JPH06193452A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気流の乱れを防止してタンブルを確実に発
生できるエンジンの吸気制御装置を提供する。 【構成】 吸気通路１７の底壁１７ｄ側部分を絞り込む
ことにより吸入空気を吸気通路１７の天壁１７ｆ側に偏
らせて流す吸気制御弁２１と、上記吸気通路１７の吸気
制御弁２１より下流側部分にて吸気を天壁側流れと底壁
側流れとに整流するための整流部材２０とを設ける。そ
して低スロットル弁開度において、上記吸気制御弁２１
の最小開度をエンジンの回転数が高いほど大きくする制
御手段を設ける。これにより吸気流量の増加に伴って吸
気制御弁下流側の底壁側部分に流入する吸気量が増加
し、負圧による吸気の乱れが抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気通路内に配設され
た吸気制御弁により吸気通路面積を可変制御する場合
の、吸気流の乱れを防止してタンブルを確実に発生でき
るようにしたエンジンの吸気制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの燃費率の向上を図るために、
Ａ／Ｆ（空燃比）を高く設定した希薄空燃比型のエンジ
ンが実用に供されている。このようなエンジンにおいて
燃費率をさらに向上させるためには、吸気量の少ない運
転領域でも吸気の流速を高めることにより燃焼室内に例
えばタンブル（縦渦）を発生させ、希薄燃焼を安定化さ
せることが効果的であることが知られている。このよう
なタンブルを発生できる吸気制御装置として、本件出願
人は、先に吸気通路の底壁内に吸気制御弁を回動自在に
配設するとともに、該吸気制御弁より下流側部分にて吸
気の流れを天壁側と底壁側とに整流する整流部材を配設
し、低吸入空気量時に吸気通路の底壁側部分を絞り込む
ことにより吸入空気を天壁側に偏らせて流し、もって吸
入空気を燃焼室中心側から縦方向に流入させるようにし
た吸気制御装置を提案している（例えば特願平３−１１
１１８２号参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記提案に係
る吸気制御装置は、上述のように低吸入空気量時には吸
気制御弁を閉じることにより吸気通路面積を絞り込んで
吸気流速を上昇させることによってタンブルを発生させ
るようにしている。ところで低スロットル開度の場合で
もエンジン回転数が高くなると吸気間隔が短くなり、そ
れだけ吸気慣性による吸入空気量が増加する。従って上
記吸気制御弁の開度制御のいかんによってはこの吸気制
御弁が吸気抵抗となって吸入吸気量が減少するおそれが
ある。

【０００４】また、上記提案装置では、吸気制御弁を絞
り込んで流速を上昇させ、かつ整流部材で吸気流を整流
することによりタンブルを発生させるように構成されて
いる。ところが、上記吸気制御弁によって吸気通路を絞
り込むと、吸気制御弁より下流側の整流部材と底壁とで
囲まれた空間が負圧になり、ここに吸気流が整流部材の
下流側から上記空間に巻き込まれて乱れが生じ易く、そ
の結果期待どおりのタンブルが得られない場合があるこ
とが判明した。

【０００５】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、吸気通路を絞り込んだときの吸気抵抗の増大、吸気
流の乱れを防止してタンブルを確実に発生できるエンジ
ンの吸気制御装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、吸気
通路の底壁内に、該底壁側部分を絞り込むことにより吸
入空気を吸気通路の天壁側に偏らせて流す吸気制御弁を
回動可能に配設し、低スロットル弁開度時においてエン
ジン回転数が高いほど上記吸気制御弁の最小開度を大き
く制御する開度制御手段を設けたことを特徴とするエン
ジンの吸気制御装置である。

