(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブを兼ね、且つ、シリンダヘッドの吸気通路の開口面積を制御するロータリ型のタンブル制御弁をシリンダヘッドに設けたことを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２】
前記シリンダヘッドにその吸気通路に連なる短い吸気管を接続し、該吸気管とシリンダヘッドの一部で構成されるハウジング内に前記タンブル制御弁を回転自在に設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃エンジン。
【請求項３】
前記タンブル制御弁は、低開度域において吸気の流れを吸気通路の軸中心線に対して片側に偏寄せしめることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃エンジン。
【請求項４】
シリンダライナーの上端外周部をシリンダヘッドに装着したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリ型のタンブル制御弁を備える内燃エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に内燃エンジンの吸気量は板形のスロットルバルブによって制御されており、スロットルバルブはシリンダヘッドの吸気ポートに接続された吸気管の途中に設けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のようにスロットルバルブを吸気管の途中に設けた場合には、該スロットルバルブからシリンダヘッドの吸気バルブまでの距離が長くなって吸気経路のボリュームが大きくなり、スロットルバルブの開度変化に対する吸気量及びエンジン回転数の応答性が悪い他、スロットルバルブがシリンダに流入する吸気の流れに影響を及ぼすことがなく、シリンダ内で例えばタンブル流を積極的に発生させて混合気の燃焼の改善を図る上でスロットルバルブを活用することができなかった。
【０００４】
又、スロットルバルブを吸気管の途中に設けた場合には、該スロットルバルブを含むエンジンの吸気系の構造が複雑化して高重量化を招くという問題もあった。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、制御弁の開度変化に対する吸気量及びエンジン回転数の応答性を高めるとともに、シリンダ内での混合気の燃焼の改善を図り、更には、吸気系のコンパクト化と軽量化を実現することができる内燃エンジンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、スロットルバルブを兼ね、且つ、シリンダヘッドの吸気通路の開口面積を制御するロータリ型のタンブル制御弁をシリンダヘッドに設けたことを特徴とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記シリンダヘッドにその吸気通路に連なる短い吸気管を接続し、該吸気管とシリンダヘッドの一部で構成されるハウジング内に前記タンブル制御弁を回転自在に設けたことを特徴とする。
【０００７】
又、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記タンブル制御弁は、低開度域において吸気の流れを吸気通路の軸中心線に対して片側に偏寄せしめるものとしたことを特徴とする。
【０００８】
更に、請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、シリンダライナーの上端外周部をシリンダヘッドに装着したことを特徴とする。
【０００９】
従って、本発明によれば、ロータリ型のタンブル制御弁がシリンダヘッドの吸気バルブの近くに設けられるため、該タンブル制御弁と吸気バルブ間の吸気経路のボリュームが小さく抑えられ、タンブル制御弁の開度変化に対する吸気量及びエンジン回転数の応答性が高められる。
【００１０】
又、吸気バルブの近くに設けられたタンブル制御弁がシリンダ内に流入する吸気（混合気）の流れに直接影響を及ぼし、シリンダ内に混合気のタンブル流を発生せしめることができるため、シリンダ内での混合気の燃焼の改善を図ることができる。
【００１１】
更に、スロットルバルブを兼ねるタンブル制御弁をシリンダヘッドに設けることによって吸気系のコンパクト化と軽量化を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１及び図２は本発明に係る４サイクル直列多気筒エンジン要部の破断面図、図３は図１のＡ部拡大詳細図、図４はタンブル制御弁の正面図である。
【００１４】
