JPH03121266A - エンジンのアイドリング安定化装置 - 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１サイクル当りの吸気量が大きいエンジン、具
体的には複数の吸気弁を有するエンジンにおける。殊に
アイドリング時回転の安定化装置に関するものである。

〈従来の技術〉 前記の如き複数の吸気弁を有し１サイクル当りの吸気量
が大きいエンジンは、高出力を得る上では有利であるが
、アイドリング時には吸気弁開弁初期の通気面積が大き
いため、排気が大量に吹返して吸排気弁の開弁オーバラ
ップが過大に設定されたと同様に、いわゆる内部ＥＧＲ
（排気再循環）が過大となり、不整燃焼を生ずることが
ある。

このような不具合をなくすためスポーツカー等では、ア
イドリング時に絞弁をやや開いて通気量を増加し、アイ
ドリング回転数を増加させることが行なわれているが、
これは燃料の節約及びエンジンの騒音低減の観点からは
好ましくない。

そこで特開昭５７−７０９１４号公報に示された吸気制
御装置のように、（主）絞弁より下流で吸気弁近傍に補
助（絞り）弁を設けてアイドリング時吸気弁より補助（
絞り）弁までの距離を短くし、またアイドリング時は（
主）絞弁で計量された吸気を補助（絞り）弁により更に
絞ってシリンダ中に供給するように構成し、これによっ
て吸排気弁の開弁オーバラップ時の吸気通路の急拡大を
なくシ、且つ排気の吹き返しを制限して、内部ＥＧＲを
極力少なくシ、アイドリング時の回転の安定化を図ろう
とするものがあるが、構造が非常に複雑となる欠点があ
る。

この点、絞弁をバイパスする補助空気通路を設け、該通
路に電磁制御弁を設けて、これをアイドリング時、エン
ジン回転数をフィードバックしつつ開閉制御を行うよう
にしたものでは、構造が簡東て実施も容易であるが、前
記の如く絞弁（補助弁等）を吸気弁に接近させて設けた
ものでは、絞弁から吸気弁までの容積が小さいため、前
記電磁制御弁による制御上の流量変化の影響を直接受け
。

エンジンの回転数又はトルクの変動を生じ、これがエン
ジンの揺動となって乗員に不快なショックを与える不具
合がある。

これを避けるためには、実開昭６４−３４４４２号公報
に示された如く、スロットルバルブ（絞弁）をバイパス
して補助空気通路をスロットルボディ（吸気管）のスロ
ットルバルブ上流とインレットマニホールド間を連結す
るよう設け、上記補助空気通路に、インレットマニホー
ルド側よりサージタンクと開閉弁を順次介装し、該開閉
弁を電子制御装置により開閉制御するよう植成すること
が考えられる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 前記実開昭６４−３４４４２号公報に示す装置ではサー
ジタンクを設けたので、エンジンは前記の如き開閉弁に
よる制御上の流量変化の影響はほとんど受けないが、補
助空気通路が複数シリンダ間と連通しているため、前記
吸排気弁の開弁オーバラップ時の排気の吹返し許容容積
が気筒数倍となり、またこれにサージタンクの容積分が
付加されて排気の吹返しは大巾に増加し、がえってアイ
ドリング時の不整燃焼を増大するおそれがある。

また、前記排気の吹返しが前記補助空気通路を介して吸
気通路の上流へ流れることを防ぐため、実開昭５８−１
５８１３９号公報に見られるように、補助空気通路にお
けるアイドル制御弁より上流側に、下流側に向かっての
み空気の流通を許容する逆止弁を介装したアイドル回転
数制御機構も知られているが、このものでは逆止弁が前
記の位置にあるため、アイドル制御弁が前記排気の吹返
しを直接受は損傷するおそれがあるばかりでなく、吹返
し許容距離も大きく、またスロットルバルブと吸気弁の
距離が短いときは前記の如く、アイドル制御弁による制
御上の流量変化の影響を直接受け、エンジンの回転数又
はトルクの変動とこれによる乗員への不快なショックを
生ずる欠点がある。

本発明は上記に鑑み、殊に１サイクル当りの吸気量が大
きいエンジンにおけるアイドリング回転時の安定化を図
るため有効とされる（１）吸気系路における絞弁より下
流の容積を可及的に小さくする、（２）制御（開閉）弁
による制御上の流量変化の影響を極力各シリンダに及ぼ
さない、（３）開弁オーバーラツプ時の排気の吹返しの
影響を遮断する、（４）吸気量を絞るなどの条件をすべ
て満足するアイドリング安定化装置を提供することを目
的として発明された。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するための本発明は、１サイクル当りの
吸気量が大きいエンジンの各シリンダに属する吸気系路
に、絞弁を吸気弁までの吸気容量が可及的に小となる位
置に設置するとともに、前記絞弁をバイパスして補助空
気管路を設け、該管路に吸気弁側より該弁側にのみ開く
逆止弁と、サージタンクと、開閉制御弁とを順次設け、
該制御弁にアイドリング時開閉制御信号を送る電子制御
装置を接続したことを特徴とする。

