JPH0633852A

JPH0633852A - エンジンの燃料供給装置

Info

Publication number: JPH0633852A
Application number: JP18404892A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Nooi; 芳尚乃生; Toshihide Yamamoto; 寿英山本; Masanori Misumi; 正法三角; Tetsushi Marutani; 哲史丸谷
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料供給用のポートに設けられるタイミング
に対する動弁手段およびこのポートに具備されるインジ
ェクタをコンパクトに配置することができ、かつ上記タ
イミング弁の作動タイミングを適正に設定することがで
きるようにする。【構成】吸・排気弁１１，１２の動弁手段をダイレク
ト駆動式とし、排気弁用のカムシャフト１４によりロッ
カーアーム２７を介し、燃料供給用のポート９のタイミ
ング弁２１を駆動するようにし、かつ、タイミング弁２
１の弁軸上方で燃料供給用のポート９の延設部分にイン
ジェクタ２０を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気ポートおよび排気
ポートに加えて、燃料供給用のポートを燃焼室に開口さ
せ、このポートにインジェクタおよびタイミング弁を備
えたエンジンの燃料供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、成層燃焼等のため、吸気ポートお
よび排気ポートに加えて燃料供給用のポートを燃焼室に
開口させた燃料供給装置は、種々知られている。例えば
実開昭６２−１８３３５号公報に示される装置では、燃
焼室に空気を供給する第１および第２の吸気ポートに加
え、燃料供給用の第３吸気ポートを燃焼室に開口させ、
このポートに燃料噴射用のインジェクタを設け、かつこ
のポートを加圧エア供給用の過給機を備えた連通路に接
続し、このポートの燃焼室への開口部に一定タイミング
で開閉作動するタイミング弁（第３吸気弁）を設けて、
その開弁時期を第１，第２吸気ポートの吸気弁の開弁時
期よりも遅くするように設定している。この装置による
と、上記第３ポート内で燃料と加圧エアとがミキシング
された上で、その混合気が、上記第１吸気ポート等から
吸入される空気とは別に、吸気行程後半に燃焼室に送り
込まれる。そして、低負荷領域では、点火プラグまわり
に混合気を偏在させる成層化状態とすることができるよ
うになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の燃料供給装置
において、燃料供給用のポートに設けられたタイミング
弁は、通常、吸・排気弁と同様に、ポペット弁タイプと
なっており、カムシャフト等の動弁手段によって開閉作
動される。ところで、吸気弁用の動弁手段および排気弁
用の動弁手段のほかに、さらに上記タイミング弁用の動
弁手段を設けると、部品数が増大するとともに、これら
をコンパクトに配置することが難しく、大型化、重量増
大および複雑化を招く。

【０００４】なお、特開昭５７−１８３５２７号公報に
は、吸気ポートを３つないしそれ以上設けて、そのうち
の１つのポートを燃焼室のシリンダボア中央部分に開口
させ、このポートの吸気弁と他のポートの吸気弁とを共
通のカムシャフトに配置されたカムによって駆動するこ
とにより、動弁手段の構造の簡略化を図った装置が知ら
れている。

【０００５】しかし、前述のように、第３の吸気ポート
に燃料噴射用のインジェクタを設けて、このポートから
燃料ないし混合気を燃焼室に供給する構造とする場合
に、このインジェクタとタイミング弁（吸気弁）に対す
る動弁手段とを、干渉を生じることなくコンパクトに配
置することが難しかった。

【０００６】また、上記混合気供給ポートから燃焼室に
送りこまれる混合気は、できるだけ燃料の微粒化ないし
気化、霧化を促進することが燃焼性向上のために望まれ
る。この点の対策としては、噴射燃料を衝突させる衝突
面を形成することが考えられ、従来においては、図６
（ａ）のように、燃料供給用のポートａに対向するピス
トンｂの頂面に衝突面ｃを形成したもの、あるいは図６
（ｂ）のように、燃料供給用のポートａに対向する衝突
面構成部材ｄを、燃焼室中に位置する状態で、固定的に
設けたもの等がある。

