WO1987001160A1 - Variable swirl suction device for engines - Google Patents

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WO1987001160A1
WO1987001160A1 PCT/JP1985/000465 JP8500465W WO8701160A1 WO 1987001160 A1 WO1987001160 A1 WO 1987001160A1 JP 8500465 W JP8500465 W JP 8500465W WO 8701160 A1 WO8701160 A1 WO 8701160A1
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engine
intake
cylinder
low
air
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PCT/JP1985/000465
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English (en)
French (fr)
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Taizo Shimada
Osamu Miyata
Tomoaki Tajima
Shigeo Yazawa
Toshio Tsuda
Shuichi Komuro
Eiji Mizote
Tomomi Nakagawa
Original Assignee
Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha
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Publication date
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention provides, for example, a variable steal intake device for an engine that controls the intake air in the cylinder chamber of the direct injection type diesel engine. About the relationship.
  • the cylinder head of the direct-injection diesel engine is provided with an intake port to guide air into the cylinder chamber.
  • the intake valve on the turret opens and closes according to each stroke of the engine.
  • HSP structure Conventionally, various means have been used to improve the mixing state of air and fuel, and one of them is an HSP structure called an HSP structure.
  • HSP structure There is a technology equipped with a nozzle (forced vortex intake hole).
  • This HSP structure is as shown in Fig. 1, Fig. 2A and Fig. 2B.
  • reference numeral 1 indicates a cylinder liner
  • 2 indicates a cylinder chamber
  • 3 indicates a cylinder head
  • 4 indicates an intake device.
  • the intake device 4 includes an intake port 5 and an intake valve 6.
  • reference numeral 7 indicates an exhaust port.
  • the cylinder head 3 is provided with a fuel injection nozzle (not shown) facing the cylinder chamber 2.
  • the intake port 5 is provided so as to be slightly eccentric with respect to the center of the intake valve 6 (in this case, the intake valve 6 is lowered and the intake port 5 is lowered).
  • the suction air to which the water is added at the suction port 5 is led to the cylinder chamber 2, where the air flows along the circumferential direction.
  • the air is forcibly formed, so that the air is well mixed with the fuel injected from the injection nozzle, thereby improving the mixing state.
  • the combustion efficiency is improved.
  • the ratio of the intake rotation speed to the engine rotation speed in the cylinder chamber is called a "slew ratio". It is desirable that this spool ratio can be varied from various conditions to O, which will be described later.
  • Fig. 3 shows a comparison of the engine performance by alternately setting intake ports with different spool ratios in the circumferential cylinder chamber.
  • the curve indicated by a is a curve with a high shoe ratio
  • the curve by b is a curve with a medium shoe ratio
  • the curve shown by c is a curve with a low smile ratio.
  • the engine speed is low a1 for the spoil ratio a
  • the engine speed is medium speed b1 for the medium spel ratio b
  • the engine performance becomes the best at high speed c1. Therefore, if the spool ratio is constant, performance will be reduced in any of the engine rotation ranges.
  • N products are desired to be constant constants. For this reason, as Ne increases and inj becomes longer, the spool ratio becomes smaller. Conversely, when the spool ratio is constant, the spray movement and the spool movement are matched at a low engine rotation speed Ne1. However, if the engine rotation speed is lower than the above Ne 1, ⁇ inj becomes shorter, so from equation (3), the spool ratio becomes too small, and fuel and air Mixing becomes worse. On the other hand, if the engine rotation speed rises by more than N e 1, the length of 5 inj becomes longer (from equation (3), the spool ratio becomes too large, The next spray will cause the performance to deteriorate, so that the spall ratio and the engine performance are always directly proportional.
  • the engine is affected by the load on the engine speed. Therefore, the relationship between this and the spool ratio must be determined.
  • the throttle ratio is low
  • the throttle ratio is medium
  • the throttle ratio is medium
  • the throttle ratio is low. The best choice is as described earlier ( Figure 3).
  • the hatched portion shown in Fig. 8 has a low spalling ratio.
  • the low throttle ratio is from low load to medium load, while at high speed the low throttle ratio is irrespective of the load condition. It will be optimal.
  • the gas ratio at which the amount of X generated increases increases, but the one with a low generation ratio and low pool ratio is optimal.
  • the lower the ratio the smaller the heat loss absorbed from the combustion gas to the cylinder wall.
  • the low power ratio is more advantageous from this point of view.
  • the HSP structure is distinguished between those with a low spool ratio as shown in Fig. 9 and those with a small spool ratio as shown in Fig. 9B. It was made.
  • reference numeral 2 denotes a cylinder chamber
  • 6a denotes an intake valve seat
  • reference numeral 5a denotes a low-spool intake port
  • 5b denotes a small-spool intake port. Tepuru. High spall intake port
  • Each intake valve seat 6a is divided into eight equal parts along the circumferential direction, and the numbers 1 to 8 are assigned. From each numbered position, the intake chamber from the ⁇ 1 to 4 where the intake air of the strength corresponding to the direction shown by the arrow in the figure and the length of the arrow is taken into the cylinder chamber 2.
  • the cylinder rotates in the clockwise direction (+) around the center of the cylinder chamber 2, so it is referred to as a forward-spin directional component.
  • the vector is naturally determined in a counterclockwise direction (-) opposite to the scroll direction due to the position of the suction chambers 5a and 5 and the cylinder chamber 2 in relation to each other. These are called inverse-scaling components.
  • the length of the vertical line i from the center ⁇ ⁇ to each of the intake vectors and the product of the size of the intake vector, V i is given by Lemoment
  • variable state of the spool is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 51-7243, as shown in FIGS. 10A and 0B. It is composed.
  • reference numbers 1 and 2 The cylinder chamber, 15 indicates an intake port, and 16a indicates an intake valve seat.
  • the suction port 5? 15 has a structure based on a low-sleeve type, and is divided into left and right parts along a partition 17. 15a and 15b, and the other port 15b is openable and closable by an open / close valve 18.
  • the spool ratio can be varied as necessary, but has the following disadvantages.
  • the spray-fog F... which is radially ejected from the center of the cylinder chamber 12 into the body is a solid body indicated by an arrow in the figure. Since it is only effective enough to prevent crosswinds, it is not possible to obtain a sufficient mixture of the spray F ... and the air.
  • the intake air is guided through the port 15a, and passes through the end of the partition plate ⁇ 7.
  • the intake air flows into the cylinder chamber from the horizontal direction (peripheral direction). In this case, the intake air amount is small. If a low cooling state is obtained, it is desirable that the intake air flow into the cylinder chamber from the vertical direction (axial direction), and the amount of intake air becomes large. .
  • the intake port 15 is simply divided into two parts, and each of the state of each state is not changed. It is not possible to change the direction of intake air after switching, and it appears as a reduction in the amount of intake air in a different state.There are various other structures. Although it can be seen, it is not always possible to change the steering state while always securing a sufficient intake air volume, and the cost is adversely affected by the complicated structure .
  • the present invention can reduce the NOx and the fuel consumption rate by controlling the spool of the fluid sucked into the engine according to the operating condition of the engine.
  • the aim is to provide a variable steal intake system for the engine
  • the structure is formed in the cylinder head of the engine and communicates with the inlet section and the peripheral section extending from the side of the cylinder head.
  • An intake port provided with a vortex chamber formed so as to impart a scroll to the airflow flowing from the vortex chamber, and provided on a lower surface of the cylinder head and provided with the vortex chamber.
  • the intake valve that opens and closes between the engine and the cylinder chamber, the axis of the piston sliding direction at the center of the cylinder and cylinder chamber, and the axis of the intake valve ⁇ and 3 ⁇ 4: feq line
  • the spiral control passage and the circumferential slide control passage have an open end in the swirl chamber on the inlet side and an open end on the side of the cylinder head. It has a control device that controls the inflow of qi to the air.
  • the airflow from the scroll control passage is a line segment connecting the axis of the piston sliding direction at the center of the cylinder chamber of the vortex chamber and the axis of the intake valve. Since it flows into the inlet section, there is a moment in the cylinder chamber to generate reverse scroll.
  • FIG. 1 is a perspective view of the main part of the engine showing a conventional example
  • Fig. 2A is Cross-sectional plan view of the air intake system
  • Fig. 2B is a vertical cross-sectional view at B-Dii ⁇ in Fig. 2A
  • Fig. 3 is a swirl ratio to general diesel engines.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram of the engine performance with respect to the engine rotation speed
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the fuel spray state
  • FIG. 5 is a characteristic diagram of the injection period with respect to the engine rotation speed
  • FIG. The figure also shows the characteristics of the injection time with respect to the rotation speed
  • Fig. 7 shows the relation with the spall ratio.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram of the N0X generation state
  • Fig. 8 is a characteristic diagram of the optimum load state with respect to the engine speed of the spur ratio
  • Figs. 9A and 9B are the same.
  • the state of the scroll is different, and the description of the parenthesis component is m.
  • FIGS. 10A and 10B are different from each other in the state of the swirl in the conventional example.
  • FIG. A is a schematic perspective view of the conventional example shown in FIG. 10A
  • FIG. 11A is a schematic perspective view of the conventional example shown in FIG. 10A
  • FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating an intake state
  • FIG. 1 2 is a perspective view of a main part of an engine showing a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 3A is a cross-sectional plan view of an intake device
  • FIG. Fig. B is a longitudinal sectional view taken along line B-B of Fig. 13A
  • Fig. 13C is a perspective view of the core
  • Fig. 4A is the spool component in a high spall state.
  • Figure 14B is a diagram
  • Fig. 15A is a diagram illustrating the moment in the direction of the stalk in the state shown in Fig. 15A.
  • Fig. 15A is a diagram illustrating the scroll components in a low spall state
  • Fig. 15B Fig. 16A is a diagram illustrating a spool direction moment in the same state
  • Fig. 16A is a perspective view illustrating a low spool state
  • FIG. 16B is a peripheral diagram.
  • FIG. 16C is a perspective view for explaining a spray state in a low idle state
  • FIG. 16C is a perspective view for explaining a spray state in a low idle state
  • Fig. 19 is an exploded view of the intake port
  • Fig. 19 is a perspective view of the intake port
  • Fig. 20 is a plan view for selecting the opening section position
  • Fig. 21 is each opening section.
  • FIG. 22A is a characteristic diagram showing the relationship between the spool ratio and the flow coefficient
  • FIG. 22A is a plan view of the intake device for explaining the data of FIG. 21,
  • FIG. 22B is a cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 22A is a characteristic diagram showing the relationship between the spool ratio and the flow coefficient
  • FIG. 23A is a plan view of the air intake system, explaining the data of FIG. 21 in FIG. 21, FIG. 23B is a cross-sectional view of FIG. 23, and FIG. FIG. 25 is a perspective view of the main part, FIG. 25 is a cross-sectional plan view of the main part of the engine showing the second embodiment of the present invention, FIG. 26 is a longitudinal side view of the same, FIG. Fig. 28 is a perspective view of the air intake device with the omission of parts, Fig. 28 is a vertical cross-sectional view of the valve control passage and the shift valve, Fig. 29 is an electric block diagram, and Fig. 3 Fig. 0 shows the ratio ratio of the second embodiment. Fig. 31 to Fig.
  • FIG. 36 show the amount of NOx change when the spool ratio at points a to e in Fig. 30 is changed-fuel
  • the graphs showing the consumption rate change, Fig. 37 and Fig. 38 show the change in smoke emission when the ratio of the stalls at points a and b in Fig. 30 is changed.
  • ⁇ -The diagrams showing the fuel consumption rate change, Fig. 39 and Fig. 40 show the results when the spool ratio at points g and h in Fig. 30 is changed.
  • Fuel consumption rate change-Diagram showing dpZ change, Pmax change, Fig. 4 and Fig. 42 show changes in the spool ratio at points i and j in Fig. 30.
  • FIG. 43 is a diagram showing a change in the fuel consumption rate in each case of “/ p”, and FIG. 43 is a diagram showing a spool ratio map showing a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 44 shows the circuit diagram of the third embodiment
  • Fig. 45 shows the circuit diagram of the fourth embodiment.
  • Fig. 46 is a perspective view showing a typical sports port.
  • Fig. 47 is a perspective view showing a typical sports port.
  • FIG. 48 shows a modification of the second embodiment
  • FIG. 49 shows a perspective view showing the fifth embodiment
  • FIG. 50 shows a plan view showing the fifth embodiment
  • FIG. 51 shows a sixth embodiment.
  • FIG. 52 is an explanatory view showing the spray in the combustion chamber of the sixth embodiment.
  • ⁇ ⁇ T is used in the first embodiment
  • reference numeral 21 in the figure denotes a cylinder liner
  • 22 denotes a cylinder
  • the chamber, 23 indicates a cylinder head
  • 24 indicates an intake device.
  • the intake device 24 is provided on the cylinder head 23.
  • Reference numeral 25 indicates an intake port of the intake device 24, 26 indicates an intake valve, 27 indicates an intake valve seat, and 28 indicates a scroll control passage.
  • the intake port 25 has an inlet section 25c with an open end on the side of the cylinder head 23 and a peripheral inlet section 25.
  • a substantially cylindrical vortex 25b connected to the tip of G, and a vortex extending from the outer part 25c above and winding the vortex chamber 25b from the outside. It is composed of a vortex chamber 25a formed at a location communicating with the chamber 25b.
  • the intake port 25 is provided so as to be slightly “eccentric” with respect to the center of the intake valve 26. Therefore, when the external air eccentrically applied by the intake port 25 during the intake stroke or the like is guided into the cylinder chamber 22 via the intake valve seat 27, It has a shape that is suitable for obtaining a small scale ratio.
  • the intake valve 26 is provided with a timing ⁇ —
  • the above-described spool control passage 28 is located at a position immediately before the slow flow of the flow velocity is introduced into the cylinder chamber 22, of the intake air guided to the intake port 25.
  • the opening portion 28a opens to the peripheral wall at the end of the intake port 25, and the control passage 28b introduces external air into the opening portion 28a.
  • a butterfly valve 29 is provided, which opens and closes in response to a signal from the control circuit composed of a microcomputer. It will be done.
