JPH05332146A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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、あるいは仕切板の装着が容易確
実な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。 【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を吸気通路
１７の底壁１７ｄに、吸気通路１７内に突出する全閉位
置と上記底壁１７ｄ内に没入する全開位置との間で回動
可能に配設する。そして上記吸気通路１７の上記吸気制
御弁２１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。また上記仕切板
２０の下流端２０ｆをバルブシート２２ａの燃焼室側縁
部まで延長する。

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吸気制御装置に関し、
詳細には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する仕切板の形状，取付構造の
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
量が少ない場合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
弁を吸気通路の底壁に、吸気通路内に突出する全閉位置
と上記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、該仕切板の下流端部をバルブシートの燃焼室側縁部
まで延長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】請求項２の発明は、上記仕切板の固定構造
に係るもので、該仕切板の下流端部をバルブシートによ
りシリンダヘッドに固定したことを特徴としている。

【０００７】ここでバルブシートにより固定するとは、
例えばシリンダヘッドのバルブシート装着穴とバルブシ
ートとで仕切板の一部を直接、あるいは他の保持部材を
介して挟み込む方法、及びバルブシートと仕切板とを一
体形成し、あるいは仕切板の下流端部をバルブシートに
溶接等で固定する方法等の各種の態様が採用できる。

【０００８】

【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、さらに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。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。

【０００９】ここで、本発明者等の実験によって、吸気
弁の開き始め直後，及び閉じ終了直前のような吸気弁開
口の開面積が小さい時点では、逆向きの流れが生じ、そ
のため吸気流の上記縦方向の方向性に乱れが生じ易いこ
とが判明した。そしてこの乱れは上記仕切板の下流端の
位置により抑制できることも判った。本発明では上記仕
切板の下流端部をバルブシートの燃焼室側縁部まで、つ
まり吸気弁との干渉を回避可能の範囲で最大限まで延長
したので、吸気流の燃焼室内に流入する際の乱れを抑制
できる。

【００１０】また高吸入空気量時には吸気制御弁は全開
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。

【００１１】また請求項２の発明によれば、仕切板の下
流端部をバルブシートによりシリンダヘッドに固定した
ので、仕切板を簡単な構造で吸気通路内の所定位置に配
置固定できる。

【００１２】

【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４は請求項１，２の発明に係る
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は仕切板，吸気制
御弁の斜視図である。

【００１３】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が摺動自在に挿入配置されており、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。

【００１４】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、バルブシート取付穴
４ｃ，４ｄが形成されており、それぞれ吸気バルブシー
ト２２ａ，排気バルブシート２２ｂが装着されている。
この排気バルブシート２２ｂには排気弁１０のバルブヘ
ッド１０ａが、吸気バルブシート２２ａには吸気弁１１
のバルブヘッド１１ａがそれぞれ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１０
ｂ，１１ｂはカム軸方向に見て所定の挟み角をなすよう
に気筒軸方向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１４，１５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。

【００１５】上記２つの排気弁用開口は二股状の排気通
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つの吸気弁用開口は二股状の吸気通路１
７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、カム軸方向に見ると（図１，
図２参照）、上記吸気弁用開口からシリンダ後壁４ｇ側
に円弧状に屈曲した後、略直線状に延びている。また上
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。

【００１６】上記吸気通路１７の吸気弁用開口近傍の屈
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。

【００１７】上記吸気制御弁２１は、図示しない制御モ
ータ，制御装置，各種センサ等によって低中速・低負荷
運転域のように吸入空気量が少ない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ほど
上記全開位置側に回動される。

【００１８】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は略平坦状の上流部２０ａと、これに続く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が上記バルブシート取付穴４ｃの端面と吸気
バルブシート２２ａとで挟持固定されている。

【００１９】上記上流部２０ａは、その上流端面が全閉
位置の吸気制御弁２１の上縁に当接してこれと連続面を
なすようになっている。これにより上記仕切板２０は吸
気通路１７を天壁側通路Ａと底壁側通路Ｂとに区分けし
ている。

【００２０】そして上記下流部２０ｃは、下流側ほど狭
角のＶ字状に折り曲げ成形されており、そのため上記天
壁側通路Ａは下流側ほど通路面積が狭くなっている。ま
た上記下流部２０ｃの下流端２０ｆは上記バルブシート
２２の燃焼室側縁部に達しており、該部分には上記吸気
バルブ１１のバルブヘッド１１ａ付近との干渉を回避す
るための切欠２０ｆが形成されている。なお、上記下流
部２０ｃのＶ字形状は吸気バルブ１１のバルブステム１
１ｂとの干渉を避ける逃げ部としても機能しており、ま
た逆に上記バルブステム１１ｂは上記切欠２０ｆを塞ぐ
閉塞部材としても機能している。

