JPH0346185Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、内燃機関の吸気路に設けたスワー
ル弁の制御装置の改善に関する。

〔従来技術〕

一般に、内燃機関は低負荷時に吸気にスワール
を与えると、燃焼効率が増加し、燃費等の機関性
能が向上する。このため、従来、絞弁下流の吸気
路で吸気弁の直前にスワール弁を設け、抵負荷時
はこの弁を閉めて吸気にスワールを与え、高負荷
時はこの弁を開いて吸気量の低下を防いで出力の
増大を計るようにしたものがある。（トヨタコロ
ナ新型車解説書、〔昭和58年10月11日発行〕参照） これは、スワール弁のコントロール用アクチユ
エータと、アクチユエータとスワール弁を結合す
るリンクと、アクチユエータに印加する負圧切換
用の三方電磁弁と、負圧チエツク弁と、フユエル
ベーパ流入防止用のガスフイルタと、コントロー
ラとを設け、低負荷時は負圧をアクチユエータに
導いてスワール弁を閉め、高負荷時及び高機関回
転数時には負圧切換用の三方電磁弁に信号を出力
しアクチユエータに大気を導入してスワール弁を
開くようにしたものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の吸気スワール
制御装置にあつては、スワールコントロールアク
チユエータが吸気路負圧を応用した一つの負圧動
作特性を持つに過ぎない構造であるため、機関の
運転状態のうち、低負荷時と高負荷時の切換え機
能及び高回転時の開弁動作に終始するだけで、機
関の冷機時及び暖機の要求に合致せず、双方の運
転状態に対して要求を満満たしていないという問
題点があつた。

即ち、従来のものは、冷機時に濃空燃比とすべ
く燃料の流量を多くすると、これが低負荷時の為
閉じられたスワール弁に壁流として付着し、この
付着した燃料が遅れて燃焼室に供給され、エンジ
ン前後方向の車体振動、いわゆるサージ現象を生
ずるものであつた。

これに対し、特開昭58−220923号公報には、機
関冷機時の非アイドル運転時に、負荷に拘らずス
ワール弁を全開にするというものが開示されてお
り、これによりこの運転状態ではスワール弁への
燃料の付着が防止できるもとなつている。ところ
で、この場合スワール弁は常に全閉か全開かのい
ずれかであり、機関温度が低温状態から多少上昇
して中程度の暖機終了前の温度となつた場合に
も、全開状態となる。したがつて、低温時にスワ
ール弁が全開状態であると、燃料付着は防止でき
るもののスワール弁が本来持つ燃焼効率の向上を
図ることができない。

この考案は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、低負荷時において、機関冷機
時でのスワール弁への燃料付着防止及び供給遅れ
を防止するとともに、この冷機状態から温度が上
昇した暖機終了前の状態でのスワール弁への燃料
付着防止と燃焼効率の向上との両立を図ることを
目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、前記目的を達成するため、内燃機
関の吸気路にスワール弁が設けられ、該スワール
弁を機関負荷に対応して制御するように構成した
内燃機関の吸気スワール制御装置において、機関
温度を検出する温度検出手段を設け、前記スワー
ル弁を、機関の低負荷状態にて、この温度検出手
段が検出した機関温度が低温の冷機時に全開と
し、同機関温度が前記冷機時より昇温後の暖機終
了前のときほぼ半開に保持し、同機関温度が高温
の暖機後に全閉とする制御手段を設けたものであ
る。

〔作用〕

機関の冷機時は、制御手段の主要素であるサー
マルバキユームバルブの作用により、低負荷時に
かかわらず、アクチユエータへ大気混入の負圧を
導くので、スワール弁は全開近い開度となる。従
つて、スワール弁への壁流付着は少くなり、燃料
供給に遅れを生ぜずサージ現象を防止する。機関
の冷機状態から機関温度が上昇し、暖機終了前の
状態に達すると、アクチユエータには大気混入量
が減少した負圧を導くので、スワール弁はほぼ半
開となる。従つて、この暖機終了前の状態ではス
ワール弁への壁流付着を防止しつつ、燃焼効率の
向上を達成する。

暖機後は大気混入がなくなり、低負荷時本来の
スワール弁開度に閉じるため、強力なスワールに
より燃焼効率を上げる。また、高負荷時及び高回
転時はアクチユエータへの大気導入によりスワー
ル弁が全開となるため、出力を増大させる。

以下、この考案を実施例により説明する。

〔実施例〕

第１図はこの考案の一実施例を示す図である。
まず構成を説明すると、吸気路（インテークマニ
ホルド）１０は上流に絞弁３０と、燃料噴射弁３
１を有し、下流にスワール弁２と、吸気弁３２と
を有する。排気路（エキゾーストマニホルド）１
１は気筒３４の排気を排気弁３３より導き通常の
ように後処理して大気に放出する。

