JPH09510275A

JPH09510275A - 吸込マニホルド装置

Info

Publication number: JPH09510275A
Application number: JP7521643A
Authority: JP
Inventors: ツォイ − ヘイマ，トマス
Original assignee: フォードモーターカンパニー
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1997-10-14
Also published as: WO1995022687A1; EP0746676A1; EP0746676B1; US5653202A; DE69500924T2; DE69500924D1

Abstract

(57)【要約】多シリンダ４行程火花点火内燃エンジン１２用吸込マニホルド装置１０が記載されている。各シリンダは少なくとも一つの吸込ポート２０を有し、各吸込ポート２０は一端で少なくとも一つの吸込弁１４によって燃焼室に、また他端で他のエンジンシリンダの第１吸込導管２２と共通な第１プレナム室２４に連結された第１吸込導管２２に連結されている。また各吸込ポート２０は第２吸込導管３２によって供給され、その貫流断面積は開いた吸込弁の有効貫流断面積の２５％から４５％である。吸込ポート２０および第２吸込導管３２の排出端の形状は、吸込ポート２０の一側から流入するガスが無孔の境界壁によって拘束され、吸込ポート２０の壁に付着している間、吸込弁１４の周りを流れることにより一回のＵターンを実施し、吸込ポート２０の他の側を通って第１吸込導管２２に流入するようなもので、ガスはそれにより吸込ポート２０の閉じた端部を掃気して第１吸込導管２２内に以前から存在するほとんどすべてのガスを変位させる。

Description

【発明の詳細な説明】吸込マニホルド装置本発明は多シリンダ４行程火花点火内燃エンジン用吸込マニホルド装置に関する。本発明はエンジン燃焼室におけるチャージ（充填物）内の燃料および空気の分布に関する制御を改善する吸込装置を得ることにある。本発明によれば、多シリンダ４行程火花点火内燃エンジン用吸込マニホルド装置において、各シリンダが少なくとも一つの吸込ポートを有し、各吸込ポートが、一端で少なくとも一つの吸込弁により燃焼室に、他端で第１吸込導管に連結され、第１吸込導管が他のエンジンシリンダの第１吸込導管と共通の第１プレナム室に連結され、さらに各吸込導管が開いた吸込弁の最大有効貫流断面積の２５％と４５％の間に等しい一定の排出断面積を有する第２吸込導管によって燃料を含まないガスを供給され、第２吸込導管が吸込ポートの閉じた端部に指向され、それにより吸込弁が閉じている間に、ガスがマニホルド真空により第２吸込導管を通って吸込まれかつ第１吸込導管内に貯蔵され、吸込ポートのおよび第２吸込導管の排出端の無孔の境界壁が第２吸込導管から吸込ポートに流入するガスを案内するＵ字形流路を画定し、無孔の境界の形状は運転中ガスが吸込ポートの一側から流入し、吸込ポートの壁に付着している間に吸込弁ステムの周りを流れることにより一回のＵターンを実施しそして吸込ポートの他の側から第１吸込導管に流入するようなものであり、ガスがそれにより拘束されて吸込ポートの閉じた端部を掃気しそこに前から存在するほとんどすべてのガスを第１吸込導管に変位させる、マニホルド装置が得られる。本発明はチャージの準備を改善するため吸込ポートに空気を吹込む最初の提案ではない。たとえば、空気付勢燃料噴射器が空気および燃料を吸込ポートに導入するため吸込弁の付近に設置された吸込マニホルド装置を設けることは公知である。また蝶形絞り弁を側路する少量の空気が、吸込弁が閉じているときその付近の空気を攪拌することによりチャージの準備を援助するため、吸込ポートに導入された。このようなすべての装置において、空気ジェットの大きさは、燃料の微細な霧化のための最大のジェット速度またはよい乱流混合のための深い貫入度を得るため小さくされた。