JP3631770B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、第１および第２吸気弁で個別に開閉される第１および第２吸気弁口が燃焼室に臨んで設けられ、相互間に隔壁を介在させて前記両吸気弁口に個別に連なる第１および第２吸気ポートが共通の吸気通路に連通され、機関の特定運転域では、第１および第２吸気ポートへの新気流入量の相違に基づいて第１および第２吸気弁口から燃焼室に流入する混合気濃度に不均衡が生じる内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる装置は、たとえば特開平４−９４４０７号公報等により知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平４−９４４０７号公報で開示されたものでは、機関の特定運転域で一対の吸気弁のうち一方を他方よりも小さなリフト量または小さな開角で開閉作動せしめるようにしており、それにより希薄燃焼に必要なスワール流を燃焼室内で生じさせるようにしている。しかるに、両吸気ポートへの新気流入量に差が生じるのに対して、燃料噴射弁から両吸気ポートにはほぼ均等に燃料が噴射されるために、両吸気弁口から燃焼室に流入する混合気濃度に不均衡が生じる。すなわち、リフト量または開角が小さい方の吸気弁口から燃焼室内に流入する混合気の燃料濃度が濃くなり、その濃い混合気が吸入行程の途中で燃焼室内に流入するために点火プラグ近傍の燃料濃度が濃くなって、希薄燃焼時の着火性は向上するものの、排ガス性状の悪化、特にＮＯX が生成され易いという問題がある。
【０００４】
一方、実公昭５９−３３８５２号公報で開示されるように、機関の特定運転域では一対の吸気弁のうち一方のみを開閉作動せしめ、他方の吸気弁を完全に休止させることにより、燃焼室内にスワール流を生じせしめて希薄燃焼を可能とするとともに、一対の吸気ポート間を連絡孔で連通させることにより休止側の吸気ポート内に燃料液滴および混合気の淀みが生じることを防止するようにしたものもある。ところが、一方の吸気ポート側からのみ燃焼室内に混合気が供給されるようにすると、燃焼室内に強いスワール流が生じるので、燃焼室内での燃料濃度分布は半径方向外方側に向かうにつれて濃くなり、燃焼室内の略中心に在る点火プラグまわりの燃料濃度が比較的薄くなることに起因して、希薄燃焼時の着火性の低下等が生じる。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、希薄燃焼性の向上および排ガス性状の向上を図った内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、第１および第２吸気弁で個別に開閉される第１および第２吸気弁口が燃焼室に臨んで設けられ、相互間に隔壁を介在させて前記両吸気弁口に個別に連なる第１および第２吸気ポートが共通の吸気通路に連通され、両吸気ポートに向けてほぼ均等に燃料を噴射する燃料噴射弁が両吸気ポートの分岐部近傍に配設され、第１および第２吸気弁には、少なくとも機関の特定運転域ではリフト量および開角の少なくとも一方が第１吸気弁よりも小さくされた作動特性で第２吸気弁を開閉作動せしめる動弁機構が連結される内燃機関の吸気装置において、前記特定運転域で第２吸気弁の開弁期間は、主として第１吸気弁の開弁期間の前半部と重なっており、第２吸気ポートから第１吸気ポートに混合気の一部を導く連通孔が、第１および第２吸気ポート間を連通して前記隔壁に設けられることを特徴とする。
【０００７】
また請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、連通孔は、第２吸気ポートへの開口面積を第１吸気ポートへの開口面積よりも大きくして形成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、第２吸気ポートの底面に前記連通孔の底面が滑らかに連設されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、連通孔は、第２吸気ポートから第１吸気ポートに向かうにつれて燃焼室に近接する側に傾斜して形成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、第１吸気ポートは、機関の特定運転域で燃焼室内にスワールを生じさせる形状に形成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、機関の低負荷運転域で第１および第２吸気ポートへの新気流入量を不均等とする状態と、機関の高負荷運転域で両吸気ポートへの新気流入量を均等とする状態とを切換可能な切換手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
さらに請求項７記載の発明は、第１および第２吸気弁で個別に開閉される第１および第２吸気弁口が燃焼室に臨んで設けられ、相互間に隔壁を介在させて前記両吸気弁口に個別に連なる第１および第２吸気ポートが共通の吸気通路に連通され、機関の特定運転域では、第１および第２吸気ポートへの新気流入量の相違に基づいて第１および第２吸気弁口から燃焼室に流入する混合気濃度に不均衡が生じる内燃機関の吸気装置において、機関の特定運転域で混合気濃度が濃い側である第２吸気ポートから混合気濃度が薄い側である第１吸気ポートに混合気の一部を導く連通孔が、第１および第２吸気ポート間を連通して前記隔壁に設けられ、前記連通孔は、第２吸気ポートへの開口面積を第１吸気ポートへの開口面積よりも大きくして形成されることを特徴とする。
【００１３】
【実施例】
以下、図面により本発明の実施例について説明する。
【００１４】
図１ないし図７は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は内燃機関の要部縦断面図、図２はシリンダブロックおよびシリンダヘッドを透視して示す斜視図、図３は図１の３−３線断面図、図４は吸気弁および排気弁のリフト特性図、図５は燃焼室への両吸気ポートの接続状態を示す簡略化した平面図、図６は図５の６−６線に沿う第１吸気ポートの縦断面図、図７は図６の７−７線に沿う断面図である。
【００１５】
先ず図１および図２において、シリンダブロック５に設けられたシリンダ６にはピストン７が摺動可能に嵌合され、シリンダブロック５の上端に結合されるシリンダヘッド８と、前記ピストン７との間には燃焼室９が画成される。またシリンダヘッド８には、第１および第２吸気弁口１０1 ，１０2 と第１および第２排気弁口１１1 ，１１2 とが燃焼室９の天井面に臨んで設けられるとともに、燃焼室９の天井面略中心部に位置する点火プラグＰが取付けられる。一方、シリンダヘッド８には、第１吸気弁口１０1 に通じる第１吸気ポート１２1 と、第２吸気弁口１０2 に通じる第２吸気ポート１３とが相互間に隔壁１４を介在させて設けられる。而して、両吸気ポート１２1 ，１３は、吸気マニホールド１５内およびシリンダヘッド８に形成される吸気通路１６に共通に連通される。また第１および第２排気弁口１１1 ，１１2 は第１および第２排気ポート１８，１９に連なり、両排気ポート１８，１９は図示しない排気マニホールドに接続される。
【００１６】
両吸気ポート１２1 ，１３の分岐点近傍で吸気マニホールド１５には、第１および第２吸気ポート１２1 ，１３にほぼ均等に燃料を噴射するための燃料噴射弁２０が取付けられる。
【００１７】
シリンダヘッド８には、第１および第２吸気弁口１０1 ，１０2 をそれぞれ開閉可能な第１および第２吸気弁２１1 ，２１2 と、第１および第２排気弁口１１1 ，１１2 をそれぞれ開閉可能な第１および第２排気弁２２1 ，２２2 とを案内すべく、一対ずつ２組のガイド筒２３…，２４…がそれぞれ嵌合、固定されており、それらのガイド筒２３…，２４…から上方に突出した各吸気弁２１1 ，２１2 および各排気弁２２1 ，２２2 の上端にそれぞれ設けられるリテーナ２５…，２６…と、シリンダヘッド８との間には弁ばね２７…，２８…がそれぞれ縮設され、これらの弁ばね２７…，２８…により各吸気弁２１1 ，２１2 および各排気弁２２1 ，２２2 は、上方すなわち閉弁方向に付勢される。
