JPS6060011B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の吸気装置に関する。

燃焼速度を速めて安定した燃焼を確保すると共に機関
低速高負荷運転時におけるノッキングの発生を抑制しか
つ機関高速高負荷運転時に高出力を得るために低速用ヘ
リカル型吸気ポートと高速用吸気ポートを具備し、、機
関低中速度運転時に低速用ヘリカル型吸気ポートから燃
焼室内に混合気を供給して燃焼室内に強力な乱れを発生
せしめ、機関高速運転時に低速用ヘリカル型吸気ポート
と高速用吸気ポートの双方から燃焼室内に混合気を供給
して高い充填効率を確保するようにした内燃機関が知ら
れている。

しカルながらこの種の内燃機関では高速低負荷運転時に
燃焼室内に発生する乱れが強すぎるために点火栓によつ
て着火された火炎が吹き消えると共に高速高負荷運転時
に十分高い充填効率を確保できないという問題がある。
本発明は高速高負荷運転時における高い充填効率を確
保すると共に高速低負荷運転時に着火火炎の吹き消えを
阻止してトルク変動を抑制するようにした内燃機関を提
供することにある。 以下添附図面を参照して本発明を
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内で往復運動するピストン
、３はシリンダブ泪ツク１上に固定されたシリンダヘッ
ド、４はピストン２とシリンダヘッド３間に形成された
燃焼室、５ａは低速用吸気弁、５ｂは高速用吸気弁、６
ａはシリンダヘッド３内に形成された低速用ヘリカル形
吸気ポート、６ｂはほぼ真直ぐに延びる高速用吸気ポー
ト、７は排気弁、８はシリンダヘッド３内に形成された
排気ボート、９は点火栓を夫々示す。なお第１図に示さ
れるようにヘリカル型吸気ボート５の上壁面上には弁ス
テムガイド１０を保持するために下方に突出する円筒状
突起１１が一体形成され、この円筒状突起１１の先端部
から弁ステムガイド１０の先端部が突出する。低速用吸
気弁５ａは図示しない動弁機構により常時開閉制御され
る。一方、高速用吸気弁５ｂは図示しない可変動弁機構
による機関回転数が２０００ｒ′・ｐ−ｍか３０００ｒ
″・ｐ−ｍ以下のとき閉鎖状態に保持され、機関回転数
が２０００ｒ″・ｐ−ｍから３０００ｒ−ｐ−ｍ以上に
なると開閉制御される。なお、このとき低速用吸気弁５
ａと高速用吸気弁５ｂはほぼ同期して開閉制御されるが
高速用吸気弁５ａの開弁時期は低速用吸気弁５ａの開弁
時期よりも早く設定され、高速用吸気弁５ｂの閉弁時期
は低速用吸気弁５ｂの閉弁時期よりも遅く設定されてい
る。第３図から第６図は第１図に低速用ヘリカル型吸気
ボート６ａの形状を図解的に示す。低速用ヘリカル型吸
気ボート６ａは第４図に示されるように吸気ボート軸線
がわずかに湾曲した入口通路部Ａと渦巻部Ｂとにより構
成される。入口通路部Ａの開口端部は第７図に示される
ように矩形状に形成され、一方渦巻部Ｂの混合気出口部
１３は渦巻部Ｂの渦巻軸線ｂを中心とする円筒状に形成
される。第１図に示すように渦巻軸線ｂ、即ち吸気弁の
軸線はシリンダ軸線に対してほぼ２３度程度傾斜してお
り、一方入口通路部Ａはほぼ水平方向に延びる。入口通
路部Ａの；（δ巻軸線から離れた方の側壁面１４はほぼ
垂直に配置され、この側壁面１４は渦巻軸線ｂを中心と
して湾曲する渦巻部Ｂの側壁面１５に滑らかに接続する
。この側壁面１５は第６図或いは第９図に示されるよう
に円筒状出口部１３よりも外方に膨出しており、更にこ
の側壁面１５は側壁面１５と渦巻軸線ｂとの距離Ｒが始
めはほぼ一定てあるが矢印Ｃて示す渦巻方向に行くに従
がつて徐々に小さくなりかつ渦巻終端部Ｅにおいて円筒
状出口部１３の半径？とほぼ等しくなるように形成され
る。一方、入口通路部Ａの渦巻軸線ｂに近い方の側壁面
１６の上方側壁部１６ａは下方を向いた傾斜面に形成さ
れ、この傾斜側壁部１６ａの巾は渦巻部Ｂに近づくに従
がつて広くなり、入口通路部Ａと渦巻部Ｂとの接続部に
おいては第８図に示すように側壁面１６の全体が下方に
向いた傾斜壁面に形成される。

