JP2576905B2 - ４サイクル内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、１つの気筒に対して３個の互いに隣接する
吸気弁を有し、吸気通路に１個の燃料噴射弁から燃料を
噴射する４サイクル内燃機関の吸気装置に関するもので
ある。

（発明の背景） １つの気筒に対して３個の互いに隣接する吸気弁を設
けた４サイクル内燃機関がある。この種の機関で、１つ
の気筒に１つの燃料噴射弁を用い、この噴射弁により吸
気通路に燃料を噴射する場合には、噴射弁の取付け位置
が燃焼に大きな影響を与える。すなわち、吸気弁から遠
い位置に燃料を噴射したのでは、燃料が吸気通路内壁に
付着して壁面流となり、燃料の霧化が悪化する。このた
め特に燃料噴射量が少なくなる低速時には、点火栓によ
る着火性が悪くなる。また吸気弁にあまり接近して燃料
を噴射すると、特定の吸気弁にのみ燃料が集中して供給
されることになり、回転速度などの運転状況の変化に対
して好ましい燃焼が得られなくなる状況が生じ得るとい
う問題がある。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
隣接する３つの吸気弁を有する４サイクル内燃機関で、
１つの燃料噴射弁により燃料を吸気通路に供給する場合
に、燃料の霧化が良好であり、特に低速時における着火
性に良好にし、また特定の吸気弁にのみ燃料が集中する
のを防止して燃焼を好ましいものとすることが可能な４
サイクル内燃機関の吸気装置を提供することを目的とす
るものである。

（発明の構成） 本発明によればこの目的は、カム軸によって開閉され
互いに隣接する３個の吸気弁および複数の排気弁をシリ
ンダ中心線を囲むように配設した４サイクル内燃機関に
おいて、燃焼室の中央付近に発火部が臨む点火栓と、前
記各吸気弁に連通する吸気通路を前記吸気弁に近接した
位置から少くともシリンダヘッドの吸気管接続面まで広
がって互いに連通する連通室と、前記カム軸に直交しか
つシリンダ中心線を含む平面上付近にほぼ設けられ平面
視中央の吸気弁方向を指向して前記連通室内を縦断する
ように燃料を噴射する１個の燃料噴射弁と、前記連通室
に低速時に一側へ片寄らせて吸気を導く吸気制御系とを
備え、前記連通室を下流側へ向かって平面視滑らかに拡
開させ、前記中央の吸気弁を平面視前記点火栓と燃料噴
射弁とを結ぶ直線上に位置させたことを特徴とする４サ
イクル内燃機関の吸気装置、により達成される。

（作用） 燃料噴射弁から噴射される燃料は、カム軸に直交しか
つシリンダ中心線を含む平面にほぼ沿って中央の吸気弁
方向に噴射される。この噴射された燃料はシリンダヘッ
ドの吸気管接続面から吸気弁に近接した位置まで広がっ
た連通室内を縦断しつつ中央の吸気弁方向へ流動し、こ
の間に燃料は連通室内の空気に拡散する。このため燃料
は吸気通路の壁面に付着しにくい。

また連通室は平面視滑らかに拡開すると共に、吸気制
御系は低速時に吸気を連通室内の一側へ片寄らせて供給
する。このため一側に片寄って供給された吸気は連通室
の滑らかに拡開する内壁に導かれることになり、低速時
には両側の吸気弁に導かれる吸気量が不均一にな燃焼室
内に吸気渦流（スワール）を発生させる。燃料は中央の
吸気弁に多く供給されるから、この中央の吸気弁を挟ん
で噴射弁の反対側に位置する点火栓に中央の吸気弁から
入った濃い混合気が導かれ、強い吸気渦流の効果もあっ
て燃焼が良好になる。

また吸気量が多くなる高速運転時には、吸気制御系は
吸気を連通室内に片寄りなく供給するから、３つの吸気
弁から吸気は円滑に燃焼室に導かれる。この時燃料は連
通室内の吸気の乱流によって連通室内に広く拡散される
が、中央の吸気弁に比較的多く供給され良好に燃焼す
る。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例を一部断面した平面図、
第２図はそのII−II線断面図、第３図はトルク特性図で
ある。第１、２図において符号10はシリンダボテー、12
はシリンダヘッド、14はピストンであり、これらにより
燃焼室16が形成される。シリンダヘッド12には１気筒に
つき２個の排気弁18（18a、18b）と、３個の互いに隣接
する吸気弁20（20a、20b、20c）が設けられている。こ
れらの排・吸気弁18、20は、それぞれ頭上カム軸22、2
4、スイングアーム26、28などからなる公知のスイング
アーム方式の２頭上カム軸式動弁機構により開閉され
る。30はシリンダヘッドカバー、32は排気弁18に連通す
る排気通路、また第１図で34は点火栓である。点火栓34
は第１図に明らかなようにその着火部が燃焼室16の中央
付近に臨んでいる。