【０００７】しかし、前者の構造によると、燃料供給用
のポートとピストン頂面との距離が一定範囲内になる時
期に燃料を噴射する必要があるので、噴射時間が制限さ
れ、このため、エンジン負荷やエンジン回転数の変化に
対する適応性に乏しい。また、後者の構造によると、衝
突面構成部材ｄが常に燃焼室内に位置するので、燃焼時
に火炎伝播の妨げとなる。また、両者のいずれの場合
も、燃焼室内にある衝突部材にデポジットが堆積しやす
く、これによって性能の悪化を招く可能性がある。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑み、燃料供給用
のポートに設けられるタイミング弁に対する動弁手段お
よびこのポートに具備されるインジェクタをコンパクト
に配置することができ、タイミング弁の作動タイミング
を適正に設定することができるようにすることを第１の
目的とする。また、燃料の微粒化、燃焼性の改善を図る
ことを第２の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、吸気ポー
トおよび排気ポートに加え、インジェクタを具備する燃
料供給用のポートを燃焼室のシリンダボア中央部分に開
口させ、このポートの開口部に、吸気行程から圧縮行程
の間に開弁するポペット弁タイプのタイミング弁を設け
たエンジンの燃料供給装置において、吸気ポートに設け
られた吸気弁および排気ポートに設けられた排気弁のう
ちの少なくとも一方に対する動弁手段をカムシャフトで
直接駆動するダイレクト駆動式とするとともに、この動
弁手段のカムシャフトにより上記タイミング弁をロッカ
ーアームを介して駆動するように構成し、かつ、上記燃
料供給用のポートをタイミング弁の弁軸上方側へ延設
し、このポート延設部分にインジェクタを配置したもの
である。

【００１０】第２の発明は、第１の発明において、燃焼
室に対して吸気ポートおよび排気ポートを２つずつ開口
させて、それぞれに吸気弁および排気弁を設け、その吸
気弁に対する動弁手段と排気弁に対する動弁手段とをい
ずれもカムシャフトで直接駆動するダイレクト駆動式と
するとともに、排気弁に対する動弁手段のカムシャフト
より上記タイミング弁をロッカーアームを介して駆動す
るように構成したものである。

【００１１】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、上記タイミング弁の弁軸に、その軸端側の開口し
て弁傘部付近を底部とする中空部を形成し、この中空部
に対してその開口から底部に向かう方向に燃料を噴射す
るようにインジェクタを配置する一方、上記中空部の底
部に、上記インジェクタからの噴射燃料を衝突させる衝
突面を形成するとともに、この衝突面のまわりに、中空
部と弁軸外部とに通じる噴孔を形成したものである。

【００１２】第４の発明は、吸気ポートおよび排気ポー
トに加え、インジェクタを具備する燃料供給用のポート
を燃焼室のシリンダボア中央部分に開口させ、このポー
トの開口部に、吸気行程から圧縮行程の間に開弁するポ
ペット弁タイプのタイミング弁を設けたエンジンの燃料
供給装置において、上記タイミング弁の弁軸に、その軸
端側に開口して弁傘部付近を底部とする中空部を形成
し、この中空部に対してその開口から底部に向かう方向
に燃料を噴射するようにインジェクタを配置する一方、
上記中空部の底部に、上記インジェクタからの噴射燃料
を衝突させる衝突面を形成するとともに、この衝突面の
まわりに、中空部と弁軸外部とに通じる噴孔を形成した
ものである。

【００１３】

【作用】第１の発明によると、吸・排気弁の一方に対す
る動弁手段のカムシャフトが、上記タイミング弁の駆動
にも利用される。また、タイミング弁の弁軸上方のスペ
ースを利用してインジェクタが配置される。

【００１４】上記第４の発明によると、タイミング弁の
弁軸内部に設けられた衝突面により燃料が微粒化され、
この燃料がタイミング弁開弁期間中に燃焼室に供給さ
れ、燃焼時はタイミング弁が混合気供給ポートに没入す
る。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１ないし図３は本発明の一実施例による燃料供給装置
を備えたエンジンを示している。これらの図において、
エンジンはシリンダブロック１、シリンダヘッド２およ
びヘッドカバー３等で構成され、適宜数のシリンダを有
し、各シリンダ内のピストン（図示せず）の上方には燃
焼室４が形成されている。シリンダヘッド２における燃
焼室４の天井面は概略ペントルーフ形状となっている。
上記燃焼室４には、２つの吸気ポート５，６と、２つの
排気ポート７，８と、混合気供給ポート（燃料供給用の
ポート）９とが開口している。

