JPS6217318A - 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、スワールコントロールバルブシステムを備え
たエンジンの吸気装置に関し、特にこのシステムの作動
信頼性および応答性の向り対策に関する。

（従来の技術） 従来より、エンジンの吸気装置として、″例えば特開昭
５５−１４９５７＠公報に開示されるように、燃焼室に
吸気ポートを介して開口する吸気通路に対し、該吸気通
路のスロットル弁下流に配設され、吸気通路を開閉する
開閉弁と、上記吸気通路のスロットル弁下流でかつ開閉
弁上流と吸気ポート近傍とを上記開閉弁をバイパスして
連通し、燃焼室に吸気のスワールを生成するための小断
面積のバイパス通路と、駆動圧力として吸気負圧が導入
される負圧室を有し、上記開閉弁を開閉作動させる圧力
式アクチュエータとを備えて、吸気負圧の大きい低負荷
運転時には、上記アクチュエータにより開閉弁を閉弁さ
せて吸気をバイパス通路のみを通して吸入することによ
り、燃焼室内に吸気のスワールを生成させて燃焼速度を
早め、このことにより燃焼安定性の悪い低負荷時でもリ
ーン燃焼を可能にする一方、吸気負圧がほぼ大気圧とな
る高負荷運転時には、アクチュエータにより開閉弁を閉
弁じて、吸気通路から吸気を燃焼室に供給するようにし
た。いわゆるスワールコントロールバルブシステムを備
えたものは知られている。

そして、従来は、上記アクチュエータの駆動圧力である
吸気負圧としては、スロットル弁下流で開閉弁上流の負
圧が用いられていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、上記従来のスワールコントロールバルブシス
テムでは、アクチュエータの負圧室への吸気負圧の導入
により開閉弁の開閉制御を行っているため、低負荷域か
ら急激に高負荷域へ移行する加速時には、アクセルペダ
ルの踏込みによりスロットル弁の゛開度は直ちに全開に
変化するものの、このスロットル弁開度の変化に対して
その下流の吸気負圧は追従して変化せずに遅れがあり、
その結果開閉弁の開き始めに遅れが生じる。このため、
加速初期には、上記スロットル開度（アクセル開度）の
検出により点火時期および空燃比が加速時用に補正され
ているにも拘らずに開閉弁が未だ閉弁している状態が発
生し、これが加速時のノッキング発生の原因となるとい
う問題がある。

この対策として、加速時、点火時期および空燃比の加速
補正を開閉弁の開き始めの遅れに合わせて遅らせると、
加速応答性が悪くなる。また、開閉弁をスロットル弁と
リンク機構等を介して運動させると、スロットル弁の配
置位置に自由度がなく、また開閉弁の開度をエンジン運
転状態に応じた吸入空気量を得るように所定開度に保つ
といった制御が困難となる。

さらに、上記従来のものでは、吸気負圧としてスロット
ル弁下流で開閉弁上流の負圧を用いているため、リーン
燃焼を行うエンジンにおいて比較的高負荷域までリーン
燃焼を継続させる場合、上記吸気負圧は低くなってほぼ
大気・圧に近くなるので、開閉弁の閉弁状態を保持する
ことが困難であり、スワール生成によるリーン燃焼が不
可能となる。このため、この開閉弁の閉弁保持を確保す
るためにはアクチュエータとして大型のものが必要とな
るという問題が生じる。

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、上記の如きスワールコントロールバル
ブシステムにおける圧力式アクチュエータの負圧室に対
し、通常運転時には吸気負圧として開閉弁下流の負圧を
導入し、加速時には大気を導入するようにすることによ
り、アクチュエータを大型にすることなく、中・高負荷
域まで開閉弁を閉弁保持してスワール生成によるリーン
燃焼、を可能にするとともに、加速時の開閉弁の開き始
めの遅れをなくしてノッキングの発生を防止することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、燃焼
室に吸気ポートを介して開口する吸気通路と、該吸気通
路のスロットル弁下流に配設され、吸気通路を開閉する
開閉弁と、上記吸気通路のスロットル弁下流で開閉弁上
流と吸気ポート近傍とを上記開閉弁をバイパスして連通
し、燃焼室内に吸気のスワールを生成するための小断面
積のバイパス通路と、上記開閉弁を開閉作動させる圧力
式アクチュエータとを備え、該アクチュエータの負圧室
に吸気負圧を導入することにより上記開閉弁を閉弁させ
るようにしたエンジンの吸気装置を前提とする。これに
対し、上記アクチュエータの負圧室を吸気通路の開閉弁
下流に連通させる負圧導入通路と、上記アクチュエータ
の負圧室を大気に連通させる大気導入通路とを設けると
ともに、上記負圧導入通路および大気導入通路の上記負
圧室への連通を選択的に切換える切換弁を設ける。そし
て、通常運転時には上記負圧室と負圧導入通路とを連通
させ、加速時には負圧室と大気導入通路とを連通させる
ように上記切換弁を切換制御する制胛装置を備える構成
とする。

