JP3617691B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用エンジンの吸気通路中にスロットル弁、スワール流やタンブル流のガス流動制御弁を備えて吸気制御する吸気制御装置に関し、詳しくは、ガス流動制御弁の機能を備えたスロットル弁装置の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの燃費や燃焼の改善対策として、エンジン運転の低中負荷領域ではシリンダ内にスワール流やタンブル流を発生し、これにより燃料と空気を良好に混合して燃焼を促進する。また高負荷領域では一度に多量の空気を吸入してエンジン出力を向上するように吸気制御することが知られている。
【0003】
従来、この種の吸気制御装置に関しては、例えば特公平2−51051号公報の先行技術がある。この先行技術において、エンジンの吸気通路のスロットル弁の下流に大径の高負荷用吸気通路と小径の低負荷用吸気通路を二叉に分岐して連設し、高負荷用吸気通路に吸気制御弁として補助弁を設ける。また補助弁にはそれを開閉制御するため、スロットル弁の下流の吸気負圧により作動するダイヤフラム装置、及びポジションセンサ、差動増幅器、ドライバにより三方ソレノイド弁を駆動する電気的作動手段を付設する。そして吸気負圧に応じて補助弁を、全閉、所定の開度、略全開の3段階に開閉することが示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記先行技術のものにあっては、スロットル弁とは別に補助弁を追加設置する構成であるから、この補助弁とそれ以外に補助弁を吸気負圧に応じて開閉するダイヤフラム装置、電気的作動手段が必要になる。このため部品点数が大幅に増大して、構造が複雑化し、コストや重量が増加する。またアクセル操作によるスロットル弁の開度変化を吸気負圧により検出して補助弁を開閉する構成であるから、補助弁の開閉に所定の遅れを生じる等の問題がある。
【0005】
本発明は、このような点に鑑み、ガス流動制御弁の機能を兼ね備えたスロットル弁装置を構成して、ガス流動制御弁を不要にすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の請求項1に係るエンジンの吸気制御装置は、エンジン本体の吸気ポートの入口の近傍にスロットル弁装置が配置され、このスロットル弁装置はスロットルボアの内部にスロットル弁が設けられ、このスロットル弁の直下流に隔壁により断面積の大きいメイン通路と、断面積が小さくてエンジン本体のシリンダ内にガス流動を発生させて吸気ポートの壁面に沿って燃料を噴射するインジェクタを配置する補助通路が分離して形成され、スロットル弁がスロットルボアと隔壁とに接離して、低中負荷ではメイン通路を遮断して補助通路のみを徐々に開度変化して開き、高負荷ではメイン通路も開くように装着されることを特徴とする。
【0007】
請求項2に係るエンジンの吸気制御装置は、スロットル弁が、弁体の一方の半体が低中負荷ではスロットルボアの球形部に接した状態を保ち、高負荷ではその球形部から外れてメイン通路を開くと共に、他方の半体は先端部が厚さを変化した異形に形成され、低中負荷では該先端部が隔壁に接してメイン通路を閉じた状態に保ちつつ、補助通路の開度を徐々に増大させ、高負荷では先端部は隔壁から外れてメイン通路を開くように形成されることを特徴とする。
【0008】
【作用】
従って、本発明の請求項1にあっては、スロットル弁装置が吸気ポートの入口の近傍に配置されるため、そのスロットル弁が回動して補助通路のみを徐々に開度変化して開くと、その補助通路からの空気が吸気ポートの一方に片寄って流れ、この空気流によりシリンダ内に、例えばタンブル流を発生することが可能になる。また低中負荷では、スロットル弁とスロットルボア、隔壁との接離により補助通路のみを徐々に開度変化して開くように制御されるため、タンブル制御弁としての機能を兼ね備えたものになる。
【0009】
