JPH0261610B2

JPH0261610B2 -

Info

Publication number: JPH0261610B2
Application number: JP56022958A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yamada; Tokuta Inoe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-02-20
Filing date: 1981-02-20
Publication date: 1990-12-20
Also published as: JPS57137618A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関の吸気装置に関する。燃料消
費率を低減するために機関アイドリング運転時に
おける機関回転数を低くしたり、或いは稀薄混合
気を使用することが望ましいがこのようにアイド
リング回転数を低くしたり、或いは稀薄混合気を
使用するとアイドリング回転数が変動し、機関が
振動するという問題を生じる。このような問題を
解決するためにはヘリカル型吸気ポート或いはシ
ユラウド弁を用いて燃焼室内に旋回流を発生せし
める方法が知られているがこれらの方法を用いて
も機関アイドリング運転時に燃焼速度を十分に速
めることが困難であり、更に機関高速高負荷運転
時には流れ抵抗が大きくなるために充填効率が低
下するという問題がある。また、機関アイドリン
グ運転時に燃焼室内に乱れを発生する方法として
スロツトル弁とスロツトル弁下流に設けた第２ス
ロツトル弁の吸気通路から副吸気通路を分岐して
これを吸気ポート内に再び開口せしめ、機関低負
荷運転時に副吸気通路から混合気を噴出せしめる
ようにした内燃機関が知られているがこの内燃機
関では機関アイドリング運転時に副吸気通路から
噴出する混合気の流速はさほど速くなく、斯くし
て十分な乱れを燃焼室内に発生するのが困難であ
るという問題がある。

本発明は機関アイドリング運転時に強力な乱れ
を燃焼室内に発生せしめて機関アイドリング回転
数を低くしかつ稀薄混合気を使用しても安定した
燃焼を確保できるようにした内燃機関を提供する
ことにある。

以下添附図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。第１図並びに第２図を参照すると、１はシリ
ンダブロツク、２はシリンダブロツク１内で往復
運動するピストン、３はシリンダブロツク１上に
固定されたシリンダヘツド、４はピストン２とシ
リンダヘツド３間に形成された燃焼室、５は吸気
弁、６はシリンダヘツド３内に形成されたヘリカ
ル型吸気ポート、７は排気弁、８はシリンダヘツ
ド３内に形成された排気ポート、９は点火栓を
夫々示す。なお第１図に示されるようにヘリカル
型吸気ポート５の上壁面上には弁ステムガイド１
０を保持するために下方に突出する円筒状突起１
１が一体形成され、この円筒状突起１１の先端部
から弁ステムガイド１０の先端部が突出する。

第３図から第６図は第１図のヘリカル型吸気ポ
ート６の形状を図解的に示す。ヘリカル型吸気ポ
ート６は第４図に示されるように吸気ポート軸線
がわずかに湾曲した入口通路部Ａと渦巻部Ｂとに
より構成される。入口通路部Ａの開口端部は第７
図に示されるように矩形状に形成され、一方渦巻
部Ｂの混合気出口部１３は渦巻部Ｂの渦巻軸線ｂ
を中心とする円筒状に形成される。第１図に示す
ように渦巻軸線ｂ、即ち吸気弁の軸線はシリンダ
軸線に対してほぼ23度程度傾斜しており、一方入
口通路部Ａはほぼ水平方向に延びる。入口通路部
Ａの渦巻軸線から離れた方の側壁面１４はほぼ垂
直に配置され、この側壁面１４は渦巻軸線ｂを中
心として湾曲する渦巻部Ｂの側壁面１５に滑らか
に接続する。この側壁面１５は第６図或いは第９
図に示されるように円筒状出口部１３よりも外方
に膨出しており、更にこの側壁面１５は側壁面１
５と渦巻軸線ｂとの距離Ｒが始めはほぼ一定であ
るが矢印Ｃで示す渦巻方向に行くに従がつて徐々
に小さくなりかつ渦巻終端部Ｅにおいて円筒状出
口部１３の直径Ｄとほぼ等しくなるように形成さ
れる。

一方、入口通路部Ａの渦巻軸線ｂに近い方の側
壁面１６の上方側壁面１６ａは下方を向いた傾斜
面に形成され、この傾斜側壁面１６ａの幅は渦巻
部Ｂに近づくに従がつて広くなり、入口通路部Ａ
と渦巻部Ｂとの接続部においては第８図に示すよ
うに側壁面１６の全体が下方に向いた傾斜壁面に
形成される。側壁面１６の上半分は第１図に示す
円筒状突起１１の周壁面に滑らかに接続され、一
方側壁面１６の下半分は渦巻部Ｂの渦巻終端部Ｅ
において渦巻部Ｂの側壁面１５に接続される。

