JP3475674B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
内燃機関の吸気装置Info
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気装
置の改良に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】希薄混合気でも安定した燃焼を得る方法
として、シリンダに吸気スワールを生起して燃料と空気
の混合を促進して、混合気の均質化をはかることが有効
である。 【０００３】運転条件に応じて吸気スワールを生起する
吸気装置として、例えば特開平７−１３３７５２号公報
に開示されたものがある。 【０００４】これについて説明すると、運転状態に応じ
て左右の吸気ポートの分岐部より上流側の吸気通路を開
閉する分配制御弁を備え、分配制御弁を迂回する吸気を
左右吸気ポートに導入する２本の副通路を備えている。 【０００５】各副通路は吸気弁のステム中心線に対して
異なる方向にオフセットして形成され、各副通路を開閉
するスワールコントロールバルブがそれぞれ備えられ
る。 【０００６】分配制御弁が吸気通路を閉じ、各スワール
コントロールバルブが副通路を開閉することにより、シ
リンダに多様な吸気スワールが生起されるようになって
いる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の吸気装置にあっては、吸気スワー
ルを生起するために左右の吸気ポートを流れる吸気量差
を大きくすると、吸気量が少ない吸気ポートで、燃料と
空気がよく混合せず、液状のままシリンダ内に入る燃料
量が増え、シリンダにおける混合気形成が十分に行われ
ない。このため、安定した燃焼が行われず、失火を招い
たり、サイクル変動に起因する排気エミッションの悪化
を招くという問題点があった。 【０００８】これに対処して左右の吸気ポートに向けて
燃料を噴射するインジェクタに、燃料噴射方向を一方の
吸気ポートに切換えられる機構を設けると、インジェク
タの構造が複雑化し、製品のコストアップを招くという
問題点が考えられる。 【０００９】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、内燃機関の吸気装置において、スワールによ
る燃料の霧化混合を促して希薄混合気でも安定した燃焼
を実現することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
関の吸気装置は、シリンダに吸気を導く吸気通路と、吸
気通路から分岐してシリンダに接続する２本の吸気ポー
トと、各吸気ポートを機関回転に同期して開閉する吸気
弁と、各吸気ポートの分岐部より上流側の吸気通路に燃
料を供給する燃料供給手段とを備える内燃機関の吸気装
置において、運転状態に応じて各吸気ポートの分岐部よ
り上流側の吸気通路を流れる吸気量を制御する分配制御
弁と、分配制御弁を迂回する吸気を各吸気ポートに導入
する２本の副通路とを備え、各副通路の出口をその流路
中心線が各吸気弁のステム中心線に対して同一方向にオ
フセットされるように形成し、各副通路の出口流路中心
線を平面図上において略平行に配置し、各副通路のうち
その出口流路中心線がシリンダの外周部に向けられる一
方を他方より大きい通路断面積で形成する。 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【発明の作用および効果】請求項１に記載の内燃機関の
吸気装置において、各副通路の出口の流路中心線が各吸
気弁のステム中心線に対して同一方向にオフセットされ
ているため、分配制御弁が閉弁して吸気の大部分が各副
通路から各吸気ポートに噴出する運転状態では、各吸気
ポートにおいて各吸気弁のステム中心線に対して同一方
向にオフセットした部位の吸気速度分布が高められ、シ
リンダにおいてその中心回りに旋回する吸気スワールが
生起される。 【００１５】各副通路から噴出する吸気流が各吸気ポー
トを通ってシリンダに吸入されるため、燃料と空気の混
合が促進され、液状のままシリンダ内に入る燃料量が減
らされ、シリンダにおける混合気形成が十分に行われ
る。 【００１６】こうして燃料の霧化混合が促進され、シリ
ンダに生起される吸気スワールによって、燃料と空気の
混合を促進して、混合気の均質化がはかられ、希薄混合
気でも安定した燃焼が得られる。この結果、失火を招い
たり、サイクル変動に起因する排気エミッションの悪化
を来すことを防止できる。 【００１７】各副通路の出口流路中心線を平面図上にお
いて略平行に配置されているため、分配制御弁が閉弁し
て吸気の大部分が各副通路から各吸気ポートに噴出する
運転状態では、各吸気ポートにおいて各吸気弁のステム
中心線に対して同一方向にオフセットした部位の吸気速
度分布が高められ、シリンダに生起される吸気スワール
の勢力を高められる。この結果、希薄燃焼領域が拡大
し、燃費の低減がはかれる。その出口流路中心線がシリ
