JP3451638B2 - 機械式過給機付エンジンの掃気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、機械式過給機を備え
たエンジンにおいてシリンダ内燃焼室の排気ガスを新気
により掃気するようにした掃気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種エンジンの掃気装置と
して、例えば特開昭６１―５８９２０号公報に示される
ように、エンジンのシリンダ内燃焼室に２つの吸気弁及
び排気弁をシリンダ中心の両側にそれぞれ対向して配置
するとともに、そのシリンダ中心に対し斜めに対向する
吸／排気弁の１組を他の組よりも大径とし、これら大径
の吸／排気弁の開弁オーバーラップ期間を他の組の小径
の吸／排気弁よりも短くすることにより、エンジン低速
時に燃焼室に供給された新気の一部がそのまま排気ポー
トへ吹き抜けるのを防止しながら掃気効果を得るように
したものが知られている。

【０００３】ところで、エンジンにより駆動される機械
式過給機を備えたエンジンでは、吸気が過給機により加
圧されて供給されるので、吸／排気弁の開弁オーバーラ
ップ期間を通常のエンジンに比して大に設定すること
で、燃焼室の掃気効果を高めることができる。例えば特
開平２―１１９６４１号公報に開示されるものでは、過
給機付エンジンにおいて、吸／排気弁の一方にバルブタ
イミング可変機構を設け、このバルブタイミング可変機
構の制御によりエンジンの高負荷域で吸／排気弁の開弁
オーバーラップ期間を大きくするようにして掃気性を向
上させ、耐ノッキング性や吸気の充填効率の向上を図る
ようになされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、その反面、
吸／排気弁の開弁オーバーラップ期間が大きいので、そ
の分、上記のような新気の排気ポートへの吹抜けを有効
に禁じ得ない。特に、エンジンの低速高負荷領域では、
高速域に比べ単位時間当たりの開弁オーバーラップ期間
が相対的に大きくなるので、顕著となる。

【０００５】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、吸／排気弁を開閉駆動するカムのプロ
フィルを改良することにより、上記前者の従来技術のよ
うに２つの吸／排気弁を要する燃焼室構造に限定される
ことなく、新気吹抜けの低減と掃気性の向上との両立を
図ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、請求項１又は２の発明では、少なくともエンジンの
高負荷域で吸／排気弁の開弁期間をオーバーラップさせ
ることとし、そのオーバーラップ期間において排気弁の
開口面積が吸気弁の開口面積よりも大きくなる期間を短
くした。

【０００７】すなわち、請求項１の発明では、吸気弁に
より開閉される吸気ポートと排気弁により開閉される排
気ポートとの各々のシリンダへの開口がシリンダ中心を
挟んで対向するように配置され、かつ該吸／排気ポート
の各開口の中心線が互いに同じ方向に設定された機械式
過給機付エンジンにおいて、そのエンジンが少なくとも
高負荷域にあるときに開弁期間がオーバーラップするよ
うに上記吸／排気弁の開閉時期を設定する。

【０００８】また、吸／排気弁のカムによるリフト特性
を、上記吸気弁の開き時期の排気弁のリフト量に対し排
気弁の閉じ時期の吸気弁のリフト量が大きくなるように
設定する。さらに、上記排気弁のリフト特性を閉弁近傍
のリフト量が異なるように複数に設定し、エンジンの低
速域では上記排気弁のリフト量を小さくし、高速域では
排気弁のリフト量を大きくするように切り換える切換制
御手段を設ける。

【０００９】一方、請求項２の発明では、吸気弁のリフ
ト量が排気弁のリフト量よりも大きくなる期間を吸／排
気弁の開弁オーバーラップ期間全体の半分以上とする。

【００１０】請求項３の発明では、上記排気弁のカムリ
フト特性における閉弁近傍のランプ部の期間中に吸気弁
のリフト量が排気弁のリフト量よりも大きくなる側に変
化するように構成する。

