JPS5828518A - ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 - 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】 本発明はヘリカル型吸気？−トの流路制御装置Ｋｍする
・ ヘリカル型吸気ポートは通常吸気弁部りに形成された渦
巻部と、この渦巻部に接線状に接続されかつほぼまっす
ぐに延びる入口通路部とにより構成される。このような
ヘリカル型吸気ポートを用いて吸入空気量の少ない機関
低速低負荷運転時に機関燃焼室内（強力カ旋回流を発生
せしめようとすると吸気デート形状が流れ抵抗の大きな
形状になってしまうので吸入空気量の多い機関高速高負
荷運転時に充填効率が低下するという問題がある。

このような問題を解決するためにヘリカル型吸気／−）
入口通路部から分岐されてヘリカル型吸気／−）渦巻部
の渦巻終熾部に連通する分岐路をシリンダへ　ｐ内に形
成し、分岐路内にアクチーエータによって作動される常
時閉鎖型開閉弁を設けて機関吸入空気量が所定量よりも
大きくなったときくアクチーエータを作動させて開閉弁
を開弁するようＫしたヘリカル型吸気ポート流路制御装
蓋が本出願人によ〕既に提案されている。このヘリカル
型吸気ポートでは機関吸入空気量の多い機関高速高負荷
運転時にヘリカル型吸気ポート入口通路部内に送り込ま
れた吸入空気の一部が分岐路を介してヘリカル蓋吸気４
−ト渦巻部内に送抄込まれるために吸入空気流に対する
流れ抵抗が低下し、斯くして高い充填効率を得ることが
できる。しかしながらとの流路制御装置では吸入空気量
が減少したときに開閉弁が急激に閉弁せしめられるため
に急激なトルク変動を生じ、斯くして車両運転性が悪化
するという問題がある。

本発明は吸入空気量が減少したとｉｌＫ開閉弁を徐々に
閉弁せしめることＫよりトルクの変化を緩やかＫして喪
好な車両運転性を確保するようＫしたヘリカル型吸気／
−）の流路制御装置を提供す為ことにある・ 以下、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図並びに第２図を参照すると、１はシリンダブ四、
り、２はシリン〆デロ、り１内で往復動するピストン、
３はシリンダゾロマク１上に固定され九シリｙ〆ヘッド
、４はピストン２とシリンダへ、Ｐ３間に形成された燃
焼室、５は吸気弁、６はシリンメヘダド３内に形成され
九ヘリカル型吸気４−）、フは排気弁、８はシリンダへ
、ド３内に形成された排気／−）を夫々示す。なお、図
には示さないが燃焼室４内に点火栓が配置される。

第３図から嬉５図に第２図のヘリカル型吸気Ｉ−トロの
形状を図解的に示す。このヘリカル型吸気Ｉ−トロは第
４図に示されるように流路軸ｌｓ息がわずかに彎曲した
入口通路部ムと、吸気弁５の弁軸周りに形成された渦巻
部Ｂとにより構成され、入口通路部Ａは渦巻部ＢＫ＠線
状に接続される。

＠３図、第４図並びに第７図に示されるように入口通路
部Ａの渦巻軸線すに近い側の側壁面９の上方側壁面９１
は下方を向いた傾斜面に形成され、この傾斜面９ａの巾
は渦巻部Ｂに近づくに従って広くなり、入口通路部Ａと
渦巻部Ｂとの接続部においては第７図に示されるように
側壁面９の全体が下方に向いた傾斜面９ａＫ形成される
。側壁面９の上半分は吸気弁がイド１０　（＠２図）周
りの吸気／−）土壁面上に形成された円筒状突起１１の
周壁面に滑らかに接続され、−実測壁面９の下半分は渦
巻部Ｂの渦巻終端部Ｃにおいて渦巻部Ｂの側壁面１２に
接続される。なお、渦巻部Ｂの上−面１３は渦巻終端部
Ｃにおいて下向きの急傾斜壁ＤＫ接続される。

