JPH09151738A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、内燃機関の部分負荷運転
時における燃費改善と全開負荷運転時における出力確保
とを両立することにある。 【構成】 このため、この発明は、内燃機関のシリンダ
ヘッドに設けた吸気弁の排気弁から離間する側に燃焼室
に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁を設け、吸気ポー
トを吸気弁及び排気弁間に設けた内燃機関の吸気装置に
おいて、吸気ポートの排気弁に近接する側の吸気ポート
壁部に内燃機関の部分負荷運転時に吸気ポート内に突出
されるとともに内燃機関の全開負荷運転時に吸気ポート
壁部に収納される吸気制御弁を設けたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の吸気装
置に係り、特に、内燃機関の部分負荷運転時における燃
費改善と全開負荷運転時における出力確保とを両立し得
る内燃機関の吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両等に搭載される内燃機関には、燃焼
室に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁を設けたものが
ある。このような内燃機関の吸気装置としては、図５に
示すものがある。図５において、１０２は内燃機関、１
０４はシリンダブロック、１０６はシリンダヘッド、１
０８はヘッドカバー、１１０はクランク軸、１１２はオ
イルパン、１１４はコンロッド、１１６はピストン、１
１８は燃焼室である。

【０００３】この内燃機関１０２の吸気装置１２０は、
シリンダヘッド１０６に燃焼室１１８に連通する吸気ポ
ート１２２及び排気ポート１２４を設け、これら吸気ポ
ート１２２及び排気ポート１２４を開閉する吸気弁１２
６及び排気弁１２８を設けている。シリンダヘッド１０
６には、吸気弁１２６及び排気弁１２８を開閉駆動する
吸気カム軸１３０及び排気カム軸１３２を軸支して設け
ている。

【０００４】また、この内燃機関１０２は、吸気弁１２
６の排気弁１２８から離間する側のシリンダヘッド１０
６に、燃焼室１１８に直接的に燃料を噴射する燃料噴射
弁１３４を設けている。この内燃機関１０２の吸気装置
１２０は、燃料噴射弁１３４を前記の如く吸気弁１２６
の排気弁１２８から離間する側（吸気弁１２６よりも外
側のシリンダヘッド１０６）に設けているため、吸気ポ
ート１２２を吸気弁１２６及び排気弁１２８間に設けて
いる。この吸気ポート１２２は、ヘッドカバー１０８の
吸気管１３６に連通している。

【０００５】この内燃機関１０２の吸気装置１２０は、
吸気ポート１２２を吸気弁１２６及び排気弁１２８間に
設けている。このため、吸気ポート１２２から燃焼室１
１８に流入する吸気の流れは、通常のタンブル流（縦渦
流）と反対の矢印Ａに示す如き逆タンブル流となる。

【０００６】通常のタンブル流を生じさせる内燃機関の
吸気装置としては、特開平６−５８１５３号公報や特開
平７−１１９４７２号公報に開示されるものがある。

【０００７】特開平６−５８１５３号公報に開示される
吸気装置は、吸気ポートの内面下部に沿う形状に形成さ
れたプレートを吸気ポートの長手方向に摺動可能に設
け、このプレートを吸気ポートの開口端に近接・離間す
るように摺動してタンブル流を制御するものである。

【０００８】特開平７−１１９４７２号公報に開示され
る吸気装置は、吸気ポートの上流側直線部の中心線を排
気ポート側の燃焼室の傾斜辺に沿った傾斜延線と略平行
になるように設定し、タンブル流を効率よく発生させる
ものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記内燃機
関１０２の吸気弁１２６の排気弁１２８から離間する側
のシリンダヘッド１０６に、燃焼室１１８に直接的に燃
料を噴射する燃料噴射弁１３４を設けることの目的の一
つには、部分負荷運転時に前記逆タンブル流を利用し
て、燃料噴射弁１３４の噴射した燃料を点火プラグ（図
示せず）の方向に流動させ、層状燃焼を実現することが
ある。

【００１０】内燃機関１０２は、この層状燃焼によって
空燃比を薄くすることができ、燃費の改善に寄与するこ
とができるものである。

【００１１】このような部分負荷運転時における層状燃
焼を実現すべく逆タンブル流を強くするためには、図６
に示す如く吸気ポート１１２内に突起部１３８を設け、
あるいは、図７に示す如く燃焼室１１８内にシュラウド
１４０を設ける必要がある。

