JPS62111119A

JPS62111119A - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JPS62111119A
Application number: JP60250422A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kotani; 武史小谷; Soichi Matsushita; 宗一松下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1987-05-22
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: DE3638021A1; US4719886A; DE3638021C2; JPH076395B2

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、内燃機関の吸気装置に係り、特に一つの気筒
の燃焼室に対して二つの吸気ポートを有するダブル吸気
ポート型の内燃機関の吸気装置に係る。

従来の技術自動車等の車輌に用いられる内燃機関として、各々一つ
の燃焼室へ混合気を導くヘリカル吸気ポートの如き第一
の吸気ポート及びストレート吸気ポートの如き第二の吸
気ポートと、前記第二の吸気ポートを経て燃焼室へ向か
う混合気の流量を制御する一般にスワール制御弁と称さ
れている吸気制御弁とを有する所謂ダブル吸気ポート型
の内燃機関が既に提案されており、この種の内燃ＩＩＩ
関は、例えば実開昭５７−２２１５号及び実開昭５９−
１２３６２７号の各公報に示されている。

上述の如き内燃機関に於ては、基本的には機関負荷が所
定値以下である時、即ち吸入空気流量が少ない時には、
燃料の霧化の促進に必要な吸入空気８！速が得られるよ
うに、また燃焼室内に適度のスワールを生じせしめるた
めに、前記吸気制御弁を閏じて混合気を専ら前記第一の
吸気ポートからのみ燃焼室に導くことが行われるように
なっている。

発明が解決しようとする問題点上述の如き内燃機関に於ては、前記第一の吸気ポートと
前記第二の吸気ポートへ吸気を導く共通の吸気通路より
燃料と空気との混合気が供給される場合には、前記吸気
制御弁が閉弁していると、混合気中の液滴燃料が吸気ｉ
、ｌｊ−弁の壁面に付着し、この壁面付着燃料により燃
焼室に供給される燃料量が各サイクル毎に変動し、稀薄
混合気による運転下ではその燃料量の変動が燃焼に与え
る影響が大きく、このため稀薄燃焼運転下に於ては各サ
イクル毎の燃焼変動が大きく、内燃機関の運転性が大き
く損ねられることがある。

吸気制御弁が閉弁している時には燃焼室に供給される燃
料層が各サイクル毎に変動するのは、吸気制御弁が閉弁
していても吸気ＩＩＩ御弁の弁面に付着した液滴燃料が
吸気制御弁と吸気通路内壁との小さい隙間を通って流れ
て不規則に前記第二の吸気ポートより燃焼室内に流入す
るからであると考えられる。

従来より知られている吸気装置の一つとして、一つの燃
焼室へ混合気を導く第一の吸気ポート及び第二の吸気ポ
ートと、前記第一の吸気ポートと前記第二の吸気ポート
へ吸気を導く共通の吸気通路の途中に設けられ閉弁時に
は吸気を前記第一の吸気ポートへ向けて偏流させる吸気
偏流弁とを有し、前記吸気偏流弁の下流側よりインジェ
クタによって燃料が噴射供給されるよう構成された吸気
装置があり、これは実開昭６０−４５８２９号公報に示
されている。

上述の如き吸気装置に於ては、燃料供給位置より下流側
には吸気制御弁の如き制御弁が一切設けられていないの
で液滴燃料がそのｌＩＩＪｗ弁の弁面に付着して壁面付
着燃料が増大するという不具合が生じることがないが、
共通吸気通路に設けられた吸気偏流弁では第一の吸気ポ
ートにのみ吸気を導くことに限界があり、吸気偏流弁が
閉弁位置にあっても吸気の一部は前記第二の吸気ポート
を経て燃焼室に吸入され、このため燃焼室に於ける吸気
スワールの発生度合が悪く、必要量の吸気スワールが得
られないことがあり、これは稀薄燃焼限界の拡大の妨げ
となる。

本発明は上述の如き同題点を解決した改良された内燃機
関の吸気装置、即ち燃焼室内に適度の吸気スワールを生
じせしめ、しかも燃焼室内に供給される燃料量がサイク
ル毎に変動することがなく、燃焼変動が少い稀薄燃焼運
転を行わせることができる内燃機関の吸気装置を提供す
ることを目的としている。

