JPH0343447B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の吸気制御方法に係り、特
に可変吸気スワール方式の吸気ポート構造を有す
る内燃機関の吸気制御方法に係る。

内燃機関に用いられる可変吸気スワール方式の
吸気ポート構造の一つとして、燃焼室への開口端
の周りに旋回したヘリカル通路と前記開口端に直
線状に通ずるストレート通路とを有し、前記スト
レート通路の途中に該ストレート通路を開閉する
吸気制御弁が設けられた吸気ポート構造が本願出
願人と同一の出願人により特願昭56−51149号及
び特願昭56−120634号に於て提案されている。

この吸気ポート構造を備えた内燃機関に於て
は、吸気制御弁によりストレート通路が閉じられ
ている時には吸気（混合気）の全てがヘリカル通
路を流れて燃焼室内へ流入することにより燃焼室
内に強力な吸気スワールが生じ、これにより見掛
け上の火炎速度が速まり、希薄混合気による運転
が可能になり、これに対し吸気制御弁によりスト
レート通路が開かれている時には吸気がヘリカル
通路に加えてストレート通路を流れて燃焼室内に
流入することにより燃焼室内に強力な吸気スワー
ルが生じなくなるが、吸気ポートの吸気流に対す
る流れ抵抗が低下し、充填効率が低下することが
回避される。上述の如き吸気ポート構造はこれを
有効に利用するために、即ち機関の出力を低下す
ることなく低乃至中負荷運転時の燃焼を改善する
ために、内燃機関が低乃至中負荷にて運転されて
いる時には吸気制御弁によりストレート通路を閉
じ、内燃機関が高負荷にて運転されている時には
吸気制御弁を開弁してストレート通路を開くと云
う制御を行う制御装置と組合せて用いられる。

ところで、ガソリン機関の如く液体燃料を使用
する内燃機関に於ては、機関冷間時には高負荷運
転域に於ても充填効率の確保よりむしろ燃料の霧
化の促進等による燃焼性の向上が重要な課題であ
る。

本発明は内燃機関の暖機度を考慮して吸気制御
弁の開閉を行い、これにより機関冷間時の燃焼性
の改善を図つた吸気制御方法を提供することを目
的としている。

かかる目的は、本発明によれば、上述の如き吸
気ポート構造を有する内燃機関の吸気制御方法に
して、内燃機関の暖機度が所定値以下の時には前
記吸気制御弁を常に全閉にし、前記暖機度が所定
値以上の時には前記吸気制御弁の開度を内燃機関
の負荷に応じて制御する如き吸気制御方法によつ
て達成される。

かかる制御方法に於ては、内燃機関の暖機度の
が所定値以下、即ち機関冷間時には吸気制御弁が
常に閉じており、内燃機関の全運転域に亙つて混
合気の全てがヘリカル通路を流れて燃焼室へ流入
し、強力な吸気スワールが生じることにより機関
冷間時の運転性が改善され、また点火プラグの燻
りが生じにくくなる。

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。

まず第１図乃至第７図を参照して本発明による
吸気制御方法の実施に使用する吸気ポート構造の
一実施例を説明する。第１図乃至第７図に於て、
１は内燃機関のシリンダヘツドを示しており、該
シリンダヘツドは燃焼室２へ空気と燃料との混合
気を導く吸気ポート３を有している。吸気ポート
３はその一端にてシリンダヘツド１の側壁部に開
口し、他端にてシリンダヘツド１の下底壁より燃
焼室２へ開口している。ここで吸気ポート３の前
記一端を入口開口端４と称し、また他端を出口開
口端５と称する。入口開口端４は図示されていな
い吸気マニホールドに接続され、出口開口端５は
該開口端に取付けられた円環状の弁座部材６と吸
気弁７とにより選択的に開閉されるようになつて
いる。