【００２１】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、吸気制御弁２１は図１，図２に示す全閉位置に
回動する。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、吸気バルブシート２
２ａ部分を通って気筒内に流入する。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、気筒軸に沿って縦方向に流れるととも
に、図１，図２の時計回りに回転する縦スワールが発生
する。

【００２２】そして上述のように吸気弁１１の開口面積
が小さい時点では上記流入空気が燃焼室の周壁側から逆
時計回りに流入し易く、そのため上記流入空気の方向性
に乱れが生じる問題がある。本実施例では、上記仕切板
２０の下流端２０ｆをバルブシート２２ａの燃焼室側縁
部まで延長したので、上記吸気の乱れを抑制できる。な
お、本実施例では上記仕切板２０の先端部に切欠２０ｅ
を形成しているが、これはバルブステム１１ｂで閉塞さ
れるので、該切欠２０ｅから吸気が燃焼室の周壁側に流
れるのを防止できる。

【００２３】このように本実施例では、吸気を該通路１
７の天壁１７ｂ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下流側ほど通路面積を絞り込
み、さらにバルブシート２２の燃焼室側縁部まで延びる
仕切板２０を設けたので、吸気量が少ない場合におい
て、流入する吸気の乱れを防止して吸気を方向性をもっ
て流すことができ、その結果、縦スワールを発生させて
希薄燃焼を安定させることができ、燃費率を改善でき
る。

【００２４】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。

【００２５】上記吸気制御弁２１を全閉位置に回動した
場合、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
燃料が溜まることはない。また、吸気制御弁２１は吸気
量によって途中開度に、あるいは全開位置に制御される
が、この場合は、上記仕切板２０は整流板の機能を果た
すこととなる。

【００２６】さらにまた仕切板２０をストッパとして機
能させることにより吸気制御弁２１の全開位置を規制す
るようにしたので、吸気制御弁２１の全開位置の制御が
簡単である。なお、上記吸気制御弁２１の全開位置は必
ずしも仕切板２０によって規制しなくてもよく、例えば
制御モータの回転角度によって規制してもよい。このよ
うにした場合は、吸気制御弁２１が仕切板に当たって跳
ねかえるという問題の発生を回避できる。

【００２７】また本実施例では、仕切板２０の保持リン
グ２０ｂをバルブシート取付穴４ｃと吸気バルブシート
２２ａとで挟持して固定したので、簡単な構造によって
仕切板２０を所定位置に配置固定できる。

【００２８】ここで、上述のような吸気流の乱れを防止
するためには、仕切板２０と吸気通路１７の内周壁との
間に隙間が無いことが望ましい。しかし吸気通路は砂型
を用いて鋳造するのが一般的であることから製品毎に寸
法誤差が生じ易く、上記隙間を無くするのは困難であ
る。

【００２９】図５は、上記第１実施例の変形例を示す図
であり、これは仕切板と吸気通路の周壁との隙間を無く
すことにより吸気流の乱れをより抑制できるようにした
例である。この変形例では、吸気通路１７部分を鋳造に
より成形する際に、シェル中子の型割面を段違いにして
おくことにより、吸気通路１７の天壁側通路Ａと底壁側
通路Ａとの境界に段差１７を形成し、この段差１７ｅに
仕切板２０の左右縁部２０ｇを当接させている。

【００３０】このような構成を採用することにより、製
品毎に寸法誤差があっても仕切板２０と吸気通路１７の
内周面との隙間を無くすことができ、上記吸気流の乱れ
抑制に効果がある。なお、上記段差１７ｅの形成に当た
っては、吸気通路１７の吸気制御弁２１より少し上流側
部分から徐々に形成し、またバルブシート２２ａの上流
端面部分に向けて徐々に無くすることにより、吸気抵抗
の増大を回避するのが望ましい。

【００３１】図６は、請求項２の発明に係る第２実施例
を示す図であり、図中、図１〜図４と同一符号は同一又
は相当部分を示す。本第２実施例では、仕切板２０の下
流部２０ｃに一対の係止片２０ｄを一体形成し、該係止
片２０ｄをシリンダヘッドのバルブシート取付穴４ｃに
続いて形成された位置決溝４ｋ内に挿入し、さらにバル
ブシート取付穴４ｃ内にバルブシート２２ａを圧入する
ことにより仕切板２０を所定位置に配置固定している。

