JPS6332122A - 可変スワ−ル生成装置 - 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） 本発明は吸気ボート側より燃焼室内に流入する吸気に適
時にスワール生成を行なわせるものであって、特に、ス
ワール生成を吸気路の流路面積をスワール発生弁をてよ
り狭めることにより行なう可変スワール生成装置に関す
る。

（従来の技術） 内燃機関の燃焼特性を向上させる上で燃焼室内にスワー
ルを生成することが有効とされ、各種スワール発生装置
が提案されている。特に、吸気ポートの内壁を渦巻状に
形成し、この吸気ポート直前のスクール発生弁により、
中、低負荷運転時にのみ吸気を絞り込んで燃焼室に流入
させ、スワールを効率よく生成するム〕゛変スワール発
生装置が知られている。

たとえば、才９図に示すようなマルチポイントインクジ
ェクション方式を採る燃料供給系と組合わされる可変ス
ワール発生装置の場会、シリンダヘッド１に形成した吸
気ポート２の上流側端に７ヤツタバルプ３を取付け、更
に、その上流側のスロノ’ｐル弁４により吸気流閂を調
整する。

この場合、シャッタパルプ５は適宜の弁１駆動手段によ
り実線で示すスワール生成位置に中、低負荷時に保持さ
れ、これより高負荷運転に切換わると、直ちｖｃ２点鎖
線で示す開位置に切換移動され、大吸気量での高負荷運
転を可能としている。

ところで、上述の燃料噴射弁５を、たとえば、２点鎖線
で示すシャッタバルブ５の下流側ＶＣ配置すると燃焼室
への燃料供給の応答性がよくなる。

しかし、この場合、シャッタバルブ６の極く近くＶＣ燃
料噴射弁５を配置することとなり（レイアウト上の規制
により）、燃料粒がシャッタバルブ５に当り、スムーズ
な噴霧がなされなくなる。しかもこの噴射弁５自体も熱
害を受は易いという不具合もある。

（発明が解決しようとする問題点ン そこで、矛９図に実線で示すようにシャッタバルブ６の
上流側に燃料噴射弁５を配置すると、上述の不具合は無
くなる。しかし、この場合、この弁５か燃焼室より比較
的離れることにより、燃料供給の応答性に問題を生じ易
い。部ち、矛１０図（ａ）ＶＣ示すように、吸気マニホ
ウルド６や吸気ボート（図示せす〕あるいはシャッタバ
ルブ３に付着する燃料量が、負荷変動の初期において急
増する結果、燃焼室かり一ン化し易く加速応答性が悪く
なる傾向である。

ここで、本出願人は３−８図に示すよ５Ｖｃスロツトル
弁４の弁開開始時ＴＯに、これと同時にシャッタバルブ
６を開いた場合（１点鎖線で示した）、シャッタバルブ
６を常時開とした場合（２点鎖線で示した）、シャッタ
バルブ６を常時閉とした場合（破線で示した）、シャッ
タバルブ３の開作動を弁開開始時Ｔｏ　　より所定時間
遅らせた場合（実線で示した〕の各燃焼室の空燃比Ａ／
Ｆを測定した。この結果より、加速開始時において、ツ
ヤツタバルブ常閉あるいはＰｆｒ定時間遅らせて開作動
させた場合に、最も燃焼室のり一ン化を押えることがで
きるという点が明らかとなった。これは矛１０図（ｂ）
に示すように、吸気量の急増初期にシャッタバルブ３を
絞っておくことにより、内壁に付着する液膜状の燃料を
大量の吸気流が吹き飛ばし、混合気中の燃料浸度の低下
を防止する作用が働くためと見做される。

本発明の目的は、内燃機関の加速応答性を低減させるこ
となく、適時にスワールを生成できる可変スワール生成
装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するため、本発明は、吸気路の燃料噴
射弁より下流側に装着されるスワール発生弁により吸気
ボートに流入する吸気の流路面積を変化させ、弁駆動手
段により、内燃機関の負荷が小さい場合に上記流路面積
を狭め、逆に大きい場合に増大させるよう上記スワール
発生弁を駆動し、上記弁駆動手段は上記負荷の急増時に
、上記スワール発生弁による流路面積の増大作動を所定
時間だけ遅らせた後に行なわせろという構成を採ってい
る。

（作　用ン 負荷の小さい時、スワール発生弁が吸気を絞ってスワー
ル生成作用を向上させ、負荷の大きい時、スワール発生
弁を開作動させ、大量吸気の流入を可能とし、特に、加
速開始時より遅延時間はスワール発生弁を絞り状、蝮に
保ちこの弁と吸気路内壁間を通過する大量の吸気が吸気
路内壁に付着する燃料を燃焼室側へ吹き飛ばすよう作用
する。

