JPH0311124A

JPH0311124A - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JPH0311124A
Application number: JP1147102A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Matsuki; 松木　光夫
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1991-01-18

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、自動車などに搭載される内燃機関の吸気装置
に関し、詳しくはスワールコントロールバルブ（以下Ｓ
Ｃｖと略称する）を有する２吸気弁式の内燃機関におい
て、冷態始動時などにおけるＳＣＶ上流側への燃料滞留
を防止し、併せて混合気のミキシングを改善する吸気装
置に関する。

〔従来の技術〕

自動車用内燃機関の吸気装置として、吸入空気量の少な
い低速、低負荷運転時の燃焼を安定化するために、吸気
系に隔壁や絞り弁などのスワール生成手段を設けたもの
が、従来、数多く提案されている。

その−例として特開昭６１−２７２４１８号公報に記載
の吸気装置では、吸気ポート内に吸気の一部を絞る開閉
弁（ＳＶＣ）を設け、これを低負荷運転時には制御装置
により負圧アクチュエータを介して閉じるようにしてい
る。

ここで前記制御装置は、機関の冷態始動時に燃料噴射量
を増量する際、ＳＣＶを開放することで強いスワール流
が発生するのを防止しており、冷態始動時に濃い混合気
が強いスワール流に乗って電極を濡らして失火を招くの
を回避している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで前記先行技術では、冷態始動時における失火を
防止することはできても、スワールの生成が不十分であ
ってエミッションの低減や燃費の改浴は望むべくもない
。

そこで本発明は、低負荷運転時にスワールを生成する内
燃機関において、ＳＣＶ上流側への燃料滞留を防止する
と共に混合気のミキシングを改善することで、冷態始動
時などにおける失火の防止、燃費の改善、エミッション
の低減を図ることを目的とする♂ 〔課題を解決するための手段〕この目的のため本発明は、混合気が通過する吸気マニホ
ールドから各気筒へ分岐する２本の吸気ポートと、開閉
制御装置の制御に応じて上記吸気マニホールドを開閉す
るＳＣｖと、このＳＣＶより上流側の吸気マニホールド
から上記一方の吸気ポートにかけて形成したスワール生
成用のバイパス側溝とを備えた内燃機関の吸気装置であ
って、上記開閉制御装置は、吸気管負圧によりＳＣＶを
閉動作させる負圧アクチュエータと、この負圧アクチュ
エータへの負圧通路を開閉する電磁切換弁と、上記ＳＣ
Ｖの閉鎖位置を全閉位置と全閉位置より若干開いた位置
との二位置に選択的に規制する電磁伸縮式ストップピン
と、エンジン運転状態検出センサからの信号に応じて上
記電磁切換弁および電磁伸縮式ストップピンの作動を制
御するコントロールユニットとを備え、上記コントロー
ルユニットは、エンジンが低回転でかつ低負荷運転時に
のみ上記負圧通路を開くよう電磁切換弁を作動制御する
と共に、冷態始動時には上記スワールコントロールバル
ブの閉鎖位置を全閉位置より若干開いた位置に規制する
よう電磁伸縮式ストップピンを作動制御してなる。

〔作　　　用〕

このような手段では、内燃機関の低負荷運転時にはフン
トロールユニットの制御により電磁切換弁が負圧アクチ
ュエータへの負圧通路を開く。そこで負圧アクチュエー
タは吸気管負圧によりＳｃＶを閉動作させて吸気マニホ
ールドを全閉する。

このため混合気はスワール生成用のバイパス側溝を通り
一方の吸気ポートから燃焼室内に流入してスワールを生
成する。

このような低負荷運転時において、冷態始動時などであ
ればコントロールユニットの制御により電磁伸縮式スト
ップピンがＳＣｖの閉鎖位置を全閉位置より若干開いた
位置に規制する。そこで混合気はスワール生成用のバイ
パス側溝のばか若干開かれた吸気マニホールドをも通っ
て燃焼室内に流入するようになる。このためＳＣＶ上流
側への燃料滞留が防止されると共に、混合気のミキシン
グが改善されるのであり、失火を防止し、燃費を改善し
、エミッションを低減することができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を添付の図面を参照して具体的
に説明する。