ンダの外周部に向けられるの副通路出口から噴出する吸
気流は、吸気ポートを通ってシリンダの外周寄りからシ
リンダの略接線方向に導入されるため、その流量が増え
ることによりシリンダに生起される吸気スワールの勢力
を高められる。この結果、希薄燃焼領域が拡大し、燃費
の低減がはかれる。 【００１８】 【００１９】 【００２０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。 【００２１】図１、図２に示すように、シリンダ２０に
は２本の吸気ポート２１，２２が接続している。シリン
ダ２０には、図示しない２本の排気ポートが各吸気ポー
ト２１，２２に対向するように接続しているとともに、
点火栓がその中央部に臨んでいる。 【００２２】図２に示すように、各吸気ポート２１，２
２は各吸気弁１９で開閉される。各吸気弁１９は機関の
回転に同期した所定のタイミングで開閉作動する。 【００２３】吸気通路２５の各吸気ポート２１，２２の
分岐部２３より上流側にはインジェクタ（燃料供給手
段）１８が設けられる。インジェクタ１８の燃料噴射方
向は各吸気ポート２１，２２を通って各吸気弁１９の傘
裏部に向けられている。 【００２４】図示しないコントロールユニットは、エア
フロメータで検出される吸気量Ｑａと、エンジン回転数
センサで検出されるエンジン回転数Ｎと、冷却水温セン
サで検出される冷却水温度Ｔｗ等を入力して、運転状態
に応じた燃料噴射量を算出し、算出された燃料噴射量に
対応するパルス信号をインジェクタ１８に出力し、燃料
噴射量を制御するようになっている。 【００２５】コントロールユニットは、機関負荷が予め
設定された所定値以下となる希薄燃焼領域において、シ
リンダ２０に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よ
り希薄化し、機関負荷が所定値を越えて上昇する希薄燃
焼領域以外の運転条件において、シリンダ２０に供給さ
れる混合気の空燃比を理論空燃比の付近に保つ制御をす
る。 【００２６】吸気通路２５の途中には図示しないスロッ
トル弁が介装される。スロットル弁は図示しないアクセ
ルペダルに連動し、運転者がアクセルペダルを踏み込む
のに伴って開弁作動し、シリンダ２０に吸入される吸気
量を増やすようになっている。 【００２７】吸気通路２５にはスロットル弁の下流側か
つ吸気ポート分岐部２３より上流側に位置してバタフラ
イ式の分配制御弁１７が介装される。 【００２８】分配制御弁１７を迂回する吸気を各吸気ポ
ート２１，２２に向けて噴出させる副通路３１，３２が
設けられる。各副通路３１，３２の上流端は吸気通路２
５のスロットル弁と分配制御弁１７の間に位置して開口
している。副通路３１，３２の下流端である出口３１
ａ，３２ａは分配制御弁１７の下流側に位置して開口し
ている。 【００２９】各副通路３１，３２の通路断面積の和は、
吸気通路２５の分配制御弁１７が介装される部位におけ
る通路断面積に比べて小さくなっている。 【００３０】分配制御弁１７は図示しないアクチュエー
タを介して開閉駆動される。コントロールユニットはア
クチュエータを介して機関負荷が予め設定された所定値
以下の運転領域に分配制御弁１７を閉位置に保持し、吸
気の大部分を副通路３１，３２を通して各吸気ポート２
１，２２に噴出させる。そして、機関負荷が所定値より
高い運転領域に分配制御弁１７を全開位置に保持し、吸
入空気量を増加させる。 【００３１】シリンダ２０に吸気スワールを生起するた
め、各副通路３１，３２はそれぞれの出口３１ａ，３２
ａの流路中心線Ｏ1，Ｏ2が各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2に対して同一方向にオフセットして形成され
る。 【００３２】各副通路出口３１ａ，３２ａはその流路中
心線Ｏ1，Ｏ2が図１の平面図上において略平行、かつ吸
気通路２５の通路中心線（各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2）に対して交差するように形成される。 【００３３】一方の副通路出口３１ａの流路中心線Ｏ1
はシリンダ２０の外周寄りに到達し、図１の平面図上に
おいてシリンダ２０の略接線方向に延びている。 【００３４】他方の副通路出口３１ｂの流路中心線Ｏ2
はシリンダ２０の中心寄りに到達している。 【００３５】本実施形態では、各副通路３１，３２が略
等しい通路断面積で形成される。 【００３６】以上のように構成され、次に作用について
説明する。 【００３７】エンジンの運転時、各吸気弁１９が開かれ
るのに伴って各吸気ポート２１，２２からシリンダ２０
に吸気（混合気）が吸入され、この吸気をピストン１１
で圧縮する。続いて、点火栓を介して着火燃焼させた
後、排気弁が開かれるのに伴って排気が排気ポートから
排出される。これらの各行程が連続して繰り返されるよ
うになっている。 【００３８】インジェクタ１８から噴射される燃料は、
