JPH0223225A - 内燃機関の吸気装置 - 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〕 本発明は内燃機関の気筒毎に２個の吸気ポートを備え、
一方の吸気ポートに吸気制御弁が配置されている吸気装
置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の気筒毎に２個の吸気ポートを備え、これらの
吸気通路のうちの一方が吸気制御弁により開閉されるよ
う構成されている可変スワール式内燃機関の吸気装置は
、例えば実開昭５５−５４５２６号公報や特開昭６２−
８７６１４号公報等に記載されている。

例えば、特開昭６２−８７６１４号公報では、一方の吸
気ポートをヘリカル状に形成し、他方の吸気ポートをス
トレートに形成してこのストレートな吸気ポートに吸気
制御弁を配置し、機関の低負荷時に吸気制御弁を閉じて
ヘリカル状の吸気ポートのみから空気を燃焼室に吸入し
、よって燃焼室内で強いスワールを生成せしめ、高負荷
時には吸気制御弁を開いて抵抗なく多量の空気を燃焼室
に吸入せしめることができるようになっている。また、
前記公報では、吸気制御弁の開閉に応じて点火時期を補
正することも開示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したように、低負荷時に吸気制御弁を閉じて燃料室
内で強いスワールを生成することによって燃焼速度が速
くなり燃焼が安定するので、よって空燃比をより希薄化
しても良好な燃焼を行うことができるようになる。また
、高負荷時には吸気制御弁を開いて抵抗なく多量の空気
を燃焼室に吸入せしめることができるので、高出力を得
ることができるようになる。このように、吸気制御弁を
設けることによって、機関の低負荷から高負荷までの種
々の要求を満足することができるようになった。

しかし、低負荷時に吸気制御弁を閉じて燃焼室内で強い
スワールを生成することが、排気ガスの浄化性能につい
て必ずしも良好な結果を招くとは言えないことが分かっ
た。一般に冷間時には排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、
−酸化炭素（Ｃｏ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の成分の
排出量が多くなる傾向があるが、冷間始動時に吸気制御
弁が閉じていると三元触媒の暖機が遅れ、炭化水素（Ｈ
Ｃ）、−酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ，）等の
成分が三元触媒で反応しないまま排出されるという問題
点が生じた。三元触媒の暖機の遅れは、皮肉にもスワー
ルの生成によって燃焼速度が速くなることに起因するこ
とが分かった。即ち、燃焼速度が速くなると燃焼が燃焼
室内で完了する度合いが高くなり、排気管中で後燃えの
度合が低くなるために、排気管中で排気ガスの温度が高
くならず、そのために三元触媒の暖機が遅れるのであろ
うと思われる。本発明はこのような問題点を解決するた
めになされたもので、吸気制御弁を設けることによって
機関の低負荷から高負荷までの種々の要求を満足するこ
とができるとともに、冷間始動時に三元触媒の暖機性を
高めて排気浄化性能を向上させることができるようにす
ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による内燃機関の吸気装置は、気筒毎に２個の吸
気通路を備え、前記２個の吸気通路のうちの一方の吸気
通路が吸気制御弁により開閉されるよう構成されている
可変スワール式内燃機関の吸気装置において、機関冷間
始動時には所定時間前記吸気弁を開状態に維持し、その
後は機関の負荷に応じて開閉する手段を設けたことを特
徴とするものである。

〔作　用〕

上記構成によれば、吸気制御弁を冷間始動後に所定時間
開にし、スワールがほぼなくなるようにして希薄空燃比
での安定燃焼の達成は若干制御されるがその分だけ後燃
え現象等によって排気管中の排気ガスの温度が上がるの
で三元触媒の暖機性を高めることができる。そしてこの
冷間始動時の吸気制御弁の開作動は三元触媒の暖機性を
高めるのに必要な所定時間として例えば試験等によって
設定された時間だけ実施され、この所定時間経過後は吸
気制御弁を機関の負荷に応じて開閉し、機関の低負荷か
ら高負荷までの種々の要求を満足する。

