JP3258056B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

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
を向上して特に低中速・低負荷域運転域での燃費率を向
上できるようにした吸気制御弁，吸気通路の構造の改善
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 号公報に記載されているように、
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り込む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。
また全開時においても制御板が吸気通路内に残留してい
ることから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、吸気流の乱れを防止して縦スワールを確実
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】本発明は、吸気通路のシ
リンダブロック合面側に位置する底壁内に、低吸入空気
量時に吸気通路の底壁側部分を絞り込むことにより吸入
空気を吸気通路のヘッドカバー合面側に位置する天壁側
に偏らせて流す吸気制御弁を配設したエンジンの吸気制
御装置において、吸気通路の吸気弁開口近傍の屈曲部底
壁に、円形状の弁穴を軸線が底壁の表面付近に位置し吸
気通路に側方から略直交するように貫通形成し、該弁穴
内に吸気制御弁を回動自在に挿入し、該吸気制御弁を、
丸棒の略半分切り欠いた切欠面と上記弁穴に摺接する円
弧面とで構成された断面略半円状の弁部を有するものと
し、該吸気制御弁を全開位置に回動させたとき上記弁部
が弁穴内に没入して上記切欠面が吸気通路の底壁面と面
一な連続面をなし、全閉位置に回動させたとき上記弁部
が吸気通路内に起立して上記切欠面が吸気通路の下流側
に位置しかつ上記円弧面が吸気通路の上流側に位置する
ようにし、上記吸気制御弁より下流側の吸気通路を、天
壁側部分と底壁側部分とに区分けする仕切り板を吸気通
路の略中心線に沿って配設し、上記吸気制御弁を全閉位
置に回動させたとき、起立した弁部の切欠面の上端部が
上記仕切板の上流端に当接して底壁側部分を閉じるとと
もに仕切板の天壁側の面と円弧面とが略連続面をなすよ
うにしたことを特徴としている。

【０００６】本発明に係るエンジンの吸気制御装置によ
れば、吸入空気量が少ない時は、吸気制御弁が吸気通路
の底壁側部分を絞り込み、また仕切板が吸気制御弁より
下流側を天壁側部分と底壁側部分に区分けしているの
で、吸入された空気は、通路面積の狭い天壁側部分に偏
って流れるとともに速度が上昇する。この場合に、吸気
制御弁を、切欠面と円弧面とからなる断面略半円状の弁
部を有するものとし、全閉時には弁部が吸気通路内に起
立して上記円弧面が仕切板と連続面をなすので、吸気流
を天壁側にスムーズに導くことができる。これにより気
筒内に流入する吸気流は、気筒軸方向に流れる縦向きの
方向性が与えられ、その結果縦スワールが発生して希薄
燃焼が安定して行われる。

【０００７】また高吸入空気量時には吸気制御弁は全開
位置に回動して弁穴内に没入し、切欠面が底壁面と面一
の連続面をなし、吸気通路内に吸気制御弁が残留するこ
とはなく、吸気抵抗の増大を回避できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図５は本発明の第１実施例による
エンジンの吸気制御弁を説明するための図であり、図１
は断面側面図、図２は吸気制御弁回りの拡大図、図３は
図２のIII-III 線断面図、図４は図１のIV-IV 線断面
図、図５は仕切板及び吸気制御弁の模式斜視図である。

【０００９】図において、１は水冷式４サイクル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を積層してヘッドボル
トで締結し、該シリンダヘッド４のヘッドカバー側合面
４ｉにヘッドカバー５を装着した構造のものである。上
記シリンダブロック３に形成されたシリンダボア３ａ内
にはピストン７が摺動自在に挿入配置されており、該ピ
ストン７はコンロッド８でクランク軸（図示せず）に連
結されている。

【００１０】上記シリンダヘッド４のシリンダブロック
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。この燃焼凹部４ｂ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のバルブヘッド１０ａが、
吸気弁開口４ｃには吸気弁１１のバルブヘッド１１ａが
それぞれ各開口を開閉可能に配置されている。この排
気，吸気弁１０，１１のバルブステム１０ｂ，１１ｂは
カム軸方向に見て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。また該各リフ
タ１２，１３上には、これを押圧駆動する排気，吸気カ
ム軸１４，１５が気筒軸と直角方向に向けて、かつ互い
に平行に配設されている。なお、１２ａ，１３ａは各弁
を閉方向に付勢するバルブスプリング２９は点火プラグ
である。

