JPH04314959A - 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、シリンダヘッドに動弁
機構を備え、シリンダブロックに掃気孔を有した内燃機
関に適用される吸気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来普及しているいわゆるクランク室圧
縮掃気方式の２サイクル・エンジンは、クランク室内に
潤滑系統を独立して配置することができないため、ピス
トンの焼き付きを有効に防止するのが難しい。また、混
合気内に潤滑オイルを混入させる関係で、オイル消費量
が多く、排気白煙の発生を招き易い。しかも、シリンダ
内に供給される新気に混入する残留ガスが多く、また、
新気の吹抜けも多いので、エミッションの悪化を招き易
い上に、始動姓や低速軽負荷時の安定性に問題がある。

【０００３】かかる不具合を解消するために、本発明の
先行技術として、例えば、特開昭６１−２１５４３２号
公報に示されるように、シリンダヘッドに吸・排気弁を
設けるとともに、シリンダブロックに掃気孔を設けてお
き、過給機から吐出される圧縮空気を、途中に燃料供給
手段を有し前記吸気弁を介してシリンダ内に連通する混
合気系吸気通路と、前記掃気孔を介してシリンダン内に
連通する空気系吸気通路との双方に導入し得るように構
成された２サイクル・エンジンが開発されている。この
エンジンの吸気装置は、ブロ−ダウン後に掃気孔からシ
リンダ内に導入した空気でシリンダ内の排気ガスを押出
した後に、混合気系吸気通路から混合気をシリンダ内に
導入するためのものである。

【０００４】しかして、このようなものであれば、４サ
イクル・エンジンと同様に、燃料系統と潤滑系統とを分
離することができるので、ピストンの焼き付きを有効に
防止することができる。また、混合気中にオイルが混入
することによって発生する種々の不具合をも解消するこ
とができる。しかも、空気系吸気通路を通過させた空気
により掃気を行うことができるので、残留ガスの影響に
よる不斉燃焼や、混合気の吹抜けによるエミッションの
悪化等も抑制することが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成のものでは、空気系吸気通路に燃料が混入する恐れ
がある。詳述すると、混合気系吸気通路には吸気脈動や
吸気弁の開閉動作時に吸気の吹き返しが生じることが知
られている。このため、混合気系吸気通路と空気系吸気
通路とを単に分岐させてあるだけでは、吸気の吹き返し
等によって燃料が逆流し、空気系吸気通路に運ばれる恐
れがある。空気系吸気通路に燃料が混入した場合には、
その燃料が掃気時の空気と共にシリンダ内を通過して外
部に吹き抜けてしまう。その結果、ＨＣ等を含む未燃ガ
スが外部に排出されるという問題が生じる。

【０００６】このような不具合を回避するために、燃料
供給手段の上流側に吸気の吹き返しを防止するための逆
止弁を配置しておくが考えられるが、このようにすると
、空気の流れが悪くなり、空気の充填効率が低下してし
まう。

【０００７】本発明は、以上のような課題を一挙に解消
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。

【０００９】すなわち、本発明に係る内燃機関の吸気装
置は、途中に燃料供給手段を有した混合気系吸気通路と
、空気のみを通過させるべき空気系吸気通路とが上流側
で連通しているものであって、前記混合気系吸気通路の
上流側に混合気系サ−ジタンクを設けるとともに、前記
空気系吸気通路の上流側に空気系サ−ジタンクを設け、
前記混合気系サ−ジタンクの軸方向端部と、前記空気系
サ−ジタンクの軸方向端部とを相互に連結したことを特
徴とする。

【００１０】

【作用】このような構成によれば、混合気系サ−ジタン
クにより混合気系吸気通路における吸気脈動や吸気干渉
が防止できると同時に、吸気の吹き返しをこのサ−ジタ
ンク内で有効に緩和させることが可能となる。

【００１１】また、空気系吸気通路の上流側に空気系サ
−ジタンクを設けておけば、空気系吸気通路の脈動等が
抑制できるとともに、掃気孔の開成時に混合気系吸気通
路の燃料がこの空気系吸気通路内に吸い出され難くなる
。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を自動車のエンジン
に適用した場合について図面を参照して説明する。

