JP2004536997A - 各シリンダに少なくとも２つの吸気弁を備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

本発明は、各シリンダ（１）に少なくとも２個の吸気弁（４）と、前記吸気弁（４）に通じる少なくとも２本の吸気路（２，３）と、各シリンダに少なくとも１個の前記少なくとも２本の吸気路（２，３）に燃料を噴射する燃料噴射装置（１３）とを備え、前記吸気路のうちの一方の第１吸気路（２）は好ましくは絞りなしタンジェンシャルポートとして形成され、第２吸気路（３）を通る流量は少なくとも１つのエンジンパラメータに応じて作動させられる第１絞り弁（１１）によって制御され、前記第１絞り弁（１１）が閉じた状態で前記第１絞り弁（１１）の少なくとも１個の漏れ孔（１２）によって前記第２吸気路（３）を通る所定の最少流量が発生させられるように構成された内燃機関に関する。内燃機関のエミッションを容易な方法で改善するため、前記第１絞り弁（１１）は前記燃料噴射装置（１３）の下流側に配置され、少なくとも１個の漏れ孔（１２）が少なくとも一方の燃料噴射流（１６）の衝突領域に配置され、前記第１絞り弁（１１）がその閉鎖状態において第１・第２吸気路（２，３）間の隔壁（１０）に対して９０°を越える鈍角（α）をなす挟角を形成することにより新鮮気の流れが前記第１吸気路（２）へと迂回させられる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、各シリンダに少なくとも２個の吸気弁と、前記吸気弁に通じる少なくとも２本の吸気路と、各シリンダに少なくとも１個の前記少なくとも２本の吸気路に燃料を噴射する燃料噴射装置とを備え、前記吸気路のうちの一方の第１吸気路は好ましくは絞りなしタンジェンシャルポートとして形成され、第２吸気路を通る流量は少なくとも１つのエンジンパラメータに応じて作動させられる第１絞り弁によって制御され、前記第１絞り弁が閉じた状態で前記第１絞り弁の少なくとも１個の漏れ孔によって前記第２吸気路を通る所定の最少流量が発生させられるように構成された内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーストリア特許第４０２５３５号公報から、燃料が噴射弁を経て２本の隣接する吸気路間の隔壁に設けられた孔を通して噴射される内燃機関が公知である。ただし、隣接する２本の吸気路間に設けられた孔を通して横流れが発生し、これが特に排気回収またはタンジェンシャルポートへの二次エアの供給が行われる場合に噴射流の逸脱をもたらす。極端な場合には、タンジェンシャルポートのための燃料噴射流は前記の孔を通して、ストレート（中立）ポートとして形成された第２吸気路内に噴射されてしまう。
【０００３】
このことを防止するため、オーストリア実用新案第２４３４号公報には、絞り弁が閉鎖状態で５％からおよそ２０％までの間の所定の最少流量を発生させる方法が提案されている。これによって、タンジェンシャルポートの燃料噴射流がタンジェンシャルポート内に留まると共に双方の噴射流が吸気路壁面に燃料を浴びせないようにすることが意図されている。
【０００４】
欧州公開特許第０７６４７７３号公報から、ストレートポート内に絞り弁を設け、この絞り弁が閉鎖状態で所定の最少流量を発生させて、エンジン負荷に応じて変化させることのできる安定した径方向層状給気を実現する方法が知られている。ただし、所定の漏れ孔によっても燃料噴射流の逸れおよびそれによって生ずるストレートポート外壁の壁面湿潤（燃料流を浴びせられること）を完全に回避することはできず、これが炭化水素エミッションに不利な影響をもたらすこととなる。
【０００５】
さらにオーストリア実用新案第３１３８号公報では、２本の吸気路を有した内燃機関において、２本の吸気路間の隔壁部の、絞り弁とこの隔壁に設けられた所定の孔との間の区域に、導流面によって形成された最少流量用の漏れ流路を設けることが提案されている。導流面を形成するため、第２吸気路には、ガイド板によって形成された導流部材が配設される。ただしこれは製造コストを高めることとなる。
【０００６】
日本国特開昭０６−０１０８０３号公報は、１本の共通の流入路から分岐する２本の吸気路を有した内燃機関を開示している。この流入路には燃料噴射装置の下流側に渦流制御弁が配置されている。この渦流制御弁は一方の吸気路域に漏れ孔を有することから、閉鎖状態においても吸気は該当吸気路に達することができる。また、この漏れ孔を通して燃料噴射流も一方の吸気路内に噴射されることができる。スワール制御弁は他方の噴射路域に噴射孔を有しており、この孔を通して指向性をもった燃料噴射流も他方の吸気路内に達することができる。日本国特開昭０６−１０１６０２号公報も、２個の吸気口への流入路が１個のスワール制御弁によって片側だけ閉じられている類似の内燃機関を開示している。噴射装置の噴口はスワール制御弁の領域に配置されている。燃料は延長噴射管により、スワール制御弁によって狭められた流入路の片側に供給される。ただし、このシステムも相対的にコスト高であり、燃料噴射流の逸脱を確実に阻止することはできない。さらにスワール制御弁の閉鎖時には高い流れ損失が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、冒頭に述べた類の内燃機関において、前記の短所を回避してエミッションを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題は本発明により、前記第１絞り弁は前記燃料噴射装置の下流側に配置され、少なくとも１個の漏れ孔が少なくとも一方の燃料噴射流の衝突領域に配置され、前記第１絞り弁がその閉鎖状態において第１・第２吸気路間の隔壁に対して９０°を越える鈍角をなす挟角を形成することにより新鮮気の流れが前記第１吸気路へと迂回させられることによって実現される。