【００１１】上記２つの排気弁開口４ｄは二股状の排気
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。また上記各吸気弁開口４
ｃ，４ｃ′はそれぞれ吸気通路１７，１７′によりシリ
ンダヘッド４の後壁４ｇ側に導出されている。この各吸
気通路１７，１７′は気筒軸方向に見ると（図４参照）
互いに平行になっており、またカム軸方向に見ると（図
１参照）、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
この各吸気通路１７の各壁面開口１７ａには共通のキャ
ブジョイント１８が接続されており、該ジョイント１８
内で１つの通路に合流している。そしてこのキャブジョ
イント１８には１つの気化器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。

【００１２】上記吸気通路１７の吸気弁開口近傍の屈曲
部１７ｂには、弁穴１７ｃがカム軸方向に貫通形成され
ている。この弁穴１７ｃは、その軸線が該吸気通路１７
の底壁１７ｄの表面付近に位置し、吸気通路１７内部分
は略半円状に形成されており、隣接する２つの気筒用吸
気通路を連通している。この弁穴１７ｃ内には、各吸気
通路１７の通路断面積を変化させるための吸気制御弁２
１が回動自在に挿入配設されている。この吸気制御弁２
１は、丸棒の一部を吸気通路１７の底壁面と連続面をな
すよう切り欠いた切欠面２１ｂと、上記弁穴１７ｃに摺
接する円弧面２１ｂとからなり、各吸気通路１７を開閉
する弁部２１ａを備えたものである。そして上記吸気制
御弁２１は、上記弁部２１ａが弁穴１７ｃ内に没入して
上記切欠面２１ｂが底壁面と面一となる全開位置と、上
記弁部２１ａが底壁１７ｄ面から略垂直に起立して吸気
通路１７を略１／２に絞り込む全閉位置との間で回動可
能となっている。この場合、上記弁部２１ａの円弧面２
１ｃが上流側に位置するように回動する。

【００１３】また上記キャブジョイント１８内には、切
換弁２６が配設されている。この切換弁２６は、該ジョ
イント１８を上記吸気制御弁２１と平行に貫通するよう
に配置された弁軸２６ａと、該弁軸２６ａに固着され上
記一方の吸気通路１７′を開閉する弁板２６ｂとから構
成されている。

【００１４】上記吸気制御弁２１の外端部には制御プー
リ２２ａが固着されており、この制御プーリ２２ａは制
御モータに固着された駆動プーリ２２ｂにケーブルで連
結されている。また上記切換弁２６の外端部には切換プ
ーリ２６ｃが固着されている。この切換プーリ２６ｃは
切換モータに固着された駆動プーリ２６ｄにケーブルで
連結されている。上記制御モータ，切換モータはＥＣＵ
２３によってその回転が制御される。このＥＣＵ２３
は、スロットル開度センサ２４によるスロットルバルブ
１９ａの開度信号ａ、及び回転センサ２５によるエンジ
ン回転速度信号ｂが入力され、上記吸気制御弁２１を、
低中速・低負荷運転域のように吸入空気量が少ないほど
上記全閉位置側に、高速・高負荷運転域のように吸入空
気量が多いほど上記全開位置側に回動させる制御信号Ａ
を上記制御モータに出力し、また上記切換弁２６を吸入
空気量が所定値以下の運転域では閉とし、上記所定量を
越える運転域では開すとる制御信号Ｂを上記切換モータ
に出力する。

【００１５】そして上記切換弁２６の弁板２６ｂが設け
られていない吸気通路１７側の、吸気制御弁２１より下
流側に仕切板２０が配設されている。この仕切板２０
は、舌片状の仕切部２０ａの下流側端部に環状の保持リ
ング２０ｂを固着してなり、該保持リング２０ｂが上記
吸気弁開口４ｃに圧入装着されたバルブシートによって
挟持固着されている。なお２０ｃは吸気弁１１のバルブ
システム１１ａとの干渉を回避する逃げ溝である。上記
仕切部２０ａは上記吸気通路１７の略中心線に沿って延
び、かつ該吸気通路１７と略同じ幅を有しており、かつ
その上流端部２０ｄは、全閉位置に位置する上記吸気制
御弁２１の弁部２１ａの切欠面２１ｂの上端部に当接
し、上記円弧面２１ｃと連続面をなすようになってい
る。これにより上記仕切部２０ａは吸気通路１７を天壁
側部分Ｃと底壁側部分Ｄとに区分けしている。