吸気弁１９の開弁に伴って各吸気ポート２１，２２を通
過する吸気と混合しながらシリンダ２０に導入される。 【００３９】低負荷時に分配制御弁１７が閉弁して、吸
気の大部分が各副通路３１，３２から各吸気ポート２
１，２２に噴出する。各副通路３１，３２の通路断面積
の和は、吸気通路２５の通路断面積に比べて小さいた
め、副通路出口３１ａ，３２ａから噴出する吸気流速を
高められる。 【００４０】副通路出口３１ａ．３２ａから噴出する高
速吸気流は、各吸気ポート２１，２２に均等に流入する
ため、インジェクタ１８から各吸気ポート２１，２２へ
と噴射される燃料と吸気の霧化混合が促進される。 【００４１】一方の副通路出口３１ａから噴出する高速
吸気流は、吸気ポート２１を通ってシリンダ２０の外周
寄りからシリンダ２０の略接線方向に導入されて、図中
矢印Ｓ1で示すようにシリンダ２０の中心回りに旋回す
る吸気スワールが生起される。 【００４２】他方の副通路出口３２ａから噴出する高速
吸気流は、吸気ポート２２を通ってシリンダ２０の中心
寄りから導入され、図中矢印Ｓ2で示すように同方向に
旋回する吸気スワールが生起される。 【００４３】こうしてシリンダ２０に生起される吸気ス
ワールによって、燃料と空気の混合を促進して、混合気
の均質化がはかられ、希薄混合気でも安定した燃焼が得
られる。 【００４４】図３は、スワールの強さと未燃焼ＨＣの排
出量の関係を示す。スワールが強くなるほどＨＣが低減
している。これはスワールによるガス流動が燃焼後期ま
で持続するため、燃料と空気がよく混合して、未燃焼Ｈ
Ｃの燃焼が促進される。 【００４５】図４は、一方の副通路３２を絞って左右の
吸気ポート２１，２２を流れる吸気量に差を与える装置
において、その吸気量差とスワールの強さと未燃焼ＨＣ
およびＮＯｘの排出量の関係を示す。左右の吸気ポート
２１，２２を流れる吸気量の差を大きくすると、スワー
ルが強くなるのに伴ってＮＯｘ排出量が増加するととも
に、スワールがある程度強くなると未燃焼ＨＣ排出量が
減少から増加に転じる。これは吸気量が少ないポート
で、燃料と空気がよく混合せず、液状のままシリンダ２
０内に入る燃料量が増え、シリンダ２０における混合気
形成の悪化によるものと考えられる。 【００４６】これに対して本発明は、各吸気ポート２
１，２２を流れる吸気量に差を与えることなく、強いス
ワールを生起するため、燃料と空気がよく混合して、未
燃焼ＨＣとＮＯｘの排出量を共に低減することができ
る。 【００４７】図５は、各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2に対する各副通路出口３１ａ，３２ａの流路中
心線Ｏ1，Ｏ2のオフセット量ｘとスワールの強さの関係
を示す。これから、オフセット量ｘが大きくなるほど強
いスワールが生起される。 【００４８】図６は、オフセット量ｘとスワールの強さ
と未燃焼ＨＣおよびＮＯｘの排出量の関係を示す。オフ
セット量ｘを大きくすると、スワールが強くなるのに伴
って未燃焼ＨＣ量が減少するとともに、ＮＯｘ排出量が
減少する。 【００４９】図７は、一方の副通路３２を絞って左右の
吸気ポート２１，２２を流れる吸気量に差を与える前記
従来装置と本実施形態において、スワールの強さと未燃
焼ＨＣおよびＮＯｘ排出量の関係を示す。本実施形態で
は、従来装置に比べてスワールの強さを同等に確保し、
未燃焼ＨＣ量が減少するとともに、ＮＯｘ排出量が減少
する。 【００５０】また、他の実施形態として、図８に示すよ
うに、各副通路出口３１ａ，３２ａの流路中心線Ｏ1，
Ｏ2を吸気通路の中心線（各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2）と略平行に形成してもよい。 【００５１】本実施形態でも、各副通路３１，３２はそ
れぞれの出口３１ａ，３２ａの流路中心線Ｏ1，Ｏ2が各
吸気弁１９のステム中心線Ｂ1，Ｂ2に対して同一方向に
オフセットして形成される。これにより、スワールの強
さを前記実施形態と同等に確保し、未燃焼ＨＣ量が減少
するとともに、ＮＯｘ排出量が減少することができる。 【００５２】本実施形態では、各副通路３１，３２を通
過する吸気の流れが図８の平面図上において直線的に流
れるため、吸気抵抗の低減がはかれる。 【００５３】次に、図９に示す実施形態について説明す
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。 【００５４】シリンダ２０に吸気スワールを生起するた
め、各副通路３１，３２はそれぞれの出口３１ａ，３２
ａの流路中心線Ｏ1，Ｏ2が各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2に対して同一方向にオフセットして形成され
る。 【００５５】各副通路出口３１ａ，３２ａはその流路中
心線Ｏ1，Ｏ2が図１の平面図上において略平行、かつ吸