【００１６】上記両吸気ポート５，６は互いに隣り合っ
てシリンダヘッド２の一側面から燃焼室４まで形成さ
れ、一方、上記両排気ポート７，８は互いに隣り合って
シリンダヘッド２の他側面から燃焼室４まで形成されて
おり、各吸気ポート５，６の下流端は燃焼室４の天井面
の吸気側半部に開口し、各排気ポート７，８の上流端は
燃焼室４の天井面の排気側半部に開口している。そし
て、上記吸気ポート５，６および排気ポート７，８に図
外の吸気マニホールドおよび排気マニホールドが接続さ
れている。

【００１７】上記各吸気ポート５，６の開口部には吸気
弁１１が具備され、上記各排気ポート７，８の開口部に
は排気弁１２が具備されている。上記吸気弁１１および
排気弁１２のうちの少なくとも一方に対する動弁手段は
カムシャフトで直接駆動するダイレクト駆動式とされ、
当実施例では吸気弁１１に対する動弁手段と排気弁１２
に対する動弁手段とがともにダイレクト駆動式とされて
いる。すなわち、シリンダヘッド２上に吸気弁用カムシ
ャフト１３および排気弁用カムシャフト１４が所定間隔
をおいて平行に配置され、上記吸気弁用カムシャフト１
３に配設された吸気弁用カム１５が吸気弁１１の弁軸上
端に設けられたバケット１６に当接するとともに、上記
排気弁用カムシャフト１４に配設された排気弁用カム１
７が排気弁１２の弁軸上端に設けられたバケット１８に
当接している。

【００１８】また、上記混合気供給ポート９は、シリン
ダ軸線方向に沿って形成され、つまり上下方向に延び、
その下端部が燃焼室４のシリンダボア中央部分に開口し
ている。燃焼室４における混合気供給ポート９の開口部
近傍には点火プラグ１９が配置されている。上記混合気
供給ポート９には、燃料噴射用のインジェクタ２０が具
備されるとともに、燃焼室４への開口部にタイミング弁
２１が設けられている。

【００１９】上記タイミング弁２１は、吸・排気弁１
１，１２と同様のポペット弁タイプのものであって、弁
軸２２とその下端に連結された傘部２３とを有し、弁軸
２２がシリンダ軸方向に配置された状態で、傘部２３が
混合気供給ポート９の開口部周辺のバルブシート２４に
当接している。そして、上記混合気供給ポート９はタイ
ミング弁２１の弁軸２２の上方に延設され、この延設部
分にインジェクタ２０が配置されている。このインジェ
クタ２０は吸気弁用の動弁手段と排気弁用の動弁手段と
の間に存在するスペースに配置され、ヘッドカバー３上
に配置された燃料供給管２５に連結されている。

【００２０】上記タイミング弁２１は吸気行程から圧縮
行程の間の所定期間に開弁するように、所定タイミング
で開閉駆動されるが、特に吸気弁用または排気弁用のカ
ムシャフトを利用して駆動され、当実施例では、排気弁
用カムシャフト１４によりロッカーアーム２７を介して
駆動されるようになっている。すなわち、排気弁用カム
シャフト１４に、排気弁用カム１７に加えてタイミング
弁用カム２６が配設されるとともに、このカムシャフト
１４とタイミング弁２１との間に、ロッカーシャフト２
８を中心に揺動可能なロッカーアーム２７が配置され、
このロッカーアーム２７の一端部がタイミング弁用カム
２６に当接する一方、他端部が、タイミング弁２１の弁
軸２２上部に設けられたタペット２９に当接している。

【００２１】また、上記タイミング弁２１の弁軸２２に
は、その軸方向に延びる中空部３１が形成されている。
図４および図５に詳しく示すように、この中空部３１
は、上端が弁軸２２の軸端に開口するとともに、弁傘部
２３付近に底部を有している。これに対して上記インジ
ェクタ２０は、中空部３１の上端開口から底部に向けて
燃料を噴射するように、その噴射口の方向が設定されて
いる。

【００２２】上記中空部３１の底部には、上記噴射燃料
を衝突させる平面上の衝突面３２が形成されている。さ
らにこの底部付近の弁軸２２の周壁には、放射状に複数
の噴孔３３が形成され、この噴孔３３は、上記中空部３
１に通じるとともに、弁軸２２の外周と混合気供給ポー
ト９の壁面との間の環状の空間に開口している。

