JPH0574691B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は火花点火機関において運転状態に応じ
て吸気スワールを制御するようにした装置に関す
る。

（従来の技術） 火花点火機関の燃焼を改善する目的から、吸入
混合気にスワールを発生させることは、従来から
公知であるが、運転状態に応じてスワールの発生
を制御するようにしたものとして、特開昭57−
102516号として開示されたものである。

これを第８図、第９図に基づいて説明すると、
１はシリンダヘツド、２は吸気マニホールド、３
は吸気マニホールドで、各気筒に対しては吸気弁
４ａ，４ｂと、排気弁５ａ，５ｂがそれぞれ２個
ずつ備えられている。各吸気弁４ａ，４ｂに対し
ては独立した吸気ポート６ａ，６ｂが形成され、
さらに吸気ポート６ａ，６ｂと吸気マニホールド
２を分岐吸気管７ａ，７ｂが連結している。

分岐吸気管７ａ，７ｂの途中には吸入空気量を
制御するため、図示しないアクセルペダルに連動
するスライド式の絞弁８が設けられる。

絞弁８は分岐吸気管７ａ，７ｂと直交して延び
る弁ケース９の内部に弁板１０が摺動自由に収装
され、この弁板１０に気筒に対応して長円形の弁
口１１が形成され、この弁板１０がアクセルペダ
ルに連動してスライドするようになつている。

機関のアイドリング時など負荷の小さいとき
は、絞弁８の弁口１１が一方の分岐吸気管７ａの
一部のみと連通し、したがつて吸気マニホールド
２からの空気は、一方の分岐吸気管７ａを通り、
吸気弁４ａからシリンダ内に高速で流入し、強い
吸気スワールを生じる。

このとき、燃料は分岐吸気管７ａ，７ｂの隔壁
１２の部分に設けた燃料噴射弁１３から切欠を通
して、両吸気管７ａと７ｂに噴射されるが、大部
分は一方の吸気管７ａから吸入空気流に乗つて吸
気弁４ａを経てシリンダ内に流入し、残りは他方
の吸気弁４ｂから流入する。

機関の負荷が増大するにしたがい絞弁８の弁板
１０のスライド量が増し、弁口１１と分岐吸気管
７ａの連通度が大きくなつて吸入空気量が増加す
るが、部分負荷域では一方の分岐吸気管７ａのみ
から空気が流入するため、依然として吸気スワー
ルは維持される。

機関の高負荷状態では、弁板１０が最大限まで
スライドして弁口１１が両分岐吸気管７ａ，７ｂ
と連通し、両方から空気が流入する。このため、
シリンダ内では両吸気ポートから流入する空気が
衝突するようになり、スワールを弱めて燃焼騒音
の原因となる過剰燃焼を抑制すると共に吸気充填
効率が向上して機関が高出力を発揮するようにな
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこの装置では、スライド式の絞弁
８が、吸気空気量を制御するスロツトルバルブ
と、シリンダ内のスワールを制御するスワールコ
ントロールバルブとを兼用するようになつている
ため、絞弁８の開度により吸気スワールが一義的
に決定されてしまい、機関の運転状態に応じて要
求されるスワールの特性にマツチングさせること
が難しく、また機関の低負荷時など弁板１０の前
後の負圧差が大きいときは、弁板１０が押し付け
られてスライドがスムーズに行なわれず、アクセ
ルペダルの作動に対して敏速な応答が得られない
ことから、低負荷からの加速時など加速応答性が
悪化し、さらに弁板１０のシール性などの点から
空気の漏れが大きく、アイドリング回転を安定さ
せることが困難になるという問題があつた。

また、例えばサイアミーズドポートを有する機
関のように、一部の気筒の吸気ポートが気筒列方
向の一方に偏位し、他の気筒の吸気ポートが他方
に偏位している機関においては、吸気弁と排気弁
との位置関係に関し２種類のものが混在している
ため、絞弁を同一方向に一律に移動させるもので
は最適なスワールを得ることはできない。

