JPH05321677A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気の流速を高めるとともに方向性を持たせ
ることにより縦スワールを確実に発生させることがで
き、かつ高速回転時等における吸気抵抗の増大の問題も
回避できるエンジンの吸気制御装置を提供する。 【構成】 低吸入空気量時に吸気通路１７の底壁１７ｄ
側部分を絞り込むことにより吸入空気を吸気通路１７の
天壁１７ｂ側に偏らせて流す吸気制御弁２１を上記底壁
１７ｄに、吸気通路１７内に突出する全閉位置と底壁１
７ｄ内に没入する全開位置との間で回動可能に配設す
る。また上記吸気通路１７の上記吸気制御弁２０より下
流側部分を天壁側通路Ａと底壁側通路Ｂとに区分けする
仕切板２０を配設する。そして上記仕切板２０の下流側
部分を、上記天壁側通路Ａの通路面積が下流側ほど狭小
となる略Ｖ字状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気通路面積を吸気制
御弁によって制御するようにしたエンジンの吸気制御装
置に関し、特に吸入空気量が少ない状態での燃焼安定性
を向上して特に低中速・低負荷域運転域での燃費率を向
上できるようにした吸気制御弁，吸気通路の構造の改善
に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの燃費の向上を図るには、吸気
量が少ない運転域でも流速を高めることにより燃焼室内
に縦スワールを発生させ、希薄空燃比での燃焼を安定化
させることが効果的であることが知られている。このよ
うな縦スワールを発生できる吸気制御装置として、従
来、例えば特公昭59-5767 号公報に記載されているよう
に、吸気通路の吸気弁開口近傍に制御板を起伏可能に配
置し、低速回転又は低負荷運転時には上記制御板を起立
させて吸気通路面積を絞り込むようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の吸
気制御装置では、低速回転時等に制御板の下流側に空間
が生じ、ここに吸気流が巻き込まれて乱れが生じるの
で、期待通りの縦スワールが得難いという問題がある。
また全開時においても制御板が吸気通路内に残留してい
ることからこれが高速回転時等に吸気抵抗となる問題も
ある。

【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、吸気流の乱れを防止して縦スワールを確実
に発生させることができ、かつ高速回転時等における吸
気抵抗の増大の問題も回避できるエンジンの吸気制御装
置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、低吸
入空気量時に吸気通路の底壁側部分を絞り込むことによ
り吸入空気を吸気通路の天壁側に偏らせて流す吸気制御
弁を上記底壁に、吸気通路内に突出する全閉位置と底壁
内に没入する全開位置との間で回動可能に配設し、上記
吸気通路の上記吸気制御弁より下流側部分を天壁側通路
と底壁側通路とに区分けする仕切板を配設し、上記天壁
側通路の下流端部における断面積を上流端部における断
面積より狭く設定したことを特徴とするエンジンの吸気
制御装置である。

【０００６】また請求項２の発明は、上記吸気通路の横
断面形状を略逆三角形とし、上記仕切板の上流端部を上
記三角形の底辺近傍に、かつ該底辺と略平行に位置させ
たことを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明に係るエンジンの吸気制御装置によれ
ば、吸入空気量が少ない時は、吸気制御弁が吸気通路の
底壁側部分を絞り込み、また仕切板が吸気制御弁より下
流側を天壁側通路と底壁側通路に区分けしているので、
吸入された空気は、天壁側に偏って高い流速で流れる。
しかも上記仕切板は上記天壁側通路の下流側部分を絞り
込んでいるので、この点からさらに流速が上昇する。こ
れにより気筒内に流入する吸気流は、気筒軸方向に流れ
る縦向きの方向性が与えられ、その結果縦スワールが発
生して希薄燃焼が安定して行われる。

【０００８】また高吸入空気量時には吸気制御弁は底壁
内に没入する全開位置に回動し、これにより吸気通路内
に吸気制御弁が残留することはなく、吸気抵抗の増大を
回避できる。

