JPH0722033U - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノッキングが発生したり着火性が悪化する虞
れがなく、燃焼速度が速く、しかも冷却損失の少ない良
好な成層燃焼が得られるようにしたエンジンの吸気装置
を提供する。 【構成】 シリンダ内に吸気のタンブル流を生成するよ
うに下流部が２手に分岐した吸気ポート７であって、点
火プラグが設置された燃焼室中央部付近に連通する中央
通路７ａと、その左右両側に位置してそれぞれ燃焼室の
周辺部付近に連通する側部通路７ｂ，７ｃとに内部が区
画された吸気ポート７と、上記中央通路７ａ内に燃料噴
射するインジェクタ１４とを備え、上記左右の側部通路
７ｂ，７ｃにそれぞれＥＧＲ通路１６の出口を接続した
エンジンの吸気装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、シリンダ内にタンブル流を生成可能なエンジンの吸気装置に関し、 詳しくは、ノッキングの発生の虞れがなく、しかも冷却損失の少ない良好な成層 乱流燃焼が得られるようにしたエンジンの吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

エンジンの燃焼方式として、点火プラグ付近に濃混合気を生成してこれに着火 し、火炎伝播により燃焼を進行させる成層燃焼は、着火性が良好で燃焼が安定化 し、また全体的にみて空燃比の大きい希薄燃焼が可能であり、エンジンの燃費向 上に有効である。また、吸入混合気をシリンダ内で軸方向に沿って旋回させるタ ンブル流の生成は、圧縮行程の後半にタンブル流が崩壊して強い乱流を発生し、 これに着火することで燃焼速度が早く燃焼の安定した乱流燃焼が得られるから、 エンジンの燃焼改善に有効である。

【０００３】 そこで従来、成層燃焼及び乱流燃焼をタンブル流の生成により達成するように した成層燃焼エンジンが提案されている（実開平３−４９３７３号公報参照）。 この成層燃焼エンジンは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、下流部が２手の分 岐通路ａ，ｂに分岐することでシリンダ内に吸気のタンブル流を生成可能とした 吸気ポートｃを備えるもので、燃焼室内の点火プラグは一方の分岐通路ａの開口 部付近に配置されている。また、吸気ポートｃの分岐部より上流側には、燃料噴 射方向が上記両分岐通路ａ，ｂに向けて設定されたインジェクタｄが設置され、 その燃料噴射口の近傍には排気還流ガスノズルｅが設置されている。

【０００４】 このような構造の成層燃焼エンジンでは、排気還流ガスノズルｅからＥＧＲガ スが噴射することでインジェクタｄの燃料噴射方向が図４（ａ）のように一方の 分岐通路ａに偏向し、ＥＧＲガスの噴射を停止することでインジェクタｄの燃料 噴射方向は図４（ｂ）のように両方の分岐通路ａ，ｂに向く。そこで排気還流ガ スノズルｅからＥＧＲガスを噴射すれば、分岐通路ａを介して点火プラグ付近に のみ燃料噴射され、シリンダ内には点火プラグ側の分岐通路ａからの混合気のタ ンブル流と分岐通路ｂからの新気のみのタンブル流とが生成され、こうして乱流 燃焼を伴う成層燃焼が行われる。また、排気還流ガスノズルｅからのＥＧＲガス の噴射を停止すれば、シリンダ内には両分岐通路ａ，ｂからの混合気のタンブル 流が左右２層に生成され、乱流燃焼が行われる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、前記公報に記載の従来技術では、点火プラグが分岐通路ａの開口部 付近に配置されているので、成層燃焼における火炎伝播の際にエンドゾーンでノ ッキングが発生し易いという問題がある。

【０００６】 また、成層燃焼の際には、インジェクタからの噴射燃料にＥＧＲガスが混入し て混合気中の新気の割合が減少するので、着火性が悪くなる虞れがある。

【０００７】 そこで本考案は、ノッキングが発生したり着火性が悪化する虞れがなく、しか も冷却損失の少ない良好な成層燃焼が得られるようにしたエンジンの吸気装置を 提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この目的のため本考案は、シリンダ内に吸気のタンブル流を生成するように下 流部が２手に分岐した吸気ポートであって、点火プラグが設置された燃焼室中央 部付近に連通する中央通路と、その左右両側に位置してそれぞれ燃焼室の周辺部 付近に連通する側部通路とに内部が区画された吸気ポートと、上記中央通路内に 燃料噴射するインジェクタとを備えたエンジンの吸気装置において、上記左右の 側部通路にそれぞれＥＧＲ通路の出口を接続したことを手段としている。

【０００９】

【作用】

このような手段を採用した本考案によるエンジンの吸気装置では、エンジンの 吸入行程中に吸気ポートの中央通路と左右両側の側部通路とを新気が通過するこ とで、シリンダ内にはタンブル流が生成される。ここで中央通路にはインジェク タから燃料が噴射され、また左右の側部通路にはＥＧＲ通路を介して排気ガスの 一部が還流されることで、シリンダ内のタンブル流は、混合気のタンブル流と、 これを両側から挟む排気ガスのタンブル流との３層構造のタンブル流となる。