【００１１】

【００１２】請求項４の発明では、エンジンが低負荷域
にあるとき、排気弁のカムリフト特性における閉弁近傍
のランプ部の開始時期をピストンの上死点以前とする。

【００１３】請求項５の発明では、排気ポートの開口周
縁でかつ吸気ポートの開口側に所定高さのマスク部を設
ける。

【００１４】

【作用】上記の構成により、請求項１又は２の発明で
は、エンジンが少なくとも高負荷域にあるときに吸／排
気弁の開弁期間がオーバーラップするので、このオーバ
ーラップ期間において、過給機により過給される新気を
シリンダ内に供給して、該新気によりシリンダ内の排気
ガスを十分に掃気することができる。しかも、このオー
バーラップ期間において吸気弁のリフト量が排気弁のリ
フト量よりも大きくなる期間が長いので、その間、小さ
いリフト量の排気弁により排気ポートの開口面積が吸気
ポートよりも相対的に小さくなり、吸気ポートからシリ
ンダ内に供給された新気はシリンダ内奥部に向かいその
まま短絡的に排気ポートへ流れ難くなる。よって、新気
の吹抜けの抑制と掃気性の向上とを有効に両立させるこ
とができる。そのとき、切換制御手段により排気弁のリ
フト特性がエンジン回転域に応じて切り換えられ、エン
ジンの低速域では排気弁の閉弁近傍のリフト量が小さく
なる。このため、単位時間当たりのオーバーラップ期間
が高速域に比べ相対的に長くなる低速域で、排気ポート
の開口面積を吸気ポートよりも小さくして、新気の排気
ポートへの吹抜けを抑制することができる。このとき、
吸／排気弁の大きなオーバーラップによりシリンダ内を
掃気することができる。 一方、エンジンの高速域では排
気弁の閉弁近傍のリフト量が大きくなる。このため、高
速域で掃気時間が低速域に比べ相対的に短くなっても、
掃気性を確保することができる。また、この高速域で
は、オーバーラップ期間自体が低速域に比べ相対的に短
くなるので、排気弁の閉弁近傍のリフト量が大きくなっ
ても新気吹抜けの絶対量は少なくなる。 よって、エンジ
ンの広い回転域に亘り上記新気の吹抜けの低減と掃気性
の向上との両立を図ることができる。

【００１５】請求項３の発明では、排気弁のカムリフト
特性における閉弁近傍のランプ部の期間中に吸気弁のリ
フト量が排気弁のリフト量よりも大きくなるので、オー
バーラップ期間中、吸気弁のリフト量を排気弁よりも大
きくすることを容易に達成して、新気の吹抜けの低減と
掃気性の向上との両立をより一層有効に図ることができ
る。

【００１６】

【００１７】

【００１８】請求項４の発明では、エンジンが低負荷域
にあるとき、排気弁のカムリフト特性における閉弁近傍
のランプ部の開始時期がピストンの上死点以前に設定さ
れているので、その上死点の後にピストンが下降移動し
てシリンダ内圧力が減少する状態では常にランプ部が対
応することとなり、排気弁から排出された既燃ガスのシ
リンダへの持込みを有効に低減することができる。

【００１９】請求項５の発明では、排気ポートの開口周
縁でかつ吸気ポートの開口側に所定高さのマスク部が設
けられているので、オーバーラップ期間中に吸気ポート
からシリンダ内に供給された新気がそのまま排気ポート
に流れるのをマスク部により抑制することができ、新気
の吹抜けをより一層有効に低減することができる。すな
わち、オーバーラップ期間での排気弁のリフト量が小さ
いので、マスク部の高さが低く、或いは加工誤差の関係
からマスク部と排気ポートの開口におけるバルブシート
部との間のクリアランスが大であっても、吸気ポートか
ら排気ポートに短絡的に流れる新気の流れにマスク部に
より効果的に抵抗を与えることができ、その吹抜けを抑
制できることとなる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２１】（実施例１）図３は本発明の実施例１の全
体構成を示す。１は４つのシリンダ２，２，…を有する
直列４気筒エンジンで、図２に拡大詳示するように、上
記各シリンダ２に対応するシリンダヘッド１ａの下面に
は、各々吸気弁３７によって開閉される２つの吸気ポー
ト３，３と、各々排気弁３８によって開閉される２つの
排気ポート３２，３２とが開口されている。上記吸気ポ
ート３，３の開口と排気ポート３２，３２の開口とはシ
リンダ中心Ｏを挟んで対向するようにシリンダ中心Ｏの
両側に配置され、一方の吸気ポート３の開口と一方の排
気ポート３２の開口との中心線同士、及び他方の吸気ポ
ート３の開口と他方の排気ポート３２の開口との中心線
同士はそれぞれ互いに同じ方向（図２で左右方向）に設
定されている。