吸気ポート３は入口開口端４より出口開口端５
へ向かうに従いその出口開口端５の側へ傾斜し、
出口開口端５の近くにて大きく折曲してこれに通
じている。出口開口端５に対向するポート内壁部
（ポート天井壁部）にはガイドベーン１０が膨出
形成されている。このガイドベーンの膨出量はそ
の入口開口端４の側より出口開口端５へ向かうに
従い次第に多くなつており、出口開口端５の中心
軸線に対応する部分にてその膨出量が最大になつ
ている。この最大膨出部分には吸気弁７のステム
８が貫通しており、またこの部分には弁リテーナ
９が装着されている。ガイドベーン１０はその一
側部に吸気ポート３の延在方向に対し入口開口端
４より出口開口端５へ向かうに従い吸気ポート３
の外側へ向けて傾斜した傾斜壁部１１を有し、ま
た他側部に吸気ポート３の延在方向に対し平行な
直線壁部１２を有している。このガイドベーン１
０により吸気ポートはその断面の一部、即ち図に
て上部空間領域が傾斜壁部１１により一側を郭定
されて出口開口端５の周りに旋回したヘリカル通
路１３と直線壁部１２により一側を郭定されて出
口開口端５に直線状に通ずるストレート通路１４
とに区分されている。

シリンダヘツド１には吸気制御弁組立体１５が
取付けられている。吸気制御弁組立体１５は、シ
リンダヘツド１にねじ結合された弁ケース１６
と、該弁ケースに回転可能に支持されストレート
通路１４の途中を横切つて延在する板状の弁要素
１７と、弁要素１７の弁軸１８に取付けられた駆
動レバー１９とを含んでいる。弁要素１７は図示
されている如き開度位置にあるときストレート通
路１４を全開とし、この開度位置よりほぼ90度回
動された位置にあるときストレート通路１４を全
閉にする。

ストレート通路１４が全閉状態にあるときには
混合気の実質的に全てがヘリカル通路１３を流れ
て出口開口端５より燃焼室２内に吸入されること
により燃料の霧化が促進され、また燃焼室２内に
強力な吸気スワールが生じる。このときにはその
吸気スワールに乗つて火炎が伝播することにより
見掛け上の火炎速度が速まり、燃焼速度が速くな
る。

弁要素１７が開弁し、ストレート通路１４が開
いているときにはその開度に応じて混合気の一部
がストレート通路１４を流れて出口開口端５より
燃焼室２内へ流入するようになり、これによりヘ
リカル通路１３を流れる混合気のヘリカル流が減
少し、また減衰され、これに応じて燃焼室２内に
生じる吸気スワールが減少し、またこれと同時に
吸気ポート３の吸気流れに対する流れ抵抗が低下
する。

本発明方法は弁要素１７の開閉制御に関するも
のであり、本発明方法の実施に使用する装置の一
つの実施例が第８図に示されている。尚、第８図
に於て、３０は吸気マニホールドを、３１は排気
ポートを、３２は排気弁を、３３は排気マニホー
ルドを各々示している。

吸気制御弁組立体１５の駆動レバー１９はダイ
ヤフラム装置２０のロツド２１に駆動連結され、
該ダイヤフラム装置により回動駆動されるように
なつている。ダイヤフラム装置２０はダイヤフラ
ム２２を有し、そのダイヤフラム室２３に所定値
以上の負圧が導入されていない時には圧縮コイル
ばね２４のばね力によりダイヤフラム２２が図に
て下方へ付勢されることにより弁要素１７を図示
されている如き全開位置にもたらし、これに対し
ダイヤフラム室２３に所定値以上の負圧が導入さ
れている時にはダイヤフラム２２が圧縮コイルば
ね２４のばね力に抗して図にて上方へ移動するこ
とにより弁要素１７を全閉位置にもたらすように
なつている。

ダイヤフラム室２３のポート２５は導管２６を
経て電磁切換弁２７のポートａに接続されてい
る。電磁切換弁２７はポートａ以外に負圧ポート
ｂと大気ポートｃとを有しており、通電時にはポ
ートａを負圧ポートｂに接続し、非通電時にはポ
ートａを大気ポートｃに接続するようになつてい
る。負圧ポートｂは導管２８を経て負圧タンク２
９に接続されている。負圧タンク２９は導管３
５、逆止弁３６、導管３７を経て吸気管負圧取出
ポート３４に接続され、吸気管負圧を蓄えるよう
になつている。