入口通路部Ａの上壁面１７は第１図並びに第５
図に示すように入口通路部Ａの開口端部から渦巻
部Ｂに向けてほぼ水平に延び、次いで渦巻部Ｂの
上壁面１８は渦巻方向Ｃ（第４図）に沿つて徐々
に下降し、次いでこの傾斜上壁面１８は入口通路
部Ａの側壁面１６に接続する。前述したように入
口通路部Ａの傾斜側壁面１６ａの幅が渦巻部Ｂに
向けて徐々に広がるように形成されているので入
口通路部Ａの上壁面１７の幅は渦巻部Ｂに近づく
に従がつて狭くなり、一方前述したように渦巻部
Ｂの側壁面１５と渦巻軸線ｂとの距離Ｒは始めは
ほぼ一定であるが渦巻方向Ｃに徐々に小さくなる
ように形成されているので渦巻部Ｂの上壁面１８
の幅は渦巻方向Ｃに向かうに従がつて徐々に狭く
なる。従がつて入口通路部Ａの上壁面１７は渦巻
部Ｂに向かつてその幅が狭くなりつつほぼ水平に
延び、次いでこの上壁面１７に滑らかに接続され
た渦巻部Ｂの上壁面１８はその幅が更に狭くなり
つつ渦巻方向Ｃに向けて下降することになる。

第１図並びに第５図に示すように入口通路部Ａ
の下壁面１９は上壁面１７とほぼ平行をなして渦
巻部Ｂに向けてほぼ水平に延び、次いで第１図に
示されるように滑らかな曲壁面２０を経て円筒状
出口部１３に接続される。なお、第４図からわか
るように下壁面１９の幅は渦巻部Ｂに近づくに従
がつて徐々に狭くなる。

一方、第１図を参照すると、２２はサージタン
ク、２３は吸気管、２４はスロツトル弁、２５は
エアフローメータを夫々示し、このエアフローメ
ータ２５は図示しないエアクリーナを介して大気
に連結される。サージタンク２２は各気筒に共通
であつてこのサージタンク２２は複数個の枝管２
６を介して対応する気筒に夫々連結され、これら
の各枝管２６には夫々燃焼噴射弁２７が取付けら
れる。一方、枝管２６の上方にはシリンダヘツド
３の長手方向に延びる空気分配路２８が形成さ
れ、この空気分配路２８は枝路２９を介して対応
する吸気ポート６内に連結される。第１図、第２
図、第３図および第４図からわかるように枝路２
９の出口２９ａは入口通路部Ａと渦巻部Ｂの接続
部付近において入口通路部Ａの上壁面１７のほぼ
中央部に開口し、更にこの出口２９ａは入口通路
部Ａの上壁面１７に沿つて流れる吸入空気流の流
れ方向に指向せしめられる。また、この枝路２９
は入口通路部Ａの長手軸線に対してわずかに傾斜
するように配置されている。一方、空気分配路２
８はバイパス管３０，３１を介してスロツトル弁
２４上流の吸気管２３内に接続されており、この
バイパス管３０，３１内に流量制御弁装置３２が
配置される。この流量制御弁装置３２は第１０図
に示されるようにステツプモータ３９を保持する
モータハウジング４０と、モータハウジング端板
４１と、弁ハウジング４２とを具備し、これらハ
ウジング４０，４２並びに端板４１はボルト４３
によつて互に固締される。第１図並びに第１０図
に示すように弁ハウジング４２内には弁室４５が
形成され、この弁室４５は一方ではバイパス管３
０を介して空気分配路２８に接続され、他方では
バイパス管３１を介して吸気管２３内に接続され
る。また、弁室４５とバイパス管３０とを連結す
るためにハウジング４２内に形成された円孔４６
内には弁座４７が嵌着される。