【０００９】また請求項２の発明によれば、吸気通路の
断面形状を略逆三角形としたので、同一通路面積の場
合、天壁側の面積がより大きくなっている。そして上記
仕切板の上流端部を上記三角形の底辺近傍に、つまり断
面積の最も大きい部分に位置させている。吸気制御弁を
全閉位置から開方向に一定角度だけ回動させた場合の通
路面積の増加量を、円形断面の吸気通路を備えた従来構
造に比較して大きくすることができ、そのため、急加速
時等において吸気通路面積を急激に増大させることがで
き、その結果、吸気制御弁，及び仕切板の配設に起因す
る空気量の供給遅れの問題を回避できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図５は本発明の第１実施例による
エンジンの吸気制御装置を説明するための図であり、図
１は該実施例装置を備えたエンジンの断面側面図、図２
は吸気制御弁回りの要部断面側面図、図３は図２のIII-
III 線断面図、図４は仕切り板回りの斜視図、図５は図
２のV-V 線断面図である。

【００１１】図において、１は水冷式４サイクル４バル
ブエンジンであり、これはクランクケース２上にシリン
ダブロック３，シリンダヘッド４を積層してヘッドボル
トで締結し、該シリンダヘッド４のヘッドカバー側合面
４ｉにヘッドカバー５を装着した構造のものである。上
記シリンダブロック３に形成されたシリンダボア３ａ内
にはピストン７が摺動自在に挿入されており、該ピスト
ン７はコンロッド８でクランク軸（図示せず）に連結さ
れている。

【００１２】上記シリンダヘッド４のシリンダブロック
側合面４ａには燃焼室を構成する燃焼凹部４ｂが凹設さ
れている。この燃焼凹部４ｂには吸気弁開口４ｃ，排気
弁開口４ｄがそれぞれ２つずつ開口している。この各排
気弁開口４ｄには排気弁１０のバルブヘッド１０ａが、
吸気弁開口４ｃには吸気弁１１のバルブヘッド１１ａが
それぞれ各開口を開閉可能に配置されている。この排
気，吸気弁１０，１１のバルブステム１０ｂ，１１ｂは
カム軸方向に見て所定の挟み角をなすように斜め上方に
延びており、その上端には排気，吸気リフタ１２，１３
がそれぞれ装着されている。また該各リフタ１２，１３
上には、これを押圧駆動する排気，吸気カム軸１４，１
５が気筒軸と直角方向に向けて、かつ互いに平行に配設
されている。なお、９は点火プラグである。

【００１３】上記２つの排気弁開口４ｄ，４ｄは二股状
の排気通路１６でシリンダヘッド４の前壁４ｆ側に導出
されており、また上記２つの吸気弁開口４ｃ，４ｃは二
股状の吸気通路１７によりシリンダヘッド４の後壁４ｇ
側に導出されている。この吸気通路１７は、横断面形状
が略逆三角形（底辺が天壁１７ｂ側に位置している）を
なしており（図５参照）、従って通路面積は、円形断面
の吸気通路に比較して天壁１７ｂ側により偏っている。
また上記吸気通路１７は、カム軸方向に見ると（図１，
図２参照）、上記吸気弁開口４ｃからシリンダ後壁４ｇ
側に円弧状に屈曲した後、略直線状に延びている。そし
て上記各吸気通路１７が１つに合流した壁面開口１７ａ
にキャブジョイント１８を介して気化器１９が接続され
ている。この気化器１９はスロットル操作によって開閉
するバタフライ式スロットルバルブ１９ａと、エンジン
の吸気負圧で自動的に開閉するピストンバルブ１９ｂと
を有する自動可変ベンチュリ式のものである。

