JPH0450469A - 燃料噴射式内燃機関 - 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】 Ａ１発明の目的 （１）　　産業上の利用分野 本発明は、燃焼室に臨む一対の吸気弁口と、単一の吸気
開口端と、相互間に隔壁を介在させながら前記吸気開口
端および前記吸気弁口間を結ぶ一対の吸気ポートとがシ
リンダヘッドに設けられ、吸気開口端から両吸気弁口に
向けて配設される燃料噴射弁の燃料噴口近傍には、燃料
の微粒化を図るべくエアアシスト噴口が配設される燃料
噴射式内燃機関に関する。

（２）従来の技術 従来、かかる燃料噴射式内燃機関は、たとえば特開昭５
８−１９２９５８号公報等により既に知られている。

（３）発明が解決しようとする課題 ところで、上記従来のものでは、燃料噴流にその噴出方
向とほぼ直交する方向から空気流を衝突させ、それによ
って微粒化を図った燃料を単一の噴出口から噴出するよ
うにしている。しかるに燃料噴射弁の前方位置には、一
対の吸気弁口にそれぞれ個別に連なる一対の吸気ポート
を区画する隔壁が在り、その隔壁に燃料噴出流が衝突す
ることは避けられない。したがって隔壁に付着した燃料
の燃焼室への不規則な流入により、機関の運転制御にお
ける応答性が低下し、特に低温時には液膜状態での燃料
付着が増加するため、加速時等の運転過渡状態で目標空
燃比を得ることが困難となり、機関の運転性および排気
ガス性状の著しい悪化を招く。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、燃
料の微粒化を図りながら隔壁への燃料付着を極力回避し
得るようにした燃料噴射式内燃機関を提供することを目
的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）　　課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴によれ
ば、隔壁の吸気開口端側端縁および燃料噴口をほぼ含む
平面上で該燃料噴口を両側から挟む位置に、噴射方向を
相互に交差させるようにして一対のエアアシスト噴口が
配置される。

また本発明の第２の特徴によれば、上記第１の特徴の構
成に加えて、両エアアシスト噴口からのアシストエアの
交差角は、燃料噴口からの燃料噴流にそれらのアシスト
エアが衝突することによって扁平となる燃料噴流の広が
り角度の最大値が燃料噴口と両吸気ポート側壁の両吸気
弁口近傍位置とを結ぶ角度よりも小さくなる範囲に設定
される。

（２）作用 上記第１の特徴の構成によれば、燃料噴口から噴射され
る燃料噴流に向けて、該燃料噴口を挟んで配置される一
対のエアアシスト噴口から空気流が噴出され、隔壁に対
応する部分では燃料噴流が両側からの空気流により狭め
られて全体として扁平となる。このため隔壁に対応する
部分での燃料噴流の幅を狭くして隔壁への燃料付着を抑
えるとともに両吸気ポートの隔壁との連結部近傍内面へ
の燃料付着を抑えることができる。

また上記第２の特徴の構成によれば、上記第１の特徴の
作用に加えて、両吸気ポート内面に燃料噴流が衝突する
ことも極力避けられる。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

先ず第１図において、５ＯＨＣ型多気筒内燃機関におけ
る機関本体の主要部を構成すべく、シリンダブロック１
の上面にシリンダへラド２が結合され、シリンダブロッ
ク１に設けられた複数のシリンダ３にはピストン４が摺
動可能にそれぞれ嵌合され、それらのピストン４の上面
およびシリンダヘッド２間に燃焼室５がそれぞれ形成さ
れる。