一方、ステツプモータ３９は弁軸５０と、弁軸
５０と共軸的に配置されたロータ５１と、ロータ
５１の円筒状外周面とわずかな間隙を隔てて固定
配置された一対のステータ５２，５３とを具備す
る。第１０図に示すように弁軸５０の端部はモー
タハウジング４０に固定された焼結金属製の中空
円筒状軸受５４により支承されており、弁軸５０
の中間部はハウジング端板４１に固定された焼結
金属製軸受５５により支承される。また、弁軸５
０には弁軸５０が最大前進位置にあるときにロー
タ５１と当接する第１のストツプピン５６が固着
され、更に弁軸５０には弁軸５０が最大後退位置
にあるときにロータ５１と当接する第２のストツ
プピン５７が固着される。なお、軸受５４には第
１ストツプピン５６が侵入することのできるスリ
ツト５８が形成される。更に、モータハウジング
４０内に位置する弁軸５０の外周面上には外ねじ
山５９が螺設され、この外ねじ山５９は第１０図
において弁軸５０の左端から右方に延設されて第
２ストツプピン５７をわずかばかり越えた位置で
成端する。また、弁軸５０の外周面上には外ねじ
山５９の成端位置近傍から右方に延びる平坦部６
０が形成され、一方第１１図に示されるように軸
受５５の軸支承孔は弁軸５０の外周面と補助的形
状をなす円筒状内周面６１と平坦状内周面６２を
有する。従つて弁軸５０は軸受５５によつて回転
不能にかつ軸方向に摺動可能に支承される。ま
た、第１１図に示されるように軸受５５の外周壁
面上には外方に突出する腕６３が一体形成され、
一方ハウジング端板４１上には軸受５５の外周輪
郭形状に一致した輪郭形状の軸受嵌着孔６４が形
成される。従つて軸受５５が第１０図に示すよう
に軸受嵌着孔６４内に嵌着されたとき軸受５５は
ハウジング端板４１上において回転不能に支持さ
れる。弁軸５０の先端部にはほぼ円錐状の外周面
６５を有する弁体６６がナツト６７によつて固締
され、弁体６６の外周面６５と弁座４７間に環状
の空気流通路６８が形成される。更に弁室４５内
には弁体６６とハウジング端板４１間に圧縮ばね
６９が挿入される。

第１０図に示されるようにロータ５１は合成樹
脂製の内筒７０と、内筒７０の外周面上に嵌着固
定された金属製の中間筒７１と、中間筒７１の外
周面上に接着剤により接着固定された永久磁石か
らなる外筒７２とにより構成され、この永久磁石
製外筒７２の外周面には後述するように円周方向
にＮ極とＳ極が交互に形成される。第１０図から
わかるように中間筒７１の一端部はモータハウジ
ング４０によつて支持された玉軸受７３のインナ
レース７４により支承され、一方中間筒７１の他
端部はハウジング端板４１によつて支持された玉
軸受７５のインナレース７６により支承される。
従つてロータ５１はこれら一対の玉軸受７３，７
５によつて回転可能に支承される。また、内部７
０の中心孔には弁軸５０の外ねじ山５９と噛合す
る内ねじ山７７が形成され、従つてロータ５１が
回転すると弁軸５０が軸方向に移動せしめられる
ことがわかる。

モータハウジング４０内に固定配置されたステ
ータ５２とステータ５３とは同一の構造を有して
おり、従つて第１２図から第１５図を参照して片
方のステータ５２の構造のみについて説明する。
第１２図から第１５図を参照するとステータ５２
は一対のステータコア部分８１，８２とステータ
コイル８３とにより構成される。ステータコア部
分８１は環状側壁部８４と、外筒部８５と、環状
側壁部８４の内周縁から環状側壁部８４に対して
垂直に延びる８個の磁極片８６とにより構成さ
れ、これら磁極片８６はほぼ三角形状を有すると
共に等角度間隔で配置される。一方、ステータコ
ア部分８２は環状側壁部８７と、環状側壁部８７
の内周縁から環状側壁部８７に対して垂直に延び
る８個の磁極片８８とにより構成され、これら磁
極片８８は磁極片８６と同様にほぼ三角形状を有
すると共に等角度間隔で配置される。これらのス
テータコア部分８１，８２は第１４図並びに第１
５図に示されるようにそれらの磁極片８６と磁極
片８８とが互いに等間隔を隔てるようにして互に
結合され、このときステータコア部分８１，８２
がステータコアを形成する。第１５図においてス
テータコイル８３に矢印Ａで示す方向に電流を流
すと第１４図においてステータコイル８３の周り
には矢印Ｂで示す磁界が発生し、その結果磁極片
８６にはＳ極が、磁極片８８にはＮ極が夫々発生
する。従つてステータ５２の内周面上にはＮ極と
Ｓ極が交互に形成されることがわかる。一方、第
１５図においてステータコイル８３に矢印Ａと反
対方向に電流を流せば磁極片８６にはＮ極が、磁
極片８８にはＳ極が夫々発生する。

