JPS5825514A - 複数吸気ポ−ト付燃焼室を有する内燃機関 - Google Patents

複数吸気ポ−ト付燃焼室を有する内燃機関

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JPS5825514A
JPS5825514A JP56124142A JP12414281A JPS5825514A JP S5825514 A JPS5825514 A JP S5825514A JP 56124142 A JP56124142 A JP 56124142A JP 12414281 A JP12414281 A JP 12414281A JP S5825514 A JPS5825514 A JP S5825514A
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JP
Japan
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negative pressure
intake
throttle valve
intake port
port
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JP56124142A
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Yoshihiro Sogitani
枌谷 義弘
Kazuo Kato
和雄 加藤
Kazuyuki Saito
和幸 斎藤
Yoshio Sasaki
佐々木 義男
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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】 本発明は複数個の吸気弁を具えた燃焼室を有する型の内
燃機関に関する。
従来、低燃費化技術の一つとして燃焼室の吸気ポートを
へりカルポートとして構成することによシ吸入新気に高
ススワールを与え燃焼させる方法があったが、特に高速
・高負荷域においてはそのヘリカル形状に起因する大き
な吸気抵抗が問題となり1充填効率が低下し出力、燃費
の悪化を招いていた。
そこでこの欠点を補うためにこのへりカルポート(第1
吸気ポート)に加え第2の吸気ポートを設けて高速、高
負荷時の充填効率を確保する方法も提案されているが、
そうすると今度は逆に、中低速、中負荷域あるいは減速
時における吸入新気の流速が小さくなシ、有効なスワー
ルを発生させることが難しくなシ、この域での出力、燃
費の悪化を招いていた・ 本発明は上述した問題を解消するためになされたもので
、高速、高負荷時における充填効率を確保しつつ中低速
、中低負荷域あるいは減速時には2次吸気ポートを遮断
することにょシアイドル時の燃焼安定性を向上せしめ、
減速時及びアイドル時のエミッション(%にHC)の改
善、燃費の向上を漬成せんとするものである。
本発明の目的はまた、2次吸気ポートの開閉制御により
使用可能な空燃比の範囲が変動する点に着目して、2次
吸気ポートの開閉信号を空燃比の制御信号として利用し
燃費あるいは運転性の上から最適空燃比を使用可能なら
しめることにもある。
以下、本発明の一実施例を図に従って説明する。
第1図、第2図において、1はエンジンのシリンダへ、
ド、2は燃焼室である。燃焼室2の点火栓4近傍に、高
スワール発生用のヘリカル[1次吸気ポート3が開口し
、その対向位置に排気ポート5が開口している。
また、燃焼室2内の1次吸気ポート3の近傍には、好ま
しくは1次吸気ポート3と同一方向のスワールを発生さ
せる2次吸気/、l(偏心/−))6が設けられる。各
々のポー)3.6.5には、夫々のカムにより独立的に
作動せしめられる1次吸気バルブ71,2次吸気ノヤル
ブ8、および排気ノ9ルブ(図示せず)が配設される・ 1次吸気ポート3は十分な高スワールが得られるように
へりカルポートとなっており、一方、2次吸気4−トロ
は吸気抵抗をできるだけ/J%さくできるように1次吸
気/−)よりも小径に形成され、且つ1次吸気ポート3
よ〕発生したスワールを適切に付勢す7るようシリンダ
壁に沿う偏?IItt−与える偏心/−)となっている
、2次吸気ポート6の上流には中高負荷域で開く流路制
御バルブ(副スロ、トパルブ)9が設けられる。この流
路制御ノ4ルブ9はエンジン負荷あるいは回転数に応じ
て作動する。
図示の実施例ではバルブ9は負圧作動式アクチーエータ
20によりエンジン負荷(II気負負荷に応じて開閉制
御せしめられる。その九めノ4ルプ9はリンク機構23
t−介してアクチェエータ20の作動口、ド25に連結
される。アクチェエータ20はダイヤフラム27によ〕
仕切られる負圧作動室31と大気圧に開放する室33と
を有し、口、P25はダイヤフラム27に連結されダイ
ヤプラムに連動する。負圧作動室31は管路37を介し