同岐点を解決するための手段上述の如き目的は、本発明によれば、各々一つの燃焼室
へ混°合気を導く第一の吸気ポート及び第二の吸気ポー
トと、前記第二の吸気ポートを経て燃焼室へ向かう混合
気の流層を制御する吸気制御弁と、前記第一の吸気ポー
トと前記第二の吸気ポートへ吸気を導く共通の吸気通路
の途中に設けられ閉弁時には吸気を前記第一の吸気ポー
トへ向けて偏流させる吸気偏流弁とを有している内燃機
関の吸気装置によって達成される。

発明の作用及び効果上述の如き構成によれば、吸気制御弁より上流側に吸気
偏流弁が設けられていることにより吸気偏流弁が閉じら
れている時には予め吸気の流れが吸気制御弁が設けられ
ていない第一の吸気ポートの側に偏り、これに伴い燃料
は主として第一の吸気ポートへ向かうようになり、また
吸気偏流弁により絞られた吸気通路を吸気が通過する際
にその流速を早められ、これにより燃料の霧化が促進さ
れ、これらのことによって閉弁している吸気制御弁の弁
面に液滴燃料が付着する借が減少し、燃焼室内に供給さ
れる燃料量のサイクル間変動が抑えられ、吸気スワール
効果と相俟って燃焼変動が著しく減少し、より一層の稀
薄燃焼限界の拡大が可能となる。

各気筒に対し個別のインジェクタにより燃料の供給が行
われる場合には、インジェクタは吸気偏流弁より下流側
の共通吸気通路の中央部へ燃料を噴射するように設けら
れていれば良く、この場合には吸入空気のみが吸気偏流
弁配設部を通過して流れ、この吸入空気は吸気偏流弁が
閉弁位置にある時にはその配設部を通過する際に流れを
絞られ且前記第−の吸気ポートへ向けて偏流し、この吸
入空気の流れの影響を受けて前記インジェクタよりの燃
料噴霧が前記第一の吸気ボー１−に偏り、前記第二の吸
気ポートへ向かう燃料噴霧が減少し、また吸気偏流弁に
よる絞り部を通過することにより流速を早められた吸入
空気の流れに対し前記インジェクタより燃料が噴ｒＪＪ
すれることによりその燃料の霧化が促進され、これらの
ことがら閉弁状態の吸気ｉｌｌ　ｌｊ弁の弁面に付着す
る液滴燃料量が減少し、吸気制御弁が閉弁状態にある時
の燃焼室に対する燃料供給量のサイクル間変動が減少し
、内燃機関の稀薄燃焼運転の安定性が向上するようにな
る。

気化器或いは金気筒に対し一つのインジェクタより燃料
の供給が行われる場合、即ちシングルポイントインジェ
クタの場合には、燃料と空気との混合気が前記吸気偏流
弁を通過して流れ、この混合気は閉弁位置にある吸気偏
流弁を通過する際にその流れを絞られて燃料の霧化を促
進されつつ前記第一の吸気ポートへ向けて偏流し、これ
らのことから閉弁状態にある吸気ｈ１＃弁の弁面に付着
する液滴燃料が減少し、この場合も内燃機関の稀薄燃焼
運転の安定性が向上する。尚、この場合には吸気偏流弁
の弁面に液滴燃料が付着するが、この液滴燃料が吸気偏
流弁と吸気通路内壁との小さい隙間を経て下流側へ向け
て流れてもこれより更に下流側には吸気ＩＪ　ａｌｌ弁
があることによりこの液滴燃料が直接燃焼室に向かうこ
とがなく、これが燃焼室に対する燃料供給量のケイクル
間変動を増大することはない。

吸気ｔ１１制御弁と吸気偏流弁とは基本的には低速運転
域或いは低負荷運転域に於ては共に閉弁されていて吸気
スワールを利用した稀薄燃焼限界に近い大きい空燃比の
超稀薄混合気による運転が吸気スワールを有効に利用し
て行われ、中速運転域或いは中負荷運転域に於ては吸気
スワールの発生のために吸気制御弁は閉弁していて吸気
抵抗の低減による必要吸入空気量の確保のために吸気偏
流弁は開弁されてよい。この時には吸気制御弁の弁面に
付着する液滴燃料量が増大する虞れがあるが、この時に
は吸気ＩＩ　閉弁と吸気偏流弁とが共に閉弁している時
に比して濃い混合気が燃焼室に供給されるようになって
いてさほど厳しい稀薄燃焼運転が行われないことにより
吸気１４ＩＩ　ＩＩＩ弁の付着液滴燃料量の増大により
燃焼室に対する燃料の供給量が各サイクル間にて変動し
ても内燃機関の運転性が実質的に損われることはない。

