JPS5965515A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JPS5965515A
JPS5965515A JP57175461A JP17546182A JPS5965515A JP S5965515 A JPS5965515 A JP S5965515A JP 57175461 A JP57175461 A JP 57175461A JP 17546182 A JP17546182 A JP 17546182A JP S5965515 A JPS5965515 A JP S5965515A
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JP
Japan
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throttle valve
intake
intake passage
sub
engine
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JP57175461A
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JPS6132482B2 (ja
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Koichi Takahashi
高橋 侯一
Yoshikuni Yada
矢田 佳邦
Toshio Nishikawa
西川 俊雄
Akio Nagao
長尾 彰士
Hiroyuki Oda
博之 小田
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Toyo Kogyo Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/08Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/20SOHC [Single overhead camshaft]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

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、アクセルペダルに連動して操作されるスロッ
トル弁下流の吸気通路を1次側吸気通路と2次側吸気通
路とに形成し、2次側吸気通路に副スロツトル弁を介設
した型式のエンジンの吸気装置に関するものである。
この型式のエンジンの吸気装置は公知であり、吸気量が
少ないエンジンのアイドリング運転や極低負荷運転域で
は、副スロツトル弁を全閉して1次側吸気通路のみから
吸気を供給して吸気流速を早めることにより、燃焼室内
にスワールを形成して混合気の燃焼速度を向上させ、燃
費の向上を図ることができ、また、吸気量が多しζエン
ジンの高負荷運転域においては、副スロツトル弁を全開
して2次側吸気通路からも吸気を供給して充填効率を高
め出力の向上を図ることができる利点を有する。
しかしながら、上記のように、副スロツトル弁をオン・
オフ的に開閉制御する制御方式は、副スロツトル弁を全
開した際、2次側吸気通路から急に多量の吸気が供給さ
れるため、スワールが急速に弱められてエンジンの燃焼
性が一時的に不安定となる問題がある。
かかる問題を解消して、燃費の改善を図るため、特開昭
54−74021号公報には、アイドリング運転を含む
エンジンの極低負荷運転域では、副スロツトル弁を一定
の最小開度に維持し、エンジンの低中負荷運転域では、
・比較的小さい勾配で副スロツトル弁を負荷の増大に応
じて徐々に開き、エンジンの高負荷運転域で副スロツト
ル弁を急速に開いて全開させるようにした副スロツトル
弁の制御方式が開示されている。
かφ)る副スロツトル弁の制御方式は、副−スロットル
弁を全開させるほどには吸気量の多くないエンジンの低
中負荷運転域において、2次側吸気通路を流下する吸気
を絞り込んで流速を早めることにより1次側吸気通路か
ら燃焼室に流入する吸気のスワールを加速できるため、
燃焼性を良好に維持することができ、より一層の燃費の
向上を図ることができる利点がある。
本発明者等は、かかる背景の下に、特に最も頻繁に使用
されるエンジンの低中負荷運転域における燃費と副スロ
ツトル弁開度との関係について種々のテストを行ない、
