JP2010133360A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポート噴射式の内燃機関において、吸気通路への燃料の付着の抑制と、より簡易な吸気ポート構造によるタンブル流の形成との両立を図ること。
【解決手段】燃焼室に開口している開口部を有する吸気ポートと、該吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタと、吸気ポートの上記開口部を開閉する吸気弁とを具備し、機関運転状態に応じてポートインジェクタにより適量の燃料を吸気ポート内に噴霧するポート噴射式の内燃機関の本発明の吸気装置においては、ポートインジェクタにおける燃料を噴霧する噴孔は、吸気ポートの内壁により形成される吸気通路内に配置され、ポートインジェクタの噴孔よりも下流側の吸気ポートの内壁により形成される下流吸気通路であって、ポートインジェクタの噴孔から吸気ポートの上記開口部までにわたり延在する下流吸気通路は、屈曲部を有さずに直線的に延在するように形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。

内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタを備え、内燃機関の機関回転数や機関負荷状態などの機関運転状態に応じてポートインジェクタにより適量の燃料を噴霧するポート噴射式の内燃機関であって、複数の気筒を有し該複数の気筒のそれぞれの気筒に対して２つの吸気ポートが連通するように構成されたポート噴射式の内燃機関が知られている。

このようなポート噴射式の内燃機関において、吸気ポートの分岐点よりも吸気の流れ方向において上流側に１つのみのポートインジェクタが配設される場合には、ポートインジェクタから噴霧された多くの燃料が各吸気ポート間に設けられた隔壁に付着し、燃料の微粒化が促進されないまま燃料が燃焼室内に流入し、微粒化が妨げられた燃料が燃焼せずに未燃焼の炭化水素（ＨＣ）として内燃機関から排出され、排気エミッションや燃費の悪化をもたらす場合がある。

この点に鑑み、複数の気筒を有し該複数の気筒のそれぞれの気筒に対して２つの吸気ポートが連通するように構成されたポート噴射式の内燃機関において、各吸気ポートのそれぞれにポートインジェクタを配設し、該ポートインジェクタにおける燃料を噴霧する噴孔を燃焼室側へ近づけることで、吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着を抑制し、排気中の未燃焼のＨＣを低減するポート噴射式の内燃機関が知られている（特許文献１参照）。

また、吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着が抑制されたポート噴射式の内燃機関によれば、ポートインジェクタの噴孔から噴霧され燃焼室内に供給された燃料により気化潜熱を奪って混合気の温度を下げることができるので、燃焼室内の体積効率ηＶを向上させ、より多くの空気を燃焼室内に吸入することが可能となる。更に、混合気の温度を下げることができるので、ノッキングの発生を抑制することが可能となる。

特開２００７−２６２９９５号公報

ところで、自動車用内燃機関においては低負荷時、例えば内燃機関始動からファーストアイドルの期間における燃料消費量を低減するために希薄混合気を形成することが知られている。しかしながら、排気ガスの一部を吸気ガスと共に燃焼室に還流させることにより燃焼温度を低下して窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するようにしたＥＧＲ装置の低負荷時においては、ＮＯｘを低減するのに十分な量の還流排気ガスを確保できない場合が生じる。このような場合には、失火をともなうことなく希薄混合気を燃焼させるように、内燃機関の気筒内に形成される燃焼室内に、気筒の軸方向に流れる縦渦すなわちタンブル流を発生させることが求められている。

このようなタンブル流を形成するのに適した種々の吸気ポートの構造が提案されている。例えば、簡易な構成により実現可能で且つコスト的にも優れている一つの方策として、図６に示すように、吸気ポート１０１を、その中心軸線Ｃ１が吸気弁の中心軸線Ｃ３に対して傾斜するように所定の角度θでシリンダヘッドに設け、また、吸気ポート１０１の燃焼室入口部を、燃焼室の天井部に向けて屈曲させ、吸気ポート内を流れる吸気の流速分布に偏りをもたらすことで、タンブル流を形成することが知られている。