側壁面１６の上半分は第１図に示す円筒状突起１１の周
壁面に滑らかに接続され、一方側壁面１６の下半分は渦
巻部Ｂの渦巻終端部Ｅにおいて渦巻部Ｂの側壁面１５に
接続される。入口通路部Ａの上壁面１７は第１図並びに
第５図に示すように入口通路部Ａの開口端部から渦巻部
Ｂに向けてほぼ水平に延び、次いで渦巻部Ｂの上壁面１
８は渦巻方向Ｃ（第４図）に沿つて徐々に下降し、次い
でこの傾斜上壁面１８は入口通路部Ａの側壁面１６に接
続する。前述したように入口通路部Ａの傾斜側壁部１６
ａの巾が渦巻部Ｂに向けて徐々に広がるように形成され
ているので入口通路部Ａの上壁面１７の巾は渦巻部Ｂに
近づくに従がつて徐々に狭くなり、一方前述したように
渦巻部Ｂの側壁面１５を渦巻軸線ｂとの距離Ｒは始めは
ほぼ一定であるが渦巻方向Ｃに徐々に小さくなるように
形成されているので渦巻部Ｂの上壁面１８の巾は渦巻方
向Ｃに向かうに従がつて徐々に狭くなる。従がつて入口
通路部Ａの上壁面１７は渦巻部Ｂに向かつてその巾が狭
くなりつつほぼ水平に延び、次いでこの上壁面１７に滑
らかに接続された渦巻部Ｂの上壁面１８はその巾が更に
狭くなりつつ渦巻方向Ｃに向けて下降することになる。
第１図並びに第５図に示すように入口通路部Ａの下壁面
１９は上壁面１７とほぼ平行をなして渦巻部Ｂに向けて
ほぼ水平に延び、次いで第１図に示されるように滑らか
な曲壁面２０を経て円筒状出口部１３に接続される。

なお、第４図かられかるように下壁面１９の巾は渦巻部
Ｂに近づくに従がつて徐々に狭くなる。一方、第１図を
参照すると、２２はサージタンク、２３は吸気弁、２４
はスロットル弁、２５はエアフローメーターを夫々示し
、このエアフローメーター２５は図示しないエアクリー
ナを介して大気に連結される。

サージタンク２２は各気筒に共通であつてこのサージタ
ンク２２は複数個の枝管２６を介して対応する低速用ヘ
リカル型吸気ボート６ａに夫々連結され、これらの各枝
管２６には夫々燃料噴射弁２７が取付けられる。なお、
各高速用吸気ボート６ｂも夫々図示しない枝管を介して
サージタンク２２に連結される。一方、枝管２６の上方
にはシリンダヘッド３の長手方向に延びる空気分配路２
８が形成され、この空気分配路２８は枝路２９を介して
対応する低速用ヘリカル型吸気ボート６ａ内に連結され
る。第２図乃至第５図かられかるように枝路２９の出口
開口３０は渦巻部Ｂの上壁面１８の渦巻終端部Ｅに形成
され、更にこの出口開口３０は渦巻軸線ｂと平行な方向
に低速用吸気弁５ａのかさ部背面に指向される。一方、
空気分配路２８はバイパス管３０，３１を介してスロッ
トル弁２４上流の吸気管２３内に接続されており、この
バイパス管３０，３１内に流量制御弁装置３２が配置さ
れる。この流量制御弁装置３２は第１０図に示されるよ
うにステップモータ３９を保持するモータハウジング４
０と、モータハウジング端板４１と、弁ハウジング４２
とを具備し、これらハウジング４０，４２並びに端板４
１はボルト４３によつて互に固締される。第１図並びに
第１０図に示すように弁ハウジング４２内には弁室４５
が形成され、この弁室４５は一方ではバイパス管３０を
介して空気分配路２８に接続され、他方ではバイパス管
３１を介して吸気管２３内に接続される。また、弁室４
５とバイパス管３０とを連結するために弁ハウジング４
２内に形成された円孔４６には弁座４７が嵌着される。
一方、ステップモータ９は弁軸５０と、弁軸５０と共軸
的に配置されたロータ５１と、ロータ５１の円筒状外周
面とわずかな間隙を隔てて固定箔配置された一対のステ
ータ５２，５３とを具備する。

