JPS62228624A - 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） 本発明はエンジンの吸気装置に関し、特にエンジンの低
回転・低負荷時等の特定運転領域で燃焼室にスワールを
生成させるようにしたものの改良に関する。

（従来の技術） 従来、この樟のエンジンの吸気装置として、例えば特開
昭５８−１９５０１３号公報に開示されるように、燃焼
室の吸気弁開りに渦巻部を形成し、該渦巻部にその接線
方向から入口通路部を接続するとともに、該入口通路部
の途中から分岐路を分岐して上記渦巻部の終端部に接続
し、該分岐路に開閉弁を設けて、エンジンの低回転・低
負荷時等の特定運転ｆＩ域には、上記開閉弁を閉じて吸
気を入口通路部のみから燃焼室に供給し、渦巻部の吸気
の旋回作用により燃焼室にスワールを発生さＶで混合気
のミキシングを促進する一方、上記特定運転ｒ４戚以外
の通常運転域には、上記開閉弁を聞いて吸気を入口通路
部と分岐路との双方から燃焼室に供給し、′ｃＩＡ巻部
の吸気の旋回作用を抑制しつつ多量の吸気を燃焼室に供
給して充填効率を上げるようにしたものが知られている
。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来のエンジンの吸気装置では運転ｆｆ
ｉ域に応じて開閉弁が開閉する関係上、エンジンの運転
状態が特定運転ｆｎ域と通常運転領域との境で緩かに移
行する場合、開閉弁の急激な開閉に伴い燃焼室のスワー
ルの強さが急激に変化してトルクショック等を生じ、運
転性が損なわれるという問題がある。

特に、燃料の希薄な混合気を燃焼させることによって燃
費を向上させるエンジン等においてはスワール発生運転
域を広くとる必要があり、開閉弁の作動を吸気負圧の小
さい運転域で（テうため、開閉弁をｒＷＪ閉する駆動手
段は比較的弱い負圧で作動するよう設定され、そのＩｍ
ｒＦｌ特性はわずかの負圧変化に対し急激に変化するも
のとなりや丈い。

本発明はかかる点に鑑みてなされたちのであり、その目
的とするところは、エンジンの運転状態が特定運転領域
と通常運転Ｗ４ｂＩＡとの境で緩かに移行づるときには
上記開閉弁の如きスワールを生成する手段の駆動を、吸
気負圧を利用して徐々に行わせることにより、燃焼室の
混合気の状態変化をスムーズに（１つて良好な運転性を
得ることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、エンジ
ンの特定運転領域で燃焼室にスワールを発生させるスワ
ール生成手段と、吸気負圧を導入して上記スワール生成
手段を駆動づ゛る駆動下段と、エンジンの出力変化が援
かなとき上記駆動下段の制御口圧の変化を通常よりも遅
く補正する口圧制陣手段とを議える構成としたものであ
る。

（作用） 上記の構成により、本発明では、エンジンの運転状態が
特定運転領域と通常運転領域との境で緩かに移行すると
きには、上記駆動手段の制御負圧の変化が通常よりも遅
く補正されて、スワール生成手段によるスワールの発生
・消滅が徐々に行われることになり、燃焼了のスワール
の強さがスムーズに変化し、良好な運転性が得られるこ
とになる。

く実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、１は四気筒エンジン、２１よ該エンジ
ン１のシリンダ３内に）躍動自在に嵌挿したピストン４
により容積可変に形成された燃焼室、５は一端がエアク
リーナ６を介して大気に連通し、他端が上記燃焼室２に
開口して吸気をエンジン１に供給するための吸気通路、
７は一端が燃焼室２に開口し、他端が大気に開放されて
排気を排出するだめの排気通路であって、上記吸気通路
５の途中には、吸入空気哨を制御するスロットル弁８と
、該スロットル弁８下流側で燃料を噴射供給する燃料噴
射弁９どが各々配設されているとともに、吸気通路５の
燃焼室２への開口部には吸気弁１０が設けられている。

