JPH039026A

JPH039026A - 内燃機関の吸排気装置

Info

Publication number: JPH039026A
Application number: JP14233089A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Shimazaki; 勇一島崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1989-06-05
Filing date: 1989-06-05
Publication date: 1991-01-16
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JP2733097B2

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】［発明の目的］〈産業上の利用分野〉本発明は、運転状況に応じてバルブリフト量及び弁開閉
時期の少なくともいずれか一方を可変とした動弁機構を
具備する内燃機関に好適に吸排気を行うための内燃機関
の吸排気装置に関する。

〈従来の技術〉従来から内燃機関に於て、相対的に長寸の低速用吸気通
路と、相対的に短寸の高速用吸気通路とを用い吸気慣性
を利用して充填効率の改善を図る技術が、例えば特開昭
６１−２５２８３１号公報に開示されている。また、相
対的に長寸の低速用排気通路と相対的に短寸の高速用排
気通路とを回転速度等の運転状況に応じて選択すること
により排気脈動効果を利用して速かに燃焼室内の排気を
行う技術（例えば実公昭５８−４９３８１号公報参照）
も知られている。

一方、内燃機関が運転状況に応じてバルブリフト量及び
弁開閉時期の少なくともいずれか一方を可変とした動弁
機構を有している場合、弁開閉時期の切換えが行われる
回転速度に於て出力トルクが局部的に落ち込む場合があ
る。そこで、上記した特開昭６１−２５２８３１号公報
によれば、吸気系の慣性効果を利用し、吸排気弁の開閉
時期が切換えられる近傍に於ける出力トルクの局部的な
落込みを補うようにしているが、出力トルクの落込む速
度域のみでなく内燃機関の回転速度全域に亘り内燃機関
の出力トルクを向１−させることが望ましい。

しかるに、例えば吸気側のみ慣性効果を利用して燃焼室
内の充填効率を向上してもその排気が効率良く行われな
ければ出力トルク向上効果は小さく、回転速度全域に亘
り内燃機関の出力ｌ・ルクを向上させることはできない
。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明は、運転状況に応じて吸排気弁の開閉時期を切換
え可能な動弁機構を具備する形式の内燃機関の性能を一
層改善せんとするものであり、その主な目的は、回転速
度の全域に亘り出力トルクが向」ニしかつ平坦化するこ
とが可能な内燃機関の吸排気装置を提供することにある
。

［発明の構成］〈課題を解決するための手段〉このような目的は、本発明によれば、運転状況に応じて
バルブリフト量及び弁開閉時期の少なくともいずれか一
方を可変とした動弁機構を具備する内燃機関の吸排気装
置であって、低速時に対して高速時の吸気通路を大断面
積または短寸とする第１の開閉制御弁を有する吸気通路
と、低速時に対して高速時の排気通路を大断面積または
短寸とする第１の開閉制御弁を有する排気通路と、前記
両開閉制御弁を当該内燃機関の運転状況に応じて選択的
に開閉制御する手段とを有することを特徴とする内燃機
関の吸排気装置を提供することにより達成される。

〈作用〉このように、運転状況に応じてバルブリフト量及び弁開
閉時期の少なくともいずれか一方を可変とした動弁機構
を具備する内燃機関の吸気装置及び排気装置に於て各々
低速用通路若しくは高速用通路を運転状況に応じて選択
することで、吸気系の慣性効果及び排気系の脈動効果を
その状況に於て最も効果的に利用し、回転速度の全域に
亘り出力トルクを向上すると共に平坦化することが可能
となる。

〈実施例〉第１図〜第３図は本発明が適用された内燃機関、その吸
気装置、排気装置及び動弁機構の一部を示す。

シリンダブロック１は、シリンダ２と、該シリンダの下
部に一体的に結合したクランクケース３とを有する。シ
リンダ２の」１端にはシリンダヘッド４が固着され、更
にその上端にシリンダヘッドカバー５が固着されている
。また、シリンダブロック１にはシリンダ２を囲繞する
ようにウォータジャケット６が郭成されている。シリン
ダ２の内部にはピストン７が摺動自在に受容され、コン
ロッド８を介して図示されないクランク軸に連結されて
いる。そして、燃焼室１０内での爆発によるピストン７
の往復運動がこのクランク軸の回転運動に変換され出力
されるようになる。

