JPH0433378Y2

JPH0433378Y2 -

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Publication number: JPH0433378Y2
Application number: JP7068385U
Authority: JP
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1992-08-11
Also published as: JPS61186732U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は複数吸気弁を具えた燃料噴射式内燃機
関に関する。

〔従来の技術〕

機関シリンダ内に供給される混合気を稀薄にす
ればするほど燃料消費率を向上することができ、
従つて燃料消費率を向上するためには機関シリン
ダ内に供給される混合気を可能な限り稀薄とする
ことが望ましい。しかしながら稀薄混合気を用い
た場合には着火性が低下するばかりでなく、たと
え着火しても火炎の伝播速度が遅いために良好な
燃焼が得られないとういう問題がなる。

このような問題を解決するために吸気通路を燃
焼室の内周壁面に対して接線状に延設すると共に
吸気通路内に燃料噴射弁を配置し、燃料噴射弁か
らの燃料噴射を吸気弁が閉弁するすこし前に停止
せしめるようにした内燃機関が公知である（特開
昭56−148636号公報）。この内燃機関では部分負
荷運転時の吸気行程前半に空気のみが燃焼室内に
供給され、吸気行程の後半に噴射燃料が燃焼室内
に供給されるので燃焼室頂部には濃混合気層が形
成され、燃焼室下方には稀薄混合気層が形成され
て燃焼室内が成層化せしめられる。その結果、点
火栓回りには濃混合気が集まるために着火性が向
上し、吸気通路から流入する空気流によつて燃焼
室内には旋回流が発生せしめられるので着火火炎
を燃焼室内に急速に伝播せしめることができる。

ところでこのように成層化した場合において成
層化した混合気全体の空燃比を一定とした場合に
は成層化の度合を大きくしたほうが燃焼を向上さ
せることができる。例えば成層化した混合気全体
の空燃比が25であつて濃混合気の空燃比が20、稀
薄混合気の空燃比が30である場合と、濃混合気の
空燃比が15、稀薄混合気の混合気が35である場合
を考えると後者の場合の方が前者の場合よりも良
好な燃焼が得られる。即ち、濃混合気の空燃比が
20の場合であつても点火栓により着火せしめるこ
とができるが濃混合気の燃焼による火炎が弱く、
その結果稀薄混合気を燃焼せしめるのに時間を要
するために良好な燃焼を得るのが困難である。こ
れに対して濃混合気の空燃比が15の場合には濃混
合気の燃焼による火炎が強く、従つてこの場合に
は稀薄混合気がより稀薄であつても稀薄混合気を
燃焼せしめるのに要する時間が短くなり、斯くし
て良好な燃焼が得られる。このように良好な燃焼
を得るには成層化の度合を高めることが必要であ
る。

しかしながら上述の内燃機関では噴射燃料が吸
入空気流と共に高速度で燃焼室内に流入するため
に噴射燃料が燃焼室内に広がりやすく、従つて成
層化が行なわれるものの成層化の度合が十分でな
いという問題がある。

このような問題を解決するために第１吸気弁と
第２吸気弁と第３吸気弁とを具備し、第１吸気弁
を介して燃焼室内に連結された第１の吸気通路を
ヘリカル状に形成し、第２吸気弁を介して燃焼室
内に連結された第２の吸気通路内および第３吸気
弁を介して燃焼室内に連結された第３の吸気通路
内に夫々高負荷運転時に開弁する吸気制御弁を設
け、更に吸気制御弁下流の第３吸気通路内に燃料
噴射弁を配置した内燃機関が本出願人により既に
提案されている（実願昭59−103124号参照）。こ
の内燃機関では部分負荷運転時に吸気制御弁が閉
弁状態に保持されるので吸気行程時に第３吸気弁
が開弁すると吸気制御弁後流の第３吸気通路内の
圧力は燃焼室内圧力近くまで即座に低下する。そ
の結果、吸気制御弁後流の第３吸気通路内の圧力
と燃焼室内の圧力差が比較的小さな圧力室に維持
されるために第３吸気通路内に噴射された燃料は
ゆつくりした速度で燃焼室内に流入する。従つて
噴射燃料は燃焼室内にさほど広がらず、斯くして
成層化の度合を高くすることができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながらこの内燃機関において成層化の度
合を高くするために第３吸気弁を吸気行程の後半
に開弁せしめると第３吸気通路内の噴射燃料はゆ
つくりした速度でしか燃焼室内に流入しないため
に全噴射燃料が燃焼室内に流入しえず、流入しえ
なかつた噴射燃料が次の吸気行程において第３吸
気弁が開弁した瞬間に燃焼室内に流入する。とこ
ろがこのように第３吸気弁が開弁した瞬間に前回
の吸気行程において流入しえなかつた噴射燃料が
燃焼室内に流入するとこの噴射燃料は燃焼室の中
央部に集まることとなり、斯くして良好な成層化
が得られないという問題がある。一方、全噴射燃
料を吸気行程中に燃焼室内に供給するために第３
吸気弁の開弁時期を早めると吸気行程の早い時期
から第３吸気通路内の噴射燃料が燃焼室内に供給
されることになり、斯くしてこの場合も良好な成
層化を得るのは困難となつている。即ち、第３吸
気通路内に設けた吸気制御弁を閉弁することによ
つて成層化を達成しようとした場合には第３吸気
弁の開弁時期をどのように設定しても良好な成層
化を得ることができない。