そこで低中負荷では、スロットル弁により補助通路の開度が徐々に開度変化して空気量が制御され、この補助通路から吸気ポートの一方に片寄って流れる空気流によりシリンダ内にタンブル流を発生して、良好に燃焼する。高負荷では、スロットル弁によりメイン通路も開き、且つその開度が変化して空気量が制御される。そして補助通路とメイン通路により一度に多量の空気が吸入されて、エンジン出力が増大する。
【0010】
請求項2にあっては、スロットル弁の回動により弁体の一方の半体がスロットルボアの球形部と接離し、同時に他方の半体がスロットルボア、隔壁と接離する。そして低中負荷では半体の先端部が隔壁に接してメイン通路を閉じた状態に保ちつつ、補助通路の開度を徐々に増大させ、高負荷では先端部は補助通路を全開保持してメイン通路の開度も適切に変化するように制御される。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1において、ガス流動としてタンブル流を発生する場合のエンジンの吸気制御装置の一例について説明する。エンジンは例えば水平対向式エンジンであって、エンジン本体1が水平なクランクケース2の左右にシリンダヘッド3を結合して構成され、クランクケース2の水平なシリンダ4の内部にピストン5が移動可能に挿入され、シリンダ4の頂部側のシリンダヘッド3に燃焼室6が設けられる。
【0012】
シリンダヘッド3において燃焼室6には吸気ポート7が、斜め上方に略直線的に傾斜して連通され、この吸気ポート7の弁座8に吸気弁9がガイド10で案内して、図示しない動弁機構により開閉するように取付けられる。またシリンダヘッド3の上部にスロットル弁装置20を備えた吸気管11が、吸気ポート7と連通するように結合される。
【0013】
スロットル弁装置20は、吸気ポート7の入口の直前に配置されて、吸気管11の吸気通路11aと吸気ポート7に連通する球形部21aを有する筒状のスロットルボア21を有し、このスロットルボア21内にスロットル弁25が設けられている。またスロットルボア21内のスロットル弁25の直下流から吸気ポート7入口にかけて隔壁22が、中心より右側に寄った位置で、図2のように所定の範囲に設けられる。そしてスロットルボア21内の隔壁22より左側に断面積の大きいメイン通路23が、隔壁22より右側に断面積の小さい補助通路24が分離して形成される。
【0014】
上記スロットル弁装置20の配置と構成により、補助通路24のみを開くように制御すると、その補助通路24からの空気が吸気ポート7の右側に片寄って流れる。そしてこの空気流Aが吸気弁9のヘッド9aにより案内されて燃焼室6の略中心からシリンダ4内の下部壁面の軸方向に流入して、シリンダ4内の軸方向に旋回するタンブル流Tを発生することが可能となる。
【0015】
スロットル弁25は、弁軸26に円板状の弁体27を結合してなり、弁体27が図1の二点鎖線で示すように、略水平の状態で左側半体27aと右側半体27bの先端をいずれもスロットルボア21に接して全閉する。そしてアクセル操作によりスロットル弁25の弁体27が、全閉状態から時計方向に回動して開くものである。このため弁体27の左側半体27aは所定の開度で上流側となり、右側半体27bは所定の開度で下流側となる。
【0016】
そこで所定の開度で上流側となる左側半体27aは、一定の厚さに形成されるが、左側半体27aが全閉から中負荷の所定の開度θmまで揺動する範囲に、左側半体27aの揺動半径と略同一の球形部21aがスロットルボア21に形成される。これにより全閉から中負荷の所定の開度θmまでの領域では、左側半体27aがスロットルボア21の球形部21aに接して閉じた状態に保ち、所定の開度θm以上の領域では、左側半体27aが球形部21aから外れてメイン通路23を開き、且つその開度を増大変化するようになっている。
【0017】
