JP3012039B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

エンジンの吸気制御装置

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JP3012039B2 JP3185400A JP18540091A JP3012039B2 JP 3012039 B2 JP3012039 B2 JP 3012039B2 JP 3185400 A JP3185400 A JP 3185400A JP 18540091 A JP18540091 A JP 18540091A JP 3012039 B2 JP3012039 B2 JP 3012039B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸気通路面積を吸気制
御弁によって制御するようにしたエンジンの吸気制御装
置に関し、特に吸入空気量が少ない状態での燃焼安定性
を向上して低負荷域,及び低中速・高負荷域での燃費を
向上できるようにした吸気制御弁の構造の改善に関す
る。
【0002】
【従来の技術】エンジンの燃費の向上を図るには、吸気
量が少ない場合でも流速を高めることにより燃焼室内に
縦スワールを発生させ、希薄空燃比での燃焼を安定化さ
せることが効果的であることが知られている。このよう
な縦スワールを発生できる吸気制御装置として、従来、
例えば特公昭59-5767 号公報に開示されているように、
吸気通路の吸気弁開口近傍に制御板を起伏可能に配置
し、低速回転又は低負荷運転時には上記制御板を起立さ
せて吸気通路面積を絞るようにしたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の吸
気制御装置では、低速回転時等に制御板の下流側に空間
が生じ、ここに吸気流が巻き込まれて乱れが生じるの
で、期待通りの縦スワールが得難いという問題がある。
また制御板を起伏させるという構造上、制御板が比較的
長いものとなり、それだけ大きな配置スペースが必要と
なってシリンダヘッド部分が大きくなる問題があり、ま
た全開時においても制御板が吸気通路内に残留すること
となり、これが高速回転時等に吸気抵抗となる問題もあ
る。
【0004】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、縦スワールを確実に発生させることがで
き、かつ高速回転時等における吸気抵抗の増大の問題も
回避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。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、吸気
通路のシリンダブロック側の壁面内に、低吸入空気量時
に上記吸気通路のシリンダブロック側部分を絞ることに
より吸入空気を吸気通路のヘッドカバー側部分に偏らせ
て流す吸気制御弁を配設し、該吸気制御弁を点火タイミ
ングの異なる複数の気筒用吸気通路に渡る長さの棒状体
とするとともに、該吸気制御弁の内部に該吸気制御弁が
上記吸気通路を絞る位置に回動されたとき上記各気筒用
吸気通路同士を連通させる連通孔を形成したことを特徴
とするエンジンの吸気制御装置である。。また請求項2
の発明は、吸気通路のシリンダブロック側の壁面内に、
該吸気通路の通路断面積を変化させるための吸気制御弁
を配設し、該吸気制御弁を、低吸入空気量時に絞り位置
に回動させると上記吸気通路のシリンダブロック側部分
が絞られて吸入空気が吸気通路のヘッドカバー側部分に
偏って流れ、上記吸気通路の上記吸気制御弁より下流側
部分を上記シリンダブロック側部分とヘッドカバー側部
分とに区分けする整流板を配設し、上記吸気制御弁を上
記絞り位置に回動させたとき、該吸気制御弁の吸気制御
面の吸気通路中央側に位置する端部が上記整流板の吸気
方向上流端と略一致し、かつ上記吸気通路中央側端部が
吸気制御面の何れの部分より吸気方向最下流側に位置し
ていることを特徴としている。また請求項3の発明は、
請求項2において、上記吸気制御弁を、丸棒に上記吸気
通路のシリンダブロック側壁面形状に対応した凹状の吸
気制御面を切欠き形成したものとしたことを特徴として
いる。また請求項4の発明は、請求項3において、上記
吸気制御弁を上記絞り位置に回動させたとき、上記吸気
制御面が、水平面に対して上記吸気通路中央側端部側が
低くなるよう斜めになっていることを特徴としている。
【0006】
