JP2007239656A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室内の混合気にタンブル流を発生させるとともに、良好な混合気を形成して、エミッションの悪化を抑制することのできる吸気装置を提供する。
【解決手段】本発明は、燃焼室６と連通する吸気通路４と、吸気通路４に設けられ、その吸気通路４の開口４ａを開閉するバルブヘッド８ｂを有する吸気バルブ８と、吸気通路４内に吸気の流れ方向に沿って形成され、その吸気通路４をバルブステムエンド８ｃ側の第１流路４ｂとバルブヘッド８ｂ側の第２流路４ｃとに分離する隔壁１３と、吸気バルブ８よりも上流の吸気通路４に設置され、燃料噴射の噴射方向線Ｌ１が吸気バルブ８の軸心Ｌｂに対してバルブヘッド８ｂよりもバルブステムエンド８ｂ側において交差し、噴射した燃料の一部が吸気通路４の下顎部４ｅよりも高温となる上顎部４ｄ近傍の内壁にかかるように燃料を噴射する噴射手段１２と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの吸気装置及びその制御に関する。

車両のエンジンにおいて、燃焼室の内部の混合気のミキシング等により燃焼性能を向上させるため、燃焼室内の混合気にタンブル流やスワール流等のガス流動を発生させる技術が知られている。

特許文献１においては、吸気ポートに設けた隔壁によって、その吸気ポート内部を上下の流路に分離して形成する。そして、吸気制御弁によって一方の流路の吸気流量を調整することで、燃焼室内の混合気にタンブル流を発生させる吸気装置の構成が開示されている。
特開２００４−１２４８３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、排気行程の後半で吸気バルブが開弁するため、燃焼室内の燃焼ガスが吸気バルブの開弁直後に吸気ポート内に逆流（以下「吹き返し」と称する）する。そして、吹き返した燃焼ガスは吸気ポートの上側の内壁に吹き当たり拡散する。吸気ポートにはタンブル流を発生させるための隔壁があるため、この拡散した燃焼ガスが吸気ポートの下側には拡散しにくい。そのため、吸気ポートの内部に燃料を噴射するエンジンにおいては、燃焼ガスが拡散しにくい部分に、噴射された燃料の一部が滞留（以下「燃料溜り」と称する）し、混合気形成が悪化する。また、この燃料溜りの燃料の一部が吸気とともに燃焼室内に流入（以下「燃料壁流」と称する）するため、未燃の炭化水素（ＨＣ）が増加し、エミッションが悪化するという問題が生じる。

そこで、本発明では、燃焼室内の混合気にタンブル流を発生させるとともに、良好な混合気を形成して、エミッションの悪化を抑制することのできる吸気装置を提供することを目的とする。

本発明は、燃焼室と連通する吸気通路と、吸気通路に設けられ、その吸気通路の開口を開閉するバルブヘッドを有する吸気バルブと、吸気通路内に吸気の流れ方向に沿って形成され、その吸気通路をバルブステムエンド側の第１流路とバルブヘッド側の第２流路とに分離する隔壁と、吸気バルブよりも上流の吸気通路に設置され、燃料噴射の噴射方向線が吸気バルブの軸心に対してバルブヘッドよりもバルブステムエンド側において交差し、噴射した燃料の一部が吸気通路の下顎部よりも高温となる上顎部近傍の内壁にかかるように燃料を噴射する噴射手段と、を備える。

本発明によれば、燃料は吸気バルブの軸心と燃料噴射の噴射方向線とがバルブヘッドよりもバルブステムエンド側において交差するように噴射されるため、高温となる吸気ポートの上顎部の近傍に噴霧が形成される。また、噴射手段により噴射された燃料の噴霧角度は、噴射された燃料の一部が上顎部の近傍の吸気ポートの内壁に吹きかかるように調整される。これにより、噴射手段から噴射された燃料の気化を促進することができ、混合気形成の向上が可能となる。

また、燃料の気化の促進されるため、吸気ポートの下顎部の近傍の内壁に燃料溜りが発生するのを抑制することができる。これにより、燃料壁流による未燃ＨＣの排出を抑制することができ、エミッションの悪化を防止することが可能となる。

以下、図面を参照して本実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明のエンジンの吸気装置の第１の実施形態を示す概略図である。

