JPH09170528A - リーンバーンエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents
リーンバーンエンジンの燃料噴射装置Info
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- JPH09170528A JPH09170528A JP8165920A JP16592096A JPH09170528A JP H09170528 A JPH09170528 A JP H09170528A JP 8165920 A JP8165920 A JP 8165920A JP 16592096 A JP16592096 A JP 16592096A JP H09170528 A JPH09170528 A JP H09170528A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/04—Injectors peculiar thereto
- F02M69/047—Injectors peculiar thereto injectors with air chambers, e.g. communicating with atmosphere for aerating the nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
- F02B31/08—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
- F02B31/085—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets having two inlet valves
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/04—Injectors peculiar thereto
- F02M69/042—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit
- F02M69/045—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit for injecting into the combustion chamber
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定な燃焼を維持しながらエンジンの運転空
燃比を増大する。 【解決手段】 エンジンのシリンダヘッド１０にスワー
ルポート１４ａとストレートポート１４ｂとを設け、ス
トレートポート側に接続する吸気通路２０ｂに吸気制御
弁３２を設ける。また、２つの噴孔を有する燃料噴射弁
２６を吸気通路下側に配置し、ポート１４ａ、１４ｂに
設けた噴孔２４ａ、２４ｂから燃料噴射を行う。ストレ
ートポート１４ｂ側の噴孔２４ｂは、ポートのバルブシ
ート上端に隣接した位置に配置し、吸気制御弁閉弁時に
は吸気行程後半に、吸気弁１５ｂの弁軸とシリンダ中心
軸線との間を通り、対抗するシリンダヘッド壁面または
シリンダ壁上部を指向するように噴孔２４ｂから燃料を
噴射する構成とする。
燃比を増大する。 【解決手段】 エンジンのシリンダヘッド１０にスワー
ルポート１４ａとストレートポート１４ｂとを設け、ス
トレートポート側に接続する吸気通路２０ｂに吸気制御
弁３２を設ける。また、２つの噴孔を有する燃料噴射弁
２６を吸気通路下側に配置し、ポート１４ａ、１４ｂに
設けた噴孔２４ａ、２４ｂから燃料噴射を行う。ストレ
ートポート１４ｂ側の噴孔２４ｂは、ポートのバルブシ
ート上端に隣接した位置に配置し、吸気制御弁閉弁時に
は吸気行程後半に、吸気弁１５ｂの弁軸とシリンダ中心
軸線との間を通り、対抗するシリンダヘッド壁面または
シリンダ壁上部を指向するように噴孔２４ｂから燃料を
噴射する構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リーンバーンエン
ジンの燃料噴射装置に関する。
ジンの燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリンダ内にシリンダ中心軸線まわりの
吸気旋回流（スワール）を生じさせることにより、全体
として理論空燃比よりリーンな空燃比の混合気の安定し
た燃焼を可能とするリーンバーンエンジンの燃料噴射装
置が知られている。例えば、この種の燃料噴射装置の例
としては、特開昭６２−９１６１９号公報に記載された
ものがある。
吸気旋回流（スワール）を生じさせることにより、全体
として理論空燃比よりリーンな空燃比の混合気の安定し
た燃焼を可能とするリーンバーンエンジンの燃料噴射装
置が知られている。例えば、この種の燃料噴射装置の例
としては、特開昭６２−９１６１９号公報に記載された
ものがある。
【０００３】同公報の燃料噴射装置は、流入する吸気に
スワールを生じさせるスワールポートに燃料を噴射する
第１の燃料噴射弁と、吸気を直線的にシリンダ内に流入
させるストレートポートに燃料を噴射する第２の燃料噴
射弁との２つの燃料噴射弁を備えており、リーンバーン
運転を行う場合にはストレートポート側の吸気通路に設
けられた吸気制御弁の開度を絞り、ストレートポート側
から流入する吸気の量を低減する。また、このときスト
レートポート側の第２の燃料噴射弁からは吸気行程後半
にシリンダ中央部を指向して燃料が噴射される。
スワールを生じさせるスワールポートに燃料を噴射する
第１の燃料噴射弁と、吸気を直線的にシリンダ内に流入
させるストレートポートに燃料を噴射する第２の燃料噴
射弁との２つの燃料噴射弁を備えており、リーンバーン
運転を行う場合にはストレートポート側の吸気通路に設
けられた吸気制御弁の開度を絞り、ストレートポート側
から流入する吸気の量を低減する。また、このときスト
レートポート側の第２の燃料噴射弁からは吸気行程後半
にシリンダ中央部を指向して燃料が噴射される。
【０００４】スワールポート側の第１の燃料噴射弁から
噴射された燃料は、シリンダ内に生成されるシリンダ中
心軸線まわりのスワール流に乗り、シリンダ内に比較的
均一な混合気を形成する。しかし、スワール流により生
成される混合気はシリンダ内に比較的均一に拡散してい
るため、シリンダ上部の点火プラグ近傍の混合気の空燃
比のみを他の部分より低く（すなわちリッチに）するこ
とは困難である。すなわち、スワールポート側から噴射
された燃料はスワール流に乗ってシリンダ全体に拡散す
る傾向があるため、点火プラグ近傍に着火可能な空燃比
の混合気を生成するためには、スワールポート側から噴
射する燃料の量を大きく設定する必要がありシリンダ内
の混合気空燃比を全体として充分に高く（リーンに）設
定することができない問題があった。
噴射された燃料は、シリンダ内に生成されるシリンダ中
心軸線まわりのスワール流に乗り、シリンダ内に比較的
均一な混合気を形成する。しかし、スワール流により生
成される混合気はシリンダ内に比較的均一に拡散してい
るため、シリンダ上部の点火プラグ近傍の混合気の空燃
比のみを他の部分より低く（すなわちリッチに）するこ
とは困難である。すなわち、スワールポート側から噴射
された燃料はスワール流に乗ってシリンダ全体に拡散す
る傾向があるため、点火プラグ近傍に着火可能な空燃比
の混合気を生成するためには、スワールポート側から噴
射する燃料の量を大きく設定する必要がありシリンダ内
の混合気空燃比を全体として充分に高く（リーンに）設
定することができない問題があった。
【０００５】これに対して、上記特開昭６２−９１６１
９号公報の装置では、ストレートポートとスワールポー
トそれぞれに燃料噴射弁を配置し、ストレートポート側
の燃料噴射弁からは吸気行程後半にシリンダ中央部を指
向して燃料噴射を行っている。また、このとき吸気制御
弁は完全にはストレートポート側の吸気通路を閉塞せ
ず、比較的少量の吸気が燃料とともにストレートポート
からシリンダ内に流入するようになっている。
９号公報の装置では、ストレートポートとスワールポー
トそれぞれに燃料噴射弁を配置し、ストレートポート側
の燃料噴射弁からは吸気行程後半にシリンダ中央部を指
向して燃料噴射を行っている。また、このとき吸気制御
弁は完全にはストレートポート側の吸気通路を閉塞せ
ず、比較的少量の吸気が燃料とともにストレートポート
からシリンダ内に流入するようになっている。
【０００６】上記公報の装置においても、スワールポー
ト側の燃料噴射弁から噴射された燃料は吸気スワールに
乗って拡散し、シリンダ全体に均一な混合気を生成す
る。一方、ストレートポート側の燃料噴射弁から吸気行
程後半に噴射された燃料はストレートポートを通る吸気
に乗って拡散しつつ直線的にシリンダ中央部に到達す
る。シリンダ内に強力なスワール流が生成した状態で
は、シリンダ内周に沿った吸気流れが生じているが、シ
リンダ中心軸線付近では旋回方向の流れがない状態とな
っている。このため、ストレートポート側から噴射され
た燃料はシリンダ中央部近傍に滞留し、点火プラグ近傍
にスワール中の混合気より濃い可燃空燃比範囲の混合気
層を形成する。すなわち、上記公報の装置では、シリン
ダの中央部、すなわち点火プラグ付近に濃い混合気を集
中させる半径方向の混合気成層化を図ることが可能とな
る。
ト側の燃料噴射弁から噴射された燃料は吸気スワールに
乗って拡散し、シリンダ全体に均一な混合気を生成す
る。一方、ストレートポート側の燃料噴射弁から吸気行
程後半に噴射された燃料はストレートポートを通る吸気
に乗って拡散しつつ直線的にシリンダ中央部に到達す
る。シリンダ内に強力なスワール流が生成した状態で
は、シリンダ内周に沿った吸気流れが生じているが、シ
リンダ中心軸線付近では旋回方向の流れがない状態とな
っている。このため、ストレートポート側から噴射され
た燃料はシリンダ中央部近傍に滞留し、点火プラグ近傍
にスワール中の混合気より濃い可燃空燃比範囲の混合気
層を形成する。すなわち、上記公報の装置では、シリン
ダの中央部、すなわち点火プラグ付近に濃い混合気を集
中させる半径方向の混合気成層化を図ることが可能とな
る。
【０００７】このように、シリンダ半径方向に混合気成
層化を行うことにより、少ない燃料で点火プラグ近傍に
可燃空燃比範囲の混合気層を形成することができるた
め、安定した燃焼を維持しながら全体としてシリンダ内
の混合気の空燃比を高く（リーンに）設定することが可
能となる。
層化を行うことにより、少ない燃料で点火プラグ近傍に
可燃空燃比範囲の混合気層を形成することができるた
め、安定した燃焼を維持しながら全体としてシリンダ内
の混合気の空燃比を高く（リーンに）設定することが可
能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
６２−９１６１９号公報の装置では、ストレートポート
側からシリンダ中央部を指向して噴射された燃料が、直
接点火プラグに到達してプラグのくすぶりなどの問題が
生じることを防止するために、吸気制御弁閉弁時にもス
トレートポートを通る吸気流を生じさせている。このた
め、上記公報の装置では、逆にシリンダ内の半径方向の
