JPH03264727A - 多弁エンジンの吸気装置 - Google Patents

多弁エンジンの吸気装置

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JPH03264727A
JPH03264727A JP2062556A JP6255690A JPH03264727A JP H03264727 A JPH03264727 A JP H03264727A JP 2062556 A JP2062556 A JP 2062556A JP 6255690 A JP6255690 A JP 6255690A JP H03264727 A JPH03264727 A JP H03264727A
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cylinder
valve
center
intake ports
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Fumihiko Saito
史彦 斉藤
Noboru Hashimoto
昇 橋本
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Mazda Motor Corp
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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、多弁エンジンの吸気装置に関し、更に詳細に
は、３つの吸気ポートを備え、該３つの吸気ポートのそ
れぞれに吸気弁が設置された多弁エンジンの吸気装置に
関するものである。
（従来の技術） 上記したような種類の多弁エンジンは、通常、排気バル
ブも複数備え、これによって、燃焼室内でバルブが占有
する面積の総和、すなわちバルブ面積を増大させ、吸・
排気効率を向上させるとともに、各バルブ自体の小型軽
量化を図って、エンジンの高速運転時におけるバルブの
追従性を改善し、該高速運転域の出力性能を向上させる
ものであり、例えば特開昭５８−１１３５１２号公報に
開示されているものが知られている。
（発明が解決しよう圭する課願） しかしながら、このような多弁エンジンにおいては、シ
リンダの燃焼室内での混合気の燃焼性を向上させる該混
合気の縦流、すなわちタンブルエアモーションが阻害さ
れ、燃焼性が低下するおそれがあるという問題がある。
この多弁エンジンにおいて、タンブルエアモーションが
阻害される理由を以下に説明する。
吸気弁を３つ、すなわち吸気ポートを３つ備える多弁エ
ンジンにおいては、上記３つの吸気ポートを効率良く配
置するするため、中央の吸気ポート（以下、センター吸
気ポートと称す）を、シリンダの中心軸線に関し、該セ
ンター吸気ポートの両側に配置される２つの吸気ポート
（以下、サイド吸気ポートと称す〉の各中心を結んだ線
より外側に配置している。そこで、これに伴い各吸気ポ
ートに設けられた吸気弁の弁軸の上端の位置がまちまち
になり、これらの吸気弁の駆動系が複雑化するのを避け
るため、上記センター吸気ポートの吸気弁の弁軸のシリ
ンダの中心軸線に対する傾きを、サイド吸気ポートの吸
気弁の弁軸のそれより小さくするとともに、これらの吸
気弁の上端を駆動系のカム軸の軸線と平行なほぼ同一直
線上に位置するように配置している。また、これに伴い
、シリンダの中心軸線に対するセンター吸気ポートの中
心軸線の傾きをも比較的小さくしてし）る。従って、上
記傾きの比較的大きなサイド吸気ポートからの混合気の
流れが仮にシリンダの内側壁１こ当たって下方に流れ、
次いでシリンダの上面に当たるようにしてタンブルエア
モーションが形成されたとしても、上記傾きの比較的小
さなセンター吸気ポートからの混合気の流れが、シリン
ダの上面に直接当たり、上記サイド吸気ポートからの混
合気の流れと対向する方向に流れてしまうので、上記タ
ンブルエアモーンヨンが打ち消されてしまうからである
。
換言すれば、従来の多弁エンジンにおいては、タンブル
エアモーンヨンについて考慮したものはなかった。
そこで、本発明は、燃焼室内における混合気のタンブル
エアモーンヨンを有効に発生させ、燃焼性を改善するこ