第１の実施形態におけるエンジンは、複数の円筒状のシリンダ１を有するシリンダブロック２と、シリンダ１の頂部を覆うシリンダヘッド３とを備える。このシリンダヘッド３は、吸気ポート４と排気ポート５とを有する。また、シリンダヘッド３の燃焼室６の上側には混合気に点火する点火栓７が設置される。

吸気ポート４は、シリンダヘッド３の一方の側面と燃焼室６とを連通する。また、排気ポート５は、他方の側面と燃焼室６とを連通する。吸気ポート４の燃焼室６への開口４ａには吸気バルブ８が設けられる。そして、排気ポート５の燃焼室６への開口５ａには排気バルブ９が設けられる。吸気バルブ８のバルブステム８ａは、吸気ポート４に設置されたバルブガイド１１により摺動自在に支持される。排気バルブ９についても同様に、バルブステム９ａが排気ポート５に設置された図示しないバルブガイドにより摺動自在に支持される。

吸気バルブ８は、図示しないカムシャフトにより駆動される。この吸気バルブ８のバルブヘッド８ｂは、シリンダ１の内壁に沿って摺動するピストン１０の上下動に基づいて吸気ポート４の開口４ａを開閉する。排気バルブ９も同様に、図示しないカムシャフトにより駆動され、排気バルブ９のバルブヘッド９ｂがピストン１０の上下動に基づいて排気ポート５の開口５ａを開閉する。

また、吸気ポート４の吸気バルブ８の上流には、燃料噴射弁１２が燃焼室６に向って設置されている。この燃料噴射弁１２は、車両の運転状況に基づいて吸気ポート４の内部に燃料を噴射して、吸気ポート４の内部に混合気を形成する。

第１の実施形態においては、燃焼室６の内部でガス流動を発生させるため、吸気ポート４の長手方向に隔壁１３を設置する。吸気ポート４は、隔壁１３によって、バルブステムエンド８ｃ側の第１流路４ｂとバルブヘッド８ｂ側の第２流路４ｃとに分割される。図１においては、隔壁１３は、吸気ポート４の長手方向に沿った直線形状とする。なお、吸気ポート４が湾曲している場合には、隔壁１３は、その吸気ポート４の形状に沿うように湾曲した形状として設けられる。

隔壁１３の下流端１３ａは、ガス流動の強化を図るため、できるだけ吸気バルブ８に近い位置に配置する。そして、吸気ポート４の第２流路４ｃには、隔壁１３の上流端１３ｂを遮蔽するように、吸気制御弁１４を設ける。吸気制御弁１４は、第２流路４ｃを遮蔽する弁体１４ａと、その弁体１４ａの一部に設けられた回転軸１４ｂとからなる。この回転軸１４ｂは隔壁１３の上流端１３ｂの上流の延長線上に位置する。そして、吸気制御弁１４は、図示しないアクチュエータ等により制御される回転軸１４ｂによって回転自在に支持される。これにより、吸気制御弁１４の弁体１４ａは、運転条件に基づいて開度が調整され、第２流路４ｃを流れる吸気量を制御する。

次に、第１の実施形態の吸気装置の作用について説明する。

第１の実施形態のエンジンにおいては、ピストン１０が下降するときに吸気バルブ８が開いて、混合気が燃焼室６に吸入される（吸気行程）。燃焼室６に吸入された混合気は、吸気バルブ８が閉じるとともにピストン１０によって圧縮される（圧縮行程）。混合気は点火栓７により点火されて爆発的に燃焼してピストン１０を押し下げる（燃焼行程）。そして、燃焼ガスはピストン１０の上昇に合わせて開いた排気バルブ９により排気ポート５から排出される（排気行程）。

第１の実施形態のエンジンでは、所定の運転条件で燃費向上等を図るため、吸気制御弁１４を閉位置に制御する。この場合には、吸気制御弁１４により第２流路４ｃが遮蔽され、混合気は第１流路４ｂを通り燃焼室６に流入する。したがって、燃焼室内６の内部には、吸気バルブ８から排気バルブ９の側を経てピストン１０の冠面へと向かうタンブル流動が生じ、燃焼効率を向上させることが可能となる。詳細については、特開２００４−１２４８３６号公報を参照されたい。

