JPH0861190A - 燃料噴射式エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空燃比のリーン化を図ったとしてもエンジン
運転域の全域にわたって燃焼を安定させることができる
ようにする。 【構成】 シリンダヘッド３に吸気通路Ｂの底壁を天壁
側へ移動させる吸気制御弁２２を設ける。天壁内にバイ
パス通路２４，２９と、これを横切って燃料が噴射され
る燃料噴射孔３を形成した。低負荷運転時には吸気制御
弁２２によってタンブルが発生すると共に、点火プラグ
６の周囲に層状に濃い目の混合気が流される。このた
め、低負荷運転時の着火が安定しエンジン運転域の全域
にわたって燃焼を安定させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気通路内に通路断面
積を変える吸気制御弁を備えた燃料噴射式エンジンに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンの燃費向上を図るために
空燃比を理論空燃比に対してリーン側へ移行させること
が行われるようになってきた。このように燃料が少ない
条件で燃焼を安定させるに当たっては、気筒内での空気
と燃料の混合状態が最適となるように、吸気制御装置に
よって気筒内に吸気の旋回流を発生させる手法を採って
いた。

【０００３】前記旋回流を発生させる吸気制御装置とし
ては、例えば実開平４−１４７３６号公報に開示された
ものがある。この公報に開示された吸気制御装置は、吸
気マニホールドの下流側端部となる吸気通路内にバタフ
ライ型の吸気制御弁を配設し、この吸気制御弁に全閉時
に吸気流を偏らせるための切欠きを形成して構成されて
いた。すなわち、この吸気制御装置によれば、切欠きを
吸気制御弁における吸気通路の天壁側に形成しておくこ
とによって、全閉時に吸気流を吸気通路の天壁側へ偏ら
せることができるので、燃焼室内にシリンダ軸方向への
方向性をもった縦渦、いわゆるタンブルが発生するよう
になる。なお、燃料は燃料噴射装置によって吸気制御弁
下流側の吸気通路中に噴射されるように構成されてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述した吸
気制御装置によって気筒内にタンブルを発生させたとし
ても、燃料供給量を減少させて空燃比を理論空燃比より
リーンとすると、エンジン運転域が低負荷域にあるとき
には燃焼が不安定になることがあった。これは、エンジ
ン運転域が低負荷域にあるときには吸気の充填効率が低
くなるということと、均一な空燃比の混合気が燃焼室に
供給されることとによって、点火プラグによる着火が確
実でなくなるからと推量される。

【０００５】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、空燃比のリーン化を図ったとしても
エンジン運転域の全域にわたって燃焼を安定させること
ができるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る燃料噴
射式エンジンは、吸気通路の底壁を天壁側へ移動させる
吸気制御弁を吸気通路に設け、前記天壁内に、吸気通路
における吸気制御弁の上流側と吸気弁近傍であって点火
プラグ寄りとなる部位とを連通するバイパス通路を形成
すると共に、一端が燃料噴射装置側に開口しかつ他端が
前記バイパス通路を横切って吸気通路の吸気制御弁近傍
に開口する燃料噴射孔を形成したものである。

【０００７】第２の発明に係る燃料噴射式エンジンは、
第１の発明に係る燃料噴射式エンジンにおいて、吸気制
御弁および燃料噴射装置を、エンジン運転域が低負荷域
にあるときには吸気通路の底壁を天壁側へ移動させると
共に少なくとも吸気弁が開いているときに燃料を噴射す
る構成としたものである。

【０００８】第３の発明に係る燃料噴射式エンジンは、
第２の発明に係る燃料噴射式エンジンにおいて、吸気制
御弁および燃料噴射装置を、エンジン運転域が高負荷域
にあるときに吸気通路の通路断面積を最大とすると共に
低負荷域にあるときより燃料噴射時期を早める構成とし
たものである。

【０００９】第４の発明に係る燃料噴射式エンジンは、
吸気通路に、吸気通路天壁側となる部分に切欠きが形成
された開閉弁からなる吸気制御弁を設け、前記天壁内
に、吸気通路における前記吸気制御弁の上流側と吸気弁
近傍であって点火プラグ寄りとなる部位とを連通するバ
イパス通路を形成し、このバイパス通路の上流側端部に
燃料噴射孔を開口させたものである。

【００１０】第５の発明に係る燃料噴射式エンジンは、
第１の発明または第４の発明に係る燃料噴射式エンジン
において、バイパス通路における燃料噴射孔が開口する
部位より上流側に、他の気筒の吸気通路に連通された連
通路を開口させたものである。

【００１１】

【作用】第１の発明によれば、吸気制御弁によって吸気
通路底壁を天壁側へ移動させた状態では、吸気通路中で
吸気制御弁を介して流れる吸気はその天壁側へ偏るよう
になるので、吸気弁が開くことによって形成された吸気
弁とバルブシートとの間の隙間に流れ、ここから燃焼室
内に斜めに流入する。すなわち、気筒内を縦方向に旋回
する吸気流からなるタンブルが発生することになる。

【００１２】また、このときには吸気通路は吸気制御弁
によって絞られて吸気抵抗が大きくなる関係から、前記
吸気制御弁を通って流れる吸気に加えてバイパス通路を
通った吸気も燃焼室内に流入する。このため、このバイ
パス通路と交差する燃料噴射孔に噴射された燃料は、バ
イパス通路を流れる吸気によって流れ方向が変更されて
バイパス通路へ流入する。これにより、燃料がバイパス
通路に多く流れ、このバイパス通路から比較的濃い混合
気が、吸気通路からは比較的薄い混合気が燃焼室に供給
される。また、バイパス通路を通った混合気は吸気通路
における吸気弁近傍の天壁側に供給されるため、吸気制
御弁を通過して吸気通路の天壁側へ流れる吸気流と共に
気筒内にタンブルが発生するように流入する。