混合気成層化が阻害される問題が生じる場合がある。す
なわち、吸気流中に噴射された燃料噴流は吸気流との干
渉により乱れが増大して大きく拡散するようになる。ま
た、このように拡散するため噴射された燃料は直接シリ
ンダ内に流入せずストレートポート側の吸気通路壁面や
吸気弁傘部背面全体に衝突してさらに拡散する。このた
め、ストレートポート側に噴射された燃料は、開弁中の
吸気弁の傘部の縁全周から吸気流に乗って下向きの速度
を持ってシリンダ内に流入することになる。一方、スワ
ールポートから流入した吸気はスワールポートを起点と
する下向き螺旋状の強力なスワール主流を形成するが、
このスワール主流はシリンダを一周してストレートポー
ト下側を通過している。このため、上述のようにストレ
ートポート側の吸気弁傘部の縁全周から下向きの速度を
持って流入した燃料は、ストレートポート直下にとどま
らずストレートポート下側を通過するスワール主流に到
達してしまい、スワール主流に乗ってシリンダ内に均一
に拡散するようになる。
６２−９１６１９号公報の装置では、ストレートポート
側からシリンダ中央部を指向して噴射された燃料が、直
接点火プラグに到達してプラグのくすぶりなどの問題が
生じることを防止するために、吸気制御弁閉弁時にもス
トレートポートを通る吸気流を生じさせている。このた
め、上記公報の装置では、逆にシリンダ内の半径方向の
混合気成層化が阻害される問題が生じる場合がある。す
なわち、吸気流中に噴射された燃料噴流は吸気流との干
渉により乱れが増大して大きく拡散するようになる。ま
た、このように拡散するため噴射された燃料は直接シリ
ンダ内に流入せずストレートポート側の吸気通路壁面や
吸気弁傘部背面全体に衝突してさらに拡散する。このた
め、ストレートポート側に噴射された燃料は、開弁中の
吸気弁の傘部の縁全周から吸気流に乗って下向きの速度
を持ってシリンダ内に流入することになる。一方、スワ
ールポートから流入した吸気はスワールポートを起点と
する下向き螺旋状の強力なスワール主流を形成するが、
このスワール主流はシリンダを一周してストレートポー
ト下側を通過している。このため、上述のようにストレ
ートポート側の吸気弁傘部の縁全周から下向きの速度を
持って流入した燃料は、ストレートポート直下にとどま
らずストレートポート下側を通過するスワール主流に到
達してしまい、スワール主流に乗ってシリンダ内に均一
に拡散するようになる。
【０００９】従って、上記公報の装置ではシリンダ中央
を指向してストレートポート側に噴射された燃料は実際
には直線的にシリンダ中央部には到達せず、その大部分
がストレートポート下部のスワール主流に乗ってシリン
ダ内に拡散してしまうことになり、点火プラグ近傍に着
火可能な濃混合気を成層化することが困難になる問題が
生じるのである。
を指向してストレートポート側に噴射された燃料は実際
には直線的にシリンダ中央部には到達せず、その大部分
がストレートポート下部のスワール主流に乗ってシリン
ダ内に拡散してしまうことになり、点火プラグ近傍に着
火可能な濃混合気を成層化することが困難になる問題が
生じるのである。
【００１０】本発明は上記問題に鑑み、確実にシリンダ
半径方向の混合気成層化を行うことにより、点火プラグ
近傍のみに可燃空燃比の混合気層を形成可能なリーンバ
ーンエンジンの燃料噴射装置を提供することを目的とし
ている。
半径方向の混合気成層化を行うことにより、点火プラグ
近傍のみに可燃空燃比の混合気層を形成可能なリーンバ
ーンエンジンの燃料噴射装置を提供することを目的とし
ている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、シリンダ内に直線状に吸気を流入させるストレ
ートポートと、シリンダ内に流入する吸気にスワールを
生成させるスワールポートと、前記ストレートポートに
接続された吸気通路と、前記スワールポートに接続され
た吸気通路と、前記ストレートポートに接続された吸気
通路に設けられ、予め定められた機関運転条件で閉弁
し、ストレートポートに接続された吸気通路を閉塞する
吸気制御弁と、前記ストレートポートとスワールポート
とに燃料を噴射する２つの噴孔を有し、少なくとも前記
吸気制御弁が閉弁時には吸気行程後半に燃料噴射を行う
燃料噴射弁とを備え、前記ストレートポートに燃料を噴
射する噴孔は、ストレートポートの吸気弁バルブシート
に隣接した位置に配置され、シリンダ中心軸線とストレ
ートポート側吸気弁の弁軸との間を通り、シリンダ内の
対向するシリンダヘッド壁面またはシリンダ壁上部を指
向する方向に開口するリーンバーンエンジンの燃料噴射
装置が提供される。
よれば、シリンダ内に直線状に吸気を流入させるストレ
ートポートと、シリンダ内に流入する吸気にスワールを
生成させるスワールポートと、前記ストレートポートに
接続された吸気通路と、前記スワールポートに接続され
た吸気通路と、前記ストレートポートに接続された吸気
通路に設けられ、予め定められた機関運転条件で閉弁
し、ストレートポートに接続された吸気通路を閉塞する
吸気制御弁と、前記ストレートポートとスワールポート
とに燃料を噴射する２つの噴孔を有し、少なくとも前記
吸気制御弁が閉弁時には吸気行程後半に燃料噴射を行う
燃料噴射弁とを備え、前記ストレートポートに燃料を噴
射する噴孔は、ストレートポートの吸気弁バルブシート
に隣接した位置に配置され、シリンダ中心軸線とストレ
ートポート側吸気弁の弁軸との間を通り、シリンダ内の
対向するシリンダヘッド壁面またはシリンダ壁上部を指
向する方向に開口するリーンバーンエンジンの燃料噴射
装置が提供される。
【００１２】すなわち、請求項１の燃料噴射装置ではス
トレートポートとスワールポートとにそれぞれ噴孔を有
する単一の燃料噴射弁が使用され、吸気行程後半に２つ
の噴孔から燃料がシリンダ内に噴射される。また、スト
レートポート側の噴孔は吸気弁バルブシートに隣接した
位置に開口しており、更に吸気制御弁閉弁時にはストレ
ートポート側の吸気通路は閉塞されるため、ストレート
ポート側の噴孔から噴射される燃料は吸気流と干渉して
拡散することがない。このため、ストレートポート側の
噴孔からは開弁中の吸気弁の傘部とバルブシートとの間
の間隙を通って、吸気弁と衝突することなく燃料が直接
シリンダ内に噴射される。また、ストレートポート側の
噴孔からは、シリンダ中心軸線とストレートポート側吸
気弁の弁軸との間を通り、シリンダ内の対向するシリン
ダヘッド壁面またはシリンダ壁上部を指向して燃料が噴
射されるため、噴射された燃料は吸気弁と干渉すること
なく、シリンダ上部の中央領域に到達する。この中央領
域では、旋回流が生じておらず噴射燃料は濃混合気層を
形成して滞留するため、圧縮行程では点火プラグ近傍に
着火可能な濃混合気層が形成される。
トレートポートとスワールポートとにそれぞれ噴孔を有
する単一の燃料噴射弁が使用され、吸気行程後半に２つ
の噴孔から燃料がシリンダ内に噴射される。また、スト
レートポート側の噴孔は吸気弁バルブシートに隣接した
位置に開口しており、更に吸気制御弁閉弁時にはストレ
ートポート側の吸気通路は閉塞されるため、ストレート
ポート側の噴孔から噴射される燃料は吸気流と干渉して
拡散することがない。このため、ストレートポート側の
噴孔からは開弁中の吸気弁の傘部とバルブシートとの間
の間隙を通って、吸気弁と衝突することなく燃料が直接
シリンダ内に噴射される。また、ストレートポート側の
噴孔からは、シリンダ中心軸線とストレートポート側吸
気弁の弁軸との間を通り、シリンダ内の対向するシリン
ダヘッド壁面またはシリンダ壁上部を指向して燃料が噴
射されるため、噴射された燃料は吸気弁と干渉すること
なく、シリンダ上部の中央領域に到達する。この中央領
域では、旋回流が生じておらず噴射燃料は濃混合気層を
形成して滞留するため、圧縮行程では点火プラグ近傍に
着火可能な濃混合気層が形成される。
【００１３】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１に記載の燃料噴射装置であって、更に前記燃料噴
射弁の、少なくとも前記ストレートポート側の噴孔に至
る燃料噴射通路に加圧空気を噴射するエアアシスト手段
を備えたリーンバーンエンジンの燃料噴射装置が提供さ
れる。請求項２の燃料噴射装置では、少なくともストレ
ートポート側の噴孔に至る燃料噴射通路にはアシストエ
アが供給されるため、ストレートポート側の噴孔からは
微粒化した燃料が噴射される。このため、請求項２の装
置では微粒化した燃料が請求項１と同様に吸気弁傘部と
衝突することなく直接シリンダ上部中央領域に到達す
る。
求項１に記載の燃料噴射装置であって、更に前記燃料噴
射弁の、少なくとも前記ストレートポート側の噴孔に至
る燃料噴射通路に加圧空気を噴射するエアアシスト手段
を備えたリーンバーンエンジンの燃料噴射装置が提供さ
れる。請求項２の燃料噴射装置では、少なくともストレ
ートポート側の噴孔に至る燃料噴射通路にはアシストエ
アが供給されるため、ストレートポート側の噴孔からは
微粒化した燃料が噴射される。このため、請求項２の装
置では微粒化した燃料が請求項１と同様に吸気弁傘部と
衝突することなく直接シリンダ上部中央領域に到達す
る。
【００１４】更に、請求項３に記載の発明によれば、シ
リンダ内に直線状に吸気を流入させるストレートポート
と、シリンダ内に流入する吸気にスワールを生成させる
スワールポートと、 前記ストレートポートに接続され
た吸気通路と、前記スワールポートに接続された吸気通
路と、前記ストレートポートに接続された吸気通路に設
けられ、予め定められた機関運転条件で閉弁し、ストレ
ートポートに接続された吸気通路を閉塞する吸気制御弁
と、前記ストレートポートとスワールポートとに燃料を
噴射する２つの噴孔を有し、少なくとも前記吸気制御弁
が閉弁時には吸気行程後半に燃料噴射を行う燃料噴射弁
とを備え、前記ストレートポートに燃料を噴射する噴孔
は、ストレートポートの吸気弁バルブシートに隣接した
位置に配置され、シリンダ中心軸線とストレートポート
側吸気弁の弁軸との間を通り、ストレートポート下端部
を指向する方向に開口するリーンバーンエンジンの燃料
噴射装置が提供される。
リンダ内に直線状に吸気を流入させるストレートポート
と、シリンダ内に流入する吸気にスワールを生成させる
スワールポートと、 前記ストレートポートに接続され
た吸気通路と、前記スワールポートに接続された吸気通
路と、前記ストレートポートに接続された吸気通路に設
けられ、予め定められた機関運転条件で閉弁し、ストレ
ートポートに接続された吸気通路を閉塞する吸気制御弁
と、前記ストレートポートとスワールポートとに燃料を
噴射する２つの噴孔を有し、少なくとも前記吸気制御弁
が閉弁時には吸気行程後半に燃料噴射を行う燃料噴射弁
とを備え、前記ストレートポートに燃料を噴射する噴孔
は、ストレートポートの吸気弁バルブシートに隣接した
位置に配置され、シリンダ中心軸線とストレートポート
側吸気弁の弁軸との間を通り、ストレートポート下端部
を指向する方向に開口するリーンバーンエンジンの燃料
噴射装置が提供される。
【００１５】すなわち、請求項３の燃料噴射装置では、
ストレートポート側の噴孔からは、シリンダ中心軸線と
ストレートポート側吸気弁の弁軸との間を通り、ストレ