一方、第１図から第５図に示されるようにシリンメヘッ
Ｉ’３内には入口通路部ムから分岐されたほぼ一様断面
の分岐路１４が形成され、この分岐路１４は渦巻終端部
Ｃに接続される０分岐路１４の入口開口１５は入口通路
部Ａの入口開口近傍において側壁面９上く形成され、分
岐路１４の出口開口１６は１１１４１巻終端部Ｃにおい
て側壁面１２の上端部に形成される。爽に、シリンダへ
、Ｐ３内には分岐路１４を貫通して延びる開閉弁挿入孔
１７が穿設され、この開閉弁挿入孔１７内には夫々通路
開閉弁の作用をなす四−タリ弁１８が挿入される。この
四−タリ弁１８は分岐路１４内に配置されかり第９図に
示すように薄板状をなす弁体１９と、弁体１９と一体形
成された弁軸２０とを具備し、この弁軸２０は開閉弁挿
入孔１７内に嵌着され九案内スリーブ２１により回転可
能に支承される・ｐ軸２０は案内スリーブ２１の頂面か
ら上方に突出し、この突出□部にアーム２２が固着され
る。

第１０図を参照すると、吸気ポート６は吸気マニホルド
２３のマニホルド枝管２４を介してｆｉ化機器２５接続
される。一方、各気筒のロータリ弁１Ｂのアーム２２の
先端部は連結ロッド２９によって互に連結され、この連
結口、ド２９は負圧ダイアフラム装置３０のダイアフラ
ム３１に固着され九制御口、Ｐ３２に連結される。負圧
グイアフラム装置３０はダイアフラム３１によって大気
から隔離された負圧室３３を有し、この負圧室３３内に
ダイアフラム押圧用圧縮ばね３４が挿入される＠負圧室
３３は導管３５を介して大気連通制御弁３６の弁室３７
に連結される０弁室３７は一方では弁室３７から吸気マ
ニホルド２５内に向けてのみ流通可能な逆止弁３Ｂを介
して吸気マニホルド２５に連結され、他方では大気連通
ポート３９並びにエアフィルタ４０を介して大気に連通
ずる。

更に１大気連通制御弁３６は電磁弁４１を具備し、この
電磁弁４１は大気連通／　−）　３９の開閉制御をする
弁体４２と、弁体４２に連結された可動プランジャ４３
と、可動プランシャ吸引用のソレノイド４４から構成さ
れる・電磁弁°４１のソレノイド４４は電子制御二二、
ト５ｏの出力端子Ｋｌｌ続される。

電子制御エニ、ト５０はディジタルコンビ胤−一からな
り、各種の演算処理を行なう！イク■デ四セ！す（ＭＰ
Ｕ）５１、ランダムアクセスメモ１３（ＲＡＭ）５２、
制御プログラム、演算定数等が予め格納されているリー
ドオンリメモリ（ＲＯＭ　）５３、入力／　−）　５４
並び（出力／−）５５が双方向性パス５６を介して互に
接続されている。更に１電子制御ユ”　ｑｐ　）　５０
内には各種のクロ、り信号を発生するり四、り発生器５
７が設けられる。

入力／−）！）４に：はＡＤ変換器５８を介して負圧セ
ンサ５９が接続され、更に入カポ−）５４には回転数セ
ンサ６０が接続される。負圧センサ５９は吸気！ニホル
ド２５内の負圧（比例し走出力電圧を発生し、この電圧
がＡＤ変換器５８において対応する２進数に変換されて
この２進数が入力ポート５４並びにパス５６を介してＭ
ＰＵ５１に入力される。一方、回転数センサ６０はクラ
ンクシャフトが所定クランク角度回転する毎に）４ルス
を発生し、とのノ譬ルスが入力／−）５４並びにパス５
６を介してＭＰＵ５１に入力される。

出力／　−）　Ｓ　ｆ５は電磁弁４１を作動するための
データを出力するために設けられており、この出力ポー
ト５５には２進数のデータがＭＰＵ５１からパス５６を
介して書き込まれる０出力／−）５５の各出力端子はダ
ウンカウンタ６１の対応する各入力端子に接続されてい
る・ダウンカウンタ６１はＭＰＵ５１から書き込まれた
２進数のデータをそれに対応する時間の長さに変換する
ために設けられており、このダウンカウンタ６１は出力
ポート５５から送り込まれたデータのダウンカウントを
クロック発生器５７のクロック信号によって開始し、カ
ウント値が０になるとカウントを完了して出力端子にカ
ウント完了信号を発生する。