本考案は第３吸気通路を常時開放し、燃料噴射
の完了時期を適切に制御すると共に混合気を点火
栓周りに送り込むことによつて成層化の度合を高
め、それによつて良好な燃焼を確保するようにし
た燃料噴射式内燃機関を提供することにある。な
お、本出願人による先願（特願昭60−56126号）
には第３吸気通路を常時開放した内燃機関が記載
されているがこの内燃機関では燃料噴射の完了時
期について十分な考慮が払われていないために良
好な成層化を得るのは困難である。

〔問題点を解決するための手段〕上記問題点を解決するために本考案によれば第
１吸気弁、第２吸気弁および第３吸気弁からなる
３個の吸気弁と、第１吸気通路、第２吸気通路お
よび第３吸気通路からなる３個の吸気通路とを具
備し、燃焼室内に旋回流を発生させるための第１
吸気通路が第１吸気弁を介して燃焼室内に連結さ
れ、第２吸気弁を介して燃焼室内に連結された第
２吸気通路内に機関高負荷運転時に開弁する吸気
制御弁を配置し、第３吸気弁を介して燃焼室内に
連結された第３吸気通路内に燃料噴射弁を配置
し、第１吸気弁および第２吸気弁が吸気行程の上
死点付近から圧縮行程始めまで開弁すると共に第
３吸気弁が吸気行程の中央付近から圧縮行程始め
まで開弁する燃料噴射式内燃機関において、シリ
ンダヘツド内壁面上に下方に突出する隆起部を形
成すると共に隆起部に断面円弧状の垂直側壁面を
形成して垂直側壁面により燃焼室周辺側に位置す
る第３吸気弁周縁部を包囲し、燃料噴射弁の燃料
噴射完了時期を機関回転数が増大するにつれて吸
気行程末期から吸気行程始めに向けて徐々に早め
るようにしている。

〔実施例〕

第１図から第３図を参照すると、１は機関本
体、２はシリンダブロツク、３はシリンダブロツ
ク２内で往復動するピストン、４はシリンダブロ
ツク２上に固締されたシリンダヘツド、５はピス
トン３とシリンダヘツド４間に形成された燃焼
室、６は燃焼室５の頂部のほぼ中央に配置された
点火栓を夫々示す。シリンダヘツド４の内壁面上
には第１吸気弁７、第２吸気弁８、第３吸気弁９
からなる３個の吸気弁と、第１排気弁１０および
第２排気弁１１からなる２個の排気弁とが配置さ
れる。第１吸気弁７および第２吸気弁８はほぼ同
じ弁径を有し、第３吸気弁９は第１吸気弁７、第
２吸気弁８よりも小さな弁径を有する。更に、第
３吸気弁９は第１吸気弁７と第２吸気弁８との間
に配置される。シリンダヘツド４の内壁面４ａの
第３吸気弁９側の周辺部上には下方に突出する隆
起部４ｂが形成され、この隆起部４ｂの平坦下壁
面とピストン３の平坦頂面間にはスキツシユエリ
アＳが形成される。この隆起部４ｂは第３吸気弁
９の周縁部に沿つて延びる断面円弧状の垂直側壁
面４ｃを有し、燃焼室５の周辺側に位置する第３
吸気弁９の周縁部はこの垂直側壁面４ｃによつて
包囲される。この垂直側壁面４ｃは一方では第１
吸気弁７の周縁部に沿つて延びる垂直側壁面４ｄ
に連結され、他方では第２吸気弁８の周縁部に沿
つて延びる垂直側壁面４ｅに連結される。なお、
垂直側壁面４ｃは完全に垂直である必要がなく、
ほぼ垂直に形成されていればよい。

