、ベル)・車14、ベルト15、
ベルト車16を介して減速され、傘歯車21 、22 
、23 、24を経由して吸気制御弁軸11に伝えられ
る。こえしによって吸気111郡弁10はその回転速度
はカム軸の172、すなわちクランクシャフトの回転速
度の174の速度で回転をするようになっている。
傘歯車21 、22 、23 、24は図示のように相
互に噛み会って差動歯車機構を形成し、これと傘歯車2
2゜23を貫通するレバー25と、レバー25の先端部
26とで吸気制御弁開閉時期制御n機構30を構成して
いる。傘歯車22 、23はレバー25に対しては回転
自在に取付けられており、またレバー25の先端部26
は、吸気制御弁軸11の軸線回りを回動できるようにな
っている。したがって、レバー先端部26がこの回動を
した場合には、傘歯車22゜23は自転しながら吸気制
御弁軸11の回りを公転し、この動作によって傘歯車2
2 、23と噛み合っている傘歯車21 、24はお互
に反対方向に回され、お互の回転角の位相が変化する。
これによってクランク角に対しての吸気制御弁の開閉時
期を変化させることができる。レバー先端部26はエン
ジンの回転速度に応じてこれを回動させる装置例えば、
油圧機構等(図示せず)と連結している。上記の機構に
よってエンジンの回転速度が高速域より低速域に移るに
したがって、レバー25と傘歯車22゜23、及び21
 、24の1ヤ動によって吸気制御弁10の開弁時期が
遅くなるように設定されている。
第3図に本発明による吸気制御弁10の開弁角度がクラ
ンク角で280°の場合の例を示す。この場き、吸気制
御弁10の回転速度はクランクシャフトの回転速度の1
/4であるので、図に示す開弁角度θは70°となって
いる。(比較参照第12図) 上記の第1図〜第3図に示す構成により、本実施例にお
いては、吸気制御弁10の回転速度をクランクシャフト
の回転速度の1/4の速度とし、またエンジンの回転速
度が低速域に移るに従い、吸気制御弁10の開弁時期が
遅くなるように設定されている。それによって、従来技
術に比べて、開弁時期と開弁速度の点で、中低速域での
慣性過給効果を上げるのに優れた特性を持たせである。
以下、そのIY用について詳しく説明する。
先づ、開弁時期の点に関して、従来例と本発明との比較
を述べる。
本発明の吸気制御弁10は回転速度がクランクシャフト
の174の回転であるので、吸気制御弁10が半回転す
る間にクランクシャフトは2回転すなわち、吸気、圧縮
、爆発、排気の、1行程を行うので、吸気制御弁10が
開いている時期を常に吸気行程と合わせることができる
、このために従来技術にあったような吸気制御弁10の
空あきの状態がなくなり、したがって、低速時の吸気弁
の開弁時初期に第11図Eに示した様なエンジンの低速
回転の場きに吸気制御弁10の空あきと吸気弁1の開弁
の時期が重なるようなことがなく、したがってそのため
に慢性過給効果が低減するという欠点が生じない。
第4図に本発明による吸気弁1と吸気制御弁10の開弁
時期と開口面積の関係を示す。線図■は吸気弁の開弁時
期と開口面積を表わし、線図H9M、Lはそれぞれエン
ジンが高速、中速、低速回転の場合の吸気制御弁10の
開弁時期と開口面積を表わす。この場きの吸気弁1の開
弁角度はクランク角で240°(第4図■〜■)で開弁
時期は上死点(T D C)前6°(第4図■〉、吸気
制御弁10の開弁角度はクランク角280” (第4図
■〜■)で開弁時期は、高速時は上死点前15°(第4
図■)、また低速時、吸気制御弁開の時期は上死点後ク
ランク角150’ (第4図■)から開きはじめるよう
にしである。この場合のエンジンは6気筒2,000c
cのガソリンエンジンを使用している。
次に開弁速度の点についてrM来例と本発明の詳細な説
明する。
第3図に示すように開弁角度をθ、吸気管断面高さをa
、クランクシャフトの回転角速度を四とし、クランクシ
ャフトの回転速度に対して吸気制御弁10が1/nの回
転速度で回転しているときの吸気制御n弁10の開弁速
度、すなわち、回転中の弁が閉じた状磨から開き始める
ときの開弁速度をVとすると で計算できる。この式を適用し、従来技術と本発明の記
号にそれぞれ。と、を添加して表わし従来技術では、n
o・2、θo=140°、とし、本発明ては11 、 
= 4、 θ1−70°とし、41o=ll、、w、)
=wlとして計算すると、本発明と従来技術の開弁速度
の比はV、/V。−1,96となる。すなわち本発明の
場合には、従来技術の約2倍の開弁速度で弁が開くこと
がわかる。このことは、最初に述べた例(第8図)にも
示した通り開弁速度が速くなれば圧力変動が大きくなる
