JPH0367018A

JPH0367018A - 可変スワール吸気装置

Info

Publication number: JPH0367018A
Application number: JP1203651A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Iwai; 岩井　友宏; Hiroya Akatsuka; 裕哉赤塚
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1991-03-22

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、直噴ディーゼル或いはガソリンエンジン等の
内燃機関の吸気装置に関し、特にドーム部を経て燃焼室
へ吸入される際のスワール状の空気の流れの強さを適正
に制御することができる吸気装置に関する。

〔従来技術〕

内ｔＰ！機関の吸気装置においては１機関の運転状態に
応して、スワール流を１ｉＩ節し、低速状態から高速状
態までの全域において燃焼の最適化を図る為、従来例え
ば実願昭６２−１９４７１０号に開示された吸気装置が
提案されている。この吸気装置は、第１２図、第１３図
に示すようにシリンダヘッド９３内部に燃焼室に連通ず
るドーム部９１と、該ドーム部９１の上部にヘリカル状
に連通ずる吸入ポート部９０とを形成し、前記ドーム部
９１と吸入ポート部９０の連通部の一側壁に隆起部９０
１を形成している。そして、前記隆起部９０１と反対側
に正スワール流側ｌが生じ、前記隆起部９０１側に逆ス
ワール流Ｓ２が生じるように構成したものである。そし
て、前記吸入ポート部９Ｏ内の空気流の流れを調節する
ための可動部材８を、前記吸入ポート部９０の前記隆起
部９０１側壁面から反対側壁面までの間で、可動部材８
の向きを変えずに直線状に移動可動に配設したものであ
る。

これにより内燃機関の運転状態に応じて、前記可動部材
８を前記隆起部９０１側から反隆起部側の間で位置調節
し、正スワール流Ｓ１と逆スワール流Ｓ２との割合を変
化させる。なお、上記可動部材８は、駆動装置８１に連
結したロッド８３により作動する。該駆動装置８１はイ
ンテークマニホールド９４内の圧力により作動させる０
図中の符号８５は導圧路、９２１は吸気バルブ９２のバ
ルブステムである。

上記吸気装置は、正スワール流Ｓ１と逆スワール流Ｓ２
との割合を任意に変えて、燃焼室内のスワール比を任意
に変えることができる点で優れている。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の吸気装置は可動部材とバルブ
ステムの間に隙間があるため、可動部材部分を通過する
ときは逆スワールを形成する側を通る吸入空気もドーム
部へ入る前に、上記隙間より正スワールを形成する側へ
一部流れ込む。そのため、低スワールを形成することは
困難であった。

即ち、第１４図に示すごとく、可変部材８を隆起部９０
１側（最大）から反隆起部側（０）に移動させたとき、
上記スワール比はほぼ直線的に変化する。しかし、その
変化の割合は少ない。またスワール比をゼロにすること
はできない。

上記スワール比は、始動時はゼロ、低速運転時には高く
、一方高速運転時には低いことが要求されるため、その
可変範囲は出来るだけ幅広いことが要求されている。

また、上記従来の吸気装置は、吸入ポート部内において
可動部材を平行移動させるものであるためその機構が複
雑となり２組付性が悪く　コスト高である。

本発明はかかる問題点に鑑み、広範囲のスワール比が得
られ、また組付性の良い、可変スワール吸気装置を提供
しようとするものである。

〔課題の解決手段〕

本発明は、シリンダヘッド内部に燃焼室に連通ずるドー
ム部と、該ドーム部の上部にヘリカル状に連通ずる吸入
ポート部とを有し、上記ドーム部内にはバルブステムを
配設してなる内燃機関の吸気装置において、上記吸入ポ
ート部内には、上記バルブステムを包囲すると共に吸入
ポート部の入口部に向かって延在させポートを左右に分
割するしきり板を設けて９正スワール流側の第１吸気通
路と逆スワール流側の第２吸気通路とに区画しまた上記
第１吸気通路と第２吸気通路における吸気量の割合を制
御するコントロールバルブを配設したことを特徴とする
可変スワール吸気装置にある。

