JPS5910357Y2 - Intake air amount control device - Google Patents

Intake air amount control device

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JPS5910357Y2
JPS5910357Y2 JP7916979U JP7916979U JPS5910357Y2 JP S5910357 Y2 JPS5910357 Y2 JP S5910357Y2 JP 7916979 U JP7916979 U JP 7916979U JP 7916979 U JP7916979 U JP 7916979U JP S5910357 Y2 JPS5910357 Y2 JP S5910357Y2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
intake
rotary valve
intake air
rotary
Prior art date
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Application number
JP7916979U
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Japanese (ja)
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JPS55180040U (en
Inventor
慎一 南雲
陸男 小野田
Original Assignee
日産自動車株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の吸気弁上流の吸気ポートにロータリ
バルブを設けて吸入空気量を制御する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for controlling the amount of intake air by providing a rotary valve in an intake port upstream of an intake valve of an internal combustion engine.

内燃機関の燃費改善にとっての一つの障害として吸気通
路に介装するバタフライ型の絞弁による絞り作用に起因
してのポンピングロスの問題がある。
One obstacle to improving the fuel efficiency of internal combustion engines is the problem of pumping loss due to the throttling action of a butterfly-type throttle valve installed in the intake passage.

ポンピングロスは吸気弁の開弁後にピストンに作用する
吸入負圧にもとづく負の仕事であって、吸入負圧の増大
する低負荷域ほど仕事損失が大きくなる。
Pumping loss is negative work based on the suction negative pressure that acts on the piston after the intake valve is opened, and the work loss becomes larger in a low load region where the suction negative pressure increases.

したがって絞弁全開運転時や絞弁のないテ゛イーゼル機
関ではポンピングロスは大幅に低減し、燃費効率は良好
となる。
Therefore, when operating with the throttle valve fully open or in a diesel engine without a throttle valve, pumping loss is significantly reduced and fuel efficiency is improved.

通常の火花点火式機関では絞弁によって吸入空気量をコ
ントロールしているため、どうしてもこの吸気絞り損失
を解消することはできない。
In a normal spark ignition engine, the amount of intake air is controlled by a throttle valve, so this intake throttle loss cannot be eliminated.

このため、実公昭50−20164号に示されるように
、カムを移動させて、バルブタイミングを可変作動させ
るものもあるが、このものは、高速で回転し、かつ大き
な力の作用するカムを移動させなければならず、機構が
極めて複雑となるものであった。
For this reason, as shown in Utility Model Publication No. 50-20164, there are some systems that move a cam to variably operate the valve timing, but this system moves a cam that rotates at high speed and is subject to a large force. The mechanism was extremely complicated.

そこで本考案は、吸気通路からバタフライ型絞弁をなく
す代わりに、吸気ポートに第2のロータノ型バルブを設
け、吸気弁の開弁時に第2のバルブの開く期間を制御す
ることにより吸入空気量を制御し、もって吸気絞り作用
をなくしてポンピングロスを少なく燃費効率を向上させ
るようにした吸入空気量制御装置を提供することを目的
とする。
Therefore, instead of eliminating the butterfly-type throttle valve from the intake passage, the present invention provides a second rotano-type valve in the intake port, and controls the opening period of the second valve when the intake valve is opened, thereby increasing the amount of intake air. An object of the present invention is to provide an intake air amount control device which eliminates the intake throttling effect, reduces pumping loss, and improves fuel efficiency.

以下、本考案の実施例を図面にもとづいて説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図において、1はシリンダ、2はシリンダヘッド、
3は燃焼室で、燃焼室3と吸気ポート4の連通は、機関
回転に同期して回転するカム5に従動する吸気弁6によ
り開閉され、この吸気弁6は機関吸入工程における上死
点付近から下死点付近まで開弁じ、それ以外は閉弁保持
される゛。
In Fig. 1, 1 is a cylinder, 2 is a cylinder head,
3 is a combustion chamber, and communication between the combustion chamber 3 and the intake port 4 is opened and closed by an intake valve 6 that follows a cam 5 that rotates in synchronization with engine rotation, and this intake valve 6 is operated near top dead center during the engine intake stroke. The valve is opened from to near the bottom dead center, and remains closed otherwise.