【作用】本発明に係る吸気制御装置によれば、低吸入空
気量時には、吸気制御弁が吸気通路のシリンダブロック
側部分を絞り込み、これにより吸入空気は吸気通路のヘ
ッドカバー側部分に偏って、つまり天井壁に沿って流
れ、これにより気筒内に供給される吸気流に縦向きの方
向性が与えられ、縦スワールが発生して希薄燃焼が安定
する。そしてこの場合、請求項1の発明では、該吸気通
路は吸気制御弁内の連通孔によって隣の点火タイミング
の異なる、つまり吸気弁の閉じている気筒の吸気通路と
連通する。そのため、隣の気筒用吸気通路から上記連通
孔を通じて導入された空気が該吸気通路内に吹き出すこ
ととなり、この空気によって上記天井壁に沿う流れが一
層強められる。請求項2の発明では、吸気制御弁を絞り
位置に回動させたとき、該吸気制御弁の吸気制御面の吸
気通路中央側に位置する端部が上記整流板の吸気方向上
流端と略一致し、かつ上記吸気通路中央側端部が吸入空
気制御面の何れの部分より吸気方向最下流側に位置して
いるようにしたので、吸気流の方向性をより明確化で
き、縦スワールを確実に発生させることができ、燃焼性
を向上できる。また高吸入空気量時には吸気制御弁は全
開位置に回動し、これにより請求項1の発明では、上記
連通孔が自動的に閉じるとともに吸気制御弁が通路抵抗
となることはなく、また請求項2の発明では整流板によ
って吸気流が層流となり、これらによって多量の吸入空
気が支障なく気筒内に導入される。また請求項3の発明
では、簡単な構造により請求項2の発明と同様の効果が
得られ、請求項4の発明では、さらに燃料溜まりを防止
できる。
【0007】
【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7は請求項1の発明の第1実施例によ
る4気筒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は断面側面図、図2は吸気制御弁付近の断面
側面図、図3,図4は図1のIII-III 線断面図,IV-IV
線断面図、図5〜図7は吸気制御弁を示す図である。
【0008】図において、1は水冷式4サイクル直列4
気筒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を前傾状態
に積層してヘッドボルト6で結合し、該シリンダヘッド
4の上側合面にヘッドカバー5を被せた構造のものであ
る。上記シリンダブロック3に形成された4つのシリン
ダボア3a内にはそれぞれピストン7が摺動自在に挿入
されており、該各ピストン7はコンロッド8でクランク
軸8aに連結されている。
【0009】上記シリンダヘッド4のシリンダブロック
3側の下側合面4aには燃焼室を構成する燃焼凹部4b
が凹設されている。該燃焼凹部4bの中央には点火プラ
グ9が螺挿されており、また該プラグ9の周囲には吸気
弁開口4c,排気弁開口4dがそれぞれ2つづつ開口し
ている。この各排気弁開口4dには排気弁10の弁頭1
0aが、吸気弁開口4cには吸気弁11の弁頭11aが
それぞれ各開口4d,4cを開閉可能に配置されてい
る。該排気,吸気弁10,11の弁軸10b,11bは
カム軸方向に見ると所定の挟み角をなすように気筒軸方
向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。該各リフタ
12,13上には、これを駆動する排気,吸気カム軸1
4,15が気筒軸と直角方向に向けて、かつ相互に平行
に配設されている。
【0010】上記2つの排気弁開口4dは二叉状の排気
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2つの吸気弁開口
4cは二叉状の吸気通路17でシリンダヘッド4の後壁
4g側に導出されている。該吸気通路17はカム軸方向
に見ると、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
この吸気通路17の壁面開口17aにはキャブジョイン
ト18を介して気化器19が接続されている。この気化
器19はスロットル操作によって開閉するバタフライ式
スロットルバルブ19aと、エンジンの吸気負圧で自動
的に開閉するピストンバルブ19bとを有する自動可変
ベンチュリ式のものである。またこの気化器19の吸込
口19cにはエアクリーナ20が接続されている。
【0011】上記吸気通路17の上記円弧状に屈曲した
屈曲部17bには、弁穴17cがカム軸方向に形成され
ている。この弁穴17cは、その軸線が該吸気通路17
の底壁面17d付近に位置し、かつ上記吸気弁軸11b