【００１３】したがって、点火プラグの周囲に比較的濃
い目の混合気の層が形成されることになるので、全体と
して空燃比のリーン化を図ったとしても安定して着火す
るようになる。

【００１４】第２の発明によれば、エンジン運転域が低
負荷域にあるときには、燃料はバイパス通路に吸気流が
生じている状態で噴射されるので、吸気流量が少なくて
も確実かつ円滑にバイパス通路に流入する。その上、燃
料噴射装置から噴射された燃料が吸気流によって流され
るので通路壁面に付着し難く、略直接的に燃焼室へ流入
する。

【００１５】第３の発明によれば、エンジン運転域が高
負荷域にあるときには、吸気制御弁が吸気抵抗になるこ
とがなくなって必要な吸気流量が確保されると共に、バ
イパス通路を流れる吸気が減少することにより燃料の大
部分が吸気通路に流入するようになる。そして、このと
きには燃料が低負荷運転時より早い時期に供給されるか
ら、吸気通路での吸気流量が多くなっていることと相俟
って燃料の分散が促進される。そして、吸気通路からは
均一混合気となって燃焼室に流入するため空気利用率が
向上して高い出力が得られる。

【００１６】第４の発明によれば、吸気制御弁を閉状態
にすることにより吸気は吸気制御弁の切欠きを通って吸
気通路の天壁側へ偏るので、吸気弁が開くことによって
形成された吸気弁とバルブシートとの間の隙間に流れ、
ここから燃焼室内に斜めに流入する。すなわち、気筒内
を縦方向に旋回する吸気流からなるタンブルが発生する
ことになる。

【００１７】また、このときには吸気通路は吸気制御弁
によって絞られて吸気抵抗が大きくなる関係から、前記
吸気制御弁を通って流れる吸気に加えてバイパス通路を
通った吸気も燃焼室内に流入する。このため、このバイ
パス通路の上流側端部に燃料噴射孔から噴射された燃料
は、大部分がバイパス通路を流れる吸気によって流れ方
向が変更されてバイパス通路下流側へ流れ、一部はバイ
パス通路の上流側端部から吸気制御弁が存在する吸気通
路へ流れる。これにより、燃料がバイパス通路に多く流
れ、このバイパス通路から比較的濃い混合気が、吸気通
路からは比較的薄い混合気が燃焼室に供給される。ま
た、バイパス通路を通った混合気は吸気通路における吸
気弁近傍の天壁側に供給されるため、吸気制御弁を通過
して吸気通路の天壁側へ流れる吸気流と共に気筒内にタ
ンブルが発生するように流入する。

【００１８】したがって、点火プラグの周囲に比較的濃
い目の混合気の層が形成されることになるので、全体と
して空燃比のリーン化を図ったとしても安定して着火す
るようになる。

【００１９】第５の発明によれば、バイパス通路に吸気
負圧が作用することによって、連通路を介して他の気筒
の吸気通路から吸気が流入する。このときには、燃料噴
射孔に噴射された燃料は、他の気筒からの吸気とバイパ
ス通路入口から流入した吸気とによって流れ方向が変更
されてバイパス通路下流側へ流される。このため、燃料
が点火プラグ近傍へ流れ易くなる。

【００２０】

【実施例】

実施例１．以下、第１ないし第３の発明の一実施例を図
１ないし図５によって詳細に説明する。図１は第１〜第
３の発明に係る燃料噴射式エンジンのシリンダヘッド部
を示す断面図、図２は同じく要部を拡大して示す断面
図、図３は図１におけるIII−III線断面図、図４は図１
におけるIV−IV線断面図、図５は図２におけるV−V線断
面図である。なお、図３中には図２の断面位置をII−II
線によって示してある。また、図３に示すスロットル弁
は図１に示した開度で描いてある。

【００２１】これらの図において、符号１は水冷４サイ
クル４気筒エンジン、２はこのエンジン１のシリンダボ
ディ、３はシリンダヘッドである。４は前記シリンダボ
ディ２のシリンダボア２ａ内に嵌挿されたピストン、５
は前記シリンダヘッド３の下面を凹ませて形成された燃
焼室で、この燃焼室５の略中央には点火プラグ６が臨ん
でいる。

【００２２】７は前記シリンダヘッド３に形成された吸
気ポート、８は同じく排気ポートである。これらの吸気
ポート７および排気ポート８はそれぞれシリンダヘッド
３の側面に開口してこの開口部から燃焼室５へ向かって
延ばされている。前記吸気ポート７は図３に示すよう
に、シリンダヘッド３の側面に開口する部分から燃焼室
５に開口する部分の途中で隔壁９によって２つの分岐通
路（左分岐通路７ａおよび右分岐通路７ｂ）に分岐され
ている。排気ポート８も２つの分岐通路８ａ，８ｂに分
岐されている。

【００２３】そして、これらの分岐通路の燃焼室側の開
口はそれぞれ吸気弁１０，１１、排気弁１２，１３によ
って開閉される構造になっている。吸気弁１０，１１お
よび排気弁１２，１３は、吸気カム軸１４、排気カム軸
１５を有する従来周知の動弁装置１６によって開閉され
るように構成されている。なお、吸気ポート７のシリン
ダヘッド側面開口は、シリンダヘッド３に取付けられた
吸気マニホールド１７およびエアクリーナ１８等の吸気
装置を介して大気に連通されている。排気ポート８のシ
リンダヘッド側面開口は、不図示の排気管を介して大気
に連通されている。また、前記吸気マニホールド１７に
は、手動により開閉されるスロットル弁１９と後述する
燃料噴射装置２０とが取付けられている。なお、本発明
に係る吸気通路は、この吸気マニホールド１７内の吸気
通路Ａと、前記吸気ポート７内の吸気通路Ｂとによって
構成されている。前記スロットル弁１９は、吸気マニホ
ールド内吸気通路Ａを通って燃焼室５へ供給される吸気
の総流量を計量するものである。