一方、排気通路７の燃焼室２への間口部には、排気弁１
１が設けられているとともに、該排気通路７の途中には
、排気ガスを浄化する触媒装置１２が介設されている。

また、燃焼室２の頂部には、燃焼室２内の混合気に点火
する点火プラグ１３が配設されている。

上記吸気通路５の燃焼室２近傍は、仕切Ｍ１１５により
上下に２分割されて通路面積の大きい主吸気通路１６と
、通路面積の小さいｎ１吸気通路１７とが形成されてい
るとともに、該主吸気通路１６には、該主吸気通路１６
を１７１Ｉ閉するスワールコントロール弁１８（以下、
スワール弁と略称する）が配置されていて、該スワール
弁１８の閉時には、主吸気通路１６を閉じてり１吸気通
路１７のみから少量の吸気を燃焼室２にその側方から供
給することにより、該燃焼室２にスワールを発生させる
一方、スワール弁１８の開時には主吸気通路１６を問い
て、上記Ｄ１１吸気路１７に加えて主吸気通路１６から
も多量の吸気をスワールを生成する口とな（燃焼室２内
に供給するようにし、よって、エンジン１の特定運転領
域で燃ｆＡ室２にスワールを発生させるスワール生成手
段５０が構成されている。

また、上記スワール弁１８には、リンク機構２０を介し
て該スワール弁１８開閉用のダイヤフラム装置２１が接
続されている。該ダイヤフラム装置２１は、第２図に拡
大詳示するように、上記リンク機構２０に連結されたダ
イヤフラム２１ａと、該ダイヤフラム２１ａにより図中
左右に区画形成された負圧室２１ｂおよび大気室２１Ｃ
とを備え、該負圧室２１ｂには、バネ２１ｄが縮装され
ていると共に、負圧通路２２を介して吸気通路５のスロ
ットル弁８下流の吸気負圧を貯蔵するｔ）圧リザーブタ
ンク２３の０圧が、また大気通路２４を介して大気圧が
各々導入可能になっている。また、上記負圧通路２２の
途中には、上記負圧室２１ｂへの負圧の導入を許容／停
止Ｆ制御する負圧導入部２５が、また上記大気通路２４
の途中には負圧室２１ｂへの大気圧の導入を許容／停止
制御する大気圧導入部２６が各々介設されており、該負
圧導入部２５により０圧リデーブタンク２３の負圧がダ
イヤフラム装置２１の負圧室２１ｂに導入されたときに
は、ダイヤフラム２１ａがバネ２１ｄの付勢力に抗して
図中左方に偏倚することにより、スワール弁１８を図中
時計方向に回動させて主吸気通路１６を閉じるよう閉作
動させる一方、大気圧導入部２６により大気圧が負圧室
２１ｂに導入されたときには、ダイヤフラム２１ａがバ
ネ２１ｄの付勢力により図中右方に偏倚することにより
、スワール弁１８を逆に図中反時計方向に回動させて主
吸気通路１６を開くよう閉作動させるようにし、よって
吸気負圧を導入して燃焼空２にスワールが発生するよう
上記スワール生成手段５０を駆動する駆動手段５１が構
成されている。

尚、上記負圧導入部２５は、第２図に示す如く、負圧通
路２２を２分割した第１０圧通路２２ａｊ３よび第２負
圧通路２２ｂを各々開閉する負圧導入部の第１および第
２開閉弁３０．３１と、上記第２負圧通路２２ｂの通路
面積を絞る絞り部３２とを備えていて、該雨間閉弁３０
．３１によりダイヤフラム装置２１の負圧室２１ｂへの
負圧の導入速度を二連りに設定して、スワール弁１８に
よる主吸気通路１６のｒｆ！速度を適宜変更し１ｑるよ
うにしている。同様に、大気圧導入部２Ｇは、大気通路
２４を２分割した第１大気通路２４ａおよび第２大気通
路２４ｂを各々開閉する大気圧導入用の第１および第２
開閉弁３３．３４と、上記第２大気通路３４に介設され
た絞り部３５とを備えていて、該両開閉弁３３．３４に
よりダイヤフラム装置２１の負圧室２１ｂへの大気の導
入速度を二連りに設定して、スワール弁１８による主吸
気通路１６の開速度を適宜変更し得るようにしている。