ートポート下端部を指向して燃料が噴射される。この燃
料は拡散することなくシリンダ中心軸線側のストレート
ポート下端部に衝突して微粒化した後、ストレートポー
トの中心軸線寄りの部分からシリンダ内に流入する。こ
のため、請求項２の装置と同様ストレートポート側に噴
射された燃料は微粒化した状態でシリンダ上部の中央領
域に到達することになり、点火プラグ近傍に濃混合気層
が形成される。
ストレートポート側の噴孔からは、シリンダ中心軸線と
ストレートポート側吸気弁の弁軸との間を通り、ストレ
ートポート下端部を指向して燃料が噴射される。この燃
料は拡散することなくシリンダ中心軸線側のストレート
ポート下端部に衝突して微粒化した後、ストレートポー
トの中心軸線寄りの部分からシリンダ内に流入する。こ
のため、請求項２の装置と同様ストレートポート側に噴
射された燃料は微粒化した状態でシリンダ上部の中央領
域に到達することになり、点火プラグ近傍に濃混合気層
が形成される。
【００１６】また、請求項４に記載の発明によれば、シ
リンダ内に直線状に吸気を流入させるストレートポート
と、シリンダ内に流入する吸気にスワールを生成させる
スワールポートと、前記ストレートポートに接続された
吸気通路と、前記スワールポートに接続された吸気通路
と、前記ストレートポートに接続された吸気通路に設け
られ、予め定められた機関運転条件で閉弁し、ストレー
トポートに接続された吸気通路を閉塞する吸気制御弁
と、前記ストレートポートとスワールポートとに燃料を
噴射する２つの噴孔を有し、少なくとも前記吸気制御弁
が閉弁時には吸気行程後半に燃料噴射を行う燃料噴射弁
とを備え、前記ストレートポートに燃料を噴射する噴孔
は、ストレートポートの吸気弁バルブシートに隣接した
位置に配置され、ストレートポート側吸気弁弁体傘部背
面の、吸気弁弁軸と噴孔開口部を結ぶ線と吸気弁弁軸と
シリンダ中心軸線とを結ぶ線とで囲まれる領域を指向す
る方向に開口し、該噴孔から噴射された燃料が前記領域
に反射してシリンダ中心軸線に近づく方向に向かうよう
にしたリーンバーンエンジンの燃料噴射装置が提供され
る。
リンダ内に直線状に吸気を流入させるストレートポート
と、シリンダ内に流入する吸気にスワールを生成させる
スワールポートと、前記ストレートポートに接続された
吸気通路と、前記スワールポートに接続された吸気通路
と、前記ストレートポートに接続された吸気通路に設け
られ、予め定められた機関運転条件で閉弁し、ストレー
トポートに接続された吸気通路を閉塞する吸気制御弁
と、前記ストレートポートとスワールポートとに燃料を
噴射する２つの噴孔を有し、少なくとも前記吸気制御弁
が閉弁時には吸気行程後半に燃料噴射を行う燃料噴射弁
とを備え、前記ストレートポートに燃料を噴射する噴孔
は、ストレートポートの吸気弁バルブシートに隣接した
位置に配置され、ストレートポート側吸気弁弁体傘部背
面の、吸気弁弁軸と噴孔開口部を結ぶ線と吸気弁弁軸と
シリンダ中心軸線とを結ぶ線とで囲まれる領域を指向す
る方向に開口し、該噴孔から噴射された燃料が前記領域
に反射してシリンダ中心軸線に近づく方向に向かうよう
にしたリーンバーンエンジンの燃料噴射装置が提供され
る。
【００１７】すなわち、請求項４の燃料噴射装置では、
ストレートポート側の噴孔からは吸気弁弁体傘部背面の
点火プラグに近い部分を指向して燃料噴射が行なわれ
る。前述したように、ストレートポート側噴孔は吸気弁
バルブシート近傍に配置されており、吸気制御弁閉弁時
にはストレートポートを通る吸気流がほとんど存在しな
いためストレートポート側噴孔から噴射された燃料は拡
散することなく吸気弁弁体傘部背面の点火プラグに近い
領域に衝突し微粒化する。また、弁体に衝突により微粒
化した燃料は弁体に反射して点火プラグに近づく方向に
進行方向が変化する。また、垂直方向で見ると、弁体に
反射後の燃料は弁体傘部の３次元形状のために水平より
僅かに上向きの方向に向かう。このため、反射後の微粒
化した燃料はシリンダヘッド上面に付着することなくシ
リンダ上部中央領域に到達し、旋回流に乗ることなくこ
の中央領域に滞留する。このため、圧縮行程ではシリン
ダ上部の点火プラグ近傍に微細化した燃料による濃混合
気層が形成されるようになる。
ストレートポート側の噴孔からは吸気弁弁体傘部背面の
点火プラグに近い部分を指向して燃料噴射が行なわれ
る。前述したように、ストレートポート側噴孔は吸気弁
バルブシート近傍に配置されており、吸気制御弁閉弁時
にはストレートポートを通る吸気流がほとんど存在しな
いためストレートポート側噴孔から噴射された燃料は拡
散することなく吸気弁弁体傘部背面の点火プラグに近い
領域に衝突し微粒化する。また、弁体に衝突により微粒
化した燃料は弁体に反射して点火プラグに近づく方向に
進行方向が変化する。また、垂直方向で見ると、弁体に
反射後の燃料は弁体傘部の３次元形状のために水平より
僅かに上向きの方向に向かう。このため、反射後の微粒
化した燃料はシリンダヘッド上面に付着することなくシ
リンダ上部中央領域に到達し、旋回流に乗ることなくこ
の中央領域に滞留する。このため、圧縮行程ではシリン
ダ上部の点火プラグ近傍に微細化した燃料による濃混合
気層が形成されるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態について説明する。図１、図２は本発明を適用し
た燃料噴射装置の一実施形態を示す略示図である。図
１、図２において１０はエンジンのシリンダヘッドを示
す。本実施形態では、多気筒エンジンが使用されている
が、図１、図２はそのうち１つのシリンダのみについて
示している。
施形態について説明する。図１、図２は本発明を適用し
た燃料噴射装置の一実施形態を示す略示図である。図
１、図２において１０はエンジンのシリンダヘッドを示
す。本実施形態では、多気筒エンジンが使用されている
が、図１、図２はそのうち１つのシリンダのみについて
示している。
【００１９】図１、図２において、１１はエンジンのシ
リンダ、１２はシリンダ１１内の燃焼室を示している。
本実施形態では、図１に示すように、燃焼室１２には２
つの吸気ポート１４ａ、１４ｂと２つの排気ポート１６
ａ、１６ｂとが設けられた４弁式の構成とされている。
本実施形態では、第１の吸気ポート１４ａは、流入する
吸気によりシリンダ１１内に吸気旋回流（スワール）を
生じさせるスワールポートとされている。本実施形態で
は、第１の吸気ポート１４ａはポート近傍の吸気通路に
吸気流を旋回方向に導くヘリカル突起１３を配置するこ
とによりスワールを生成する構成とされている。これに
対して、第２の吸気ポート１４ｂには、このようなヘリ
カル突起は設けられておらず、吸気が直線的にシリンダ
内に流入するストレートポートとされている。
リンダ、１２はシリンダ１１内の燃焼室を示している。
本実施形態では、図１に示すように、燃焼室１２には２
つの吸気ポート１４ａ、１４ｂと２つの排気ポート１６
ａ、１６ｂとが設けられた４弁式の構成とされている。
本実施形態では、第１の吸気ポート１４ａは、流入する
吸気によりシリンダ１１内に吸気旋回流（スワール）を
生じさせるスワールポートとされている。本実施形態で
は、第１の吸気ポート１４ａはポート近傍の吸気通路に
吸気流を旋回方向に導くヘリカル突起１３を配置するこ
とによりスワールを生成する構成とされている。これに
対して、第２の吸気ポート１４ｂには、このようなヘリ
カル突起は設けられておらず、吸気が直線的にシリンダ
内に流入するストレートポートとされている。
【００２０】シリンダヘッド１０内には、吸気ポート１
４ａ、１４ｂに接続された吸気通路それぞれ２０ａ、２
０ｂとが形成されている。吸気通路２０ａ、２０ｂは隔
壁２８により互いに分離されており、シリンダヘッド１
０内に互いに独立した吸気通路を形成している。本実施
形態では、シリンダヘッド１０の吸気通路２０ａ、２０
ｂを分離する隔壁２８の下部には、燃料噴射弁２６が配
置されている。燃料噴射弁２６は、１つの本体に２つの
噴射口を備えており、この噴射口はシリンダヘッド内に
穿設された燃料噴射通路２５ａ、２５ｂにより、吸気ポ
ート１４ａ、１４ｂに開口した噴孔それぞれ２４ａ、２
４ｂに接続されている。この噴孔２４ａ、２４ｂの配置
については後に説明する。
４ａ、１４ｂに接続された吸気通路それぞれ２０ａ、２
０ｂとが形成されている。吸気通路２０ａ、２０ｂは隔
壁２８により互いに分離されており、シリンダヘッド１
０内に互いに独立した吸気通路を形成している。本実施
形態では、シリンダヘッド１０の吸気通路２０ａ、２０
ｂを分離する隔壁２８の下部には、燃料噴射弁２６が配
置されている。燃料噴射弁２６は、１つの本体に２つの
噴射口を備えており、この噴射口はシリンダヘッド内に
穿設された燃料噴射通路２５ａ、２５ｂにより、吸気ポ
ート１４ａ、１４ｂに開口した噴孔それぞれ２４ａ、２
４ｂに接続されている。この噴孔２４ａ、２４ｂの配置
については後に説明する。
【００２１】本実施形態では、ストレートポート１４ｂ
に続く吸気通路２０ｂには、吸気制御弁３２が配置され
ている。吸気制御弁３２は板状の弁体を有するバタフラ
イ弁として構成され、エンジンの低負荷運転時等の所定
の運転条件下で閉弁し吸気通路２０ｂを閉塞する。従っ
て、吸気制御弁３２の閉弁時には、吸気は吸気通路２０
ａを通りスワールポート１４ａからシリンダ１１内に流
入し、ストレートポート１４ｂ側の吸気通路２０ｂは吸
気流がない状態になる。スワールポート１４ａからシリ
ンダ１１内に流入する吸気には突起１３によりシリンダ
１１中心軸線まわりの旋回速度成分が与えられるため、
シリンダ１１内には吸気制御弁３２閉弁時の吸気行程時
にスワールポート１４ａを起点とする下向き螺旋状の強
力なスワールがシリンダ中心軸線まわりに生成される。
に続く吸気通路２０ｂには、吸気制御弁３２が配置され
ている。吸気制御弁３２は板状の弁体を有するバタフラ
イ弁として構成され、エンジンの低負荷運転時等の所定
の運転条件下で閉弁し吸気通路２０ｂを閉塞する。従っ
て、吸気制御弁３２の閉弁時には、吸気は吸気通路２０
ａを通りスワールポート１４ａからシリンダ１１内に流
入し、ストレートポート１４ｂ側の吸気通路２０ｂは吸
気流がない状態になる。スワールポート１４ａからシリ
ンダ１１内に流入する吸気には突起１３によりシリンダ
１１中心軸線まわりの旋回速度成分が与えられるため、
シリンダ１１内には吸気制御弁３２閉弁時の吸気行程時
にスワールポート１４ａを起点とする下向き螺旋状の強
力なスワールがシリンダ中心軸線まわりに生成される。
【００２２】また、吸気制御弁３２開弁時には吸気通路
２０ｂを通って抵抗の少ないストレートポート１４ｂか
らシリンダ１１内に多量の吸気が流入するため、エンジ
ン出力を大幅に増大することが可能となる。図１におい
て、３０は吸気制御弁３２の開閉制御を行うエンジンの
制御回路、３３は吸気制御弁３２を開閉駆動する負圧ア
クチュエータ、ソレノイド、ステッパモータ等の適宜な
形式のアクチュエータである。制御回路３０は機関負荷
条件を検出し、予め定めた負荷条件のときにアクチュエ
ータ３３を駆動して吸気制御弁３２を閉弁してストレー
トポート１４ｂ側の吸気通路２０ｂを閉塞する制御を行
う。
２０ｂを通って抵抗の少ないストレートポート１４ｂか