【００１０】 そしてこのような３層構造のタンブル流により、エンジンの圧縮行程後期には 混合気が点火プラグ付近に集合して濃混合気を形成するのであり、点火プラグに よりこれが直接着火することで、燃焼室中央部からの火炎伝播によりノッキング 発生の虞のない成層燃焼が得られる。

【００１１】 ここで、点火プラグ付近に集合する混合気は新気及び燃料のみの混合気であり 、排気ガスを含まないので、成層燃焼時の着火性はより向上する。また圧縮行程 の後半では混合気のタンブル流が崩壊して乱流化することから、燃焼時の燃焼速 度は速く、安定した乱流燃焼が得られ、この点からも燃焼が改善される。

【００１２】 そして特に、排気ガスのタンブル流がシリンダ壁面を覆っているので、混合気 の燃焼ガスが直接シリンダ壁面に接触することがなく、冷却損失の少ない良好な 成層燃焼が得られる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を添付の図面に基づいて具体的に説明する。 一実施例によるエンジンの吸気装置の全体概略構成を示す図２において、符号 １はシリンダブロック２にシリンダヘッド３が接続されたエンジン本体１を示し 、シリンダブロック２のシリンダ２ａ内にはピストン４が往復摺動自在に嵌挿さ れている。

【００１４】 前記シリンダヘッド３には、左右一対の吸気バルブ５ａ，５ｂを介して燃焼室 ６に連通する吸気ポート７及び左右一対の排気バルブ８ａ，８ｂを介して燃焼室 ６に連通する排気ポート９が形成され、燃焼室６の中央部には点火プラグ１０が 設置されている。そしてこのシリンダヘッド３には、吸気ポート７に連続する吸 気通路１１ａ及びインジェクタ取付部１１ｂを有するインジェクタホルダ１１を 介して吸気マニホールド１２が接続されている。

【００１５】 ここで図１に示すように、前記吸気ポート７はエンジンの吸入行程でシリンダ ２ａ内に吸気のタンブル流を生成できるように下流部が２手に分岐し、左右一対 の吸気バルブ５ａ，５ｂを介して燃焼室６に連通している。また排気ポート９も 上流部が２手に分岐して左右一対の排気バルブ８ａ，８ｂを介して燃焼室６に連 通している。

【００１６】 そして前記吸気ポート７内には、左右一対の隔壁１３ａ，１３ｂによって中央 通路７ａとその左右両側の側部通路７ｂ，７ｃとが区画形成され、この中央通路 ７ａは下流部が２手に分岐して左右一対の吸気バルブ５ａ，５ｂを介し燃焼室６ の中央部付近に連通し、左右の側部通路７ｂ，７ｃはそれぞれ対応する一方の吸 気バルブ５ａ，５ｂを介して燃焼室６の周辺部付近に連通している。

【００１７】 これに対応して前記インジェクタホルダ１１のインジェクタ取付部１１ｂには 、左右の吸気バルブ５ａ，５ｂ側に向けて吸気ポート７の中央通路７ａ内に燃料 噴射するインジェクタ１４が設置されている。

【００１８】 ここで、排気ポート９と吸気ポート７における側部通路７ｂ，７ｃの上流位置 との間が、途中にＥＧＲバルブ１５を有するＥＧＲ通路１６で連通され、これら で燃焼ガス中のＮＯｘの発生を抑制するＥＧＲ装置が構成されている。

【００１９】 次に、このように構成された一実施例によれエンジンの吸気装置につき、その 作用を説明する。 まず、左右の吸気バルブ５ａ，５ｂが開くエンジンの吸入行程において、吸気 マニホールド１２からインジェクタホルダ１１の吸気通路１１ａ内に流入する新 気の吸入空気は、吸気ポート７内の中央通路７ａと左右の側部通路７ｂ，７ｃと に分流してシリンダ２ａ内に吸入され、ピストン４の下降に応じてシリンダ２ａ 内にはタンブル流が生成される。

【００２０】 ここで、ＥＧＲバルブ１５が開いた運転領域では、吸気ポート７内の中央通路 ７ａにインジェクタ１４から燃料が噴射されると共に、左右の側部通路７ｂ，７ ｃには排気ポート９内の排気ガスがＥＧＲ通路１６を介して還流される。このた め、シリンダ２ａ内に生成されるタンブル流は、中央通路７ａを介して吸入され る新気と燃料とが混合した混合気のタンブル流Ａと、左右の側部通路７ｂ，７ｃ を介して吸入される新気と排気ガスとの混合した排気ガスのタンブル流Ｂ，Ｃと の３層構造となり、混合気のタンブル流Ａの両側に排気ガスのタンブル流Ｂ，Ｃ が生成される（図３参照）。

【００２１】 そこで、エンジンの圧縮行程後期には、混合気のタンブル流Ａが点火プラグ１ ０付近に集合して濃混合気を形成するのであり、点火プラグ１０によりこれが直 接着火することで、燃焼室６の中央部からの火炎伝播によりノッキング発生の虞 れのない成層燃焼が行われる。

