JPH0647955B2 - 複吸気弁エンジン - Google Patents

複吸気弁エンジン

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JPH0647955B2
JPH0647955B2 JP58228329A JP22832983A JPH0647955B2 JP H0647955 B2 JPH0647955 B2 JP H0647955B2 JP 58228329 A JP58228329 A JP 58228329A JP 22832983 A JP22832983 A JP 22832983A JP H0647955 B2 JPH0647955 B2 JP H0647955B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、複吸気弁エンジンにおける吸気および燃料噴
射の改良に関するものである。
従来技術 従来、第1吸気ポートをヘリカル状、第2吸気ポートを
ストレート状とし、第2吸気ポート側に燃料噴射を行な
うよう構成された複吸気弁エンジンが提案されている。
これは、混合気の成層化により、小さい空燃比で燃焼を
行なうとともに大量の排気還流(EGR)を行なって混
合気を燃焼させることを可能にし、燃費の向上および排
気ガスエミッションの低減を図ろうとするものである。
ところが実際には、上記構成のエンジンは、例えば4バ
ルブエンジンの場合、可燃空燃比の最大値(リーンリミ
ット)がむしろ低下し、異常燃焼をおこすおそれがあ
り、常に良好な結果が得られるとは限らない。これは、
本発明者らの考察によると、第2吸気ポートからも混合
気が勢い良く燃焼室内に吸入されるため、燃焼室内にお
ける混合気の良好な成層化が達成されないからである。
発明の目的 本発明は、燃焼室内において、点火プラグの存在するヘ
ッド側は混合気を濃く、ピストン側は混合気を薄くして
良好な成層化を達成し、これによりリーンリミットを向
上させるとともに、EGR量の増加を可能にし、燃費向
上および排気ガスエミッションの改善を図ることを目的
とする。
発明の構成 本発明に係る複吸気弁エンジンは、燃焼室内にスワール
を発生させる第1吸気ポートと、点火プラグ付近に開口
するストレート状の第2吸気ポートとが形成され、これ
らの第1吸気ポート及び第2吸気ポートの上記燃焼室側
には、運転中は常時開閉作動する第1吸気弁及び第2吸
気弁が設けられていると共に、上記第2吸気ポートに
は、エンジンの低回転、低負荷域で閉塞する吸気制御弁
が設けられており、かつ、上記第2吸気ポートの吸気制
御弁よりも下流側には燃料噴射弁が配設され、この燃料
噴射弁は、上記吸気制御弁が閉塞している時には吸気上
死点近傍で燃料噴射を行い、上記吸気制御弁が開放して
いる時には吸気行程近傍を避けた時期に燃料噴射を行う
ように構成されていることを特徴とする。
作用 エンジンの低回転、低負荷域で吸気制御弁が閉塞されて
いる時は、燃料噴射弁は吸気上死点近傍で燃料噴射を行
うので、噴射された燃料噴霧は燃焼室と第2吸気ポート
との間のわずかな差圧によって緩やかに燃焼室へ吸入さ
れる。従って燃料噴霧の大部分は、この差圧が最も大き
くなる時点、即ちピストンが下死点に近づいた時点で燃
焼室内へ吸入されるが、それまでは第2吸気ポート内に
滞留することになる。この間に、燃料噴霧は第2吸気ポ
ートの壁面や吸気弁から熱を吸収して気化し、反対に第
2吸気ポートの壁面や吸気弁は燃料噴霧によって冷却さ
れる。気化した燃料は第2吸気ポート内の空気と混合し
て比較的濃い混合気となる。
このようにして燃焼室内へ低速で吸入される比較的濃い
混合気は、第1吸気ポートから燃焼室に入る吸気流によ
って生起されるスワールの作用も加わって、燃焼室の上
部の点火プラグ付近に滞留し、燃焼室内の他の部分へ拡
散した燃料と、第1吸入ポートから流入した吸気からな
る薄い混合気に対して成層化される。従って本発明のエ
ンジンにおいては、燃焼室に吸入される総吸入空気量に
対して非常に少ない燃料量でも安定した着火が可能にな
る。
次に、高回転、高負荷域で吸気制御弁が開放された時
は、第2吸気ポートからも空気が吸入されるが、本発明
のエンジンにおいては、このとき同時に吸気制御弁と連
動して燃料噴射時期が変更され、吸気行程近傍を避けた
時期に燃料噴射が行われるようになる。従って、第2吸
気ポートの吸気弁が閉弁している間に燃料が第2吸気ポ
ート内に噴射されるので、燃料噴霧が直ちに燃焼室へ流
入することはなく、燃料噴霧が第2吸気ポート内に短時
