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JPH0672536B2 - Engine intake system - Google Patents

Engine intake system

Info

Publication number
JPH0672536B2
JPH0672536B2 JP22551385A JP22551385A JPH0672536B2 JP H0672536 B2 JPH0672536 B2 JP H0672536B2 JP 22551385 A JP22551385 A JP 22551385A JP 22551385 A JP22551385 A JP 22551385A JP H0672536 B2 JPH0672536 B2 JP H0672536B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intake
valve
control valve
engine
passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP22551385A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6285119A (en
Inventor
光夫 人見
俊基 岡崎
晃二 大西
潤三 佐々木
和憲 冨永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP22551385A priority Critical patent/JPH0672536B2/en
Priority to US06/832,409 priority patent/US4738233A/en
Priority to DE8686102441T priority patent/DE3674436D1/en
Priority to EP86102441A priority patent/EP0194503B1/en
Publication of JPS6285119A publication Critical patent/JPS6285119A/en
Publication of JPH0672536B2 publication Critical patent/JPH0672536B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、吸気通路内に生じる圧力波を利用して吸気を
行う吸気装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of an intake device that performs intake using a pressure wave generated in an intake passage.

(従来技術) 従来から、吸気慣性、共鳴効果等、吸気の動的効果を利
用して、充填効率を高めこれによって高出力を確保する
ようにしたエンジンが提案されている。
(Prior Art) Conventionally, an engine has been proposed in which dynamic effects of intake air, such as intake inertia and resonance effect, are utilized to improve the charging efficiency and thereby secure a high output.

しかし、吸気の圧力波による効果を利用して、充填効率
の改善を図る場合には、次のような問題がある。エンジ
ン回転数が低下するとピストンの下降速度が小さくな
り、従って発生する負圧波が小さくなって得られる充填
率向上効果も小さくなる。また、圧力波の伝播は、音速
という一定の速度で生じるのに対し、圧力波による吸気
の押し込み効果が望まれるタイミングは、エンジンの回
転速度に応じて変化するため、広い回転数領域で圧力波
による充填効率の向上効果を得ることが困難である。
However, when the effect of the pressure wave of the intake air is used to improve the charging efficiency, there are the following problems. When the engine speed decreases, the lowering speed of the piston decreases, and thus the negative pressure wave generated decreases, and the effect of improving the filling rate also decreases. In addition, the propagation of the pressure wave occurs at a constant velocity called sonic velocity, whereas the timing at which the effect of pushing the intake air by the pressure wave is desired changes depending on the engine speed, so the pressure wave in a wide rotational speed range is It is difficult to obtain the effect of improving the filling efficiency.

このような事情に鑑がみ、特開昭55-107018号公報に
は、吸気弁上流の吸気通路に設けられる給気溜と、シリ
ンダと該給気溜とを連通する吸気通路に設けられ、クラ
ンク軸の回転速度と同一または2分の1の速度で回動す
る弁板を有する給気管制弁とを備え、該管制弁によって
クランク軸の回転速度に応じてシリンダと給気溜の連通
を制御し、広い範囲の回転数領域で吸気の圧力波による
充填率増大効果が得られるようにしたエンジンの吸気構
造が開示されている。
In view of such a situation, JP-A-55-107018 discloses that a supply air reservoir provided in an intake passage upstream of an intake valve and an intake passage communicating with a cylinder and the intake air passage are provided. An air supply control valve having a valve plate that rotates at the same speed as or one half the rotation speed of the crankshaft, and the communication between the cylinder and the air supply reservoir by the control valve according to the rotation speed of the crankshaft. An intake structure for an engine is disclosed which is controlled to obtain an effect of increasing a filling rate by a pressure wave of intake air in a wide range of rotation speed.

(発明が解決しようとする問題点) 一般に吸気系に生じる圧力波による充填率増大効果が得
られるエンジン回転数(以下同調回転数という)は、次
の関係式で表わされる。
(Problems to be Solved by the Invention) Generally, an engine speed (hereinafter referred to as a tuned speed) at which a filling rate increasing effect by a pressure wave generated in an intake system can be obtained is expressed by the following relational expression.

ここで、N:同調回転数(rpm)、θ:有効開弁期間(d
eg)、ν:吸気弁開弁期間中の吸気系の固有振動数(H
z)である。
Here, N: tuning rotation speed (rpm), θ e : effective valve opening period (d
eg), ν: Natural frequency of intake system during intake valve opening period (H
z).