２吸気弁式水平対向型４気筒内燃機関の吸気系の概略構
成を示す第１図において、符号１は内燃機関本体ｌであ
り、そのクランクケース２の左右バンク３．８のシリン
ダヘッド４，４内には４つの気筒に対応してそれぞれ２
つの燃焼室５が形成されている。

前記燃焼室５は、第３図に示すように２つの吸気弁８ａ
、Ｂｂと２つの排気弁７ａ、７ｂとで吸気弁孔８ａ。

８ｂおよび排気弁孔９ａ、９ｂがそれぞれ開閉されるも
ので、その一つを代表して説明すると、シリンダヘッド
４には燃焼室５の略中心に向けて点火プラグ取付孔１Ｇ
が形成されると共に、二叉状に分岐して吸気弁孔８ａ、
８ｂおよび排気弁孔９ａ、９ｂにそれぞれ連通する吸気
ポートｌｌａ、　Ｌｌｂおよび排気ポート１２ａ、　＋
２ｂが形成されている。そして前記吸気弁孔８ａ　、　
ｌｌｂおよび排気弁孔９ａ、　９ｂはそれぞれ吸気系動
弁機構１３および排気系動弁機構１４により所定のタイ
ミングで開閉動作するよう構成されている。

また前記吸気ポート１１ａ、ｌｌｂは一本に集合し、シ
リンダヘッド４にフランジ結合したスワールコントロー
ルバルブボディー（以下ＳＣｖボディーと略称する）　
１５を介して吸気マニホールド１６に連通している。そ
してこの吸気マニホールド１６は他方のシリンダヘッド
４側から延びる吸気マニホールド１６と集合してスロッ
トルバルブ１７およびシングルポイント方式のインジェ
クタ１８を有する吸気管１９に連通している。

ここで前記ＳＣｖボディーＩ５内には、第２図ないし第
７図にも示すように低負荷運転時に吸気マニホールド１
Ｂを全閉するためのスワールコントロールバルブ（以下
ＳＣＶと略称する）　２０．２０が２つの気筒に対応し
て内蔵されている。この５ｃｖ２０．２０はＳＣＶボデ
ィー１５を貫通する回転軸２Ｉに固定されたバタフライ
式のものであり、回転軸２［がリンク２２を介してダイ
ヤフラム式の負圧アクチュエータ２３の作動ロッド２３
ａに連繋することで負圧アクチュエータ２３の作動に応
じて回動制御されるようになっている（第４図参照）。

また前記Ｓ　Ｖ　Ｃ２０より上流側の吸気マニホールド
１６から一方の吸気ポート１１ａにおける吸気弁孔８ａ
の直上流位置にかけてスワール生成用のバイパス側溝２
４が形成される。このバイパス側溝２４は第２図、第５
図に示すようにｓｃＶボディーＩ５内において前記回転
軸２１に対し３０〜４５度のひねり角αをなす位置で、
かつ湾曲する吸気通路の外周部に沿って吸気の流れを妨
げないよう形成されている。

そしてこのバイパス側？ｆＩｔ２４は吸気ポートｌｌａ
内において第３図に示すようにやや螺旋状に延びつつ吸
気弁孔８ａの直上流部分で燃焼室５の接線方向に向いて
スワールを生成するようになっている。

前記負圧アクチュエータ２３は、ダイヤフラム室２３ｂ
が負圧通路２５を介して吸気マニホールド１６に連通さ
れるもので、この負圧通路２５には第１図に示すように
電磁切換弁２Ｂが負圧タンク２７、チエツクバルブ２８
と共に介設されている。この電磁切換弁２６は大気開放
ポート２６ａを有する３方弁であり、ソレノイド２６ｂ
の通電によりプランジャ２６ｃが大気開放ポート２６ａ
を閉じて負圧通路２５を連通するようになっている。