第１０図に示すように弁軸５０の端部はモータハウジン
グ４０に固定された焼結金属製の中空円筒状軸受５４に
より支承されており、弁軸５０の中間部はハウジング端
板４１に固定された焼結金属製軸受５５により支承され
る。また、弁軸５０には弁軸５０が最大前進位置にある
ときロータ５１と当接する第１のストップピン５６が固
着され、更に弁軸５０には弁軸５０が最大後退位置にあ
るときにロータ５１と当接する第２ストップピン５７が
固着される。なお、軸受５４には第１ストップピン５６
が侵入することのできるスリット５８が形成される。更
に、モータハウジング４０内に位置する弁軸５０の外周
面上には外ねじ山５９が螺設され、この外ねじ山５９は
第１０図において弁軸５０の左端から右方に延設されて
第２ストップピン５７をわずかばかり越えた位置で成端
する。また、弁軸５０の外周面上には外ねじ山５９の成
端位置近傍から右方に延びる平坦部６０が形成され、一
方第１１図に示されるように軸受５５の軸支承孔は弁軸
５０の外周面と相補的形状をなす円筒状内周面６１と平
坦状内周面６２を有する。従つて弁軸５０は軸受５５に
よつて回転不能かつ軸方向に摺動可能に支承される。ま
た、第１１図に示されるように軸受５５の外周壁面上に
は外方に突出する腕６３が一体形成され、一方ハウジン
グ端板４１上には軸受５５の外周輪部形状に一致した輪
部形状の軸受嵌着孔６４が形成される。従つて軸受５５
が第１０図に示すように軸受嵌着孔６４内に嵌着された
とき軸受５５はハウジング端板４１上において回転不能
に支持される。弁軸５０の先端部にはほぼ円錐状の外周
面６５を有する弁体６６がナット６７によつて固締され
、弁体６６の外周面６５と弁座４７間に環状の空気流通
路６８が形成される。更に弁室４５内には弁体６６とハ
ウジング端板４１間に圧縮ばね６９が挿入される。第１
０図に示されるようにロータ５１は合成樹脂製の内筒７
０と、内筒７０外周面上に嵌着固定された金属製の中間
筒７１と、中間笥７１の外周面上に接着剤により接着固
定された永久磁石からなる外筒７２とにより構成され、
この永久磁石製外筒７２の外周面には後述するように円
周方向にＮ極とＳ極が交互に形成される。

第１０図かられかるように中間筒７１の一端部はモータ
ハウジング４０によつて支持された玉軸受７３のインナ
レース７４より支承され、一方中間筒７１の他端部はハ
ウジング端板４１によつて支持された玉軸受７５のイン
ナレース７６により支承される。従つてロータ５１はこ
れら一対の玉軸受７３，７５によつて回転可能に支承さ
れる。また、内筒７０の中心孔内には弁軸５０の外ねじ
山５９と噛合する内ねじ山７７が形成され、従つてロー
タ５１が回転すると弁軸５０が軸方向に移動せしめられ
ることがわかる。モータハウジング４０内に固定配置さ
れたステータ５２とステータ５３とは同一の構造を有し
ており、従つて第１２図から第１５図を参照して片方の
ステータ５２の構造のみについて説明する。

第１２図から第１５図を参照するとステータ５２の一対
のステータコア部分８１，８２とステータコイル８３と
により構成される。ステータコア部分８１は環状側壁部
８４と外筒部８５と、環状側壁部８４の内周縁から環状
側壁部８４に対して垂直に延びる８個の磁極片８６とに
より構成され、これら磁極片８６はほぼ三角形状を有す
ると共に等角度間隔で配置される。一方、ステータコア
部分８２は環状側壁部８７と、環状側壁部８７の内周縁
から環状側壁部８７に対して垂直に延びる８個の磁極片
８８とにより構成され、これら磁極片８８は磁極片８６
と同様にほぼ三角形状を有すると共に等角度間隔で配置
される。これらのステータコア部分８１，８２は第１４
図並びに第１５図に示されるようにそれらの磁極片８６
と磁極片８８とが互に等間隔を隔てるようにして互に結
合され、このときステータコア部分８１，８２がステー
タコアを形成する。第１５図においてステータコイル８
３に矢印Ａて示す方向に電流を流すと第１４図において
ステータコイル８３の周りには矢印Ｂて示す磁界が発生
し、その結果磁極片８６にはＳ極が、磁極片８８にはＮ
極が夫々発生する。従つてステータ５２の内周面上には
Ｎ極とＳ極が交互に形成されることがわかる。一方、第
１５図においてステータコイル８３に矢印Ａと反対方向
に電流を流せは磁極片８６にはＮ極が、磁極片８８には
Ｓ極が夫々発生する。第１６図は第１０図に示すように
ステータ５２とステータ５３とをダンデム状に配置した
ところを示す。