く作　用〉 本発明アイドリング安定化装置では、アイドリング時、
前記絞弁を完全に閉塞することにより、エンジンのピス
トンの下降に伴い、吸気は後記吸気多岐管における前記
絞弁下流から、前記補助空気通路により絞弁下流に導か
れるが、この際前記電子制御装置により制御される前記
開閉制御弁によって、エンジン回転数に応じた吸気量に
制御されて前記サージタンクに入り、ここで圧力変動を
小として前記逆止弁を開きつつ下流に流れて後記吸気管
内に進入し、後記吸気ボートを経て前記吸気弁が開いた
とき、前記燃焼室内に進入する。

吸、排気弁の開弁オーバラップ時には、吸気弁の開口面
積が大なるため、前記排気の吹返しが多量に生じ、前記
絞弁が閉じられて負圧となっている前記絞弁から吸気弁
の間に逆流しようとするが。

吸気弁から近い距離に設けられた絞弁によってその容量
は制限される。また、このとき前記サージタンク内の圧
力はアイドリング時には低く保たれているため、前記排
気の吹返しはサージタンク内に流れ込もうとするが、排
気の吹返しの圧力によって前記逆止弁が閉じ、前記排気
の吹返しによる前記内部ＥＧＲの増加を抑制する。

〈実施例〉 図において１は直列４気筒エンジンで、シリンダボディ
２、該シリンダボディ２のシリンダ２ａ内で摺動するピ
ストン３及びシリンダボディ２上に載置されたシリンダ
ヘッド４によって形成される燃焼室５を有している。該
燃焼室５には、シリンダヘッド４内に形成された吸気ポ
ート６及び排気ポート７が各２本（内１本は図示されて
いない）開口しており、ここに各２個の吸気弁８と排気
弁９が設けられ（内１個は図示されていない）、カム１
０により駆動されるよう構成されている。尚。

１１は点大プラグである。

１２は各シリンダの前記吸気ボート６に各々連結する通
路１２ａを有する吸気管で、吸気ポート６側上部には各
シリンダ毎に燃料噴射ノズル１３が設けられており、ま
た外端側には後記スライド式絞弁１４及びそのシール１
５が挿入される枠溝１２ｂ、１２ｃが形成されている。

１６は吸気多岐管で、エンジン１側開口部１６ａは前記
吸気管１２の枠溝１２ｂ側に、前記スライド式絞弁１４
及びシール１５を挟んで連結されている。

前記スライド式絞弁１４は、第２図に示すように前記枠
溝１２ｂ内に摺動可能に嵌合し、ハンドル１４ａにより
左端に摺動させたとき吸気管１２の各シリンダに属する
通路１２ａと合致し、右端に摺動させたとき前記各シリ
ンダに属する通路１２ａから完全に外れるように穴１４
ｂがあけられている。

１７は補助空気管路で、前記スライド式絞弁１４をバイ
パスして一端は前記吸気管１２の下面、また他端は前記
吸気多岐管１３の下面に各々連結金具１８を介して連結
されるが、この補助空気管路１７には吸気管１２側より
、逆止弁１９と、サージタンク２０と、電磁式開閉制御
弁２１とが順次直列に介装されている。

上記逆止弁１９は、エンジン１側にのみ開くよう内部の
仕切板１９ａに、これにあけた穴１９ｂを覆うリード板
１９ｃとそのストッパ１９ｄの一端を鋲止めしたもので
ある。

また、前記サージタンク２０は断面矩形で、エンジン１
の全てのシリンダに対応できる長さを備えており、その
上面に前記逆止弁１９との連結用口金２０ａを形成する
とともに、その下面の一端側に穴２０ｂをあけて、ここ
に前記電磁式開閉制御弁２１が接続されている。

前記電磁式開閉制御弁２１は、器体２１ａ内の一端にソ
レノイドリング２１ｂを装着し、該リング２１ｂ中に摺
動可能に挿入され、常時はばね２１ｃで押圧されるソレ
ノイドバー２１ｄ先端に取付けた弁体２１ｅが、前記穴
２０ｂに対応して形成した開口２１ｆを閉じるよう構成
されている。

