JPS6350530B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の吸気制御装置に係り、特
に可変吸気スワール方式の吸気ポート構造を有す
る内燃機関の吸気制御装置に係る。

内燃機関に用いられる可変吸気スワール方式の
吸気ポート構造の一つとして、燃焼室への開口端
の周りに旋回したヘリカル通路と前記開口端に直
線状に通ずるストレート通路とを有し、前記スト
レート通路の途中に該ストレート通路を開閉する
吸気制御弁が設けられた吸気ポート構造の如く、
吸気制御弁を有し、前記吸気制御弁が閉弁してい
る時には前記吸気制御弁が開弁している時に比し
て吸気スワールが増大するよう構成された吸気ポ
ート構造が本願出願人と同一の出願人により特願
昭56−51149号及び特願昭56−120634号に於て提
案されている。

上述の如き吸気ポート構造を備えた内燃機関に
於ては、吸気制御弁の閉弁によりストレート通路
が閉じられている時には、吸気（混合気）のほぼ
全てがヘリカル通路を流れて燃焼室内へ流入する
ことにより燃焼室内に強力な吸気スワールが生
じ、これにより見掛け上の火炎速度が速まり、希
薄混合気による運転が可能になり、またアイドル
運転時の如く内燃機関が低回転数にて運転されて
も安定した運転性が得られ、アイドル回転数を低
く設定することが可能になる。これに対し吸気制
御弁の開弁によりストレート通路が開かれている
時には、吸気がヘリカル通路に加えてストレート
通路を流れて燃焼室内に流入することにより燃焼
室内に強力な吸気スワールが生じなくなるが、吸
気ポートの吸気流に対する流れ抵抗が低下し、充
填効率が低下することが回避される。

上述の如き吸気ポート構造は、これを有効に利
用するために、即ち機関の出力を低下することな
くアイドル乃至低負荷運転時の燃焼を改善するた
めに、内燃機関がアイドル乃至低負荷にて運転さ
れている時には吸気制御弁の閉弁によりストレー
ト通路を閉じ、内燃機関が中乃至高負荷にて運転
されている時には吸気制御弁を開弁してストレー
ト通路を開くと云う制御を行う制御装置と組合せ
て用いられる。

上述の如く、見掛け上の火炎速度が速まると、
燃焼速度が速まり、機関の熱効率が向上するが、
それに伴い排気ガス温度が低下する。このため機
関冷間時もアイドル乃至低負荷運転時には吸気制
御弁によりストレート通路が閉じられると、高温
の排気ガスが得られず、機関の排気系の暖機が遅
れるようになる。このため機関排気系に排気ガス
浄化用の触媒コンバータを備えた内燃機関に於て
は、その触媒コンバータの暖機が遅れ、大気中に
放出する排気ガス中の有害成分が増大するという
問題が生じる。

機関冷間時には機関負荷に拘らず吸気制御弁が
常に全開されれば、排気ガス温度が上昇し、排気
系の暖機が早まるが、しかしこの場合には本来、
運転性が悪い機関冷間時のアイドル運転性がより
一層悪化し、機関冷間時のアイドル回転数を相当
高く設定しなければならなくなる。

本発明は機関冷間時のアイドル運転性を悪化す
ることなく可及的に排気系の暖機が向上するよう
に図つた吸気制御装置を提供せんとするものであ
る。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細に説明する。

まず第１図乃至第７図を参照して本発明による
吸気制御装置の実施に使用する吸気ポート構造の
一実施例を説明する。第１図乃至第７図に於て、
１は内燃機関のシリンダヘツドを示しており、該
シリンダヘツドは燃焼室２へ空気と燃料との混合
気を導く吸気ポート３を有している。吸気ポート
３は、その一端にてシリンダヘツド１の側壁部に
開口し、他端にてシリンダヘツド１の下底壁より
燃焼室２へ開口している。ここで吸気ポート３の
前記一端を入口開口端４と称し、また他端を出口
開口端５と称する。入口開口端４は図示されてい
ない吸気マニホールドに接続され、出口開口端５
は該開口端に取付けられた円環状の弁座部材６と
吸気弁７とにより選択的に開閉されるようになつ
ている。