燃焼室５の天井面に開口するようにして、一対の吸気弁
口６．．６２と一対の排気弁ロア０，７２とがシリンダ
ヘッド２に設けられており、両吸気弁口６１．６２は、
シリンダヘッド２の一側面に開口する単一の吸気開口端
８に、相互間に隔壁２ａを挟んだ吸気ポート９□、９２
を介して連なり、両排気弁ロア１，７□は、シリンダへ
ラド２の他側面に開口する単一の排気開口端１０に、相
互間に隔壁２ｂを挟んだ排気ポー）１１．．１１２を介
して連なる。また両吸気弁口６．，６２を個別に開閉可
能な一対の吸気弁Ｖ□１．Ｖ！□は、シリンダヘッド２
に配設された一対のガイド筒１２にそれぞれ摺動可能に
嵌合されており、各ガイド筒１２から突出した各吸気弁
Ｖｌｌｌ　ＶＨ２の上端部にそれぞれ固定されたりテー
ナ１３とシリンダヘッド２との間には各吸気弁Ｖ１１．
　ＶＨ２を囲繞するコイル状の弁ばね１４がそれぞれ介
設され、それらの弁ばね１４により各吸気弁Ｖｔ１．　
　ｖｒ２は上方すなわち閉弁方向に付勢される。さらに
両排気弁ロア２．？２を個別に開閉可能な一対の排気弁
Ｖ！ｌ＋　　ｖｌ１２は、シリンダへラド２に配設され
た一対のガイド筒１５にそれぞれ摺動可能に嵌合されて
おり、各ガイド筒１５から突出した各排気弁Ｖ　ＩＥ　
ｌ　＊Ｖ０の上端部にそれぞれ固定されたりテーナ１６
とシリンダヘッド２との間には各排気弁Ｖｉ＋、Ｖ■を
囲繞するコイル状の弁はね１７がそれぞれ介設され、そ
れらの弁ばね１７により各排気弁Ｖ□。

ＶＨ２は上方すなわち閉弁方向に付勢される。

両吸気弁Ｖｆｌ＋　Ｖｘ□および両排気弁Ｖ　ｍ　＋　
＋　Ｖ　１１２には動弁装［１８が連結される。この動
弁装置１８は、図示しないクランクシャフトに１／２の
減速比で連動、連結される単一のカムシャフト１９と、
カムシャフト１９の回転運動を両吸気弁Ｖ１．。

ＶＨ２の開閉運動に変換するための複数の吸気側ロッカ
アーム２１・・・と、前記カムシャフト１９の回転運動
を両排気弁ｖｆｆｉ１．　ＶＢ２の開閉運動に変換する
ための一対の排気側ロッカアーム２４・・・とを備える
。

吸気開口端８には、吸気マニホールド５６と、スロット
ル弁５７を有するスロットルボディ５８とを介してエア
クリーナ５９が接続されるものであり、エアクリーナ５
９から吸気開口端８に至るまでの間で吸気マニホールド
５６およびスロットルボディ５８には吸気通路６０が形
成される。而して吸気通路６０には、バイパス通路６１
と、ファーストアイドル通路６２とがスロットル弁５７
を迂回して並行に接続されており、バイパス通路６１に
は電磁制御弁６３が介設され、ファーストアイドル通路
６２には機関本体の冷却水温に応じて作動するワックス
弁６４が介設される。

第２図を併せて参照して、吸気マニホールド５６におけ
るシリンダヘッド２側の端部には、吸気開口端８から両
吸気弁口６．，６２に向けて燃料噴射弁６５が取付けら
れる。すなわち吸気マニホールド５６のシリンダヘッド
２側端部には、吸気開口端８から両吸気弁口６１．６２
に向けて傾斜した軸線を有する取付孔６７を有する取付
部６８が設けられており、燃料噴射弁６５はその先端部
を取付孔６−７に突入させながら該取付部６８に取付け
られる。

而して取付孔６７は、その内方側から順に小径孔部６７
ａ１中径孔部６７ｂおよび大径孔部６７Ｃが同軸に連設
されて成るものである。一方、燃料噴射弁６５のハウジ
ング６９は、図示しない電磁駆動部を内蔵した駆動部ハ
ウジング７０に基本的に円筒状の弁ハウジング７１の後
端部が固着されて成るものであり、取付孔６７における
中径孔部６７ｂおよび大径孔部６７ｃ間の段部と駆動部
ハウジング７０との間にシール部材７２を介在させなが
ら弁ハウジング７０を取付孔６７内に突入させるように
してハウジング６９が取付部６８に取付けられる。