−４、本実施例のエンジンではシリンダ毎に各々２個の
吸気弁１２ａ、１２ｂと排気弁１３ａ、１３ｂとが設け
られ、各弁１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂを駆動する
べくシリンダヘッド４の内部に、吸気側及び排気側の動
弁機構１４．１５が平行かつ対称的に配置されている。

各動弁機構１４．１５は、各々シリンダ毎に３個のロッ
カアーム１６　ａ、　１６　ｂ、　１６　ｃ及びロッカ
アーム１７ａ、１７ｂ、１７ｃを有し、隣接する３個の
ロッカアームは、揺動自在にかつ互いに相対角変位可能
にロッカシャフト１８．１９に枢支されている。

これらロッカアームの」三方には、カムシャフト２０．
２１が回転自在に支持されている。

尚、各動弁機構１４．１５は同様の構造を有するので説
明を簡単にするために以下、吸気側の動弁機構１４のみ
について詳細に説明する。吸気弁１２ａ、１２ｂは、バ
ルブスプリング２２ａ、２２ｂにより閉弁方向に弾発付
勢されている。また、カムシャフト２０は、一体向に形
成されたリフトの小さな一対の低速カム２０ａ、２０ｂ
と、リフトの大きな高速用カム２０ｃとを有している。

これらカム２０ａ、２０ｂ、２０ｃがロツカアーム１６
ａ、１６ｂ、１６ｃの中間部に各々スリッパ面を介して
当接し、ロッカアーム１６ａ、１６ｂの遊端部が各々ロ
ツタナットにより固定されるタペットねじ３５ａ、３５
ｂを介して吸気弁１２ａ１１２ｂのステム側遊端部に当
接している。従って、カムシャフト２０の回転に伴い、
吸気弁１２ａ、１２ｂがロッカアーム１６ａ、１６ｂを
介して開閉駆動される。ここで、第２図に於ける中央の
ロッカアーム１６ｃは高速カム２０ｃにより駆動される
が、シリンダヘッド４内に於けるロッカアーム１６ｃに
対応する部分に設けられたりフタ２３により常時高速用
カム２０ｃの摺接面に向けて弾発付勢されている（第３
図）。

次に、これらロッカアーム１６ａ、１６ｂ、１６ｃの連
携動作を達成するための吸気側動弁切換機構２４につい
て説明する。

互いに隣接するロッカアーム１６ａ〜１６ｃの内部には
、互いに整合するガイド孔２５〜２７が穿設されている
。一端即ち第２図に於ける左側端に位置するロッカアー
ム１６ｂ内のガイド孔２７は、閉塞された盲孔とされて
おり、ピストン２８が軸線方向に摺動自在に受容されて
いる。ガイド孔２７の閉塞端はロッカアーム１６ｂに形
成された通路３２及びロッカシャフト１８に開設された
ポート３３を介してロッカシャフト１８内部に軸線方向
に沿って延設された油供給路３４に連通している。この
油供給路３４は、後記する制御ユニット６２の命令によ
り油圧コントローラ６５から選択的に油が供給され油圧
が変化するようになる。

中央に位置するロッカアーム１６ｃのガイド孔２６は貫
通孔とされており、該ガイド孔２６の全長と略等しいピ
ストン２９が軸線方向に摺動自在に受容されている。他
端に位置するロッカアーム１６ａのガイド孔２５には、
ストッパ３０が受容されている。このストッパ３０は概
ね有底筒状をなし、その内側とガイド孔２５の底部との
間に挟設された圧縮コイルばね３１により中央のロッカ
アーム１６ｃに向けて常時弾発付勢されている。

