JPS58220921A - 内燃機関の吸気制御方法及び装置 - 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】 本発明は、内燃機関の吸気制御方法及び装置に係り、特
に可変吸気スワール方式の吸気ポート構造を有する内燃
機関の吸気制御方法及び＠置に係る。

内燃機関に用いられる可変吸気スワール方式の吸気ボー
ト構造の一つとして、燃焼室への開口端の周りに旋回し
たへりｊｊル通路と的記間目端に直線状に通ずるストレ
ート通路とを有し、前記ストレート通路の途中に該スト
レート通路を開閉覆る吸気制御弁が設けられた吸気ボー
ト構造が本願出願人と同一の出願人により特願昭５６−
５１１４９号及び特願昭５６−１２０６３４号に於て提
案されている。

この吸気ボート・構造を備えた内燃機関に於ては、吸気
制御弁によりストレート通路が閉じられている時には吸
気（混合気）の全てがヘリカル通路を流れて燃焼室内へ
流入することにより燃焼室内に強ツノな吸気スワールが
生じ、これにより見掛は上の火炎速度が速まり、希薄混
合気による運転が可能になり、またアイドル運転時の如
く内燃機関が低回転数にて運転されても安定した運転性
が得らＩ・・ れ、アイドル回転数を低く設定覆ることが可能になり、
これに対し吸気制御弁によりストレート通路が開かれて
いる時には吸気がヘリカル通路に加えてストレート通路
を流れて燃焼室内に流入覆ることにより燃焼室内に強力
な吸気スワールが生じなくなるが、吸気ボートの吸気流
に対づる流れ抵抗が低下し、充填効率が低下覆ることが
回避される。

上述の如き吸気ボート構造はこれを有効に利用するため
に、即ち機関の出力を低下Ｊることなくアイドル乃至低
負荷運転時の燃焼を改善するために、内燃機関がアイド
ル乃至低負荷にて運転されている時には吸気制御弁によ
りストレート通路を閉じ、内燃機関が中乃至高負荷にて
運転されている時には吸気制御弁を開弁じてストレート
通路を開くと云う制御を行う制御装置と組合せて用いら
れる。

上述の如く見掛は上の火炎速度が速まると、燃焼速度が
速まり、機関の熱効率が向上するが、それに伴い排気ガ
ス温度が低下覆る。このため機関冷間時もアイドル乃至
低負荷運転時には吸気制御弁によりストレート通路が閉
じられると、ａｍの排気ガスが得られず、機関の排気系
の暖機が遅れるようになる。このため機関排気系に排気
ガス浄化用の触Ｉｓ、］ンバータを備えた内燃機関に於
ては、その触媒コンバータの暖機が遅れ、大気中に放出
づる排気ガス中の有害成分が増大づるという問題が生じ
る。

機関冷間時には機関負荷に拘らず吸気制御弁が常に全開
されれば、排気ガス温度が上昇し、排気系の暖機が早ま
るが、しかしこの場合には本来、運転性が悪い機関冷間
時のアイドル運転性がより一層悪化し、機関冷間時のア
イドル回転数を相当高く設定しなければならなくなる。

本発明は機関冷間時のアイドル運転性を悪化するこさな
く可及的に排気系の暖機が向上覆るように図った吸気制
御方法及びその方法の実施に使用づる装置を提供せんと
するものである。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明づる。

まず第１図乃至第７図を参照して本発明による吸気制御
方法の実施に使用する吸気ボート構造の一実施例を説明
する。第１図乃至第７図に於て、１は内燃機関のシリン
ダヘッドを示しており、該シリンダヘッドは燃焼室２′
へ空気と燃料との混合気を導く吸気ボート３を有してい
る。吸気ボートｉはその一端にてシリンダヘッド１の側
壁部に開口し、他端にてシリンダヘッド１の下底壁より
燃焼室２へ開口している。ここで吸気ボート３の前記一
端を入口開口端４と称し、また他端を出口開口端５と称
する。入口開口端４は図示されていない吸気マニホール
ドに接続され、出口開目端５は該開口端に取付けられた
円環状の弁座部材６と吸気弁７とにより選択的に開閉さ
れ奇ようになっている。