【００１４】上記各吸気通路１７の吸気弁開口近傍の屈
曲部には、弁穴１７ｃがカム軸方向に貫通形成されてい
る。この弁穴１７ｃは、その軸線が該吸気通路１７の底
壁１７ｄの表面付近に位置し、吸気通路１７内部分は略
半円状に形成されており、隣接する２つの気筒用吸気通
路１７，１７を連通している。この弁穴１７ｃ内には、
各吸気通路１７の通路断面積を変化させるための吸気制
御弁２１が回動自在に挿入配設されている。この吸気制
御弁２１は、丸棒の一部を吸気通路１７の下部内面と連
続面をなすよう切り欠くことにより各吸気通路１７を開
閉する弁部２１ａを形成してなるものであり、上記弁部
２１ａが弁穴１７ｃ内に没入して吸気通路内面と面一と
なる全開位置と、上記弁部２１ａが底壁１７ｄ面から略
垂直に起立して吸気通路１７を略１／２に絞り込む全閉
位置との間で回動可能となっている。この場合、上記弁
部２１ａの外周面が上流側に位置するように回動する。

【００１５】上記吸気制御弁２１の外端部には制御プー
リ２２ａが固着されており、この制御プーリ２２ａは制
御モータ２２ｂに固着された駆動プーリ２２ｃにケーブ
ル２２ｄで連結されている。上記制御モータ２２ｂはＥ
ＣＵ（制御装置）２３によってその回転が制御される。
このＥＣＵ２３は、スロットル開度センサ２４によるス
ロットルバルブの開度信号ａ、及びエンジン回転数セン
サ２５によるエンジン回転速度信号ｂが入力され、上記
吸気制御弁２１を、低中速・低負荷運転域のように吸入
空気量が少ない場合ほど上記全閉位置側に、高速・高負
荷運転域のように吸入空気量が多い場合ほど上記全開位
置側に回動させる制御信号Ｓを上記制御モータ２２ｂに
出力する。

【００１６】そして上記各吸気通路１７側の吸気制御弁
２１より下流側には仕切板２０が配設されている。この
仕切板２０は平坦状の上流部２０ａと、これに連続して
形成された略Ｖ字状の下流部２０ｃと、該下流部２０ｃ
の下流端に固着された環状の保持リング２０ｂとで構成
されており、該保持リング２０ｂが上記吸気弁開口４ｃ
に圧入装着されたバルブシートによって挟持固定されて
いる。

【００１７】上記上流部２０ａの上流端は上記略逆三角
形をなす吸気通路１７の底辺部（天壁）近傍に該底辺部
と略平行に位置しており、かつ該底辺部と略同じ幅を有
している。この上流部２０ａの上流端は、全閉位置に位
置する吸気制御弁２１の弁部２１ａの上縁に当接し、こ
れと連続面をするようになっている。これにより上記仕
切板２０は吸気通路１７の制御弁２１より下流側部分を
天壁通路Ａと底壁通路Ｂとに区分けしている。ここで、
上記仕切板２０が下流側ほど狭角のＶ字状に変化してい
るので、上記吸気通路１７の天壁側通路面積は下流側ほ
ど狭くなっている。なお、上記下流部２０ｃはＶ字状を
なすことにより、吸気バルブ１１のバルブステム１１ｂ
との干渉を回避している。

【００１８】次に本実施例の作用効果について説明す
る。低中速・低負荷時のような吸入空気量の少ない運転
域では、ＥＣＵ２３からの制御信号Ｓによって制御モー
タ２２ｂが吸気制御弁２１を図１，図２に示す全閉位置
に回動させる。すると吸気制御弁２１の弁部２１ａが吸
気通路１７の底壁１７ｄ側を絞り込み、これにより吸気
は仕切板２０によって区分けされた天壁側通路Ａに偏っ
て、かつ下流側ほど絞られながら流れ、気筒内に吸気弁
開口４ｃから流入する。その結果、吸気量が少ない場合
でも充分な流速が得られるとともに流れに方向性が得ら
れ、カム軸方向に見ると気筒軸に沿って縦方向に流れる
縦スワールが発生する（図１の矢印参照）。

【００１９】このように本実施例では、吸気を吸気通路
１７の天壁側に偏らせて流す吸気制御弁２１を設け、さ
らに吸気通路１７を天壁側通路Ａと底壁側通路Ｂとに区
分けするとともに天壁側通路Ａの通路面積を下流側ほど
絞り込む仕切板２０を設けたので、吸気量が少ない場合
において、吸気を気筒軸方向に沿う方向に方向性をもっ
て流すことができ、縦スワールを発生させることができ
る。その結果、希薄燃焼を安定させることができ、燃費
率を改善できる。