とのできる多弁エンジンの吸気装置を提供することを目
的とするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、３つの吸気ポートを備え、該３つの吸気ポー
トのそれぞれに吸気弁が設置された多弁エンジンの吸気
装置において、上記３つの吸気ポートからの混合気の流
れが全て、下死点におけるピストンの上面より上のシリ
ンダ内側壁に向かうように、これらの吸気ポートを、シ
リンダの中心軸線に対して排気ポート設置Ｉ１１とは反
対側に傾斜させたことを特徴とするものである。
（発明の作用・効果） 本発明の多弁エンジンの吸気装置においては、上記のよ
うな構成を備えでいるので、上記３つの吸気ポートから
の混合気の流れが揃ってシリンダの内側壁に当たって下
方に流れ、次いてシリンダの上面に当たるようにして流
れてタンブルエアモーションが形成され、点火時に火炎
の伝播が促進されて、燃焼性が改善される。
（実施例） 以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施例
による多弁エンジンの吸気装置について説明する。
第１図は、本発明の実施例による吸気装置を組み込んだ
多弁エンジンを示す縦断面図、第２図は、上記多弁エン
ジンの平面図である。
第１図において、符号１はエンジン本体を示し、このエ
ンジン本体１は、シリンダブロック２と、その上に配置
されたシリンダヘッド３とを備えている。このシリンダ
ヘッド３には、第１、第２および第３吸気ポート４．５
および６と、第１および第２排気ポート７および８が設
けられている。
上記第１、第２および第３吸気ポート４．５および６は
、第１、第２および第３吸気弁９．１０および１１をそ
れぞれ介して、シリンダプロ・ツク２内のシリンダ１２
の燃焼室１３に連通されている。一方、第１および第２
排気ポート７および８は、第１および第２排気弁１４お
よび１５を介して上記燃焼室１３に連通されている。上
記第１、第２および第３吸気弁９．１０および１１は、
第２吸気弁１０を中心として、その両サイドに第１およ
び第３吸気弁９および１１が配置された形となっている
。以下、第２吸気ポート５をセンター吸気ポート５と、
第１および第２ポート４および６をサイド吸気ポート４
．６とそれぞれ称することがある。
上記２つのサイド吸気ポート４．５は、吸気弁の直ぐ上
流側で合流しているが、センター吸気ポート５は、この
サイド吸気ポート４．６に対して独立して設けられてい
る。合流したサイド吸気ポートを合流サイド吸気ポート
１６と称することとする。また、上記サイド吸気ポート
４．６および合流サイド吸気ポート１６は、センター吸
気ポート５に対して上方に配置され、これらの吸気ポー
ト４．５．６は、上下２段に配置されている。
上記合流サイド吸気ポート１６には、該ポートを開閉す
るシャッタバルブ１７、およびこのシャッタバルブ１７
の下流側に配置された燃料噴射弁１８が、またセンター
吸気ポート５には、該ポートを開閉するシャッタバルブ
１９、およびこのンヤッタバルブ１９の下流側に配置さ
れた燃料噴射弁２０がそれぞれ設けられている。
また、上記センター吸気ポート５およびサイド吸気ポー
ト４．６は、第１図に示したように、シリンダ１２の中
心軸線○に対して、それぞれ角度θ１、θ２をなすよう
に配置されている。すなわち、上記センター吸気ポート
５およびサイド吸気ポート４．６は、上記中心軸線Ｏに
対して、排気ポート７および８設置側とは反対方向に傾
斜されているとともに、センター吸気ポート５の傾斜が
サイド吸気ポート４．６の傾斜より大きく設定されてい
る（すなわち、θ１〈θ２）。
これにより、センター吸気ポート５からシリンダ１２の
燃焼室１３内に流入する混合気の流線Ｆ１、およびサイ
ド吸気ポート４．６から該燃焼室１３内に流入する混合
気の流線Ｆ２と、シリンダ内壁面との交点Ｐ、Ｑが、共
に下死点位置にあるピストン２１の上面より上になるよ
うにされており、かつθ１がθ２よりも大きくされ、交
点Ｐが交点Ｑよりシリンダヘッド２に近く設定されてい
るので、流線Ｆ、と流線Ｆ２との干渉が少なく、流線Ｆ
、と流線Ｆ２とがシリンダ内壁面、ピストン上面と流れ
て良好なタンブルエアモーションが形成される。なお、