（作用） 上記の構成により、本発明では、通常運転時には、圧力
式アクチュエータの負圧室と負圧導入通路とが連通して
、該負圧室に吸気通路の開閉弁下流の負圧が導入される
。そして、この開閉弁下流の負圧が大きい低負荷時には
、上記アクチュエータにより開閉弁が閉弁されて吸気が
バイパス通路のみを通して燃焼室に吸入されることによ
り、燃焼室内に吸気のスワールが生成されて燃焼速度が
速められ、その結果リーン燃焼が可能となる。その際、
上記アクチュエータの駆動圧力として用いられる開閉弁
下流の負圧はスロットル弁下流で開閉弁上流の負圧より
も大きく発生し、スロットル弁全開付近でも大気圧とな
らずに所定大きさの負圧値を保っているので、アクチュ
エータを大型化することなく、エンジンの中・高負荷域
までも開閉弁の閉弁保持が可能で、スワール生成による
リーン燃焼が可能である。一方、スロットル弁の全開に
より上記開閉弁下流の負圧がほぼ大気圧となる高負荷１
１）には、アクチュエータにより開閉弁が閉弁されて、
吸気が吸気通路から供給されるので、所定の吸気充１１
ｋが確保され高出力が確保される。

これに対し、加速時には、圧力式アクチュエータの負圧
室と大気導入通路とが連通して、該負圧室に大気が導入
され、直ちに大気圧となる。このことにより、アクセル
ペダルの踏込みにより急激に全開になるスロットル弁開
度の変化に追従して開閉弁が直ちに閉弁し、その開き始
めに遅れが生じることがないので、加速初期でも加速補
正された点火時期及び空燃比に適応した吸入空気量が１
１１られて、加速を応答性良く行うことができることに
なり、また加速時のノッキングの発生が防止される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例の全体概略構成を示し、１はピ
ストン２の往復動により容積可変となる燃焼室３を有す
るエンジン、４は一端が吸気ボー１へ５を介して燃焼室
３に開口し他端がエアクリーナ（図示せず）を介して大
気に間口して吸気をエンジン１の燃焼室３に供給するた
めの吸気通路、６は一端が排気ポート７を介して燃焼室
３に開口し他端が大気に開口して燃焼室３からの排気を
排出するための排気通路である。また、８は上記吸気ポ
ート５を開閉する吸気弁、９は排気ポート７を開閉する
排気弁、１ｏは上記吸気弁８および排気弁９を所定のタ
イミングで開閉駆動する頭上カム型動弁機構である。

上記吸気通路４には、吸入空気量を制ｔｎするスロット
ル弁１１、およびその下流に燃料を噴射供給する燃料噴
射弁１２がそれぞれ配設されている。

さらに、吸気通路４の燃料噴射弁１２の直上流には吸気
通路４を開閉するスワールコントロールバルブとしての
開閉弁１３が配設されているとともに、吸気通路４のス
ロットル弁１１下流における開閉弁１３直上流と吸気ポ
ート５直上流とはバイパス通路１４によって上記開閉弁
１３をバイパスして連通されており、該バイパス通路１
４は吸気通路４よりも通路断面積が小に設定され、かつ
好ましくはその下流端間口部１４ａが燃焼室３の周方向
に向って開口していて、吸入空気をバイパス通路１４を
通して燃焼室３に吸入させることにより燃焼室３内に周
方向に沿って旋回する吸気スワールを生成させるように
なされている。

上記開閉弁１３には、開閉弁１３を開閉作動させるダイ
ヤフラム装置よりなる圧力式アクチュエータ１５がリン
ク機構１６を介して連結されている。該アクチュエータ
１５は、駆動圧力として吸゛気負圧が導入される負圧室
１７を有しており、該負圧室１７への吸気負圧の導入に
より上記開閉弁１３を閉弁させるように構成されている
。そして、上記アクチュエータ１５の負圧室１７には、
吸気通路４の開閉弁１３下流に開口する負圧取出口１８
ａを一端に有する負圧導入通路１８の他端が連通接続さ
れており、該負圧導入通路１８の途中からは大気に連通
ずる大気導入通路１９が分岐されていて、この分岐部に
は負圧室１７に対する負圧導入通路１８および大気導入
通路１９との連通を選択的に切換える三方ソレノイド弁
よりなる切換弁２０が配設されている。該切換弁２０に
は、切換弁２０を作動制御するＣＰＵよりなるコントロ
ールユニット２１が接続されており、該コントロールユ
ニット２１には、上記スロットル弁１１の開度を検出す
るスロットル開度センサ２２の出力、および負圧導入通
路１８の切換弁２０よりも吸気通路４側の圧力を取出し
て吸気通路４の開閉弁１３下流の負圧を検出する負圧セ
ンサ２３の出力が入力されている。しかして、コントロ
ールユニツ］〜２１により切換弁２０を切換制御して、
通常運転時には、大気導入通路１９を閉塞して負圧室１
７と負圧導入通路１８とを連通させることにより、負圧
室１７に開閉弁１３下流の負圧を導入する一方、加速時
には、負圧導入通路１８の切換弁２０よりも吸気通路４
側を閉塞して負圧室１７と大気導入通路１９とを連通さ
せることにより、負圧室１７に大気を導入するようにし
た制御装置２４が構成されている。