【００１８】
両吸気弁２１1 ，２１2 には吸気側動弁機構２９1 が連結され、各排気弁２２1 ，２２2 には排気側動弁機構３０が連結される。
【００１９】
図３を併せて参照して、吸気側動弁機構２９1 は、機関のクランク軸（図示せず）から１／２の減速比で回転駆動されるカムシャフト３１と、カムシャフト３１に設けられる第１カム３２および第２カム３３と、カムシャフト３１と平行にして固定配置されるロッカシャフト３４と、第１吸気弁２１1 に連動、連結されるとともにロッカシャフト３４に枢支される第１ロッカアーム３５と、第２吸気弁２１2 に連動、連結されるとともにロッカシャフト３４に枢支される第２ロッカアーム３６と、第１および第２ロッカアーム３５，３６間に設けられる切換手段３７1 とを備える。
【００２０】
カムシャフト３１には第１吸気弁２１1 に対応した位置に第１カム３２が設けられるとともに第２吸気弁２１2 に対応した位置に第２カム３３が設けられる。第１カム３２は、ベース円部３２ａと該ベース円部３２ａから半径方向外方に突出した高位部３２ｂとを有する。また第２カム３３は、ベース円部３３ａと、該ベース円部３３ａから半径方向外方にわずかに突出する高位部３３ｂとを有するが、高位部３３ｂは、半径方向外方への突出量ならびに中心角範囲を前記第１カム３２よりも小さくするようにしてベース円部３３ａから突出される。
【００２１】
一方、ロッカシャフト３４は、カムシャフト３１よりも下方位置で、該カムシャフト３１と平行な軸線を有してシリンダヘッド８に固定的に保持される。このロッカシャフト３４には、第１吸気弁２１1 に連動、連結される第１ロッカアーム３５と、第２吸気弁２１2 に連動、連結される第２ロッカアーム３６とが相互に隣接してそれぞれ枢支される。
【００２２】
第１および第２ロッカアーム３５，３６にはタペットねじ３８がそれぞれ進退可能に螺合されており、これらのタペットねじ３８が対応する吸気弁２１1 ，２１2 の上端に当接する。したがって両吸気弁２１1 ，２１2 は両ロッカアーム３５，３６の揺動作動に応じて作動することになる。
【００２３】
切換手段３７1 は、第１ロッカアーム３５および第２ロッカアーム３６間を連結可能な切換ピストン３９と、切換ピストン３９に当接する規制部材４０と、規制部材４０を切換ピストン３９側に付勢する戻しばね４１とを備える。
【００２４】
第１ロッカアーム３５には、第２ロッカアーム３６側に開放した有底のガイド穴４２がロッカシャフト３４と平行に穿設されており、円柱状に形成された切換ピストン３９がガイド穴４２に摺動可能に嵌合され、切換ピストン３９の一端とガイド穴４２の閉塞端との間に油圧室４３が画成される。しかも第１ロッカアーム３５には油圧室４３に連通する通路４４が穿設され、ロッカシャフト３４には給油路４５が設けられる。該給油路４５は第１ロッカアーム３５の揺動状態にかかわらず通路４４を介して油圧室４３に常時連通する。
【００２５】
給油路４５は、制御弁４６を介して油圧源４７に接続されており、制御弁４６は油圧源４７からの油圧を高、低に切換えて給油路４５すなわち油圧室４３に供給可能である。
【００２６】
第２ロッカアーム３６には、前記ガイド穴４２に対応するガイド孔４８が第１ロッカアーム３５側に開放してロッカシャフト３４と平行に穿設されており、切換ピストン３９の他端に当接する円盤状の規制部材４０がガイド孔４８の一端側に摺動可能に嵌合される。このガイド孔４８の他端側には筒状の案内部材４９が挿通固定されており、該案内部材４９内に移動自在に挿通されるロッド４０ａが規制部材４０に同軸にかつ一体に設けられる。而して戻しばね４１は、案内部材４８および規制部材４０間に縮設されており、この戻しばね４１のばね力により相互に当接した前記連結ピストン３９および規制部材４０が油圧室４３側に付勢される。
【００２７】
かかる切換手段３７1 では、油圧室４３の油圧が高くなることにより、切換ピストン３９がガイド孔４８に嵌合して、両ロッカアーム３５，３６が連結される。また油圧室４３の油圧が低くなると戻しばね４１のばね力により切換ピストン３９が規制部材４０との当接面を両ロッカアーム３５，３６間に対応させる位置まで戻り、両ロッカアーム３５，３６の連結状態が解除される。
【００２８】
したがって吸気側動弁機構２９1 では、切換手段３７1 を連結解除状態としたときに、第１吸気弁２１1 が第１カム３２で定まる特性で図４の曲線ＬIAで示すように開閉作動し、第２吸気弁２１2 が第２カム３３で定まる特性、すなわち図４の曲線ＬIBで示すように、第２カム３３の高位部３３ｂに対応した吸気行程の前半部で第１吸気弁２１1 よりも小さなリフト量で開弁リフトするように（従って第２吸気弁２１ 2 の開弁期間が主として第１吸気弁２１ 1 の開弁期間の前半部と重なるように）開閉作動する。また切換手段３７1 を連結状態としたときには、第１および第２吸気弁２１1 ，２１2 がともに図４の曲線ＬIAで示すように、第１カム３２で定まる特性で開閉作動する。
【００２９】
排気側動弁機構３０は、両排気弁２２1 ，２２2 に個別に連動、連結されてロッカシャフト５０でそれぞれ枢支される一対のロッカアーム５１…がカムシャフト５３に設けられる一対のカム５２…にそれぞれ摺接されて成るものであり、両排気弁２２1 ，２２2 は、図４の曲線ＬO で示すように常時同一特性で開閉作動せしめられる。
【００３０】
ところで、切換手段３７1 における油圧室４３への油圧切換を司る制御弁４６の作動は、機関負荷に応じて制御手段５５により制御されるものであり、機関の低負荷運転域では制御弁４６が油圧室４３の油圧を低圧とするように作動せしめられ、また機関の高負荷運転域では制御弁４６が油圧室４３の油圧を高圧とするように作動せしめられる。
【００３１】
したがって機関の低負荷運転域においては、第２吸気弁２１2 が第１吸気弁２１1 よりも小さなリフト量および開角で開閉作動せしめられ、燃料噴射弁２０からは希薄燃焼に対応するだけの燃料が噴射されることになる。この際、希薄燃焼に必要なスワール流を燃焼室９内で生じさせるために、第１吸気ポート１２1 は、図５で示すようにスワールを生じさせる形状に形成される。すなわち、第１吸気ポート１２1 は、その中心線Ｃ1 が第１吸気弁口１０1 の中心に向けて直線状となるように形成される。
【００３２】
これにより機関の低負荷運転域では希薄燃焼に必要なスワール流を確実に生じさせることができるが、両吸気ポート１２1 ，１３への新気流入量に差が生じるのに対して、燃料噴射弁２０から両吸気ポート１２1 ，１３にはほぼ均等に燃料が噴射されるために、第１および第２吸気ポート１２1 ，１３間が隔絶したままでは、両吸気弁口１０1 ，１０2 から燃焼室９に流入する混合気濃度に不均衡が生じる。すなわち、リフト量または開角が小さい方である第２吸気弁口１０2 から燃焼室９内に流入する混合気の燃料濃度が濃くなり、その濃い混合気が吸入行程の途中で燃焼室９内に流入するために点火プラグＰ近傍の燃料濃度が濃くなって、希薄燃焼時の着火性は向上するものの、排ガス性状の悪化、特にＮＯX が生成され易くなる。
【００３３】
そこで、第１および第２吸気ポート１２1 ，１３間の隔壁１４に、両吸気ポート１２1 ，１３間を連通する連通孔５４が設けられる。しかも該連通孔５４は、図６および図７で示すように、第２吸気ポート１３から第１吸気ポート１２1 に向かうにつれて燃焼室９に近接する側に傾斜して形成されるとともに、機関の低負荷運転域で混合気濃度が濃い側である第２吸気ポート１３への開口面積を混合気濃度が薄い側である第１吸気ポート１２1 への開口面積よりも大きくして形成される。さらに連通孔５４の底面は第２吸気ポート１３の底面に段差なく滑らかに連設されている。
【００３４】
次にこの実施例の作用について説明すると、機関の低負荷運転域では、制御弁４６により切換手段３７1 における油圧室４３の油圧が低圧にされ、吸気側動弁機構２９1 は、第１吸気弁２１1 を第１カム３２で開閉作動せしめるとともに、第２吸気弁２１2 を第２カム３３により開閉作動せしめ、第２吸気弁２１2 の開弁リフト量および開角が第１吸気弁２１1 よりも小さくなる。この際、第１吸気ポート１２1 はスワールを生じさせる形状に形成されているので、燃焼室９内にはスワール流が生じ、希薄燃焼が可能となる。しかも隔壁１４に連通孔５４が設けられていることにより、第２吸気ポート１３側の燃料の一部が連通孔５４を経て第１吸気ポート１２1 に流入することになる。したがって第２吸気弁口１０2 から燃焼室９内に流入する混合気量が少なくなっても、第２吸気弁口１０2 からの混合気の燃料濃度が過濃となることを回避し、希薄燃焼時の着火性を維持しつつ、点火プラグＰ近傍の燃料濃度が過度に濃くなってＮＯX が生成されることを抑制することができる。