本発明はこのような問題点を解消することを目
的としている。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、複数の気筒を列状に配置し、
複数のうちの一部の気筒に関しては吸気ポートを
各気筒の中心よりも気筒列方向の一方側に偏位さ
せるとともに、残りの気筒に関しては吸気ポート
を各気筒の中心よりも気筒列方向の他方側に偏位
させた火花点火機関にあつて、吸気通路にアクセ
ルペダルに連動して吸入空気量を制御する吸気絞
弁を介装し、この吸気絞弁の下流から各気筒の前
記吸気ポートに連通する分岐吸気管を形成し、前
記一部の気筒に流入する空気流を制御する第１の
スワール制御弁と、前記残りの気筒に流入する空
気流を制御する第２のスワール制御弁とをそれぞ
れ前記分岐吸気管を横断して摺動自在に設け、か
つこれらのスワール制御弁を機関の運転状態に応
じて互いに反対方向に摺動させる駆動装置を設け
るものとした。

（作用） したがつて本発明では、機関の吸入空気量は吸
気絞弁によつて正確に制御され、スライド式の第
１、第２のスワール制御弁は吸気絞弁とは独立し
て運転状態に応じて位置を移動し、機関に要求さ
れる吸気スワールを運転状態に応じて的確に生起
することができる。また、第１のスワール制御弁
と第２のスワール制御弁とは互いに反対方向に移
動するので、一部の気筒の吸気ポートが気筒列方
向の一方に偏位し、他の気筒の吸気ポートが他方
に偏位している機関にあつても、各気筒のスワー
ルを最適に生起することができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面にもとづいて説明す
る。

第１図〜第３図に示すように、各シリンダには
吸気弁４と排気弁５が、互いにオフセツトされた
状態で配置され、吸気ポート６から流入する混合
気にシリンダ内でスワールを発生させるようにな
つている。燃焼室には吸排気弁４，５と干渉しな
い位置で、かつ相互に比較的離れた対称的な位置
に２つの点火栓が設置される。

この機関は図示したように第１気筒と第２気筒
の排気ポート３０ａと３０ｂをシリンダヘツド内
で合流または近接させてサイアミーズドポートを
形成し、同じく第３気筒と第４気筒の排気ポート
３０ｃと３０ｄをサイアミーズドポートとしてあ
る。このため、排気弁５に対する吸気弁４及び吸
気ポート６のオフセツト方向が第１、第３気筒と
第２、第４気筒とで異なつており、すなわち第
１、第３気筒の吸気ポート６は第１図で気筒列方
向の左方に偏位しているのに対して、第２、第４
気筒の吸気ポート６は気筒列方向の右方に偏位し
た態様でそれぞれ設けられている。

吸気マニホールド２の上流には図示しないアク
セルペダルに連動して開閉する吸気絞弁１４が介
装され、機関の吸入空気量を制御する。

吸気ポート６にはポート軸線に沿つてポート内
を縦に２分割するように吸気ガイド１８が形成さ
れるが、この上流において吸気ポート６には単独
の分岐吸気管７が接続し、この接続部に位置して
スライド式のスワール制御弁２０が設けられる。

ただし、上述したようにこの機関では第１、第
３気筒と第２、第４気筒とで吸気ポート６のオフ
セツト方向が異なり、それぞれ第１図に矢印で示
したように各気筒グループ間でスワールの旋回方
向が互いに反対向きとなるので、スワール制御弁
を構成するスライド式の弁板の位置を単純に一方
向に制御するだけでは各気筒について同時にスワ
ールの強さを制御することができない。

そこで本発明では、スワール制御弁２０とし
て、摺動自由な２枚の弁板１６ａ，１６ｂを積層
した状態で弁ケース１５に摺動自由に収装するよ
うにしている。すなわち第２図に示したように、
第１、第３気筒に対応する第１の弁板１６ａは負
荷の増大に伴い右方へ、第２、第４気筒に対応す
るための第２の弁板１６ｂは同じく左方へとスラ
イドさせるようにしている。なお、各弁板１６
ａ，１６ｂには対応気筒のスワール制御用の弁口
１７と、スワール制御を行わない気筒の吸気ポー
トを常時全開にしておくための連通口３１がそれ
ぞれ形成してある。

したがつて、第１の弁板１６ａの弁口１７によ
り、第１、第３気筒の吸気ポート６の開度を制御
しているときは、第２、第４気筒は連通口３１に
より全開に保たれる（ただしこの場合中央の連通
口３１は弁口１７を兼用している）。そして、第
２、第４気筒は、第２の弁板１６ｂの弁口１７に
より吸気ポート６の開度が制御され、このとき第
１、第３気筒は連通口３１により全開に保たれて
いる。