高速運転域或いは高負荷運転域に於ては更に大きい吸入
空気量の確保のために吸気偏流弁と吸気制御弁とが共に
開弁されてよい。

実施例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
呵説明する。

第１図乃至ｆｊＳ３図は本発明による内燃機関の吸気装
置の一つの実施例を示している。これらの図に於て、１
はシリンダブロックを、２はシリンダヘッドを各々示し
ており、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とはシ
リンダボア３内に設けられたピストン４と共働して燃焼
室５を郭定している。

シリンダヘッド２に゛は第一の吸気ポートとしてのヘリ
カル吸気ポート６と第二の吸気ポートとしてのストレー
ト吸気ポート７とが設けられており、更に二つの排気ポ
ート８と９とが設けられている。

ヘリカル吸気ポート６とストレート吸気ポート７とは各
々個別の吸気弁１０と１１とによりその燃焼室５に対す
る開口端を開閉されるようになっており、排気ポート８
と９は各々個別の排気弁１２と１３によりその燃焼室５
に対する開口端を開閉されるようになっている。

シリンダヘッド２には燃焼室５の中央部領域に向（プで
間口した点火プラグホール１４が設けられており、該点
火プラグホールには点火プラグ１５が取付られている。

シリンダヘッド２には吸気制御弁１６が取付けられてい
る。吸気制御弁１６はバタフライ弁型の開閉弁ｔあって
ストレート吸気ポート７の開閉を行って該ストレート吸
気ポートを経て燃焼室５へ向かう混合気の流層を制御ｌ
するようになっている。

吸気制御弁１６は、その弁軸１７に取付けられた駆動レ
バー１８によってダイヤフラム装置１９の駆動ロッド２
０に駆動連結され、該ダイヤフラムＵｍによって開閉駆
動されるようになっている。

ダイヤフラム装置１９は、そのダイヤフラム室２１に所
定値より大きい負圧が導入されている時には吸気制御弁
１６を第３図に於て実線で示されている如き開弁位置へ
駆動し、これに対しダイヤフラム室２１に所定値より大
きい負圧が導入されていない時には吸気制御弁１６を第
３図に於て仮想線で示されている如き開弁位置へ駆動す
るようになっている。

ダイヤフラム室２１は導管２２によって負圧制御弁２３
のポートａに接続されている。負圧ｉ制御弁２３は、ポ
ートａ以外に負圧ポートｂと大気圧ポートＣとを有して
おり、通電時にはポートａを大気圧ポートＣに接続し、
これに対し非通電時にはポートａを負圧ポートｂに接続
するようになっている。負圧ポートｂ１は導管２４によ
って吸気マニホールド２５に設けられた吸気管負圧取出
ポート２６に接続され、これより吸気管内圧を及ぼされ
るようになっている。

シリンダヘッド２にはヘリカル吸気ポート６とストレー
ト吸気ポート７へ吸気を導く共通の吸気通路としての吸
気マニホールド２５とスロットルボディ２７とが順に接
続されている。スロットルボディ２７には図には示され
ていないアクセルペダルの踏込みにより開弁する吸入空
気量制御用のスロットル弁４０が設けられている。

吸気マニホールド２５のシリンダヘッド２に対する取付
端部近傍には吸気偏流弁２８が設けられている。吸気偏
流弁２８は、ストレート吸気ポート７の側に偏って設け
られ、第３図にて実線で示されている如ぎ閉弁位置にあ
る時にはストレート吸気ポート７に対応するその上流側
領域を閉鎖して先端縁部２８ａと吸気マニホールド２５
のヘリ、カル吸気ポート６に連続する側の内壁の間に実
質的な吸気絞り開口２９を郭定し、これに対し第３図に
て仮想線で示されている如き開弁位置にある時には吸気
マニホールド２５を流れる吸気の流れを全く自由に許す
ようになっている。

尚、吸気偏流弁２８は閉弁位置にある時にはその先端縁
部２８ａがヘリカル吸気ポート６とストレート吸気ポー
ト７との境界中央をなすポート中心軸線Ｐｃよりヘリカ
ル吸気ポート６の側に位置すべくその大きさを設定され
ている。

