JPH051646A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は内燃機関の吸気通路に吸気制御弁
と、燃料噴射弁へのアシストエア通路にアシストエア制
御弁を備えた吸気装置において、弁アクチュエータの搭
載性や低コストを向上させる吸気装置を提供することを
目的とする。 【構成】 吸気装置はスロットル弁８下流にあって機関
への吸入空気量を制御する吸気制御弁10と、吸気制御弁
10より吸気下流側に設けられた燃料噴射弁２と、スロッ
トル弁８より吸気上流側の吸気通路６と燃料噴射弁２と
を接続し燃料微粒化のためのアシストエアを導くエアア
シスト通路18と、アシストエア量をその開閉時間によっ
て制御するアシストエア制御弁19と、更に吸気制御弁10
とアシストエア制御弁19を一括して駆動するアクチュエ
ータ12を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸気装置に関
し、特に機関のポンピングロスを低減するため吸気通路
に吸入空気量を制御する吸気制御弁を設け、更に燃料噴
射弁にアシストエアを供給し、噴射弁からの燃料を微粒
化して燃焼改善するエアアシストシステムを備えた吸気
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関において、スロットル
弁と燃料噴射弁との間に、例えばクランク軸の回転によ
って吸気通路を開閉する吸気制御弁を設け、その開閉時
期を機関負荷などに応じて制御することにより機関への
吸入空気量を変化させ、以て機関のポンピングロスを低
減しようとした吸気装置が既に知られている。

【０００３】又、このような吸気装置を備えた内燃機関
において、燃焼を改善するため、スロットル弁と燃料噴
射弁の先端部の通路との間にアシストエア通路を設け、
この通路を介して導入されたアシストエアを、燃料噴射
弁から噴射される燃料に対して噴射することにより燃料
微粒化を促進しようとした機関も知られており、特に特
開昭61−132772号公報では、上記アシストエア通路にア
シストエア制御弁を設け、吸気制御弁をバイパスする空
気量を調整して、上記吸気装置によるポンピングロス低
減効果を確保しようとしたエンジンが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
エンジンは吸気通路に介装された吸気制御弁と、アシス
トエア通路に介装されたアシストエア制御弁とを夫々別
のアクチュエータで駆動する構造となっているため、１
気筒当たり２つのアクチュエータを要することとなり、
装置全体としてはアクチュエータ数が増し、その搭載性
やコスト面で問題があった。本発明はかかる従来装置の
問題店に鑑み、アクチュエータ搭載性やコストを改善す
る吸気装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明によれば、スロットル弁より吸気下流側の吸気通
路内に設けられ、機関への吸入空気量をその吸気通路へ
の開閉時間によって制御する吸気制御弁と、該吸気制御
弁を駆動する弁駆動手段と、上記吸気制御弁より吸気下
流側に設けられた燃料噴射弁と、上記スロットル弁より
吸気上流側の吸気通路と燃料噴射弁とを接続し上記燃料
噴射弁に燃料微粒化のためアシストエアを導くアシスト
エア通路と、該アシストエア通路内に設けられ燃料噴射
弁へのアシストエア量をその開閉時間によって制御する
アシストエア制御弁とを備える吸気装置であって、上記
アシストエア制御弁は、吸気制御弁の弁駆動手段によっ
て駆動されることを特徴とする内燃機関の吸気装置が提
供される。

【０００６】

【作用】アシストエア制御弁のアクチュエータとして、
吸気制御弁の弁駆動手段を兼用することでアクチュエー
タ数も従来の半分となり搭載性も向上する。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の一実施例としての吸気装置付きエ
ンジンの概略断面、図２はその吸気通路横断面を夫々示
しており、これらの図において１はエンジンのシリンダ
ヘッド、２はシリンダヘッド１に装着される燃料噴射
弁、３はこのシリンダヘッド１に接続されエンジンに吸
気を供給する吸気管である。

【０００８】燃料噴射弁２の先端は、シリンダヘッド１
に形成された吸気ポート４を開閉する吸気バルブ５を指
向して、シリンダヘッド内吸気通路６に開口して装着さ
れている。又、各気筒に対応して夫々設けられる吸気管
３（本図では１本しか示していない）は、その吸気上流
側において１つのサージタンク７に接続され、更にこの
サージタンク７の吸気上流側にはスロットル弁８を収納
するスロットルボデー９が接続される。