これに対し、所定の高負荷運転時では、吸気制御弁１４の弁体１４ａを開位置に制御する。この場合には、混合気は第１流路４ｂおよび第２流路４ｃの両方を通じて流れるため、吸気抵抗が低下し、燃焼室６の内部に導入される吸気量が増加する。このように吸気制御弁１４を開弁している場合は、吸気バルブ８と吸気ポート４の開口４ａとの間隙からほぼ均等に混合気が流れ込むため、燃焼室６の内部にはほとんどガス流動は生じない。

上記のように制御される第１の実施形態のエンジンの吸気行程においては、吸気バルブ８は吸気行程前から開弁し、吸気行程から排気行程へ移行した後に閉弁する。また、排気バルブ９は、排気行程前から開弁し、排気行程から吸気行程へ移行した後に閉弁する。このように、吸気バルブ８と排気バルブ９との開閉時期をオーバーラップさせることにより吸排気効率を向上させることができる。しかしながら、吸気バルブ８は排気行程の後半で開弁するため、燃焼室６の内部の燃焼ガスの一部が、吸気バルブ８のバルブヘッド８ｂ側からバルブステム８ａに沿って吸気ポート４の内部に吹き返す。

図２は、吸気制御弁１４が第２流路４ｃを閉弁している場合の燃焼ガスの吹き返し挙動を示す概略図である。図２（Ａ）は、吸気バルブ８が開弁直後の吹き返し挙動を示す概略図である。また、図２（Ｂ）は、吸気行程において吹き返した燃焼ガスが吸気とともに再び燃焼室６に流入するときの流れを示す概略図である。

図２（Ａ）に示す通り、吸気バルブ８の開弁直後には、燃焼室６の内部の燃焼ガスが、矢印Ａ１、Ａ２のようにバルブステム８ａに沿って吹き返し、吸気ポート４の上側の内壁に吹き当たり拡散する。吸気ポート４は隔壁１３を有するため、高温の燃焼ガスは、吸気ポート４の下側には拡散しにくく、上側の第１流路４ｂに拡散しやすくなる。

また、図２（Ｂ）に示すように、吸気制御弁１４が閉弁している場合には、吸気は矢印Ｂに示すように第１流路４ｂを流れる。そして、第１流路４ｂを通る吸気のほとんどが、矢印Ｂ１のように、吸気ポート４の開口４ａとバルブヘッド８ｂとの間隙のうち吸気ポート４の上顎部４ｄの近傍から燃焼室６へ再び流入する。そのため、第１流路４ｂを通る吸気において、開口４ａとバルブヘッド８ｂとの間隙のうち吸気ポート４の下顎部４ｅの近傍から燃焼室６へ再流入する吸気は、矢印Ｂ２のように少なくなる。

このように、吸気制御弁１４が第２流路４ｃを閉弁している場合には、吸気ポート４の内部に吹き返した高温の燃焼ガスの多くは、第１流路４ｂに向かって拡散しやすく、上顎部４ｄの近傍を通って燃焼室６の内部へ再流入する。そのため、燃焼ガスは、吸気ポート４の下顎部４ｅの近傍には拡散しにくくなり、燃料噴射弁１２により吸気ポート４の内部に噴射された燃料は、下顎部４ｅの近傍に滞留しやすくなる。また、吸気ポート４の下顎部４ｅの近傍は高温の燃焼ガスの影響を受けにくく、高温の燃焼ガスが流れやすい上顎部４ｄの近傍と比較して温度が低くなる。そのため、滞留した燃料は気化しにくく、下顎部４ｅの近傍の吸気ポート４の内壁に燃料溜りが生じて、内部の混合気形成が不十分となるという問題がある。

また、上述した燃料溜りの一部は、吸気行程での吸気の流入とともに燃料壁流として燃焼室６の内部に流入するため、未燃のＨＣ等が排出されエミッションが悪化するという問題もある。

そこで、第１の実施形態では、燃料噴射弁１２から噴射される燃料に指向性を持たせることにより混合気形成の促進を図る。

図３は、第１の実施形態での燃料噴射弁１２による燃料の噴射を示す概略図である。図３の実線は噴射方向を示す噴射方向線Ｌ１であり、燃料は燃料噴射方向線Ｌ１を中心として噴霧角度θ１で拡がる。

