JPH0650154A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気流の乱れを防止でき、かつ通路抵抗を小
さくして縦スワールを確実に発生させることができ、さ
らに高速回転時等における吸気抵抗の増大の問題も回避
できるエンジンの吸気制御装置を提供する。 【構成】 吸気制御装置において、吸気通路１７のシリ
ンダブロック合面４ａ側に位置する底壁１７ｄ内に、低
吸入空気量時に該吸気通路１７の底壁側部分を絞り込む
ことにより吸入空気を吸気通路１７のヘッドカバー合面
４ｉ側に位置する天壁側に偏らせて流す吸気制御弁２１
を回動可能に配設する。また上記吸気通路１７の上記吸
気制御弁２１より下流側部分を天壁側部分Ｃと底壁側部
分Ｄとに区分けする仕切板２０を配設し、該仕切板２０
の上流端を、全閉位置に回動した上記吸気制御弁２１に
略当接するように位置させる。そして、上記吸気制御弁
２１に、これの閉時に上記吸気通路１７の中心線に直角
の断面で見て該吸気通路１７の天壁１７ｆ側内面と略連
続面をなす円弧部２１ｄを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気通路面積を吸気制
御弁によって制御するようにしたエンジンの吸気制御装
置に関し、詳細には吸入空気量が少ない状態での燃焼安
定性を向上して特に低中速・低負荷運転域での燃費率を
向上できるとともに、吸気通路抵抗を小さくして出力低
下を回避できるようにした吸気制御弁，吸気通路の構造
の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの燃費率の向上を図るには、吸
気量の少ない運転領域でも吸気の流速を高めることによ
り燃焼室内に例えば縦渦（タンブル）を発生させ、希薄
空燃比での燃焼を安定化させることが有効であることが
知られている。このようなタンブルを発生できる吸気制
御装置として、本出願人は、吸気通路の底壁内に吸気制
御弁を回動可能に配設し、低吸入空気量時に吸気通路の
底壁側部分を絞り込むことにより吸入空気を天壁側に偏
らせて流し、もって吸入空気を燃焼室中心側から縦方向
に流入させるようにした吸気制御装置を提案している
（例えば特願平３−１１１１８２号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記提案に係
る吸気制御装置では、低吸入空気量時には吸気制御弁を
閉じることにより吸気通路面積を絞り込む構造を採用し
ているから、上記吸気制御弁は原理的に吸気通路抵抗と
なる。そのため吸気制御弁の形状等の如何によっては、
吸気制御弁を備えていない場合に比較して吸気量が少な
くなり、エンジン出力が低下する懸念がある。

【０００４】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、低吸入空気量時にタンブルを発生させることがで
き、かつ吸気抵抗を極力低減して出力の低下を回避でき
るエンジンの吸気制御装置を提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸気通路の底
壁内に、低吸入空気量時に該吸気通路の底壁側部分を絞
り込むことにより吸入空気を吸気通路の天壁側に偏らせ
て流す吸気制御弁を回動可能に配設し、該吸気制御弁
に、これの閉時に上記吸気通路の中心線と直角の断面で
見て該吸気通路の天壁側内面と大略連続面をなす円弧部
を凹設したことを特徴とするエンジンの吸気制御装置で
ある。

【０００６】

【作用】本発明に係るエンジンの吸気制御装置によれ
ば、吸入空気量が少ない時は、吸気制御弁が吸気通路の
底壁側部分を絞り込むので、吸入された空気は、通路面
積の狭い天壁側部分に偏って流れるとともに速度が上昇
する。これにより気筒内に流入する吸気流は、気筒軸方
向に流れる縦向きの方向性が与えられ、その結果タンブ
ルが発生して希薄燃焼が安定して行われる。

【０００７】また、本発明では、吸気制御弁に吸気通路
の天壁内面とで大略連続面をなす円弧部を形成したの
で、吸気通路断面形状が従来の半円状から円状となり、
それだけ吸気抵抗が小さくなって吸入空気量が多くなっ
て流速が上がり、出力の減少が回避されるとともに、こ
の点からもタンブルを確実に発生させることができ燃費
率の改善が図れる。即ち、上記提案に係る装置では、閉
時における通路断面形状は、該吸気制御弁の上縁が直線
であることから吸気通路の天壁内面とで略半円状とな
り、このため通路の両隅に空気溜まりが生じ易くなって
通路抵抗が大きくなっていたが、本発明ではこの点が解
消される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図５は本発明の一実施例によるエ
ンジンの吸気制御装置を説明するための図である。図に
おいて、１は水冷式４サイクル４バルブエンジンであ
り、これはクランクケース上にシリンダブロック３，シ
リンダヘッド４を積層してヘッドボルトで締結し、該シ
リンダヘッド４のヘッドカバー側合面４ｉにヘッドカバ
ー５を装着した構造のものである。上記シリンダブロッ
ク３に形成されたシリンダボア３ａ内にはピストン７が
摺動自在に挿入配置されている。