【００３５】
また連通孔５４は、第２吸気ポート１３から第１吸気ポート１２に向かうにつれて燃焼室９に近接する側に傾斜して形成されるものであるので、連通孔５４から第１吸気ポート１２1 側に流れた混合気は、第１吸気弁口１０1 から燃焼室９内に流入する混合気のスワール流生成を促進することになり、燃焼室９全体の混合気形成を良好にして燃焼性を向上することができる。
【００３６】
さらに連通孔５４の第１吸気ポート１２1 への開口面積が第２吸気ポート１３への開口面積よりも小さいことにより、連通孔５４内を流通する混合気流が第１吸気ポート１２1 に近接するにつれて増速され、これによってもスワール流生成が促進され、希薄燃焼性がより向上し、燃費の低減に寄与することができる。それに加えて、連通孔５４の第１吸気ポート１２1 への開口面積が比較的小さいことにより、連通孔５４の第１吸気弁口１０1 に向けての指向性等を考慮した配置の自由度を大きくすることができる。
【００３７】
しかも連通孔５４の底面が第２吸気ポート１３の底面に段差なく滑らかに連なることにより、第２吸気ポート１３の内面に付着した燃料を第２吸気ポート１３の底部に滞留させることなく第１吸気ポート１２1 側に確実に流すことができ、これにより両吸気ポート１２1 ，１３間の混合気濃度均等化をより促進することができる。
【００３８】
機関の高負荷運転域では、制御弁４６により切換手段３７1 の油圧室４３に高油圧を作用させ、吸気側動弁機構２９1 の両ロッカアーム３５，３６を一体的に連結する。それにより両吸気弁２１1 ，２１2 は、第１カム３２で定まる特性で開閉作動することになり、両吸気弁口１０1 ，１０2 から燃焼室９にほぼ等量の混合気が流入することになり、機関の高負荷運転域に対応した混合気濃度での燃焼により出力向上を果たすことができる。
【００３９】
図８および図９は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【００４０】
両吸気弁２１1 ，２１2 に連結される吸気側動弁機構２９2 は、第１吸気弁２１1 に連動、連結されるとともにロッカシャフト３４に枢支される第１ロッカアーム３５と、第２吸気弁２１2 に連動、連結されるとともにロッカシャフト３４に枢支される第２ロッカアーム３６と、第１および第２ロッカアーム３５，３６間でロッカシャフト３４に枢支される第３ロッカアーム５７と、各ロッカアーム３５，３６，５７に設けられる切換手段３７2 とを有する。
【００４１】
切換手段３７2 は、第１ロッカアーム３５および第３ロッカアーム５７間を連結可能な切換ピストン３９と、第３ロッカアーム５７および第２ロッカアーム３６間を連結可能な切換ピン５８と、切換ピン５８に当接する規制部材４０と、規制部材４０を切換ピストン３９側に付勢する戻しばね４１とを備える。
【００４２】
切換ピストン３９は第１ロッカアーム３５のガイド穴４２に摺動可能に嵌合される。また第３ロッカアーム５７には、ガイド穴４２に対応するガイド孔５９が両側面に開口して設けられており、一端を切換ピストン３９に当接させる切換ピン５８がガイド孔５９に摺動可能に嵌合される。また規制部材４０は、切換ピストン５８の他端に当接して第２ロッカアーム３６のガイド孔４８に摺動可能に嵌合され、戻しばね４１が案内部材４９および規制部材４０間に縮設される。
【００４３】
かかる切換手段３７2 では、油圧室４３の油圧が高くなることにより、切換ピストン３９がガイド孔５９に嵌合するとともに切換ピン５８がガイド孔４８に嵌合して、全ロッカアーム３５，５７，３６が連結される。また油圧室４３の油圧が低くなると戻しばね４１のばね力により切換ピストン３９が切換ピン５８との当接面を第１および第３ロッカアーム３５，５７間に対応させる位置まで戻るとともに切換ピン５８が規制部材４０との当接面を第３および第２ロッカアーム５７，３６間に対応させる位置まで戻り、各ロッカアーム３５，５７，３６の連結状態が解除される。
【００４４】
而して、切換手段３７2 を連結解除状態としたときに、第１ロッカアーム３５が図示しないカムにより揺動駆動されるのに伴い第１吸気弁２１1 が図９の曲線ＬICで示すように開閉作動し、また第２ロッカアーム３６が図示しないカムにより揺動駆動されるのに伴い第２吸気弁２１2 が図９の曲線ＬIDで示すように開閉作動する。すなわち第２吸気弁２１2 は、第１吸気弁２１1 よりも小さなリフト量および開角で開弁リフトするように開閉作動する。また切換手段３７2 を連結状態としたときには、第３ロッカアーム５７が図示しないカムで揺動駆動されるのに伴い両吸気弁２１1 ，２１2 がともに図９の曲線ＬIAで示すように開閉作動する。
【００４５】
この第２実施例によっても、切換手段３７2 を連結解除状態として第２吸気弁２１2 を第１吸気弁２１1 よりも小さなリフト量および開角で開閉作動する運転域で、上記第１実施例の連通孔５４（図１、図２、図５、図６および図７参照）を介して第２吸気ポート１３から第１吸気ポート１２1 に混合気を流通させることにより、第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
本発明の第３実施例として、図１０で示すように、機関の全運転領域で第１吸気弁２１1 を曲線ＬIAで示す特性で開閉作動せしめ、第２吸気弁２１2 を曲線ＬIEで示す特性で開閉作動せしめるようにした吸気側動弁機構を用いるようにしてもよい。
【００４７】
本発明の第４実施例として、図１１で示すように、中心線Ｃ2 が第１吸気弁口１０1 の中心に向かって彎曲するようにに第１吸気ポート１２2 を形成してスワールを生じさせてもよく、また本発明の第５実施例として、図１２で示すように、中心線Ｃ3 が第１吸気弁口１０1 の中心から内方側にオフセット量ΔＳだけオフセットするように第１吸気ポート１２3 を形成してスワールを生じさせるようにしてもよく、さらに本発明の第６実施例として、図１３で示すように、第１吸気ポート１２4 を螺旋状に形成することによりスワールを生じさせるようにしてもよい。
【００４８】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００４９】
たとえば、機関負荷にかかわらず両吸気弁２１1 ，２１2 を開閉作動せしめるが、機関の低負荷時には第２吸気ポート１３側への新気流入量を吸気弁以外の手段により絞るようにしたものについても本発明を適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように請求項１〜６の各発明によれば、第１および第２吸気弁で個別に開閉される第１および第２吸気弁口が燃焼室に臨んで設けられ、相互間に隔壁を介在させて前記両吸気弁口に個別に連なる第１および第２吸気ポートが共通の吸気通路に連通され、両吸気ポートに向けてほぼ均等に燃料を噴射する燃料噴射弁が両吸気ポートの分岐部近傍に配設され、第１および第２吸気弁には、少なくとも機関の特定運転域ではリフト量および開角の少なくとも一方が第１吸気弁よりも小さくされた作動特性で第２吸気弁を開閉作動せしめる動弁機構が連結される内燃機関の吸気装置において、前記特定運転域で第２吸気弁の開弁期間は、主として第１吸気弁の開弁期間の前半部と重なっており、第２吸気ポートから第１吸気ポートに混合気の一部を導く連通孔が、第１および第２吸気ポート間を連通して前記隔壁に設けられるので、第２吸気弁のリフト量および開角の少なくとも一方を第１吸気弁よりも小さくした上記特定運転域では、燃料噴射弁から第１，第２吸気ポートに向けてほぼ均等に燃料が噴射されても第１，第２吸気ポートへの新気流入量に差を生じることに因り第２吸気ポートが元々過濃となり易い上に、第２吸気弁の開弁期間が主として第１吸気弁の開弁期間の前半部と重なっていて、吸入初期（即ち燃焼室と吸気ポート間の圧力差が未だ十分に発生していない時期）に第２吸気弁が開いた際に第２吸気ポートから新気が燃焼室内に素早く流動しても慣性質量の比較的大きな燃料は燃焼室内にスムーズには吸引されない（即ち第２吸気ポート内に置き去りにされる）ことから、第１，第２吸気ポート内の混合気濃度差は拡がるばかりであって、第２吸気ポート内は益々過濃傾向となるが、本発明では、その過濃傾向にある第２吸気ポートの混合気の一部を第１吸気ポートに流通させることにより、点火プラグ近傍の混合気濃度が過濃となることを効果的に防止してＮＯX 発生量の低減を図ることができるとともに、燃焼室内でのスワール生成を促進して希薄燃焼性の向上を図り、燃費の低減に寄与することができる。