【００１２】ところが、突出部１３８やシュラウド１４
０は、部分負荷運転時の逆タンブル流を強くし得る一方
で、全開負荷運転時に吸入抵抗となり、出力の低下を招
く問題がある。このため、従来の吸気装置においては、
内燃機関の部分負荷運転時における燃費改善と全開負荷
運転時における出力確保とを、両立し得ない不都合があ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、内燃機関のシリンダヘッ
ドに燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートを開閉
する吸気弁及び排気弁を設け、前記吸気弁の前記排気弁
から離間する側に前記燃焼室に直接的に燃料を噴射する
燃料噴射弁を設け、前記吸気ポートを前記吸気弁及び排
気弁間に設けた内燃機関の吸気装置において、前記吸気
ポートの前記排気弁に近接する側の吸気ポート壁部に前
記内燃機関の部分負荷運転時に前記吸気ポート内に突出
されるとともに前記内燃機関の全開負荷運転時に前記吸
気ポート壁部に収納される吸気制御弁を設けたことを特
徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明の内燃機関の吸気装置
は、内燃機関の部分負荷運転時に吸気ポート壁部から吸
気ポート内に吸気制御弁を突出させることによって、吸
気ポート内を流れる吸気を排気弁から離間する側に偏ら
せて燃焼室に流入させ、強い逆タンブル流を生じさせる
ことができる。また、この発明の内燃機関の吸気装置
は、内燃機関の全開負荷運転時に吸気ポート壁部に吸気
制御弁を収納することによって、吸気ポート内を流れる
吸気の吸入抵抗を減少させ、燃焼室に吸気を滑らかに流
入させることができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて、この発明の実施例を
説明する。図１〜図２は、この発明の実施例を示すもの
である。図において、２は内燃機関、４はシリンダブロ
ック、６はシリンダヘッド、８はヘッドカバー、１０は
クランク軸、１２はオイルパン、１４はコンロッド、１
６はピストン、１８は燃焼室である。

【００１６】この内燃機関２の吸気装置２０は、シリン
ダヘッド６に燃焼室１８に連通する吸気ポート２２及び
排気ポート２４を設け、これら吸気ポート２２及び排気
ポート２４を開閉する吸気弁２６及び排気弁２８を設け
ている。シリンダヘッド６には、吸気弁２６及び排気弁
２８を開閉駆動する吸気カム軸３０及び排気カム軸３２
を軸支して設けている。

【００１７】また、この内燃機関２は、吸気弁２６の排
気弁２８から離間する側のリンダヘッド６に、燃焼室１
８に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁３４を設けてい
る。この内燃機関２の吸気装置２０は、燃料噴射弁３４
を前記の如く吸気弁２６の排気弁２８から離間する側
（吸気弁２６よりも外側のシリンダヘッド６）に設けて
いるため、吸気ポート２２を吸気弁２６及び排気弁２８
間に設けている。吸気ポート２２は、ヘッドカバー８の
吸気管３６に連通している。

【００１８】この内燃機関２の吸気装置２０は、吸気ポ
ート２２を吸気弁２６及び排気弁２８間に設けている。
このため、吸気ポート２２から燃焼室１８に流入する吸
気の流れは、通常のタンブル流（縦渦流）と反対の図１
に矢印Ａに示す如き逆タンブル流となる。

【００１９】この吸気装置２０は、吸気ポート２２の吸
気流を制御する吸気制御弁３８を設けている。吸気制御
弁３８は、吸気ポート２２の排気弁２８に近接する側の
吸気ポート壁部４０に設けられ、内燃機関２の部分負荷
運転時に吸気ポート２２内に突出されるとともに、内燃
機関２の全開負荷運転時に吸気ポート壁部４０に収納さ
れる。

【００２０】前記吸気制御弁３８は、吸気ポート２２の
排気弁２８に近接する側の吸気ポート壁部４０に支持孔
４２を設けている。支持孔４２は、吸気ポート２２に一
部重なるように断面円柱空間形状に形成されている。支
持孔４２には、断面一部円柱形状の弁体４４を弁軸４６
により回動可能に軸支して設けている。

【００２１】弁体４４は、図１に示す如く支持孔４２か
ら吸気ポート２２内に突出される一部円筒面形状の曲面
部４８と、図２に示す如く吸気ポート壁部４０に沿う略
平坦形状の平面部５０と、を有している。

【００２２】前記弁軸４６は、駆動部５２により回動さ
れる。駆動部５２は、例えば、電気モータや油圧アクチ
ュエータ、負圧アクチュエー等により構成される。この
駆動部５２は、制御部５４に接続されている。制御部５
４には、内燃機関２の負荷を検出する負荷センサ５６が
接続されている。負荷センサ５６は、例えば、スロット
ル開度や吸気量、吸気負圧、機関回転数、電気負荷等を
検出し、制御部５４に入力する。