吸気ボート３は入口開口端４より出口開口端５へ向かう
に従いその出口開口端５の側へ傾斜し、出口開口端５の
近くにて大きく折曲してこれに通じている。出口開口端
５に対向するポート内壁部（ボート天井壁部）にはガイ
ドベ、−ン１０が膨出形成されている。このガイドベー
ンの膨出量はその入口開口端４の側より出口開口端５へ
向かうに従い次第に多くなっており、出口開口端５の中
心軸線に対応する部分にてその膨出量が最大になってい
る。この最大膨出部分には吸気弁７のステム８が１通し
ており、またこの部分には弁リテーナ９がＲＷされてい
る。ガイドベーン１０はその一側部に吸気ボート３の延
在方向に対し入口開口端４より出口開口端５へ向かうに
従い吸気ポート３の外側へ向けて傾斜した傾斜壁部１１
を有し、また他側部に吸気ボー１へ３の延在方向に対し
平行な自ｍ　！Ｗ部１２を有している。このガイドベー
ン１０により吸気ポート３はその断面の一部、即ち図に
て土部空間領域が傾斜壁部１１により一例を郭定されて
出口開口端５の周りに旋回したヘリカル通路１３と直線
壁部１２により一側を郭定されて１１１ｕ開［」端５に
直線状に通ずるストレート通路１４とに８分されている
。

シリンダヘッド１には吸気制御弁組立体１５が取飼番）
られでいる。吸気制御［弁組立体１５は、シリンダヘッ
ド１にねじ結合された弁クース１６と、該弁ケースに回
転可能に支持されストレート通路１４の途中を横切って
延在Ｊる板状の弁要素１７と、弁要札１７の弁軸１８に
取付けられた駆動レバー１９とを含んでいる。弁要素１
７は図示されている如き開度位置にあるときストレート
通路１４を全開とし、この開度位置よりほぼ９０度回動
された位置にあるときス［〜シー１〜通路１４を全開に
する。

ストレート通路１４が全開状態にあるときには混合気の
実質的に全てがヘリカル通路１３を流れて出口開口端５
より燃焼室２内に吸入されることにより燃焼室２内に強
力な吸気スワールが生じる。

このときにはその吸気スワールに乗って火炎が伝播覆る
ことにより見掛は上の火炎速度が速まり、燃焼速度が速
くなる。

弁要素１７が閉弁し、ス１−レート通路１４が開いてい
るときにはその開度に応じて混合気の一部がストレート
通路１４を流れて出口間口端５より燃焼室２内へ流入１
゜１．る）ようになり、これによりヘリカル通路１３を
流れる混合気のヘリカル流が減少し、また減衰され、こ
れに応じて燃焼室２内に生じる吸気スワールが減少し、
またこれと同時に吸気ボー＋７３の吸気流れに対重る流
れ抵抗が低下づる。

本発明方法及び装置は弁要素１７の開閉制御に閏づるも
のであり、本発明方法の実施に使用する装置の一つの実
施例が第８図に示されている。

尚、第８図に於て、４０は吸気マニホールドを、４１は
気化器を、４２はスａツｊ・ルバルブを、４４は排気ボ
ートを、４５は排気弁を、４６は排気マニホールド１を
各々示している。

吸気制御弁組立体１５の駆動レバー１９はダイヤフラム
装［Ｆｔ２０のロッド２１に駆動連結され、該ダイヤフ
ラム装置により回動駆動されるようになっている。ダイ
ヤフラム装置２０はダイヤフラム２２を有し、そのダイ
ヤフラム室２３に所定値以上の負圧が導入されていない
時には圧縮コイルばね２４のばね力によりダイヤフラム
２２が図にて下方へ付勢されることにより弁要素１７を
図示されている如き全開位置にもたらし、これに対しダ
イヤフラム室２３に負圧が導入されている時にはその負
圧の大きさに応じてダイヤフラム２２が圧縮コイルばね
２４のばね力に抗して上方へ移動覆ることにより弁要素
１７を閉弁方向へ駆ＩＪ＋　Ｌ、て、その開度を減少し
、その負圧が所定値以上のとき弁要素１７を全閉位置に
もたら１ようになっている。ダイヤフラム室２３のボー
ト２５は導管２６を経て感温切換弁２７のポートａに接
続されている。

感温切換弁２７はボー！・ａ以外に−っのポートｂ及び
Ｃを有しており、内燃ｖＡ関の冷却水温度が所定値以下
のときには弁要素２８が図示されている如き位置にあっ
てボーｔ−ａをポートＣに接続し、これに対し冷却水温
度が所定値以上のときにはナーモワックス２つが膨張し
て弁要素２８がばね３０のばね力に抗して上昇覆ること
にＪ：リポートａをボートＣに代え−Ｃポー］〜Ｉ）に
接＠覆るようになっている。ボートｂ稈導管３１を経て
吸気マニホールド４０に設番ノられた吸気管負圧取出ボ
ート３２に接続され、またボートＣは導管３３を経て気
化器４１に股番ノられた吸気管負圧取出ボー１−３４に
接続されている。

吸気管負圧取出ボート３２は常時スロットルバルブ４２
の下流側に位置している。吸気管負圧取出ポーｊ〜３４
はスロットルバルブ４２が図示されている如きアイドル
開度位置にある時にはそれの下流側に位置し、スロツ］
・ルバルブ４２がアイドル開度（＋７置より開かれた位
置にあるときそれの上流側に位置覆るようになっている
。

