JPS58197423A - 内燃機関の吸気制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の吸気制御方法に係り、特に可変吸
気スワール方式の吸気ボート構造を有する内燃機関の吸
気制御方法に係る。

内燃機関に用いられる可変喚気スワール方式の吸気ポー
ト構造の一つとして、燃焼室への開口端に対するボート
内壁部に膨出されたガイドベーンを有し、類ガイドベー
ンにより吸気ボート断面の一部が前記開口端の周りに旋
回したヘリカル通路と前記開口端に一線状に通ずるスト
レート通路とに区分され、前記ストレート通路の途中に
該ストレート通路を開閉する吸気制御弁が設けられた吸
気ボート構造が本願出願人と同一の出願人により特許＠
５６−１２０６３４号に於て提案されている。

この吸気ボート構造を備えた内燃機関に於ては、吸気制
御弁によりストレート通路が閉じられている時には吸気
（混合気）の全てがヘリカル通路を流れてｔＩＡ焼室自
室内入することにより燃焼室内に強力な吸気スワールが
生じ、これにより見掛は上の火炎速濱が速まり、希薄混
合気（よる運転が可能になり、これに対し吸気制御弁に
よりストレート通路が開かれている時には吸気がヘリカ
ル通路に加えてストレート通路を流れて燃焼室内に流入
することにより燃焼室内に強力な吸気スワールが生じな
くなるが、吸気ボートの吸気流に対する流れ抵抗が低下
し、充填効率が低下することが回避される。

上述の如き吸気ポート構造はこれを有効に利用するため
に、即ち機関の出力を低下することなく低乃至中負荷運
転時の燃焼を改善するために、内燃機関が低乃至中負荷
にて運転されている時には吸気ｔＩＩＪＩｌｌｌＩ弁に
よりストレート通路を閉じ、内燃機関が高負萄にて運転
されている時には吸気制御弁を開弁してストレート通路
を開くと云う制御を行う制御装置と組合せて用いられる
。

上述の如く見掛は上の火炎速度が速まると、燃焼速度が
速まり、機関の熱効率が向上するが、それに伴い排気ガ
ス１１度が低下する。このため機関冷開時も低乃至中負
荷運転時には吸気制御弁によりストレート通路が閉じら
れると、＾温の排気ガスが得られず、機関の排気系の暖
機が遅れるようになる。このため機関排気系に排気ガス
浄化用の触媒コンバータを備えた内燃機関に於ては、そ
の触媒」ンバータの暖機が遅れ、大気中に故山りる排気
ガス中の有害成分が増大づるという間−が生じる。

本発明は機関冷間時には機関負荷に拘らず吸気制御弁を
常に開弁し、これにより燃焼速麿が速まることを阻止し
て排気ガス温度を上昇させ、排気系の暖機向上を図った
吸気制御方法を提供せんとづるものである。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

まず第１図乃至第７図を参照して本発明による吸気制御
方法の実施に使用する吸気ボート構造の一実施例を説明
する。第１図乃至第７図に於て、１は内燃機関のシリン
ダヘッドを示しており、該シリンダヘッドは燃焼室２へ
空気と燃料との混合気を導く吸気ボート３を有している
。吸気ボート３はその一端にてシリンダヘッド１の側壁
部に開口し、他端にてシリンダヘッド１の下底壁より燃
焼室２へ開口している。ここで吸気ボート３の前記一端
を人口開目端４と称し、また他端を出口関口端５と称す
る。人口開目端４は図示され（いない吸気ず二本−ルド
に接続され、出口開口端５は１１ｋ１１１目端に取付６
Ｊられた円環状の弁座部４４６と吸気弁７とにより選択
的に開閉されるようになっている。