第１の実施形態では、燃料噴射弁１２の噴射方向線Ｌ１と吸気バルブ８の軸心Ｌｂとが、バルブヘッド８ｂよりもバルブステムエンド８ｃ側において交差するように燃料を噴射する。燃料噴射弁１２は、噴射方向線Ｌ１と燃料噴射弁１２の中心軸Ｌ２とが異なるように設定されている。また、噴射された燃料の一部は、吸気ポート４の下顎部４ｅよりも高温となる上顎部４ｄの内壁に吹き掛かるように噴霧角度θ１が調整される。なお、燃料噴射弁１２の中心軸Ｌ２が噴射方向線Ｌ１と一致するようしてもよい。この場合には、燃料噴射弁１２の設置角度により、燃料噴射弁１２の噴射方向線Ｌ１と吸気バルブ８の軸心Ｌｂとが、バルブヘッド８ｂよりもバルブステムエンド８ｃ側において交差するように調整する。

図４は、燃料噴射弁１２が吸気ポート４の内部に燃料を噴射するタイミングを示す概略図である。図４（Ａ）は、クランク角度に対する吸気バルブ８及び排気バルブ９のバルブリフトを示す図である。また、図４（Ｂ）は、燃料を燃料噴射弁１２から噴射させるために図示しないＥＣＵから発せられる噴射弁駆動信号のＯｎ、Ｏｆｆを示す図である。

燃料噴射弁１２の燃料噴射は、図４（Ｂ）に示す通り、噴射弁駆動信号のＯｎ、Ｏｆｆにより制御される（噴射制御手段）。第１の実施形態では、噴射弁駆動信号は排気行程の最初から排気行程後半の吸気行程が開始されるまでＯｎとされる。そのため、図４（Ａ）に示す通り、燃料の噴射は、吸気バルブ８が開口４ａを閉弁している排気行程で行われるよう制御される。

以上により、第１の実施形態は下記の効果を得ることができる。

第１の実施形態においては、吸気バルブ８よりも上流に設置された燃料噴射弁１２は、吸気バルブ８の軸心Ｌｂと燃料噴射の噴射方向線Ｌ１とがバルブヘッド８ｂの中心Ｃｂよりもバルブステムエンド８ｃ側において交差するように燃料を噴射する。そのため、噴射された燃料の一部が高温となる吸気ポート４の上顎部４ｄの近傍に噴霧される。また、燃料噴射弁１２の噴霧角度θ１は、噴射された燃料の一部が上顎部４ｄの近傍の吸気ポート４の内壁に吹きかかるように調整されている。これにより、燃料噴射弁１２から噴射された燃料の気化を促進することができ、混合気形成の向上が可能となる。

また、燃料噴射弁１２は吸気バルブ８が閉弁している排気行程において燃料を噴射するため、噴射された燃料の気化を効率的に促進することが可能となる。

さらに、第１の実施形態では燃料の気化が促進されるため、吸気ポート４の下顎部４ｅの近傍の内壁に発生する燃料溜りを抑制できる。これにより、燃料壁流の増加が抑制され、未燃ＨＣの排出の低減ができ、エミッションの悪化を防止することが可能となる。

（第２の実施形態）
図５は、エンジンの吸気装置の第２の実施形態を示す概略図である。

第２の実施形態の構成は、第１の実施形態とほぼ同様であるが、燃料噴射弁１２の構成において一部相違する。つまり、噴射方向線の異なる２つの燃料噴射弁１２ａ、１２ｂを吸気ポート４に備えるようにしたもので、以下にその相違点について説明する。

第２の実施形態では、下流側燃料噴射弁１２ａと上流側燃料噴射弁１２ｂを吸気ポート４に備える。下流側燃料噴射弁１２ａは、燃焼室６に近い位置の吸気ポート４に設置される。また、上流側燃料噴射弁１２ｂは、下流側燃料噴射弁１２ａよりも燃焼室６から離れた吸気ポート４の上流位置に配置される。

この下流側燃料噴射弁１２ａは、噴射方向線Ｌ１と吸気バルブ８の軸心Ｌｂとが、バルブヘッド８ｂよりもバルブステムエンド８ｃ側において交差するように燃料を噴射する。噴射される燃料の噴霧角度θ２は、その燃料の一部が高温となる吸気ポート４の上顎部４ｄの内壁に吹き掛かるように調整される。なお、燃料噴射弁１２ａの噴射方向線Ｌ１とその中心軸Ｌ２とは異なるように設定されている。