本実施の形態に係るエンジン１は直列５気筒エンジンであって、Ａｌ合金にて一体鋳造されたシリンダブロック２には各５つの気筒が図１及び図２の紙面垂直方向に並設されており、各気筒にはＡｌ合金製のシリンダライナー３が組み付けられている。そして、各シリンダライナー３内にはピストン４が摺動自在に嵌装されており、各ピストン４はコンロッド５を介してクランク軸６に連結されている。即ち、コンロッド５の小端部はピストンピン７によってピストン４に連結されており、同コンロッド５の大端部はクランク軸６のクランクピン６ａに連結されている。尚、クランク軸６は図１及び図２の紙面垂直方向に配されている。
【００１５】
而して、本実施の形態に係るエンジン１はウェットライナー方式を採用するものであって、各気筒についてシリンダライナー３がこれの外周に形成されるウォータジャケット８の壁の一部を構成している。このようなウェットライナー方式を採用することによって、隣接する気筒のボア間ピッチが短縮されるため、エンジン１の全長（図１及び図２の紙面垂直方向の長さ）を短くしてその小型・コンパクト化を図ることができる。
【００１６】
ところで、本実施の形態においては、シリンダブロック２には各気筒についてリブ２ａがウォータジャケット８を横切る形で突設されており、各シリンダライナー３の外周部の中間高さ位置はリブ２ａによって部分的に支持されている。
【００１７】
他方、シリンダブロック２の各気筒の上部にはＡ１合金によって一体鋳造されたシリンダヘッド９が被着されているが、このシリンダヘッド９には各気筒について吸気通路１０と排気通路１１がそれぞれ形成されている。
【００１８】
そして、上記吸気通路１０と排気通路１１は吸気バルブ１２と排気バルブ１３によってそれぞれ適当なタイミングで開閉され、これによって各気筒において所要のガス交換がなされる。尚、吸気バルブ１２と排気バルブ１３は、シリンダヘッド９に挿通保持された筒状のバルブガイド１４，１５によって閉じ方向に付勢されており、シリンダヘッド９の上部に設けられた不図示のカム機構によって駆動されて前述のように吸気通路１０と排気通路１１をそれぞれ適当なタイミングで開閉する。
【００１９】
ところで、本実施の形態に係るエンジン１のシリンダヘッド９は従来のものに対してその下端面（シリンダブロック２との合面）が図１に示す高さ寸法Ｈだけシリンダブロック２側に延長されており、その延長部にはシリンダボア径と同径の凹部９ａが形成され、この凹部９ａ（図２参照）の内周には雌ネジ９ａ−１（図３参照）が刻設されている。
【００２０】
而して、前記シリンダライナー３は、その上端部がシリンダブロック２の上面よりも上方へ突出しており、その突出した部分の外周はシリンダヘッド９に形成された前記凹部９ａの内周部に螺着されている。
【００２１】
即ち、シリンダライナー３の上端外周部には雄ネジ３ａ（図３参照）が刻設されており、この雄ネジ３ａをシリンダヘッド９側の凹部９ａの内周部に刻設された前記雌ネジ９ａ−１に螺着せしめることによって、シリンダライナー３がシリンダヘッド９に組み付けられ、該シリンダライナー３の上端面とシリンダヘッド９との間にはＣｕ製のガスケットリング２１が介設されている。又、図３に示すように、シリンンダライナー３のシリンダヘッド９への螺着部よりも下方であって、且つ、シリンダライナー３とシリンダブロック２との間には、シール用のＯリング２２が介設されている。
【００２２】
尚、本実施の形態では、シリンダライナー３の上端外周部をシリンダヘッド９に螺着せしめたが、図５に示すように、シリンダライナー３の上端外周部をシリンダヘッド９の凹部９ａに圧入しても良く、この場合、シリンダライナー３のシリンダヘツド９との嵌合部ａはロー付けされる。その他、シリンダライナー３のシリンダヘッド９への装着方法としては、カシメ、接着等の任意の方法を採用することができる。
【００２３】
ところで、本実施の形態に係るエンジン１においては、シリンダヘッド９に各気筒の前記吸気通路１０の開口面積を制御するロータリ型のタンブル制御弁１６が図１の紙面垂直方向に配されており、このタンブル制御弁１６はサーボモータ等の不図示のアクチュエータによって回動されて吸気量（本実施の形態では、混合気量）を制御する。
【００２４】
ここで、上記タンブル制御弁１６の構成の詳細を図４に示すが、該タンブル制御弁１６は丸軸状の弁軸１６ａに各気筒に対応する計５つの吸気ポート１６ｂを貫設して構成されており、その両端は軸受１７によって回転自在に支承されている。
【００２５】
他方、図１及び図２に示すように、シリンダヘッド９には各気筒の吸気通路１０に連なる短い吸気管１８が接続されており、この吸気管１８の凹部１８ａとシリンダヘッド９の一部に形成された凹部９ｂとで構成されるハウジング内に前記タンブル制御弁１６が回転自在に挿通保持されている。
【００２６】
そして、上記吸気管１８にはエアファンネル１９が接続されており、このエアファンネル１９は不図示のエアクリーナ内に開口している。又、エアファンネル１９には燃料噴射用のインジェクタ２０が取り付けられており、該インジェクタ２０の燃料噴射口はエアファンネル１９内に開口している。