尚、器体２１ａには側面に口金２１ｇを形成し、前記補
助空気管路１７の吸気多岐管１６側が接続を接続するよ
う構成されている。

２２は電子制御装置で、エンジン回転信号を入力し、ア
イドリング時これに応じて前記電磁式開閉制御弁２１に
開閉制御信号、即ちデユーティ信号を送るよう構成され
ている。

次に作動を述べる。

第１図に示す本発明アイドリング安定化装置では、アイ
ドリング時、スライド式絞弁１４をハンドル１４ａを介
し、第２図で右に一杯に引いて完全に閉塞することによ
り、ピストン３の下降に伴い吸気は吸気多岐管１６にお
ける前記絞弁１４上流から口金１８を介し補助空気通路
１７により吸気管１２の絞弁１４下流に導かれるが、こ
の際デユーティ制御される電磁式開閉制御弁２１によっ
てエンジン回転数に応じた吸気量に制御されてす−ジタ
ンク２１に入り、ここで圧力変動を小として口金２０ａ
より逆止弁１９のリード板１９ｃを開きつつ下流に流れ
、口金１８より吸気管１２内に進入し、吸気ボート６を
経て吸気弁８が開いたとき、前記燃焼室５内に進入する
。

吸気弁８と排気弁９の開弁オーバラップ時には、吸気弁
８の開口面積が大なるため、前記排気の吹返しが多量に
生じ、スライド弐絞弁１４が閉じられて負圧となってい
る該絞弁１４から吸気弁８の間に逆流しようとするが、
吸気弁８から近い距離に設けられたスライド弐絞弁１４
によってその容量は制限される。また、このとき前記サ
ージタンク２０内の圧力はアイドリング時には低く保た
れているため、前記排気の吹返しはサージタンク２０内
に流れ込もうとするが、排気の吹返しの圧力によって前
記逆止弁１９のリード弁１９ｃが閉じ、前記排気の吹返
しによる前記内部ＥＧＲの増加を抑制する。

第３図乃至第５図に示す実施例は基本的に上記第１図及
び第２図に示すものと変りないが、主に吸気管１２′の
下面に逆止弁１９′及びサージタンク２０′を一体的に
装着した点が異なる。即ち、吸気管１２′は前記吸気管
１２と同様に、各シリンダの前記吸気ポート６に各々連
結する通路１２′ａと、各シリンダ毎に吸気ポート６側
上部に設けた燃料噴射ノズル１３を有し、且つ外端側に
は前記スライド弐絞弁１４及びそのシール１５が挿入さ
れる枠溝１２′　ｂ、１２′　ｃが形成されるとともに
、下面側に凹部１２′　ｄを形成した逆止弁取付部１２
′ｅを設け、前記凹部１２′ｄと前記通路１２′　ａを
連通ずる連絡口１２′　ｆを形成したものである。

逆止弁１９′は、第５図に詳細を示すように。

後記サージタンク２０″の蓋板を兼ねた装着板１９’　
ａ上面に、これにあけた穴１９′　ｂを覆うリード板１
９′　ｃとそのストッパ１９′ｄの一端を鋲止め１９’
　　ｅしたものである。

また、サージタンク２０′は前記と同様、断面矩形で、
エンジン１の全てのシリンダに対応できる長さを備えて
おり、その下面にボス２０’　ａを形成してねじ孔２０
’　ｂを設け、ここに電磁式開閉制御弁２１′を接続す
るよう構成されている。

上記電磁式開閉制御弁２１′は、器体２１′　ａ内の一
端に装着したソレノイドリング２１′ｂ中に摺動可能に
常時ばね２１′　ｃで押圧されるソレノイドバー２１′
ｄが挿入され、該ソレノイドバー２１ｄ先端に取付けた
弁体２１′ｅが、開口２１’　　ｆを閉じるよう構成さ
れた点は前記と同様であるが、前記開口２１′　ｆは先
端ねじ部２１′ｇ内に通じ、前記ねじ部２１′　ｇを前
記サージタンク２０′のねじ孔２０’　ｂにねじ結合し
て電磁式開閉制御弁２１′をサージタンク２０′に接続
する点が異なる。尚、２１′ｈは口金で、前記と同様、
補助空気管路１７の吸気多岐管１６側に接続されるもの
である。