上流側燃料噴射弁１２ｂは、吸気バルブ８の軸心Ｌｂとバルブヘッド８ｂの中心Ｃｂとが一致する位置を、噴射方向線Ｌ３が通るように燃料を噴射する。噴射される燃料の噴霧角度θ３は、その燃料が吸気ポート４の上顎部４ｄ及び下顎部４ｅの内壁に吹き掛からないように調整される。この燃料噴射弁１２ｂの噴射方向線Ｌ３とその中心軸Ｌ４とは異なるように設定されている。また、上流側燃料噴射弁１２ｂから噴射された燃料を遮蔽しないように、隔壁１３は、第１の実施形態と比べ、長手方向の長さを短くしている。

なお、下流側燃料噴射弁１２ａ及び上流側燃料噴射弁１２ｂはともに、その噴射弁の中心軸Ｌ２、Ｌ４と噴射方向線Ｌ１、Ｌ３とを一致させるようにしてもよい。この場合には、燃料噴射弁１２ａ、１２ｂの設置角度により燃料の噴射方向線Ｌ１、Ｌ３を調整する。

このような燃料噴射弁１２ａ、１２ｂは、以下のタイミングで燃料を吸気ポート４の内部に噴射する。

図６は、上流側燃料噴射弁１２ｂが燃料を噴射するタイミングを示す概略図である。図６（Ａ）は、クランク角度に対する吸気バルブ８及び排気バルブ９のバルブリフトを示す図である。また、図６（Ｂ）は、燃料を上流側燃料噴射弁１２ｂから噴射させるために発せられる噴射弁駆動信号のＯｎ、Ｏｆｆを示す図である。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す通り、上流側燃料噴射弁１２ｂの燃料噴射は、噴射弁駆動信号のＯｎ、Ｏｆｆにより制御される（噴射制御手段）。第２の実施形態では、噴射弁駆動信号は排気行程の途中から吸気行程の途中までの間においてＯｎとされる。つまり、燃料の噴射は、吸気バルブ８が閉弁しているときに燃料噴射を開始し、吸気バルブ８が開弁しているときに終了するように制御される。

下流側燃料噴射弁１２ａについては、第１の実施形態と同様に、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すタイミングで燃料を噴射する。つまり、下流側燃料噴射弁１２ａは、吸気バルブ８が吸気ポート４の開口４ａを閉弁している排気行程中に燃料を噴射するように制御される。

第２の実施形態では、エンジンのエンジン回転速度−トルク特性等に基づいて下流側燃料噴射弁１２ａ又は上流側燃料噴射弁１２ｂを選択的に使用する（噴射弁選択手段）。

図７は、エンジン回転速度−トルク特性の一例を示す概略図である。縦軸はエンジン回転速度を示し、横軸はエンジン回転速度に対するトルクを示す。実線ａは、エンジン回転速度に対する最大トルクを示す。また、破線ｂは、事前に設定される所定のエンジン回転速度−トルク特性を示す。

図７に示す通り、エンジン回転速度−トルク特性は、エンジン回転速度とトルクとの関係により、それぞれ領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃに分けられている。

領域Ａは、低エンジン回転速度、低トルク領域の低負荷運転時を示す。この領域Ａにおいては、燃焼室６においてタンブル流動を生じさせ、燃費性能等の向上を図る。そのため、吸気制御弁１３により第２流路４ｃは閉弁されており、吸気は第１流路４ｂのみを通って燃焼室６に導入される。

領域Ｂは、領域Ａと破線ｂにより分けられる領域である。この領域Ｂにおいては、吸気制御弁１３は開弁するように制御され、吸気は第１流路４ｂと第２流路４ｃの両方を通って燃焼室６に導入される。

領域Ｃは、実線ａと破線ｂとによって分けられる高負荷運転時を示す。この領域Ｃにおいては、領域Ｂと同様に、吸気制御弁１３は開弁するように制御され、吸気は第１流路４ｂと第２流路４ｃの両方を通って燃焼室６に導入される。