〔実施例〕

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。

第２図は本発明による吸気装置を有する内燃機関の一つ
の実施例を示している。図に於て、１は内燃機関本体を
示しており、該内燃機関本体１は、シリンダブロック２
とシリンダヘッド３とシリンダブロック２のシリンダボ
ア４内に配置されたピストン５とを有し、吸気弁６によ
り開閉される吸気ポート７より燃料と空気との混合気を
燃焼室８内に吸入し、燃焼室８内にて点火プラグ９の火
花放電により点火された混合気の既燃焼ガスを図示され
ていない排気弁により開閉される排気ポートより燃焼室
外へ排出するようになっている。

点火プラグ９はディストリビユータ２９により電流を与
えられて火花放電するようになっており、その時間、即
ち点火時間はイグニッションコイル装置３３に設けられ
たイグナイタ３４の作動により決定されるようになって
いる。

吸気ポート７は、第１図によく示されている如く、吸気
ポート７の天井壁部より下方に延び、吸気ポート７の底
壁との間に所定の間隔を残して膨出形成されたガイドベ
ーン１０を有し、該ガイドベーン１０により吸気ボート
７内が燃焼室８への開口端７ａの周りに旋回したヘリカ
ル通路１１と開口端７ａに直線状に通ずるストレート通
路１２とに区分されている。ストレート通路１２の途中
には該ストレート通路１２を開閉する吸気制御弁（ＳＣ
Ｖ）１３が設けられている。吸気制御弁１３は、バタフ
ライ弁として構成され、第２図によく示されている如く
、弁軸１４に取付けられた駆動レバー１５によってダイ
ヤフラム装置１６の駆動ロッド１７に駆動連結され、該
ダイヤフラム装置１６によって開閉駆動されるようにな
っている。

ダイヤフラム装置１６は、所定値より大きい負圧を導入
されている時にはストレート通路１２の連通を遮断する
第１図に示されている如き開弁位置に吸気制御弁１３を
駆動し、これに対し所定値より大きい負圧を導入されて
いない時にはストレート通路１２の連通を確立する開弁
位置に吸気制御弁１３を駆動するようになっている。ダ
イヤフラム装置１６．は導管１８によって電磁制御弁１
９のポートａに接続されている。電磁制御弁１９は、ポ
ートａ以外に負圧ポートｂと大気圧ポートＣとを有して
おり、電磁コイルに通電されている時にはポートａを負
圧ポートｂに接続し、これに対し電磁ボイルに通電され
ていない時にはポートａを大気圧ポートＣに接続するよ
うになっている。大気圧ポートＣは大気中に解放されて
おり、これに対し負圧ポートｂは負圧導管２０、逆止弁
２１及び負圧導管２２を経て機関吸気系のサージタンク
２４に設けられた吸気管負圧取出しポート２５に接続さ
れ、吸気管負圧を供給されるようになっている。

吸気ポート７には吸気マニホールド２３とサージタンク
２４とが順に接続されており、サージタンク２４の空気
取入れ口には吸入空気流量制御用のスロットル弁２６が
設けられている。吸気マニホールド２３には燃料噴射ノ
ズル２７が設けられており、該燃料噴射ノズルは、図示
されていない燃料供給装置よりガソリンの如き液体燃料
を供給され、開弁時間に応じた流量の液体燃料を吸気ポ
ート７０人口部分へ向けて噴射供給するようになってい
る。また、排気管２８には公知の三元触媒が配置される
。

電磁制御弁１９に対する通電の制御、即ち吸気制御と、
燃料噴射ノズル２７の開弁制御、即ち空燃比制御と、点
火時間制御とは制御装置３０により行われるようになっ
ている。制御装置３０は、一般的構造のマイクロコンピ
ュータを含む電気的な制御装置であり、機関点火系のデ
ィストリビユータ２９より機関回転数に関する情報を、
吸気管圧力センサ３１より吸気管圧力Ｐに関する情報を
、スロットル開度センサ３２よりスロットルバルブ２６
のスロットル開度に関する情報及びその他の情報を各々
与えられ、これら情報と予め定められたプログラムに従
って吸気制御弁１３を駆動する電磁制御弁１９に対する
通電の制御と燃料噴射ノズル２７の開弁制御とイグナイ
タ３４に対する出力信号の制御とを行うようになってい
る。