低中負荷運転域における燃費は、副スロツトル弁を負荷
に応じて徐々に開くよりも、副スロツトル弁をある開度
に一定に保持することによって最小となることを見い出
し、本発明を完成するに至ったものである。
即ち、本発明は、前記型式のエンジンの吸気装置におい
て、副スロツトル弁の開度をエンジンの負荷に応じて3
段階に制御する、より具体的には、アイドリング運転を
含むエンジンの極低負荷運転域では副スロツトル弁をほ
ぼ全閉とし、エンジンの常用運転域である低中負荷運転
域におい〒は、副スロツトル弁開度を所定開度で一定に
保持してオキ、エンジンの高負荷運転域に至って副スロ
ツトル弁を急開して全開させる副スロツトル弁制御装置
を備えたエンジンの吸気装置を提供せんとするものであ
る。
かかる副スロツトル弁制御方式は、以下に説明するよう
に、燃費を最小とすることができるのみならず、副スロ
ツトル弁の制御構造自体を簡単化することができ、制御
の安定性をも向上できる利点がある。
次に、本発明台等が行なった燃料消費率に関する実験結
果を説明する。
この実験は、第1図から第7図に夫々示すように、平均
有効圧力Pe (K9 / cJ )およびエンジン回
転数(r、P、 III )をパラメータとし、種々の
吸気負圧ドで、副スロツトル弁開度(0)を変化させた
ときの燃料消費率(1/hr・・・無負荷時、 Fr/
ps−hr・・・負傭時)の変化を測定したものである
第1図および第2図に夫々、点■、0て示すように、吸
気負圧が−520+nmHP以上のアイドリング運転時
および極低負荷運転時には、燃料消費率は副スロツトル
弁開度がδのとき最小となる。
一方、第3図から第7図に夫々点O−oで示すように、
吸気負圧が−520〜−150mH9の範囲となるエン
ジンの低中負荷運転時には、副スロツトル弁開度がいず
れもほぼ2δの所で燃料消費率が最小となる。26以下
にすると燃料消費率が悪化するのは、シリンダ内で発生
ずるスワールが強すぎて、冷却損失が過度に増加するた
めと考えられる。
この実験結果から、エンジンの負荷に対応する吸気負圧
を横軸とし、副スロツトル弁開度を縦軸にとって、燃料
消費率が最小となる点■〜Oをプロットすると、第8図
に示す通りとなる。
即ち、吸気負圧−520mm1(P以上のアイドリング
運転を含むエンジンの極低負荷運転時には、副スロツト
ル弁を全閉(δ)に維持することによって燃料消費率を
最小とすることができる一方、最も頻繁に使用される吸
気負圧−520〜−150rrgnIIりの範囲のエン
ジンの低中負荷運転時には、予想に反して副スロツトル
弁を例えば2δ程度の比較的低い開度に一定に保持する
ことにより、この運転域における燃料消費率を最小にで
きるのである。
確かに、この実験結果は、前記型式の吸気装置を備えた
エンジンの全てについて適用しうるとは断言てきないが
、前掲の特開昭54−74021号公報において開示さ
れた如く、エンジンの低中負荷運転域で副スロツトル弁
開度を負荷の増大(吸気負圧の減少)に伴なって漸増さ
せることによって燃料消費率を最小化しうるという予想
に反するデータを定性的に示すものとして極めて興味深
いものである。負荷の増大にかかわらず、副スロツトル
弁の開度が一定の方が良いというのは、開度は一定でも
スワールの強さは負荷(吸入空気量)の増大に伴なって
増加しており、この増加特性がエンジンの要求スワール
強さに概ね一致していることに原因していると考えられ
る。
かかる実験屯実に基づいてなされた本発明の実施例を以
−ドに説明する。
第9図に示すエンジンにおいて、1は燃焼室2に連通す
旧−1する吸気通路であり、該吸気通路1はベンチュリ
部4.ノズル5.スロットル弁6等を備えた気化器3を
有するとともに、スロットル弁6のド流側てかつ吸気マ
ニホールド7からシリンダヘッド8内に形成された燃焼
室2の近傍部分は、隔壁9によって、通路面積を比較的
小さく設定した1次側吸気通路1aと、通路面積を比較
的大きく設定した2次側吸気通路1bとに区画形成され
ている。
上記2次側吸気通路1bには、該通路11〕を開閉する
副スロツトル弁10を介設し、この副スロツトル弁10
を副スロツトル弁制御装置11によって開閉制御する。
この副スロツトル弁制御に置11は、例えば図示の如く
、ケーシング−2aをし 吸気マニホールド7上に固定した2重ダイヤフラム構造
のダイヤフラム装置12として構成する。
上記ダイヤフラム装置12は、上下2つのダイヤフラム