とヘッドボルト6との間の上記屈曲部17b寄りに位置
するように形成されており、隣接する点火タイミングの
異なる2つの気筒用吸気通路17,17′を連通してい
る。この弁穴17c内には、吸気通路17の通路断面積
を変化させるための吸気制御弁21が回動自在に配設さ
れている。この制御弁21はエンジン中心を挟んで左,
右一対配設されており、上記2つの吸気通路17,1
7′に渡る長さの丸棒に4つの吸気凹部21aを切り欠
き形成してなるものである。この吸気凹部21a部分は
図6に示すように、略半円状をなしており、該半円の弦
部分に相当する弦面21bと、円弧部分に相当する円弧
面21cとを有している。なお、上記弦面21bの下流
側端部は円弧状になっているが、これは全開時に吸気通
路17の円弧状部17bと面一になるようにするためで
ある。そして上記吸気制御弁21内には連通孔21dが
形成され、該連通孔21dの上記各吸気凹部21a部分
には上記円弧面21cの下流側部分に開口するスリット
状の空気導入口21eが形成されている。この空気導入
口21eは図3に示すように円弧状を成している。
【0012】上記吸気制御弁21の外端部には従動プー
リ22aが固着されている。この従動プーリ22aは駆
動モータに固着された駆動プーリ22bに連結されてお
り、この駆動モータは制御装置23によりその回転が制
御される。この制御装置23は、スロットル開度センサ
24によるスロット開度,回転センサ25によるエンジ
ン回転速度等が入力され、エンジンの運転状態に応じて
上記吸気制御弁21による吸気通路17の絞り度を制御
する。
【0013】次に本実施例装置の作用効果について説明
する。低速・低負荷時のような吸入空気量の少ない運転
域では、吸気制御弁21は、吸気凹部21aの下流側部
分が吸気通路17の底壁17dから上方に突出し、かつ
弦面21bが水平面Hより下方に斜めになるように回動
し、該吸気通路17のシリンダブロック側部分、つまり
底壁側部分を絞り込む。これにより吸気は吸気通路17
のヘッドカバー側部分、つまり天井壁側部分を偏ってな
がれ、吸気量が少ない場合でも流れに方向性が得られ、
縦スワールが発生する。そしてこの場合、吸気制御弁2
1の空気導入口21eが開口していることから隣接する
吸気通路17,17′は互いに連通している。また該両
吸気通路用気筒は点火タイミングが異なっており、その
ため、例えば吸気通路17側の吸気弁11が開いている
時点では、吸気通路17′側の吸気弁11は閉じてい
る。その結果、吸気通路17′側の空気が上記連通孔2
1dを通って空気導入口21eから吸気通路17内に吹
き出され、この空気が上記天井壁側を流れる吸気の方向
性をより強めることとなり、その結果上記縦スワールが
より確実に発生する。
【0014】また、低中速・高負荷時又は高速回転時の
ような吸入空気量が多い運転域では、吸気制御弁21は
吸気凹部21aの弦面21bが吸気通路と面一をなすよ
うに回動する。そのため上記空気導入口21eが閉じる
とともに、吸気通路17内に通路抵抗となる物は何も無
くなる。その結果、吸気が支障無く導入され、吸入空気
量を十分に確保できる。
【0015】図8,図9は請求項1の発明の第2実施例
を示し、図中、図3,図4と同一符号は同一又は相当部
分を示す。本実施例では、連通孔21dを吸気制御弁2
1の外表面に導出する空気導入口21fを、丸穴状にす
るとともに、各気筒の2つの吸気弁口の内の一方の吸気
弁口側のみに設けている。本実施例では、空気導入口2
1fを一方の吸気弁口側のみに設けたので、上述の縦ス
ワールの強化だけでなく、横スワールも発生させること
ができる。
【0016】図10,図11は請求項2の発明の一実施
例を説明するための図である。本実施例では、吸気制御
弁21の下流側に整流板26を配設している。この整流
板26は、上記吸気通路17の吸気制御弁21から吸気
弁口4c部分を上下に区分けするガイド部26aと、該
ガイド部26aの下流端に一体形成されたリング状の保
持部26bとからなり、この保持部26bは上記吸気弁
口4cに嵌合装着されたバルブシートによって挟持固定
されている。なお、26cは吸気弁11の弁軸11bが
挿入される逃げ溝である。
【0017】本実施例では、低吸入空気量時に吸気制御
弁21が吸気通路17の底壁側部分を絞り込むと、吸気
通路17の吸気制御弁21から吸気弁口4cまでの部分
は天井側のみに縮小される。従って吸気はこのガイド部
26aと天井壁との間の狭い通路を流れることとなり、
吸気流の方向性がより明確となり、縦スワールがより確