36はサージタンク、38は各気筒ごとにサージタンク36
とシリンダヘッド12とをつなぐ吸気管である。吸気管38
内には第１吸気通路40a、第２吸気通路40bが形成されて
いる。第１吸気通路40aと第２吸気通路40bとは略同径
で、またこれらの通路40a、40bを貫通する弁軸42には、
第２吸気通路40bを開閉する蝶型の制御弁44が取付けら
れている。この制御弁44は運転条件、例えば運転負荷や
機関回転速度の増減に対応して開閉するように制御され
る。

吸気通路40の下流側はシリンダヘッド12に設けた連通
室46に接続され、この連通室46は３つの吸気弁20に接近
してこれらに連通している。この連通室46は平面視（第
１図）で下流側へ向って滑らかに拡開して吸気弁に連通
している。また第１、第２吸気通路40a、40b、および制
御弁44は、低速時には連通室46内に吸気を片寄って供給
する吸気制御系を形成する。

48は電磁式燃料噴射弁である。この噴射弁48は第２図
に示すように、吸気管38の上部に配設した分配管50と、
シリンダヘッド12の連通室46上部との間に位置し、その
噴射口は中央の吸気弁20bを指向する。そしてこの燃料
噴射弁48は連通室46を縦断して中央の吸気弁20b方向へ
燃料を噴射する。ここに前記中央の吸気弁20bは、第１
図に明らかなようにこの噴射弁48と点火栓34とを結ぶ直
線上に位置する。

この噴射弁48は制御器（図示せず）が出力する電気信
号により所定のタイミングで開弁し、所定圧に加圧され
た分配管50内の燃料を連通室46へ間欠的に噴射する。

この第１実施例の動作は次の通りである。低負荷・低
速運転時には、制御弁44は閉じ第１吸気通路40aから吸
気は連通室46へ導かれる。すなわち吸気は吸気弁20a側
に片寄って連通室46内に入りその滑らかに拡開する内壁
に導かれ、両側の吸気弁に導かれる吸気量が不均一にな
るから、燃料室内に強い吸気渦流（スワール）を発生さ
せる。連通室46に間欠的に噴射された燃料は、或る程度
の広がりを持っているばかりでなく比較的広い連通室46
内を長い距離の間内壁に当たることなく拡散する。この
ため内壁に付着する燃料が減り、燃料の霧化が促進され
る。この燃料は平面視中央の吸気弁20bを指向して噴射
されているから、この中央の吸気弁20bから濃い混合気
が燃焼室16に流入する。点火栓にはこの濃い混合気が導
かれるので層状燃料に近い燃焼状態が得られ、着火性が
良好になり、燃焼安定化も図れる。

高負荷・高速運転時には制御弁44が開き、吸気は第
１、第２吸気通路40a、40bから連通室46に入る。

第３図で実線Ａは制御弁44を開き続けた場合のトルク
特性であり、中低速での吸気慣性効果の減少によりトル
ク低下が著しいことを示している。同図鎖線Ｂは制御弁
44を閉じた場合のトルク特性である。制御弁44を中速域
で開閉させることによりこれらの２つの特性Ａ、Ｂを組
合せ、トルク特性の改善を図ることができる。

第４図は第２実施例を一部断面した平面図である。こ
の実施例は、前記第１実施例における第１吸気通路40a
を第２吸気通路40bより小径に形成したものである。こ
の実施例によれば噴射弁48の噴射口が第１、第２吸気通
路40a、40b間の壁より第２吸気通路40b側に偏位してい
る。この結果高負荷・高速時に制御弁44が開くと第２吸
気通路40bから連通室46に流入した吸気は、第１実施例
に比べ、噴射弁48から噴射された燃料に一層よく当た
り、燃料の霧化がさらに促進される。また第２吸気通路
40bが小径なので、第１実施例に比べて一層低速から吸
気慣性によるトルク増加を図ることができる。さらに第
１吸気通路40aの連通室46に対する偏位量は、第１実施
例に比べて大きくなるから、制御弁44が閉じている低速
時には連通室46に生成される渦流が一層強くなり、吸気
弁20の開弁時にはこの渦流により燃料室16内に一層強い
スワール（吸入渦流）が発生する。このため低速時の燃
焼が安定化され、低速運転が円滑になる効果が一層顕著
になる。