なお、第１６図においてステータ５２の構成要素と同様
なステータ５３の構成要素は同一の符号で示す。第１６
図に示されるようにステータ５２の隣接する磁極片８６
と磁極片８８との距離をｌとするとステータ５３の磁極
片８６はステータ５２の磁極片８６に対してｌノ２だけ
ずれている。即ち、ステータ５２の隣接する磁極片８６
の距離ｄを１ピッチとするとステータ５３の磁極片８６
はステータ５２の磁極片８６に対して１１４ピッチだけ
ずれている。一方、第１７図に示すようにロータ５１の
永久磁石製外筒７２の外周面上にはその円周方向に交互
にＮ極とＳ極が形成され、隣接するＮ極とＳ極との間隔
は隣接する磁極片８６と磁極片８８の間隔に一致する。
再び第１図を参照すると、ステップモータ９はステップ
モータ駆動回路９０を介して電子制御ユニット９１に接
続される。

更に、電子制御ユニット９１には車速センサ９２、機関
冷却水温センサ９３、機関回転数センサ９牡スロットル
スイッチ９５並びに自動変速装置のニユートラスイツチ
９６が接続される。車速センサ９２は例えばスピードメ
ータ内に設けられてスピードメータケーブルにより回転
せしめられる回転永久磁石９７と、この永久磁石９７に
よつてオン・オフ動作せしめられるリードスイッチ９８
とにより構成されて車”速に比例したパルス信号を電子
制御ユニット９１に送り込む。水温センサ９３は機関冷
却水温を検出し、機関冷却水温を表わす信号を電子制御
ユニット９１に送り込む。回転数センサ９４はデイスト
リビユータ９９内においてクランクシャフトと同期して
回転するロータ１００と、このロータ１００の鋸歯状外
周縁に対設された電磁ピックアップ１０１とにより構成
され、機関クランクシャフトが一定角度だけ回転する毎
にパルスを電子制御ユニット９１に送り込む。スロット
ルスイッチ９５はスロットル弁２４の回転運動によつて
作動されてスロットル弁２４が全閉状態にあるときオン
となり、その検出信号を電子制御ユニット９１に送り込
む。ニュートラルスイッチ９６は自動変速装置がドライ
ブレンジＤであるかニュートラルレンジＮてあるかを検
出し、その検出信号を電子制御ユニット９１に送り込む
。第１８図にステップモータ駆動回路９０と、電子制御
ユニット９１に示す。

第１８図を参照すると、電子制御ユニット９１はディジ
タルコンピュータからなり、各種の演算処理を行なうマ
イクロプロセッサ（ＭＰＵ）１１０、ランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）１１１、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メモリ（ＲＯＭ）１１
２、入力ボート１１３並びに出力ボート１１４が双方向
バス１１５を介して互に連結されている。更に、電子制
御ユニット９１内には各種のクロック信号を発生するク
ロック発生器１１６が設けられる。また、電子制御ユニ
ット９１はカウンタ１２０を具備し、車速センサ９２が
このカウンタ１２０を介して入力ボート１１３に接続さ
れる。このカウンタ１２０は車速センサ９２の出力信号
をクロック発生器１１６のクロック信号によソー定時間
計数し、車速に比例した２進計数値が入力ボート１１３
並びにバス１１５を介してＭＰＵｌｌＯに読み込まれる
。更に、電子制御ユニット９１はＡ−Ｄ変換器１２１を
具備しており、水温センサ９３がこのＡ−Ｄ変換器１２
１を介して入力ボート１１３に接続される。水温センサ
９３は例えばサーミスタからなり、従つて水温センサ９
３は機関冷却水温に比例した出力電圧を発する。この出
力電圧はＡ−Ｄ変換器１２１において機関冷却水温に対
応した２進数に変換され、この２進数が入力ボート１１
３並びにバス１１５を介してＭＰＵｌｌＯに読み込まれ
る。回転数センサ９４は、スロットルスイッチ９５並び
にニュートラルスイッチ９６の出力信号は入力ボート１
１３並びにバス１１５を介してＭＰＵｌｌＯに読み込ま
れる。ＭＰＵｌｌＯ内では回転数センサ９４の出力パル
スの時間間隔を計算し、この時間間隔から機関回転数を
求めている。一方、出力ボート１１４の出力端子はラッ
チ１１２の対応する入力端子に接続され、ラッチ１２２
の出力端子はステップモータ駆動回路９０に接続される
。出力ボート１１４にはＭＰＵｌｌＯからパルスモータ
駆動データが書き込まれ、このパルスモータ駆動データ
はラッチ１２２においてクロック発生器１１６のクロッ
ク信号によソー定時間保持される。一方、パルスモータ
駆動回路９０においてステータ５２のステータコイル８
３とステータ５３のステータコイル８３は第１６図にお
いて同一方向に巻設されており、第１８図においてこれ
らステータコイル８３の巻始め端子がＳｌ，Ｓ２で、こ
れらステータコイル８３の巻終り端子がＥｌ，Ｅ２で夫
々示される。更に、第１８図においてステータコイル８
３の中間タップＭｌ，Ｍ２で夫々示される。ステータ５
２において巻始め端子Ｓ１と中間タップＭ１間のステー
タコイル８３は１相励磁コイルＩを形成し、巻終り端子
Ｅ１と中間タップＭ１間のステータコイル８３は３相励
磁コイル■を形成する。更にステータ５３において巻始
め端子Ｓ２と中間タップＭ２間のステータコイル８３は
２相励磁コイル■を形成し、巻終り端子Ｅ２と中間タッ
プＭ２のステータコイル８３は４相励磁コイル■を形成
する。第１８図に示されるようにパルスモータ駆動回路
９０は４個のトランジスタＴｒｌ，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔ
ｒ４を有し、巻始め端子Ｓｌ，Ｓ２並びに巻き終り端子
Ｅｌ，Ｅ２は夫々トランジスタＴｒｌ，Ｔｒ２，Ｔｒ３
，Ｔｒ４のコレクタに接続される。また、中間タップＭ
ｌ，Ｍ２は電源１１９を介して接地される。トランジス
タＴｒｌ，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４のコレクタは対応す
る逆起電力吸収用ダイオードＤｌ，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４並
びに抵抗Ｒを介して電源１１９に接続され、各トランジ
スタＴｒｌ，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４のエミッタは接地
される。また、各トランジスタＴｒｌ，Ｔｒ２，Ｔｒ３
，Ｔｒ４のベースはラッチ１２２の対応する出力端子に
接続される。前述したようにＭＰＵｌｌＯ内では回転数
センサ９４の出力信号に基いて機関回転数が計算合れる
。