なお、7は吸気弁用ロツカアーム、8は排気弁、9は排
気弁用のロツカアームを示し、これらロツカアーム7,
9はカム軸に対して同軸上に配設されたカム5や図示し
ない排気弁用カムによって駆動される。
Note that 7 is a rocker arm for the intake valve, 8 is a rocker arm for the exhaust valve, and 9 is a rocker arm for the exhaust valve.
9 is driven by a cam 5 disposed coaxially with the camshaft or an exhaust valve cam (not shown).

前記吸気ポート4には吸気弁6との間の容積が可及的に
小さくなるように吸気弁6の直前に、第2の吸気バルブ
としてロータリバルブ10が設けられ、このロータリバ
ルブ10は吸気ポート軸線と直交する軸線を中心として
回転し、バルブ孔11の連通により吸気ポート4を開閉
する。
A rotary valve 10 is provided as a second intake valve immediately before the intake valve 6 so that the volume between the intake port 4 and the intake valve 6 is as small as possible. It rotates around an axis perpendicular to the axis, and opens and closes the intake port 4 through communication with the valve hole 11.

このため、ロータリバルブ10の開いているときは吸気
弁6を介して燃焼室3に空気(混合気)が吸入されるが
、ロータリバルブ10の閉じているときは吸気弁6が開
いていても空気の吸入は行われず、したがって吸入空気
量はロータリバルブ10の開弁期間と吸気弁6の開弁時
期とのオーバラツプにもとづいて制御される。
Therefore, when the rotary valve 10 is open, air (air mixture) is sucked into the combustion chamber 3 via the intake valve 6, but when the rotary valve 10 is closed, even though the intake valve 6 is open. No air is taken in, and therefore the amount of intake air is controlled based on the overlap between the opening period of the rotary valve 10 and the opening timing of the intake valve 6.

ところで、ロータリバルブ10のロータ軸13は、第2
図に明らかなように、回転軸心に対して軸方向に摺動自
由になっており、そしてバルブ孔11の形状はこの軸方
向への移動に対して開口面積が変化するように、断面上
部がテーパ面12に形或されている。
By the way, the rotor shaft 13 of the rotary valve 10 is
As is clear from the figure, the valve hole 11 is freely slidable in the axial direction with respect to the rotation axis, and the shape of the valve hole 11 is such that the opening area changes with respect to the movement in the axial direction. is formed on the tapered surface 12.

吸気ポー1・4のバルブ周面での形状は、長方形4aに
形戒されており、したがってロータリバルブ10の開弁
期間は第2図で右方にロータ軸13が移動するほど減少
する。
The shape of the intake ports 1 and 4 on the valve peripheral surface is a rectangle 4a, and therefore the opening period of the rotary valve 10 decreases as the rotor shaft 13 moves to the right in FIG.

ロータ軸13の端部にはスラストベアリング14を介し
て油圧シリンダ15のピストン16が接しており、リタ
ーンスプリング17に抗して油圧室18の油圧が上昇す
るに従いピストン16が右一方へと移動する。
A piston 16 of a hydraulic cylinder 15 is in contact with the end of the rotor shaft 13 via a thrust bearing 14, and as the oil pressure in the hydraulic chamber 18 increases against the return spring 17, the piston 16 moves to the right. .

油圧室18に供給される油圧は、制御回路20からの信
号によって作動する電磁弁21によって制御され、機関
回転数信号やアクセル開度に応じて油圧が増滅するよう
になっている。
The oil pressure supplied to the oil pressure chamber 18 is controlled by a solenoid valve 21 operated by a signal from a control circuit 20, and the oil pressure increases or decreases depending on the engine rotation speed signal and the accelerator opening.