さらに、そのような空気ジェットの大きさは、そこからの流れがアイドリング中のエンジン空気吸込流よりも少なく制限されなければならないため大きくすることはできず、そうでなければエンジンのアイドリング速度の制御に干渉したであろう。このことは各空気ジェットの大きさを、エンジンへの絞られたアイドリング空気流量の８０％以下しか供給しない、開いた吸込弁面積の１％以下に制限するものである。本発明において、第２吸込導管の有効流れ断面積は、少なくとも最大エンジン空気流量要求の６０％を満足するためかなり多い流量を得るためにはるかに大きくされ、エンジンアイドリング運転条件によって制限されない。導管から放出される流速は、実質的に乱流混合なしに吸込ポート端部の周りに組織化された流れを得るため低く保持される。また火花点火エンジンにおいて排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置を設けることも公知である。そのようなエンジンにおいて、ＥＧＲ管は通常吸込プレナム室に連結され、そこで排気ガスは吸込ポートに流入する前に吸込空気と完全に混合することができる。これは、排気ガスを湿った燃料が存在する各吸込ポートに直接導入することがうけ入れられない方策であるためであり、その理由はきれいな排気ガス内に捕捉された燃料が燃焼用酸素に遭遇することがなく、また排気ガス中の過剰な排出炭水化物および不安定な燃焼をもたらすからである。本発明は、吸込チャージの大部分を大きい流量で広範囲の運転状態において第２吸込導管を通して取込み、それがシリンダに吸込まれる前に第１吸込導管に貯蔵することを提案する。このことは、ステムが均質な混合を達成するためもしくはチャージの層状化を達成するため、燃焼室の異なった部分における混合強さを制御し得ることから種々の利点を有する。燃料噴射エンジンが遭遇する課題は、燃料がすべての条件の下でチャージ内によく混合されないことである。もし燃料が弁が閉じているとき吸込ポート内に噴射されるならば、溜りを形成し易く、この壁の湿りは冷寒時始動およびエンジンの過渡時の応答に影響するヒステリシス問題を生ずる。本発明においては、吸込弁が閉じているときでさえも、吸込ポートは同じ第１プレナム室に連結された他のエンジンシリンダによって発生されるマニホルド真空の作用の下で、第２プレナム室を通って吸込まれる空気により掃気される。このことは吸込ポートの燃料からの乾燥を維持し、第１吸込導管内に燃料および空気の層状化された混合物を含む柱を発生する。吸込マニホルドの形状、とくに第１吸込導管の長さに対応して、この柱はつぎに吸込弁が開くとき、直ちに同じシリンダに戻されるため貯蔵されるか、または他のシリンダから吸込まれた混合物と完全に混合するため混合第１プレナム室に流入する。もしチャージが長い導管に層状化した柱として貯蔵されるならば、吸込弁が開くとき、柱はシリンダ内に移送されシリンダ内のチャージの層状化を決定する。一方、もし第１導管が短いならば、各シリンダに一層よいチャージの準備が達成されるばかりでなくシリンダ間の均質性が改善される。層状化した柱を貯蔵する能力は、発明がシリンダ間の非均質性を強調することを許し、それにより過剰の空気をシリンダに導入する間、（燃料および空気混合物の量よりむしろ）シリンダに導入される燃料量を変更することによって少なくとも部分的にエンジン負荷を調整することを許す。このことは吸込マニホルドにおける空気にポンプ作用を加えることに関連する損失を減少することを許す。極端な場合、すべての燃料をシリンダの一端に均質な容易に点火し得る混合物として集中するとともに、シリンダの下端にその中に火炎が伝播できない空気または排気ガスを充填することが可能である。そのような分割されたチャージは、全体できわめて稀薄な燃料−空気混合物または全体できわめて高いＥＧＲ希釈度を達成するために使用される。もし空気が分割されたチャージの下方部分を形成し、きわめて濃厚な燃料−空気混合物が上方部分を形成するならば、そのような分割は燃焼室の上部において不完全な燃焼を生じ、一方触媒コンバータまたはアフタバーナに全体的に量論的の混合物を供給することができる。