JP2576124B2 - 複吸気弁を有するエンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は燃料エンジンの吸気装置に関し、特に複数の
吸気弁を有するエンジンの吸気装置に関する。

（従来の技術） 車輌に搭載される内燃エンジンの燃料供給装置として
燃料噴射装置が多く採用されつつある。燃料噴射装置を
採用する最も大きな目的はエンジンの出力性能を増大さ
せることである。燃料噴射により性能が向上する理由
は、体積効率の増加、シリンダ間混合気分配が良くな
る。過渡時の空燃比制御精度が良いこと等が挙げられる
が、中でも体積効率の増加が性能向上の大きな要因であ
る。

体積効率向上の内容を更に分けると、気化器のベンチ
ュリに相当する部分が無く吸気通路抵抗が小さい、混合
気の加熱が不要なため空気密度の低下がない、吸気慣性
効果を利用した吸気管が採用できる等である。そして、
エンジン常用回転域での性能向上を考慮すると吸気慣性
効果を利用した吸気管を利用できることが大いに期待で
きることである。即ち、燃料噴射の場合の吸気管は空気
のみが通過するとして設計が可能なために吸気慣性効果
を利用した性能本位の吸気系とすることが可能となる。

一方、吸・排気弁は、その直径が大きい程吸・排気効
率が高まり、エンジン回転を上げられる訳であるが、燃
焼室は上から見ると円形であるために２個の吸・排気弁
の大きさにも限度がある。そこで、吸・排気弁の数を夫
々複数例えば、２個づつにすれば効率を格段に向上させ
ることが可能となる。更に、かかる複吸気弁のエンジン
として、ヘリカル型吸気ポートを採用し、燃焼室内でス
ワールを発生させることにより燃焼を改善するようにし
ている。しかしながら、このヘリカル型吸気ポートは高
負荷時にはその特殊な形状により吸気抵抗が増大して充
填効率が低下する傾向があり、これを改善するために、
第２の吸気ポートを設け、この第２の吸気ポートには吸
気制御弁を設けて、低負荷時には当該吸気制御弁を閉じ
てヘリカル型吸気ポートの特徴を生かし、高負荷・高回
転時にはこの吸気制御弁を開いてヘリカル型の吸気ポー
ト及び第２の両ポートから空気を燃焼室内に導入するよ
うにしている。このような複数の吸気弁を備えたエンジ
ンの吸気装置は第５図乃至第８図に示すように種々提案
されている。

第５図に示すタイプは、シリンダ30の燃焼室31の一方
の吸気弁32に臨んで開口する第１の吸気ポート（以下プ
ライマリポートという）33と、他方の吸気弁32に臨んで
開口する第２の吸気ポート（以下セカンダリポートとい
う）34とを当該セカンダリポート34に設けられた吸気制
御弁35の下流において連通させ、且つ当該連通部にその
噴射口を各吸気弁32、32に臨ませて燃料噴射弁36を配置
したもの、第６図に示すタイプは、セカンダリポート37
の下側にプライマリポート38を配置し、且つ吸気制御弁
35の下流において当該セカンダリポート37に連通させ、
セカンダリポート37の上部にその噴射口を各吸気弁32、
32に臨ませて燃料噴射弁36を配設したものである。

また、第７図に示すタイプは、強スワールＤを形成さ
せるためのプライマリポート40と、セカンダリポート41
とを各別に互いに独立して設け、プライマリポート40に
その噴射口を一方の吸気弁32に臨ませて燃料噴射弁36を
配置したもの、第８図のタイプは、セカンダリポート42
の下側にプライマリポート43を配置し、且つ当該プライ
マリポート43の上流端をセカンダリポート42の吸気制御
弁35の上流に、下流端を当該吸気制御弁35の下流且つ何
れか一方のセカンダリポートに連通、且つ弁傘裏の接線
方向に臨んで開口させてスワールＥを発生させ、セカン
ダリポート42の吸気制御弁35の下流且つ分岐部の上流位
置にその噴射口を各吸気弁32、32に臨ませて燃料噴射弁
36を配置したものである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、完全燃焼のためには、均一混合気の形成
と、特に低速時に強スワールの形成が必要であり、前記
２個の吸気弁を備えるエンジンの吸気慣性利用可変吸気
系において、第１に、前記均一混合気を形成するために
は、吸気制御弁の開弁時（高速時）、閉弁時（低速時）
共に、空気の流れる所に燃料を噴射又は、燃料の噴射す
る所には空気を流すことを必要とし、第２に、空気制御
弁を閉弁させて低速時に強スワールを発生させるために
は、前記ヘリカル型のプライマリポートと前記セカンダ
リポートとを夫々独立ポートにするか、或いは何らかの
スワール強化手段を施すことが必要である。