吸気ボート３は入口間口端４より出口開口端５へ向かう
に従いその出口開口端５の側へ傾斜し、出口開口端５の
近くにて大きく折曲してこれに通じている。出口−目端
５に対向するボート内壁部（ポート天井壁！Ｉ５）には
ガイドベーン１０が膨出形成されている。このガイドベ
ーンの膨出ｍはその入口関口端４の銅より出口開口端５
へ向かうに従い次第に多くな−）でおり、出口開口端５
の中心軸線に対応する部分にてその膨出量が最大になっ
Ｃいる。この最大膨出部分には吸気弁７のステム８が貫
通しており、またこの部分には弁リテーナ９が装＃ｉさ
れている。ガイドベーン１０はその一側部に吸気ボーｔ
−３の延在方１−に対し入口開口端４より出口間１」端
５へ向かうに従い吸気ボート３の外側ノ＼向け【１１１
斜した傾斜壁部１１を有し、また他側部に吸気ボート３
の延在方向に対し平（１な崗線豐部１２を有している。

このガイドベーン１０により吸気ボート３はその断面の
一部、即ら図にて上部空閤餉城が傾斜壁部１１により一
側を郭定されて出口開口端５の周りに旋Ｏしたヘリカル
通路１３とｔｉ線豐部１２により一例を郭定されで出口
開口端５に直線状に通ずるストレート通路１４とに区分
されている。

シリンダヘッド１には吸気制御弁組立体１５が取付けら
れている。喚気制御弁組立体１５は、シリンダヘッド１
にねじ結合された弁ケース１６と、該弁ケースに回転可
能に支持されストレート通路１４の途中を横切って延在
する板状の弁斂木１７と、弁要素１７の弁軸１８に取付
けられた駆動レバー１９とを含んでいる。弁要素１７は
図示されている如き■度位置にあるときストレート通路
１４を全開とし、このｌｐｉ度位置よりはば９０良回動
された位置にあるときストレート通路１４を全開にする
。

ストレート通路１４が全閉状態にあるときには混合気の
実質的に全一（がＩ＼リカル通路１３を流れて出口間［
」端５より燃焼室２内に吸入されることにより燃焼室２
内に強力な吸気スワールが生じる。

このときにはその吸気スワールに乗って火炎が伝播づる
ことにより見掛は上の火炎速廉が速まり、燃焼速洩が速
くなる。

弁要素１７が開弁じ、ストレート通路１４が開いている
ときにはその開度に応じて混合気の一部がストレート通
路１４を流れて出口開口端５より燃焼室２内ｌ＼流入Ｊ
るようｋなり、これによりヘリカル通路１３を流れる混
合気のヘリカル流が減少し、まＩこ減ｆ１され、これに
応じて燃焼全２内に生じる吸気スワールが減少し、また
これと１一時に吸気ボート３の吸気流れに対する流れ抵
抗が低下−４る。

本発明方法は弁ＩＩ木１７の開閉−制御に関するもので
あり、本発明方法の実施に使用する装置の一つの＊施例
が第８図に示されている。

吸気制御弁組立体１５の駆動レバー１９はダイヤフラム
装置２０のＯラド２１に駆動連結され、該ダイヤフラム
装置により回動駆動されるようになっている。ダイヤフ
ラムｔＡＨ２０はダイヤフラム２２を有し、そのダイヤ
フラム室２３に所定−以上の負圧が導入されていない峙
には圧縮」イルばね２４のばね力によりダイヤフラム２
２が図にて下方へ付勢されることにより弁要素１７を図
示されている如き全開位置にもたらし、これに対しダイ
ヤフラム室２３に所定値以上の負圧が導入され°Ｃいる
時にはダイヤフラム２２が圧縮」イルばね２４のばね力
に抗して上方へ移動することにより弁Ｉ！索１７を閉弁
方向へ駆動し、その負圧の増大に応じて弁１ｆｊ１７の
開度を減少゛４るようになっている。ダイヤフラム室２
３のボート２５は導！！２６を経て感温切換弁２７のボ
ートａに接続されている。

感温切換弁２７はポートａ以外に二つのボートｂ及びＣ
を有しており、内燃＊ｔｍの冷却水ａ！廉が所定値以下
のときにはボートａを大気ボートＣに接続し、これに対
し冷却水Ｉ！度が所定値以Ｆのときにはボートａを負圧
ボートｂに接続するようになっている。、、餉辻ボート
ｂは導管２８を経て吸気マニホールド３２に設けられた
吠気管負汁取出ボート２９に接続され、これより負圧を
供給されるようになっている。

