JP2969014B2

JP2969014B2 - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JP2969014B2
Application number: JP3245800A
Authority: JP
Inventors: 善彦今村; 一彦橋本; 正法三角
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JPH0587019A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２つの吸気ポートを備え
て一方にインジェクタ、他方に制御弁を備えたエンジン
の吸気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特公平３−４４２２７号公
報に示されるように、第１および第２の２つの吸気ポー
トを配設して、それぞれの燃焼室側開口部に吸気弁を具
備するとともに、第１吸気ポートは常時開通させ、第２
吸気ポートには低吸入空気量側の運転領域で閉じて高吸
入空気量側の運転領域で開く制御弁を設け、また、第１
吸気ポートに燃料噴射用のインジェクタを配置した構造
は知られている。この装置によると、低吸入空気量側の
運転領域では第１吸気ポートのみから吸気が供給されて
スワールが生成される。また、インジェクタは常時開通
の第１吸気ポートに配置されることで安定した燃料供給
が行われる。さらに、この公報に記載の発明では、第１
吸気ポートの吸気弁上流の吸気ポート内壁全周に向けて
燃料を噴射するようにインジェクタを構成することによ
り、吸気ポートでの燃料の気化促進が図られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃費改善の
ための技術として成層燃焼があり、この成層燃焼は、点
火プラグが位置する燃焼室中央部に着火容易な空燃比の
混合気を偏在させ、燃焼室全体としては空燃比をリーン
するものである。そして、低吸入空気量側の運転領域で
燃焼性を確保しつつ燃費を節減するためには、吸気スワ
ール等による燃料の気化促進と燃料の成層化との両立が
要求される。しかし、上記公報に示された装置では、燃
料の気化が促進されるものの、成層化が達成されない。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑み、第１吸気
ポートと制御弁を有する第２吸気ポートとを備えた吸気
ポート構造により低吸入空気量側の運転領域で吸気スワ
ールを生成し、かつ、このポート構造を利用して燃料の
成層化を図り、効果的にリーンバーンを達成することが
できるエンジンの吸気装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、第１吸気ポートと、低吸入空気量側の運転
領域で閉じて高吸入空気量側の運転領域で開く制御弁を
備えた第２吸気ポートとを配設し、各吸気ポートの燃焼
室側開口部にそれぞれ吸気弁を具備する一方、燃料を噴
射するインジェクタを第１吸気ポート側に配置したエン
ジンの吸気装置において、上記第１吸気ポートの燃焼室
側開口部をシリンダ外周方向に指向させ、上記第２吸気
ポートの燃焼室側開口部を点火プラグが位置するシリン
ダボア中央方向に指向させるように各吸気ポートを形成
するとともに、上記第２吸気ポートの吸気弁開弁開始時
期を上記第１吸気ポートの吸気弁開弁開始時期よりも早
くし、かつ、上記第１吸気ポートのインジェクタ下流と
上記第２吸気ポートの制御弁下流との間に、両者を連通
する連通路を設けたものである。

【０００６】この構成において、上記インジェクタの燃
料噴射開始時期を上記第２吸気ポートの吸気弁開弁開始
時期と略同時期に設定することが好ましい。

【０００７】また、上記インジェクタの噴射口を第１吸
気ポートの中心線よりもシリンダ外周側へ偏った位置に
配置し、かつ、上記インジェクタの燃料噴射方向を第１
吸気ポートのシリンダボア中心側壁面の方向に指向させ
ることが好ましい。