上記のようなポート噴射式の内燃機関においても、近年における更なる燃料消費量の向上の要求などの観点から、タンブル流を形成することへの強い要望がある。

しかしながら、吸気ポートに所定の角度にて曲げられた屈曲部をもたせることでタンブル流を形成する構成を、ポート噴射式の内燃機関に適用する場合、タンブル流を形成すべく吸気ポートに屈曲部を設けるがゆえに、ポートインジェクタから吸気ポート内に噴霧された多くの燃料の屈曲部への付着がもたらされてしまう、すなわち、吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制が阻害される場合がある。このような場合においては、吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着を抑制することによりもたらされる、排気中の未燃焼のＨＣの低減や燃焼室内の体積効率ηＶの向上やノッキング発生の抑制などの効果が十分に発揮されないことになる。

本発明は上記課題に鑑み、内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタを具備し、内燃機関の機関回転数や機関負荷状態などの機関運転状態に応じて該ポートインジェクタにより適量の燃料を噴霧するポート噴射式の内燃機関において、吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制と、より簡易な吸気ポート構造によるタンブル流の形成との両立を図ることが可能な内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の気筒内に形成される燃焼室に開口している開口部を有する吸気ポートと、該吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタと、前記吸気ポートの前記開口部を開閉する吸気弁とを具備し、機関運転状態に応じて前記ポートインジェクタにより適量の燃料を前記吸気ポート内に噴霧するポート噴射式の内燃機関の吸気装置において、前記ポートインジェクタにおける燃料を噴霧する噴孔は、前記吸気ポートの内壁により形成される吸気通路内に配置され、前記ポートインジェクタの前記噴孔よりも下流側の前記吸気ポートの内壁により形成される下流吸気通路であって、前記ポートインジェクタの前記噴孔から前記吸気ポートの前記開口部までにわたり延在する下流吸気通路は、屈曲部を有さずに直線的に延在するように形成され、前記ポートインジェクタによる燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線と、前記下流吸気通路の中心軸線と、前記吸気ポートの前記開口部を開閉する前記吸気弁の移動方向における中心軸線とが前記吸気ポートの開口部にて一点で交わる、ことを特徴とする内燃機関の吸気装置が提供される。

すなわち、請求項１に記載の発明では、機関運転状態に応じてポートインジェクタにより適量の燃料を吸気ポート内に噴霧するポート噴射式の内燃機関の吸気装置において、ポートインジェクタにおける燃料を噴霧する噴孔が吸気通路内に配置され、該噴孔よりも下流側の吸気ポートの内壁により形成される下流吸気通路であって、ポートインジェクタの噴孔から吸気ポートにおける燃焼室に開口する開口部までにわたり延在する下流吸気通路が、屈曲部を有さずに直線的に延在するように形成される。また、ポートインジェクタによる燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線と、下流吸気通路の中心軸線と、吸気ポートの上記開口部を開閉する吸気弁の移動方向における中心軸線とが吸気ポートの上記開口部にて一点で交わるように構成配置される。

このような請求項１に記載の発明によれば、少なくとも下流吸気通路すなわちポートインジェクタの噴孔から吸気ポートにおける燃焼室内に開口する開口部にわたる吸気通路は、屈曲部がなく直線的に延在するので、該下流吸気通路においてタンブル流の形成をもたす屈曲部が設けられる場合と比較して、ポートインジェクタから噴霧された燃料の吸気通路への付着の抑制を図ることが可能となる。すなわち、ポートインジェクタによる燃料噴霧の際における吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制と、より簡易な吸気ポート構造によるタンブル流の形成との両立を図ることを可能とする。

