JP3334064B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気通路内に通路面積
を可変制御する吸気制御弁を備えたエンジンの吸気制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの特に低速回転域における燃焼
状態を改善するために、気筒内に導入される吸気流に気
筒軸方向への方向性をもった縦渦、いわゆるタンブルを
発生させることが有効であることが知られている。

【０００３】このタンブルを発生させる手段として、従
来例えば、吸気通路を通路軸方向に延びる隔壁で天壁側
通路と底壁側通路とに分離し、底壁側通路を開閉するバ
タフライ型の切り換え弁を備えたものがある。この例で
は、低速回転域等の吸気量の少ない運転域では、前記切
り換え弁を閉じることにより、吸入空気が吸気通路の天
壁側に偏って流れ、気筒内に気筒軸心付近から軸方向に
方向付けして導入され、その結果前記タンブルが発生す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが前記従来装置
の場合、隔壁が必要な分だけ吸気通路の形状が複雑化す
る問題がある。また、タンブルの発生は可能であるもの
の、隔壁および切り換え弁が大きな吸気抵抗となって吸
気騒音が大きくなってしまうという不具合もあった。

【０００５】本願出願人は、前記吸気通路形状の複雑
化、吸気抵抗の増大を回避できる吸気制御装置として、
円柱体に吸気通路形状に対応した形状の切欠面を有する
弁部を備えた弁体を、前記吸気通路を横切るように形成
された弁穴内に回転可能に挿入配設したものを提案して
いる。

【０００６】この吸気制御装置では、全閉時には前記弁
部が吸気通路面積を縮小して吸気を天壁側に偏って流す
ことができ、この偏流によってタンブルを発生できる。
一方、全開時には前記弁部が吸気通路底壁内に没入して
前記切欠面が吸気通路の内面と連続面をなし、したがっ
て吸気抵抗が増大することはない。

【０００７】しかし、前記提案にかかる吸気制御弁を、
複数気筒を並列配置してなる多気筒エンジンに採用する
場合、シリンダヘッドに、前記弁体を装着するための大
掛かりな機械加工を施す必要があるが、このシリンダヘ
ッドは重量、容積共に大きいことから機械加工における
取り回しが容易ではない。

【０００８】本発明の目的は、吸気通路形状が複雑化し
たり全開時の吸気抵抗が増大することがなく、かつ多気
筒エンジンの場合でも弁体装着のために過大な機械加工
を要することもないエンジンの吸気制御装置を提供する
点にある。また、本発明の別の目的は、吸気制御弁によ
り吸気を吸気通路の天壁側へ偏流させて気筒内にタンブ
ルが発生する構成を採りつつ、気筒内に気筒軸回りの旋
回流からなるスワールをも発生させることができるよう
にする点にある。さらにいえば、タンブルとスワールと
を簡単な構成によって制御できるようにすることをも目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るエンジ
ンの吸気制御装置は、シリンダヘッドの吸気通路に連通
するバルブ内吸気通路が形成された吸気制御弁用バルブ
ボディをシリンダヘッドに設け、前記バルブ内吸気通路
をシリンダヘッドの吸気通路の横断面形状に対応した形
状に形成すると共に、このバルブボディに、閉状態では
前記バルブ内吸気通路の底壁を天壁側へ移動させて吸気
流を天壁側に偏らせる弁体を設け、この弁体に吸気流を
吸気カム軸の軸方向の少なくとも一方へ向ける閉状態用
吸気ガイド溝を設けたものである。

【００１０】第２の発明に係るエンジンの吸気制御装置
は、第１の発明に係るエンジンの吸気制御装置におい
て、バルブボディをシリンダヘッドとは別体に形成した
ものである。第３の発明に係るエンジンの吸気制御装置
は、第１または第２の発明に係るエンジンの吸気制御装
置において、吸気弁が３本設けられてシリンダヘッドの
吸気通路が吸気弁近傍で吸気弁毎に分岐されたエンジン
を採用し、吸気ガイド溝の下流端を、吸気流の上流側か
ら見て前記３つの吸気通路のうち吸気カム軸の軸端側に
位置する側部吸気通路と中央の吸気通路との間の隔壁よ
り側部吸気通路側に位置づけたものである。

【００１１】第４の発明に係るエンジンの吸気制御装置
は、第１の発明ないし第３の発明のうち何れか一つのエ
ンジンの吸気制御装置において、バルブ内吸気通路およ
びシリンダヘッドの吸気通路における弁体の吸気ガイド
溝側となる側壁を、弁体が全開状態にあるときの吸気通
路より側方へ拡げたものである。

【００１２】第５の発明に係るエンジンの吸気制御装置
は、第１の発明ないし第４の発明のうち何れか一つのエ
ンジンの吸気制御装置において、弁体の吸気ガイド溝
を、上流端から下流端へ向かうにしたがって次第に幅狭
になるよう形成したものである。

【００１３】第６の発明に係るエンジンの吸気制御装置
は、第１の発明ないし第５の発明のうち何れか一つのエ
ンジンの吸気制御装置において、弁体をその一部がバル
ブ内吸気通路の底壁内に没入する略円柱状に形成してバ
ルブボディにカム軸方向回りに回動自在に支持させ、こ
の弁体に、バルブ内吸気通路の横断面形状に対応した形
状の切欠面からなる全開用吸気ガイド溝と、吸気流をバ
ルブ内吸気通路の天壁側へ偏らせる閉状態用吸気ガイド
溝とを形成したものである。

【００１４】

【００１５】

【作用】第１の発明によれば、バルブ内吸気通路の底壁
が天壁側へ移動されると、吸気流がバルブ内吸気通路の
天壁側に偏るようになり、気筒内に気筒中心付近から縦
方向に流入し、タンブルが発生する。そして、弁体はバ
ルブ内吸気通路の底壁を天壁側へ移動させて閉状態にな
るので、閉状態でも吸気抵抗は小さい。また、バルブ内
吸気通路の底壁が天壁側へ移動されると、吸気流がバル
ブ内吸気通路の天壁側およびカム軸方向一方に偏るよう
になる。このため、気筒内にタンブルが発生すると共
に、気筒軸回りの旋回流からなるスワールをも発生する
ことになる。