【０００７】また請求項２の発明は、上記吸気通路の吸
気制御弁より下流側部分にて吸気を天壁側流れと底壁側
流れとに整流するための整流部材を配設し、低スロット
ル開度時において、高エンジン回転数ほど上記整流部材
と吸気制御弁との隙間が大きくなるように吸気制御弁の
最小開度を大きく制御することを特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明に係る吸気制御装置によれば、吸気制御
弁は、低スロットル弁開度時においては閉側に回動する
のであるが、この場合にエンジン回転数が高いほど吸気
制御弁の最小開度が大きく制御される。従ってエンジン
回転数の増加により吸気慣性が大きくなり、吸気量が増
加した場合において吸気制御弁が吸入抵抗を増加させる
のを回避でき、その結果、十分な吸気量が得られる。

【０００９】また請求項２の発明によれば、エンジン回
転数が低く吸入空気量が少ないほど吸気制御弁と整流部
材との隙間が小さくなり、エンジン回転数が高くなって
吸入空気量が多くなるほど上記隙間が大きくなるように
開閉制御される。これにより、低吸入空気量時は、略全
量の吸気が吸気通路の、整流部材より天壁側部分を流れ
ることから吸気流速をそれほど下げることはなく、また
吸入空気量が増加するにつれて上記隙間から流入した吸
気流により吸気制御弁下流の底壁側部分に生じる負圧を
抑制でき、吸気流の乱れを防止できる。その結果、吸入
空気量が変化しても吸気の乱流を防止しながらタンブル
を確実に発生させることができ、燃費の改善を図ること
ができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図１ないし図４は本発明の一実施例によるエンジン
の吸気制御装置を説明するための図であり、図１ないし
図３は本実施例装置の構造を説明するための図、図４は
エンジン回転数−スロトッル弁開度−吸気制御弁開度の
関係を示す三次元マップ図である。

【００１１】図１において、１は水冷式４サイクル４バ
ルブエンジンであり、これはクランクケース２上にシリ
ンダブロック３，シリンダヘッド４を積層してヘッドボ
ルトで締結し、該シリンダヘッド４のヘッドガバー側合
面４ｉにヘッドガバー５を装着した構造のものである。
上記シリンダブロック３に形成されたシリンダボア３ａ
内にはピストン７が摺動自在に挿入配置されており、該
ピストン７はコンロッド８でクランク軸（図示せず）に
連結されている。

【００１２】上記シリンダヘッド４のシリンダブロック
側合面４ａには燃焼室を構成する燃焼凹部４ｂが凹設さ
れている。この燃焼凹部４ｂには吸気弁開口４ｃ，排気
弁開口４ｄがそれぞれ２つずつ開口している。この各排
気弁開口４ｄには排気弁１０のバルブヘッド１０ａが、
各吸気弁開口４ｃには吸気弁１１のバルブヘッド１１ａ
がそれぞれ開閉可能に配設されている。この排気，吸気
弁１０，１１のバルブステム１０ｂ，１１ｂはカム軸方
向に見て所定の挟み角をなすように斜め上方に延びてお
り、その上端には排気，吸気リフタ１２，１３がそれぞ
れ装着されている。また該各リフタ１２，１３上には、
これを押圧駆動する排気，吸気カム軸１４，１５が気筒
軸と直角方向に向けて、かつ互いに平行に配設されてい
る。なお、１２ａ，１３ａは各弁を閉方向に付勢するバ
ルブスプリング、２９は点火プラグである。

【００１３】上記２つの排気弁開口４ｄは二股状の排気
通路１６でシリンダヘッド４の前壁４ｆ側に導出されて
おり、該排気通路１６の壁面開口１６ａには排気管（図
示せず）が接続されている。また上記各吸気弁開口４
ｃ，４ｃ´はそれぞれ吸気通路１７，１７´によりシリ
ンダヘッド４の後壁４ｇ側に導出されている。この各吸
気通路１７，１７´は気筒軸方向に見ると（図３参照）
互いに平行になっており、またカム軸方向に見ると（図
１参照）上記吸気弁開口４ｃからシリンダ後壁４ｇ側に
円弧状に屈曲した後、略直線状に延びている。そしてこ
の各吸気通路１７，１７´の各壁面開口１７ａには共通
のキャブジョイント１８が接続されており、該ジョイン
ト１８内で１つの通路に合流している。このキャブジョ
イント１８には１つの気化器１９が接続されている。該
気化器１９はスロトッル操作によって開閉するバタフラ
イ式スロットル弁１９ａと、エンジンの吸気負圧で自動
的に開閉するピストン弁１９ｂとを有する自動可変ベン
チュリ式のものである。