この動弁切換機構２４によれば、油供給路３４の油圧が
低いときにあっては、圧縮コイルばね３１の付勢力によ
りピストン２９がガイド孔２６に、ピストン２８がガイ
ド孔２７に各々位置することにより、各ロッカアーム１
６ａ〜１６ｃは互いに独立して運動し得る。従って、中
央のロッカアーム１６ｃは高速用カム２０ｃにより駆動
され、リフタ２３を繰り返し押し下げるのみの所謂ロス
トモーション運動を行うのに対し、第２図に於ける左右
のロッカアーム１６ａ、１６ｂは各々低速用カム２０ａ
、２０ｂにより駆動され、吸気弁１２ａ、１２ｂを低速
モードで開閉駆動する。油供給路３４の油圧が高められ
ると、圧縮コイルばね３１の付勢力に抗してピストン２
８がガイド孔２６に、ピストン２９がガイド孔２５に向
けて各々突入される。従って、３つのロッカアーム１６
ａ〜１６ｃは互いに一体的に結合される。ここで、低速
用カム２０ａ、２０ｂに対して高速用カム２０Ｃのカム
プロフィールが相対的に大きいことからロッカアーム１
６ａ、１６ｂも中央の高速用カム２０ｃにより駆動され
るようになり、吸気弁１２ａ、１２ｂが高速モードによ
り開閉駆動されるようになる。

一方、この内燃機関の吸気装置は、吸気室４４を郭成し
、かつスロットル弁４５を備えるスロットルボディ４１
と、上流側にてスロットルボディ４１に連結され、かつ
隔壁４８をもって互いに区分された低速用吸気通路４６
及び高速用吸気通路４７を互い並列に郭成する吸気通路
体４２とを有している。この吸気通路体４２の下流部に
は両吸気通路４６．４７を合流させシリンダヘッド４に
郭成された吸気ポート５０に連通させる合流室４９が郭
成されている。また、隔壁４８の一部はスロットルボデ
ィ４１の内部にも延長部４８ａとして設けられている。

更に、高速用吸気通路４７の上流端部近傍には第１の開
閉制御弁５１が設けられている。

他方、この内燃機関の排気装置は、シリンダヘッド４の
内部に郭成された排気ポート５２に排気通路５３ａが整
合するように、シリンダヘッド４にその」一端が固着さ
れた第１の排気通路体５３を有している。この排気通路
体５３の下流端は第２の排気通路体５４に接続されてい
る。第２の排気通路体５４には隔壁５７をもって区分さ
れた長ζ」。

の低速用排気通路５５及び短寸の高速用排気通路５６が
互いに略並列に郭成されている。また、第２の排気通路
体５４の下流端に於ては、両通路５５．５６の合流する
合流室５９が郭成され、その下流側が図示されない触媒
コンバータ、マフラ等に接続されている。更に、第２の
排気通路体５４の高速用排気通路５６の上流端近傍には
第２の開閉制御弁６１が設けられている。

この第２の開閉制御弁６１及び上記した吸気通路体４２
に設けられた第１の開閉制御弁５１とは各々ダイヤフラ
ムであって良いアクチュエータ６３．６４を介して制御
ユニット６２に接続されている。この制御ユニット６２
は、−１−記した吸気側及び排気側の各動弁切換機構を
制御するための油圧コントローラ６５．６６及び内燃機
関の回転速度を検出する回転速度センサ６７にも接続さ
れている。

