JPS6350528B2 - - Google Patents

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装置に係
る。

内燃機関に用いられる可変吸気スワール方式の
吸気ポ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トレート通路を開閉する
吸気制御弁が設けられた吸気ポート構造の如く、
吸気制御弁を有し、前記吸気制御弁が閉弁してい
る時には前記吸気制御弁が開弁している時に比し
て吸気スワールが増大するよう構成された吸気ポ
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。

上述の如き吸気ポート構造を備えた内燃機関に
於ては、吸気制御弁の閉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）のほぼ
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力な吸気スワールが生
じ、これにより見掛け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れ、アイドル回転数を低
く設定することが可能になる。これに対し吸気制
御弁の開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することにより燃焼
室内に強力な吸気スワールが生じなくなるが、吸
気ポートの吸気流に対する流れ抵抗が低下し、充
填効率が低下することが回避される。

上述の如き吸気ポート構造は、これを有効に利
用するために、即ち機関の出力を低下することな
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の閉弁によりストレー
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してストレー
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、見掛け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する。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、高温
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
浄化用の触媒コ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
放出する排気ガス中の有害成分が増大するという
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
ることなく可及的に排気系の暖機が向上するよう
に図つた吸気制御方法及びその方法の実施に使用
す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
いて詳細に説明する。

まず第１図乃至第３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ポート構造の
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ツドを示しており、該
シリンダヘツドは燃焼室２へ空気と燃料との混合
気を導く吸気ポート３を有している。吸気ポート
３は、その一端にてシリンダヘツド１の側壁部に
開口し、他端にてシリンダヘツド１の下底壁より
燃焼室２へ開口している。ここで吸気ポート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、出口開口端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るようになつ
ている。

吸気ポート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（ポート天井壁部）にはガイドベーン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つており、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
なつている。この最大膨出部分には吸気弁７のス
テム８が貫通しており、またこの部分には弁リテ
ーナ９が装着されている。ガイドベーン１０は、
その一側部に吸気ポート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、また他側部に吸気ポート３の延在方向に対し
平行な直線壁部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、即ち図にて上部空間領域が傾斜壁部１１によ
り一側に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
を郭定されて出口開口端５に直線状に通ずるスト
レート通路１４とに区分されている。

シリンダヘツド１には吸気制御弁組立体１５が
取付けられている。吸気制御弁組立体１５は、シ
リンダヘツド１にねじ結合された弁ケース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の途中を横切つて延在する板状の弁要素
１７と、弁要素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１７は、図
示されている如き開度位置（閉弁位置）にある時
にはストレート通路１４を全閉とし、この開度位
置よりほぼ90度回動された位置即ち、開弁位置に
ある時にはストレート通路１４を全開にする。

弁要素１７の開弁によりストレート通路１４が
全閉状態にある時には、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。この時には、その吸気
スワールに乗つて火炎が伝播することにより見掛
け上の火炎速度が速まり、燃焼速度が速くなる。

弁要素１７が開弁し、ストレート通路１４が開
いている時には、その開度に応じて混合気の一部
がストレート通路１４を流れて出口開口端５より
燃焼室２内へ流入するようになり、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
吸気ポート３の吸気流れに対する流れ抵抗が低下
する。

本発明方法及び装置は弁要素１７の開閉制御に
関するものであり、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はスロツトルバルブ
を、４４は排気ポートを、４５は排気弁を、４６
は排気マニホールドを各々示している。

吸気制御弁組立体１５の駆動レバー１９は、ダ
イヤフラム装置２０のロツド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
うになつている。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することによ
り弁要素１７を閉弁方向へ駆動して、その開度を
減少し、その負圧が所定値以上の時には弁要素１
７を図示されている如き全閉位置にもたらすよう
になつている。ダイヤフラム室２３のポート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、ポートａ以外に二つのポー
トｂ及びｃを有しており、内燃機関の冷却水温度
が所定値以下の時には弁要素２８が図示されてい
る如き位置にあつてポート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時には
サーモワツクス２９が膨張して弁要素２８がばね
３０のばね力に抗して上昇することによりポート
ａをポートｃに代えてポートｂに接続するように
なつている。ポートｂは導管３１を経て吸気マニ
ホールド４０に設けられた第一の吸気管負圧取出
ポート３２に接続され、またポートｃは導管３３
を経て気化器４１に設けられた第二の吸気管負圧
取出ポート３４に接続されている。