【００２３】制御部５４は、負荷センサ５６から入力す
る内燃機関２の負荷信号により吸気制御弁３８の弁軸４
６を回動させ、内燃機関２の部分負荷運転時に弁体４４
の曲面部４８を吸気ポート２２内に位置させるととも
に、内燃機関２の全開負荷運転時に弁体４４の平面部５
０を吸気ポート壁部４０に一致させるよう駆動部５２を
駆動制御する。

【００２４】これにより、吸気制御弁３８は、内燃機関
２の部分負荷運転時に吸気ポート２２内に突出されると
ともに、内燃機関２の全開負荷運転時に吸気ポート壁部
４０に収納される。

【００２５】次にこの実施例の作用を説明する。

【００２６】内燃機関２は、吸気ポート２２から燃焼室
１８に導入した吸気に燃料噴射弁２４により燃焼室１８
に直接的に噴射した燃料を混合し、図示しない点火プラ
グにより着火燃焼させて燃焼圧力をピストン１６、コン
ロッド１４、クランク軸１０により回転力に変換し、駆
動力として取出す。燃焼室１８の燃焼ガスは、排気ポー
ト２４より排気として排出される。

【００２７】この内燃機関２の吸気装置２０は、制御部
５４によって、負荷センサ５６から入力する内燃機関２
の負荷信号により吸気制御弁３８を回動させる。

【００２８】制御部５４は、内燃機関２の部分負荷運転
時に、図１に示す如く、弁体４４の曲面部４８を吸気ポ
ート２２内に位置させるよう駆動部５２を駆動制御す
る。

【００２９】これにより、吸気制御弁３８は、内燃機関
２の部分負荷運転時に吸気ポート２２内に突出され、吸
気ポート２２内を流れる吸気を排気弁２８から離間する
側に偏らせて燃焼室１８に流入させ、図１に矢印Ａで示
す如き強い逆タンブル流を生じさせることができる。

【００３０】また、制御部５４は、内燃機関２の全開負
荷運転時に、図２に示す如く、弁体４４の平面部５０を
吸気ポート壁部４０に一致させるよう駆動部５２を駆動
制御する。

【００３１】これにより、吸気制御弁３８は、内燃機関
２の全開負荷運転時に吸気ポート壁部４０に収納され、
吸気ポート２２内を流れる吸気の吸入抵抗を減少させる
ことができる。

【００３２】このように、この内燃機関２の吸気装置２
０は、部分負荷運転時に、吸気制御弁３８によって吸気
ポート２２内を流れる吸気を排気弁２８から離間する側
に偏らせて燃焼室１８に流入させ得ることにより、強い
逆タンブル流を生じさせることができる。

【００３３】このため、この内燃機関２の吸気装置２０
は、部分負荷運転時に、強い逆タンブル流により燃料噴
射弁３８の噴射した燃料を点火プラグ（図示せず）の方
向に流動させて層状燃焼を実現することができ、空燃比
を薄くして燃費改善を果たすことができる。

【００３４】また、この内燃機関２の吸気装置２０は、
全開負荷運転時に吸気ポート壁部４０に吸気制御弁３８
を収納することによって、吸気ポート２２内を流れる吸
気の吸入抵抗を減少させ得ることにより、燃焼室１８に
吸気を滑らかに流入させることができる。

【００３５】このため、この内燃機関２の吸気装置２０
は、全開負荷運転時に、燃焼室１８への吸気の滑らかな
流入により出力の低下を回避し得て、出力を確保するこ
とができる。

【００３６】これにより、この内燃機関２の吸気装置２
０は、内燃機関２の部分負荷運転時における燃費改善
と、全開負荷運転時における出力確保と、を両立するこ
とができる。

【００３７】なお、前記吸気制御弁３８は、燃焼室１８
に燃料を直接的に噴射する燃料噴射弁２４を設けた内燃
機関２においてより効果的であるが、燃焼室に連通する
各吸気ポートに夫々燃焼噴射弁を設けた内燃機関におい
ても、前記の実施例の如く吸気ポートを吸気弁及び排気
弁間に設けて燃焼室に逆タンブル流を生じさせる吸気装
置を備えている場合には、前記吸気制御弁３８を設ける
ことにより同様の効果を奏することができるものであ
る。