【００１６】次に本実施例の作用効果について説明す
る。低中速・低負荷時のような吸入空気量の少ない運転
域では、ＥＣＵ２３からの制御信号Ａによって制御モー
タが吸気制御弁２１を図１に示す全閉位置に回動させ、
またＥＣＵ２３からの制御信号Ｂによって切換モータが
切換弁２６を図１に示す閉位置に回動させる。すると吸
気制御弁２１の弁部２１ａが吸気通路１７，１７′の底
壁１７ｄ側を絞り込み、また切換弁２６によって一方の
吸気通路１７′が全閉となる。これにより吸気は残りの
吸気通路１７側に集中して、しかも該通路１７の仕切板
２０によって区分けされた天壁側部分Ｃに偏って流れ、
気筒内に図４の上側の吸気弁開口４ｃのみから流入す
る。その結果、吸気量が少ない場合でも流れに方向性が
得られ、気筒軸方向に見ると気筒内面に沿って横方向に
流れ、かつカム軸方向に見ると気筒軸に沿って縦方向に
流れる斜めスワールが発生する。

【００１７】このように本実施例では、一方の吸気通路
１７′を閉じることにより吸気を残りの通路１７側に集
中して流す切換弁２６を設けるとともに、吸気を該通路
１７の天壁側に偏らせて流す吸気制御弁２１を設け、さ
らに吸気通路１７を天壁側部分Ｃと底壁側部分Ｄとに区
分けすることにより通路面積を吸気制御弁下流側全域に
渡って縮小する仕切板２０を設けたので、吸気量が少な
い場合において、吸気を１つの吸気弁開口から気筒内面
に沿い、かつ気筒軸方向に沿う方向に方向性をもって流
すことができ、横スワールと縦スワールとを合成した斜
めスワールを発生させることができる。その結果、希薄
燃焼を安定させることができ、燃費率を改善できる。

【００１８】また本実施例では、吸気通路１７の吸気制
御弁２１より下流側部分を仕切板２０で区分けし、しか
もこの仕切板２０の仕切部２０ａが吸気制御弁２１の弁
部２１ａの円弧状の円弧面２１ｃと略連続面をなすこと
から、吸気抵抗の増大を回避でき、また吸気制御弁２１
の下流側に渦が発生することはなく、この点からもスワ
ールの発生をより確実にできる。この場合、弁部２１ａ
の下流側に凹部が生じているが、これは仕切部２０ａに
よって閉塞されているので、この凹部に燃料が溜まるこ
とはない。また吸気制御弁２１はき吸気量によって途中
開度に、あるいは全閉位置に制御されるが、この場合
は、上記仕切板２０は整流板の機能を果たすこととな
る。またこの仕切板２０は吸気制御弁２１の全開位置を
規制するストッパとしても機能する。

【００１９】なお、上記実施例では、仕切板２０の仕切
部２０ａが逃げ溝２０ｃを有するものの基本的に略平坦
な場合を示したが、本発明の仕切板は、上記形状に限定
されるものではなく、要は吸気通路を天壁側と底壁側と
に区分けできるものであれば良い。例えば図６，図７に
示すように、仕切板３０の仕切部を、吸気制御弁２１の
弁部２１ａと略連続面をなす略平坦の上流部分３０ａと
略Ｖ字状をなし、保持リング３０ｂに固定された下流部
分３０ｃとで構成してもよい。この場合は、吸気の気筒
中心部への集中をより促進できる効果がある。

【００２０】なお、上記各実施例では、本発明を気化器
を備えた自動二輪車用エンジンに適用した場合を説明し
たが、本発明は勿論自動車用エンジンにも適用できる。
図８，図９は、本発明の第２実施例を示し、図中、図１
ないし図５と同一符号は同一又は相当部分を示す。