しかしながら、前記第５図及び第６図に示すタイプの
ものは、均一混合気の形成に対しては有効であるが、強
スワールの形成に対しては有効ではない。また、第７図
に示すタイプのものは強スワールの形成に対しては有効
であるが、吸気制御弁の開弁時における均一混合気の形
成が良くない。第８図に示すタイプのものは、第７図に
示すタイプと同様に強スワールの形成に対しては有効で
あるが、吸気制御弁35の閉弁時における均一混合気の形
成に対しては有効でない。

即ち、上記従来のものは、均一混合気の形成を良好に
すると強スワールの形成が悪くなり、反対に強スーワル
の形成を良好にすると均一混合気の形成が悪くなり、こ
れらを両立させることが困難であるという問題がある。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、低速時には強いスワールを形成することができ、且
つ低速、高速時共に均一混合気の形成が可能な複吸気弁
を有するエンジンの吸気装置を提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明によれば、２つの吸
気弁を有し、燃料室内に供給する吸気にスワールを発生
させる常時開放の第１の吸気ポートと、エンジンの高負
荷高回転時においてのみ開弁する吸気制御弁を有し且つ
燃焼室内にストレートの吸気を供給する第２の吸気ポー
トと、燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた複吸気弁を
有するエンジンの吸気装置において、前記第１の吸気ポ
ートを前記２つの各吸気弁に均等に臨ませて開口させる
と共に前記第１の吸気ポート内に燃料を噴射させる構成
とし、又は前記第１の吸気ポートに前記２つの吸気弁に
均等に臨ませて噴射口を開口させて燃料噴射弁を配設
し、前記２つの吸気弁に均等に燃料を噴射させる構成と
し、又は、前記第１の吸気ポートを前記２つの各吸気弁
の各バルブスロートの接線方向に臨ませて開口させると
共に前記第１の吸気ポート内に燃料を噴射させる構成と
し、又は前記第１の吸気ポートを前記２つの各吸気弁の
各弁傘裏の接線方向に臨ませて開口させると共に前記第
１の吸気ポート内に燃料を噴射させる構成としたもので
ある。

（作用） ２つの吸気弁に均等に開口する第１の吸気ポート内に
燃料噴射弁から燃料を噴射させることにより第２の吸気
ポート内の吸気制御弁の開・閉時共に均一混合気の形成
が可能とされる。また、第２の吸気ポートをバルブスロ
ート接線方向、又は弁傘裏の接線方向に臨んで開口させ
ることにより特に、低速時即ち、吸気制御弁の閉弁時に
強いスワールが形成される。このスワールは燃焼室中央
に向かった流れとなり、燃焼に対して更に有利となる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明の第１実施例を示し、エンジン１はシ
リンダ２の燃焼室３に複数のバルブ例えば、２個の吸気
弁４、４と、２個の排気弁５、５とを設けられた４バル
ブエンジンで、当該燃焼室３の中央に点火プラグ６を配
置されている。吸気ポートは３ポートタイプのもので、
１本の第１の吸気ポート（以下プライマリポートとい
う）７と、２本の第２の吸気ポート（以下セカンダリポ
ートという）８、８とにより構成され、図示のように２
本のセカンダリポート８と８との間にプライマリポート
７を挟んで互いに平行に並んで配置されている。

このプライマリポート７の一端はエアクリーナ（図示
せず）に接続され、他端は２個の吸気弁４、４に均等
に、且つバルブスロートの接線方向に臨んで開口するよ
うに配置されている。そして、このプライマリポート７
はヘリカル型吸気ポートを形成する。燃料噴射弁９はプ
ライマリポート７の上部に配設され、その燃料噴射口を
当該プライマリポート７内に挿入され、且つ各吸気弁
４、４に均等に臨んで配置されている。