気通路２５の通路中心線（各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2）に対して交差するように形成される。 【００５６】一方の副通路出口３１ａの流路中心線Ｏ1
はシリンダ２０の外周寄りに到達し、図１の平面図上に
おいてシリンダ２０の略接線方向に延びている。 【００５７】他方の副通路出口３２ａの流路中心線Ｏ2
はシリンダ２０の中心寄りに到達している。 【００５８】本実施形態では、各副通路３１，３２が異
なる通路断面積で形成される。シリンダ２０の外周寄り
に向いて開口する副通路３１はその通路断面積がシリン
ダ２０の中心寄りに向いて開口する副通路３２より大き
く形成される。 【００５９】以上のように構成され、次に作用について
説明する。 【００６０】低負荷時に分配制御弁１７が閉弁して、吸
気の大部分が各副通路３１，３２から各吸気ポート２
１，２２に噴出する。副通路３１はその通路断面積が副
通路３２より大きいため、各副通路３１を通過する吸気
量が副通路３２を通過する吸気量より多くなる。 【００６１】副通路出口３１ａ，３２ａから噴出する高
速吸気流は、各吸気ポート２１，２２に略均等に流入す
るため、インジェクタ１８から各吸気ポート２１，２２
へと噴射される燃料と吸気の霧化混合が促進される。 【００６２】一方の副通路出口３１ａから噴出する高速
吸気流は、吸気ポート２１を通ってシリンダ２０の外周
寄りからシリンダ２０の略接線方向に導入されるため、
その流量が増えることによりシリンダ２０に生起される
吸気スワールの勢力を高められる。 【００６３】図１０は、スワールの強さと燃焼期間とリ
ーン限界空燃比および燃費の関係を示す。スワールが強
くなるほど燃焼期間が短くなるため、希薄混合気でも安
定した燃焼が得られるリーン限界空燃比をリーン側に移
行させることができ、燃費の向上がはかれる。 【００６４】図１１は、オフセット量ｘとスワールの強
さおよび燃費の関係を示す。オフセット量ｘを大きくす
ると、スワールが強くなるのに伴って燃費の低減がはか
れる。 【００６５】図１２は、各副通路出口３１ａ，３２ａが
各吸気弁１９のステム中心線Ｂ1，Ｂ2に向けられた従来
装置と本実施形態において、スワールの強さと燃費の関
係を示す。本実施形態では、従来装置に比べてスワール
を強化するとともに、燃費の低減がはかれる。
置の改良に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】希薄混合気でも安定した燃焼を得る方法
として、シリンダに吸気スワールを生起して燃料と空気
の混合を促進して、混合気の均質化をはかることが有効
である。 【０００３】運転条件に応じて吸気スワールを生起する
吸気装置として、例えば特開平７−１３３７５２号公報
に開示されたものがある。 【０００４】これについて説明すると、運転状態に応じ
て左右の吸気ポートの分岐部より上流側の吸気通路を開
閉する分配制御弁を備え、分配制御弁を迂回する吸気を
左右吸気ポートに導入する２本の副通路を備えている。 【０００５】各副通路は吸気弁のステム中心線に対して
異なる方向にオフセットして形成され、各副通路を開閉
するスワールコントロールバルブがそれぞれ備えられ
る。 【０００６】分配制御弁が吸気通路を閉じ、各スワール
コントロールバルブが副通路を開閉することにより、シ
リンダに多様な吸気スワールが生起されるようになって
いる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の吸気装置にあっては、吸気スワー
ルを生起するために左右の吸気ポートを流れる吸気量差
を大きくすると、吸気量が少ない吸気ポートで、燃料と
空気がよく混合せず、液状のままシリンダ内に入る燃料
量が増え、シリンダにおける混合気形成が十分に行われ
ない。このため、安定した燃焼が行われず、失火を招い
たり、サイクル変動に起因する排気エミッションの悪化
を招くという問題点があった。 【０００８】これに対処して左右の吸気ポートに向けて
燃料を噴射するインジェクタに、燃料噴射方向を一方の
吸気ポートに切換えられる機構を設けると、インジェク
タの構造が複雑化し、製品のコストアップを招くという
問題点が考えられる。 【０００９】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、内燃機関の吸気装置において、スワールによ
る燃料の霧化混合を促して希薄混合気でも安定した燃焼
を実現することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
関の吸気装置は、シリンダに吸気を導く吸気通路と、吸
気通路から分岐してシリンダに接続する２本の吸気ポー
トと、各吸気ポートを機関回転に同期して開閉する吸気
弁と、各吸気ポートの分岐部より上流側の吸気通路に燃
料を供給する燃料供給手段とを備える内燃機関の吸気装
置において、運転状態に応じて各吸気ポートの分岐部よ
り上流側の吸気通路を流れる吸気量を制御する分配制御
弁と、分配制御弁を迂回する吸気を各吸気ポートに導入