一方、シリンダヘツド４内には第１吸気通路１
２、第２吸気通路１３、第３吸気通路１４からな
る３個の吸気通路と、排気弁１０，１１を介して
燃焼室５内に連結された排気通路１５とが形成さ
れる。第１吸気通路１２、第２吸気通路１３およ
び第３吸気通路１４は一対の薄肉隔壁１６，１７
により互いに分離されてシリンダヘツド４内を互
いにほぼ平行に延びる。第３吸気通路１４は第１
吸気通路１２と第２吸気通路１３との間に位置
し、この第３吸気通路１４は第１吸気通路１２お
よび第２吸気通路１３よりも小さな断面を有す
る。第１吸気通路１２，第２吸気通路１３および
第３吸気通路１４は同一の吸気枝管１８に連結さ
れて吸気枝管１８の内部において互いに合流す
る。第１吸気通路１２は第１吸気弁７を介して燃
焼室５内に連結され、この第１吸気通路１２は燃
焼室内に旋回流を発生されるためにヘリカル状に
形成される。第２吸気通路１３は第２吸気弁８を
介して燃焼室５内に連結され、この第２吸気通路
１３はまつすぐに延びるストレートポートとして
形成される。第２吸気通路１３の入口部には吸気
制御弁１９が配置され、吸気制御弁１９の弁軸２
０は第１吸気通路１２、第２吸気通路１３および
第３吸気通路１４内を貫通して延びる。第３吸気
通路１４は第３吸気弁９を介して燃焼室５内に連
結され、この第３吸気通路１４はまつすぐに延び
るストレートポートとして形成される。第３吸気
通路１４の上壁面には燃料噴射弁２１が配置さ
れ、この燃料噴射弁２１から燃料が第３吸気弁９
のかさ部背面に向けて噴射される。

第３図を参照すると、吸気枝管１８は共通のサ
ージタンク２２に連結され、サージタンク２２は
吸気ダクト２３およびエアフローメータ２４を介
して図示しないエアクリーナに連結される。吸気
ダクト２３内には図示しないアクセルペダルに連
結されたスロツトル弁２５が配置され、このスロ
ツトル弁２５の弁軸２６にはスロツトルスイツチ
２７が連結される。このスロツトルスイツチ２７
はスロツトル弁２５がほぼ全開したとき、例えば
全開したときのスロツトル開度が90度であるとす
るとスロツトル開度が80度を越えたときにオンと
なる。一方、吸気制御弁１９の弁軸２０にはアー
ム２８が固着され、このアーム２８の先端部は制
御ロツド２９を介して負圧アクチユエータ３０の
ダイアフラム３１に連結される。負圧アクチユエ
ータ３０はダイアフラム３１により分離された負
圧室３２と大気圧室３３とを具備し、負圧室３２
内にはダイアフラム押圧用圧縮ばね３４が配置さ
れる。負圧室３２は大気に連通可能な電磁切換弁
３５を介して負圧タンク３６に連結される。負圧
タンク３６は負圧タンク３６からサージタンク２
２内に向けてのみ流通可能な逆止弁３７を介して
サージタンク２２内に連結されており、従つて負
圧タンク３６内の負圧はサージタンク２２内に発
生する最大負圧に維持される。一方、機関本体１
にはデイストリビユータ３８が取付けられ、この
デイストリビユータ３８のロータ３９はクランク
シヤフトの1/2の回転速度でもつて機関により駆
動される。ロータ３９には一対のデイスク４０，
４１が固定され、これらデイスク４０，４１の歯
付外周面に対面して一対のクランク角センサ４
２，４３が配置される。クランク角センサ４２は
例えば１番気筒が吸気上死点であるか否かを判別
するセンサであつて１番気筒が吸気上死点にある
ときに出力パルスを発生する。これに対してクラ
ンク角センサ４３は例えばクランクシヤフトが30
度回転する毎に出力パルスを発生する。従つてク
ランク角センサ４２，４３の出力パルスから各気
筒のクランク角を計算することができ、またクラ
ンク角センサ４３の出力パルスから機関回転数を
計算することができる。これらクランク角センサ
４２，４３は電子制御ユニツト５０に接続され
る。