２本の各セカンダリポート８、８の各一端は前記エア
クリーナに接続され、各他端は夫々各吸気弁４、４にス
トレートに臨んで開口するように配置されている。これ
らの２本の各セカンダリポート８、８内には各吸気弁
４、４の上流側所定位置に夫々吸気制御弁10、10が配設
されている。これらの各吸気制御弁10、10はエンジン回
転数が高く、負荷の小さいときには閉弁されてこれらの
各セカンダリポート８、８を閉塞し、エンジン回転数が
高く、負荷の大きいときには開弁されてこれらの各セカ
ンダリポート８、８を連通させる。これらの２個の吸気
制御弁10、10は図示しない適宜のアクチュエータ例え
ば、ダイヤフラム式アクチュエータにより連動して一体
的に開閉制御されるようになっている。

以下に作用を説明する。

エンジン１の回転数が低速度のときには各セカンダリ
ポート８、８の吸気制御弁10、10が第１図（ｂ）に示す
ように閉弁されており、これらのセカンダリポート８、
８からはシリンダ２内に空気は供給されない。一方、プ
ライマリポート７は常時開口されており、当該プライマ
リポート７からシリンダ２内に空気が導入される。この
プライマリポート７は各吸気弁４、４に均等に、且つ各
バルブスロートに対して接線方向に開口しているため
に、シリンダ２内に導入される空気は略均等に、且つ第
１図（ａ）に矢印Ａ、Ａで示すように平面スワールを形
成することとなる。

インジェクタ９は所定のタイミングで開弁されて当該
エンジン１の運転状態に応じた燃料量をプライマリポー
ト７内に、且つ各吸気弁４、４に向けて略均等に噴射す
る。この噴射された燃料は当該プライマリポート７内を
シリンダ２の吸気弁４、４に向かって流れる空気と共に
当該シリンダ２内に矢印Ａ、Ａに示すようにスワールし
ながら流入する。これにより平面スワールが形成され、
当該スワール形成時にプライマリポート７内の空気と噴
射された燃料とが良好に混合される。

エンジン１の回転数が高速度のときにはセカンダリポ
ート８、８内の各吸気制御弁10、10が開弁され、これら
の各セカンダリポート８、８が連通される。これによ
り、これらの各セカンダリポート８、８からシリンダ２
内に空気が導入される。これらの各セカンダリポート
８、８は各バルブスロートに対してストレートに開口さ
れており、従って、これらのセカンダリポート８、８内
の空気はシリンダ２内に真っ直ぐに流入する。これによ
り流入空気の抵抗が小さく、空気量の増大が図られるこ
ととなる。同時にプライマリポート７から当該シリンダ
２内に流入する空気は前述したようにスワールを形成さ
れる。

そして、燃料噴射弁９から噴射された燃料は一部をプ
ライマリポート７内の空気と共に吸気弁４、４から均等
に且つスワールを形成されてシリンダ２内に流入され、
残余を各セカンダリポート８、８内の空気と共にシリン
ダ２内に各吸気弁４、４から均等に導入される。斯くし
て、均一混合気形成及び強スワール形成が可能とされ
る。

第２図は本発明の第２実施例を示し、第１図に示す２
本のセカンダリポート８、８の下側にプライマリポート
11を配置し、且つ当該プライマリポート11の一端を前記
エアクリーナに接続し、他端を２股に均等に分岐し、各
開口端を各々各セカンダリポート８、８の各吸気弁４、
４を直ぐ上流位置に、且つこれらの吸気弁４の各弁傘裏
4aの接線方向に臨ませて開口させて連通接続し、当該プ
ライマリポート11の前記分岐部に燃料噴射弁９を配設
し、且つその噴射口を各開口11a:11aに均等に臨ませて
配置したものである。

各セカンダリポート８、８の各吸気制御弁10、10の閉
弁時にはプライマリポート11内の空気は吸気弁４、４か
ら略均等にシリンダ２内に流入し、且つ第２図（ｂ）に
矢印Ｂで示すようにシリンダ２内において縦スワールを
形成する。これにより、燃料噴射弁９から噴射された燃
料は当該プライマリポート11内の空気と共に吸気弁４、
４から均等に、且つ前記縦スワール形成されて良好に混
合される。

各セカンダリポート８、８の各吸気制御弁10、10の開
弁時には、燃料噴射弁９から噴射された燃料の一部はプ
ライマリポート11内の空気と共に前記縦スワールを形成
されてシリンダ２内に供給され、残余を各セカンダリポ
ート８、８内の空気により均一に混合されて吸気弁４、
４から略均等に当該シリンダ２内に供給される。斯くし
て、前述と同様に、均一混合気形成及び強スワール形成
が可能とされる。