する２本の副通路とを備え、各副通路の出口をその流路
中心線が各吸気弁のステム中心線に対して同一方向にオ
フセットされるように形成し、各副通路の出口流路中心
線を平面図上において略平行に配置し、各副通路のうち
その出口流路中心線がシリンダの外周部に向けられる一
方を他方より大きい通路断面積で形成する。 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【発明の作用および効果】請求項１に記載の内燃機関の
吸気装置において、各副通路の出口の流路中心線が各吸
気弁のステム中心線に対して同一方向にオフセットされ
ているため、分配制御弁が閉弁して吸気の大部分が各副
通路から各吸気ポートに噴出する運転状態では、各吸気
ポートにおいて各吸気弁のステム中心線に対して同一方
向にオフセットした部位の吸気速度分布が高められ、シ
リンダにおいてその中心回りに旋回する吸気スワールが
生起される。 【００１５】各副通路から噴出する吸気流が各吸気ポー
トを通ってシリンダに吸入されるため、燃料と空気の混
合が促進され、液状のままシリンダ内に入る燃料量が減
らされ、シリンダにおける混合気形成が十分に行われ
る。 【００１６】こうして燃料の霧化混合が促進され、シリ
ンダに生起される吸気スワールによって、燃料と空気の
混合を促進して、混合気の均質化がはかられ、希薄混合
気でも安定した燃焼が得られる。この結果、失火を招い
たり、サイクル変動に起因する排気エミッションの悪化
を来すことを防止できる。 【００１７】各副通路の出口流路中心線を平面図上にお
いて略平行に配置されているため、分配制御弁が閉弁し
て吸気の大部分が各副通路から各吸気ポートに噴出する
運転状態では、各吸気ポートにおいて各吸気弁のステム
中心線に対して同一方向にオフセットした部位の吸気速
度分布が高められ、シリンダに生起される吸気スワール
の勢力を高められる。この結果、希薄燃焼領域が拡大
し、燃費の低減がはかれる。その出口流路中心線がシリ
ンダの外周部に向けられるの副通路出口から噴出する吸
気流は、吸気ポートを通ってシリンダの外周寄りからシ
リンダの略接線方向に導入されるため、その流量が増え
ることによりシリンダに生起される吸気スワールの勢力
を高められる。この結果、希薄燃焼領域が拡大し、燃費
の低減がはかれる。 【００１８】 【００１９】 【００２０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。 【００２１】図１、図２に示すように、シリンダ２０に
は２本の吸気ポート２１，２２が接続している。シリン
ダ２０には、図示しない２本の排気ポートが各吸気ポー
ト２１，２２に対向するように接続しているとともに、
点火栓がその中央部に臨んでいる。 【００２２】図２に示すように、各吸気ポート２１，２
２は各吸気弁１９で開閉される。各吸気弁１９は機関の
回転に同期した所定のタイミングで開閉作動する。 【００２３】吸気通路２５の各吸気ポート２１，２２の
分岐部２３より上流側にはインジェクタ（燃料供給手
段）１８が設けられる。インジェクタ１８の燃料噴射方
向は各吸気ポート２１，２２を通って各吸気弁１９の傘
裏部に向けられている。 【００２４】図示しないコントロールユニットは、エア
フロメータで検出される吸気量Ｑａと、エンジン回転数
センサで検出されるエンジン回転数Ｎと、冷却水温セン
サで検出される冷却水温度Ｔｗ等を入力して、運転状態
に応じた燃料噴射量を算出し、算出された燃料噴射量に
対応するパルス信号をインジェクタ１８に出力し、燃料
噴射量を制御するようになっている。 【００２５】コントロールユニットは、機関負荷が予め
設定された所定値以下となる希薄燃焼領域において、シ
リンダ２０に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よ
り希薄化し、機関負荷が所定値を越えて上昇する希薄燃
焼領域以外の運転条件において、シリンダ２０に供給さ
れる混合気の空燃比を理論空燃比の付近に保つ制御をす
る。 【００２６】吸気通路２５の途中には図示しないスロッ
トル弁が介装される。スロットル弁は図示しないアクセ
ルペダルに連動し、運転者がアクセルペダルを踏み込む
のに伴って開弁作動し、シリンダ２０に吸入される吸気
量を増やすようになっている。 【００２７】吸気通路２５にはスロットル弁の下流側か
つ吸気ポート分岐部２３より上流側に位置してバタフラ
イ式の分配制御弁１７が介装される。 【００２８】分配制御弁１７を迂回する吸気を各吸気ポ
ート２１，２２に向けて噴出させる副通路３１，３２が
設けられる。各副通路３１，３２の上流端は吸気通路２
５のスロットル弁と分配制御弁１７の間に位置して開口
している。副通路３１，３２の下流端である出口３１
ａ，３２ａは分配制御弁１７の下流側に位置して開口し
ている。 【００２９】各副通路３１，３２の通路断面積の和は、
吸気通路２５の分配制御弁１７が介装される部位におけ
る通路断面積に比べて小さくなっている。 【００３０】分配制御弁１７は図示しないアクチュエー