有効開弁期間は、吸気弁の開弁期間を意味するものでは
なく、吸気が実際にシリンダ内に導入される期間であ
り、上記特開昭55-107018号に開示された構造では、給
気管制弁の開閉期間は、吸気弁の開弁期間の範囲内に含
まれるようになっているので、有効開弁期間は給気管制
弁が開いているとき、となる。そして、給気管制弁は、
吸気弁が開いている期間内において、エンジン回転数に
応じて開弁タイミングが変更されるようになっている。
従って、この構成では、給気管制弁の開弁タイミングを
回転数に応じて変更制御することにより、負圧波の発生
時期をずらすことができるので、ある程度幅のあるエン
ジン回転数領域において圧力波による充填率増大効果を
得ることができる。しかし、上記開示された構造では、
給気管制弁の開弁期間は、エンジンの回転数の変化にか
かわらず、常に吸気弁の開弁期間に含まれているので、
第(1)式における有効開弁期間θは一定であり、ま
た系の固有振動数νもまた一定である。従って、充填率
増大効果の得られる回転数領域は、上記吸気弁の開弁期
間に含まれる範囲での給気管制弁の開弁タイミング変更
によって得られる領域にとどまり、従って十分に広い回
転数領域で充填効率増大効果を得ることができない。
The effective valve opening period does not mean the valve opening period of the intake valve, but is the period during which the intake air is actually introduced into the cylinder, and in the structure disclosed in the above-mentioned JP-A-55-107018, Since the opening / closing period of the control valve is included within the range of the opening period of the intake valve, the effective opening period is when the air supply control valve is open. And the air control valve
During the period when the intake valve is open, the valve opening timing is changed according to the engine speed.
Therefore, in this configuration, the generation timing of the negative pressure wave can be shifted by controlling the opening timing of the intake control valve according to the rotation speed, so that the pressure wave can be generated in the engine speed range with a certain width. The effect of increasing the filling rate can be obtained. However, in the structure disclosed above,
The opening period of the intake control valve is always included in the opening period of the intake valve, regardless of the change in the engine speed.
The effective valve opening period θ e in the equation (1) is constant, and the natural frequency ν of the system is also constant. Therefore, the rotational speed region in which the filling rate increasing effect is obtained is limited to the region obtained by changing the opening timing of the intake control valve in the range included in the opening period of the intake valve, and thus the rotational speed region is sufficiently wide. Therefore, the effect of increasing the filling efficiency cannot be obtained.

また、上記構造では、低回転領域では、大きな負圧波を
生じさせるために、給気管制弁の開口タイミングを遅ら
せて給気開始時期を遅らせるようにしているが、このよ
うにするとポンピングロスが大きくなり、低負荷時にお
いては燃費に対する悪影響が顕著となる。
Further, in the above-mentioned structure, in the low rotation speed region, in order to generate a large negative pressure wave, the opening timing of the air supply control valve is delayed to delay the air supply start timing, but this causes a large pumping loss. Therefore, when the load is low, the adverse effect on fuel economy becomes significant.

さらに、上記の構造では、有効開弁期間は実質的に、吸
気弁よりも開弁期間の小さい給気管制弁の開弁期間とな
るので給気管制弁が通路抵抗を増大させる結果となり、
特に高回転高負荷運転時において十分な吸気量を確保す
ることができない恐れがある。
Further, in the above structure, the effective valve opening period is substantially the valve opening period of the intake control valve having a smaller opening period than the intake valve, so that the intake control valve results in an increase in passage resistance.
In particular, there is a possibility that a sufficient intake air amount cannot be secured during high rotation and high load operation.

(上記問題を解決するための手段) 本発明は、上記問題を解決するために構成されたもの
で、本発明の吸気装置は、エンジンの回転に同期して開
閉される吸気ポートと、該吸気ポート上流の吸気通路に
設けられ、該吸気通路を吸気ポートの開口時期よりも後
であって吸入上死点以降に開き吸気開始時期を遅延させ
る制御する制御弁と、エンジンの低負荷時及び高回転時
に前記制御弁の遅延制御を解除する解除手段と、前記制
御弁よりも上流側の吸気通路に設けられ制御弁の開弁時
に該制御弁の下流側で生じる吸気負圧波を反転させる反
転部とを備えている。そして、上記解除手段は、エンジ
ンの低負荷時及び高回転時に制御弁下流において、各気
筒に通じる独立吸気通路を互いに連通することにより前
記遅延制御を解除するようになったことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) The present invention is configured to solve the above problems, and an intake device of the present invention includes an intake port opened and closed in synchronization with rotation of an engine, and the intake port. A control valve that is provided in the intake passage upstream of the port and that controls the intake passage to be opened after the opening timing of the intake port and after the intake top dead center to delay the intake start timing, and at the time of low engine load and high engine load. Releasing means for releasing the delay control of the control valve during rotation, and a reversing unit provided in the intake passage upstream of the control valve for reversing an intake negative pressure wave generated on the downstream side of the control valve when the control valve is opened. It has and. The release means releases the delay control by connecting the independent intake passages communicating with the cylinders to each other downstream of the control valve when the engine is under a low load and at a high speed.