燃焼室２は気化器３１、吸気７ニホールド３２及び吸気
ポート３を経て空気と燃料との混合気を吸入し、排気ボ
ート３４より排気マニホールド３６へ既燃焼の排気ガス
を排出する。排気ボート３４は排気弁３５により選択的
に開閉される。

気化器３１はベンチュリ部３３、該ベンチュリ部の喉部
に開Ｄ　した図示されていない燃料ノズル、スロットル
弁３７、チョーク弁３８等を含むそれ自身周知のもので
あり、スロットル弁３７により吸入空気鰻を制御し、そ
の吸入空気−に応じた流緩の燃料を前記燃料ノズルより
吸気通路内に供給し、所定の空燃比の混合気を作るよう
になっている。

チョーク弁３８は図示されていないオートチ」−り装＠
或いは手動チョーク装置に接続され、これによってぞの
開度をＩＩＩＪＩＭｌされるようになっていると共にチ
ョークオープナ４０に接続されている。

チラーフォーブナ４０はダイヤフラム装置４１を有し、
ダイヤフラム室４２に所定値以上の負圧が導入されてい
ないときには、チョーク弁３８の開閉を拘束せず、ダイ
ヤフラム室４２に負圧が導入されたときにはダイヤフラ
ム４３が圧縮」イルばね４４のばね力に抗して移動する
ことによりロッド４５及びレバー４６を介してチョーク
弁３８を全開位置まで強制的に開弁づるようになってい
る。

ダイヤフラム室４２のボート４７は導管４８を経て導管
２６の途中に接続されている。

５０は排気ガス再循環制御弁を示している。排気ガス再
循環制御弁５０はその入口ボート５１を導管５２によっ
て排気ン二ホールド３６の排気ガス取入れボート５３に
接続され、出口ボート５４を吸気マニホールド３２に設
けられた排気ガス注入ボート５６に接続されている。排
気カス再循環制御弁５０は弁要素５７を含み、該弁！！
素５７は出口ボート５４を開閉し、その実効開口面積を
飼１１１１１するようになっている。弁１１ｉＪｌｌｉ
５７はロッド５８によっ（ダイＡ７ノフム５９に接Ｗｋ
され、ダイヤプラム室６０に、所定値以上の負圧が導入
され−Ｃいないときには圧縮」イルばね６１のばね力に
よって押下げられて開弁し、これに対しダイヤプラム室
６０に所定値以上の負圧が導入されているときには圧縮
」イルばね６１のばね力に抗して図にてＦ力へ移動する
ことにより開弁するよう＃Ｐ：なっている。ダイヤフラ
ム室６０のボート６２は導！！６３を経て気化器３１に
設けられた吸気１！％圧取出ボート６４に接続され【い
る。この吸気管負圧取出ボート６４はスロットル弁３７
がアイドル位置にあるときにはそれのＦ流側に位置し、
該スロットル弁が比較的小さい隋定開度皐１ｒｌａかれ
たときイれの下流側に位置づるようになっている。また
ボート６２は導管６５、逆止弁６６及び導管６７を経て
導ｉ！２６の途中に接続されている。逆止弁６６は１１
６７より導管６５へ流れる流体の流れのみを許すよう（
なっている。

内燃機関の冷却水ｍ度が所定値以下のとき、即ち＊１＊
冷閤時には感温切換弁２７のボートａが人気ボートＣに
接続されていることにより、ダイＡｌフラム室２３には
機関負角に拘らず常に大気斤が導入され、これにより弁
要県１７は機関が低乃至中負向にて運転されているとき
も高負荷にて運転されているときも常に全開位置に位置
する。従ってこのときには機関負角に拘らず常に混合気
がヘリカル通路１３とストレーｔ・通路１４の双方を流
れて燃焼室２内に流入し、燃料室２内に強力な吸気スワ
ールが発生することがない。この結果１１１Ｉｌ焼速度
はｍ焼室２内に強力な吸気スワールが発生しているとき
に比して遅くなり、内燃機関は燃焼速度が速いときに比
して＾温の排気ガスを排出するようになる。これにより
排気系に設けられている触媒」ンバータ等の暖機が促進
される。