吸気偏流弁２８は、その弁軸３０に取付けられた駆動レ
バー３１によってダイヤフラム装置３２の駆動ロッド３
３と駆動連結され、このダイヤフラム装［３２によって
ｒＲｒａ駆動されるようになっている。ダイヤフラム装
置３２は、ダイヤフラム室３４に所定値より大きい負圧
が導入されている時には吸気偏流弁２８を前記開弁位置
に駆動し、これに対しダイヤフラム室３４に所定値より
大きい負圧を導入されていない時には吸気偏流弁２８を
前記開弁位置へ駆動するようになっている。ダイヤフラ
ム室３４は導管３５によって負圧制御弁３６のポートａ
に接続されている。負圧制御弁３６は、ポートａ以外に
負圧ポートｂと大気圧ポートＣとを有しており、通電時
にはポートａを大気圧ポートＣに接続し、これに対し非
通電時にはポートａを負圧ポートｂに接続するようにな
っている。負圧ポートｂは、導管２４によって吸気管負
圧取出ポート２６に接続され、これより吸気管負圧を及
ぼされるようになっている。

負圧制御弁２３及び３６に対する通電の制御は共に制御
装置５０により行われるようになっている。

吸気マニホールド２５のシリンダヘッド２に対する接続
端近傍部には各気筒毎にインジェクタ３７が設けられて
いる。このインジェクタ３７はポート中心軸線Ｐｃ上に
設けられ、ガソリンの如き液体燃料を吸気偏流弁２８の
下流側からヘリカル吸気ポート６とストレート吸気ポー
ト７との共通吸気通路３８へ向けて所定の噴霧鉱がり角
度をもって噴射するようになっている。インジェクタ３
７はその量弁時間により燃料噴射量を制御し、その量弁
時間制御は制御袋Ｗ１５０よりの燃料噴射信号によって
行われるようになっている。

制御装置５０は、マイクロコンピュータを含む電子１ｉ
ＩＪ　１１１式のものであり、吸気管圧力センサ５１よ
り吸気管圧力に関する情報を、回転数センサ５２より内
燃機関の回転数に関する情報を各々与えられ、これら情
報により内燃機関が第４図に於て切換制御Ｉ線八へよっ
て限られた低速、低負加運転時には吸気制御弁１４と吸
気偏流弁２８とが共に閉弁すべく負圧制御弁２３及び３
６に対する通電を停止し、またこの時には適度の吸気ス
ワールが得られている状態下に於ける稀薄燃焼限界に近
い大きい空燃比の超稀薄混合気が燃焼室５へ供給される
ようこの時の吸入空気量に応じて決められた燃料噴射信
号をインジェクタ３７へ出力し、第４図に於て切換制御
線ＡとＢとにより限られた中速、中負荷運転時には吸気
制御弁１６は開弁したままで吸気偏流弁２８が開弁ずべ
く負圧制御弁３６にのみ通電が行われ、またこの時には
低速、低負荷運転時に於ける混合気より少し濃い混合気
が燃焼室５へ供給されるべくインジェクタ３７に出力す
る燃料噴射信号を吸入空気量に応じて決定し、更に切換
制御Ｉ線Ｂ以上の高速、高負荷運転時には吸気制御弁１
６と吸気偏流弁２８とが共に開くように負圧制御弁２３
と３６に対し通電を行い、この時にはほぼ理論空燃比の
混合気が燃焼室５に供給されるよう機関回転数と吸気管
圧力とにより決まる吸入空気間に応じて燃料噴射信号を
インジェクタ３６へ出力するようになっている。

従って、低速、低負荷運転時には吸気制御弁１６がｍ弁
位置に位置していると共に吸気偏流弁２８も閉弁位置に
位置しており、この時には吸入空気は吸気偏流弁２８に
よる吸気絞り開口２９を経て流れ、その際に絞り作用を
受けつつヘリカル吸気ポート６へ向けて偏流する。この
吸入空気の流れの影響を受けて、即ち吸入空気の流れに
よる吸引作用を受けてインジェクタ３７より共通吸気通
ｖｆ１３８へ噴射された燃料の噴霧がへりカル吸気ポー
ト６の側に偏り、これにより燃料噴霧の大部分は直接ヘ
リカル吸気ポート６へ向かい、また燃料噴霧領域に於て
は吸気絞り開口２９を通過することにより流速を速めら
れた吸入空気の流れが存在することによってこの燃料噴
霧の霧化が促進され、これらのことがら閉弁状態の吸気
Ｉｌｌ　ＩＩＩ弁１６の弁面に付着する液滴燃料量が著
しく減少し、吸気制御弁１６が閉弁状態にある時の燃焼
室５に対する燃料供給量のサイクル間変動が減少し、内
燃機関のＷ６薄燃焼運転の安定性が向上するようになる
。