【０００８】

【作用】上記構性によると、上記制御弁が閉じられてい
る状態では、第２吸気ポートの吸気弁が開き始めてから
第１吸気ポートの吸気弁が開き始めるまでの間に、燃料
が第１ポートから連通路および第２ポートを経て燃焼室
の点火プラグ付近に供給され、第１吸気ポートの吸気弁
が開き始めてからは、リーンな混合気がスワールで拡散
されつつ燃焼室外周側に供給され、燃焼室内で燃料が成
層化される。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１および図２は本発明の一実施例による吸気装置を示
している。これらの図において、エンジン１の各気筒の
燃焼室２に対し、第１および第２の２つの吸気ポート
３，４と、１乃至複数（図では２個）の排気ポート５，
６とが開口している。上記各ポート３〜６はシリンダヘ
ッド７に形成されている。シリンダブロック８にはシリ
ンダボアが配設され、シリンダボア内のピストン９の上
方に燃焼室２が形成されており、燃焼室２の略中央の位
置においてシリンダヘッド７に点火プラグ１０が取り付
けられている。また、上記各吸気ポート３，４の下流端
の燃焼室側開口部にはそれぞれ吸気弁１１が設けられ、
上記各排気ポート５，６の上流端の燃焼室側開口部には
それぞれ排気弁１２が設けられており、これら吸気弁１
１および排気弁１２は、カム１３，１４等からなる動弁
機構によって開閉作動されるようになっている。

【００１０】上記第１吸気ポート３は、エンジンの全運
転領域で吸気を供給するもので、常時開通されている。
そしてこの第１吸気ポート３は、その燃焼室側開口部が
シリンダ外周方向に指向し（図１参照）、かつ、シリン
ダヘッド７とシリンダブロック８との合わせ面に対する
ポート３の角度が比較的小さくなるように形成されてい
る（図２参照）。これにより、この第１吸気ポート３を
通る気流で燃焼室２内にスワールが生成されるようにな
っている。この第１吸気ポート３側に、燃料を噴射する
インジェクタ１５が配置されている。

【００１１】一方、上記第２吸気ポート４はエンジンの
高吸入空気量側の領域で吸気を供給するものであって、
その途中に制御弁１６が設けられており、この制御弁１
６は、図外のアクチュエータおよび制御手段により運転
状態に応じて作動され、低吸入空気量側の運転領域では
閉じられ、高吸入空気量側の運転領域では開かれるよう
になっている。そしてこの第２吸気ポート４は、点火プ
ラグ１０が位置するシリンダボア中央方向に指向し（図
１参照）、かつ、シリンダヘッド７とシリンダブロック
８との合わせ面に対する角度が第１吸気ポート３よりも
大きくなるように形成されている（図２参照）。これに
より、この第２吸気ポート４を通る気流で燃焼室２内に
タンブル（縦渦）が生成されるようになっている。

【００１２】上記第１吸気ポート３と第２吸気ポート４
との間には連通路１７が設けられている。この連通路１
７は、第１吸気ポート３のインジェクタ１５より下流の
部分と第２吸気ポート４の制御弁１６より下流の部分と
を連通するもので、吸気弁１１に近い下流端近傍で両者
を連通している。また、上記インジェクタ１５は、第１
吸気ポート３の上方に取り付けられ、ほぼ吸気弁１１の
方向へ燃料を噴射するが、その噴射口が第１吸気ポート
３の中心線よりもシリンダ外周側へ偏った位置に配置
し、かつ、上記インジェクタ１５の燃料噴射方向が第１
吸気ポート３のシリンダボア中心側壁面の方向に指向す
るように設定されている。

【００１３】図３に示すように、上記第２吸気ポート４
の吸気弁の開弁開始時期ＩＯ２は上記第１吸気ポート３
の吸気弁の開弁開始時期ＩＯ１よりも早くなるように設
定されている。すなわち、この図中のＥＶは排気弁の作
動タイミング、ＩＶ１は第１吸気弁（第１吸気ポート３
の吸気弁）の作動タイミング、ＩＶ２は第２吸気弁（第
２吸気ポート４の吸気弁）の作動タイミングであり、こ
の図の例によると第１吸気弁の開弁開始時期ＩＯ１がＴ
ＤＣ（ピストン上死点）以後の所定時期に設定される一
方、第２吸気弁の開弁開始時期ＩＯ２は第１吸気弁の開
弁開始時期ＩＯ１より早く、ＴＤＣ付近に設定されてい
る。また、図３中のＩＮＪはインジェクタ１５の燃料噴
射期間を示しており、その燃料噴射開始時期は上記第２
吸気弁の開弁開始時期ＩＯ２と略同時期に設定されてい
る。

