JPH0774610B2

JPH0774610B2 - 可変スワ−ル生成装置

Info

Publication number: JPH0774610B2
Application number: JP61175294A
Authority: JP
Inventors: 信明村上; 康之初田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1986-07-25
Publication date: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPS6332122A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は吸気ポート側より燃焼室内に流入する吸気に適
時にスワール生成を行なわせるものであって、特に、ス
ワール生成を吸気路の流路面積をスワール発生弁により
狭めることにより行なう可変スワール生成装置に関す
る。

（従来の技術）内燃機関の燃焼特性を向上させる上で燃焼室内にスワー
ルを生成することが有効とされ、各種スワール発生装置
が提案されている。特に、吸気ポートの内壁を渦巻状に
形成し、この吸気ポート直前のスワール発生弁により、
中、低負荷運転時にのみ吸気を絞り込んで燃焼室に流入
させ、スワールを効率よく生成する可変スワール発生装
置が知られている。

たとえば、第９図に示すようなマルチポイントインクジ
ェクション方式を採る燃料供給系と組合わされる可変ス
ワール発生装置の場合、シリンダヘッド１に形成した吸
気ポート２の上流側端にシャッタバルブ３を取付け、更
に、その上流側のスロットル弁４により吸気流量を調整
する。

この場合、シャッタバルブ３は適宜の弁駆動手段により
実線で示すスワール生成位置に中、低負荷時に保持さ
れ、これより高負荷運転に切換わると、直ちに２点鎖線
で示す開位置に切換移動され、大吸気量での高負荷運転
を可能としている。

ところで、上述の燃料噴射弁５を、たとえば、２点鎖線
で示すシャッタバルブ３の下流側に配置すると燃焼室へ
の燃料供給の応答性がよくなる。しかし、この場合、シ
ャッタバルブ３の極く近くに燃料噴射弁５を配置するこ
ととなり（レイアウト上の規制により）、燃料粒がシャ
ッタバルブ３に当り、スムーズな噴霧がなされなくな
る。しかもこの噴射弁５自体も熱害を受け易いという不
具合もある。

（発明が解決しようとする問題点）そこで、第９図に実線で示すようにシャッタバルブ３の
上流側に燃料噴射弁５を配置すると、上述の不具合は無
くなる。しかし、この場合、この弁５が燃焼室より比較
的離れることにより、燃料供給の応答性に問題を生じ易
い。即ち、第10図（ａ）に示すように、吸気マニホウル
ド６や吸気ポート（図示せず）あるいはシャッタバルブ
３に付着する燃料量が、負荷変動の初期において急増す
る結果、燃焼室がリーン化し易く加速応答性が悪くなる
傾向にある。

ここで、本出願人は第８図に示すようにスロットル弁４
の弁開開始時Toに、これと同時にシャッタバルブ３を開
いた場合（１点鎖線で示した）、シャッタバルブ３を常
時開とした場合（２点鎖線で示した）、シャッタバルブ
３を常時閉とした場合（破線で示した）、シャッタバル
ブ３の開作動を弁開開始時Toより所定時間遅らせた場合
（実線で示した）の各燃焼室の空燃比A/Fを測定した。
この結果より、加速開始時において、シャッタバルブ常
閉あるいは所定時間遅らせて開作動させた場合に、最も
燃焼室のリーン化を押えることができるという点が明ら
かとなった。これは第10図（ｂ）に示すように、吸気量
の急増初期にシャッタバルブ３を絞っておくことによ
り、内壁に付着する液膜状の燃料を大量の吸気流が吹き
飛ばし、混合気中の燃料濃度の低下を防止する作用が働
くためと見做される。

本発明の目的は、内燃機関の加速応答性を低減させるこ
となく、適時にスワールを生成できる可変スワール生成
装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）上述の目的を達成するため、本発明は、吸気路の燃料噴
射弁より下流側に装着されるスワール発生弁により吸気
ポートに流入する吸気の流路面積を変化させ、弁駆動手
段により、内燃機関の負荷が小さい場合に上記流路面積
を狭め、逆に大きい場合に増大させるよう上記スワール
発生弁を駆動し、上記弁駆動手段は上記負荷の急増時
に、上記スワール発生弁による流路面積の増大作動を所
定時間だけ遅らせた後に行なわせるという構成を採って
いる。

