JPH04252822A - 複吸気弁式内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスワール吸気ポートとス
トレート吸気ポートと吸気制御弁とを備えた複吸気弁式
内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】各気筒の吸気弁にスワールポートとスト
レートポートとを設け、機関負荷に応じて吸気制御弁に
よりストレートポート側吸気通路を開閉するようにした
エンジンが知られている。この吸気制御弁は負荷状態に
応じて内燃機関をリーン空燃比とリッチ空燃比とに切換
えて運転する目的で設けられ、例えばエンジンの低負荷
、低回転時には吸気制御弁を閉じてストレートポート側
の吸気通路を閉塞すると共に燃料噴射量と点火時期とを
切り換えてリーン空燃比運転を行なうようになっている
。

【０００３】上記吸気制御弁を閉じて新気の大部分をス
ワールポートから気筒内に流入させ、燃焼室に混合気の
強力なスワールを発生させることによりリーン空燃比に
おいても安定した燃焼を達成して燃費を低減することが
できる。一方、エンジンの高負荷高回転時には、前記吸
気制御弁を開放し、気筒への吸気量を増大させ、吸気制
御弁の開放動作に応じて燃料噴射量と点火時期とをリッ
チ空燃比（若しくは理論空燃比）側に切り換えることに
より機関の高出力を確保することが可能である。吸気制
御弁を備えたエンジンでは燃料噴射弁の配置や燃料噴射
方法について種々の考慮がなされている。混合気の空燃
比リーン側限界の拡大と過渡時の応答性向上のためには
一般にスワールポートとストレートポートとの両方に燃
料噴射を行なうことが有効である。

【０００４】この種のエンジンとしては本願出願人によ
り実開昭６１−１４７３３６号公報に提案されたものが
ある。同公報に記載のエンジンでは、吸気通路をストレ
ートポート側とスワールポート側とに仕切る隔壁上の吸
気制御弁下流側部分に両側の吸気通路を連通する連通孔
を設け、この連通孔部分に２つの噴射口を有する燃料噴
射弁を配置し、これらの噴射口からそれぞれのポートを
指向して燃料を噴射することにより単一の燃料噴射弁で
スワールポートとストレートポートとの両方に燃料噴射
を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記実開昭６１−１４
７３３６号公報に記載の内燃機関では、実際には吸気制
御弁を閉鎖した場合でもストレートポートを通って燃焼
室内に流入する吸気流が存在する。これは、燃料噴射弁
を配置した隔壁の連通孔部分を通してスワールポート側
の吸気通路からストレートポート側の吸気通路へと空気
が流入するためである。このストレートポートから燃焼
室内に流入する吸気流は、旋回速度成分を持たずストレ
ートポートから直線的に流入する。従って、吸気制御弁
閉弁時にはスワールポートを通って流入する吸気スワー
ルと上記ストレートポートから流入する直線的な吸気流
とが衝突して相互に干渉するため燃焼室内のスワール生
成が阻害される場合がある。燃焼室内に良好なスワール
が生成されないと十分な燃焼促進効果が得られずリーン
空燃比での燃焼状態が悪化するためリーン空燃比側での
運転範囲が狭くなってしまう問題が生じる。