【００２３】なお、図１に示す例では、上記混合気供給
ポート９に対するエア供給通路３５がシリンダヘッド２
に形成され、このエア供給通路３５の先端が、上記噴孔
３３のまわりの混合気供給ポート９内の空間に開口して
いる。そして、図外の加圧エア供給手段から供給される
空気が上記エア供給通路３５を通って上記空間に送り込
まれるようになっている。

【００２４】当実施例の装置の作用を、次に説明する。

【００２５】燃焼室４に対して吸気ポート５，６からの
空気の供給とは別に、インジェクタ２０からの噴射燃料
とエアとの混合気が、上記混合気供給ポート９から、タ
イミング弁２１が開かれる所定時期に、燃焼室４内のシ
リンダボア中央部分に供給されることにより、成層化に
有利な燃料供給状態となる。

【００２６】このような成層燃焼のために上記混合気供
給ポート９、タイミング弁２１、インジェクタ２０など
が配備されるが、吸・排気弁１１，１２の動弁手段がコ
ンパクトなダイレクト駆動タイプとされつつ、その排気
弁用カムシャフト１４によりロッカーアーム２７を介し
てタイミング弁２１が駆動され、タイミング弁用カムシ
ャフトを必要としなくなる。しかも、上記インジェクタ
２０は上記吸・排気弁１１，１２の動弁手段の間に存在
するスペースを利用して配置されるため、これらがコン
パクトな配置となる。

【００２７】また、吸気弁カムシャフト１３と排気弁用
カムシャフト１４は同期して回転するとともに、その一
方のカムシャフト１４でタイミング弁２１が駆動される
ことにより、タイミング弁２１の開閉タイミングが吸気
弁１１および排気弁１２の開閉タイミングに対して正し
く所定の対応関係に設定され、タイミング弁２１の作動
精度が確保される。

【００２８】特に当実施例のようには排気弁用カムシャ
フト１４で駆動されることは、バランス的にも好まし
い。つまり、一般に吸気弁１１より排気弁１２の方が小
型、軽量であるために、カムシャフト１４へのバルブス
プリングの反力も小さく、またタイミング弁２１はさら
に小型であるので、排気弁用カムシャフト１４にタイミ
ング弁２１からの反力が加重されても、吸気弁用カムシ
ャフト１３と比べて反力が大幅に上回るようなことがな
く、カムシャフトの剛性、軸受部の負担などを吸気弁側
と同程度におさえることができる。

【００２９】また、上記インジェクタ２０からの噴射燃
料は、タイミング弁２１の弁軸２２内部に形成された中
空部３１に送り込まれて、その底部の衝突面３２に衝突
することにより、ここで十分に微粒化された上で、その
噴霧が周囲の噴孔３３から弁軸２２の外方に吹き出す。
そして、タイミング弁２１の開弁期間中には、上記タイ
ミング弁２１が燃焼室４内に突入した状態で、上記噴霧
が燃焼室４に供給され、成層化が達成される。

【００３０】この場合、衝突面３２がピストンに形成さ
れるのではないので、図６（ａ）の従来構造のように噴
射時期に著しい制約を受けることはない。また、内部に
衝突面３２を形成したタイミング弁２１が所定の混合気
供給時期には開弁して燃焼室４内に突入するが、着火燃
焼時は混合気ポート９に没入するので、図６（ｂ）の従
来構造による場合のように火炎伝播の妨げになることは
ない。こうして、燃焼状態が向上される。

【００３１】なお、本発明の装置の具体的構造は上記実
施例に限定されず、種々変更可能である。例えば、タイ
ミング弁２１は吸気弁用カムシャフト１３でロッカーア
ームを介して駆動するようにしてもよい。また、上記実
施例では、混合気供給ポート９にエア供給通路を介して
加圧エアが供給されるようにしているが、単に吸気通路
の空気を導いてもよく、またエア供給通路を省略しても
よい。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、吸・排気弁の少なくとも一方
に対する動弁手段をダイレクト駆動式とするとともに、
そのカムシャフトによりロッカーアームを介し、燃料供
給用のポートのタイミング弁を駆動するようにし、か
つ、タイミング弁の弁軸上方で燃料供給用のポートの延
設部分にインジェクタを配置している。このため、上記
燃料供給用のポート、タイミング弁およびインジェクタ
により成層化を図りつつ、吸・排気弁およびタイミング
弁に対する動弁手段を簡略化するとともに、これと上記
インジェクタとをコンパクトに配置することができ、そ
の上、タイミング弁の開閉タイミングを吸・排気弁に対
応させて正しく設定することができる。

