JPH0247237Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関のシリンダ内におけるスワー
ルの制御装置に関する。

内燃機関において、吸気あるいは吸気と燃料と
の混合気の流れを旋回させることによつてスワー
ルを生じさせ、このスワールによつて燃焼を安定
に行ない、あるいはまたより稀薄な空燃費の下に
おける燃焼を可能としている。あるいはまたより
大量のEGRを加えた状能におけるエンジンの運
転を可能とするようにしている。そしてこのよう
なスワールの形成のために、エンジンのシリンダ
ヘツドの吸気ポートの壁面形状を最適な形状とす
るようにしている。しかし従来のエンジンにおい
ては、吸気ポートの壁面の形状は常に一定の形状
に構成されており、エンジンの状態、すなわちエ
ンジンの回転数や負荷等に応じてスワールの制御
を行なうことができなかつた。従つて従来のエン
ジンによれば、全回転域あるいは全負荷域におい
てそれぞれ最適なスワールおよび乱れを得ること
ができないという欠点を有していた。

このような問題点に鑑みて、吸気ポートの内部
に移動可能にプレートを配し、このプレートを移
動させてやることによつてスワールを制御する試
みがなされている。しかし従来のこのようなスワ
ールの制御装置は、プレートが吸気の導入方向と
ほぼ直交する軸線を中心として回動されるように
なつているために、上記のプレートを大きく回動
させると吸気ポートの有効断面積が減少すること
になり、これによつて吸気の導入が妨げられると
いう欠点を有していた。また吸気ポート内におけ
る吸気の流れは、吸気ポートの任意の断面におい
て必ずしも均一な分布を持つものではなく、吸気
の流速が早い部分と遅い部分とが存在することが
知られている。さらに吸気ポート内における吸気
の流れには、ねじれが存在すると考えられてい
る。

本考案はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、吸気ポートの有効断面積を減少させ
ることなく、しかもエンジンの運転状態に応じて
常に最適なスワール比が得られるようにしたスワ
ールの制御装置を提供することを目的とするもの
である。

以下本考案を図示の一実施例につき説明する。
第１図および第２図は本実施例に係るスワールの
制御装置を備えたエンジンのシリンダヘツド１を
示すものであつて、このシリンダヘツド１の内部
には凹部から成る吸気ポート２が形成されてい
る。この吸気ポート２の入口側は、シリンダヘツ
ド２の外側面に開口されており、この開口部３は
吸気マニホールド４と接続されている。また吸気
ポート２はほぼヘリカルな形状に構成されてお
り、その先端側のコーナ部５の下端にはシリンダ
と連通する開口が形成されている。そしてこの開
口は吸気バルブ６によつて開閉可能になつてい
る。吸気バルブ６のステム７は円筒状をなすバル
ブガイド８を介して、吸気ポート２の壁部に連設
された支持部９に摺動可能に支持されるようにな
つている。

上記吸気ポート２の内部にはガイドベーン１０
が配されている。ガイドベーン１０はその前端部
と後端部とにそれぞれ支軸１１を有し、これらの
支軸１１によつてガイドベーン１０はフレーム１
２に回動可能に支持されている。フレーム１２は
上からみるとほぼＴ字状をなすとともに、このフ
レーム１２の前端部は吸気ポート２の開口部３と
略同外形形状をし、その中央に上記支軸１１が嵌
合するブリツジ部１２ｃを有する枠状のフランジ
１２ａであり、該枠状フランジ１２ａは上記開口
部３の縁部に形成された段部１３に係合され、シ
リンダヘツド１と吸気マニホールド４との間で挾
持される。また、フレーム１２の後端側は上記ブ
リツジ１２ｃを含み、吸気ポート２内に挿入され
る枠体１２ｂであつて、該枠体の上記ブリツジ部
１２ｃに対峙する後端部材１２ｄにもう一方の支
軸１１が嵌合している。更に、枠体１２ｂは、吸
気ポート２の上下の壁にそれぞれ形成された溝１
４に係合されることによつて、吸気ポート２の入
口側に取付けられるようになつている。

ガイドベーン１０の前面側に取付けられた支軸
１１は自在継手１５を介して第２図に示す歯車１
６と連結されている。そしてこの歯車１６はラツ
ク１７と噛合うようにあつている。ラツク１７は
ステツプモータ１８の出力軸に固着された歯車１
９と噛合つている。歯車１９は駆動回路２０によ
つて駆動されるようになつており、しかもこの駆
動回路２０はマイクロコンピユータ２１によつて
制御されるようになつている。そしてマイクロコ
ンピユータ２１へは、エンジンの回転数および負
荷をそれぞれ検出する回転検出センサ２２および
ロードセンサ２３のそれぞれの検出出力が入力さ
れるようになつている。

以上のような構成において、吸気マニホールド
４を介して吸気ポート２内に導入された吸気は、
この吸気ポート２のヘリカルな形状によつて吸気
の渦となり、吸気バルブ６が開かれるとこの吸気
の渦がシリンダ内に供給されてスワールが生起さ
れることになる。このスワールはシリンダヘツド
に設けられた図外の燃料噴射ノズルによつて供給
された燃料と吸気とを混合させ、これによつてシ
リンダ内において理想的な燃焼爆発を行なわせる
ようになつている。