【００５１】
また特に請求項２の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、連通孔は、第２吸気ポートへの開口面積を第１吸気ポートへの開口面積よりも大きくして形成されるので、連通孔を流通する混合気流の流速を絞り効果により増大させてスワール生成をより促進させて希薄燃焼性をさらに向上させることができるとともに、連通孔の指向性等を考慮した配置の自由度を大きくすることができる。
【００５２】
また特に請求項３の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、第２吸気ポートの底面に前記連通孔の底面が滑らかに連設されるので、混合気濃度が濃くなる側である第２吸気ポート内面に付着した燃料を連通孔により第１吸気ポートに確実に導き、それにより混合気濃度の均等化をより促進することができる。
【００５３】
また特に請求項４の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、連通孔は、第２吸気ポートから第１吸気ポートに向かうにつれて燃焼室に近接する側に傾斜して形成されるので、連通孔から流入する混合気でスワール流をより強めて、希薄燃焼性をより向上することができる。
【００５４】
また特に請求項５の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、第１吸気ポートは、機関の特定運転域で燃焼室内にスワールを生じさせる形状に形成されるので、連通孔からの混合気流と相俟ってスワール流をより強め、希薄燃焼性の向上により燃費低減に一層寄与することができる。
【００５５】
また特に請求項６の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、機関の低負荷運転域で第１および第２吸気ポートへの新気流入量を不均等とする状態と、機関の高負荷運転域で両吸気ポートへの新気流入量を均等とする状態とを切換可能な切換手段を備えるので、低負荷運転域での排ガス性状および燃費の改善と、高負荷運転域での出力向上とをともに図ることができる。
【００５６】
さらに請求項７の発明によれば、第１および第２吸気弁で個別に開閉される第１および第２吸気弁口が燃焼室に臨んで設けられ、相互間に隔壁を介在させて前記両吸気弁口に個別に連なる第１および第２吸気ポートが共通の吸気通路に連通され、機関の特定運転域では、第１および第２吸気ポートへの新気流入量の相違に基づいて第１および第２吸気弁口から燃焼室に流入する混合気濃度に不均衡が生じる内燃機関の吸気装置において、機関の特定運転域で混合気濃度が濃い側である第２吸気ポートから混合気濃度が薄い側である第１吸気ポートに混合気の一部を導く連通孔が、第１および第２吸気ポート間を連通して前記隔壁に設けられるので、機関の特定運転域で混合気濃度が濃くなる第２吸気ポートから混合気濃度が薄くなる第１吸気ポートに混合気の一部を流通させることにより、点火プラグ近傍の混合気濃度が過濃となることを防止してＮＯX 発生量の低減を図ることができるとともに、燃焼室内でのスワール生成を促進して希薄燃焼性の向上を図り、燃費の低減に寄与することができる。その上、前記連通孔は、第２吸気ポートへの開口面積を第１吸気ポートへの開口面積よりも大きくして形成されるので、連通孔を流通する混合気流の流速を絞り効果により増大させてスワール生成をより促進させて希薄燃焼性をさらに向上させることができるとともに、連通孔の指向性等を考慮した配置の自由度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の内燃機関の要部縦断面図である。
【図２】シリンダブロックおよびシリンダヘッドを透視して示す斜視図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】吸気弁および排気弁のリフト特性図である。
【図５】燃焼室への両吸気ポートの接続状態を示す簡略化した平面図である。
【図６】図５の６−６線に沿う第１吸気ポートの縦断面図である。
【図７】図６の７−７線に沿う断面図である。
【図８】第２実施例の図３に対応する断面図である。
【図９】吸気弁および排気弁のリフト特性図である。
【図１０】第３実施例における吸気弁および排気弁のリフト特性図である。
【図１１】第４実施例の図５に対応する平面図である。
【図１２】第５実施例の図５に対応する平面図である。
【図１３】第６実施例の図５に対応する平面図である。
【符号の説明】
９・・・燃焼室
１０1 ・・・第１吸気弁口
１０2 ・・・第２吸気弁口
１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ・・・第１吸気ポート
１３・・・第２吸気ポート
１４・・・隔壁
１６・・・吸気通路
２０・・・燃料噴射弁
２１1 ・・・第１吸気弁
２１2 ・・・第２吸気弁
２９1 ，２９2 ・・・動弁機構
３７1 ，３７2 ・・・切換手段
５４・・・連通孔
【産業上の利用分野】
本発明は、第１および第２吸気弁で個別に開閉される第１および第２吸気弁口が燃焼室に臨んで設けられ、相互間に隔壁を介在させて前記両吸気弁口に個別に連なる第１および第２吸気ポートが共通の吸気通路に連通され、機関の特定運転域では、第１および第２吸気ポートへの新気流入量の相違に基づいて第１および第２吸気弁口から燃焼室に流入する混合気濃度に不均衡が生じる内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる装置は、たとえば特開平４−９４４０７号公報等により知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平４−９４４０７号公報で開示されたものでは、機関の特定運転域で一対の吸気弁のうち一方を他方よりも小さなリフト量または小さな開角で開閉作動せしめるようにしており、それにより希薄燃焼に必要なスワール流を燃焼室内で生じさせるようにしている。しかるに、両吸気ポートへの新気流入量に差が生じるのに対して、燃料噴射弁から両吸気ポートにはほぼ均等に燃料が噴射されるために、両吸気弁口から燃焼室に流入する混合気濃度に不均衡が生じる。すなわち、リフト量または開角が小さい方の吸気弁口から燃焼室内に流入する混合気の燃料濃度が濃くなり、その濃い混合気が吸入行程の途中で燃焼室内に流入するために点火プラグ近傍の燃料濃度が濃くなって、希薄燃焼時の着火性は向上するものの、排ガス性状の悪化、特にＮＯX が生成され易いという問題がある。
【０００４】
