JPS62174513A - 吸気管制弁 - Google Patents

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〕 本発明はミラーエンジンの吸気系に設けられる吸気管制
弁に関するものである。

〔従来の技術〕

吸気下死点前に吸気通路を閉塞して燃焼室内に断熱膨張
を生じさせるミラーサイクルを行なう、いわゆるミラー
エンジンは、既に知られている（例えば「内燃機関Ｊ　
Ｖｏｌ、２０．’　Ｎｏ、２５０．　’８１．６゜Ｐ、
１８〜２２．　　ｒ内燃機関Ｊ　Ｖｏｌ、２０．Ｎｏ、
２５１．’８１．７゜Ｐ、３５〜４０．実開昭５２−７
０２１２号公報）。ミラーエンジンを自動車に適用する
場合、広い回転域および負荷域にわたって閉弁時期を調
整する必要がある。

そこで本出願人は既に昭和６０年１２月２７日付実用新
案登録出願（考案の名称「吸気管制弁ｊ）において、吸
気通路内に、ロータリ弁と、この口−タリ弁の外周側に
位置し、吸気通路を連通可能な開口を有するスリーブと
を有する吸気管制弁を提案した。このスリーブはロータ
リ弁の軸周りに回転変位可能であり、その回転変位に応
じてロータリ弁による吸気通路の開閉時期が変化する。

一方、吸入空気量は吸気管制弁とは別に設けられた絞り
弁により調節され、この絞り弁はアクセルペダルに連動
して吸気通路を開閉させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記提案装置は、吸入空気量の調節のために吸気管制弁
とは別に絞り弁を設けなければならず、またこれらの弁
を別々に制御しなければならない複雑さを有するという
問題がある。この問題を解決するために、スリーブを回
転変位させることにより、吸気通路の閉塞時期と吸入空
気量とを同時に調節することも可能である。すなわち、
吸入空気量を減少させる場合、吸気行程において閉塞時
期を早めればよい。ところが、このように制御すると、
エンジンの低負荷運転時、圧縮行程の終了時における燃
焼室内の温度が低くなりすぎ、この結果燃焼速度が低下
して燃焼が不安定となるという問題を生じる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る吸気管制弁は、吸気通路を開閉するスリー
ブを、ロータリ弁の軸の周りに回転変位可能とするばか
りでなく、その軸に沿って変位可能に構成したことを特
徴としている。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第３図は本発明の一実施例に係る吸気管制弁を適用した
エンジンを示す。シリンダブロック１１に形成されたシ
リンダボア１２にはピストン１３が摺動自在に収容され
、このピストン１３の上側に燃焼室１４が形成される。

シリンダヘッド１５には燃焼室１４に連通可能な吸気ボ
ート１６が穿設され、この吸気ボート１６は吸気弁１７
により開閉される。吸気弁１７はシリンダヘッド１５に
設けられたスリーブ１８に摺動自在され、ばね１９に付
勢されてシリンダヘッド１５の上方に突出し、その突出
端にはロッカアーム２１が係合する。ロッカアーム２１
は支持部材２２に枢支され、カム２３に押圧されて揺動
し、吸気弁１７を開閉駆動する。

吸気マニホルド２４とシリンダヘッド１５の間には吸気
通路の一部を構成するハウジング３１が設けられる。第
２図に詳示するように、ハウジング３１は円筒状に膨出
し、その内部には、吸気通路に垂直な軸を有する円筒状
のスリーブ３２が回転自在かつその軸に沿って変位自在
に収容され、さらにスリーブ３２の内部には、ロータリ
弁３３が回転自在に設けられる。すなわちスリーブ３２
とロータリ弁３３とは相互に同軸的に設けられる。