尚、第１図中、３７は点火コイル、３８は該点火コイル
３７で発生する高電圧を上記点火プラグ１３に配電する
配電器である。

また、第１図において、４０は吸気通路５のスロットル
弁８上流側で吸入空気量を計測するエア７０−センサ、
４１はスロツＩ〜ル弁８の開面を検出するス１］ットル
間度センサ、４２は排気通路７の触媒装置１２上ＦＱ側
で排気ガス中の酸素構文成分により空燃比を検出する排
気センサである。さらに、第２図において、４３はスワ
ール弁１８の閉作動時に該スワール弁１８のリンク機構
２０が当接してその閉時を検出するスワール弁閉時セン
サ、４４は同様にスワール弁１８の閉作動時に該スワー
ル弁１８のリンク機構２０が当接してその開時を検出す
るスワール弁開時センサであって、これら各センサ４０
〜４４の検出信号並びに上記点火コイル３７からのエン
ジン回転数１ｇ号および配電器３８からの気筒識別信号
が各々ＣＰＵ等を内蔵するコントローラ４Ｇに入力され
ていて、該コントローラ４６により上記負圧導入部２５
および大気圧導入部２６を制御して、スワール弁１８を
エンジン運転状態に応じて間ｒ１１作動させるようにし
ている。

次に、口圧制御手段を内部に含む上記コントローラ４６
によるスワール弁１８の開閉ル１ｌｔｌｌを第３図のフ
ローチャー１−に基づいて説明する。スタートして、先
ずステップＳ１でエアフローセンサ４０からの吸入空気
ｆｆｉ　Ｑ　Ａ信号と点火コイル３７ｈ）らのエンジン
回転数Ｎ　（８号を読込んだのら、ステップＳ２で前回
入力した吸入空気Ｆｊ’ｌＱａ信号、エンジン回転数Ｎ
信号からの変動澗ΔＱＡ、ΔＮを演算するとともに、Ｑ
Ａ、ＮをそれぞれＱｏ、ＮＯに置き換える。

しかる後、ステップＳ３で、環にスワール弁１８が開状
態にあるか開状態にあるかを判別する。

そして、開状態にある場合には、第４図のマツプに基づ
いてエンジン１の運転状態を判別すべく、ステップＳ４
で吸入空気ｍ　Ｑ　Ａおよびエンジン回転数Ｎがそれぞ
れ基準値ＱＡＩ、Ｒ１よりも小さいか否かを判別し、特
定運転領域にあるＱＡ＜Ｑ八ｌかつＮ＜Ｒ＋のときには
、ステ・ンプＳ５でスワール弁１８を閉状態に保持して
燃焼室２内にスワールを発生させるとともに、混合気の
希薄燃焼を行うべく、ステップＳ６で希薄側の目標空燃
比を設定する。一方、ステップ＄４で特定運転領域にな
いときには、エンジン運転状態が特定運転領域からそれ
以外の通常運転領域に移行したと判断してステップ８７
〜Ｓ９でエンジン１の運転状態に応じてスワール弁８に
よる主吸気通路１Ｇの開速度を制御する。

先ず、ステップＳ７で吸入空気量の変動分ΔＱおよびエ
ンジン回転数の変動分ΔＮの絶対値がそれぞれ基準（ａ
ＱＳ　、ＮＳよりも大きいか否かを判別し、エンジン１
の出力変化が急である１ΔＱｌ≧Ｑｓまたは１ΔＮＩ≧
ＮＳのときには、第５図および第６図の点線上向き矢印
に示すようにステップＳ８でスワール弁１８が即座に聞
くように負圧導入部２５を制御して燃焼室２への吸気充
１ｆｔｍを一気に増加させるとともに、ステップＳ９で
理論または過濃側の目標空燃比を設定する。

一方、ステップＳ７でエンジン１の出力変化が緩かであ
るｌΔＱｌ＜Ｑｓかつ１ΔＮｌ＜ＮＳのときには、第５
図および第６図の実線上向き矢印に示すようにステップ
Ｓ　ｔｏでスワール弁１８が徐々に聞くように負圧導入
部２５を制御して、燃焼室２内のスワールの強さの減少
および吸気充１ａｌｉｔの増加をスムーズに行うととも
に、ステップＳ９で理論よＩ；は過濃側の目標空燃比を
設定する。