  • Fig. 13.C shows the core for forming the intake device 24. This
  • the low spool condition can be explained from Fig. 15A and Fig. 15B. In other words, see Fig. 14A and Fig. 5A. And divide it into eight equal parts, and give them the numbers 8 and 7. The position of each number is in the direction indicated by the arrow in the figure, and the intake air having a strength corresponding to the length of the arrow is sucked into the cylinder chamber 22. Spools with numbers 1 to 4 The minute is in the clockwise direction (+), which is formed in the cylinder chamber 22 and the suction direction to the intake port 25 is formed once per center of the cylinder chamber 22. As a result, the components are in the direction of the thread, and these moments are the moments in the direction of the thread.
  • the spool components of Nos. 5 to 8 rotate counterclockwise (-) around the center 01, so they become reverse spool components. These moments are reverse momentum moments. That is, the line segment A connecting the center 0 1 to the center 0 2 is also shown in FIG.
  • ⁇ 2 is the center point of the intake valve seat 27.
  • the spool control passage 28 since the spool control passage 28 is closed, the moment in the spool direction is reduced. The difference between the sum and the sum of the inverse-slope moments is sufficiently large ⁇ , resulting in a high-spool state as a whole.
  • the intake air since the spool control passage 28 has been opened, the intake air has been blocked from the beginning. It is led to the under room 22, and especially the moment in the reverse direction near the numbers 6 and 7 becomes large. The sum of the momentum in this direction approaches the sum of the momentum in the forward direction.
  • the illumination direction high-speed wheel (indicated by the white arrow in the figure) from the suction port 25 and the scroll control passage
  • the counterscrews (indicated by black arrows in the figure) from the opposite direction interfere with each other in the cylinder chamber 22 to generate two droplets with different rotation directions.
  • a lot of small 13 ⁇ 4 ⁇ 3 ⁇ 4 - ⁇ > ⁇ causes turbulence around these. The turbulence of these many vortices is reduced by the compression stroke.
  • Fig. 16C which improves the mixing of the spray F ... and air, improves the combustion efficiency, and reduces the smoke and exhaust gas.
  • the intake is smooth at the minimum necessary speed along the streamlined smooth intake port 25 shape shown in FIG.However, since it is guided to the cylinder chamber 22 from the entire circumference of the intake valve seat 27, the scale is large and the amount of intake air is very large. .
  • the opening 28 a of the scroll control passage 28 may adversely affect the flow of intake air in the intake port 25.
  • the peripheral diagram is a developed view of the intake port 25, and each arrow represents the direction and strength of intake air at each position of the intake port 25.
  • Reference numeral a indicates the inlet side of the intake port 25, and the valve a approaches the intake valve seat 27 in the following manner.
  • the symbol k is the terminal end of the intake port 25, and the opening portion 28a is provided on the peripheral wall.
  • the intake port 25 has a spiral shape, so that the flow velocity of the intake air increases.
  • near the end points i, j, and k
  • the intake port 25 is of a high-sleeve type, as shown in Fig. 19, the ceiling of the vortex chamber 25a at the end of the port is shown in FIG.
  • the low-sleeve type shown by the broken line can be made even lower, and the inclination angle can be made smaller. Further, the protrusion 1 of the port winding end portion 25b is reduced, and it is easy to form.
  • the change ratio of the spool ratio is large in the order of numbers 7, 6, 8, and 1, and the change width of the number 2 or 5 is small in the order of numbers 7, 6, 8, and 1. .
  • numbers 6 and 7 have a large increase in the flow coefficient.
  • Numbers 1 to 5 and 8 have a small increase.
  • '' a ⁇ ⁇ 3 ⁇ 4
  • the change P is due to the i; ta found in the conventional Japanese Patent Publication No. 51-7243.
  • Fig. 24 shows the positions of the opening sections of the above numbers 6, 7, 8, and 1.
  • 6 ′, 7 ′, 8 ′, and 1 ′ are located immediately above the respective numbers 6, 7, 8, and 1. What we can get from our earlier conclusions.
  • the air flow which causes the reverse scroll to be generated in the direction shown in Fig. 14 of the first embodiment 4 is shown in the cylinder chamber from the region 5 to 8 in the diagram.
  • the inflow into 22 was studied in detail.
  • the air flow in the spool port is along the a-a 'line, and the air flow from the above areas 5 to 8
  • the inventor of the present invention determined that it would flow into the chamber. That is, the flow along the line aa 'enters the sprue port from the upper part of the inlet and descends sharply near the intake valve.
  • the scroll control passage 28 of the first embodiment is connected to the vortex chamber 25 b in the manner shown in FIGS. 14A and 14B. It is clear that in the range of 5 to 8, it is better to reduce the inclination angle ⁇ with the axis of the intake valve. Therefore, as a result of further experiments, the inclination angle S was 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 0. We have found that the range is preferred. That is, when the temperature is 0 ° or less, the intake valve 26, the fuel injection nozzle, and the like become obstacles when arranging the spool control passage 28, and 70.
  • the present invention is not limited to this. Needless to say, it can be applied to engines as well, but the butterfly valve 29 in the first embodiment was completely opened and closed.
  • the present invention is not limited to this, and it can be said that a mid-open state and a mid-sleeve state can be obtained. Is obtained. Therefore, it is not always necessary to use a valve for the valve, but a valve that can adjust the opening.
  • opening portion 28a is communicated with the control passage 28b to form the spool control passage 28, the invention is not limited to this, and external air is introduced. It may be a simple hole.
  • the control passage 28 b is vertical but may be horizontal, or may branch off from the intake port 25, which requires an opening and closing valve in the middle. Of course.
  • FIG. 25 and FIG. 26 the intake device 24 is mounted on a cylinder 23 and a suction manifold 40. , An intake port 25 communicating with each of the cylinder chambers 22, an intake valve seat 26, a pump intake valve 27, and an opening portion 28 a in a peripheral wall near each of the intake valves 27.
  • Each of the slide control passages 28 having the following shape is formed in the cylinder head 23, and
  • the main branch pipes 41 communicating with the port 25 and the sub-branches 4.2 communicating with the spool control passages 28 and the two branch pipes 41 and 42 are shown and illustrated.
  • An intake manifold 40 is formed from the collecting portion 43 communicating with the main cleaner and the shut-off valve 29 ′ provided on each of the sub-branches 42. Tepuru. Note that the spool control passage 28 opens on the peripheral wall at the end of the winding of the vortex chamber 25 a provided at the tip of the intake port 25.
  • the shut-off valve 29 ′ is rotatably provided at an opening on the other end of the scroll control passage 28. If you give a detailed explanation, this will be the one shown in Fig. 27 and Fig. 29, and will be one round bar.
  • the shaft valve 29 ' is formed by cutting both sides of the middle part of 29' to form a valve 29 ', leaving only the part along the axial direction thin. .
  • the vertical dimension h of the sub-branch pipe 42 is smaller than the diameter d ⁇ of the shaft valve 29 ′, so that the shaft valve 29 ′ is vertical. If it turns in the direction, the sub-branch 42 will be completely closed, and it will be opened by turning in either direction, and the flow rate will be adjusted. .
  • the shut-off valve 29 ′ is in the fully open state along the horizontal direction.
  • the shaft 29 ⁇ ⁇ is provided with a mounting hole 4 2, which is provided in the longitudinal direction of the intake manifold 40, in a direction perpendicular to the axis of the intake manifold 40. a from the right end of Fig. 25 and fit each thin-walled portion 30a to the scale control passage 29, making it extremely easy to install. Then, only the left end protrudes from the intake manifold 40 and the drive mechanism 31 which is a drive motor and is connected to ⁇ _ mechanically.
  • Reference numeral 31 denotes an angle sensor for detecting the rotation angle of the shaft 29.
  • the drive mechanism 31 is provided with a detector 33 for detecting the engine rotation speed and a detector for detecting the stepping angle of the actuator, and a detector for directly detecting a load state. Is electrically connected to a control circuit 35 consisting of a microcomputer etc. that receives a detection signal from each of the detection objects 34 that detect the
  • the intake air to which “eccentricity” has been applied by the intake port 25 is discharged.
  • the swirl is guided to the under-chamber 22 where the swirl is forcibly formed along the circumferential direction. This air mixes with the fuel injected from the injection nozzle (not shown) and burns.
  • the control signal is received from the detection stops 33, 34 that detect the stepping angle (load) of the engine speed and the accelerator pedal.
  • the circuit 35 is received by the circuit 35, and the drive mechanism 3 and n its sending a rotation signal, a sheet catcher full Bok 2 9 ⁇ the rotational angle which is rotated Ri Yo to the drive mechanism 3 1 by detecting Ri Yo angle cell down support 3 2, the control circuit 35 Keeps the drive mechanism 31 operating until the rotation angle reaches the predetermined rotation angle.
  • the control device consists of a shift valve 29 ', a shaft 29, a drive mechanism 31, an angle sensor 32, detectors 33, 34, and a control circuit 35.
  • the engine is started, and the detectors 33 and 34 are moved from the engine rotation speed and the accelerator pedal depression angle to the region L in FIG.
  • the control circuit 35 is driven when the load and the entire speed range are detected.
  • ⁇ Operate the structure 3 ⁇ , rotate the shaft 29 ⁇ , and fully open the shaft valve 29 ′.
  • a large amount of air flows from the secondary branch pipe 42 into the spool control passage 28, and mixes with the main air flowing from the intake port 25 through the vortex chamber 25 a. Is sucked into the cylinder chamber 22.
  • the air flowing from the spool control passage 28 increases the speed component of 5 to 8 as shown in FIG. 14A, and increases the reverse spool. Positive scales are a small correction with a spur ratio of 2.5.
  • air also flows in from the spool control passage 28.
  • the detectors 33 and 34 change the range of M in Fig. 3 (low-speed low-load, medium-speed medium-load).
  • the control circuit 35 activates the drive mechanism 3 to rotate the shaft 29 ⁇ to open the shaft valve 29 ′ to the middle degree. In this way, the outflow from the spool control passage 28
  • control circuit 35 When the control circuit 35 detects the region H (low-speed, medium-high load) in Fig. 30, it closes the shut-off valve 29 '. Air does not flow out of the control passage 28, and a strong scroll is generated in the cylinder chamber 22.
  • the control circuit 35 activates an electronic timer (not shown) of the fuel injection pump to cause the fuel injection timer to operate.
  • the fuel consumption rate was reduced by advancing the simulation, and when the engine speed ratio reached 85%, the fuel consumption was reduced. Injection timing can be advanced to further improve the fuel consumption rate at low spalls.
  • the selection of the map in FIG. 30 and FIG. 43 depends on the temperature 1 ⁇ from the thermistor 37 provided in the case accommodating the control circuit 35. 75 K- In other words, when the ambient temperature in which the case is provided falls below the specified value, the thermistor
  • the resistance value of 37 becomes more than the predetermined value, and the signal from the con- nector 38 turns the multi-shot multi-pole 39 to ⁇ N. Then, the control circuit 35 determines that the engine is operating at a low temperature according to the rising signal of the shortcut multi-processor 39, and Select the map shown in Fig. 43, which is stored in the memory, and select the map shown in Fig. 43 from the number of rotations of the engine from the detectors 33 and 34 and the stepping angle of the accelerator pedal. The drive mechanism 31 is actuated to control the opening degree of the shut-off valve 29 'at the moment when the map has the above-mentioned ratio.
  • the multi-batch multi-blade 39 is turned off, and the multi-batch multi-plane is turned off.
  • the control circuit 35 detects the falling signal of the data 39, the circuit 35 outputs the 30th memory stored in the RO. Select the map shown in the figure and read the spool ratio of the above map from the engine speed and the accelerator pedal depression angle. Operate the drive mechanism.
  • the low-temperature state of the engine was detected by the thermistor 39 provided in the case of the control circuit 35 in order to simplify the circuit, but from the cold S3 water temperature. Detect it.
  • the load on the engine rapidly increases along with D ⁇ in FIG. 45.
  • the number of revolutions increases rapidly during the lap.
  • the governor's action the engine reaches point F, which is referred to as eight yards.
  • point F which is referred to as eight yards.
  • the spool ratio map shown in Fig. 30 if the drive structure 31 is activated, the change in the engine load and the rotational speed will occur due to the operation delay of the drive mechanism 31). If this is not the case, the vehicle will temporarily enter the diesel-fuel ratio state in the engine rotation range, and N 0 X will be generated.
  • the control circuit 35 sets the spool ratio map shown in FIG. 45 described in the fixed time R0M. This will result in a high throttle ratio in the low, medium and low load regions of the engine, and a low throttle ratio in other regions. Step on When the engine operates according to the D line and the engine first enters the low-speed, medium-load range, the control circuit 35 changes from a high spall ratio to a low spall ratio. The drive mechanism 31 is activated, but the response delay of the drive mechanism 31 occurs.
  • the throttle valve 29 ' substantially maintains the high spur ratio until the middle speed and high load range is reached, and the shutoff valve 2 9' reaches the middle speed and high load range.
  • the 9 ' is gradually opened and substantially contaminates the mid-spool ratio until a high speed and high load is reached, and a low spalls ratio is reached at a high speed and high load. Therefore, N 0 X can be sufficiently reduced.
  • the shaft 29 is rotated by a motor, but the shaft 29 is rotated by hydraulic, pneumatic, magnetic, or other power. Let me move (
  • the cross-sectional area of the sub-branch pipe 42 connected to the shut-off valve 29 ′ and the connection to the spool control passage 28 are reduced.
  • the ratio of the cross-sectional area I of the sub-branch 42 to the cross-sectional area I is particularly preferably 1 ⁇ I / I ⁇ 2. If it is less than 1, the amount of air flowing into the spool control passage 28 is insufficient, and if it is more than 2, the suction resistance in the sub-branch 42 is large.
  • the ratio of the cross-sectional area J of the sub-branch pipe 42 of the intake manifold 40 to the cross-sectional area K of the main branch pipe 41 is preferably in the range of ⁇ . If it is less than 16 degrees, a sufficient reverse scroll cannot be generated during the rotation, and a low scale ratio cannot be obtained. If it is more than 1 2, the amount of intake air at the time of scrolling is small, and output cannot be obtained. Further, the ratio of the cross-sectional area L of the intake port 25 to the cross-sectional area M of the scroll control passage 28 is preferably 0.15 ⁇ MZL ⁇ 0.35. When it is 'less than 0.15', the cross-sectional area M is too small, so that the difference between the small and small pools becomes small, and when it exceeds 0.35, it becomes small. The flow coefficient at the time of the rule ratio decreases.