【００１６】第２の発明によれば、バルブボディおよび
弁体をユニット化してなるバルブユニットをシリンダヘ
ッドに取付ける構成になるので、大重量，大容積のシリ
ンダヘッドに対する吸気制御弁配設のための機械加工を
最小限にすることができる。なお、前記バルブユニット
自体は比較的軽量小型であり、別の製造ラインにおいて
いわゆるサブアッシーすることができるので、シリンダ
ヘッドに直接弁体を装着する場合に比較して製造組立が
容易である。

【００１７】

【００１８】第３の発明によれば、閉状態用吸気ガイド
溝を通った吸気は主に側部吸気通路に流されるので、気
筒内にスワールが発生する傾向が大きくなる。第４の発
明によれば、閉状態用吸気ガイド溝を通った吸気は、吸
気通路側壁の拡張部分を通って弁体が全開状態のときの
流入経路に対してより側方から側部吸気通路に流入する
ので、気筒内にスワールが発生し易くなる。

【００１９】第５の発明によれば、吸気が閉状態用吸気
ガイド溝を通るときの抵抗が小さくなるので、吸気抵抗
がより一層小さくなる。その上、閉状態用吸気ガイド溝
の下流側に乱気流が発生し難く円滑に吸気が流れるの
で、吸気の流量も確保することができる。第６の発明に
よれば、バルブボディに円形の弁穴を穿設してこの弁穴
に弁体を嵌合させることによって吸気制御装置が組立て
られる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に沿って説
明する。図１ないし図１１は第１〜第６の発明に係る一
実施例によるＶ型エンジンの吸気制御装置を説明するた
めの図である。図１は本実施例装置を備えたエンジンの
全体構成を示す正面概略図、図２，図３は本実施例装置
の断面正面図、図４は底面図である。

【００２１】図５はバルブユニットの側面図、図６は図
２におけるVI−VI線断面図、図７は全開時における図６
相当図、図８は弁体を全閉位置に回動させた状態を示す
図で、同図は図２におけるVIII−VIII線断面図である。
図９は弁体を全開位置に回動させた状態を示す図で、同
図は図３におけるIX−IX線断面図である。図１０は図６
におけるX−X線断面図、図１１は図６におけるXI−XI線
断面図である。

【００２２】これらの図において、１は水冷式４サイク
ルＶ型８気筒エンジンであり、このエンジン１はシリン
ダブロック２のクランク室上部を形成するスカート部２
ａの下側合面にクランク室下部を形成するオイルパン３
を結合し、前記シリンダブロック２のＶバンクをなす
左，右シリンダ部２ｂ，２ｃの合面に左，右シリンダヘ
ッド４，５をシリンダボア周囲に配設されたヘッドボル
ト１ａで結合し、前記左，右のシリンダヘッド４，５の
上側合面に左，右ヘッドカバー６，７を装着した構造の
ものである。なお、本実施例エンジンは、左，右シリン
ダ部２ｂ，２ｃ、左，右シリンダヘッド４，５、左，右
ヘッドカバー６，７および内部に配置された動弁機構等
は左右対称であるので、以下の説明および図示は左右何
れかについてのみ行う場合がある。

【００２３】前記各シリンダ部２ｂ，２ｃにはそれぞれ
シリンダボア（気筒）２ｄが４つづつ並列に形成されて
おり、各シリンダボア２ｄ内に摺動自在に挿入されたピ
ストン８はコンロッド９を介してクランク軸１０に連結
されている。

【００２４】前記左，右のシリンダヘッド４，５のシリ
ンダブロック側合面４ａ，５ａにはそれぞれ燃焼室を形
成する燃焼凹部１１が４つづつ凹設されている。各燃焼
凹部１１には、中央吸気弁開口１１ａおよび左，右吸気
弁開口１１ｂ，１１ｃと、２つの排気弁開口１１ｄ，１
１ｅが形成されており、これらの弁開口１１ａ〜１１ｅ
の中心は気筒軸線Ｈを中心とする円周上に概ね位置して
いる。また、カム軸直角方向の位置について見ると、
左，右吸気弁開口１１ｂ，１１ｃは中央吸気弁開口１１
ａより気筒軸線Ｈ寄り、つまり気筒中心側寄りに位置し
ている。前記中央吸気弁開口１１ａは中央吸気弁１２ａ
により開閉され、左，右吸気弁開口１１ｂ，１１ｃは
左，右吸気弁１２ｂ，１２ｂによって開閉される。そし
て、これらの吸気弁１２ａ，１２ｂは吸気カム軸１３で
開閉駆動されるように構成されている。また、前記各排
気弁開口１１ｄ，１１ｅは排気弁１４によって開閉され
る。この排気弁１４は排気カム軸１５によって開閉駆動
されるように構成されている。

【００２５】前記中央吸気弁開口１１ａは図４に示すよ
うに、左，右吸気弁開口１１ｂ，１１ｃより小径に形成
されており、これにより中央吸気弁開口１１ａを可能な
限り気筒軸線Ｈ寄りに位置させている。この中央吸気弁
開口１１ａを気筒軸線Ｈ側に寄せることにより、前記中
央吸気弁１２ａの気筒軸線Ｈに対する角度θ2 を左，右
吸気弁１２ｂの気筒軸線Ｈに対する角度θ3 に近似させ
ることができ、その分だけ燃焼室形状の偏平化を抑制し
て燃焼状態を良好にできる。ちなみに中央吸気弁開口１
１ａを左，右吸気弁開口１１ｂ，１１ｃと同径にする
と、各開口の干渉を回避するために中央吸気弁開口１１
ａを外側に配置する必要が生じ、それだけ燃焼室が偏平
化してしまい、燃焼性が悪化する。また、中央吸気弁開
口１１ａを気筒軸線Ｈ側に寄せることによって、スキッ
シュエリアを確保することができるようになる。