前記サージタンク２０’　と逆止弁１９′は１次のよう
に一体化され、且つ前記吸気管１２′下面に装着される
。即ち逆止弁１９′の装着板１９′ａを第４図に示すよ
うな姿勢で前記サージタンク２０’上にこれを覆うよう
に載せ、装着板１９′ａの周囲にあけた取付孔１９′　
ｆを、サージタンク２０′の周囲にあけた取付孔２０’
　　ｃに合せた状態で、前記取付孔２０′　ｃ及び１９
′　ｆに図示しないボルトを下から挿入して前記吸気管
１２′下面の逆止弁取付部１２′　ｅに装着されるので
ある。

第３図乃至第５図に示す実施例は、コンパクトで組立も
簡単であるとともに、補助空気管路１７が短縮されるの
で、吸気抵抗を前記実施例のものより減少できる利点が
あるが、この実施例におけるエンジンのアイドリング時
の作動は、前記と同様であるので省略する。

本発明における開閉制御弁は電磁式に限らず、第６図に
示すようなステップモータ式の開閉制御弁２３を用いる
ことができる。即ちこれは、器体２３ａ内に設けたステ
ップモータ２３ｂの螺旋軸２３ｃの先端に弁体２３ｄが
取付けられ、その移動により、補助空気管路１７の吸気
多岐管１６側に接続された側部口金２３ｅから、器体２
３ａ内を通って先端口金２３ｆに至る通路２３ｇを開閉
するものである。

第７図は前記ステップモータ式開閉制御弁２３をデユー
ティ制御する電子制御装置２４を示し、クランク回転セ
ンサ２５からフィードバックされるエンジン回転信号を
設定回転数と比較しつつ、ステップモータ２３ｂに適正
な開度信号を発して制御するものである。

〈発明の効果〉 本発明エンジンのアイドリング安定化装置は、１サイク
ル当りの吸気量が大きいエンジンの各シリンダに属する
吸気系路に、絞弁を吸気弁までの吸気容量が可及的に小
となる位置に設置するとともに、前記絞弁をバイパスし
て補助空気管路を設け、該管路に吸気弁側より該弁側に
のみ開く逆止弁と、サージタンクと、開閉制御弁とを順
次設け、該制御弁にアイドリング時開閉制御信号を送る
電子制御装置を接続したことを特徴とするので、（１）
各シリンダに属する吸気系路に、絞弁を吸気弁までの吸
気容量が可及的に小となる位置に設置したことにより、
絞弁より下流の容積を可及的に小さくでき、吸、排気弁
の開弁オーバラップ時の排気吹返し量を抑制することが
でき、（２）絞弁をバイパスする補助空気管路中に設け
たサージタンクにより、開閉制御弁による制御上の流量
変化の影響を各シリンダに及ぼすことが少ない。

（３）絞弁をバイパスする補助空気管路中に吸気弁側よ
り該弁側にのみ開く逆止弁と、サージタンクと、開閉制
御弁とを順次設けたことにより、開弁オーバーラツプ時
の排気の吹返しの影響をサージタンク前で直ちに遮断す
ることができ、排気の吹返し量の増大の防止と、サージ
タンク内圧力の保持及び開閉制御弁の損傷防止が図れ、
（４）アイドリング時の吸気量を絞ってエンジンの正常
回転を確保することができる など、アイドリング時のエンジン回転を安定化する要因
をすべて具備した、優れたアイドリング安定化装置を提
供し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を備えたエンジンの断面
図、第２図は本発明装置の要部の略示図、第３図は本発
明装置の他の実施例を備えたエンジンの断面図、第４図
は同要部の分解斜視図、第５図は逆止弁の断面図、第６
図はステップモータ式開閉制御弁の断面図、第７図はス
テップモータ式開閉制御弁の電子制御装置である。 １；エンジン、５；燃焼室、６；吸気ボート、８；吸気
弁、９；排気弁、１２；吸気管、１３；燃料噴射ノズル
、１４；スライド弐絞弁。 １６；吸気多岐管、１７；補助空気管路、１９．１９′
　；逆止弁、 ２０．２０′　；サージタンク、 ２１．２１′　；電磁式開閉制御弁、 ２２．２４；電子制御装置、 ２３；ステップモータ式開閉制御弁、 ２５；クランク回転センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １サイクル当りの吸気量が大きいエンジンの各シリンダ
   に属する吸気系路に、絞弁を吸気弁までの吸気容量が可
   及的に小となる位置に設置するとともに、前記絞弁をバ
   イパスして補助空気管路を設け、該管路に吸気弁側より
   該弁側にのみ開く逆止弁と、サージタンクと、開閉制御
   弁とを順次設け、該制御弁にアイドリング時開閉制御信
   号を送る電子制御装置を接続したことを特徴とするエン
   ジンのアイドリング安定化装置。