【００２２】上記各吸気ポート３は吸気通路４の下流端
部分を構成するもので、該吸気通路４は、下流端が吸気
ポート３で構成される４つの独立吸気通路５，５，…
と、下流端の集合部４ａに４つの独立吸気通路５，５，
…の上流端が集合して接続された１つの集合吸気通路６
とを有し、この集合吸気通路６の上流端は吸入空気（吸
気）を清浄にするエアクリーナ７に接続されている。集
合吸気通路６にはエアクリーナ７から下流側に向かって
順に、吸入空気量を検出するエアフローメータ８と、集
合吸気通路６（吸気通路４）を絞るスロットル弁９と、
吸入空気（吸気）を圧縮して過給する過給機１０と、該
過給機１０で圧縮された空気を冷却するインタクーラ２
１とが配設されている。また、各独立吸気通路５の吸気
ポート３近傍には、燃料を噴射供給するインジェクタ２
２が配設されている。

【００２３】上記過給機１０は内部圧縮型の機械式過給
機で、ハウジング１１内に回転軸１２，１３によって支
持された雌雄のロータ１４，１５を備え、両ロータ１
４，１５は各々の回転軸１２，１３に取り付けたギヤ１
６，１７の噛合によって逆方向に回転する。一方のロー
タ１４の回転軸１２にはプーリ１８が取り付けられ、こ
のプーリ１８はエンジン１のクランク軸１ｂに取り付け
たプーリ１９に伝動ベルト２０を介して駆動連結されて
おり、エンジン１の運転によりロータ１４，１５を回転
させて、吸入空気をハウジング１１内に吸い込み、その
空気を圧縮してハウジング１１から吐出するようになっ
ている。

【００２４】上記吸気通路４の集合部４ａ（独立吸気通
路５と集合吸気通路６との接続部）にはリリーフ通路２
３の一端（上流端）が接続され、該リリーフ通路２３の
他端（下流端）は、上記スロットル弁９下流側で過給機
１０上流側の集合吸気通路６に接続されており、過給機
１０から吐出された空気（吸気）の一部を過給機１０上
流側の吸気通路４にリリーフ通路２３によってリリーフ
するようにしている。また、上記リリーフ通路２３に
は、リリーフ通路２３を開閉してリリーフ量を調整する
ことでエンジン１への過給圧を制御する過給圧コントロ
ールバルブ２４が配設されている。このコントロールバ
ルブ２４はアクチュエータ２５に駆動連結されている。
このアクチュエータ２５は、バルブ２４に連結されたダ
イアフラム２６と、このダイアフラム２６によってケー
シング２７内に区画された圧力室２８と、該圧力室２８
に縮装され、バルブ２４を閉じ方向に付勢するスプリン
グ２９とを備え、上記圧力室２８は上記吸気通路４の集
合部４ａに過給圧導入通路３０を介して連通されてい
る。そして、この過給圧導入通路３０にはデューティソ
レノイド弁３１が配設されており、このデューティソレ
ノイド弁３１の制御により圧力室２８への導入圧力を調
整して過給圧を制御し、デューティソレノイド弁３１の
開度を大きくしたときには、圧力室２８への導入圧力を
高くして過給圧コントロールバルブ２４の開度を小さく
し、リリーフ量を少なくして過給圧を高くする一方、デ
ューティソレノイド弁３１の開度を小さくしたときに
は、圧力室２８への導入圧力を低くして過給圧コントロ
ールバルブ２４の開度を大きくし、リリーフ量を多くし
て過給圧を下げるようになっている。

【００２５】一方、各シリンダ２の排気ポート３２は排
気通路３３の上流端部分を構成するもので、該排気通路
３３は、上流端が排気ポート３２で構成される４つの独
立排気通路３４，３４，…と、上流端の集合部３３ａに
４つの独立排気通路３４，３４，…の下流端が集合して
接続された１つの集合排気通路３５とからなり、この集
合排気通路３５の途中には排気ガスを清浄にする排気ガ
ス浄化装置３６が配設されている。