【００２６】前記各排気弁開口１１ｄ，１１ｅは２股状
の排気ポート１６で各シリンダシリンダヘッド４，５の
バンク外側壁に導出されており、この各排気ポート１６
の外部接続開口１６ａには排気マニホールド１７が接続
されている。

【００２７】前記吸気弁開口１１ａ〜１１ｃは、シリン
ダヘッド内吸気通路としての吸気ポート１８で各シリン
ダヘッド４，５のバンク内側壁に導出されている。この
吸気ポート１８は、中央吸気弁開口１１ａに連なる中央
通路１８ａと、左，右吸気弁開口１１ｂ，１１ｃに連な
る左，右通路１８ｂ，１８ｃとを各吸気弁開口の直近上
流側で合流させた形状のものである。そして、前記中央
通路１８ａと左，右通路１８ｂ，１８ｃとはその外部接
続口１８ｄ付近では、図１０に示すように楕円状の連続
面をなしているが、ここから下流側へ向かうほど図１１
に示すように中央通路１８ａが左，右通路１８ｂ，１８
ｃに対して前記シリンダブロック側合面５ａ側に偏位す
るように分岐しており、前記外部接続口１８ｄ付近で前
記分岐が開始している。

【００２８】そして、前記吸気ポート１８の外部接続口
１８ｄは、シリンダヘッド５のバンク内側壁を削り込む
ことによって形成されており、この接続口１８ｄに吸気
装置１９が接続されている。また、この吸気ポート１８
における左通路１８ｂの側部には、図１０および図１１
に示すように、側壁の一部を側方へ膨出させてなる吸気
導入溝１８ｅが形成されている。この吸気導入溝１８ｅ
は、図６および図７に示す平面視において３つの通路１
８ａ〜１８ｃと同様にシリンダヘッド５のバンク内側壁
に開口され、左吸気弁開口１１ｂの近傍まで延設されて
いる。

【００２９】前記吸気装置１９は、図１に示すように、
左，右シリンダ部２ｂ，２ｃ、左，右シリンダヘッド
４，５および左，右ヘッドカバー６，７で形成されるＶ
バンク空間Ａ内を埋めるように構成されている。

【００３０】この吸気装置１９は、前記外部接続口１８
ｄに接続された左，右のバルブユニット２０，２０と、
これらのバルブユニット２０，２０どうしの間にアーチ
状に掛け渡して配設された吸気マニホールド２１と、こ
の吸気マニホールド２１の下側に吊設されたサージタン
ク２２とを備えている。前記吸気マニホールド２１は、
前記バルブユニット２０に接続された合流通路２３（図
２，図３）と、この合流通路２３の上流端部に分岐接続
され、前記サージタンク２２内に開口する長尺通路２４
および短尺通路２５を備えている。また、短尺通路２５
の分枝部には吸気通路長の切換弁２６が配設されてい
る。

【００３１】前記左，右のバルブユニット２０，２０
は、図２および図３に示すように、左，右シリンダヘッ
ド４，５の各外部接続口１８ｄ部に面一かつクランク軸
１０と平行に形成された接続合面１８ｆにボルト２７に
よって前記吸気マニホールド２１と共締めにより接続固
定されている。このバルブユニット２０は、カム軸方向
（各気筒の並列方向）に延びる角柱状のバルブボディ２
８と、このバルブボディ２８内にカム軸と平行にかつ回
動自在に挿入された弁体２９と、バルブボディ２８に取
付けられた燃料噴射弁３０とを備えている。

【００３２】前記バルブボディ２８には、各気筒毎に１
つのバルブ内吸気通路３１が前記シリンダヘッド５の各
吸気ポート１８と連続面をなす横長の楕円状に形成され
ており、このバルブ内吸気通路３１に図２および図３に
示すように前記吸気マニホールド２１の合流部２３が連
通接続されている。

【００３３】さらに、このバルブボディ２８には４つの
気筒に共通の円形の弁穴３２がカム軸方向に貫通形成さ
れている。この弁穴３２の軸線はバルブ内吸気通路３１
の底壁３１ａの内面より若干上方に位置している。ま
た、この弁穴３２の直径は、その上縁部がバルブ内吸気
通路３１の天壁３１ｂより若干下方に位置するように、
また前記底壁３１ａ内に後述する弁体２９の弁部２９ａ
を収容する半円状の溝が形成されるように設定されてい
る。

【００３４】弁体２９はバルブ内吸気通路３１を横切る
弁部２９ａが吸気通路毎に設けられて略円柱状に形成さ
れており、弁部２９ａどうしの間に小径の連結部２９ｂ
が形成されている。前記弁部２９ａは、前記弁穴３２の
内面に概ね気密に摺接しつつ回転可能に形成されてい
る。そして、この弁体２９は弁穴３２内に挿入され、両
端部が弁穴３２の両端部内に嵌合装着された軸受３３に
より回転自在に支持されている。なお、図５（ｂ）に示
すように、弁体２９を左，右に２分割すると共に、両者
を係脱自在に嵌合させ、対向軸部３４を軸受３３で支持
する構成を採ってもよい。このように構成すれば、長尺
状の弁体を焼き付き等の問題を生じることなく円滑に回
転自在に支持できる。

【００３５】ここで、前記バルブボディ２８をシリンダ
ヘッド５に固定するためのボルト２７は、前記小径の連
結部２９ｂ部分に挿通されており、これによりボルト２
７の配置位置を確保することに起因してバルブユニット
２０が大型化するのを回避している。