  • the intake manifold 40 separates the sub-branch pipe 42 and the main branch pipe 4 from the collecting section 43, but the collecting section 4 3 may be eliminated, and the sub-branch 42 and the main branch 41 may be directly connected to the duct communicating with the ecleaner.
  • the shaft valve 29 ′ is formed by cutting both sides of the middle of the shaft 29, but is not formed.
  • the shut-off valve 29 ' is formed by cutting out the middle part of the shift 29' to form an opening having a height h1. You can also get it.
  • This height h1 is approximately the same as or smaller than the height dimension h of the sub-branch tube 42.
  • the shaft 29 ⁇ has a relatively small diameter, and a part of the shaft 29 ⁇ is cut and flattened. Attach the thin plate 29 ⁇ to the screw to form a shaft valve 29 '.
  • the intake device 24 applied in the second embodiment is applied to an engine having two intake valves 26. Therefore, the same reference numerals are given to the same components as those of the second embodiment, and the description is omitted.
  • the first suction mechanism 24 4 ′ is formed around the suction device of the second embodiment, and is composed of an intake mechanism 24 4 ′ and a second suction mechanism fe 4 fe. 25, vortex chambers 25a and 25b, intake valve 26, spool control passage 28, sub-branch 42, main branch 41, and shut-off valve 29 ' Tepuru.
  • the second intake mechanism 24 is formed around the intake device of the second embodiment, and has an intake port 25, an intake chamber 25 ′ a, a 25 ′ b intake valve 26 ′, and a space. It has a control passage 28 ′, a sub-branch 42 ′, a main branch 41 ′, and a shut-off valve 29 ′.
  • the intake valve 26 'of the second intake mechanism 24' is also connected to the intake manifold 4 'side of the intake valve 26' of the first intake mechanism 24 '.
  • the center 0 2 ′ of the intake valve 26 ′ is connected to the center 0 1 of the cylinder chamber 22 and connects the center 0 2 of the intake valve 26 to the center 01.
  • Opening of the cylinder head 23 ⁇ ⁇ of the intake port 25 ′ is located within the angle range 0 surrounded by the line B and the line A perpendicular to the line A. Is located below the vortex chamber 25 ′, and the streamline D of the intake port 25 ′ flows from the intake valve 26, flowing in the forward direction to the air / air spool. Teru.
  • the engine of the second embodiment is provided with a spark plug, and 21 is a piston. .
  • An adiabatic combustion chamber 21 is provided at the head of the piston 21.
  • the ripened combustion chamber 211 is a separate example from the piston 21.
  • the outer peripheral surface of the combustion chamber component 2 1 2 has a plurality of legs. 5 ⁇
  • this combustion chamber constituent member 2 1 2 is fixed to a recess 2-1 a formed in the head of the piston 21 by means of, for example, a loose body.
  • a fuel injection nozzle 215 and an ignition plug 216 formed by an ignition member are provided opposite to the mature combustion chamber 211 configured in this manner. .
  • the tips of these fuel injection nozzles 21 and the spark plugs 26 project into the combustion chamber 211 with the piston 21 positioned at the top dead center.
  • control circuit 35 selects the pulse ratio of H., L shown in FIG. 30 according to the rotation speed and load of the engine, and the control circuit 35 selects the drive structure 3. Activate
  • variable steal intake of the engine according to the present invention is described above.
  • the HSP is useful for engines that use direct-injection diesel-cooled alcohol as fuel, improves the mixing state of air and fuel, and improves combustion efficiency.

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Description

明 細 書 ー
ェ ン ジ ンの可変ス ヮ ール吸気装置
技 術 分 野
本発明 は 、 た と ぇ ぱ直接噴射式デ ィ ー ゼルェ ン ジ ンの シ リ ンダ室に ぉ ける吸入空気の ス ヮ ールを制御 する ェ ン ジ ン の可 変ス ヮ ール吸気装置 に 関 す る ちの で ぁ る 。
背 景 技 術
直接噴射式 デ ィ ー ゼル ェ ン ジ ン の シ リ ン ダへ ッ ド に は 、 空 気を シ リ ン ダ室に導び く た めの吸気ポ 一 卜 が設け ら れ 、 こ の 吸気ポ — 卜 に 備ぇ た 吸気弁が ェ ン ジ ン の各行程 に応 じ て 開 閉 する ょ ぅ に な っ て ぃ る 。
上記吸気ポ ー 卜 か ら シ リ ン ダ室 に 導入 さ れた 空気 は圧縮さ れ 、 噴射 ノ ズルか ら 噴出 さ れる燃料 と 混合 し て爆発燃焼 す る が 、 空気 と燃料 と の 混合状態が良ぃ程 、 燃焼効率が 向 上する こ と は周知 で ぁ る
従来 ょ り 、 空気 と 燃料 と の混合状態を良 く す る た め の種々 の手段が用 ぃ ら れ て ぃ る が 、 そ の一 っ と し て H S P 構造 と 呼 ばれる八 ィ ス ヮ ー ルポ ー 卜 （ 強制渦 流吸気孔 ） を備ぇ た技術 が挙げ ら れる 。
こ の H S P 構造 は 、 第 1 図 、 第 2 A 図及び第 2 B 図 に 示す ょ に な っ て ぃ る 。 図中参照符号 1 は シ リ ン ダ ラ ィ ナ 、 2 は シ リ ンダ室 、 3 は シ リ ンダへ ッ ド 、 4 は吸気裝置を示 し て ぃ る 。 吸気装置 4 は吸気ポ 一 .卜 5 と 、 吸気弁 6 と か ら な る 。 ま た 、 参照符号 7 は排気ポ ー 卜 を示 し て ぃ る 。 なぉ 、 上記 シ リ ンダへ ッ ド 3 に はシ リ ンダ室 2 に対向 し て 図示 し な ぃ燃料の 噴射ノ ズルが備ぇ ら れる
上記吸気ポ ー 卜 5 は吸気弁 6 の中心 に対 し て少 し 「偏心」 し て 設け ら れて （ る 。 こ の ょ ぅ に し て 、 吸気弁 6 が下降 し 吸 気ポ ー 卜 5 が開放す る吸込行程時 に 、 吸気ポ ー 卜 5 で 「儷心 J を加ぇ ら れた吸込空気が シ リ ンダ室 2 に導ぴかれ、 こ こ でそ の円周方向 に 沿 っ て ス ヮ ールが強制 的に形成さ れる こ と と な る 。 し た が っ て 、 こ の空気 と 、 噴射 ノ ズルか ら 噴出 さ れ る燃 料 と の混合状態が良 く な り 、 そ の結果燃焼効率が 向上する 。
なぉ 、 シ リ ンダ室 に ぉ け る吸気の旋回 回転数 と ェ ン ジ ン回 転数 と の比率を 「 ス ヮ ール比 」 と 呼んでぃ る 。 こ の ス ヮ ール 比 は後述 す る ょ O に種々 の条件か ら 可変で ぁ る こ と が望 ま し ぃ 。
た と ぇ ば 、 周ー シ リ ンダ室 に ス ヮ ール比が異る吸気ポ ー 卜 を交互に セ ッ 卜 し て ェ ン ジ ン性能を 比較 す る と 、 第 3 図 に示 す ょ ぅ な実験結果 と な る 。 図中 、 a で示す 曲線は高ス ヮ ール 比の も の 、 b で示 す曲線 は中 ス ヮ ール比の ¾ の 、 c で示 す 曲 線 は低ス ヮ ー ル比のもので ぁ る 。 図示の ょ ぅ に 、 髙ス ヮ ー ル 比 a に ぉぃ て は ェ ン ジ ン 回転数が低速 a 1 の 時 、 中 ス ヮ ー ル 比 b に ぉぃ て は中速 b 1 の時、 そ し て低ス ヮ ール比 G に ぉ ぃ て は高速 c 1 の 時 に 、 そ れぞれェ ン ジ ン性能が最良 に な る 。 し た がっ て 、 ス ヮ ール比がー定で ぁる と 、 ぃず れかの ェ ン ジ ン回転域で性能低下が み ら れる こ と と な る
ス ヮ ール比がー定で ぁ り なが ら 、 ェ ン ジ ン 回転数の変化 に f—
5
3 応 じ て ェ ン ジ ン性能が変る理由 は次 に 述べ る通 り で ぁ る 。 す なゎ ち 、 第 4図 に示す ょ ぅ に 、 単位時間 に ぉけ る燃料噴射期 間 S inj [ 度 ク ラ ン ク 角 ] 中 に ス ヮ ール に の っ て 流 さ れる噴 霧の角度 ^ が 、 隣の噴霧 ま で の角度 0 Q に 一致す る と き に 最 良の ェ ン ジ ン性能が得 ら れる 。 Θ 1 Θ i に達 し な け れぱ噴霧 間 の空気が充分利用 さ れて ぃ な ぃ こ と を意味 し て ぃ る 。 従 っ て 、 Θ 1 Θ を越ぇ れば前 の噴霧 と 次の噴霧 と が重 っ て し ま ぃ 、 そ の 重合部で は空気不足 に ょ っ て燃料が 「 む し 焼き 」 に な る と 解釈 さ れる 。 こ こ で 、
10 360°
= (1)
n
[ n ： ノ ズルの 噴孔数 ]
Figure imgf000005_0001