【００２６】上記エンジン１には、各シリンダ２の吸／
排気弁３７，３８を開閉する動弁機構３９が設けられて
いる。この動弁機構３９は、エンジン１のクランク軸１
ｂによりタイミングプーリ４０，４０及び図外のタイミ
ングベルトを介して同期して回転駆動される吸気用及び
排気用のカムシャフト４１，４２を有し、吸気用カムシ
ャフト４１には各シリンダ２の２つの吸気弁３７，３７
に対応してカム４３，４３がそれぞれ形成されており、
この各カム４３によりそれぞれロッカアーム４４を押し
て軸４５回りに揺動させ、吸気弁３７を開閉駆動する。

【００２７】一方、排気用カムシャフト４２には各シリ
ンダ２に対応して２つの第１カム４６，４６と１つの第
２カム４７とがそれぞれ形成されており、この２種類の
カム４６，４７のいずれか一方によりロッカアーム４
８，４９を押して軸５８回りに揺動させ、排気弁３８を
開閉駆動する。すなわち、上記動弁機構３９には各シリ
ンダ２毎に、カム４６，４７の使用を切り換えて排気弁
３８のリフト特性を２通りに変化させるための排気弁リ
フト切換機構５０が具備されている。図４及び図５に示
すように、上記２つの第２カム４７，４７は第１カム４
６の両側に配置されている。また、ロッカアームも上記
第１カム４６に押される第１ロッカアーム４８と、その
両側に並設され、第２カム４７，４７にそれぞれ押され
る２つの第２ロッカアーム４９，４９との３つで構成さ
れ、各第２ロッカアーム４８，４９の先端にそれぞれ排
気弁３８のバルブステム上端が当接している。

【００２８】さらに、図５に示す如く、中央の第１ロッ
カアーム４８の中間部には、カムシャフト４２と平行に
延びる貫通孔５１が形成され、この貫通孔５１には各々
第１ロッカアーム４８の側面から出没可能な１対の係合
ピン５２，５２が摺動可能に収容されている。また、両
側の第２ロッカアーム４９，４９の第１ロッカアーム４
８との対向側面には上記貫通孔５１に対応して係合穴５
３が形成され、この係合穴５３には上記第１ロッカアー
ム４８の係合ピン５２先端に当接するスプリング受け５
４が摺動可能に嵌合されている。このスプリング受け５
４は係合穴５３底部との間に縮装したスプリング５５に
よって係合ピン５２を没入させる方向に付勢され、その
ストロークエンドは第２ロッカアーム４９の側面から突
出しない位置とされている。

【００２９】また、上記第１ロッカアーム４８における
係合ピン５２背面側の貫通孔５１内に油圧を供給する油
圧供給経路５６が設けられ、図３に示す如く、この油圧
供給経路５６には電磁弁５７が配設されている。そし
て、電磁弁５７を閉じたときには、各係合ピン５２の背
面側に油圧を作用させず、その係合ピン５２をスプリン
グ５５の付勢力により押し戻して貫通孔５１内に没入さ
せ、第１ロッカアーム４８と第２ロッカアーム４９，４
９との連結を遮断することにより、排気弁３８を第２カ
ム４７で開閉駆動する。一方、電磁弁５７を開いたとき
には、各係合ピン５２の背面側に油圧を作用させ、その
係合ピン５２をスプリング５５の付勢力に抗して貫通孔
５１内から突出させて、その先端半部を第２ロッカアー
ム４９の係合穴５３に係合させ、この係合ピン５２によ
り第１ロッカアーム４８と第２ロッカアーム４９，４９
とを揺動一体に連結することにより、排気弁３８を第１
カム４６で開閉駆動するようにしている。

【００３０】この発明の特徴として、図１に示す如く、
上記動弁機構３９により、エンジン１の高負荷域を含む
全体の運転域で開弁期間がオーバーラップするように上
記吸／排気弁３７，３８の開閉時期が設定されている。
また、上記排気用カムシャフト４２の第１及び第２カム
４６，４７におけるカム山のプロフィルは、各々で排気
弁３８をリフトさせたときに少なくとも閉弁近傍のリフ
ト量が大小２通りに異なり、図１に示すように第２カム
４７による排気弁３８のリフト特性の閉弁近傍のリフト
量が、第１カム４６による同リフト特性の閉弁近傍のリ
フト量よりも小さくなるように設定されている。尚、第
１カム４６による排気弁３８のリフト特性は吸気弁３７
と同じリフト特性である。そして、上記第２カム４７に
よる排気弁３８のリフト特性により、吸気弁３７の開き
時期の排気弁３８のリフト量Ｈに対し排気弁３８の閉じ
時期の吸気弁３７のリフト量ｈが大きくなるように（ｈ
＞Ｈ）、換言すれば吸気弁３７のリフト量が排気弁３８
のリフト量よりも大きくなる期間が吸／排気弁３７，３
８の開弁オーバーラップ期間ＴOL全体の半分以上となる
ように設定されている。より具体的には、排気弁３８の
カムリフト特性における閉弁近傍のランプ部Ｒの期間中
に吸気弁３７のリフト量が排気弁３８のリフト量よりも
大きくなる側に変化するように構成され、かつ、該ラン
プ部Ｒの開始時期ｒがピストン（図示せず）の上死点Ｔ
ＤＣ以前とされている。