らシリンダ１１内に多量の吸気が流入するため、エンジ
ン出力を大幅に増大することが可能となる。図１におい
て、３０は吸気制御弁３２の開閉制御を行うエンジンの
制御回路、３３は吸気制御弁３２を開閉駆動する負圧ア
クチュエータ、ソレノイド、ステッパモータ等の適宜な
形式のアクチュエータである。制御回路３０は機関負荷
条件を検出し、予め定めた負荷条件のときにアクチュエ
ータ３３を駆動して吸気制御弁３２を閉弁してストレー
トポート１４ｂ側の吸気通路２０ｂを閉塞する制御を行
う。
【００２３】図２は図１のII-II 線に沿った断面を示
す。図２に示すように、シリンダヘッド１０には吸気制
御弁３２のバルブアセンブリ３４を介して吸気マニホル
ド３５が取着されている。バルブアセンブリ３４と吸気
マニホルド３５にはシリンダヘッド１０内の吸気通路隔
壁２８に連続する隔壁２８ａ（図１）が形成されてお
り、この部分でも吸気通路２０ａ、２０ｂは互いに分離
されている。
す。図２に示すように、シリンダヘッド１０には吸気制
御弁３２のバルブアセンブリ３４を介して吸気マニホル
ド３５が取着されている。バルブアセンブリ３４と吸気
マニホルド３５にはシリンダヘッド１０内の吸気通路隔
壁２８に連続する隔壁２８ａ（図１）が形成されてお
り、この部分でも吸気通路２０ａ、２０ｂは互いに分離
されている。
【００２４】本実施形態では、図１、図２に示すように
燃料噴射弁２６はシリンダヘッド１０の吸気通路２０
ａ、２０ｂの隔壁２８の下側の位置に配置されている。
燃料噴射弁２６の２つの噴孔は、図１に示すようにそれ
ぞれの燃料噴射通路２５ａ、２５ｂを介して吸気ポート
１４ａ、１４ｂの噴孔２４ａ、２４ｂに接続されてい
る。また、ストレートポート１４ｂ側の噴孔２４ｂはス
トレートポートの吸気弁１５ｂのバルブシート１７ｂの
シリンダ１１中心側部分の直上部に開口している。ま
た、燃料噴射通路２５ｂ、噴孔２４ｂは、シリンダ１１
中心に設けられた点火プラグ４０（図１）とストレート
ポートの吸気弁の弁軸１５ｒとの間を通って、吸気ポー
ト１４ｂに対向する排気ポート１６ｂの下側の、シリン
ダヘッド１０壁面またはシリンダ壁上部付近（例えば、
本実施形態では図１に１０ｂで示すシリンダ壁とシリン
ダヘッドとの接続部分）を指向するように配置されてい
る。また、本実施形態では、スワールポート１４ａ側の
噴孔２４ａと燃料噴射通路２５ａも同様に対向する排気
ポート１６ａの下側のシリンダヘッド壁面またはシリン
ダ壁上部を指向するように配置されている。
燃料噴射弁２６はシリンダヘッド１０の吸気通路２０
ａ、２０ｂの隔壁２８の下側の位置に配置されている。
燃料噴射弁２６の２つの噴孔は、図１に示すようにそれ
ぞれの燃料噴射通路２５ａ、２５ｂを介して吸気ポート
１４ａ、１４ｂの噴孔２４ａ、２４ｂに接続されてい
る。また、ストレートポート１４ｂ側の噴孔２４ｂはス
トレートポートの吸気弁１５ｂのバルブシート１７ｂの
シリンダ１１中心側部分の直上部に開口している。ま
た、燃料噴射通路２５ｂ、噴孔２４ｂは、シリンダ１１
中心に設けられた点火プラグ４０（図１）とストレート
ポートの吸気弁の弁軸１５ｒとの間を通って、吸気ポー
ト１４ｂに対向する排気ポート１６ｂの下側の、シリン
ダヘッド１０壁面またはシリンダ壁上部付近（例えば、
本実施形態では図１に１０ｂで示すシリンダ壁とシリン
ダヘッドとの接続部分）を指向するように配置されてい
る。また、本実施形態では、スワールポート１４ａ側の
噴孔２４ａと燃料噴射通路２５ａも同様に対向する排気
ポート１６ａの下側のシリンダヘッド壁面またはシリン
ダ壁上部を指向するように配置されている。
【００２５】次に、本実施形態の燃料噴射の作用につい
て図３を用いて説明する。図３は、吸気制御弁３２閉弁
時の吸気行程から圧縮行程にかけての各段階におけるシ
リンダ１１内の流れの様子を模式的に表している。図３
(A) は吸気行程初期のシリンダ内の状態を示している。
図３の各図は吸気制御弁３２が閉弁した状態を示してい
るため、吸気行程初期に吸気弁１５ａ、１５ｂが開弁す
ると、吸気はスワールポート１４ａのみからシリンダ１
１内に流入する。吸気行程初期にはピストン１９（図３
(A) ）の下降のためにシリンダ内の気流は乱れており、
スワールポート１４ａからシリンダ１１内に流入した吸
気はシリンダ内に安定したスワールを生成することはで
きない。しかし、吸気行程後半になると、ピストン１９
の下降速度は次第に小さくなるため、シリンダ１１内に
はスワールポート１４ａから流入した吸気によりスワー
ルポート１４ａを起点とする下向き螺旋状のスワールが
シリンダ中心軸線まわりに生成されるようになり、吸気
行程後期には図３(B) に示すように、シリンダ１１内に
安定した強力なスワール流Ｓが生成される。このスワー
ル流Ｓはシリンダ内周面近傍では流速が速いが、シリン
ダ中心軸線に近づくにつれ円周方向速度は低下し、シリ
ンダ中心軸線近傍にはほとんど吸気の流れがない領域Ｓ
ａが生じている。噴孔２４ａ、２４ｂからの燃料噴射は
この強力なスワール流Ｓが生成する吸気行程後期に行わ
れる。
て図３を用いて説明する。図３は、吸気制御弁３２閉弁
時の吸気行程から圧縮行程にかけての各段階におけるシ
リンダ１１内の流れの様子を模式的に表している。図３
(A) は吸気行程初期のシリンダ内の状態を示している。
図３の各図は吸気制御弁３２が閉弁した状態を示してい
るため、吸気行程初期に吸気弁１５ａ、１５ｂが開弁す
ると、吸気はスワールポート１４ａのみからシリンダ１
１内に流入する。吸気行程初期にはピストン１９（図３
(A) ）の下降のためにシリンダ内の気流は乱れており、
スワールポート１４ａからシリンダ１１内に流入した吸
気はシリンダ内に安定したスワールを生成することはで
きない。しかし、吸気行程後半になると、ピストン１９
の下降速度は次第に小さくなるため、シリンダ１１内に
はスワールポート１４ａから流入した吸気によりスワー
ルポート１４ａを起点とする下向き螺旋状のスワールが
シリンダ中心軸線まわりに生成されるようになり、吸気
行程後期には図３(B) に示すように、シリンダ１１内に
安定した強力なスワール流Ｓが生成される。このスワー
ル流Ｓはシリンダ内周面近傍では流速が速いが、シリン
ダ中心軸線に近づくにつれ円周方向速度は低下し、シリ
ンダ中心軸線近傍にはほとんど吸気の流れがない領域Ｓ
ａが生じている。噴孔２４ａ、２４ｂからの燃料噴射は
この強力なスワール流Ｓが生成する吸気行程後期に行わ
れる。
【００２６】この場合、スワールポート１４ａの噴孔２
４ａから噴射された燃料はスワールポート２４を通る吸
気流により微細化、拡散してシリンダ内に流入するた
め、吸気とともにスワールＳに乗り、スワール流ととも
にシリンダ内を旋回する。スワールＳ内では流れの乱れ
が大きくなっているため、スワールに乗った燃料は比較
的均一にスワール内に拡散する。すなわち、スワールポ
ート１４ａ側の噴孔２４ａから噴射された燃料は比較的
均一な薄い混合気を形成する。
４ａから噴射された燃料はスワールポート２４を通る吸
気流により微細化、拡散してシリンダ内に流入するた
め、吸気とともにスワールＳに乗り、スワール流ととも
にシリンダ内を旋回する。スワールＳ内では流れの乱れ
が大きくなっているため、スワールに乗った燃料は比較
的均一にスワール内に拡散する。すなわち、スワールポ
ート１４ａ側の噴孔２４ａから噴射された燃料は比較的
均一な薄い混合気を形成する。
【００２７】一方、ストレートポート１４ｂ側の噴孔２
４ｂからは、ストレートポートの吸気弁１５ｂ弁軸１５
ｒとシリンダ１１中心軸線との間を指向して燃料が噴射
される。このため、噴射された燃料はスワールＳの流れ
のない中心領域Ｓａに向けて噴射されることになる。ま
た、本実施形態では、噴孔２４ｂは吸気弁１５ｂのバル
ブシート１７ｂ上部に隣接した位置に開口しているた
め、ストレートポート１４ａとの距離が極めて近くなっ
ている。更に、本実施形態では吸気制御弁３２閉弁時に
はストレートポートを通る吸気流が存在しないので、噴
孔２４ｂから噴射された燃料は吸気流により拡散して吸
気弁と衝突することなく、開弁中の吸気弁１４ｂとバル
ブシート１７ｂとの間の狭い間隙を通過し、直接スワー
ルＳの中心領域Ｓａに到達する。また、噴孔２４ｂは図
２に示したように、対向する排気ポート１６ｂ下部の燃
焼室（シリンダヘッド）壁面またはシリンダ壁上部を指
向して開口しているため、燃料は噴孔２４ｂから水平に
近い方向に噴射されることになる。このため、噴孔２４
ｂから噴射された燃料は、シリンダ上部のスワール中心
領域Ｓａに到達し、滞留して濃混合気層を形成する。
４ｂからは、ストレートポートの吸気弁１５ｂ弁軸１５
ｒとシリンダ１１中心軸線との間を指向して燃料が噴射
される。このため、噴射された燃料はスワールＳの流れ
のない中心領域Ｓａに向けて噴射されることになる。ま
た、本実施形態では、噴孔２４ｂは吸気弁１５ｂのバル
ブシート１７ｂ上部に隣接した位置に開口しているた
め、ストレートポート１４ａとの距離が極めて近くなっ
ている。更に、本実施形態では吸気制御弁３２閉弁時に
はストレートポートを通る吸気流が存在しないので、噴
孔２４ｂから噴射された燃料は吸気流により拡散して吸
気弁と衝突することなく、開弁中の吸気弁１４ｂとバル
ブシート１７ｂとの間の狭い間隙を通過し、直接スワー
ルＳの中心領域Ｓａに到達する。また、噴孔２４ｂは図
２に示したように、対向する排気ポート１６ｂ下部の燃
焼室（シリンダヘッド）壁面またはシリンダ壁上部を指
向して開口しているため、燃料は噴孔２４ｂから水平に
近い方向に噴射されることになる。このため、噴孔２４
ｂから噴射された燃料は、シリンダ上部のスワール中心
領域Ｓａに到達し、滞留して濃混合気層を形成する。
【００２８】吸気行程が終了し、ピストン１９が上昇す
ると、図３(C) に示したようにシリンダ１１内にはピス
トンの上昇に伴って上方に向かう気流Ｕが生じるように
なるため、図３(B) でスワール中心領域に滞留した濃混
合気層はさらに燃焼室上部中央付近に集中するようにな
る。従って、圧縮行程後期の点火時期付近では、点火プ
ラグ近傍に濃混合気の層が集中するようになり、点火プ
ラグによる着火が容易に行われる。上記濃混合気層で着
火が生じると、火炎はスワールによりシリンダ内に拡散
した比較的薄い混合気にも伝播し、燃焼室全体で燃焼が
生じるようになる。
ると、図３(C) に示したようにシリンダ１１内にはピス
トンの上昇に伴って上方に向かう気流Ｕが生じるように
なるため、図３(B) でスワール中心領域に滞留した濃混
合気層はさらに燃焼室上部中央付近に集中するようにな
る。従って、圧縮行程後期の点火時期付近では、点火プ
ラグ近傍に濃混合気の層が集中するようになり、点火プ
ラグによる着火が容易に行われる。上記濃混合気層で着
火が生じると、火炎はスワールによりシリンダ内に拡散
した比較的薄い混合気にも伝播し、燃焼室全体で燃焼が
生じるようになる。
【００２９】上述したように、本実施形態の燃料噴射装
置は、燃焼室上部中央に濃混合気層を形成し、混合気を
シリンダ半径方向に成層化するために以下の構成を有し
ている。 ストレートポート側の噴孔２４ｂからの燃料噴射は吸
気行程の後半に実施される。
置は、燃焼室上部中央に濃混合気層を形成し、混合気を