吸気ポート３は、入口開口端４より出口開口端
５へ向かうに従いその出口開口端５の側へ傾斜
し、出口開口端５の近くにて大きく折曲してこれ
に通じている。出口開口端５に対向するポート内
壁部（ポート天井壁部）にはガイドベーン１０が
膨出形成されている。このガイドベーンの膨出量
はその入口開口端４の側より出口開口端５へ向か
うに従い次第に多くなつており、出口開口端５の
中心軸線に対応する部分にてその膨出量が最大に
なつている。この最大膨出部分には吸気弁７のス
テム８が貫通しており、またこの部分には弁リテ
ーナ９が装着されている。ガイドベーン１０は、
その一側部に吸気ポート３の延在方向に対し入口
開口端４より出口開口端５へ向かうに従い吸気ポ
ート３の外側へ向けて傾斜した傾斜壁部１１を有
し、また他側部に吸気ポート３の延在方向に対し
平行な直線壁部１２を有している。このガイドベ
ーン１０により吸気ポート３は、その断面の一
部、即ち図にて上部空間領域が傾斜壁部１１によ
り一側に郭定されて出口開口端５の周りに旋回し
たヘリカル通路１３と、直線壁部１２により一側
を郭定されて出口開口端５に直線状に通ずるスト
レート通路１４とに区分されている。

シリンダヘツド１には吸気制御弁組立体１５が
取付けられている。吸気制御弁組立体１５は、シ
リンダヘツド１にねじ結合された弁ケース１６
と、該弁ケースに回転可能に支持されストレート
通路１４の途中を横切つて延在する板状の弁要素
１７と、弁要素１７の弁軸１８に取付けられた駆
動レバー１９とを含んでいる。弁要素１７は、図
示されている如き開度位置（閉弁位置）にある時
にはストレート通路１４を全閉とし、この開度位
置よりほぼ90度回動された位置即ち、開弁位置に
ある時にはストレート通路１４を全開にする。

弁要素１７の閉弁によりストレート通路１４が
全閉状態にある時には、混合気の実質的に全てが
ヘリカル通路１３を流れて出口開口端５より燃焼
室２内に吸入されることにより燃焼室２内に強力
な吸気スワールが生じる。この時には、その吸気
スワールに乗つて火炎が伝播することにより見掛
け上の火炎速度が速まり、燃焼速度が速くなる。

弁要素１７が開弁し、ストレート通路１４が開
いている時には、その開度に応じて混合気の一部
がストレート通路１４を流れて出口開口端５より
燃焼室２内へ流入するようになり、これによりヘ
リカル通路１３を流れる混合気のヘリカル流が減
少し、また減衰され、これに応じて燃焼室２内に
生じる吸気スワールが減少し、またこれと同時に
吸気ポート３の吸気流れに対する流れ抵抗が低下
する。

本発明装置は弁要素１７の開閉制御に関するも
のであり、本発明装置の一つの実施例が第８図に
示されている。

尚、第８図に於て、４０は吸気マニホールド
を、４１は排気ポートを、４２は排気弁を、４３
は排気マニホールドを各々示している。

吸気制御弁組立体１５の駆動レバー１９は、ダ
イヤフラム装置２０のロツド２１に駆動連結さ
れ、該ダイヤフラム装置により回動駆動されるよ
うになつている。ダイヤフラム装置２０は、ダイ
ヤフラム２２を有し、そのダイヤフラム室２３に
所定値以上の負圧が導入されていない時には圧縮
コイルばね２４のばね力によりダイヤフラム２２
が図にて下方へ付勢されることにより弁要素１７
を全開位置にもたらし、これに対しダイヤフラム
室２３に負圧が導入されている時にはその負圧の
大きさに応じてダイヤフラム２２が圧縮コイルば
ね２４のばね力に抗して上方へ移動することによ
り弁要素１７を閉弁方向へ駆動して、その開度を
減少し、その負圧が所定値以上の時には弁要素１
７を図示されている如き全閉位置にもたらすよう
になつている。ダイヤフラム室２３のポート２５
は導管２６を経て電磁切換弁２７のポートａに接
続されている。