【００１４】上記吸気通路１７の吸気弁開口近傍の屈曲
部１７ｂには、弁穴１７ｃがカム軸方向に貫通形成され
ている。この弁穴１７ｃは、その軸線が該吸気通路１７
の底壁１７ｄの表面付近に位置し、吸気通路１７内部分
は略半円状に形成されており、隣接する２つの気筒用吸
気通路を連通している。

【００１５】上記弁穴１７ｃ内には、各吸気通路１７，
１７´の通路断面積を変化させるための吸気制御弁２１
が回動自在に挿入配置されている。この吸気制御弁２１
は、丸棒の一部を吸気通路１７の下部内面と連続面をな
すよう切り欠くことにより各吸気通路１７，１７´を開
閉する弁部２１ａを形成してなるものであり、この弁部
２１ａが弁穴１７ｃ内に没入して吸気通路内面と面一と
なる全開位置と、上記弁部２１ａが底壁１７ｄ面から略
垂直に起立して吸気通路１７を５０〜７０％、好ましく
は６７％程度絞り込む全閉位置との間で回動可能となっ
ている。この場合、上記弁部２１ａの外周面が上流側に
位置するように回動する。

【００１６】また上記キャブジョイント１８内には、切
換弁２６が配設されている。この切換弁２６は、該ジョ
イント１８を上記吸気制御弁２１と平行に貫通するよう
に配設された弁軸２６ａと、該弁軸２６ａに固着され上
記一方の吸気通路１７´を開閉する弁板２６ｂとから構
成されている。

【００１７】上記切換弁２６の弁板２６ｂが設けられて
いない吸気通路１７側の、吸気制御弁２１より下流側に
は整流部材２０が配設されている。この整流部材２０
は、舌片状の整流板２０ａの下流端部に環状の保持リン
グ２０ｂを接続固定し、この保持リング２０ｂの外周面
に凸状の係止部２０ｃを突設して構成されており、この
係止部２０ｃは上記吸気弁開口４ｃに圧入されたバルブ
シート１１ｄの内周面の凹部に嵌合している。

【００１８】上記整流板２０ａは上記吸気通路１７の略
中心線に沿って延び、かつ該吸気通路１７と略同じ幅を
有している。また上記整流板２０ａの下流端部２０ｅは
上記バルブシート１１ｄの圧入端より燃焼室側に位置し
ており、かつ該下流端部２０ｅ部分はバルブステム１１
ｂより気筒中心の点火プラグ２９側に位置している。さ
らに上記整流板２０ａの上部には上記吸気弁１１のバル
ブステム１１ｂが挿通する挿通孔２０ｄが形成されてい
る。

【００１９】また上記整流板２０ａの上流端部２０ｆは
吸気制御弁２１の全閉位置の弁部２１ａの上端部に当接
し、これと連続面をなすようになっており、これにより
吸気は上記吸気制御弁２１の下流側においては天壁側部
分Ｃ側に偏って流れ、かつ整流板２０ａで整流される。

【００２０】上記吸気制御弁２１の外方突出部は制御モ
ータ３０にプーリ，ケーブルを介して連結されている。
また上記切換弁２６の外方突出部は切換モータ３１にプ
ーリ，ケーブルを介して連結されている。上記制御モー
タ３０，切換モータ３１はＥＣＵ２３によってその回転
が制御される。