【００３２】本第２実施例では、仕切板２０の係止片２
０ｄを位置決溝４ｋ内に挿入するようにしたので、簡単
な構造で仕切板２０の位置，角度等の配置精度を向上で
きる。

【００３３】図７は、請求項２の発明に係る第３実施例
を示す。本第３実施例は、仕切板２０と吸気バルブシー
ト２２ａと鋳造等によって一体成形した例である。な
お、下流部２０ｃの下流端部をバルブシート２２ａに溶
接等で固着しても良い。

【００３４】本第３実施例では、仕切板をバルブシート
２２ａに一体形成したので、バルブシート２２ａの圧入
と同時に仕切板２０も所定位置に装着され、組立作業が
容易である。また上記一体成形により仕切板２０の剛性
を向上でき、例えば吸気制御弁２１のストッパとして機
能させる場合に有利である。

【００３５】図８は、請求項２の発明に係る第４実施例
を示す。本第４実施例では、バルブ取付穴４ｃを従来よ
り深く（長く）形成する。また、仕切板２０の係止片２
０ｄを保持部材としてのインテークリング２３の内面に
形成された係止溝２３ａ内に嵌合挿入することにより、
仕切板２０をインテークリング２３に予めサブ組してお
く。そしてこの組立体を上記バルブ取付穴４ｃの上流側
（奥側）に圧入により装着し、これの下流側に吸気バル
ブシート２２ａを圧入装着している。なお、上記仕切板
とインテークリングとは鋳造，あるいは溶接等により一
体形成しても良い。

【００３６】この第４実施例では、予めサブ組した組立
体をバルブ取付穴４ｃ内に圧入するようにしたので、仕
切板２０の取付精度を向上できる。ちなみに吸気通路１
７の内面に取付溝を形成し、該取付溝に仕切板の係止片
を嵌合挿入する構造の場合、吸気通路が砂型鋳物製であ
ることから寸法精度が低く、結果的に仕切板の取付精度
が低い問題があり、さらに上記取付溝と仕切板との隙間
が通路抵抗となる問題もあるが、本実施例ではこのよう
な問題を解消できる。また本第４実施例ではシリンダヘ
ッドに仕切板取付用溝を加工する必要が無いので、それ
だけ加工工数を削減できる。

【００３７】図９は、上記第４実施例の変形例を示す。
この変形例では、バルブ取付穴４ｃを従来のものより深
く、かつ大径に形成し、これに仕切板２０が固着された
インテークリング２３を圧入する。そしてインテークリ
ング２３のバルブ装着穴２３ｂに吸気バルブシート２２
ａを圧入する。

【００３８】本変形例では、上記第４実施例と同様の効
果が得られ、また仕切板２０の取付に当たっては、イン
テークリング２３をバルブ取付穴４ｃ内に圧入するとと
もに、該インテークリング２３内にバルブシート２２ａ
を圧入することにより、仕切板２０をより強固にシリン
ダヘッド４に固定している。

【００３９】

【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、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
区分けする仕切板を設けるとともに、該仕切板の下流端
をバルブシートの燃焼室側縁部まで延長したので、燃焼
室内に流入する吸気の乱れを抑制でき、吸入空気量が少
ない場合でも、吸気流に縦向の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る。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
することはなく、吸気抵抗の増大を回避できる。

【００４０】また請求項２の発明では、仕切板の下流端
部をバルブシートによりシリンダヘッドに固定するよう
にしたので、簡単な構造で仕切板を吸気通路内の所定位
置に配置できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本請求項１，２の発明に係る第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，吸気制御弁回りの斜
視図である。

【図５】上記第１実施例の変形例を示す図であり、図２
のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】請求項２の発明に係る第２実施例による吸気制
御装置の仕切板部分の組立手順を示す図である。

【図７】請求項２の発明に係る第３実施例の仕切板部分
の斜視図である。

【図８】請求項２の発明に係る第４実施例の仕切板部分
の分解図である。

【図９】上記第４実施例の変形例を示す分解図である。

【符号の説明】

１ エンジン ４ シリンダヘッド １７ 吸気通路 １７ｂ 天壁 １７ｄ 底壁 ２０ 仕切板 ２０ｆ 下流端部 ２１ 吸気制御弁 ２２ａ 吸気バルブシート 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吸気通路の底壁に、吸気通路内
   に突出する全閉位置と上記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、該仕切板の下流端部をバルブシー
   トの燃焼室側縁部まで延長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】 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吸気通路の底壁に、吸気通路内
   に突出する全閉位置と上記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、該仕切板の下流端部をバルブシー
   トによりシリンダヘッドに固定したことを特徴とするエ
   ンジンの吸気制御装置。