次に、上記コントロールユニット２１の作動を第２図に
示すフローチャートにより説明するに、イグニッション
キースイッチのＯＮによりスタートすると、先ずステッ
プＳ１でスＬｌツ１ヘル開度センサ２２からのスロット
ル開ａ　Ｔ　＋をモニターしたのち、ステップＳ２にお
いてアイドリンク状態であるか否かを判別し、アイドリ
ンク状態でおるＹＥＳの場合にはステップＳ＋に戻って
アイドリング状態でなくなるのを待ち、アイドリンク状
態でなくなるＮｏになると次のステップＳ３に進む。

そして、ステップＳ３においてそのときのスロットル開
度Ｔ２をモニターし、ステップＳ４でこのスロットル開
度Ｔ２と前回のスロットル開度Ｔ１とに基づいてスロッ
トル開度の変化率ΔＴ／Δｔ（ΔＴ＝Ｔｚ−ＴＩ）を演
算したのち、ステップＳ５でこのスロットル開度変化率
ΔＴ／Δｔが加速時の変化率に相当する所定値αよりも
大きいか否かを判別する。この判別がΔＴ／Δｔ≦αの
ＮＯのときには、加速時でないと判断してステップＳ１
に戻り上記動作を繰返す一方、ΔＴ／Δｔ〉αのＹＥＳ
のときには、加速時と判断して以下のステップに進む。

すなわら、加速時には、ステップ＄６において圧力式ア
クチュエータ１５の負圧室１７と大気導入通路１９とを
連通させるように切換弁２０を切換制御する。このこと
により、アクチュエータ１５の負圧室１７に大気が導入
されて、該アクチュエータ１５により開閉弁１３が直ち
に閉弁される。

その後、ステップＳ７でＱ圧センサ２３から吸気通路４
の開閉弁１３下流の負圧Ｐ８をモニターしたのち、ステ
ップＳ８でこの負圧Ｐａがスロットル弁１１の全開時に
発生する設定負圧ＰＯに達したか否かを判別する。そし
て、この判別がＰｅ＝ＰＯのＹＥＳの場合にはスロット
ル弁１１が全開となって加速が終了したと判断する。一
方、Ｎ。

の場合には、まだ加速中であるかを判断すべく、ステッ
プＳ９でそのときのスロットル開度Ｔ３を再びモニター
し、ステップＳ　＋ｏでこのスロットル開陵Ｔ３が上記
加速初期のスロットル開度Ｔ２よりも大きいか否かを判
別する。この判別が７３＞Ｔ２のＹＥＳの場合にはまだ
加速中と判断して、ステップＳｏでこのときのスロット
ル開度Ｔ３を加速初期のスロットル開度Ｔ２として置き
換えたのち、上記ステップＳ７に戻って上記動作を繰返
す。一方、Ｔ３≦Ｔ２のＮｏの場合には、スロットル弁
１１が全開に達していないものの加速が終了したと判断
して、上記ステップＳｓの判別がＹＥＳの場合（スロッ
トル弁１１の全開による加速終了）と共に、次、のステ
ップＳ　１２に進む。そして、ステップＳ　１２におい
て、加速終了後はアクチュエータ１５を通常の吸気負圧
による制御状態に戻すべく切換弁２０を、アクチュエー
タ１５の負圧室１７と負圧導入通路１８とが連通した状
態に切換えて、上記ステップＳ１に戻る。

したがって、加速時には、圧力式アクチュエータ１５の
負圧室１７に大気が導入されて、該アクチュエータ１５
により開閉弁１３が直ちに閉弁するので、従来の如き開
閉弁の開き始めの遅れがなく、点火時期や空燃比の加速
補正に追従して開閉弁１３の閉弁により吸気通路４から
の吸気の供給が開始されることになり、加速を応答性良
く行うことができるとともに、上記遅れによるノッキン
グの発生を防止することができる。