【００２１】上記ＥＣＵ２３は、スロットル開度センサ
２４によるスロットル弁１９ａの開度信号ａ，及び回転
センサ２５によるエンジン回転数信号ｂが入力され、上
記吸気制御弁２１を、図４に示すマップに沿って制御す
るための制御信号Ａを上記制御モータ３０に出力し、ま
た上記切換弁２６を吸入空気量が所定以下の運転域では
閉とし、上記所定量を越える運転域では開とする制御信
号Ｂを上記切換モータ３１に出力する。

【００２２】そして上記ＥＣＵ２３は吸気制御弁２１の
開度制御手段を構成している。この開度制御手段は、上
記回転センサ２５からのエンジン回転数信号ｂが高いほ
ど吸気制御弁２１の最小開度を大きくするように設定さ
れている。これにより低スロットル弁開度時において
は、整流板２０ａの上流端部２０ｆと吸気制御弁２１の
弁部２１ａとの隙間Ａがエンジン回転数が高いほど大き
くなるよう吸気制御弁２１の開度が制御される。

【００２３】次に本実施例装置の作用効果について説明
する。本実施例装置では、ＥＣＵ２３からの制御信号Ａ
によって制御モータ３０が吸気制御弁２１を開閉制御
し、またＥＣＵ２３からの制御信号Ｂによって切換モー
タ３１が切換弁２６を開閉制御する。

【００２４】上記切換弁２６は上記ＥＣＵ２３によって
開閉制御され、一方の吸気通路１７´を、要求吸気量の
少ない低速・低負荷運転域，及び要求吸気量が中程度の
中速・中負荷運転域では、全閉する。これにより吸気は
他方の吸気通路１７のみに偏って流れる。また要求吸気
量の多い高速・高負荷運転域では、切換弁２６は吸気通
路１７´を全開とする。これにより吸気は吸気通路１
７，１７´の両方を通って流れる。

【００２５】また上記ＥＣＵ２３は、エンジン回転数信
号ｂ及びスロットル開度信号ａを読み込み、内蔵する図
４の三次元マップから吸気制御弁開度を演算し、該開度
に応じて制御モータ３０を駆動する。即ち、エンジンが
アイドル回転のときは、スロットル弁開度の如何に係わ
らず吸気制御弁２１は図２に示すように全閉位置に回動
しており、該吸気制御弁２１の弁部２１ａが整流板２０
ａの上流端部２０ｆに当接している。これにより吸気は
他方側の吸気通路１７に集中して、しかも該通路１７の
天壁側部分Ｃに偏って流れ、吸気量が最も少ない場合で
もタンブルが確実に発生する。この場合、図２に示すよ
うに、吸気流速は小さいので底壁側部分Ｄの負圧による
渦状の乱流Ｅはほとんど生じることはない。

【００２６】またスロットル弁開度がａ１〜ａ４（例え
ば１０度以下）の場合において、エンジン回転数がｂ１
〜ｂ４に上昇すると、吸気制御弁２１はｃ１〜ｃ４に段
階的に開き、これにより吸気制御弁２１の弁部２１ａと
整流板２０ａ上流端部２０ｆとの隙間Ａが段階的に大き
くなる。そのため吸気はそのほとんどが天壁側部分Ｃに
偏って流れるとともに、その一部が上記隙間から底壁側
部分Ｄに流入することとなる。そして上記各エンジン回
転数において、スロトッル弁開度がさらに増大すると吸
気制御弁２１は全開位置に回動する。

【００２７】ここでエンジン回転数が低い状態では上記
隙間Ａが狭いことから吸気はその略全量が天壁側部分Ｃ
を流れ、それだけ流速が速くなり、タンブルを発生し易
い。またこの場合、流量が少ないことから上述の負圧は
発生しにくく、従って流れが乱れることもない。一方、
エンジン回転数が高くなると、吸気制御弁２１の最小開
度が大きくなって上記隙間Ａが広くなり、それだけ底壁
側部分Ｄに流れる吸気量が増大して負圧の発生を抑制
し、タンブルが確実に発生する。またこの場合、吸気制
御弁２１の最小開度が大きい分だけ、吸気制御弁２１に
よる吸気抵抗を軽減できる。

