JPH0627797Y2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） この考案は内燃機関の吸気装置に係わり、特に絞り弁下
流に設けられた制御弁を開閉することで、燃焼室内に生
成されるスワールを制御するようにした吸気装置に関す
る。

（従来の技術） 一般に、内燃機関においては、吸気量の少ないアイドリ
ング等低・中負荷運転域では燃焼室内にスワールを生成
させて燃焼効率を向上させる一方、吸気量の多くなる高
負荷運転域ではスワールを抑えて吸気充填効率を向上さ
せる必要がある。このため、従来では絞り弁下流の吸気
通路で吸気弁の直前に制御弁を設け、低負荷域にはこの
弁を閉じて吸気にスワールを与え、高負荷域にはこの弁
を開いてスワールを抑えるように構成したものがある。

ところが、このものは、暖機時に比べ濃混合気で且つ燃
料の粒径が大きい冷機時に低負荷状態となっている場合
には、燃焼室内のスワールによって燃料が燃焼室壁に飛
ばされてしまい、クウェンチ部分が増大し、また、点火
プラグ近傍は逆に燃料分布が希薄となるため失火しやす
いものとなり、運転性はもとより、未然ガスが増大する
という課題がある。

このため、従来では、実開昭６１−７３０２５号公報に
示すように、制御弁が閉じる機関の低負荷域において、
機関冷機時には制御弁を暖機後の弁開度より開き方向に
設定するよう構成し、燃焼室内のスワールを弱めてい
る。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の内燃機関の吸気装置
は、制御弁を中負荷域に最適なスワールを生成すべく半
開状態付近に設定した場合、制御弁と吸気通路内壁との
上下の隙間から流出した吸気同志が、燃焼室に入る前に
衝突してスワールは弱まり、吸気充填効率が低下すると
いう課題がある。

そこでこの考案は、低温低負荷域での燃焼室内壁への燃
料付着を抑制し、且つ中負荷域でのスワールが弱められ
ることを防止した内燃機関の吸気装置の提供を目的とす
る。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 前述した課題を解決するために、この考案は絞り弁下流
の吸気通路を機関の低負荷域側で閉じる一方高負荷域側
で開き且つ周縁の一部に膨出部を備えて前記吸気通路断
面積より広い弁面積を有する制御弁を前記吸気通路に設
け、前記制御弁の全閉時と所定開度との間で前記膨出部
が入り込む凹部を前記吸気通路内壁に設け、前記膨出部
に貫通孔を設けると共に、制御弁の全閉時に貫通孔の一
部を閉塞する側壁を前記凹部に設け、前記制御弁を機関
温度に対応して制御する制御手段を設ける構成とした。

（作用） このような構成によれば、機関の低負荷域には制御弁が
全閉となって貫通孔の一部は凹部の側壁によって閉塞さ
れ、この閉塞されて通路面積が小さくなった貫通孔を吸
気が通過することによって、燃焼室内に強力なスワール
が生成され燃焼効率が向上する。高負荷域には制御弁が
全開となって吸気量が増大し、吸気充填効率が向上す
る。そして、制御弁の開閉制御は機関温度に対応して行
われるので、例えば機関の冷機時低負荷域に、制御弁を
暖機時低負荷域に比べて所定開度開弁することで貫通孔
の一部の閉塞が解除され、この結果スワールが弱まるの
でスワールによって燃料が燃焼室壁に飛ばされにくくな
り、燃料の壁流化が防止される。また、中負荷域には冷
機時低負荷域同様制御弁が所定開度開弁するが、このと
き制御弁の膨出部は凹部に入り込み吸気通路壁との隙間
が小さく保たれているので、従来のように半開状態での
制御弁と吸気通路壁との隙間から流出する吸気同志の衝
突によるようなスワールの減衰はなく、中負荷域に最適
なスワールを生成する。

（実施例） 以下、図面に基づき、この考案の一実施例を説明する。

シリンダヘッド１には吸気ポート３が形成され、吸気ポ
ート３は吸気弁５によって燃焼室７との連通、遮断が行
われる。シリンダヘッド１には吸気ポート３に連通する
通路９を有する吸気管１１が装着されている。上記吸気
ポート３と通路９とにより吸気通路を構成する。

吸気管１１には、弁軸１３が回動可能に支持され、弁軸
１３には通路９を開閉し、この開閉によって燃焼室７内
のスワールを制御する制御弁１５が設けられている。

制御弁１５には、第２図に示すように図中で上部側に膨
出部１５ａが形成されると共に、この膨出部１５ａを含
む部位に貫通孔１７が形成されている。なお、第２図中
で弁軸１３は省略してある。制御弁１５が第１図に示す
所定開度α°の位置（実線位置）から全閉位置（二点鎖
線位置）までの間に、制御弁１５の膨出部１５ａの回動
先端部位が入り込む凹部１９が、吸気管１１の上部側内
壁に設けられている。凹部１９の内壁面１９ａは、制御
弁１５の回動中心と略同心の円弧状を呈している。この
ため、制御弁１５の全閉位置から所定開度α°の位置付
近にかけては、制御弁１５の上部側回動先端部位と内壁
面１９ａとの隙間は狭い状態のまま略一定に保たれる。
また、制御弁１５の膨出部１５ａ先端が凹部１９に入り
込み全閉となったとき、制御弁１５の貫通孔１７の膨出
部１５ａ先端側の一部位２１は、凹部１９の側壁１９ｂ
に対向して閉塞され、これによって貫通孔１７が狭めら
れる構成となっている。

