JPH0315031B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、１つの燃焼室に対して、それぞれ吸
気弁により開閉される２つの吸気通路すなわち２
つの吸気ポートを開口させてなるエンジンの吸気
装置に関するものである。

（従来技術） エンジンの吸気装置のなかには、吸気通路面積
を大きくして特に高負荷時に充填効率を向上させ
るため、１つの燃焼室に対して、それぞれ吸気弁
により開閉される２つの吸気通路すなわち２つの
吸気ポートを開口させるようにしたものがある
（特開昭58−178454号公報参照）。

このような１つの燃焼室に対して２つの吸気通
路を設けたものにあつては、高負荷時の充填効率
向上の点では有利な反面、低負荷時における十分
な吸気流速を得る点において不利となる。このた
め、一方の吸気ポート側の吸気通路に開閉弁を設
けて、この開閉弁を低負荷時には閉とすることに
より、上記低負荷時における吸気流速を速めるよ
うにすることも考えられているが（特開昭56−
44419号公報参照）、元々吸気ポートそのものが高
負荷時に充填効率向上のためにその開口面積がか
なり大きく設定されているため、十分な吸気流速
を得るには限度がある。

ところで、このような２つの吸気通路を有する
ものに対し燃料を供給する場合、燃料噴射弁の数
を極力少なくする一方、燃料と吸入空気との混合
性すなわち燃料の気化、霧化を図るため、この燃
料噴射弁からの燃料拡散作用を利用して、当該２
つの吸気通路を開閉する各吸気弁すなわち閉弁時
における吸気弁のバルブフエイスに向けて燃料を
噴射、分配することが提案されている（実開昭59
−116570号公報）。そして、このような燃料噴射
弁として、一方の吸気弁に対する第１噴孔と他方
の吸気弁に対する第２噴孔との２つの噴孔を有す
るものが、上記公報に開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） ここで、エンジン（の燃料室）に対する吸気の
供給態様および燃料の供給態様は、エンジンの性
能に大きく影響を及ぼすものであり、したがつ
て、この両供給態様をどのように行うかが問題と
なる。

したがつて、いま１つの燃料室に対して２つの
吸気通路を開口させた場合における要求を、エン
ジン負荷に応じて場合分けして考えてみると、次
のとおりになる。すなわち、高負荷時には充分な
出力の確保が必要であり、このためには、充填効
率向上は勿論のこと、空気利用率の向上、換言す
れば燃焼室内において燃焼に関与する空気の割合
を多くする必要があり、このためには燃料を燃焼
室内において部分的に偏在させることなく全体的
に分散させることが好ましいものとなる。そし
て、このような要求は、前述した２つの吸気通路
を設けること（充填量確保）、および両吸気通路
からそれぞれ燃料を供給すること（空気利用率向
上）、の２点においてはぼぼ満足されることにな
る。

一方、低負荷時には、特に燃焼安定性の確保が
重要となり、特に空燃比の大きなリーン運転を行
う場合にはこの燃焼安定性をいかに確保できるか
が、リーン化を行う上での限界となる。そして、
この燃料安定性の確保には、吸気流速の向上が特
にスワールを生成するために必要であり、また燃
料の充分な気化、霧化が必要となる。

上述のようなエンジン負荷に応じた要求を考え
てみると、従来のものでは、低負荷時と高負荷時
との要求を共に満足させることが不可能であつ
た。すなわち、吸気流速の増大は既に述べたよう
に限界がある。

また、低負荷時の燃焼安定性の点についてみる
と、１本の燃料噴射弁により２つの吸気通路に対
して燃料を分配することを前提とすれば、高負荷
時の空気利用率向上と低負荷時の気化、霧化促進
の両方を同時に満足させることが不可能となつて
いた。例えば、低負荷時に開とされている一方の
吸気通路に対してのみ燃料を供給するようにすれ
ば、低負荷時には全ての吸気空気に対して全ての
燃料が乗る格好となつて、気化、霧化促進の点で
は有利となる反面、高負荷時には空気利用率が極
端に悪いものになつてしまう。

したがつて、本発明の目的は、高負荷時におい
て充分な出力を確保しつつ、低負荷時における燃
焼安定性をより高め得るようにしたエンジンの吸
気装置を提供することにある。

（問題点を解決する手段、作用） 前述の目的を達成するため、本発明にあつて
は、基本的には、高負荷時の充分な充填量を確保
すべく、１つの燃料室に対してそれぞれ吸気弁に
より開閉される２つの主吸気通路を設けるように
してある。この主吸気通路は、高負荷時における
吸気供給用として作用するもので、このため主吸
気通路には、低負荷時には閉（全閉または微小開
度に閉じられる）となり、高負荷時に開となる開
閉弁が設けてある。