一方、実公昭５９−３３８５２号公報で開示されるように、機関の特定運転域では一対の吸気弁のうち一方のみを開閉作動せしめ、他方の吸気弁を完全に休止させることにより、燃焼室内にスワール流を生じせしめて希薄燃焼を可能とするとともに、一対の吸気ポート間を連絡孔で連通させることにより休止側の吸気ポート内に燃料液滴および混合気の淀みが生じることを防止するようにしたものもある。ところが、一方の吸気ポート側からのみ燃焼室内に混合気が供給されるようにすると、燃焼室内に強いスワール流が生じるので、燃焼室内での燃料濃度分布は半径方向外方側に向かうにつれて濃くなり、燃焼室内の略中心に在る点火プラグまわりの燃料濃度が比較的薄くなることに起因して、希薄燃焼時の着火性の低下等が生じる。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、希薄燃焼性の向上および排ガス性状の向上を図った内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、第１および第２吸気弁で個別に開閉される第１および第２吸気弁口が燃焼室に臨んで設けられ、相互間に隔壁を介在させて前記両吸気弁口に個別に連なる第１および第２吸気ポートが共通の吸気通路に連通され、両吸気ポートに向けてほぼ均等に燃料を噴射する燃料噴射弁が両吸気ポートの分岐部近傍に配設され、第１および第２吸気弁には、少なくとも機関の特定運転域ではリフト量および開角の少なくとも一方が第１吸気弁よりも小さくされた作動特性で第２吸気弁を開閉作動せしめる動弁機構が連結される内燃機関の吸気装置において、前記特定運転域で第２吸気弁の開弁期間は、主として第１吸気弁の開弁期間の前半部と重なっており、第２吸気ポートから第１吸気ポートに混合気の一部を導く連通孔が、第１および第２吸気ポート間を連通して前記隔壁に設けられることを特徴とする。
【０００７】
また請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、連通孔は、第２吸気ポートへの開口面積を第１吸気ポートへの開口面積よりも大きくして形成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、第２吸気ポートの底面に前記連通孔の底面が滑らかに連設されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、連通孔は、第２吸気ポートから第１吸気ポートに向かうにつれて燃焼室に近接する側に傾斜して形成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、第１吸気ポートは、機関の特定運転域で燃焼室内にスワールを生じさせる形状に形成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、機関の低負荷運転域で第１および第２吸気ポートへの新気流入量を不均等とする状態と、機関の高負荷運転域で両吸気ポートへの新気流入量を均等とする状態とを切換可能な切換手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
さらに請求項７記載の発明は、第１および第２吸気弁で個別に開閉される第１および第２吸気弁口が燃焼室に臨んで設けられ、相互間に隔壁を介在させて前記両吸気弁口に個別に連なる第１および第２吸気ポートが共通の吸気通路に連通され、機関の特定運転域では、第１および第２吸気ポートへの新気流入量の相違に基づいて第１および第２吸気弁口から燃焼室に流入する混合気濃度に不均衡が生じる内燃機関の吸気装置において、機関の特定運転域で混合気濃度が濃い側である第２吸気ポートから混合気濃度が薄い側である第１吸気ポートに混合気の一部を導く連通孔が、第１および第２吸気ポート間を連通して前記隔壁に設けられ、前記連通孔は、第２吸気ポートへの開口面積を第１吸気ポートへの開口面積よりも大きくして形成されることを特徴とする。
【００１３】
【実施例】
以下、図面により本発明の実施例について説明する。
【００１４】
図１ないし図７は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は内燃機関の要部縦断面図、図２はシリンダブロックおよびシリンダヘッドを透視して示す斜視図、図３は図１の３−３線断面図、図４は吸気弁および排気弁のリフト特性図、図５は燃焼室への両吸気ポートの接続状態を示す簡略化した平面図、図６は図５の６−６線に沿う第１吸気ポートの縦断面図、図７は図６の７−７線に沿う断面図である。
【００１５】
先ず図１および図２において、シリンダブロック５に設けられたシリンダ６にはピストン７が摺動可能に嵌合され、シリンダブロック５の上端に結合されるシリンダヘッド８と、前記ピストン７との間には燃焼室９が画成される。またシリンダヘッド８には、第１および第２吸気弁口１０1 ，１０2 と第１および第２排気弁口１１1 ，１１2 とが燃焼室９の天井面に臨んで設けられるとともに、燃焼室９の天井面略中心部に位置する点火プラグＰが取付けられる。一方、シリンダヘッド８には、第１吸気弁口１０1 に通じる第１吸気ポート１２1 と、第２吸気弁口１０2 に通じる第２吸気ポート１３とが相互間に隔壁１４を介在させて設けられる。而して、両吸気ポート１２1 ，１３は、吸気マニホールド１５内およびシリンダヘッド８に形成される吸気通路１６に共通に連通される。また第１および第２排気弁口１１1 ，１１2 は第１および第２排気ポート１８，１９に連なり、両排気ポート１８，１９は図示しない排気マニホールドに接続される。
【００１６】
両吸気ポート１２1 ，１３の分岐点近傍で吸気マニホールド１５には、第１および第２吸気ポート１２1 ，１３にほぼ均等に燃料を噴射するための燃料噴射弁２０が取付けられる。
【００１７】
シリンダヘッド８には、第１および第２吸気弁口１０1 ，１０2 をそれぞれ開閉可能な第１および第２吸気弁２１1 ，２１2 と、第１および第２排気弁口１１1 ，１１2 をそれぞれ開閉可能な第１および第２排気弁２２1 ，２２2 とを案内すべく、一対ずつ２組のガイド筒２３…，２４…がそれぞれ嵌合、固定されており、それらのガイド筒２３…，２４…から上方に突出した各吸気弁２１1 ，２１2 および各排気弁２２1 ，２２2 の上端にそれぞれ設けられるリテーナ２５…，２６…と、シリンダヘッド８との間には弁ばね２７…，２８…がそれぞれ縮設され、これらの弁ばね２７…，２８…により各吸気弁２１1 ，２１2 および各排気弁２２1 ，２２2 は、上方すなわち閉弁方向に付勢される。
【００１８】
両吸気弁２１1 ，２１2 には吸気側動弁機構２９1 が連結され、各排気弁２２1 ，２２2 には排気側動弁機構３０が連結される。
【００１９】
図３を併せて参照して、吸気側動弁機構２９1 は、機関のクランク軸（図示せず）から１／２の減速比で回転駆動されるカムシャフト３１と、カムシャフト３１に設けられる第１カム３２および第２カム３３と、カムシャフト３１と平行にして固定配置されるロッカシャフト３４と、第１吸気弁２１1 に連動、連結されるとともにロッカシャフト３４に枢支される第１ロッカアーム３５と、第２吸気弁２１2 に連動、連結されるとともにロッカシャフト３４に枢支される第２ロッカアーム３６と、第１および第２ロッカアーム３５，３６間に設けられる切換手段３７1 とを備える。
【００２０】
カムシャフト３１には第１吸気弁２１1 に対応した位置に第１カム３２が設けられるとともに第２吸気弁２１2 に対応した位置に第２カム３３が設けられる。第１カム３２は、ベース円部３２ａと該ベース円部３２ａから半径方向外方に突出した高位部３２ｂとを有する。また第２カム３３は、ベース円部３３ａと、該ベース円部３３ａから半径方向外方にわずかに突出する高位部３３ｂとを有するが、高位部３３ｂは、半径方向外方への突出量ならびに中心角範囲を前記第１カム３２よりも小さくするようにしてベース円部３３ａから突出される。
【００２１】
一方、ロッカシャフト３４は、カムシャフト３１よりも下方位置で、該カムシャフト３１と平行な軸線を有してシリンダヘッド８に固定的に保持される。このロッカシャフト３４には、第１吸気弁２１1 に連動、連結される第１ロッカアーム３５と、第２吸気弁２１2 に連動、連結される第２ロッカアーム３６とが相互に隣接してそれぞれ枢支される。
【００２２】
第１および第２ロッカアーム３５，３６にはタペットねじ３８がそれぞれ進退可能に螺合されており、これらのタペットねじ３８が対応する吸気弁２１1 ，２１2 の上端に当接する。したがって両吸気弁２１1 ，２１2 は両ロッカアーム３５，３６の揺動作動に応じて作動することになる。
【００２３】
切換手段３７1 は、第１ロッカアーム３５および第２ロッカアーム３６間を連結可能な切換ピストン３９と、切換ピストン３９に当接する規制部材４０と、規制部材４０を切換ピストン３９側に付勢する戻しばね４１とを備える。
【００２４】