また取付孔６７における小径孔部６７ａには、該小径孔
部８７ａおよび中径孔部６７ｂ間の段部に係合する係合
鍔７３ａを後端に有して基本的に円盤状に形成された受
は部材７３がシール部材７４を介して嵌合されており、
この受は部材７３の中央部には、前方側の透孔７５と、
該透孔７５よりも大径の嵌合孔７６とが同軸に連なるよ
うにして穿設されており、燃料噴射弁６５における弁ハ
ウジング７１の先端部は、前記透孔７５および嵌合孔７
６間の段部で受けられるようにして嵌合孔７６に嵌合さ
れる。

前記弁ハウジング７１の先端部中央には、燃料噴ロア７
と、該燃料噴ロア７に連なるテーパ状の弁座７８とが同
軸に穿設されており、弁座７８に着座可能な弁体７９が
軸方向移動可能にして弁ハウジング７１内に収納される
。而して該弁体７９は、駆動部ハウジング７０に内蔵さ
れている電磁駆動部により、弁座７８に着座して燃料噴
ロア７を閉鎖する位置と弁座７８から離反して燃料噴ロ
ア７を開放する位置との間で軸方向に駆動されるもので
あり、弁座７８から離反したときに燃料供給源９０から
の燃料が燃料噴ロア７から前方すなわち吸気開口端８側
に向けて噴出される。

前記燃料噴射弁６５を取付部６８に取付けた状態で、該
取付部６８の内面とハウジング６９との間には環状の空
気室８０が形成され、該空気室８０に通じる通路８１が
取付部６８に穿設される。

而して該通路８１は、各気筒に共通な空気ヘッダ８２に
接続されており、この空気へラダ８２は、電磁式空気量
制御弁８３およびアイドル調整ねじ８４を介して、スロ
ットル弁５７よりも上流側の吸気通路６０に接続される
。

一方、受は部材７３には前記空気室８０に通じる一対の
エアアシスト噴口８６．８６が燃料噴射弁６５の燃料噴
ロア７を両側から挟むようにして穿設される。これらの
エアアシスト噴口８６，８６は、燃料噴ロア７から噴出
される燃料噴流に空気流を衝突させて燃料の微粒化を図
るためのものであり、吸気開口端８に通じる一対の吸気
ポート９、．９．を隔てる隔壁２ａの吸気開口端８側端
縁および燃料噴ロア７をほぼ含む平面り上で該燃料噴ロ
ア７を両側から挟む位置、すなわち燃料噴ロア７を上下
から挟む位置で受は部材７３に穿設される。

しかも上記エアアシスト噴口８６．８６の軸線のなす角
度すなわちアシストエア交差角βは、第３図で示すよう
に、燃料噴ロア７からの燃料噴流にそれらのアシストエ
アが衝突して扁平となった燃料噴流の広がり角度αの最
大値が、燃料噴ロア７と両吸気ポート９．．９２の両吸
気弁口６１゜６、近傍側壁とを結ぶ角度よりも小さくな
る範囲に設定されるものであり、たとえばαは約５０゜
程度である。而して本発明者の実験例を第４図で示すと
、アシストエア交差角βが大となるにつれて燃料噴霧広
がり角αが大きくなるものであり、広がり角αを５０°
程度に抑えるにはアシストエア交差角βを９０”以下に
設定することが必要である。ここで、燃料噴流の広がり
角度αを定めるアシストエア交差角βは、吸気ポート９
．．９２の形状に応じて設定する必要がある。またアシ
ストエアを、本実施例のようにスロットル弁５７前後の
差圧により噴出する場合には、スロットル弁５７の閉じ
ている機関アイドリング時に前記差圧が最も大きくなっ
てアシスト力の増大により広がり角度αが大きくなるの
に対し、前記差圧が小さくなるとアシスト力の減少によ
り広がり角度αが小さくなる。したがって広がり角度α
の最大値を定めるアシストエア交差角βは、機関アイド
リング時あるいはエアアシストを行なう領域で前記差圧
が最も大きくなって広がり角度αが最も大きくなる状態
で設定する必要がある。