[ Ν s ： シ リ ン ダ室空気旋回速度 [ rpm ] N e ： ェ ン ジ ン
Ns\
回 転速度 [ rpm ] , ^ ： ス ヮ — ル比 、 Β シ リ ン ダポ ァ 径
\i C /
[ 顺 ] , D : 燃焼室径 [ 纖 ] ]
Θ 0 = Θ か ら
Figure imgf000005_0002
す なゎ ち
Figure imgf000005_0003
[ K = 定 数 ] と こ ろで 、 噴射期 間 0 i n j と ェ ン ジ ン回転速度 N e と の 関 係 は、 第 5 図 に ー例 を示す ょ ぅ に 、 ェ ン ジ ン 回転速度 N e が 髙 く なる程 Θ i n j は長 く なる 。 な ぉ説明すれぱ、 第 6 図 に示 す ょ ぅ に ェ ン ジ ン回転速度 N e が 离 く な る程噴射ポ ンプの回 転が早ま り 、 噴射圧 が上昇 し てー定量の燃料を噴射する の に 要 する 時間 ( 噴射時間 ） は短 く な る 。 し か し なが ら 、 ェ ン ジ ン回転速度 N e が高 く なる程単位時間 ( た と ぇ ば 1 m s ) の 間 に 回 る ク ラ ン ク角度も大き く な っ て ぃ る 。 結问 、 弟 5 図 に 示 す ょ ぅ に ェ ンジ ン 回転速度が高 く なる程噴射期間 は長 く なる 上記 (3)式 に ょ れぱ 、 噴射期 間 Θ ！ n j と ス ヮ -ル比 ( ' N s、 と の
、N 積が 、 ぁる定数 Κ でぁ る こ と が望 ま し ぃ 。 こ のた め 、 N e が 上昇 し て i n j が 長 く なる程ス ヮ ー ル比 は小さ ぃ方が ょ ぃ こ と に な る 。 逆 に 、 ス ヮ ー ル比がー定で ぁ る 合 は 、 ぁ る ェ ン ジ ン 回 転速度 N e 1 で噴霧の動 き と ス ヮ ールの動 さ と が適合 し て ぃ て ¾ 、 ェ ン ジ ン 回転速度が上記 N e 1 ょ り 低下す る と Θ i n j が短 く な る の で 、 （3)式 か ら ス ヮ ール比が小さ く な り す ぎ、 燃料 と空気の混合が悪化す る 。 ー方、 ェ ンジ ン 回転速度 が N e 1 ょ り も上 昇す る と 5 i n j が 長 < な る ので（3式 か ら ス ヮ ー ル比が大き く な り すぎて 、 前の噴霧と次の噴霧 と が重 り 性能悪化を招 く こ と と な る 。 こ の ょ ぅ に 、 必ず し ち ス ヮ ール 比 と ェ ン ジ ン性能 と は直接 に 比例関係に な ぃ ま た 、 白 動車の ェ ン ジ ン に は排気ガ ス規制 が-設定 さ れ て ぃ る 。 こ こで 、 排ガ ス 中の主成分で ぁ る N 0 X ( 窒素酸化物 ） の発生量が ス ヮ ール比 と 関連 し て ぉ り 、 第 7 図 に示す ょ ぅ な 実験結果が得 ら れて ぃ る 。 即ち 、 N 〇 x の発生量 と ス ヮ ール 比 と が 、 互ぃ に 略比例 関係 に ぁ り 、 髙ス ヮ ール比 に な る ほ ど N 0 X の発生量が増大する 。
ま た 、 ェ ン ジ ン に は ェ ン ジ ン 回転数 に対す る負荷が影響-す る 。 従 っ て 、 こ れ と ス ヮ ー ル比 と の 関連をみなけ ればな ら な ぃ 。 こ こ で 、 ェ ン ジ ン 回転数が低速の .と き は 髙ス ヮ ー ル比 、 中速の と き は 中 ス ヮ ー ル比 、 髙速の と き は低ス ヮ ール比が最 適で ぁ る こ と は先 に 説明 し た通 り （ 第 3 図 ） でぁ る 。 し か し 負 荷 に 関 し て は第 8 図 に示すハ ッ チ ング部分で は低ス ヮ ール 比で ょ ぃ 。
た と ぇ ば 、 低速の際 に低負.荷で ぁ れば髙ス ヮ ール比の必要 が な く 、 低 ス ヮ ー ル 比の ち の が最適 と な る 。 中速 に ぉ ぃ て も 低負 荷か ら 中負 荷 に かけ て は低ス ヮ ー ル比で ょ ゝ 、 ΙΘί速 に ぉ ぃ て は負荷状態 に 拘 り な く 低ス ヮ 一 ル比 が 最適 と な る 。 す な ゎ ち 、 低速 、 低負 荷の ·¾ 口 に は 、 吸気量が余 っ て ぃ る状態で ぁ る の で 、 ス ヮ ー ル比 に 関係な く 燃焼 す の状態で は 、 N 0 X の 発生 量が増 大 す る髙ス ヮ 一 ル比 ょ り ち 、 発生量が低 ぃ 低 ス ヮ ー ル比の も の が 最適 と な る 。 ま た ス ヮ ー ル比 は低ぃ 方が 、 燃焼ガ ス か ら シ リ ン ダ壁へ吸収 さ れる熱損失が減少す る 。 特 に 低負荷で は 、 こ の熱損失の大小が燃費率の悪化 、 良 化 に 対応す る た め 、 こ の点か ら も低ス ヮ ー ル比の方が有利で ぁ る 。
.従来 、 H S P 構造 と し て 第 9 Α 図 に 示す ょ ぅ に 低ス ヮ ー ル 比の も の 、 第 9 B 図 に示す ょ ぅ に 髙ス ヮ ー ル比の も の が 区別 し て作 ら れた 。 図中参照符号 2 は シ リ ンダ室、 6 a は吸気弁 座を示 し 、 参照符号 5 a は低ス ヮ ー ル吸気ポ - 卜 、 5 b は髙 ス ヮ ール吸気ポ ー 卜 を し て ぃる 。 高ス ヮ ール吸気ポ ー 卜
5 b は、 低ス ヮ ール吸気ポ ー 卜 5 a と 比較 し て絞 ら れ て 形成 さ れて ぃ る 。 そ れぞれの吸気弁座 6 a を 円 周方向 に 沿 っ て 8 等分 し 、 1 なぃ し 8 の番号を 附す 。 各番号位置か ら は 、 図 中 矢印 に示す方向 と 矢印の長さ に相 当 す る強さ の吸気が シ リ ン ダ室 2 ぺ吸入 さ れる α 1 か ら 4 ま での吸気べ ク 卜 ル は シ リ ンダ室 2 の 中心 〇 の 回 り を 時計回 り 方向 （ + ) に旋回 し ょ ぅ と す る ので順ス ヮ ール方向成分 と 呼ぴ 、 番号 5 か ら 8 ま で の吸気べ ク 卜 ル は吸 5¾ホ ― 卜 5 a ， 5 と シ リ ンダ室 2 の位 置'関係でス ヮ ール方向 と は逆の反時計遒 り 方向 （ - ) に 自 然 に 決 ま Ό 、 こ れ ら を逆ス ヮ — ル成分 と 呼ぷ 。 第 9 A 図で は 、 上記中心 〇 か ら 各吸気べ ク 卜 ノレ に 下 し た 垂線の 長 さ し i と 、 吸気べ ク 卜 ルの大 さ さ V i と の積でぁ る ス ヮ — ル モ ー メ ン 卜
M i = し i X V ί を頭ス ヮ ー ル方向成分 だけで 合計 し た ち の
∑ M i と 、 逆ス ヮ ール方向成分 だけ で a §† し た ち の と の差が 比較的小 さ く な り 、 低 ス ヮ — ル比 と な る 。 こ れ に 対 し て 第
9 B 図で は 、 順ス ヮ — ル方向 モ ー メ ン 卜 の 台計が 、 吸気 ポ ー 卜 5 b を絞る こ と に ょ っ て大 と な り 、 こ れ と逆ス ヮ ー ル方向 モ ー メ ン 卜 の合計 と の差が大で高スヮ ー ル比 と な る
ス ヮ ール状態を可変化 し た従来 は 、 た と ぇ ば特公 昭 5 1 ― 7 2 4 3 号公報 に み ら れる れ は第 1 0 A 図及び第 0 B 図 に示 す ょ に構成さ れて ぃ る 。 図 中参照番号 1 2 が シ リ ンダ室、 1 5 が吸気ポ ー 卜 、 1 6 a が吸気弁座を示 し て ぃ る 。 上記吸 5?\ホ一 卜 1 5 は低ス ヮ ール型を べ 一 ス と し た構 造 と な っ て いて 、 仕切壁 1 7 に ょ っ て左右 にニ分割 さ れた ポ ー 卜 1 5 a , 1 5 b と な り 、 そ の他方の ポ ー 卜 1 5 b は 開 閉 弁 1 8 に よ り 開閉自在で ぁる 。
第 1 0 A 図 に 示 す ょ ぅ に 開 閉弁 1 8 を 開放 す る と 、 両方の ポ ー 卜 1 5 a , 1 5 b に 吸気が導びかれ 、 吸気弁座 1 6 a を 通過す る流速が遅ぃ の で シ リ ンダ室 1 2 で は低ス ヮ 一 ル状態 と な る 。 第 1 0 B 図 に 示す ょ ぅ に 開 閉弁 1 8 を 閉成す る と 、 —方の ポ ー 卜 1 5 a の み に吸気が導びか れる 。 従 っ て 、 吸気 流路断面積が半減 し 、 吸気弁座 1 6 a 内径面積以上 に絞 ら れ る ので吸気の流速が速 く な り 、 シ リ ン ダ室 1 2 で は高 ス ヮ ー ル状態 と なる 。 各状態でのス ヮ ー ル成分 は 、 図中矢印 に 示す 方向 と 強 さ が得 ら れる 。
こ の種の従来構造の も ので は 、 必要に 応 じ て ス ヮ ー ル比を 可変で ぎ る が 、 以下に 述べ る欠点が ぁ る 。 す な ゎ ち 、 低ス ヮ ール状態 に ぉ ぃ て は第 1 1 A 図 に 示す ょ ぅ に 、 シ リ ン ダ室 1 2 に ぉ ぃ て 単に 一っ の 剐体 ぅ ず 的な旋回流れが生 じ る だけ で ぁ る 。 ま た 、 第 " B 図 に 示す ょ ぅ に 、 剐体 ぅ ず の 中 に シ リ ン ダ室 1 2 の中心か ら 放射状 に 噴射 さ れる噴-霧 F … は 図 中 矢印で示す 剐体 ぅ ず か ら 横風を ぅ け る程度の効 果 し か与ぇ ら れな ぃ た め 、 充分な噴霧 F … と空気の混合が得 ら れな ぃ 。 さ ら に 髙ス ヮ ール状態で は 、 第 1 1 C 図 に 示す ょ ぅ に 吸気が ー方の ポ ー 卜 1 5 a を導びかれ 、 仕切板 Ί 7 の 端部を通過 し た と こ ろで流路面積が急拡大する こ と と なる 。 し た が っ て 、 剥離に ょ る複数の渦流が生 じ た り 、 逆流な どの損失が ぁ る 。 ま た 、 流路断面積が半減 し 、 かっ ポ ー 卜 1 5 a の 断面積が狭 ぃた め多大な流路抵抗が生 じ る と と も に 吸気弁座 1 6 a のー 部分か ら し か吸気がシ リ ンダ室 Ί 2 に流出 し な ぃ ので 、 流量 係数が低 く 吸気量が不足 す る 0
スヮールにっ ぃ ての基本的な考ぇ方 と し て 、 高ス ヮ ール状 態を得た ぃ場合は シ リ ンダ室 に対 し て 吸気を水平方向 （ 周方 向 ） か ら 流入させる の が望ま し く 、 こ の と き吸気量 は小でぁ る 。 低ス ヮ ール状態を得た ぃ場合はシ リ ンダ室に対 し て 吸気 を垂直方向 （ 軸方向 ） か ら 流入させ るの が望ま し く 、 こ の と ぎ吸気量は大と な る 。
と こ ろ が 、 第 Ί 0 A 図及び第 1 0 B 図 に示す従来構造のも ので は 、 単 に 吸気ポ ー 卜 1 5 をニ分 し た だけで ぁ り 、 各ス ヮ ール状態の切換ぇ に と ち な っ て 吸気方向も変換する ま で に は 至 ら ず 、 ぃず れの状態で ち吸気量の低減化 と し て 現れて ぃ る なぉ 、 こ の他種々 の構造が み ら れる が 、 全て 十分な吸気量 を常 に確保 し た ま ま ス ヮ ール状態を可変 す る こ と がで きず 、 ま た複雑な構造で コ ス 卜 に悪影響を与ぇて ぃる 。
発 明 の 開
本発明 はェ ン ジン に吸入 さ れる流体のス ヮ ールをェ ン ジ ン の運転状況 に応 じ て-制御 し て N 0 X の低減 と燃料消費率を低 減す る こ と ので き るェ ン ジ ンの可変ス ヮ ール吸気装置を提供 す る こ と を 目 的 と す る ち ので ぁ る そ し てそ の構成はェ ン ジ ン の シ リ ンダへ ッ ド に 形成さ れ同 シ リ ン ダへ ッ ド の側面か ら 延びる入ロ 部 と周入ロ 部 に連通 し 入ロ部か ら 流入 し た 気流 に ス ヮ ー ルを与ぇ る ょ ぅ に形成さ れ た 渦室 と を備ぇ る吸気ポ ー 卜 、 上記 シ リ ンダへ ッ ド の下面 に 設け ら れ上記渦室 と ェ ン ジ ン の シ リ ン ダ室 と の 間 を開 閉 する 吸気弁 、 シ リ, ン ダ室中心の ピ ス 卜 ン摺動方向軸線 と 上記吸気 弁の軸 ^ と ¾： feqふ線分ょ り 上記入ロ部側の上記渦室内 にー端 を開□ し 他端を上記 シ リ ン ダへ ッ ド の側面 に 開ロ し た ス ヮ 一 ル制御通路 、 周ス ヮ ール制御通路への気休の 流入を制御 す る 制御装置を有 す る も の で ぁ る 。
-こ の構成に ょ る と ス ヮ ー ル制御通路か ら の気流 は渦室の シ リ ンダ室中心の ピ ス 卜 ン摺 動方向軸線 と 上記吸気弁の軸線 と- を結ぶ線分 ょ り 上記入ロ 部側 に 流入 す るので 、 シ リ ン ダ室に ぉ ぃ て 逆ス ヮ ー ルを発生 さ せ る モ ー メ ン 卜 を有 す る 。
し た が っ て 、 ス ヮ ー ル制御通路か ら 気流が シ リ ン ダ室に吸 入 さ れ た と き に は十分 な逆 ス ヮ ール に ょ り シ リ ン ダ室の ス ヮ - ル は弱 く な り 、 かっ ス ヮ ー ル制御通路か ら も気流が シ リ ン ダ室 に吸入 さ れる の で吸入量が増大 し 十分 な ェ ン ジ ン 出カ が 得 ら れ 、 N 0 X の発生 が低減さ れる 。