【００２４】前記吸気ポート７における各分岐通路に分
岐される部分より上流側は、通路断面が横長の長円状と
なるように形成されている。この長円状断面となる部位
を以下において吸気ポート７の連通部２１という。そし
て、この連通部２１の底壁２１ａと天壁２１ｂは、上流
側から見てそれぞれ扁平に形成されている。

【００２５】前記連通部２１に位置する符号２２で示す
ものは、この連通部２１の底壁側部分を閉塞して吸気通
路断面積を減少させるための吸気制御弁である。この吸
気制御弁２２は全体が略円柱状に形成され、前記連通部
２１の底壁２１ａにその一部を没入させた状態で連通部
２１を横切っており、シリンダヘッド３に吸気カム軸１
４と平行な軸線回りに回動自在に取付けられている。こ
の吸気制御弁２２は、シリンダヘッド３に気筒毎に４つ
形成された吸気ポート７の全ての連通部２１を横切るよ
うに、気筒並設方向の一側から他側へ向けて延びる１本
の棒体によって形成されている。なお、この吸気制御弁
２２は、シリンダヘッド３に吸気カム軸１４の軸線方向
と平行に丸穴３ａを穿設し、この丸穴３ａに嵌合させる
ことによってシリンダヘッド３に組み付けられている。

【００２６】そして、この吸気制御弁２２における連通
部２１を横切る部分には、図４に示すように、連通部２
１の横断面形状に対応した形状の切欠面２３が形成され
ている。すなわち、吸気制御弁２２は図１に示す位置に
回動されることにより全開状態となり、この全開状態で
底壁２１ａ内に没入していた部分が連通部２１内に臨む
ように図１において右回りに回されることにより、連通
部２１の実質的な底壁が天壁２１ｂ側へ移動して図２に
示すように全閉状態となる。この全閉状態では、連通部
２１の底壁側部分が吸気制御弁２２によって閉塞される
ことになり、吸気通路断面積が図４に示す全開状態に較
べて減少されることになる。吸気制御弁２２が全閉状態
にあるときに吸気制御弁２２と天壁２１ｂとの間に形成
される通気空間を図２および図４中に符号ｇで示す。

【００２７】上述したように吸気制御弁２２が全閉状態
になると、吸気は前記通気空間ｇを通ることによって連
通部２１の天壁２１ｂ側に偏って流れるようになる。な
お、この通気空間ｇの上壁と下壁は、連通部２１の天壁
２１ｂと吸気制御弁２２の上縁とによって形成されてい
るので、吸気流の上流側から見ると扁平になる。

【００２８】吸気制御弁２２を全開位置と全閉位置との
間で回動させるには、吸気制御弁２２の一方の軸端部に
取付けられたプーリ２２ａを不図示の駆動装置により駆
動することによって行われる。なお、この吸気制御弁２
２はエンジン運転域が低負荷域にあるときに全閉状態と
され、エンジン運転域が高負荷域にあるときには全開状
態とされる。また、吸気制御弁２２を全開状態から全閉
状態にするには、図１において右回りに回して行い、全
閉状態から全開状態にするには図２において左回りに回
して行う。

【００２９】なお、吸気制御弁２２の構成としては１本
の棒体から形成する以外に、軸方向に分割して各分割部
分を係脱自在に連結させる構成を採ってもよい。

【００３０】前記連通部２１の天壁２１ｂ内には、後述
する吸気マニホールド内バイパス通路と協働して吸気制
御弁２２を迂回するように吸気を流すためのシリンダヘ
ッド側バイパス通路２４が形成されている。このシリン
ダヘッド側バイパス通路２４は、シリンダヘッド３の側
面に吸気ポート７と一連になるように開口する凹陥部２
５と、この凹陥部２５の底から隔壁９へ向けて延びるバ
イパス管２６とによって形成されている。このバイパス
管２６は、凹陥部２５から隔壁９へ向けてドリルによっ
て穿設された圧入孔２７に凹陥部２５側から圧入されて
いる。

【００３１】また、この圧入孔２７の深さ寸法はバイパ
ス管２６の全長より長くなるように設定され、圧入孔２
７にバイパス管２６を圧入固着させた状態ではバイパス
管２６の先端側に両分岐通路７ａ，７ｂどうしを連通す
る開口２８が形成されるようになっている。なお、前記
開口２８は、両分岐通路７ａ，７ｂにおける吸気弁１
０，１１の近傍であって、両分岐通路の天壁側となる部
位に位置づけられている。言い換えれば、吸気ポート７
における吸気弁１０，１１の近傍であって両分岐通路７
ａ，７ｂの並設方向中央、すなわち点火プラグ６寄りと
なる部位に、シリンダヘッド側バイパス通路２４の下流
端が開口することになる。

【００３２】一方、吸気マニホールド１７における前記
凹陥部２５と対向する部位には、吸気マニホールド側バ
イパス通路２９と燃料噴射孔３０とが形成されている。
これらの吸気マニホールド側バイパス通路２９、燃料噴
射孔３０は、吸気マニホールド内吸気通路Ａの天壁１７
ａ内にそれぞれ形成されている。吸気マニホールド側バ
イパス通路２９は、その上流端が吸気マニホールド内吸
気通路Ａの幅方向（図１、図２において紙面と直交する
方向）中央部に開口し、天壁１７ａ内を下流側に向かう
にしたがって次第に吸気マニホールド内吸気通路Ａから
離間するよう傾斜して延設され、下流端が吸気マニホー
ルド１７のシリンダヘッド側取付面における前記バイパ
ス管２６と対向する位置に開口している。

【００３３】なお、吸気マニホールド内吸気通路Ａの天
壁１７ａは、図２および図５に示すようにスロットル弁
１９の下流側近傍から下流側へ向かうにしたがって次第
に底壁１７ｂとの距離が短くなるように傾斜しており、
この傾斜面に前記吸気マニホールド側バイパス通路２９
が開口されている。