さらに隔壁２ａの燃料ポート８側端部は、燃料ポート８
側に向かうにつれて狭まるように形成されている。

再び第１図において、電磁制御弁６３、燃料噴射弁６５
および電磁式空気量制御弁８３の作動は、コンピュータ
から成る制御ユニット８７により制御される。

次にこの実施例の作用について説明すると、燃料噴射弁
６５の燃料噴ロア７から噴射される燃料噴流に向けて、
上下のエアアシスト噴口８６，８６がら空気流が噴出さ
れ、燃料噴流中の燃料粒子が空気流との衝突により微粒
化される。

しかもエアアシスト噴口８６，８６は、隔壁２ａの吸気
關口端８側端縁に沿う燃料噴ロア７の−直径線上で該燃
料噴ロア７を両側から挟む位置で受は部材７３に穿設さ
れており、エアアシスト噴口８６，８６からの空気流が
衝突することにより、燃料噴ロア７からの燃料噴流は、
第５図のＡで示すように、隔壁２ａに対応する中央部で
上下の幅を狭くした繭形に形成されることになる。これ
により隔壁２ａへの燃料付着を極力抑えることができる
とともに両吸気ポート９．，９２の隔壁２ａとの連結部
近傍への燃料付着を極力抑えることができる。

また吸気ポー）９．．９２において前記隔壁２ａ以外の
内壁への燃料付着も極力避けることが望ましく、その観
点から燃料噴流の広がり角度αの最大値が、燃料噴ロア
７と両吸気ポート９１．９２の両吸気弁ロ６．，６．近
傍側壁とを結ぶ角度よりも小さくなるようにアシストエ
ア交差角βをたとえば９０°以下に設定している。これ
により燃料噴流の広がりを抑え、吸気ポー）９１．９２
において隔壁２ａ以外の内壁への燃料付着を極力抑える
ことができる。

このように、エアアシスト噴口８６，８６からの空気流
の衝突により燃料噴ロア７からの燃料噴流を繭形にする
ことにより内壁２ａへの燃料付着を抑え、アシストエア
交差角βを９０°以内に設定することにより前記隔壁２
ａ以外の吸気ポート９、．９２内壁への燃料付着を抑え
ることが可能となり、機関の運転制御における応答性の
向上、ならびに運転過渡状態での目標空燃比への良好な
収束性を得ることができる。

ここで、機関の運転制御における応答性、ならびに目標
空燃比への収束性について本発胡者が実験した結果につ
いて示すと、第６図および第７図のようになる。ここで
、アシストエア交差角βを９０°以下に設定しながら両
吸気弁口６１．Ｌに向けて燃料を噴射した場合を曲線Ｂ
１９０°を超えるアシストエア交差角βで両吸気弁口６
□。

６２に向けて燃料を噴射した場合を曲線Ｃ１エアアシス
トなしで両吸気弁口６．．６．に向けて燃料を噴射した
場合を曲線Ｄ１両吸気弁口６□、６２に向かうことなし
に燃料を噴射した場合を曲線Ｅとすると、燃料噴射量を
変更したポイン）Ｐからどの程度の機関サイクルで目標
の空燃比に達したかを低温時について実験した結果が第
６図で、また目標空燃比への収束性について加、減速を
含むモードで実験した結果が第７図で示すようになる。

第６図および第７図から明らかなように、隔壁２ａの吸
気開口端８側端縁および燃料噴ロア７をほぼ含む平面り
上で燃料噴ロア７を両側から挟む位置に一対のエアアシ
スト噴口８６．８６を配置し、しかも燃料噴流の広がり
角度αの最大値が両吸気ポート９１．９２の吸気弁口６
１．６２近傍側壁と燃料噴ロア７とを結ぶ角度よりも小
さくなるようにアシストエア交差角βを設定することに
より、応答性の向上を図るとともに、理論空燃比への収
束性を向上することができる。而して、理論空燃比への
収束性向上により、排気系に設けられている三元触媒の
浄化効率の高い範囲に空燃比を収め、排ガス中のＮＯＸ
低減を図ることができる。また排ガス中のＨＣは、吸気
開口端８に向けて燃料を噴射することにより燃料が液膜
状態で燃焼室５内に直接入る確率が高くなるのに起因し
て増加傾向を示すが、アシストエアが導入されることに
よりＨＣを低減することが可能である。