そのような排気装置における排気ガス混合物の燃焼の完了は、触媒コンバータをそのライトオフ (light off)温度に上昇するのを助長する。もし排気ガスが分割されたチャージの下方部分を形成し、量論的燃料および空気混合物が上方部分を形成するならば、エンジンは高い全体的希釈度をもって運転し、それにより排気ガスの量論的混合を混乱することなしに容積効率を低下する。ここに二つの吸込導管がそれぞれ吸込ポートに通ずる従来技術の装置が開示され、これらが全体的に三つの目的をもつことを意図していることに言及すべきである。従来技術の第１の目的は、ＥＰ−Ａ−００９８５４３によって例示されたように、吸込導管の長さをエンジン速度に適合させることによってマニホルド調整を達成することであり、一層長くかつ一層細い導管が低いエンジン速度において使用され、一層短くかつ一層太い導管が高いエンジン速度において使用される。シリンダの吸込弁が閉じているとき第１導管の逆流の効果は評価されないか、または吸込ポートの閉じた端部を掃気するため逆流を使用することにより吸込ポートの設計を最善のものとするとともにチャージ混合物の層状化制御を達成することもない。第２の目的は、ＧＢ−Ａ−１１９５０６０およびＵＳ−Ａ−４８６７１０９によって例示されたように、流れの平衡を達成することである。これらの装置において、吸込絞り弁（単数または複数）から通ずる通常の吸込導管に加えて、シリンダ間の流れを平衡する連結導管が存在する。これらの平衡導管を通る流れは、本発明の第１吸込導管に発生するものとは逆方向であるが、本発明の第１吸込導管は吸込ポート断面積の大部分を占め、従来技術の平衡導管は断面積がはるかに小さい。これらの平衡導管の大きさおよび位置のため、それらに流込むガスは吸込ポートの閉じた端部を流過することにおいてまたは吸込ポートからかなりのガス容積を移送することにおいて、役割が小さい。各吸込ポートに二つの導管を設けることにおける従来技術の最後の目的は、ＧＢ−Ａ−２１１４２２１，ＧＢ−Ａ−２０３８４１５およびＧＢ−Ａ−１２３９２６４に例示されたように、低いエンジン速度で細い供給導管を使用しまた高いエンジン速度で太い供給導管を使用することによって、低いエンジン速度で乱流を増加するため高い吸込空気速度を達成することである。これらの提案は、本発明とは、三つの場合すべて、細い導管は予め混合された燃料および空気を供給するため必要であり、太い導管によって燃料を供給することは任意であることにおいて相違する。本発明において、吸込ポートの流過は、流過の目的がチャージ混合物の層状化を達成することであるため、燃料を含まないガスによって実施されなければならない。ＥＰ−Ａ−００７６６３２はとくに上記後の二つのカテゴリーの双方に入る。ここに、平衡ポートを横切って吸込導管から空気を供給する可変空気ジェットは、吸込弁が閉じている間に吸込ポート内に連続したうずを誘起するため使用される。しかしながら、詳細な研究は、このことが、吸込ポートの閉じた端部を流過または掃気するためＵ字流を案内するため、ほぼ吸込弁のヘッド上方の円筒形空間の軸線まで延びる固体の境界なしでは、本発明で必要とするような吸込ポートの完全な掃気を達成することはできないことを示しており、空気ジェットからの流れはジェットの幅に対応する二つの可能な安定した流れパターンの一つに従うことを示している。第１の流れパターンは吸込ポートの一側から流入する狭い高速ジェットによって発生され、強いうずを吸込ポートの容積内に誘起し、このことはこの従来技術の目的であるが、吸込ポートの内容物の大部分は単に回転するだけでポートの内側にとどまる。第２の流れパターンは広い低速ジェットによって発生され、それは最初吸込ポートの閉じた端部の周りのＵ字流通路に従う傾向があるが、前方および後方流を分離する無孔の境界が存在しないことのため、ガスがそれ自体混合するとき剪断作用が間もなく深いＵ字流パターンを押し潰させ、最終的流れパターンは一つになり、空気は空気ジェットの排出境界の直ぐ側の浅いＵ字通路において旋回し、吸込ポートのさらに内側の容積は混乱しないで排出するかまたは浅いＵ字流に対して反対回転で旋回する。