一方、前記５ＣＶ２０の全閉位置および全閉位置を規制
すべく、負圧アクチュエータ２３の支持ブラケット２３
ｃには前記リンク２２に係合可能なストップねじ２９と
電磁伸縮式ストップビン３０とが取り付けである（第４
図、第５図参照）。そしてこれらの位置調整により、５
ＣＶ２０はその全閉状態において５〜３０度の傾角βに
設定され、その角度から開方向に所定の作動角γの範囲
で回動するようになっている（第６図、第７図参照）。

前記電磁伸縮式ストップビン８０は、第９図に示すよう
に支持ブラケット２３ｃに位置調節自在に螺合して固定
される筒状ケース３Ｑａ内にプランジャビン３０ｂを抜
止めして進退自在に挿入したものであり、このプランジ
ャビン３０ｂは上記筒状ケース３０ａの端部に螺合する
キャップ３０ｃに支持されたスプリング３０ｄにより伸
張方向に付勢され、かつソレノイド３０ｅにより収縮方
向に吸引されるようになっている。そして前記５ＣＶ２
０はプランジャビン３０ｂの収縮状態で傾角βの全閉位
置に規制され、プランジャビン３０ｂの伸張状態では全
閉位置から所定の微小角度δだけ開いた位置に規制され
るようになっている。なお、第９図中符号３０ｒはロッ
クナツトを示す。

ここで第１図に示すように、前記電磁切換弁２６および
電磁伸縮式ストップビン３ｏの作動を制御するものとし
てコントロールユニット３Ｉが設けられ、これらと前記
負圧アクチュエータ２３とで５ＣＶ２０の開閉制御装置
が構成されている。

コントロールユニット３１は、ＣＰＵＳＲＡＭ。

ＲＯＭ、Ｉ１０ポート、駆動回路などを備えるマイクロ
コンピュータからなり、エンジン回転数センサとしてク
ランクシャフト３２に固設されたクランクロータ３２ａ
に近接配置されるクランク角センサ３３、スロットルバ
ルブ１７に連繋するスロットル開度センサ３４、および
ウォータジャケット３５内に配置された冷却水温センサ
３Ｂからなるエンジン運転状態検出センサから機関の運
転状態に関する各検出信号を入力すると共に、電磁切換
弁２６および電磁伸縮式ストップビン３０にそれぞれ信
号出力する。

このようなコントロールユニット３１は、第１０図に示
すようにクランク角センサ３３から信号入力するエンジ
ン回転数算出手段３１ａスロツトル開度センサ３４から
信号人力するスロットル開度判定手段３１ｂ冷却水温セ
ンサ３Ｂから信号人力する冷却水温判定手段３１ｃ電磁
切換弁２６に信号出力する電磁切換弁駆動手段３１ｄ冷
却水温判定手段３１ｃから信号人力して電磁伸縮式スト
ップビン３０に信号出力する電磁伸縮式ストップピン駆
動手段３１ｅを備えると共に、上記エンジン回転数算出
手段３１ａから信号人力するエンジン回転数判定手段３
１「およびこのエンジン回転数判定手段３１ｆとスロッ
トル開度判定手段３１ｂとから信号人力して電磁切換弁
駆動手段３１．ｄに信号出力するゲート手段３１ｇとを
備えてなる。

以上の構成では、コントロールユニット３１が第１１図
、第１２図のフローチャートに示すように常時内燃機関
の運転状態を判定し、その結果に応じて電磁切換弁２６
および電磁伸縮式ストップビン３０の作動を制御するの
であり、以下この制御を含めて作用を説明する。