タを介して開閉駆動される。コントロールユニットはア
クチュエータを介して機関負荷が予め設定された所定値
以下の運転領域に分配制御弁１７を閉位置に保持し、吸
気の大部分を副通路３１，３２を通して各吸気ポート２
１，２２に噴出させる。そして、機関負荷が所定値より
高い運転領域に分配制御弁１７を全開位置に保持し、吸
入空気量を増加させる。 【００３１】シリンダ２０に吸気スワールを生起するた
め、各副通路３１，３２はそれぞれの出口３１ａ，３２
ａの流路中心線Ｏ1，Ｏ2が各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2に対して同一方向にオフセットして形成され
る。 【００３２】各副通路出口３１ａ，３２ａはその流路中
心線Ｏ1，Ｏ2が図１の平面図上において略平行、かつ吸
気通路２５の通路中心線（各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2）に対して交差するように形成される。 【００３３】一方の副通路出口３１ａの流路中心線Ｏ1
はシリンダ２０の外周寄りに到達し、図１の平面図上に
おいてシリンダ２０の略接線方向に延びている。 【００３４】他方の副通路出口３１ｂの流路中心線Ｏ2
はシリンダ２０の中心寄りに到達している。 【００３５】本実施形態では、各副通路３１，３２が略
等しい通路断面積で形成される。 【００３６】以上のように構成され、次に作用について
説明する。 【００３７】エンジンの運転時、各吸気弁１９が開かれ
るのに伴って各吸気ポート２１，２２からシリンダ２０
に吸気（混合気）が吸入され、この吸気をピストン１１
で圧縮する。続いて、点火栓を介して着火燃焼させた
後、排気弁が開かれるのに伴って排気が排気ポートから
排出される。これらの各行程が連続して繰り返されるよ
うになっている。 【００３８】インジェクタ１８から噴射される燃料は、
吸気弁１９の開弁に伴って各吸気ポート２１，２２を通
過する吸気と混合しながらシリンダ２０に導入される。 【００３９】低負荷時に分配制御弁１７が閉弁して、吸
気の大部分が各副通路３１，３２から各吸気ポート２
１，２２に噴出する。各副通路３１，３２の通路断面積
の和は、吸気通路２５の通路断面積に比べて小さいた
め、副通路出口３１ａ，３２ａから噴出する吸気流速を
高められる。 【００４０】副通路出口３１ａ．３２ａから噴出する高
速吸気流は、各吸気ポート２１，２２に均等に流入する
ため、インジェクタ１８から各吸気ポート２１，２２へ
と噴射される燃料と吸気の霧化混合が促進される。 【００４１】一方の副通路出口３１ａから噴出する高速
吸気流は、吸気ポート２１を通ってシリンダ２０の外周
寄りからシリンダ２０の略接線方向に導入されて、図中
矢印Ｓ1で示すようにシリンダ２０の中心回りに旋回す
る吸気スワールが生起される。 【００４２】他方の副通路出口３２ａから噴出する高速
吸気流は、吸気ポート２２を通ってシリンダ２０の中心
寄りから導入され、図中矢印Ｓ2で示すように同方向に
旋回する吸気スワールが生起される。 【００４３】こうしてシリンダ２０に生起される吸気ス
ワールによって、燃料と空気の混合を促進して、混合気
の均質化がはかられ、希薄混合気でも安定した燃焼が得
られる。 【００４４】図３は、スワールの強さと未燃焼ＨＣの排
出量の関係を示す。スワールが強くなるほどＨＣが低減
している。これはスワールによるガス流動が燃焼後期ま
で持続するため、燃料と空気がよく混合して、未燃焼Ｈ
Ｃの燃焼が促進される。 【００４５】図４は、一方の副通路３２を絞って左右の
吸気ポート２１，２２を流れる吸気量に差を与える装置
において、その吸気量差とスワールの強さと未燃焼ＨＣ
およびＮＯｘの排出量の関係を示す。左右の吸気ポート
２１，２２を流れる吸気量の差を大きくすると、スワー
ルが強くなるのに伴ってＮＯｘ排出量が増加するととも
に、スワールがある程度強くなると未燃焼ＨＣ排出量が
減少から増加に転じる。これは吸気量が少ないポート
で、燃料と空気がよく混合せず、液状のままシリンダ２
０内に入る燃料量が増え、シリンダ２０における混合気
形成の悪化によるものと考えられる。 【００４６】これに対して本発明は、各吸気ポート２
１，２２を流れる吸気量に差を与えることなく、強いス
ワールを生起するため、燃料と空気がよく混合して、未
燃焼ＨＣとＮＯｘの排出量を共に低減することができ
る。 【００４７】図５は、各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2に対する各副通路出口３１ａ，３２ａの流路中
心線Ｏ1，Ｏ2のオフセット量ｘとスワールの強さの関係
を示す。これから、オフセット量ｘが大きくなるほど強
いスワールが生起される。 【００４８】図６は、オフセット量ｘとスワールの強さ
と未燃焼ＨＣおよびＮＯｘの排出量の関係を示す。オフ
セット量ｘを大きくすると、スワールが強くなるのに伴
って未燃焼ＨＣ量が減少するとともに、ＮＯｘ排出量が