破線ｂよりもトルクが低くなる領域Ａ、領域Ｂにおいては、図４のタイミングで下流側燃料噴射弁１２ａが燃料を吸気ポート４に噴射する。これにより、高温となる上顎部４ｄの内壁の熱を、噴射された燃料の気化の促進に作用させることができる。高負荷運転となる領域Ｃでは、上流側燃燃料噴射弁１２ｂにより吸気ポート４の内部に燃料を噴射する。上流側燃料噴射弁１２ｂの噴霧角度θ３は、噴射された燃料が吸気ポート４の内壁に掛からないように調整されている。また、上流側燃料噴射弁１２ｂは、図６で示したように、吸気バルブ８が閉弁しているときに燃料噴射を開始し、吸気バルブ８が開弁しているときに終了するように制御される。したがって、噴射された燃料が吸気ポート４の内部の吸気温度を低下させるように作用する。

なお、下流側燃料噴射弁１２ａ、上流側燃料噴射弁１２ｂの選択は、図７に示したエンジン回転速度−トルク特性だけでなく、下記のように定めてもよい。

図８は、エンジン回転速度−トルク特性の一例を示す概略図である。

図８に示すエンジン回転速度−トルク特性は、図７とほぼ同様であるが、領域Ａにおいて一部相違する。図８では、図７で示した低エンジン回転速度の低トルク領域のみならず、低エンジン回転速度の高負荷運転時においてもタンブル流動を生じさせる。

低エンジン回転速度の高負荷運転時においては、エンジン回転速度が低いため、燃焼室６に流入する吸気量は少ない。そのため、吸気制御弁１３により吸気流量を制限しても、要求される高負荷に対応することができる。したがって、低エンジン回転速度の高負荷運転時を含む領域Ａ及び所定のエンジン回転速度−トルク特性を示す破線ｂよりも低トルク側の領域Ｂにおいては、図４のタイミングで燃料を噴射する下流側燃料噴射弁１２ａを選択する。また、高負荷運転時の領域Ｃでは、図６のタイミングで燃料を噴射する上流側燃料噴射弁１２ｂを選択する。

以上により、第２の実施形態は下記の効果を得ることができる。

第２の実施形態においては、噴射方向線の異なる２つの燃料噴射弁１２ａ、１２ｂを吸気ポート４に設置する。

吸気バルブ８よりも上流に設置された下流側燃料噴射弁１２ａは、噴射方向線Ｌ１と吸気バルブ８の軸心Ｌｂとが、バルブヘッド８ｂよりもバルブステムエンド８ｃ側において交差し、噴射された燃料の一部が吸気ポート４の上顎部４ｄの内壁にかかるように噴射する。そして、燃料噴射弁１２は、吸気バルブ８が閉弁している排気行程において燃料を噴射する。これにより、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

また、上流側燃料噴射弁１２ｂは、吸気バルブ８の軸心Ｌｂとバルブヘッド８ｂの中心Ｃｂとが一致する位置を噴射方向線Ｌ３が通り、噴射した燃料が吸気ポート４の内壁に吹き掛からないようにする。そして、上流側燃料噴射弁１２ｂは、吸気バルブ８が開弁している間も燃料を噴射するように制御される。これにより、燃焼室６に導入される吸気の体積効率を向上させることができ、エンジンの出力を向上することが可能となる。

さらに、第２の実施形態では、エンジン回転速度−トルク特性に基づいて燃料噴射弁１２ａ、１２ｂを選択的に使用するため、車両の運転状況に応じて効率的にエミッションの悪化防止とエンジン出力の向上を図ることが可能となる。

（第３の実施形態）
図９は、本発明のエンジンの吸気装置の第３の実施形態を示す概略図である。

第３の実施形態の構成は、第１の実施形態とほぼ同様であるが、燃料噴射弁１２の構成において一部相違する。つまり、第３の実施形態では、燃料噴射弁１２の噴射方向線Ｌ１を可変とするようにしたもので、以下にその相違点について説明する。

第３の実施形態の吸気装置は、噴射方向線Ｌ１を可変とすることのできる噴射方向調整機構２０を有する。噴射方向調整機構２０は、吸気ポート４に一体形成されたハウジング２１内に回転可能に嵌合する可動円柱体２２と抑え部材２３の間に燃料噴射弁１２が収装されている。なお、噴射方向調整機構の詳細については特開平５‐５２１６２を参照されたい。