シリンダ半径方向に成層化するために以下の構成を有し
ている。 ストレートポート側の噴孔２４ｂからの燃料噴射は吸
気行程の後半に実施される。
【００３０】吸気制御弁３２は閉弁時にストレートポ
ート１４ｂ側の吸気通路を完全に閉塞し、ストレートポ
ート１４ｂからの吸気の流入を停止する。 ストレートポート１４ｂ側の噴孔２４ｂは、吸気弁１
５ｂのバルブシート１７ｂの上端部に隣接した位置に配
置される。 噴孔２４ｂからの燃料噴射は、シリンダ１１中心軸線
と吸気弁１５ｂの弁軸１５ｒとの間を通過する方向を指
向して行う。
ート１４ｂ側の吸気通路を完全に閉塞し、ストレートポ
ート１４ｂからの吸気の流入を停止する。 ストレートポート１４ｂ側の噴孔２４ｂは、吸気弁１
５ｂのバルブシート１７ｂの上端部に隣接した位置に配
置される。 噴孔２４ｂからの燃料噴射は、シリンダ１１中心軸線
と吸気弁１５ｂの弁軸１５ｒとの間を通過する方向を指
向して行う。
【００３１】噴孔２４ｂからの燃料噴射は、シリンダ
内の対向するシリンダヘッド壁面またはシリンダ壁上部
を指向して行う。 以下、上記からの構成と、上述した半径方向の混合
気成層化との関係について説明する。上記、の構成に
より、燃料はシリンダ内に安定した強力なスワールＳ
（図３(B) ）が生成した状態で噴孔２４ｂから噴射され
る。吸気行程中期以前の段階では、シリンダ内に安定し
たスワールが生成しておらず、シリンダ内の気流が乱れ
ているため、吸気行程中期以前に噴孔２４ｂから燃料を
噴射すると、噴射した燃料がシリンダ上部中央に滞留せ
ずにシリンダ内に拡散してしまうおそれがあるが、本実
施形態のようにスワールが安定した状態で燃料を噴射す
ることにより、噴孔２４ｂから噴射した燃料がシリンダ
１１内に均一に拡散することが防止される。
内の対向するシリンダヘッド壁面またはシリンダ壁上部
を指向して行う。 以下、上記からの構成と、上述した半径方向の混合
気成層化との関係について説明する。上記、の構成に
より、燃料はシリンダ内に安定した強力なスワールＳ
（図３(B) ）が生成した状態で噴孔２４ｂから噴射され
る。吸気行程中期以前の段階では、シリンダ内に安定し
たスワールが生成しておらず、シリンダ内の気流が乱れ
ているため、吸気行程中期以前に噴孔２４ｂから燃料を
噴射すると、噴射した燃料がシリンダ上部中央に滞留せ
ずにシリンダ内に拡散してしまうおそれがあるが、本実
施形態のようにスワールが安定した状態で燃料を噴射す
ることにより、噴孔２４ｂから噴射した燃料がシリンダ
１１内に均一に拡散することが防止される。
【００３２】また、上記との構成により噴孔２４ｂ
から噴射した燃料の大部分がスワールの中心領域Ｓａ
（図３(B) ）に到達するようになる。すなわち、ストレ
ートポート１４ｂ側に吸気流がある状態で噴孔２４ｂか
ら燃料噴射を行うと、吸気流と噴射燃料との干渉により
燃料噴流が拡散するため、スワール中心領域に到達せず
にスワールに巻き込まれる燃料の量が増大してしまい、
中心領域に滞留する燃料量が減少する。このため、本実
施形態ではストレートポートから流入する吸気流がない
状態で燃料噴射を行う（上記）。また、上記の構成
により、吸気通路２０ｂ内での噴射燃料の飛行距離をで
きるだけ短くすることができるため、燃料の拡散が防止
される。一般に、噴射された燃料の飛行距離が長い場合
にはたとえ吸気流がない状態であっても燃料噴流は拡散
して噴流が拡がりを持つようになる。このため、従来の
ように噴孔をストレートポート１４ｂから離れた位置に
配置すると、燃料噴流はストレートポートに到達するま
でに拡がってしまい、吸気弁１５ｂ傘部背面や吸気通路
壁面と衝突するようになり、充分な量の燃料をスワール
の中心領域に到達させることができなくなる。そこで、
本実施形態では、噴孔２４ｂをできるだけストレートポ
ート１４ｂに近接した位置に配置し、できるだけ噴射燃
料が拡散しない状態でポートと吸気弁との間隙を通過さ
せるようにしている。これにより、噴射された燃料は吸
気弁１５ｂや吸気通路２０ｂ壁面と衝突することなく、
直接スワールの中心領域に到達するようになるため中心
領域に滞留する燃料量が増大する。
から噴射した燃料の大部分がスワールの中心領域Ｓａ
（図３(B) ）に到達するようになる。すなわち、ストレ
ートポート１４ｂ側に吸気流がある状態で噴孔２４ｂか
ら燃料噴射を行うと、吸気流と噴射燃料との干渉により
燃料噴流が拡散するため、スワール中心領域に到達せず
にスワールに巻き込まれる燃料の量が増大してしまい、
中心領域に滞留する燃料量が減少する。このため、本実
施形態ではストレートポートから流入する吸気流がない
状態で燃料噴射を行う（上記）。また、上記の構成
により、吸気通路２０ｂ内での噴射燃料の飛行距離をで
きるだけ短くすることができるため、燃料の拡散が防止
される。一般に、噴射された燃料の飛行距離が長い場合
にはたとえ吸気流がない状態であっても燃料噴流は拡散
して噴流が拡がりを持つようになる。このため、従来の
ように噴孔をストレートポート１４ｂから離れた位置に
配置すると、燃料噴流はストレートポートに到達するま
でに拡がってしまい、吸気弁１５ｂ傘部背面や吸気通路
壁面と衝突するようになり、充分な量の燃料をスワール
の中心領域に到達させることができなくなる。そこで、
本実施形態では、噴孔２４ｂをできるだけストレートポ
ート１４ｂに近接した位置に配置し、できるだけ噴射燃
料が拡散しない状態でポートと吸気弁との間隙を通過さ
せるようにしている。これにより、噴射された燃料は吸
気弁１５ｂや吸気通路２０ｂ壁面と衝突することなく、
直接スワールの中心領域に到達するようになるため中心
領域に滞留する燃料量が増大する。
【００３３】また、上記、の構成は、噴孔２４ｂか
らできるだけシリンダ上部のスワール中心領域に向けて
燃料を噴射するようにするためのものである。すなわ
ち、上記の構成により燃料は噴孔２４ｂからストレー
トポートを通過してシリンダ中心軸線付近のスワール中
心領域に向かうが、本実施形態では、の構成によりス
トレートポートからシリンダ壁上部またはシリンダヘッ
ド壁に向けて燃料が噴射されることになるため、噴射さ
れた燃料はスワール中心領域のシリンダ上部付近に到達
する。このため、シリンダ上部中央の点火プラグ近傍に
燃料が集中して濃混合気層が形成されるようになる。な
お、詳細には、上記の燃料噴射方向は、スワールポー
トから流入する吸気により形成される下向き螺旋状のス
ワール主流が噴孔２４ｂに対向するシリンダ壁面を通過
する位置より上側に設定される。これにより、噴孔２４
ｂから噴射された燃料が対向するシリンダ壁面近傍に到
達するような場合でも噴射燃料はスワール主流に乗って
拡散することなく、シリンダ上部に滞留することにな
る。
らできるだけシリンダ上部のスワール中心領域に向けて
燃料を噴射するようにするためのものである。すなわ
ち、上記の構成により燃料は噴孔２４ｂからストレー
トポートを通過してシリンダ中心軸線付近のスワール中
心領域に向かうが、本実施形態では、の構成によりス
トレートポートからシリンダ壁上部またはシリンダヘッ
ド壁に向けて燃料が噴射されることになるため、噴射さ
れた燃料はスワール中心領域のシリンダ上部付近に到達
する。このため、シリンダ上部中央の点火プラグ近傍に
燃料が集中して濃混合気層が形成されるようになる。な
お、詳細には、上記の燃料噴射方向は、スワールポー
トから流入する吸気により形成される下向き螺旋状のス
ワール主流が噴孔２４ｂに対向するシリンダ壁面を通過
する位置より上側に設定される。これにより、噴孔２４
ｂから噴射された燃料が対向するシリンダ壁面近傍に到
達するような場合でも噴射燃料はスワール主流に乗って
拡散することなく、シリンダ上部に滞留することにな
る。
【００３４】図４は、本実施形態の燃料噴射装置におい
て、燃料噴射タイミングを変えた場合の混合気空燃比の
リーンリミットの変化を示す図である。ここで、混合気
空燃比のリーンリミットとは、安定した燃焼を生じさせ
ることのできるシリンダ内混合気の平均空燃比（シリン
ダに供給された空気量の総量と噴射燃料の総量とから算
出される空燃比）の希薄側限界の値である。図４縦軸は
空燃比のリーンリミット、横軸は燃料噴射タイミングを
示す。また、図４横軸にＩＯで示した期間は吸気弁開弁
期間を、ＴＤＣはピストン行程上死点、ＢＤＣは下死点
をそれぞれ示し、図４の実線は本実施形態のリーンリミ
ットの燃料噴射タイミングによる変化を示している。
て、燃料噴射タイミングを変えた場合の混合気空燃比の
リーンリミットの変化を示す図である。ここで、混合気
空燃比のリーンリミットとは、安定した燃焼を生じさせ
ることのできるシリンダ内混合気の平均空燃比（シリン
ダに供給された空気量の総量と噴射燃料の総量とから算
出される空燃比）の希薄側限界の値である。図４縦軸は
空燃比のリーンリミット、横軸は燃料噴射タイミングを
示す。また、図４横軸にＩＯで示した期間は吸気弁開弁
期間を、ＴＤＣはピストン行程上死点、ＢＤＣは下死点
をそれぞれ示し、図４の実線は本実施形態のリーンリミ
ットの燃料噴射タイミングによる変化を示している。
【００３５】図４に示すように、リーンリミットは燃料
噴射タイミングが遅くなるほど高くなり、安定したスワ
ールが生成される吸気行程後半で最大になる。また、こ
の最大リーンリミットを与えるタイミングより燃料噴射
タイミングが遅くなるとリーンリミットは逆に低下する
ようになる。これは、燃料噴射タイミングと圧縮行程と
が近づくために、圧縮行程時のピストン上昇に伴うバッ
クフローによりストレートポート側から噴射された燃料
が攪乱され、スワール中心領域に到達しにくくなるため
と考えられる。本実施形態では、吸気行程後半の、図４
の最大リーンリミットが得られるタイミングでストレー
トポート側の噴孔２４ｂから燃料噴射を行うようにして
いる。
噴射タイミングが遅くなるほど高くなり、安定したスワ
ールが生成される吸気行程後半で最大になる。また、こ
の最大リーンリミットを与えるタイミングより燃料噴射
タイミングが遅くなるとリーンリミットは逆に低下する
ようになる。これは、燃料噴射タイミングと圧縮行程と
が近づくために、圧縮行程時のピストン上昇に伴うバッ
クフローによりストレートポート側から噴射された燃料
が攪乱され、スワール中心領域に到達しにくくなるため
と考えられる。本実施形態では、吸気行程後半の、図４
の最大リーンリミットが得られるタイミングでストレー
トポート側の噴孔２４ｂから燃料噴射を行うようにして
いる。
【００３６】また、図４に点線で示したのは、従来のよ
うにストレートポート１４ａから離れた位置に噴孔を配
置した場合のリーンリミットの変化である。従来のよう
に、ストレートポートから離れた位置に噴孔を配置した
場合には、噴射された燃料がストレートポートに到達す
るまでに時間を要するため、本実施形態の燃料噴射タイ
ミング（実線）より噴射タイミングを全体的に早める必
要がある。また、ストレートポートと噴孔との間の距離
が長く噴射燃料の飛行距離が長くなるのに伴って、スト
レートポートに到達するまでに噴射燃料が拡散し、スワ
ール中心領域に到達する燃料量が低下するため、最大リ
ーンリミットも本実施形態の場合に較べて低くなってい
ることが判る。
うにストレートポート１４ａから離れた位置に噴孔を配