アクチユエータ１は負圧室３５にばね３６を有
し、そのダイヤフラム３７をスワール弁２にリン
ク３で結合して通常はリンク３下方に押す。

三方電磁弁４は第１連絡口３８がアクチユエー
タ１の負圧室３５に、第２連絡口３９がエアフイ
ルタ４２に、第３連絡口４０がサーマルバキユー
ムバルブ８に夫々接続され、コントローラ７の出
力で励磁し、弁体４３を左方に吸引して大気をエ
アフイルタ４２から導入し、第１連絡口３８に通
じ導管４１を介して負圧室３５に伝える。

コントローラ７は機関の絞弁３０の開度及び機
関回転数の信号を入力し、高負荷時又は高回転数
時に三方電磁弁４に出力する。

サーマルバキユームバルブ８は制御手段の主要
素を構成し、機関冷却水路９に取付けると共に吸
気路１０の負圧を導管２８より導入し、これを冷
却水温度により適宜大気混入等の制御をして、導
管２９より三方電磁弁４に伝達する。

ここで導管２８は負圧チエツク弁５及びガスフ
イルタ６を介して吸気路１０に接続する。

サーマルバキユームバルブ８の詳細を第２図に
より説明する。

エアフイルタ１２は上部本体４４の上方凹部に
挿入され、フイルタキヤツプ１３で押さえて固定
し、大気流路１４からの大気を濾過してリーク用
オリフイス１５により内部と通じさせる。

制御用負圧通路即ち、アクチユエータ１への負
圧供給用パイプ１６はバルブ本体１８のバルブシ
ート１７がオリフイス１５を開いており、かつ、
バルブ本体１９が下部本体４５の上端に接し吸気
管負圧導入用パイプ２２の通路を閉じているとき
（第２図の状態）大気と通ずる。２０と２１は
夫々スプリングである。

下部本体４５は上部本体４４と一体結合され、
その内部にピストンステム２３を垂直に保持し、
前述のバルブ本体１８及び１９を動かす。また、
ネジ部２４により要所（吸気路等）に取付け、ワ
ツクスケース２７を冷却水に臨むようにして、そ
の内部の機関温度を検出する温度検出手段として
のサーモワツクス２６の膨張によりダイヤフラム
２５を介してピストンステム２３を上昇させるよ
うにする。

次に作用を説明する。

冒頭に従来例の不具合点即ち要改善点の内容を
述べる。

スワール弁は通常機関回転域（低負荷時又は低
回転時）では冷機時、暖機時、又は暖機後に拘ら
ず閉じ側になつて気筒内のスワール強化を計り、
高負荷時は全開側となつて出力確保を図つてい
る。

この低負荷時の機関冷気状態で、かつ、燃料流
量が比較的大きい条件下においては、吸気管内に
供給された燃料のうち液滴状燃料が、第４及び第
５図に示すように、スワール弁２の周囲部に付着
介在し、燃焼室内に流入すべき燃料が全量供給さ
れず運転性に不具合を生じるという欠点が存在し
た。即ち、燃料が供給されるべきある条件では充
分に燃焼室内に到達し得ず希薄空燃比になる点が
存在し、その後不必要であるに拘わらず、途中停
滞した液滴燃料分が遅延供給される形となり、一
時的に過濃空燃比になることから、特に、サージ
現象（車両前後方向の車体振動）が顕著ととなる
問題点があつた。

機関暖機後の空燃比約15に比べ、始動直後にお
いては５以下のの濃空燃比であることから考える
と、燃料流量は暖機後の３倍程度のレベルとなる
訳であり、この事から、自ずと暖機後のスワール
弁開度と冷機時のスワール弁開度との要求に差の
ある事が判る。

即ち、冷機時において、極低温時は、燃料流量
が多いことからスワール弁を全開としてこれによ
る燃料途切れがないようにし、常温に近い低温時
は、相応分として多少スワールを発生するような
スワール弁開度とする。後者の場合（常温に近い
低温時）は、スワール弁の全閉位置（第４図の実
線で示す最も閉じた位置）よりもやや開弁方向の
位置に付勢、保持する様に、運転性に支障が出な
い開度に保ち、通常暖機状態よりも多少増加した
燃料分を燃焼室内で撹拌して過濃混合気生成の頻
度を減少させ、冷機時のプラグくすぶり防止、燃
焼速度の迅速化を計るこが良好なる運転性、排気
性能、ひいては燃費性能を向上することになる。
このように、機関の暖機状態、換言すると、適用
されている空燃比（燃料流量）により部分負荷域
でのスワール弁開度を設定すべきことが判る。