【００２７】
以上において、当該エンジン１が駆動され、吸気バルブ１２が開いてピストン４が下降する吸気行程においては、シリンダ内に発生する吸気負圧に引かれて新気が不図示のエアクリーナを経てエアファンネル１９内に流入し、エアファンネル１９内を流れる新気に対してインジェクタ２０から燃料が噴射されることによって所定の空燃比の混合気が形成される。そして、この混合気は、タンブル制御弁１６によって調量された後に吸気通路１０及び吸気バルブ１２を経てシリンダ内に流入し、吸気バルブ１２と排気バルブ１３が閉じる圧縮行程においてピストン４によって圧縮され、不図示の点火プラグによって着火燃焼せしめられる。そして、この混合気の燃焼によって発生した排気ガスは、排気バルブ１３が開く排気行程において排気通路１１へと流出し、排気通路１１から不図示の排気管を経て大気中に排出される。尚、本実施の形態においては、タンブル制御弁１６はスロットルバルブを兼ねている。
【００２８】
而して、図１はタンブル制御弁１６が全開状態にあるときの様子を示すが、図２に示すようにタンブル制御弁１６が全閉に近い状態まで絞られた低負荷運転時においては、混合気はタンブル制御弁１６によって矢印にて示すように流れ方向を変えられ、吸気通路１０の軸中心線に対して片側（図２の上側）に偏寄して流れてシリンダ内に流入するため、シリンダ内には混合気のタンブル流が発生し、このタンブル流によって該混合気の燃焼が改善される。
【００２９】
又、本実施の形態においては、タンブル制御弁１６がシリンダヘッド９の吸気バルブ１２の近くに設けられるため、該タンブル制御弁１６と吸気バルブ１２間の吸気経路のボリュームが小さく抑えられ、タンブル制御弁１６の開度変化に対する吸気量（混合気量）及びエンジン回転数の応答性が高められる。
【００３０】
更に、本実施の形態では、タンブル制御弁１６をシリンダヘッド９に設けることによって吸気系のコンパクト化と軽量化を図ることができる。
【００３１】
ところで、図６に示すように、各気筒についての燃焼圧Ｐは上死点（ＴＤＣ）を過ぎた時点で最大値Ｐｍａｘ  を示し、その後はクランク角θの増加と共に次第に減少するが、ピストン４が上死点を過ぎて下降し始める燃焼行程初期においてはシリンダライナー３の上端部には高い燃焼圧Ｐが作用する。
【００３２】
然るに、本実施の形態では、シリンダライナー３の上端外周部をシリンダヘッド９に螺着せしめたため、高い燃焼圧Ｐはシリンダライナー３を介して最終的にシリンダヘッド９によって受けられ、その分だけシリンダライナー３の負担が軽減される。
【００３３】
尚、以上は本発明を特に４サイクル直列多気筒エンジンに対して適用した例について述べたが、本発明は他の任意の形式の内燃エンジンに対しても同様に適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、ロータリ型のタンブル制御弁がシリンダヘッドの吸気バルブの近くに設けられるため、該タンブル制御弁と吸気バルブ間の吸気経路のボリュームが小さく抑えられ、タンブル制御弁の開度変化に対する吸気量及びエンジン回転数の応答性を高めることができるという効果が得られる。
【００３５】
又、吸気バルブの近くに設けられたタンブル制御弁がシリンダ内に流入する吸気（混合気）の流れに直接影響を及ぼし、シリンダ内に混合気の旋回流を発生せしめることができるため、シリンダ内での混合気の燃焼の改善を図ることができるという効果が得られる。
【００３６】
更に、スロットルバルブを兼ねるタンブル制御弁をシリンダヘッドに設けることによって吸気系のコンパクト化と軽量化を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る４サイクル直列多気筒エンジン要部の破断面図である。
【図２】本発明に係る４サイクル直列多気筒エンジン要部の破断面図である。
【図３】図１のＡ部拡大詳細図である。
【図４】本発明に係る４サイクル直列多気筒エンジンに設けられるタンブル制御弁の正面図である。
【図５】シリンダライナーのシリンダヘッドへの装着方法の変更例を示す図３と同様の図である。
【図６】燃焼圧Ｐのクランク角θに対する変化を示す図である。
【符号の説明】
１        直列多気筒エンジン（内燃エンジン）
３        シリンダライナー
９        シリンダヘッド
１０      吸気通路
１６      タンブル制御弁
１６ａ    弁軸
１６ｂ    吸気ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003622019.tif 000005
【図５】
0003622019.tif 000006
【図６】
0003622019.tif 000007