本発明において最も注目すべきことは、吸入ポート部内
にバルブステムから延在させたしきり板を設け、これに
より吸入ポート部内を第１吸気通路と第２吸気通路とに
区画し、また両道路における吸気量の割合を制御するコ
ントロールバルブを配設したことである。

上記しきり板は、吸入ポート部内を空気流れ方向に沿っ
て第１吸気通路と第２吸気通路とに区画するもので、そ
の上下端は吸入ポート部の天井と底面に接触している。

該しきり仮は、シリンダヘッド形成時に、同時に鋳込ん
でおくことが好ましいまた。該しきり板は、その基部は吸気バルブのバルブス
テムを囲むように形成し、その先端部は吸入ポート部入
口部、つまりインテークマニホールドに向かって延伸し
ている。この先端部は吸入ポート部の途中にあっても（
第２図参照）、インテークマニホールドと吸入ポート部
との接合部近くにあっても良い（第１１図）、また、し
きり板の基部の外周は、ドーム部の内周に沿った形状と
することが好ましい（第２図）。

次に、上記コントロールバルブは、上記第１吸気通路及
び第２吸気通路の入口部分にそれぞれ設けること（第１
図）、いずれか一方の人口部分に設けること（第５図）
、上記しきり仮の先端部に上記いずれかの通路を開閉で
きるよう設けること（第８図）ができる。また、これら
コントロールバルブは第１吸気通路、第２吸気通路内に
設けこともできる。

更に、コントロールバルブは、吸入ポート部とインテー
クマニホールドとの間に筒状スペーサを設けて、その中
に配置することもできる（第１１図）。この場合は、コ
ントロールバルブの組付が一層容易である。

また、コントロールバルブの開閉制御は、内燃機関の回
転数、負荷、水温等に応じて作動させる。

その作動は、ステッピングモータなどのアクチュエータ
により行う。

〔作　用〕

本発明の吸気装置においては、コントロールバルブを制
御することによって、第１吸気通路と第２吸気通路とに
おける吸気量割合が変化する。そのため、第１吸気通路
からドーム部内に流入する空気によって形成される正ス
ワール流と、第２吸気通路からドーム部内に流入する空
気によって形成される逆スワール流との割合が変化する
。

例えば、第１吸気通路への流入空気量が多いと正スワー
ル流が逆スワール流より強いために、燃焼室におけるス
ワール比は大きくなる。そして。

第１吸気通路への流入空気量が少なくなるに従って正ス
ワール流が弱くなり、逆スワール流が強くなるため、燃
焼室のスワール比は低下していく。

そして、正スワール流と逆スワールとの強さが同じにな
ったときには１両スワールが相殺され。

燃焼室内にはスワール流（渦’ａ＞が生しない。つまり
、スワール比がゼロとなる。それ故、スワール比が広範
囲にわたり変化する。

また１本発明の吸気装置は、吸入ポート部内をしきり仮
によって２つの通路に区画したものであるから、その組
付性も良い。

〔効　果〕

したがって１本発明によれば、広範囲にわたってスワー
ル比を変化させることができ、また組付性の良い９可変
スワール吸気装置を提供することができる。

〔実施例〕

第１実施例本発明の実施例にかかる。可変スワール吸気装置につき
、第１図〜第４図を用いて説明する。

本例の吸気装置ｆｆ＋は、第１図〜第３図に示すごとく
、吸入ポート部９０内にしきり板１０を設けて第１気通
路１１と第２吸気通路１２とを形威し、また両道路１１
．１２の入口部にはそれぞれコントロールバルブ２１．
２２を設けてなる。

上記しきり板１０は、シリンダヘッド９３内に鋳込まれ
ており、その基部１０２はバルブステム９２１の周囲を
包囲し、先端部１０１は吸入ポート部の入口部へ延在し
ている。また、上記基部１０２の外形状は、ドーム部９
１の内形状とほぼ同じである。但し、基部１０２の下方
は切欠かれている。また、吸気バルブ９２のバルブステ
ム９２１は、該基部１０２に形成されたバルブガイド穴
１０３に対して摺動可能に嵌挿されている。