そして上記のスワールの強さあるいはスワール
比を制御するめに、吸気ポート２内においてガイ
ドベーン１０が支軸１１を中心として回動するよ
うになつている。このガイドベーン１０の回動運
動はエンジンの状態に応じて制御されるようにな
つており、エンジンの回転数および負荷をそれぞ
れ回転検出センサ２２およびロードセンサ２３が
検出し、これらの検出出力をマイクロコンピユー
タ２１に供給するようになつている。従つてマイ
クロコンピユータ２１はセンサ２２，２３の検出
出力に応じて駆動回路２０を制御し、ステツプモ
ータ１８を駆動するようになつている。ステツプ
モータ１８が駆動されると、その回転運動は歯車
１９を介してラツク１７の第２図における左右の
方向の運動に変換される。従つてこのラツク１７
の移動により歯車１６が回転され、この回転運動
が自在継手１５を介してガイドベーン１０に伝達
されるようになつている。このようにしてガイド
ベーン１０は第３図において実線で示す状態から
左または右に回動され、これによつて鎖線あるい
は点線で示す位置へ移動することになる。

吸気ポート２内における吸気の流れは、第３図
に示す断面の中で、総ての位置で同じ分布ではな
く、流れの早い部分と遅い部分とが存在する。し
かも吸気ポート２内を流れる吸気は、その流れに
伴なつてねじれを生ずることになる。そこで吸気
ポート２内においてガイドベーン１０を回転させ
てやることによつて、吸気ポート２内における吸
気の流れの分布を変化させ、あるいは吸気のねじ
れを変えることができる。そしてこれによつてス
ワールの強さあるいはスワール比を制御すること
が可能になる。

一般にスワール比はオンジンの回転数に対して
一定となるが、燃焼に最適なスワール比はエンジ
ンの回転数により異なる。すなわち低回転域で最
適なスワール比に合わせた場合は、高回転域では
スワール比が高過ぎることとなる。従つてこのよ
うな場合には、スワール比を小さくする方向にガ
イドベーン１０を回転させることによつて、エン
ジンの広い回転数の範囲において、常にほぼ理想
的なスワール比を得ることが可能となる。従つて
このような装置によれば、エンジンの全回転域に
亙つて理想的な燃焼を達成することが可能とな
る。また上記ガイドベーン１０は吸気の導入方向
とほぼ平行な支軸１１を中心として回動されるよ
うにしたものであるから、このガイドベーン１０
を大きく回動させても、吸気ポート２の断面積を
小さくすることがなく、これによつて吸気の導入
量が減少されることもない。

以上本考案を図示の一実施例につき述べたが、
本考案は上記実施例によつて限定されることな
く、本考案の技術的思想に基づいて各種の変が可
能である。例えば上記実施例においては、ガイド
ベーン１０を平板状のプレートから構成している
が、ガイドベーン１０はポート２内における吸気
の流れに対応して、湾曲した形状とすることも可
能である。また上記実施例においてはガイドベー
ン１０を歯車１６、ラツク１７、および歯車１９
を介してステツプモータ１８によつて回転させる
ようにしているが、ガイドベーン１０の支軸１１
を長く延長するとともに、この軸１１の先端をス
テツプモータ１８の軸に直結することによつベー
ン１０を回動させるようにしてもよい。

以上に述べたように本考案は、枠状フランジと
枠体によりＴ字状に形成されたフレームの、該枠
体を吸気ポートの壁に形成した溝に係合させて吸
気ポート内に挿入し、前記枠状フランジをシリン
ダヘツドと吸気マニホールドとの間で挾持し、前
記枠体にガイドベーンを、その両端で吸気の導入
方向と略平行な軸線を中心に回転自在に支持し、
前記ガイドベーンを駆動手段によつて回動させ、
これによつてスワール比を制御するようにしたス
ワールの制御装置に関するものである。従つて本
考案によれば、吸気ポート内における吸気の速度
の分布を変更し、あるいは吸気の流れのねじれの
状態を変えることにより、スワール比を任意に制
御することができるようになる。またガイドベー
ンが吸気の導入方向とほぼ平行な軸線を中心とし
て回動するようになつているために、ガイドベー
ンを回動させてても吸気ポートの有効断面積を減
少させることがなく、吸気の導入が妨げられて減
少することもない。更にまた、ガイドベーンはＴ
字状のフレームによつてその両端が支持されてい
るので、支持構造の剛性がが高く、吸気の圧力変
動に対しても振動することがなく、信頼性が高
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るスワールの制
御装置を備えたシリンダヘツドの要部の分解斜視
図、第２図は同シリンダヘツドの横断面図、第３
図は第２図における−線断面図である。 なお図面に用いた符号において、１……シリン
ダヘツド、２……吸気ポート、６……吸気バル
ブ、１０……ガイドベーン、１１……支軸、１２
……フレーム、１８……ステツプモータ、であ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツドにヘリカルな形状の吸気ポート
   を形成し、吸気バルブが開かれるとこのポートに
   よつてシリンダ内にスワールが生起されるように
   した装置において、枠状フランジと枠体によりＴ
   字状に形成されたフレームの、該枠体を吸気ポー
   トの壁に形成した溝に係合させて吸気ポート内に
   挿入し、前記枠状フランジをシリンダヘツドと吸
   気マニホールドとの間で挾持し、前記枠体にガイ
   ドベーンを、その両端で吸気の導入方向と略平行
   な軸線を中心に回転自在に支持し、前記ガイドベ
   ーンを駆動手段によつて回動させ、これによつて
   スワール比を制御するようにしたことを特徴とす
   るスワールの制御装置。