【００３３】この発明において、とくに吸・排気弁の各
動弁手段をいずれもダイレクト駆動式とするとともに、
排気弁に対する動弁手段のカムシャフトより上記タイミ
ング弁をロッカーアームを介して駆動するように構成す
ると、カムシャフトに作用する反力や軸受荷重が過大に
なることを防止することができる。

【００３４】また、上記タイミング弁の弁軸に中空部を
形成し、その底部に、上記インジェクタからの噴射燃料
を衝突させる衝突面を形成するとともに、この衝突面の
まわりに、中空部と弁軸外部とに通じる噴孔を形成して
おくと、燃料の微粒化を促進し、かつ、衝突面を構成す
る部材が火炎伝播の妨げとなる等の不都合を招くことが
なく、燃焼状態を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料供給装置を備えた
エンジンの、図３のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。

【図２】同エンジンの、図３のＩＩ−ＩＩ線に沿った断
面図である。

【図３】同エンジンの要部の平面図である。

【図４】タイミング弁の拡大縦断面図である。

【図５】タイミング弁の弁軸の横断面図である。

【図６】（ａ）は従来の構造の一例を示す説明図であ
り、（ｂ）は従来の構造の別の例を示す説明図である。

【符号の説明】

４燃焼室５，６吸気ポート７，８排気ポート９混合気供給ポート１１吸気弁１２排気弁１３，１４カムシャフト２０インジェクタ２１タイミング弁２７ロッカーアーム３１中空部３２衝突面３３噴孔

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 69/00 ３１０Ｐ 7825−3Ｇ (72)発明者丸谷哲史広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気ポートおよび排気ポートに加え、イ
ンジェクタを具備する燃料供給用のポートを燃焼室のシ
リンダボア中央部分に開口させ、このポートの開口部
に、吸気行程から圧縮行程の間に開弁するポペット弁タ
イプのタイミング弁を設けたエンジンの燃料供給装置に
おいて、吸気ポートに設けられた吸気弁および排気ポー
トに設けられた排気弁のうちの少なくとも一方に対する
動弁手段をカムシャフトで直接駆動するダイレクト駆動
式とするとともに、この動弁手段のカムシャフトにより
上記タイミング弁をロッカーアームを介して駆動するよ
うに構成し、かつ、上記燃料供給用のポートをタイミン
グ弁の弁軸上方側へ延設し、このポート延設部分にイン
ジェクタを配置したことを特徴とするエンジンの燃料供
給装置。
【請求項２】燃焼室に対して吸気ポートおよび排気ポ
ートを２つずつ開口させて、それぞれに吸気弁および排
気弁を設け、その吸気弁に対する動弁手段と排気弁に対
する動弁手段とをいずれもカムシャフトで直接駆動する
ダイレクト駆動式とするとともに、排気弁に対する動弁
手段のカムシャフトより上記タイミング弁をロッカーア
ームを介して駆動するように構成した請求項１記載のエ
ンジンの燃料供給装置。
【請求項３】上記タイミング弁の弁軸に、その軸端側
に開口して弁傘部付近を底部とする中空部を形成し、こ
の中空部に対してその開口から底部に向かう方向に燃料
を噴射するようにインジェクタを配置する一方、上記中
空部の底部に、上記インジェクタからの噴射燃料を衝突
させる衝突面を形成するとともに、この衝突面のまわり
に、中空部と弁軸外部とに通じる噴孔を形成した請求項
１または２記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項４】吸気ポートおよび排気ポートに加え、イ
ンジェクタを具備する燃料供給用のポートを燃焼室のシ
リンダボア中央部分に開口させ、このポートの開口部
に、吸気行程から圧縮行程の間に開弁するポペット弁タ
イプのタイミング弁を設けたエンジンの燃料供給装置に
おいて、上記タイミング弁の弁軸に、その軸端側の開口
して弁傘部付近を底部とする中空部を形成し、この中空
部に対してその開口から底部に向かう方向に燃料を噴射
するようにインジェクタを配置する一方、上記中空部の
底部に、上記インジェクタからの噴射燃料を衝突させる
衝突面を形成するとともに、この衝突面のまわりに、中
空部と弁軸外部とに通じる噴孔を形成したことを特徴と
するエンジンの燃料供給装置。