ダウンカウンタ６１の出力端子はアンドｒ−）６２の一
方の入力端子ａＫ被接続れ、アンドダート６２の他方の
入力端子すは出力ポート５５に接続される。一方％　８
−　Ｒフリダデフロψゾロ３のリセψト入力端子Ｒはア
ンドｆ−）６２の出力端子に接続され、８−Ｒフリ、デ
フロウゾロ３のセ、ト入力端子８はクロ、り発生器５７
に接続される。８−Ｒフリップフロ、ゾロ３はクロック
発生器５７のクロック信号によりダウンカウンタ６１の
ダウンカウント開始と同時にセットされ、ア／１’ｒ−
）６２の入力端子ａが高レベルであるとするとダウンカ
ランＦ完了時にダウンカウント完了信号によってリセッ
トされる。従ってこの場合、８−Ｒフリダブフロ、ゾロ
３の出力端子Ｑはダウンカウントが行なわれている間高
レベルとなる。

一方、アンド？−）６２の入力端子すが低レベルの場合
ｔｃＦｉ８−Ｒフリプデフリ、ゾロ３はセットされ続け
るので８−Ｒフリ、デフロウゾロ３の出力端子ｑは高レ
ベルにな抄続ける・８−Ｒフリダブフロ、ゾロ３の出力
端子Ｑはアンドｒ−）６４の一方の入力端子１に接続さ
れ、アンドｒ−）６４の他方の入力端子すは出力ポート
５５に接続される。更く、アンド？　−）　６４の出力
端子は電力増巾回路６５を介して電磁弁４１のソレノイ
ド４４Ｋｌｉｌ続される。従ってアンドｒ−）６４０入
力端子すが低レベルのと１！には電磁弁４１のソレノイ
ド４４は消勢され、アンドｒ−）６２の入力端子す並び
にアンドｅ−）６４の入力端子すが共に高レベルであれ
ば電磁弁４１のソレノイド４４はダウンカウントが行な
われている間付勢される。

一方、アンドｆ−）６２の入力端子すが低レベルであっ
てアンドｆ−）６４０入力端子すが高レベルの場合には
電磁弁４１のソレノイド４４が付勢され続ける・ 電磁弁４１のソレノイド４４が付勢されると弁体４２は
大気連通ポート３９を開口する。その結果、負圧室３３
内は大気圧となるのでダイアフラム３１は圧縮ばね３４
のばね力によシ下方に移動し、斯くしてロータリ弁１８
が回動せしめられて分岐路１４を全開する。一方、電磁
弁４１のソレノイド４４が消勢されると弁体４２が大気
連、通Ｉ−ト３９を閉鎖する０このとき逆止弁３８は吸
気ｇニホルド２３内の負圧が負圧ダイアフラム装置３０
の負圧室３３内の負圧よりも大きくなると開弁し、吸気
マニホルド２５内の負圧が負圧室３３内の負圧よりも小
さくなると閉弁するので弁体４２が閉弁している限抄負
圧室３３内の負圧は吸気マニホルド２５内に発生した最
大負圧に維持される。負圧室３３内に負圧が加わるとダ
イアフラム３１は圧縮ばね３４に抗して上昇し、その結
果ロータリ弁１Ｂが回動せしめられて分岐路１４が閉鎖
される。また、両アンドｒ−）６２．６４の入力端子す
が共に高レベルである場合には前述したように電磁弁４
１のソレノイド４４はダウンカウントが行なわれている
間、即ち８−Ｒフリ、デフロッデ６３の出力端子Ｑに表
われる電圧が高レベルのときに付勢される。従って電磁
弁４１の弁体４２が大気連通ポート３９を開口する時間
割合はソレノイＩ’４４に印加されるノ４ルスのデ凰−
ティ比に比例する。弁体４２が大気連通／−）３９を開
口する時間が長くなればなるほど負圧ダイアフラム装置
３０の負圧室３３内の負圧が小さくなり、ロータリ弁１
８の開口面積が大きくなる。従ってロータリ弁１８の開
口面積はソレノイド４４に印加される・ノ４ルスのデ為
−ティ比が大きくなるｌデど大きくなることがわかる。