一方、ＲＯＭｌｌ２内には例えは機関冷却水温と機関ア
イドリング回転数との望ましい関係を表わす関数、或い
は自動変速装置のレンジと機関アイドリング回転数との
望ましい関係を表わす関数が数式の形で或いはデータテ
ーブル形で予め格納されている。ＭＰＵｌｌＯ内ではこ
の関数と現在の機間回転数から現在の機関回転数を予め
定められた望ましい機関アイドリング回転数にするのに
必要なステップモータ３９の移動方向を定め、更にその
移動方向にステップモータ３９を順次ステップ移動させ
るためのステップモータ駆動データを求めてこの駆動デ
ータを出力ボート１１４に書き込む。この書き込む動作
は例えば８ｎ１ｓｅｃ毎に行なわれ、出力ボート１１４
に書き込まれたステップモータ駆動データがラッチ１２
２において８ｎ１ｓｅｃの間保持される。ＭＰＵｌｌＯ
から出力ボート１１４へは例えば４ビットの駆動データ
“゜１０００゛が送り込まれ、第１８図において各トラ
ンジスタＴｒｌ，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４に連結された
ラッチ１２２の出力端子を夫々Ｉ，■，■，■とすると
このときラッチ１２２の出力端子１，■，■，■には８
ｍｓｅｃの間夫々゜゜１゛，゛゜０゛，゜゛０゛，゜“
０゛の出力信号が表われる。第１９図はラッチ１２２の
各出力端子１，■，■，■に表われる出力信号を示して
いる。第１９図かられかるように時刻Ｔｌ，ｔ２の間は
上述のようにラッチ１２２の各出力端子１９■９■９■
に夫々４６１９９９４６０９９９６６０９９９゜“０゛
，゜６０゛の出力信号が表われている。このようにラッ
チ１２２の出力端子１の出力信号が゛゜１゛になるとト
ランジスタＴｒｌはオン状態となるために１相励磁コイ
ルＩが励磁される。次いで！においてＭＰＵｌｌＯ内に
おいて例えば弁体６６（第１０図）が開弁方向に移動す
るようにステップモータ３９を１ステップだけ移動すべ
きと判断された場合にはＭＰＵｌｌＯから出力ボート１
１４に駆動データ“１１００゛が読み込まれ、それによ
つて第１９図の時亥鳴とＴ３間に示すようにラッチ１２
２の出力端子１，■，■，■には夫々６６１９９９６６
Ｆ９９４６０９９９４６『９の出力信号が発生する。従
つてこのときトランジスタＴｒ２もオン状態となり、斯
くして１相励磁コイルＩと２相励磁コイル■が励磁され
る。同様に第１９図の時刻Ｔ３とζ間てはラッチ１２２
の各出力端子１，■，■，■には夫々゜゜０”，“゜１
゛，“゜１゛，゜゜０゛の出力信号が表われ、従つてこ
のとき２相励磁コイル■と３相励磁コイル■が励磁され
る。更に、第１９図の時刻Ｔ４とら間ではラッチ１２２
の出力端子１，■，■，■には夫々“０゛，“０゛，“
１゛′，４′Ｆ゛の出力信号が表われ、従つてこのとき
３相励磁コイル■と４相励磁コイル■が励磁される。な
お、第１９図からラッチ１２２の出力端子１，■，■，
■に表わされる信号、即ち各励磁コイルＩ，■，■，■
の励磁パルスの長さは等しく、更に励磁パルスが互に１
ノ２づつ重合していることがわかる。第２０図は各ステ
ータ５２，５３の磁極片８６，８８とロータ５１の外筒
７２の外周面を展関して図解的に示している。第２０図
ａは第１９図の時刻ｔ１とＴ２間のように１相励磁コイ
ルＩのみが励磁されている場合を示しており、このとき
ステータ５２の磁極片８６はＮ極、磁極片８８はＳ極と