【００１４】このような当実施例の吸気装置によると、
低吸入空気量側の運転領域では、第２吸気ポート４の制
御弁１６が閉じられた状態で、第１吸気ポート３から燃
焼室２に吸気が供給され、燃焼室２内にスワールが生成
される。

【００１５】この状態にある場合に、第２吸気弁の開弁
開始時期ＩＯ２が第１吸気弁の開弁開始時期ＩＯ１より
も早くなるように設定されており、かつ、第１吸気ポー
ト３のインジェクタ１５下流と第２吸気ポート４の制御
弁１６下流との間に連通路１７が設けられていることに
より、次のように燃料が成層化される。

【００１６】すなわち、先ず第２吸気吸気弁が開かれて
から第１吸気弁が開かれるまでの間には、第１ポート３
内の燃料が、少量の空気とともに、連通路１７を通り第
２吸気ポート４を経て燃焼室２に吸入される。この際、
燃料噴射開始時期が上記第２吸気弁の開弁開始時期ＩＯ
２と略同時期に設定されていることにより、インジェク
タ１５からの噴射期間の前期における噴射燃料が、ポー
ト壁面に付着していた燃料とともに、燃焼室２に吸入に
される。また、インジェクタ１５が、第１吸気ポート３
の中心線よりもシリンダ外周側へ偏った位置からシリン
ダボア中心側壁面に向けて燃料を噴射するようになって
いることにより、連通路１７へも噴霧が流れ易い。

【００１７】そして、第２吸気ポート４がシリンダボア
中央方向に指向しているので、このポート４より送りこ
まれた混合気はあまり拡散せずに燃焼室中央側の点火プ
ラグ１０付近に偏在する。それから、第１吸気弁が開か
れると、比較的多量の空気と燃料とが混合したリーンな
混合気が第１吸気ポート３から燃焼室２に送りこまれ、
吸気スワールによって燃焼室２内の外周側に拡散され
る。

【００１８】従って、点火プラグ１０付近には確実に着
火できるようにある程度リッチな混合気が存在し、その
周囲にリーンであるが充分にミキシングされた混合気が
形成された状態となり、良好な成層化状態が得られ、リ
ーンバーンが達成される。

【００１９】図４は本発明の吸気装置を過給機付エンジ
ンに適用した実施例を示す。この図において、各吸気ポ
ート３，４に連通する吸気通路２１には機械式過給機２
２が設けられるとともに、その下流にインタクーラ２３
が設けられ、過給機２２により過給された吸気がインタ
クーラ２３、サージタンク２４および分岐通路２５を経
て各気筒の吸気ポート３，４に送られるようになってい
る。

【００２０】この実施例でも、第１，第２吸気ポート
３，４間に連通路１７が形成されるとともに、第２吸気
ポート４に設けられている第２吸気弁の開弁開始時期Ｉ
Ｏ２’が第１吸気ポート３に設けられている第１吸気弁
の開弁開始時期ＩＯ１’よりも早くなるように設定され
ている。とくに、過給機２２を備えていれば、第２吸気
弁の開弁開始時期ＩＯ２’から第１吸気弁の開弁開始時
期ＩＯ１’までの期間に、ＴＤＣ前であっても過給圧に
より噴霧を第１ポート３から連通路１７を通して第２ポ
ート４側へ送ることができるので、図５のように第２吸
気弁の開弁開始時期ＩＯ２’をＴＤＣよりもかなり前に
設定し、第１吸気弁の開弁開始時期ＩＯ１’もＴＤＣ前
として、無過給エンジンの場合の設定（図３）と比べて
吸入期間を長くとり、インジェクタ１５の噴射期間ＩＮ
Ｊ’も長くとることができる。従って噴射燃料の粒径を
小さくすることができ、ミキシングが向上される。