また、ポートインジェクタからの燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線が吸気ポートの開口部の中心すなわち燃焼室吸気開口部の中心を通過するように配置されることになり、より確実にポートインジェクタによる燃料噴霧の際における吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制を図ることが可能となる。また、ポートインジェクタによる燃料噴霧の際の燃料噴霧角度を大きめに設定することができるため、より確実に燃料噴霧微粒化の効果を引き出すことが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、複数の気筒を有し、該複数の気筒のそれぞれの気筒に対して少なくとも２つの吸気ポートが連通され、該各吸気ポートが前記各気筒内に形成される燃焼室に開口している開口部を有する内燃機関の吸気装置であって、前記各吸気ポートのそれぞれに配設され前記各吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタと、前記各吸気ポートのそれぞれに配設され前記各吸気ポートの前記開口部を開閉する吸気弁とを具備し、機関運転状態に応じて前記各ポートインジェクタにより適量の燃料を前記各吸気ポート内に噴霧するポート噴射式の内燃機関の吸気装置において、前記各ポートインジェクタにおける燃料を噴霧する各噴孔は、前記各吸気ポートの内壁により形成される各吸気通路内に配置され、前記各ポートインジェクタの前記各噴孔よりも下流側の前記各吸気ポートの内壁により形成される下流吸気通路であって、前記各ポートインジェクタの前記噴孔から前記各吸気ポートの前記開口部までにわたり延在する各下流吸気通路は、屈曲部を有さずに直線的に延在するように形成される、ことを特徴とする内燃機関の吸気装置が提供される。

すなわち、請求項２に記載の発明では、複数の気筒のそれぞれの気筒に対して少なくとも２つの吸気ポートが連通される内燃機関の吸気装置であって、各吸気ポートのそれぞれに配設され各吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタを具備するポート噴射式の内燃機関の吸気装置において、各ポートインジェクタにおける燃料を噴霧する噴孔が各吸気通路内に配置され、各噴孔よりも下流側の各下流吸気通路であって、各噴孔から各吸気ポートにおける燃焼室に開口する開口部までにわたり延在する下流吸気通路が、屈曲部を有さずに直線的に延在するように形成される。

このような請求項２に記載に発明によれば、複数の気筒のそれぞれの気筒に対して少なくとも２つの吸気ポートが連通される内燃機関の吸気装置であって、各吸気ポートのそれぞれに配設され各吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタを具備するポート噴射式の内燃機関の吸気装置において、請求項１に記載の発明と同様に、少なくとも下流吸気通路すなわちポートインジェクタの噴孔から吸気ポートにおける燃焼室内に開口する開口部にわたる吸気通路は、屈曲部がなく直線的に延在するので、該下流吸気通路においてタンブル流の形成をもたす屈曲部が設けられる場合と比較して、ポートインジェクタから噴霧された燃料の吸気通路への付着の抑制を図ることが可能となる。すなわち、ポートインジェクタによる燃料噴霧の際における吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制と、より簡易な吸気ポート構造によるタンブル流の形成との両立を図ることを可能とする。

請求項３に記載の発明によれば、前記各ポートインジェクタによる燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線と、前記各下流吸気通路の中心軸線と、前記各吸気ポートの前記開口部を開閉する前記吸気弁の移動方向における中心軸線とが前記各吸気ポートのそれぞれの前記開口部にて一点で交わる、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置が提供される。

請求項４に記載の発明によれば、前記ポートインジェクタによる燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線と、前記下流吸気通路の中心軸線とが一致する、ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の内燃機関の吸気装置が提供される。

請求項５に記載の発明によれば、前記吸気ポートの内壁により形成される吸気通路の一部を上下２段の吸気通路に区画するように配設された隔壁と、該隔壁の上流側に配設されて前記上下２段の吸気通路のいずれか一方の吸気通路を開閉して前記燃焼室内のタンブル流を制御するタンブル制御弁とを更に具備し、前記ポートインジェクタの前記噴孔は、前記隔壁の燃焼室側端部よりも下流側に配置される、ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一つの請求項に記載の内燃機関の吸気装置が提供される。