【０００６】この問題を解決するためには隔壁に連通孔
を設けない構造とすれば良いが、単一の燃料噴射弁の２
つの噴射口からそれぞれのポートを指向して燃料を噴射
するような場合には構造上上記連通孔を設けざるを得な
い。しかも、この連通孔を通ってストレートポート側吸
気通路に流入する吸気流は、吸気制御弁閉鎖時にストレ
ートポート側に噴射される燃料の微粒化を促進する作用
を持つためこの吸気流量はある量以上に保持する必要が
ある。一方、連通孔を通る気流を一定量以上に保持した
ままで燃焼室内にスワールを生成しようとするとスワー
ルポートでの流速を大きくして強力なスワールを生成さ
せる必要がある。ところがこれはスワールポートでの絞
り抵抗を増大させることになり、全体的な吸入空気量の
低下を生じ、出力の減少を招くため好ましくない。本発
明は上記問題に鑑み、リーン混合気燃焼時にストレート
ポートから流入する吸気流とスワールポートから流入す
る吸気流との干渉により燃焼室内スワール形成が阻害さ
れることを防止可能な複吸気弁式内燃機関の吸気装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃焼室
内に吸気スワールを生成する形状のスワールポートとス
トレート形状のストレートポートとの２つの吸気ポート
と、それぞれの吸気ポートに接続される互いに独立した
２つの吸気通路と、前記ストレートポートに通じる側の
前記吸気通路を開閉する吸気制御弁と、前記２つの吸気
通路を相互に分離する隔壁と、該隔壁の前記吸気制御弁
下流側に設けられ前記両方の吸気通路に開口する連通路
と、該連通路内に配設された、２つの噴射口を有する燃
料噴射弁とを備え、前記噴射口からそれぞれ前記スワー
ルポートとストレートポートとを指向して燃料を噴射す
るようにした複吸気弁式内燃機関の吸気装置において、
前記ストレートポート側の吸気弁の弁体傘部背面に、複
数の隆起部を配設したことを特徴とする複吸気弁式内燃
機関の吸気装置が提供される。

【０００８】

【作用】ストレートポートから燃焼室内に流入する空気
流は吸気弁の弁体傘部背面に設けた隆起部を通過する際
に乱れを生じ、弁体傘部背面から剥離して乱れの大きな
渦流として燃焼室内に流入するので従来のような乱れの
少い直線的な吸気流が生じない。このため燃焼室内のス
ワール生成が阻害されず、逆に、上記渦流によりスワー
ル内の乱れが増大する。また、前記弁体傘部背面の隆起
部を円弧状に形成して燃焼室内に生じるスワール流の方
向に吸気に旋回速度を与えるようにすることにより、上
述の乱れ増大効果とともにスワール流を増大する効果を
得ることも可能である。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面により本発明について説明す
る。図１は本発明による内燃機関の吸気装置の一実施例
の構成を示す略示図である。図において、１０はシリン
ダブロック、１２は燃焼室、１４は点火プラグ、１２ａ
，１２ｂは吸気ポートであり、夫々の吸気ポートと排気
ポートには二つの吸気弁１６ａ，１６ｂ、二つの排気弁
１８ａ，１８ｂが設けられた所謂複吸気弁式の構成を示
している。第１の吸気ポート１２ａはヘリカル型であり
、吸気スワールの形成に都合のよい形状に構成されたス
ワールポートである。 また、第２の吸気ポート１２ｂはストレート型である。

【００１０】ストレート型の吸気ポート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１
２ａ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）を生成するため
安定した希薄混合気の燃焼が可能となる。吸気制御弁３
２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３２の弁軸にはレバー３４が取付けられ、この
レバー３４はロッド３６を介して負圧アクチュエータ３
８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４０とスプリング４１とから構成される。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は開放位置をとる。ダイヤフラム４
０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を閉鎖する位置をとる。

【００１１】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。また負圧タン
ク４５はチェック弁を介して吸気管２１のスロットル弁
２２の下流側に設けた負圧取出ポート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４４
ａ，　４４ｂ，　４４ｃを具備しており、通電時はポー
ト４４ａと４４ｂとが連通されてダイヤフラム４０は負
圧ポート２４に連通され、除電時はポート４４ａと４４
ｃとが連通され、ダイヤフラム４０は大気に連通される
。切換弁４４はエンジンの電子制御装置（ＥＣＵ）　５
０により作動を制御されている。

【００１２】また、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
２８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
２６が配置されている。燃料噴射弁２６は１つの本体に
２つの噴射口２６ａ，２６ｂを備えており、これらの噴
射口２６ａ，２６ｂはそれぞれスワールポート１２ａと
ストレートポート１２ｂとを指向している。

【００１３】図２はストレートポート１２ｂの吸気弁１
６ｂの形状を示す。図に示すように吸気弁１６ｂの弁体
傘部１７ｂ背面には弁軸から傘部１７ｂ外周部に向けて
放射状に複数のフィン状の隆起２０が延設されている。 各フィン２０は図１に示すようにスワールポート１２ａ
から流入する吸気により形成されるスワールの旋回方向
（図では反時計方向）と同じ方向に湾曲している。フィ
ン２０の高さは、吸気弁１６ｂの最大リフト時に過大な
吸気抵抗を生じない範囲の大きさとする。