仮に、センター吸気ポート５からの混合気の流れが、第
１図に示すＦ３、Ｆ。
のようになると、Ｆｓでは交点Ｐ°近傍で流れが停滞し
、またＦ４では交点Ｐ″で反射してＦ２の流れと対向す
るようになり、タンブルエアモーションが生成されにく
くなる。このことは、ピストン２０が上方にあるほど強
く表れる。
また、中心に配置された第２吸気弁１ｏは、点火プラグ
２２に対して、サイドに配置された第１および第３吸気
弁９および１１より近づいた状態で、すなわち第２吸気
弁１ｏの中心軸線Ｂのシリンダ１２の中心軸線０からの
距離が、第１および第３吸気弁９および１１の中心軸線
Ａ、Ｃの上記中心軸線○からの距離より小さ（されてい
る。これにより、同じ傾斜角度θ１であっても交点Ｐを
高い位置とすることができ、上記のタンブルエアモーン
ヨン生成効果を高めることができる。なお、第２吸気弁
１０の中心軸線Ｂの位置は、上記中心軸線Ｏに関し、第
１および第３吸気弁９および１１の中心軸線Ａ、Ｃを結
んだ線より外側に配置されている。
上記サイド吸気ポート４．６用の燃料噴射弁１８は、燃
料噴射孔を１つ、あるいは２つ有し、両サイド吸気ポー
ト４．６に燃料を供給することができるものであり、合
流サイド吸気ポート１６の上面に設置されている。一方
センター吸気ポート５用の燃料噴射弁２０は、燃料噴射
孔を１つ有して該センター吸気ポート５のみに燃料を供
給するものであり、センター吸気ポートの下面に設置さ
れ、シリンダセンター寄りに燃料を供給することにより
、燃料壁面流を低減し、ＨＣの発生の低減化を図ってい
る。
第３図に概略を示したように、上記吸気弁９．１０．１
１は、カム、ロッカアーム等を備えた吸気弁アクチュエ
ータ２３により駆動されるようになっており、また、上
記ンヤソタバルブ１７．１９は、例えばダイヤプラム装
置を備えた負圧式のシャッタバルブアクチュエータ２４
により駆動されるようになっている。上記吸気弁アクチ
ュエータ２３は、第４図に示したように、センター吸気
弁１０をサイド吸気弁９．１１に対して、開弁時期が遅
く、閉弁時期が早くなるように、各吸気弁を作動制御す
るようになっている。これは、センター吸気弁１０をサ
イド吸気弁に対して遅開けすることにより、低速（低負
荷）時の混合気流の流速を向上させるとともに、センタ
ー吸気弁１０をサイド吸気弁に対して早開じすることに
より、センター吸気ポート５からの混合気の流量の低減
により、サイド吸気ポート４．６からの混合気で生成さ
れる強いタンブルエアモーションを保持するためである
。
また、上記のアクチュエータ２３．２４は、マイクロコ
ンピュータ等からなるコントロールユニット２５に接続
されており、このコントロールユニット２５には、エン
ジン回転数センサ２６、およびスロットル弁の開度等に
よりエンジンの負荷を検出する負荷センサ２７が接続さ
れており、コントロールユニット２５は、これらのセン
サ２６．２７からの出力信号を受け、該出力信号が示す
エンジンの運転状態に応じて上記アクチュエータ２３．
２４を駆動制御する。このコントロールユニット２５に
よる上記アクチュエータ２３、ひいては吸気弁９．１０
．１１の作動制御は、従来と同じであるので、その説明
は省略する。
次に、コントロールユニット２５によるアクチュエータ
２４、ひいてはシャッタバルブ１７．１９の制御につい
て説明する。
この制御のため、上記コントロールユニット２５には、
第５図に示されているように、エンジン負荷とエンジン
回転数で決定される制御マツプが予め記憶されている。
この制御マツプは、エンジン負荷とエンジン回転数が共
に低い低速（低負荷）領域Ａ１エンジン負荷とエンジン
回転数が共に中程度の中速（中負荷）領域Ｂ１およびエ
ンジン負荷とエンジン回転数が共に高いの高速（高負荷
）領域Ｃに区分けされている。上記コントロールユニッ
ト７は、上記センサ２６．２７からの信号を受け、この
信号を上記制御マツプに照らして、エンジンの運転領域
を決定し、シャッタバルブ１７．１９を次のように作動
制御する。
すなわち、エンジンの運転領域が低速（低負荷）領域Ａ
のときには、吸入空気の流速および流量が低下し、運動
エネルギが低下するので、サイド吸気ポート４．６のシ
ャッタバルブ１７を閉じ、センター吸気ポート５のシャ
ッタバルブ１９のみを開いて、該センター吸気ポート５