【００３１】上記過給圧コントロールバルブ２４、各イ
ンジェクタ２２及び電磁弁５７はコントロールユニット
６１によって制御されるようになっている。このコント
ロールユニット６１には、エンジン１のクランク軸１ｂ
の回転によりエンジン回転数を検出するエンジン回転数
センサ６３の出力信号と、上記エアフローメータ８の出
力信号とが少なくとも入力されている。

【００３２】そして、コントロールユニット６１におけ
るＣＰＵの信号処理により、エアフローメータ８からの
信号及び上記エンジン回転数センサ６３の出力信号に基
づいて燃料噴射量を設定し、各シリンダ２の吸気行程で
設定噴射量の信号をインジェクタ２２に出力して、該イ
ンジェクタ２２から吸気行程で燃料を噴射供給するよう
にしている。

【００３３】また、コントロールユニット６１には上記
ＣＰＵの信号処理機能で構成される切換制御部６４が設
けられており、この切換制御部６４により排気弁リフト
切換機構５０に対して以下の制御を行うように構成され
ている。すなわち、エンジン１の回転域に応じて排気弁
リフト切換機構５０における電磁弁５７を開閉制御し、
エンジン１の低速域では、電磁弁５７を閉じて、第１ロ
ッカアーム４８と第２ロッカアーム４９，４９との連結
を遮断することにより、排気弁３８を第２カム４７で開
閉駆動して、そのリフト特性を閉弁近傍のリフト量が小
さくなるように切り換える一方、エンジン１の高速域で
は、電磁弁５７を開弁させて、第１及び第２ロッカアー
ム４８，４９同士を一体的に連結することにより、排気
弁３８を第１カム４６で開閉駆動し、そのリフト特性を
閉弁近傍のリフト量が大きくなるように切り換える。

【００３４】次に、上記実施例の作用について説明す
る。エンジン１の運転中、排気行程の終期（吸気行程の
初期）でピストンが上死点ＴＤＣ近傍にあるとき、吸／
排気弁３７，３８の開弁がオーバーラップし、このオー
バーラップ期間ＴOLにおいて、過給機１０により過給さ
れた新気が各シリンダ２内に供給され、この新気により
シリンダ２内が十分に掃気される。

【００３５】また、これと同時に、コントロールユニッ
ト６１により電磁弁５７が開閉切換えされて排気弁リフ
ト切換機構５０が制御され、吸気弁３７とのオーバーラ
ップ期間ＴOLにおける排気弁３８のリフト特性が変化す
る。すなわち、エンジン１の低速域においては、電磁弁
５７が閉じて第１ロッカアーム４８と第２ロッカアーム
４９，４９との連結が遮断され、このことにより各シリ
ンダ２の両排気弁３８，３８が第２カム４７で開閉駆動
される。この第２カム４７による排気弁３８のリフト特
性では、図１に示すように、その閉弁近傍のランプ部Ｒ
の期間中に吸気弁３７のリフト量が排気弁３８のリフト
量よりも大きくなる側に変化して、排気弁３８のリフト
量が小さくなるように設定されているので、吸／排気弁
３７，３８の単位時間当たりのオーバーラップ期間ＴOL
が高速域に比べ相対的に長くなる低速域であっても、該
オーバーラップ期間ＴOLにおいて吸気弁３７のリフト量
が排気弁３８よりも大きくなる期間が長く、その間、排
気弁３８のリフト量が吸気弁３７よりも小さくなって排
気ポート３２の開口面積が吸気ポート３よりも相対的に
小さくなり、吸気ポート３からシリンダ２内に供給され
た新気がそのまま短絡的に排気ポート３２へは流れ難く
なって、新気の吹抜けを低減することができる。