第５図は第３実施例の一部断面した平面図であり、こ
の実施例は第１吸気通路40aを一側に配置する一方第２
吸気通路40bを２つに分割し、それぞれに制御弁44a、44
bを設けたものである。

この実施例によれば、制御弁44が閉じる低負荷・低速
時に第１吸気通路40aを通る吸気は燃焼室内に一層強い
渦流を発生させ燃焼改善の効果が一層大きくなる。

なお、第４、５図では第１図と同一部分に同一符号を
付したので、その説明は繰り返さない。

以上の実施例では図に明らかなように、３つの吸気弁
にそれぞれ連通する各吸気通路を連通室で連通し、この
連通室に燃料噴射弁から燃料を噴射する場合に、中央の
吸気通路を両側の吸気通路より下方へ偏位させ、連通室
の下壁を中央の吸気通路に滑らかに連続させている。こ
のため連通室の下壁に付着した燃料は、この中央の吸気
通路に良好に導かれ、特に低速運転時には燃焼室の中央
付近に濃い混合気を導いて安定した燃料を行わせること
が可能になる。

またこの実施例では、連通室の上壁を中央の吸気通路
上壁に滑らかに連続させているから、吸気量が多くなる
時に両側の吸気通路に吸気を良好に導くことができる。
このため吸気とともに燃料もこれら両側の吸気通路に導
き、各吸気弁に混合気を円滑に分配することが可能にな
る。

（発明の効果） 本発明は以上のように、各吸気通路をシリンダヘッド
の吸気管接続面から各吸気弁に近接する位置まで広がる
連通室で連通し、この連通室を平面視下流側へ向かって
滑らかに拡開し、この連通室に低速時に吸気を一側へ片
寄らせるて供給する吸気制御系を設け、この連通室内を
縦断するように燃料を噴射する燃料噴射弁を、カム軸に
直交しかつシリンダ中心線を含む平面にほぼ沿って平面
視中央の吸気弁方向に燃料を噴射するように配置し、こ
の燃料噴射弁と燃料室中央に着火部が臨む点火栓とを結
ぶ直線上に中央の吸気弁を位置させたものである。この
ため、この噴射された燃料は連通室内を中央の吸気弁方
向に向かって移動し、この間に連通室内の空気に拡散す
る。このため燃料は吸気通路の壁面に付着しにくくなる
から霧化が良好になる。

また吸気量の少ない低速時には、吸気は連通室内の一
側に片寄って供給されるから、燃焼室内に強い吸入渦流
が形成される一方、燃料噴射弁から噴射された燃料は中
央の吸気弁に多く吸入される。このため点火栓の着火部
に濃い混合気が導かれ、着火性が良好で燃焼が良くな
る。

また吸気量が多くなる高速運転時には、３つの吸気弁
から吸気は円滑に燃焼室に吸入される一方、中央の吸気
弁に比較的多い燃料が供給される。このため、中央の吸
気弁へ供給されるの燃料の量が比較的多くなり、燃焼が
安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を一部断面した平面図、第
２図はそのII−II線断面図、第３図はトルク特性図であ
る。また第４、５図は他の実施例の一部断面した平面図
である。 16……燃焼室、 20a、20b、20c……吸気弁、 22、24……カム軸、40……吸気通路、 46……連通室、48……燃料噴射弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カム軸によって開閉され互いに隣接する３
   個の吸気弁および複数の排気弁をシリンダ中心線を囲む
   ように配設した４サイクル内燃機関において、 燃焼室の中央付近に発火部が臨む点火栓と、前記各吸気
   弁に連通する吸気通路を前記吸気弁に近接した位置から
   少くともシリンダヘッドの吸気管接続面まで広がって互
   いに連通する連通室と、前記カム軸に直交しかつシリン
   ダ中心線を含む平面上付近に設けられ平面視中央の吸気
   弁方向を指向して前記連通室内を縦断するように燃料を
   噴射する１個の燃料噴射弁と、前記連通室に低速時に一
   側へ片寄らせて吸気を導く吸気制御系とを備え、前記連
   通室を下流側へ向かって平面視滑らかに拡開させ、前記
   中央の吸気弁を平面視前記点火栓と燃料噴射弁とを結ぶ
   直線上に位置させることを特徴とする４サイクル内燃機
   関の吸気装置。