第１６図は第１０図に示すようにステータ５２
とステータ５３とをタンデム状に配置したところ
を示す。なお、第１６図においてステータ５２の
構成要素と同様なステータ５３の構成要素は同一
の符号で示す。第１６図に示されるようにステー
タ５２の隣接する磁極片８６と磁極片８８との距
離をｌとするとステータ５３の磁極片８６はステ
ータ５２の磁極片８６に対してｌ／２だけずれて
いる。即ち、ステータ５２の隣接する磁極片８６
の距離ｄを１ピツチとするとステータ５３の磁極
片８６はステータ５２の磁極片８６に対して1/4
ピツチだけずれている。一方、第１７図に示すよ
うにロータ５１の永久磁石製外筒７２の外周面上
にはその円周方向に交互にＮ極とＳ極が形成さ
れ、隣接するＮ極とＳ極との間隔は隣接する磁極
片８６と磁極片８８の間隔に一致する。

再び第１図を参照すると、ステツプモータ３９
はステツプモータ駆動回路９０を介して電子制御
ユニツト９１に接続される。更に、電子制御ユニ
ツト９１には車速センサ９２、機関冷却水温セン
サ９３、機関回転数センサ９４、スロツトルスイ
ツチ９５並びに自動変速装置のニユートラルスイ
ツチ９６が接続される。車速センサ９２は例えば
スピードメータ内に設けられてスピードメータケ
ーブルにより回転せしめられる回転永久磁石９７
と、この永久磁石９７によつてオン・オフ動作せ
しめられるリードスイツチ９８とにより構成され
て車速に比例したパルス信号を電子制御ユニツト
９１に送り込む。水温センサ９３は機関冷却水温
を検出し、機関冷却水温を表わす信号を電子制御
ユニツト９１に送り込む。回転数センサ９４はデ
イストリビユータ９９内においてクランクシヤフ
トと同期して回転するロータ１００と、このロー
タ１００の鋸歯状外周縁に対設された電磁ピツク
アツプ１０１とにより構成され、機関クランクシ
ヤフトが一定角度だけ回転する毎にパルスを電子
制御ユニツト９１に送り込む。スロツトルスイツ
チ９５はスロツトル弁２４の回動運動によつて作
動されてスロツトル弁２４が全閉状態にあるとき
オンとなり、その検出信号を電子制御ユニツト９
１に送り込む。ニユートラルスイツチ９６は自動
変速装置がドライブレンジＤであるかニユートラ
ルレンジＮであるかを検出し、その検出信号を電
子制御ユニツト９１に送り込む。