中速、中負荷運転時には必要吸入空気の確保のために吸
気抵抗を減少すべく吸気偏流弁２８が開弁される。この
時には吸気スワールの発生のために吸気制御弁１６は閉
弁されていてよい。

高速、高負荷運転時には更に大きい吸入空気量の確保の
ために吸気制御弁１６と吸気偏流弁２８とが共に開弁さ
れる。

尚、吸気偏流弁２８は、第５図に示されている如く切欠
き部２８ａ、或いは第６図に示されている如く貫通孔２
８ｃにより閉弁時には吸気絞り開口を構成するようにな
っていてもよい。

第７図は本発明による吸気装置の他の一つの実施例を示
している。尚、第７図に於て第１図に対応する部分は第
１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、スロットルボディ２７より上流
側に設けられたシングルポイントインジェクタ３つによ
って金気筒に対する燃料の供給が行われるようになって
いる。

この場合には燃料供給位置が吸気偏流弁２８より上流側
にあることにより吸気偏流弁２８の吸気絞り開口２９に
は燃料と空気との混合気が通過するようになり、この混
合気は吸気絞り開口２９を通過する際にその流れを絞ら
れて燃料の霧化を促進されつつヘリカル吸気ポート６へ
向けて偏流１Ｊる。これらのことがら閉弁位置にある吸
気制御弁１６の弁面に付着する液滴燃料量が減少し、こ
の場合も内燃機関の稀薄燃焼運転の安定性が向上するよ
うになる。

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、これらに限定されるものではなく
、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装置の一つの実施例を示す概
略構成図、第２図は第１図に示された本発明による吸気
装置の要部の縦断面図、第３図は同じくその要部の平断
面図、第４図は吸気制御弁と吸気偏流弁の開閉特性を示
すグラフ、第５図及び第６図は各々吸気偏流弁の他の実
施例を示す正面図、第７図は本発明による内燃機関の吸
気装置の伯の一つの実施例を示す概略構成図である。１・・・シリンダブロック、２・・・シリンダヘッド。３・・・シリンダボア、４・・・ピストン、５・・・燃
焼室。６・・・ヘリカル吸気ポート、７・・・ストレート吸気
ポート、８．９・・・排気ポート、１０１１１・・・吸
気弁。１２．１３・・・排気弁、１４・・・点火プラグホール
。１５・・・点火プラグ、１６・・・吸気Ｉｌｌ　１１１
１弁、１７・・・弁軸、１８・・・駆動レバー、１９・
・・ダイヤフラム装置。２０・・・駆動ロッド、２１−・・ダイヤフラム室、２
２・・・導管、２３・・・負圧制御弁、２４・・・導管
、２５・・・吸気マニホールド、２６・・・吸気管負圧
取出ポート。２７・・・スロットルボディ、２８・・・吸気偏流弁、
２９・・・吸気絞りの開口、３０・・・弁軸、３１・・
・駆動レバー、３２・・・ダイヤフラム装置、３３・・
・駆動ロッド、３４・・・ダイヤフラム室、３５・・・
導管、３６・・・負圧制御弁、３７・・・インジェクタ
、３８・・・共通吸気通路、３９・・・イングルポイン
トインジェクタ。４０・・・スロットル弁、５０・・・１ＩＩＩＪ御装置
、５１・・・吸気管圧力センナ、５２・・・回転数セン
サ。

Claims

【特許請求の範囲】

各々一つの燃焼室へ混合気を導く第一の吸気ポート及び
第二の吸気ポートと、前記第二の吸気ポートを経て燃焼
室へ向かう混合気の流量を制御する吸気制御弁と、前記
第一の吸気ポートと前記第二の吸気ポートへ吸気を導く
共通の吸気通路の途中に設けられ閉弁時には吸気を前記
第一の吸気ポートへ向けて偏流させる吸気偏流弁とを有
している内燃機関の吸気装置。