前記絞り弁がその閉鎖時に流路隔壁との間で角度＞９０°の挟角を形成することにより、流れ損失はごく僅かとなる。ここで、漏れ孔は第１絞り弁に設けられた少なくとも１個の貫通孔によって形成されているのが好適である。
【０００９】
燃料は第１絞り弁に設けられた複数個の漏れ孔を貫いて第２吸気路内に噴射される。第１吸気路と第２吸気路とは第１絞り弁の下流側において完全に分離して形成されている。したがって第１絞り弁の下流側で燃料噴射流を逸脱させる横流れが発生することはない。この場合、複数個の前記漏れ孔が燃料噴射流を浴びせられる第１絞り弁の少なくとも弁体の半分に主として配置されていれば、第２吸気路への燃料供給は完全に十分である。
【００１０】
本発明の特に好適な実施態様において、第１・第２吸気路は１本の共通の集合路から分岐し、第１絞り弁は双方の吸気路が集合路から分岐する箇所、好ましくは分岐部の直接上流側に配置されている。したがって、双方の吸気路は１本の共通の集合路から発し、この分岐部の上流側に燃料噴射装置の噴口が配置されている。
シリンダへの吸気流れを制御するため、集合路には、好ましくはバタフライ弁によって形成された第２絞り弁が燃料噴射装置の合流口の上流側に配置されている。
【００１１】
第１絞り弁の閉鎖時の流れ損失をできるだけ僅かに抑えるため、絞り弁の断面積は第２吸気路の断面積よりも大きいのが好適である。この場合、第１絞り弁がバタフライ弁によって形成され、第１絞り弁の回転軸が分岐部の上流側に配置されているのが特に好適である。
【００１２】
噴射燃料が第１絞り弁の複数個の漏れ孔に衝突して閉鎖された絞り弁を貫流する際に、第１絞り弁の表面に燃料膜が生じ得る。第１絞り弁に付着した燃料膜を取り除くには、第１絞り弁が剥離へりを有し、この剥離へりは絞り弁が閉じた状態において第１吸気路内に突き出ているのが特に好適である。これにより燃料膜は絞り弁の表面に沿って流れる吸気流れによって引き剥がされ、第１吸気路を経てシリンダ内に達する。
【００１３】
第１制御装置の中立的回転特性を実現するには、第１絞り弁の回転軸の両側の弁体部が等しい抵抗を有するように形成されているのが好適である。
吸気流れの容易な制御は、第１・第２絞り弁を少なくとも１つの運転域において相互に連動連結させることによって可能となる。
取付けおよび保守が容易な、本発明の特に好適な実施態様において、第１・第２絞り弁および好ましくはまた燃料噴射装置も１本の共通のスロットルバルブ管内に配置されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
内燃機関はシリンダ１毎に１本の第１吸気路２と１本の第２吸気路３とを有し、これらは燃焼室５に開口するそれぞれ１個の吸気弁４につながっている。シリンダ１の各吸気弁４の反対側にはそれぞれ排気弁６が示されている。シリンダ１の中心には点火プラグ７が配置されている。
【００１５】
第１吸気路２はタンジェンシャルポートとして形成され、第２吸気路３はストレート（中立）ポートとして形成されている。双方の吸気路２，３は１本の共通の集合路８から分岐している。双方の吸気路２，３は分岐部９から流路隔壁１０によって互いに分離されている。
【００１６】
新鮮気の流れを制御するため、第２吸気路３への流れ路にはバタフライ弁によって形成された絞り弁１１が配置されており、この絞り弁は開放ポジションと閉鎖ポジションとの間で調節可能である。開放ポジションは図１に鎖線で示唆されている。中立的な回転特性を実現するため、回転軸１１ａの両側の翼状弁体１１ｂと１１ｃとは吸気流れに対して等しい空気抵抗を有している。
【００１７】
第１絞り弁１１は流路隔壁１０側の少なくとも弁体の半分に、複数個の貫通孔によって形成された、所定の断面積を有した複数個の漏れ孔１２を設けており、これらによって、図１に実線で記入した閉鎖ポジションにおいて第２吸気路３を流れる正確に定められた漏れ流が実現される。集合路８には第１絞り弁１１の上流側で燃料噴射装置１３が開口しており、この開口は１４で表されている。燃料噴射装置１３を経て双方の吸気路２，３に燃料が噴射される。第１・第２吸気路２，３への燃料噴射流は符号１５，１６で表されている。第１絞り弁１１が閉じた状態にあると第２吸気路３のための燃料噴射流１６は漏れ孔１２に衝突してそこを貫流し、こうして噴射燃料は閉鎖された第１絞り弁１１を貫いて第２吸気路３内に達することができる。
【００１８】
第１絞り弁１１の断面積は第２吸気路３の断面積よりも大きく形成されている。第１絞り弁１１の回転軸１１ａは分岐部９の上流側に配置されていることから、第１絞り弁１１は閉鎖ポジションにおいて流路隔壁１０との間に鈍角α＞９０°の挟角を形成する。これは、図１の矢印Ｐで示唆したように、新鮮気の流れが、損失の少ない損失が迂回することになる。