本発明の制御弁は、低回転高負荷運転時において吸入上
死点、即ち、TDCよりも遅れて開かれこれによって大き
な圧力波を発生し吸気行程の終期に吸気の押し込み効果
を与えるようになっている。この場合制御弁の開弁時期
は一定でも、或いは、エンジン回転数及び負荷の変化に
応じて、段階的または、連続的に変化させるようにして
も良い。上記制御弁による吸気開始時期の遅延制御は、
低負荷時、及び高回転時においては、解除されるように
なっている。本発明によればこの解除手段は、制御弁を
バイパスするバイパス通路を設け、このバイパス通路を
制御弁下流において各気筒への独立吸気通路に接続し、
低負荷時及び高回転時には、バイパス通路に設けられた
バイパス弁を開いて、バイパス通路から吸気を導入する
ように構成される。また、制御弁下流側の各気筒用の独
立吸気通路を互いに連通するバイパス通路を設け、該通
路にバイパス弁を設置して、この弁を低負荷時、高回転
時に開いて他の気筒の吸気通路を介して吸気を導入する
ようにしてもよい。また、本発明の吸気装置では、制御
弁よりも上流側に、該制御弁の開弁時に下流側で生じた
吸気の負圧波を反転させる反転部を備えている。この反
転部は、各気筒に共通の吸気通路に一定の容積を有する
容積部を形成することによって構成しても良いし、発生
する負圧波の位相が半波長ずれているような気筒の吸気
管同志を対向させるように連結して構成することもでき
る。
The control valve of the present invention is opened later than the intake top dead center, that is, TDC at the time of low rotation and high load operation, thereby generating a large pressure wave and exerting the effect of pushing the intake air at the end of the intake stroke. There is. In this case, the opening timing of the control valve may be constant, or may be changed stepwise or continuously according to changes in the engine speed and load. The delay control of the intake start timing by the control valve is
It is designed to be released at the time of low load and at the time of high rotation. According to the present invention, the releasing means is provided with a bypass passage that bypasses the control valve, and connects the bypass passage to the independent intake passage to each cylinder downstream of the control valve,
When the load is low and the rotation speed is high, the bypass valve provided in the bypass passage is opened to introduce the intake air from the bypass passage. In addition, a bypass passage that connects the independent intake passages for the respective cylinders on the downstream side of the control valve to each other is provided, and a bypass valve is installed in the passage, and this valve is opened during low load and high rotation, and intake air for other cylinders is opened. The intake air may be introduced through the passage. Further, in the intake system of the present invention, the reversing unit for reversing the negative pressure wave of the intake air generated on the downstream side when the control valve is opened is provided on the upstream side of the control valve. The reversing portion may be formed by forming a volume portion having a constant volume in the intake passage common to each cylinder, or an intake pipe of a cylinder in which the phase of the generated negative pressure wave is shifted by a half wavelength. It is also possible to connect them so that they face each other.

(発明の効果) 本発明によれば、低、中回転の中高負荷運転時などで
は、制御弁が吸入上死点よりも遅く開かれるように制御
され、吸気通路の制御弁下流側に大きな負圧波が生じ、
この負圧波は、吸気通路内を上流に伝播し、反転部で反
転して正圧波となり、この正圧波は反射波として下流に
伝播し吸気行程終期に燃焼室に吸気の押し込み効果を与
える。この効果により、本発明に係るエンジンは高充填
効率を確保でき、従って、出力の向上を図ることができ
るものである。
According to the present invention, the control valve is controlled so as to be opened later than the intake top dead center during the operation at low and medium speeds and medium and high loads, and a large negative pressure is provided in the intake passage downstream of the control valve. A pressure wave
This negative pressure wave propagates upstream in the intake passage and is inverted at the reversing portion to become a positive pressure wave. This positive pressure wave propagates downstream as a reflected wave and exerts an effect of pushing intake air into the combustion chamber at the end of the intake stroke. Due to this effect, the engine according to the present invention can ensure a high charging efficiency, and thus can improve the output.