なつている。一方、ステータ５３の各磁極片８６，８８
には磁極が表われていない。従つてこのときステータ５
２の磁極片５６とロータ外筒７２のＳ極が対向し、ステ
ータ５２の磁極片８８とロータ外筒７２のＮ極が対向し
ている。次いで第１９図の時刻Ｔ２とＴ３間のように２
相励磁コイル■が励磁されるとこの２相励磁コイル■の
電流の向きと１相励磁コイルｌの電流の向きが同一方向
であるので第２０図ｂに示されるようにステータ５３の
磁極片８６はＮ極となり、ステータ５３の磁極片８８は
Ｓ極となる。従つてこのときロータ外筒７２はロータ外
筒７２のＳ極がステータ５２の磁極片８６とステータ５
３の磁極片との中間に位置し、一方ロータ外筒７２のＮ
極がステータ５２の磁極片８８とステータ５３の磁極片
８８との中間に位置するように移動する。前述したよう
にステータ５２の隣接する磁極片８６の間隔を１ピッチ
とすると第２０図ｂに示すロータ外筒７２は第２０図ａ
に示すロータ外筒７２に対して第２０図において右側に
１１８ピッチ移動したことになる。次いで第１９図の時
刻Ｔ３とＴ４間のように３相励磁コイル■が励磁されと
この３相励磁コイル■の電流の向きは１相励磁コイルＩ
の電流の向きと逆向きになるために第２０図ｂに示され
るようにステータ５３の磁極片８６はＳ極となり、ステ
ータ５２の磁極片はＮ極となる。その結果、第２０図ｃ
に示すロータ外筒７２は第２０図ｂに示すロータ外筒７
２に対して第２０図において右方に１１４ピッチ移動す
ることになる。次いで第１９図の時刻Ｔ４とち間のよう
に４相励磁コイル■が励磁されると第２０図ｄに示され
るようにロータ外筒７２は第２０図ｃのロータ外筒７２
に対して右方に１１４ピッチ移動する。次いで第１９図
の時刻らとＴ６間で４相励磁コイル■のみが励磁され、
従つて第２０図ｅに示すようにステータ５２の各磁極片
８６，８８には磁極が表われていない。斯くしてこのと
きステータ５３の磁極片８６とロータ外筒７２のＮ極が
対向し、ステータ５３の磁極片８８とロータ外筒７２の
Ｓ極が対向するようにロータ外筒７２は第２０図ｄに示
すロータ外筒７２に対して第２０図において右方に１１
８ピッチ移動する。次いで第１９図の時刻！においてＭ
ＰＵｌｌＯから出力ボート１１４に駆動データ“０００
０゛が書き込まれ、従つてラッチ１２２の出力端子１，
■，■，■の出力信号は全て“０゛となるのて全ての励
磁コイルＩ，■，■，■の励磁が停止される。このとき
第２０図ｅに示すようにステータ５３の磁極片８６とロ
ータ外筒７２のＮ極が対向しており、ステータ５３の磁
極片８８とロータ外筒７２のＳ極が対向している。従つ
てロータ外筒７２のＮ極がステータ５３の磁極片８６に
作用する吸引力とロータ外筒７２のＳ極がステータ５３
の磁極片８８に作用する吸引力とによりロータ外筒７２
は第２０図ｅに示す状態に静止保持される。なお、ロー
タ外筒７２が静止保持される前に４相励磁コイル■が励
磁されていたことがＲＡＭｌｌｌ内に記憶される。次い
で第１９図の時刻Ｔ７においてＭＰＵｌｌＯ内において
弁体６６（第１０図）が開弁する方向にステップモータ
３９を１ステップだけ移動すべきと判断された場合には
ＭＰＵｌｌＯは最後に励磁された励磁コイルが何相であ
つたかをＲＡＭｌ１１から読み取り、最後に励磁された
励磁コイルが４相励磁コイル■である場合にはＩＳ／４
ＰＵ１１０は出力ボート１１４に駆動データ“０００ｒ
゛を書き込む。