また、本発明にあつては、低負荷時における充
分な吸気流速を得るべく、少なくとも低負荷時に
吸気を供給するための補助吸気通路をさらに設け
てある。この補助吸気通路は、上記開閉弁上流に
おける主吸気通路より分岐されて、その出口端
が、２つの主吸気通路のうち一方の主吸気通路に
対して、その吸気弁近傍において開口させてあ
る。すなわち、２つの吸気弁のうち一方の吸気弁
は、主吸気通路開閉用のみならず、実質的に補助
吸気通路開閉用としても機能するようになつてい
る。そして、この補助吸気通路の通路面積は、主
吸気通路の通路面積よりも小さくされて、これに
より充分な吸気流速が得られるようにしてある。

さらに、本発明にあつては、１つの燃焼室に対
して１つの燃料噴射弁を設けてあるが、この燃料
噴射弁は２つの噴孔を有するものとされて、一方
の噴孔の噴射路（噴射燃料の軌跡）が一方の吸気
弁に指向され、他方の噴孔が他方の吸気弁に指向
されている。

このように、２つの吸気弁を通してすなわち２
つの吸気から共に燃料が供給されるので、高負荷
時の空気利用率が向上されて充分な出力が確保さ
れる。また、低負荷時には、吸気流速が早められ
ると共に、この速い吸気流速に対しても燃料が供
給されるので燃料の気化、霧化が促進され、燃焼
安定性が大きく向上されることになる。

なお、燃料噴射弁は、１つの噴孔のみを有する
ものひあつても両吸気弁に向けて燃料分配、供給
することもできるが、この場合は必然的に燃料の
拡散角度を大きくせざるを得ないことになる。こ
れに対して、２つの噴孔を有するものにあつて
は、その各指向方向および拡散角度お互いに独立
して自由に設定することができ、この結果、２つ
の吸気弁へ向けての噴射路の拡散角度、指向位
置、噴射量などを互いに自由に設定した、燃料の
供給態様に対する自由度が高められることにな
る。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて
説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示すもので、こ
の第１図および第２図において、１はエンジン本
体であつて、シリンダブロツク２，シリンダヘツ
ド３およびシリンダヘツドカバー４等で構成され
ており、このエンジン本体１の各気筒５内にはピ
ストン６が装備され、このピストン６の上方に燃
焼室７が形成されている。この燃焼室７には第１
および第２の２つの吸気ポート８，９と第１、第
２の２つの排気ポート１０，１０′とが開口して
いる。上記両吸気ポート８，９にはそれぞれ吸気
弁１１（第２吸気ポート９側の吸気弁は図示せ
ず）が装備され、また各排気ポート１０，１０′
にはそれぞれ排気弁１２（第２排気ポート１０′
の排気弁は図示せず）が装備されており、これら
の弁は動弁機構１３によつて作動され、それぞれ
所定のタイミングで各ポート８，９，１０，１
０′を開閉するようになつている。また燃焼室７
には点火プラグ１４が具備されている。

１６はサージタンク、１７はサージタンク１６
に接続された気筒別の吸気管であり、上記サージ
タンク１６には、エアクリーナ１８、エアフロー
メータ１５、スロツトル弁１９を介して外気が導
入されるようになつている。上記吸気管１７はシ
リンダヘツド３に連結され、これにより、エアク
リーナ１８から吸気ポート８あるいは９を経て燃
焼室７に至る吸気通路が構成される。

吸気管１７とシリンダヘツド３との内部所定範
囲とにわたつては、共通吸気通路２１とされてお
り、シリンダヘツド３内において、仕切壁２０に
よりこの共通吸気通路２１の下流端側が分岐され
て、それぞれ高負荷用吸気通路となる第１および
第２の主吸気通路２２，２３とされている。上記
供給通吸気通路２１の所定位置には、開閉弁２４
が設けられており、この開閉弁２４は、図外のア
クチユエータにより、所定負荷未満の低負荷運転
領域で閉じられすなわち全閉もしくは微小開度に
閉じられ、逆に高負荷運転領域では開かれるよう
になつている。

