JPS6196131A - エンジンの吸気装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は燃焼室内主燃焼用混合気を成層充填させるよう
にしたエンジンの吸気装置に関し、特に低負荷領域にお
ける成層化を確実とするものである。

（従来技術） このようなエンジンの吸気装置の従来例としては、実Ｉ
ｒｄ昭５８−９４８２０号公報に示されるように、ピス
トンの吸気行程の初期に空気のみもしくは希薄（リーン
）な混合気を燃焼室に供給し、後ＩＩに瀧（リッチ）混
合気を供給することにより、燃焼室内において点火栓に
近い上層部でリッチな成層化混合気を形成することがで
き、もって全体としてはリーンな混合気であっても確実
な着火を図ったものがある。　゛ そして上記成層化のために、一方は濃混合気を供給し、
他方は希薄混合気もしくは空気を供給する主、副吸気通
路を備え、かつ、これらの吸気通路を所定のタイミング
でもって開閉する主、副吸気弁を協え、かつ、副吸気通
路の下流端は主吸気通路の主吸気弁の上流に開口してい
る。

このような成層化を図るものにおいては、確実な点火特
性の維持および燃料のリーン化による燃費の向上のため
には、低負荷領域において、特に確実な成層化が要求さ
れるが、従来のも′のではそのような対策は施されてい
ない。

（発明の目的） 本発明は上記事前に鑑みてなされたもので、主吸気通路
を一次、二次吸気通路とにより形成するとともに、副吸
気通路を一次吸気通路に開口させたことにより、低負荷
領域での確実な成層化を行うことを目的とする。

（発明の構成） 本発明は燃焼室に接続された主吸気通路と、この主吸気
通路をエンジンの吸気行程で開く主吸気弁と、上記主吸
気弁上流の主吸気通路に下流端が開口する副吸気通路と
、上記主副いずれか一方の吸気通路に濃混合気を供給す
るとともに、他方の吸気通路に希薄混合気または空気を
供給する混合気供給装置と、上記副吸気通路を開閉づる
副吸気弁とからなり、上記副吸気弁は上記主吸気弁の開
弁期間の少なくとも初期に上記燃焼室に希薄混合気もし
くは空気が供給され、燃焼用混合気が成層化供給される
ように開開する構成としたエンジンの吸気装置において
、上記主吸気１通路を一次、二次吸気通路とにより形成
すると共に、上記一次吸気通路は上記二次吸気通路に比
し通路径が絞られ、しかも上記燃焼室に供給される混合
気にスワールを生じさせる構成とし、かつ上記ａ１吸気
通路を上記一次吸気通路に開口させたものである。

この構成により通路径が絞られた一次吸気通路から濃混
合気と希薄混合気もしくは空気とを燃焼室に成層、供給
することができ、したがって特に低負荷時にその作用が
顕著になる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図〜第４図により
説明する。

第１図はエンジンの吸気装置の構成を示し、１はエンジ
ン、２はシリンダ、３はピストン、４はシリンダヘッド
で、このシリンダヘッド４の下側に燃焼室５が形成され
ている。６は点火栓、７は燃焼室５に接続された主吸気
通路で、本実施例では濃混合気が供給されるようになっ
ている。８は主吸気通路７をエンジンの吸気行程で開く
主吸気弁、９はこの主吸気弁８の上流の主吸気通路７に
下流端が開口し、希薄混合気もしくは空気が供給される
副吸気通路で、本実施例では空気が供給されるようにな
っている。１０はエンジンのクランク軸と同期して副吸
気通路９を開閉するソレノイドバルブで構成した副吸気
弁で、この副吸気弁１０は上記副吸気通路９の開口部下
流の主吸気通路７に主吸気弁８の開弁期間の初期および
後期に空気（もしくは希薄混合気・・・以下、同様）が
供給され、主吸気弁８の開弁期間中期に濃混合気が供給
されるように副吸気通路９を開閉する。また上記副吸気
弁１０は後記一次吸気通路１４に間口している。

１１は主吸気通路７に濃混合気を供給Ｊる気化器（混合
気供給装置）、１２は排気通路、１３は排気弁、１４．
１５は主吸気通路７に形成された一次Ｊ５よび二次吸気
通路で、一次吸気通路１４は二次吸気通路１５よりも通
路径が絞られており、かつ燃焼室５に対して接線方向に
間口し混合気をスワールさせて成層化が容易に得られる
ように構成されており、また、二次吸気通路１５はシリ
ンダ２の中心とほぼ平行にピストンの上面に向かって開
口しスワールを付与することなく吸気を導入するように
構成されている。