一方、吸気管１１の下部側内壁には、制御弁１５が所定
開度αの位置にある状態において、その回動先端部位付
近の上流側に凸部２３が形成されている。凸部２３の下
流側の凹部として傾斜面２３ａは、制御弁１５の回動中
心と略同心の円弧状を呈している。このため、制御弁１
５の全閉位置から所定開度α°の位置付近にかけては、
制御弁１５の下部側回動先端部位は前述した上部側回動
先端部位と同様に、傾斜面２３ａとの間隙が狭い状態の
まま略一定に保たれる。

このような制御弁１５は、リンク２５を介して電磁弁等
のアクチュエータ２７によって機関の低負荷域に全閉位
置（第１図中で二点鎖線位置）となり、中負荷域には全
閉位置からα°度開弁した位置（第１図中で実線位置）
となり、高負荷域には全開となる。アクチュエータ２７
はマイクロコンピュータ等からなる制御手段としてのコ
ントロールユニット２９によって作動制御される。コン
トロールユニット２９は機関温度としての冷却水温度を
検出する図示しない水温センサの出力信号Ｔ_Ｗおよび負
荷センサとしての絞り弁開度センサの出力信号Ａが入力
される。

このような構成の内燃機関の吸気装置において、機関が
低負荷域で暖機状態にあると、アクチュエータ２７は制
御弁１５を全閉位置（第１図の二点鎖線位置）にするよ
う作動し、したがって、このとき制御弁１５の貫通孔１
７の上部の一部位２１が、吸気管１１内凹部１９の側壁
１９ｂに閉塞されて、貫通孔１７の通路面積が小さくな
る。この状態で吸気が貫通孔１７を通ることにより燃焼
室７内には強力なスワールが生成され、燃焼効率が向上
する。

一方、機関が低負荷域で冷機状態にあるときは、アクチ
ュエータ２７の作用によって制御弁１５を全閉位置から
所定開度α°の位置まで回動させる。この結果、貫通孔
１７の閉塞される部位はなくなって吸気の流通面積が拡
大し、暖機時低負荷域に比べて燃焼室７内のスワールが
弱いものとなる。

これにより、暖機時に比べて濃混合気で且つ燃料粒径の
大きい冷機時であっても、燃料は燃焼室壁面にスワール
によって飛ばされにくくなり、付着しにくくなる。ま
た、スワールが弱まることで点プラグ近傍も燃料の希薄
化が生じにくくなるため、大幅な燃焼改善が可能とな
り、運転性、燃費、排出ガス特性が大きく向上する。

機関の中負荷域状態では、制御弁１５は前述した冷機時
低負荷域同様全閉時からα°開弁した第１図の実線位置
となり、吸気は閉塞されていない貫通孔１７を通って吸
気ポート３に流出し、燃焼室７に至る。このとき、制御
弁１５の上部側回動先端部位と凹部１９の内壁面１９ａ
との間隙が全閉時同様狭く保たれたままで、制御弁１５
の下部側回動先端部位と凸部２３の傾斜面２３ａとの間
隙も全閉時同様狭く保たれたままである。このため、従
来のような中負荷域における半開状態での制御弁１５と
吸気通路壁との隙間から流出する吸気同志の衝突による
ようなスワールの減衰はなく、中負荷域に最適なスワー
ルが燃焼室７内に生成され、燃焼が改善される。

高負荷域には制御弁１５は全開となり、燃焼室７には多
量の吸気が流入して吸気充填効率が向上する。

尚、機関低負荷域で冷機状態にあるときの制御弁１５の
所定開度α°と、機関中負荷域で暖機状態にあるときの
制御弁１５の所定開度α°は共に等しくしてもよい。

［考案の効果］ 以上説明してきたようにこの考案によれば、機関の冷機
時低負荷域に暖機時低負荷域に比べて制御弁を所定開度
開弁させて凹部側壁による貫通孔の閉塞を解除し、これ
により貫通孔の通路面積が拡大してスワールが弱まるの
で、増量され粒径の大きくなる冷機時での燃料の壁流化
は抑制され、燃焼が改善される。また、中負荷域には冷
機時低負荷域同様制御弁を所定開度開弁させるが、この
とき制御弁の回動先端の膨出部は凹部に入り込み吸気通
路壁との隙間が小さく保たれているので、従来のように
半開状態での制御弁と吸気通路壁との隙間から流出する
吸気同志の衝突によるようなスワールの減衰はなく、中
負荷域に最適なスワールが得られ、良好な燃焼が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の吸気装置の断面図、第２
図は第１図のII-II断面図である。 ３……吸気ポート（吸気通路） ９……通路（吸気通路）、１５……制御弁 １７……貫通孔、１９……凹部 １５ａ……膨出部、１９ｂ……側壁 ２９……コントロールユニット（制御手段）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】絞り弁下流の吸気通路を機関の低負荷域側
   で閉じる一方高負荷域側で開き且つ周縁の一部に膨出部
   を備えて前記吸気通路断面積より広い弁面積を有する制
   御弁を前記吸気通路に設け、前記制御弁の全閉時と所定
   開度との間で前記膨出部が入り込む凹部を前記吸気通路
   内壁に設け、前記膨出部に貫通孔を設けると共に、制御
   弁の全閉時に貫通孔の一部を閉塞する側壁を前記凹部に
   設け、前記制御弁を機関温度に対応して制御する制御手
   段を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。