【０００９】本実施例によれば、以上のように構成され
るエンジンの吸気系において、サージタンク７より吸気
下流側に延びる各吸気管３の吸気通路６には、エンジン
内部への吸入空気量を制御する吸気制御弁10が設けられ
る。この吸気制御弁10は、図２に示すように吸気通路６
に略垂直に延びる弁軸11を中心としてその周りで揺動す
る、所謂バタフライ弁であって、吸気管３外部に設けら
れた弁駆動手段としての電磁ソレノイド等の揺動型アク
チュエータ12により駆動され、その揺動位置により吸気
通路６を開閉するものである。尚、揺動型アクチュエー
タ12の構造はマグネットとしての弁軸11の周りをコイル
13が取り囲む、所謂揺動型モータ構造であり、その作動
（揺動速度の制御等）は制御回路(ECU)14 によって制御
されるようになっている。

【００１０】ECU 14の入力側には、このアクチュエータ
12の回転数を計算するための回転角センサ15からの回転
信号の他、更にエンジンのディストリビュータに設けら
れたクランク角センサ（図示せず）からのエンジン回転
信号Ｎe や、サージタンク７に設けられた温度センサ16
からの吸気温度を示す信号Ｔi 、更にスロットル弁８に
設けられたスロットル開度センサ17からのスロットル開
度信号Ｔh 、吸入空気量を検出するエアフロメータ（図
示せず）からの出力信号Ｑなど、普通、内燃機関のＥＣ
Ｕに入力される通常の信号が入力される。

【００１１】ECU 14はこれらエンジンの運転条件を現す
各エンジン特性データを取り込み、所定の演算をしてエ
ンジン運転を制御する各機構に各制御信号を出力する
が、本図では本吸気装置に関連するアクチュエータ12に
ついてのみ示すことにする。

【００１２】本実施例によれば、以上の構成に加え、ス
ロットル弁８より吸気上流側の吸気通路６には、これよ
り吸気の一部を取り込み、前述の燃料噴射弁２に燃料微
粒化のためのアシストエアを導くアシストエア通路18が
接続される。このアシストエア通路18は各燃料噴射弁６
にアシストエアを分配するべく、その途中より分岐して
各燃料噴射弁６に接続され、分岐されたアシストエア通
路部分内には、この通路を開閉して燃料噴射弁６へのア
シストエア供給を断続的に行うアシストエア制御弁19が
設けられる。

【００１３】このアシストエア制御弁19は先の吸気制御
弁10同様、アシストエア通路18内で揺動する開閉バタフ
ライ弁として構成され、その弁体20は吸気管壁を貫通し
て延びる吸気制御弁10の弁軸11に接続され、アクチュエ
ータ12によって駆動される。

【００１４】以上のように本実施例ではエアアシストシ
ステムのアシストエア制御弁19の弁駆動手段として、吸
気制御弁10のアクチュエータ12を兼用する形をとるた
め、必然的に吸気制御弁10による吸気通路６の開弁期間
と、アシストエア制御弁19によるアシストエア通路18の
開弁期間とはほぼ等しくなる。

【００１５】図３は４気筒で構成された内燃機関の各気
筒吸気時期に対する上記吸気制御弁10及びアシストエア
制御弁19の開弁時期設定例を示したものである。この図
から明らかなように、通常、吸気制御弁10は吸気バルブ
５の開弁前に開弁を開始するように設定される。これは
吸気行程開始前に予め吸気ポート圧力をほぼ大気圧にし
ておき、吸気行程初期のポート、気筒圧力を大気圧とす
ることによってポンピング損失の低減を図ろうとしたも
のである。

【００１６】又、前述したように吸気制御弁10とアシス
トエア制御弁19はアクチュエータ12によって駆動されて
おり、本実施例では図示するように、吸気制御弁10の開
弁時期に同期してアシストエア制御弁19が開弁するよう
になっており、燃料噴射弁２もほぼこれに同期して燃料
噴射する。

【００１７】図４は機関負荷に対して設定される吸気制
御弁10の閉弁時期特性とこれに対応するサージタンク７
内の圧力特性の関係を示したものであって、図中、実線
はポンピング損失を最も低減できる理想ライン、点線は
上述したエアアシストシステムを備えない吸気制御弁の
みの吸気装置においてトルク変動をドライバビリティ許
容値内に制御した内燃機関の場合、１点鎖線は上記吸気
制御弁にアシストエア制御弁付きアシストエアシステム
を備え、出来るだけ噴射される燃料を微粒化させて燃焼
を改善しようとした本発明の吸気装置の場合を示してい
る。

