JP2976601B2 - 燃料噴射式内燃機関の吸気装置 - Google Patents

燃料噴射式内燃機関の吸気装置

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JP2976601B2
JP2976601B2 JP3195482A JP19548291A JP2976601B2 JP 2976601 B2 JP2976601 B2 JP 2976601B2 JP 3195482 A JP3195482 A JP 3195482A JP 19548291 A JP19548291 A JP 19548291A JP 2976601 B2 JP2976601 B2 JP 2976601B2
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valve
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善行 玉城
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は吸気弁傘部を指向して燃
料噴射を行う燃料噴射式内燃機関の吸気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】吸気ポートの燃焼室開口部に設けた吸気
弁の傘部を指向して燃料噴射弁からの燃料噴射を行い、
噴射燃料を吸気弁傘部に衝突させることで燃料の微粒化
を促進する技術が例えば実開昭60−105869号公
報により従来より公知である。図4に示すように、吸気
通路21から隔壁28を介して分岐した吸気ポート12
a、12bが燃焼室11に開口している。吸気ポート1
2a、12bの燃焼室11開口部にはそれぞれ吸気弁1
6a、16bが設けられている。18a、18bは排気
弁である。又、22は吸気絞り弁であって、吸気絞り弁
22により吸入空気量を調節している。隔壁28の上流
には、2つの燃料噴孔26a、26bを備える燃料噴射
弁26が設置されている。燃料噴孔の開口方向について
は、それぞれの燃料噴口からの燃料噴射方向の1つを吸
気弁16aの傘部17aに、他方を吸気弁16bの傘部
17bにそれぞれ指向させてある。
【0003】燃料噴射弁26から噴射された噴射燃料は
吸気弁傘部17a、17bに衝突し、燃料の微粒化が促
進される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、吸入空気流
速の遅い場合、例えば機関低回転時では、吸気弁傘部1
7a、17b上面に衝突した噴射燃料は、衝突した部分
A付近の空間Bにのみ飛散し、吸気弁16a、16b周
りで燃料分布が一様にならないという現象が起こる(空
気流速大であれば、反射または落下した燃料は空気流に
よって飛散されて略一様になる)。そのため吸入空気流
速が遅い場合では、燃焼に際してNOX が増加してしま
うという問題が発生するおそれがある。
【0005】そこで本発明が目的とすることは、吸気弁
傘部に衝突した燃料を傘部全周に導くガイド手段を吸気
弁に設けることで、吸気弁周りの空間に燃料を一様に分
布させることで燃焼性向上を図ることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに本発明の燃料噴射弁式内燃機関の吸気装置の第1の
態様は、吸気弁傘部上面の一部へ向けて柱状に噴射され
た燃料を前記燃料の慣徹力を利用して前記吸気弁傘部上
面の全周部分へ導くために、前記吸気弁傘部上面には、
前記吸気弁傘部上面の前記一部を通り略周方向に延在す
るガイド手段が設けられていることを特徴とする。
【0007】更に本発明の燃料噴射式内燃機関の吸気装
置の第2の態様は、前述の第1の態様において、スワー
ルポートとストレートポートと前記ストレートポートを
通過する吸気量を制御するための吸気制御弁とを具備
し、前記ストレートポート側の吸気弁傘部上面には、前
記ガイド手段が設けられていることを特徴とする。
【0008】
【作用】請求項1に基づく第1の態様によれば、吸気弁
傘部上面の一部へ向けて柱状に噴射された燃料は、周方
向に延在するガイド手段に沿って燃料の慣徹力を利用し
て吸気弁傘部上面の全周部分へ導かれ、その後に燃焼室
内へ吸入されるために、吸気弁周りの空間に燃料を一様
に分布させることができる。
【0009】又、請求項2に基づく第2の態様によれ
ば、所定の機関負荷条件において、吸気を主にスワール
ポートを通過させ燃焼室内に吸気スワールを生成するた
めに、吸気制御弁によってストレートポートを通過する
吸気量が激減される場合に、ストレートポートを通過す
る吸入空気流が非常に低速となるが、この時にも、スト
レートポート側の吸気弁傘部上面の一部へ向けて柱状に
噴射された燃料は、周方向に延在するガイド手段に沿っ
て燃料の慣徹力を利用して吸気弁傘部上面の全周部分へ
導かれ、その後に燃焼室内へ吸入されるために、ストレ
ートポート側の吸気弁周りの空間に燃料を一様に分布さ
せることができる。
【0010】
【実施例】請求項1に基づく本発明の第1の実施例につ