【００２０】また本実施例では、吸気通路１７の吸気制
御弁２１より下流側部分を仕切板２０で区分けし、しか
もこの仕切板２０の上流部２０ａが吸気制御弁２１の弁
部２１ａの円弧状の外周面と略連続面をなすことから、
吸気抵抗の増大を回避でき、また吸気制御弁２１の下流
側に渦が発生することはなく、この点からもスワールの
発生をより確実にできる。なお、弁部２１ａの下流側に
凹部が生じているが、これは仕切板２０によって閉塞さ
れているので、この凹部に燃料が溜まる問題を抑制でき
る。

【００２１】また、上記吸気制御弁２１は吸気量によっ
て途中開度に、あるいは全閉位置に制御される訳である
が、このような全開以外の状態では、上記仕切板２０は
整流板の機能を果たすこととなる。またこの仕切板２０
は吸気制御弁２１の全開位置を規制するストッパとして
も機能する。

【００２２】さらにまた、本実施例では吸気通路１７を
横断面逆三角形状に形成し、該三角形の底辺近傍、つま
り断面積のより大きい部分に仕切板２０の上流端を位置
させている。そのため、吸気制御弁２１を全閉状態から
開方向に回動させると、円形断面の通路に比較して少し
の回動角度で通路面積が急激に増加することとなる。そ
の結果、急加速時等の吸気量を急激に増加させる必要が
ある場合にも、空気を遅れなく導入でき、制御弁，仕切
板を配設したことに起因する応答遅れの問題を抑制でき
る。

【００２３】なお、上記実施例では、吸気制御弁２１を
吸気通路１７の吸気弁開口４ｃ近傍に配置したが、本発
明の吸気制御弁２１は、例えば図６に第２実施例を示す
ように、吸気通路１７の外部接続口１７ａ近傍に設ける
こともできる。この場合、吸気制御弁２１はヘッドボル
ト２６より外側に配置し、また仕切板２０の上流部２０
ａを上記吸気制御弁２１の配置位置に合わせて延長すれ
ば良い。

【００２４】ここで縦スワールにより燃焼の改善を図る
場合、上記仕切板の設置等によって縦スワールをより確
実に発生させるとともに、発生した縦スワールの減衰を
抑制することが必要である。

【００２５】図７は、上記縦スワールの減衰を抑制する
ために、該縦スワールの上向き反転を容易化できるよう
にした第３実施例である。図中、上記各実施例と同一符
号は同一又は相当部分を示す。この第３実施例では、吸
気バルブ１１のバルブヘッド１１ａの下面に大略球面状
の凹部１１ｃを凹設している。

【００２６】一般に、近年のエンジンでは圧縮比を高く
するために燃焼室形状を偏平状にしている。そのため上
記縦スワールが減衰し易い問題があるが、この第３実施
例では、凹部１１ｃを設けたので、縦スワールの上方反
転が容易となり、上記減衰を抑制できる。

【００２７】図８，図９は、上記縦スワールの減衰を抑
制するために、縦スワール方向の流れが乱されないよう
燃焼室天壁面を特殊加工した第４実施例である。図６に
示すように、燃焼室天壁面の吸気，排気弁開口４ｃ，４
ｄ間部分ａは一般に燃焼室内に突出しており、そのため
段差ができている。本第４実施例では、燃焼凹部４ｂを
構成するシリンダヘッド４の燃焼室天壁面と吸気バルブ
シート２７ａ，及び排気バルブシート２７ｂとの段差の
うち、少なくとも吸気，排気バルブ１１，１０間部分
（図９のハッチング領域ａ，あるいは図８のａ部分）を
削除している。

【００２８】なお、上記段差削除に当たっては、図１
０，図１１に第５実施例を示すように、吸気バルブ１１
側部分ａ′のみ削除することも有効である。このように
した場合、吸気が図に矢印で示すように流れ、排気バル
ブ１０のバルブヘッド１０ａに吸気が当たるのを回避で
きる。