12b、12Cによってケーシング12aの内部を、図
の上から順に、第1負圧室12CI。
第2負圧室12eおよび大気室12fに仕切り、第1負
圧室12dには、第1負圧導管13によって気化器3の
スロットル弁6の下流の吸気負圧を常時導入するように
し、第2負圧室12eには、第2負圧導管14によって
、スロットル弁6か、吸気負圧−520try Hグに
対応させて設定した設定開度(例えばg程度に設定する
)以上にまで開かれるまでの間、換言すれば、エンジン
のアイドリング運転時および極低負荷運転時にスロット
ル弁6下流の吸気負圧を導入するようにしている。
また、第1.第2負圧室12d、12e(7)内部には
、図示の如くコイルばねを縮装して、各ダイヤフラム1
2b、12Cを下向きに常時付勢するようにし、下側の
ダイヤフラム12Cの中心部には、作動ロッド15の上
端を固定支持し、この作動ロッド15の下端は、副スロ
ツトル弁10の弁軸10aの軸端に基部を取付けた開閉
レバー16の自由端側に連結し、基本的には下側ダイヤ
フラム12Cの変位に応じて、作動ロッド15、開閉L
/ バー L 6 ヲ介して副スロツトル弁10を開閉
制御する。
」1記ダイヤフラム装置12の上側のダイヤフラム12
bのリフト量11はケーシング12aに固定したストッ
パ12グによって設定するとともに、F側のダイヤフラ
ム12Cは、両ダイヤフラム12b、12c間に設けた
連係機構12hに設定した遊び12分だけ上側ダイヤフ
ラム12b側に第2負圧室12eのコイルばねのばね力
に抗して変位しうるようになっている。
なお、第9図中、17は吸気通路1の下流端の吸気ボー
トICを開閉する吸気弁、18は排気通路19の排気ポ
ート19aを開閉する排気弁、20は吸気弁17、排気
弁18をエンジンの回転に同期して夫々所定のタイミン
グで開閉させる動弁機構、21はシリンダブロック、2
2はピストンである。
次に、上記副スロツトル弁制御装置11による副スロツ
トル弁10の開閉制御について、第9図いま、スロワ1
ル弁6が、第9図に(I7<はぼ全閉状態となるエンジ
ンのアイドリング運転時又は極低負荷運転時には、第1
負圧導管13.第2負圧導管14の両方からスロットル
弁6下流の高い吸気負圧が、第1.第2負圧室12d、
12eに夫々導入されるため、下側のダイヤフラム12
Cは、連係機構12hによって上側のダイヤフラム12
bのリフト量へだけリフトされたうえて、さらに連係機
構1211の遊び分I!2だけリフトされる。
したがって、第10図に示すように、下側のダイヤフラ
ム12Cのリフト量は(11+A’2)となり、作動ロ
ッド15および開閉レバー16を介して連動する副スロ
ツトル弁10は、第9図に(イ)で示すように全閉され
る。
このため、気化器3によって供給される少量の混合気は
、通路面積の比較的小さい1次側吸気通路1aによって
絞り込まれ、吸気弁17が動弁機構20によって開かれ
たときには、早い流速で燃焼室2内に流入してスワール
を生成する。
この場合、1次側吸気通路1aは通路断面を比較的偏平
な形状として設定したうえで、更に、第11図に示すよ
うに、吸気弁17によって開閉される吸気通路1の吸気
ボートICに向かうにしたがって通路幅が次第に狭くな
るように、かつ燃焼室20周方向に指向させるように設
定し、強力なスワールSを生成することによって、エン
ジンの燃焼性を向上させることが好ましい。
次に、第9図にfl[lで示すように、スロットル弁6
が吸気負圧で例えば−520mHf7に対応させて設定
した設定開度以上に開かれ、エンジンが低中負荷運転に
移行されると、第2負圧導管14の負圧取出]]がスロ
ットル弁6より上流に位置するようになるため、第2負
圧導管14から第2負圧室12eへの負圧の導入が停止
される。
このため、それまで最大リフト量にあった下側ダイヤフ
ラム12Cは第2負圧室12e内に縮装したコイルばね
のばね力で連係機構1211の遊び分12だけ下方に変
位され、第10図に示すように、連係機構12■1を介
して、上側ダイヤフラム12bによりそのリフト量j1
に等しいリフト量に保持される。したがって、副スロツ
トル弁10は、第9図に(ロ)で示すように、全閉状態
(イ)から例えば20゜程度の一定開度に開かれる。
この副スロツトル弁10の開度は、第1負圧導管13に
よって第1負圧室12d内に導入されるスロットル弁6
下流の吸気負圧が−520〜−15QwiHjil!の
範囲内にあるかぎり、一定に保持されるように、第1負