一方、ロータ軸13の他端に固着した歯車23には機関
クランク軸からの回転が、歯車24を介して伝達される
On the other hand, rotation from the engine crankshaft is transmitted via a gear 24 to a gear 23 fixed to the other end of the rotor shaft 13 .

なお、ロータ軸13の軸方向への変位量に対応して歯車
24の有効噛合長が決められる。
Note that the effective meshing length of the gear 24 is determined in accordance with the amount of displacement of the rotor shaft 13 in the axial direction.

次に作用を含めてさらに詳しく説明する。Next, it will be explained in more detail, including its effect.

吸気弁6の開閉タイミングは機関高速運転時における混
合気充填効率を考慮して適切に設定されており、これに
対してロータリバルブ10は1回転につき2回開弁ずる
ので、4サイクル機関においては、クランク軸の1回転
につき牙回転するように連動し、しかも吸気弁6の開く
間でロータリバルブ10を開弁ずるように設定されてい
る。
The opening/closing timing of the intake valve 6 is appropriately set in consideration of the air-fuel mixture filling efficiency during high-speed engine operation.On the other hand, the rotary valve 10 opens twice per revolution, so in a 4-cycle engine The rotary valves 10 and 10 are set to rotate so as to rotate with each revolution of the crankshaft, and to open the rotary valve 10 while the intake valve 6 is opening.

アクセル開度の小さい運転域では、油圧シリンダ15に
供給される油圧が大きく、このためロータ軸13は第2
図の右方へと移動して、ロータリバルブ10の開弁期間
が最小付近になる。
In the operating range where the accelerator opening is small, the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder 15 is large, and therefore the rotor shaft 13 is
Moving to the right in the figure, the open period of the rotary valve 10 becomes near the minimum.

このようなときは、吸気弁6とロータリバルブ10が同
時に開いても、吸気弁6より先にロータリバルブ10が
閉じてしまうので゛(あるいはロータリバルブ10の開
き始めを遅らせる)、吸入される空気量は小さくなる。
In such a case, even if the intake valve 6 and the rotary valve 10 open at the same time, the rotary valve 10 will close before the intake valve 6 (or delay the opening of the rotary valve 10), so that the intake air will be reduced. quantity becomes smaller.

ロータリバルブ10の開弁期間が長くなるほど吸入空気
量は増大し、アクセル開度の最大域では、ロータ軸13
の位置か゛第2図のようになり、ロータノバルブ10の
開弁期間と吸気弁6の開弁期間が一致(もしくはロータ
リバルブ10の開弁期間の方が大きくなる)して、最大
の吸入空気量が得られる。
The longer the rotary valve 10 is open, the more the intake air amount increases.
The position becomes as shown in Figure 2, and the opening period of the rotano valve 10 and the opening period of the intake valve 6 match (or the opening period of the rotary valve 10 becomes larger), and the maximum intake air amount is reached. is obtained.

このようにして吸入空気量を制御すると、ロータリバル
ブ10と吸気弁6のオーバラツプ時にピストンに作用す
る吸入負圧は、絞弁によって吸気通路を絞るのと異り、
ロータリバルブ10の開弁時にほとんど絞り作用が生じ
ないため略大気圧になる。
By controlling the amount of intake air in this way, the negative intake pressure that acts on the piston when the rotary valve 10 and intake valve 6 overlap is different from when the intake passage is throttled by a throttle valve.
Since almost no throttling action occurs when the rotary valve 10 is opened, the pressure becomes approximately atmospheric.

また、ロータリバルブ10の閉弁後はその下流吸気ポー
1− 4と燃焼室3とは密閉空間となり、その後のピス
トンの降下にもとづく吸入仕事は、圧縮行程におけるピ
ストンの引上げ作用としてある程度回収できる。
Further, after the rotary valve 10 is closed, the downstream intake port 1-4 and the combustion chamber 3 become a sealed space, and the suction work caused by the subsequent descent of the piston can be recovered to some extent as the piston's lifting action during the compression stroke.