（実施例〕 才１図に示した呵責スワール生成装置はスワール発生弁
としてのシャッタバルブ１０と、このシャッタバルブを
二二−マチンク作動により駆動する弁駆動手段１１とを
備えており、マルチポイントインジェクション方式を採
る燃料供給系（図示せず）の燃料噴射弁（以後単に噴射
弁と記す）１２と共に図示しないガンリンエンジンの吸
気系に装着される。この吸気系はシリンダヘッド１６に
形成される吸気ボート１４と、スペーサ１５、インテー
クマニホウルド（以後単にインマニと記す）９及び図示
しないエアクリーナ側に連続して形成される吸気路１６
　　とからなる。

吸気ボート１４はその内壁面が渦巻状を呈し、これは特
に、後述する中、低負荷時に、シャッタバルブ１０と吸
気路の内壁との隙間ｔを通過してくる吸気流に旋回特性
を与え、その吸気流が燃焼室１７内に流入した際に、ス
ムーズにスワール生成作用できるようその形状が設定さ
れている。

シャッタバルブ１０はスペーサ１５に枢支される回転軸
１８Ｖｃ基端側か固着され、回動端は、このパルグリス
ワール生成位置である閉位置Ｐ１　　と退却位慧である
開位置Ｐ２　　との間で回動可能である。スペーサ１５
の外部に突出する回転軸１８にはリンク１９を介し弁、
駆動手段１１が連結される。

弁駆動手段１１はリンク１９に連結棒２０を介し接続さ
れるバキュームモータ２１と、バキュームモータ２１　
　の負圧室２２にインマニ負圧ＰＩＭを導びく負圧管２
３と、負圧管２６の途中に配設される弁開遅延手段とし
てのオリフィス２４及び逆止９ｆ２５とで形成されろ。

バキュームモータ２１の負圧室２２はケース２６とダイ
アフラム２７により形成され、内部に収容される圧縮ば
ね２８がダイアフラム２７を弁開方向（下方向）に押圧
し℃いる。なお、圧縮ばね２８は大気圧に対に保持でき
る弾性力を持つものが用いられる。

逆上弁２５及びオリフィス２４は負圧室２５の流路を前
後で断つ隔壁２９に装着される。この内、逆止弁２５　
は負圧室２２への空気の流入を阻止し、流出を許容する
。オリフィス２４は逆上弁２５の開口量より十分絞られ
た形状に形成され、吸気路１６と負圧室２２　　との間
で流動する気体に十分な流動抵抗を与え、即ち、両者間
の等圧死に所定の遅延時間（たとえば矛２図にｔｄ　　
として示した〕を要するよう形成される。

インマニ９の上流側にはサージタンク６０が形成され、
その上流にスロットル弁３１が装着される。

このような可変スワール生成装置を備えたエンジンが駆
動し、図示しない車両走部が行なわれているものとする
。この時、中、低負荷域Ｅ１　　より弁開開始時点Ｔｏ
　　に達した際、加速操作がなされ（才２図参照）、ス
ロットル弁３１が高負荷域Ｅ２側までその開度θを増大
させたとする。すると、時点ＴＯまで負圧室２２及び吸
気路１６０両負圧値は等しかったものが、弁開遅延手段
としてのオリフィス２４と逆上弁２５の働きで両者間に
差が生じ、この状態が時点Ｔ１　　まで続く。この間、
まず、インマニ負圧ＰＩＭはスロットル弁開度θと連動
して負圧値を低下させ、時点Ｔ２　　でその値を安定さ
せる。

他方、負圧室圧力Ｐａ　はその低下を遅らせ、これが大
気圧に対し℃規定値ΔＰＫ達する時点Ｔ３　　でシャッ
タバルブ１０は閉位ＭＰ１　　より開位置Ｐ２　　への
切換を完了させる。このように時点Ｔ２　　よりＴ６　
　までの時間幅がシャッタバルブ１０の遅延時間ｔｄ　
　となり、時点Ｔ２　　よりＴ６　　まで、スロットル
弁３１が開い℃いるにもかかわらずシャッタパルプ１Ｇ
　は閉じこのバルブと吸気路１６の内壁との間の隙間ｔ
（矛１０図（ｂ）参照）を通して大量の空気が流れ、こ
の隙間を近傍に付層している液膜状の燃料を燃焼室１７
側へ吹き飛ば−ｒ０ この結果、遅延時間ｔｄ　　の間、噴射弁１２より加速
増量された燃料が噴霧され、これがインマニ９やシャッ
タバルブ１０あるいは吸気ボート１４の壁面に液膜状に
付層しても、これを大量の吸気流中に混入させることが
でき、加速開始時における燃焼室１７のリーン化を従来
と比べて十分低減させることができる。即ち、〕・８図
中の実線で示す特性に近いものとなる。