いて、図1、図2により説明する。図1において、10
はシリンダヘッド、11は燃焼室、14は点火栓であ
る。又、吸気絞り弁22下流の吸気管21から隔壁28
を介して分岐している第1、第2の吸気ポート12a、
12bにはそれぞれ吸気弁16a、16bが設けられて
いる。そして燃焼室11内で燃焼済のガスは排気弁18
a、18bを介して図示しない排気通路を経て排出され
ている。
【0011】吸気管21には第1、第2の吸気ポート1
2a、12bに燃料を噴射する燃料噴射弁26が設置さ
れている。燃料噴射弁26は1つの本体に2つの噴射孔
26a、26bを備えており、これらの噴射孔26a、
26bはそれぞれの吸気弁16a、16bの傘部17
a、17bに指向している。また、燃料噴射弁26から
の噴射燃料は末広がりしない、いわゆる柱状となる。
【0012】吸気弁16a、16bは図2に示すような
構成を持つ。即ち、吸気弁16a、16bの傘部17
a、17b上面には弁軸を中心とした同心円状の溝20
が5本設けられている。尚、溝20の本数はこの限りで
なく、自由に本数を選択できる。又、溝20の断面形状
はU字形、V字形等適宜選択してよい。
【0013】この第1実施例によれば、吸気弁16a、
16bの傘部17a、17bには溝20が設けられてい
るため、吸気絞り弁22の全閉時(アイドル運転時)あ
るいは機関低回転時等のように吸入空気流速が遅い場合
でも燃料噴射弁26から傘部17a、17bを指向して
噴射された柱状の燃料は、傘部17a、17bに付着し
た後に溝20に沿って吸気弁16a、16bの全周に導
かれ、その後溝20の接線方向に飛散したり吸気弁16
a、16bの外周から燃焼室11内に吸い込まれたりす
る。従って燃料の濃い部分と燃料の希薄な部分が形成さ
れることなく、燃焼が改善されるのである。
【0014】続いて請求項2に基づく本発明の第2の実
施例について説明する。図3において、前述の第1実施
例と同じ構成のものは同一番号を付してある。12a、
12bはそれぞれスワールポート、ストレートポートで
ある吸気ポート、16aはスワールポート12a側の第
1の吸気弁、16bはストレートポート12b側の第2
の吸気弁、18a、18bは排気弁である。
【0015】ストレートポート12bに続く吸気通路に
は蝶型弁としての吸気制御弁32が設けられており、吸
気制御弁32の閉鎖状態ではスワールポート12aから
吸入空気の大部分が導入され、エンジンシリンダ内に吸
気の強力なスワール(旋回流)を形成するため安定した
希薄混合気の燃焼が可能となる。吸気制御弁32が開放
されると双方の吸気ポート12a、12bより空気の導
入が行われ、吸気量が増大する。各気筒の吸気制御弁3
2の弁軸にはレバー34が取り付けられ、このレバー3
4はロッド36を介して負圧アクチュエータ38に連結
されている。負圧アクチュエータ38はダイヤフラム4
0とスプリング41から構成される。ダイヤフラム40
に負圧が印加されていないときは、スプリング41の働
きで、ダイヤフラム40は図の左方向に押され、吸気制
御弁32は開放位置(実線)をとる。ダイヤフラム40
に負圧が印加されると、ダイヤフラム40はスプリング
41に抗して右方向に引かれ、吸気制御弁32は吸気ポ
ート12bを閉鎖する位置(破線)をとる。
【0016】ダイヤフラム40は電磁三方切換弁44を
介して負圧タンク45に接続されている。又、負圧タン
ク45はチェック弁46を介して吸気管21のスロット
ル弁22の下流側に設けた負圧取り出しポート24に接
続されている。チェック弁46はダイヤフラム40に加
わる負圧を保持するものである。切換弁44は3つのポ
ート44a、44b、44cを具備しており、通電時は
ポート44aと44bとが連通されることでダイヤフラム
40が負圧ポート24に連通され、除電時はポート44
aと44cとが連通されることでダイヤフラム40が大
気に連通される。切換弁44はエンジンの電子制御装置
(ECU)50により作動を制御されている。
【0017】又、スワールポート12a側の吸気通路と
ストレートポート12b側の吸気通路とを仕切る隔壁2
8には両方の吸気通路を連通する連通孔27が開口して
おり、この隔壁28の連通孔27部分には燃料噴射弁2
6が配置されている。燃料噴射弁26は1つの本体に2
つの噴射孔26a、26bを備えており、これらの噴射
孔26a、26bはそれぞれ第1の吸気弁16aの傘部
17a、第2の吸気弁16bの傘部17bとを指向して
いる。燃料噴射弁26からの噴射燃料は柱状であり、吸
気弁傘部17a、17b上面に衝突する。又、この第2
実施例では噴射孔26bから噴射された燃料は、噴射方
向中心線を吸気弁16b軸よりもスワールポート12a
側にオフセットされている。
【0018】第2の吸気弁16bは第1実施例の図2で
示した吸気弁と同じ形状をしている。つまり、第2の吸
気弁16bの傘部17b上面には弁軸から傘部17b外
周に向けて同心円状の溝20が5本設けられている。溝
20の本数については、第1実施例同様規定するもので
ない。一方第1の吸気弁16aは通常の吸気弁を用いて