【００１８】一般に、吸気制御弁のみの従来装置におい
ては、燃焼の悪化に伴ってトルク変動が大きくなる傾向
にあるため、トルク変動が許容値を越えないように、低
負荷時においても吸気制御弁の閉弁時期を吸気行程のほ
ぼ中期に設定して吸気期間が長くなるようにしている。
しかしながら、この場合には図中、点線で示すように、
ポンピングロス損失を最小とする理想ラインからはかけ
離れたものとなり、燃費が悪化することになる。

【００１９】これに対して吸気制御弁とエアアシストシ
ステムを備えた吸気装置においては、エアアシストによ
る燃料の微粒化によって燃焼が改善されるため、トルク
変動が許容値を越えるようなことはなくドライバビリテ
ィも向上する。しかしながら、このような吸気装置にあ
って、仮に燃料噴射弁へのアシストエア通路にアシスト
エア制御弁を備えない場合には、図示するように低負荷
時における吸気制御弁閉弁時期を吸気上死点直後にして
必要以上の空気が吸入されないようにしても、吸気制御
弁閉弁後もエアアシスト通路を介して空気が吸入される
ために、吸気制御弁による吸気時期制御の意味がなくな
り、充分なポンピングロス低減効果を得ることができな
い。

【００２０】これに対して、本実施例によれば、アシス
トエア制御弁をアシストエア通路に装着し、その開弁時
期を吸気制御弁の開弁時期と同期させ、同時に燃焼噴射
するようにしたため、エアアシストシステムによる燃料
微粒化作用に加え、低負荷において、吸気行程初期に吸
気制御弁が閉じられる時、同時にアシストエア制御弁も
閉じられ、アシストエア通路を介する空気供給も停止さ
れるため、吸気時期制御に伴うポンピングロス低減効果
も充分確保することができるのである（図４、１点鎖線
参照）。

【００２１】即ち、本実施例では１つのアクチュエータ
でアシストエア制御弁と吸気制御弁を同時に駆動するよ
うにしたため、吸気制御弁のみの吸気装置と同一のアク
チュエータ数と制御方法で燃焼改善に有効な燃料微粒化
効果を得ることができ、アシストエア制御弁駆動用とし
て吸気制御弁のアクチュエータとは別のアクチュエータ
を設けた吸気装置よりも製造コストを低くすることがで
き、また装置としての搭載性も格段に向上することがで
きる。

【００２２】加えて本実施例では１アクチュエータの兼
用に不随した効果として、２つの制御弁の開弁時期を同
期することができるため、低負荷時の吸入空気量を必要
以上に増やさず、従って充分なポンピングロス低減、燃
費向上効果が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、吸
気制御弁の弁駆動手段でアシストエア制御弁をも駆動す
るようにしたため、双方の弁を夫々の弁駆動手段で駆動
するようにした従来の吸気装置に比べて弁駆動手段の必
要数を少なくすることができ、搭載性を向上し、コスト
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸気装置の構造を示す機関断面図であ
る。

【図２】図１に示す吸気装置の吸気通路に沿った横断面
図である。

【図３】本実施例の吸気装置によって設定し得る吸気弁
の開弁期間と吸気制御弁、アシストエア制御弁の開弁期
間との関係を示すタイミング図である。

【図４】負荷に応じて設定される吸気制御弁の閉弁時期
とその際のサージタンク圧力を示す図である。

【符号の説明】

２…燃料噴射弁 ６…吸気通路 ８…スロットル弁 10…吸気制御弁 12…アクチュエータ 18…アシストエア通路 19…アシストエア制御弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 スロットル弁より吸気下流側の吸気通路
   内に設けられ、機関への吸入空気量をその吸気通路への
   開閉時間によって制御する吸気制御弁と、該吸気制御弁
   を駆動する弁駆動手段と、上記吸気制御弁より吸気下流
   側に設けられた燃料噴射弁と、上記スロットル弁より吸
   気上流側の吸気通路と燃料噴射弁とを接続し上記燃料噴
   射弁に燃料微粒化のためアシストエアを導くエアアシス
   ト通路と、該エアアシスト通路内に設けられ燃料噴射弁
   へのアシストエア量をその開閉時間によって制御するア
   シストエア制御弁とを備える吸気装置であって、上記ア
   シストエア制御弁は、吸気制御弁の弁駆動手段によって
   駆動されることを特徴とする内燃機関の吸気装置。