(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体の吸気ポートの入口の近傍にスロットル弁装置が配置され、このスロットル弁装置はスロットルボアの内部にスロットル弁が設けられ、このスロットル弁の直下流に隔壁により断面積の大きいメイン通路と、断面積が小さくてエンジン本体のシリンダ内にガス流動を発生させて吸気ポートの壁面に沿って燃料を噴射するインジェクタを配置する補助通路が分離して形成され、スロットル弁がスロットルボアと隔壁とに接離して、低中負荷ではメイン通路を遮断して補助通路のみを徐々に開度変化して開き、高負荷ではメイン通路も開くように装着されることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項２】
スロットル弁は、弁体の一方の半体が低中負荷ではスロットルボアの球形部に接した状態を保ち、高負荷ではその球形部から外れてメイン通路を開くと共に、他方の半体は先端部が厚さを変化した異形に形成され、低中負荷では、該先端部が隔壁に接してメイン通路を閉じた状態に保ちつつ、補助通路の開度を徐々に増大させ、高負荷では前記先端部は隔壁から外れてメイン通路を開くように形成されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用エンジンの吸気通路中にスロットル弁、スワール流やタンブル流のガス流動制御弁を備えて吸気制御する吸気制御装置に関し、詳しくは、ガス流動制御弁の機能を備えたスロットル弁装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの燃費や燃焼の改善対策として、エンジン運転の低中負荷領域ではシリンダ内にスワール流やタンブル流を発生し、これにより燃料と空気を良好に混合して燃焼を促進する。また高負荷領域では一度に多量の空気を吸入してエンジン出力を向上するように吸気制御することが知られている。
【０００３】
従来、この種の吸気制御装置に関しては、例えば特公平２−５１０５１号公報の先行技術がある。この先行技術において、エンジンの吸気通路のスロットル弁の下流に大径の高負荷用吸気通路と小径の低負荷用吸気通路を二叉に分岐して連設し、高負荷用吸気通路に吸気制御弁として補助弁を設ける。また補助弁にはそれを開閉制御するため、スロットル弁の下流の吸気負圧により作動するダイヤフラム装置、及びポジションセンサ、差動増幅器、ドライバにより三方ソレノイド弁を駆動する電気的作動手段を付設する。そして吸気負圧に応じて補助弁を、全閉、所定の開度、略全開の３段階に開閉することが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記先行技術のものにあっては、スロットル弁とは別に補助弁を追加設置する構成であるから、この補助弁とそれ以外に補助弁を吸気負圧に応じて開閉するダイヤフラム装置、電気的作動手段が必要になる。このため部品点数が大幅に増大して、構造が複雑化し、コストや重量が増加する。またアクセル操作によるスロットル弁の開度変化を吸気負圧により検出して補助弁を開閉する構成であるから、補助弁の開閉に所定の遅れを生じる等の問題がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑み、ガス流動制御弁の機能を兼ね備えたスロットル弁装置を構成して、ガス流動制御弁を不要にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の請求項１に係るエンジンの吸気制御装置は、エンジン本体の吸気ポートの入口の近傍にスロットル弁装置が配置され、このスロットル弁装置はスロットルボアの内部にスロットル弁が設けられ、このスロットル弁の直下流に隔壁により断面積の大きいメイン通路と、断面積が小さくてエンジン本体のシリンダ内にガス流動を発生させて吸気ポートの壁面に沿って燃料を噴射するインジェクタを配置する補助通路が分離して形成され、スロットル弁がスロットルボアと隔壁とに接離して、低中負荷ではメイン通路を遮断して補助通路