置した場合のリーンリミットの変化である。従来のよう
に、ストレートポートから離れた位置に噴孔を配置した
場合には、噴射された燃料がストレートポートに到達す
るまでに時間を要するため、本実施形態の燃料噴射タイ
ミング（実線）より噴射タイミングを全体的に早める必
要がある。また、ストレートポートと噴孔との間の距離
が長く噴射燃料の飛行距離が長くなるのに伴って、スト
レートポートに到達するまでに噴射燃料が拡散し、スワ
ール中心領域に到達する燃料量が低下するため、最大リ
ーンリミットも本実施形態の場合に較べて低くなってい
ることが判る。
【００３７】次に、図５を用いて本発明の他の実施形態
について説明する。図５は、本実施形態の概略構成を示
す図２と同様な図である。図５において図２と同じ参照
符号は同様な要素を示している。本実施形態において
も、燃料噴射弁２６の配置、噴孔２４ａ、２４ｂの配置
および指向方向は図１、図２の実施形態と同一とされて
いる。しかし、本実施形態では、燃料噴射弁２６の噴射
口から噴孔２４ａ、２４ｂに向かう燃料噴射通路２５
ａ、２５ｂに加圧空気を供給するアシストエア通路２７
が設けられている点が図１、図２の実施形態と相違して
いる。アシストエア通路２７は、図示しないエアポンプ
等の加圧空気源に接続され、燃料噴射通路２５ａ、２５
ｂの両方にエアを供給する。燃料噴射通路２５ｂにアシ
ストエアを供給することにより、燃料は図５に符号Ｆで
示すように微粒化した状態でストレートポート１４ｂ側
の噴孔２４ｂから噴射されることになる。本実施形態で
は燃料は微粒化した状態で噴孔２４ｂから噴射されるこ
とになるため、図１、図２の実施形態と同様吸気弁に衝
突することなく、微粒化した状態でスワールの中心領域
に到達することになる。このため、燃焼室上部中央には
微粒化した燃料が滞留し、これらの燃料により生成され
る濃混合気層の着火が容易になる。このため、本実施形
態では、図１、図２の実施形態に較べて、更にリーンな
空燃比での安定した燃焼が得られる。また、本実施形態
では、スワールポート１４ａ側の燃料噴射通路２４ａに
もアシストエアを供給している。本実施形態では、吸気
行程後半の吸気流が弱くなった状態で燃料噴射を行うた
め、スワールポート１４ａ側の噴孔２４ａから噴射され
る燃料の微粒化が必ずしも充分でない場合が生じる。し
かし、本実施形態のようにスワールポート１４ａ側の燃
料噴射通路２５ａにアシストエアを供給することにより
スワールポート１４ａ側から噴射される燃料の微粒化が
良好になるため、スワールにより形成される混合気の着
火燃焼が良好になり、安定した燃焼を得られるととも
に、排気中の未燃ＨＣ成分を大幅に低減することが可能
となる利点がある。 次に、図６、図７を用いて上述の
実施形態と同様、ストレートポート側から噴射した燃料
の微粒化を図った実施形態について説明する。
について説明する。図５は、本実施形態の概略構成を示
す図２と同様な図である。図５において図２と同じ参照
符号は同様な要素を示している。本実施形態において
も、燃料噴射弁２６の配置、噴孔２４ａ、２４ｂの配置
および指向方向は図１、図２の実施形態と同一とされて
いる。しかし、本実施形態では、燃料噴射弁２６の噴射
口から噴孔２４ａ、２４ｂに向かう燃料噴射通路２５
ａ、２５ｂに加圧空気を供給するアシストエア通路２７
が設けられている点が図１、図２の実施形態と相違して
いる。アシストエア通路２７は、図示しないエアポンプ
等の加圧空気源に接続され、燃料噴射通路２５ａ、２５
ｂの両方にエアを供給する。燃料噴射通路２５ｂにアシ
ストエアを供給することにより、燃料は図５に符号Ｆで
示すように微粒化した状態でストレートポート１４ｂ側
の噴孔２４ｂから噴射されることになる。本実施形態で
は燃料は微粒化した状態で噴孔２４ｂから噴射されるこ
とになるため、図１、図２の実施形態と同様吸気弁に衝
突することなく、微粒化した状態でスワールの中心領域
に到達することになる。このため、燃焼室上部中央には
微粒化した燃料が滞留し、これらの燃料により生成され
る濃混合気層の着火が容易になる。このため、本実施形
態では、図１、図２の実施形態に較べて、更にリーンな
空燃比での安定した燃焼が得られる。また、本実施形態
では、スワールポート１４ａ側の燃料噴射通路２４ａに
もアシストエアを供給している。本実施形態では、吸気
行程後半の吸気流が弱くなった状態で燃料噴射を行うた
め、スワールポート１４ａ側の噴孔２４ａから噴射され
る燃料の微粒化が必ずしも充分でない場合が生じる。し
かし、本実施形態のようにスワールポート１４ａ側の燃
料噴射通路２５ａにアシストエアを供給することにより
スワールポート１４ａ側から噴射される燃料の微粒化が
良好になるため、スワールにより形成される混合気の着
火燃焼が良好になり、安定した燃焼を得られるととも
に、排気中の未燃ＨＣ成分を大幅に低減することが可能
となる利点がある。 次に、図６、図７を用いて上述の
実施形態と同様、ストレートポート側から噴射した燃料
の微粒化を図った実施形態について説明する。
【００３８】図６、図７は本実施形態の構成を示す図
１、図２と同様な図である。図６、図７においても図
１、図２と同一の参照符号は同様な要素を示している。
本実施形態においても燃料噴射弁２６、噴孔２４ａ、ｂ
の配置等については図１、図２の実施形態と同一であ
る。但し、本実施形態ではストレートポート１４ｂ側の
燃料噴射通路２５ｂと噴孔２４ｂの方向が図１、図２の
実施形態とは異なっている。すなわち、図１、図２の実
施形態では、燃料噴射通路２５ｂと噴孔２４ｂとは、シ
リンダ中心軸線とストレートポート側吸気弁の弁軸との
間を通り、シリンダ内の対向するシリンダヘッド壁面ま
たはシリンダ壁上部を指向するように配置されているの
に対して、本実施形態では、図６、図７に示すように、
燃料噴射通路２５ｂと噴孔２４ｂとは、図１、図２のも
のよりやや上方を指向しており、ストレートポート１４
ｂの下端部４１に向けて開口している。従って、本実施
形態では吸気行程後半に噴孔２４ｂから噴射された燃料
はストレートポート１４ｂの下端部４１に衝突してから
シリンダ１１内に流入することになる。図１から判るよ
うに、本実施形態の燃料噴射方向では燃料が衝突するポ
ート下端部４１はシリンダ中央領域に最も近い位置にな
る。このため、噴孔２４ｂから噴射された燃料はポート
下端部４１に衝突して微粒化した後、図７に符号Ｆで示
すようにその大部分がスワール中心領域に流入する。こ
のため、本実施形態では燃料噴射通路２５ｂにアシスト
エアを供給することなく微粒化した燃料をスワール中心
領域に到達させることができるため、リーンリミットの
拡大と排気中のＨＣ成分の低減とを図ることが可能とな
る。
１、図２と同様な図である。図６、図７においても図
１、図２と同一の参照符号は同様な要素を示している。
本実施形態においても燃料噴射弁２６、噴孔２４ａ、ｂ
の配置等については図１、図２の実施形態と同一であ
る。但し、本実施形態ではストレートポート１４ｂ側の
燃料噴射通路２５ｂと噴孔２４ｂの方向が図１、図２の
実施形態とは異なっている。すなわち、図１、図２の実
施形態では、燃料噴射通路２５ｂと噴孔２４ｂとは、シ
リンダ中心軸線とストレートポート側吸気弁の弁軸との
間を通り、シリンダ内の対向するシリンダヘッド壁面ま
たはシリンダ壁上部を指向するように配置されているの
に対して、本実施形態では、図６、図７に示すように、
燃料噴射通路２５ｂと噴孔２４ｂとは、図１、図２のも
のよりやや上方を指向しており、ストレートポート１４
ｂの下端部４１に向けて開口している。従って、本実施
形態では吸気行程後半に噴孔２４ｂから噴射された燃料
はストレートポート１４ｂの下端部４１に衝突してから
シリンダ１１内に流入することになる。図１から判るよ
うに、本実施形態の燃料噴射方向では燃料が衝突するポ
ート下端部４１はシリンダ中央領域に最も近い位置にな
る。このため、噴孔２４ｂから噴射された燃料はポート
下端部４１に衝突して微粒化した後、図７に符号Ｆで示
すようにその大部分がスワール中心領域に流入する。こ
のため、本実施形態では燃料噴射通路２５ｂにアシスト
エアを供給することなく微粒化した燃料をスワール中心
領域に到達させることができるため、リーンリミットの
拡大と排気中のＨＣ成分の低減とを図ることが可能とな
る。
【００３９】次に、図８から図１０を用いて本発明の別
の実施形態について説明する。図８、図９は本実施形態
の構成を示す図１と図２と同様な図である。図８、図９
においても図１、図２と同じ参照符号は同様な要素を示
している。本実施形態においても、燃料噴射弁２６、噴
孔２４ａ、ｂの配置は図１、図２の実施形態と同一であ
り、ストレートポート１４側の燃料噴射通路２５ｂと噴
孔２４ｂの方向のみが図１、図２の実施形態と相違して
いる。
の実施形態について説明する。図８、図９は本実施形態
の構成を示す図１と図２と同様な図である。図８、図９
においても図１、図２と同じ参照符号は同様な要素を示
している。本実施形態においても、燃料噴射弁２６、噴
孔２４ａ、ｂの配置は図１、図２の実施形態と同一であ
り、ストレートポート１４側の燃料噴射通路２５ｂと噴
孔２４ｂの方向のみが図１、図２の実施形態と相違して
いる。
【００４０】すなわち、本実施形態ではストレートポー
ト１４側の噴孔２４ｂから噴射した燃料をストレートポ
ート側吸気弁１５ｂの弁体傘部背面に衝突させ、燃料を
微粒化するとともに衝突により噴射燃料の方向を変え、
より確実にシリンダ１１上部中央のスワール中心領域に
燃料が滞留するようにした点が前述の各実施形態と相違
している。
ト１４側の噴孔２４ｂから噴射した燃料をストレートポ
ート側吸気弁１５ｂの弁体傘部背面に衝突させ、燃料を
微粒化するとともに衝突により噴射燃料の方向を変え、
より確実にシリンダ１１上部中央のスワール中心領域に
燃料が滞留するようにした点が前述の各実施形態と相違
している。
【００４１】まず、図８を用いてシリンダ中心軸線に直
角な平面内での噴孔２４ｂからの燃料噴射方向と吸気弁
弁体衝突後の燃料の挙動について説明する。本実施形態
では、噴孔２４ｂからの燃料噴射方向は、後述するよう
に吸気弁１５ｂ弁体傘部背面のうち、吸気弁弁軸１５ｒ
とシリンダ中心軸線とを結ぶ線と吸気弁弁軸１５ｒと噴
孔２４ｂとを結ぶ線とで囲まれる領域に指向される。こ
の領域で弁体傘部に衝突した燃料は衝突により微粒化す
るとともに、シリンダ中心軸線側に向かう方向に反射す
る。このため、弁体衝突後の燃料は図８に符号Ｆで示す
ようにシリンダ中央（点火プラグ）付近に滞留し、細か
いミスト状の混合気を形成する。
角な平面内での噴孔２４ｂからの燃料噴射方向と吸気弁
弁体衝突後の燃料の挙動について説明する。本実施形態
では、噴孔２４ｂからの燃料噴射方向は、後述するよう
に吸気弁１５ｂ弁体傘部背面のうち、吸気弁弁軸１５ｒ
とシリンダ中心軸線とを結ぶ線と吸気弁弁軸１５ｒと噴
孔２４ｂとを結ぶ線とで囲まれる領域に指向される。こ
の領域で弁体傘部に衝突した燃料は衝突により微粒化す
るとともに、シリンダ中心軸線側に向かう方向に反射す
る。このため、弁体衝突後の燃料は図８に符号Ｆで示す
ようにシリンダ中央（点火プラグ）付近に滞留し、細か
いミスト状の混合気を形成する。
【００４２】図９は、シリンダ中心軸線に平行な平面内