第３の実施形態においては、上述した可動円柱体２２を図示しないアクチュエータ等により回転させ、図７に示したエンジン回転速度‐トルク特性に基づいて燃料噴射弁１２の噴射方向を調整する（噴射方向制御手段）。

例えば、領域Ｃのような高負荷運転時においては、吸気バルブ８の軸心Ｌｂとバルブヘッド８ｂの中心Ｃｂとが一致する位置を燃料噴射弁１２の噴射方向線Ｌ１が通るように燃料噴射弁１２の位置を調整する。この場合の燃料噴射弁１２の噴霧角度θ４は、噴射された燃料が吸気ポート４の上顎部４ｄ及び下顎部４ｅの内壁に吹き掛からないように調整される。この燃料噴射弁１２の噴射方向線Ｌ１は、燃料噴射弁１２の中心軸Ｌ２と異なるように設定されている。なお、燃料噴射弁１２の中心軸Ｌ２が噴射方向線Ｌ１と一致するようしてもよい。また、燃料噴射弁１２は、第２の実施形態と同様に、図６に示したタイミングで燃料を吸気ポート４の内部に燃料を噴射する。これにより、噴射された燃料と吸気ポート４の内壁等との干渉が少なくなる。

領域Ａ、領域Ｂのような高負荷運転時以外においては、燃料噴射弁１２の噴射方向線Ｌ１と吸気バルブ８の軸心Ｌｂとが、バルブヘッド８ｂよりもバルブステムエンド８ｃ側において交差するように、燃料噴射弁１２の位置を調整する。この場合の燃料噴射弁１２の噴霧角度θ４は、噴射された燃料の一部が吸気ポート４の上顎部４の内壁に吹き掛かるように調整される。また、燃料噴射弁１２は、第２の実施形態と同様に、図４に示すタイミングで吸気ポート４の内部に燃料を噴射する。これにより、噴射された燃料の一部が吸気ポート４の内壁に吹き掛かり、噴射された燃料の気化が促進される。

以上により、第３の実施形態は下記の効果を得ることができる。

第３の実施形態においては、噴射方向線Ｌ１を可変とする噴射方向調整機構を有するため、第１の実施形態と同様に、燃料の気化が促進されるとともに、エミッションの悪化防止を図ることが可能となる。

また、燃料噴射弁１２の噴射方向線Ｌ１は、車両の運転状況に基づいて噴射方向調整機構２０により決定される。これにより、第２の実施形態と同様に、車両の運転状況に応じて効率的にエミッションの悪化防止とエンジン出力の向上を図ることが可能となる。

本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。

本発明におけるエンジンの吸気装置の第１の実施形態を示す概略図である。 第１の実施形態における燃焼ガスの吹き返し挙動を示す概略図である。 同じく燃料噴射弁の燃料噴射を示す概略図である。 同じく燃料噴射弁が吸気ポートに燃料を噴射するタイミングを示す概略図である。 本発明におけるエンジンの吸気装置の第２の実施形態を示す概略図である。 第２の実施形態において、燃料噴射弁が吸気ポートに燃料を噴射するタイミングを示す概略図である。 同じくエンジン回転速度とトルクとの関係の一例を示す概略図である。 同じくエンジン回転速度とトルクとの関係の一例を示す概略図である。 本発明におけるエンジンの吸気装置の第３の実施形態を示す概略図である。

符号の説明

３ シリンダヘッド
４ 吸気ポート（吸気通路）
４ａ 開口
４ｂ 第１流路
４ｃ 第２流路
４ｄ 上顎部
４ｅ 下顎部
５ 排気ポート
６ 燃焼室
８ 吸気バルブ
８ａ バルブステム
８ｂ バルブヘッド
８ｃ バルブステムエンド
１２ 燃料噴射弁（噴射手段）
１２ａ 下流側燃料噴射弁（噴射手段）
１２ｂ 上流側燃料噴射弁（噴射手段）
１３ 隔壁
１４ 吸気制御弁
２０ 噴射方向調整機構

Claims (9)