第１ロッカアーム３５には、第２ロッカアーム３６側に開放した有底のガイド穴４２がロッカシャフト３４と平行に穿設されており、円柱状に形成された切換ピストン３９がガイド穴４２に摺動可能に嵌合され、切換ピストン３９の一端とガイド穴４２の閉塞端との間に油圧室４３が画成される。しかも第１ロッカアーム３５には油圧室４３に連通する通路４４が穿設され、ロッカシャフト３４には給油路４５が設けられる。該給油路４５は第１ロッカアーム３５の揺動状態にかかわらず通路４４を介して油圧室４３に常時連通する。
【００２５】
給油路４５は、制御弁４６を介して油圧源４７に接続されており、制御弁４６は油圧源４７からの油圧を高、低に切換えて給油路４５すなわち油圧室４３に供給可能である。
【００２６】
第２ロッカアーム３６には、前記ガイド穴４２に対応するガイド孔４８が第１ロッカアーム３５側に開放してロッカシャフト３４と平行に穿設されており、切換ピストン３９の他端に当接する円盤状の規制部材４０がガイド孔４８の一端側に摺動可能に嵌合される。このガイド孔４８の他端側には筒状の案内部材４９が挿通固定されており、該案内部材４９内に移動自在に挿通されるロッド４０ａが規制部材４０に同軸にかつ一体に設けられる。而して戻しばね４１は、案内部材４８および規制部材４０間に縮設されており、この戻しばね４１のばね力により相互に当接した前記連結ピストン３９および規制部材４０が油圧室４３側に付勢される。
【００２７】
かかる切換手段３７1 では、油圧室４３の油圧が高くなることにより、切換ピストン３９がガイド孔４８に嵌合して、両ロッカアーム３５，３６が連結される。また油圧室４３の油圧が低くなると戻しばね４１のばね力により切換ピストン３９が規制部材４０との当接面を両ロッカアーム３５，３６間に対応させる位置まで戻り、両ロッカアーム３５，３６の連結状態が解除される。
【００２８】
したがって吸気側動弁機構２９1 では、切換手段３７1 を連結解除状態としたときに、第１吸気弁２１1 が第１カム３２で定まる特性で図４の曲線ＬIAで示すように開閉作動し、第２吸気弁２１2 が第２カム３３で定まる特性、すなわち図４の曲線ＬIBで示すように、第２カム３３の高位部３３ｂに対応した吸気行程の前半部で第１吸気弁２１1 よりも小さなリフト量で開弁リフトするように（従って第２吸気弁２１ 2 の開弁期間が主として第１吸気弁２１ 1 の開弁期間の前半部と重なるように）開閉作動する。また切換手段３７1 を連結状態としたときには、第１および第２吸気弁２１1 ，２１2 がともに図４の曲線ＬIAで示すように、第１カム３２で定まる特性で開閉作動する。
【００２９】
排気側動弁機構３０は、両排気弁２２1 ，２２2 に個別に連動、連結されてロッカシャフト５０でそれぞれ枢支される一対のロッカアーム５１…がカムシャフト５３に設けられる一対のカム５２…にそれぞれ摺接されて成るものであり、両排気弁２２1 ，２２2 は、図４の曲線ＬO で示すように常時同一特性で開閉作動せしめられる。
【００３０】
ところで、切換手段３７1 における油圧室４３への油圧切換を司る制御弁４６の作動は、機関負荷に応じて制御手段５５により制御されるものであり、機関の低負荷運転域では制御弁４６が油圧室４３の油圧を低圧とするように作動せしめられ、また機関の高負荷運転域では制御弁４６が油圧室４３の油圧を高圧とするように作動せしめられる。
【００３１】
したがって機関の低負荷運転域においては、第２吸気弁２１2 が第１吸気弁２１1 よりも小さなリフト量および開角で開閉作動せしめられ、燃料噴射弁２０からは希薄燃焼に対応するだけの燃料が噴射されることになる。この際、希薄燃焼に必要なスワール流を燃焼室９内で生じさせるために、第１吸気ポート１２1 は、図５で示すようにスワールを生じさせる形状に形成される。すなわち、第１吸気ポート１２1 は、その中心線Ｃ1 が第１吸気弁口１０1 の中心に向けて直線状となるように形成される。
【００３２】
これにより機関の低負荷運転域では希薄燃焼に必要なスワール流を確実に生じさせることができるが、両吸気ポート１２1 ，１３への新気流入量に差が生じるのに対して、燃料噴射弁２０から両吸気ポート１２1 ，１３にはほぼ均等に燃料が噴射されるために、第１および第２吸気ポート１２1 ，１３間が隔絶したままでは、両吸気弁口１０1 ，１０2 から燃焼室９に流入する混合気濃度に不均衡が生じる。すなわち、リフト量または開角が小さい方である第２吸気弁口１０2 から燃焼室９内に流入する混合気の燃料濃度が濃くなり、その濃い混合気が吸入行程の途中で燃焼室９内に流入するために点火プラグＰ近傍の燃料濃度が濃くなって、希薄燃焼時の着火性は向上するものの、排ガス性状の悪化、特にＮＯX が生成され易くなる。
【００３３】
そこで、第１および第２吸気ポート１２1 ，１３間の隔壁１４に、両吸気ポート１２1 ，１３間を連通する連通孔５４が設けられる。しかも該連通孔５４は、図６および図７で示すように、第２吸気ポート１３から第１吸気ポート１２1 に向かうにつれて燃焼室９に近接する側に傾斜して形成されるとともに、機関の低負荷運転域で混合気濃度が濃い側である第２吸気ポート１３への開口面積を混合気濃度が薄い側である第１吸気ポート１２1 への開口面積よりも大きくして形成される。さらに連通孔５４の底面は第２吸気ポート１３の底面に段差なく滑らかに連設されている。
【００３４】
次にこの実施例の作用について説明すると、機関の低負荷運転域では、制御弁４６により切換手段３７1 における油圧室４３の油圧が低圧にされ、吸気側動弁機構２９1 は、第１吸気弁２１1 を第１カム３２で開閉作動せしめるとともに、第２吸気弁２１2 を第２カム３３により開閉作動せしめ、第２吸気弁２１2 の開弁リフト量および開角が第１吸気弁２１1 よりも小さくなる。この際、第１吸気ポート１２1 はスワールを生じさせる形状に形成されているので、燃焼室９内にはスワール流が生じ、希薄燃焼が可能となる。しかも隔壁１４に連通孔５４が設けられていることにより、第２吸気ポート１３側の燃料の一部が連通孔５４を経て第１吸気ポート１２1 に流入することになる。したがって第２吸気弁口１０2 から燃焼室９内に流入する混合気量が少なくなっても、第２吸気弁口１０2 からの混合気の燃料濃度が過濃となることを回避し、希薄燃焼時の着火性を維持しつつ、点火プラグＰ近傍の燃料濃度が過度に濃くなってＮＯX が生成されることを抑制することができる。
【００３５】
また連通孔５４は、第２吸気ポート１３から第１吸気ポート１２に向かうにつれて燃焼室９に近接する側に傾斜して形成されるものであるので、連通孔５４から第１吸気ポート１２1 側に流れた混合気は、第１吸気弁口１０1 から燃焼室９内に流入する混合気のスワール流生成を促進することになり、燃焼室９全体の混合気形成を良好にして燃焼性を向上することができる。
【００３６】
さらに連通孔５４の第１吸気ポート１２1 への開口面積が第２吸気ポート１３への開口面積よりも小さいことにより、連通孔５４内を流通する混合気流が第１吸気ポート１２1 に近接するにつれて増速され、これによってもスワール流生成が促進され、希薄燃焼性がより向上し、燃費の低減に寄与することができる。それに加えて、連通孔５４の第１吸気ポート１２1 への開口面積が比較的小さいことにより、連通孔５４の第１吸気弁口１０1 に向けての指向性等を考慮した配置の自由度を大きくすることができる。
【００３７】
しかも連通孔５４の底面が第２吸気ポート１３の底面に段差なく滑らかに連なることにより、第２吸気ポート１３の内面に付着した燃料を第２吸気ポート１３の底部に滞留させることなく第１吸気ポート１２1 側に確実に流すことができ、これにより両吸気ポート１２1 ，１３間の混合気濃度均等化をより促進することができる。
【００３８】
機関の高負荷運転域では、制御弁４６により切換手段３７1 の油圧室４３に高油圧を作用させ、吸気側動弁機構２９1 の両ロッカアーム３５，３６を一体的に連結する。それにより両吸気弁２１1 ，２１2 は、第１カム３２で定まる特性で開閉作動することになり、両吸気弁口１０1 ，１０2 から燃焼室９にほぼ等量の混合気が流入することになり、機関の高負荷運転域に対応した混合気濃度での燃焼により出力向上を果たすことができる。
【００３９】
図８および図９は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【００４０】
