JPS58220923A - 内燃機関の吸気制御装置 - 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】 本発明は、内燃機関の吸気制御ｌ＠置に係り、特に可変
吸気スワール方式の吸気ボート構造を有づる内燃機関の
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ボー
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ｆｆｆｌｒＪ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層る吸気制御弁が設けられた吸
気ボー１−構造が本願出願人と同一の出願人により特願
＠５６−５１１４９号及び特願昭５６−１２０６３４号
に於て提案されている。

この吸気ポート構造を備えた内燃機関に於ては、吸気制
御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暖気スワールが生じ
、これにより見掛は上の火炎速度が速まり、Ｓ＊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で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り
、これに対し吸気制御弁によりストレート通路が間かれ
ている時には吸犠がヘリカル通路に加えてストレー１−
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１−の
吸気流に対重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。

上述の如き吸気ボート構造はこれを有効に利用するｌこ
めに、即ら機ｉの出力を低下づることなくアイドル乃至
低負荷運転時の燃焼を改善層るために、内燃機間がアイ
ドル乃至低負荷にて運転されている時には吸気制御弁に
よりス１−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１’ｌ　ｂ
てス１−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。

土）ホの如く見掛は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４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、＾瀉の排気ガスが得られず、機関の排気
系のＩＩＪ！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覆るという問題が
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覆ることな
く可及的に排気系の＃機が向上づるように図った吸気制
御方法装置を提供せんとザるものである。

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
に説明づる。

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
ダヘッドを示しており、該シリンダヘッドは燃焼室２へ
空気と燃料との混合気を導く吸気ボート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ッド１の側壁
部に開１−１シ、他端にてシリンダヘッド１の下底壁よ
り燃焼室２へ開口している。ここで吸気ボート３の前記
一端を入口開口端４と称し、また他端を出口開Ｌ１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は核間［１＠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っている。

吸気ボート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＠
５に対向づるボート内壁部（ボート天井壁部）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っており、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っている
。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ノ−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
在方向に対し入目間【」端４より出口開口端５へ向かう
に従い吸気ボート３の外側へ向けて傾斜した傾斜壁部１
１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１
０により吸気ボート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により一側を郭定されて出口
開口端５の周りに旋回したヘリカル通路１３と直線’４
１１２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。

シリンダヘッド１には吸気制御弁組立体１５が取付Ｇノ
られている。吸気制御弁組立体１５は、シリンダヘッド
１にねじ結合された弁ケース１６と、該弁クースに回転
可能に支持されストレート通路１４の途中を横切って延
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１
７は図示されている如き開度位置にあるときストレート
通路１４を全開とし、この開度位置よりほぼ９０度回動
された位置にあるときストレート通路１４を全開にする
。

ストレート通路１４が全開状態にあるときには混合気の
実質的に全てがヘリカル通路１３を流れて出口間１」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。

このときにはその吸気スワールに乗って火炎が伝播−４
ることにより見掛Ｕ上？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
ときにはそのｐＨ度に応じて混合気の一部がストレート
通路１４を流れて出口間口端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
と同時に吸気ボート３の吸気流れに対（る流れ抵抗が低
下づる。

本発明装置は弁要素１７の開閉制御に開するものであり
、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
排気ボートを、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
１４［２０のロッド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°１いる・ダイヤ
ごうｌ″装置２０はダイｉｔ　７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が図にて下りへ（＝Ｊ勢されることにより弁
要素１７を図示されている如き全開位置にもたらし、こ
れに対しダイ曳７ノラム室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」イルばね２４のばね力暢抗して上方へ移動りること
により弁要素１７を閉弁方向へ駆動して、イの開度を減
少し、その負圧が所定値以上のとき弁要素１７を全閉位
置にもたらづようになっている。ダイヤフラム室２３の
ボート２５は導管２６を軽て電磁切換弁２７のポーｌ−
ａに接続されている。

％ｉ磁切切換弁２７ポートａ以外に負圧ボートｂと大気
ボートＣとを有しており、通電時にはポー１−　ａをｈ
圧ポートｂに接続し、これに対し非通電時にはボートａ
を負圧ポートｂに代えて大気ポー１−ｃに接続づるよう
になっている。大気ボートＣは人気に開放され、ポー＋
−ｂは導管２８を経て吸気ンーホールド４０に設Ｌｔら
れた吸気管負圧取出ポーｌ−２９に接続されている。

電磁切換弁２７に対−４る通電は制卸装置３０により制
御されるようになっている。制帥装置３０は内燃１１間
の冷却水、温度に感応する水温スイッチ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
が所定値以下で水温スイッチ３１が開いており且申速セ
ンザ３２により検出される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のみ電磁切換
弁２７に対づる通電を停止し、イれ以外の時には電磁切
換弁２７に通電を行うようになっている。

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に対づる通電が停止される。従って、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２３が吸気管負圧取出ボート２９に接続され、イれ以
外の時にはダイヤフラム室２３に大気圧が導入される。