のみを徐々に開度変化して開き、高負荷ではメイン通路も開くように装着されることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係るエンジンの吸気制御装置は、スロットル弁が、弁体の一方の半体が低中負荷ではスロットルボアの球形部に接した状態を保ち、高負荷ではその球形部から外れてメイン通路を開くと共に、他方の半体は先端部が厚さを変化した異形に形成され、低中負荷では該先端部が隔壁に接してメイン通路を閉じた状態に保ちつつ、補助通路の開度を徐々に増大させ、高負荷では先端部は隔壁から外れてメイン通路を開くように形成されることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
従って、本発明の請求項１にあっては、スロットル弁装置が吸気ポートの入口の近傍に配置されるため、そのスロットル弁が回動して補助通路のみを徐々に開度変化して開くと、その補助通路からの空気が吸気ポートの一方に片寄って流れ、この空気流によりシリンダ内に、例えばタンブル流を発生することが可能になる。また低中負荷では、スロットル弁とスロットルボア、隔壁との接離により補助通路のみを徐々に開度変化して開くように制御されるため、タンブル制御弁としての機能を兼ね備えたものになる。
【０００９】
そこで低中負荷では、スロットル弁により補助通路の開度が徐々に開度変化して空気量が制御され、この補助通路から吸気ポートの一方に片寄って流れる空気流によりシリンダ内にタンブル流を発生して、良好に燃焼する。高負荷では、スロットル弁によりメイン通路も開き、且つその開度が変化して空気量が制御される。そして補助通路とメイン通路により一度に多量の空気が吸入されて、エンジン出力が増大する。
【００１０】
請求項２にあっては、スロットル弁の回動により弁体の一方の半体がスロットルボアの球形部と接離し、同時に他方の半体がスロットルボア、隔壁と接離する。そして低中負荷では半体の先端部が隔壁に接してメイン通路を閉じた状態に保ちつつ、補助通路の開度を徐々に増大させ、高負荷では先端部は補助通路を全開保持してメイン通路の開度も適切に変化するように制御される。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１において、ガス流動としてタンブル流を発生する場合のエンジンの吸気制御装置の一例について説明する。エンジンは例えば水平対向式エンジンであって、エンジン本体１が水平なクランクケース２の左右にシリンダヘッド３を結合して構成され、クランクケース２の水平なシリンダ４の内部にピストン５が移動可能に挿入され、シリンダ４の頂部側のシリンダヘッド３に燃焼室６が設けられる。
【００１２】
シリンダヘッド３において燃焼室６には吸気ポート７が、斜め上方に略直線的に傾斜して連通され、この吸気ポート７の弁座８に吸気弁９がガイド１０で案内して、図示しない動弁機構により開閉するように取付けられる。またシリンダヘッド３の上部にスロットル弁装置２０を備えた吸気管１１が、吸気ポート７と連通するように結合される。
【００１３】
スロットル弁装置２０は、吸気ポート７の入口の直前に配置されて、吸気管１１の吸気通路１１ａと吸気ポート７に連通する球形部２１ａを有する筒状のスロットルボア２１を有し、このスロットルボア２１内にスロットル弁２５が設けられている。またスロットルボア２１内のスロットル弁２５の直下流から吸気ポート７入口にかけて隔壁２２が、中心より右側に寄った位置で、図２のように所定の範囲に設けられる。そしてスロットルボア２１内の隔壁２２より左側に断面積の大きいメイン通路２３が、隔壁２２より右側に断面積の小さい補助通路２４が分離して形成される。
【００１４】
上記スロットル弁装置２０の配置と構成により、補助通路２４のみを開くように制御すると、その補助通路２４からの空気が吸気ポート７の右側に片寄って流れる。そしてこの空気流Ａが吸気弁９のヘッド９ａにより案内されて燃焼室６の略中心からシリンダ４内の下部壁面の軸方向に流入して、シリンダ４内の軸方向に旋回するタンブル流Ｔを発生することが可能となる。