【００１９】
燃料噴射が漏れ孔１２を貫いて行われることから、第１絞り弁１１の表面に燃料膜が形成されることがある。このため、第１絞り弁１１は閉鎖ポジションにおいて第１吸気路２内にやや突き出した剥離へり１７を有しており、燃料粒滴はここで剥離して第１吸気路２の新鮮気の流れに合流し、新鮮気の流れに燃料を供給する（図２）。流路隔壁１０における壁面膜形成はこのように回避される。第１絞り弁１１の突出し部は符号１８で表されている。
【００２０】
燃料噴射装置１３の合流口１４の上流側にはバタフライ弁によって形成された第２絞り弁１９が配置されており、これによって新鮮気の総流入量がエンジン負荷に応じて制御される。
第１絞り弁１１と第２絞り弁１９とはシリンダヘッド２１にフランジ結合された、燃料噴射装置１３をも収容する１本の共通の絞り弁管内に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による内燃機関の吸気路システムを示した図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した吸気路システムの断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した内燃機関の断面図である。

Claims (11)

1. 各シリンダ（１）に少なくとも２個の吸気弁（４）と、前記吸気弁（４）に通じる少なくとも２本の吸気路（２，３）と、各シリンダに少なくとも１個の前記少なくとも２本の吸気路（２，３）に燃料を噴射する燃料噴射装置（１３）とを備え、前記吸気路のうちの一方の第１吸気路（２）は好ましくは絞りなしタンジェンシャルポートとして形成され、第２吸気路（３）を通る流量は少なくとも１つのエンジンパラメータに応じて作動させられる第１絞り弁（１１）によって制御され、前記第１絞り弁（１１）が閉じた状態で前記第１絞り弁（１１）の少なくとも１個の漏れ孔（１２）によって前記第２吸気路（３）を通る所定の最少流量が発生させられるように構成された内燃機関において、
   前記第１絞り弁（１１）は前記燃料噴射装置（１３）の下流側に配置され、少なくとも１個の漏れ孔（１２）が少なくとも一方の燃料噴射流（１６）の衝突領域に配置され、前記第１絞り弁（１１）がその閉鎖状態において第１・第２吸気路（２，３）間の隔壁（１０）に対して９０°を越える鈍角（α）をなす挟角を形成することにより新鮮気の流れが前記第１吸気路（２）へと迂回させられることを特徴とする内燃機関。
2. 前記漏れ孔（１２）は前記第１絞り弁（１１）に設けられた少なくとも１個の貫通孔によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 複数個の前記漏れ孔（１２）が燃料噴射流（１６）を浴びせられる第１絞り弁（１１）の少なくとも弁体の半分に主として配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
4. 前記第１・第２吸気路（２，３）は１本の共通の集合路（８）から分岐し、前記第１絞り弁（１１）は前記集合路（８）から双方の吸気路（２，３）が分岐する分岐部（９）、好ましくは前記分岐部（９）の直接上流側に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関。
5. 前記第１絞り弁（１１）の断面積は前記第２吸気路（３）の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関。
6. 前記第１絞り弁（１１）は剥離へり（１７）を有し、前記剥離へりは前記第１絞り弁（１１）が閉じた状態において前記第１吸気路（２）内に突き出ていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
7. 前記第１絞り弁（１１）がバタフライ弁によって形成されている請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関において、
   前記第１絞り弁（１１）の回転軸（１１ａ）は前記分岐部（９）の上流側に配置されていることを特徴とする内燃機関。
8. 前記集合路（８）内には前記燃料噴射装置（１３）の上流側に好ましくはバタフライ弁によって形成された第２絞り弁（１９）が配置されていることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の内燃機関。
9. 前記第１絞り弁（１１）の回転軸（１１ａ）の両側の弁体部（１１ｂ，１１ｃ）は等しい抵抗を有するように形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関。
10. 前記第１・第２絞り弁（１１，１９）は連動連結させられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の内燃機関。
11. 前記第１・第２絞り弁（１１，１９）および好ましくは前記燃料噴射装置も１本の共通のスロットルバルブ管（２０）内に配置されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の内燃機関。