各請求項に記載に発明によれば、内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタを具備し、内燃機関の機関回転数や機関負荷状態などの機関運転状態に応じて該ポートインジェクタにより適量の燃料を噴霧するポート噴射式の内燃機関において、吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制と、より簡易な吸気ポート構造によるタンブル流の形成との両立を図ることが可能となる共通の効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。尚、図面において、同一または類似の構成要素には共通の参照番号を付す。

図１は、本発明の吸気装置を適用したポート噴射式の内燃機関の一実施形態の概略構成を示す図である。図１において、１は気筒（シリンダブロック）、２はピストン、３はシリンダヘッド、４はピストン２とシリンダヘッド３の間に形成される燃焼室、５は吸気ポート、６は排気ポート、７は吸気弁、８は排気弁、９は点火栓をそれぞれ示す。吸気ポート５はそれぞれ対応する吸気枝管１０を有し、該吸気枝管を介してサージタンク１１に接続され、サージタンク１１は吸気ダクト１２を介してエアフロメータ１３に接続される。また、吸気管枝１０内には吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタ１６が配置される。一方、排気ポート６は共通の排気マニホールド１４に接続される。

吸気ダクト１２内にはアクセルペダルの踏み込み量が大きくなると開度が大きくなるスロットル弁１５が配置される。また、吸気ポート５には、該吸気ポートの吸気枝管１０を（図１において上側部分となる）第１部分吸気ポート１９と（図１において下側部分となる）第２部分吸気ポート２０とに分割する隔壁１７が設けられている。更に、本発明の内燃機関の吸気装置においては、隔壁１７の上流側に配設されて第１部分及吸気ポート１９と第２部分吸気ポートの吸気通路のいずれか一方の吸気通路を開閉して燃焼室内のタンブル流を制御するタンブル制御弁１８が設けられている。タンブル制御弁１８は、第１部分吸気ポート１９を介した吸気量と第２部分吸気ポート２０を介した吸気量との割合を定める手段として機能し、タンブル制御弁１８を閉じるにつれて第１部分吸気ポート１９を介した吸気量の割合が増加する。

図２は、図１に示す本発明の一実施形態の内燃機関の吸気装置における吸気ポートとポートインジェクタの配置を説明する図である。図２に示すように燃焼室４には、吸気ポート５および排気ポート６がそれぞれ２本ずつ連通されている。すなわち、本実施形態の内燃機関は、いわゆる４バルブエンジンである。尚、内燃機関の吸気ポートおよび排気ポートは、それぞれ１本ずつ燃焼室へ連通されてもよく、また、それぞれ３本以上の吸気ポートおよび排気ポートが燃焼室へ連通されてもよい。更に、例えば燃焼室に連通する吸気ポートを３本として、排気ポートを２本とするような５バルブエンジンのように、吸気ポートと排気ポートとの本数が異なってもよい。

そして、本発明の一実施形態の内燃機関の吸気装置においては、図２に示されるように、１つの気筒に対して連通される各吸気ポート５のそれぞれにポートインジェクタ１６が配設される。このような構成によれば、吸気ポート５の分岐点よりも吸気の流れ方向において上流側に１つのみポートインジェクタが配設される場合と比較して、ポートインジェクタ１６における燃料を噴霧する噴孔を燃焼室側へ近づけることができ、ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の際の、吸気ポート５の内壁により形成される吸気通路への燃料の付着を抑制することが可能となり、排気中の未燃焼のＨＣを低減や燃費の改善を図ることが可能となる。

ところで、上述したように、このようなポート噴射式の内燃機関においても、近年における更なる燃料消費量の向上の要求などの観点から、内燃機関の気筒内に形成される燃焼室内に、気筒の軸方向に流れる縦渦すなわちタンブル流を発生させることが求められる場合がある。タンブル流を形成するのに適した種々の吸気ポート構造が提案されているが、その中でも、特に簡易な構成で実現可能であり且つコスト的にも優れている一つの方策として、図６に示されるように、吸気ポートに所定の角度にて曲げられた屈曲部をもたせることで、吸気ポート内を流れる吸気の流速分布に偏りをもたらし、タンブル流を形成することが知られている。