電子制御ユニツト５０はデイジタルコンピユー
タからなり、双方向性バス５１によつて相互に接
続されたROM（リードオンリメモリ）５２，
RAM（ランダムアクセスメモリ）５３、CPU（マ
イクロプロセツサ）５４、入力ポート５５および
出力ポート５６を具備する。エアフローメータ２
４は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、こ
のエアフローメータ２４はAD変換器５７を介し
て入力ポート５５に接続される。更に、入力ポー
ト５５にはスロツトルスイツチ２７およびクラン
ク角センサ４２，４３が接続される。一方、出力
ポート５６は対応する駆動回路５８，５９を介し
て夫々燃料噴射弁２１および電磁切換弁３５に接
続される。

本考案に係る内燃機関は部分負荷運転時には燃
焼室５内の混合気を成層化することにより平均空
燃比が25〜30といつた稀薄混合気を用いて運転
し、機関高負荷運転時には高出力を得るために燃
焼室５内の混合気を均一化すると共に平均空燃比
を小さくするようにしたものである。部分負荷運
転時における成層化の度合を高めるためには第３
吸気弁９の開弁時期および燃料噴射弁２１の噴射
完了時期を適切に設定する必要があるがまず始め
に本考案による内燃機関の基本的動作を説明した
後に第３吸気弁９の開弁時期および燃料噴射弁２
１の噴射完了時期について説明する。

第４図は第１吸気弁７、第２吸気弁８および第
３吸気弁９の開弁期間を示す。第４図において縦
軸Ｌは弁揚程を示し、横軸θはクランク角を示
す。第１吸気弁７および第２吸気弁８の開弁期間
はほぼ同じであつてこれら第１吸気弁７および第
２吸気弁８の開弁期間が第４図において曲線Ａで
示される。曲線Ａからわかるように第１吸気弁７
および第２吸気弁８は吸気行程の上死点（TDC）
の少し手前で開弁し、吸気行程の下死点（BDC）
を少し越えた圧縮行程始めにおいて閉弁する。一
方、第３吸気弁９の開弁期間が第４図において曲
線Ｂで示される。曲線Ｂからわかるように第３吸
気弁９は吸気行程のほぼ中央において開弁し、第
１吸気弁７および第２吸気弁８と同時に閉弁す
る。なお、第３吸気弁９の開弁時期は吸気行程の
ほぼ中央に設定する必要があるが第３吸気弁９の
閉弁時期については若干の自由度があり、第３吸
気弁９を第１吸気弁７および第２吸気弁８が閉弁
するすこし前に閉弁させることもできるし、第１
吸気弁７および第２吸気弁８が閉弁したすこし後
に閉弁させることもできる。燃料噴射弁２１の噴
射時期については後に詳細に説明するが概略的に
言うと全噴射燃料が燃焼室５内に供給されるよう
に第３吸気弁９が閉弁する前に燃料噴射が完了し
ている。吸気制御弁１９は部分負荷運転時には全
閉せしめられ、高負荷運転時には全開せしめられ
る。