内燃機関の冷却水温度が所定値以下のとき、即ら機関冷
間時には、感温切換弁２７のボートａがポーｌ−ｃに接
続されていることにより、ダイヤフラム室２３には吸気
管負圧取出ポー１−３４に現れる圧力が導入される。こ
れにより内燃機関がアイドル運転されている時にはダイ
ヤフラム室２３に前記所定値以上の負圧が導入され、そ
れ以外の時にはダイヤフラム室２３に大気圧が導入され
る。

従つ（内燃機関がアイドル運転されている時には弁要素
１７が全開位置に：１′：もたらされ、混合気の全てが
ヘリカル通路１３を経て燃焼室２内に流れ、燃焼室２内
に強力な吸気スワールが生じ、見掛は土の火炎速度が速
まり、燃焼速度が速くなる。これにより混合気の燃焼性
が改善され、機関冷間時のアイドル運転性が改善される
ようになる。これに対し機関がアイドル運転以外の運転
状態にて運転されている時には弁要素１７が全開位置に
もたらされ、混合気がヘリカル通路１３とストレート通
路の双方を流れて燃焼室２内に流入し、燃焼室２内に強
力な吸気スワールが発生することがない。

これにより燃焼速度は燃焼室２内に強力な吸気スワール
が発生している時に比して遅くなり、内燃機関は燃焼速
度が速い時に比して高温の排気ガスを排出するようにな
り、排気系に設けられ（いる触媒コンバータ等の暖機が
促進される。

機関の冷却水温度が所定値以上になると、即ち１１＠の
暖機が完了づると、感温切換弁２７のボートａがボート
Ｃに代えてボートｂに接続され、ダイヤフラム室２３に
は吸気管負圧取出ボート３２に現れる圧力が′ｉ導入さ
れるようになる。これにより内燃機関がアイドル乃至低
負荷にて運転されている時にはダイヤフラム室２３に前
記所定値以上の負圧が導入され、それより負荷が増大す
るに従つてダイヤフラム室２３に導入される負圧が減少
（る。従って内燃機関がアイドル乃至低負荷にて運転さ
れているときには弁要素１７がストレート通路１４を閉
じる全開位置に位置づるようになる。

このときには混合気の全てがヘリカル通路１３を経り燃
焼室２内に流れ、燃焼室２内に強力な吸気スワールが生
じ、これによって見掛は上の火炎速度が速まり、燃焼速
度が速くなる。これにより混合気の燃焼性が改善され、
内燃機関はアイドル回転数が低くとも、また希薄混合気
を供給されても失火を生じることなく良好な燃焼作動を
行なう。

内燃機関の負荷が増大し、それに伴い吸気管負圧が低ド
してそれが所定値以下になると、弁要素１７は開弁する
。このときには混合気がヘリカル通路１３とストレート
通路１４の双方を流れて、燃焼室２内に流入づることに
より吸気ボート３がその混合気の流れに対して大きい流
れ抵抗を与えなくなり、内燃機関の充填効率の低下が回
避される。

第９図は本発明方法の実施に使用する装置の他の一つの
実施例を示している。尚、第９図に於て第８図に対応づ
る部分は第８図に付した符号と同一の符号により示され
ている。かかる実施例に於ては、ダイヤフラム室２３の
ボート２５は導管２６を経て電磁切換弁３５のボートａ
に接続されている。電磁切換弁３５はボートａ以外にポ
ー１−　ｂとボートＣとを有しており、ボートｂは導管
３１を経て吸気管負圧取出ボート３２に接続され、また
ボートＣは導管３３を経て吸気管負圧取出ポート３４に
接続されている。電磁切換弁３５は二１イル３６に通電
が行われている時にはボートａをボートＣに接続し、コ
イル３６に通電が行われていない時にはボートａをボー
トＣに代えてボートｂに接続するようになっている。：
］コイル６にはバッテリ電源３７の電流がイグニッショ
ンスイッチ３８及び水温スイッチ３９を経て選択的に供
給されるようになっている。水温スイッチ３９は内燃機
関の冷却水温度に感応し、それが所定値以下の時のみ閉
成するようになっている。

従って、この実施例に於ても、機関冷間時にはダイヤフ
ラム室２３に吸気管負圧取出ボート３４に現れる圧力が
導入され、暖機完了後はダイヤフラム室２３に吸気管負
圧取出ポート３２に現れる圧力が導入される。