第一の吸気管負圧取出ポート３２は常時スロツ
トルバルブ４２の下流側に位置している。第二の
吸気管負圧取出ポート３４はスロツトルバルブ４
２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、スロツトルバルブ
４２がアイドル開度位置より開かれた位置にある
時にはそれの上流側に位置するようになつてい
る。

内燃機関の冷却水温度が所定値以下のとき、即
ち機関冷間時には、感温切換弁２７のポートａが
ポートｃに接続されていることにより、ダイヤフ
ラム室２３には第二の吸気管負圧取出ポート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。

従つて内燃機関がアイドル運転されている時に
は、弁要素１７が図示されている如く全閉位置に
もたらされ、混合気のほぼ全てがヘリカル通路１
３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、見掛け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、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１４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
設けられて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
機関の暖機が完了すると、感温切換弁２７のポー
トａがポートｃに代えてポートｂに接続され、ダ
イヤフラム室２３には第一の吸気管負圧取出ポー
ト３２に現れる圧力が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
が減少する。

従つて内燃機関がアイドル乃至低負荷にて運転
されている時には弁要素１７は図示されている如
くストレート通路１４を閉じる全閉位置に位置す
るようになる。この時には、混合気のほぼ全てが
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、これによつ
て見掛け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下してそれが所定値以下
になると、弁要素１７は開弁する。この時には、
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内に流入することにより
吸気ポート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図に対応する部分は第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のポート２５は導管２
６を経て電磁切換弁３５のポートａに接続されて
いる。電磁切換弁３５はポートａ以外にポートｂ
とポートｃとを有しており、ポートｂは導管３１
を経て第一の吸気管負圧取出ポート３２に接続さ
れ、またポートｃは導管３３を経て第二の吸気管
負圧取出ポート３４に接続されている。電磁切換
弁３５は、コイル３６に通電が行われている時に
はポートａをポートｃに接続し、コイル３６に通
電が行われていない時にはポートａをポートｃに
代えてポートｂに接続するようになつている。コ
イル３６にはバツテリ電源３７の電流がイグニツ
シヨンスイツチ３８及び水温スイツチ３９を経て
選択的に供給されるようになつている。水温スイ
ツチ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にのみ閉成するようになつて
いる。

従つて、この実施例に於ても、機関冷間時には
ダイヤフラム室２３に第二の吸気管負圧取出ポー
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に第一の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、これらに限られる
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つて明らかであろ
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
吸気ポ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−〜−
に沿う断面図、第８図及び第９図は各々本発明
による吸気制御方法の実施に使用する装置の実施
例を示す概略構成図である。 １……シリンダヘツド、２……燃焼室、３……
吸気ポート、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、１１……傾斜壁部、１２……直線壁部、１３
……ヘリカル通路、１４……ストレート通路、１
５……吸気制御弁組立体、１６……弁ケース、１
７……弁要素、１８……弁軸、１９……駆動レバ
ー、２０……ダイヤフラム装置（流体式アクチユ
エータ）、２１……ロツド、２２……ダイヤフラ
ム、２３……ダイヤフラム室、２４……圧縮コイ
ルばね、２５……ポート、２６……導管、２７…
…感温切換弁、２８……弁要素、２９……サーモ
ワツクス、３０……ばね、３１……導管、３２…
…第一の吸気管負圧取出ポート、３３……導管、
３４……第二の吸気管負圧取出ポート、３５……
電磁切換弁、３６……コイル、３７……バツテリ
電源、３８……イグニツシヨンスイツチ、３９…
…水温スイツチ、４０……吸気マニホールド、４
１……気化器、４２……スロツトルバルブ、４４
……排気ポート、４５……排気弁、４６……排気
マニホールド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気制御弁を有し、前記吸気制御弁が閉弁し
   ている時には前記吸気制御弁が開弁している時に
   比して吸気スワールが増大するよう構成された吸
   気ポ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量を増大することを特徴
   とする吸気制御方法。 ２ 吸気制御弁を有し、前記吸気制御弁が閉弁し
   ている時には前記吸気制御弁が開弁している時に
   比して吸気スワールが増大するよう構成された吸
   気ポート構造を有す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ユエータと、常時ス
   ロツトルバルブの下流側に位置する第一の吸気管
   負圧取出ポートと、スロツトルバルブがアイドル
   開度位置にある時にはそれの下流側に位置しスロ
   ツトルバルブがアイドル開度位置より開かれた位
   置にある時にはそれの上流側に位置する第二の吸
   気管負圧取出ポートと、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。