各弁板１６ａ，１６ｂは、それぞれ端部に連結
したロツド２１ａ，２１ｂを介して駆動装置２２
に連動し、機関の負荷に応じて上述したようにそ
のスライド位置が制御される。

駆動装置２２は、第３図に示したようにハウジ
ング２３内部をダイヤフラム２４により大気室２
５と負圧室２６に画成し、負圧室２６には負圧導
入口２７を介して機関の吸入負圧が導入され、リ
ターンスプリング２８に抗してダイヤフラム２４
を移動させる。

ダイヤフラム２４には上記ロツド２１ａが連結
してあり、ダイヤフラム２４の移動に伴い弁板１
６ａをスライドさせるようになつている。

機関の吸入負圧の強いアイドリング時など、リ
ターンスプリング２８に抗してダイヤフラム２４
が最大限に右方に移動するため、これに連動する
弁板１６ａの弁口１７は第２図に示したように吸
気ポート６の一部とのみ連通し、機関の負荷の増
加に応じて吸入負圧が低下すると、リターンスプ
リング２８の張力によりダイヤフラム２４が押し
戻されて弁板１６ａは次第に左方に移動して弁口
１７と吸気ポート６の連通度合を増大させ、高負
荷時には吸気ポート６を全開にする。

なお、上述したように第２の弁板１６ｂについ
て上記と同様の駆動装置２２を介して、第１の弁
板１６ａとは互いに反対方向に作動するように制
御される。駆動装置としてはこのように負圧で作
動するものに限らず、機関の運転状態を検出して
マイクロコンピユータにより最適なスワールが得
られるように制御するものとしてもよい。

第４図は吸入負圧とスワール制御弁のストロー
クの関係を示したものであり、開き側に移動する
ときと閉じ側に移動するときとでは、作動のハン
チングを防ぐために、図示したようにヒステリシ
スをもたせてある。

スワール制御弁２０の弁口１７は、機関の負荷
の小さい領域では吸気ポート６に対してスワール
の発生しやすい位置、つまりシリンダの接線に近
い外周側から空気を流入させるように、機関吸気
ポート６と連通し、以後、負荷の増加に伴つて開
口面積を拡大するようになつている。

なお、燃料噴射弁１３は吸気ポート６の吸気ガ
イドで仕切つた一方（スワール側）にのみ燃料を
噴射するようになつているが、噴射燃料は部分負
荷域では吸気ポート６を流れる高速の空気流と混
合し、さらにシリンダ内でも混合が促進される。

以上のように構成され、次に作用について説明
すると、機関の低速低負荷域などもともと燃焼条
件が悪く、しかも吸入空気量が少ないために吸気
流速が低く、燃焼改善に必要な強い吸気スワール
が期待できないのであるが、このような運転状態
では、駆動装置２２に強い吸入負圧が導かれてダ
イヤフラム２４が移動し、スワール制御弁２０の
第１の弁板１６ａを右方に、第２の弁板１６ｂを
左方にそれぞれスライドさせるため、吸気絞弁１
４で流量を制御された吸入空気は、吸気ポート６
の直前で吸気流が絞られ、流速を高めつつシリン
ダに対して外周の接線方向から流れ込み、強い吸
気スワールを生起する。

このため、機関のアイドリング時を含む低速低
負荷域などでも、点火栓１９の点火作用に伴い安
定した着火と燃焼を実現して燃費の改善をはかる
ことができ、また吸入空気量は吸気絞弁１４で正
確に制御されることから、アイドリング回転の安
定性も確保される。

なお、吸気ガイド１８はシリンダの外周方向に
向けて吸気流を整流するのに効果的で、効率良く
スワールを発生させる機能を有する。

機関の負荷が増加すると吸入負圧が弱まり、駆
動装置２２により、スワール制御弁２０の２枚の
弁板１６ａ，１６ｂが吸気ポート６との連通度合
を拡大する。これに伴い吸気ポート６からシリン
ダ中央部分に流入する成分が増えるためスワール
が弱まり、さらに吸気ガイド１８の両側から吸気
が流入するようになると、シリンダの中央部分に
直接的に流入する成分が増加すると共に、シリン
ダ円周方向に向かう成分が減少し、高負荷域では
吸気スワールがほとんど消失する。