【００３４】すなわち、吸気マニホールド１７をシリン
ダヘッド３に取付けることによって、吸気マニホールド
側バイパス通路２９とシリンダヘッド側バイパス通路２
４とが連通され、スロットル弁１９の下流側から吸気制
御弁２２を迂回するバイパス通路が形成されることにな
る。

【００３５】前記燃料噴射孔３０は、上述した吸気マニ
ホールド側バイパス通路２９に対して略上下に交差する
ように形成され、その一端が吸気マニホールド１７の上
面における吸気マニホールド側バイパス通路２９の上方
となる部位に開口し、他端が前記バイパス通路２９を横
切って吸気マニホールド内吸気通路Ａに開口している。
この他端の開口部は吸気マニホールド側バイパス通路２
９の下流端と共に吸気マニホールド１７のシリンダヘッ
ド側取付面に開口しており、シリンダヘッド３の凹陥部
２５に連通されている。そして、この燃料噴射孔３０の
前記一端に燃料噴射装置２０が嵌合固着されている。

【００３６】この燃料噴射装置２０は、ＥＣＵ３１（図
１）から駆動信号が入力されたときに燃料を図１〜図３
中に二点鎖線で示すよう略円錐状に燃料噴射孔３０内へ
噴射する従来周知のものである。なお、図２では燃料噴
射装置２０から噴射された燃料の噴霧の状態を４等分し
て二点鎖線矢印で示しており、最も外側の二点鎖線矢印
で示した範囲の中に燃料が噴射されることを表してい
る。また、内側の３本の二点鎖線矢印および両側の２本
の二点鎖線矢印は、吸気制御弁２２が閉じた状態では後
述するように流量の割合が吸気通路とバイパス通路２４
とで変化することを表している。

【００３７】また、燃料噴射装置２０の燃料噴射時期
は、エンジン運転域が低負荷域にあるときには少なくと
も吸気弁１０，１１が開いているときに燃料を噴射する
ように設定され、エンジン運転域が高負荷域にあるとき
には低負荷域にあるときより早い時期に燃料を噴射する
ように設定されている。なお、高負荷状態はエンジンが
低回転で運転されているときや高回転で運転されている
ときの何れにおいても存在するので、低回転高負荷時と
高回転高負荷時とでは燃料噴射時期は異なる時期に設定
してある。

【００３８】すなわち、低回転高負荷時には、吸気弁１
０，１１が開いているときに燃料の大部分もしくは全部
を噴射し、高回転高負荷時には、吸気弁１０，１１が開
く以前に燃料を噴射するように設定されている。前記低
回転高負荷時の燃料噴射時期は上述した低負荷運転時の
燃料噴射時期と同様に吸気弁１０，１１が開いていると
きであるが、低回転高負荷時では低負荷運転時での燃料
噴射時期よりも早く燃料を噴射するように構成されてい
る。

【００３９】次に、上述したように構成された燃料噴射
式エンジン１の動作について説明する。エンジン運転域
が低負荷域にあるときには、吸気制御弁２２が図２に示
すように全閉位置に回動される。このときには、吸気マ
ニホールド内吸気通路Ａ中を流れる吸気は、下流側の吸
気ポート内吸気通路Ｂが吸気制御弁２２によって狭めら
れていて吸気抵抗が大きくなっていることと、吸気負圧
がバイパス通路２４，２９を介して直接に吸気マニホー
ルド内吸気通路Ａに作用する関係から、吸気ポート７側
と吸気マニホールド側バイパス通路２９との両方に流入
する。すなわち、吸気制御弁２２を通って流れる吸気に
加えてバイパス通路２４を通った吸気も燃焼室５内に流
入する。

【００４０】吸気ポート７に流入した吸気は図２中に符
号ｇで示す通気空間を通ることにより連通部２１の天壁
２１ｂに沿うように天壁側に偏って流れ、各分岐通路７
ａ，７ｂへ流入する。そして、各分岐通路７ａ，７ｂに
流入した吸気は、各分岐通路の天壁に沿って燃焼室側開
口まで流れる。一方、吸気マニホールド側バイパス通路
２９に流入した吸気は、そこからシリンダヘッド側バイ
パス通路２４および開口２８を介して各分岐通路７ａ，
７ｂに流入し、前記通気空間ｇを通過した吸気と合流し
て分岐通路７ａ，７ｂの天壁に沿って燃焼室側開口まで
流れる。

【００４１】すなわち、吸気ポート内吸気通路Ｂを流れ
る吸気はその天壁側へ偏るようになるので、吸気弁１
０，１１が開くことによって形成された吸気弁１０，１
１とバルブシート３２（図２）との間の隙間に流れ、こ
こから燃焼室５内に斜めに流入する。これによって、気
筒内を縦方向に旋回する吸気流からなるタンブルが発生
することになる。このタンブルは、図１において矢印Ｔ
で示すように右回りの旋回流となる。

【００４２】上述したように燃焼室５に吸気が流入する
とき、すなわち吸気弁１０，１１が開いているときに
は、燃料噴射装置２０から燃料が噴射される。この燃料
は、吸気マニホールド側バイパス通路２９と交差する燃
料噴射孔３０に噴射されるので、吸気マニホールド側バ
イパス通路２９との交差部分を通るときに、図２中に二
点鎖線矢印で示すように、そこを比較的多い流量をもっ
て流れている吸気流によって流れ向きが変えられ、大部
分が吸気マニホールド側バイパス通路２９へ流入するよ
うになる。すなわち、このように吸気流にこれを横切る
ように燃料を噴射させることによって、エンジン運転域
が低負荷域にあって高負荷域にあるときより吸気流量が
相対的に少ない状態であっても、確実かつ円滑に吸気マ
ニホールド側バイパス通路２９に流入させることができ
る。その上、燃料噴射装置２０から噴射された燃料は吸
気流によって流される関係から、通路壁面に付着してバ
イパス通路２４内に留まることを最小限に抑えることが
できる。