【００１３】図１に示したエンジンは、吸気弁１と、複
数の排気弁２をシリンダヘッド３に備えており、上死点
でピストン４の頂面４ａが前記シリンダヘッド３の底面
３ａに近接するとともに、前記吸気弁１側に燃焼室５が
形成されるようにしてある。吸気弁１は、シリンダヘッ
ド３に設けた動弁機構６によりピストン４の作動方向に
開閉駆動されるようになっており、図３に示すように、
１つの気筒に対して１個配置してある。排気弁２は、前
記動弁機構６によりピストン４の作動方向に開閉駆動さ
れるようになっており、図３に示すように、１つの気筒
に対して２個配置してあるとともに、吸気弁１よりも大
きくしてある。シリンダヘッド３は、シリンダブロック
７上に固設してあるとともに、底面３ａを平坦に形成し
てある。ピストン４は、頂面４ａを平坦に形成してある
。そして、このピストン４の頂面４ａと、前記シリンダ
ヘッド３の底面３ａに設けた凹部８とにより前記燃焼室
５が形成されるようになっている。凹部８は、図１およ
び図２に示すように、吸気弁１側に設けた半月状の凹み
であり、その上面８ａの中央に前記吸気弁１を配置して
ある。吸気弁１の両側には、図２に示すように、点火栓
９をそれぞれ配置してある。

【００１４】また、ス−パ−チャ−ジャ１０から吐出さ
れる給気を、途中に燃料供給手段たるインジェクタ１１
を有し前記吸気弁１を介してシリンダ１２内に連通する
混合気系吸気通路１３と、シリンダブロック７の側壁７
ａに設けた掃気孔１４を介してシリンダ１２内に連通す
る空気系吸気通路１５との双方に導入するようにしてい
る。具体的には、シリンダヘッド３およびシリンダブロ
ック７に吸気装置１６を設けてある。吸気装置１６は、
図１および図２に示すように、混合気系サ−ジタンク１
７と、空気系サ−ジタンクたる掃気用サ−ジタンク１８
と、掃気用マニホ−ルド１９と、エアインテ−クパイプ
２０を備えている。混合気系サ−ジタンク１７は、混合
気系吸気通路１３の上流側を構成しており、このサ−ジ
タンク１７から複数のインテ−クマニホ−ルド２１を分
岐させてある。インテ−クマニホ−ルド２１内における
混合気系吸気通路１３と、シリンダヘッド３内の吸気ポ
−ト１３ａとは、まっすぐにしてある。吸気ポ−ト１３
ａは混合気系吸気通路１３の下流側を構成しているとと
もに、吸気弁側に狭小となるテ−パにしてある。掃気用
サ−ジタンク１８は、混合気系サ−ジタンク１７の下方
に配置してあり、その下端に掃気用マニホ−ルド１９を
連結してある。掃気用マニホ−ルド１９の上端部には掃
気用サ−ジタンク１８と同様な容積を確保してあり、前
記空気系吸気通路１５は、この掃気用マニホ−ルド１９
内でそれぞれの気筒に分岐させてある。エアインテ−ク
パイプ２０はコ字形のもので、前記混合気系サ−ジタン
ク１７の軸方向端部１７ａと、前記掃気用サ−ジタンク
１８の軸方向端部１８ａとを連結している。そして、こ
のエアインテ−クパイプ２０の空気導入口２２にス−パ
−チャ−ジャ１０により加圧された空気をスロトットル
ボディ２３を介して導入するようにしている。掃気用サ
−ジタンク１８と掃気用マニホ−ルド１９との間に介設
したリ−ドバルブ２４は、掃気孔１４側からの空気の吹
き返しを防止するとともに、掃気圧の自動調節機能を有
したものである。すなわち、このリ−ドバルブ２４は、
エンジンが軽負荷時の場合には閉じるようになっている
。そして、エンジン負荷が増して混合気系吸気通路１３
側の圧力が設定圧を上まわると、前記リ−ドバルブ２４
が開弁するようになっている。

【００１５】インジェクタ１１は、電磁コイルを内蔵し
ており、その電磁コイルに図示しない電子制御装置から
パルス電圧が印加されると、パルス電圧の印加時間に相
当する量の燃料を吸気弁１付近に噴射するようになって
いる。掃気孔１４は、吸気弁側に位置させてピストン４
の下死点付近に設けてあり、ピストン４により開閉され
るようになっている。