ま た 、 ス ヮ ール制御通路 か ら 滴室へ の 気流の吸入が停止 さ れた と き に は 、 逆ス ヮ ー ルが十分小さ く な り シ リ ン ダ室 に は 髙ス ヮ ー ルが発生 し 、 燃料消費率が低減 す る 。
図面の簡単な説明
第 1 図 は従来例 を示 す ェ ン ジ ン要部の斜視図 、 第 2 A 図 は 吸気装置の横断平面図 、 第 2 B 図 は第 2 A 図の B — D ii ^ に ぅ 縱断面図 、 第 3 図 はー般の デ ィ ーゼルェ ン ジ ン に ぉけ る ス ワ ール比の ェ ン ジ ン 回転数に対す る ェ ン ジ ン性能の特性図 、 第 4 図 は燃料噴霧状態を説明する 図 、 第 5 図 は ェ ン ジ ン 回転 速度に対する噴射期間の特性図 、 第 6 図 は同 じ く 回転速度 に 対す る噴射時間の特性図 、 第 7 図 は ス ヮ ール比 に 対す る
N 0 X 発生状態の特性図 、 第 8 図 は ス ヮ ール比の ェ ン ジ ン 回 転数に対す る最適負荷状態の特性図 、 第 9 A 図及ぴ第 9 B 図 は互ぃ に ス ヮ 一ル状態が異 り 、 かっ ス ヮ ール成分を説明する m 、 第 1 0 A 図及び第 1 0 B 図 は さ ら に 異る従来例 に ぉ け る ス ワ ール状態が異 り 、 かっ ス ヮ ール成分を説明 する 図 、 第 A 図 は第 1 0 A 図 に 示 す従来例の溉略斜視図 、 第 1 1 B 図 は噴霧状態を説明 する 図 、 第 1 1 C 図 は吸気状態を説明 す る 図 、 第 1 2 図 は本発明 の第 1 実施例 を示す ェ ン ジ ン要部の 斜視図 、 第 1 3 A 図 は吸気装置 の 横断平面図 、 第 1 3 B 図 は 第 1 3 A 図 の B — B 線 に ロ 縱断面図 、 第 1 3 C 図 は 中 子の 斜視 図 、 第 Ί 4 A 図 は高ス ヮ ール状態で の ス ヮ ール成分を説 明 す る 図 、 第 1 4 B 図 は周状態 に ぉ け る ス ヮ ー ル方向 モ ー メ ン 卜 を説明 する 図 、 第 1 5 A 図 は低ス ヮ ール状態でのス ヮ ー ル成分 を説明 す る 図 、 第 1 5 B 図 は同状態 に ぉけるス ヮ ール 方向 モ ー メ ン 卜 を説明 す る 図 、 第 1 6 A 図 は低ス ヮ ー ル状態 を説明 す る斜視図 、 第 1 6 B 図 は周 じ く 低ス ヮ ール状態 を説 明する斜視図 、 第 1 6 C 図 は低ス ヮ ール状態の噴霧状態を 説 明 す る 図 、 第 1 7 図 は吸気状態を説明 す る斜視図 、 第 1 8 図 は吸気ポ ー 卜 の展開図 、 第 1 9 図 は吸気ポ ー 卜 の斜視図 、 第 2 0 図 は開ロ 部位置を選択 す る た め の平面図 、 第 2 1 図 は各 開ロ部での ス ヮ ー ル比 と流量係数 と の特性図 、 第 2 2 A 図 は 第 2 1 図 のデ ー タ を 説明 す る吸気装置の 平面図 、 第 2 2 B 図 はそ の断面図 、 第 2 3 A 図 は周 じ く 第 2 1 図 のデ ー タ を説明 す る吸気装置の 平面図 、 第 2 3 B 図 はそ の 断面図 、 第 2 4 図 は周 じ く ェ ン ジ ン要部の斜視図 、 第 2 5 図 は本発明 の第 2 実 施例を示 す ェ ン ジ ン 要部の横断平面図 、 第 2 6 図 は同 じ く 縱 断側面図 、 第 2 7 図 は吸気装置のー部省略 し た斜視図 、 第 2 8 図 はそ の ス ヮ 一 ル制御通路 と シ フ 卜 弁 と の縦断面図 、 第 2 9 図 は電気ブ ロ ッ ク 図 、 第 3 0 図 は第 2 実施例 の ス ヮ ー ル比マ ッ プ を示 す 図 、 第 3 1 図〜第 3 6 図 は第 3 0 図 の a 〜 e 点 に ぉ け る ス ヮ ー ル比を変化さ せ た と き の N 0 X 変化量 ー 燃料消費率変化量を示 す線 図 、 第 3 7 図 及ぴ第 3 8 図 は第 3 0 図 の a , b 点 に ぉ け る ス ヮ 一 ル比を 変化 さ せ た と き の排煙 変化璗 - 燃料消費率変化量を示 す線図 、 第 3 9 図及ぴ第 4 0 図 は第 3 0 図 の g, h 点 に ぉ け る ス ヮ ー ル比を変化 さ せ た と き の燃料消費率変化量 - dpZ 変化量 、 P max 変化量を 示 す 線図 、 第 4 Ί 図及び第 4 2 図 は第 3 0 図 の i ,j 点 に ぉ ける ス ヮ ー ル比を変化 さ せ /"ごと き の燃料消費率変化量 ー d p/ d Θ の 変化量を示す線図 、 第 4 3 図 は本発明 の第 3 実施例 を 示す ス ヮ ール比マ ッ プ を示す 図 、 第 4 4 図 は第 3 実施例 の 回 路 図 、 第 4 5 図 は第 4 実施例を示す ス ヮ ール比マ ッ プの 図 、 第 4 6 図 はー般の ス ヮ ー ルポ ー 卜 を示す斜視図 、 第 4 7 図及び第 4 8 図 は第 2 実施例の変形例 、 第 4 9 図 は第 5 実施例を示す 斜視図 、 第 5 0 図 は第 5 実施例 を示す 平面説明 図 、 第 5 1 図 は第 6 実施例を示す斜視図 、 第 5 2 図 は第 6 実施例の燃焼室 内の噴霧を示す説明図で ぁ る 。
発明 を実施す る た め の最良の形態 以下 、 本発明の実施例 を図面 に ぁ と づぃ て 説明 す る 。
第 1 2 図ぉ ょ び第 Ί 3 A 図乃至第 1 3 C 図 に 示す第 1 実施 例 に ぉぃ T 、 図中参照符号 2 1 は シ リ ン ダ ラ ィ ナ 、 2 2 は シ リ ンダ室 、 2 3 は シ リ ン ダへ ッ ド 、 2 4 は吸気装置を示 し て ぃる 。 こ の吸気装置 2 4 は 、 シ リ ンダへ ッ ド 2 3 に 設け ら れ て ぃ る 。 参照符号 2 5 は吸気装置 2 4 の吸気ポ ー 卜 、 2 6 は 吸気弁、 2 7 は吸気弁座 、 2 8 は ス ヮ ー ル制御通路 を示 し て ぃ る 。
吸気ポ ー 卜 2 5 は第 1 9 図 に 示す ょ ぅ に 、 シ リ ン ダへ ッ ド 2 3 の側面 に 端部を開 ロ し た 入ロ 部 2 5 c と 、 周 入ロ 部 2 5 G の先端部 に 接続さ れ た ほ ぽ円 筒形状 の渦窀 2 5 b と 、 上 記入 ロ 部 2 5 c か ら 延ぴ上記渦室 2 5 b を外側 か ら 巻 く ょ ぅ に 同 渦 室 2 5 b に連通 す る ょ ぅ に 形成 さ れ た 渦室 2 5 a と か ら 構 成 さ れて ぃ る 。
上記吸気ポー 卜 2 5 は吸気弁 2 6 の 中心 に 対 し て 少 し 「偏 心 」 し て 設け ら れ て ぃ る 。 従 っ て 、 吸気行程等 に 吸気 ポ ー 卜 2 5 で偏心を加ぇ ら れた 外部空気が吸気弁座 2 7 を 介 し て シ リ ン ダ室 2 2 に 流入案内 さ れた と き 、 髙ス ヮ ー ル比を得 る の に 展適な形状 と な さ れ て ぃ る 。 上記吸気弁 2 6 は 、 タ ィ ミ ン ^—
5
3 グを と っ て吸気弁座 2 7 を 開 閉 す る ょ ぅ 駆動さ れる 。 上記ス ヮ ール制御通路 2 8 は 、 吸気ポ ー 卜 2 5 に導ぴかれ た 吸気の ぅ ち 、 流速の遅ぃ流れが シ リ ン ダ室 2 2 に 導入さ れる直前の 位置で'ぁ る吸気ポ — 卜 2 5 の終端部周壁 に 開ロ す る 開ロ 部 2 8 a と 、 こ の 開 ロ 部 2 8 a に外部空気を導入す る制御通路 2 8 b と か ら な る 。 制御通路 2 8 b の入ロ 側 に は 、 た と ぇ ば バ タ フ ラ ィ 弁 2 9 が設け ら れ 、 マ ィ コ ンで構成さ れる制御 回 路か ら の信号 に ょ っ て 開閉駆動 さ れる ょ ぅ に な っ て ぃ る 。 第 1 3. C 図 に 吸気装置 2 4 を形成す る た め の 中子を示す 。 こ の
1 0 第 Ί 3 C 図 か ら も 明 ら かな ょ ぅ に 、 制御通路 2 8 b は 、 開 ロ 部 2 8 a 直前で は略垂直 と す る と 更 に ょ ぃ 。
し か し て 、 上記吸気弁 2 6 が 下.降 し て 吸気ポ ー 卜 2 5 が 開 放す る吸込行程時 に ぉ ぃ て 、 吸込空気が吸気弁座 2 7 を介 し て シ リ ン ダ室 2 2 に 導びかれ 、 こ こ で そ の 円 周 方向 に 沿 っ て ス ヮ ー ルが強制 的 に 形成 さ れる こ と と な る 。 こ の空気 は 、 図 示 し な ぃ 噴射 ノ ズルか ら 噴出 さ れ る燃料 と 混合 し 、 燃焼 す る 上記バ タ フ ラ ィ 弁 2 9 は シ リ ン ダ室 2 2 に 導入 さ れる吸気 の ス ヮ 一 ル比を 髙 く と り た ぃ 場合 に 閉成 し 、 低 く と り た ぃ場 合 に 開放す る 。 髙ス ヮ ー ル状態 は第 1 4 A 図及び第 Ί 4 B 図
2 0 低ス ヮ ー ル状態 は第 1 5 A 図及び第 1 5 B 図 か ら 説明 で き る すなゎ ち 第 1 4 A 図及び第 Ί 5 A 図 に ぉ ぃ て 吸気弁座 2 7 を 8 等分 し 、 Ί な ぃ し 8 の 番号を 附す 。 各番号の位置が 、 図 中矢印 に示す方向 と 、 矢印 の長さ に 相当 す る強 さ の吸気が シ リ ン ダ室 2 2 に 吸入 さ れる 。 番号 1 か ら 4 ま での ス ヮ ー ル成 分 は 、 シ リ ンダ室 2 2 に ぉぃ て ち吸気ポ ー 卜 2 5 に ぉ ける吸 気方向が シ リ ンダ室 2 2 中心 〇 1 回 り に 作る 時計回 り 方向 ( + ) に沿ぅ ので頫ス ヮ ール方向成分 と な り 、 こ れ ら の モ ー メ ン 卜 は頫ス ヮ — ル方向 モ ー メ ン 卜 と な る 。 番号 5 か ら 8 の ス ヮ ール成分 は 、 上記中心 0 1 の 回 り に 反時計回 り 方向 （ ― ） に回転 し ょ と す る の で逆ス ヮ ール成分 と な り 、 こ れ ら の モ ー メ ン 卜 は逆ス ヮ ー ル方向 モ ー メ ン 卜 と なる 。 すなゎ ち 、 中 心 0 1 と 中心 0 2 と を結ぷ線分 A ょ り も第 1 4 A 図下方 （ 吸
5¾ポ ー 卜 2 5 の入ロ 部 2 5 c 側 ） に ス ヮ ー ル制御通路 2 8 を 開ロ さ せ る こ と に ょ り 十分 な逆ス ヮ ールを発生 さ せ 、 低ス ヮ ー ル状態が有.効 に得 ら れる 。
第 1 4 B 図及び第 1 5 B 図 に ぉ ぃ て 、 各番号の ス ヮ ー ル成 分モ ―メ ： 卜 の 大き さ を 、 順 ， 逆方向別 に矢印で示す 。 な ぉ
〇 2 は吸気弁座 2 7 の 中心点 で ぁ る 。 第 1 4 A 図及ぴ第 1 4 B 図 の場合 は 、 ス ヮ ― ル制御通路 2 8 が 閉成さ れて ぃ る と こ ろ か ら 、 頎 ス ヮ ール方向 モ ー メ ン 卜 の総和 と 逆ス ヮ ー ル方 向 モ ー メ ン 卜 の総和 と の差 が充分大 き < 、 全体 と し て 高 ス ヮ ー ル 状態 と な る 。 と こ ろ が 、 第 1 5 A 図及び第 1 5 B 図 の 場 合 は ス ヮ ー ル制御通路 2 8 が 開放 さ れて ぃ る と こ ろ か ら 、 し し か ら も吸気が シ リ ン ダ室 2 2 に 導ぴか れ 、 特 に 番号 6 , 7 附近 の逆ス ヮ ール方向 モ ー メ ン 卜 が大 と な る 。 こ の 方向の モ ー メ ン 卜 の総和 は順ス ヮ ー ル方向 モ ー メ ン 卜 の総和 に 近づ < 。
シ リ ンダ室 2 2 に ぉ ける頭ス ヮ ー ル方向 の吸 ゝ ス ヮ ー ル制御通路 2 8 か ら 導ぴか れた逆ス ヮ ー ル方向 の吸気が衝突 し 、 かっ互ぃ に相殺 し合 っ て低ス ヮ ール状態を得る 。 た だ し 吸気流量 と し て は 、 本来、 吸気ポ ー 卜 2 5 か ら 流入 す る分 に 加 ぇ て ス フ ール制御通路 2 8 か ら 流入す る分が確保さ れる 。 さ ら に 、 制御通路 2 8 b が略垂直 に近 く 立 っ て ぃ る ので 、 シ リ ンダ室 2 2 への吸気流入が円 滑で ぁ る 。 し た が っ て 、 低ス ヮ ール状態で ぁ っ て 、 し かち吸気量 は充分でぁ る 。 特 に 、 ェ ン ジ ンが髙回転域の ¾ □ に は低ス ヮ ー ル状態が良ぃ こ と は先 ぎ に 説明 し た 通 り で ぁ る が 、 ス ヮ ール制御通路 2 8 を開放す れば充分な吸気量を確保 し て そ の状態が得 ら れる 。
ま た 第 1 6 A 図及び第 1 6 B 図 に 示す ょ ぅ に 、 吸 ポ ー 卜 2 5 か ら照方向高ス ヮ ー ル ( 図 中 白 矢印で示す ） と 、 ス ヮ ー ル制御通路 2 8 か ら の逆方向 ス ヮ ール （ 図 中黒矢印 で示 す ） と が シ リ ン ダ室 2 2 で互ぃ に 干渉 し 合ぃ 、 回転方向 の異る 2 っ の滴 を 発生 さ せ る と と も に こ れ ら の周辺 に も多数の小 さ な (1¾ <¾ -≤> ぃ は乱れを生 じ さ せ る 。 こ れ ら多数の渦 ぁ る ぃ は乱れ は 、 圧縮行程後 も 若干残留 し て 第 1 6 C 図 に 示 す ょ ぅ に 噴霧 F … と空気 と の混 台 を良好化 し 、 燃焼効率の改善 、 ス モ ー ク ぉ ょ ぴ排気ガ ス の低滅 に 役 立っ 。 髙ス ヮ ー ル状態で は 、 第 1 7 図 に 示す ょ ラ に 流線形の滑 ら かな吸気ポ ー 卜 2 5 形状 に 沿 っ て 吸気 は必要最小限の速度で円 滑 に 、 かっ 損失な く 導ぴ かれる 。 し か ¾ 、 吸気弁座 2 7 の全周 か ら シ リ ン ダ室 2 2 に 導びかれる ので 、 ス ヮ ー ルも髙 く 、 吸気量も非常 に多ぃ 。