圧室12d内のコイルばねの設定荷重を定めておく。
この設定により、副スロツトル弁10は吸気負圧で−5
20〜−15’ Oarm Hyに対応するエンジンの
低中負荷運転時におい□て、燃料消費率が最小となる開
度に保持される結果、エンジンの燃費性能を最も良好な
ものとすることができる。前述した如く、この運転領域
は、最も使用頻度□の高い運転領域であり、燃費向上の
実を上げることができる。
一方、スロットル弁6が、第9図に実線で示すように、
大きく開かれ、吸気負圧が−150rrrmH9以下に
低下したエンジンの高負荷運転時には、第1負圧導管1
3によってダイヤフラム装置12の第1負圧室12dに
導入される低い吸気負圧に打勝って第1負圧室12d内
のコイルはわが上側ダイヤフラム12bを押Fげ、下側
ダイヤフラム12Cもこれに追随してリフト量は零とな
り、その結果、副スロツトル弁10は、第9図に実線で
示す如く、全開される。
したがって、エンジンの高出力が要求される高負荷運転
時には、2次側吸気通路16から多量の混合気を供給し
て充填効率を高め、エンジンの1情出力を保証すること
ができる。
なお、以上の実施例では、副スロツトル弁制御装置il
として、2重ダイヤフラム構造のダイヤフラム装置12
を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えは、2段のストロークを有する電磁ソレノイド装置
とエンジンの負荷状態を検出する検出装置を組合せて構
成する等、種々の態様で実施しうることはいうまでもな
い。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、常用
運転域である低中負荷運転時の燃費を有効に・低減でき
、副スロツトル弁制御装置としても、副スロツトル弁を
3段階の開度で制御すればよく、連続的に開度を変化さ
せる必要がないので、制御が簡単かつ安定に行なえると
いった利点を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図、第2図、第3図、第4図、第5図、第6図、第
7図は、各々エンジンのある運転状態において副スロツ
トル弁開度を変化させた場合の燃料消費率の変化を示す
グラフ、第8図は吸気負圧を変化さぜたときに燃料消費
率が最小となる副スロツトル弁開度をプロットしたグラ
フ、第9図は本発明の実施例を示すエンジンの断面説明
図、第10図は副スロツトル制御装置のリフト量の設定
方式を示すグラフ、第11図は1次側吸気通路の好まし
い設定例を示す平面説明図である。 l・・・吸気jl路 1a・・・1次側吸気通路 11)・・・2次側吸気通路 6・・・スロットル弁 10・・・副スロツトル弁 11・・・副スロットル弁制御装置 時 許 出 願 人  東洋工業株式会社代  即  
人 升埋士 青白 葆外2名第1図 0 20406080 蚤1ズυツYル斤顯虜(0) 第2図 0  20  40  60  80 曇りスロットル丙l旬度(す 第3図 第4図 第5図 番1スロットル岸N夜(0) 第6図 ψ1スロダトノ1弁闇Aしく° ン 第9図 層4 −520−150−1o。 吸乳乳圧lmmHg1 、    第11図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  アクセルペダルに連動して操作されるスロッ
    トル弁下流の吸気通路を1次側吸気通路と2次側吸気通
    路とに形成し、2次側吸気通路に該吸気通路の通路面積
    を変化させる副スロツトル弁を介設するとともに、該副
    スロツトル弁をエンジン負荷状態に応して極低負荷域で
    はほぼ全開にし、低中負荷域では所定の一定低開度に保
    持し、高負荷域では全開となるように制御する副スロツ
    トル弁制御装置を設けたことを特徴とするエンジンの吸
    気装置。
  2. (2)1次側吸気通路の通路面積は2次側吸気通路の通
    路面積より狭く、1次側吸気通路の燃焼室への開口部は
    該1次側吸気通路内を流下する吸気を燃焼室内において
    周方向に旋回させるように設定された特許請求の範囲第
    1項記載のエンジンの吸気装置。
JP57175461A 1982-10-05 1982-10-05 エンジンの吸気装置 Granted JPS5965515A (ja)

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