第１８図にステツプモータ駆動回路９０と、電
子制御ユニツト９１を示す。第１８図を参照する
と、電子制御ユニツト９１はデイジタルコンピユ
ータからなり、各種の演算処理を行なうマイクロ
プロセツサ（MPU）１１０、ランダムアクセス
メモリ（RAM）１１１、制御プログラム、演算
定数等が予め格納されているリードオンリメモリ
（ROM）１１２、入力ポート１１３並びに出力
ポート１１４が双方向バス１１５を介して互に連
結されている。更に、電子制御ユニツト９１内に
は各種のクロツク信号を発生するクロツク発生器
１１６が設けられる。また、電子制御ユニツト９
１はカウンタ１２０を具備し、車速センサ９２が
このカウンタ１２０を介して入力ポート１１３に
接続される。このカウンタ１２０は車速センサ９
２の出力信号をクロツク発生器１１６のクロツク
信号により一定時間計数し、車速に比例した２進
計数値が入力ポート１１３並びにバス１１５を介
してMPU１１０に読み込まれる。更に、電子制
御ユニツト９１はＡ―Ｄ変換器１２１を具備して
おり、水温センサ９３がこのＡ―Ｄ変換器１２１
を介して入力ポート１１３に接続される。水温セ
ンサ９３は例えばサーミスタからなり従つて水温
センサ９３は機関冷却水温に比例した出力電圧を
発する。この出力電圧はＡ―Ｄ変換器１２１にお
いて機関冷却水温に対応した２進数に変換され、
この２進数が入力ポート１１３並びにバス１１５
を介してMPU１１０に続み込まれる。回転数セ
ンサ８４、スロツトルスイツチ９５並びにニユー
トラルスイツチ９６の出力信号は入力ポート１１
３並びにバス１１５を介してMPU１１０に読み
込まれる。MPU１１０内では回転数センサ９４
の出力パルスの時間間隔を計算しこの時間間隔か
ら機関回転数を求めている。一方、出力ポート１
１４の出力端子はラツチ１２２の対応する入力端
子に接続され、ラツチ１２２の出力端子はステツ
プモータ駆動回路９０に接続される。出力ポート
１１４にはMPU１１０からパルスモータ駆動デ
ータが書き込まれ、このパルスモータ駆動データ
はラツチ１２２においてクロツク発生器１１６の
クロツク信号により一定時間保持される。一方、
パルスモータ駆動回路９０においてステータ５２
のステータコイル８３とステータ５３のステータ
コイル８３は第１６図において同一方向に巻設さ
れており、第１８図においてこれらステータコイ
ル８３の巻始め端子S₁，S₂で、これらステータコ
イル８３の巻終り端子がE₁，E₂で夫々示される。
更に、第１８図においてステータコイル８３の中
間タツプがM₁，M₂で夫々示される。ステータ５
２において巻始め端子S₁と中間タツプM₁間のス
テータコイル８３は１相励磁コイルを形成し、
巻終り端子E₁と中間タツプM₁間のステータコイ
ル８３は３相励磁コイルを形成する。更に、ス
テータ５３において巻始め端子S₂と中間タツプ
M₂間のステータコイル８３は２相励磁コイル
を形成し、巻終り端子E₂と中間タツプM₂間のス
テータコイル８３は４相励磁コイルを形成す
る。第１８図に示されるようにパルスモータ駆動
回路９０は４個のトランジスタTr₁，Tr₂，Tr₃，
Tr₄を有し、巻始め端子S₁，S₂並びに巻終り端子
E₁，E₂は夫々トランジスタTr₁，Tr₂，Tr₃，Tr₄
のコレクタに接続される。また、中間タツプM₁，
M₂は電源１１９を介して接地される。トランジ
スタTr₁，Tr₂，Tr₃，Tr₄のコレクタは対応する
送起電力吸収用ダイオードD₁，D₂，D₃，D₄並び
に抵抗Ｒを介して電源１１９に接地され、各トラ
ンジスタTr₁，Tr₂，Tr₃，Tr₄のエミツタは接地
される。また、各トランジスタTr₁，Tr₂，Tr₃，
Tr₄のベースはラツチ１２２の対応する出力端子
に接続される。

前述したようにMPU１１０内では回転数セン
サ９４の出力信号に基いて機関回転数が計算され
る。一方、ROM１１２内には例えば機関冷却水
温と機関アイドリング回転数との望ましい関係を
表わす関数、或いは自動変速装置のレンジと機関
アイドリング回転数との望ましい関係を表わす関
数が数式の形で或いはデータテーブルの形で予め
格納されている。MPU１１０内ではこの関数と
現在の機関回転数から現在の機関回転数を予め定
められた望ましい機関アイドリング回転数にする
のに必要なステツプモータ３９の移動方向を定
め、更にその移動方向にステツプモータ３９を順
次ステツプ移動させるためのステツプモータ駆動
データを求めてこの駆動データを出力ポート１１
４に書き込む。この書き込み動作は例えば８ｍ
sec毎に行なわれ、出力ポート１１４に書き込ま
れたステツプモータ駆動データがラツチ１２２に
おいて８ｍsecの間保持される。MPU１１０から
出力ポート１１４へは例えば４ビツトの駆動デー
タ“1000”が送り込まれ、第１８図において各ト
ランジスタTr₁，Tr₂，Tr₃，Tr₄に連結されたラ
ツチ１２２の出力端子を夫々，，，とす
るとこのときラツチ１２２の出力端子，，
，には８ｍsecの間夫々“１”，“０”，“０”，
“０”の出力信号が表われる。第１９図はラツチ
１２２の各出力端子，，，に表われる出
力信号を示している。第１９図からわかるように
時刻t₁とt₂の間は上述のようにラツチ１２２の各
出力端子，，，に夫々“１”，“０”，
“０”，“０”の出力信号が表われている。このよ
うにラツチ１２２の出力端子の出力信号が
“１”になるとトランジスタTr₁はオン状態とな
るために１相励磁コイルが励磁される。次いで
t₂においてMPU１１０内において例えば弁体６
６（第２図）が開弁方向に移動するようにステツ
プモータ３９を１ステツプだけ移動すべきと判断
された場合にはMPU１１０から出力ポート１１
４に駆動データ“1100”が読み込まれ、それによ
つて第１９図の時刻t₂とt₃間に示すようにラツチ
１２２の出力端子，，，には夫々“１”，
“１”，“０”，“０”の出力信号が発生する。従つ
てこのときトランジスTr₂もオン状態となり、斯
くして１相励磁コイルと２相励磁コイルが励
磁される。同様に第１９図の時刻t₃とt₄間ではラ
ツチ１２２の各出力端子，，，には夫々
“０”，“１”，“１”，“０”の出力信号が表われ、
従つてこのとき２相励磁コイルと３相励磁コイ
ルが励磁される。更に、第１９図の時刻t₄とt₅
間ではラツチ１２２の出力端子，，，に
は夫々“０”，“０”，“１”，“１”の出力信号が表
われ、従つてこのとき３相励磁コイルと４相励
磁コイルが励磁される。なお、第１９図からラ
ツチ１２２の出力端子，，，に表われる
信号、即ち各励磁コイル，，，の励磁パ
ルスの長さは等しく、更に各励磁パルスが互いに
１／２ずつ重合していることがわかる。