第１１図に示すようにコントロールユニット３１は、ま
ずクランク角センサ３３の検出信号に基づきエンジン回
転数算出手段３１ａでエンジン回転数Ｎを算出すると共
に、スロットル開度センサ３４からスロットル開度θを
読込む（Ｓｌ）。

つぎに、エンジン回転数判定手段３１ｒによりエンジン
回転数Ｎが所定の基準値ＮＯ（例えば３０００ｒ、ｐ、
ｍ　）以上であるか否かを判定する（Ｓｌ）。

上記判定結果がＮＯであれば次のステップ（Ｓ３）に進
み、スロットル開度判定手段３１ｂによりスロットル開
度θが所定の基準値θ。（例えば３０〜４５’　）以」
二であるか否かを判定する。

ここでステップ（Ｓｌ）およびステップ（Ｓ３）の判定
結果の少なくとも一方がＹＥＳであれば、エンジン回転
数が高く、スロットル開度が大きいことから内燃機関は
中、高負荷運転時であると判断してステップ（Ｓ４）に
進み、電磁切換弁駆動手段３１ｄを介して電磁切換弁２
６のソレノイド２６ｂを非通電とする。

また前記ステップ（Ｓ３）の判定結果がＮＯの場合は、
エンジン回転数が低く、スロットル開度が小さいことか
ら内燃機関は低負荷運転時であるものと判断して次のス
テップ（Ｓ５）に進み、電磁切換弁駆動手段３１ｄを介
して電磁切換弁２６のソレノイド２６ｂを通電する。

一方、第１２図に示すようにコントロールユニット３１
は冷却水温センサ３６から冷却水温ＴＷを読込み（Ｓ６
）、次のステップ（Ｓ７）で冷却水温判定手段３ｔｅに
より冷却水温Ｔｗが所定の基準値１ｗ０以下であるか否
かを判定する。

そしてステップ（Ｓ７）における判定結果がＹＥＳであ
れば、冷却水温が低く内燃機関は冷態始動時であると判
断して次のステップ（Ｓ８）に進み、電磁伸縮式ストッ
プピン駆動手段３１ｅにより電磁伸縮式ストップビン３
０のソレノイド３０ｅを非通電とする。

また、前記ステップ（Ｓ７）における判定結果がＮ。

であれば、冷却水温が高く内燃機関は暖機完了後である
と判断してステップ（Ｓ９）に進み、電磁伸縮式ストッ
プピン駆動手段３１ｅにより電磁伸縮式ストップビン３
０のソレノイド３０ｅを通電する。

このようなコントロールユニット３１の制御により、内
燃機関の中、高負荷運転時においては、電磁切換弁２６
のプランジャ２６ｃが大気開放ポート２６ａを開くよう
になり、負圧アクチュエータ２３のダイヤフラム室２３
ｂには負圧通路２５を介して大気が導入され、作動ロッ
ド２３ａが下降して５ＣＶ２０はＳＣＶボディー１５内
で吸気マニホールド１６を全閉する。そのため吸気マニ
ホールド１Ｂからの混合気は、分岐する双方の吸気ポー
トｌｌａ、ｌｌｂを通って燃焼室５内に流入する。この
とき吸気ポートｌｌａから流入する混合気にはバイパス
側溝２４を通る壁面流が生じることから、燃焼室５内に
乱流が発生して燃焼が促進される。

また、アイドリング状態を含む内燃機関の低負荷運転時
においては、電磁切換弁２６のプランジャ２６ｃが大気
開放ポート２６ａを閉じて負圧通路２５を連通するよう
になり、負圧アクチュエータ２３のダイヤフラム室２３
ｂには吸気マニホールド１６内の大きな吸気性負圧が導
入され、作動ロッド２３ａが上昇して５ＣＶ２０はＳＣ
Ｖボディー１５内で吸気マニホールド１６を閉じる。そ
してこのとき内燃機関が暖機完丁状態であれば、電磁伸
縮式ストップビン３０はソレノイド３０ｅの通電により
プランジャビン３０ｂが収縮し、５ＣＶ２０は吸気マニ
ホールド１６を全閉する。そこで吸気マニホールド１６
からの混合気は、吸気通路の外周部に沿って旋回しつつ
バイパス側溝２４に流入し、一方の吸気ボー）　１１ａ
を通って燃焼室５内にその接線方向から流入することで
強いスワールを生成し、安定燃焼に寄与する。

