JPS6035536B2 - ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はへりカル型吸気ボートの流路制御装置に関する
。

へＩＪカル型吸気ボートは通常吸気弁周りに形成された
渦巻部と、この渦巻部に接線状に接続されかつほぼまつ
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ボートを用し・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に強力な
旋回流を発生せしめようとすると吸気ボート形状が流れ
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へりカル型吸
気ボート入口通路部から分岐されてへりカル型吸気ボー
ト渦巻部の渦巻終端部に蓮適する分岐路をシリンダヘッ
ド内に形成し、分岐路内にアクチュェータによって作動
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
量が所定量よりも大きくなったときにアクチュェータを
作動させて開閉弁を関弁するようにしたヘリカル型吸気
ボート流路制御装置が本出願人により既に提案されてい
る。このヘリカル型吸気ボ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へりカル型吸気ボート入口通
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
へりカル型吸気ボート渦巻部内に送り込まれるために吸
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。しかしながらこの流路制御装
置では吸入空気量が開閉弁の開弁領域と閉弁領域の境界
線上にある場合には開閉弁が開閉動作を繰返すために機
関出力トルクが激しく変動するという問題を生じる。本
発明は開閉弁の開閉弁動作にヒステリシスを持たせるこ
とにより機関出力トルクが激しく変動するのを阻止する
ようにしたヘリカル型吸気ボートの流路制御装置を提供
することにある。

以下、添付図面を参照した本発明を詳細に説明する。

第１図並びに第２図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロック１内で往復動するピストン、
３はシリンダブ。

ツク１上に固定されたシリンダヘツド、４はピストソン
２とシリンダヘッド３間に形成された燃焼室、５は吸気
弁、６はシリンダヘッド３内に形成されたヘリカル型吸
気ボート、７は排気弁、８はシリングヘッド３内に形成
された排気ボートを夫々示す。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図から第５図に
第２図のへりカル型吸気ボート６の形状を図解的に示す
。

このヘリカル型吸気ボート６は第４図に示されるように
流路軸線ａがわずかに轡曲した入口通路部Ａと、吸気弁
５の弁軸周り１こ形成された渦巻部Ｂとにより構成され
、入口通路部Ａは渦巻部別こ接線状に接続される。第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
の渦巻藤線ｂに近い側の側壁面９の上方側壁面９ａは下
方を向いた傾斜面に形成され、この傾斜面９ａの中は渦
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９ａに形成される。側
壁面９の上半分は吸気弁ガイド１０（第２図）周りの吸
気ボート上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、一方側壁面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の上壁面１３は渦巻終織部Ｃにお
いて下向きの急傾斜壁Ｄに接続される。一方、第１図か
ら第５図に示されるようにシリンダヘッド３内には入口
通路部Ａから分岐されたほぼ一様断面の分岐路１４が形
成され、この分岐賂１４は渦巻終端部Ｃに接続される。

分岐路１４の入口閉口１５は入口通路部Ａの入口関口近
傍において側壁面９上に形成され、分岐路１４の出口開
口１６は渦巻終端部Ｃにおいて側壁面１２の上端部に形
成される。この出口関口１６の上端緑は渦巻部Ｂの上壁
面１３に面一に連結され、更にこの出口関口１６は渦巻
部Ｂの上壁面１３に沿って渦巻方向に旋回する旋回流に
対向するように形成される。シリンダヘッド３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内には開閉弁を構成するロータ
リ弁１８が挿入される。このロータＩＪ弁１８は分岐路
１４内に配置されかつ第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鞠２０とを具
備し、この弁軸２０‘ま開閉弁挿入孔１７内に鉄着され
た案内スリーブ２１により回転可能に支承される。弁軸
２川ま案内スリーフ２１の頂面から上方に突出し、この
突出織部にアーム２２が固着される。第１０図を参照す
ると、吸気ボートは６は吸気マニホールド２３のマニホ
ルド枝管２４を介して気化器２５に接続される。

一方、各気筒のロータリ弁１８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、この連結ロッド
２９は負圧ダイアフラム装置３０のダイアフラム３１に
固着された制御ロッド３２に連結される。負圧ダイアフ
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を介して大気運通制御弁３６の弁室３７に連結さ
れる。弁室３７は一方では弁室３７から吸気マニホルド
２３内に向けてのみ流通可能な逆止弁３８を介して吸気
マニホルド２３に連結され、他方では大気運通ボート３
９並びにェアフィルタ４０を介して気に蓮適する。更に
、大気達通制御弁３６は電磁弁４１を具備し、この電磁
弁４１は大気連通ボート３９の開閉制御をする弁体４２
とく弁体４２に連結された可動プランジャ４３と、可動
プランジャ吸引用のソレノィド４４から構成される。電
磁弁４１のソレノィド４４は電子制御ユニット５０の出
力端子に接続される。電子制御ユニット５川まディジタ
ルコンビユー夕からなり、各種の演算処理を行なうマイ
クロプロセッサ（ＭＰＵ）５１、ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）６２、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
力ボート５４並びに出力ボート５５が双方向性バス５６
を介して互に接続されている。