【００３６】そのとき、上記各排気弁３８のカムリフト
特性におけるランプ部Ｒの開始時期ｒがピストンの上死
点ＴＤＣ以前に設定されているので、その上死点ＴＤＣ
の後にピストンが下がってシリンダ２内の圧力が低下す
る状態では常にランプ部Ｒが対応することとなる。その
結果、エンジン１の低負荷時に掃気不能となっても、そ
の代わり、排気弁３８からの既燃ガスの逆流を抑制する
ことができる。

【００３７】因みに、図６は実施例１の構成において、
具体的に新気の流れをその速度ベクトルで表示したもの
であり、図６（ａ）→（ｄ）に従ってクランク角が増加
している。また、図１３は排気弁３８のリフト量を大き
く設定した従来例での同特性を、また図１４はこの従来
例において吸／排気ポートの開口間にマスク部５９′を
突設した他の従来例での同特性をそれぞれ示している。
図６を図１３及び図１４と比較すると、吸気ポート３か
らシリンダ２内に供給された新気がそのまま排気ポート
３２に向かう流れが抑制され、特に、排気弁３８の下側
ではガスは排気ポート３２の開口に向かう方向とは逆の
方向に流れており、新気の吹抜けが低減されているのが
判る。

【００３８】一方、エンジン１の高速域においては、上
記電磁弁５７が開弁して第１ロッカアーム４８と第２ロ
ッカアーム４９，４９とが連結され、このことにより各
シリンダ２の両排気弁３８，３８が第１カム４６で開閉
駆動される。この第１カム４６による排気弁３８のリフ
ト特性は、図１に示すように吸気弁３７と同じリフト特
性となり、排気弁３８の閉弁近傍のリフト量が大きくな
る。このため、高速域で掃気時間が低速域に比べ相対的
に短くなっても、掃気性を確保することができる。尚、
この高速域では、オーバーラップ期間ＴOL自体が低速域
に比べ相対的に短くなるので、上記のように排気弁３８
の閉弁近傍のリフト量が大きくなっても新気吹抜けの絶
対量は少ない。

【００３９】したがって、この実施例においては、エン
ジン１の低速域から高速域までの広い回転域に亘り新気
の吹抜けの低減と掃気性の向上との両立を有効に図るこ
とができる。

【００４０】（実施例２）図７は本発明の実施例２を示
す（尚、図２と同じ部分については同じ符号を付してそ
の詳細な説明は省略する）。

【００４１】この実施例では、エンジン１のシリンダヘ
ッド１ａ下面において、各シリンダ２に対応する２つの
排気ポート３２，３２の開口部周縁でかつ吸気ポート
３，３の開口側に所定高さのマスク部５９が一体に設け
られている。

【００４２】したがって、この実施例の場合、各排気ポ
ート３２の開口周縁でかつ吸気ポート３の開口側に所定
高さのマスク部５９が設けられ、しかもオーバーラップ
期間ＴOLでの排気弁３８の閉弁近傍のリフト量が小さい
ので、上記マスク部５９の高さが低いときや、或いは加
工誤差の関係からマスク部５９と各排気ポート３２の開
口におけるバルブシート部との間のクリアランスが大き
いときであっても、オーバーラップ期間ＴOL中に吸気ポ
ート３から排気ポート３２に短絡的に流れる新気の流れ
にマスク部５９により抵抗が与えられ、新気がそのまま
排気ポート３２に流れるのを抑制することができ、新気
の吹抜けをさらに有効に低減することができる。

【００４３】図８は実施例２における新気の流れを図６
と同様に示したものであり、吸気ポート３からシリンダ
２内に供給された新気がそのまま排気ポート３２に向か
う流れがマスク部５９によって効果的に抑制されている
のが判る。

【００４４】（具体例）本発明者によれば、吸／排気弁
３７，３８のオーバーラップ期間ＴOL中の排気弁３８の
リフト特性を吸気弁３７と同等にした従来例と、排気弁
３８閉弁近傍のリフト量を小さくした本発明例とについ
て、オーバーラップ期間ＴOLにおける吹抜け新気の量及
び掃気量（シリンダ２内から排出された残留ガス量）を
具体的に測定したところ、図１０及び図１２に示す結果
が得られた。