本発明によれば、高回転時においては、上記制御弁によ
る遅延制御が、通路抵抗を増大させる結果むしろ弊害と
なることに鑑がみ、制御弁を介して行なわれる吸気導入
に加えて、他の経路からも吸気を導入するようにして実
質的に制御弁による遅延制御を解除するようにしてい
る。これによって、有効開弁期間が拡がり、すなわち、
上記第(1)式においてθが大きくなって通路抵抗が
減少し、多量吸気導入が可能となるとともに、このよう
な運転領域において圧力波の同調回転数が得られるよう
な固有振動数を有するように吸気系を構成することによ
り、吸気の動的効果も併わせて得ることができ、さらに
充填効率の改善を図ることができる。
According to the present invention, it is found that the delay control by the control valve at the time of high rotation is rather harmful as a result of increasing the passage resistance, and in addition to the intake introduction performed via the control valve, Intake air is also introduced from the path of (3) to substantially cancel the delay control by the control valve. This extends the effective valve opening period, that is,
In the above equation (1), θ e becomes large, the passage resistance is reduced, a large amount of intake air can be introduced, and the natural frequency is such that the tuning speed of the pressure wave can be obtained in such an operating region. By configuring the intake system as described above, the dynamic effect of intake air can be obtained together, and the charging efficiency can be further improved.

また、低負荷時ポンピングロスが増大し燃費に悪影響を
与えることとなるので、同様に上記遅延制御を解除する
ようにしている。従って、本発明によれば、高回転時に
おいて十分な吸気量を確保することができるとともに、
低負荷時の燃費低下も防止することができる。
In addition, since the pumping loss at the time of low load increases and the fuel consumption is adversely affected, the delay control is similarly canceled. Therefore, according to the present invention, it is possible to secure a sufficient intake amount at the time of high rotation, and
It is also possible to prevent a decrease in fuel consumption when the load is low.

さらに、本発明の好ましい態様では、エンジン回転、エ
ンジン負荷等の運転状態に応じて制御弁の開弁時期を遅
らせることにより吸気開始時期を遅らせこれによって有
効開弁期間を制御するようになっている。すなわち、前
述の第(1)式 において、θが運転状態に応じて変更されるようにな
っている。この結果、広い回転数領域で同調回転数を得
ることができ、異なる回転域の各々において、圧力波に
よる所望の充填効率増大効果を得ることができる。
Further, in a preferred aspect of the present invention, the intake start timing is delayed by delaying the valve opening timing of the control valve according to the operating conditions such as engine rotation and engine load, thereby controlling the effective valve opening period. . That is, the above equation (1) At, θ e is changed according to the operating state. As a result, the tuning rotation speed can be obtained in a wide rotation speed region, and the desired effect of increasing the charging efficiency by the pressure wave can be obtained in each of different rotation regions.