のみから吸気を行って、流速を増大し、燃焼を改善する
。
また、エンジンの運転領域が中速（中負荷）領域Ｂのと
きには、センター吸気ポート５のツヤツタバルブ１９を
閉じ、サイド吸気ポート４．６のシャフタバルブ１７の
みを開いて、サイド吸気ポート４．６のみから吸気を行
い、これによって全吸気ポートを開いたときよりは流速
を増大するとともに、両サイド吸気ボート４．６からの
吸気にまり生成されるタンブルエアモーションを利用し
て、燃焼性を改善する。
更に、エンジンの運転領域が高速（高負荷〉領域Ｃのと
きには、センター吸気ポート５およびサイド吸気ポート
４．６のシャッタバルブ１７．１９の両者を開いて、充
分な吸気を行って、高出力を得るようにする。
なお、タンブルエアモーションの生成のベクトルがセン
ター吸気ポート５とサイド吸気ポート４．６とで異なる
ため、センター吸気ポート５からのタンブル流と、サイ
ド吸気ポート４．６からのタンブル流との境界部分で乱
れが生成し易くなるので、サイド吸気ポート４．６用の
燃料噴射弁１８からの燃料供給は、シリンダセンタ寄り
に行い、上記タンブル流の境界部分に燃料が運ばれるよ
うにすることが望ましい。これによって、該境界部分の
乱れにより、ミキシング性が改善され、燃焼速度が向上
し、燃費および燃焼安定性が改善される。また、ＥＧＲ
を行う場合には、このＥＧＲは、センター吸気ポート５
に導入するようにするとともに、上記中速く中負荷〉領
域Ｂのときには、センター吸気ポート５のシャッタバル
ブ１９を僅かに開いて、ＥＧＲを高速でシリンダ内に流
入させ、シリンダ内で分散、ミキシングを行うようにす
ることが望ましい。
更に、上記実施例においては、サイド吸気ポート４．６
を、その傾斜角θ２が同一のものとして説明したが、異
なっているものとしてもよいし、またそれらの燃焼室へ
の開口面積すなわちバルブ径、位置等も同一でなくとも
よい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例による吸気装置を組み込んだ
多弁エンジンを示す縦断面図、第２図は、上記多弁エン
ジンの平面図、第３図は、センター吸気ポート、サイド
吸気ポートに設けたシャッタバルブ等の開閉を制御する
制御系のブロック図、 ３４４図は、サイド吸気ポートの吸気弁とセンター吸気
ポートの吸気弁の開閉タイミングを示すタイムチャート
図、 第５図は、センター吸気ポート、サイド吸気ポートに設
けたシャッタバルブの開閉の制御のためのエンジンの運
転状態を示す制御マツプを示すマツプ図である。 １　　エンジン本体 シリンダブロック ６　−サイド吸気ポート センター吸気ポート シリンダ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ３つの吸気ポートを備え、該３つの吸気ポートのそれぞ
    れに吸気弁が設置された多弁エンジンの吸気装置におい
    て、前記３つの吸気ポートからの混合気の流れが全て、
    下死点におけるピストンの上面より上のシリンダ内側壁
    に向かうように、これらの吸気ポートを、シリンダの中
    心軸線に対して排気ポート設置側とは反対側に傾斜させ
    たことを特徴とする多弁エンジンの吸気装置。
JP2062556A 1990-03-15 1990-03-15 多弁エンジンの吸気装置 Pending JPH03264727A (ja)

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JP2062556A JPH03264727A (ja) 1990-03-15 1990-03-15 多弁エンジンの吸気装置
US07/670,413 US5119785A (en) 1990-03-15 1991-03-15 Intake apparatus for multi-valve engine
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JP2062556A JPH03264727A (ja) 1990-03-15 1990-03-15 多弁エンジンの吸気装置

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