スリーブ３２は吸気通路の上流側および下流側にそれぞ
れ臨む開口３４　、３５を有し、これにより吸気通路を
開放させ、吸入空気を矢印Ａに沿って流動させる。スリ
ーブ３２に連結されたピン３６は、第１図に示すように
、ハウジング３１に形成された長孔３７から外方へ突出
し、ハウジング３１の外部に設けられたピストン３８に
連結される。ピストン３８は、後に第４図を参照して説
明するように、アクセルペダル５０に連動し矢印Ｂに沿
って往復動可能であり、これにより、ピン３６は長孔３
７に沿って移動する。長孔３７は、第１図に示すように
、概ねスリーブ３２の軸方向に延びるがこのスリーブ３
２の周方向に沿って若干湾曲している。したがってピン
３６が長孔３７内で変位すると、スリーブ３２は矢印Ｃ
に沿って軸方向に変位し、また矢印りに沿って軸周りに
若干変位する。

ロータリ弁３３は、スリーブ３２の軸心位置に設けられ
た弁軸３９に支持され、スリーブ３２内で回転して吸気
通路を開閉する。ロータリ弁３３は、第３図に示すよう
に、弁軸３９に固定された馬区動プーリ４１とカムシャ
フトプーリ４２とをタイミングベルト４３により連結す
ることによりカムシャフトに同期して回転するようにな
っており、その回転速度はカムシャフトの回転速度の１
７２、すなわちエンジン速度の１７４である。

第２図において、ロータリ弁３３は時計回りに回転して
おり、ロータリ弁３３の周端３３ａがスリーブ３２の開
口３４の左端３４ａと右端３４ｂの間にあると吸気通路
は開放され、周端３３ａが開口３４の右端３４ｂと開口
３５の右端３５ｂとの間にあると吸気通路は閉塞される
。しかしてスリーブ３２を回転変位させてロータリ弁３
３の周端３３ａが開口３４の下端３４ｂを通過する時期
を変えることにより、吸気通路の閉塞時期を変化させる
ことができ、またスリーブ３２を軸方向に変位させて吸
気通路の流路面積を調節することができる。なお第１図
において、スリーブ３２が実線で示す位置にある時吸気
絞りは全開であり、スリーブ３２が想像線で示す位置に
ある時吸気絞りは全閉（アイドリング状態）である。

第４図は本実施例の断面図を示す。ハウジング３１の両
端開口部にはカバー５１　、５２がそれぞれ設けられ、
弁軸３９はこれらのカバー５１　、５２に取付けられた
軸受５３　、５４によりそれぞれ軸支される。

駆動プーリ４１は、弁軸３９のカバー５１からの突出端
にボルト５５によって固定される。弁軸３９のハウジン
グ３１の端部に対応する部分には円板部材５６　、５７
が嵌着され、円板部材５６　、５７の外周には四弗化エ
チレン樹脂から成る摺動材５８が設けられる。摺動材５
８はスリーブ３２の内壁面に係合し、これにより、ロー
タリ弁３３はスリーブ３２の内壁面に摺接することなく
回転する。スリーブ３２は吸気通路の数に対応した数の
開口３４を有し、またスリーブ３２の右端部にはビン３
６が固定される。ビン３６はハウジング３１に形成され
た長孔３７から突出し、その突出端部５９はハウジング
３１の外側面に固定された筒体６０内に収容される。一
方、アクセルペダル５０はリンク６１に連結され、この
リンク６１とビン３６の突出端部５９とはワイヤ６２に
より連結される。ワイヤ６２は、筒体６０の端部と支持
枠６３に固定された管６４を貫通して延びる。筒体６０
内に設けられたばね６５は、ビン３６を常時図の左方へ
、すなわちスリーブ３２を吸気通路の流路面積が小さく
なる方向へ、付勢する。なお第４図の図示状態は、アク
セルペダル５０が踏込まれ、スリーブ３２がばね６５に
抗して最も右側へ、すなわち吸気通路の流路面積を大き
くする側へ変位している状態である。

第５図は、スリーブ３２を示す。この図から理解される
ように、スリーブ３２は両端が開口する円筒状を有し、
矩形の開口３４　、３５を形成される。

本実施例は４気筒エンジンに適用されており、開口３４
　、３５はそれぞれ４個ずつ形成され、スリーブ３２の
軸心方向に配列される。なお、スリーブ３２の上部には
ビン３６が係合する孔６６が穿設される。