しかしながら、吸気ポートに所定の角度にて曲げられた屈曲部をもたせることでタンブル流を形成する構成をポート噴射式の内燃機関に適用する場合、タンブル流を形成すべく吸気ポートに屈曲部を設けるがゆえに、ポートインジェクタから吸気ポート内に噴霧された多くの燃料の屈曲部への付着がもたらされてしまう、すなわち、吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制が阻害される場合がある。このような場合においては、吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着を抑制することによりもたらされる、排気中の未燃焼のＨＣの低減や燃焼室内の体積効率ηＶの向上やノッキング発生の抑制などの効果が十分に発揮されないことになる。

本発明は、ポートインジェクタによる燃料噴霧の際における吸気ポートの内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制と、より簡易な吸気ポート構造によるタンブル流の形成との両立を図ることが可能な内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。

図３は、本発明を適用した吸気装置を備えた内燃機関の一気筒の一実施形態を示す説明図である。図３に示されるように、本発明の内燃機関の吸気装置においては、ポートインジェクタ１６における燃料を噴霧する噴孔２１は、吸気ポート５の内壁により形成される吸気通路内に配設され、タンブル流の形成をもたらす屈曲部２２は、該噴孔２１よりも上流側の吸気ポート５の内壁により形成される吸気通路中に設けられる。そして、ポートインジェクタ１６の噴孔２１よりも下流側の吸気ポート５の内壁により形成される下流吸気通路２３が、屈曲部を有さずに直線的に延在するように形成される。すなわち、ポートインジェクタ１６の噴孔２１から吸気ポート５における燃料室内に開口する開口部２４までにわたり延在する下流吸気通路２３が、屈曲部を有さずに直線的に延在するように形成される。

このような吸気ポート構造によれば、少なくとも下流吸気通路２３すなわちポートインジェクタ１６の噴孔２１から吸気ポート５における燃焼室内に開口する開口部２４にわたる吸気通路は、屈曲部がなく直線的に延在するので、該下流吸気通路２３においてタンブル流の形成をもたす屈曲部が設けられる場合と比較して、ポートインジェクタ１６から噴霧された燃料の吸気通路への付着の抑制を図ることが可能となる。すなわち、ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の際における吸気ポート５の内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制と、より簡易な吸気ポート構造によるタンブル流の形成との両立を図ることを可能とする。

さらに、本発明の内燃機関の吸気装置の一実施形態においては、ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の際における吸気ポート５の内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制を、より確実に図るべく、図３に示されるように、ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線２５と、下流吸気通路の中心軸線２６と、吸気ポート５における燃焼室内に開口する開口部２４を開閉する吸気弁７の移動方向における中心軸線２７とが吸気ポート５の上記開口部２４にて一点で交わるように、ポートインジェクタ１６、下流吸気通路２３および吸気弁７が構成配置される。

吸気ポート５における燃焼室に開口する開口部２４は吸気ポート５の吸気通路の一端部に形成されるものであり、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６は該開口部２４の中心を通過する軸線となる。従って、ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線２５と、下流吸気通路２３の中心軸線２６と、吸気ポート５における燃焼室内に開口する開口部２４を開閉する吸気弁７の移動方向における中心軸線２７とが吸気ポート５の上記開口部２４にて一点で交わるように構成配置することは、ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線、下流吸気通路２３の中心軸線及び吸気弁７の移動方向における中心軸線のそれぞれが、上記開口部２４の中心を通過するように構成配置されることとなる。

このような構成配置によれば、ポートインジェクタ１６からの燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線２５が吸気ポート５の開口部２４の中心すなわち燃焼室吸気開口部の中心を通過するように配置されることになり、より確実にポートインジェクタ１６による燃料噴霧の際における吸気ポート５の内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制を図ることが可能となる。また、ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の際の燃料噴霧角度２８を大きめに設定することができるため、より確実に燃料噴霧微粒化の効果を引き出すことが可能となる。

ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線２５と、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６との相対的な配置関係に関しては、ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線２５と、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６とが一致するように構成配置されることが好ましい。ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線２５と、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６とが一致するように構成配置される場合には、ポートインジェクタ１６からの燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線２５を吸気ポート５の開口部２４の中心すなわち燃焼室吸気開口部の中心を通過するように配置しつつ、吸気ポート５の下流吸気通路２３に平行にポートインジェクタ１６から燃料を噴霧することができ、燃料噴霧微粒化の効果を最大限に引き出すことを可能とする。

このことに基づいて、図３に示す本発明の内燃機関の吸気装置の一実施形態においては、ポートインジェクタ１６による燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線２５と、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６とが一致するように構成配置することで、吸気通路への燃料の付着の抑制を図りつつ、より大きな燃料噴霧角度２８を有するポートインジェクタ１６からの燃料噴霧を可能とし、燃料噴霧微粒化の効果を最大限に引き出すことを可能とする。

また、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６と吸気弁７の移動方向における中心軸線２７との相対的な配置関係に関しては、吸気弁７により吸気ポート５の開口部２４が開放される際に、吸気ポート５の下流吸気通路２３の上側部分が燃焼室４に対して、より大きく開放されるような配置が、より高いタンブル比のタンブル流を形成するための最適な配置関係となる。ここでタンブル比とは、ピストン４が吸気上死点から吸気下死点を経て圧縮上死点に到るまでのタンブル流の回転数を示すものとする。

吸気ポート５に屈曲部２２を設けることでタンブル流をもたらすように構成される吸気装置においては、屈曲部２２の存在に起因して吸気ポート５の上側部分に高い流速の流れがもたらされ、これによりタンブル流がもたされることなる。従って、より高いタンブル比のタンブル流をもたらす一つの方策として、吸気弁７により吸気ポート５の開口部２４が開放される際の、吸気ポート５の下流吸気通路２３の上側部分を燃焼室４に対して、より大きく開放できるように、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６と吸気弁７の移動方向における中心軸線２７との相対的な配置関係を決定することが考えられる。

このことに基づいて、本発明の内燃機関の吸気装置の一実施形態においては、吸気弁７の傾斜角を小さくして、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６と、吸気ポート５における燃焼室内に開口する開口部２４を開閉する吸気弁７の移動方向における中心軸線２７とのなす角度を大きくすることで、吸気弁７により吸気ポート５の開口部２４が開放される際の、吸気ポート５の下流吸気通路２３の上側部分を燃焼室４に対して、より大きく開放できるようして、高いタンブル比のタンブル流の形成を促進させることを可能とする。

図４は、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６と吸気弁７の移動方向における中心軸線２７との相対的な配置関係を説明する図である。図４中の（ａ）には、気筒の長手方向軸線３０に対する吸気弁７の傾斜角３１が大きく、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６と、吸気ポート５における燃料室内に開口する開口部２４を開閉する吸気弁７の移動方向における中心軸線２７とのなす角度３２が小さい場合の一実施形態が示される。これに対して、図４中の（ｂ）には、気筒の長手方向軸線３０に対する吸気弁７の傾斜角３１が小さく、吸気ポート５の下流吸気通路２３の中心軸線２６と、吸気ポート５における燃料室内に開口する開口部２４を開閉する吸気弁７の移動方向における中心軸線２７とのなす角度３２が大きい場合の一実施形態が示される。

図４から理解され得るごとく、吸気弁７の傾斜角３１が大きく、下流吸気通路２３の中心軸線２６と吸気弁７の移動方向における中心軸線２７とのなす角度３２が小さい場合には、吸気弁７により吸気ポート５の開口部２４が開放される際の、吸気ポート５の下流吸気通路２３の上側部分の燃焼室４に対する開放３４は、吸気弁７の端部３３により大きく阻害されることになる。