【０００９】上記シリンダヘッド４のシリンダブロック
側合面４ａには燃焼室を構成する燃焼凹部４ｂが凹設さ
れている。この燃焼凹部４ｂには吸気弁開口４ｃ，排気
弁開口４ｄがそれぞれ２つづつ開口している。この各排
気弁開口４ｄには排気弁１０のバルブヘッド１０ａが、
吸気弁開口４ｃには吸気弁１１のバルブヘッド１１ａが
それぞれ各開口を開閉可能に配置されている。この排
気，吸気弁１０，１１のバルブステム１０ｂ，１１ｂは
カム軸方向に見て所定の挟み角をなすように気筒軸方向
に斜め上方に延びており、その上端には排気，吸気リフ
タ１２，１３がそれぞれ装着されている。また該各リフ
タ１２，１３上には、これを押圧駆動する排気，吸気カ
ム軸１４，１５が気筒軸と直角方向に向けて、かつ互い
に平行に配置されている。なお、１２ａ，１３ａは各弁
を閉方向に付勢するバルブスプリング、２９は点火プラ
グである。

【００１０】上記２つの排気弁開口４ｄは二股状の排気
通路１６でシリンダヘッド４の前壁４ｆ側に導出されて
おり、該排気通路１６の壁面開口１６ａには排気管（図
示せず）が接続されている。また上記各吸気弁開口４ｃ
はそれぞれ吸気通路１７によりシリンダヘッド４の後壁
４ｇ側に導出されている。この各吸気通路１７は気筒軸
方向に見ると互いに平行になっており、またカム軸方向
に見ると、上記吸気弁開口４ｃからシリンダ後壁４ｇ側
に円弧状に屈曲した後、略直線状に延びている。

【００１１】上記各吸気通路１７の各壁面開口１７ａに
は共通のキャブジョイント１８が接続されており、該ジ
ョイント１８内で１つの通路に合流している。上記キャ
ブジョイント１８には１つの気化器１９が接続されてい
る。この気化器１９はスロットル操作によって開閉する
バタフライ式スロットルバルブ１９ａと、エンジンの吸
気負圧で自動的に開閉するピストンバルブ１９ｂとを有
する自動可変ベンチュリ式のものである。

【００１２】また上記キャブジョイント１８内には、切
換弁２６が配設されている。この切換弁２６は、該ジョ
イント１８をカム軸方向と平行に貫通するように配設さ
れた弁軸２６ａと、該弁軸２６ａに固着され上記一方の
吸気通路１７を開閉する弁板２６ｂとから構成されてい
る。

【００１３】上記吸気通路１７の吸気弁開口近傍の屈曲
部１７ｂには、弁穴１７ｃがカム軸方向に貫通形成され
ている。この弁穴１７ｃは、その軸線が該吸気通路１７
の底壁１７ｄの表面付近に位置し、吸気通路１７内部分
は略半円状に形成されており、隣接する２つの気筒用吸
気通路を連通している。

【００１４】上記弁穴１７ｃ内には、各吸気通路１７の
通路断面積を変化させるための吸気制御弁２１が挿入配
置されている。この吸気制御弁２１は丸棒からなるもの
でその中央部には小径の摺動軸部２１ｃが形成されてい
る。この摺動軸部２１ｃには、熱膨張係数の大きい材料
からなる半円筒状のブッシュ３０が装着されており、こ
のブッシュ３０を介して上記吸気制御弁２１は回動自在
に支持されている。また上記摺動軸部２１ｃの外周面に
は自己潤滑性を持たせるためのカシマコート３１が被覆
形成されており、このカシマコート３１は硬質アルマイ
トに二流化モリブデンを添加したものである。

【００１５】また上記丸棒には、これの一部を吸気通路
２７の下部内面と連続面をなすよう切り欠くことにより
各吸気通路１７を開閉する弁部２１ａが形成されてお
り、この弁部２１ａが弁穴１７ｃ内に没入して吸気通路
１７内面と面一となる全開位置と、上記弁部２１ａが底
壁１７ｄ面から略垂直に起立して各吸気通路１７を略１
／２に絞り込む全閉位置との間で回動するようになって
いる。この場合、上記弁部２１ａの外周面が上流側に位
置するよう回動する。