【００３６】また、図５（ａ）において右側に位置する
弁体２９の外方吐出端には歯車軸２９ｃが形成されてい
る。この歯車軸２９ｃには歯車３５が固着され、この歯
車３５に噛合する歯車３６を介してサーボモータ３７に
連結されている。このサーボモータ３７はバルブボディ
２８に支持固定され、図示しないコントロールユニット
からの制御信号により弁体２９の回動位置を後述する全
閉位置と全開位置との間で制御するように構成されてい
る。

【００３７】本実施例の装置では、弁体２９が全開位置
に回動されるのはエンジンが中速回転・中負荷域より高
速回転・高負荷域側で運転される場合とされ、全閉位置
に回動されるのはエンジンが低速回転・低負荷域で運転
される場合とされている。なお、このように全開位置と
全閉位置との２つの開度位置を切り換える構成を採る以
外に、全開位置と全閉位置との間でエンジン運転状態に
応じて徐々に開度を変化させる構成を採ることもでき
る。

【００３８】前記弁部２９ａには、この弁体２９が全開
位置に回動したときにバルブ内吸気通路３１の内面と連
続面をなす切欠面２９ｄが形成されており、また、この
切欠面２９ｄの裏面側に位置する外周面部分には吸気ガ
イド溝３８が形成されている。弁体２９の全開位置と
は、図３、図７および図９に示すように前記切欠面２９
ｄがバルブ内吸気通路３１の内面と連続するような開度
位置のことである。また、弁体２９の全閉位置とは、図
２、図６および図８に示すように、前記吸気ガイド溝３
８がバルブ内吸気通路３１内に臨むと共に、この吸気ガ
イド溝３８の下流縁３８ａが天壁３１ｂに接近して吸気
通路面積が減少するような開度位置のことである。な
お、弁体２９が全閉位置に回動されたときには、弁部２
９ａの外周面と天壁３１ｂとの間に図８に示すように僅
かな隙間Ｇが形成されるように構成されている。また、
この弁体２９を全開位置から全閉位置へ回動させるとき
には弁体２９を図２、図３において右回りに回すことに
よって行ない、全閉位置から全開位置に回動させるとき
には上記とは逆に左回りに回して行う。

【００３９】このように弁体２９を全閉位置に回動させ
ると、図８に示すようにバルブ内吸気通路３１は前記隙
間Ｇによって形成される空間と、吸気ガイド溝３８と天
壁３１ｂとの間の空間のみに吸気が流れるように略閉塞
される。このときに吸気が流れる空間を以下において全
閉時通気空間Ｓという。隙間Ｇが形成されていると、３
つの通路にわたっての吸気量を制御できるので、タンブ
ルおよびスワールの制御を３つの通路から気筒内に流入
した吸気によって行うことができる。なお、本実施例で
は、前記隙間Ｇによって形成される空間内にも吸気が流
れる例を示してあるが、隙間Ｇを狭めて主に吸気ガイド
溝３８と天壁３１ｂとの間の空間のみに吸気が流れる構
成することもできる。なお、隙間Ｇは、生産性を考慮す
るとある程度の寸法は確保することが望ましい。これ
は、隙間Ｇを小さくすると弁体２９における切欠面２９
ｄの上流端縁および下流端縁となる角部が尖ることにな
り、この角部分が組付け時などにバルブボディ２８に当
たると損傷される恐れがあるからである。

【００４０】前記吸気ガイド溝３８を全閉位置にある場
合に吸気通路軸線直角方向に見ると、図６に示すよう
に、その上流縁３８ｂ側はバルブ内吸気通路３１の約半
分の幅をもって弁体２９の軸方向一側（左通路１８ｂ
側）に形成され、下流縁３８ａ側ほど左通路１８ｂ側に
偏るように狭くなっている。この様子は図８に示すよう
に、吸気通路軸方向に見た場合も同様である。そして、
吸気ガイド溝３８の下流側開口の位置は、本実施例では
バルブ内吸気通路３１およびこの下流側の吸気ポート１
８を上流側から見たときに、左通路１８ｂと中央通路１
８ａとの間の隔壁３９より左通路１８ｂ側となるような
位置（図６参照）であって、しかも、吸気ポート１８に
おける前記吸気導入溝１８ｅと対向する位置に位置づけ
られている。なお、バルブボディ２８における吸気ガイ
ド溝３８の下流側開口と対応する部分には、吸気を吸気
ガイド溝３８から吸気導入溝１８ｅへ入り易くするため
に凹溝２８ａが形成されている。このため、弁体２９が
全閉になったときには、全開時にバルブ内吸気通路３１
の側壁となる部分よりも側方に通路自体も偏るようにな
る。

【００４１】すなわち、弁体２９が全閉位置に回動する
と、吸気は前記全閉時通気空間Ｓを通ることによりバル
ブ内吸気通路３１の天壁３１ｂおよび吸気ポート１８の
天壁１８ｇ側に偏って流れることになる。しかも、この
ときに全閉時通気空間Ｓを通る吸気は、前記隙間Ｇによ
って形成される空間よりも吸気ガイド溝３８と天壁３１
ｂとの間の空間の方へ多く流れるので、バルブ内吸気通
路３１中を弁体２９の軸方向に対して一方（図６、図８
において左方）に偏って流れるようになる。言い換えれ
ば、吸気ポート１８の左通路１８ｂ並びに吸気導入溝１
８ｅ側により多く吸気が流れるようになる。

【００４２】なお、本実施例では全閉状態において前記
隙間Ｇによって形成される空間内にも吸気が流れる例を
示してあるが、隙間Ｇを狭めて主に吸気ガイド溝３８と
天壁３１ｂとの間を主に吸気が流れるように構成するこ
ともできる。このように構成すると、左通路１８ｂに流
入する吸気がより一層多くなる。