【００４５】尚、吸／排気弁３７，３８のオーバーラッ
プ期間ＴOLは２種類であり、１つは上死点前３４°のク
ランク角で吸気弁３７が開き、上死点後１３°のクラン
ク角で排気弁３８が閉じる大オーバーラップ期間（クラ
ンク角で４７°）であり、他は上死点前１７°のクラン
ク角で吸気弁３７が開き、上死点後６．５°のクランク
角で排気弁３８が閉じる小オーバーラップ期間（クラン
ク角で２３．５°）である。大オーバーラップ期間での
吸／排気弁３７，３８のリフト特性を図９に、小オーバ
ーラップ期間での同特性を図１１（本発明例のみを示
す）にそれぞれ示す。また、測定時のエンジン回転数は
１５００rpm であり、過給機１０による過給能力は一定
である。

【００４６】この図１０及び図１２によると、本発明例
では従来例に比べ、掃気量は若干減るものの、新気の吹
抜け量を低減でき、特に大オーバーラップ期間の場合は
顕著な効果がある。また、マスク部５９を設けるもの
（本発明の実施例２）では、掃気量の増加確保及び新気
吹抜け量の低減を図ることができることが判る。

【００４７】尚、上記各実施例では、エンジン１の運転
領域全体に亘り、吸／排気弁３７，３８の開弁をオーバ
ーラップさせるようにしているが、少なくとも高負荷域
でのみオーバーラップさせるようにしてもよい。また、
排気弁３８のカムリフト特性におけるランプ部Ｒの開始
時期ｒをピストンの上死点ＴＤＣ以前とするのをエンジ
ン１の低負荷域に限定してもよい。

【００４８】また、上記実施例では、吸／排気ポート
３，３２がそれぞれ２つの場合であるが、本発明は、吸
／排気ポート３，３２をそれぞれ１つずつ備えたもの
や、吸気ポートを３つ、排気ポートを２つ備えた機械式
過給機付エンジンに対しても適用することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、吸気弁により開閉される吸気ポート及び排気弁によ
り開閉される排気ポートの各々のシリンダへの開口がシ
リンダ中心を挟んで対向するように配置され、かつ該吸
／排気ポートの各開口の中心線が互いに同じ方向に設定
された機械式過給機付エンジンにおいて、エンジンが少
なくとも高負荷域にあるときに開弁期間がオーバーラッ
プするように吸／排気弁の開閉時期を設定し、この吸／
排気弁のカムによるリフト特性を、吸気弁の開き時期の
排気弁のリフト量に対し排気弁の閉じ時期の吸気弁のリ
フト量が大きくなるように設定した。また、請求項２の
発明では、上記吸気弁のリフト量が排気弁のリフト量よ
りも大きくなる期間を吸／排気弁の開弁オーバーラップ
期間全体の半分以上とした。そして、上記排気弁のリフ
ト特性を閉弁近傍のリフト量が異なるように複数に設定
して、エンジンの低速域では上記リフト量を小さくし、
高速域ではリフト量を大きくするように切り換える構成
とした。従って、これら発明によると、オーバーラップ
期間において吸気弁のリフト量が排気弁よりも大きくな
る期間を長くして、その間、排気ポートの開口面積を吸
気ポートよりも相対的に小さくでき、吸気ポートからシ
リンダ内に供給された新気がそのまま排気ポートへ流れ
るのを抑制でき、よって吸／排気弁のリフト特性を変え
るという簡単な構成で、新気の吹抜けを良好に低減しつ
つ掃気性を向上させることができとともに、その新気の
吹抜けの低減と掃気性の向上との両立がエンジンの広い
回転域に亘り図れる。

【００５０】請求項３の発明によると、排気弁のカムリ
フト特性における閉弁近傍のランプ部の期間中に吸気弁
のリフト量が排気弁のリフト量よりも大きくなる側に変
化するようにしたことにより、オーバーラップ期間で吸
気弁のリフト量を排気弁よりも大きくすることを容易に
達成でき、新気の吹抜けの低減と掃気性の向上との両立
がより一層有効に図れる。

【００５１】

【００５２】請求項４の発明によると、エンジンが低負
荷域にあるとき、排気弁のカムリフト特性における閉弁
近傍のランプ部の開始時期をピストンの上死点以前とし
たことにより、上死点の後にピストンが下がってシリン
ダ内圧が減少するときに常にランプ部を対応させること
ができ、排出された既燃ガスのシリンダへの持込みを抑
制することができる。