両吸気弁２１1 ，２１2 に連結される吸気側動弁機構２９2 は、第１吸気弁２１1 に連動、連結されるとともにロッカシャフト３４に枢支される第１ロッカアーム３５と、第２吸気弁２１2 に連動、連結されるとともにロッカシャフト３４に枢支される第２ロッカアーム３６と、第１および第２ロッカアーム３５，３６間でロッカシャフト３４に枢支される第３ロッカアーム５７と、各ロッカアーム３５，３６，５７に設けられる切換手段３７2 とを有する。
【００４１】
切換手段３７2 は、第１ロッカアーム３５および第３ロッカアーム５７間を連結可能な切換ピストン３９と、第３ロッカアーム５７および第２ロッカアーム３６間を連結可能な切換ピン５８と、切換ピン５８に当接する規制部材４０と、規制部材４０を切換ピストン３９側に付勢する戻しばね４１とを備える。
【００４２】
切換ピストン３９は第１ロッカアーム３５のガイド穴４２に摺動可能に嵌合される。また第３ロッカアーム５７には、ガイド穴４２に対応するガイド孔５９が両側面に開口して設けられており、一端を切換ピストン３９に当接させる切換ピン５８がガイド孔５９に摺動可能に嵌合される。また規制部材４０は、切換ピストン５８の他端に当接して第２ロッカアーム３６のガイド孔４８に摺動可能に嵌合され、戻しばね４１が案内部材４９および規制部材４０間に縮設される。
【００４３】
かかる切換手段３７2 では、油圧室４３の油圧が高くなることにより、切換ピストン３９がガイド孔５９に嵌合するとともに切換ピン５８がガイド孔４８に嵌合して、全ロッカアーム３５，５７，３６が連結される。また油圧室４３の油圧が低くなると戻しばね４１のばね力により切換ピストン３９が切換ピン５８との当接面を第１および第３ロッカアーム３５，５７間に対応させる位置まで戻るとともに切換ピン５８が規制部材４０との当接面を第３および第２ロッカアーム５７，３６間に対応させる位置まで戻り、各ロッカアーム３５，５７，３６の連結状態が解除される。
【００４４】
而して、切換手段３７2 を連結解除状態としたときに、第１ロッカアーム３５が図示しないカムにより揺動駆動されるのに伴い第１吸気弁２１1 が図９の曲線ＬICで示すように開閉作動し、また第２ロッカアーム３６が図示しないカムにより揺動駆動されるのに伴い第２吸気弁２１2 が図９の曲線ＬIDで示すように開閉作動する。すなわち第２吸気弁２１2 は、第１吸気弁２１1 よりも小さなリフト量および開角で開弁リフトするように開閉作動する。また切換手段３７2 を連結状態としたときには、第３ロッカアーム５７が図示しないカムで揺動駆動されるのに伴い両吸気弁２１1 ，２１2 がともに図９の曲線ＬIAで示すように開閉作動する。
【００４５】
この第２実施例によっても、切換手段３７2 を連結解除状態として第２吸気弁２１2 を第１吸気弁２１1 よりも小さなリフト量および開角で開閉作動する運転域で、上記第１実施例の連通孔５４（図１、図２、図５、図６および図７参照）を介して第２吸気ポート１３から第１吸気ポート１２1 に混合気を流通させることにより、第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
本発明の第３実施例として、図１０で示すように、機関の全運転領域で第１吸気弁２１1 を曲線ＬIAで示す特性で開閉作動せしめ、第２吸気弁２１2 を曲線ＬIEで示す特性で開閉作動せしめるようにした吸気側動弁機構を用いるようにしてもよい。
【００４７】
本発明の第４実施例として、図１１で示すように、中心線Ｃ2 が第１吸気弁口１０1 の中心に向かって彎曲するようにに第１吸気ポート１２2 を形成してスワールを生じさせてもよく、また本発明の第５実施例として、図１２で示すように、中心線Ｃ3 が第１吸気弁口１０1 の中心から内方側にオフセット量ΔＳだけオフセットするように第１吸気ポート１２3 を形成してスワールを生じさせるようにしてもよく、さらに本発明の第６実施例として、図１３で示すように、第１吸気ポート１２4 を螺旋状に形成することによりスワールを生じさせるようにしてもよい。
【００４８】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００４９】
たとえば、機関負荷にかかわらず両吸気弁２１1 ，２１2 を開閉作動せしめるが、機関の低負荷時には第２吸気ポート１３側への新気流入量を吸気弁以外の手段により絞るようにしたものについても本発明を適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように請求項１〜６の各発明によれば、第１および第２吸気弁で個別に開閉される第１および第２吸気弁口が燃焼室に臨んで設けられ、相互間に隔壁を介在させて前記両吸気弁口に個別に連なる第１および第２吸気ポートが共通の吸気通路に連通され、両吸気ポートに向けてほぼ均等に燃料を噴射する燃料噴射弁が両吸気ポートの分岐部近傍に配設され、第１および第２吸気弁には、少なくとも機関の特定運転域ではリフト量および開角の少なくとも一方が第１吸気弁よりも小さくされた作動特性で第２吸気弁を開閉作動せしめる動弁機構が連結される内燃機関の吸気装置において、前記特定運転域で第２吸気弁の開弁期間は、主として第１吸気弁の開弁期間の前半部と重なっており、第２吸気ポートから第１吸気ポートに混合気の一部を導く連通孔が、第１および第２吸気ポート間を連通して前記隔壁に設けられるので、第２吸気弁のリフト量および開角の少なくとも一方を第１吸気弁よりも小さくした上記特定運転域では、燃料噴射弁から第１，第２吸気ポートに向けてほぼ均等に燃料が噴射されても第１，第２吸気ポートへの新気流入量に差を生じることに因り第２吸気ポートが元々過濃となり易い上に、第２吸気弁の開弁期間が主として第１吸気弁の開弁期間の前半部と重なっていて、吸入初期（即ち燃焼室と吸気ポート間の圧力差が未だ十分に発生していない時期）に第２吸気弁が開いた際に第２吸気ポートから新気が燃焼室内に素早く流動しても慣性質量の比較的大きな燃料は燃焼室内にスムーズには吸引されない（即ち第２吸気ポート内に置き去りにされる）ことから、第１，第２吸気ポート内の混合気濃度差は拡がるばかりであって、第２吸気ポート内は益々過濃傾向となるが、本発明では、その過濃傾向にある第２吸気ポートの混合気の一部を第１吸気ポートに流通させることにより、点火プラグ近傍の混合気濃度が過濃となることを効果的に防止してＮＯX 発生量の低減を図ることができるとともに、燃焼室内でのスワール生成を促進して希薄燃焼性の向上を図り、燃費の低減に寄与することができる。
【００５１】
また特に請求項２の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、連通孔は、第２吸気ポートへの開口面積を第１吸気ポートへの開口面積よりも大きくして形成されるので、連通孔を流通する混合気流の流速を絞り効果により増大させてスワール生成をより促進させて希薄燃焼性をさらに向上させることができるとともに、連通孔の指向性等を考慮した配置の自由度を大きくすることができる。
【００５２】
また特に請求項３の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、第２吸気ポートの底面に前記連通孔の底面が滑らかに連設されるので、混合気濃度が濃くなる側である第２吸気ポート内面に付着した燃料を連通孔により第１吸気ポートに確実に導き、それにより混合気濃度の均等化をより促進することができる。
【００５３】
また特に請求項４の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、連通孔は、第２吸気ポートから第１吸気ポートに向かうにつれて燃焼室に近接する側に傾斜して形成されるので、連通孔から流入する混合気でスワール流をより強めて、希薄燃焼性をより向上することができる。
【００５４】
また特に請求項５の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、第１吸気ポートは、機関の特定運転域で燃焼室内にスワールを生じさせる形状に形成されるので、連通孔からの混合気流と相俟ってスワール流をより強め、希薄燃焼性の向上により燃費低減に一層寄与することができる。
【００５５】