(実施例の説明) 以下図面を参照しつつ、本発明の実施例につき説明す
る。
(Description of Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図及び第2図を参照すれば、本例のエンジン1は、
4気筒エンジンであり、シリンダブロック2には4つの
シリンダボア3が形成され各シリンダボア3にはピスト
ン4が往復動自在に配置される。シリンダブロック2の
上方にはシリンダヘッド5が結合されており、シリンダ
ボア3のピストン上方部空間とシリンダヘッド5の下部
凹部とによって形成される空間は、燃焼室6を構成す
る。燃焼室6には、吸気ポート7及び排気ポート8が開
口しており、シリンダヘッド5には該吸気ポート7、排
気ポート8に通じるように吸気通路9、排気通路10が形
成される。そして、吸気ポート7には、吸気弁11が、排
気ポート8には排気弁12がそれぞれ組合わされる。ま
た、シリンダヘッド5には点火プラグ12aがその先端部
が燃焼室内に突出するように配置される。各気筒の吸気
通路9には、マニホルドが接続されこの接続部付近に燃
料噴射ノズル12bが取り付けられるとともに各吸気通路
9は上流で合流して主吸気通路13が形成されさらに上流
に延びている。主吸気通路13の上流端にはエアクリーナ
14が設置され、エアクリーナ14の下流には吸気流量を計
量するエアフローメータ15が設けられるとともに、その
下流側には、吸気系で生じた負圧波を反転させるための
一定の容積を有する容積部16が設けられる。さらに主吸
気通路13には、スロットル弁17が配置されるとともに、
該スロットル弁下流の分岐部には、第3図に示されるよ
うな筒状のロータリバルブ18が回動自在に配置される。
分岐部下流の各気筒への吸気通路9は、バイパス通路19
によって互いに連通されており、該バイパス通路19と各
吸気通路9との接続部には、バイパス弁20がそれぞれ取
付けられる。また、バイパス通路19の上流側は、主吸気
通路13の分岐部とスロットル弁17との間に接続されてい
る。ロータリバルブ18の周壁には所定の回転位置で各気
筒の吸気通路9に連通する開口21が各気筒に対応してそ
れぞれ設けられている。本例では点火が1−3−4−2
の順で行なわれるので、互いの吸気の干渉を避けるた
め、第1及び第4気筒に対する開口位置と、第2、及び
第3気筒に対する開口位置とをそれぞれ同じオリエンテ
ーションで形成している。第1図に示すように、ロータ
リバルブ18の回動軸18aは、進角機構22を介してプーリ2
3に接続されている。プーリ23は、クランク軸24の端部
に取付けられた駆動プーリ25にベルト26を介して接続さ
れている。本例では、プーリ23とプーリ25とは同じ径を
有しており、従って、両者は同じ速度で回転するように
なっている。進角機構22は、プーリ23の回転軸23aの端
部に取付けられたヘリカルギア27と、ロータリーバルブ
18の回転軸18aの端部に取付けられ上記プーリ23側のヘ
リカルギア27に対向して配置されるヘリカルギア28と、
両ヘリカルギア27、28に噛合する調整駒29とを備えてい
る。調整駒29はヘリカルギア27及び28との噛合位置をロ
ータリバルブ18の回転軸方向に変更できるようになって
おり、調整駒29が上記軸方向に移動して噛合位置が変化
するとヘリカルギア27、28との相対回転位置が変わり、
これによって、進角量が変化するようになっている。調
整駒29の軸方向の位置を調整するために、アクチュエー
タ30が設けられており、このアクチュエータは、好まし
くは、マイコンを組み込んで構成されるコントロールユ
ニット31からの命令信号によって作動するようになって
いる。本例ではコントロールユニット31には、エンジン
回転数を表わす信号が入力されるようになっており、コ
ントロールユニット31は、この回転数信号に応じた進角
量を決定し、アクチュエータ30を介して進角機構22を駆
動する。また、コントロールユニット31はエンジン負荷
信号も入力されるようになっており、コントロールユニ
ット31は、回転数及び、負荷の値に応じ、バイパス弁20
のアクチュエータ20aに対して所定の運転領域では、バ
イパス弁20を開くように命令信号を出力するようになっ
ている。
Referring to FIG. 1 and FIG. 2, the engine 1 of this example is
It is a four-cylinder engine, and four cylinder bores 3 are formed in the cylinder block 2, and a piston 4 is reciprocally arranged in each cylinder bore 3. A cylinder head 5 is coupled above the cylinder block 2, and a space formed by a space above the piston of the cylinder bore 3 and a lower recess of the cylinder head 5 constitutes a combustion chamber 6. An intake port 7 and an exhaust port 8 are opened in the combustion chamber 6, and an intake passage 9 and an exhaust passage 10 are formed in the cylinder head 5 so as to communicate with the intake port 7 and the exhaust port 8. An intake valve 11 is associated with the intake port 7, and an exhaust valve 12 is associated with the exhaust port 8. Further, a spark plug 12a is arranged on the cylinder head 5 so that its tip portion projects into the combustion chamber. A manifold is connected to the intake passage 9 of each cylinder, a fuel injection nozzle 12b is attached in the vicinity of this connection portion, and the intake passages 9 join upstream to form a main intake passage 13 and extend further upstream. An air cleaner is provided at the upstream end of the main intake passage 13.
14 is installed, an air flow meter 15 for measuring the intake air flow rate is provided downstream of the air cleaner 14, and a volume part 16 having a constant volume for inverting the negative pressure wave generated in the intake system is provided on the downstream side thereof. Is provided. Further, in the main intake passage 13, a throttle valve 17 is arranged,
A cylindrical rotary valve 18 as shown in FIG. 3 is rotatably arranged at a branch portion downstream of the throttle valve.
The intake passage 9 to each cylinder downstream of the branch portion is provided with a bypass passage 19
By-pass valves 20 are attached to the connecting portions of the bypass passage 19 and the intake passages 9, respectively. The upstream side of the bypass passage 19 is connected between the branch portion of the main intake passage 13 and the throttle valve 17. An opening 21 that communicates with the intake passage 9 of each cylinder at a predetermined rotation position is provided on the peripheral wall of the rotary valve 18 for each cylinder. In this example, ignition is 1-3-4-2
Therefore, the opening positions for the first and fourth cylinders and the opening positions for the second and third cylinders are formed with the same orientation in order to avoid mutual interference of intake air. As shown in FIG. 1, the rotary shaft 18 a of the rotary valve 18 is connected to the pulley 2 via an advance mechanism 22.
Connected to 3. The pulley 23 is connected via a belt 26 to a drive pulley 25 attached to the end of the crankshaft 24. In this example, the pulley 23 and the pulley 25 have the same diameter, so that they rotate at the same speed. The advance mechanism 22 includes a helical gear 27 attached to the end of the rotary shaft 23a of the pulley 23 and a rotary valve.
A helical gear 28 attached to the end of the rotary shaft 18a of 18 and arranged to face the helical gear 27 on the pulley 23 side;
An adjusting piece 29 that meshes with both helical gears 27 and 28 is provided. The adjusting piece 29 can change the meshing position with the helical gears 27 and 28 in the rotation axis direction of the rotary valve 18, and when the adjusting piece 29 moves in the axial direction and the meshing position changes, the helical gear 27, The relative rotation position with 28 changes,
As a result, the amount of advance angle is changed. An actuator 30 is provided to adjust the axial position of the adjustment piece 29, and the actuator is preferably operated by a command signal from a control unit 31 including a microcomputer. There is. In this example, a signal indicating the engine speed is input to the control unit 31, and the control unit 31 determines the advance amount according to the speed signal, and advances it via the actuator 30. Drives the angular mechanism 22. The control unit 31 is also adapted to receive an engine load signal, and the control unit 31 controls the bypass valve 20 according to the rotation speed and the load value.
A command signal for opening the bypass valve 20 is output to the actuator 20a in a predetermined operation region.