１・６図には本発明の他の実施例としての可変スワール
生成装置を示した。この装置は、矛１図中の負圧管２５
に取付けられる弁開遅延手段としてのオリフィス２４及
び逆止弁２５Ｖｃ代え、一対の電磁弁３３．３４及びこ
れら弁を制御するコントローラ５５とを用いた点以外は
同一構造を有しており、以後重複説明を略す。

矛３図の可変スクール生成装置は、シャノタバ　　。

ルプ１０？：駆動する弁駆動手段１１内のバキーームモ
ータ２１ｖ吸気路１６の負圧により駆動する。この吸気
路には負圧管２６の流路をオン時に開き、オフ時に閉じ
る矛１電磁弁６３と、オン時に負圧室２２と負圧管流路
を連通し、オフ時に負圧室２２を大気開放し、負圧管流
路を閉じる第２電磁弁６４とが装着される。

両電磁弁を駆動するコントローラ３５はマイクロコンピ
ュータによりその王袂部が形成され、このコンピュータ
には車速清報を出力する車速センサ３６、スロットル開
度情報を出力するスロットル開度センサ６７、インマニ
負圧情報を出力するインマニ負圧センサ３８及びエンジ
ン回転清報を出力するエンジン回転センサ３９が接続さ
れる。なお、インマニ負圧清報に代えて、負荷情報を得
るべく、２点鎖線で示すように、エンジン回転センサ３
９及び吸入空気量清報？出力する空気量センサ４０ヲ用
いてもよい。

弁駆動手段１１内のコントローラ３５は、矛１実施例中
の弁開遅延手段の有する機能に代えて、まず、弁開遅延
域Ｃに現運転域があるか否かの弁開遅延域判別部として
の機能を備え、更に弁開遅延時間ｔｄ　　を算出する遅
延時間算出部としての機能を備え、しかも、上記両機能
の働きに応じて、両電磁弁を切換操作する弁、駆動制御
部としての機能とを備える（３−６図参照）。このため
、コンピュータのＲＯＭ（読取専用メモ’、ｌ）Ｋは前
以って、１′４図（ａ）に示すような、エンジン回転数
Ｎとインマニ負圧ＰＩＭ（場合により吸気流量Ａ／Ｎで
もよい〕により定まる弁開遅延域Ｃを算出するための弁
開遅延時間出マツプ、及び矛４図（ｂ）ＶＣ示すような
、エンジン回転数Ｎとインマニ負圧ＰＩＭＶＣより定ま
る遅延時間ｔｄ　　を算出するためのマツプがそれぞれ
記憶処理される。

このようなコントローラ６５内のコンピュータの制御プ
ログラムを矛７図に示した。

この制御プログラムがスタートすると、まず、各種デー
タ、即ち、単連、エンジン回転数、スロットル開度、イ
ンマニ負圧値の各取込−ｌＡを行なう。

なお、スロットル開度θは所定幅の時間割込みにより、
順次取込まれ、その微分値ｄθ／ｄｔ（弁の開作動にお
ける角速度〕が順次算出され、これらは所定のメモリエ
リアに入れ換え処理さｎる。

しかも、矛２電磁弁６４はエンジン回転数Ｎが規定値Ｍ
ｊ−４図（ａ）ＶＣ示したエンジン回転数のしきい値）
Ｎｌ；７上回るとオフし″′Ｃ牙２電磁弁６４ヲ開位置
Ｐ２　Ｖｃ保ち、下回るとオンして量弁６４を閉位置Ｐ
１　Ｋ保つよう、図示しない矛２祇磁弁駆勅ルーチンを
時間割込みにより実行する。

ステップａ２　　ｔｉｃ進むと、ここではエンジン回転
数Ｎとインマニ負圧ＰＩＭＹ弁開遅延域算出マツプＶｃ
奉づき演算し、現運転域が弁開遅延域Ｃか否かを判断す
る。そして中、低負荷域Ｅ１　　である時はステップａ
６　Ｖｃ１逆に、高負荷域Ｅ２　　である弁開遅延域Ｃ
であるとステップａ４　へ進む。

ここで、ステップａ３Ｖｃ達した場合、即ち中、低負荷
域Ｅ１　　であると、その時点でのスロットル弁の開作
動が規定値α（加速に入ったと見做すしきい値で、前以
って設足しておく〕より犬か小かを判断し、まず初めに
、小さい時はステップａ５に進み、コンピータ内のタイ
マ（図示せず）をリセットし、スタート待機させる。そ
して、現運転域における加速開始後の遅延時間ｔｄ　　
ｉ牙４図（ｂ）ＶＣ示すような三次元マツプ即ちｔａ　
＝　ｆ（Ｎ、Ｐ、、）、より真出し、続いて第１亀田弁
６６をオンに保ち、リターンする。