て吸気通路15の主スロツトルバルブ17の近傍に設け
られるパキ凰−ムセンシング/−)45に連結される。
尚、35はダイヤフラム27のリターンスプリングであ
る。吸気通路15からの吸気は分岐されて各1次吸気ポ
ート3及び2次吸気/−)6に送られる。パキ凰−ムセ
ンシング/ −ト45は主スロツトルバルブ17が全閉
位置からみて成る開度0、例えば吸気負圧が−350謳
珈となるときに相当する開度の直ぐ下流に設けられる。
即チ、パキ凰−ムセ′ンシングボー)45ハ911えば
一350mlHgの吸気負圧を検知するものである。
今、第1図に示す如く、主スロッ(ルバルプ17のアイ
ドル位置を(a)、定常走行位置t (b)、全開加速
位置t(e)とすれば、位置(b)はパキ凰−ムセンシ
ングポート45がオン(負圧感知)からオフ(大気圧)
あるいはオフからオンに切り替わる位置である。従って
図示の実施例で紘定常走行を位置(b)を境界として2
つに分け、位置(a)から(b)の範囲t−第1定常走
行位置、(b)から(c)の範囲を第2定常走行位置と
呼ぶととKする0通常の加速位置は第2定常走行位置、
即ち(b)と(c)の間に含まれる。
斯くシて主スロツトルパルプ17がパキ凰−ムセンシン
グポート45の上流側に位置するときはパキ、−ムセン
シングポート45には吸気負圧が作用し、アクチェエー
タ20を作動せしめ副スロ。
トルバルブ9を閉じる。またこれとは逆に主スロツトル
バルブ17がパキ為−ムセンシングホード45の下流側
に位置するときはパキ^−ムセンシング/’−) 45
には大気圧が作用することになるのでアクチェエータ2
0は不作動位置を占め、副スロ、トルバルブ9を開放せ
しめる。従って、副スロ、トルパルプの開閉制御は吸気
負圧(即ち、負荷)Kよってのみなされる。
吸気通路15には主スロツトルバルブ17のアイドル位
置(全閉位置)及び全開位置を検知するアイドルスイッ
チ41及び/4ワースイッチ42が夫々設けられる。ア
イドルスイッチ41及びパワースイッチ42は共に例え
ば主スロットルバルブ170全閉位置及び全開位置にお
いて主スロツトルバルブ17に接触する電気的なリオ、
トスイッチでよい、アクチ為エータ20は吸気負圧が作
用し九ときのみ副スロツトルバルブ9を閉じ、2次数−
/−)6からの吸気をカットする6上述した構成を有す
るエンジンでは、アイドル時、急減速時あるいは嬉1定
常走行時等のスロ。
トル全閉時ないしは所定開度0以下において、流路制御
バルブ9は前述の如く閉じている。従って、新混合気は
1次吸気ポート3のみから燃焼室2内に吸入されること
になるので、十分に大きな流速が得られ高スワールが発
生する。その結果特にアイドル時における層状燃焼が可
能となり、高出力。
低燃費が達成できる。即ち、このような状態では燃費向
上の九めに突然比をリーンにすることができる。この関
係をlia図に示す。第3図に示す如く副スロツトルバ
ルブ9が全開のときは吸気の十分な流速とスワールが得
られるので従来使用していた空燃比A/y′p範囲に対
し、リーン側の空燃比(例えばJv′F−19〜21位
まで)t−使用し得ることが判明した。そこで本発明は
この点に着目し副スロツトルバルブの閉鎖時にはり一ン
空燃比を使用することを提案するものである。(但し、
アイドル時には失火してしまうため従来通り、例えばル
↑、、14.5〜14.7位の理論空燃比にすることが
必要である。) そのため、本発明によれば第1図に示す如く負圧信号3
.、/4ワースイ、チ42からの信号S3゜アイドルス
イッチ41からの信号8$及び/又はエンジン回転数信
号8aがコンビ轟−タユニット50に入力されそれらの
信号に応じて燃料の増減をフ為エルインジェクタ60に
指令するようになっている。一般に、排気浄化装置とし
て3元触媒(図示せず)を使用する場合には02センサ
53により排気ガスの空燃比を検出しコンビ凰−タユニ
、ト50により設定突然比(例えば、理論突然比)とな
るべくフィードバック(クローズドルーグ)制御するこ
とが行われている。そこで本発明では必要なときのみフ
ィードパ、りを解除し空燃比をリーン(あるいはリッチ
)にするものである。
負圧管路37の負圧信号はバキュームスイッチ51によ
シ検出される。パキ為−ムスイッチ51はそれ自体公知
の、例えばダイヤフラム式の電気的なON −OFFス
イ、チでよく、負圧管路37′に所定の負圧(例えば−
35,Owsk )が作用したときのみオンになり、負
圧信号81をコンビ鳳−タユニ、)(CPU)50に入
力する。また%02センサ53からのフィードパ、り信
号Ssもコンピュータユニツ)50に送られる。尚、減
速時には一般に燃料を力、トするかあるいはり−ンにす
ることができるので、設定空燃比に保持する必要のある
アイドル時と区別するのが好ましい。しかしながら、減
速時とアイドル時は共に主スロツトルバルブ17は全閉
位置にあるのでアイドル信号Ssのみでは減速時と区別