【００４３】この吸気マニホールド側バイパス通路２９
に流入した燃料はシリンダヘッド側バイパス通路２４お
よび開口２８を介して分岐通路７ａ，７ｂの隔壁９近傍
に流出し、吸気流に乗って隔壁９の壁面を伝うようにし
て燃焼室５に流入する。すなわち、燃料を多く含む吸気
流は、点火プラグ６の周囲に供給されることになり、前
記タンブルによって点火プラグ６の放電部を通る混合気
層を形成しつつシリンダボア２ａ内を旋回することにな
る。

【００４４】したがって、空燃比を理論空燃比よりリー
ン側に設定したとしても、点火プラグ６の周囲にはシリ
ンダボア２ａ内におけるクランク軸方向の両端側より濃
い目の混合気層が形成されることになるので、着火が安
定するようになる。その上、通気空間ｇを通りタンブル
によって燃焼室５内に攪拌された燃料に効率よく火炎が
伝播されて燃焼が安定するようになる。

【００４５】エンジン運転域が高負荷域に達したときに
は、吸気制御弁２２は図１および図８に示すように、切
欠面２３が吸気ポート７の連通部２１と一連になるよう
全開位置に回動される。このときには、吸気ポート内吸
気通路Ｂ中には吸気制御弁２２が存在しなくなるので、
吸気抵抗が吸気制御弁２２によって大きくなることがな
くなる。すなわち、吸気マニホールド側バイパス通路２
９を通る吸気が減少し、吸気マニホールド内吸気通路Ａ
の吸気はその略全量が吸気ポート７内に流入するように
なって、高負荷運転に必要な吸気量が確保されるように
なる。

【００４６】また、このときには燃料は前記低負荷運転
時より早い時期に噴射される。この場合、燃料噴射孔３
０の一端部内に噴射された燃料は、吸気マニホールド側
バイパス通路２９との交差部分を通過して燃料噴射孔３
０の他端側開口部から吸気マニホールド内吸気通路Ａお
よび吸気ポート内吸気通路Ｂに供給されることになる。
すなわち、吸気弁１０，１１が開く以前あるいは吸気弁
１０，１１が開いているときであっても前記低負荷運転
時より早期に、吸気ポート７内に燃料が噴射されること
になり、吸気ポート７での吸気流量が多くなっているこ
とと相俟って燃料の分散が促進される。そして、吸気ポ
ート７からは均一混合気となって燃焼室５に流入するた
め空気利用率が向上して高い出力が得られる。

【００４７】したがって、上述したように構成された燃
料噴射式エンジン１では、点火プラグ６の周囲に比較的
濃い目の混合気の層が形成されることになるので、空燃
比のリーン化を図ったとしても安定して着火するように
なる。

【００４８】また、エンジン運転域が低負荷域にあると
きには、燃料は吸気マニホールド側バイパス通路２９に
吸気流が生じている状態で噴射されるので、吸気流量が
少なくても確実かつ円滑にバイパス通路に流入する。こ
のため、燃料をより一層点火プラグ６の周囲に供給し易
くすることができる。

【００４９】さらに、エンジン運転域が高負荷域にある
ときには、吸気制御弁２２が吸気抵抗になることがなく
なって必要な吸気流量が確保されると共に、燃料の大部
分が吸気ポート７内に低負荷運転時より早期に噴射され
るようになる。このため、燃料の分散が促進されて高負
荷運転に見合った高出力を得ることができる。

【００５０】なお、本実施例ではバイパス通路の上流
端、すなわち、吸気マニホールド側バイパス通路２９の
上流側開口部を吸気マニホールド１７に配設した例を示
したが、このバイパス通路の上流端の位置は吸気の総流
量を計量するスロットル弁１９の下流側であれば適宜変
更することができる。言い換えれば、本実施例のように
エアクリーナ１８に吸気マニホールド１７が接続されて
この吸気マニホールド１７がシリンダヘッド３に接続さ
れた構成ではなく、例えばエアクリーナと吸気マニホー
ルドとの間に吸気チャンバーを介装させる構成を採る場
合であっても、吸気の総流量を計量するスロットル弁の
下流側であれば、バイパス通路の上流端は何処でも開口
させることができる。

【００５１】また、本実施例では４気筒エンジンを使用
したが、気筒数はこれに限定されることはなく、適宜変
更することができる。さらに、吸気弁の数量も２個に限
定されず、１個あるいは３個用いることもできる。何れ
の場合でもバイパス通路の出口は点火プラグ寄りに位置
づけておく。

【００５２】実施例２．第４の発明に係る燃料噴射式エ
ンジンを図６ないし図８によって詳細に説明する。図６
は第４の発明に係る燃料噴射式エンジンのシリンダヘッ
ド部を示す断面図、図７は図６におけるVI−VI線断面
図、図８は図６におけるVII−VII線断面図である。これ
らの図において前記図１ないし図４で説明したものと同
一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な
説明は省略する。

【００５３】図６〜図８に示した吸気制御弁は前記実施
例１とは異なりバタフライ弁によって形成されている。
この吸気制御弁を符号４１で示す。この吸気制御弁４１
は、吸気マニホールド１７に吸気通路Ａを開閉するよう
に設けられている。すなわち、弁軸４２が吸気通路Ａを
カム軸方向に横切るように吸気マニホールド１７に回動
自在に貫通支持され、この弁軸４２に板状の弁体４３が
支持固定されている。そして、この吸気制御弁４１は、
吸気通路Ａにおける吸気マニホールド側バイパス通路２
９の上流側開口より下流側となる部位を開閉するように
位置づけられている。

【００５４】前記弁体４３は図８に示すように、吸気マ
ニホールド内吸気通路Ａの横断面形状と対応するように
カム軸方向に長い長円状に形成され、吸気通路Ａの天壁
１７ａと対応する上部に切欠き４４が形成されている。
この切欠き４４は、図８および図７に示すように、弁体
４３の上部における左分岐通路７ａ側となる左端部か
ら、吸気マニホールド側バイパス通路２９の上流側開口
の右端近傍となる部位にわたるように形成されている。
なお、図７は吸気通路を下方から見た状態で描いてある
ので、同図において燃焼室に向かって右側の分岐通路が
左分岐通路７ａである。また、図８は吸気通路を上流側
から見た状態で描いてあるので、同図において左側に左
分岐通路７ａが位置していることになる。