（作用）負荷の小さい時、スワール発生弁が吸気を絞ってスワー
ル生成作用を向上させ、負荷の大きい時、スワール発生
弁を開作動させ、大量吸気の流入を可能とし、特に、加
速開始時より遅延時間はスワール発生弁を絞り状態に保
ちこの弁と吸気路内壁間を通過する大量の吸気が吸気路
内壁に付着する燃料を燃焼室側へ吹き飛ばすよう作用す
る。

（実施例）第１図に示した可変スワール生成装置はスワール発生弁
としてのシャッタバルブ10と、このシャッタバルブをニ
ューマチック作動により駆動する弁駆動手段11とを備え
ており、マルチポイントインジェクション方式を採る燃
料供給系（図示せず）の燃料噴射弁（以後単に噴射弁と
記す）12と共に図示しないガソリンエンジンの吸気系に
装着される。この吸気系はシリンダヘッド13は形成され
る吸気ポート14と、スペーサ15、インテークマニホウル
ド（以後単にインマニと記す）９及び図示しないエアク
リーナ側に連続して形成される吸気路16とからなる。

吸気ポート14はその内壁面が渦巻状を呈し、これは特
に、後述する中、低負荷時に、シャッタバルブ10と吸気
路の内壁との隙間ｔを通過してくる吸気流に旋回特性を
与え、その吸気流が燃焼室17内に流入した際に、スムー
ズにスワールＳを生成できるようその形状が設定されて
いる。

シャッタバルブ10はスペーサ15に枢支される回転軸18に
基端側が固着され、回動端は、このバルブのスワール生
成位置である閉位置P1と退却位置である開位置P2との間
で回動可能である。スペーサ15の外部に突出する回転軸
18にはリンク19を介し弁駆動手段11が連結される。

弁駆動手段11はリンク19に連結棒20を介し接続されるバ
キュームモータ21と、バキュームモータ21の負圧室22に
インマニ負圧P_IMを導びく負圧管23と、負圧管23の途中
に配設される弁開遅延手段としてのオリフィス24及び逆
止弁25とで形成される。

バキュームモータ21の負圧室22はケース26とダイアフラ
ム27により形成され、内部に収容される圧縮ばね28がダ
イアフラム27を弁開方向（下方向）に押圧している。な
お、圧縮ばね28は大気圧に対する負圧室圧力Paの差が規
定値△Ｐ（第２図参照）に達するまで、シャッタバルブ
30を閉位置P1に保持できる弾性力を持つものが用いられ
る。

逆止弁25及びオリフィス24は負圧室23の流路を前後で断
つ隔壁29に装着される。この内、逆止弁25は負圧室22へ
の空気の流入を阻止し、流出を許容する。オリフィス24
は逆止弁25の開口量より十分絞られた形状に形成され、
吸気路16と負圧室22との間で流動する気体に十分な流動
抵抗を与え、即ち、両者間の等圧化に所定の遅延時間
（たとえば第２図にtdとして示した）を要するよう形成
される。

インマニ９の上流側にはサージタンク30が形成され、そ
の上流にスロットル弁31が装着される。

このような可変スワール生成装置を備えたエンジンが駆
動し、図示しない車両走部が行なわれているものとす
る。この時、中、低負荷域E1より弁開開始時点Toに達し
た際、加速操作がなされ（第２図参照）、スロットル弁
31が高負荷域E2側までその開度θを増大させたとする。
すると、時点Toまで負圧室22及び吸気路16の両負圧値は
等しかったものが、弁開遅延手段としてのオリフィス24
と逆止弁25の働きで両者間に差が生じ、この状態が時点
T1まで続く。この間、まず、インマニ負圧P_IMはスロッ
トル弁開度θと連動して負圧値を低下させ、時点T2でそ
の値を安定させる。他方、負圧室圧力Paはその低下を遅
らせ、これが大気圧に対して規定値△Ｐに達する時点T3
でシャッタバルブ10は閉位置P1より開位置P2への切換を
完了させる。このように時点T2よりT3までの時間幅がシ
ャッタバルブ10の遅延時間tdとなり、時点T2よりT3ま
で、スロットル弁31が開いているにもかかわらずシャッ
タバルブ10は閉じこのバルブと吸気路16の内壁との間の
隙間ｔ（第10図（ｂ）参照）を通して大量の空気が流
れ、この隙間ｔ近傍に付着している液膜状の燃料を燃焼
室17側へ吹き飛ばす。