【００２１】なお、図３や図５の例では燃料噴射開始時
期が第２吸気弁の開弁開始時期と略同時期に設定される
ことにより、第２吸気弁の開弁開始と同時に噴射燃料が
連通路を通って第２吸気ポート側へ送られるようになっ
ているが、必ずしもこのような設定としなくとも、第２
吸気弁の開弁開始時期から第１吸気弁の開弁開始時期ま
での間に第１吸気ポート内の残存燃料や壁面付着燃料が
連通路を通って第２吸気ポート側へ送られる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明は、制御弁を有する
第２吸気ポートの吸気弁開弁開始時期をインジェクタが
配置されている第１吸気ポートの吸気弁開弁開始時期よ
りも早くし、かつ、上記第１吸気ポートのインジェクタ
下流と上記第２吸気ポートの制御弁下流とを連通する連
通路を設けることにより、上記制御弁が閉じられている
状態では、第２吸気ポートの吸気弁が開き始めてから第
１吸気ポートの吸気弁が開き始めるまでの間に、燃料が
第１ポートから連通路および第２ポートを経て燃焼室の
点火プラグ付近に供給され、それからリーンな混合気が
スワールで拡散されつつ燃焼室外周側に供給されるよう
になっている。このため、燃焼室内で燃料の成層化と気
化促進を良好に行わせることができ、燃費改善のための
リーンバーンを効果的に達成することができる。

【００２３】さらに、上記インジェクタの燃料噴射開始
時期を上記第２吸気ポートの吸気弁開弁開始時期と略同
時期に設定しておけば、噴射燃料を連通路および第２ポ
ートを経て燃焼室の点火プラグ付近に充分に供給するこ
とができる。

【００２４】また、上記インジェクタの噴射口を第１吸
気ポートの中心線よりもシリンダ外周側へ偏った位置に
配置し、かつ、上記インジェクタの燃料噴射方向を第１
吸気ポートのシリンダ中心側壁面の方向に指向させてお
けば、噴射燃料が上記連通路へも流入し易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による吸気装置の概略平面図
である。

【図２】同吸気装置の断面図である。

【図３】吸・排気弁の作動タイミングおよびインジェク
タの噴射タイミングを示す説明図である。

【図４】本発明を過給機付エンジンに適用した実施例を
示す概略図である。

【図５】過給機付エンジンに適用した場合の吸・排気弁
の作動タイミングおよびインジェクタの噴射タイミング
の効果的な例を示す説明図である。

【符号の説明】

１エンジン２燃焼室３第１吸気ポート４第２吸気ポート１０点火プラグ１１吸気弁１５インジェクタ１６制御弁１７連通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｂ 31/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 ＪＦ０２Ｄ 13/02 41/34 Ｆ 41/34 Ｆ０２Ｍ 69/00 ３５０Ｇ (56)参考文献特開昭56−96118（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−39772（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−173467（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 69/00 360 F02B 17/00 F02B 29/08 F02B 31/02 F02D 13/02 F02D 41/00 - 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１吸気ポートと、低吸入空気量側の運
転領域で閉じて高吸入空気量側の運転領域で開く制御弁
を備えた第２吸気ポートとを配設し、各吸気ポートの燃
焼室側開口部にそれぞれ吸気弁を具備する一方、燃料を
噴射するインジェクタを第１吸気ポート側に配置したエ
ンジンの吸気装置において、上記第１吸気ポートの燃焼
室側開口部をシリンダ外周方向に指向させ、上記第２吸
気ポートの燃焼室側開口部を点火プラグが位置するシリ
ンダボア中央方向に指向させるように各吸気ポートを形
成するとともに、上記第２吸気ポートの吸気弁開弁開始
時期を上記第１吸気ポートの吸気弁開弁開始時期よりも
早くし、かつ、上記第１吸気ポートのインジェクタ下流
と上記第２吸気ポートの制御弁下流との間に、両者を連
通する連通路を設けたことを特徴とするエンジンの吸気
装置。
【請求項２】上記インジェクタの燃料噴射開始時期を
上記第２吸気ポートの吸気弁開弁開始時期と略同時期に
設定したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸
気装置。
【請求項３】上記インジェクタの噴射口を第１吸気ポ
ートの中心線よりもシリンダ外周側へ偏った位置に配置
し、かつ、上記インジェクタの燃料噴射方向を第１吸気
ポートのシリンダボア中心側壁面の方向に指向させたこ
とを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの吸気
装置。