【００５５】また、本実施例では前記吸気マニホールド
側バイパス通路２９の上流側端部に燃料噴射孔３０が開
口されている。この燃料噴射孔３０は、ここに装着され
た燃料噴射装置２０がバイパス通路２９の上流側開口を
介して吸気制御弁４１を指向するように形成されてい
る。なお、燃料噴射装置２０は不図示のＥＣＵによって
前記実施例１と同様に制御されるように構成されてい
る。この燃料噴射装置２０から燃料が噴霧される様子を
図６中に５本の二点鎖線矢印で示した。

【００５６】なお、図６中に符号４５で示すものは吸気
サージタンクで、この吸気サージタンク４５は各気筒の
吸気マニホールド１７が連通されており、共通のスロッ
トル弁１９を介して大気に開放されている。大気開放部
には不図示のエアクリーナが介装されている。

【００５７】上述したように切欠き４４が形成された吸
気制御弁４１を使用すると、これが全閉状態にあるとき
には吸気負圧がバイパス通路に波及して吸気が吸気マニ
ホールド１７からバイパス通路に流入するとともに、切
欠き４４を通って吸気制御弁４１の下流側へ流れるよう
になる。このとき、バイパス通路を通った吸気は吸気弁
１０，１１の近傍で左右の分岐通路７ａ，７ｂの天壁側
に流入して天壁と隔壁９に略沿うように流れる。切欠き
４４を通った吸気は、吸気ポート内吸気通路Ｂの天壁側
であって左分岐通路７ａ側に偏って流れる。

【００５８】このため、吸気はその多くが左右の分岐通
路７ａ，７ｂの天壁側に沿って流れ、吸気弁１０，１１
が開くことによって吸気弁１０，１１とバルブシート３
２との間に形成された隙間から燃焼室５内に斜めに略直
線的に流入する。また、左右の分岐通路７ａ，７ｂでは
左分岐通路７ａの方が吸気の分量が多いので、シリンダ
内には前記直線流によって生じるタンブルに加え、左右
の分量の違いに起因してスワール成分も加わるようにな
る。すなわち、シリンダ内にはタンブルとスワールとが
複合された旋回流が発生するようになる。このスワール
は図６に示すシリンダボア２ａを上方から見たときに時
計回りとなる。

【００５９】一方、燃料噴射装置２０から噴射された燃
料は、その多くがバイパス通路を流れる吸気とともにバ
イパス通路に流され、一部が吸気マニホールド側バイパ
ス通路２９の上流側開口から吸気制御弁４１側へ流出し
て前記切欠き４４を通る吸気とともに流されるようにな
る。

【００６０】このため、吸気制御弁４１が閉じている状
態では多くの燃料をバイパス通路から点火プラグ（図示
せず）の近傍に層状に供給することができるので、前記
実施例１と同様に、空燃比のリーン化を図ったとしても
安定して着火できるという効果が得られる。

【００６１】実施例３．第５の発明に係る燃料噴射式エ
ンジンを図９ないし図１１によって詳細に説明する。図
９は第５の発明に係る燃料噴射式エンジンの要部を拡大
して示す断面図、図１０は図９におけるX−X線断面図、
図１１は図９におけるXI−XI線断面図である。これらの
図において前記図１ないし図８で説明したものと同一も
しくは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明
は省略する。

【００６２】図９〜図１１に示す吸気制御装置のバイパ
ス通路は、前記実施例１，２とは異なってバイパス管を
使用せずに形成されている。すなわち、バイパス通路
は、吸気マニホールド１７における吸気通路Ａの天壁１
７ａと対応する部分に形成された凹部５１と、吸気ポー
ト側吸気通路Ｂの天壁となる部分に前記凹部５１に連な
るように形成された凹部５２と、この凹部５２から吸気
ポート７における隔壁９の上部をくりぬくように形成さ
れたバイパス孔５３とから構成されている。

【００６３】そして、吸気マニホールド１７の凹部５１
に燃料噴射孔３０が開口されている。この燃料噴射孔３
０は、ここに装着された燃料噴射装置２０がバイパス孔
５３を指向するように凹部５１の最奥部（上部）に形成
されている。また、この凹部５１であって燃料噴射孔３
０が開口する部位よりバイパス通路の上流側（吸気通路
Ａ寄りの開口側）に、他の気筒の吸気通路に連通された
連通路５４が前記バイパス孔５３を指向するように開口
されている。

【００６４】前記連通路５４は図１０に示すように、吸
気マニホールド１７内で気筒並設方向に沿って延びる左
右延在部５４ａを介して他の気筒のバイパス通路に連通
されている。なお、この左右延在部５４ａは４気筒の全
ての気筒にわたって形成されている。

【００６５】このようにバイパス通路を他の気筒のバイ
パス通路へ連通路５４を介して連通させると、バイパス
通路に吸気負圧が作用することによって、図１０中に矢
印で示したように連通路５４を介して他の気筒から吸気
が流入する。このときには、燃料噴射孔３０に噴射され
た燃料は、他の気筒からの吸気とバイパス通路入口から
流入した吸気とによって流れ方向が変えられてバイパス
通路下流側へ流され、点火プラグ近傍へ流れ易くなる。

【００６６】このため、スロットル弁１９が閉状態で吸
気総量が少ない状態であっても、シリンダ内にタンブル
が発生するときには燃料を確実に点火プラグ寄りに供給
することができる。また、連通路５４がバランス通路と
しても機能するので、気筒間で吸気負圧がばらつくのを
防ぐこともできるという利点もある。