【００２８】ここで、図４に一点鎖線で示すように、吸
気制御弁２１は最小開度から全開に達するまで徐々に大
きくなるように直線状，あるいは円弧状の制御曲線Ｆ
１，Ｆ２に沿って制御してもよい。また、吸気制御弁２
１の最小開度はエンジン回転数に応じて徐々に連続的に
大きくなるように曲線Ｆ３に沿って制御してもよい。さ
らにまた、エンジンパワーをそれほど必要としない常用
領域では、直線Ｆ４で示すように吸気制御弁２１の最小
開度をｃ２からｃ１に下げてもよい。このようにした場
合は、燃焼性の向上を図ることができ、また吸気騒音を
低減できる。

【００２９】このように本実施例によれば、吸気制御弁
２１の最小開度をアイドル回転のときは全閉とし、エン
ジン回転数が高いほど大きく設定したので、吸入空気量
の増加に応じて整流板と吸気制御弁との隙間Ａが広くな
り、ここから吸気の一部が底壁側部分Ｄに流入すること
となり、これにより吸気の乱流Ｅを防止しながらタンブ
ルを確実に発生させることができ、燃焼性をさらに向上
でき、燃費の改善を図ることができる。

【００３０】なお、上記実施例では、全閉時における吸
気制御弁２１の弁部２１ａを整流板２０ａの上流端部２
０ｆに当接させた場合を例にとって説明したが、本発明
では、図５に示すように、全閉時における弁部２１ａと
整流板２０ａとの間に予め隙間ｔを設けてもよい。この
ようにした場合も吸気制御弁２１の最低開度をエンジン
回転数に応じて設定することにより、上記実施例と略同
様の効果が得られる。

【００３１】また本発明は、整流部材を設けない場合に
も適用可能であり、この場合は、低スロットル開度、高
エンジン回転数時における吸気抵抗の増大を回避でき
る。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明に係るエンジンの吸
気制御装置によれば、低スロットル弁開度において吸気
制御弁の最小開度をエンジンの回転数が高いほど大きく
し、またこのようにすることにより、吸気制御弁と整流
部材との隙間から底壁側に流入する吸気量を制御するよ
うにしたので、吸入抵抗の増大を回避でき、また吸気の
乱れを防止しでき、タンブルを確実に発生させることが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による吸気制御装置を備えた
エンジンの断面側面部分図である。

【図２】上記実施例の吸気制御弁，整流部材部分の拡大
図である。

【図３】上記実施例の吸気通路の断面平面図である。

【図４】上記実施例におけるエンジン回転数−スロット
ル弁開度−吸気制御弁開度の関係を示すマップ図であ
る。

【図５】上記実施例の変形例の吸気制御弁，整流部材部
分の拡大図である。

【符号の説明】

１ エンジン １７ 吸気通路 １７ｄ 底壁 １７ｆ 天壁 ２０ 整流部材 ２１ 吸気制御弁 ＥＣＵ 制御弁開度制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気通路の底壁に回動可能に配設され、
   該吸気通路の底壁側部分を絞り込むことにより吸入空気
   を吸気通路の天壁側に偏らせて流す吸気制御弁と、低ス
   ロットル弁開度時においてエンジン回転数が高いほど上
   記吸気制御弁の最小開度を大きく制御する開度制御手段
   を設けたことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記吸気通路の吸気
   制御弁より下流側に吸気を天壁側流れと底壁側流れとに
   整流する整流部材を配設し、上記開度制御手段が、低ス
   ロットル弁開度時においてエンジン回転数が高いほど上
   記整流部材と上記吸気制御弁との隙間が大きくなるよう
   に上記吸気制御弁の最小開度を大きく制御することを特
   徴とするエンジンの吸気制御装置。