これによりこの実施例に於ても上述した実施例と同様の
作用効果が得られる。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれに限られるものではなく、本発明
の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者に
とって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸気制御方法を適用する吸気ボー
ト構造の一つの実施例を示す縦断面図、第２図乃至第７
図は各々第１図の線ｎ−ｎ〜Ｖ■〜Ｖ■に沿う断面図、
第８図及び第９図は本発明による吸気制御方法の実施に
使用する装置の実施例を示１概略構成図である。。 □ １・・・シリンダヘッド、２・・・燃焼室、３・・・吸
気ポーｔ−，４・・・入口開口端、５・・・出口開口端
、６・・・弁座部材、７・・・吸気弁、８・・・弁ステ
ム、９・・・弁リテーナ、１０・・・ガイドベーン、１
１・・・傾斜壁部、１２・・・直線壁部、１３・・・ヘ
リカル通路、１４・・・ストレート通路、１５・・・吸
気制御弁組立体、１６・・・弁ケース、１７・・・弁要
素、１８・・・弁軸、１９・・・駆動レバー、２０・・
・ダイ１２ノラム装詔、２１・・・ロッド。 ２２・・・ダイヤフラム、２３・・・ダイヤフラム室、
２４・・・圧縮コイルはね、２５・・・ポー１−．２６
・・・導管。 ２７・・・感温切換弁、２８・・・弁要素、２９・・・
υ−モワックス、３０・・・ばね、３１・・・導管、３
２・・・吸気管負圧取出ボート、３３・・・導管、３４
・・・吸気管負圧取出ポート、３５・・・電磁切換弁、
３６・・・コイル。 ３７・・・バッテリ電源、３８・・・イグニッションス
イッチ、３９・・・水温スイッチ、４０・・・吸気マニ
ホールド、４１・・・気化器、４２・・・スロットルバ
ルブ。 ４４・・・排気ボート、４５・・・排気弁、４６・・・
排気マニホールド 特許出願人　　　　′１ヘヨタ自動車工業株式会社代　
　理　　人　　　　　　弁唾士　　　明　　石　　昌　
　毅（自　ｆｔ） 手　　続　　補　　正　　轡 昭和５７　（１’　１０１１１　、’、’３１’、１特
許庁長官　？）杉　和　Ｊ８　　　殿１　、１１ｆｌ　
’ｆ）Ｈ小Ｎｆｆ１ｌ　Ｆ）７　（Ｔ特ＭＩＩ’ｆｉｆ
ｆｉ１０５０１７Ｆ３２　発明の名称 内ヅ！ｉ　＋！Ｓｔ　Ｉｌ’ｌの吸気制御Ｉｊ法及び共
同３．１ｌｌｉｉ１′Ｈｔする省 事Ｖ［どの関係　　特ｈ１出願人 イ１　所　　愛知県豊ＩＴＩ市ｉ・］夕町１番地名　称
　　（３２０）　ｌ・＝１タ自動中１−業株式会？＋４
、代印人 １、ｊ：　　所　　丙１（）４東京都中央１ス新川１　
’Ｊ　「１５　Ｍ　１９号茅場町長岡１′ル３１ｔｔ！
ｉ　　電話５！ｉ　１−４　’１７　’１浦ｉＦ　する
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室への開口端の周りに旋回したヘリカル通路
   と前記開口端に直線状に通ずるストレート通路とを有し
   、前記ストレート通路の途中に該スミ−レート通路を開
   閉する吸気制御弁が設けられている如き吸気ボート構造
   を有する内燃機関の吸気制御方法にして、内燃機関の暖
   機度が所定値以下の時には前記吸気制御弁をアイドル運
   転時には閉弁しアイドル運転以外の運転時には常に全開
   し、暖機度が所定値以上の時には吸気制御弁をアイドル
   乃至低負荷運転時には閉弁し中乃至高負荷運転時には機
   関負荷の増大に応じて開弁最を増大づることを特徴とづ
   る吸気制御方法。
2. （２）燃焼室への開口端の周りに旋回したヘリカル通路
   と前記開口端に直線状に通ずるストレート１□ 通路とを有し、前記ストレート通路の途中に該ストレー
   ト通路を開閉する吸気制御弁が設けられている如き吸気
   ボート構造を有づる内燃機関の吸気制御装置にして、流
   体圧作動室を有し該流体圧作動室に作用する負圧の増大
   に応じて前記吸気制御弁を閉弁方向へ駆動する流体圧式
   アクチュエータと、常時スロットルバルブの下流側に位
   置づる第一の吸気管負圧取出ポートと、スロットルバル
   ブがアイドル開度位置にあるときそれの下流側に位置し
   スロットルバルブがアイドル運転以外より開°かれた位
   置にあるときそれの上流側に位［１する第二の吸気管負
   圧取出ボートと、内燃機関の暖機度が所定値以下の時に
   は前記流体圧作動室を前記第二の吸気管負圧取出ポート
   に接続し暖機度が所定値以上の時には前記流体圧作動室
   を前記第一の吸気管負圧取出ポートに接続する切換弁と
   を有している吸気制御装置。