'な ぉ 、 高ス ヮ ー ル状態で ス ヮ - ル制御通路 2 8 の 開ロ 部 2 8 a が吸気ポ ー 卜 2 5 中 の吸気の 流れに悪影罾を及ぽ す こ 5
1 6 と はなぃ 。 これは第 1 8 図か ら 説明でき る 。 すなゎ ち 、 周 図 は吸気ポ ー 卜 2 5 の展開 図で ぁ っ て 、 各矢印 は吸気ポ ー 卜 2 5 の各位置 に ぉ け る吸気の方向 と強さ を表す 。 符号 a は吸 気ポ ー 卜 2 5 の入ロ 側でぁ り 、 以下 ァル フ ァ べ ッ 卜 頋 に 吸気 弁座 2 7 に近づく 。 符号 k は吸気ポ ー 卜 2 5 の終端部 と な り 周壁に は上記開 ロ 部 2 8 a が設け ら れる 。 入ロ 側 a , b で は吸 気の方向 は平行で ぁ り 、 強さ は略同ーで ぁ る 。 し か し 、 d , e 付近か ら は吸気ポ ー 卜 2 5 のス ヮ ―ル形状 に 沿ぅ ので吸気の 流速が速 く なる 。 し か し なが ら 、 終端部 i , j， k 付近では既 に
1 0 主流 は シ リ ンダ室 2 2 に吸込 ま れ 、 残 り の 流速の遅ぃ 流れが 存在 する に すぎな ぃ 。 さ ら に 、 開ロ部 2 8 a は凸形状で はな く 凹形状で ぁ る の で吸気の 流 れの抵抗 に な ら なぃ 。 こ れ ら の こ と か ら 、 高ス ヮ ール状態時な どの ス ヮ ―ル制御通路 2 8 が 機能 し て ぃ なぃ場 合 に ぉぃ て 、 ス ヮ ール性能 に 悪影響 を及ぼ す こ と はな ぃ 。 空気 と 燃料の混 台 ェ ネルギーが本来不充分で ぁ る ェ ン ジ ンの低回 転域 に対 し 、 噴霧状態 に 拘 り な く 適 合 し て燃焼効率の向上等 、 良好な ェ ン ジ ン性能を得る 。
な ぉ 、 吸気ポ 一 卜 2 5 は高スヮ ール型 と し た の で 、 第 1 9 図 に示す ょ o に ポ ― 卜 端部で ぁ る 渦室 2 5 a の 天 幷髙さ を破 線で示す低ス ヮ 一ル型の ち の ょ り 低 く す る こ と が で き 、 傾斜 角 も小さ く で ぎる 。 さ ら に 、 ポ — 卜 巻き終 り 部 2 5 b の突出 1が小さ く な り 、 形成 し 易 ぃ 。
ス ヮ ール制御通路 2 8 の 開 ロ 部 2 8 a の位置 は 、 シ リ ンダ 室 2 2 に ぉ け る ス ヮ ール性能 に微妙な影響を与ぇるので 、 最 適位置を設定 する こ と が必要で ぁ る 。 そ こ で 、 第 2 0 図 に 示 す ょ に 、 番号 Ί か ら 8 ま で の ポ ィ ン 卜 を定め 、 そ れぞれに 開ロ部 2 8 a を設けて ス ヮ ー ル特性を観察 し た 。 そ の結果を 第 2 1 図 に示す 。 各番号変化 は上記位置 に 開ロ 部 2 8 a を設 け た場合のス ヮ ー ル比 と 流量係数の 関係でぁ る 。 な ぉ 、 ス ヮ ール比 3 は ァ ィ ド リ ン グ時 に 相 当 し 、 こ れ ょ り 低ス ヮ ー ル比 に なる に し た が っ て 髙速高負荷 ¾ と なる 。 図中実線変化 S は理想の吸気ポ ー 卜 te能を得る 上記関係で ぁ り 、 実際構造で は実現が 困難 と さ れて ぃ る が 、 ょ り 接近す る ょ ぅ 努カ が払ゎ れ て ぃ る 。 図 か ら ち 明 ら か な ょ ο に 、 番号 7 , 6 , 8 , 1 の 順で ス ヮ ール比の変化幅 は大で ぁ り 、 番号 2 なぃ し 5 は変化 幅が小でぁ る 。 ま た 、 番号 6 , 7 は流量係数.の増-大が奢 し く 番号 1 なぃ し 5 ぉ ょ び 8 は増加が少ぃ 。 な ぉ 、 図 中 — '、、、 a^<¾ 変化 P は從来の特公昭 5 1 ー 7 2 4 3 号公報 に み ら れる i ;ta に ょ る ち のでぁ る
周図 の結果か ら 、 渦室 2 5 a 周壁 に ぉ ぃ て 最も大幅 に ス ヮ ールを変化 さ せ得る個所は第 2 2 A 図及び第 2 2 B 図 に ハ ッ チ ン グで示す B 領域で ぁ る こ と がゎ か っ た 。 ま た 、 渦室 25 b 周壁 に ぉぃ て 低ス ヮ ー ル時 （ 髙速髙負荷時 ） に 最も 流量係数 が増大 し 良好な 可変ス ヮ 一 ル特性が得 ら れる個所 は 、 第 23 A 図及ぴ第 2 3 B 図 でハ ッ チ ン グで示す C 領域で ぁ る と の桔論 が得 ら れた 。 し た が っ て 、 ス ヮ ール比 と 流量係数 と の関係か ら 、 番号 6 , 7 の位置が最も有効で ぁ る 。 た だ し 、 そ の 開ロ 方向 は第 1 8 図 に 示す ょ ぅ に吸気ポ ー 卜 2 5 か ら 導びかれる 吸気の主流 に対 し て 鋭角 （ 矢印 3 ) か少 く と も直角 （ 矢印 α ) に合流で き る ょ ぅ に な方向 を選択 し なけ ればな ら なぃ 。 第 2 4 図 に上記番号 6 , 7 ， 8 , 1 の 開ロ部位置を示す 。 図 中 6 ' , 7 ' , 8 ' , 1 ' はそ れぞれの番号 6 , 7 , 8 , 1 の 直上方部位でぁ っ て 、 上下位置は異 っ て も互ぃ に周ー効果が 得 ら れる こ と は 、 先き の結論か ら ゎ かる 。
と こ ろで 、 第 1 実施例の第 1 4 図 に示さ れた ょ ぅ に 逆ス ヮ ールを発 4さ せる空気流 は周 図の 5 〜 8 の頜域か ら シ リ ン ダ 室 2 2 内へ流入す る こ と を詳細 に研究 し た 。 こ こ で 、 第 4 6 図 に示 す ょ ぅ に一般 に ス ヮ ー ルポ 一 卜 内で の空気流 は a- a ' 線 に 沿ぅ も の が上記 5 〜 8 の領域か ら シ リ ン ダ室へ流入する こ と が本発'明者 ら の実験 に ょ り 判 明 し た 。 すなゎ ち 、 a- a ' 線 に 沿 ぅ 流れ は 、 入ロ の 上部か ら ス ヮ 一ルポ ー 卜 内 に 入 り 、 吸気弁付近で急激 に 下降 す る も ので ぁ る 。
し た が っ て 、 第 1 6 A 図 に 示 す ょ ぅ に 上記第 1 実施例の ス ヮ ール制御通路 2 8 を渦室 2 5 b の第 1 4 A 図及び第 1 4 B 図 の 5 〜 8 の領域 で 、 かっ吸気弁軸線 と の傾斜角 δ を小さ く し た方が良ぃ こ と が 明 ら かで ぁ る 。 そ こ で 、 さ ら に種々 実験 し た結果傾斜角 S は 0 ° ≤ δ ≤ Ί 0 。 の範囲が好 ま し ぃ こ と を見ぃ 出 し た 。 す なゎち 、 0 ° 以下で はスヮ 一ル制御通路 2 8 を配設 する際 に吸気弁 2 6 、 燃料噴射 ノ ズル等が 障害 と な り 、 ま た 7 0 。 を越ぇ る と 、 垂直成分が小さ く な っ て 、 上 記 5 〜 8 の頜域か ら の流出量が少な く な り.、 かっ 吸気ポ ー 卜 2 5 か ら の吸気流を妨げる水平成分が大き く な り シ リ ン ダ室 2 2 ぺの流入空気量が減少す る こ と に なる 。
な ぉ 、 上記第 1 実施例 に ぉ ぃ て は直接噴射式デ ィ ー ゼルェ ン ジ ン にっ ぃて説明 し た が 、 こ れ に 限定さ れるも ので はな く た と ぇ ばガ ソ リ ン ェ ン ジ ン に も適用 でき る こ と 言 ぅ 迄も な ぃ な ぉ 、 上記第 1 実施例 に ぉ け るバ タ フ ラ ィ 弁 2 9 は完全開 閉 、 のニ動作 と し た が 、 こ れ に 限定 さ れる も ので は な く 、 中 開 き状態 と すれぱ中 ス ヮ — ル状態が得 ら れる こ と 言 ぅ 迄も な く 、 開度 に 応 じ た ス ヮ ー ル状態が得 ら れる 。 し た が っ て 、 必 ず し もパ タ フ ラ ィ 弁で ぁる必要 はな く 、 開度調節が可能な弁 で ぁ れば ょ ぃ 。
ま た 、 制御通路 2 8 b に 開 ロ 部 2 8 a を連通 し て ス ヮ ー ル 制御通路 2 8 と し た が 、 こ れ に 限定 さ れる も の で は な く 、 外 部空気を導入 す る 単な る孔 で ぁ っ て も ょ ぃ 。 制御通路 2 8 b は 垂直方向 と し た が水平方向 と し て も ょ く 、 ま た 吸気'ポ一 卜 2 5 か ら 分岐 し て も ょ ぃ が 、 こ の途中 に 開 閉弁が必要な こ と 勿論で ぁ る 。
次 に 、 本発明 の第 2 実施例 を第 2 5 図な ぃ し 第 3 0 図 に も と づぃ て 説明 す る 。 な ぉ 、 第 1 実施例 と 共通 す る も の は同ー 符号 を付 し てそ の 説明 を省略する 。 第 2 5 図ぉ ょ び第 2 6 図 に ょ ぅ に 、 吸気裝置 2 4 は シ リ ン ダぺ ッ ド 2 3 ぉ ょ ぴ吸 マ ニ ホ ー ル ド 4 0 に 設 け ら れて ぃ て 、 各 シ リ ン ダ室 2 2 へ 連通 す る吸気 ポ ー 卜 2 5 、 吸気弁座 2 6 、 ぉ ょ ぴ吸気弁 2 7 と こ の各吸気弁 2 7 近傍周壁に 開ロ 部 2 8 a を有す る各ス ヮ ール制御通路 2 8 と を シ リ ン ダへ ッ ド 2 3 に 形成 し 、 各吸気 ポ ー 卜 2 5 に連通す る各主枝管 4 1 と各ス ヮ ー ル制御通路 2 8 に連通する各副枝管 4· 2 と上記両枝管 4 1 , 4 2 に連通 し 図示 し なぃェ ァ ク リ ー ナ に連通す る集合部 4 3 と各副枝管 4 2 に 設け ら れた シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' と か ら 吸気マ ニホ 一 ル ド 4 0 を形成 し て ぃる 。 な ぉ 、 ス ヮ ール制御通路 2 8 は吸気ポ ー 卜 2 5 の先端 に 設け ら れ た 渦室 2 5 a の巻き終 り 部の 周壁 に 開□ し て ぃ る 。
シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' は 、 ス ヮ ー ル制御通路 2 8 の他端部側開 ロ 部 に 回転自 在 に 設け ら れる 。 な ぉ 、 細 に ¾ϋ明 す る 'と 、 こ れは第 2 7 図ぉ ょ ぴ第 2 9 図 に示す ょ Ο に な っ て ぃ て 、 一本 の丸棒ょ り な る シ ャ フ 卜 2 9 〃 の 中途部の 両側面を切削加 ェ し て シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' を形成 し た も ので ぁ り 、 軸方向 に 沿 ぅ 部'分の み薄肉状に残 し て な る 。 副枝管 4 2 の 上下方向 寸法 h は シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' の直径 d ø ょ り もゎずか に小で ぁ 、 こ の こ と か ら シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' が 垂直方向 に 向 け ば副枝管 4 2 を 完全閉成でぎ 、 かっ ぃず れかの方向 に 回動 す る こ と に よ り 開放 し て 流量調節を す る ょ ぅ に な っ て ぃ る 。 し た が っ て 、 シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' が水平方向 に 沿ぇ ぱ完全 開放状態 と な る 。 シ ャ フ 卜 2 9 〃 は 、 第 5 図 に 示 すょ ぅ に 吸気マ ニ ホ ― ル 4 0 の長手方向 に洽ぃ 、 かっ 副枝管 4 2 と 直交 し て 設 け た取付孔 4 2 a に第 2 5 図右端部か ら 揷入 し 、 各薄肉 部 3 0 a を ス ヮ - ル制御通路 2 9 に 合ゎせ ればょ く 、 極め て容易 に 取付けで さ る 。 そ し て 、 左端部の み吸気マニホ ー ル ド 4 0 か ら 突出 し し <_ に駆動 モ ー タ でぁ る駆動機構 3 1 が機械的 に連結さ れる
o 5
2 1 なぉ 、 3 2 は シ ャ フ 卜 2 9 〃 の 回動角度を検知 す る角度セ ン サでぁ る 。
ま た 、 上記駆動機構 3 1 は 、 ェ ン ジ ン 回転数を検知 す る検 知体 3 3 ぉ ょ び ァ ク tルぺ ダルの 踏込み角度を検知 す る検知 体ぁるぃ は直接負荷状態を検知 す る検知体 3 4 か ら そ れぞれ 検出信号を受け るマ ィ コ ン等か ら なる制御 回路 3 5 と 電気的 に 接続さ れる