以上の構造において本例ではロータリバルブ18は、クラ
ンク軸24同じ速度で回転する。従ってロータリバルブ18
の開口21が各気筒の吸気通路9に連通するタイミングす
なわちロータリバルブ18の開弁期間は、各気筒の吸気弁
11の開弁期間に対して対応するようになっている。本例
では、吸気弁11が開いておりかつ、ロータリバルブ18が
開いている期間に実際に吸気が燃焼室6内に導入される
ことになり従って、この期間が有効開弁期間となる。第
4図を併わせて参照すれば、ロータリバルブ18の開弁期
間は、エンジン回転数に応じて変更されるようになって
おり、回転数が増大すると、図の破線で示すようにロー
タリバルブ18の開弁時期は吸気弁11の開弁時期に近づく
ように設定される。一方、エンジンの低回転時には、ロ
ータリバルブ18の開弁時期は進角機構22の作動によって
図に実線で示すように遅れ側にずらされる。ロータリバ
ルブ18が開いたとき実際に吸気が燃焼室6内に導入され
ることとなるが、この開弁時において、ロータリバルブ
18の下流側には吸気の負圧波が生じる。この負圧波は、
吸気通路13を上流に伝播して容積部16に到達する。容積
部16において、負圧波は反転して正圧波となり吸気通路
13内を下流側に伝播して最終的に燃焼室6に到達する。
In the above structure, in this example, the rotary valve 18 rotates at the same speed as the crankshaft 24. Therefore, the rotary valve 18
The timing at which the opening 21 of the cylinder communicates with the intake passage 9 of each cylinder, that is, the opening period of the rotary valve 18,
It corresponds to 11 valve opening periods. In this example, intake air is actually introduced into the combustion chamber 6 while the intake valve 11 is open and the rotary valve 18 is open. Therefore, this period is the effective valve opening period. Referring to FIG. 4 together, the opening period of the rotary valve 18 is adapted to be changed according to the engine speed. When the rotation speed increases, the rotary valve 18 is rotated as shown by the broken line in the figure. The valve opening timing of 18 is set so as to approach the valve opening timing of the intake valve 11. On the other hand, when the engine speed is low, the valve opening timing of the rotary valve 18 is shifted to the delay side by the operation of the advance mechanism 22 as shown by the solid line in the figure. When the rotary valve 18 opens, intake air is actually introduced into the combustion chamber 6, but at the time of opening this, the rotary valve
A negative pressure wave of intake air is generated on the downstream side of 18. This negative pressure wave
It propagates upstream through the intake passage 13 and reaches the volume 16. In the volume part 16, the negative pressure wave is inverted and becomes a positive pressure wave, and the intake passage
It propagates inside 13 to the downstream side and finally reaches the combustion chamber 6.