また特に請求項６の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、機関の低負荷運転域で第１および第２吸気ポートへの新気流入量を不均等とする状態と、機関の高負荷運転域で両吸気ポートへの新気流入量を均等とする状態とを切換可能な切換手段を備えるので、低負荷運転域での排ガス性状および燃費の改善と、高負荷運転域での出力向上とをともに図ることができる。
【００５６】
さらに請求項７の発明によれば、第１および第２吸気弁で個別に開閉される第１および第２吸気弁口が燃焼室に臨んで設けられ、相互間に隔壁を介在させて前記両吸気弁口に個別に連なる第１および第２吸気ポートが共通の吸気通路に連通され、機関の特定運転域では、第１および第２吸気ポートへの新気流入量の相違に基づいて第１および第２吸気弁口から燃焼室に流入する混合気濃度に不均衡が生じる内燃機関の吸気装置において、機関の特定運転域で混合気濃度が濃い側である第２吸気ポートから混合気濃度が薄い側である第１吸気ポートに混合気の一部を導く連通孔が、第１および第２吸気ポート間を連通して前記隔壁に設けられるので、機関の特定運転域で混合気濃度が濃くなる第２吸気ポートから混合気濃度が薄くなる第１吸気ポートに混合気の一部を流通させることにより、点火プラグ近傍の混合気濃度が過濃となることを防止してＮＯX 発生量の低減を図ることができるとともに、燃焼室内でのスワール生成を促進して希薄燃焼性の向上を図り、燃費の低減に寄与することができる。その上、前記連通孔は、第２吸気ポートへの開口面積を第１吸気ポートへの開口面積よりも大きくして形成されるので、連通孔を流通する混合気流の流速を絞り効果により増大させてスワール生成をより促進させて希薄燃焼性をさらに向上させることができるとともに、連通孔の指向性等を考慮した配置の自由度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の内燃機関の要部縦断面図である。
【図２】シリンダブロックおよびシリンダヘッドを透視して示す斜視図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】吸気弁および排気弁のリフト特性図である。
【図５】燃焼室への両吸気ポートの接続状態を示す簡略化した平面図である。
【図６】図５の６−６線に沿う第１吸気ポートの縦断面図である。
【図７】図６の７−７線に沿う断面図である。
【図８】第２実施例の図３に対応する断面図である。
【図９】吸気弁および排気弁のリフト特性図である。
【図１０】第３実施例における吸気弁および排気弁のリフト特性図である。
【図１１】第４実施例の図５に対応する平面図である。
【図１２】第５実施例の図５に対応する平面図である。
【図１３】第６実施例の図５に対応する平面図である。
【符号の説明】
９・・・燃焼室
１０1 ・・・第１吸気弁口
１０2 ・・・第２吸気弁口
１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ・・・第１吸気ポート
１３・・・第２吸気ポート
１４・・・隔壁
１６・・・吸気通路
２０・・・燃料噴射弁
２１1 ・・・第１吸気弁
２１2 ・・・第２吸気弁
２９1 ，２９2 ・・・動弁機構
３７1 ，３７2 ・・・切換手段
５４・・・連通孔
Claims (7)
- 第１および第２吸気弁（２１1 ，２１2 ）で個別に開閉される第１および第２吸気弁口（１０1 ，１０2 ）が燃焼室（９）に臨んで設けられ、相互間に隔壁（１４）を介在させて前記両吸気弁口（１０1 ，１０2 ）に個別に連なる第１および第２吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ，１３）が共通の吸気通路（１６）に連通され、両吸気ポート（１２ 1 ，１２ 2 ，１２ 3 ，１２ 4 ，１３）に向けてほぼ均等に燃料を噴射する燃料噴射弁（２０）が両吸気ポート（１２ 1 ，１２ 2 ，１２ 3 ，１２ 4 ，１３）の分岐部近傍に配設され、第１および第２吸気弁（２１ 1 ，２１ 2 ）には、少なくとも機関の特定運転域ではリフト量および開角の少なくとも一方が第１吸気弁（２１ 1 ）よりも小さくされた作動特性で第２吸気弁（２１ 2 ）を開閉作動せしめる動弁機構（２９ 1 ，２９ 2 ）が連結される内燃機関の吸気装置において、
前記特定運転域で第２吸気弁（２１ 2 ）の開弁期間は、主として第１吸気弁（２１ 1 ）の開弁期間の前半部と重なっており、
第２吸気ポート（１３）から第１吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ）に混合気の一部を導く連通孔（５４）が、第１および第２吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ，１３）間を連通して前記隔壁（１４）に設けられることを特徴とする、内燃機関の吸気装置。 - 前記連通孔（５４）は、第２吸気ポート（１３）への開口面積を第１吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ）への開口面積よりも大きくして形成されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
- 第２吸気ポート（１３）の底面に前記連通孔（５４）の底面が滑らかに連設されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
- 前記連通孔（５４）は、第２吸気ポート（１３）から第１吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ）に向かうにつれて燃焼室（９）に近接する側に傾斜して形成されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
- 第１吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ）は、機関の特定運転域で燃焼室（９）内にスワールを生じさせる形状に形成されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
- 機関の低負荷運転域で第１および第２吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ，１３）への新気流入量を不均等とする状態と、機関の高負荷運転域で両吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ，１３）への新気流入量を均等とする状態とを切換可能な切換手段（３７1 ，３７2 ）を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
- 第１および第２吸気弁（２１1 ，２１2 ）で個別に開閉される第１および第２吸気弁口（１０1 ，１０2 ）が燃焼室（９）に臨んで設けられ、相互間に隔壁（１４）を介在させて前記両吸気弁口（１０1 ，１０2 ）に個別に連なる第１および第２吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ，１３）が共通の吸気通路（１６）に連通され、機関の特定運転域では、第１および第２吸気ポート（１２ 1 ，１２ 2 ，１２ 3 ，１２ 4 ，１３）への新気流入量の相違に基づいて第１および第２吸気弁口（１０ 1 ，１０ 2 ）から燃焼室（９）に流入する混合気濃度に不均衡が生じる内燃機関の吸気装置において、 機関の特定運転域で混合気濃度が濃い側である第２吸気ポート（１３）から混合気濃度が薄い側である第１吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ）に混合気の一部を導く連通孔（５４）が、第１および第２吸気ポート（１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ，１３）間を連通して前記隔壁（１４）に設けられ、
前記連通孔（５４）は、第２吸気ポート（１３）への開口面積を第１吸気ポート（１２ 1 ，１２ 2 ，１２ 3 ，１２ 4 ）への開口面積よりも大きくして形成されることを特徴とする、内燃機関の吸気装置。
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