第５図は機関が要求する吸気スワールの特性を
示し、縦軸は機関の軸トルク、横軸は機関の回転
数を表すが、「強スワール域」は燃焼を安定させ
るために比較的強いスワールを必要とする領域、
「弱スワール域」は比較的弱いスワールで十分な
領域、「無スワール域」はスワールがあるとむし
ろ燃焼が過剰になり、燃焼騒音が増大する領域を
それぞれ示す。

第６図は従来のスワール制御装置によつて発生
する吸気スワール特性を示すものであるが、この
場合は、絞弁開度で一義的に吸気スワールを制御
するため、燃焼の最も安定している低速高負荷域
に比較的強いスワールゾーンが移行するので、燃
焼騒音の増大する原因となつている。また絞弁の
開度が約半分まで、かなり強いスワールが発生す
るので、全体的にスワールが過剰となる傾向があ
る。

これに対して第７図は、本発明によるスワール
特性であるが、「強スワール域」と「弱スワール
域」と境界は駆動装置２２の設定をリターンスプ
リング２８のばね力などを変更することにより、
自由に上下させることができ、したがつて要求に
応じて、第５図の特性に近似させることが可能で
ある。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、吸気絞弁の下流
に位置して、分岐吸気管にスライド式のスワール
制御弁を設け、機関の運転状態に応じて弁板をス
ライドさせて吸気を絞り、シリンダ外周の接線方
向からの吸気流を制御するようにしたので、機関
の要求に応じて低負荷域から高負荷域まで、吸気
スワールを適切にコントロールすることができ、
低負荷域での燃費や出力の改善と高負荷域での燃
焼騒音の低減をはかることができる。特に本発明
では、互いに反対方向に移動する第１のスワール
制御弁と第２のスワール制御弁とは設けるものと
したので、一部の気筒の吸気ポートが気筒列方向
の一方に偏位し、他の気筒の吸気ポートが他方に
偏位している機関にあつても、各気筒のスワール
を最適に生起することができるという特徴があ
る。

またスワール制御弁の上流には吸気を絞る絞弁
があり、スワール制御弁の弁板の両面には強い差
圧が発生しないので、弁板の摺動がスムーズに行
なわれ、機関の負荷変動に対して応答よくスワー
ルが制御され、さらに機関吸入空気量の制御は上
記吸気絞弁で行うので、アイドリング時などでも
吸気量が変動することがなく、機関の安定生が向
上するという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２
図は同じくスワール制御弁の正面図、第３図は同
じく駆動装置の部分断面図、第４図はスワール制
御弁の作動特性線図、第５図は機関の要求スワー
ル特性を示す特性線図、第６図は従来装置による
スワール特性を示す特性線図、第７図は本発明に
よるスワール特性を示す特性線図である。第８図
は従来装置の平面図、第９図はスライド式絞弁の
部分正面図である。 １……シリンダヘツド、２……吸気マニホール
ド、３……排気マニホールド、４……吸気弁、５
……排気弁、６……吸気ポート、７……分岐吸気
管、１３……燃料噴射弁、１４……吸気絞弁、１
５……弁ケース、１６……弁板、１７……弁口、
１８……吸気ガイド、１９……点火栓、２０……
スワール制御弁、２２……駆動装置、２４……ダ
イヤフラム。 、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の気筒を列状に配置し、複数のうちの一
   部の気筒に関しては吸気ポートを各気筒の中心よ
   りも気筒列方向の一方側に偏位させるとともに、
   残りの気筒に関しては吸気ポートを各気筒の中心
   よりも気筒列方向の他方側に偏位させた火花点火
   機関にあつて、吸気通路にアクセルペダルに連動
   して吸入空気量を制御する吸気絞弁を介装し、こ
   の吸気絞弁の下流から各気筒の前記吸気ポートに
   連通する分岐吸気管を形成し、前記一部の気筒に
   流入する空気流を制御する第１のスワール制御弁
   と、前記残りの気筒に流入する空気流を制御する
   第２のスワール制御弁とをそれぞれ前記分岐吸気
   管を横断して摺動自在に設け、かつこれらのスワ
   ール制御弁を機関の運転状態に応じて互いに反対
   方向に摺動させる駆動装置を設けたことを特徴と
   する火花点火機関の吸気制御装置。