いる。
【0019】機関低負荷時等で吸気制御弁32がストレ
ートポート12b側の吸気通路を閉鎖すると、スワール
ポート12a内に比較してストレートポート12b内圧
が負圧となるため、隔壁28の燃料噴射弁26取付部の
連通孔27を通り、スワールポート12a側吸気通路か
らストレートポート12b側に流入する空気流が生じ
る。この空気流によってストレートポート12b内に生
じる空気流速は、吸気通路21内の吸入空気が吸気制御
弁32により絞られるため増大したスワールポート12
a内の空気流速に比較して極めて遅いものである。
【0020】第2の吸気弁16bの傘部17bに溝20
を設けていない従来構造では、吸気制御弁32の閉時に
噴射された燃料は、空気流速が遅いため吸気弁周りに噴
射燃料を一様に分布させることができないという問題を
有するが、第2実施例によればこの問題が解決されてい
る。
【0021】即ち、ストレートポート12b内に噴射さ
れ第2の吸気弁16bの傘部17bに衝突した燃料は、
傘部17bに付着した後に溝20に沿って吸気弁16b
の全周に導かれ、その後溝20の接線方向に飛散したり
吸気弁16bの外周から燃焼室11内に吸い込まれたりす
る。従って吸気弁16b周りには略一様な燃料分布域が
形成され、燃焼性が向上するのである。
【0022】又、第2の実施例では燃料噴射弁26のス
トレートポート12b側噴射孔26bからの噴射方向中心
線が吸気弁16b軸よりスワールポート12a側にオフ
セットされているため、吸気制御弁32の閉時に生じる
スワールポート12a側から連通孔27を経てストレー
トポート12b側へ向かう空気流により、噴射孔26bか
らの燃料噴射方向がスワールポート12aから遠ざかる
方向に偏流されても、ストレートポート12b壁面に燃
料が付着することを防止できる。
【0023】更に第2実施例では、第1の吸気弁16a
の傘部17aには溝を設けていないが、これはスワール
ポート12a内の吸入空気流速は吸気制御弁の閉時には
開時よりも速くなるため、溝等がなくても吸気弁16a
周りに十分一様な燃料分布域を形成できるのである。従
って吸気弁傘部17aに溝を設ける必要がなく、傘部に
溝を持つ吸気弁の個数を燃焼室1つ当たりに1つとする
ことができ製造コストを低減できるという効果もある。
【0024】なお、第1実施例では吸気弁16a、16
bの傘部17a、17bに、また第2実施例では吸気弁
16bの傘部17bに溝20を設けているが、略同心円
状のリブを傘部17a、17bに複数設けても、吸気弁
傘部に溝20を設けた場合と同様の効果を得ることがで
きる。つまりリブを設けた吸気弁を第1、第2実施例で
用いた吸気弁17a、17bにかえて設置してもよいの
である。又、第1、第2実施例では燃料噴射弁は吸気管
21毎に1つであるが、各吸気ポートそれぞれに燃料噴
射弁26を配置して吸気管21毎に2つとしてもよい。
【0025】
【発明の効果】以上の構成をもつことにより、吸入空気
流速が遅い場合、即ち第1の態様では機関低回転等の場
合、第2の態様では吸気制御弁を閉じるような機関負荷
条件の場合において、吸気弁傘部を指向して噴射した燃
料が一部に偏ることなく略一様に分布することができる
ため燃焼が改善され、NOX の増加を防止できるのであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す平面概略図。
【図2】本発明の特徴である吸気弁の外観図。
【図3】本発明の第2実施例を示す平面概略図。
【図4】従来の燃料噴射式内燃機関の吸気装置平面概略
図。
【符号の説明】
16a・・・・・第1の吸気弁 16b・・・・・第2の吸気弁 17a、b・・・吸気弁傘部 20・・・・・・同心円状溝 26・・・・・・燃料噴射弁 32・・・・・・吸気制御弁
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01L 3/06 F02B 31/02 F02M 35/10 310 F02M 69/00 360 F02M 69/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気弁傘部上面の一部へ向けて柱状に噴
    射された燃料を前記燃料の慣徹力を利用して前記吸気弁
    傘部上面の全周部分へ導くために、前記吸気弁傘部上面
    には、前記吸気弁傘部上面の前記一部を通り略周方向に
    延在するガイド手段が設けられていることを特徴とする
    燃料噴射式内燃機関の吸気装置。
  2. 【請求項2】 前記吸気装置は、スワールポートとスト
    レートポートと前記ストレートポートを通過する吸気量
    を制御するための吸気制御弁とを具備し、前記ストレー
    トポート側の吸気弁傘部上面には、前記ガイド手段が設
    けられていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴
    射式内燃機関の吸気装置。
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