第２０図は各ステータ５２，５３の磁極片８
６，８８と、ロータ５１の外筒７２の外周面を展
開して図解的に示している。第２０図ａは第１９
図の時刻t₁とt₂間のように１相励磁コイルのみ
が励磁されている場合を示しており、このときス
テータ５２の磁極片８６はＮ極、磁極片８８はＳ
極となつている。一方、ステータ５３の各磁極片
８６，８８には磁極が表われていない。従つてこ
のときステータ５２の磁極片８６とロータ外筒７
２のＳ極が対向し、ステータ５２の磁極片８８と
ロータ外筒７２のＮ極が対向している。次いで第
１９図の時刻t₂とt₃間のように２相励磁コイル
が励磁されるとこの２相励磁コイルの電流の向
きと１相励磁コイルの電流の向きが同一方向で
あるので第２０図ｂに示されるようにステータ５
３の磁極片８６はＮ極となり、ステータ５３の磁
極片８８はＳ極となる。従つてこのときロータ外
筒７２はロータ外筒７２のＳ極がステータ５２の
磁極片８６とステータ５３の磁極片８６との中間
に位置し、一方ロータ外筒７２のＮ極がステート
５２の磁極片８８とステータ５３の磁極片８８と
の中間に位置するように移動する。前述したよう
にステータ５２の隣接する磁極片８６の間隔を１
ピツチとすると第２０図ｂに示すロータ外筒７２
は第２０図ａに示すロータ外筒７２に対して第２
０図において右側に1/8ピツチ移動したことにな
る。

次いで第１９図の時刻t₃とt₄間のように３相励
磁コイルが励磁されるとこの３相励磁コイル
の電流の向きは１相励磁コイル１の電流の向きと
逆向きになるために第２０図ｃに示されるように
ステータ５２の磁極片８６はＳ極となり、ステー
タ５２の磁極片はＮ極となる。その結果、第２０
図ｃに示すロータ外筒７２は第２０図ｂに示すロ
ータ外筒７２に対して第２０図において右方に1/
４ピツチ移動することになる。次いで第１９図の
時刻t₄とt₅間のように４相励磁コイルが励磁さ
れると第２０図ｄに示されるようにロータ外筒７
２は第２０図ｃのロータ外筒７２に対して右方に
１／４ピツチ移動する。次いで第１９図の時刻t₅と
t₆間では４相励磁コイルのみが励磁され、従つ
て第２０図ｅに示すようにステータ５２の各磁極
片８６，８８には磁極が表われていない。斯くし
てこのときステータ５３の磁極片８６とロータ外
筒７２のＮ極が対向し、ステータ５３の磁極片８
８とロータ外筒７２のＳ極が対向するようにロー
タ外筒７２は第２０ｄに示すロータ外筒７２に対
して第２０図において右方に1/8ピツチ移動する。
次いで第１９図の時刻t₆においてMPU１１０か
ら出力ポート１１４に駆動データ“0000”が書き
込まれ、従つてラツチ１２２の出力端子，，
，の出力信号は全て“０”となるので全ての
励磁コイル，，，の励磁が停止される。
このとき第２０図ｅに示すようにステータ５３の
磁極片８６とロータ外筒７２のＮ極が対向してお
り、ステータ５３の磁極片８８とロータ外筒７２
のＳ極が対向している。従つてロータ外筒７２の
Ｎ極がステータ５３の磁極片８６に作用する吸引
力とロータ外筒７２のＳ極がステータ５３の磁極
片８８に作用する吸引力とによりロータ外筒７２
は第２０図ｅに示す状態に静止保持される。な
お、ロータ外筒７２が静止保持される前に４相励
磁コイルが励磁されていたことがRAM１１１
内に配置される。