１６はスワールコントロールバルブで主スロツトルバル
ブ１７の開度がある一定以下の時すなわち低負荷時には
閉じるように連動しており、その時には主吸気通路７に
よる吸気の全部が通路径の絞られた一次吸気通路１４か
ら供給されスワールの効果を上げている。１８は副スロ
ツトルバルブ、１９は主吸気通路７および副吸気通路９
の上流側に設【プられたエアークリーナで、本実施例で
はＵ」吸気通路９には空気のみが供給されるようになっ
ている。２０は燃料の霧化状態を上げるため主吸気通路
７から供給される濃混合気を加熱するプリヒート手段、
２１．２２はそれぞれ副吸気通路９からの８薄混合気ま
たは空気を冷却もしくは加熱するヒータとクーラで、こ
れらはプリヒート手段２０の温度を検知する温度センサ
２３の信号に基づいて作動する切替手段２４により駆動
されるダンパー２４ａにより選択的に使用される。すな
わちエンジンの温間時には副吸気通路９からの希薄混合
気もしくは空気をクーラ２２により冷却し比熱比を上げ
て出力の向上を図り、冷間時にはヒータ２１により加熱
し、霧化の促進を図る。

２５はマイクロコンピュータを用いた制御手段で、排気
通路１２に設けられた酸素センサ２６、主スロツトルバ
ルブ１７の全開スイッチ信号、エンジンのクランク角信
号等が入力され、主吸気弁８、副吸気弁１０などを上述
のように制御する。

この具体例については後述する。２７は流れをスムース
にするための副吸気弁１０のもらし通路である。

上記主吸気弁８と副吸気弁１０のＶ８閉タイミングを第
２図により説明する。第２図において、ＢＤＣは下死点
、ＴＤＣは上死点、１０８は主吸気弁８の開度を、１１
０，１１０Ｈ，１１０ＬはＤ１吸気弁１０の開度を、１
１３は排気弁１３の開度を示す。１１０日は高負荷のも
の、１１０Ｌは低負荷のもので、低負荷時には主吸気弁
８からの濃混合気の吹き返しを防ぐため副吸気弁１０の
開タイミングを進ませている。副吸気弁１０の同動作’
（１１０，１１０Ｈなど）は主吸気弁８の開弁期間の初
期および後期に開くようになっている。そして燃焼室５
には、主吸気弁８の開弁期間の初期　　・に、副吸気弁
１０の開（１１０）により副吸気通路９より主吸気通路
７の一次吸気通路１４に導入された空気が気化器１１よ
り主吸気通路７を通して供給されている濃混合気と混合
され希薄混合気（リーン）となって供給され、主吸気弁
８の開弁期間の中期には、主吸気通路７から濃混合気（
リ　　　　　１ツチ）のみが供給され、主吸気弁８の開
弁期間の後期ニハ、副吸気弁１０（７）ＩＦｉ（１１０
Ｈ１１１０Ｌ）により上述と同様にして空気が混入され
希薄α合気（リーン）が供給される。

ここで後期に導入される空気はリーンな混合気として燃
焼室５には入らず、１１吸気通路開口部下流の主吸気通
路７内にとどまる量の範囲にする。

このように副吸気弁１０を開閉することにより、燃焼室
５内には下方よりリーン、リッチの成層化が成される。

そして次行程においても、その初期に前行程における主
吸気通路７内に溜っていたリーンな混合気が先に入り上
述と同様の成層化が成される。

そして副吸気通路９は主吸気通路７の通路径が絞られ、
かつスワール作用をもたらす構成の一次吸気通路１４に
開口しているため、低負荷時には、二次吸気通路１５中
にあるスワールコントロールバルブ１６は閑じて、副吸
気弁１０が開いている時、通路面積の狭い一次吸気通路
１４において濃混合気と空気とが確実に成層化され、こ
の成層化された混合気がスワールを付与されて燃焼室５
に供給される。また、副吸気弁１０が閉じられている時
にはＩ！混合気のみが一次吸気通路１４よりスワールを
付与されて燃焼室５に供給される。したがって低負荷時
の成層化は確実なものとなる。

次に第３図、第４図により副吸気弁１０の開閉タイミン
グを１ＩＩＩｔｌする具体構成を説明する。第３図は制
、御手段２５の具体例を示し、第４図は第０図における
各部の信号波形を示す。これらの図において、２８はク
ランク角信号発生手段、２９は基準信号発生手段で、ク
ランク角信号はパルスカウンタ３０に入力され、所定の
基準信号によりリセット回路３１でリセットされる。パ
ルスカウンタ３０の出力ＡはＤ／Ａコンバータ３２を介
して比較四路３３，３４．３５．３６に入力され、設定
値３７．３８，３９．４０と比較され、それぞれ出力Ｂ
、Ｃ，Ｅ、Ｆ８’Ｊる。出力Ｂは設定値３７の値以下で
ＯＮ、出力Ｃは設定値３８の値以上でＯＮとなり、ＡＮ
Ｄ回路４１により出力りを１する。同様にして出力Ｅ、
ＦよりＡＮＤ回路４２により出力Ｇを得る。そして出力
り、ＧよりＯＲ回路４３により出力Ｈを得る。この出カ
ド１がゲート回路４４、ＯＲ回路４５を介し副吸気弁１
０を駆動するソレノイド１０ａに入力される。前半の出
力Ｈにより主吸気弁８の開弁期間の初期における副吸気
弁１０の開弁タイミングが、後半の出力Ｈにより主吸気
弁８の開弁期間の後期における副吸気弁１０の開弁タイ
ミングが定まる。