また所定の開度で下流側となる右側半体27bは、先端部27cが厚さを変化した異形に形成され、隔壁22の上端に先端部27cと接する傾斜面22aが形成される。そして上述のように全閉から中負荷の所定の開度θmまでの領域では、右側半体27bの先端部27cが隔壁22の傾斜面22aに接して閉じた状態に保ちつつ、補助通路24の開度を徐々に増大して全開する。また所定の開度θm以上の領域では、先端部27cが隔壁22から外れてメイン通路23を開き、且つその開度を増大変化するようになっている。
【0018】
こうして全閉から中負荷の所定の開度θmまでの領域では、スロットル弁装置20のスロットル弁25が補助通路24のみを開度変化して、タンブル制御弁の機能を兼ね備えたものになる。また上記スロットル弁装置20の構成により補助通路24からのみ常に吸気されるため、吸気ポート7の入口の補助通路24の側にインジェクタ12が、燃料を吸気ポート7の主として右側に噴射するように指向して取付けられている。
【0019】
次に、この実施例の作用を、図3と図4を参照して説明する。先ず、エンジン運転のアイドル時には、スロットル弁25が図3(a)のように全閉位置より若干時計方向に回動する。このためスロットル弁装置20では、スロットル弁25の左側半体27aがボア21の球形部21aに接して閉じ、右側半体27bの先端部27cも隔壁22の傾斜面22aに接して閉じ、これら両半体27a,27bの閉塞によりメイン通路23が遮断する。一方、右側半体27bの先端部27cにより補助通路24が少し開いて、空気が所定の少量に制御される。そこで少量の空気が高い流速で、補助通路24の右側から吸気ポート7の右側に片寄って流入するようになる。またアイドル時には少量の燃料が、インジェクタ12により主として吸気ポート7の右側に噴射される。
【0020】
そこで吸気行程で吸気弁9が開くと、補助通路24による高い流速の空気と燃料の空気流Aが吸気ポート7の右側に流入し、この空気流Aが吸気弁9のヘッド9aにより案内されて燃焼室6の略中心からシリンダ4内の下部壁面の軸方向に流入する。このため空気流Aによりシリンダ4内では軸方向に旋回するタンブル流Tが、図1のように有効に発生する。従って、少ない空気と燃料は、タンブル流Tにより混合が促進して良好に燃焼し、これにより運転性、燃費等が向上する。
【0021】
アクセル踏込みによりスロットル弁25が時計方向に回動すると、左側と右側の両半体27a,27bが球形部21aと隔壁22に接した状態で同時に回転して、メイン通路23が遮断状態に保持される。そして右側半体27bの先端部27cにより補助通路24のみの開度が、図4の破線のように徐々に増すように適切に制御され、これに伴い空気量が増大制御される。このときインジェクタ12の燃料も徐々に多くなってエンジン出力が増し、低中負荷の領域となる。そして中負荷の所定の開度θmでは、図3(b)のように右側半体27bの先端部27cにより補助通路24が全開し、この所定の開度θm以上で補助通路24が全開保持される。この低中負荷の領域でも補助通路24のみにより空気が高い流速で吸入されるため、アイドル時と同様にシリンダ4内にタンブル流Tが有効に発生して、良好に燃焼する。
【0022】
スロットル弁25が更に所定の開度θm以上に回動すると、左側半体27aがスロットルボア21の球形部21aから外れてメイン通路23が開き、左側半体27aの回動に応じて開度が増大する。更に、右側半体27bの先端部27cも隔壁22から外れてメイン通路23の開度が増し、これによりメイン通路23の開度は適切に制御されて、図4の一点鎖線のように変化する。従って、スロットル弁装置20の全体の開度は、同図の実線のようになる。そしてスロットル弁25が図3(c)のようにスロットルボア21と平行になって、メイン通路23も全開するのであり、こうして空気量が更に増大するように制御される。
【0023】
この場合は、補助通路24とメイン通路23からもその開度に応じて一度に多量の空気が吸入されて、高負荷の領域となる。この領域ではインジェクタ12による多量の燃料が、多量の空気により空気利用率の高い状態で良好に燃焼して、エンジン出力が増す。一方、中負荷や高負荷の領域でアクセル踏込みを解くと、スロットル弁25の弁体27が反時計方向に回動して上述のアイドル状態に戻る。