【００１４】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、前述のよ
うに隔壁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。吸気弁１６ｂ
にフィン２０を設けていない従来構造ではこの空気流は
吸気弁１６ｂ傘部背面に沿って燃焼室１２内に流入する
ため、比較的乱れが少く、直線方向に大きな速度成分を
有している。このため、ストレートポート１２ｂから流
入する直線的な空気流とスワールポート１２ａから流入
するスワールとの間に衝突を生じ燃焼室１２内のスワー
ル形成が阻害されることになる。

【００１５】本発明では上述のフィン２０を吸気弁１６
ｂ弁体傘部背面に設けたことにより上記問題を解決して
いる。すなわち、ストレートポート１２ｂから流入する
空気流は吸気弁傘部背面に沿って直線的に流入する際に
フィン２０を乗り越えることになる。このため図３に示
すようにフィン２０下流側には渦列が発生し、流れが吸
気弁傘部背面から剥離して渦流Ｗが形成される。このた
め流入空気流の直線方向速度成分が減少するとともに流
入空気流の乱れが増大する。また、流入空気流の一部は
フィン２０により、燃焼室１２内スワールＳの流れ方向
に偏向される。このため、流入空気流には全体として旋
回速度成分が生じ、直線方向速度成分の減少と相まって
スワールポート１２ａ側からの流入空気流に滑らかに合
流することになる。従って従来のように両ポートからの
流入空気流の衝突により燃焼室１２内スワールの形成が
阻害されず良好なスワールを得ることができ、リーン混
合気の燃焼を安定させることができる。また上記により
前述の連通孔２７からストレートポート１２ｂ側に流入
する空気量を大きくとることができるためストレートポ
ート１２ｂ側に噴射される燃粒の微粒化が向上し、燃焼
状態の改善とリーン空燃比側での運転範囲拡大とを達成
できる。なお、本実施例では吸気弁１６ｂ傘部背面に隆
起部としてフィン２０を設けたが隆起形状はフィン状と
する必要はなく、流入空気流に乱れを付与できるもので
あれば他の形状としても良い。

【００１６】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したことによ
り、スワールポート側の吸気抵抗を増大させることなく
吸気制御弁閉弁時の燃焼室内スワールの形成を良好にし
、複吸気弁式内燃機関の出力向上とリーン空燃比側での
運転範囲拡大とを達成する効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する複吸気弁式内燃機関の一実施
例を示す平面略示図である。

【図２】同上実施例の吸気弁傘部背面に形成したフィン
状隆起部の形状を示す斜視図である。

【図３】同上実施例の吸入空気の流動を説明するための
略示図である。

【符号の説明】

１２ａ…スワールポート １２ｂ…ストレートポート １６ａ…スワールポート側吸気弁 １６ｂ…ストレートポート側吸気弁 １７ｂ…吸気弁傘部 ２０…フィン ２６…燃料噴射弁 ２６ａ，２６ｂ…噴射口 ２７…連通孔 ２８…隔壁 ３２…吸気制御弁 ４４…電磁三方切換弁 ５０…電子制御装置（ＥＣＵ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　燃焼室内に吸気スワールを生成する形
   状のスワールポートとストレート形状のストレートポー
   トとの２つの吸気ポートと、それぞれの吸気ポートに接
   続される互いに独立した２つの吸気通路と、前記ストレ
   ートポートに通じる側の前記吸気通路を開閉する吸気制
   御弁と、前記２つの吸気通路を相互に分離する隔壁と、
   該隔壁の前記吸気制御弁下流側に設けられ前記両方の吸
   気通路に開口する連通路と、該連通路内に配設された、
   ２つの噴射口を有する燃料噴射弁とを備え、前記噴射口
   からそれぞれ前記スワールポートとストレートポートと
   を指向して燃料を噴射するようにした複吸気弁式内燃機
   関の吸気装置において、前記ストレートポート側の吸気
   弁の弁体傘部背面に、複数の隆起部を配設したことを特
   徴とする複吸気弁式内燃機関の吸気装置。