さてここで、内燃機関が冷態始動時やその後の暖機運転
中であれば、コントロールユニット３［の制御により電
磁伸縮式ストップビン３０はソレノイド３０ｏが非通電
となり、プランジャビン３０ｂがスプリング３０ｄによ
り伸張して５ＣＶ２０の閉鎖位置を全閉位置より所定の
微小角度δだけ開いた位置に規制する。このため吸気マ
ニホールド１Ｂから５ＣＶ２０部分に到達する混合気は
、スワール生成用のバイパス側溝２４のほか若干開かれ
た吸気マニホールド１６をも通って燃焼室５内に流入す
るようになる。そこで混合気の霧化が不十分であって液
状燃料が多く含まれる場合であっても、５ＣＶ２０上流
側に燃料が滞留するのが防止される。また、５ＣＶ２０
が微小角度δだけ開いてその部分を通過する混合気の流
速が大きくなることから、混合気のミキシングが改善さ
れるのであり、失火を防止し、燃費を改善し、エミッシ
ョンを低減することができる。

なお、本実施例ではスロットル開度センサを用いてスロ
ットル開度から負荷判定を行うようにしているが、吸入
空気量センサや吸気管圧力センナを用いて吸入空気量あ
るいは吸気管圧力から負荷判定するようにしてもよく、
また燃料噴射量などを負荷データとして用いてもよい。

さらに、エンジン冷却水温に基づいてエンジン暖機判定
を行うようにしているが、潤滑油温あるいはエンジン温
度を用いるようにしてもよい。

℃発明の効果〕以上説明したとおり本発明によれば、内燃機関の低負荷
運転時にはコントロールユニットの制御により電磁切換
弁が負圧アクチュエータへの負圧通路を開く。そこで負
圧アクチュエータは吸気管負圧によりＳＣｖを閉動作さ
せて吸気マニホールドを全閉する。このため混合気はス
ツール生成用のバイパス側溝を通り一方の吸気ポートか
ら燃焼室内に流入してスワールを生成する。