次に、本発明に基づく吸排気装置の作動要領を第１図、
第４図及び第１表を参照して詳細に説明する。尚、第４
図に想像線で示す曲線は切換式動弁機構及び吸排気通路
の切換装置を持たず、吸気通路及び排気通路が単一であ
りかつ弁開閉時期が単一である従来形式の内燃機関に於
ける仮想的な内燃機関の回転速度が徐々に増加する場合
、まず、最も低い回転速度域即ち第４図に示す回転速度
Ｎ１以下である場合、第１表に示すように動弁切換機構
を制御し、動弁機構１４．１５の弁開閉１時期を低速用箱１の弁開閉時期即ち低速モードに設定し
、両開閉制御弁５１．６１を閉じる。すると小径かつ長
寸の低速用吸気通路４６の高い吸気慣性効果により第４
図の曲線■に示すようなトルクカーブが得られる。曲線
■が略頂点となる回転速度Ｎ１までこの状態を保つ。

回転速度がＮｌとなったら、弁開閉時期を低速モードと
し、かつ第２の開閉制御弁６１を閉じたまま第１の開閉
制御弁５１のみを開く。すると吸気通路４６．４７の等
価管長が計れ、かつ吸気抵抗が減少し、第４図の曲線■
に示すトルクカーブが得られる。回転速度Ｎ１と曲線■
が略頂点となる回転速度Ｎ２　　（Ｎ２　＞Ｎ１．　）
との間ではこの状態を保つ。

回転速度がＮ２となったら、弁開閉時期を低速モードの
まま第１の開閉制御弁５１を閉じ、同時に第２の開閉制
御弁６１を開く。すると排気ポート５２から合流室５９
までの距離が短くなり、合流室で反射される圧力波が早
いタイミングでシリンダに返るため、この反射波を回転
速度Ｎ２に一２致させ、排気行程に同調させることにより排気抵抗が小
さくなると共に比較的高い排気脈動効果が得られるよう
になり、第４図の曲線■に示すようなトルクカーブが得
られる。回転速度Ｎ２と曲線■が略頂点となる回転速度
Ｎ３　　（Ｎ３　＞、Ｎ２　）との間ではこの状態を保
つ。

回転速度がＮ３となったら、弁開閉時期を低速モードの
まま両開閉制御弁５１．６１を共に開く。

すると吸気抵抗のない慣性効果の高い大容量の空気を燃
焼室に導入することができ、燃焼後の掃気もスムーズと
なることから比較的高い吸気慣性効果及び排気脈動効果
が得られるようになり、第４図の曲線■に示すようなト
ルクカーブが得られる。

回転速度Ｎ３と曲線■が略頂点となるＮ４　　（Ｎ４、
＞Ｎ３　）との間ではこの状態を保つ。

回転速度Ｎ４となったら、動弁機構１４．１５の弁開閉
時期を高速用箱２の弁開閉時期即ち高速モードとする。

このとき、弁開閉時期が変化することにより吸気慣性効
果及び排気・脈動効果の得られる回転速度がシフトする
ため、同時に両開□閉制御弁５１．６１を閉じる。する
と第４図の曲線■に示すようなカーブが得られる。回転
速度Ｎ４と曲線■が略頂点となる回転速度Ｎ５　　（Ｎ
５　＞Ｎ４）との間ではこの状態を保つ。

回転速度がＮ５となったら、弁開閉時期を高速モードと
し、かつ第２の開閉制御弁６１を閉じたまま第１の開閉
制御弁５１のみを開く。すると曲線■に示すようなトル
クカーブが得られる。回転速度Ｎ５と曲線■が略頂点と
なる回転速度Ｎ６（Ｎ６　＞Ｎ５　）との間ではこの状
態を保つ。

回転速度がＮ６となったら、弁開閉時期を高速モードの
まま第１の開閉制御弁５１を閉じ、同時に第２の開閉制
御弁６１を開くことにより曲線■に示すトルクカーブが
得られる。回転速度Ｎ６と曲線■が下降し始める回転速
度Ｎ７　　（Ｎ７　＞Ｎ６）との間ではこの状態を保つ
。