【0024】
以上、本発明の実施例について説明したが、ガス流動制御弁としてスワール流を発生するスワール制御弁の場合にも同様に適応できる。スロットル弁とガス流動制御弁を備えるものであれば、いずれのエンジンにも適応できる。
【0025】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の請求項1に係るエンジンの吸気制御装置では、エンジン本体の吸気ポートの入口の近傍にスロットル弁装置が配置され、このスロットル弁装置はスロットルボアの内部にスロットル弁が設けられ、このスロットル弁の直下流に隔壁により断面積の大きいメイン通路と、断面積が小さくてエンジン本体のシリンダ内にガス流動を発生する補助通路が分離して形成され、スロットル弁がスロットルボアと隔壁とに接離して、低中負荷ではメイン通路を遮断して補助通路のみを徐々に開度変化して開き、高負荷ではメイン通路も開くように装着される構成であるから、スロットル弁装置によりガス流動制御弁の機能を兼ね備えることができる。このためガス流動制御弁やその作動機構が不要になって、構造が大幅に簡素化し、コストや重量が低減する。
【0026】
スロットル弁により直接ガス流動制御するので、応答性が良い。隔壁の近傍でスロットル弁によりガス流動制御するので、ガス流動の強化が図れる。吸気ポートの入口の近傍にスロットル弁を配置した構成であるから、吸気応答性が向上する。
【0027】
請求項2に係るエンジンの吸気制御装置では、スロットル弁が、弁体の一方の半体が低中負荷ではスロットルボアの球形部に接した状態を保ち、高負荷ではその球形部から外れてメイン通路を開くとともに、他方の半体が低中負荷では半体の先端部が隔壁に接してメイン通路を閉じた状態に保ちつつ、補助通路の開度を徐々に増大させ、高負荷では先端部は隔壁から外れてメイン通路を開くように形成される構成であるから、スロットル弁の弁体で補助通路のみの開度を適切に変化できる。またスロットルボア、スロットル弁及び隔壁を有効に組合わせて構成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエンジンの吸気制御装置の実施例を示す断面図である。
【図2】隔壁の部分の断面図である。
【図3】アイドル、中負荷、全開の作動状態を示す断面図である。
【図4】スロットル弁装置の開度状態を示す線図である。
【符号の説明】
1 エンジン本体
4 シリンダ
7 吸気ポート
20 スロットル弁装置
21 スロットルボア
21a 球形部
22 隔壁
23 メイン通路
24 補助通路
25 スロットル弁
Claims (2)
- エンジン本体の吸気ポートの入口の近傍にスロットル弁装置が配置され、このスロットル弁装置はスロットルボアの内部にスロットル弁が設けられ、このスロットル弁の直下流に隔壁により断面積の大きいメイン通路と、断面積が小さくてエンジン本体のシリンダ内にガス流動を発生させて吸気ポートの壁面に沿って燃料を噴射するインジェクタを配置する補助通路が分離して形成され、スロットル弁がスロットルボアと隔壁とに接離して、低中負荷ではメイン通路を遮断して補助通路のみを徐々に開度変化して開き、高負荷ではメイン通路も開くように装着されることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
- スロットル弁は、弁体の一方の半体が低中負荷ではスロットルボアの球形部に接した状態を保ち、高負荷ではその球形部から外れてメイン通路を開くと共に、他方の半体は先端部が厚さを変化した異形に形成され、低中負荷では、該先端部が隔壁に接してメイン通路を閉じた状態に保ちつつ、補助通路の開度を徐々に増大させ、高負荷では前記先端部は隔壁から外れてメイン通路を開くように形成されることを特徴とする請求項1記載のエンジンの吸気制御装置。
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