【００１６】上記吸気制御弁２１の駆動軸部２１ｂには
制御プーリ２２ａが固着されており、この制御プーリ２
２ａは制御モータに固着された駆動プーリ２２ｂにケー
ブルで連結されている。また上記切換弁２６の外端部に
は切換プーリ２６ｃが固着されている。この切換プーリ
２６ｃは切換モータに固着された駆動プーリ２６ｄにケ
ーブルで連結されている。

【００１７】上記制御モータ，切換モータはＥＣＵ２３
によってその回転が制御される。このＥＣＵ２３は、ス
ロットル開度センサ２４によるスロットルバルブ１９ａ
の開度信号ａ、及び回転センサ２５によるエンジン回転
信号ｂが入力され、上記吸気制御弁２１を、低中速・低
負荷運転域のように吸入空気量が少ないほど上記全閉位
置に、高速・高負荷運転域のように吸入空気量が多いほ
ど上記全開位置に回動させる制御信号Ａを上記制御モー
タに出力し、また上記切換弁２６を吸入空気量が所定値
以下の運転域では閉とし、上記所定量を越える運転域で
は開とする制御信号Ｂを上記切換モータに出力する。

【００１８】上記切換弁２６の弁板２６ｂが設けられて
いない他方の吸気通路１７側の、吸気制御弁２１より下
流側に仕切板２０が配設されている。この仕切板２０は
板金製のもので、図５に示すように、舌片状の仕切部２
０ａの下流側端部にスリット２０ｃが形成された略Ｃ字
状の保持リング２０ｂを一体形成して構成されている。
この保持リング２０ｂは、上記吸気弁開口４ｃに嵌合装
着されたバルブシートとこれの上流側に形成された段部
１７ｅとで挟持されており、かつその弾性力により固定
されている。また上記仕切部２０ａは吸気通路１７の略
中心線に沿って延び、かつ該吸気通路１７と略同じ幅を
有しており、またその上流端部２０ｄは、全閉位置に位
置する上記吸気制御弁２１の弁部２１ａの上端に位置
し、これと略連続面をなすようになっている。これによ
り上記仕切部２０ａは吸気通路１７を天壁側部分Ｃと底
壁側部分Ｄとに区分けしている。なお２０ｅは吸気弁１
１のバルブステム１１ａとの干渉を回避する逃げ部であ
る。

【００１９】また、上記仕切部２０ａの上流端部２０ｄ
と吸気制御弁２１の弁部２１ａの上端との間には若干の
隙間ｔが設けられている。この隙間ｔから吸気の一部を
上記底壁側部分Ｄに流入させることによって、上記仕切
板２０の出口での乱流を防止するよう構成されている。

【００２０】そして、上記吸気制御弁２１の上記弁部２
１ａの背面部分には円弧部２１ｄが凹設されている。こ
の円弧部２１ｄは、図３に示すように、吸気制御弁２１
が全閉位置に回動したとき、上記吸気通路１７の天壁１
７ｆ側部分の内面とで大略楕円状をなす形状になってい
る。また上記仕切板２０の上流端部２０ｄは、上記円弧
部２１ｄと略連続面をなすように折り曲げられており、
この円弧部２１ｄ，及び仕切部２０ａと天壁１７ｆ部分
とで略楕円状の天壁側通路が形成されている。

【００２１】次に本実施例の作用効果について説明す
る。低中速・低負荷時のような吸入空気量の少ない運転
領域では、ＥＣＵ２３からの制御信号Ａによって制御モ
ータが吸気制御弁２１を図１，図２に示す全閉位置に回
動させ、またＥＣＵ２３からの制御信号Ｂによって切換
モータが切換弁２６を閉位置に回動させる。すると吸気
制御弁２１の弁部２１ａが各吸気通路１７の底壁１７ｄ
側を絞り込み、また切換弁２６によって一方の吸気通路
１７が全閉となる。これにより吸気は他方の吸気通路１
７側に集中して、しかも該通路１７の仕切板２０によっ
て区分けされた天壁側部分Ｃに偏って流れ、気筒内に他
方側の吸気通路１７の吸気弁開口４ｃから流入するとと
もに、吸気の極一部は吸気制御弁２１と仕切板２０との
隙間ｔから底壁側部分Ｄにも流入する。その結果、吸気
量が少ない場合でも流れに方向性が得られ、気筒軸方向
に見ると気筒内面に沿って横方向に流れ、かつカム軸方
向に見ると気筒軸に沿って縦方向に流れる斜めタンブル
が発生する。この場合、上記隙間ｔから流入した吸気に
より底壁側部分Ｄの負圧を緩和できることから、上記仕
切板２０の出口部分での巻き込みによる乱流を防止でき
る。