本例では、この正圧波が吸気行程の終期に燃焼室6に到
達するように吸気系を構成しており、これによって、上
記正圧波による吸気の押し込み効果を利用して、吸気の
高充填効率を得るようにしている。そして、ロータリバ
ルブ18の開弁時に生じる負圧波の振幅が大きい程、大き
な反転正圧波が生じ、結果として大きな充填効率増大効
果が得られることに鑑がみ、本例ではピストン速度が遅
く、従って、生じる負圧波が小さくなる傾向となる低回
転時において、ロータリバルブ18の開弁時期を高回転時
よりも遅らせ、より大きな負圧波を形成するように構成
している。また、上記圧力波による充填率増大効果が得
られるエンジン回転数すなわち同調回転数N(rpm)
は、有効開弁期間θ(deg)及び吸気系の固有振動数
ν(Hz)との関数としてN=θ・ν/6として表わされ
るが、本例の装置では、進角機構22を用いて有効開弁期
間θを回転数変化に応じて変化させるようにしている
ので、広い回転数領域にわたって同調回転数を得ること
ができ、この結果、低回転から中回転にわたる広い回転
数範囲で充填率増大効果を得ることができる。
In this example, the intake system is configured so that the positive pressure wave reaches the combustion chamber 6 at the end of the intake stroke, and thus the intake pressure pushing effect of the positive pressure wave is utilized to achieve high intake efficiency. Trying to get. Then, as the amplitude of the negative pressure wave generated when the rotary valve 18 is opened is larger, a larger reversal positive pressure wave is generated, and as a result, it can be seen that a large effect of increasing the charging efficiency can be obtained. In the low rotation speed in which the generated negative pressure wave tends to be small, the valve opening timing of the rotary valve 18 is delayed compared with the high rotation speed, and a larger negative pressure wave is formed. Further, the engine speed at which the effect of increasing the filling rate by the pressure wave is obtained, that is, the tuning speed N (rpm)
Is expressed as N = θ e · ν / 6 as a function of the effective valve opening period θ e (deg) and the natural frequency ν (Hz) of the intake system. In the device of this example, the advance mechanism 22 is Since the effective valve opening period θ e is changed according to the rotation speed change, the tuning rotation speed can be obtained over a wide rotation speed range, and as a result, a wide rotation speed range from low rotation speed to middle rotation speed can be obtained. Thus, the effect of increasing the filling rate can be obtained.

なお、エンジンの高回転領域では、制御弁自体が通路の
絞り効果を与えるものであるとともに上記のようにロー
タリバルブを遅れ側にずらすような制御を行なうと通路
抵抗が増大して、高充填量の確保に対する弊害となる。
従って、本例では、高回転時には、アクチュエータ20a
を作動させて、バイパス弁20を開き、バイパス通路19か
らも吸気を導入するようにして実質的にロータリバルブ
18による遅延制御を解除するようにしている。これによ
って、高回転において、吸気不足が生じるといった問題
を解消することができる。さらに、エンジンの比較的低
回転でかつ低負荷時において、上記のようなロータリバ
ルブ18の開弁時期を遅らせるような制御を行なうと、ポ
ンピングロスが増大し、燃費の悪化が顕著となるので、
同様にバイパス弁20を開き、バイパス通路19からも吸気
を導入して、実質的にロータリバルブ18の遅延制御を解
除するようにしている。
In the high engine speed region, the control valve itself gives the effect of restricting the passage, and if the control to shift the rotary valve to the delay side is performed as described above, the passage resistance increases and the high filling amount is increased. Will be an adverse effect on the securing of.
Therefore, in this example, when the rotation speed is high, the actuator 20a
Is operated to open the bypass valve 20 so that the intake air is also introduced from the bypass passage 19 and is substantially a rotary valve.
The delay control by 18 is canceled. As a result, it is possible to solve the problem that intake air shortage occurs at high rotation speeds. Further, when the control is performed such that the opening timing of the rotary valve 18 is delayed at a relatively low engine speed and a low load, the pumping loss increases, and the deterioration of fuel efficiency becomes remarkable.
Similarly, the bypass valve 20 is opened, and intake air is also introduced from the bypass passage 19 to substantially cancel the delay control of the rotary valve 18.

第5図を参照すれば、本発明の他の実施例が示されてお
り、本例では、ロータリバルブ18の上流側の吸気通路13
と各独立吸気通路9を連通するバイパス通路19は設けら
れておらず、ロータリバルブ18の下流側において、各独
立吸気通路9を互いに連通させる連通路19が設けられて
いる。従って、本例の構造では、バイパス弁20が開状態
になると、互いに独立吸気通路が連通状態になる。本例
のエンジンの点火順序は1−3−4−2であり、ロータ
リバルブ18の開口部21は、第1、第4気筒に対するもの
と、第2、第3気筒に対するものがそれぞれ同じオリエ
ンテーションになっている。従って、ロータリバルブ18
は、第1、第4気筒、及び第2、第3気筒に対してそれ
ぞれ同じタイミングで開状態になるので、吸気弁11とロ
ータリバルブ18の開弁タイミングは第6図に示すように
なる。このため、バイパス弁20が開いて互いの独立吸気
通路9が連通状態になっているときには、現に吸気行程
を行っている気筒に対して、第6図に矢印で示すように
次に吸気行程を行なう気筒の独立吸気通路9及び連通路
19aを通して、吸気が供給される。この吸気は、吸気行
程の前半部分において導入されるので制御弁の開弁タイ
ミングが遅れ側にずらされている場合であっても実質的
に開弁期間が拡がり吸気不足を解消することができる。
Referring to FIG. 5, another embodiment of the present invention is shown. In this embodiment, the intake passage 13 upstream of the rotary valve 18 is shown.
The bypass passage 19 that connects the independent intake passages 9 to each other is not provided, and the communication passage 19 that connects the independent intake passages 9 to each other is provided on the downstream side of the rotary valve 18. Therefore, in the structure of this example, when the bypass valve 20 is opened, the independent intake passages are in communication with each other. The ignition sequence of the engine of this example is 1-3-4-2, and the opening 21 of the rotary valve 18 has the same orientation for the first and fourth cylinders and for the second and third cylinders. Has become. Therefore, the rotary valve 18
Since the first and fourth cylinders and the second and third cylinders are opened at the same timing, the intake valve 11 and the rotary valve 18 are opened at the timings shown in FIG. Therefore, when the bypass valve 20 is opened and the independent intake passages 9 are in communication with each other, the next intake stroke is performed for the cylinder that is currently performing the intake stroke as shown by the arrow in FIG. Independent intake passage 9 and communication passage for the cylinder
Intake air is supplied through 19a. Since this intake air is introduced in the first half of the intake stroke, even if the valve opening timing of the control valve is shifted to the delay side, the valve opening period is substantially extended and the intake shortage can be resolved.