上記開閉弁２４より上流の共通吸気通路２１所
定箇所からは、低負荷用吸気通路としての補助吸
気通路２５が分岐している。この補助吸気通路２
５は、その通路面積が、第１、第２の主吸気通路
２２，２３の各通路面積よりも小さく形成され
て、共通吸気通路２１の下側に沿つて設けられて
おり、その上流側の入口端２５ａが上流共通吸気
通路２１の底壁に開口する一方、下流端側の出口
端２５ｂが、第１吸気ポート８開閉用の第１吸気
弁１１の近傍において、第１の主吸気通路２２の
下流側部分と合流されている。すなわち、補助吸
気通路２５は、開閉弁２４をバイパスして、吸気
を第１吸気ポート８から燃焼室７へ供給するよう
になつている。そして、この出口端２５ｂは、燃
焼７のほぼ接線方向に開口、すなわち、燃焼室７
内に吸気のスワールＳを構成すべく開口されてい
る。

上記開閉弁２４より下流の共通吸気通路２１に
は、その上壁部分において１つの燃料噴射弁２６
が装備されている。この燃料噴射弁２６は、第１
図に示すように両主吸気通路２２と２３とを仕切
る仕切壁２１の若干上流側において配設されてい
る。この燃料噴射弁２６、第１、第２の２つの噴
射を有するもので、その一例について第３図を参
照して説明する。

燃料噴射弁２６は、その本体３１内に油通路３
２が形成され、油通路３２の入口３３にはフイル
タ３４が装着されており、油通路３２の下流側に
は、ニードルホルダ３５が密に嵌入されている。
ニードルホルダ３５には、前記本体３１の油通路
３２に連通する油通路３６と、外油通路３６の下
流側端に形成された計量オリフイス３７と、計量
オリフイス３７の直上流に形成されシート面３８
が設けられており、油通路３６内にニードル弁３
９収容されている。ニードル弁３９の先端部には
先細りとされたテーパ部４０が形成されて、該テ
ーパ部４０と前記シート面３８とで油通路３６を
開閉する弁体が構成されている。

また、本体３１には、電磁ソレノイド４１と、
本体３１の油通路３２に収容されて電磁ソノイド
４１を励磁することによつて上流側へ移行するコ
ア４２と、該コア４２の上流側への移行量を規制
するストツパ４３と、コア４２を下流方向に付勢
するリーターンスプリング４４とが設けられてお
り、ニードル弁３９の上流端はコア４２と一体的
に結合されている。これにより、ニードル弁３９
は、電磁ソレノイド４１を励磁することによつて
一定量リフトして、テーパ部４０がシート面３８
から離間することによつて油通路３６を開成する
可動弁体とされている。第３図中、符号４５は給
電用コネクタを示すものである。

第１、第２の２つの噴孔４６，４７は、ニード
ルホルダ３５に外装された該筒４８に形成されて
いる。外筒４８には、分配室４９が計量オリフイ
ス３７に下流においてこれと同心に設けらてお
り、２つの噴孔４６，４７は分配室４９から外筒
４８を貫通して外部に開口するものとされてい
る。

したがつて、電磁ソレノイド４１を励磁するこ
とによつて、この励磁時間に比例した量の燃料が
計量オリフイス３７を通過した後、分配室４９で
分配されて、２つの噴孔４６，４７から噴射され
ることになり、その噴射路X₁，X₂として第１図、
第３図に示してある。なお、第３図に示す実施例
では、上記２つの噴孔４６，４７の開口面積が等
しくされて、互いに同量の燃料が噴射されるよう
になつている。

さて次に、燃焼室７に対する吸・排気ポート
８，９，１０，１０′点火プラグ１４の配置関係、
燃料噴射弁２６特に噴孔４６，４７の指向方向等
について説明することとするが、説明の都合上、
第１図において、気筒５の軸心すなわち燃焼室７
の中心を０とし、この中心０を通つて気筒配列方
向すなわちエンジンの長手方向中心線をｍ、中心
０を通つてエンジンの幅方向中心線をｌとする。

先ず、２つの吸気ポート８，９は、それぞれほ
ぼ等しい開口面積とされて、中心線ｍよりもエン
ジン本体１（シリンダヘツド３）の一側面１ａ側
に位置すると共に、互いに中心線ｌを挟んだ位置
に形成されている。そして、互いにほぼ平行に伸
びて、上記一側面１ａ側において吸気管１７と接
続されている。また、２つの排気ポート１０，１
０′はそれぞれほぼ等しい開口面積とされて、中
心線ｍよりもエンジン本体１の他側面１ｂ側に位
置している。このような排気ポート１０，１０′
は、互いにほぼ平行とされて、上記他側面１ｂ側
において、図示を略す排気管と接続されている。
そして点火プラグ１４（の着火部）は、燃焼室７
の中心０に配置されている。