し か し て 、 上記吸気弁 2 7が下降 し 、 吸気弁座 2 6が 開放 す る吸込行程時 に 、 吸気ポ ー 卜 2 5で 「偏心 」 を加 ぇ ら れ た0 吸込空気が シ リ ン ダ室 2 2 に導かれ 、 こ こ でそ の円 周方向 に 沿 っ て ス ワ —ルが強制 的 に 形成さ れる こ と と な る 。 こ の空気 は 、 図示 し なぃ噴射ノ ズルか 'ら 噴出 さ れる燃料 と 混合 し 、 燃 焼す る
ェ ン ジ ン 回転数ぉ ょ び ァ ク セルぺ ダルの踏込 み角度 （ 負荷 ） を検出 す る検知休 3 3 , 3 4 か ら 検出信号を制御 回 路 3 5 は 受け 、 駆動機構 3 Ί に 回動信号を送る n そ し て 、 駆動機構 3 1 に ょ り 回転 さ れ た シ ャ フ 卜 2 9 〃 の 回 転角 を角度 セ ン サ 3 2 に ょ り 検出 し て 、 制御 回路 3 5 は所定 の 回転角 に な る ま で駆動機構 3 1 を作動 さ せっ づけ る 。 な ぉ 、 制御裝置 は シ ^ フ 卜 弁 2 9 ' 、 シ ャ フ 卜 2 9 〃 、 駆動機構 3 1 、 角度セ ンサ 3 2 、 検知体 3 3 ， 3 4 、 制御 回 路 3 5 か ら 成 っ て ぃ る 。
次 に 、 ェ ン ジ ン を始動 さ せ 、 検知体 3 3 ， 3 4 がェ ン ジ ン 回転数 と ァ ク セルぺ ダル踏込み角度 と か ら 第 3 0図 の Lの頜 域 （ 中速低負荷 · 髙速全域 〉 を検出 し 、 制御回路 3 5 が駆動 璣構 3 Ί を作動さ せ 、 シ ャ フ 卜 2 9 〃 を回転さ せ 、 シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' を全開 に す る 。 す る と副枝管 4 2 か ら多量の空気が ス ヮ -ル制御通路 2 8 ぺ流入 し 、 吸気ポ ー 卜 2 5 か ら 流入 し た主空気 と 渦室 2 5 a で混 り 合ぃ 、 シ リ ン ダ室 2 2 へ吸入さ れる 。 こ の と ぎ 、 ス ヮ ール制御通路 2 8 か ら 流入 し た空気 は 第 1 4 A 図 に 示す ょ に 5〜 8 の速度成分を増大さ せ 、 逆ス ヮ ールを大き く し 、 正 の ス ヮ ール はス ヮ ール比 2 . 5 の ょ ぅ な小 さ な ί直に なる 。 ま た 、 こ の と きス ヮ ー ル制御通路 2 8 か ら も空気が流入す る 。
次 に 、 検知体 3 3 ， 3 4 がェ ン ジ ン 回転数 と ァ ク セルぺ ダ ル踏込み角度 と か ら 第 3 〇 図 の M の頜域 （ 低速低負荷 ， 中速 中髙負荷 ） を検出 する と 、 制御 回路 3 5 が駆動機構 3 Ί を作 動 さ せ 、 シ ャ フ 卜 2 9 〃 を 回 転 さ せ て シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' を 中 開度に す る 。 こ れ に ょ り ス ヮ ー ル制御通路 2 8 か ら の流出空
5?\ fc は減少す る ので 、 シ リ ン ダ室 2 2 内 の逆 ス ヮ 一 ル は弱 く な り シ リ ン ダ室 2 2 内 の ス ヮ ー ル比 は 3 . 0 と な り 中位 の強 さ の ス ヮ —ルを形成 す る
ま た 、 制御 回路 3 5 が第 3 0 図の H の頜域 （ 低速中高負荷 〉 を検知 す る と 、 シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' を閉 に す る 。 ょ っ て 、 ス ヮ ー ル制御通路 2 8 か ら は空気が流出せず 、 シ リ ン ダ室 2 2 内 に強ス ヮ ールが生 じ る 。
と こ ろで 、 第 3 0 図 にぉ ぃ て a 〜 f 点 に ぉレヽて 、 ス ヮ ール を変化さ せ た と ¾ の燃料消費率変化量 A b eと N 〇 x 変化量の グラ フ を第 3 Ί 図〜第 3 6 図 に描き 、 ま た 、 a , b 点 に ぉ ぃ て はス ヮ ールを変化さ せ た と き の燃料消費率変化量 と排煙 S 度変化量のグラ フ を第 3 7 図 ， 第 3 8 図 に 描 く 。 ま た 、 第 3 0 図 に ぉ け る g 〜 j 点に ぉける d p Z ( 噴射ポ ンプの カ ム角度 と燃料室圧カ の変化率 ） を第 3 9 図〜第 4 2 図 に示す こ れ ら のグラ フ か ら 、 g , c の点で は ス ヮ ー ルを強 く す る と燃料消費率が大ぎ く 低下 し 、 N 0 X , d p / d θ ( d p / d θ が大き く な る と燃料量が大ぎ ぐ なる ） が少 し悪化す る が 、 ほ と ん ど排ガ ス量が少なく 、 ま た 、 燃料圧も小 さ ぃ こ と か ら 、 ス ヮ ール比 は大き ぃ方が好 ま し ぃ ¾ので ぁ る 。
ま た 、 c ， d , e , h ， j に ぉぃ て はス ヮ ールを弱 く する ほ ど燃料消費率変化量が小さ く 、 （J p Z , N 0 X と も小さ < な る の で 、 低ス ヮ ールが好 ま し ぃ 。
さ ら に 、 a ， ， f で はス ヮ ー ル比を大き く する と 、 燃料 消費量 は多少良 く な る が N ひ X は急激 に 悪化 し 、 ま た ス ヮ ー ル比を小 さ く する と 排煙懑度が急に 悪 く な り 、 ス ヮ ール比 は 中程度の値が好 ま し ぃ こ と が理解さ れる 。
ょ っ て 、 第 3 0 図の H , M ， L の 3 頜域で ス ヮ ールの強さ を変化 さ せる こ と に ょ り 、 燃料消費率を 向上 さ せ なが ら 、 N 0 X , 排煙濃度， d p / d 0 を低減さ せ る こ と がで ぎるち の で ぁ る
ま た 、 第 3 0 図のス ヮ ール比が L の領域 に な る と 、 制御回 路 3 5 が燃料噴射ポ ンプの 図示 し なぃ電子 タ ィ マを作動 さ せ て 、 燃料噴射 タ ィ ミ ン グを進め て燃料消費率を低減 し 、 さ ら に ェ ン ジ ン回転数比が 8 5 % に な っ た と き に はぃ っ そ ぅ 燃料 噴射タ ィ ミ ングを進め低ス ヮ ール時の燃料消費率を さ ら に 向 上さ せる こ と がで ぎ る 。
第 4 3 図〜第 4 4 図 に 示す第 3 実施例 はェ ン ジ ン が低温時 に は冷却損失を少な < し て 始動性向 上 、 白 煙防止を計る fc め 正常時ょ り ス ヮ ールを弱 く し た ほ ぅ が良ぃ た め こ れを実現 し ょ ぅ と す る も ので ぁ る 。 そ こ で 、 ェ ン ジ ン低温時の ス ヮ ー ル 比のマ ッ プを第 4 5 図 に 示す ょ ぅ に低中速の中髙負荷域で中 位の値 ( 例 ぇ ば 3 . 0 ) そ れ以外の域で低位の値 （ 例 ぇば
2 . 0 ) と する 。 そ し て 、 第 3 0 図 と 第 4 3 図のマ ッ プの選 択 は制御回路 3 5 を収容 し て ぃ るケー ス に 設け ら れた サ ― ミ ス タ 3 7 か ら の温度 1α 75 K- ょ り 行ゎ れる 。 すなゎ ち 、 ケー ス の設け ら れた雰囲気温度が規定値ょ り 低下 す る と サ ー ミ ス タ
3 7 の抵抗値が所定以上に な り コ ンノ レ ー タ 3 8 か ら の信号 に ょ り ヮ ン シ ョ ッ 卜 マル チバ ィ ブ レ ー タ 3 9 が 〇 N と な る 。 す る と 、 制御 回路 3 5 は こ の ヮ ン シ ョ ッ 卜 マルチパィ プ レ ー タ 3 9 の 立 ち 上が り の信号 に ょ り ェ ン ジ ン が低温で ぁ る と判 断 し 、 R O の 中 に メ モ リ さ れた第 4 3 図のマ ッ プを選択 し 検知体 3 3 ， 3 4 か ら の ェ ン ジ ン 回 転数 と ァ ク セルぺ ダル踏 込み角度 と か ら 上記マ ッ プの こ のス ヮ ー ル比 に な る ょ ぅ に駆 動機構 3 1 を作動 さ せ シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' の 開度を制御 す る 。
そ し て 、 一定時間 ( 例ぇ ば 5 分 ) 経過す る と ヮ ン シ 3 ッ 卜 マル チバ ィ ブ レ ー タ 3 9 が O F F と な り 、 こ の ヮ ン シ ョ ッ 卜 マルチバィ プ レ ー タ 3 9 の立ち 下が り 信号を制御回路 3 5 が 検出 する と 、 周 回路 3 5 は R O の 中 に メ モ リ さ れ た第 3 0 図 のマ ッ プを選択 し 、 ェ ン ジ ン回転数 と ァ ク セルぺ ダル踏込 み角度 と か ら 上記マ ッ プの ス ヮ ール比を読み出 し 、 こ の ス ヮ ール比に なる ょ ぅ 駆動機構を作動 さ せ る 。
なぉ 、 ェ ン ジ ン の低温状態を回路 を簡単に す る た め制御 回 路 3 5 のケ ー ス に設け たサー ミ ス タ 3 9 に ょ り 検出 し た が 、 冷 S3水温か ら 検出 し て ち ょ ぃ 。
上記第 2 実施例 に ぉ ぃ て 、 無負荷時 に ァ ク セルを急激 に か っ 大幅に踏み込む と 第 4 5 図 の D ^に す ょ に ェ ン ジ ン の 負荷 は急激 に 増大す る と周時に 回転数が急増する 。 そ し て 、 ガバ ナの作用 に ょ り ェ ン ジ ン は八 ィ ァ ィ ドル と 言ゎ れる F 点 に達する 。 こ の と ぎ 、 第 3 0 図 に示 し た ス ヮ ール比マ ッ プを 用 （ る と 、 駆動璣構 3 1 の作動遅れ に ょ り ェ ン ジ ン の負荷 と 回転数の 変化 に対応で さず 、 髙回転域 に ぉ ぃて ちー 時的 に 髙 ス ヮ 一ル比状態 と な り N 0 X が発生 し て し ま ラ 。 こ れを解消 す る た め第 4 実施例で は第 4 5 図 に 示す ス ヮ ール比マ ッ プを 用 ぃ る 。 な ぉ 、 そ の他の構成 は第 3 実施例 と周 ーで ぁ る 。 す なゎ ち 、 ェ ン ジ ン回転数の変化率がー定以上で ぁ る こ と が 3 回生 ず る と 、 制御 回路 3 5 はー定 時間 R 0 M に 記載さ れた第 4 5 図 に 示すス ヮ ール比マ ッ プを選択す る 。 する と 、 ェ ン ジ ン の低速中低負荷域で高ス ヮ ー ル比で 、 その他の頜域で低ス ヮ ー ル比 と な る 。 ょ っ て 、 ァ ク セルを急激 に踏み込んで ェ ン ジ ン が D 線 に従 っ て作動 し 、 ェ ン ジ ン が ま ず低速中負荷域 に なる と 制御回路 3 5 は高ス ヮ ール比か ら 低ス ヮ ール比 に な る ょ ぅ 駆動機構 3 1 を 作動 さ せ る が 、 駆動璣構 3 1 の応答遅れ に ょ り シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' は中速高負荷域 にな る ま で高ス ヮ ー ル比を実質的 に維持 し 、 中速髙負荷域に 達す る と シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' は徐々 に 開かれ髙速高負荷 に なる ま で中ス ヮ ー ル比を 実質的に雑持 し 、 高速髙負荷に な る と低ス ヮ ール比 と な る 。 ょ っ て、 N 0 X を十分低減で き る 。
ま た 、 上記第 2 実施例 に ぉぃ て 、 セ タ ン価が低ぃ燃料を使 用 して ぃる と さ に は第 3 0 図 に 示す ス ヮ 一ル比の H ， M , L の値をそれぞれ低 く し 、 最大燃焼圧の 異常な上昇 と d p Z d θ の上昇を 防止する
さ ら に 、 上記第 2 実施例 に ぉぃ て 、 シ ャ フ 卜 2 9 〃 をモ ー タ に ょ り 回転さ せ て ぃ る が 、 油圧 、 空圧 、 磁カ等のカ に ょ り 回動 させて ぉ ょ （
加ぇ て 、 上記第 2 実施例 に ぉぃ て 、 シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' に ぉ け る副枝管 4 2 の 断面積 Η と ス ヮ ール制御通路 2 8 へ の 接続 部 に ぉ け る副枝管 4 2 の 断面積 I と の比率 は 1 < Η / I < 2 が特に 好 ま し ぃ 。 1 以下でぁ る と ス ヮ ー ル制御通路 2 8 へ の 流入空気量が不充分でぁ り 、 ま た 2 以上で ぁ る と副枝管 4 2 内で の吸入抵抗が 大き ぃ 。
ま た 、 吸気マ ニ ホル ド 4 0 の副枝管 4 2 の 断面積 J と主枝 管 4 1 の 断面積 K と の 比 は ノ の範囲 が 好ま し ぃ 。 1 6 未篛でぁ る と 、 髙回転時 に十分な逆ス ヮ ー ルを発生で ぎず 、 低ス ヮ ー ル比を得 ら れな ぃ 。 1 2 以上で ぁ る と 、 髙ス ヮ ー ル時の吸入空気量が少な く 、 出カ が得 ら れ なぃ 。 さ ら に 、 吸気ポ ー 卜 2 5 の 断面積 L と ス ヮ ー ル制御通路 2 8 の断面積 M と の 比 は 0 . 1 5 ≤ M Z L ≤ 0 . 3 5 が好 ま し ぃ 。 0. 1 5未満'に なる と 、 断面積 Mが小さ過ぎて髙ス ヮ ール と低ス ヮ ー ルの差が少な く な り 、 ま た 0 . 3 5 を越 ぇ る と髙ス ヮ ール比時の流量係数が低下す る 。