更に、電子制御ユニット５０内には各種のクロック信号
を発生するクロツク発生器５７が設けられる。入口ボー
ト５４にはＡＤ変換器５８を介して負圧センサ５９が接
続され、更に入力ポ−ト５４には回転数センサ６０が接
続される。負圧センサ５９は吸気マニホルド２５内の負
圧に比例した出力電圧を発生し、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
入力ボート５４並びにバス５６を介してＭＰＵ５１に入
力される。一方、回転数センサ６川まクランクシャフト
が所定クランク角度回転する毎にパルスを発生し、この
パルスが入力ボート５４並びにバス５６を介してＭＰＵ
５１に入力される。一方、出力ボート５５は電力増中回
路６１を介して電磁弁４１のソレノイド４４に接続され
る。電磁弁４１のソレノィド４４が付勢されると弁体４
２は大気連通ボート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のばね力により下方に移動し、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のソレノィド４４が消勢されると弁体４２が
大気連通ボート３９を閉鎖する。このとき逆止弁３８は
吸気マニホルド２３内の負圧が負圧ダイアフラム装置３
０の負圧室３３内の負圧よりも大きくなると関弁し、吸
気マニホルド２５内の負圧が負圧室３３内の負圧よりも
小さくなると開弁するので弁体４２が閉弁している限り
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１８が回動せしめられて分岐路１４が閉
鎖される。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（一柳
日タ）との関係を示している。

なお、第１２図の実線Ｗよりも上方のハッチングで示さ
れる領域Ｔｏにおいて電磁弁４ １のソレノイド４４が
付勢され、、実線×よりも下方のハッチングで示される
領域Ｓｏにおいて電磁弁４１のソレノィド４４が消勢さ
れる。また実線ＷとＸの間の領域では後述するように開
閉弁の以前の開閉弁状態に応じてソレノイド４４が付勢
或し、は消勢される。第１２図の実線Ｗ，Ｘはほぼ吸入
空気量が一定のところを示しており、従って吸入空気量
が第１の設定空気量を表わす実線Ｗよりも多くなるとソ
レノィド４４が付勢され、一方吸入空気量が第２の設定
空気量を表わす実線Ｘよりも少なくなるとソレノィド４
４が梢勢されることがわかる。第１２図において実線Ｗ
，Ｘで示される機関回転数Ｎ（ｒ．ｐ．ｍ）と負圧Ｐ（
一柳日夕）との関数は関係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、まず始めにステップ７川こおい
て回転数センサ６０の出力パルス間隔からＭＰＵ５１内
において機関回転数Ｎ（ｒ．ｐ．ｍ）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（一
肌日夕）を表わす負圧センサ５９の出力信号がＭＰＵ５
１内に入力される。次いでステップ７２において機関回
転数Ｎと負圧Ｐとの交点Ｒが第１２図の曲線Ｗよりも大
きいか否か、即ち領域Ｒｏ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が曲線Ｗよりも大きいと判別されたときはステップ７
３に進んで開弁中プラグが立てられ、次いでステップ７
４においてソレノィドを付勢すべき駆動信号が出力ボー
ト５５に書込まれる。このときソレノィド４４が付勢さ
れ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Ｒが曲線Ｗよりも大きくないと判別されたと
きはステップ７５に進んで機関回転数Ｎと負圧Ｐとの交
点Ｒが第１２図の曲線×よりも小さいか否か、即ち領域
Ｓｏ内にあるか否かが判別される。ステップ７５におい
て機関回転数Ｎと負圧Ｐとの交点Ｒが曲線Ｘよりも小さ
いと判別されたときはステップ７６に進んで開弁中フラ
グが降ろされ、次いでステップ７７においてソレノィド
４４を消勢すべき駆動データを出力ボート５５に書込む
。このときソレノィド４４は消勢されて前述したように
ロータリ弁１８が分岐路１４を閉鎖する。一方、ステッ
プ７５において機関回転数Ｎと負圧Ｐとの交点Ｒが曲線
Ｘよりも小さくないと判別された場合にはステップ７８
に進んで関弁中フラグが立っているか否かが判別される
。開弁中フラグが立っている場合にはステップ７４に進
んでソレノイド４４が付勢され、開弁中フラグが立って
いない場合にはステップ７７に進んでソレノイド４４が
消勢される。第１１図からわかるようにステップ７８１
こ進むのは機関回転数Ｎと負圧Ｐとの交点Ｒが第１２図
の曲線ＷとＸの間にあるときである。このとき前回の処
理サイクルにおいてソレノイド４４が付勢されておれば
ソレノィド４４が付勢され続け、ソレノィド４４が消勢
されるのは交点Ｒが曲線Ｘよりも小さくなったときであ
る。同様に前回の処理サイクルにおいてソレノイド４４
が消勢されておればソレノィド４４が消勢され続け、ソ
レノィド４４が付勢されるのは交点Ｒが曲線Ｗよりも大
きくなったときである。従ってロータリ弁１８の開閉弁
動作がヒステリシスを有することがわかる。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１８が分岐路１４を遮断している。