【００６７】実施例４．なお、バイパス通路を設ける構
成を採る場合には吸気制御弁を分岐通路の下流端側へ位
置づけることもできる。このように構成した他の実施例
を図１２に示す。図１２は連通路を設けるとともに吸気
制御弁を分岐通路の下流端側に位置づけた他の実施例を
示す要部拡大断面図である。同図において前記図１ない
し図１１で説明したものと同一もしくは同等部材につい
ては、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００６８】図１２に示す吸気制御弁２２は前記各実施
例に較べて左右分岐通路７ａ，７ｂの下流端側に配設さ
れている。そして、吸気マニホールド１７の凹部５１と
ともにバイパス通路を構成するバイパス孔５３がこの吸
気制御弁２２と対応する部分まで延在されている。

【００６９】バイパス孔５３の下流側端部の近傍に符号
５５で示すものは、左右の分岐通路７ａ，７ｂに形成さ
れた上壁形成板である。この上壁形成板５５は吸気制御
弁２２の上方を覆う略板状に形成され、左右分岐通路７
ａ，７ｂに吸気弁側開口から圧入されて固定されてい
る。本実施例ではこの上壁形成板５５と閉状態の吸気制
御弁２２との間に通気空間ｇが設けられている。

【００７０】このように吸気制御弁２２を分岐通路７
ａ，７ｂの下流端近傍に配設すると、吸気が吸気ポート
７の天壁側に寄せられてから直ちに燃焼室５へ流入する
ようになり、しかも、バイパス通路を通った燃料は上壁
形成板天壁５５によって吸気ポート天壁側から離れるこ
となく燃焼室５へ流入する。

【００７１】このため、タンブルが強化されるととも
に、燃料がより一層点火プラグの周囲に供給され易くな
る。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係る燃
料噴射式エンジンは、吸気通路の底壁を天壁側へ移動さ
せる吸気制御弁を吸気通路に設け、前記天壁内に、吸気
通路における吸気制御弁の上流側と吸気弁近傍であって
点火プラグ寄りとなる部位とを連通するバイパス通路を
形成すると共に、一端が燃料噴射装置側に開口しかつ他
端が前記バイパス通路を横切って吸気通路の吸気制御弁
近傍に開口する燃料噴射孔を形成したため、吸気制御弁
によって吸気通路底壁を天壁側へ移動させた状態では、
吸気通路中で吸気制御弁を介して流れる吸気はその天壁
側へ偏るようになる。そして、この吸気は、吸気弁が開
くことによって形成された吸気弁とバルブシートとの間
の隙間に流れ、ここから燃焼室内に斜めに流入する。す
なわち、気筒内を縦方向に旋回する吸気流からなるタン
ブルが発生することになる。

【００７３】また、このときには吸気通路は吸気制御弁
によって絞られて吸気抵抗が大きくなる関係から、前記
吸気制御弁を通って流れる吸気に加えてバイパス通路を
通った吸気も燃焼室内に流入する。このため、このバイ
パス通路と交差する燃料噴射孔に噴射された燃料は、バ
イパス通路を流れる吸気によって流れ方向が変更されて
バイパス通路へ流入する。これにより、燃料がバイパス
通路に多く流れ、このバイパス通路から比較的濃い混合
気が、吸気通路からは比較的薄い混合気が燃焼室に供給
される。また、バイパス通路を通った混合気は吸気通路
における吸気弁近傍の天壁側に供給されるため、吸気制
御弁を通過して吸気通路の天壁側へ流れる吸気流と共に
気筒内にタンブルを発生するように流入する。

【００７４】したがって、点火プラグの周囲に比較的濃
い目の混合気の層が形成されるので、空燃比のリーン化
を図ったとしても安定して着火するようになる。このた
め、エンジン運転域が低負荷運転域にあるときに吸気制
御弁によって吸気通路底壁を天壁側へ移動させることに
よって、低負荷運転時に失火することがなくなり、エン
ジン運転域の全域にわたって燃焼を安定させることがで
きる。

【００７５】第２の発明に係る燃料噴射式エンジンは、
第１の発明に係る燃料噴射式エンジンにおいて、吸気制
御弁および燃料噴射装置を、エンジン運転域が低負荷域
にあるときには吸気通路の底壁を天壁側へ移動させると
共に吸気弁が開いているときに燃料を噴射する構成とし
たため、エンジン運転域が低負荷域にあるときには、燃
料はバイパス通路に吸気流が生じている状態で噴射され
るので、吸気流量が少なくても確実かつ円滑にバイパス
通路に流入する。その上、この燃料は吸気流によって流
される関係から通路壁面に付着し難く、略直接的に燃焼
室へ流入する。このため、燃料をより一層点火プラグの
周囲に供給し易くすることができる。

【００７６】第３の発明に係る燃料噴射式エンジンは、
第２の発明に係る燃料噴射式エンジンにおいて、吸気制
御弁および燃料噴射装置を、エンジン運転域が高負荷域
にあるときには吸気通路の通路断面積を最大とすると共
に低負荷域にあるときより燃料噴射時期を早める構成と
したため、エンジン運転域が高負荷域にあるときには、
吸気制御弁が吸気抵抗になることがなくなって必要な吸
気流量が確保されると共に、バイパス通路を流れる吸気
が減少することにより燃料の大部分が吸気通路に流入す
るようになる。そして、このときには燃料が低負荷運転
時より早い時期に供給されるから、吸気通路での吸気流
量が多くなっていることと相俟って燃料の分散が促進さ
れる。このため、高負荷運転に見合った高出力を得るこ
とができる。第４の発明に係る燃料噴射式エンジンは、
吸気通路に、吸気通路天壁側となる部分に切欠きが形成
された開閉弁からなる吸気制御弁を設け、前記天壁内
に、吸気通路における前記吸気制御弁の上流側と吸気弁
近傍であって点火プラグ寄りとなる部位とを連通するバ
イパス通路を形成し、このバイパス通路の上流側端部に
燃料噴射孔を開口させたため、吸気制御弁を閉状態にす
ることにより吸気は吸気制御弁の切欠きを通って吸気通
路の天壁側へ偏るので、吸気弁が開くことによって形成
された吸気弁とバルブシートとの間の隙間に流れ、ここ
から燃焼室内に斜めに流入する。すなわち、気筒内を縦
方向に旋回する吸気流からなるタンブルが発生すること
になる。