減少する。 【００４９】図７は、一方の副通路３２を絞って左右の
吸気ポート２１，２２を流れる吸気量に差を与える前記
従来装置と本実施形態において、スワールの強さと未燃
焼ＨＣおよびＮＯｘ排出量の関係を示す。本実施形態で
は、従来装置に比べてスワールの強さを同等に確保し、
未燃焼ＨＣ量が減少するとともに、ＮＯｘ排出量が減少
する。 【００５０】また、他の実施形態として、図８に示すよ
うに、各副通路出口３１ａ，３２ａの流路中心線Ｏ1，
Ｏ2を吸気通路の中心線（各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2）と略平行に形成してもよい。 【００５１】本実施形態でも、各副通路３１，３２はそ
れぞれの出口３１ａ，３２ａの流路中心線Ｏ1，Ｏ2が各
吸気弁１９のステム中心線Ｂ1，Ｂ2に対して同一方向に
オフセットして形成される。これにより、スワールの強
さを前記実施形態と同等に確保し、未燃焼ＨＣ量が減少
するとともに、ＮＯｘ排出量が減少することができる。 【００５２】本実施形態では、各副通路３１，３２を通
過する吸気の流れが図８の平面図上において直線的に流
れるため、吸気抵抗の低減がはかれる。 【００５３】次に、図９に示す実施形態について説明す
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。 【００５４】シリンダ２０に吸気スワールを生起するた
め、各副通路３１，３２はそれぞれの出口３１ａ，３２
ａの流路中心線Ｏ1，Ｏ2が各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2に対して同一方向にオフセットして形成され
る。 【００５５】各副通路出口３１ａ，３２ａはその流路中
心線Ｏ1，Ｏ2が図１の平面図上において略平行、かつ吸
気通路２５の通路中心線（各吸気弁１９のステム中心線
Ｂ1，Ｂ2）に対して交差するように形成される。 【００５６】一方の副通路出口３１ａの流路中心線Ｏ1
はシリンダ２０の外周寄りに到達し、図１の平面図上に
おいてシリンダ２０の略接線方向に延びている。 【００５７】他方の副通路出口３２ａの流路中心線Ｏ2
はシリンダ２０の中心寄りに到達している。 【００５８】本実施形態では、各副通路３１，３２が異
なる通路断面積で形成される。シリンダ２０の外周寄り
に向いて開口する副通路３１はその通路断面積がシリン
ダ２０の中心寄りに向いて開口する副通路３２より大き
く形成される。 【００５９】以上のように構成され、次に作用について
説明する。 【００６０】低負荷時に分配制御弁１７が閉弁して、吸
気の大部分が各副通路３１，３２から各吸気ポート２
１，２２に噴出する。副通路３１はその通路断面積が副
通路３２より大きいため、各副通路３１を通過する吸気
量が副通路３２を通過する吸気量より多くなる。 【００６１】副通路出口３１ａ，３２ａから噴出する高
速吸気流は、各吸気ポート２１，２２に略均等に流入す
るため、インジェクタ１８から各吸気ポート２１，２２
へと噴射される燃料と吸気の霧化混合が促進される。 【００６２】一方の副通路出口３１ａから噴出する高速
吸気流は、吸気ポート２１を通ってシリンダ２０の外周
寄りからシリンダ２０の略接線方向に導入されるため、
その流量が増えることによりシリンダ２０に生起される
吸気スワールの勢力を高められる。 【００６３】図１０は、スワールの強さと燃焼期間とリ
ーン限界空燃比および燃費の関係を示す。スワールが強
くなるほど燃焼期間が短くなるため、希薄混合気でも安
定した燃焼が得られるリーン限界空燃比をリーン側に移
行させることができ、燃費の向上がはかれる。 【００６４】図１１は、オフセット量ｘとスワールの強
さおよび燃費の関係を示す。オフセット量ｘを大きくす
ると、スワールが強くなるのに伴って燃費の低減がはか
れる。 【００６５】図１２は、各副通路出口３１ａ，３２ａが
各吸気弁１９のステム中心線Ｂ1，Ｂ2に向けられた従来
装置と本実施形態において、スワールの強さと燃費の関
係を示す。本実施形態では、従来装置に比べてスワール
を強化するとともに、燃費の低減がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す概略平面図。
【図２】同じく概略正面図。
【図３】スワールの強さと未燃焼ＨＣの排出量の関係を
示す特性図。 【図４】左右の吸気ポートを流れる吸気量差に対するス
ワールの強さと未燃焼ＨＣおよびＮＯｘの排出量の関係
を示す特性図。 【図５】オフセット量ｘとスワールの強さの関係を示す
特性図。 【図６】オフセット量ｘに対するスワールの強さと未燃
焼ＨＣおよびＮＯｘの排出量の関係を示す特性図。 【図７】従来装置と本実施形態において、スワールの強
さと未燃焼ＨＣおよびＮＯｘ排出量の関係を示す特性
図。 【図８】他の実施形態を示す概略平面図。 【図９】さらに他の実施形態を示す概略平面図。 【図１０】スワールの強さに対する燃焼期間とリーン限