部分負荷運転時には上述したように吸気制御弁
１９が全閉せしめられる。従つて第１吸気弁７お
よび第２吸気弁８が開弁して吸気行程が開始され
ても吸入空気が第２吸気通路１３から燃焼室５内
に供給されることがなく、吸入空気は第１吸気通
路１２のみを介して燃焼室５内に供給される。前
述したように第１吸気通路１２はヘリカル状に形
成されているために空気は旋回しつつ燃焼室５内
に流入し、斯くして燃焼室５内には強力な旋回流
が発生せしめられる。ピストン３が半ストローク
程度下降すると第３吸気弁９が開弁するので燃料
噴射弁２１からの噴射燃料により第３吸気通路１
４内に形成された混合気が第３吸気弁９を介して
燃焼室５内に流入する。このとき第３吸気弁９の
燃焼室周辺側の周縁部は隆起部４ｂの垂直側壁面
４ｃによつて包囲されているので大部分の混合気
は燃焼室頂部中心の点火栓６周りに向けて流れ、
わずかな量の混合気が第３吸気弁９と垂直側壁面
４ｃとの間を通つて下方に向けて流れる。第３吸
気弁９が開弁した当初は第３吸気弁９の弁揚程が
小さいために燃焼室５内に流入する混合気量も少
なく、この混合気は旋回する空気と混合して燃焼
室５の頂部付近に稀薄な混合気を形成する。この
ときピストン３の頂部付近は空気のみとなつてい
る。次いでピストン３が更に下降すると第３吸気
弁９の弁揚程が増大し、第３吸気通路１４から燃
焼室５内に流入する混合気が次第に増大する。こ
の間も第３吸気弁９を介して燃焼室５内に流入す
る混合気は垂直側壁面４ｃの混合気流出阻止作用
によつて点火栓６の周りに送り込まれる。吸気行
程の後半になると第１吸気弁７の弁揚程が次第に
小さくなるために第１吸気通路１２から燃焼室５
内に流入する吸入空気量は減少し、これに対して
第３吸気弁９の弁揚程が増大するために第３吸気
通路１４から燃焼室５内に流入する混合気量が増
大する。この混合気も垂直側壁面４ｃの混合気流
出阻止作用によつて点火栓６の周りに送り込ま
れ、斯くして燃焼室５の頂部に形成される混合気
は次第に濃くなつていく。第１吸気弁７が閉弁時
期に近づくとこの傾向は更に強まり、斯くして第
１吸気弁７および第３吸気弁９が閉弁したときに
は燃焼室５の頂部には濃い混合気が集まり、混合
気の濃度はピストン３に向けて徐々に薄くなつて
ピストン３の頂面上では空気のみとなる。次いで
圧縮行程が開始されるとピストン３頂面の空気は
周囲の稀薄混合気と混合して稀薄混合気となり、
一方、圧縮行程末期になると第３吸気弁９と垂直
側壁面４ｃとの間を通つて流出した少量の混合気
がスキツシユエリアＳ内において圧縮されてスキ
ツシユエリアＳから点火栓６に向けてスキツシユ
流となつて噴出する。また、このスキツシユ流に
よつて第３吸気弁９の下流近傍に滞留していた混
合気が点火栓６の周りに集められる。斯くして圧
縮行程末期には燃焼室５の頂部には濃い混合気が
集まり、ピストン３頂面近傍には稀薄な混合気が
集まつて燃焼室５内の混合気が成層化されること
になる。燃焼室５の頂部には濃い混合気が集まつ
ているので点火栓６の周りには濃い混合気が集ま
つており、従つて混合気は容易に着火せしめられ
る。このとき燃焼室５内には旋回流が発生してい
るので着火火炎が急速に燃焼室５内に広がる。

前述したように成層化した場合において良好な
燃焼を得るには成層化の度合を高くする必要があ
り、そのためには第３吸気弁９の周りに垂直側壁
面４ｃを形成することに加えて第３吸気弁９の開
弁時期と燃料噴射弁２１の噴射完了時期を適切に
定めなければならない。即ち、第３吸気弁９の開
弁時期を早くすると吸気行程の初期から混合気が
燃焼室５内に供給されるために成層化の度合は小
さくなつてしまう。一方、第３吸気弁９の開弁時
期を遅くすると第３吸気弁９が開弁している間に
全噴射燃料が燃焼室５内に流入できず、流入でき
なかつた燃料は第３吸気通路１４内に滞留して次
の吸気行程において第３吸気弁９が開弁したとき
に一気に燃焼室５内に流入する。しかしながらこ
のように滞留した燃料が第３吸気弁９の開弁直後
に一気に燃焼室５内に流入すると吸気行程の中期
において燃焼室５内に濃い混合気が形成されるた
めにもはや成層化の度合を高めることはできな
い。本考案者による実験によれば第３吸気弁９の
開弁時期を吸気行程のほぼ中央に設定すると最も
成層化の度合を高めることができることが判明し
ており、従つて本考案においては第３吸気弁９の
開弁時期が吸気行程のほぼ中央に設定されてい
る。