本実施例の作用を説明する。

第６図はロータリ弁３３とスリーブ３２の相対位置関係
を示す。図中、角度Ｅは吸気弁１７　（第３図）の作用
角すなわち開弁期間を示し、約２２０゜〜２４０°であ
る。ロータリ弁３３の位置Ｐは吸気上死点に相当し、ま
た位置Ｑは吸気下死点に相当する。スリーブ３２の開口
部１３４ｂを図示のように吸気通路の右側内周面７エの
位置に合致させた場合、ロータリ弁３３の周端３３ａが
吸気作用角（上記角度Ｅに対応する）だけ回転する間、
吸気通路は開放することとなり、吸入空気は吸気弁の開
弁期間中燃焼室１４（第３図）に供給される。

これに対し、スリーブ３２を矢印Ｆ方向に回転変位させ
て開口右端３４ｂを吸気通路の右側内周７１より左方に
位置させると、吸気通路は吸気下死点前に閉塞されるこ
とになる。この結果、燃焼室１４内では吸気の断熱膨張
が生じ、ミラーサイクルが実現される。

第７図は吸気弁１７の開閉動作とロークリ弁３３の回転
動作との関係を示す。実線Ｒは吸気弁１７の開口面積を
示し、これから理解されるように吸気弁１７は吸気行程
の直前から圧縮行程の初めまで開弁する。一点鎖線Ｓは
、第６図に示すようにスリーブ３２の開口右端３４ｂが
吸気通路の右内周面７１に略一致した位置にある場合に
おける、ロータリ弁３３の開口時期および開口面積を示
す。

この場合、ロータリ弁３３は、吸気弁１７が開弁してい
る間、吸気通路を開放し、吸気通路は実質的に吸気弁１
７のみによって開閉される。二点鎖ｙＡＴは、第６図に
おいて想像線により示すように、スリーブ３２の開口右
端３４ｂが吸気通路の右側内周面７１の左方にある場合
における、ロータリ弁３３の開口時期および開口面積を
示す。この場合ロータリ弁３３は、吸気弁１７が閉弁す
る前に吸気通路を閉塞している。

第６図および第７図を用いて説明した以上の動作は、吸
気通路の閉塞時期を調節するものであるが、本実施例に
おいてはスリーブ３２は軸方向にも変位し、これにより
吸入空気量が調節される。

すなわちスリーブ３２を軸方向のみに変位させると、吸
気通路の閉塞時期は変らないが流路面積が変化して吸入
空気量が変化する。

第８図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）は、ハウジング
３１の開口３１ａとスリーブ３２の開口３４との位置関
係の例を示す。第８図（ａｌは両開口３１ａ、３４が実
質的に合致した場合を示し、すなわちこの場合吸気通路
の流路面積（図中斜線を施して示す）は最大となってい
る。この状態からスリーブ３２を矢印り方向に変位させ
ると、ロータリ弁３３　（第６図参照）により吸気通路
の閉塞時期が早められ、またスリーブ３２を矢印Ｃ方向
に変位させると、吸気通路の流路面積が小さくなって吸
入空気量が少なくなる。すなわち、第８図（ｂ）のよう
にスリーブ３２を矢印ＣおよびＤ方向へ変位させると、
吸気通路の閉塞時期が早められるとともに吸入空気量が
減量される。なお、早閉じ角度θは、吸気通路の閉塞時
期が吸気弁１７の閉弁時期よりもどのくらい早いかを示
す。第８図（Ｃ１のように、スリーブ３２を第８図（ａ
ｌの状態から矢印Ｃ方向のみへ変位させると、吸気通路
の閉塞時期は早められないが吸入空気量が減量される。

すなわち、この第８図（Ｃ）はアイドル運転時における
開口３１８．３４の状態を示す。

第９図は、アクセル開度すなわちスリーブ３２の軸方向
変位量と、早閉じ角度θすなわちスリーブ３２の回転変
位量との関係を示す。すなわちこの関係を示す曲線Ｇは
ピン３６の移動経路に沿ったものであり、破線Ｈは長孔
３７の形状を示す。