【００５３】請求項５の発明によれば、排気ポートの開
口周縁で吸気ポートの開口側に所定高さのマスク部を設
けたことにより、オーバーラップ期間中に吸気ポートか
らシリンダ内に供給された新気が直接排気ポートに流れ
るのをマスクにより抑制して、新気の吹抜けをさらに有
効に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における吸／排気弁のリフト
特性を示す特性図である。

【図２】実施例１においてシリンダに開口する吸／排気
ポートの位置を示す平面図である。

【図３】エンジンの吸／排気系の全体構成図である。

【図４】排気弁リフト切換機構を模式的に示す概略正面
図である。

【図５】排気弁リフト切換機構を模式的に示す概略平面
図である。

【図６】オーバーラップ期間中の新気及び燃焼ガスの動
きを具体的に示す説明図である。

【図７】本発明の実施例２を示す図２相当図である。

【図８】実施例２を示す図６相当図である。

【図９】大オーバーラップ期間での吸／排気弁のリフト
特性を具体的に示す特性図である。

【図１０】大オーバーラップ期間での新気吹抜け量及び
掃気量を具体的に示す特性図である。

【図１１】小オーバーラップ期間での吸／排気弁のリフ
ト特性を具体的に示す特性図である。

【図１２】小オーバーラップ期間での新気吹抜け量及び
掃気量を具体的に示す特性図である。

【図１３】従来例を示す図６相当図である。

【図１４】他の従来例を示す図６相当図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ シリンダ ３ 吸気ポート １０ 過給機 ３２ 排気ポート ３７ 吸気弁 ３８ 排気弁 ４３ 吸気用カム ４６，４７ 排気用カム ５０ 排気弁リフト切換機構 ５９ マスク部 ６１ コントロールユニット ６４ 切換制御部（切換制御手段） Ｒ ランプ部 ＴOL オーバーラップ期間 Ｈ 吸気弁開き時期の排気弁リフト量 ｈ 排気弁閉じ時期の吸気弁リフト量 ｒ ランプ部の開始時期

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−119641（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−289207（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−170533（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 29/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気弁により開閉される吸気ポートと排
   気弁により開閉される排気ポートとの各々のシリンダへ
   の開口がシリンダ中心を挟んで対向するように配置さ
   れ、かつ該吸／排気ポートの各開口の中心線が互いに同
   じ方向に設定された機械式過給機付エンジンにおいて、 エンジンが少なくとも高負荷域にあるときに開弁期間が
   オーバーラップするように上記吸／排気弁の開閉時期を
   設定するとともに、 吸／排気弁のカムによるリフト特性を、上記吸気弁の開
   き時期の排気弁のリフト量に対し排気弁の閉じ時期の吸
   気弁のリフト量が大きくなるように設定し、 排気弁のリフト特性を閉弁近傍のリフト量が異なるよう
   に複数に設定し、 エンジンの低速域では上記排気弁のリフト量を小さく
   し、高速域では排気弁のリフト量を大きくするように切
   り換える切換制御手段を設けた ことを特徴とする機械式
   過給機付エンジンの掃気装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の機械式過給機付エンジン
   の掃気装置において、 吸気弁のリフト量が排気弁のリフト量よりも大きくなる
   期間を吸／排気弁の開弁オーバーラップ期間全体の半分
   以上としたことを特徴とする機械式過給機付エンジンの
   掃気装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の機械式過給機付エンジン
   の掃気装置において、 排気弁のカムリフト特性における閉弁近傍のランプ部の
   期間中に吸気弁のリフト量が排気弁のリフト量よりも大
   きくなる側に変化するように構成したことを特徴とする
   機械式過給機付エンジンの掃気装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の機械式過給機付エンジン
   の掃気装置において、 エンジンの低負荷域では、排気弁のカムリフト特性にお
   ける閉弁近傍のランプ部の開始時期をピストンの上死点
   以前としたことを特徴とする機械式過給機付エンジンの
   掃気装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の機械式過給機付エンジン
   の掃気装置において、 排気ポートの開口周縁でかつ吸気ポートの開口側に所定
   高さのマスク部を設けたことを特徴とする機械式過給機
   付エンジンの掃気装置。