JP2639720B2 - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２吸気弁式内燃機関に採用される吸気制御
装置において、吸気マニホールドより吸気ポートを介し
て燃焼室に通ずる混合気通路内に、スワールコントロー
ルバルブ（以下SCVと称す）を有するスワール生成用側
溝を形成し、スワールの生成および混合気流速を増大さ
せ、低速，低負荷領域における燃焼の改善を図り、出
力，燃費を向上できるようにした内燃機関の吸気制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

一般に車両用エンジンの吸気系では、吸入空気量の少
ない低速，低負荷時の吸気効率，燃焼を改善するため
に、混合気通路内に隔壁や絞り弁などのスワール生成手
段を設けて、吸気慣性やスワール効果を向上させるよう
にした吸気制御装置が数多く提案されている。

そこで従来、上記吸気制御装置に関しては、例えば特
開昭55−35177号公報に示すように、低負荷時にスロッ
トル弁と吸気管との間に形成される間隙により混合気が
偏流となって副吸気ポートに導入され、燃焼室内で旋回
流となり燃焼が改善されるようにしたもの、あるいは実
開昭55−39363号公報に示すように、スロットル（スワ
ールコントロール）弁の下流側に混合気通路上壁面に沿
って偏流混合気案内用長溝を形成したもの等の先行技術
が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記前者の先行技術では、スロットル弁と
吸入管との間に形成される間隙は、たとえば開口面積が
小さくても、スロットル弁周辺に微小隙間が発生し、混
合気の収束効果が不十分となる。すなわち、通常形状の
吸気管とバタフライバルブとの微小開きによって偏流を
発生させようとすると、バタフライバルブ周辺からの混
合気のリークにより期待されるほどの偏流効果は得られ
ない。また、上記後者の先行技術では、スロットル弁下
流の吸気ポート内にのみ混合気通路上壁面に沿って偏流
混合気案内用長溝を形成しただけであるから、十分なス
ワール効果が得られず、しかも長溝をスロットル弁の混
合気流れ方向に沿って配置しているため、低負荷時の吸
気管とスロットル弁との微小開きによって混合気を長溝
へ導こうとしても、スロットル弁周辺と吸気管との微小
隙間からの混合気のリークが起り、混合気を十分に長溝
へ案内できず、長溝への混合気収束効果が悪く、流速も
低くなって燃焼が安定しないという問題がある。

本発明は、上述した問題点を課題として提案されたも
ので、２吸気弁式内燃機関において、吸気マニホールド
より混合気が流通する吸気ポート入口部にスワールコン
トロールバルブを設置すると共に、上記スワールコント
ロールバルブの上流側吸気マニホールドから一方の吸気
ポートの吸気弁直上流にかけて混合気を案内する側溝を
形成して、スワールの生成と混合気流速とを増大させ、
エンジン低速，低負荷領域での燃焼の改善を図り、出
力，燃費を向上できるようにした内燃機関の吸気制御装
置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による内燃機関の
吸気制御装置は、内燃機関の燃焼室に混合気を導入する
混合気通路内にバタフライ式スワールコントロールバル
ブを設置してなる２吸気弁式内燃機関の吸気制御装置に
おいて、上記スワールコントロールバルブの上流側吸気
マニホールドから吸気ポートの一方側の吸気弁孔直上流
にかけて、上記スワールコントロールバルブをバイパス
して混合気案内する螺旋状の側溝を形成し、上記スワー
ルコントロールバルブを、全閉状態で上記側溝側におけ
る上記スワールコントロールバルブの上端縁が、上記側
溝側と反対側の上端縁より上流側に位置するように、所
定の傾き角をもって配設し、上記スワールコントロール
バルブの開度を、エンジン負荷によって変化する吸気管
負圧により作動するアクチュエータを介して制御するよ
う構成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

このような構成において、本発明では、２吸気弁式内
燃機関のアイドリング時および低負荷時に、吸気管負圧
によって作動するアクチュエータを介してスワールコン
トロールバルブが吸気マニホールドを閉塞状態となし、
吸気マニホールド内を流通する混合気は、スワールコン
トロールバルブの上流側吸気マニホールドの側溝から一
方の吸気ポートの吸気弁孔直上流にかけて形成された側
溝に沿って流れ、吸気弁孔より燃焼室内に流入する。こ
のとき、上記スワールコントロールバルブの上端縁の傾
角は混合気の流れをそぎ取る方向に配設されており、し
かも吸気ポートの側溝は螺旋状に形成されているので、
混合気のスワール生成と混合気流速とを増大させて低
速，低負荷運転時の燃焼の改善を図ることができる。

また、エンジン負荷が中，高負荷になると、スワール
コントロールバルブを作動させる吸気管負圧が小となっ
てスワールコントロールバルブを開き、混合気は２吸気
弁孔より燃焼室に流入する。このとき、吸気マニホール
ドより吸気ポートにかけての通路断面積は十分に確保さ
れると共に、吸気ポートより燃焼室内に流入する混合気
は、側溝によって壁面流が形成されるので燃焼室内での
混合気の乱流が生じ、燃焼が促進されて出力，燃費が向
上する。