斯くして第１９図の時刻Ｔ７とＴ８間で示されるように
４相励磁コイル■のみが励磁される。このときロータ外
筒７２は第２０図ｅに示す位置にあるのでロータ外筒７
２は静止したままである。次いで第１９図の時亥！Ｉｔ
７とＴ８間に示されるように３相励磁コイル■が励磁さ
れると各ステータ５２，５３の各磁極片８６，８８には
第２０図ｄに示されるような磁極が表われ、斯くしてロ
ータ外筒７２は第２０図ｅのロータ外筒７２に対して前
とは逆に第２０図において左方へ１１８ピッチ移動する
。第１９図の時刻ｔ１とＴ６間におけるように１相励磁
コイルＩから順次励磁されるとステータ５２，５３に対
してロータ外筒７２が移動し、それによつてロータ５１
が一方向に回転する。

ロータ５１が回転すると第１０図に示すように弁軸５０
の外ねじ山５９とロータ内筒７０の内ねじ山７７が噛合
しているために弁軸５０は第１０図において左方に移動
する。その結果、弁体６６と弁座４７間に形成される環
状空気流通路６８の断面積が増大するために第１図にお
いてスロットル弁２４上流の吸気管２３内からバイパス
管３１，３０を介して吸気ボート６ａ内に供給される空
気量は増大する。一方、第１９図の時刻切とＴｌＯ間で
はロータ５１は逆方向に回転するため弁軸５０が第１０
図において右方に移動し、その結果弁体６６と弁座４７
間に形成される環状空気流通路６８の断面積は減少する
。機関アイドリング運転時にはスロットル弁２４が全閉
となり、しかも高速用吸気弁５ｂが閉鎖状態に舗持され
ているために吸入空気はバイパス管３１，３０のみを介
して吸気ボート６内に供給され、このとき機関アイドリ
ング回転数が予め定められた一定値となるように吸入空
気量が流量制御弁装置３２によつて制御される。

一方、スロットル弁２４上流の吸気管２３内の圧力はほ
ぼ大気圧に近くかつ渦巻終端部Ｅ内には大きな負圧が発
生するためにバイパス管３１の入口開口に加わる圧力と
枝路２９の出口開口２９ａに加わる圧力との圧力差は大
きく、斯くして吸入空気は枝路２９から低速用ヘリカル
型吸気ボート６ａ内に高速度を噴出する。この噴出空気
内には燃料噴射弁２７から燃料が噴射され、斯くして形
成された混合気が高速度で燃焼室４内に流入する。従つ
て機関アイドリング運転時には強力な乱れが燃焼室４内
に発生せしめられ、その結果安定したアイドリング運転
を確保することができる。一方、スロットル弁２４が開
弁しかつ機関回転数が３０００ｒ−ｐ−ｍ以下のときに
は電子制御ユニット９１の制御信号によつて流量制御弁
装置３２の弁体６６が全閉状態に保持される。

従つてこのとき吸入空気は枝管２６を介して低速用ヘリ
カル型吸気ボート６ａ内に流入する。このとき吸気ボー
ト６ａ内に流入した空気の一部は第１図において矢印Ｋ
で示すように上壁面１７，１８に沿つて進行し、他の空
気は入口通路部Ａの傾斜側壁部１６ａに衝突して下向き
の力を与えられて第１図において矢印Ｌに示すように旋
回することなく円筒状出口部１３内に流入する。前述し
たように上壁面１７，１８の巾は次第に狭くなるために
上壁面１７，１８に沿つて流れる混合気の流路は次第に
狭ばまり、また上壁面１８は渦巻方向Ｃに向けて下降し
ているので上壁面１７，１８に沿う混合気流は次第に増
速されつつ下向きの力を与えられる。斯くして渦巻部Ｂ
内には旋回しつつ下降する旋回流が発生せしめられ、こ
の旋回流によつて第１図において矢印Ｌで示すように円
筒状出口部１３内に流入した混合気に旋回流が与えられ
ることになる。次いで旋回しつつ下降する旋回流は円筒
状出口部１３の内壁面に沿つて何ら抵抗を受けることな
く滑らかに旋回することにより渦巻軸線ｂ回りの強力な
旋回流が円筒状出口部１３において形成されることにな
る。次いでこの旋回混合気は低速吸気弁５ａとその弁座
間に形成された間隙を通して燃焼室４内に流入し、燃焼
室４内に強力な旋回流を発生せしめる。機関回転数が２
０００ｒ″・ｐ−ｍから３０００ｒ′・ｐ−ｍよりも高
くなると高速用吸気弁５ｂの開閉制御が開始されるので
このときには吸入空気が抵速用ヘリカル型吸気ボート６
ａ並びに高速用吸気ボート６ｂの双方から燃焼室４内に
供給される。