【００２２】このように本実施例では、一方の吸気通路
１７を閉じることにより吸気を他方の通路１７側に集中
して流す切換弁２６を設けるとともに、吸気を該通路１
７の天壁側に偏らせて流す吸気制御弁２１を設け、さら
に吸気通路１７を天壁側部分Ｃと底壁側部分Ｄとに区分
けする仕切板２０を設けたので、吸気量が少ない場合に
おいて、吸気を１つの吸気弁開口から気筒内面に沿い、
かつ気筒軸方向に沿う方向に方向性をもって流すことが
でき、スワールとタンブルとを合成した斜めタンブルを
発生させることができる。その結果、希薄燃焼を安定さ
せることができ、燃費率を向上できる。

【００２３】また、本実施例では、上記吸気制御弁２１
の円弧部２１ｄと吸気通路１７の天壁１７ｆ内面とで楕
円状の通路を形成したので、該通路抵抗を小さくするこ
とができ、吸気量の減少を軽減してエンジン出力の低下
を回避できる。また吸気量が多い分だけ吸気の流速を向
上でき、この点からも燃費率を向上できる。即ち、吸気
制御弁２１を丸棒のまま配設した場合、これの上縁線ａ
（図３に二点鎖線で示す）と天壁１７ｆ内面とで半円状
の通路となり、この通路の両隅に空気溜まりが生じるの
を解消でき、この点から吸気量，流速を増大できる。

【００２４】さらに本実施例では、上記吸気制御弁２１
の摺動軸部２１ｃの外周面にカシマコート３１を被覆形
成して該吸気制御弁２１自体に自己潤滑性を持たので、
熱膨張係数の大きいブッシュ３０の採用が可能になり、
両者の摺動抵抗を小さくできる。その結果、吸気制御弁
２１の追従性を向上できるとともに、吸気の漏れを防止
できる。

【００２５】さらにまた、上記仕切板２０に略Ｃ字状の
保持リング２０ｂを一体形成し、該リング２０ｂにスリ
ット２０ｃを形成したので、この保持リング２０ｂの弾
性力により吸気通路１７に押圧固定することができるこ
とから、該仕切板２０の装着にあたって吸気通路１７に
段部１７ｅを加工するだけで済み、加工性，取付け性を
向上できる。

【００２６】なお、上記実施例では、円弧部２１ｄを吸
気制御弁２１の上部のみに形成したが、この円弧部は、
図６に示すように、上記円弧部２１ｄに続く逃げ部２１
ｅを形成し、この逃げ部２１ｅと上記吸気通路１７の底
壁１７ｄ内面とで連続面を形成してもよい。このように
した場合は、吸気の流れをさらにスムーズにすることが
でき、ひいてはタンブルの発生を確実にして燃費を改善
できる。

【００２７】また、上記実施例では、何れかの吸気通路
を開閉する切換弁を設けたが、本発明では必ずしもこの
切換弁は必要ないものであり、また吸気通路が１つのエ
ンジンにも勿論適用できる。さらに、上記実施例では、
自動二輪車用エンジンに適用した場合を例にとって説明
したが、本発明は勿論自動車用エンジンにも適用でき
る。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明に係るエンジンの吸
気制御装置によれば、低吸入空気量時に該吸気通路の底
壁側部分を絞り込む吸気制御弁を設けるとともに、該吸
気制御弁に吸気通路の天壁側内面と略連続面をなす円弧
部を形成したので、吸気を天壁側に偏らせて流しながら
通路抵抗を小さくでき、吸入空気の流速を上げてタンブ
ルの発生を確実にして希薄燃焼を安定化でき、その結果
燃費を改善できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるエンジンの吸気制御装
置を示す断面側面図である。

【図２】上記実施例の吸気制御弁，仕切板部分の断面側
面図である。

【図３】上記実施例の吸気通路，吸気制御弁部分の断面
図である。

【図４】上記実施例の吸気制御弁を示す図である。

【図５】上記実施例の仕切板を示す図である。

【図６】上記実施例の変形例による吸気制御弁を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ エンジン ３ シリンダブロック ５ ヘッドカバー １７ 吸気通路 １７ｄ 底壁 １７ｆ 天壁 ２１ 吸気制御弁 ２１ｄ 円弧部

フロントページの続き (72)発明者 山田 誠一郎 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気通路の底壁内に、低吸入空気量時に
   該吸気通路の底壁側部分を絞り込むことにより吸入空気
   を吸気通路の天壁側に偏らせて流す吸気制御弁を回動可
   能に配設し、該吸気制御弁に、これの閉時に上記吸気通
   路の中心線と直角の断面で見て該吸気通路の天壁側内面
   と大略連続面をなす円弧部を凹設したことを特徴とする
   エンジンの吸気制御装置。