第１２図は電磁弁４１を作動すべき機関回転数Ｎ（ｒ、
ｐ−ｍ）と吸気マニホルド内の負圧Ｐ（−ｍｍＨｙ）と
の関係を示している。なお、第１２図の実線Ｗよりも上
方のハツチングで示される領域Ｒｅ　において電磁弁４
１のソレノイド４４が付勢される＠第１２図の実線Ｗけ
＃デは吸入空気量が一定のところを示しており、従って
吸入空気量が所定量以上になるとソレノイド４４が付勢
されることがわかる。第１２図において実ＩｗＷで示さ
れる機関回転数Ｎ　（ｒ　、　ｐ　、　ｍ　）と負圧Ｐ
（−ｍｍＨＩｉ）との関係は関数或いはデータテーブル
の形で予めＲＯＭ５３内に記憶されている。

次に第１１図を参照して本発明による流路制御装置の作
動について説明する。第１１図を参照すると、まず始め
にステ、デフ０において回転数センサ６０の出カッ９ル
ス関隔からＭＰＵ５１内において機関回転数Ｎ（ｒ、ｐ
、ｎｓ）が計算され、次いでステップ７１において吸気
マニホルド内の負圧Ｐ（ｒｎｍＨｇ　）を表わす負圧セ
ンサ５９の出力信号がＭＰＵ５１内に入力される０次い
でステ９デフ２において機関回転数Ｎと負圧Ｐとの交点
Ｒが嬉１２図の曲線Ｗよりも大きいか否か、即ち領斌寞
・内にあるか否かが判別される。ステップ７２において
機関回転数Ｎと負圧Ｐとの交点Ｒが曲＠Ｗよ如も大きい
と判別されたときけステップ７３に進んで閉弁中フラグ
が立てられ、次いでステ、デフ４においてソレノイドを
付勢すべき駆動信号が出力／−）５５に書込まれる・こ
のときアン）’ｒ−）６２０入力端子すが低レベルにな
ると共に７７　Ｗｌ”　−）　６４の入力端子すが高レ
ベルになるためにソレノイド４４が付勢され、斯くして
前述したようにロータリ弁１８が分岐路１４を全開する
・一方、ステップ７２において機関回転数Ｎと負圧Ｐと
の交点が第１２図の曲線Ｗよ〕も大きくないと判別され
たときはステ、ｆ７ｓＫ進んで閉弁中フラグが立ってい
るか否かが判別される。

ステ、デフＳにおいて閉弁中７ラグが立っていないと判
別されたときはステ、デフ６に進んでソレノイドを消勢
すべき駆動データを出力ポート５５に書込む。このとき
アンド？−）　６４０入力端子すが低レベルとなるため
にソレノイド４４は消勢され、斯くしてｐ−タリ弁１８
が分岐路１４を全閉する。

一方、ステップ７５において閉弁中フラグが立っている
と判別された場合、即ち前回の処理サイクルでは機関回
転数Ｎと負圧Ｐとの交点Ｒが第１２図において領域Ｒｏ
内にあり、今回の処理サイクルでは交点Ｒが第１２図の
実ＩＩＷよりも小さくなった場合にはステ、デフ７に進
む。ステ、デフ７ではソレノイド４４に印加されるべき
ノ量ルス巾Ｘから一定値ムが減算され、この減算結果を
・臂ルス巾にとする。次いでステップ７８において／ダ
ルス巾にが一定値Ｂよりも小さいか否かが判別され、／
譬ルス巾Ｋが一定値Ｂよりも小さくない場合にはステ、
７”７９に進んでソレノイドの駆動データが出力／−）
５５に書込まれる。このとき両アンドｒ−）６２．６４
の入力端子すは共に高レベルとなり、・中ルス巾ＫＫ相
当する時間だけダウンカウンタ６１のダウンカウンタ作
用が行なわれる。