一方、燃料噴射弁２６は、両吸気ポート８と９
とを仕切る仕切壁２０の若干上流側において、共
通吸気通路２１の上壁部分に配置されている。そ
して、燃料噴射弁２６は、共通吸気通路２１の幅
方向中間部分、すなわち中心線ｌ上（第１図で見
た場合）に位置されている。

このように配置された燃料噴射弁２６は、その
第１噴孔４６が、第１吸気ポート８開閉用となる
第１吸気弁１１のバルブフエイス（閉弁時のバル
ブフエイス）に指向され、また第２噴孔４７が、
第２吸気ポート９開閉用となる第２吸気弁のバル
ブフエイスに指向されている。そして、本実施例
では、第１、第２の噴孔４６，４７の噴射路X₁，
X₂は、その燃料拡散作用が共に比較的大きく設
定されて、各吸気弁１１のバブルフエイスのほぼ
全面積に対して噴射するようになつている。

なお、第１図中１１Ａ，１１′Ａ，１２Ａ，１
２′Ａは、それぞれ吸、排気弁１１，１２のバル
ブステム（弁軸）である。

以上のような構成において、低負荷時には、開
閉弁２４が全閉あるいは微小開度とされるため、
少なくとも吸入空気量の多くは、補助吸気通路２
５を通して燃焼室７へ供給される。このとき、補
助吸気通路２５からの吸入空気は、吸気流速が速
いと共に、この補助吸気通路２５の指向作用によ
つて、燃焼室７で強い吸気のスワールＳを生成す
ることになる。また、燃料は、両吸気ポート８，
９を通して燃焼室７へ供給されるが、第１吸気ポ
ート８を通して供給される燃料は、上記スワール
Ｓとほぼ同方向であるため、このスワールＳに乗
つて燃料の気化・霧化が促進される。このよう
に、低負荷時には、スワールＳの生成および燃料
の気化、霧化促進がなされて、燃焼安定性が大き
く向上されることになる。

また一方、高負荷時には、開閉弁２４が開くた
め、吸入空気は、高負荷用吸気通路２２あるいは
２３からも、両吸気ポート８，９を通して燃料室
７へ供給されることになつて、その充填効果が十
分に確保される。このとき、燃料は、両吸気ポー
ト８，９を通して燃焼室７に供給されるので、燃
料が燃焼室７の一部分に偏在することがなく、そ
の気化、霧化が十分に行なわれる。このように、
高負荷時には、充填効率向上と空気の利用率とが
向上されることになつて、十分な出力が確保され
る。

さらに、低負荷、高負荷いずれにあつても、噴
射燃料は仕切壁２０に付着することがないので、
応答性向上の点でも有利なものとなつている。

なお、開閉弁２４は、低負荷時にあつても微小
開度だけ開いておくのが、主吸区通路２２，２３
からの燃料の気化、霧化を行う上で好ましい。特
に、第２図に示すように、燃料噴射弁２６の直上
流に位置する部分を切欠かく等により、この燃料
噴射弁２６の噴孔４６，４７から噴射された直後
の燃料に対して空気が混合されるようにするのが
好ましい。また、点火プラグ１４を燃焼室７のほ
ぼ中心に設けておくのが、燃焼速度の向上の点
で、また吸・排気ポート８，９，１０，１０′に
対する配置関係の上からも好ましいものである。
さらに、燃料噴射弁２６は、各気筒の吸気行程に
合わせて燃料を噴射するいわゆるタイムインジエ
クシヨンタイプのものでもよく、あるいは各気筒
に対して同時に燃料を噴射する同時噴射タイプで
のよい。

第４図、第５図は本発明の第２実施例を示すも
ので、前記実施例と同一構成要素には同一符号を
付してその説明は省略する（このことは以下のさ
らに別の実施例についても同様である）。

本実施例では、第１噴孔４６における噴射路
X₁の拡散角度を第１図のものと同様にする一方、
第２噴孔４７における噴射路X₂の拡散角度が小
さくなるように設定して、第１噴孔４６からの燃
料噴射量が、第２噴孔４７からの燃料噴射量より
も大きくなるようにしてある。そして、第２噴孔
４７における噴射路X₂を、第２吸気ポート９開
閉用の吸気弁のバルブステム１１′Ａよりも燃焼
室７の径方向内側に向けて指向させてあげる。な
お、両噴孔４６，４７との燃料噴射量を異ならせ
るには、例えば第５図に示すように、両噴孔４６
と４７との開口面積を異ならせるようにすればよ
い。