ここで再言するが、吸込ポート端部の内容物は掃気されない。空気ジェットには狭い幅の範囲が存在し、その幅は本発明において特定される無孔の境界なしでさえも、短期間吸込ポートの端部に所要の深いＵ字流パターンを維持することが発見された。しかしながら、これは不安定であり、かつ流れパターンはエンジンサイクル中にまた一つのサイクルからつぎのサイクルまで予測し得ない方法でもとに戻る。したがってこの形状は重要な応用に対して実際的でなく、その理由は、所望のチャージ混合物の層状化を達成する、本発明の主目的を満足するために必要な条件である吸込ポートの信頼し得るかつ完全な掃気を実施することに失敗したからである。各エンジンサイクル中吸込ポートの内容物を完全に掃気しない結果は、清浄な燃焼を本発明のチャージ混合物の層状化によって保障し得ないことである。液体燃料が噴霧として燃料噴射器によって吸込ポートに導入される場合、液体のいくらかは吸込弁の背後に沈澱する。吸込ポートの端壁を流過する強い掃気流が燃料の蒸発およびポートからの蒸気の輸送にきわめて有効であるのに対して、澱んだまたは再循環流はポート内側に残る液体燃料または飽和蒸気のポケットを残す。予め混合された燃料−空気混合物が第１吸込導管から供給され、排気ガスが以前の吸込行程で後に残された燃料−空気混合物の一部を清掃する掃気ガスとして第２吸込導管を通して導入される場合、燃料−空気混合物のポケットは、掃気流が弱く指向されるならはポートにふたたび保持される。これら双方の場合、燃料の掃気されないポケットは、つぎの吸込行程の始めに第１に燃焼室に吸込まれる。吸込行程の途中で吸込まれる混合物の柱のチャージ層状化を保持するため、燃焼室に意図的に発生される組織化された団塊の運動のために、この第１のポケットは空気または排気ガスの層によって主混合物チャージから分離される燃焼室の領域内に存在するであろう。そのようなポケットは主チャージとともに燃焼することはなく、排気ガスの増加分として排出され燃料消費を増加させる。要するに、従来技術はいずれも、吸込ポートおよびマニホルド装置内部のチャージ混合物層状化を制御することによってエンジン燃焼室内側のチャージ混合物の層状化を制御する可能性を評価しなかったが、そのことは吸込ポートの閉じた端部を流過するためＵ字流を積極的に案内して各エンジンサイクル中ポートの安定したかつ完全な掃気を確保することにより、清浄な燃焼を得るものである。前記装置は吸込ポートのおよび本発明の成功を決定するのにきわめて重要な第２吸込導管の排出境界の形状の重要な細部を見落していたが、これらの装置の目的がチャージ混合物の層状化以外のパラメータに関連するため、認識されなかった。記載されたように、第１および第２吸込導管の相対的有効断面積は導管の形状によって一定で、したがって、第２吸込導管を通って吸込期間中直接吸込まれるチャージの部分および燃焼室に吸込まれる前に第１吸込導管に以前に貯蔵された部分は、互いに一定の割合である。本発明の別の実施例において、可変流量制御弁が、吸込期間中第２吸込導管を通して吸込まれるチャージの割合を増加するため、第１吸込導管の有効流れ断面積を変更するためエンジンの各吸込弁の直ぐ上流に設けられている。第１および第２吸込導管の形状を、第１吸込導管から吸込まれる分散燃料を含むガスが圧縮行程の終わりに点火プラグの付近に残るように設計することが好適である。本発明の好適な実施例において、燃焼室に吸込まれる層状化された吸込チャージの柱が自体らせんとしてシリンダ内でコイルばねの形状をなすため巻回するように強いうずを発生する吸込ポートを有することが好ましい。圧縮行程中ピストンによって軸線方向に圧縮されるとき、このガス状質量はその軸線方向層状化を保持し、高い燃料濃度を有する領域はシリンダ頂部に近い点火プラグ付近に残る。別の可能性として、層状化はシリンダ軸線に沿う層状化よりもまたはそれに加えてシリンダ孔の横切って達成することができる。うずを促進するように設計された吸込ポートを有するエンジンにおいて、チャージの燃料含有部分を燃焼室の中心に向ってまた空気またはＥＧＲガスを燃焼室の外周に向って指向させることにより、一般にシリンダヘッドの中心付近に設置される、点火プラグの付近に燃料を集中する半径方向層状化が達成される。