次に、上述したように噴射燃料が第３吸気通路
１４内に滞留すると良好な成層化を得ることがで
きず、また加速応答性も悪化するので噴射された
全燃料を吸気行程のうちに燃焼室５内に流入せし
める必要がある。この場合、あまり早く燃料噴射
を行なうと第３吸気通路１４内に燃料が滞留し、
この滞留した燃料が第３吸気弁９の開弁時に燃焼
室５内に流入するために成層化の度合が小さくな
つてしまう。即ち、燃料噴射時期はできるだけ遅
らすことが必要なのである。ところで本考案者の
実験によれば第４図の鎖線Ｃで示されるほぼ吸気
下死点（BDC）までに噴射燃料が第３吸気通路
１４の内壁面或いは第３吸気弁９のかさ部背面に
達していれば全噴射燃料を燃焼室５内に供給でき
ることが判明している。燃料噴射弁２１から噴射
された燃料が例えば第３吸気弁９のかさ部背面に
達するには或る時間を要し、この時間はほぼ一定
であるがこの時間をクランク角に換算すると機関
回転数に応じて変化することになる。即ち、噴射
燃料が第３吸気弁９のかさ部背面に達するまでの
クランク角は機関回転数が高くなるほど大きくな
る。従つて最後に噴射された燃料が吸気下死点付
近において第３吸気弁９のかさ部背面に達するよ
うにするには燃料噴射弁２１の噴射完了時期を機
関回転数の増大に応じて早めなければならない。
また、噴射された燃料が第３吸気弁９のかさ部背
面に達するまでの時間は第３吸気通路１４内を流
れる吸入空気の流速によつても変化する。即ち、
機関回転数が高くなれば第３吸気通路１４内を流
れる吸入空気の流速が速くなり、従つて吸入空気
の流速という点からだけみれば機関回転数が高く
なるにつれて噴射完了時期を遅らせる必要があ
る。

吸入空気の流速を考慮した最適の燃料噴射完了
時期が第４図の曲線Ｄで示される。なお、第４図
において縦軸Ｎは機関回転数を示し、横軸θはク
ランク角を示す。曲線Ｄからわかるようにクラン
ク角θで表わした噴射完了時期は概略的に言うと
機関回転数Ｎの増大に伴つて早められる。しかし
ながら機関回転数Ｎが高くなると第３吸気通路１
４内を流れる吸入空気の流速が速くなるために機
関回転数Ｎの増大に対する噴射完了時期の変化量
は小さくなる。第４図の曲線Ｄで示すクランク角
において燃料噴射が完了すれば機関回転数Ｎにか
かわらずに最後に噴射された燃料が吸気下死点付
近において第３吸気弁９のかさ部背面に達し、斯
くして全燃料が第３吸気弁９の開弁期間中に燃焼
室５内に供給されると共に吸気行程末期に多量の
混合気が燃焼室５内に供給されるために成層化の
度合を高めることができる。なお、第４図におい
てτ₀は噴射完了時期から吸気下死点までの制御時
間を示し、τは燃料噴射期間を示す。

一方、機関高負荷運転時には吸気制御弁１９が
全開せしめられると共に予め定められた割合だけ
増量せしめられる。吸気制御弁１９が全開すると
第１吸気通路１２から供給される吸入空気に加え
て流路抵抗の小さな第２吸気通路１３からも吸入
空気が供給されるために充填効率が高められる。
また、このとき噴射完了時期は第４図の鎖線Ｅで
示すように第１吸気弁７および第２吸気弁８が開
弁するすこし前に設定される。第４図のτ′はこの
ときの燃料噴射期間を示している。このように噴
射完了時期が早められると前述したように第３吸
気通路１４に噴射燃料が滞留し、この噴射燃料が
第３吸気弁９の開弁時に燃焼室５内に供給される
ために成層化の度合が低くなる。更に、第３吸気
通路１４内に滞留した燃料が第１吸気通路１２お
よび第２吸気通路１３内を流れる吸入空気流によ
つて第１吸気通路１２および第２吸気通路１３内
に吸い出されるために第１吸気通路１２および第
２吸気通路１３からも混合気が燃焼室５内に供給
されることになる。従つて高負荷運転時には成層
化の度合が極度に弱められて均一に近い混合気が
燃焼室５内に形成されるために噴射燃料が一定割
合だけ増量せしめられても点火栓６の周りが極度
に過濃となることはない。従つて良好な着火性を
確保することができ、噴射燃料が増量せしめられ
ることによつて高出力を得ることができる。