電磁切換弁２７は、ポートａ以外に負圧ポート
ｂと大気ポートｃとを有しており、通電時にはポ
ートａを負圧ポートｂに接続し、これに対し非通
電時にはポートａを負圧ポートｂに代えて大気ポ
ートｃに接続するようになつている。大気ポート
ｃは大気に開放され、ポートｂは導管２８を経て
吸気マニホールド４０に設けられた吸気管負圧取
出ポート２９に接続されている。

電磁切換弁２７に対する通電は制御装置３０に
より制御されるようになつている。制御装置３０
は、内燃機関の冷却水温度に感応する水温スイツ
チ３１の開閉と車速センサ３２により検出される
車速に応じ、冷却水温度が所定値以下で車速が零
に近い所定値以下の時、即ち機関がアイドル運転
されている時にのみ電磁切換弁２７に通電を行
い、冷却水温度が所定値以下で且それ以外の時に
は電磁切換弁２７に対する通電を停止するように
なつている。

内燃機関の冷却水温度が所定値以下の時、即ち
機関冷間時に於ては、内燃機関がアイドル運転さ
れている時には電磁切換弁２７に通電が行われる
が、内燃機関がアイドル運転以外の運転状態にて
運転されている時には電磁切換弁２７に対する通
電が停止される。従つて、この時には、内燃機関
がアイドル運転されていれば、ダイヤフラム室２
３が吸気管負圧取出ポート２９に接続され、それ
以外の時にはダイヤフラム室２３に大気圧が導入
される。

従つて内燃機関がアイドル運転されている時に
は、弁要素１７が図示されている如く全閉位置に
もたらされ、混合気のほぼ全てがヘリカル通路１
３を経て燃焼室２内に流れ、燃焼室２内に強力な
吸気スワールが生じ、見掛け上の火炎速度が速ま
り、燃焼速度が速くなる。これにより混合気の燃
焼性が改善され、機関冷間時のアイドル運転性が
改善されるようになる。

これに対し機関がアイドル運転以外の運転状態
にて運転されている時には、弁要素１７が全開位
置にもたらされ、混合気がヘリカル通路１３とス
トレート通路１４の双方を流れて燃焼室２内に流
入し、燃焼室２内に強力な吸気スワールが発生す
ることがない。これにより燃焼速度は燃焼室２内
に強力な吸気スワールが発生している時に比して
遅くなり、内燃機関は燃焼速度が速い時に比して
高温の排気ガスを排出するようになり、排気系に
設けられている触媒コンバータ等の暖機が促進さ
れる。

機関の冷却水温度が所定値以上になると、即ち
機関の暖機が完了すると、電磁切換弁２７に常に
通電が行われることにより、ダイヤフラム室２３
には吸気管負圧取出ポート２９に現れる圧力が常
に導入されるようになる。これにより内燃機関が
アイドル乃至低負荷にて運転されている時にはダ
イヤフラム室２３に前記所定値以上の負圧が導入
され、それより負荷が増大するに従つてダイヤフ
ラム室２３に導入される負圧が減少する。

従つて内燃機関がアイドル乃至低負荷にて運転
されている時には弁要素１７は図示されている如
くストレート通路１４を閉じる全閉位置に位置す
るようになる。この時には、混合気のほぼ全てが
ヘリカル通路１３を経て燃焼室２内に流れ、燃焼
室２内に強力な吸気スワールが生じ、これによつ
て見掛け上の火炎速度が速まり、燃焼速度が速く
なる。これにより混合気の燃焼性が改善され、内
燃機関はアイドル回転数が低くとも、また希薄混
合気を供給されても失火を生じることなく良好な
燃焼作動を行なう。内燃機関の負荷が増大し、そ
れに伴い吸気管負圧が低下してそれが所定値以下
になると、弁要素１７は開弁する。この時には、
混合気がヘリカル通路１３とストレート通路１４
の双方を流れて燃焼室２内に流入することにより
吸気ポート３がその混合気の流れに対して大きい
流れ抵抗を与えなくなり、内燃機関の充填効率の
低下が回避される。