また、コントロールバルブ２１は、第１吸気通路１１の
入口部に設けた回動軸２１１に配設されている。一方、
コントロールバルブ２２は第２吸気通路１２の入口部に
設けた回動軸２２１に配設されている。そして１両回動
軸２１１．２２１は。

各コントロールバルブを開閉、制御するためのアクチュ
エータ（図示路）に連結しである。

次に１作用効果につき説明する。

まず、第２図に実線で示すごとくコントロールバルブ２
１が全開５コントロールバルブ２２が全開の状態にある
とき、内燃機関が起動されると５インテークマニホール
ド９４．第１吸気通路１１を経て吸入された空気は、そ
の殆どが正スワール流Ｓｌとなってドーム部９１内を下
降して燃焼室９５内に流入する。そのため、！！！、焼
室９５内におけるスワール比は最大となる。

一方、この状態でコントロールバルブ２２を徐々に開い
ていくと、ドーム部９１内には第２吸気通路１２からも
空気が流入し、逆スワール流Ｓ２が徐々に大きくなる。

そのため、前記正スワール流Ｓ１が、逆スワール流Ｓ２
によって打ち消され。

徐々に正スワール流Ｓ１が弱められ、スワール比が低下
していく。

次に、コントロールバルブ２２が全開となった後、今度
はコントロールバルブ２１を徐々に閉じていくと、逆ス
ワール流Ｓ２により正スワール流Ｓ１が更に弱められ遂
にはスワール比がゼロとなる。

第４図は、上記各コントロールバルブのバルブ開度（角
度）と、燃焼室内のスワール比との関係を示した線図で
ある。同図は、コントロールバルブ２１．２２が、それ
ぞれ角度９０＠から０°まで開閉できる状態にあり、角
度９０°が全開、角度０°が全閉であるとした場合につ
き示している。

なお、第１図の場合は、全開が９０°、全閉が約４５″
′である。

しかして、第４図において、コントロールバルブ２１が
全開（９０°）の状態において、コントロールバルブ２
２を徐々に開けていくと、スワール比は最大値（コント
ロールバルブ２２全閉）から徐々に低下する。そして１
両者とも全開状態となる付近ではスワール比は余り変化
しない。

そこで、今度はコントロールバルブ２２を全開（９０’
）としたままで、コントロールバルブ２１を徐々に閉じ
ていくと、スワール比は２．ｆ！ｌに低下し、コントロ
ールバルブ２１が全閉となる前にスワール比がゼロとな
る。これは、正スワール流Ｓ１が逆スワール流Ｓ２によ
って９弱められるからである。

以上より知られるごとく１本例の吸気装置によれば３幅
広い範囲のスワール比を得ることができまたスワール比
をゼロとすることもできる。そのため、内燃機関の運転
制御が容易となる。つまり従来は低スワール比が得られ
るように吸入ポート部、ドーム部を設計すると、高スワ
ール比が得られなくなり、またこれと反対に設計すると
その逆の状態が起こり１幅広いスワール比が得られなか
った。また、低スワール比が得られるため、内燃機関の
低温始動性が向上し、低塩始動時の白煙臭いも低減する
ことができる。

また９本例の吸気装置は、しきり板１０はシリンダヘッ
ドに鋳込んで形成したので、！ｌｌ付けが容易である。

第２実施例本例の吸気装置につき、第５図〜第７図を用いて説明す
る。

本例装置は、第２吸気通路１２の入口部のみに。

コントロールバルブ３を設けたものである０、その他は
、第１実施例と同様である。

上記コントロールバルブ３の回動軸３１は、アクチュエ
ータに連結しである。

該吸気装置における。バルブ開度とスワール比との関係
を、前記第４図と同様にして第７図に示した。同図より
知られるごとく、コントロールバルブ３の開度がゼロ（
全閉）から全開（９０°）に変えられるとスワール比は
最大値からゼロまで変化する。かかる変化は、第１吸気
通路１１よりドーム部９１に吸入される空気の正スワー
ル流Ｓ１が、逆スワール流Ｓ２によって弱められるため
である。