【００１５】
スロットル弁２５は、弁軸２６に円板状の弁体２７を結合してなり、弁体２７が図１の二点鎖線で示すように、略水平の状態で左側半体２７ａと右側半体２７ｂの先端をいずれもスロットルボア２１に接して全閉する。そしてアクセル操作によりスロットル弁２５の弁体２７が、全閉状態から時計方向に回動して開くものである。このため弁体２７の左側半体２７ａは所定の開度で上流側となり、右側半体２７ｂは所定の開度で下流側となる。
【００１６】
そこで所定の開度で上流側となる左側半体２７ａは、一定の厚さに形成されるが、左側半体２７ａが全閉から中負荷の所定の開度θｍまで揺動する範囲に、左側半体２７ａの揺動半径と略同一の球形部２１ａがスロットルボア２１に形成される。これにより全閉から中負荷の所定の開度θｍまでの領域では、左側半体２７ａがスロットルボア２１の球形部２１ａに接して閉じた状態に保ち、所定の開度θｍ以上の領域では、左側半体２７ａが球形部２１ａから外れてメイン通路２３を開き、且つその開度を増大変化するようになっている。
【００１７】
また所定の開度で下流側となる右側半体２７ｂは、先端部２７ｃが厚さを変化した異形に形成され、隔壁２２の上端に先端部２７ｃと接する傾斜面２２ａが形成される。そして上述のように全閉から中負荷の所定の開度θｍまでの領域では、右側半体２７ｂの先端部２７ｃが隔壁２２の傾斜面２２ａに接して閉じた状態に保ちつつ、補助通路２４の開度を徐々に増大して全開する。また所定の開度θｍ以上の領域では、先端部２７ｃが隔壁２２から外れてメイン通路２３を開き、且つその開度を増大変化するようになっている。
【００１８】
こうして全閉から中負荷の所定の開度θｍまでの領域では、スロットル弁装置２０のスロットル弁２５が補助通路２４のみを開度変化して、タンブル制御弁の機能を兼ね備えたものになる。また上記スロットル弁装置２０の構成により補助通路２４からのみ常に吸気されるため、吸気ポート７の入口の補助通路２４の側にインジェクタ１２が、燃料を吸気ポート７の主として右側に噴射するように指向して取付けられている。
【００１９】
次に、この実施例の作用を、図３と図４を参照して説明する。先ず、エンジン運転のアイドル時には、スロットル弁２５が図３（ａ）のように全閉位置より若干時計方向に回動する。このためスロットル弁装置２０では、スロットル弁２５の左側半体２７ａがボア２１の球形部２１ａに接して閉じ、右側半体２７ｂの先端部２７ｃも隔壁２２の傾斜面２２ａに接して閉じ、これら両半体２７ａ，２７ｂの閉塞によりメイン通路２３が遮断する。一方、右側半体２７ｂの先端部２７ｃにより補助通路２４が少し開いて、空気が所定の少量に制御される。そこで少量の空気が高い流速で、補助通路２４の右側から吸気ポート７の右側に片寄って流入するようになる。またアイドル時には少量の燃料が、インジェクタ１２により主として吸気ポート７の右側に噴射される。
【００２０】
そこで吸気行程で吸気弁９が開くと、補助通路２４による高い流速の空気と燃料の空気流Ａが吸気ポート７の右側に流入し、この空気流Ａが吸気弁９のヘッド９ａにより案内されて燃焼室６の略中心からシリンダ４内の下部壁面の軸方向に流入する。このため空気流Ａによりシリンダ４内では軸方向に旋回するタンブル流Ｔが、図１のように有効に発生する。従って、少ない空気と燃料は、タンブル流Ｔにより混合が促進して良好に燃焼し、これにより運転性、燃費等が向上する。
【００２１】
アクセル踏込みによりスロットル弁２５が時計方向に回動すると、左側と右側の両半体２７ａ，２７ｂが球形部２１ａと隔壁２２に接した状態で同時に回転して、メイン通路２３が遮断状態に保持される。そして右側半体２７ｂの先端部２７ｃにより補助通路２４のみの開度が、図４の破線のように徐々に増すように適切に制御され、これに伴い空気量が増大制御される。このときインジェクタ１２の燃料も徐々に多くなってエンジン出力が増し、低中負荷の領域となる。そして中負荷の所定の開度θｍでは、図３（ｂ）のように右側半体２７ｂの先端部２７ｃにより補助通路２４が全開し、この所定の開度θｍ以上で補助通路２４が全開保持される。この低中負荷の領域でも補助通路２４のみにより空気が高い流速で吸入されるため、アイドル時と同様にシリンダ４内にタンブル流Ｔが有効に発生して、良好に燃焼する。