できない、そのため、好ましくはタコメータ52等のエ
ンジン回転数信号S4を利用する(減蓮時の回転数はア
イドル時の回転数よりはるかに大きい)・吸気マニホル
ド3に設ケラれるフ為エルインジェクタ60はCPU5
0からの信号に応じて噴射燃料量を加減する。
本発明を用いて3元触媒使用時における使用空燃比ル1
の制御態様の一例を示せば次表の通りである。尚、この
表において信号センサは0NK9るセンサのみについて
記載し、従って記載されていないセンナはOFFである
以下余白 上表から理解される如く、アイドル時を除き副スロツト
ルプ9が全閉のときは1フイ一ドバツク回路をオープン
回路としてリーン混合気を用いているのが大きな特徴で
ある。また、全開加速時には従来同様り、チ混合気が用
いられる。
また、中高速、中高負荷時に社、1次吸気ポート3内の
流速も上が9十分な高スワールが得られるものの吸気抵
抗が大とな夛、1次吸気ポート3だけでの吸入空気量で
は不足するが、この場合にはパキ瓢−ムセンシングポー
ト45が大気に開放されるのでアクチェエータ20に作
用する負圧が解除され、2次吸気/−トロ@O流路制御
ノ4ルブ9が開き不足分の断湿合気が吸入される。この
場合、1次吸気/−)31mの流速が若干低下しスワー
ルが弱まるものの2次吸気/−トロ側のシリンダ壁に沿
う偏流によシそのスワールが付勢され、結果的には十分
なスワールが得られることにな広アイドル時におけるの
と同様の良好な層状燃焼が可能となる。従って中高速、
中高負荷時においても高出力、低燃費が達成できること
になる。なお、1次吸気ポート3は好ましくは2次吸気
ポート6より大きい断面を有するが、それは小径では十
分なスワールが発生しないこと、及び、−次吸気ポート
3のみから2次吸気デー)6が追加される継ぎの部分が
常用使用域にあう喪場合、ドライバビリティの悪化をで
きるだけ少なくするためである。
尚、副スロツトルバルブの開閉を漸進的に行うために好
ましくは負圧管路37の途中圧は絞り39等の遅延手段
が設けられる。
以上説明したことから明らかな如く、本発明によれば2
次吸気ポートにエンジン負荷に応じて閉鎖する流路制御
弁(副スロツトルバルブ)f:設けることにより、中高
速、中高負荷領域における十分なスワールと充填効率を
確保しつつ、アイドル時あるいは減速時の高スワールの
確保と燃焼性の向上を達成することができるのみならず
、副スロ、トルバルブ全閉時において必要に応じて空燃
比番リーンにすることによル燃費の向上を計ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す内燃機関の燃焼室まわ
シの要部を図解的に示す図、第2図は第1図の■−■線
断面図、第3図は本発明における使用空燃比範囲を従来
技術との比較において示す図・ 2・・・燃焼室、4・・・点火栓、3・・・1次吸気ポ
ート、6・・・2次吸気ポート、9・・・副スロツトル
バルブ、17・・・主スロ、トルパルプ、20・・・ア
クチェエータ、41・・・アイドルスイッチ、42・・
・ノやワースイ、チ、45・・・パキ為−ムセンシング
ポート、60・・・フェエルインノエクタ。 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士前r木  朗 弁理士西舘和之 弁理士吉田正行 弁理士山口昭之 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. へりカルポートの形態をした高スワール発生用1次吸気
    ポートと主スロツトルバルブを有する吸気通路内の吸気
    負圧に応動するアクチーエータにより作動せしめられる
    副スロツトルバルブを具えた2次吸気ポートとを設けた
    燃焼室を有するフュエルインジェクタ付き内燃機関にお
    いて、上記アクチュエータの作動負圧回路を吸気通路の
    主スロツトルバルブの設定開度位置に応じて負圧を感知
    するバキュームセンシングポートに連結して副スロ、ト
    ルバルブを機関負荷に応じて開閉制御し得るようにする
    と共に、上記負圧回路の負圧をバキュームスイッチによ
    シ感知してその信号に基き副スロツトルバルブの全閉時
    に必要に応じてフュエルインジェクタかVらの燃料噴射
    量を制御してリーン空燃比となし得るようにしたことを
    特徴とする複数吸気ポート付燃焼室を有する内燃機関。
JP56124142A 1981-08-10 1981-08-10 複数吸気ポ−ト付燃焼室を有する内燃機関 Granted JPS5825514A (ja)

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JPH0236772B2 JPH0236772B2 (ja) 1990-08-20

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