【００１６】吸気弁１と、排気弁２と、掃気孔１４とを
、クランク角変化に同期させて、次のようなタイミング
でそれぞれ開閉させるようにしている。ピストン４が上
死点から下死点に向かう途中で排気弁２を開弁させて、
ブロ−ダウンを開始させる。一定のブロ−ダウン期間を
経た後、掃気孔１４を開き始めて掃気を開始させる。ピ
ストン４が下死点に達する直前に吸気弁１を開き始める
。それと相前後してインジェクタ１１から燃料を供給開
始するとともに、排気弁２を閉じる。一定期間空気系吸
気通路１５から空気をシリンダ１２内に過給しつつ、混
合気系吸気通路１３から混合気をシリンダ１２内に過給
した後、掃気孔１４と吸気弁１を順次閉じて圧縮行程に
移行する。そして、ピストン４が上死点に達する直前に
２つの点火栓９により混合気に着火して、爆発行程に移
行する。

【００１７】この２サイクル・エンジンの作動は、次の
ようになる。一定のブロ−ダウン期間を経た後に、掃気
孔１４が開成すると、空気系吸気通路１５を通過した空
気のみがシリンダ１２内に導入され、掃気が開始される
。この空気は、ス−パ−チャ−ジャ１０の過給作用によ
り強制的にシリンダ１２内に導入されるため、シリンダ
１２内の残留ガスが排気弁２を通して強制的に外部に排
出される。しかる後に、混合気系吸気通路１３からシリ
ンダ１２内に混合気が過給される。その際にも空気系吸
気通路１５からは空気のみの過給が続けられるため、シ
リンダ１２内で空気と燃料とがさらに均一に混合される
。そして、所定のタイミングで燃焼行程に移行すること
になる。

【００１８】このような構成によれば、混合気系サ−ジ
タンク１７により混合気系吸気通路１３における吸気脈
動や吸気干渉が防止できるだけでなく、吸気弁１の開閉
動作等により混合気の吹き返しが発生した場合には、そ
の吹き返しを混合気系サ−ジタンク１７内で有効に抑制
することができる。また、空気系吸気通路１５の上流側
に掃気用サ−ジタンク１８を設けておけば、空気系吸気
通路１５の脈動や吸気干渉等が抑制できるとともに、掃
気孔の開成時に混合気系吸気通路３の燃料がこの空気系
吸気通路１５内に吸い出され難くなる。

【００１９】したがって、以上のような構成の吸気装置
１６によれば、混合気系吸気通路１３から空気系吸気通
路１５に燃料が混入するのを有効に防止することができ
る。その結果、掃気時には空気のみによりシリンダ１２
内を掃気することができ、ＨＣ等を含む未燃ガスが外部
に排出されるのが防止できる。しかも、混合気系吸気通
路１３には逆止弁が存在していないため、吸気抵抗の増
加を招くこともない。また、前記実施例のように、イン
テ−クマニホ−ルド２１内の通路および吸気ポ−ト１３
ａをまっすぐに形成し、吸気ポ−ト１３ａをテ−パにし
ておけば、空気の流速を有効に高めることができるとと
もに、吸気抵抗を下げることができるので、空気の充填
効率を高めることができる。

【００２０】燃焼室５および吸・排気弁１、２を前述の
ような配置態様にしておけば、吸気弁１と排気弁２との
間に凹部８の壁面８ｂが存在するとともに、吸気弁１と
排気弁２とがピストン４の作動方向における異なった位
置で開閉される。このため、吸気弁１と排気弁２のオ−
バラップ時に吸気弁１を通して導入された混合気が直ち
に排気弁２を通して外部に吹き抜けることがない。ちな
みに、従来のものは吸気弁と排気弁が略同位置において
近接しているため、混合気の吹き抜けが生じるという問
題を有している。

【００２１】さらに、前記燃焼室５は、吸気弁側に形成
されたコンパクトなものとなる。しかも、その燃焼室５
には排気弁側から混合気がホットスキッシュとなって強
制的に押し込められるため、空気と燃料とが効果的に攪
拌される。その結果、混合気の燃焼速度を速めることが
できるとともに、圧縮比を無理なく高めることができる
ので、熱効率が高められると同時に低燃費が可能となる
。特に、上記実施例のように、吸気弁１を単一にしてそ
の両側に点火栓９を配置しておけば、確実に着火が行え
るだけでなく、点火栓９から燃焼室５の末端までの距離
が短縮できる。このため、コンパクトな燃焼室５とも相
俟って有効に燃焼期間を短縮することができ、迅速な燃
焼を得ることが可能となる。