これに対して、吸気弁７の傾斜角３１が小さく、下流吸気通路２３の中心軸線２６と吸気弁７の移動方向における中心軸線２７とのなす角度３２が大きい場合には、吸気弁７により吸気ポート５の開口部２４が開放される際の、吸気ポート５の下流吸気通路２３の上側部分の燃焼室４に対する開放３４の吸気弁７の端部３３による阻害は小さく、吸気ポート５の下流吸気通路２３の上側部分３４を大きく開放することができる。よって、吸気弁７の傾斜角３１を小さくし、下流吸気通路２３の中心軸線２６と吸気弁７の移動方向における中心軸線２７とのなす角度３２を大きくするように構成配置することで、高いタンブル比のタンブル流の形成を促進させることが可能となる。

また、図４から理解されるごとく、吸気弁７の傾斜角３１が小さく、下流吸気通路２３の中心軸線２６と吸気弁７の移動方向における中心軸線２７とのなす角度３２が大きい場合には、吸気弁７の傾斜角３１が大きく、下流吸気通路２３の中心軸線２６と吸気弁７の移動方向における中心軸線２７とのなす角度３２が小さい場合と比較して、吸気弁７により吸気ポート５の開口部２４が開放される際の吸気ポート５に戻ってしまうようなタンブル流３５は、その経路の複雑性がゆえに少ない。このことは、例えば、吸気弁を圧縮行程においても開いて機関運転するようなアトキンソン燃焼運転時における、タンブル流低下の改善を可能とする。

尚、吸気ポート５の形状に関しては、図３に示す本発明の内燃機関の吸気装置の一実施形態においては、該吸気ポート５の内壁により形成される吸気通路の断面形状が円形状とされるが、楕円形状もしくは扇形形状とされてもよい。

タンブル流の高タンブル化のために吸気ポート５の吸気通路の断面積を縮小する必要に迫られる場合もある。このような場合には、当然のことながら、吸気ポート５の下流吸気通路２３の断面積も小さくされることになり、該吸気ポート５の下流吸気通路２３の壁面への燃料付着量が増加してしまうおそれがある。従い、このような場合においては、吸気ポート５の下流吸気通路２３の断面を、吸気ポート５の上側の吸気通路の断面積を十分に確保できるような楕円形状あるいは扇形形状とすることにより、ポートインジェクタ１６から噴霧された燃料の下流吸気通路２３の内壁への付着を抑制することができる。

ところで、タンブル流の形成を促進するための隔壁及びタンブル制御弁が吸気ポート内に配設された内燃機関の吸気装置において、ポートインジェクタの噴孔が隔壁の燃焼室側端部となる下流側終端よりも上流側もしくは同位置程度に配置される場合がある。図５は、ポートインジェクタの噴孔が隔壁の燃焼室側端部となる下流側終端よりも上流側であってほぼ同位置に配置された内燃機関の吸気装置を示す図である。

図５に示されるように、ポートインジェクタ１６の噴孔２１が隔壁１７の燃焼室側端部となる下流側終端４０よりも上流側であってほぼ同位置程度に配置される場合においては、タンブル制御弁１８により閉じられた側の空間にポートインジェクタ１６から噴霧された燃料が回り込み、燃料溜りが発生してしまう場合がある。

このことに基づいて、図３に示すようなタンブル流の形成を促進するための隔壁１７及びタンブル制御弁１８が吸気ポート５に配設された内燃機関の吸気装置の一実施形態においては、ポートインジェクタ１６の噴孔２１を隔壁１７の燃焼室側端部となる下流側終端４０よりも下流側に配置することで、タンブル制御弁１８により閉じられた側の空間へのポートインジェクタ１６から噴霧された燃料の回り込みを低減する。これにより、ポートインジェクタ１６により燃料が噴霧された際における、吸気ポート５の内壁により形成される吸気通路への燃料の付着の抑制をより確実に図ることが可能となる。