実に発生する。また高吸入空気量時に吸気弁21が吸気
通路17を全開すると、吸気流は上記ガイド部26aに
よって上下に分けられ二つの通路を層流となって流れ、
従来の場合に比べて乱流等による抵抗が軽減され、より
多量の空気を気筒内に導入できる。
【0018】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明に係るエン
ジンの吸気制御装置によれば、吸気制御弁内に、隣接す
る気筒用吸気通路同士を低吸入空気量時に連通させる連
通孔を形成したので、隣の気筒用吸気通路から導入され
た空気によって吸気の天井壁側に沿う流れを強めること
ができ、また請求項2の発明では吸気通路を上下に区分
けする整流板を設けたので、天井壁に沿う吸気流の方向
性をより明確化でき、低吸入空気量時の燃焼を安定化で
き、これらによって燃費を改善できる効果があり、また
請求項3の発明では簡単な構造で請求項2の効果を実現
でき、請求項4の発明ではさらに燃料溜まりを防止でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の第1実施例による4気筒エン
ジンの吸気制御装置を示す断面側面図である。
【図2】上記第1実施例の吸気制御弁付近の断面側面図
である。
【図3】図1のIII-III 線断面図である。
【図4】図1のIV-IV 線断面図である。
【図5】上記第1実施例の吸気制御弁の正面図である。
【図6】図5のVI-VI 線断面図である。
【図7】上記第1実施例の吸気制御弁の吸気凹部部分の
拡大図である。
【図8】請求項1の発明の第2実施例の吸気制御弁部分
の断面図である。
【図9】上記第2実施例の断面平面図である。
【図10】請求項2の発明の一実施例の整流板配置部分
の断面図である。
【図11】上記整流板の斜視図である。
【符号の説明】
1 エンジン 3 シリンダブロック 5 ヘッドカバー 17,17′ 吸気通路 21 吸気制御弁 21d連通孔 26 整流板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 31/02 F02B 29/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気通路のシリンダブロック側の壁面内
    に、低吸入空気量時に上記吸気通路のシリンダブロック
    側部分を絞ることにより吸入空気を吸気通路のヘッドカ
    バー側部分に偏らせて流す吸気制御弁を配設し、該吸気
    制御弁を点火タイミングの異なる複数の気筒用吸気通路
    に渡る長さの棒状体とするとともに、該吸気制御弁の内
    部に該吸気制御弁が上記吸気通路を絞る位置に回動され
    たとき上記各気筒用吸気通路同士を連通させる連通孔を
    形成し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】 吸気通路のシリンダブロック側の壁面内
    に、該吸気通路の通路断面積を変化させるための吸気制
    御弁を配設し、該吸気制御弁を、低吸入空気量時に絞り
    位置に回動させると上記吸気通路のシリンダブロック側
    部分が絞られて吸入空気が吸気通路のヘッドカバー側部
    分に偏って流れ、上記吸気通路の上記吸気制御弁より下
    流側部分を上記シリンダブロック側部分とヘッドカバー
    側部分とに区分けする整流板を配設し、上記吸気制御弁
    を上記絞り位置に回動させたとき、該吸気制御弁の吸気
    制御面の吸気通路中央側に位置する端部が上記整流板の
    吸気方向上流端と略一致し、かつ上記吸気通路中央側端
    部が吸気制御面の何れの部分より吸気方向最下流側に位
    置していることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、上記吸気制御弁を、
    丸棒に上記吸気通路のシリンダブロック側壁面形状に対
    応した凹状の吸気制御面を切欠き形成したものとしたこ
    とを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、上記吸気制御弁を上
    記絞り位置に回動させたとき、上記吸気制御面が、水平
    面に対して上記吸気通路中央側端部側が低くなるよう斜
    めになっていることを特徴とするエンジンの吸気制御装
    置。
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