界空燃比および燃費の関係を示す特性図。 【図１１】オフセット量ｘに対するスワールの強さおよ
び燃費の関係を示す特性図。 【図１２】従来装置と本実施形態において、スワールの
強さと燃費の関係を示す特性図。 【符号の説明】 １１ ピストン １７ 分配制御弁 １８ インジェクタ １９ 吸気弁 ２０ シリンダ ２１ 吸気ポート ２２ 吸気ポート ２３ 吸気ポート分岐部 ２５ 吸気通路 ３１ 副通路 ３２ 副通路 ３１ａ副通路出口 ３２ａ副通路出口
示す特性図。 【図４】左右の吸気ポートを流れる吸気量差に対するス
ワールの強さと未燃焼ＨＣおよびＮＯｘの排出量の関係
を示す特性図。 【図５】オフセット量ｘとスワールの強さの関係を示す
特性図。 【図６】オフセット量ｘに対するスワールの強さと未燃
焼ＨＣおよびＮＯｘの排出量の関係を示す特性図。 【図７】従来装置と本実施形態において、スワールの強
さと未燃焼ＨＣおよびＮＯｘ排出量の関係を示す特性
図。 【図８】他の実施形態を示す概略平面図。 【図９】さらに他の実施形態を示す概略平面図。 【図１０】スワールの強さに対する燃焼期間とリーン限
界空燃比および燃費の関係を示す特性図。 【図１１】オフセット量ｘに対するスワールの強さおよ
び燃費の関係を示す特性図。 【図１２】従来装置と本実施形態において、スワールの
強さと燃費の関係を示す特性図。 【符号の説明】 １１ ピストン １７ 分配制御弁 １８ インジェクタ １９ 吸気弁 ２０ シリンダ ２１ 吸気ポート ２２ 吸気ポート ２３ 吸気ポート分岐部 ２５ 吸気通路 ３１ 副通路 ３２ 副通路 ３１ａ副通路出口 ３２ａ副通路出口
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−293401（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−279731（ＪＰ，Ａ)
実開 平２−43409（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02B 31/00 - 31/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】シリンダに吸気を導く吸気通路と、 吸気通路から分岐してシリンダに接続する２本の吸気ポ
ートと、 各吸気ポートを機関回転に同期して開閉する吸気弁と、 各吸気ポートの分岐部より上流側の吸気通路に燃料を供
給する燃料供給手段とを備える内燃機関の吸気装置にお
いて、 運転状態に応じて各吸気ポートの分岐部より上流側の吸
気通路を流れる吸気量を制御する分配制御弁と、 分配制御弁を迂回する吸気を各吸気ポートに導入する２
本の副通路とを備え、 各副通路の出口をその流路中心線が各吸気弁のステム中
心線に対して同一方向にオフセットされるように形成
し、 各副通路の出口流路中心線を平面図上において略平行に
配置し、各副通路のうちその出口流路中心線がシリンダ
の外周部に向けられる一方を他方より大きい通路断面積
で形成したことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26726696A JP3475674B2 (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 内燃機関の吸気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26726696A JP3475674B2 (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 内燃機関の吸気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10110621A JPH10110621A (ja) | 1998-04-28 |
| JP3475674B2 true JP3475674B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=17442460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26726696A Expired - Fee Related JP3475674B2 (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 内燃機関の吸気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3475674B2 (ja) |
-
1996
- 1996-10-08 JP JP26726696A patent/JP3475674B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10110621A (ja) | 1998-04-28 |
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