での噴射燃料の挙動を示す図である。シリンダ中心軸線
に平行な平面内では、弁体傘部に衝突した燃料は、衝突
により噴孔２４ｂからの噴射方向より僅かに上方に進路
を変え燃焼室１２の上部（点火プラグ近傍）に滞留する
ようになる。すなわち、本実施形態では噴孔２４ｂから
噴射した燃料は、吸気弁１５の弁体傘部背面に衝突して
微粒化するとともに、衝突後の燃料を燃焼室１２の上部
中央領域に到達させるようにしている。燃焼室１２の上
部中央領域には機関の運転状況にかかわらずスワールが
生じることがないため、この部分に到達した燃料はこの
部分に滞留することになる。すなわち、本実施形態によ
れば、噴射燃料を吸気弁弁体傘部に衝突、反射させるこ
とにより機関の負荷、速度等の機関運転状態にかかわら
ず、微粒化した燃料を燃焼室上部中央領域に滞留させる
ことが可能となる。これにより、本実施形態では機関の
負荷、回転数等に影響を受けずに、燃焼室半径方向に混
合気を成層化して点火プラグまわりに着火可能な濃混合
気層を形成させることが可能となっている。 次に、上
記のように吸気弁に衝突後の燃料を燃焼室中央上部空間
に滞留させるために必要とされる燃料噴射方向の条件に
ついて説明する。吸気弁弁体傘部背面の形状は、曲面か
らなる３次元形状であるため噴孔２４ｂからの最適な燃
料噴射の方向、傘部との衝突部位については、それぞれ
の弁体の形状により変わってくるためこれらを一様に規
定することはできず、実際には実験等により最適な噴射
方向、衝突部位を決定することになる。しかし、上記の
ように弁体衝突後の燃料を燃焼室上部中央領域に滞留さ
せるためには、最小限以下の条件を満たすことが必要と
なる。
での噴射燃料の挙動を示す図である。シリンダ中心軸線
に平行な平面内では、弁体傘部に衝突した燃料は、衝突
により噴孔２４ｂからの噴射方向より僅かに上方に進路
を変え燃焼室１２の上部（点火プラグ近傍）に滞留する
ようになる。すなわち、本実施形態では噴孔２４ｂから
噴射した燃料は、吸気弁１５の弁体傘部背面に衝突して
微粒化するとともに、衝突後の燃料を燃焼室１２の上部
中央領域に到達させるようにしている。燃焼室１２の上
部中央領域には機関の運転状況にかかわらずスワールが
生じることがないため、この部分に到達した燃料はこの
部分に滞留することになる。すなわち、本実施形態によ
れば、噴射燃料を吸気弁弁体傘部に衝突、反射させるこ
とにより機関の負荷、速度等の機関運転状態にかかわら
ず、微粒化した燃料を燃焼室上部中央領域に滞留させる
ことが可能となる。これにより、本実施形態では機関の
負荷、回転数等に影響を受けずに、燃焼室半径方向に混
合気を成層化して点火プラグまわりに着火可能な濃混合
気層を形成させることが可能となっている。 次に、上
記のように吸気弁に衝突後の燃料を燃焼室中央上部空間
に滞留させるために必要とされる燃料噴射方向の条件に
ついて説明する。吸気弁弁体傘部背面の形状は、曲面か
らなる３次元形状であるため噴孔２４ｂからの最適な燃
料噴射の方向、傘部との衝突部位については、それぞれ
の弁体の形状により変わってくるためこれらを一様に規
定することはできず、実際には実験等により最適な噴射
方向、衝突部位を決定することになる。しかし、上記の
ように弁体衝突後の燃料を燃焼室上部中央領域に滞留さ
せるためには、最小限以下の条件を満たすことが必要と
なる。
【００４３】すなわち、図１０に示すように、噴孔２４
ｂから噴射された燃料は、吸気弁１５ｂ弁体傘部背面
の、吸気弁弁軸１５ｒとシリンダ中心軸線１１ｒとを結
ぶ線Ａと、吸気弁弁軸１５ｒと噴孔２４ｂとを結ぶ線Ｂ
とで囲まれる領域（図１０に斜線で示した領域）に衝突
する必要がある。噴孔２４ｂから噴射された燃料が上記
領域以外に衝突すると、衝突後の燃料が必ずしもシリン
ダ中心軸線側に反射せず、燃焼室中央部に確実に燃料を
滞留させることができないためである。従って、ストレ
ートポート側の燃料噴射通路２５ｂの方向と噴孔２４ｂ
の位置とは、噴射燃料が上記領域を指向するように設定
する必要がある。
ｂから噴射された燃料は、吸気弁１５ｂ弁体傘部背面
の、吸気弁弁軸１５ｒとシリンダ中心軸線１１ｒとを結
ぶ線Ａと、吸気弁弁軸１５ｒと噴孔２４ｂとを結ぶ線Ｂ
とで囲まれる領域（図１０に斜線で示した領域）に衝突
する必要がある。噴孔２４ｂから噴射された燃料が上記
領域以外に衝突すると、衝突後の燃料が必ずしもシリン
ダ中心軸線側に反射せず、燃焼室中央部に確実に燃料を
滞留させることができないためである。従って、ストレ
ートポート側の燃料噴射通路２５ｂの方向と噴孔２４ｂ
の位置とは、噴射燃料が上記領域を指向するように設定
する必要がある。
【００４４】また、上下方向における燃料噴射方向はで
きるだけ水平方向に近いことが好ましい。すなわち、弁
体に対する燃料の入射角α（燃料噴射通路２５ｂと吸気
弁弁軸１５ｒとのなす角度、図９参照）はできるだけ大
きいことが好ましい。これは、入射角αが小さくなるに
つれて、弁体傘部背面で反射した燃料は上方に向かうよ
うになり、αが小さくなるにつれて反射後の燃料のうち
燃焼室１２の上壁面（及び点火プラグ）に付着するもの
の割合が増加するため、点火プラグのくすぶり等が生じ
る可能性があるためである。この入射角αの最適範囲も
吸気弁１５弁体形状により変わるため、実際の吸気弁弁
体の形状に基づいて最適入射角範囲を決定することが好
ましい。
きるだけ水平方向に近いことが好ましい。すなわち、弁
体に対する燃料の入射角α（燃料噴射通路２５ｂと吸気
弁弁軸１５ｒとのなす角度、図９参照）はできるだけ大
きいことが好ましい。これは、入射角αが小さくなるに
つれて、弁体傘部背面で反射した燃料は上方に向かうよ
うになり、αが小さくなるにつれて反射後の燃料のうち
燃焼室１２の上壁面（及び点火プラグ）に付着するもの
の割合が増加するため、点火プラグのくすぶり等が生じ
る可能性があるためである。この入射角αの最適範囲も
吸気弁１５弁体形状により変わるため、実際の吸気弁弁
体の形状に基づいて最適入射角範囲を決定することが好
ましい。
【００４５】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、燃焼室
上部の混合気を半径方向に成層化して点火プラグ近傍に
濃混合気層を形成することができるため、全体として機
関空燃比を高く設定することが可能となる効果が得られ
る。また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１の
発明の効果に加えて、燃焼室上部中央領域に、微粒化し
た燃料を成層化させることができるため、機関空燃比を
より高く設定するとともに、排気性状を良好に維持する
ことが可能となる効果が得られる。
上部の混合気を半径方向に成層化して点火プラグ近傍に
濃混合気層を形成することができるため、全体として機
関空燃比を高く設定することが可能となる効果が得られ
る。また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１の
発明の効果に加えて、燃焼室上部中央領域に、微粒化し
た燃料を成層化させることができるため、機関空燃比を
より高く設定するとともに、排気性状を良好に維持する
ことが可能となる効果が得られる。
【００４６】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
の発明と同様、燃焼室上部中央領域に微粒化した燃料を
成層化させることができるため、機関空燃比を高く設定
するとともに、排気性状を良好に維持することが可能と
なる効果が得られる。請求項４に記載の発明によれば、
機関運転条件にかかわらず、確実に燃焼室上部中央領域
に微粒化した燃料を成層化させることができるため、広
い運転範囲にわたって機関空燃比をより高く設定すると
ともに、排気性状を良好に維持することが可能となる効
果が得られる。
の発明と同様、燃焼室上部中央領域に微粒化した燃料を
成層化させることができるため、機関空燃比を高く設定
するとともに、排気性状を良好に維持することが可能と
なる効果が得られる。請求項４に記載の発明によれば、
機関運転条件にかかわらず、確実に燃焼室上部中央領域
に微粒化した燃料を成層化させることができるため、広
い運転範囲にわたって機関空燃比をより高く設定すると
ともに、排気性状を良好に維持することが可能となる効
果が得られる。
【図１】本発明の燃料噴射装置の一実施形態の構成を説
明する概略図である。
明する概略図である。
【図２】図１のII-II 線に沿った断面図である。
【図３】図１の実施形態の作用を説明する図である。
【図４】図１の実施形態の効果を説明する図である。
【図５】本発明の燃料噴射装置の別の実施形態の構成を
説明する図２と同様な図である。
説明する図２と同様な図である。
【図６】本発明の更に別の実施形態の構成を説明する図
１と同様な図である。
１と同様な図である。
【図７】図６のVII-VII 線に沿った断面図である。
【図８】本発明の更に別の実施形態の構成を説明する図
１と同様な図である。
１と同様な図である。
【図９】図８のIX−IX線に沿った断面図である。
【図１０】図８、図９における燃料噴射方向を説明する
図である。
図である。
１０…シリンダヘッド １１…シリンダ １４ａ…スワールポート １４ｂ…ストレートポート ２４ａ、２４ｂ…噴孔 ２５ａ、２５ｂ…燃料噴射通路 ２６…燃料噴射弁 ３２…吸気制御弁
───────────────────────────────────────────────────── 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 69/04 Ｆ０２Ｍ 69/04 Ｐ Ｒ
Claims (4)
- 【請求項１】 シリンダ内に直線状に吸気を流入させる
ストレートポートと、シリンダ内に流入する吸気にスワ
ールを生成させるスワールポートと、 前記ストレートポートに接続された吸気通路と、前記ス
ワールポートに接続された吸気通路と、 前記ストレートポートに接続された吸気通路に設けら
れ、予め定められた機関運転条件で閉弁し、ストレート
ポートに接続された吸気通路を閉塞する吸気制御弁と、 前記ストレートポートとスワールポートとに燃料を噴射
する２つの噴孔を有し、少なくとも前記吸気制御弁が閉
弁時には吸気行程後半に燃料噴射を行う燃料噴射弁とを
備え、 前記ストレートポートに燃料を噴射する噴孔は、ストレ
ートポートの吸気弁バルブシートに隣接した位置に配置
され、シリンダ中心軸線とストレートポート側吸気弁の
弁軸との間を通り、シリンダ内の対向するシリンダヘッ
ド壁面またはシリンダ壁上部を指向する方向に開口する
リーンバーンエンジンの燃料噴射装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の燃料噴射装置であっ
て、更に前記燃料噴射弁の、少なくとも前記ストレート
ポート側の噴孔に至る燃料噴射通路に加圧空気を噴射す
るエアアシスト手段を備えたリーンバーンエンジンの燃
料噴射装置。 - 【請求項３】 シリンダ内に直線状に吸気を流入させる
ストレートポートと、シリンダ内に流入する吸気にスワ
ールを生成させるスワールポートと、 前記ストレートポートに接続された吸気通路と、前記ス