間滞留する間に、第2吸気ポートの壁面や吸気弁から熱
を吸収して気化し、第2吸気ポート内の空気と良く混合
して均質な濃い混合気となる。それによって第2吸気ポ
ートの壁面や吸気弁が冷却されることは言うまでもな
い。
一般に燃料噴射弁から噴射された時の燃料噴霧には大き
な燃料粒が含まれており、それが直ちに燃焼室に入って
燃焼すると未燃焼成分が多くなるし、吸気制御弁が開放
されている時は燃焼室内にスワールが生じていないこと
もあって、燃焼室内の燃料と空気の混合が悪くなりやす
いが、本発明のエンジンでは、吸気制御弁の開閉に連動
して燃料噴射時期を変更することによって、いずれの運
転状態においても第2吸気ポート内で燃料噴霧の気化を
促進するので、常に良好な燃焼状態が得られる。
実施例 以下図示実施例により本発明を説明する。
第1図は本発明の第1実施例を示す。図において、吸気
通路1は途中で第1吸気ポート2と第2吸気ポート3と
に分岐して燃焼室に連通し、第1吸気ポート2の燃焼室
側には第1吸気弁4、第2吸気ポート3の燃焼室側には
第2吸気弁5がそれぞれ運転中は常時開閉作動を行うよ
うに設けられる。第1ポート2はヘリカル状をなし、燃
焼室内にスワールを生成させるようになっている。一方
第2吸気ポート3は、燃焼室の上部中央に設けられた点
火プラグ6の近傍に開口し、ストレート状を呈する。
第1および第2吸気ポート2,3の分岐部分には、第2
吸気ポート3を開閉可能な吸気制御弁7が設けられる。
吸気制御弁7は後述するアクチュエータ10により開閉
駆動され、エンジンを低回転,低負荷で運転する時、第
2吸気ポート3を閉塞し、エンジンを高回転,高負荷で
運転する時、第2吸気ポート3を開放する。
アクチュエータ10は、シェル11内をダイヤフラム1
2により大気室13と変圧室14に区画され、変圧室1
4内に大気圧もしくは負圧を選択的に導入可能にして構
成される。ダイヤフラム12にはロッド15が固定さ
れ、このロッド15は、その先端に形成された長穴16
を吸気制御弁7に設けられたピン17に係合させること
により、吸気制御弁7に連結される。変圧室14内には
ダイヤフラム12を付勢可能なばね18が設けられる。
しかして変圧室14内に負圧が導かれると、ダイヤフラ
ム12はばね18を圧縮させて変位し、これによりロッ
ド15が右行して吸気制御弁7は第2吸気ポート3を閉
塞する(図中、破線で示す位置)。逆に変圧室14内が
大気圧となった場合、ダイヤフラム12はばね18に押
圧されて図示位置にあり、吸気制御弁7はロッド15を
介して第2吸気ポート3を開放する。
負圧切換弁20はアクチュエータ10の変圧室14に負
圧もしくは大気圧を導くものである。すなわち、負圧切
換弁20は第1導管21を介して変圧室14に常時連通
しており、この第1導管21を、大気に開放された第2
導管22、またはバキュームタンク23に連通する第3
導管24に連通させるようになっている。負圧切換弁2
0の弁体の切換は、マイクロコンピュータを具備するエ
ンジンコントロールユニット(ECU)25が、ソレノ
イド26を励磁あるいは消磁することにより行なう。一
方、バキュームタンク23は、吸気通路1のスロットル
弁27よりも下流側に、逆止弁28を介して接続され、
エンジンの運転中は常時負圧が保持されるようになって
いる。
燃料噴射弁30は、第2吸気ポート3内であって吸気制
御弁7よりも下流側に、燃料を噴射するように設けられ
る。この燃料噴射弁30は、ECU25に制御されて燃料
噴射を行ない、その噴射時期は後述するように、吸気制
御弁7の開閉状態によって変わる。
本実施例装置の作動を第2図および第3図により説明す
る。
例えば、低中回転,低中負荷域のようにエンジンの吸入
空気量が比較的少ない場合、吸気制御弁7はECU 25を介
して負圧切換弁20が変圧室14に負圧を導き、ロッド
15が図の右位置に変位することにより、第2吸気ポー
ト3を閉じる。燃料噴射弁30は、エンジンの吸気上死
点近傍で燃料噴射を行ない、この結果燃料噴霧31は燃
焼室32と第2吸気ポート3との間のわずかな差圧によ
り、燃焼室32内にゆるやかに吸入される。一方、第1
吸気ポート2からは空気が流入して燃焼室32内には矢
印Aで示すような良好なスワールが形成されている。第
2吸気ポート3から新気が吸入されないので燃料噴霧3
1は燃焼室32の上部に滞留し、また第1吸気ポート2
からの空気により形成されたスワールが混合気のシリン
ダ軸上下方向の拡散を抑制する。
したがって、圧縮行程の上死点付近において、混合気は
点火プラグ6の近傍で濃く、ピストン33の上面近傍で