以上述べた要求に対し、こ考案の実施例がどの
ように作用するかを第１図〜第３図により説明す
る。

機関が始動すると、インテークマニホルド１０
に吸入負圧が発生し、これがガスフイルタ６、チ
エツク弁５及び導管２８を介して、サーマルバキ
ユームバルブ８に及ぶ。

機関冷却水が極低温のときは、バルブ本体１９
が閉じているので、導管２９に負圧は伝わらず、
オリフイス１５からの大気が三方電磁弁４を介し
てアクチユエータ１に作用する。従つてダイヤフ
ラム３７はばね３６に押され、第１図のようにス
ワール弁２を全開とする。これにより、吸気路１
０中の燃料壁流の付着及び供給遅れを防止する。

次に冷却水温が上昇すると、バルブ本体１９が
ワツクス２６の膨張により開いて吸入負圧を導管
２８から導く。このときオリフイス１５から大気
が混入するので、吸入負圧より弱い制御負圧が導
管２９、三方電磁弁４よりアクチユエータ１に及
ぶ。この結果、ダイヤフラム３７はばね３６に抗
して上昇し、スワール弁２を矢印の方向に若干動
かせ中間開度とする。このような機関温度が低温
状態から多少上昇して中程度の温度となつた暖機
終了前の場合には、始動直後に比べて燃料増量分
が減少して燃料のスワール弁２への付着がある程
度回避されるものとなるので、スワール弁２を中
間開度とすることで、スワール弁２への燃料付着
防止と、燃焼効率の向上との両立を図ることがで
きる。

更に冷却水が昇温して暖機後の状態となるとバ
ルブ本体１８が上昇してバルブシート１７がオリ
フイス１５の通路を閉じる。この結果、導管２９
は吸入負圧が直接印加され、アクチユエータ１に
これを及ぼす。従つて、ダイヤフラム３７は最も
上昇し、スワール弁２を全閉とする。これによ
り、強力なスワールが生じて低負荷時の燃焼効率
を上げる。

第３図は、吸入負圧を200から500mmHgまで変
化させたときの水温に対する制御負圧の変化を示
すと共に、この制御負圧に対するスワール作動領
域の変化を示す。この図から判るように、たとえ
ば吸入負圧を500mmHgに設定したとすると、制御
負圧は水温に対してＰ線のように変化し、水温が
−５℃から約50℃までは制御負圧は０から約150
mmHgまでとなり、従つて、スワール弁の作動領
域Ｓは全開から中間開度まで変化するものとな
る。

更に、高負荷時になると、コントローラ７に絞
弁３０などの信号が入力するので、その出力が三
方電磁弁４に達し、弁体４３を左方に吸引して、
エアフイルタ４２から大気を導管４１を介してア
クチユエータ１に導く。従つて、吸入負圧（制御
負圧）は大気の混入によりスワール弁２の閉弁を
解除し、全開とし、機関の出力を増大させる。

〔考案の効果〕

以上説明してきたように、この考案によれば、
機関の低負荷状態において、機関温度が低温状態
の始動時に対応する機関冷機時には、燃料増量が
なされても、スワール弁は全開となつているの
で、燃料のスワール弁への付着が防止され、燃焼
室への燃料の供給遅れが防止できる。また、同低
負荷状態で機関温度が上昇して中程度に達する機
関の暖機終了前では、燃料増量分が前記始動時よ
り減少しており、この状態でスワール弁はほぼ半
開となつていることから、燃料のスワール弁への
付着が防止できる同時に、燃焼室内でのスワール
強度も中程度に保持されて、燃焼内での燃料の混
合状態も良好に保たれ、燃焼効率を向上させるこ
とができる。さらに、同低負荷状態で機関温度が
さらに上昇して機関の暖機が終了した時点では、
スワール弁は全閉となるので、強力なスワールが
生じて燃焼効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の全体図、第２図
は第１図の要部縦断面図、第３図は作動特性図、
第４図はスワール弁の作動図、第５図は第４図の
上面図である。 図面に現わした符号の説明、１：アクチユエー
タ、２：スワール弁、４：三方電磁弁、７：コン
トローラ、８：サーマルバキユームバルブ（制御
手段）、１０：吸気路、２０：サーモワツクス
（温度検出手段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の吸気路にスワール弁が設けられ、該
   スワール弁を機関負荷に対応して制御するように
   構成した内燃機関の吸気スワール制御装置におい
   て、機関温度を検出する温度検出手段を設け、前
   記スワール弁を、機関の低負荷状態にて、この温
   度検出手段が検出した機関温度が低温の冷機時に
   全開とし、同機関温度が前記冷機時より昇温後の
   暖機終了前のときほぼ半開に保持し、同機関温度
   が高温の暖機後に全閉とする制御手段を設けたこ
   とを特徴とする内燃機関の吸気スワール制御装
   置。