回転速度がＮ７となったら、弁開閉時期を高速モードの
まま両開閉制御弁５１．６１を開く。すると第４図の曲
線■に示すようなトルクカーブが得られるようになる。

回転速度が減少する場合には、上記とは逆の順に吸気弁
１２ａ、１２ｂ及び排気弁１３ａ、１３ｂの開閉時期と
各開閉制御弁５１．６１を切換え制御する。このとき、
実際には弁開閉時期や各開閉制御弁５１．６１のハンチ
ングを防止するべく回転速度増大時と減少時とでこれら
を切換え制御する回転速度をやや異なる位置に設定する
と良い。

また、例えば回転速度が急激に増大する場合にはスムー
ズに吸排気弁及び各開閉制御弁を駆動するべく」１記弁
開閉時期や各開閉制御弁の切換え制御を禁止しても良い
。

尚、本実施例では、第１及び第２の開閉制御弁を各１個
設けたが、これに限定されず各々複数個の開閉制御弁を
設けて更に細分化した制御を行っても良い。

［発明の効果］このように本発明によれば、切換式動弁機構を備える内
燃機関と組み合わせた場合に内燃機関の回転速度の全域
に亘り出力トルク特性を向」ニすると共に平坦化するこ
とができることからその効果５は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく吸排気装置を備える内燃機関の
一部を模式的に示す断面図である。第２図は動弁機構の一部を模式的に示す構成図である。第３図は動弁機構の要部を示す断面図である。第４図は内燃機関の回転速度の変化に伴う動弁機構及び
吸排気通路の切換タイミングと内燃機関の出力トルクの
変化とを示すグラフである。１・・・シリンダブロック２・・・シリンダ　　　３・・・クランクケース４・・
・シリンダヘッド５・・・シリンダヘッドカバー６・・
・ウォータジャケット７・・・ピストン　　　８・・・コンロッド１０・・・
燃焼室　　　１２ａ、１２ｂ・・・吸気弁１３ａ、１３
　ｂ　−・・排気弁１４．１５・・・動弁機構１６ａ、１６ｂ、　１６ｃ・ｏツカアーム１７ａ、１７
ｂ、　１７ｃｍ１ニアツカアーム６１８．１９・・・ロッカシャフト２０・・・カムシャフト２０ａ、２０ｂ、２０ｃｍカム２１・・・カムシャフト２２ａ、２２ｂ・・・バルブスプリング２３・・・リフ
タ　　　２４・・・動弁切換機構２５〜２７・・・ガイ
ド孔２８．２９・・・ピストン３０・・・ストッパ　　３１・・・圧縮コイルばね３２
・・・通路　　　　３３・・・ポート３４・・・油供給
路３５ａ、３５ｂ・・・タペットねじ４１・・・スロットルボディ４２・・・吸気通路体　４４・・・吸気室４５・・・ス
ロットル弁４６・・・低速用吸気通路４７・・・高速用
吸気通路４８・・・隔壁　　　　４８ａ・・・延長部４９・・・
合流室　　　５０・・・吸気ポート５１・・・第１の開
閉制御弁５２・・・排気ポート　５３．５４・・・排気通路体５
３ａ・・・排気通路　５５・・・低速用排気通路５６・
・・高速用排気通路５７・・・隔壁　　　　５９・・・合流室６１・・・第
２の開閉制御弁６２・・・制御ユニット６３．６４・・・アクチュエー
タ６５．６６・・・油圧コントローラ６７・・・回転速度センサ特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代　　　
理　　　人　　弁理士　大　島　陽９第２図伊− 特開平３９０２６　（８）第３図０ｃ

Claims

【特許請求の範囲】運転状況に応じてバルブリフト量及び弁開閉時期の少な
くともいずれか一方を可変とした動弁機構を具備する内
燃機関の吸排気装置であって、低速時に対して高速時の
吸気通路を大断面積または短寸とする第１の開閉制御弁
を有する吸気通路と、低速時に対して高速時の排気通路を大断面積または短寸
とする第１の開閉制御弁を有する排気通路と、前記両開閉制御弁を当該内燃機関の運転状況に応じて選
択的に開閉制御する手段とを有することを特徴とする内
燃機関の吸排気装置。