次いで第１９図の時刻t₇においてMPU１１０
内において弁体６６（第２図）が開弁する方向に
ステツプモータ３９を１ステツプだけ移動すべき
と判断された場合にはMPU１１０は最後に励磁
された励磁コイルが何相であつたかをRAM１１
１から読み取り、最後に励磁された励磁コイルが
４相励磁コイルである場合にはMPU１１０は
出力ポート１１４に駆動データ“0001”を書き込
む。斯くして第１９図の時刻t₇とt₈間で示される
ように４相励磁コイルのみが励磁される。この
ときロータ外筒７２は第２０図ｅに示す位置にあ
るのでロータ外筒７２は静止したままである。次
いで第１９図の時刻t₇とt₈間に示されるように３
相励磁コイルが励磁されると各ステータ５２，
５３の各磁極片８６，８８には第２０図ｄに示さ
れるような磁極が表われ、斯くしてロータ外筒７
２は第２０図ｅのロータ外筒７２に対して前とは
逆に第２０図において左方向へ1/8ピツチ移動す
る。

第１９図の時刻t₁とt₆間における１相励磁コイ
ルから順次励磁されるとステータ５２，５３に
対してロータ外筒７２が移動し、それによつてロ
ータ５１が一方向に回転する。ロータ外筒５１が
回転すると第１０図に示すように弁軸５０の外ね
じ山５９とロータ内筒７０の内ねじ山７７が噛合
しているために弁軸５０は第１０図において左方
に移動する。その結果、弁体６６と弁座４７間に
形成される環状空気流通路６８の断面積が増大す
るために第１図においてスロツトル弁２４上流の
吸気管２３内からバイパス管３１，３０を介して
吸気ポート６内に供給される空気量は増大する。
一方、第１９図の時刻t₇とt₁₀間ではロータ５１は
逆方向に回転するために弁軸５０が第２図におい
て右方に移動し、その結果弁体６６と弁座４７間
に形成される環状空気流通路６８の断面積は減少
する。

機関アイドリング運転時にはスロツトル弁２４
が全閉となるために吸入空気はバイパス管３１，
３０のみを介して吸気ポート６内に供給され、こ
のとき機関アイドリング回転数が予め定められた
一定値となるように吸入空気量が流量制御弁装置
３２によつて制御される。一方、スロツトル弁２
４上流の吸気層２３内の圧力はほぼ大気圧に近い
ためにバイパス管３１の入口開口に加わる圧力と
枝路２９の出口２９ａに加わる圧力との圧力差は
大きく、斯くして吸入空気は枝路２９から吸入ポ
ート６内に高速度で噴出する。次いでこの空気は
上壁面１７，１８に沿つて進行し、この空気内に
燃料噴射弁２７から燃料が噴射されて混合気が形
成される。前述したように上壁面１７，１８の幅
は次第に狭くなるために上壁面１７，１８に沿つ
て流れる混合気の流路は次第に狭ばまり、また上
壁面１８は渦巻方向Ｃに向けて下降しているので
上壁面１７，１８に沿う混合気流は次第に増速さ
れつつ下向きの力を与えられる。斯くして渦巻部
Ｂ内には旋回しつつ下降する旋回流が発生せしめ
られる。次いで旋回しつつ下降する旋回流は円筒
状出口部１３の内壁面に沿つて何ら抵抗を受ける
ことなく滑らかに旋回することにより渦巻軸壁ｂ
回りの強力な旋回流が円筒状出口部１３において
形成されることになる。次いでこの旋回混合気は
吸気弁５とその弁座間に形成された間隙を通して
燃焼室４内に流入し、燃焼室４内に強力な旋回流
を発生せしめる。斯くして機関アイドリング運転
時には強力な乱れが燃焼室４内に発生せしめら
れ、その結果アイドリング回転数を低くしかつ稀
薄混合気を用いても安定した運転を確保すること
ができる。