次に第５図および第６図に示すフローチヤート
を参照しつつ燃料噴射弁２１および吸気制御弁１
９の制御について説明する。

第５図を参照すると、まず始めにステツプ70に
おいて機関回転数Ｎを表わすクランク角センサ４
３の出力信号、および吸入空気量Ｑを表わすエア
フローメータ２４の出力信号をCPU５４内に取
込み、ステツプ71においてＱ／Ｎを計算する。こ
のＱ／Ｎは一サイクル当りに各気筒に吸入される
空気量を表わしており、従つてＱ／Ｎは機関負荷
に相当する。次いでステツプ72では基本燃料噴射
パルス巾τ_pがτ_p＝K₁・Ｑ／Ｎなる式から求められ
る。ここでK₁は定数である。次いでステツプ73
ではスロツトルスイツチ２７がオンであるか否か
が判別される、即ちスロツトル弁２５がほぼ全開
であるが否かが判別される。スロツトル弁２５が
ほぼ全開でない場合にはステツプ74に進んで機関
回転数Ｎが予め定められた回転数No、例えば
3000r.p.mよりも大きいか否かが判別される。Ｎ
≦Noの場合にはステツプ75に進んで電磁切換弁
３５を消勢すべきデータが出力ポート５６に出力
される。このとき負圧アクチユエータ３０の負圧
室３２は電磁切換弁３５を介して負圧タンク３６
に連結され、その結果ダイアフラム３１が負圧室
３２側に移動して吸気制御弁１９が全閉せしめら
れる。次いでステツプ76では前述した噴射完了時
期から吸気下死点までの制御時間τ₀が計算され
る。第７図は制御時間τ₀と機関回転数Ｎとの関係
を示しており、第７図に示す関係は関数或いはデ
ータテーブルの形で予めROM５２内に記憶され
ている。次いでステツプ77では増量係数K₂を1.0
とし、ステツプ78に進む。ステツプ78では燃料噴
射パルス巾τがτ＝K₂・K₃・τ_p＋τ_rなる式から
計算される。ここでK₃は補正係数であり、τ_rは
無効噴射時間である。次いでステツプ79では燃料
噴射弁２１の噴射開始時期θ₁がθ₁＝θ₀−（τ＋τ₀）
なる式から計算される。ここでθ₀は吸気下死点の
クランク角を示す。τは燃料噴射が行われるクラ
ンク角度、τ₀はクランク角度で表わした制御時間
を示しており、従つてステツプ79では吸気下死点
を基準とした噴射開始クランク角θ₁が計算され
る。次いでステツプ80ではθ₂＝θ₀−τ₀なる式から
吸気下死点を基準とした噴射完了クランク角θ₂が
計算される。次いでステツプ81では斯くして計算
された噴射開始クランク角θ₁および噴射完了クラ
ンク角θ₂がRAM５３に記憶される。

一方、ステツプ73においてスロツトルスイツチ
２７がオンであると判別されたとき、又はステツ
プ７４においてＮ＞N₀であると判別されたとき
はステツプ82に進む。ステツプ82では電磁切換弁
３５を付勢すべきデータが出力ポート５６に出力
される。このとき負圧アクチユエータ３０の負圧
室３２は電磁切換弁３５を介して大気に開放され
るためにダイアフラム３１は大気圧室３３側に移
動し、斯くしてこのとき吸気制御弁１９は全開せ
しめられる。次いでステツプ83では制御時間τ₀に
一定値Ｇが入れられる。この一定値Ｇは第４図に
示されるように第１吸気弁７および第２吸気弁８
が開弁する少し前のクランク角Ｅから吸気下死点
Ｃまでのクランク角度である。次いでステツプ84
では増量係数K₂が求められる。この増量係数K₂
は第８図に示すようにＱ／ＮとＮとにより定ま
り、第８図に示す各増量係数K₁₁…K_noはマツプ
の形で予めROM５２内に記憶されている。この
増量係数K₂は1.0よりも大きく、しかもＱ／Ｎお
よびＮが大きくなるにつれて大きくなる。次いで
ステツプ78では燃料噴射パルス巾τが求められる
がK₂が1.0よりも大きいために燃料が増量される
ことになる。また、ステツプ80においては噴射完
了クランク角θ₂が求められるがτ₀が一定値Ｇであ
るので燃料噴射完了時期は第１吸気弁７および第
２吸気弁８が開弁する少し前のクランク角に固定
されることになる。

第６図は燃料噴射処理ルーチンを示す。このル
ーチンは時間割込みによつて行なわれる。第６図
を参照するとまず始めにステツプ90においてクラ
ンク角センサ４２，４３の出力パルスから現在の
クランク角CAが計算される。次いでステツプ91
では現在のクランク角CAがRAM５３に記憶さ
れた噴射開始クランク角θ₁であるか否かが判別さ
れ、噴射開始クランク角θ₁であればステツプ92に
進んで燃料噴射を開始すべきデータが出力ポート
５６に出力されて燃料噴射弁２１からの燃料噴射
が開始される。一方、噴射開始クランク角θ₁でな
い場合にはステツプ93に進んで現在のクランク角
CAが噴射完了クランク角θ₂であるか否かが判別
され、噴射完了クランク角θ₂であればステツプ94
に進んで燃料噴射を停止すべきデータが出力ポー
ト５６に出力されて燃料噴射弁２１からの燃料噴
射が停止される。