第９図は本発明装置の他の一つの実施例を示し
ている。尚、第９図に於て第８図に対応する部分
は第８図に付した符号と同一の符号により示され
ている。かかる実施例に於ては、制御装置３０
は、水温スイツチ３１とニユートラルスイツチ３
３とクラツチスイツチ３４とスロツトルスイツチ
３５の各々よりの開閉信号を与えられ、冷却水温
度が所定値以下で水温スイツチ３１が開き、各々
の開閉信号に応じ機関冷間時で内燃機関がアイド
ル運転以外の運転状態にて運転されている時のみ
電磁切換弁２７に対する通電を停止し、機関冷間
時で且それ以外の時には電磁切換弁２７に通電を
行うようになつている。尚、本実施例はニユート
ラルスイツチ３３、クラツチスイツチ３４及びス
ロツトルスイツチ３５により手動変速機搭載車両
のアイドル運転状態を間接的に検出するものであ
るが、自動変速機搭載車両の場合にはクラツチス
イツチ３４を省略すればよい。また、機関回転数
を利用することもできる。

従つて、この実施例に於ても上述した実施例と
同様の作用効果が得られる。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について
詳細に説明したが、本発明は、これらに限られる
ものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例
が可能であることは当業者にとつて明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸気制御装置を適用する
吸気ポート構造の一つの実施例を示す縦断面図、
第２図乃至第７図は各々第１図の線−〜−
に沿う断面図、第８図及び第９図は各々本発明
による吸気制御装置の実施に使用する装置の実施
例を示す概略構成図である。 １……シリンダヘツド、２……燃焼室、３……
吸気ポート、４……入口開口端、５……出口開口
端、６……弁座部材、７……吸気弁、８……弁ス
テム、９……弁リテーナ、１０……ガイドベー
ン、１１……傾斜壁部、１２……直線壁部、１３
……ヘリカル通路、１４……ストレート通路、１
５……吸気制御弁組立体、１６……弁ケース、１
７……弁要素、１８……弁軸、１９……駆動レバ
ー、２０……ダイヤフラム装置（流体式アクチユ
エータ）、２１……ロツド、２２……ダイヤフラ
ム、２３……ダイヤフラム室（流体圧作動室）、
２４……圧縮コイルばね、２５……ポート、２６
……導管、２７……電磁開閉弁（制御弁）、２８
……導管、２９……吸気管負圧取出ポート、３０
……制御装置、３１……水温スイツチ（暖機度検
出手段）、３２……車速センサ、３３……ニユー
トラルスイツチ、３４……クラツチスイツチ、３
５……スロツトルスイツチ（以上、運転状態検出
手段）、４０……吸気マニホールド、４１……排
気ポート、４２……排気弁、４３……排気マニホ
ールド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気制御弁を有し、前記吸気制御弁が閉弁し
   ている時には前記吸気制御弁が開弁している時に
   比して吸気スワールが増大するよう構成された吸
   気ポート構造を有する内燃機関の吸気制御装置に
   して、流体圧作動室を有し該流体圧作動室に作用
   する負圧の増大に応じて前記吸気制御弁を閉弁方
   向へ駆動する流体圧式アクチユエータと、内燃機
   関の暖機度を検出する暖機度検出手段と、内燃機
   関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前
   記暖機度検出手段により暖機度が所定値以下で且
   前記運転状態検出手段により内燃機関が非アイド
   ル運転状態にあることが検出された時には前記流
   体圧作動室を大気に開放しそれ以外の時には前記
   流体圧作動室を内燃機関の吸気管負圧取出ポート
   に接続する制御弁とを有している吸気制御装置。