【００２２】
スロットル弁２５が更に所定の開度θｍ以上に回動すると、左側半体２７ａがスロットルボア２１の球形部２１ａから外れてメイン通路２３が開き、左側半体２７ａの回動に応じて開度が増大する。更に、右側半体２７ｂの先端部２７ｃも隔壁２２から外れてメイン通路２３の開度が増し、これによりメイン通路２３の開度は適切に制御されて、図４の一点鎖線のように変化する。従って、スロットル弁装置２０の全体の開度は、同図の実線のようになる。そしてスロットル弁２５が図３（ｃ）のようにスロットルボア２１と平行になって、メイン通路２３も全開するのであり、こうして空気量が更に増大するように制御される。
【００２３】
この場合は、補助通路２４とメイン通路２３からもその開度に応じて一度に多量の空気が吸入されて、高負荷の領域となる。この領域ではインジェクタ１２による多量の燃料が、多量の空気により空気利用率の高い状態で良好に燃焼して、エンジン出力が増す。一方、中負荷や高負荷の領域でアクセル踏込みを解くと、スロットル弁２５の弁体２７が反時計方向に回動して上述のアイドル状態に戻る。
【００２４】
以上、本発明の実施例について説明したが、ガス流動制御弁としてスワール流を発生するスワール制御弁の場合にも同様に適応できる。スロットル弁とガス流動制御弁を備えるものであれば、いずれのエンジンにも適応できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の請求項１に係るエンジンの吸気制御装置では、エンジン本体の吸気ポートの入口の近傍にスロットル弁装置が配置され、このスロットル弁装置はスロットルボアの内部にスロットル弁が設けられ、このスロットル弁の直下流に隔壁により断面積の大きいメイン通路と、断面積が小さくてエンジン本体のシリンダ内にガス流動を発生する補助通路が分離して形成され、スロットル弁がスロットルボアと隔壁とに接離して、低中負荷ではメイン通路を遮断して補助通路のみを徐々に開度変化して開き、高負荷ではメイン通路も開くように装着される構成であるから、スロットル弁装置によりガス流動制御弁の機能を兼ね備えることができる。このためガス流動制御弁やその作動機構が不要になって、構造が大幅に簡素化し、コストや重量が低減する。
【００２６】
スロットル弁により直接ガス流動制御するので、応答性が良い。隔壁の近傍でスロットル弁によりガス流動制御するので、ガス流動の強化が図れる。吸気ポートの入口の近傍にスロットル弁を配置した構成であるから、吸気応答性が向上する。
【００２７】
請求項２に係るエンジンの吸気制御装置では、スロットル弁が、弁体の一方の半体が低中負荷ではスロットルボアの球形部に接した状態を保ち、高負荷ではその球形部から外れてメイン通路を開くとともに、他方の半体が低中負荷では半体の先端部が隔壁に接してメイン通路を閉じた状態に保ちつつ、補助通路の開度を徐々に増大させ、高負荷では先端部は隔壁から外れてメイン通路を開くように形成される構成であるから、スロットル弁の弁体で補助通路のみの開度を適切に変化できる。またスロットルボア、スロットル弁及び隔壁を有効に組合わせて構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの吸気制御装置の実施例を示す断面図である。
【図２】隔壁の部分の断面図である。
【図３】アイドル、中負荷、全開の作動状態を示す断面図である。
【図４】スロットル弁装置の開度状態を示す線図である。
【符号の説明】
１  エンジン本体
４  シリンダ
７  吸気ポート
２０  スロットル弁装置
２１  スロットルボア
２１ａ  球形部
２２  隔壁
２３  メイン通路
２４  補助通路
２５  スロットル弁
【図１】
0003617691.tif 000002
【図２】
0003617691.tif 000003
【図３】
0003617691.tif 000004
【図４】
0003617691.tif 000005