【００３８】また、この実施例の吸気制御弁３８は、断
面一部円柱形状の弁体４４を設けたが、これに限定され
るものではない。

【００３９】例えば、図３に示す吸気制御弁５８は、吸
気ポート２２の排気弁２８に近接する側の吸気ポート壁
部４０に支持孔６０を設け、この支持孔６０に断面略Ａ
字形状の弁体６２を弁軸６４により回動可能に軸支して
設け、弁体６２に支持孔６０から吸気ポート２２内に突
出される（実線）とともに吸気ポート壁部４０に沿う
（二点鎖線）ような略平坦形状の平面部６６を設けてい
る。

【００４０】図４に示す吸気制御弁６８は、吸気ポート
２２の排気弁２８に近接する側の吸気ポート壁部４０に
支持孔７０を設け、この支持孔７０に断面略Ｉ字形状の
弁体７２を弁軸７４により回動可能に軸支して設け、弁
体７２に支持孔７０から吸気ポート２２内に突出される
（実線）とともに吸気ポート壁部４０に沿う（二点鎖
線）ような略平坦形状の平面部７６を設けている。

【００４１】つまり、吸気制御弁３８・５８・６８は、
内燃機関２の部分負荷運転時に吸気ポート２２内に突出
されるとともに全開負荷運転時に吸気ポート壁部４０に
収納され、部分負荷運転時に吸気を排気弁２８から離間
する側に偏らせて燃焼室１８に流入させ得るとともに全
開負荷運転時に吸気の吸入抵抗を減少させ得る形状に形
成すればよい。

【００４２】さらに、吸気制御弁３８・５８・６８は、
内燃機関２の負荷に応じて、吸気ポート２２内に突出さ
れる割合を調整することにより、発生する逆タンブル流
の強さを可変とすることができ、より燃費向上を果たし
得て、出力確保を果たすことができるものである。

【００４３】

【発明の効果】このように、この発明は内燃機関の吸気
装置は、部分負荷運転時に、吸気制御弁によって吸気ポ
ート内を流れる吸気を排気弁から離間する側に偏らせて
燃焼室に流入させ得ることにより、強い逆タンブル流を
生じさせることができる。このため、この内燃機関の吸
気装置は、部分負荷運転時に、強い逆タンブル流により
燃料噴射弁の噴射した燃料を点火プラグの方向に流動さ
せて層状燃焼を実現することができ、空燃比を薄くして
燃費改善を果たすことができる。

【００４４】また、この発明の内燃機関の吸気装置は、
全開負荷運転時に吸気ポート壁部に吸気制御弁を収納す
ることによって、吸気ポート内を流れる吸気の吸入抵抗
を減少させ得て、燃焼室に吸気を滑らかに流入させるこ
とができる。このため、この内燃機関の吸気装置は、全
開負荷運転時に、燃焼室への吸気の滑らかな流入により
出力の低下を回避し得て、出力を確保することができ
る。

【００４５】これにより、この内燃機関の吸気装置は、
内燃機関の部分負荷運転時における燃費改善と全開負荷
運転時における出力確保とを両立することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す内燃機関の吸気装置の
部分負荷運転時の断面図である。

【図２】内燃機関の吸気装置の全開負荷運転時の断面図
である。

【図３】吸気制御弁の別の実施例を示す拡大断面図であ
る。

【図４】吸気制御弁のさらに別の実施例を示す拡大断面
図である。

【図５】従来例を示す内燃機関の吸気装置の断面図であ
る。

【図６】吸気ポートに突起部を設けた吸気装置の拡大断
面図である。

【図７】燃焼室にシュラウドを設けた吸気装置の拡大断
面図である。

【符号の説明】

２ 内燃機関 ４ シリンダブロック ６ シリンダヘッド １８ 燃焼室 ２０ 吸気装置 ２２ 吸気ポート ２４ 排気ポート ２６ 吸気弁 ２８ 排気弁 ３４ 燃料噴射弁 ３８ 吸気制御弁 ４０ 吸気ポート壁部 ４４ 弁体 ５２ 駆動部 ５４ 制御部 ５６ 負荷センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のシリンダヘッドに燃焼室に連
   通する吸気ポート及び排気ポートを開閉する吸気弁及び
   排気弁を設け、前記吸気弁の前記排気弁から離間する側
   に前記燃焼室に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁を設
   け、前記吸気ポートを前記吸気弁及び排気弁間に設けた
   内燃機関の吸気装置において、前記吸気ポートの前記排
   気弁に近接する側の吸気ポート壁部に前記内燃機関の部
   分負荷運転時に前記吸気ポート内に突出されるとともに
   前記内燃機関の全開負荷運転時に前記吸気ポート壁部に
   収納される吸気制御弁を設けたことを特徴とする内燃機
   関の吸気装置。