さらに、上記スワールコントロールバルブ上流側の吸
気マニホールドから一方の吸気ポートの吸気弁直上流に
かけて形成された側溝において、上記吸気ポート側にの
み側溝と吸気ポートとの間に隔壁を形成したものでは、
混合気のスワール効果が一層高まり、低負荷から高負荷
まで、全領域における燃焼が促進される。

〔実 施 例〕

以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明を適用した２吸気弁式水平対向形４気
筒エンジンの吸気系を示す概略構成図である。図におい
て、符号１はエンジンの本体であり、クランクケース２
の左右バンク3,3のシリンダヘッド4,4に燃焼室5,5を有
し、この燃焼室5,5には第３図に示すように２つの吸気
弁孔６′a,6′ｂに吸気弁6a,6bおよび２つの排気弁孔
７′a,7′ｂに排気弁7a,7bが設けられ、燃焼室5,5の略
中心に点火プラグ取付穴８が形成されている。

そして上記２つの吸気弁孔６′a,6′ｂには二叉状の
吸気ポート9a,9bが、２つの排気弁孔７′a,7′ｂには排
気ポート10が連通し、吸気弁6a,6bおよび排気弁7a,7bを
それぞれ吸気系動弁機構11,11および排気系動弁機構12,
12により所定のタイミングで開閉動作するようになって
いる。

次いで、吸気系について述べると、左右バンク3,3側
のシリンダヘッド4,4に形成された吸気ポート9a,9bに
は、第３図に示すようにスワールコントロールバルブ1
3,13を設置したスワールコントロールバルブボデー14,1
4を介して湾曲した等長の吸気マニホールド15が連結さ
れており、上記吸気マニホールド15の略中央部には、図
示しないエアクリーナから吸入された空気を導入する吸
気管16が連結されている。そしてこの吸気管16には、燃
料噴射用インジェクタ17および吸入空気量を制御するス
ロットル弁18が設置されている。

以下、左右バンク3,3が対称であることから、右側バ
ンク３側について説明する。

先ず、上記スワールコントロールバルブボデー14は、
エンジン本体１のシリンダヘッド４に連結するフランジ
14aを有し、吸気マニホールド15のフランジ15aと共にス
ペーサ19およびガスケット19a,19bを介して連結するよ
うになっている。

また、上記スワールコントロールバルブボデー14内に
は、バタフライ式のスワールコントロールバルブ13を固
着したスワールコントロールバルブ用シャフト20が設置
されており、上記スワールコントロールバルブ用シャフ
ト20は、第４図に示すようにダイヤフラム式のアクチュ
エータ21により作動ロッド21bおよびリンク22を介して
回動できるようになっている。

上記アクチュエータ21のダイヤフラム室21aには、吸
気マニホールド15内の吸気管負圧が負圧通路23を介して
導入され、運転状態に応じて変化する吸気管負圧によっ
て作動ロッド21bを上下動させ、スワールコントロール
バルブ13の開度を制御するものであり、第４図ないし第
６図に示すように上記スワールコントロールバルブ13の
作動角範囲における全開位置および全閉位置は、それぞ
れストッパ24a,24bによって規制される。

さらに、上記スワールコントロールバルブ用シャフト
20は、第５図に示すように右側バンク３側に配設されて
いる２つの気筒に対応しており、スワールコントロール
バルブボデー14内のスワールコントロールバルブ13,13
が一体的に連動するようになっている。

一方、上記スワールコントロールバルブボデー14に設
置されたスワールコントロールバルブ13は、第２図およ
び第７図に示すように、全閉状態で傾角が５度〜30度の
範囲に設定されており、しかも上記スワールコントロー
ルバルブ13の上端縁部により混合気の流れをそぎ取る方
向で混合気通路の上壁面に沿って、ひねり角（30度〜45
度）を有する側溝30が形成されている。

また、第１図および第３図に示すように、上記スワー
ルコントロールバルブボデー14の上流側に連結した吸気
マニホールド15および下流側に連結したシリンダヘッド
４の一方の吸気ポート9aには、上記スワールコントロー
ルバルブボデー14に形成した側溝30に連通して混合気の
流れを妨げない形状の側溝31,32が形成されている。

すなわち、上記吸気マニホールド15の混合気通路上壁
面に沿って形成された側溝31は、スワールコントロール
バルブ13の上流側吸気マニホールド15内に適正な長さに
延長され、かつ吸気ポート9aに形成された側溝32は、吸
気弁6aにおける吸気弁孔６′ａの直上流まで延長されて
いる。

また、上記吸気ポート9aの側溝32は、第３図および第
８図に示すようにやや螺旋状態に形成され、吸気弁孔
６′ａの直上流部は燃焼室５の接線方向に向いており、
上記側溝32を流れる混合気にスワールが生成されるよう
になっている。

なお、図において、符号35はシリンダヘッド４内に冷
却水が流通するウォータジャケット、36は吸気マニホー
ルド15内の吸気予熱を行なう冷却水通路をそれぞれ示し
ている。