また、通常運転時には、上記アクチュエータ１５の負圧
室１７に吸気通路４の開閉弁１３下流の負圧が導入され
て、該アクチュエータ１５により開閉弁１３が開閉制陣
される。すなわち、上記開閉弁１３下流の負圧が大きい
低負荷時には開閉弁１３が閉弁され、バイパス通路１４
のみを通じて吸気が吸入されることにより、燃焼室３内
に吸気のスワールが生成されて燃焼速度が速められ、そ
の結果リーン燃焼が可能となる。一方、スロットル弁１
１の全開により上記開閉弁１３下流の負圧がほぼ大気圧
になる高負荷時には開閉弁１３が閉弁されて吸気が吸気
通路４から供給されることにより、所定の吸気充填量が
得られて高出力が確保される。

その場合、上記アクチュエータ１５の作動圧力として用
いた上記開閉弁１３下流の負圧は、開閉弁１３上流でス
ロットル弁１１下流の負圧よりも大きく発生し、スロッ
トル弁１１の開度が全開付近となる中・高口荷域でも大
気圧にならずに所定の負圧値を示す。例えば、第３図に
はエンジン低回転時（１５００ｒｐｍ時）における開閉
弁上流の負圧ＰＢ２に対する開閉弁下流の負圧Ｐｅｔ　
と開閉弁上流の負圧ＰＢ２どの差圧（ＦＢＩ　−ＰＢ　
２　）の特性を示しており、開閉弁上流の負圧Ｐａ、）
の減少つまりエンジン負荷の増大に応じて上記差圧（Ｐ
ｅ　＋　−Ｐａ　２　）が増大し、開閉弁下流の負圧Ｐ
［１２がほぼ大気圧となるスロットル弁の全開付近では
差圧（Ｐａｌ　　　ＰＢ２）は約−２０ｍ　Ｈ（Ｊとな
り、この弁開閉弁下流で負圧が発生していることが判る
。このことから、エンジンの中・高負荷域でも、アクチ
ュエータ１５を大型にすることなく開閉弁１３の閉弁状
態を確実に保持づることができるので、スワールの生成
によるリーン燃焼が可能となり、広範囲の運転域でリー
ン燃焼を行うことができる。

尚、上記実施例では、負圧導入通路１８の途中から大気
導入通路１９を分岐させ、この分岐部に切換弁２０を設
けたが、圧力式アクチュエータ１５の０圧卒１７に対し
、負圧導入通路１８と大気導入通路１つとを独立して設
け、各導入通路１８゜１９にそれぞれ互いに連動する切
換弁を設けて、負圧室１７に対する連通を選択的に切換
えるようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、スワールコント
ロールバルブシステムにおける圧力式アクチュエータの
負圧室に、通常運転時には開閉弁下流の負圧を導入し、
加速時には人気を導入するようにしたので、上記アクチ
ュエータを大型にすることなく、エンジンの中・高負荷
域までも開閉弁を閉弁保持してスワール生成によるリー
ン燃焼が可能になるとともに、加速時には開閉弁の開き
始めの遅れをなくして加速応答性を向上させ、かつノッ
キングの発生を防止することができる。よって、リーン
燃焼運転域の拡大化および加速性能の向上に寄与できる
ものである。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略構成図
、第２図はコントロールユニットの作動フローを示すフ
ローチャー酬図、第３図は開閉弁上下流の差圧特性を示
す図である。 １・・・エンジン、３・・・燃焼室、４・・・吸気通路
、５・・・吸気ポート、１１・・・スロットル弁、１３
・・・開閉弁、１４・・・バイパス通路、１５・・・圧
力式アクチュエータ、１７・・・負圧室、１８・・・負
圧導入通路、１９・・・大気導入通路、２０・・・切換
弁、２１・・・コントロールユニット、２４・・・制御
装置。 第３図 １１１１ＦＪＩ井上ｔｏｎｅ圧ρｕ（−ｍｍＨｇ）第２
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室に吸気ポートを介して開口する吸気通路と
   、該吸気通路のスロットル弁下流に配設され、吸気通路
   を開閉する開閉弁と、上記吸気通路のスロットル弁下流
   で開閉弁上流と吸気ポート近傍とを上記開閉弁をバイパ
   スして連通し、燃焼室内に吸気のスワールを生成するた
   めの小断面積のバイパス通路と、上記開閉弁を開閉作動
   させる圧力式アクチュエータとを備え、該アクチュエー
   タの負圧室に吸気負圧を導入することにより上記開閉弁
   を閉弁させるようにしたエンジンの吸気装置において、
   上記アクチュエータの負圧室を吸気通路の開閉弁下流に
   連通させる負圧導入通路と、上記アクチュエータの負圧
   室を大気に連通させる大気導入通路と、上記負圧導入通
   路および大気導入通路の上記負圧室への連通を選択的に
   切換える切換弁と、通常運転時には上記負圧室と負圧導
   入通路とを連通させ、加速時には負圧室と大気導入通路
   とを連通させるように上記切換弁を切換制御する制御装
   置とを備えたことを特徴とするエンジンの吸気装置。