【００４３】前記バルブボディ２８の前記天壁３１ｂ部
分には、図２および図３に示すように燃料噴射孔４１が
各吸気通路毎に天壁内面に開口するように形成されてい
る。この各燃料噴射孔４１に前記燃料噴射弁３０が装着
されている。なお、燃料噴射弁３０の上端にはカム軸方
向に延びる１本の共通の燃料供給レール３０ａが装着さ
れている。この燃料供給レール３０ａは前記吸気マニホ
ールド２１の合流部２３に一体形成されたボス部２３ａ
にボルト締め固定されている。

【００４４】前記燃料噴射孔４１は、側面から見ると図
２に示すように左，右の吸気弁開口１１ｂ，１１ｃを指
向している。また平面から見ると図６に示すようにバル
ブ内吸気通路３１の軸線上に位置しており、さらに左，
右の吸気弁開口１１ｂ，１１ｃに向かって円錐状に拡が
っている。燃料噴射弁３０は噴射口を２個有するタイプ
のもので、各噴射口は左，右の吸気弁開口１１ｂ，１１
ｃに向かって図６中に破線で示すようにそれぞれ円錐状
に燃料を噴射するようになっている。

【００４５】なお、前記燃料噴射弁３０は、吸気通路の
底壁側に配設してもよく、このように配設した場合に
は、吸気通路をより気筒軸側に起立させることができ、
吸気抵抗を低減できる。また、バルブボディ２８の上流
端面に気化器を接続することも可能であり、この場合に
も吸気制御弁まわりのユニット化を図ることができ、組
立性を向上できる。

【００４６】ここで本実施例では、前記バルブユニット
２０を吸気弁開口１１ａ〜１１ｃにより近接させて配置
し、バルブユニット２０により吸気流の偏流制御をより
確実にするために、以下の構成を採用している。図２に
示すように、点火プラグ４２の軸線Ｐを気筒軸線Ｈに対
してθ1 だけバンク外側（排気弁側）に傾斜させ、これ
に応じて吸気弁１２ａ，１２ｂの気筒軸線Ｈに対する角
度θ2，θ3を排気弁１４の気筒軸線Ｈに対する角度θ4
より小さくして吸気弁１２ａ，１２ｂを気筒軸線Ｈ寄り
に起立させる。この吸気弁１２ａ，１２ｂの起立配置に
より気筒軸線Ｈから排気カム軸１５までの距離はＬ1 で
あるのに対し、吸気カム軸１３までの距離はＬ2 と小さ
くする。これによりシリンダヘッド５のバンク内側の外
部接続面１８ｆを可能な限り吸気弁開口１１ａ〜１１ｃ
側に寄せて形成し、前記バルブユニット２０、ひいては
弁体２９を吸気弁開口１１ａ〜１１ｃに近接させる。

【００４７】また、上述した吸気弁１２ａ，１２ｂの起
立配置、ひいては吸気カム軸１３の気筒中心側配置によ
り、燃料噴射弁３０についてもより起立させて配置する
ことが可能となり、その結果、燃料噴射孔４１のバルブ
内吸気通路３１への開口の上流縁４１ａをより下流側に
位置させることが可能となっている。本実施例では、燃
料噴射弁３０の起立配置により、前記上流縁４１ａと前
記吸気ガイド溝３８の下流縁３８ａとの吸気通路軸方向
位置を略一致させている。これにより燃料噴射孔４１が
吸気通路内に開口していることにより、吸気流の偏流が
阻害されるのを回避している。

【００４８】ちなみに、シリンダヘッドのバンク内側壁
面部に燃料噴射弁の配置スペースが十分に確保できない
場合は、燃料噴射弁はそれだけバンク内側、すなわち吸
気通路上流側に配置せざるを得ない。このようにした場
合は、仮に弁体を下流側に配置したとしても上述した上
流縁４１ａが吸気ガイド溝３８の下流縁３８ａより上流
側に移行してしまい、この下流縁３８ａに対向する壁面
が無いこととなり、弁体２９による吸気流の偏流作用が
阻害される。

【００４９】次に、本実施例装置の動作を説明する。エ
ンジン回転数２６００ｒｐｍ以下、スロットル開度２０
％以下程度の低速回転・低負荷で吸入空気量の比較的少
ない運転域（低吸入空気量運転域）では、弁体２９は図
２、図６に示す全閉位置に回動し、また吸気通路長切換
弁２６（図１参照）は、短尺通路２５を閉じる。このと
き吸気は、サージタンク２２内から長尺通路２４を通り
バルブ内吸気通路３１、吸気ポート１８を介してシリン
ダボア２ｄ内に導入される。この場合、吸気は、弁体２
９とバルブ内吸気通路３１の天壁３１ｂとの間に形成さ
れた全閉時通気空間Ｓを通ることになり、これによって
バルブ内吸気通路３１の天壁３１ｂおよび吸気ポート１
８の天壁１８ｇ側に偏り、かつ左吸気弁開口１１ｂに連
なる左通路１８ｂ、吸気導入溝１８ｅ側に偏りつつ流
れ、主としてこの左吸気弁開口１１ｂからシリンダボア
２ｄ内に導入される。

【００５０】上述した吸気流の偏り状況を概念的に説明
すると、吸気通路の上下方向の偏りについては、図２中
に６本の矢印で示すように、全ての吸気が天壁３１ｂ，
１８ｇ側に偏って流れる。一方、吸気通路の幅方向の偏
りについては、図６中に６本の矢印で示すように、吸気
の大部分は吸気ガイド溝３８と天壁３１ｂとの間の空間
を通ることにより左通路１８ｂ並びに吸気導入溝１８ｅ
側に偏流し、一部は弁部２９ａの外周面と天壁３１ｂと
の間の空間（隙間Ｇ）を通って中央通路１８ａ、右通路
１８ｃ側に流れる。この結果、左，中央，右吸気弁開口
１１ｂ，１１ａ，１１ｃへの吸気量はそれぞれ大，小，
小の割合となる。