ので、本発明によれば従来例よりも吸気制御弁10の開
弁速度が速くなるために吸気ポート2内の圧力変動が大
きくなり、したがって吸気の慣性過給効果が高まり、エ
ンジンの充填効率が上がることがわかる。
第5図はエンジンの低速回転時、すなわち第4図の線図
りと線図Iとの関係を実際の弁の動きの順序で見たもの
である。図(5−a)では吸気弁1が開き始め(第4図
■)、吸気制御弁10はまだ流路を閉じている。図(5
−b)では吸気弁1は充分に開き、吸気制御弁10が開
き始める(第4図■)。図(5−c)では吸気弁1が閉
じたが吸気制御弁10はまだ開いたよ)である(第4図
■)。
第6図はエンジンの高速回転時すなわち第4図の線図H
と線図1との関係を実際の弁の動きの順序で見たもので
ある。図(6−a)では吸気弁1が開き始め、吸気制御
弁10はすでに少し開いている(第4図■)。図(6−
b)では吸気弁1は十分開き、吸気制御弁10も充分に
開いている(第4図I線、11線の頂上付近)。[l4
(6−c)では吸気弁1が閉じ、吸気制御弁10はまだ
開いている(第4図■)。
〔発明の効果〕
本発明によれば吸気遮断弁の空あきの現象がなくなるこ
とにより、エンジンの低速回転時の吸気弁開弁のm期の
時期に吸気制御弁の開弁が重ることかなくなり、したが
ってピストンの下降行程による吸気制御n弁流の負圧を
充分に高めることがてき、吸気の慣性過給効果を高める
ことができる9また、吸気制御弁の開弁速度が早くなる
ことにより、低中速回転時の吸気ボー+−rt近ての圧
力変動が大きくなりこれによっても吸気の慣性過給効果
を高めることができる。
以上によって、本発明は止転的簡単な手段て、UC末の
方法を改善して、エンジンの低中速回転時における吸気
の慣性過給効果を高め、エンジンの充填効率を上げる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による吸気遮断過給装置の構成の概要を
示す一部断面正面図、第2図は第1図のA −B −C
線展開一部断面平面図、第3図は本発明の実施例による
吸気制御弁の縦断面図、第4図は、前記実M例の開弁時
期と開口面積の線図、第5図は前記実施例の低速時の吸
気制御弁の作動図、第6図は前記実施例の高速時の吸気
制御弁の作動図、第7図は、低速時の開弁時期と圧力変
動との関係線図、第8図は開弁速度と圧力変動との関係
線図、第9図は円筒状通路型ロータリー式吸気制御弁の
作動図、第10図はバタフライ型ロータリー式吸気制御
弁の作動図、第11図は従来技術によるバタフライ型ロ
ータリー式吸気IJfl弁の開弁時期と開口面積の線図
、第12図は従来技術によるバタフライ型ロータリー式
吸気制御弁の縦断面図を表わす。 1・・・吸気弁、    2・・・吸気ボート、7・・
・吸気管、    10・・・吸気制御弁、20・・・
吸気遮断過給装置。 1・・・吸気弁 2・・・吸気ポート 4°°・カム 5・・・吸気取入口 ア・・・吸気管 10・・・吸気制御弁 】5・・・ベルト 20・・・吸気遮断過給装置 (A−B−C線長開平面図) ]0・・・吸気制御弁 11・・・吸気制御弁軸11 21、22.23.24・・・傘歯車 25°°・ レバー 26・・・レバー先端部 30・・・吸気制御弁開閉時期 制御機構 第3図 倍縮)        (吸気)         弁
組)クランク角度 第4図 第5図    第6図 第7図 □、。1.、よい。 BDC・・ 下死点 第8図 1・・・開弁速度基準値 2・・・ 〃  〃 の2倍 4・・・ 〃  〃 の4倍

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、吸気弁と吸気取入口との間の吸気通路に開閉時期の
    位相を制御できるバタフライ型のロータリー式吸気制御
    弁を配設し、 該吸気制御弁がクランクシャフトの回転速度の1/4の
    回転速度で回転し、エンジンが低中速回転領域にある状
    態においては吸気弁開弁後に前記吸気制御弁が開くよう
    に構成されたことを特徴とする4サイクル内燃機関の吸
    気遮断過給装置。
JP61175772A 1986-07-28 1986-07-28 内燃機関の吸気遮断過給装置 Pending JPS6332121A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023127025A (ja) * 2022-03-01 2023-09-13 三菱自動車工業株式会社 エンジンの吸排気装置

Cited By (1)

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