二つの吸込弁を有し、タンブリング運動すなわち二つの吸込弁の間を通る対称面に平行な面内の回転を発生するため設計された、別のまたは二又の吸込ポートによって供給されるエンジンにおいて、燃料濃度が前記面において最大で両側に対称的に減少する、シリンダ孔の幅を横切って層状化を達成することができる。後の実施例において、各吸込弁に対して一つづつ、二つの第２吸込導管を設けるのが好適であり、それぞれ二つの弁の間の対称面から離れた対応する弁の側に設置される。本発明の吸込マニホルド装置において、燃料は直接第１プレナム室に導入されるか、もしくは最初に吸込ポートに導入され、引続いて蒸発せしめられ、吸込弁が閉じている間に吸込導管および第１プレナム室に移送される。いずれの場合にも、利点はこのことから吸込期間中実質的に乾燥した吸込弁を得られることである。吸込行程中、燃料−空気混合物の供給はつねに第１吸込導管からであり、また希釈空気または燃料を含まないＥＧＲの供給はつねに第２吸込導管からである。二つの吸込導管からの流れが確実に互いに平行を保つことにより、燃焼室内の燃料および空気の層状化は正確にかつ、うずの場合には半径方向層状化を、またはタンブリングの場合には直径方向層状化を与える吸込ポートの設計によって誘起される、吸込流の運動に従うユニークなパターンで制御されることができる。しかして、本発明の好適な実施例は、公知の燃料−空気比の、以前に準備された均質な混合物の周りに空気または燃料を含まないＥＧＲガスを詰込むことによりチャージ混合物の層状化を達成する。このことは通常の、空気の団塊がチャージの層状化を達成するため高い濃度の燃料によって局部的に貫通される、シリンダ内噴射チャージ層状化エンジンとは根本的に相違する。予め混合された容易に点火し得る混合物の周囲、下方または側方に空気を詰込むことによってチャージの層状化を達成する利点は、点火プラグを囲む混合物が容易に点火可能であるとともに、点火しないＥＧＲガスまたは空気が点火プラグから離れた燃焼室の領域にまさに充満していることである。このことは、点火プラグに関連する点火可能な混合物の区域の位置がきびしく限定されていないシリンダ内噴射チャージ層状化エンジンと比較して、確実な点火を保障する。そのようなエンジンにおいて、点火プラグの付近に過度に濃厚なまたは過度に稀薄な混合物のいずれかを発生する確率は比較的高く、このことは信頼性のない燃焼をもたらす。したがって、本発明のエンジンを、主要制御手段として層状化された希釈を使用して広い範囲の速度および負荷に亘って満足に運転するため、較正することは容易である。本発明の好適な実施例は、冷寒時始動中触媒コンバータをライト−オフするのを助長する特別の用途を有する。きわめて濃厚な燃料−空気比で第１吸込導管に貯蔵される混合物を較正し、シリンダを横切って混合物の層状化を発生するため第２吸込導管からの多量の空気によって吸込チャージを希釈することにより、燃焼室の一部の混合物内に不完全な燃焼を達成する一方、十分な未使用空気を燃焼室の他の部分に残すことが可能である。未燃焼燃料および空気を含むエンジンの排気ガスは、一旦排気装置において十分に混合されると、触媒コンバータ前方のアフタバーナにおいて再点火しかつ完全に燃焼することができ、しかして触媒コンバータをそのライト−オフ温度に加熱するのを助長する。一旦触媒がそのライト−オフ温度に達すると、未燃焼燃料および空気を含む排気ガスは触媒コンバータ内で互いに発熱的に反応することができ、さらに触媒コンバータをアフタバーナの火炎が消滅した後直ちに、もしくはアイドリングまたは触媒コンバータが負荷運転の一部の間そのライト−オフ温度以下に低下することを防止する。別の運転モードにおいて、燃料および空気は量論的に直接吸込マニホルド装置の第１プレナム室に供給され、またＥＧＲガスはもっぱら第２吸込導管に供給される。制御下のＥＧＲガスの層状化希釈を維持することによって、きわめて高い全ＥＧＲ流量においてさえも安定した燃焼を達成することができる。