以上のように本実施例によれば、スリーブ３２により、
閉塞時期とは別に吸気通路の流路面積を変化させること
ができ、吸気管制弁に従来のスロットル弁と全く同じ機
能をもたらせることができる。したがって、スロットル
弁を設ける必要がないので構成が簡単である。また低負
荷運転時に吸気通路の閉塞時期が早くなりすぎることが
ないので、圧縮端温度が低下しすぎることがなく燃焼が
安定し、排気ガス中の特にＨＣが減少する。さらに本実
施例は、ビン３６と長孔３７の組合せにより、アクセル
ペダルの踏込み量すなわちエンジン負荷に応じて、スリ
ーブ３２の回転方向および軸方向位置を変化させるよう
にしたものであるから、吸気通路の閉塞時期と吸入空気
量を同時に調節することができ、その制御が簡単である
。すなわち、ミラー効果の調整をエンジン負荷に関連さ
せて行なうことが容易であり、その特性は長孔３７の形
状を定めるだけでよい。

なおスリーブ３２を回転方向および軸方向に変位させる
機構としてアクセルペダル５０を用いることは必須では
なく、例えば吸入空気量とエンジン回転数の比により表
わされるエンジン負荷を検出し、この検出値に応じてス
リーブ３２を変位させてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、吸気管制弁とは別にスロ
ットル弁を設ける必要がなく、吸気管制弁のみにより、
吸気通路の閉塞時期と吸入空気量を同時に最適に制御す
ることができる。したがって構成が簡単で安価なものと
なり、またアイドル運転あるいは低負荷運転時にもエン
ジンを安定して稼動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図のｎ−ｎ緑に沿う断面図、第３図は本発明の一実施例
を適用したエンジンを示す断面図、 第４図はスリーブの駆動機構を示す断面図、第５図はス
リーブを示す斜視図、 第６図はロータリ弁とスリーブの位置関係を示す断面図
、 第７図は吸気弁とロータリ弁の開閉動作を示すグラフ、 第８図（ａｌ　、　（ｂｌ　、　（Ｃ）はハウジングの
開口とスリーブの開口の位置関係を示す図であり、第８
図（ａｌは吸気通路の閉塞時期が最も遅く、かつ吸気通
路の流路面積が最大の場合を示し、第８１１ｋ（ｂ）は
閉塞時期が早く、かつ流路面積が小さい場合を示し、第
８図（Ｃ）は閉塞時期が遅く、かつ流路面積が最小の場
合を示し、 第９図はアクセル開度とロータリ弁の早閉じ角度との関
係を示すグラフである。 ３１・・・ハウジング、　　　３２・・・スリーブ、３
３・・・ロータリ弁、　　３４　、３５・・・開口、３
６・・・ピン、　　　　　　３７・・・長孔。 ３２・・・スリーブ ３３・・・ロータリ弁 ３４．３５・・・開口 ご−１図 第２図 第３図 Ｊコ 第５図 第６０ 第７図 ３フＱ 下　　　　　ゞ （ａ）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　（ｃ）第
８＠ 第９＠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸気通路の一部を構成するハウジング内に、この吸
   気通路に略垂直な軸の周りに回転して吸気通路を開閉す
   るロータリ弁を設けて成る吸気管制弁において、上記ハ
   ウジングとロータリ弁の間に、上記吸気通路を連通可能
   であって上記ロータリ弁により開閉される開口を有する
   スリーブを配設し、該スリーブを軸周りに回転変位させ
   て上記ロータリ弁による吸気通路の閉塞時期を調節可能
   であり、かつ該スリーブを軸方向に変位させて吸入空気
   量を調節可能である制御機構を設けたことを特徴とする
   吸気管制弁 ２、上記制御機構が、上記スリーブに連結され、上記ハ
   ウジングに穿設された長孔に沿って変位するピンと、こ
   のピンをエンジンの運転状態に応じて変位させる駆動機
   構とを備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の吸気管制弁。 ３、上記駆動機構が、アクセルペダルに連動して上記ピ
   ンを変位させるべく構成されることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の吸気管制弁。