1. 燃焼室と連通する吸気通路と、
   前記吸気通路に設けられ、その吸気通路の開口を開閉するバルブヘッドを有する吸気バルブと、
   前記吸気通路内に吸気の流れ方向に沿って形成され、その吸気通路をバルブステムエンド側の第１流路とバルブヘッド側の第２流路とに分離する隔壁と、
   前記吸気バルブよりも上流の前記吸気通路に設置され、燃料噴射の噴射方向線が前記吸気バルブの軸心に対して前記バルブヘッドよりもバルブステムエンド側において交差し、噴射した燃料の一部が前記吸気通路の下顎部よりも高温となる上顎部近傍の内壁にかかるように燃料を噴射する噴射手段と、
   を備えるエンジンの吸気装置。
2. 前記噴射手段は、
   排気行程において、前記吸気バルブが前記吸気通路の開口を閉弁している間に燃料を噴射する燃料噴射弁である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
3. 前記噴射手段は、
   前記吸気バルブよりも上流の前記吸気通路に設置され、燃料噴射の噴射方向線が前記吸気バルブの軸心に対して、前記バルブヘッドよりもバルブステムエンド側において交差するように燃料を噴射する第１の燃料噴射弁と、
   前記第１の燃料噴射弁よりも上流の前記吸気通路に設置され、前記吸気バルブの軸心とバルブヘッドの中心とが一致する位置を燃料噴射の噴射方向線が通るように燃料を噴射する第２の燃料噴射弁と、
   運転条件に基づいて前記２つの燃料噴射弁のうちいずれか一方を選択する噴射弁選択手段と、
   前記燃料噴射弁の噴射タイミングを制御する噴射制御手段と、
   を備えること特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
4. 前記噴射弁選択手段は、
   前記第２流路の吸気量を調整する吸気制御弁が開弁しており、かつ所定トルク値以上の運転条件の場合には第２の燃料噴射弁を選択し、前記運転条件以外の場合には第１の燃料噴射弁を選択する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの吸気装置。
5. 前記噴射手段は、
   前記吸気バルブよりも上流の前記吸気通路に設置され、噴射方向線を可変とする噴射方向調整機構と
   前記噴射方向調整機構に設置された燃料噴射弁と、
   運転条件に基づいて前記噴射方向調整機構を駆動することにより前記燃料噴射弁の噴射方向を制御する噴射方向制御手段と、
   前記燃料噴射弁の噴射タイミングを制御する噴射制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
6. 前記噴射方向調整機構は、
   前記吸気通路に一体形成されたハウジングと、
   前記ハウジングに回転可能に嵌合する可動円柱体と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの吸気装置。
7. 前記噴射方向制御手段は、
   前記第２流路の吸気量を調整する吸気制御弁が開弁しており、かつ所定トルク値以上の運転条件の場合には、前記燃料噴射弁の噴射方向線が、前記吸気バルブの軸心とバルブヘッドの中心とが一致する位置を通るように燃料噴射弁の噴射方向を調整し、
   前記運転条件以外の場合には、前記燃料噴射弁の噴射方向線が、前記バルブヘッドよりもバルブステムエンド側において前記吸気バルブの軸心と交差するように燃料噴射弁の噴射方向を調整する、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のエンジンの吸気装置。
8. 前記噴射制御手段は、
   燃料噴射の噴射方向線が、前記吸気バルブの軸心に対して、前記バルブヘッドよりもバルブステムエンド側において交差するように燃料を噴射する場合には、排気行程において前記吸気バルブが前記吸気通路の開口を閉弁している間に燃料を噴射し、
   燃料噴射の噴射方向線が、前記吸気バルブの軸心とバルブヘッドの中心とが一致する位置を通るように燃料を噴射する場合には、排気行程において前記吸気バルブが閉弁しているときに燃料噴射を開始し、吸気行程において吸気バルブが開弁中に終了する、
   ことを特徴とする請求項３から７のいずれか一つに記載のエンジンの吸気装置。
9. 前記噴射手段は、
   燃料噴射の噴射方向線が、前記吸気バルブの軸心に対して、前記バルブヘッドよりもバルブステムエンド側において交差するように燃料を噴射した燃料の一部が前記吸気通路の下顎部よりも高温となる上顎部近傍の内壁にかかるように噴霧角度を調整し、
   燃料噴射の噴射方向線が、前記吸気バルブの軸心とバルブヘッドの中心とが一致する位置を通るように燃料を噴射した燃料の一部が前記吸気通路の下顎部及び上顎部の近傍の内壁にかからないように噴霧角度を調整した、
   ことを特徴とする請求項３から８のいずれか一つに記載のエンジンの吸気装置。

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