このとき入口通路部Ａ内に送り込まれた混合気は渦巻部
Ｂの上壁面１３に沿って旋回しつつ渦巻部Ｂ内を下降し
、次いで旋回しつつ燃焼室４内に流入するので燃焼室４
内には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２８が
関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。前述したように分岐路１４の出口開□１
６の上端縁は渦巻部Ｂの上壁面１３に面一に連結されて
いるので分岐路１４から流出した混合気は渦巻部Ｂの上
壁面１３に沿って旋回する全混合気流と正面衝突して渦
巻部Ｂの上壁面１３に沿う全混合気流を減速せしめる。
即ち、渦巻部Ｂ内に発生する旋回流のうちで渦巻部Ｂの
上壁面１３に沿う旋回流が最も強力であり、この強力な
旋回力をもつ全混合気流が減速せしめられる。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りでなく強
力な旋回力をもつ全混合気流が減速せしめられることに
より旋回流が大中に弱められるので高い充填効率を確保
することができる。また上述したように傾斜面１６ａを
設けることによって入口通路部Ａ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Ａ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。以上述べたように本発明によればロータリ弁の
開閉弁動作がヒステリシスを持つので吸入空気量がロー
タリ弁の開閉領域と開閉領域の境界線上にあってもロー
タリ弁が開閉弁動作を繰返すことはない。従って機関出
力トルクが変動することがないので良好な車両運転性を
また、本発明によれば分岐路の出口閉口の上緑端が渦巻
部の上壁面に面一に連結されているので開閉弁が関弁し
たときに分岐路から流出する混合気により渦巻部の上壁
面に沿って強力な旋回力をもって旋回する全混合気流を
減速せしめることができ、斯くして旋回流を大中に弱め
ることができるので高い充填効率を得ることができる。

【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
図のローＤ線に沿ってみた断面図、第３図はへりカル型
吸気ボ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た側面断面
図、第６図は第４図のＷ−の線に沿ってみた断面図、第
７図は第４図のＷ−皿線に沿ってみた断面図、第８図は
第４図の脚−側線に沿ってみた断面図、第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、第１
１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図はロータリ弁の関弁領域と閉弁領域を示
すグラフである。 ５・・・・・・吸気弁、６・・・・・・ヘリカル型吸気
ボート、１４・・・・・・分岐路、１８・・・…ロータ
リ弁、３０・・…・負圧ダイアフラム装置、４１…・・
・電磁弁。 第、図第２図 第６図 第７図 第８図 第３図 第４図 第５図 第９図 第１０図 第１２図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気弁周りに形成された渦巻部と、該渦巻部に接線
   状に接続されかつほぼまつすぐに延びる入口通路部とに
   より構成されたヘリカル型吸気ポートにおいて、上記入
   口通路から分岐された分岐路の出口開口を該渦巻部の渦
   巻終端部に連通せしめ、該出口開口を渦巻部の上壁面に
   沿う旋回流に対向するように渦巻部側壁面の上端部に形
   成すると共に該出口開口の上端縁を渦巻部上壁面に面一
   に連結せしめ、該分岐路内に開閉弁を設けると共に該開
   閉弁を吸入空気量に応動するアクチユエータに連結して
   吸入空気量が第１の設定空気量よりも多くなつたときに
   該開閉弁を開弁すると共に吸入空気量が第２の設定空気
   量よりも少なくなつたときに該開閉弁を閉弁させ、該第
   １設定空気量を第２設定空気量よりも大きく設定したヘ
   リカル型吸気ポートの流路制御装置。