再度ステップａ６　　に遍し、ｄθ／ｄｔがαを上回り
加速に入った、即ち、矛５図中の■線が時点Ｔ４　　を
通過すると、ステップａ８　　に進む。ここで、タイマ
ンオンさせ、現時点で決定されている最新の遅延時間も
ｄｎのカウントケスタートする。更に、矛１電磁弁６６
をオフし、即ちシャッタバルブ１０を閉位置Ｐ１ｖｃ保
持し、リターンする。

再度ステップａ２　　に達し、弁開遅延域ＣＫ現運転域
が達している（第５図中の時点Ｔ４　　を通過している
うと、ステップａ４　　に進みタイマのカウントがｔｄ
ｎを上回ったか否かを判断し、時間待ちを行ない、上回
ると（時点Ｔ５　　を通過）、ステ、プａ１０に進み、
矛１電磁弁６６をオンし、負圧管２３を通して負圧室２
２に吸気路１６側の気体を流入させ、即ち、負圧を低下
させ、圧縮ばね２８の鋤きでンヤソタバルブ１０を開位
置Ｐ２　　へ切換移動し、保持する。

このようなソヤンタパルブ１０の遅延開作動特性により
、加速開始初期の燃焼室１７への燃料供給量の低下を、
燃料液膜の吹き飛し作用（ｉ１０図（ｂ）参照〕シてよ
り防止し、しかも、遅延時間経過後は、直ちにシャフタ
バルブを全開させ、十分な吸気量の確保を許容できる。

これより、このような吸気系を備えたエンジンの加速応
答性を改善できる。

なお、３−５図中の記号■乃至■はそれぞれ異なる加速
、態様ｖｃ基づくスロットル開展θ、シャッタバルブの
作動、スロットル弁の角速度ｄθ／ｄｔの各波形図をそ
れぞれ示している。更に、符号ｄは実質遅延時間を示し
ている。

上述の処において、弁駆動手段にニューマチック作動す
るアクチュエータを用いていたが、これに代え、ンヤノ
タバルブのリンク１９ＶＣ直接ンレノイド（図示せず）
の可動鉄芯側を連結し、このンレノイドを上述したコン
トローラ６５と同様のもので駆動し、弁駆動手段１１を
構成してもよい。この場合も３−６図の可変スワール生
成装置と同様の作用効果を得られる。

（発明の効果〕 負荷の小さい時のスワール生成を行なうスワール発生弁
を、加速開始より所定遅延時間だけ遅れて開作動させる
ため、加速開始時において、吸気路内壁へ付着している
燃料液膜を大量の吸気で燃焼室へ吹き飛ばし、供給でき
、加速開始時のり一ン化による加速応答性の低下を防止
できる。

【図面の簡単な説明】

矛１図及びオ６図は本発明の各々具なる゛実施例として
の可変スワール生成装置の概略構成図、矛２図は矛１図
の装置の作動特性を説明する波形図、牙４図（ａ）、（
ｂ）ｌは才３図の装背内のコントローラに用いる弁開遅
延成算出用マツプ及び遅延時間算出用マツプの概念図、
１・５図は矛６図の装置の作動特性を説明する波形図、
矛６図は矛６図の装置で用いる弁駆動手段のブロック図
、矛７図はオＩ６図の装置で用いる制御プログラムのフ
ローチャート、矛８図はシャッタパルプの各種態様に応
じた燃焼室の全燃比Ａ／Ｆの経時変化特性線図１、ｔ−
９図は従来の可変スワール生成装置の要部断面図、才１
０図（ａ）は従来装置における、矛１０図（ｂ）は本発
明装置における各シャッタパルプの作用説明図をそれぞ
れ示している。 １０・・・シャッタパルプ、１１・・・弁駆動手段、１
２・・・噴射弁、１４・・・吸気ボート、１６・・・吸
気路、ｔｄ・・・遅延時間。 側　１　図 莞２図 侶　ｂ　図 ｙ 莞　４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気路の燃料噴射弁より下流側に装着され、吸気ポート
   に流入する吸気の流路面積を変化させるスワール発生弁
   と、内燃機関の負荷が小さい場合に上記流路面積を狭め
   、逆に大きい場合に増大させるよう上記スワール発生弁
   を駆動する弁駆動手段とを有し、上記弁駆動手段は上記
   負荷の急増時に、上記スワール発生弁による流路面積の
   増大作動を所定時間だけ遅らせた後に行なわせることを
   特徴とする可変スワール生成装置。