また、ステップＳ３で現にスワール弁１８が開状態にあ
る場合には、第４図のマツプに基づいてエンジン１の運
転状態を判別すべくステップＳｌ＋で吸入空気ｆｆ１Ｑ
Ａおよびエンジン回転数Ｎがそれぞれ基準値ＱＡＯ，Ｒ
Ｏよりも小さいか否かを判別し、通常運転領域にあるＱ
Ａ≧ＱＡＯかつＮ≧Ｒｏのときには、ステップ３１２で
スワール弁１Ｂを開状態に保持して燃焼室２内にスワー
ルを発生させないとともに、エンジン１の出力を増大さ
せるべく、ステップＳ９で理論または過濃側の目標空燃
比を設定する。一方、ステップＳ１１で特定運転領域に
あるときには、エンジン運転状態が通常運転領域から特
定運転領域に移行したと判断してステップ８１３〜Ｓ　
＋ｓでエンジン１の運転状態に応じてスワール弁１８に
よる主吸気通路１６の開速度を制御する。

先ず、ステップＳ　１３で吸入空気量の変動分ΔＱおよ
びエンジン回転数の変動分ΔＮの絶対値がそれぞれ基準
１１ｎＱｓ　、ＮＳよりも大きいか否かを判別し、エン
ジン１の出力変化が急である１ΔＱ１≧Ｑｓまたは１Δ
Ｎ）≧Ｎｓのときには、第５図および第６図の点線下向
き矢印に示すように大気圧導入部２６をＨＡ　ＩＩＩ　
して、燃焼室２への吸気充噴階を一気に減少させるとと
もに、ステップＳ６で希薄側の目標空燃比を設定する。

一方、ステップＳ１１でエンジン１の出力変化が緩かで
ある１ΔＱ１≧Ｑｓまたは１ΔＮ１≧ＮＳのときには、
第５図および第６図の実線下向き矢印に示すようにステ
ップＳ　＋ｓでスワール弁１８が徐々に閉じるように大
気圧導入部２６を制御して、燃焼室３内のスワールの強
さの増大、１３よび吸気充Ｉａｆｆｉの減少をスムーズ
に行うとともに、ステップＳ６で希薄側の目標空燃比を
設定する。　よって、上記第３図の作動フローにより、
エンジン１の出力変化が緩かなときには上記スワール生
成手段５０を駆＃Ｊする上記駆動手段５１の制御角圧の
変化を通常よりも遅く補正する負圧制御手段５２を構成
している。

したがって、上記実施例においては、特定運転領域では
スワール弁１８を閉じて燃焼室２にスワールを発生させ
ることができるので、混合気の希薄燃焼を行うことがで
き、燃費性、エミツシコン性の向上が図られる一方、通
常運転領域ではスワール５↑１８を問いて吸気充填量を
増加させることができるので、エンジン１の出力増大が
図られる。

また、エンジン１の運転状態が特定運転領域と通常運転
領域との境を急に移行する場合、エンジン１の出力変化
が急であるときにはスワール弁１８を即座に開きあるい
は閉じるようにしたので、スワールの発生・消滅および
吸気充填型の増減を応答性良く行え、一方、エンジン１
の出力変化が緩かであるときにはスワール弁１８を徐々
に開きあるいは閉じるようにしたので、スワールの強さ
および吸気充１ｆｆｉがスムーズに変化し、良好な運転
性を１ｑることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの吸気装置によ
れば、エンジンの出力変化が緩かなときに、燃焼室にス
ワールを発生させるスワール発生手段の駆動を吸気負圧
を利用して徐々に行わせるようにしたので、運転状態の
変化に伴う燃焼室の混合気の状態変化をスムーズに行っ
て良好な運転性をＬ９ることができるものである。

【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図は第１図の要部拡大図、第３図はコントローラ
の作動を示すフローチャート図、第４図は特定運転領域
を示す説明図、第５図は吸入空気量に対するスワール弁
の作動を示す説明図、第６図はエンジン回転数に対する
スワール弁の作動を示す説明図である。 １・・・エンジン、２・・・燃焼室、１６・・・主吸気
通路、１７・・・ｌＴｉ１ｌ吸気通路、１８・・・スワ
ールコントロール弁、２１・・・ダイヤフラム装置、４
６・・・コントローラ、５０・・・スワール生成手段、
５１・・・駆動手段。 特許出願人　　　　マツダ株式会社 、−− 代　　理　　人　　　　　弁理士　　前　　１）　　　
弘一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの特定運転領域で燃焼室にスワールを発
   生させるスワール生成手段と、吸気負圧を導入して上記
   スワール生成手段を駆動する駆動手段と、エンジンの出
   力変化が緩かなとき上記駆動手段の制御負圧の変化を通
   常よりも遅く補正する負圧制御手段とを備えたことを特
   徴とするエンジンの吸気装置。