【００２２】 ここで、点火プラグ１０付近に集合する混合気は新気及び燃料のみの混合気で あり、排気ガスを含まないので、成層燃焼時の着火性は良好である。また圧縮行 程の後半では混合気のタンブル流Ａが崩壊して乱流化することから、燃焼時の燃 焼速度は速くなり、安定した乱流燃焼が得られ、この点からも燃焼が改善される 。

【００２３】 そして特に、排気ガスのタンブル流Ｂ，Ｃが混合気のタンブル流Ａを挟むよう にしてシリンダ２ａの壁面を覆っているので、燃焼ガスが直接シリンダ２ａの壁 面に接触することがなく、冷却損失の少ない良好な成層燃焼が得られる。殊に、 ＮＯｘの排出量が多く、それに応じてＥＧＲ通路１６から側部通路７ｂ，７ｃへ の排気ガスの還流量が増加するエンジンの中高負荷領域では、濃度のより濃い排 気ガスがシリンダ２ａの壁面を覆うようになるので、燃焼ガスの冷却損失は一層 低減するのであり、エンジン中高負荷領域での熱効率が大幅に向上して燃費が大 幅に向上する。

【００２４】 なお、エンジンのアイドリング時には、一般にＥＧＲバルブ１５が閉じられる ことから、吸気ポート７の側部通路７ｂ，７ｃへは排気ガスが還流されない。こ のため、アイドリング時の吸入行程でシリンダ２ａ内に生成されるタンブル流は 、混合気のタンブル流Ａとその両側の新気のみのタンブル流との３層構造となる 。従ってこの場合も、前述のようにノッキング発生の虞れがなく、着火性がよく 、燃焼速度も速い良好な成層燃焼が行われる。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したとおり本考案によれば、エンジンの吸入行程中に吸気ポートの中 央通路と左右両側の側部通路とを新気が通過し、その際、中央通路にはインジェ クタから燃料が噴射され、また左右の側部通路にはＥＧＲ通路を介して排気ガス の一部が還流されることで、シリンダ内には混合気のタンブル流と、これを両側 から挟む排気ガスのタンブル流との３層構造のタンブル流が生成される。そして エンジンの圧縮行程後期にはタンブル流に乗った混合気が点火プラグ付近に集合 して濃混合気を形成するのであり、点火プラグによりこれが直接着火することで 、燃焼室中央部からの火炎伝播によりノッキング発生の虞れのない成層燃焼を得 ることができる。

【００２６】 ここで、点火プラグ付近に集合する混合気は新気及び燃料のみの混合気であり 、排気ガスを含まないので、成層燃焼時の着火性をより向上することができる。 また圧縮行程の後半では混合気のタンブル流が崩壊して乱流化することから、燃 焼時の燃焼速度は速くなり、安定した乱流燃焼が得られ、この点からも燃焼を改 善することができる。

【００２７】 そして特に、排気ガスのタンブル流がシリンダ壁面を覆っているので、混合気 の燃焼ガスは直接シリンダ壁面に接触することがなく、冷却損失の少ない良好な 成層燃焼を得ることができる。

【００２８】 このように本考案によれば、着火性がよく、燃焼速度も速く、冷却損失も少な い極めて良好な成層燃焼が得られるので、大幅な熱効率の向上及び燃費の改善を 図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるエンジンの吸気装置の一実施例の
要部構造を示す横断面図である。

【図２】一実施例の全体概略構成及び作用を説明する縦
断面図である。

【図３】一実施例におけるタンブル流の生成状況を模式
的に示す作用説明斜視図である。

【図４】従来例の作用を模式的に示す断面図であり、
（ａ）は成層燃焼時の作用説明図、（ｂ）は均一燃焼時
の作用説明図である。

【符号の説明】 １ エンジン本体 ２ シリンダブロック ３ シリンダヘッド ４ ピストン ５ａ，５ｂ 吸気バルブ ６ 燃焼室 ７ 吸気ポート ７ａ 中央通路 ７ｂ，７ｃ 側部通路 ８ａ，８ｂ 排気バルブ ９ 排気ポート １０ 点火プラグ １１ インジェクタホルダ １１ａ 吸気通路 １１ｂ インジェクタ取付部 １２ 吸気マニホールド １３ａ，１３ｂ 隔壁 １４ インジェクタ １５ ＥＧＲバルブ １６ ＥＧＲ通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０ Ｂ 69/00 ３６０ Ｂ 69/04 Ｒ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内に吸気のタンブル流を生成す
   るように下流部が２手に分岐した吸気ポートであって、
   点火プラグが設置された燃焼室中央部付近に連通する中
   央通路と、その左右両側に位置してそれぞれ燃焼室の周
   辺部付近に連通する側部通路とに内部が区画された吸気
   ポートと、上記中央通路内に燃料噴射するインジェクタ
   とを備えたエンジンの吸気装置において、 上記左右の側部通路にそれぞれＥＧＲ通路の出口を接続
   したことを特徴とすエンジンの吸気装置。