薄くなっており、混合気の良好な成層化が達成できる。
この結果、リーンリミットの向上およびEGR量の増加
が可能となる。
上記とは逆に、エンジンが高回転,高負荷域で運転され
る場合、吸気制御弁7を開放して大量の新気を燃焼室3
2内に供給する。この場合、混合気の燃焼および排気ガ
スエミッションの悪化を防止するため、燃料噴射は吸気
行程近傍を避けた時期に行なう。この噴射時期の制御
は、ECU 25から出力される制御弁7の作動信号に基づい
て行なわれる。
第4図は本発明を3バルブエンジンに適用した例を示
す。この例においては、第2吸気ポート3から燃焼室内
に吸入される燃料噴霧31は、上記4バルブエンジンの
場合よりもさらに燃焼室の中心付近に滞留するので、点
火プラグ6の付近に、より良好な濃い混合気を形成させ
ることができる。
なお上記いずれの実施例においても、エンジンの低回
転,低負荷域において、吸気制御弁7は第2吸気ポート
3を閉塞していることが必須であり、吸気制御弁7が開
放していると燃焼室内における混合気の成層化は不可能
である。
発明の効果 以上のように本発明によれば、リーンリミットを向上さ
せるとともにEGR量を増加させることが可能になり、
従って燃費を向上させるとともに排気ガスエミッション
を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1実施例を示し、要部を断面とした系統図、
第2図は第1実施例の作用を示す平面図、第3図は第2
図と同様な状態を示す断面図、第4図は第2実施例の作
用を示す平面図である。 2……第1吸気ポート、3……第2吸気ポート、 6……点火プラグ、7……吸気制御弁、 30……燃料噴射弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼室内にスワールを発生させる第1吸気
    ポートと、点火プラグ付近に開口するストレート状の第
    2吸気ポートとが形成され、これらの第1吸気ポート及
    び第2吸気ポートの上記燃焼室側には、運転中は常時開
    閉作動する第1吸気弁及び第2吸気弁が設けられている
    と共に、上記第2吸気ポートには、エンジンの低回転、
    低負荷域で閉塞する吸気制御弁が設けられており、か
    つ、上記第2吸気ポートの吸気制御弁よりも下流側には
    燃料噴射弁が配設され、この燃料噴射弁は、上記吸気制
    御弁が閉塞している時には吸気上死点近傍で燃料噴射を
    行い、上記吸気制御弁が開放している時には吸気行程近
    傍を避けた時期に燃料噴射を行うように構成されている
    ことを特徴とする複吸気弁エンジン。
JP58228329A 1983-12-05 1983-12-05 複吸気弁エンジン Expired - Lifetime JPH0647955B2 (ja)

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JP58228329A JPH0647955B2 (ja) 1983-12-05 1983-12-05 複吸気弁エンジン
US06/677,746 US4548175A (en) 1983-12-05 1984-12-03 Internal combustion engine with two intake valves
DE19843444356 DE3444356A1 (de) 1983-12-05 1984-12-05 Brennkraftmaschine mit zwei einlassventilen

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JP58228329A JPH0647955B2 (ja) 1983-12-05 1983-12-05 複吸気弁エンジン

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6119632U (ja) * 1984-07-10 1986-02-04 トヨタ自動車株式会社 複吸気弁エンジン
JPH02141641U (ja) * 1989-05-01 1990-11-29

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5990719A (ja) * 1982-11-16 1984-05-25 Mazda Motor Corp エンジンの吸気装置

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