また、本発明による実施例は、吸気管16にインジェク
タ17を設置したシングルポイントインジェクションタイ
プであるが、吸気マニホールド15より各気筒に対応する
側溝31,31の直上流にインジェクタを設置してなるマル
チポイントインジェクションタイプにすることができる
ものであり、説明を省略する。

次いで、このように構成された内燃機関の吸気制御装
置の作用を説明する。

先ず、アイドリング状態を含む低負荷運転時は、吸気
マニホールド15の吸気管負圧によりアクチュエータ21の
ダイヤフラム室21a内に負圧が導入され、作動ロッド21b
を持ち上げるので、スワールコントロールバルブ13はス
ワールコントロールバルブボデー14内で閉塞状態とな
る。このとき混合気は、吸気マニホールド15の側溝31に
誘導されてスワールコントロールバルブボデー14の側溝
30を通過すると共に、吸気ポート9aの側溝32に沿って流
れ、吸気弁6aが開くことにより燃焼室５内に導入され
る。

上記吸気マニホールド15の側溝31の混合気の流れは、
スワールコントロールバルブ13によってそぎ取られるの
で、吸気ポート9aの螺旋状側溝32を通る混合気は層状に
流れ、しかもスワール比が上がって圧縮行程終期に、そ
のスワールから変換された乱れが燃焼室５内に形成され
るので、燃焼が良好に行なわれる。

一方、エンジン負荷が増大して中，高負荷運転になる
と、スワールコントロールバルブ13を作動させる吸気管
負圧が小さくなり、アクチュエータ21の作動ロッド21b
が下降してスワールコントロールバルブ13を開き、混合
気は吸気ポート9a,9bより燃焼室５内に導入される。こ
のとき、吸気ポート9aより流入した混合気には側溝32に
よる壁面流が生じて、燃焼室５内に乱れが発生し、燃焼
が促進される。

第９図および第10図は本発明による他の実施例であ
り、シリンダヘッド４側の一方の吸気ポート9aに形成し
た側溝32にのみに側溝32を囲むように隔壁33を設け、低
負荷時および中，高負荷時に吸気ポート9aの側溝32を流
れる混合気の偏流効果によりスワール比を一層高めるよ
うにしている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、２吸気弁式エ
ンジンにおいて、吸気マニホールドより混合気が流通す
る吸気ポート入口部にスワールコントロールバルブを設
置すると共に、上記スワールコントロールバルブの上流
側吸気マニホールドから一方の吸気ポートの吸気弁孔直
上流にかけて混合気を案内する螺旋状の側溝を形成した
ので、低負荷時は偏流によるスワールの生成と混合気流
速とが増大し、混合気のミキシングと燃焼の向上が図ら
れ、エンジンの実用域における燃焼改善が達成される。

さらに、中，高負荷時においては、混合気の乱れ効果
により有効な燃焼が行なわれ、出力，燃費の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による２吸気弁式水平対向型４気筒エン
ジンの吸気系を示す概略構成図、第２図はシリンダヘッ
ドの吸気ポート入口部を示す正面図、第３図は第１図の
III−III断面図、第４図はアクチュエータを示す一部破
断した正面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ断面図、第６図
は第５図のVI−VI断面図、第７図は第２図のVII−VII断
面図、第８図は本発明による吸気ポートの各位置におけ
る断面形状を示す説明図、第９図は吸気ポートの他の実
施例を示す説明図、第10図は第９図のＺ矢視図である。 １……エンジン本体、４……シリンダヘッド、５……燃
焼室、6a,6b……吸気弁、６′a,6′ｂ……吸気弁孔、9
a,9b……吸気ポート、13……スワールコントロールバル
ブ、14……スワールコントロールバルブボデー、20……
スワールコントロールバルブ用シャフト、21……アクチ
ュエータ、30……側溝、31,32……側溝。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の燃焼室に混合気を導入する混合
   気通路内にバタフライ式スワールコントロールバルブを
   設置してなる２吸気弁式内燃機関の吸気制御装置におい
   て、 上記スワールコントロールバルブの上流側吸気マニホー
   ルドから吸気ポートの一方側の吸気弁孔直上流にかけ
   て、上流スワールコントロールバルブをバイパスして混
   合気を案内する螺旋状の側溝を形成し、 上記スワールコントロールバルブを、全閉状態で上記側
   溝側における上記スワールコントロールバルブの上端縁
   が、上記側溝側と反対側の上端縁より上流側に位置する
   ように、所定の傾き角をもって配設し、 上記スワールコントロールバルブの開度を、エンジン負
   荷によって変化する吸気管負圧により作動するアクチュ
   エータを介して制御するよう構成したことを特徴とする
   内燃機関の吸気制御装置。
2. 【請求項２】上記スワールコントロールバルブの上流側
   吸気マニホールドから吸気ポートの一方側吸気弁孔直上
   流にかけて、上記スワールコントロールバルブをバイパ
   スして混合気を案内する側溝を形成した２吸気弁式内燃
   機関において、 上記吸気ポート側にのみ、側溝と吸気ポートとの間に隔
   壁を形成したことを特徴とする請求項（１）記載の内燃
   機関の吸気制御装置。