電磁切換弁２７の通電制御は制御装置４０によ
り行われる。制御装置４０はマイクロコンピユー
タを含む電気式のものであり、回転数センサ４１
により検出される機関回転数と吸気管負圧センサ
４２により検出される吸気管負圧と水温センサ４
３により検出される機関冷却水温度とに応じて電
磁切換弁２７に対する通電を制御するようになつ
ている。即ち、制御装置４０は水温センサ４３に
より検出される機関冷却水温度が所定値、例えば
50゜以下の時には内燃機関の運転状態に拘らず常
に電磁制御弁２７に通電を行い、これに対し前記
機関冷却水温度が前記所定値以上の時には回転数
センサ４１により検出される機関回転数と吸気管
負圧センサ４２により検出される吸気管負圧セン
サ４２により検出される吸気管負圧とによつて一
行程当りの吸入空気量を算出し、その吸入空気量
が所定値以下である時には電磁切換弁２７に通電
を行い、前記吸入空気量が前記所定値以上である
時には電磁切換弁２７に対する通電を停止するよ
うになつている。

従つて、機関冷却水温度が所定値以下である時
には機関の運転状態に拘らずダイヤフラム室２３
に常に負圧が供給され、弁要素１７が全閉位置に
位置し、ストレート通路１４が閉じられる。この
ため機関冷間時には内燃機関の全運転域に亙つて
混合気の全てがヘリカル通路１３を流れて燃焼室
２に内に流入し、これにより燃焼室内に常に強力
な吸気スワールが存在するようになり、機関冷間
時の運転性が改善される。

機関冷却水温度が所定値以上の時には吸入空気
量が所定値以上になると、ダイヤフラム室２３に
大気圧が導入され、弁要素１７が全開位置に位置
し、ストレート通路１４が開かれるようになる。
この時にはヘリカル通路１３に加えてストレート
通路１４を混合気が流れることにより吸気ポート
が吸気流に対し与える流れ抵抗が低下し、充填効
率（体積効率）の低下が防止される。

尚、機関回転数が所定値、例えば2000rpm以上
の時には機関の体積効率の低下を防止するために
機関冷間時であつても弁要素１７が開かれても良
い。

また、上述した実施例に於ては、機関回転数と
吸気管負圧とによつて内燃機関の一行程当りの吸
入空気量を算出したが、これは機関回転数とスロ
ツトル開度とにより、また機関回転数とエアフロ
メータの如き吸入空気量センサにより検出される
吸入空気量とにより算出されても良く、またこれ
はベンチユリ負圧、排気ガス圧力などより検出さ
れても良い。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はこれに限られるもので
はなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能
であることは当業者にとつて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸気制御方法を適用する
吸気ポート構造の一つの実施例を示す縦断面図、
第２図乃至第７図は各々第１図の線−〜〜
に沿う断面図、第８図は本発明による吸気制御
方法の実施に使用する装置の実施例を示す概略構
成図である。 １……シリンダヘツド、２……燃焼室、３……
吸気ポート、４……入口開口端、５……出口開口
端、６……弁座部材、７……吸気弁、８……弁ス
テム、９……弁リテーナ、１０……ガイドベー
ン、１１……傾斜壁部、１２……直線壁部、１３
……ヘリカル通路、１４……ストレート通路、１
５……吸気制御弁組立体、１６……弁ケース、１
７……弁要素、１８……弁軸、１９……駆動レバ
ー、２０……ダイヤフラム装置、２１……ロツ
ド、２２……ダイヤフラム、２３……ダイヤフラ
ム室、２４……圧縮コイルばね、２５……ポー
ト、２６……導管、２７……電磁切換弁、２８…
…導管、２９……負圧タンク、３０……吸気マニ
ホールド、３１……排気ポート、３２……排気
弁、３３……排気マニホールド、３４……吸気管
負圧取出ポート、３５……導管、３６……逆止
弁、３７……導管、４０……制御装置、４１……
回転数センサ、４２……吸気管負圧センサ、４３
……水温センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼室への開口端の周りに旋回したヘリカル
   通路と前記開口端に直線状に通ずるストレート通
   路とを有し、前記ストレート通路の途中に該スト
   レート通路を開閉する吸気制御弁が設けられてい
   る如き吸気ポート構造を有する内燃機関の吸気制
   御方法にして、内燃機関の暖機度が所定値以下の
   時には前記吸気制御弁を常に全閉にし、前記暖機
   度が所定値以上の時には前記吸気絞り制御弁の開
   度を内燃機関の負荷に応じて制御することを特徴
   とする吸気制御方法。