またこのときにはチョークオープナ４０のダイヤプラム
室４２及び排気ガス再循環１１Ｊ御弁５０のダイヤプラ
ム室６０に大気圧が導入されることによりチョーク弁３
８は図示されていないオートチョーク装置或いは手動チ
ョークｌ−により定められた一度に保持され、また排気
ガス再循環制御弁５０は閉弁し、排気ガスの再循環かむ
ねれない。

機関の冷却水温度が所定蛤以ｔになると、即ら機関の暖
機が完ｆ４ると、線温開閉弁２７のボートａが大気ボー
ｔ−ｃに代えて負圧ボートｂに接続される。このときに
は吸気管負圧がダイヤプラム室２３に導入される。これ
により内燃機関が低／’Ｊ至中ｔｉ／４？ｉｌｌにて運
転され、所定値以上の吸気管負圧が発生しＣいるときに
は弁１１１７かストレート通路１４を閉じる全開位置に
位置するようになる。

このときに番Ｊ混合気の全てがへりカル通路１３を経て
燃焼室２内に流れ、燃焼室２内に強力な吸気スワールが
生じ、これによって見掛は上の火炎速度が速まり、燃焼
速度が速くなる。これにより混合気の燃焼性が改画され
、内燃機関は′Ｓ薄混合気を供給されてｂ失火を生じる
ことなく良好な燃焼作動を行なう。内燃機関が＾負荷運
転され、でれに伴い吸気管負圧が低下してそれが所定１
１１以下になると、弁装１ｆ１７４よ全開位置に位置す
るようになる。このときには混゛合気がへりカル通路１
３とストレート通路１４の双方を流れて燃焼室２内に流
入（ることにより＠気ボート３がイのａ＋！含気の流れ
に対して大きい流れ抵抗を与えなくなり、内燃機関の充
填効率の低下が回避される。

また上述の如く感温切換弁２７のボートａか負圧ボート
ｂにｓｅｔされると、チョークオープナ４０のダイヤプ
ラム室４２に吸気管負圧か導入されることにより、吸気
制御弁による吸気１１１Ｊ　’ｍに関連し【チョーク弁
３８が全開位置にもたらされる。

まｌここのときには排気ガス再循環制御弁５ｏのダイヤ
プラム室６０に吸気管負圧取出ボート６４に規われる流
体圧が作用することにより、スロットル弁３７が所定１
１度以上開かれＩこときその吸気管負圧取出ボート６４
に吸気管負圧が作用することにより排気ガス再循環制御
弁５ｏが開弁し、排気ガス再循環が開始される。

尚、上述した＊施例に於ては吸気！！負圧によって機＃
１ＩＩＩ荷を検出し、これに応じて吸気Ｍ１１１１弁の
開閉を一１ｌ１１１Ｌ、だが、これはベンチュリ負圧、
スロットルＮｌ［、排気ガス圧力等に応じて行なえても
よい。