【００２２】以上、本発明の一実施例について述べたが
、本発明にかかる吸気装置は、次のような可変サイクル
・エンジンにも使用することが可能である。なお、以下
の説明において、前記実施例と重複する部分は同符号を
用いるとともに、説明を省略する。ここで、可変サイク
ル・エンジンとは、例えば、エンジンが高負荷時の場合
はクランクシャフトが１回転する度に燃焼行程を有し、
低負荷時の場合はクランクシャフトが複数回転する間に
１回の燃焼行程を有したエンジンを指している。エンジ
ンが高負荷時の場合は、前述の２サイクル・エンジンと
同様に燃焼およびガス交換が行われるようになっている
。すなわち、吸気弁１の開弁時に前記インジェクタ１１
から必要量の燃料が噴射されて燃焼が行われる。一方、
エンジンが低負荷時の場合は、吸気時に空気のみをシリ
ンダ１２内に導入する空気サイクルと、混合気をシリン
ダ１２に供給して燃焼を行わせる燃焼サイクルとをクラ
クシャフトが１回転する毎に交互に行う。この場合、燃
料噴射は吸気弁１が閉じる前に完了するようにしておき
、吸気弁１等に付着した燃料を圧縮空気で強制的にシリ
ンダ１２内に押し込めるようにしておくのが好ましい。 空気サイクルでは、吸気弁１の開弁時にインジェクタ１
１から燃料噴射を行わず、ス−パ−チャ−ジャ１０によ
り圧縮された空気のみをシリンダ１２内に過給する。そ
して、空気のみを圧縮および膨脹させて、その空気でシ
リンダ１２内を掃気する。その後は、再び、前述の燃焼
サイクルに移行する。

【００２３】このような可変サイクル・エンジンによれ
ば、低負荷時においては、空気のみによってシリンダ１
２内がクリ−ニングされるため、さらに残留ガス量を低
減することが可能である。しかる後に、混合気がシリン
ダ１２内に導入されるため、残留ガスの影響による不斉
燃焼が防止できるとともに、エミッション等が改善でき
る。また、４サイクル・エンジンと同様に、クランクシ
ャフトが２回転する間に燃料供給を１回行えばよいので
、燃料消費量を無理なく抑えることもできる。高負荷時
には、２サイクル・エンジンと同様にクランクシャフト
が１回転する度に燃焼が行われて、その度にエネルギが
出力されるため、エンジン出力を高めることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上のような構成であるから
、混合気系吸気通路から空気系吸気通路に混合気が逆流
するのを有効に防止することができる。その結果、空気
のみによりシリンダ内を掃気することができ、掃気時に
ＨＣ等を含む未燃ガスが外部に排出されるのを有効に防
止することが可能な内燃機関の吸気装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】本発明の一実施例を示す吸気装置の側面図。

【図３】本発明の一実施例を示すシリンダヘッドの下面
図。

【符号の説明】

１１…燃料供給手段（インジェクタ） １３…混合気系吸気通路 １５…空気系吸気通路 １６…吸気装置 １７…混合気系サ−ジタンク １７ａ…軸方向端部 １８…空気系サ−ジタンク（掃気用サ−ジタンク）１８
ａ…軸方向端部 １９…掃気用マニホ−ルド ２０…エアインテ−クパイプ ２１…インテ−クマニホ−ルド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　途中に燃料供給手段を有した混合気系
   吸気通路と、空気のみを通過させる空気系吸気通路とが
   上流側で連通している内燃機関の吸気装置であって、前
   記混合気系吸気通路の上流側に混合気系サ−ジタンクを
   設けるとともに、前記空気系吸気通路の上流側に空気系
   サ−ジタンクを設け、前記混合気系サ−ジタンクの軸方
   向端部と、前記空気系サ−ジタンクの軸方向端部とを相
   互に連結したことを特徴とする内燃機関の吸気装置。