ステ、デフ７を通過する毎に／臂ルス巾には一定値Ａづ
つ減算されるのでソレノイド４４に印加されるΔルス巾
には第１３図に示すように徐々に狭くなる。従って前述
したように負圧室３３内の負圧が徐々に大きくなるため
にロータリ弁１８が分岐路１４を徐々に閉弁する。一方
、ステ、デフｇにおいてΔルス巾Ｋが一定値Ｂよりも小
さいと判別されえときはステ、デ８０に進んでパルス巾
ＫＫ初期値に・が入れられる。次いでステ、デ８１にお
いて閉弁中フラグが障子された後ステップ７６に進んで
ソレノイドを消勢すべき駆動データが出力？−）５！Ｓ
Ｋ書込壕れる・ 上述したように吸入空気量が少ない機関低速低負荷運転
時にはロータリ弁１Ｂが分岐路１４を遮断している、こ
のとき入ロ通路部ム内に送り込まれた混合気は渦巻部Ｂ
の上１１ｍ１３に沿って旋回しつつ渦巻部ｌ内を下降し
、次いて旋回しつつ燃焼室４内に流入するので燃焼室４
内に＃′ｉ強力な旋回流が発生せしめられる。一方、吸
入空気量が多い機関高速高負荷運転時にはロータリ弁１
８が開弁するので入口通路部Ａ内に送り込まれた混合気
の一部が流れ抵抗の小さな分岐路１４を介して渦巻部Ｂ
内に送り込まれる。渦巻部Ｂの上壁面１３に沿って進む
混合気流は渦巻終端部Ｃの急傾斜壁ＤＫよって下向きに
流路が偏向せしめられるために渦巻終端部Ｃ１即ち分岐
路１４の出口開口１６には大きな負圧が発生する。従っ
て入口通路部Ａと渦巻終端部Ｃとの圧力差が大きいので
ロータリ弁１８が開弁すると大量の混合気が分岐路１４
を介して渦巻部Ｂ内に送り込まれる。このように機関高
速高負荷運転時にはロータリ弁１８が開弁することによ
って全体の流路面積が増大するばかｂでなく大量の吸入
空気が流れ抵抗の小さな分岐路１４を介して渦巻部ＢＰ
３に送り込まれるので高い充填効率を確保することがで
きる。また、入口通路部Ａに傾斜側壁部９１を設けると
とＫよって入口通路部ムに送り込まれた混合気の一部は
下向きの力を与えられ、その結果この混合気は旋回する
ことなく入口通路部ムの下壁面に沿って渦巻部Ｂ内に流
入するために流入抵抗は小さくなり、斯くして高速高負
荷運転時における充填効率を更に高めることができる。

また、吸入空気量が減少したときに四−タリ弁が徐々に
閉弁せしめられるので急激なトルクの変化を阻止するこ
とができる０以上述べたように本発明によれば吸入空気
量が減少せしめられたときロータリ弁が徐々に閉弁せし
められるので急激なトルクの変化を阻止することができ
、斯くして良好な運転性を確保することができる。一方
、吸入空気量が急激に増大せしめられたときにはロータ
リ弁は即座に開弁するので良好な加速を得ることができ
る。なお、本発明では吸入空気量を吸気マニホルＰ員圧
と機関回転数から求めているがエアフローメータを用い
て吸入空気量を計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の平面図、第２図は第１
図のト」線に沿ってみた断面図、第３図はヘリカル型吸
気チートの形状を示す斜視図、第４図は第３図の平面図
、第５図は第３図の分岐路に沿って切断し九個面断面図
、第６図は第４図のＶｌ　−ＷＩＩＫ沿ってみた断面図
、第７図は１１！Ｊ４図の■−■線に沿ってみた断面図
、第８図は！４図の■−■線に沿りてみた断面図、ＷＪ
９図はロータリ弁の斜視図、第１０図は流路制御装置の
全体図、糖１１図は流路制御装置の作動を説明するため
のフローチャート、第１２図はロータリ弁の開弁領域を
示す図、第１３図はソレノイドに印加されるノ々ルスを
示す線図である。 ５−吸気弁、６・・・ヘリカル型吸気ポート、１４・−
分岐路、１８−ａ−タリー、３０・・・負圧ダイアフラ
ム装置、４１・・・電磁弁。 第１回 ３ 第３回 第４回 第５回 第６０　　　　第７回 第８図　　　第９回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁部りに形成された渦巻部と、ｌ＊渦巻部にｌｌ！
   纏状に接続されかつほぼまっすぐに延びる入口通路部と
   によ）構成され九ヘリカル型吸気ポートにおいて、上記
   入口通路部から分岐されて上記渦巻部のｌ＆巻終端部に
   連通する分岐路をシリンダヘッド内に形成すると共に骸
   分妓路内に吸入空気量が所定量以上に達したときに開弁
   する常時閉鎖型開閉弁を設け、該開閉弁を吸入空気量に
   応動するアクチーエータに連結して吸入空気量が上記所
   定量以下に低下したとｔｌに該開閉弁を徐々に全閉位ｆ
   ｔｔで閉弁せしめるようＫしたヘリカル型吸気−−トの
   流路側＠！ｌ！雪。