このような低負荷運転時において、冷態始動時などであ
ればコントロールユニットの制御により電磁伸縮式スト
ップビンがＳＣＶの閉鎖位置を全閉位置より若干開いた
位置に規制する。そこで混合気はスワール生成用のバイ
パス側溝のばか若干開かれた吸気マニホールドをも通っ
て燃焼室内に流入するようになる。このためＳＣＶ上流
側への燃料滞留が防止されると共に、混合気のミキシン
グが改善されるのであり、失火を防止し、燃費を改善し
、エミッションを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例が適用される２吸気弁式水平
対向型４気筒内燃機関の吸気系を示す概略構成図、第２図は一実施例によるＳＣｖボディーの部分正面図、第３図は第１図のｍ−ｍ線断面図、第４図は一実施例による負圧アクチュエータの一部破断
した正面図、第５図は第１図のｖ−Ｖ線断面図、第６図は第５図のＶｌ−ＶＩ線断面図、第７図は第２図
の■−■線断面図、第８図は第３図に示す吸気通路の長手方向の各位置にお
ける断面形状を示す矢視図、第９図は一実施例による電磁伸縮式ストップビンの断面
図、第１０図は一実施例によるコントロールユニ・ントのブ
ロック図１第１１図、第１２図は一実施例の作用を説明するフロー
チャートである。ｌ・・・内燃機関本体、　　　２・・・クランクケース
、３・・・バンク、　　　　　　　４・・・シリンダヘ
ッド、５・・・燃焼室、　　　　　　６ａ、８ｂ・・・
吸気弁、７ａ、７ｂ・・・排気弁、　　　　８ａ、８ｂ
・・・吸気弁孔、９ａ、９ｂ・・・排気弁孔、　　　１
０・・・点火プラグ取付孔１１ａ、１ｌｂ−・・吸気ポ
ート、　１２ａ、１２ｂ−排気ポート、１３・・・吸気
系動弁機構、　　１４・・・排気系動弁機構、［５・・
・スワールコントロールノくルブボディー（ＳＣＶボデ
ィー）、 ■８・・・吸気マニホールド、　　１７・・・スロ・ン
トルノくバルブ、１８・・・インジェクタ、　　　１９
・・・吸気管、２０・・・スワールコントロールノ（ル
ブ（ＳＣｖ）２１・・・回転軸、　　　　　　２２・・
・リンク、２３・・・ダイヤフラム式の負圧アクチュエ
ータ、２３ａ・・・作動ロッド、　　　２３ｂ・・・ダ
イヤフラム室、２４・・・バイパス側溝、　　　２５・
・・負圧通路、２６・・・電磁切換弁、　　　　２６ａ
・・・大気開放ポート、２６ｂ・・・ソレノイド、　　
　　２６ｃ・・・プランジャ、２７・・・負圧タンク、
　　　　２８・・・チエツクバルブ、２９・・・ストッ
プねじ、８０・・・電磁伸縮式ストップビン、３０ａ・・・筒状ケース、　　　３０ｂ・・・プランジ
ャビン、３０ｃ・・・キャップ、　　　　　３０ｄ・・
・スプリング、３０ｅ・・・ソレノイド、３０ｒ・・・
ロックナツト、３１・・・コントロールユニット、３１ａ・・・エンジン回転数算出手段、３１ｂ・・・ス
ロットル開度判定手段、３１ｃ・・・冷却水温判定手段
、３１ｄ・・・電磁切換弁駆動手段、３１ｅ・・・電磁伸縮式ストップビン駆動手段、３１「
・・・エンジン回転数判定手段、３１ｇ・・・ゲート手
段、３２・・・クランクシャフト、　３３・・クランク角セ
ンサ、３４・・・スロットル開度センサ、３５・・・ウオークジャケット、３６・・・冷却水温セ
ンサ。２９第４図第６図第９図

Claims

【特許請求の範囲】混合気が通過する吸気マニホールドから各気筒へ分岐す
る２本の吸気ポートと、開閉制御装置の制御に応じて上
記吸気マニホールドを開閉するスワールコントロールバ
ルブと、このスワールコントロールバルブより上流側の
吸気マニホールドから上記一方の吸気ポートにかけて形
成したスワール生成用のバイパス側溝とを備えた内燃機
関の吸気装置であって、上記開閉制御装置は、吸気管負圧によりスワールコント
ロールバルブを閉動作させる負圧アクチュエータと、こ
の負圧アクチュエータへの負圧通路を開閉する電磁切換
弁と、上記スワールコントロールバルブの閉鎖位置を全
閉位置と全閉位置より若干開いた位置との二位置に選択
的に規制する電磁伸縮式ストップピンと、エンジン運転
状態検出センサからの信号に応じて上記電磁切換弁およ
び電磁伸縮式ストップピンの作動を制御するコントロー
ルユニットとを備え、上記コントロールユニットは、エンジンが低回転でかつ
低負荷運転時にのみ上記負圧通路を開くよう電磁切換弁
を作動制御すると共に、冷態始動時には上記スワールコ
ントロールバルブの閉鎖位置を全閉位置より若干開いた
位置に規制するよう電磁伸縮式ストップピンを作動制御
してなる内燃機関の吸気装置。