【００２９】また図１２〜図１４は、圧縮比を確保しな
がら縦スワールの減衰を抑制できるようにしたピストン
形状を採用した第６実施例である。この例では、ピスト
ン７の頭部を屋根型に盛り上げることにより燃焼室面積
を削減して圧縮比を確保し、かつ上記頭部の中央に平坦
な平坦部３ａを設けることにより、縦スワールの流れを
極力阻害しないようにしている。

【００３０】なお、上記各実施例では、仕切板２０を吸
気制御弁２１のストッパとしても機能させたが、吸気制
御弁２１を制御モータ２２ｂによって仕切板２０に当た
らないように停止させることも勿論できる。このように
した場合は、吸気制御弁２１が仕切板２０からはね返る
のを防止でき、開角度の精度を向上できる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係るエン
ジンの吸気制御装置によれば、低吸入空気量時に吸気通
路の底壁側部分を絞り込む吸気制御弁を設けるととも
に、吸気通路の吸気制御弁下流側部分を天壁側通路と底
壁側通路とに区分けし、かつ天壁側通路を下流側ほど絞
り込む仕切板を設けたので、吸入空気量が少ない場合で
も、吸気流に、気筒軸方向に縦向きに流れる方向性を与
えることができ、その結果縦スワールを確実に発生して
希薄燃焼を安定化でき、燃費率を改善できる効果があ
り、また吸入空気量が多い運転域では吸気制御弁が吸気
通路内に残留することはないので吸気抵抗の増大を回避
できる。

【００３２】また請求項２の発明では、吸気通路を略逆
三角形状にするとともに、仕切板の上流部を上記逆三角
形の底辺近傍に位置させたので、吸気制御弁を全閉状態
から開くに伴っては通路面積を急激に増大でき、急加速
時等に必要な吸気量を遅れなく吸入できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるエンジンの吸気制御
装置を示す断面側面図である。

【図２】上記第１実施例の吸気制御弁，仕切板部分の要
部断面側面図である。

【図３】図２のIII-III 線断面図である。

【図４】上記第１実施例の仕切板部分の斜視図である。

【図５】図２のV-V 線断面図である。

【図６】本発明の第２実施例によるエンジンの吸気制御
装置を示す断面側面図である。

【図７】本発明の第３実施例によるエンジンの吸気制御
装置を示す断面側面図である。

【図８】本発明の第４実施例によるエンジンの吸気制御
装置を示す断面側面図である。

【図９】上記第４実施例の燃焼室の底面図である。

【図１０】本発明の第５実施例によるエンジンの吸気制
御装置を示す断面側面図である。

【図１１】上記第５実施例の燃焼室の底面図である。

【図１２】本発明の第６実施例によるエンジンの吸気制
御装置を示す断面側面図である。

【図１３】上記第６実施例のピストンの斜視図である。

【図１４】上記第６実施例エンジンの断面正面図であ
る。

【符号の説明】

１ エンジン １７ 吸気通路 １７ｄ 底壁 １７ｂ 天壁 ２０ 仕切板 ２０ａ 上流部（上流端部） ２１ 吸気制御弁 Ａ 天壁側通路 Ｂ 底壁側通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低吸入空気量時に吸気通路の底壁側部分
   を絞り込むことにより吸入空気を吸気通路の天壁側に偏
   らせて流す吸気制御弁を上記底壁に、吸気通路内に突出
   する全閉位置と底壁内に没入する全開位置との間で回動
   可能に配設し、上記吸気通路の上記吸気制御弁より下流
   側部分を天壁側通路と底壁側通路とに区分けする仕切板
   を配設し、上記天壁側通路の下流端部における断面積を
   上流端部における断面積より狭く設定したことを特徴と
   するエンジンの吸気制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記吸気通路の横断
   面形状が略逆三角形をなしており、上記仕切板の上流端
   部が上記三角形の底辺近傍に、かつ該底辺と略平行に位
   置していることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。