第３図は本発明の第３実施例を示し、吸気系は１本の
セカンダリポート13と、１本のプライマリポート14とに
より構成される２ポートタイプのもので、セカンダリポ
ート13は一端を前記エアクリーナに、他端を均等に２股
に分岐され、各開口端13a、13aを夫々各吸気弁４、４に
ストレートに臨んで開口されており、当該セカンダリポ
ート13内には前記分岐部の上流位置に吸気制御弁15を配
設されている。また、プライマリポート14は前記セカン
ダリポート13の下側に配置され、一端を前記エアクリー
ナに接続され、他端と均等に２股に分岐されて各開口端
14a、14aをセカンダリポート13の各開口端13a、13aに、
且つ各吸気弁４、４のバルブスロートの接線方向に臨ん
で開口するように連通されている。更に、燃料噴射弁９
はプライマリポート14に配設され、その噴射口を当該プ
ライマリポート14内に挿入され、且つ各開口端14a、14a
に均等に臨んで配置されている。

エンジン１の回転数が低速度の時には、セカンダリポ
ート13の吸気制御弁15は閉弁時され、プライマリポート
14内の空気は各開口14a、14aから略均等に、且つ第３図
（ａ）に矢印Ａ、Ａで示すように平面スワールを形成さ
れてシリンダ２内に流入される。これにより燃料噴射弁
９から噴射された燃料は各吸気弁４、４から均等に、且
つ前記平面スワールにより良好に混合される。

エンジン１の回転数が高速度のときにはセカンダリポ
ート13の吸気制御弁15が開弁され、当該セカンダリポー
ト13内の空気は各開口13a、13aから均等に吸気弁４、４
を介してシリンダ２内に真っ直ぐに流入する。そして、
燃料噴射弁９から噴射された燃料は一部を前記プライマ
リポート14内の空気と共に各吸気弁４、４から均等に前
記スワールを形成されてシリンダ２内に供給され、残余
はセカンダリポート13内の空気と均一に混合され、且つ
均等に２分されて各吸気弁４、４から当該シリンダ２内
に供給される。これにより、均一混合気形成及び強スワ
ール形成が可能とされる。

第４図は本発明の第４実施例を示し、吸気系は１本の
セカンダリポート16と、１本のプライマリポート17とに
より構成される２ポートタイプのもので、セカンダリポ
ート16は一端をエアクリーナに、他端と均等に２股に分
岐されて各開口端16a、16aを吸気弁４、４に臨んでスト
レートに開口され、当該セカンダリポート16内には前記
分岐部の上流位置に吸気制御弁18を配設されている。ま
た、プライマリポート17は一端を前記エアクリーナに、
他端を２股に均等に分岐されて各開口端17a、17aをセカ
ンダリポート16の各開口端16a、16aの吸気弁４、４の直
ぐ上流、且つこれらの各吸気弁４、４の弁傘裏4a、4aの
接線方向に臨んで開口するように連通されている。

燃料噴射弁９はプライマリポート17に配設され、その
噴射口を当該プライマリポート17内に挿入され、且つ各
開口端17a、17aに均等に臨んで配置されている。

セカンダリポート16の吸気制御弁18の閉弁時にはプラ
イマリポート17内の空気は吸気弁４、４から略均等にシ
リンダ２内に流入し、且つ第４図（ｂ）に矢印Ｂで示す
ようにシリンダ２内において縦スワールを形成する。こ
れにより燃料噴射弁９か噴射された燃料は当該プライマ
リポート17内の空気と共に吸気弁４、４から均等に、且
つ前記縦スワール形成されて良好に混合される。