本発明の吸気装置を適用したポート噴射式の内燃機関の一実施形態の概略構成を示す図である。 図１に示す本発明の一実施形態の内燃機関の吸気装置における吸気ポートとポートインジェクタの配置を説明する図である。 本発明を適用した吸気装置を備えた内燃機関の一気筒の一実施形態を示す説明図である。 吸気ポートの下流吸気通路の中心軸線と吸気弁の移動方向における中心軸線との相対的な配置関係を説明する図である。 ポートインジェクタの噴孔が隔壁の燃焼室側端部となる下流側終端よりも上流側であってほぼ同位置に配置された内燃機関の吸気装置を示す図である。 従来の吸気ポートの一実施形態を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 気筒
４ 燃焼室
５ 吸気ポート
７ 吸気弁
１６ ポートインジェクタ
１７ 隔壁
１８ タンブル制御弁
２１ 噴孔
２３ 下流吸気通路
２４ 開口部

Claims (5)

1. 内燃機関の気筒内に形成される燃焼室に開口している開口部を有する吸気ポートと、該吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタと、前記吸気ポートの前記開口部を開閉する吸気弁とを具備し、機関運転状態に応じて前記ポートインジェクタにより適量の燃料を前記吸気ポート内に噴霧するポート噴射式の内燃機関の吸気装置において、
   前記ポートインジェクタにおける燃料を噴霧する噴孔は、前記吸気ポートの内壁により形成される吸気通路内に配置され、
   前記ポートインジェクタの前記噴孔よりも下流側の前記吸気ポートの内壁により形成される下流吸気通路であって、前記ポートインジェクタの前記噴孔から前記吸気ポートの前記開口部までにわたり延在する下流吸気通路は、屈曲部を有さずに直線的に延在するように形成され、
   前記ポートインジェクタによる燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線と、前記下流吸気通路の中心軸線と、前記吸気ポートの前記開口部を開閉する前記吸気弁の移動方向における中心軸線とが前記吸気ポートの開口部にて一点で交わる、ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 複数の気筒を有し、該複数の気筒のそれぞれの気筒に対して少なくとも２つの吸気ポートが連通され、該各吸気ポートが前記各気筒内に形成される燃焼室に開口している開口部を有する内燃機関の吸気装置であって、
   前記各吸気ポートのそれぞれに配設され前記各吸気ポート内に燃料を噴霧するポートインジェクタと、前記各吸気ポートのそれぞれに配設され前記各吸気ポートの前記開口部を開閉する吸気弁とを具備し、機関運転状態に応じて前記各ポートインジェクタにより適量の燃料を前記各吸気ポート内に噴霧するポート噴射式の内燃機関の吸気装置において、
   前記各ポートインジェクタにおける燃料を噴霧する各噴孔は、前記各吸気ポートの内壁により形成される各吸気通路内に配置され、
   前記各ポートインジェクタの前記各噴孔よりも下流側の前記各吸気ポートの内壁により形成される下流吸気通路であって、前記各ポートインジェクタの前記噴孔から前記各吸気ポートの前記開口部までにわたり延在する各下流吸気通路は、屈曲部を有さずに直線的に延在するように形成される、ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 前記各ポートインジェクタによる燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線と、前記各下流吸気通路の中心軸線と、前記各吸気ポートの前記開口部を開閉する前記吸気弁の移動方向における中心軸線とが前記各吸気ポートのそれぞれの前記開口部にて一点で交わる、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記ポートインジェクタによる燃料噴霧の噴霧方向における中心軸線と、前記下流吸気通路の中心軸線とが一致する、ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記吸気ポートの内壁により形成される吸気通路の一部を上下２段の吸気通路に区画するように配設された隔壁と、該隔壁の上流側に配設されて前記上下２段の吸気通路のいずれか一方の吸気通路を開閉して前記燃焼室内のタンブル流を制御するタンブル制御弁とを更に具備し、
   前記ポートインジェクタの前記噴孔は、前記隔壁の燃焼室側端部よりも下流側に配置される、ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一つの請求項に記載の内燃機関の吸気装置。

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