上記より知られるごとく９本例においても、第１実施例
と同様の効果が得られる。

第３実施例本例の吸気装置につき、第８図〜第１０図を用いて説明
する。

本例装置は、しきり板１０の先端部１．　Ｏｌに。

回動軸４１を設け、該回動軸４１にコントロールバルブ
４を設けたものである。該コントロールバルブ４におい
ては、第１吸気通路１１又は第２吸気通路１２のいずれ
かが全閉ないし全開状態にあるときには、一方は全開状
態のままに置かれる。

その他は第１実施例と同様である。

該吸気装置におけるバルブ開度とスワール比との関係を
前記第４図と同様にして、第１０図に示した。同図にお
いて、バルブ開度ゼロとは第１吸気通路１１側は全開で
、第２吸気通路１２側が全開の状態を示す、また、９０
°とは、コントロールバルブ４が第２吸気通路全閉状態
からしきり仮１０の延長線上まで回動されて、第１吸気
通路。

第２吸気通路とも全開の状態を示す。

しかして、第１０図より知られるごとく、コントロール
パルプ４が第２吸気通路側全閑のときスワール比が最大
を示し、徐々に開度が大きくなるに従ってスワールが低
下し、９０°付近では低下率が低い。そして、９０’よ
り大きくなって第１吸気通路側が閉しられ始めると、急
激にスワール比が低下し、ついにはスワール比ゼロとな
る。

上記より知られるごとく２本例においても第１実施例と
同様の効果が得られる。

第４実施例本例の吸気装置は、第１１図に示すごとく、吸入ポート
部９０とインテークマニホールド９４との間に筒状のス
ペーサ３６を設けたものである。

そして、スペーサ３６の中に回動軸３５１を設け。

第２実施例と同様に、第２吸気通路１２のみを開閉する
コントロールバルブ３５を設けである。

本例によれば、第２実施例と同様の作用効果を得ること
ができる。また１本例においては、コントロールバルブ
３５をスペーサ３６内に設けたので　コントロールバル
ブ３５の組付け、メンテナンスが容易で、コストも安い
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は第１実施例の吸気装置を示し第１図は
吸入ポート部の透視斜視図、第２図はその平面図、第３
図はその側面図、第４図はコントロールバルブの開度と
スワール比との関係図、第５図〜第７図は第２実施例の
吸気装置を示し、第５図は吸入ポート部の透視斜視図、
第６図はその平面図、第７図はコントロールバルブの開
度とスワール比との関係図、第８図〜第１０図は第３実
施例の吸気装置を示し、第８図は吸入ポート部の透視斜
視図、第９図はその平面図、第１Ｏ図はコントロールバ
ルブの開度とスワール比との関係図。第１１図は第４実施例の吸気装置の平面図、第１２図〜
第１４図は従来の吸気装置を示し、第１２図はその平面
図、第１３図は側面図、第１４図は可変部材のリフトａ
とスワール比との関係線図である。１８３．吸気装置１０、、、Ｌきり板。１１、　、　、第１吸気通路１２、、、第２吸気通路。２２．３．４、コントロールバルブ、吸入ポート部。、ドーム部１．バルブステム。、インテークマニホールド。Ｉ９０、。９１、　。９２１．９４、。Ｓｌ、。Ｓ２．。正スワール流。逆スワール流第１図出代願人株式会社豊田自動織機製作所埋入

Claims

【特許請求の範囲】シリンダヘッド内部に燃焼室に連通するドーム部と、該
ドーム部の上部にヘリカル状に連通する吸入ポート部と
を有し、上記ドーム部内にはバルブステムを配設してな
る内燃機関の吸気装置において、上記吸入ポート部内には、上記バルブステムを包囲する
と共に吸入ポート部の入口部に向かって延在させポート
を左右に分割するしきり板を設けて、正スワール流側の
第１吸気通路と逆スワール流側の第２吸気通路とに区画
し、また上記第１吸気通路と第２吸気通路における吸気量の
割合を制御するコントロールバルブを配設したことを特
徴とする可変スワール吸気装置。