以上に於１は本発明を特定の実施例について詳細に説明
しＩこが、本発明はこれに限られるものではなく、本発
明の範囲内に−（種々の実Ｉｊｈ例が可能″ぐあること
は当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸気制一方法を適用する吸気ボー
ト構造の一゛つの実施例を示す縦断面図、第２図乃至第
７図は各々第１図の線ｎ−ｔｔ〜Ｘ■〜ｘ■に沿う１Ｉ
ｉｄｊ図、第８図は本発明による吸気ｔｉｌＪ一方法の
＊論に使用Ｊる装置の実施例を示゛す概略構成図である
。 １：・・シリンダヘッド、２・・・燃焼室、３・・・吸
気ボート、４・・・人口−目端、５・・・出口開口端、
６・・・弁慶部材、７・・・吸気弁、８・・・弁ステム
、９・・・弁リアーナ、１０・・・ガイドベーン５１１
・・・鍮斜壁部、１２・・・直線壁部、１３・・・ｌ＼
リカル通路、１４・・・ストレート通路、１５・・・吸
気１１１Ｉ御弁組立体、１６・・・弁ケース、１７・・
・弁貧素、１８・・・弁軸、１９・・・駆動レバー、２
０・・・ダイヤ７フム蝕置、２１・・・ロソ１：。 ２２・・・ダイヤノラム、２３・・・ダイヤフラム室、
２４・・・圧縮」イルばね、２５・・・ボート、２６・
・・導管。 ２７・・・感温切換弁、２８・・・４舌、２９・・・吸
気管負圧取出ボート、３１・・・気化器、３２・・・吸
気ンーホールド、３３・・・ベンチュリ部、３４・・・
排気ボート。 ３５・・・排気弁、３６・・・排気ン二ホールド、３７
・・・スロットル弁、３８・・・チョーク弁、４０・・
・チョークオープナ、４１・・・ダイヤ７フム蝕置、４
２・・ダイヤフラム室、４３・・・ダイヤノラム、４４
・・・辻紬」イルばね、４５・・・ロンド、４６・・・
レバー、４７・・・ボート、４８・・・１１５０・・・
排気ガス古楯環ａｌｔｊ御弁、５１・・・人口ポート、
５２・・・導管、５３・・・排気ガス取入れボート、５
４・・・出口ボート、５６・・・排気ガス注入ボート、
５７・・・弁要素、５８・・・Ｏラド、５９・・・ダイ
ヤノラム、６０・・・ダイヤフラム室。 ６１・・・圧縮」イルばね、６２・・・ボーｔ−，６３
・・・導管、６４・・・吸気管類に取出ボート、６５・
・・導管。 ６６・・・逆止弁、６７・・・導管 特　許　出　餉　人　トヨタ自＠車１業株式会社代　　
　　　理　　　　　人　　弁理士　　　　明　　石　　
昌　　毅第３図　　　　、第６図 第４図　　　第７図 （自　発？ 手続補正書 昭侶口）フイ１１（）月１３１１ 袖ｃ７＋ｌ］灸官　菖　杉　和　大　　殿１、車灯の表
示　昭和５７４１特許験第０７９り５２号２、発明の名
称 内燃機関の吸気υｊ御／ｊ払 ご３．禰迂をりる占 ｉＪｉ例どの関係　　特ｉ４出願人 ｔ）ｐｈ　　　愛知県勢ｆＬｌｉｔ＋ｔ・」９町１番地
名　称　　（３２０）　１−　’ｊ夕自動中１業株式会
討４代哩人 居　Ｆｉｌ　　　豊１０４東県都中火１８新川１１目５
＃１１９号１　茅場町挾闘ビル３階　電話５５１−４１
７１０　補＋１により増加する発明の数　　　０７　補
ｄの１隊　　明細書及び回向 昌、補止め内容　　別紙の通り （１）明細ｌ１ｌｉｌ第１５１４＠ＬｓＬ＋・・第９ｈ
のＩ×１１Ｘ　ＩＩ　Ｊ　４１’　Ｖ　ＩＩ　　Ｖ　Ｉ
Ｉ　Ｊと袖１する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室への開口端に対向するボート内壁部に膨出された
   ガイドベーンを有し、該ガイドベーンにより吸気ボート
   断面の一部が前記開口端の周りに旋回したヘリカル通路
   と前記開口端に一線状に通ずるストレート通路とに区分
   され、前記ストレート通路の途中に該ストレート通路を
   開閉する吸気Ｉ制御弁が設けられている如き吸気ボート
   構造を有する内燃機関の吸気制御方法にして、内燃機関
   の暖機度が所定値以下のときは前記吸気制御弁を機関負
   荷に拘らず常に開弁し、暖機度が所定値以上のとき前記
   吸気制御弁を機関負荷に応じて開°閉することを特徴と
   する吸気制御方法。