この結果、遅延時間tdの間、噴射弁12より加速増量され
た燃料が噴霧され、これがインマニ９やシャッタバルブ
10あるいは吸気ポート14の壁面に液膜状に付着しても、
これを大量の吸気流中に混入させることができ、加速開
始時における燃焼室17のリーン化を従来と比べて十分低
減させることができる。即ち、第８図中の実線で示す特
性に近いものとなる。

第３図には本発明の他の実施例としての可変スワール生
成装置を示した。この装置は、第１図中の負圧管23に取
付けられる弁開遅延手段としてのオリフィス24及び逆止
弁25に代え、一対の電磁弁33,34及びこれら弁を制御す
るコントローラ35とを用いた点以外は同一構造を有して
おり、以後重複説明を略す。

第３図の可変スワール生成装置は、シャッタバルブ10を
駆動する弁駆動手段11内のバキュームモータ21を吸気路
16の負圧により駆動する。この吸気路には負圧管23の流
路をオン時に開き、オフ時に閉じる第１電磁弁33と、オ
ン時に負圧室22と負圧管流路を連通し、オフ時に負圧室
22を大気開放し、負圧管流路を閉じる第２電磁弁34とが
装着される。

両電磁弁を駆動するコントローラ35はマイクロコンピュ
ータによりその主要部が形成され、このコンピュータに
は車速情報を出力する車速センサ36、スロットル開度情
報を出力するスロットル開度センサ37、インマニ負圧情
報を出力するインマニ負圧センサ38及びエンジン回転情
報を出力するエンジン回転センサ39が接続される。な
お、インマニ負圧情報に代えて、負荷情報を得るべく、
２点鎖線で示すように、エンジン回転センサ39及び吸入
空気量情報を出力する空気量センサ40を用いてもよい。

弁駆動手段11内のコントローラ35は、第１実施例中の弁
開遅延手段の有する機能に代えて、まず、弁開遅延域Ｃ
に現運転域があるか否かの弁開遅延域判別部としての機
能を備え、更に弁開遅延時間tdを算出する遅延時間算出
部としての機能を備え、しかも、上記両機能の働きに応
じて、両電磁弁を切換操作する弁駆動制御部としての機
能とを備える（第６図参照）。このため、コンピュータ
のROM（読取専用メモリ）は前以って、第４図（ａ）に
示すような、エンジン回転数Ｎとインマニ負圧P_IM（場
合により吸気流量A/Nでもよい）により定まる弁開遅延
域Ｃを算出するための弁開遅延域算出マップ、及び第４
図（ｂ）に示すような、エンジン回転数Ｎとインマニ負
圧P_IMにより定まる遅延時間tdを算出するためのマップ
がそれぞれ記憶処理される。

このようなコントローラ35内のコンピュータの制御プロ
グラムを第７図に示した。

この制御プログラムがスタートすると、まず、各種デー
タ、即ち、車速、エンジン回転数、スロットル開度、イ
ンマニ負圧値の各取込みを行なう。

なお、スロットル開度θは所定幅の時間割込みにより、
順次取込まれ、その微分値ｄθ/dt（弁の開作動におけ
る角速度）が順次算出され、これらは所定のメモリエリ
アに入れ換え処理される。

しかも、第２電磁弁34はエンジン回転数Ｎが規定値（第
４図（ａ）に示したエンジン回転数のしきい値）N1を上
回るとオフして第２電磁弁34を開位置P2に保ち、下回る
とオンして同弁34を閉位置P1に保つよう、図示しない第
２電磁弁駆動ルーチンを時間割込みにより実行する。

ステップa2に進むと、ここではエンジン回転数Ｎとイン
マニ負圧P_IMを弁開遅延域算出マップに基づき演算し、
現運転域が弁開遅延域Ｃか否かを判断する。そして中、
低負荷域E1である時はステップa3に、逆に、高負荷域E2
である弁開遅延域Ｃであるとステップa4へ進む。