従つて第５図に示すフローチヤートからわかる
ようにスロツトル弁２５の開度が予め定められた
開度よりも小さくかつ機関回転数が予め定められ
た回転数N₀よりも低いときには吸気制御弁１９
が閉弁せしめられ、燃料噴射が第４図の曲線Ｄで
示す時期に完了せしめられる。そして第３吸気弁
９が開弁したときには垂直側壁面４ｃの作用によ
つて混合気が燃焼室５の頂部に集められるので成
層化の度合が高くなり、斯くして良好な燃焼を得
ることができる。また、第３吸気弁９が開弁する
と第３吸気通路１４内を吸入空気が流れるので噴
射燃料の気化が促進され、斯くして良好な着火性
を確保することができる。一方、スロツトル弁２
５がほぼ全開するか又は機関回転数Ｎが予め定め
られた回転数N₀よりも高いときは吸気制御弁１
９が全開せしめられ、燃料噴射が第４図の鎖線Ｅ
で示す一定時期に完了せしめられる。その結果、
前述したように成層化の度合が弱められてほぼ一
様な混合気が燃焼室５内に形成される。またこの
ときには燃料が増量されて平均空燃比が小さくな
るが成層化の度合が弱められるために点火栓６周
りの混合気が過濃になることはなく、斯くして良
好な着火性を確保することができる。更に平均空
燃比が小さくなることによつて高出力が得られる
ことになる。

〔考案の効果〕

第３吸気弁の周りに垂直側壁面を形成して第３
吸気弁から燃焼室内に流入する混合気を燃焼室の
頂部中心に集め、更に噴射完了時期を機関回転数
の増大に伴つて早めることにより燃焼室内の成層
化の度合を高めることができるので平均空燃比が
25から30といつた稀薄混合気を用いても良好な燃
焼を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の側面断面図、第２図は第１
図の平面断面図、第３図は内燃機関の全体図、第
４図は吸気弁の開弁期間と噴射完了時期を示す線
図、第５図は噴射開始クランク角および噴射完了
クランク角を求めるフローチヤート、第６図は燃
料噴射処理のためのフローチヤート、第７図は制
御時間と機関回転数の関係を示す線図、第８図は
ROMに記憶された増量係数を示す線図である。４……シリンダヘツド、４ａ……シリンダヘツ
ド内壁面、４ｂ……隆起部、４ｃ……垂直側壁
面、５……燃焼室、６……点火栓、７……第１吸
気弁、８……第２吸気弁、９……第３吸気弁、１
２……第１吸気通路、１３……第２吸気通路、１
４……第３吸気通路、１９……吸気制御弁、２１
……燃料噴射弁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

第１吸気弁、第２吸気弁および第３吸気弁から
なる３個の吸気弁と、第１吸気通路、第２吸気通
路および第３吸気通路からなる３個の吸気通路と
を具備し、燃焼室内に旋回流を発生させるための
第１吸気通路が第１吸気弁を介して燃焼室内に連
結され、第２吸気弁を介して燃焼室内に連結され
た第２吸気通路内に機関高負荷運転時に開弁する
吸気制御弁を配置し、第３吸気弁を介して燃焼室
内に連結された第３吸気通路内に燃料噴射弁を配
置し、第１吸気弁および第２吸気弁が吸気行程の
上死点付近から圧縮行程始めまで開弁すると共に
第３吸気弁が吸気行程の中央付近から圧縮行程始
めまで開弁する燃料噴射式内燃機関において、シ
リンダヘツド内壁面上に下方に突出する隆起部を
形成すると共に該隆起部に断面円弧状の垂直側壁
面を形成して該垂直側壁面により燃焼室周辺側に
位置する第３吸気弁周縁部を包囲し、燃料噴射弁
の燃料噴射完了時期を機関回転数が増大するにつ
れて吸気行程末期から吸気行程始めに向けて徐々
に早めるようにした複数の吸気弁を具えた燃料噴
射式内燃機関。