【００５１】このように本実施例では、吸気流を吸気通
路の天壁側に偏流させ、かつ左吸気弁開口１１ｂに偏ら
せたので、特に、左吸気弁開口１１ｂからの吸気流は、
カム軸方向に見ると、気筒中心側から縦方向に流入し、
いわゆるタンブル流の傾向を有し、かつ気筒軸方向に見
ると図６中に二点鎖線矢印ａで示すようにシリンダボア
２ｄの内周面に沿って流れ、いわゆるスワール流の傾向
を示す。このスワール流は、吸気が左吸気弁開口１１ｂ
へ吸気導入溝１８ｅからも流入することに起因してきわ
めて強く発生する。

【００５２】この結果、図２中に二点鎖線矢印ｂで示す
ように、前記左吸気弁開口１１ｂからの吸気流は右吸気
弁開口１１ｃ側ほど低くなるように斜めに流れることと
なり、したがって本実施例では、シリンダボア２ｄ内に
おいてタンブル流とスワール流とを合成したようないわ
ゆる斜めスワール流が発生する。また、このときの吸気
抵抗は、吸気ガイド溝３８が上流側から下流側へ向かう
にしたがって次第に天壁３１ｂに近づくと共に、開口幅
が上流側から下流側に向かうにしたがって次第に狭めら
れて円滑に吸気を流す構造になっているため、きわめて
小さくなる。すなわち、吸気ガイド溝３８を吸気が流れ
るときに生じる吸気騒音を低く抑えることができる。し
かも、吸気ガイド溝３８の下流側では乱気流が発生し難
く円滑に吸気が流れるので、吸気の流量をも確保するこ
とができる。

【００５３】また、前記燃料噴射弁３０からの燃料は、
図６中に破線で示すように、左，右吸気弁開口１１ｂ，
１１ｃに向けて噴射される。このため、シリンダボア２
ｄ内に導入される混合気の濃度について見ると、右，
左，中央吸気弁開口１１ｃ，１１ｂ，１１ａからの混合
気の濃度はそれぞれ大，中，小の割合となる。

【００５４】このように本実施例では、吸入空気量の比
較的少ない運転域において、シリンダボア２ｄ内に導入
される吸気流にいわゆる斜めスワールを発生させること
ができ、その結果、燃焼状態を改善できる。

【００５５】ここで、弁体２９を全閉位置に回動させた
場合、この弁体２９は吸気抵抗となることから吸気量が
不足する懸念がある。これに対して本実施例では、低速
・低負荷域では、吸気通路長の切換弁２６によって、こ
の運転域において慣性過給効果が得られる長さを有する
長尺通路２４側に切り換えられる。このため、この吸気
通路長による慣性過給効果によって、弁体２９が吸気抵
抗となることに起因して吸気量が不足するのを補うこと
ができ、必要な吸気量を確保できる。

【００５６】また、エンジン回転数が例えば２６００〜
４６００ｒｐｍで、スロットル開度が例えば４０％程度
の中速回転・中負荷域では、弁体２９は全開位置に回動
される。すなわち、図３に示すように、弁体２９におけ
る全閉時に吸気通路を塞いでいた部分が底壁３１ａ内に
没入し、切欠面２９ｄがバルブ内吸気通路３１の内面と
連続面をなすようになる。この結果、吸気通路内に抵抗
となるものが残存することがなくなり、吸気抵抗をなく
すことができて必要な吸気量が確保される。

【００５７】そして、エンジン回転数が例えば４６００
ｒｐｍ以上で、スロットル開度が略全開の高速回転・高
負荷域では、さらに前記通路長切換弁２６が短尺通路２
５を開く。これにより吸気の大部分は高速回転域におい
て慣性過給効果の得られる長さの短尺通路２５を通っ
て、残りは長尺通路２４を気筒内に導入され、高速回転
域において多量の吸気が確保される。

【００５８】また、本実施例では、吸気ポート１８を構
成する中央通路１８ａと左，右通路１８ｂ，１８ｃとの
気筒軸方向への分岐開始部より上流側にバルブユニット
２０を配設したので、特に弁体２９の構造を簡素化で
き、また弁体２９の直径を最小限にすることができる。
ちなみに、前記分岐開始部より下流側に配置した場合、
弁体の外形および切欠面形状を例えば図１１に示す通路
横断面形状に対応したものとする必要があり、その形状
がきわめて複雑になると共に、その直径が大きくなる。
これに対して、本実施例の弁体２９は単純な円柱体に単
純な楕円状の切欠面２９ｄを形成するだけでよく、形状
が簡単であり、また直径も小さくて済む。

【００５９】さらに、本実施例では点火プラグ４２を排
気側に傾斜させ、吸気弁１２ａ，１２ｂを起立させるこ
とにより吸気カム軸１３を気筒中心側に寄せて配置した
ので、シリンダヘッド４，５の吸気側にスペースが得ら
れ、バルブユニット２０を上述した分岐開始部より上流
側でかつ吸気弁開口１１ａ〜１１ｃにより近接させて配
置できる。その結果、上述のバルブ構造を簡単にしなが
ら、吸気流の制御性を向上できる。すなわち、本実施例
構造の吸気制御弁を設ける場合、弁体２９が吸気弁開口
から離れるほど天壁側への偏流が拡散してしまうが、本
実施例では前記点火プラグ４２、吸気カム軸１３等の配
置構造を採用したことにより、弁体２９を吸気弁開口に
近接させることができる。

【００６０】さらにまた、本実施例では、バルブボディ
２８、弁体２９、燃料噴射弁３０および駆動用サーボモ
ータ３７をユニット化してなるバルブユニット２０をシ
リンダヘッドの外部接続面１８ｆに取付ボルト２７で着
脱可能に装着するようにしたので、多数の気筒を有する
エンジンの場合のシリンダヘッドまわりの加工および組
立が容易である。例えば、シリンダヘッドに直接弁体を
挿入する構造を採用した場合は、重量，容積共に大きい
シリンダヘッド４，５の取り回し工数が増加することか
ら加工組立上の負担が大きくなる。これに対して、本実
施例の場合は、別の製造ラインにおいてバルブユニット
２０を加工組立するサブアッシーが可能であり、このバ
ルブユニット２０は軽量小型であるので取り回しは容易
であり、全体として見た場合、製造工数を軽減できる。