セカンダリポート16の吸気制御弁18の開弁時には、燃
料噴射弁９から噴射された燃料の一部はプライマリポー
ト17内の空気と共に前記縦スワールを形成されてシリン
ダ２内に供給され、残余をセカンダリポート16内の空気
により均一に混合されて吸気弁４、４から略均等にシリ
ンダ２内にストレートに供給される。これにより均一混
合気形成及び強スワール形成が可能とされる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、２つの吸気弁を
有し、燃焼室内に供給する吸気にスワールを発生させる
常時開放の第１の吸気ポートと、エンジンの高負荷高回
転時においてのみ開弁する吸気制御弁を有し且つ燃焼室
内にストレートの吸気を供給する第２の吸気ポートと、
燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた複吸気弁を有する
エンジンの吸気装置において、前記第１の吸気ポートを
前記２つの各吸気弁に均等に臨ませて開口させると共に
前記第１の吸気ポート内に燃料を噴射させる構成とし、
又は前記第１の吸気ポートに前記２つの吸気弁に均等に
臨ませて噴射口を開口させて燃料噴射弁を配設し、前記
２つの吸気弁に均等に燃料を噴射させる構成とし、又
は、前記第１の吸気ポートを前記２つの各吸気弁の各バ
ルブスロートの接線方向に臨ませて開口させると共に前
記第１の吸気ポート内に燃料を噴射させる構成とし、又
は前記第１の吸気ポートを前記２つの各吸気弁の各弁傘
裏の接線方向に臨ませて開口させると共に前記第１の吸
気ポート内に燃料を噴射させる構成としたことにより、
エンジンの低速度時には強スワールを形成し、高速度時
には均一混合気の形成が可能となり、低速度から高速度
に亘る広範囲の運転領域においてエンジン出力の向上を
図ることが可能となるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明に係る複吸気弁を有するエン
ジンの吸気装置を適用したエンジンの吸気系の第１乃至
第４の実施例を示す構成図、第５図乃至第８図は従来の
複吸気弁を有するエンジンの吸気装置を示す構成図であ
る。 １…エンジン、２…シリンダ、３…燃焼室、４…吸気
弁、５…排気弁、６…点火プラグ、９…燃料噴射弁、
７、11、14、17…プライマリポート、８、13、16…セカ
ンダリポート、10、15、18…吸気制御弁、

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの吸気弁を有し、燃焼室内に供給する
   吸気にスワールを発生させる常時開放の第１の吸気ポー
   トと、エンジンの高負荷高回転時においてのみ開弁する
   吸気制御弁を有し且つ燃焼室内にストレートの吸気を供
   給する第２の吸気ポートと、燃料を噴射する燃料噴射弁
   とを備えた複吸気弁を有するエンジンの吸気装置におい
   て、 前記第１の吸気ポートを前記２つの各吸気弁に均等に臨
   ませて開口させると共に前記第１の吸気ポート内に燃料
   を噴射させることを特徴とする複吸気弁を有するエンジ
   ンの吸気装置。
2. 【請求項２】２つの吸気弁を有し、燃焼室内に供給する
   吸気にスワールを発生させる常時開放の第１の吸気ポー
   トと、エンジンの高負荷高回転時においてのみ開弁する
   吸気制御弁を有し且つ燃焼室内にストレートの吸気を供
   給する第２の吸気ポートと、燃料を噴射する燃料噴射弁
   とを備えた複吸気弁を有するエンジンの吸気装置におい
   て、 前記第１の吸気ポートに前記２つの各吸気弁に均等に臨
   ませて噴射口を開口させて燃料噴射弁を配設し、前記２
   つの吸気弁に均等に燃料を噴射させることを特徴とする
   複吸気弁を有するエンジンの吸気装置。
3. 【請求項３】２つの吸気弁を有し、燃焼室内に供給する
   吸気にスワールを発生させる常時開放の第１の吸気ポー
   トと、エンジンの高負荷高回転時においてのみ開弁する
   吸気制御弁を有し且つ燃焼室内にストレートの吸気を供
   給する第２の吸気ポートと、燃料を噴射する燃料噴射弁
   とを備えた複吸気弁を有するエンジンの吸気装置におい
   て、前記第１の吸気ポートを前記２つの各吸気弁の各バ
   ルブスロートの接線方向に臨ませて開口させると共に前
   記第１の吸気ポート内に燃料を噴射させることを特徴と
   する複吸気弁を有するエンジンの吸気装置。
4. 【請求項４】２つの吸気弁を有し、燃焼室内に供給する
   吸気にスワールを発生させる常時開放の第１の吸気ポー
   トと、エンジンの高負荷高回転時においてのみ開弁する
   吸気制御弁を有し且つ燃焼室内にストレートの吸気を供
   給する第２の吸気ポートと、燃料を噴射する燃料噴射弁
   とを備えた複吸気弁を有するエンジンの吸気装置におい
   て、 前記第１の吸気ポートを前記２つの各吸気弁の各弁傘裏
   の接線方向に臨ませて開口させると共に前記第１の吸気
   ポート内に燃料を噴射させることを特徴とする複吸気弁
   を有するエンジンの吸気装置。