第３図は吸気制御弁１３を制御するために所定時間毎に
割り込みルーチンで実施されるフローチャートである。

ステップ４０において、図示しないスタータからの信号
がオンしているかどうかを判定する。ステップ４０の判
定がイエス（始動時）であれば、ステップ４１に進んで
冷間始動後に所定時間開処理を行うために使用するタイ
マＴＢＡＳを設定する。第４図に示されるよに、タイマ
ＴＢＡＳは機関冷却水温の関数としてプログラム中に記
憶されており、従って、始動時の検出水温によって、例
えば０℃の場合には１５０（例えば、秒）を設定する。

次にステップ４２に進んでスタータオフタイマＴＦ／Ｂ
を０にリセットし、ステップ４３に進んで再始動判定フ
ラグＦＦ／Ｂを０にリセットする。その後、ステップ４
９に進んで吸気制御弁（ＳＣＶ）１３を開処理し、さら
に所望に応じてステップ５０において点火時期の補正を
行う。

ステップ４０の判定がノー（始動後）になるとステップ
４４に進み、アイドルスイッチ（ＬＬ）がオンしている
かどうかを判定する。ステップ４４の判定がイエス（ア
イドル時）のときには、上記設定されたタイマＴＢＡＳ
から所定数Ｂを減算する。また、ステップ４４の判定が
ノー（運転時）のときには、上記設定されたタイマＴＢ
ＡＳから所定数人を減算する。この場合、Ａ＞Ｂとなっ
ている。

これは、アイドル時には排気温が低く、触媒の温度の立
ち上がりが遅いので、冷間始動時の吸気制御弁（ＳＣＶ
）１３の開処理をより長い時間実施することを意味し、
運転時には排気温度が上がるのでこの開処理を短時間で
切り上げるのである。

次にステップ４７に進んでスタータオフタイマＴＦ／Ｂ
を１ずつカウントアツプする。それからステップ４８に
進んでフィードバック中かどうかを判定する。フィード
バックは図示しない酸素濃度センサの出力に基づいて空
燃比を理論空燃比、或いはそれよりもリーンな所定の空
燃比に制御するものである。この実施例においては、吸
気制御弁（ＳＣＶ）１３０基本的な開閉条件がフィード
バックの実施条件と対応して定められている。フィード
バックの実施条件は温度に関する条件と負荷に関する条
件とを含み、例えば水温が所定の温度以下のとき及び出
力燃料増量中にはフィードバックを実施しないようにな
っている。従って、ステップ４８の判定がノー（例えば
、高負荷時）のときにはステップ４９に進んで吸気制御
弁（ＳＣＶ）　１３を開処理し、イエス（例えば、低負
荷時）のときには幾つかのステップを経てステップ５５
に進み、吸気制御弁（ＳＣＶ）１３を閉処理する。

低負荷時に吸気制御弁（ＳＣＶ）１３を閉じることによ
って吸入空気がヘリカル通路１１のみを通って燃焼室８
へ流入し、燃焼室８で強いスワールを生成し、燃焼速度
が速くなるのでリーンな空燃比でも安定した燃焼を行う
ことができる。また、高負荷時に吸気制御弁（ＳＣＶ）
１３を開くことによって吸入空気がヘリカル通路１１及
びストレート通路１２を通って燃焼室８へ流入し、通路
抵抗を少なくして多量の空気を吸入できるので高出力を
得ることができる。

このように、ステップ４８の判定がイエスのときには基
本的には吸気制御弁（ＳＣＶ）１３を閉処理する。しか
し、このような条件でも冷間始動後には所定時間吸気制
御弁（ＳＣＶ）１３を開処理する。このため、ステップ
５４において上記したようにして設定したタイマＴＲＡ
Ｓが０になったかどうかを判定し、ノーであれば所定時
間経過であると判断してステップ４９に進み、吸気制御
弁（ＳＣＶ）１３を開処理する。またイエスであれば所
定時間経過したと判断してステップ５５に進み、吸気制
御弁（ＳＣＶ）１３を閉処理する。なお、タイマＴＢＡ
Ｓのカウントダウンはステップ４５又は４６を通るとき
に行われ、冷間始動後の吸気制御弁（ＳＣＶ）１３の開
処理はステップ４８の判定がイエスの場合にもノーの場
合にも実施される。冷間始動後に所定時間吸気制御弁（
ＳＣＶ）１３を開処理することによって、吸入空気がヘ
リカル通路１１及びストレート通路１２を通って燃焼室
８へ流入し、上記したようなスワールは発生しなくなり
、燃焼速度がスーワル発生時よりも遅くなる分だけ排気
管２８中での後燃えが生じるようになり、排気管２８中
の排気ガスの温度が高くなる。従って、排気管２８に配
置した三元触媒の暖機性が向上し、三元触媒の作用によ
って有機排気ガス成分の排出が少なくなる。

