JPH0344227B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は内燃機関の吸気装置に関する。

＜従来の技術＞ この種の内燃機関の吸気装置の従来例として第
８図及び第９図に示すようなものがある（特願昭
58−225356号参照）。

すなわち、各気筒毎に２つの第１及び第２の吸
気弁１Ａ，１Ｂを介装した２つの第１及び第２の
吸気ポート２Ａ，２Ｂを設け、それらの一方例え
ば第２吸気ポート２Ｂにバタフライ式の開閉弁３
を介装する。

そして、機関低速運転領域では、開閉弁３を閉
じ第１吸気ポート２Ａのみから燃焼室４に吸気を
供給することにより燃焼室４の内周壁に沿つて流
入する吸気流にて燃焼室４にスワールを形成し低
速時の燃焼改善を図る。また、中速〜高速運転領
域では開閉弁３に開き両吸気ポート２Ａ，２Ｂか
ら燃焼室４に吸気を供給し吸気充填効率を高め機
関出力の向上を図るようにしている。

ここで、開閉弁３は常用運転領域では開く頻度
が少ないため、安定した空燃比制御が図れるよう
に燃料噴射弁５を常時開通する第１吸気ポート２
Ａ側に設け、また燃料は第９図に示すように第１
吸気弁１Ａ傘部の弁軸中心付近に集中させて噴射
させるようにしている。

尚、排気弁６Ａ，６Ｂ及び排気ポート７Ａ，７
Ｂも２つずつ備えられ、また点火栓８は燃焼室４
の中心付近に設けられている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、このような従来の吸気装置で
は、燃料噴射弁５から燃料を第１吸気弁１Ａ傘部
の弁軸中心に集中させて噴射するようにしている
ので、燃料噴射弁５から噴射された大粒径の燃料
が吸気ポートの空気と良好と混合されないまま燃
焼室４に流入しまた第１吸気弁１Ａの傘部及び弁
軸に付着滞留した燃料が開弁と同時に燃焼室４に
一度に流入していた。このため、燃焼室４におい
ても大粒径の燃料は空気との混合性が悪くまたそ
の燃料は空気流により搬送されにくいためさらに
空気との混合性が悪くHC（炭火水素）排出量が
増加するという問題点があつた。

また、開閉弁３が開く運転域では両吸気ポート
２Ａ，２Ｂを介して略同量の空気が燃焼室４に供
給されるに対し燃料は第１吸気ポート２Ａから燃
焼室４に供給されるため、どうしても燃焼室４壁
に形成されるクエンチ層は第１吸気弁１Ａ付近に
偏つて厚くなりやすく、もつて燃焼性能を低下さ
せ上記問題点を助長する欠点があつた。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたも
ので、HC排出量を低減させる吸気装置を提供す
ることを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ このため、本発明は、開閉弁が設置されない側
の吸気弁上流の吸気ポート内壁の全周に燃料を噴
射する燃料噴射弁を設けるようにした。

＜作用＞ これにより、燃料噴射弁から噴射された燃料の
大部分を吸気ポート壁に付着させた後燃焼室に供
給し燃料の気化特性を向上させ、もつて燃焼性能
を向上させることによりHC排出量の低減化を図
るようにした。

＜実施例＞ 以下に、本発明の一実施例を第１図〜第５図に
基づいて説明する。

図において、シリンダヘツド１１には従来例と
同様に第１の吸気ポート１２と第２の吸気ポート
（図示せず）とが並設されて形成され、第２吸気
ポートには開閉弁が設けられている。第１の吸気
ポート１２には第１吸気弁（図示せず）が介装さ
れ第２の吸気ポートには第２の吸気弁が介装され
ている。シリンダヘツド１１にはウオータジヤケ
ツト１３が第１の吸気ポート１２を包囲して形成
されている。

また、シリンダヘツド１１外壁には吸気マニホ
ールド１４が取付けられ、該吸気マニホールド１
４には外開き式の燃料噴射弁１５が取付けられて
いる。燃料噴射弁１５の燃料噴射中心軸Ａは第１
の吸気弁のバルブシート１６の中心部を通るよう
に設定されている。また、燃料噴射弁１５の噴射
角θは従来より大きく設定され、燃料噴射弁１５
の噴射燃料は第１図に示すように第１の吸気ポー
ト１２内壁の全周に衝突するようになつている。

外開き式の燃料噴射弁１５の具体例としては第
２図に示すようなものがあり、噴射角θを大きく
とるためには第３図に示すニードル１５ａの先端
部の広がり角θ′を従来より大きく設定すれば実現
できる。このとき、上記広がり角θ′は前記噴射角
θよりやや大きく設定する。また、噴射角θは噴
射燃料が燃料噴射弁１５の前端部のプロテクタ１
５ｂに衝突しないように最大約70〜85°になる。
これにより、噴射燃料は第４図に示すように円錐
環状となつて第１の吸気ポート１２内壁の全周域
に衝突するのである。