なお、以上の実施例では、レシプロエンジンについて本
発明を適用した例について説明したが、本発明は、ロー
タリピストンエンジンについても同様に適用することが
できるものである。
In addition, in the above embodiments, the example in which the present invention is applied to the reciprocating engine has been described, but the present invention can also be applied to the rotary piston engine in the same manner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の1実施例に係るエンジンの全体概略
図、第2図は、第1図のエンジンの部分断面図、第3図
は、ロータリバルブの斜視図、第4図は、バルブの開弁
タイミングを示すグラフ、第5図は、本発明の他の実施
例に係るエンジンの概略図、第6図は、第5図のエンジ
ンのバルブタイミングを示すグラフである。 1……エンジン、2……シリンダブロック、 3……シリンダボア、4……ピストン、 5……シリンダヘッド、6……燃焼室、 9……吸気通路、10……排気通路、 13……主吸気通路、14……エアクリーナ、 15……エアフローメータ、16……容積部、 17……スロットルバルブ、 18……ロータリバルブ、19……バイパス通路、 19a……連通路、20……バイパス弁、 22……進角機構、 31……コントロールユニット。
1 is an overall schematic view of an engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial sectional view of the engine of FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view of a rotary valve, and FIG. 5 is a graph showing the valve opening timing, FIG. 5 is a schematic diagram of an engine according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a graph showing the valve timing of the engine of FIG. 1 ... Engine, 2 ... Cylinder block, 3 ... Cylinder bore, 4 ... Piston, 5 ... Cylinder head, 6 ... Combustion chamber, 9 ... Intake passage, 10 ... Exhaust passage, 13 ... Main intake Passage, 14 ... Air cleaner, 15 ... Air flow meter, 16 ... Volume, 17 ... Throttle valve, 18 ... Rotary valve, 19 ... Bypass passage, 19a ... Communication passage, 20 ... Bypass valve, 22 …… Advance mechanism, 31 …… Control unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 潤三 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 冨永 和憲 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junzo Sasaki 3-1, Shinchi Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture Mazda Co., Ltd. (72) Inventor Kazunori Tominaga 3-3 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Stock In the company

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジンの回転に同期して開閉される吸気
ポートと、該吸気ポート上流の吸気通路に設けられ該吸
気通路を吸気ポートの開口時期よりも後であって吸入上
死点以降に開き吸気開始時期を遅延させる制御弁と、エ
ンジンの低負荷時及び高回転時に前記制御弁の遅延制御
を解除する解除手段と、前記制御弁よりも上流側の吸気
通路に設けられ制御弁の開弁時に該制御弁の下流側で生
じる吸気負圧波を反転させる反転部とを備え、前記解除
手段は、エンジンの低負荷時及び高回転時に制御弁下流
の各気筒への独立吸気通路を互いに連通することにより
前記遅延制御を解除するようになったことを特徴とする
エンジンの吸気装置。
1. An intake port opened and closed in synchronization with the rotation of an engine, and an intake passage provided upstream of the intake port, the intake passage being located after the opening timing of the intake port and after intake top dead center. A control valve that delays the opening intake start timing, a release means that releases delay control of the control valve when the engine is under low load and high rotation, and a control valve that is provided in the intake passage upstream of the control valve. And a reversing unit for reversing an intake negative pressure wave generated on the downstream side of the control valve when the valve is opened, and the releasing means communicates the independent intake passages to each cylinder downstream of the control valve when the engine is under a low load and at a high rotation speed. The engine intake system is characterized in that the delay control is released by doing so.
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