一方、スロツトル弁２４が開弁せしめられると
流量制御弁装置３２の弁体６６は全開せしめられ
る。従つてこのときバイパス管３１，３０と枝管
２６との双方を介して吸入空気が吸気ポート６内
に送り込まれる。このとき枝管２６から吸気ポー
ト６内に送り込まれた空気の一部は第１図におい
て矢印Ｋで示すように上壁面１７，１８に沿つて
進行し、他の空気は入口通路部Ａの傾斜側壁部１
６ａに衝突して下向きの力を与えられて第１図に
おいて矢印Ｌに示すように旋回することなく円筒
状出口部１３内に流入する。従つて上壁面１７，
１８に沿つて進行する空気量は枝路２９から噴出
する空気流によつて増速され、斯くしてこのとき
も強力な旋回流が燃焼室４内に発生する。また、
上述したように傾斜側壁部１６ａを設けることに
よつて入口通路部Ａ内に送り込まれた混合気の一
部は通常の吸気ポート内を流れる混合気と同様に
旋回することなく滑らかな曲壁面２０に沿つて円
筒状出口部１３内に流入するために流入抵抗は小
さくなり、しかもバイパス管３１，３０からも空
気が供給されるために高速高負荷運転時における
充填効率を向上することができる。なお、機関排
気系に酸素濃度検出器を取付け、この酸素濃度検
出器の出力信号に基いて燃焼室４内に供給される
混合気の空燃比が予め定められた空燃比となるよ
うに燃料噴射弁２７から噴射される燃料量を制御
することもできることは言うまでもない。

以上述べたように本発明によればバイパス通路
の出口を渦巻部と入口通路部の接続部付近におい
て入口通路部上壁面に開口させ、更にこのバイパ
ス通路の出口を入口通路部上壁面に沿う吸入空気
流の流れ方向に指向させることによつて高速高負
荷運転時における高い充填効率を確保しつつ機関
アイドリング運転時に強力な乱れを燃焼室内に発
生せしめることができる。従つてアイドリング回
転数を低くしかつ稀薄混合気を使用することがで
きるので燃料消費率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の側面断面図、
第２図は第１図の平面図、第３図は第１図のヘリ
カル型吸気ポートの形状を示す斜視図、第４図は
第３図の矢印に沿つてみた平面図、第５図は第
３図の矢印に沿つてみた側面図、第６図は第３
図の矢印に沿つてみた側面図、第７図は第４図
の―線に沿つてみた断面図、第８図は第４図
の―線に沿つてみた断面図、第９図は第４図
の―線に沿つてみた断面図、第１０図は流量
制御弁装置の側面断面図、第１１図は第１０図の
XI―XI線に沿つてみた断面図、第１２図はステー
タコア部分の斜視図、第１３図はステータコア部
分の斜視図、第１４図はステータの断面図、第１
５図は第１４図の―線に沿つてみた側面
断面図、第１６図は第１０図のステータの断面平
面図、第１７図は第１６図の―線に沿つ
てみた図解的に示す側面断面図、第１８図はステ
ツプモータの駆動制御回路図、第１９図は制御パ
ルスを示す線図、第２０図はステツプモータのス
テータとロータとを図解的に示した説明図であ
る。５…吸気弁、６…吸気ポート、２４…スロツト
ル弁、２７…燃料噴射弁、２８…空気分配路、２
９…枝路、３０，３１…バイパス管、３２…流量
制御弁装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１吸気弁周りに形成された渦巻部と、該渦巻部
に接線状に接続されかつほぼまつすぐに延びる入
口通路部とにより構成され、該渦巻部の渦巻軸線
側に位置する入口通路部側壁面の上方部を渦巻部
と入口通路部の接続部に向けて徐々に巾が広がる
下向きの傾斜面から形成して入口通路部の上壁面
の巾を渦巻部と入口通路部の接続部に向けて徐々
に狭めたヘリカル型吸気ポートを具備し、スロツ
トル弁上流の吸気通路からバイパス通路を分岐し
て該バイパス通路の出口を該スロツトル弁下流に
おいて吸気ポート内に開口させ、該バイパス通路
内に流量制御弁を設けて機関アイドリング運転時
に該バイパス通路から吸入空気を吸入するように
した内燃機関において、上記バイパス通路出口を
渦巻部と入口通路部の接続部付近において入口通
路部上壁面に開口せしめると共に該バイパス通路
出口を入口通路部上壁面に沿う吸入空気流の流れ
方向に指向せしめた内燃機関の吸気装置。