尚、第１図中１７は燃焼室である。

次にかかる吸気装置の作用を説明する。

燃料噴射弁１５から燃料が第１の吸気ポート１
２内周壁に向けて噴射されその一部は吸気ポート
１２内空間に滞留し残りは吸気ポート１２内周壁
に広く分布して付着する。

このとき、第１の吸気ポート１２を包囲するよ
うにウオータジヤケツト１３が形成されているの
で、第１の吸気ポート１２内壁の温度が冷却水温
度程度まで上昇しており、これにより第１の吸気
ポート１２内周壁に広く分布して付着した燃料の
気化が促進される。また、燃料噴射弁１５から噴
射された燃料粒径は噴射角θが大きく設定されて
いるのでニードル部での燃料移動方向が大きく変
化されかつその噴射燃料が広い範囲に拡散するか
ら微小になる。

そして、第１の吸気弁の開弁作動と共に第１吸
気ポート１２内周壁から気化された燃料及び第１
の吸気ポート１２内空間に滞留された微小の燃料
が吸気流により燃焼室１７に搬送される。また、
第１の吸気ポート１２内周壁に付着する燃料は第
１の吸気弁開弁初期におけるその吸気弁とバルブ
シート１６との挾間隙から燃焼室１７に流入する
高速空気流に乗つて燃焼室１７に流入するため燃
料の微粒化が促進される。

したがつて、燃焼室１７において燃料と空気と
の混合が促進されるから燃焼性能が向上しHC排
出量の低減化を図れる。また、第２の吸気ポート
に介装される開閉弁が開弁して第２の吸気ポート
から空気が燃焼室１７に流入するときにも第１の
吸気ポート１２から流入する燃料の気化及び微粒
化が促進されるから燃焼室１７における燃料と空
気との混合が促進されるため燃料の偏在を少なく
できもつてHC排出量の低減化を図れる。

ここで、第５図に燃料噴射弁１５の噴射角θを
変化させたときの実験データを示す。このデータ
によれば、噴射角θを増加させるに伴なつて噴射
燃料の平均粒径が減少し、これに伴なつて燃料粒
の重量も減少する。また、HC排出濃度は噴射角
30°付近まで急激に減少しその後略一定値になつ
ている。これは噴射角30°以上において燃料が第
１の吸気ポート１２内周壁に付着するためであ
る。尚、噴射角θを大きく設定して第１の吸気ポ
ート１２内周壁に燃料を付着させることにより燃
料の空燃比制御の応答性が低下することが予想さ
れるので、噴射角θに応じた入コントロール制御
周期の変化を調べたが第５図に示すようにその制
御周期の変化は小さくHC排出濃度に対する影
響、三元触媒の転化効率の低下も極めて少ない。

尚、第１の吸気ポート１２内における燃料の気
化率を高めるため第１の吸気弁が閉弁された直後
に第１の吸気ポート１２内周壁に燃料が到達する
ように燃料噴射タイミングを設定し、吸気ポート
１２に燃料が出来るだけ長時間滞溜し冷却水によ
り加熱されるのが良い。

また、燃料噴射弁１５からの噴射燃料が第１の
吸気ポート１２内周壁に付着するために燃料噴射
弁１５の噴射角θ及びその配置の設定方法として
第６図に示す例がある。

すなわち、燃料噴射弁１５の噴孔部とバルブシ
ート１７との距離をＬに、燃料噴射弁１５の噴射
角をθに、かつバルブシート１７の口径をＤに設
定したときにそれらＬ，θ，Ｄの関係をLθ／Ｄ
＞１に設定すると燃料噴射弁１５から噴射された
燃料が第１の吸気ポート１２内周壁に付着するよ
うになる。これにより、HC排出量は第７図に示
すようにLθ／Ｄが小さい側から１に近づくにつ
れて急激に低下し、その後低い値で維持されるよ
うになる。

＜発明の効果＞ 本発明は、以上説明したように、燃料噴射弁か
ら燃料を開閉弁が設置されない側の吸気弁上流の
吸気ポート内壁の全周に噴射させるように構成し
たので、吸気ポート部での燃料の気化が促進され
るため燃焼室における燃料と空気との混合が促進
されて燃焼性能が向上しHC排出量の低減化を図
れる。また、他方の吸気ポートから空気のみが燃
焼室に流入する開閉弁が開く運転領域でも一方の
吸気ポート部での燃料の気化が促進されることに
より燃焼室での空気と燃料との混合が促進され
HC排出量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部断面図、
第２図は燃料噴射弁の具体例を示す要部断面図、
第３図は第２図の要部拡大図、第４図は燃料噴射
弁の燃料噴射形状を示す図、第５図は噴射角θに
対する燃料の平均粒径、重量比、HC排出濃度及
び入コントロール制御周期を示す図、第６図は燃
料噴射弁の設定方法を説明するための図、第７図
は第６図におけるLθ／ＤとHC排出量及び燃料粒
径の関係を示す図、第８図は吸気装置の従来例を
示す平面図、第９図は第８図の要部断面図であ
る。 １２……第１の吸気ポート、１３……ウオータ
ジヤケツト、１５……燃料噴射弁、１７……燃焼
室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気筒毎に、２つの吸気ポートと、これら吸気
   ポートにそれぞれ介装される２つの吸気弁と、前
   記吸気ポートの一方に介装され機関運転条件に応
   じて開閉する開閉弁と、を備える内燃機関の吸気
   装置において、前記開閉弁が設置されない側の吸
   気弁上流の吸気ポート内壁の全周に向けて燃料を
   噴射する燃料噴射弁を設けたことを特徴とする内
   燃機関の吸気装置。