【００７７】また、このときには吸気通路は吸気制御弁
によって絞られて吸気抵抗が大きくなる関係から、前記
吸気制御弁を通って流れる吸気に加えてバイパス通路を
通った吸気も燃焼室内に流入する。このため、このバイ
パス通路の上流側端部に燃料噴射孔から噴射された燃料
は、大部分がバイパス通路を流れる吸気によって流れ方
向が変更されてバイパス通路下流側へ流れ、一部はバイ
パス通路の上流側端部から吸気制御弁が存在する吸気通
路へ流れる。これにより、燃料がバイパス通路に多く流
れ、このバイパス通路から比較的濃い混合気が、吸気通
路からは比較的薄い混合気が燃焼室に供給される。ま
た、バイパス通路を通った混合気は吸気通路における吸
気弁近傍の天壁側に供給されるため、吸気制御弁を通過
して吸気通路の天壁側へ流れる吸気流と共に気筒内にタ
ンブルが発生するように流入する。

【００７８】したがって、点火プラグの周囲に比較的濃
い目の混合気の層が形成されることになるので、全体と
して空燃比のリーン化を図ったとしても安定して着火す
るようになる。

【００７９】第５の発明に係る燃料噴射式エンジンは、
第１の発明または第４の発明に係る燃料噴射式エンジン
において、バイパス通路における燃料噴射孔が開口する
部位より上流側に、他の気筒の吸気通路に連通された連
通路を開口させたため、バイパス通路に吸気負圧が作用
することによって、連通路を介して他の気筒の吸気通路
から吸気が流入する。このときには、燃料噴射孔に噴射
された燃料は、他の気筒からの吸気とバイパス通路入口
から流入した吸気とによって流れ方向が変更されてバイ
パス通路下流側へ流される。このため、燃料が点火プラ
グ近傍へ流れ易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る燃料噴射式エンジンのシリンダ
ヘッド部を示す断面図である。

【図２】 本発明に係る燃料噴射式エンジンの要部を拡
大して示す断面図である。

【図３】 図１におけるIII−III線断面図である。

【図４】 図１におけるIV−IV線断面図である。

【図５】 図２におけるV−V線断面図である。

【図６】 第４の発明に係る燃料噴射式エンジンのシリ
ンダヘッド部を示す断面図である。

【図７】 図６におけるVI−VI線断面図である。

【図８】 図６におけるVII−VII線断面図である。

【図９】 第５の発明に係る燃料噴射式エンジンの要部
を拡大して示す断面図である。

【図１０】 図９におけるX−X線断面図である。

【図１１】 図９におけるXI−XI線断面図である。

【図１２】 連通路を設けるとともに吸気制御弁を分岐
通路の下流端側に位置づけた他の実施例を示す要部拡大
断面図である。

【符号の説明】

３…シリンダヘッド、６…点火プラグ、７…吸気ポー
ト、７ａ，７ｂ…分岐通路、９…隔壁、１０，１１…吸
気弁、１７…吸気マニホールド、２０…燃料噴射装置、
２２，４１…吸気制御弁、２３…切欠面、２４…シリン
ダヘッド側バイパス通路、２８…開口、２９…吸気マニ
ホールド側バイパス通路、３０…燃料噴射孔、４３…弁
体、４４…切欠き、５１…凹部、５３…バイパス孔、５
４…連通路、Ａ…吸気マニホールド内吸気通路、Ｂ…吸
気ポート内吸気通路。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｂ 17/00 Ｄ 31/00 Ｄ Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｆ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３５０ Ｇ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気通路にこの吸気通路の底壁を天壁側
   へ移動させて通路断面積を減少させる吸気制御弁を設
   け、前記天壁内に、吸気通路における前記吸気制御弁の
   上流側と吸気弁近傍であって点火プラグ寄りとなる部位
   とを連通するバイパス通路を形成すると共に、一端が燃
   料噴射装置側に開口しかつ他端が前記バイパス通路を横
   切って吸気通路の吸気制御弁近傍に開口する燃料噴射孔
   を形成したことを特徴とする燃料噴射式エンジン。
2. 【請求項２】 請求項１記載の燃料噴射式エンジンにお
   いて、吸気制御弁および燃料噴射装置を、エンジン運転
   域が低負荷域にあるときには吸気通路の底壁を天壁側へ
   移動させると共に少なくとも吸気弁が開いているときに
   燃料を噴射する構成としたことを特徴とする燃料噴射式
   エンジン。
3. 【請求項３】 請求項２記載の燃料噴射式エンジンにお
   いて、吸気制御弁および燃料噴射装置を、エンジン運転
   域が高負荷域にあるときに吸気通路の通路断面積を最大
   とすると共に低負荷域にあるときより燃料噴射時期を早
   める構成としたことを特徴とする燃料噴射式エンジン。
4. 【請求項４】 吸気通路に、吸気通路天壁側となる部分
   に切欠きが形成された開閉弁からなる吸気制御弁を設
   け、前記天壁内に、吸気通路における前記吸気制御弁の
   上流側と吸気弁近傍であって点火プラグ寄りとなる部位
   とを連通するバイパス通路を形成し、このバイパス通路
   の上流側端部に燃料噴射孔を開口させたことを特徴とす
   る燃料噴射式エンジン。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項４記載の燃料噴射
   式エンジンにおいて、バイパス通路における燃料噴射孔
   が開口する部位より上流側に、他の気筒の吸気通路に連
   通された連通路を開口させたことを特徴とする燃料噴射
   式エンジン。