ま た 、 上記第 2実施例 に ぉ ぃ て 、 吸気マ ニ ホル ド 4 0 は 集 合部 4 3 か ら 副枝管 4 2 と 主枝管 4 と を分吱 さ せ て ぃ る が 集合部 4 3 を な く し 、 ェ ァ ク リ ー ナ に連通 す る ダク 卜 に 副枝 管 4 2 と主枝管 4 1 と を直接接続 し て も ょ ぃ 。
なぉ 、 上記第 2実施例 に ぉ ぃ て シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' は シ ャ フ 卜 2 9 〃 の 中途部両側 を切削 する こ と に ょ り 形成さ れて ぃ る し か し 、 シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' は第 4 7 図 に 示 す ょ ぅ に シ フ 卜 2 9 〃 の 中途部を く り 抜ぃ て 高さ h 1 の 開 ロ 部を形成さ せ る こ と に ょ っ て 得る こ と も で き る 。 こ の 高 さ h 1 は副枝管 4 2 の高 さ 寸法 h と略同 等 も し く は こ れ ょ り 小さ ぃ も ので ぁ る 。 ま た 、 第 4 8 図 に 示 す ょ ぅ に シ ャ フ 卜 2 9 〃 を比較的細径 と し 、 こ の シ フ 卜 2 9 〃 の一 部を 切削 し て 平面化 し 、 こ こ に 薄板 2 9 〇 を ね じ に ょ り 嫘着 し て シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' を形成 し て ¾ よ ぃ 。
第 4 9 図 ぉ ょ び第 5 0図 に 示す第 5実施例 は 2っ の吸気弁 2 6を持 っ た ェ ン ジ ン に 第 2実施例 に ぉ け る吸気装置 2 4 を 適用 し た ぁ ので 、 第 2 -実施例 と共通 す る も の に っ ぃ て は周ー 符号 を付 し て そ の 説明 を省略 す る 。
第 4 9 図ぉ ょ び第 5 0図 に ぉ ぃ て 、 吸気装置 2 4 は第 Ί の 吸気機構 2 4 ' と 第 2 の吸 ¾機 fe 4 〃 と か ら な り 、 第 1 吸 気機構 2 4 ' は第 2 実施例 の吸気装置 と周ー に 形成さ れ、 吸 気ポ ー 卜 2 5 、 渦室 2 5 a , 2 5 b 、 吸気弁 2 6 、 ス ヮ ー ル 制御通路 2 8 、 副枝管 4 2 、 主枝管 4 1 、 シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' を有 し て ぃる 。 第 2 吸気機構 2 4 〃 は第 2 実施例の吸気装置 と周ー に形成さ れ、 吸気ポ ー 卜 2 5 、 <ι¾室 2 5 ' a , 25 ' b 吸気弁 2 6 ' 、 ス ヮ ー ル制御通路 2 8 ' 、 副枝管 4 2 ' 、 主 枝管 4 1 ' 、 シ ャ フ 卜 弁 2 9 ' を有 し て ぃ る 。 第 2 吸気璣構 2 4 〃 の吸気弁 2 6 ' は第 5 0 図 に示す ょぅに 、 第 1 吸気機 構 2 4 ' の吸気弁 2 6 ' ょ り も吸気マ ニホル ド 4 〇 側 に 位置 し 、 し かち吸気弁 2 6 ' の 中心 0 2 ' .が シ リ ン ダ室 2 2 の中 心 0 1 に ぉ ぃ て吸気弁 2 6 の 中心 0 2 と 中心 0 1 と を結ぷ線 分 A に直角 な線分 B と線分 A と に ょ り 囲 ま れる角度範囲 0 内 に位置 し 、 ま た 吸気ポ ー 卜 2 5 ' の シ リ ン ダへ ッ ド 2 3 ぺ の 開ロ 部が渦室 2 5 ' ょ り も 下方 に 位置 し 、 吸気ポ ー 卜 25 ' の 流線 D が吸気弁 2 6 か ら 流 A し / 空気の ス ヮ ー ル に 対 し順 方向 に な っ て ぃ る 。
第 5 1 図 ぉ ょび第 5 2 図 に 示す第 6 実施例 は第 2 実施例 の ェ ン ジ ン に スパ ー ク プ ラ グを設け た ぁ の で 、 2 1 は ピ ス 卜 ン で ぁ る 。 こ の ピ ス 卜 ン 2 1 の頭部 に は 断熱形燃焼室 2 1 が 設け ら れ て ぃ る 。 こ の 断熟形燃焼室 2 1 1 は ピ ス 卜 ン 2 1 と は別体の例ぇ ぱ耐熟鋼 、 或ぃ は セ ラ ミ ヅ ク 等の材料 に ょ っ て 形成さ れ た燃焼室構成部材 2 1 2 の 内 部 に形成 さ れて ぃ る 。 さ ら に 、 こ の燃焼室構成部材 2 1 2 の外周面に は複数の脚部 5 ο
2 9
2 3 …が突設さ れて ぉ り 、 こ れ ら の脚部 2 1 3 … に ょ っ て 燃焼室構成部材 2 1 2 の外周面 と ピ ス 卜 ン 2 1 の頭部 に 形成 さ れた 凹 陥部 2 1 a との 間 に 断熱用 の空気層 2 4 が形成さ れた状態で保持さ れる ょ o に な っ て ぃ る 。 なぉ 、 こ の燃焼室 構成部材 2 1 2 は ピ ス 卜 ン 2 1 の頭部 に形成さ れた 凹陥部 2 - 1 a 内 に例 ぇ ば錶ぐる み等の手段 に ょ っ て 固着さ れて ぃ る こ の よ う に し て 構成さ れる 断熟形燃焼室 2 1 1 に 対向 し て 燃料噴射 ノ ズル 2 1 5 と 点火部材で ぁ る点火プラ グ 2 1 6 が 配設さ れる 。 こ れ ら の燃料噴射 ノ ズル 2 1 5 と点火プラグ 2 6 の各先端部 は 、 ピ ス 卜 ン 2 1 が 上死点位置 に位置 し て ぃ る状態で燃焼室 2 1 1 内 に突 出 す る ょ .ぅ 設け ら れる
次 に 、 上記構成の作用 に っ ぃ て 説明 す る 。 ェ ン ジ ン の 動作 中 、 吸気弁 6 が下 降 し て 吸 I, ポ ー 卜 5 が 開放 す る吸込行程時 に 、 吸込空気が吸気弁座 7 を介 し て シ リ ン ダ室 2 に 導び か れ こ こ でそ の円 周方向 に 沿 っ て ス ヮ ー ルを強制 的に 形成さ れる こ と と な る 。 こ の空 は 、 噴射 ノ ズル 2 1 5 か ら 噴出 さ れ る 燃料 （ こ の実施例で はデ ィ - ゼル ニ ン ジ ン に 通常用 ぃ ら れる 軽油 で は な く ァ ル =1 ー ル ） と 混合 し 、 点火 プ ラ グ 2 1 6 の 火 ィ匕に ょ る ェネルギ と 圧縮 ェ ネル ギ と に ょ り 燃焼す る 。
そ し て 、 ェ ン ジ ン の 回 転数 と 負荷 と に応 じ て 第 3 0 図 に 示 す H . , L の ス ヮ — ル比を制御 回路 3 5 が選択 し て 駆動璣 構 3 を作動 さ せ る
産業上の利用 可能性
以上の ょ ぅ に 、 本発明 に係る ェ ン ジ ン の可 変ス ヮ ー ル吸気 装置 は 、 直接噴射式デ ィ ーゼルェ ン ジ ンゃ ァルコ ールを燃料 と するェ ン ジ ン等に有用 でぁ り 、 空気 と燃料 と の混合状態を 良 く し て 、 燃焼効率を向上させる H S P構造の吸気装置 と し て 適 し て ぃ る 。

Claims

5 o 3 求 の
1 . ェ ン ジ ンの シ リ ンダへ ッ ド に 形成 さ れ同 シ リ ン ダへ ッ ドの側面か ら 延びる入ロ 部 と 同入ロ 部に 連通 し 入ロ 部か ら 流 入 し た 気流に ス ヮ — ルを与ぇ る ょ に 形成 さ れ た 渦室 と を備 ぇる吸気ポ ー 卜 と 、 上記 シ リ ン ダへ ッ ド の下面に設け ら れ上 記渦室 と ェ ン ジ ン の シ リ ン ダ室 と の 間 を 開 閉 す る吸気弁 と 、 シ リ ン ダ室中心の ピ ス 卜 ン摺動方向軸線 と 上記吸気弁の軸線 と を結ぷ線分 ょ り 上記入ロ 部側 の 上記渦室内 に ー端を 開 □ し 他端を上記シ リ ン ダへ ッ ドの側面 に 開 □ し た ス ヮ ール制御通 路 と 、 周 ス ヮ ール制御通路へ の気体の 流入を制御 す る制御装 置 と を具備す る こ と を特徴 と す る ェ ン ジ ン の 可変ス ヮ ー ル吸 気装置
2 . 上記ス ヮ ー ル制御通路の上記渦室へ の流線が下方へ 向 か ょ ぅ に 上記 ス ヮ ー ル制御通路 を形成 し た こ と を特徴 と す る請求の範囲第 1 項 に 記載の ェ ン ジ ン の 可変 ス ヮ ー ル吸気装 置 。
3 . 上記ス ヮ ー ル制御通路の他端を上 記入ロ 部の上方 に 開
□ さ せ た こ と を特徴 と す る請求の範囲 の第 1 項 に 記載の ェ ン ジ ン の 可変ス ヮ 一 ル吸気裝置 。
4 . 上記ェ ン ジ ン に 設け ら れ 上記吸気ポ ー 卜 に 連通 す る 主 枝管 と 上記ス ヮ ー ル制御通路 に連通 す る副枝管 と を備ぇ た 吸 気マ ニホル ド 、 ぉ ょ ぴ周吸気マ ニ ホル ド に 設け ら れ上記副枝 管を 開閉 す る弁 と周弁 を 開閉駆動す る駆動璣構 と周駆動機構 を作動 さ せ る制御 手段 と を備ぇ た 制御装置を有す る こ と を特 徴 と する請求の範囲 の第 1 項ま た は第 2 項 に記載の ェ ン ジ ン の可変ス ヮ ール吸気装置
5 . 上記制御手段 はェ ン ジ ン の運転状態を検出する検知手 段 と周検知手段か ら の信号 に応 じ て ス ヮ ー ルの強さ を決定 し 周決定 し た ス ヮ ール に な る ょ ぅ に上記駆動機構を制御する制 御 回路手段 と を有 す る こ と を特徴 と す る請求の範囲 の第 4 項 に 記載のェ ン ジ ンの可変ス ヮ ール吸気装置 。
6 . 上記制御回路手段 はェ ン ジ ン が低速髙中負荷時 に 髙ス ヮ一ルに 、 低速低負荷 と 中速高中負荷時 に中 ス ヮ ール に 、 中 速低負荷 と 髙速全負荷域 に ぉぃ て低ス ヮ ー ル と す る こ と を 徴 と する請求の範囲 の第 5 項に記載の ェ ンジ ンの 可変ス ヮ ー ル吸気装置。
7 . ェ ン ジ ン の低温時を検知手段が検知 する と 制御 回路手 段は低中速髙中負荷時 に 中 ス ヮ ー ル に 、 前記以外の運転領域 で低ス ヮ ール と す る こ と を特徴 と す る 請求の範囲の第 6 項に 記載の ェ ン ジ ン の 可変ス ヮ ール吸気裝 匱。
8 . ェ ン ジ ン 回転数の変化がー定以 上 に なる と 制御回路手 段 は低速低中負荷時 に 高ス ヮ ー ル に 、 前記以外の運転頜域で 低スヮ ール と する こ と を特徴 と する請求の範囲 の第 6 項 に 記 載の ェ ン ジ ン の 可変ス ヮ ール吸気裝置
9. ェ ン ジ ン の シ リ ン ダへ ッ ド に 形成さ れ周シ リ ンダへ ッ ドの側面か ら 延びる 入ロ 部 と周 入ロ 部 に連通 し 入ロ 部か ら 流 入 し た気流 に ス ヮ ールを与ぇる ょ に形成さ れた 渦室 と を備 ぇ る第 1 ， 第 2 吸気ポ ー 卜 、 上記シ リ ン ダへ ッ ドの下面に 設 け ら れ上記渦室 と ェ ン ジ ンの シ リ ンダ室 と の間 を 開 閉 する第 1 , 第 2 吸気弁、 シ リ ンダ室中心の ピ ス 卜 ン摺動方向軸線 と 上記吸気弁の軸線 と を結ぶ線分ょ り 上記入ロ部側の上記渦室 内 に ー端を開 ロ し他端を上記シ リ ンダへ ッ ド の側面 に 開 ロ し た第 1 , 第 2 ス ヮ ール制御通路、 周 ス ヮ ール制御通路への気 体の 流入を制御 する制卸装置を有 し 、 かっ 上記第 2 吸気弁 は シ リ ン ダ室中心の ピス 卜 ン摺動方向軸線 と上記第 1 吸気弁の 軸線 と を結ぷ線分 ょ り 上記入ロ 部側 に配設さ れた こ と を特徴 と す る請求の範囲 の第 1 項 に記載の ェ ン ジ ンの可変ス ヮ ー ル 吸気装置。
1 0 . 上記吸気.ポ ― 卜 は シ リ ンダへ ッ ド の側面か ら 延ぴる入 ロ 部 と周入ロ 部 に 連通 し ほぼ円 筒形の第 1 渦室 と 上記入ロ 部 に連結 さ れ上記第 1 渦室の周囲 に 巻 き付 < ょ ぅ に配設さ れ上 記入ロ 部か ら 流入 し た気流 に ス ヮ ー ルを与ぇ る ょ ぅ に 形成 さ れ た 第 2 渦室 と を 有 し 、 上記ス ヮ ー ル制御通路 は シ リ ン ダ室 中心の ピ ス 卜 ン摺 動方向軸線 と 上記吸気弁の軸線 と を結ぷ線 分 ょ り 上記入ロ 部側 の上記第 1 渦室内 に ー端を 開ロ し 他端を 上記入 ロ 部の 上方の 上記 シ リ ン ダぺ ッ ド の側 面 に 開 ロ し かっ 上記他端ょ り ー端 に 向 っ て 下降す る ょ に形成さ れた こ と を 特徴 と す る 請求の範囲 の第 1 項 に 記載の ェ ン ジ ン の 可変ス ヮ ール吸気裝置 。
1 1 . 吸気マ ニ ホル ド は上記ェ ンジ ン の ェ ァ ク リ ー ナ に連通 す る集合部 と周集合部 に 接続さ れ上記吸気ポ ー 卜 に 連通 する 主枝管 と 上記集合部 に接続さ れ上記ス ヮ ー ル制御通路 に 連通 さ れ且っ上記主枝管の上方に配設さ れた 副枝 と か ら なる こ と を特徴 と す る請求の範囲の第 4 項に 記載のェ ン ジ ンの可変 ス ヮ ール吸気装置。
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