機関回転数が更に高くなつて３０００ｒ′・ｐ−ｍから
４０００ｒ−ｐ−ｍに達すると電子制御ユニット９１の
制御信号によつて流量制御弁装置３２の弁体６６が全開
せしめられ、斯くしてこのとき空気が枝路２９の出口開
口２９ａから低速用吸気弁５ａのかさ部背面に向けて高
速度て噴出する。

なお、このとき弁体６６の開弁量をサージタンク２２内
の負圧に応じて制御することもできる。出口開口２９ａ
から噴出する空気は渦巻部Ｂ内に発生した旋回流を横切
るように流れるのでこの噴出空気によつて旋回流が弱め
られる。従つて高速低負荷運転時には燃焼室４内に発生
する旋回流が弱められるために点火栓９によつて着火さ
れた火炎が吹き消えるのを阻止することができる。一方
、上述したように傾斜側壁部１６ａを設けることによつ
て入口通路部Ａ内に送り込まれた混合気の一部の通常の
吸気ボート内に流れる混合気と同様に旋回することなく
滑らかな曲壁面２０に沿つて円筒状出口部１３内に流入
するために流入抵抗は小さくなり、しかもバ・（バス管
３１，３０からも空気が供給されかつこの空気によつて
旋回流が弱められるために高速高負荷運転時における充
填効率を向上することができる。

なお、機関排気系に酸素濃度検出器を取付け、この酸素
濃度検出器の出力信号に基いて燃焼室４内に供給される
混合気の空燃比が予め定められた空燃比となるように燃
料噴射弁２７から噴射される燃料量を制御することもで
きることは云うまでもない。

以上述べたように本発明によれば機関高速高負荷運転時
における高い充填効率を確保しつつ機関高速抵負荷運転
時に燃焼室内に発生する旋回流を弱めることができるの
で着火火炎の吹き消えを阻止することができ、斯くして
トルク変動を抑制することがてきる。

また、機関低速運転時時びにアイドリング運転時には強
力な旋回流を燃焼室内に発生せしめることができるのて
安定したアイドリング運転並びに低速運転を確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の側面断面図、第２図は
第１図の平面図、第３図は第１図の低速用ヘリカル型吸
気ボートの形状を示す斜視図、第４図は第３図の矢印■
に沿つてみた平面図、第５図は第３図の矢印■に沿つて
みた側面図、第６図は第３図の矢印■に沿つてみた側面
図、第７図は第４図の■−■線に沿つてみた断面図、第
８図は第４図の■−■線に沿つてみた断面図、第９図は
第４図の■−■線に沿つてみた断面図、第１０図は流量
制御弁装置の側面断面図、第１１図は第１０図の■−■
線に沿つてみた断面図、第１２図はステータコア部分の
斜視図、第１３図はステータコア部分の斜視図、第１４
図はステータの断面図、第１５図は第１４図のＸＶ−Ｘ
Ｖ線に沿つてみた側面断面図、第１６図は第１０図のス
テータの断面平面図、第１７図は第１６図のＸ■−Ｘ■
線に沿つてみた図解的に示す側面断面図、第１８図はス
テップモータの駆動制御回路図、第１９図は制御パルス
を示す線図、第２０図はステップモータのステータとロ
ータとを図解的に示した説明図である。 ５ａ・・・・・・低速用吸気弁、５ｂ・・・・・・高速
用吸気弁、６ａ・・・・・・低速用ヘリカル型吸気ボー
ト、６ｂ・・・高速用吸気ボート、２７・・・・・・燃
料噴射弁、２８・・・・・・空気分配路、２９・・・・
・・枝路、３０，３１・・・・・・バイパス管、３２・
・・・・・流量制御弁装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 渦巻部と、ほぼまつすぐに延びかつ該渦巻部に接線
   状に接続された入口通路部とにより構成される低速用ヘ
   リカル型吸気ポートを具備すると共に高速用吸気ポート
   を具備し、機関低速運転時には該低速用ヘリカル型吸気
   ポートのみから燃焼室内に吸入空気を供給し、機管高速
   運転時には低速用ヘリカル型吸気ポートおよび高速用吸
   気ポートの双方から燃焼室内に吸入空気を供給するよう
   にした内燃機関において、スロットル弁上流の吸気通路
   からバイパス通路を分岐して該バイパス通路の出口開口
   を渦巻終端部の渦巻部上壁面に形成すると共に該出口開
   口を吸気弁のかさ部背面に指向せしめ、上記バイパス通
   路内に流量制御弁装置を設けて機関回転数が予め定めら
   れた回転数以上になつたときに該流量制御弁装置の弁体
   を開弁せしめるようにした内燃機関の吸気装置。