【００６１】なお、本実施例では吸気ガイド溝を３つの
吸気通路のうち側方の一方に吸気を流す構成とした例を
示したが、この吸気ガイド溝としては、両側の吸気通路
に吸気を流すように構成することもできる。この場合に
は、本実施例とは左右対称の別の吸気ガイド溝を弁体に
追加する構造になる。また、本実施例ではシリンダヘッ
ド４，５とバルブボディ２８とを別体に形成した例を示
したが、これらは一体に形成してもよい。この場合、シ
リンダヘッド４，５に弁体２９を回動自在に嵌合させる
構造になる。さらにまた、本実施例では燃料噴射装置３
０として燃料を２方向に噴射する構造のものを採用した
例を示したが、燃料噴射方向は適宜変更することができ
る。例えば３つの吸気通路の全てに１つの燃料噴射口か
ら燃料を噴射する構造のものであってもよい。

【００６２】加えて、本実施例では弁体を円柱状に形成
してバルブボディ内で回動させる構造とした例を示した
が、弁体としては図１２および図１３に示すように構成
することもできる。図１２は弁体をバルブ内吸気通路に
対して平行移動自在に構成した他の実施例を示す断面
図、図１３は弁体をバルブ内吸気通路に対して出没する
ように揺動自在に構成した他の実施例を示す断面図で、
これらの図において前記図１ないし図１１で説明したも
のと同一もしくは同等部材については、同一符号を付し
詳細な説明は省略する。

【００６３】図１２に示す弁体５１は略板状に形成さ
れ、下端に連結された駆動軸５２を不図示のアクチュエ
ータにより同図中矢印で示す方向に平行移動させること
によってバルブ内吸気通路３１を開閉する構造になって
いる。図１３に示す弁体５３も略板状に形成され、不図
示のアクチュエータによって回転駆動される支軸５４を
介してバルブボディ２８に揺動自在に枢支されている。

【００６４】前記図１２および図１３に示したように弁
体５１，５３をバルブ内吸気通路３１に突出させること
によって、吸気を天壁３１ｂ側に偏らせて流すことが可
能になる。なお、全開時には図中二点鎖線で示したよう
に各弁体５１，５３をバルブボディ２８内に没入させ
る。５５は弁体収容空間を閉塞するためのカバーであ
る。このように構成しても吸気を吸気通路の天壁側に偏
らせることができるので、気筒内にタンブルを発生させ
ることができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係るエ
ンジンの吸気制御装置は、シリンダヘッドの吸気通路に
連通するバルブ内吸気通路が形成された吸気制御弁用バ
ルブボディをシリンダヘッドに設け、前記バルブ内吸気
通路をシリンダヘッドの吸気通路の横断面形状に対応し
た形状に形成すると共に、このバルブボディに、閉状態
では前記バルブ内吸気通路の底壁を天壁側へ移動させて
吸気流を天壁側に偏らせる弁体を設け、この弁体に吸気
流を吸気カム軸の軸方向の少なくとも一方へ向ける閉状
態用吸気ガイド溝を設けたため、バルブ内吸気通路の底
壁が天壁側へ移動されると、吸気流がバルブ内吸気通路
の天壁側に偏るようになり、気筒内に気筒中心付近から
縦方向に流入し、タンブルが発生する。また、バルブ内
吸気通路の底壁が天壁側へ移動されると、吸気流がバル
ブ内吸気通路の天壁側およびカム軸方向一方に偏るよう
になる。このため、気筒内にタンブルが発生すると共
に、気筒軸回りの旋回流からなるスワールをも発生する
ことになる。したがって、エンジンの燃焼状態を良好に
できる効果がある。その上、弁体の開度に応じてタンブ
ルやスワールの発生量が増減するようになるから、タン
ブルおよびスワールの両方を簡単な構成によって同時に
制御できるという効果がある。また、弁体はバルブ内吸
気通路の底壁を天壁側へ移動させて閉状態になるので、
閉状態でも吸気抵抗は小さくなる。このため、弁体が閉
状態になっているときでも吸気抵抗が小さいので、吸気
騒音を低く抑えることができる。

【００６６】第２の発明に係るエンジンの吸気制御装置
は、第１の発明に係るエンジンの吸気制御装置におい
て、バルブボディをシリンダヘッドとは別体に形成した
ため、バルブボディおよび弁体をユニット化してなるバ
ルブユニットをシリンダヘッドに取付ける構成になるの
で、大重量，大容積のシリンダヘッドに対する吸気制御
弁配設のための機械加工を最小限にすることができる。
なお、前記バルブユニット自体は比較的軽量小型であ
り、別の製造ラインにおいていわゆるサブアッシーする
ことができるので、シリンダヘッドに直接弁体を装着す
る場合に比較して製造組立が容易である。

【００６７】

【００６８】

【００６９】第３の発明に係るエンジンの吸気制御装置
は、第１の発明または第２の発明に係るエンジンの吸気
制御装置において、吸気弁が３本設けられてシリンダヘ
ッドの吸気通路が吸気弁近傍で吸気弁毎に分岐されたエ
ンジンを採用し、吸気ガイド溝の下流端を、吸気流の上
流側から見て前記３つの吸気通路のうち吸気カム軸の軸
端側に位置する側部吸気通路と中央の吸気通路との間の
隔壁より側部吸気通路側に位置づけたため、閉状態用吸
気ガイド溝を通った吸気は主に側部吸気通路に流される
ので、気筒内にスワールが発生する傾向が大きくなる。