さらに、実施例においては、触媒温度が高いときの再始
動を判別する機能が設けられている。このため、ステッ
プ５１において、スタータオフタイマＴＦ／Ｂが所定値
Ｃよりも小さいかどうかを判別する。スタータオフタイ
マＴＦ／Ｂはステップ４７でカウントアツプされ、当初
はステップ４８のノーの判定に従ってステップ４９を通
るサイクルの間に大きな値になっていくが、水温が上が
りやすい状態で機関を再始動するとスタータオフタイマ
ＴＦ／Ｂが所定値Ｃに達する前にステップ４８の判定が
イエスになる。このときにステップ５２に進んで再始動
判定フラグＦＦ／Ｂを１にセットして、ステップ５３に
進む。一方、ステップ４８の判定が初めてイエスになる
前にスタータオフタイマＴＦ／Ｂが所定値Ｃよりも大き
くなったときには、水温が少なくともフィードバック条
件の所定温度（例えば、５０℃）に達するのにかなりの
時間がかかったことを意味し、これは触媒温度が高いと
きの再始動ではないと判定して、ステップ５３に進む。

ステップ５３においては、再始動判定フラグＦＦ／Ｂが
０であるかどうかを判定しミイエスのとき、即ちステッ
プ５２を通っていないときにはステップ５４に進んで上
記したタイマＴＡＢＳが０になったかどうかの判定を行
う。ステップ５３の判定がノーのときには、触媒温度が
高いときの再始動であると判定してステップ５４を飛ば
して吸気制御弁（ＳＣＶ）１３の開処理を行わずに、ス
テップ５５に進んで吸気制御弁（ＳＣＶ）１３を閉処理
する。

第５図はある走行モードで運転したときに実施した試験
で得た排気ガス及び触媒の温度と炭化水素（ＨＣ）の排
出量を、冷間始動後に所定時間吸気制御弁（ＳＣＶ）１
３を開処理する場合（開時）と閉処理する場合（閉時）
とで比較して示す図である。冷間始動後に所定時間吸気
制御弁（ＳＣＶ）１３を開処理することによって、触媒
の温度は速く上昇して本来の作用を行うことができるよ
うになり、その結果炭化水素（ＨＣ）の排出量が低下し
たことが分かった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、気筒毎１；２個
の吸気通路を備え、一方の吸気通路が吸気制御弁により
開閉されるよう開閉されている可変スワール式内燃機関
の吸気装置において、機関冷間始動時には所定時間吸気
制御弁を開状態に維持し、その後は機関の負荷に応じて
開閉する手段を設けたので、冷間始動後に排気管中の排
気ガスの温度を速く上昇させて三元触媒の暖機性を高め
ることができ、その後で吸気制御弁を機関の負荷に応じ
て開閉し、機関の低負荷から高負荷までの種々の要求を
満足することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の吸気ポートの部分を拡大して示す平面
断面図、第２図は本発明による内燃機関の吸気装置を示
す図、第３図は吸気制御弁の制御フローチャート、第４
図は冷間始動後に所定時間吸気制御弁を開処理するため
に使用されるタイマの特性を示す図、第５図は排気ガス
及び触媒の温度と炭化水素（ＨＣ）の排出量を冷間始動
後に吸７・・・吸気ポート、　　　　１１・・・ヘリカ
ルポート、１２・・・ストレートポート、 １３・・・吸気制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気筒毎に２個の吸気通路を備え、前記２つの吸気通路の
   うちの一方の吸気通路が吸気制御弁により開閉されるよ
   う構成されている可変スワール式内燃機関の吸気装置に
   おいて、機関冷間始動時には所定時間前記吸気制御弁を
   開状態に維持し、その後は機関の負荷に応じて開閉する
   手段を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。