したがって、吸入行程においてピストンに作用する負の
仕事は、通常の絞弁によって吸入空気量を制御する方式
に比べて大幅に低減し、いわゆるポンピングロスの減少
による燃費効率の改善がはかれるのである。
Therefore, the negative work that acts on the piston during the intake stroke is significantly reduced compared to a conventional system in which the amount of intake air is controlled using a throttle valve, and fuel efficiency is improved by reducing so-called pumping loss.

なお、ポンピングロス低減効果を高めるには、ロータリ
バルブ10から吸気弁バルブシ一トまでの空間容積を可
及的に減じてやればよい。
Note that in order to enhance the effect of reducing pumping loss, the space volume from the rotary valve 10 to the intake valve seat may be reduced as much as possible.

また、機関減速時などロータリバルブ10を一切開かな
いようにする、つまりバルブ孔11が吸気ポート4から
外れるほどロータ軸13を移動させれば、減速時に燃料
カットを行うことができ、燃費効率の一層の改善がはか
れる。
Furthermore, if the rotary valve 10 is not opened at all during engine deceleration, in other words, if the rotor shaft 13 is moved so far that the valve hole 11 is removed from the intake port 4, fuel can be cut during deceleration, thereby improving fuel efficiency. Further improvements will be made.

以上のように本考案によれば、吸気弁の上流にロータリ
バルブを設け、吸気絞り作用を生じることなく吸入空気
量を制御するようにしたので、ポンピングロスの低減に
より燃費効率の改善がはかれる。
As described above, according to the present invention, the rotary valve is provided upstream of the intake valve to control the amount of intake air without causing an intake throttling effect, thereby improving fuel efficiency by reducing pumping loss.

運転状態によってロータリバルブをロータ軸方向に移動
させるという簡単な構戊で吸入空気量を増減でき、コス
ト的にも安価に実用化できる利点がある。
The amount of intake air can be increased or decreased with a simple structure of moving the rotary valve in the rotor axial direction depending on the operating condition, and there is an advantage that it can be put into practical use at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の実施例をあらわす断面図、第2図はロ
ータリバルブの正面図、第3図は本考案の作動特性図で
ある。 2・・・・・・シリンダヘッド、3・・・・・・燃焼室
、4・・・・・・吸気ポート、5・・・・・・カム、6
・・・・・・吸気弁、10・・・・・・ロータリバルブ
、11・・・・・・バルブ孔、13・・・・・・ロータ
軸、15・・・・・・油圧シリンダ、24・・・・・・
制御回路。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of a rotary valve, and FIG. 3 is a diagram showing the operating characteristics of the present invention. 2...Cylinder head, 3...Combustion chamber, 4...Intake port, 5...Cam, 6
... Intake valve, 10 ... Rotary valve, 11 ... Valve hole, 13 ... Rotor shaft, 15 ... Hydraulic cylinder, 24・・・・・・
control circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 吸気弁の上流の吸気ポートに、該ポートを開閉するロー
タリバルブを設け、吸気弁とロータリバルブを機関回転
に同期して駆動する一方、ロータリバルブを軸方向に変
位させる駆動手段を設けるとともに、この変位量に応じ
てバルブ開弁期間が変化するように構或し、吸気弁に対
するロータリバルブのオーバラツプを運転状態に応じて
増減させるようにした吸入空気量制御装置。
A rotary valve for opening and closing the port is provided at the intake port upstream of the intake valve, the intake valve and the rotary valve are driven in synchronization with engine rotation, and a drive means is provided for displacing the rotary valve in the axial direction. An intake air amount control device configured to change a valve opening period in accordance with the amount of displacement, and increase or decrease the overlap of a rotary valve with respect to an intake valve in accordance with operating conditions.
JP7916979U 1979-06-11 1979-06-11 Intake air amount control device Expired JPS5910357Y2 (en)

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JPS55180040U JPS55180040U (en) 1980-12-24
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JPS5954715A (en) * 1982-09-20 1984-03-29 Ngk Spark Plug Co Ltd Internal-combustion engine associated with rotary valve

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JPS55180040U (en) 1980-12-24

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