従って内燃ｉ開がアイドル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、混合気の全てがｌ＼リカ
ル通路１３を経′Ｉ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１）　Ｇｅｔ十の火炎速度
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６たらされ、
混合気がヘリカル通路１３とストレート通路の双方を流
れて燃焼室２内に流入し、燃焼室２内に強力な吸気スワ
ールが発生づることがない。これにより燃焼速度は燃焼
室２内に強力な吸気ス１ノ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
の排気ガスを排出づるようになり、排気系に設番ノられ
ている触媒」ンバータ等の暖機が促進される。

機関の冷却水温良が所定値以上になると、即ちｖａ開の
１１１機が完了すると、□；−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
負圧取出ボート２９に現れる圧力が常に尋人されるよう
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（るに従っ
てダイヤフラム室２３に導入される負圧が減少づる。従
って内燃機関がアイドル乃至低負荷にて運転されている
ときには弁要素１７がストレート通路１４を閉じる全閉
位置に位＠１＃ルようになる。このときには混合気の全
てがヘリカル通路１３を絆て燃焼室２内に流れ、燃焼室
２内に強力な吸気スワールが生じ、これによって見掛は
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イれが所定
値以下になると、弁要素１７は開弁する。

このとき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
吸気ボート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ｍ機関の充用効率の低トが回避さ
れる。

第９図は本発明方法の実施に使用する＠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１５
４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
スイッチ３１と一ユートラルスイッチ３３とクラツブ−
スイッチ３４とスロツトルスーイツブ−３５の各々より
の開閉信号を与えられ、冷Ｍ１水潟度が所定値以下で水
温スイッチ３１がＲｎき、内燃機関に接続されている変
速装置の変速段が二１−トラル以外の走行変速段でニュ
ートラルスイッチ３３が開き、クラッチが接続されてい
゛くクラッチスイッチ３４が間き、しかも機関吸気系の
スロットル゛バルブがアイドル開度位置以外の開度位置
にあってスＵットルスイツヂ３５が開いている時のみ、
即ら機関冷間時で内燃機関がノアイドル運転以外の運転
以外の運転状態にて運転されている時のみＮ切切換弁２
７に対づる通電を停止１シ、それ以外の時には電磁切換
弁２７に通電を行うようになっている。従−）ｔｌこの
実施例に於ても１達した実施例と同様の作用効果が冑ら
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
とって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸気制御＠芦を適用４る帳気承−
ト構造の一つの実施例を示１縦断面図、第２図乃至第７
図は各々第１図の轢■−■〜■■〜Ｖ■に沿う断面図、
第８図及び第９図は本発明による吸気制ｎｖｅＩｌｉｌ
の実施に使用する装置の実施例を示１概略構成図である
。 １・・・シリンダヘッド、２・・・燃焼室、３・・・吸
気ボート、４・・・入Ｄ　ｎ　［１端、　５−　出Ｄ　
１ｍ　Ｏ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・・・貴ｆｌＡｖ部
、１３・・・ヘリカル通路、１４・・・ス１−レート通
路、１５・・・吸気制御弁朝立体、１６・・・弁ケース
、１７・・・弁要素、１８・・・弁軸、１９・・・駆動
レバー、２０・・・ダイ１２ノラムＲｔＮ、２１・・・
ロッド。 ２２・・・り（−７ノラム、２３・・・グイ１７ノラム
室、２４・・・圧縮」イルばね、２５・・・ボーｈ、２
６・・・導管。 ２７・・・電磁切換弁、２８・・・導管、２９・・・吸
気管角１１取出ポート、３０・・・制御装置、３１・・
・水温スイップ−１３２・・・１１速セン号、３３・・
・−コートラルスイッｆ−，３４・・・クラツブスイッ
チ、３５・・・スロワ１−ルスイツチ、４０・・・吸気
マーホールド、４１・・・＋１１気ポー１−．４２・・
・排気弁、４３・・・排気マーホールド 特ｉ′１出願人　　　　トヨタ自動車工業株式会社代　
　理　　人　　　　　　　弁理士　　　　明　　石　　
昌　　毅（自　ブｔ） 手続補正轡 昭和５７年１０月１３日 持訂庁長官若杉和夫　殿 １、事ｆ［の表示　昭和５７年特許願第１０５０１９号
２、発明の名称 内燃機関の吸気制御ＩＩＩ＠　Ｆ／ ３、補正をづる者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　愛知県豊田市トヨタ町１番地名　称　　（３
２０）　ｊ−ヨタ自動ｌ１１−業株式会社４、代理人 居　所　　帰１０４東京都中央区新川１丁目５１ｉ１９
月茅場町長岡ビル３階　電話５５１−４１７１６、補正
により増加する発明の数　　　０７　補正の対象　　図
面 ８、補正の内容　　図面の第８図及び第９図を添付の図
の如く補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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ている如き吸気ボート構造を有する
   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づ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覆る流体圧式アクチュエータと、
   内燃機間の暖機間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間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
   負圧取出ボートに接続する制御弁とを有している吸気制
   御装置。