Ｃ９発明の効果 以上のように本発明の第１の特徴によれば、隔壁の吸気
開口端側端縁および燃料噴口をほぼ含む平面上で該燃料
噴口を両側から挟む位置に、噴射方向を相互に交差させ
るようにして一対のエアアシスト噴口が配置されるので
、燃料噴口から噴射される燃料噴流に向けて、該燃料噴
口を挟んで配置される一対のエアアシスト噴口がら空気
流が噴出されることにより、隔壁に対応する部分では燃
料噴流が両側からの空気流により狭められ、したがって
隔壁に対応する部分での燃料噴流の幅を狭くして隔壁お
よび該隔壁との連結部部近傍での吸気ポート内面への燃
料付着を抑えることができ、それにより機関運転制御応
答性を向上することができるとともに理論空燃比への収
束性を向上することができる。

また本発明の第２の特徴によれば、上記第１の特徴の構
成に加えて、両エアアシスト噴口からのアシストエアの
交差角は、燃料噴口からの燃料噴流にそれらのアシスト
エアが衝突することによって扁平となる燃料噴流の広が
り角度の最大値が燃料噴口と両吸気ポート側壁の両吸気
弁口近傍位置とを結ぶ角度よりも小さくなる範囲に設定
されるので、上記第１の特徴の効果に加えて、両吸気ポ
ート内面に燃料噴流が衝突することも極力避けられ、機
関運転制御応答性および理論空燃比への収束性をより向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は全
体構成図、第２図は第１図の■部拡大図、第３図は両吸
気弁口および燃料噴射弁の配置を示す横断面図、第４図
は燃料噴流法がり角度に及ぼすアシストエア交差角の影
響を示すグラフ、第５図は吸気開口端内での燃料噴流の
横断面形状を示すための第３図■−Ｖ線断面図、第６図
は応答特性の実験結果を示すグラフ、第７図は空燃比の
実験結果を示すグラフである。 ２・・・シリンダヘッド、２ａ・・・隔壁、５・・・燃
焼室、６８，６２・・・吸気弁口、８・・・吸気開口端
、９□。 ９゜・・・吸気ポート、６５・・・燃料噴射弁、７７・
・・燃料噴口、８６・・・エアアシスト噴口、Ｌ・・・
平面、α・・・燃料噴流の広がり角度、β・・・アシス
トエア交差角

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　燃焼室（５）に臨む一対の吸気弁口（６＿１，
   ６＿２）と、単一の吸気開口端（８）と、相互間に隔壁
   （２ａ）を介在させながら前記吸気開口端（８）および
   前記吸気弁口（６＿１，６＿２）間を結ぶ一対の吸気ポ
   ート（９＿１，９＿２）とがシリンダヘッド（２）に設
   けられ、吸気開口端（８）から両吸気弁口（６＿１，６
   ＿２）に向けて配設される燃料噴射弁（６５）の燃料噴
   口（７７）近傍には、燃料の微粒化を図るべくエアアシ
   スト噴口（８６）が配設される燃料噴射式内燃機関にお
   いて、隔壁（２ａ）の吸気開口端（８）側端縁および燃
   料噴口（７７）をほぼ含む平面（Ｌ）上で該燃料噴口（
   ７７）を両側から挟む位置に、噴射方向を相互に交差さ
   せるようにして一対のエアアシスト噴口（８６，８６）
   が配置されることを特徴とする燃料噴射式内燃機開。
2. （２）　前記両エアアシスト噴口（８６，８６）からの
   アシストエアの交差角（β）は、燃料噴口（７７）から
   の燃料噴流にそれらのアシストエアが衝突することによ
   って扁平となる燃料噴流の広がり角度（α）の最大値が
   燃料噴口（７７）と両吸気ポート（９＿１，９＿２）側
   壁の両吸気弁口（６＿１，６＿２）近傍位置とを結ぶ角
   度よりも小さくなる範囲に設定されることを特徴とする
   請求項第１項記載の燃料噴射式内燃機関。