ワールポートに接続された吸気通路と、 前記ストレートポートに接続された吸気通路に設けら
れ、予め定められた機関運転条件で閉弁し、ストレート
ポートに接続された吸気通路を閉塞する吸気制御弁と、 前記ストレートポートとスワールポートとに燃料を噴射
する２つの噴孔を有し、少なくとも前記吸気制御弁が閉
弁時には吸気行程後半に燃料噴射を行う燃料噴射弁とを
備え、 前記ストレートポートに燃料を噴射する噴孔は、ストレ
ートポートの吸気弁バルブシートに隣接した位置に配置
され、シリンダ中心軸線とストレートポート側吸気弁の
弁軸との間を通り、ストレートポート下端部を指向する
方向に開口するリーンバーンエンジンの燃料噴射装置。 - 【請求項４】 シリンダ内に直線状に吸気を流入させる
ストレートポートと、シリンダ内に流入する吸気にスワ
ールを生成させるスワールポートと、 前記ストレートポートに接続された吸気通路と、前記ス
ワールポートに接続された吸気通路と、 前記ストレートポートに接続された吸気通路に設けら
れ、予め定められた機関運転条件で閉弁し、ストレート
ポートに接続された吸気通路を閉塞する吸気制御弁と、 前記ストレートポートとスワールポートとに燃料を噴射
する２つの噴孔を有し、少なくとも前記吸気制御弁が閉
弁時には吸気行程後半に燃料噴射を行う燃料噴射弁とを
備え、 前記ストレートポートに燃料を噴射する噴孔は、ストレ
ートポートの吸気弁バルブシートに隣接した位置に配置
され、ストレートポート側吸気弁弁体傘部背面の、吸気
弁弁軸と噴孔開口部を結ぶ線と吸気弁弁軸とシリンダ中
心軸線とを結ぶ線とで囲まれる領域を指向する方向に開
口し、該噴孔から噴射された燃料が前記領域に反射して
シリンダ中心軸線に近づく方向に向かうようにしたリー
ンバーンエンジンの燃料噴射装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16592096A JP3275713B2 (ja) | 1995-10-19 | 1996-06-26 | リーンバーンエンジンの燃料噴射装置 |
| US08/733,167 US5704333A (en) | 1995-10-19 | 1996-10-17 | Fuel injection system for a lean burn engine |
| ES96116814T ES2149415T3 (es) | 1995-10-19 | 1996-10-18 | Sistema de inyeccion de carburante de un motor de combustion pobre. |
| DE69609581T DE69609581T2 (de) | 1995-10-19 | 1996-10-18 | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Verbrennung eines armen Gemisches |
| EP96116814A EP0769610B1 (en) | 1995-10-19 | 1996-10-18 | A fuel injection system for a lean burn engine |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-271224 | 1995-10-19 | ||
| JP27122495 | 1995-10-19 | ||
| JP16592096A JP3275713B2 (ja) | 1995-10-19 | 1996-06-26 | リーンバーンエンジンの燃料噴射装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3275713B2 JP3275713B2 (ja) | 2002-04-22 |
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ID=26490474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16592096A Expired - Fee Related JP3275713B2 (ja) | 1995-10-19 | 1996-06-26 | リーンバーンエンジンの燃料噴射装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0769610B1 (ja) |
| JP (1) | JP3275713B2 (ja) |
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| ES (1) | ES2149415T3 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11132043A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-18 | Nissan Motor Co Ltd | 筒内噴射式内燃機関のピストン |
| JP2008215266A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Toyota Motor Corp | 筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置 |
| JP2016006313A (ja) * | 2014-06-20 | 2016-01-14 | ダイハツ工業株式会社 | 内燃機関 |
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| US5964201A (en) * | 1998-03-19 | 1999-10-12 | Ford Global Technologies, Inc. | Method for operating a multicylinder internal combustion engine and device for carrying out the method |
| JP2001263143A (ja) * | 2000-03-16 | 2001-09-26 | Hitachi Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| US6397813B1 (en) | 2000-04-28 | 2002-06-04 | Ford Global Technologies, Inc. | Method and apparatus for inducing swirl in an engine cylinder by controlling engine valves |
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| US8220430B2 (en) * | 2009-05-22 | 2012-07-17 | Ford Global Technologies | Intake system for internal combustion engine |
| US8122864B2 (en) * | 2009-05-22 | 2012-02-28 | Ford Global Technologies | Intake manifold for multicylinder internal combustion engine |
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| US8100108B2 (en) * | 2009-05-22 | 2012-01-24 | Ford Global Technologies | Hydraulically operated charge air system for internal combustion engine |
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| JPS6291619A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-27 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空気−燃料供給制御方法 |
| JPH01121509A (ja) * | 1987-11-06 | 1989-05-15 | Diesel Kiki Co Ltd | 燃料噴射式希薄燃焼エンジン |
| JPH041669A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-07 | Konica Corp | 画像形成装置 |
| JP2531322B2 (ja) * | 1991-09-13 | 1996-09-04 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| JP3003339B2 (ja) * | 1991-12-06 | 2000-01-24 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料噴射式内燃機関の吸気装置 |
| JPH06249108A (ja) * | 1993-02-26 | 1994-09-06 | Mazda Motor Corp | エンジンの燃料噴射装置 |
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-
1996
- 1996-06-26 JP JP16592096A patent/JP3275713B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-17 US US08/733,167 patent/US5704333A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-10-18 DE DE69609581T patent/DE69609581T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-10-18 ES ES96116814T patent/ES2149415T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-10-18 EP EP96116814A patent/EP0769610B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0769610A1 (en) | 1997-04-23 |
| DE69609581T2 (de) | 2001-03-29 |
| US5704333A (en) | 1998-01-06 |
| ES2149415T3 (es) | 2000-11-01 |
| EP0769610B1 (en) | 2000-08-02 |
| DE69609581D1 (de) | 2000-09-07 |
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