【００７０】第４の発明に係るエンジンの吸気制御装置
は、第１の発明ないし第３の発明のうち何れか一つのエ
ンジンの吸気制御装置において、バルブ内吸気通路およ
びシリンダヘッドの吸気通路における弁体の吸気ガイド
溝側となる側壁を、弁体が全開状態にあるときの吸気通
路より側方へ拡げたため、閉状態用吸気ガイド溝を通っ
た吸気は、吸気通路側壁の拡張部分を通って弁体が全開
状態のときの流入経路に対してより側方から側部吸気通
路に流入するので、気筒内にスワールが発生し易くな
る。

【００７１】第５の発明に係るエンジンの吸気制御装置
は、第１の発明ないし第４の発明のうち何れか一つのエ
ンジンの吸気制御装置において、弁体の吸気ガイド溝
を、上流端から下流端へ向かうにしたがって次第に幅狭
になるよう形成したため、吸気が閉状態用吸気ガイド溝
を通るときの抵抗が小さくなるので、吸気抵抗がより一
層小さくなる。このため、吸気騒音を可及的に小さく抑
えることができる。その上、閉状態用吸気ガイド溝の下
流側に乱気流が発生し難く円滑に吸気が流れるので、吸
気の流量も確保することができる。

【００７２】第６の発明に係るエンジンの吸気制御装置
は、第１の発明ないし第５の発明のうち何れ一つのエン
ジンの吸気制御装置において、弁体をその一部がバルブ
内吸気通路の底壁内に没入する略円柱状に形成してバル
ブボディにカム軸方向回りに回動自在に支持させ、この
弁体に、バルブ内吸気通路の横断面形状に対応した形状
の切欠面からなる全開用吸気ガイド溝と、吸気流をバル
ブ内吸気通路の天壁側へ偏らせる閉状態用吸気ガイド溝
とを形成したため、バルブボディに円形の弁穴を穿設し
てこの弁穴に弁体を嵌合させることによって吸気制御装
置が組立てられる。このため、製造がきわめて容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例装置を備えたエンジンの全体構成を
示す正面概略図である。

【図２】 本実施例装置の全閉状態の断面正面図であ
る。

【図３】 本実施例装置の全開状態の断面正面図であ
る。

【図４】 本実施例装置の底面図である。

【図５】 バルブユニットの側面図である。

【図６】 図２におけるVI−VI線断面図である。

【図７】 本実施例装置の全開状態を示す断面平面図で
ある。

【図８】 弁体を全閉位置に回動させた状態を示す図
で、同図は図２におけるVIII−VIII線断面図である。

【図９】 弁体を全開位置に回動させた状態を示す図
で、同図は図３におけるIX−IX線断面図である。

【図１０】 図６におけるXI−XI線断面図である。

【図１１】 図６におけるXII −XII線断面図である。

【図１２】 弁体をバルブ内吸気通路に対して平行移動
自在に構成した他の実施例を示す断面図である。

【図１３】 弁体をバルブ内吸気通路に対して出没する
ように揺動自在に構成した他の実施例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１…エンジン、２ｄ…シリンダボア、４，５…シリンダ
ヘッド、１２ａ，１２ｂ…吸気弁、１３…吸気カム軸、
１４…排気弁、１５…排気カム軸、１８…吸気ポート、
２０…バルブユニット、２８…バルブボディ、２９…弁
体、２９ａ…弁部、２９ｄ…切欠面、３０…燃料噴射
弁、３１…バルブ内吸気通路、３１ａ…底壁、３１ｂ…
天壁、３８…吸気ガイド溝、５１，５４…弁体。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドの吸気通路に連通するバ
   ルブ内吸気通路が形成された吸気制御弁用バルブボディ
   をシリンダヘッドに設け、前記バルブ内吸気通路をシリ
   ンダヘッドの吸気通路の横断面形状に対応した形状に形
   成すると共に、このバルブボディに、閉状態では前記バ
   ルブ内吸気通路の底壁を天壁側へ移動させて吸気流を天
   壁側に偏らせる弁体を設け、この弁体に吸気流を吸気カ
   ム軸の軸方向の少なくとも一方へ向ける閉状態用吸気ガ
   イド溝を設けたことを特徴とするエンジンの吸気制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジンの吸気制御装置
   において、バルブボディをシリンダヘッドとは別体に形
   成したことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のエンジン
   の吸気制御装置において、吸気弁が３本設けられてシリ
   ンダヘッドの吸気通路が吸気弁近傍で吸気弁毎に分岐さ
   れたエンジンを採用し、吸気ガイド溝の下流端を、吸気
   流の上流側から見て前記３つの吸気通路のうち吸気カム
   軸の軸端側に位置する側部吸気通路と中央の吸気通路と
   の間の隔壁より側部吸気通路側に位置づけたことを特徴
   とするエンジンの吸気制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のうち何れか一
   つのエンジンの吸気制御装置において、バルブ内吸気通
   路およびシリンダヘッドの吸気通路における弁体の吸気
   ガイド溝側となる側壁を、弁体が全開状態にあるときの
   吸気通路より側方へ拡げたことを特徴とするエンジンの
   吸気制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のうち何れか一
   つのエンジンの吸気制御装置において、弁体の吸気ガイ
   ド溝を、上流端から下流端へ向かうにしたがって次第に
   幅狭になるよう形成したことを特徴とするエンジンの吸
   気制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のうち何れか一
   つのエンジンの吸気制御装置において、弁体をその一部
   がバルブ内吸気通路の底壁内に没入する略円柱状に形成
   してバルブボディにカム軸方向回りに回動自在に支持さ
   せ、この弁体に、バルブ内吸気通路の横断面形状に対応
   した形状の切欠面からなる全開用吸気ガイド溝と、吸気
   流をバルブ内吸気通路の天壁側へ偏らせる閉状態用吸気
   ガイド溝とを形成したことを特徴とするエンジンの吸気
   制御装置。