【００２１】２つの吸気通路１７，１７′は二股状に形
成されており、その合流部に図９の下側の吸気通路１７
を開閉する切換弁２７が配設されている。この切換弁２
７は回転軸部２７ｂの一端に弁板２７ａを固着した構造
のものであり、上記吸気通路１７に上側から挿入配置
し、縦方向の軸回りに回動可能になっている。なお、２
８は上記吸気通路１７，１７′の合流部上流に接続され
たジョイント１８に装着された燃料噴射弁２８、２９は
エアクリーナである。この燃料噴射弁２８は上記仕切板
２０と天井壁との間付近に向けて燃料を噴射するように
しても良い。

【００２２】なお、上記各実施例では、吸気通路の何れ
か一方を開閉する切換弁を設けることによって吸気を何
れかの通路に集中して流すように構成したが、この吸気
を何れかの通路に集中させる方法は上記切換弁を設ける
方法に限定されるものではない。例えば何れか一方の吸
気弁の作動を閉状態に停止することによっても実現でき
る。この場合、吸気弁の作動を停止させない側に上記仕
切板を配置する。

【００２３】また、上記各実施例では、何れかの吸気通
路を開閉する切換弁を設けたが、本発明では必ずしもこ
の切換弁は必要ないものであり、また吸気弁が１本、従
って吸気通路が１つのエンジンにも勿論適用できる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明に係るエンジンの吸
気制御装置によれば、低吸入空気量時に吸気通路の底壁
側部分を絞り込む吸気制御弁を設けるとともに、吸気通
路の該吸気制御弁下流側部分を天壁側部分と底壁側部分
とに区分けする仕切板を設け、吸気制御弁の全閉時に
は、該吸気制御弁の円弧状をなす円弧面が上記仕切板と
連続面をなすようにしたので、上流側の吸気流を天壁側
部分にスムーズに導くことができ、吸気制御弁の下流側
の乱流の発生を防止でき、また吸入空気量が少ない場合
でも、吸気流に、気筒軸方向に縦向きに流れる方向性を
与えることができ、その結果縦スワールを確実に発生し
て希薄燃焼を安定化でき、燃費率を改善できる効果があ
る。また、吸入空気量が多い運転域では吸気制御弁が吸
気通路内に残留することはなく、吸気抵抗の増大を回避
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による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，仕切板部分の拡
大図である。

【図３】図２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 実施例の仕切板部分の斜視図である。

【図６】上記第１実施例の仕切板部分の変形例を示す断
面側面図である。

【図７】上記変形例による仕切板を示す図である。

【図８】本発明の第２実施例によるエンジンの吸気制御
装置を示す断面側面図である。

【図９】図８のIX-IX 線断面図である。

【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 吸気通路 ２０ 仕切板 ２１ 吸気制御弁 Ｃ 天壁側部分 Ｄ 底壁側部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 31/00 321

Claims (1)

(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合面側に位
   置する底壁内に、低吸入空気量時に吸気通路の底壁側部
   分を絞り込むことにより吸入空気を吸気通路のヘッドカ
   バー合面側に位置する天壁側に偏らせて流す吸気制御弁
   を配設したエンジンの吸気制御装置において、吸気通路
   の吸気弁開口近傍の屈曲部底壁に、円形状の弁穴を軸線
   が底壁の表面付近に位置し吸気通路に側方から略直交す
   るように貫通形成し、該弁穴内に吸気制御弁を回動自在
   に挿入し、該吸気制御弁を、丸棒の略半分切り欠いた切
   欠面と上記弁穴に摺接する円弧面とで構成された断面略
   半円状の弁部を有するものとし、該吸気制御弁を全開位
   置に回動させたとき上記弁部が弁穴内に没入して上記切
   欠面が吸気通路の底壁面と面一な連続面をなし、全閉位
   置に回動させたとき上記弁部が吸気通路内に起立して上
   記切欠面が吸気通路の下流側に位置しかつ上記円弧面が
   吸気通路の上流側に位置するようにし、上記吸気制御弁
   より下流側の吸気通路を、天壁側部分と底壁側部分とに
   区分けする仕切り板を吸気通路の略中心線に沿って配設
   し、上記吸気制御弁を全閉位置に回動させたとき、起立
   した弁部の切欠面の上端部が上記仕切板の上流端に当接
   して底壁側部分を閉じるとともに仕切板の天壁側の面と
   円弧面とが略連続面をなすようにしたことを特徴とする
   エンジンの吸気制御装置。