このように、第１吸気ポート８側への噴射燃料
量を多くかつ極力拡散させることによつて、低負
荷時における燃料のより一層の気化、霧化促進が
なされて、燃焼安定性をより向上させることがで
きる。また、噴射路X₂を上述のように設定する
ことによつて、燃焼室７の中心付近すなわち点火
プラグ１４の回りの空燃比がリツチになつて、着
火性が向上される。

第６図は本発明の第３実施例を示すもので、第
１噴孔４６における噴射路X₁を、吸気弁１１の
バルブステム１１Ａよりも燃焼室７の径方向外方
側へ向かうように指向させる一方、噴射路X₂を
第４図に示すように設定してある。なお、両噴孔
４６，４７からの燃料噴射量は等しくしてある。
このような構成とすることにより、低負荷時に
は、噴射路X₁のように設定された第１噴孔４６
からの燃料が合、補助吸気通路２５からの吸入空
気とほぼ同一方向となつて、この吸入空気に対し
て第１噴孔４６からの燃料が十分に乗つて、その
気化、霧化がより促進されることになる。勿論、
第４図についての説明からも明らかなように、着
火性も向上される。

第７図は本発明の第４実施例を示すもので、両
噴孔４６，４７における噴射路X₁，X₂共に、バ
ルブステム１１Ａあるいは１１′Ａよりも燃焼室
７の径方向内方側を通るようにして、着火性を重
点的に向上させたものである。

第８図は本発明の第５実施例を示すもので、排
気ポート１０が１つのみ存在する３バルブ型式の
場合を示す。なお、燃料供給態様は、第１図のも
のと同じにしてある。

第９図は本発明の第６実施例を示すもので、排
気ポート１０が１つのみの３バルブ型式としてあ
る。そして、両噴孔４６，４７における噴射路
X₁，X₂の指向方向は、第６図のものと同じとす
る一方、第１噴孔４６からの燃料噴射量を、第２
噴孔４７からの燃料噴射量よりも大きくしたもの
である。すなわち、第６図のものに比して低負荷
時の燃焼安定性をより重視したものとなつてい
る。

以上実施例について説明したが、第１図、第４
図、第６〜第９図に示されたバルブ配置、燃料の
指向方向、両噴孔４６，４７からの燃料噴射量割
合などは、互いに適宜組合わせて変更し得るもの
であることは、言うまでもない。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、
高負荷時の空気利用率すなわち出力を損なうこと
なく、低負荷時の燃焼安定性を大幅に向上させる
ことができる。

また、補助吸気通路専用の吸気弁を別途要しな
いので、構造上の点からも有利となる他、２つの
高負荷用吸気通路はもつぱら高負荷時における要
求を満たすような形状あるいは通路面積に設定す
ることが可能となつて、大幅は出力向上を期待し
得るものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す平面図。第
２図は第１図の側面断面図。第３図は２つの噴孔
を有する燃料噴射弁の一例を示す断面図。第４図
は本発明の第２実施例を示すもので第１図に対応
した平面図。第５図は第４図の実施例に用いた燃
料噴射弁の要部断面図。第６図〜第９図はそれぞ
れ本発明の第３〜第６実施例を示すもので、第１
図に対応した平面図。 １：エンジン本体、７：燃焼室、８：第１吸気
ポート、９：第２吸気ポート、１１：吸気弁、２
１：共通吸気通路、２２，２３：主吸気通路、２
４：開閉弁、２５：補助吸気通路、２５ａ：出口
端、２６：燃料噴射弁、４６，４７：噴孔、X₁，
X₂：噴射路、Ｓ：スワール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれエンジンの１つの燃焼室に対して開
   口され、第１吸気弁により開閉される第１主吸気
   通路および第２吸気弁により開閉される第２主吸
   気通路と、 前記主吸気通路内に配設され、低負荷時には閉
   とされると共に高負荷時には開とされる開閉弁
   と、 前記開閉弁よりも上流の前記主吸気通路より分
   岐されてその出口端が上記第１吸気弁近傍におい
   て前記第１主吸気通路に開口され、通路面積が該
   主吸気通路の面積よりも小さくされた補助吸気通
   路と、 前記開閉弁よりも下流において前記主吸気通路
   に配設され、第１、第２の噴孔を有して、該第１
   噴孔の噴射路が前記第１吸気弁に、また該第２噴
   孔の噴射路が前記第２吸気弁に向かうように指向
   された燃料噴射弁と、 を備えていることを特徴とするエンジンの吸気装
   置。