ここで、ステップa3に達した場合、即ち中、低負荷域E1
であると、その時点でのスロットル弁の開作動が規定値
α（加速に入ったと見做すしきい値で、前以って設定し
ておく）より大か小かを判断し、まず初めに、小さい時
はステップa5に進み、コンピュータ内のタイマ（図示せ
ず）をリセットし、スタート待機させる。そして、現運
転域における加速開始後の遅延時間tdを第４図（ｂ）に
示すような三次元マップ即ちtd＝（Ｎ、P_IM）、より
算出し、続いて第１電磁弁33をオンに保ち、リターンす
る。

再度ステップa3に達し、ａθ/dtがαを上回り加速に入
った、即ち、第５図中の線が時点T4を通過すると、ス
テップa8に進む。ここで、タイマをオンさせ、現時点で
決定されている最新の遅延時間tdnのカウントをスター
トする。更に、第１電磁弁33をオフし、即ちシャッタバ
ルブ10を閉位置P1に保持し、リターンする。

再度ステップa2に達し、弁開遅延域ｃに現運転域が達し
ている（第５図中の時点T4を通過している）と、ステッ
プa4に進みタイマのカウントがtdnを上回ったか否かを
判断し、時間待ちを行ない、上回ると（時点T5を通
過）、ステップa10に進み、第１電磁弁33をオンし、負
圧管23を通して負圧室22に吸気路16側の気体を流入さ
せ、即ち、負圧を低下させ、圧縮ばね28の働きでシャッ
タバルブ10を開位置P2へ切換移動し、保持する。

このようなシャッタバルブ10の遅延開作業特性により、
加速開始初期の燃焼室17への燃料供給量の低下を、燃料
液膜の吹き飛し作用（第10図（ｂ）参照）により防止
し、しかも、遅延時間経過後は、直ちにシャッタバルブ
を全開させ、十分な吸気量の確保を許容できる。これよ
り、このような吸気系を備えたエンジンの加速応答性を
改善できる。

なお、第５図中の記号乃至はそれぞれ異なる加速態
様に基づくスロットル開度θ、シャッタバルブの作動、
スロットル弁の角速度ｄθ/dtの各波形図をそれぞれ示
している。更に、符号ｄは実質遅延時間を示している。

上述の処において、弁駆動手段にニューマチック作動す
るアクチュエータを用いていたが、これに代え、シャッ
タバルブのリンク19に直接ソレノイド（図示せず）の可
動鉄芯側を連結し、このソレノイドを上述したコントロ
ーラ35と同様のもので駆動し、弁駆動手段11を構成して
もよい。この場合も第６図の可変スワール生成装置と同
様の作用効果を得られる。

（発明の効果）負荷の小さい時のスワール生成を行なうスワール発生弁
を、加速開始より所定遅延時間だけ遅れて開作動させる
ため、加速開始時において、吸気路内壁へ付着している
燃料液膜を大量の吸気で燃焼室へ吹き飛ばし、供給で
き、加速開始時のリーン化による加速応答性の低下を防
止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は及び第３図は本発明の各々異なる実施例として
の可変スワール生成装置の概略構成図、第２図は第１図
の装置の作動特性を説明する波形図、第４図（ａ），
（ｂ）は第３図の装置内のコントローラに用いる弁開遅
延域算出用マップ及び遅延時間算出用マップの概念図、
第５図は第３図の装置の作動特性を説明する波形図、第
６図は第３図の装置で用いる弁駆動手段のブロック図、
第７図は第３図の装置で用いる制御プログラムのフロー
チャート、第８図はシャッタバルブの各種態様に応じた
燃焼室の空燃比A/Fの経時変化特性線図、第９図は従来
の可変スワール生成装置の要部断面図、第10図（ａ）は
従来装置における、第10図（ｂ）は本発明装置における
各シャッタバルブの作用説明図をそれぞれ示している。 10……シャッタバルブ、11……弁駆動手段、12……噴射
弁、14……吸気ポート、16……吸気路、td……遅延時
間。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気路の燃料噴射弁より下流側に装着さ
れ、吸気ポートに流入する吸気の流路面積を変化させる
スワール発生弁と、内燃機関の負荷が小さい場合に上記
流路面積を狭め、逆に大きい場合に増大させるよう上記
スワール発生弁を駆動する弁駆動手段とを有し、上記弁
駆動手段は上記負荷の急増時に、上記スワール発生弁に
よる流路面積の増大作動を所定時間だけ遅らせた後に行
なわせることを特徴とする可変スワール生成装置。