なお、ゲート回路４４には始動スイッチ４６、スロット
ルバルブ全開スイッチ４７のＯ′Ｒ回路４８の出力が入
力され、ＯＲ回路４５には減速スイッチ４９と、イグニ
ションスイッチ５０のタイマー５１を通した信号とのＯ
Ｒ回路５２からの信号を入力している。ゲート回路４４
は始動時および＾負荷時に濃混合気（リッチ）とするた
め副吸気弁１０を閉じるためのものであり、ＯＲ回路４
５は減速時およびイグニションを切った後の一定時間、
■合気を希薄にするため副吸気弁１０を開くためのもの
である。

５３はエンジンの負荷を検出するブースト信号で、この
信号を設定値補正回路５４を介して設定１６３９．４０
に入力し、出力Ｅ、Ｆつまり後半の出力１」のタイミン
グを変更している。これでもってエンジンの負荷状態に
応じて適正な成層化がなされるようにしている。

また酸素センサ２６の信号が比較回路５５に入力され、
設定値５６と比較され、積分回路５７および設定値補正
回路５８を経て設定値３７へ入力されている。これでも
って排気通路１２における排気ガス−の酸素９度に応じ
て０１吸気弁１０を開く前半のパルスＨの■タイミング
を変える。これでもって、排気ガスの状態をフィードバ
ックさせて、副吸気弁を電気的にｉ、ＩＩ御することが
でき、もって空燃比制御を行うことができる。

なお、上記実施例では、主吸気弁８の開弁期間の初期と
後期に副吸気弁１０が開弁するものについて説明したが
、後期の副吸気弁１０の開弁によっては燃焼室の上部に
希薄混合気もしくは空気が供給されないように微量なも
のとしなければならず、燃焼室内での拡散作用を考慮す
れば、成層化　　　　□のためには少なくとも初期の副
吸気弁１０の開弁があればよい。

また、上記実施例では主吸気通路７に濃混合気を、副吸
気通路９には空気を供給しているが、これとは逆に主吸
気通路７に空気を、副吸気通路９に濃混合気を供給する
ようにして、副吸気弁１０の開タイミングを主吸気弁８
の開弁期間の中期に開くようにしても、上述と同様の作
用が得られる。

（発明の効果） 以上のように本発明のエンジンの吸気装置によれば、主
吸気通路を開閉する主吸気弁上流に０１吸気弁により開
閉される副吸気通路を連結し、燃焼室内で混合気が上下
方向に成層化されるようにしたものにおいて、主吸気通
路を一次、二次吸気通路にて形成し、一次吸気通路は二
次吸気通路に比し通路径が絞られ、しかも燃焼室に供給
される混合気にスワールを生じさせるようにし、この一
次吸気通路に副吸気通路を開口したものであるので、低
負荷領域に一次吸気通路を通して濃混合気と希薄混合気
もしくは空気を成層供給Ｊ−ることが確実になされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるエンジンの吸気装置の
構成図、第２図は同吸気装置における主吸気弁と副吸気
弁の開度状ｆ５ｉを示すタイミングチャート、第３図は
同副吸気弁を制御２ＩＩする制御手段の構成図、第４図
は上記制御手段における出力パルスの波形図である。 １・・・エンジン、２・・・シリンダ、５・・・燃焼室
、７・・・主吸気通路、８・・・主吸気弁、９・・・０
１吸気通路、１０・・・副吸気弁、１１・・・気化器（
混合気供給装置）、１４・・・一次吸気通路、１５・・
・二次吸気通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃焼室に接続された主吸気通路と、この主吸気通路
   をエンジンの吸気行程で開く主吸気弁と、上記主吸気弁
   上流の主吸気通路に下流端が開口する副吸気通路と、上
   記主副いずれか一方の吸気通路に濃混合気を供給すると
   ともに、他方の吸気通路に希薄混合気または空気を供給
   する混合気供給装置と、上記副吸気通路を開閉する副吸
   気弁とからなり、上記副吸気弁は上記主吸気弁の開弁期
   間の少なくとも初期に上記燃焼室に希薄混合気もしくは
   空気が供給され、燃焼用混合気が成層化供給されるよう
   に開閉する構成としたエンジンの吸気装置において、上
   記主吸気通路を一次、二次吸気通路とにより形成すると
   共に、上記一次吸気通路は上記二次吸気通路に比し通路
   径が絞られ、しかも上記燃焼室に供給される混合気にス
   ワールを生じさせる構成とし、かつ上記副吸気通路を上
   記一次吸気通路に開口させたことを特徴としたエンジン
   の吸気装置。