このことは燃焼中発生されるＮＯ_x放出物を減少し、排気装置におけるＮＯ_xの処理後さらに三路触媒コンバータの使用を可能にしている。流量制御弁が、流量制御弁から放出される流れの運動量および第１吸込導管からの混合物チャージを含むことがシリンダに直接移送されかつ燃焼室の所望の領域において流れ運動を支配するように、できるだけ吸込弁の付近に設置されることが望ましい。各第１吸込導管における個々の流量制御弁の機能および、第１プレナム室における共通の絞り弁の機能との間を区別することが重要である。後者は第１プレナム室を横切る第１吸込導管間の内部的ガス交換に影響することはない。各第１吸い込み導管に対する個々の流量制御弁は、一緒に移動するため連結され、かつ運転者の入力に直接連結されたエンジンの主負荷制御装置として使用される。エンジン負荷は吸い込み期間中第１吸込導管から各燃焼室に吸込まれる燃料の量によって設定され、燃焼室の点火プラグ領域を囲む実質的に一定の燃料− 空気比のコンパクトな均質の団塊に局限され、団塊の大きさはエンジンの負荷を決定する。この負荷制御方法は、単一の負荷制御装置として第２吸込導管の絞り制御装置と完全に置換することができ、第２吸込導管の絞り制御装置は吸込マニホルド内の吸込チャージ濃度を変更することによりエンジン負荷を設定するため最初に使用される。この場合、吸込マニホルド装置は、そのような絞り装置が多くの他の運転モードにおいて必要であるにもかかわらず、第２吸込導管において制御なしで済ますことができる。本発明を、例示として、添付図面を参照してさらに説明するが、その中で、第１図は本発明の吸込マニホルドの第１実施例の略図であり、第２図は第１および第２吸込導管に連結された閉じた吸込ポート内のガス流を示す詳細図であり、第３図、第４図および第５図は本発明の別の実施例の第１図に示されたものと同様の図であり、第６図は第１吸込導管に可変流量制御弁を有する本発明の別の実施例における燃焼室の吸込ポートおよびシリンダヘッドを通る略断面図で、シリンダ内のうずを促進すべく設計されたエンジンに発生する高燃料濃度を有する領域を示し、第７図は軸線９８に沿う第６図の吸込ポートを通る垂直断面図であり、第８図は各シリンダに二つの吸込弁およびシリンダにタンブリングを促進すべく設計された弁用の吸込ポートを有する第６図と同様の断面図であり、そして第９図は第８図の軸線９８に沿う第７図と同様の断面図である。図面を通じて、同様の要素は繰返しの必要を避けるため同様の参照符号を割当てられ、要素は変形されるが類似の目的を達成する場合、ダッシュ記号が参照符号に付加された。第１図において、エンジンシリンダヘッド１２は吸込装置１０を有する。シリンダヘッド１２は４行程４シリンダエンジンに属し、各シリンダは二つの吸込弁１４、二つの排気弁１８および点火プラグ１６を有する。各シリンダの吸込ポート２０は第１吸込導管２２を介してすべてのシリンダに共通であるが外気から隔離された第１プレナム室２４に連結されている。さらに各吸込ポートは第２吸込導管３２を介して第２プレナム室３４に連結され、第２プレナム室３４は絞り弁４０および質量空気流メータ４２を含む共通の吸込導管を通して大気に連結されている。燃料噴射器６０は燃料噴霧を吸込弁１４に向けて指向するため吸込ポートに配置されている。吸込ポートの詳細な設計は第２図に一層よく示されており、そこから第２吸込導管３２が吸込ポート２０の面積のほぼ２５％の意味のある直径を有し、また第１吸込導管２２が吸込ポート２０の残りの７５％に達することが分る。さらに、隔壁３０が矢印で示された通路に沿って流すためガスを案内しかつそれらを拘束するため設けられている。第２吸込導管３２から排出されたガスは、吸込弁１４背後の吸込ポートの閉じた端部の後壁に沿って指向され、吸込ポート２０の容積を流過した後その向きを反転し、隔壁３０の他の側の第１吸込導管２２に流入する。隔壁３０の作用は第２吸込導管端部の位置決めおよび形状を厳しくないものとし、それにより、構造および組立てを簡単にすることである。掃気流路が隔壁３０によって一層好適に画定されるため、第２吸込導管は吸込弁の直ぐ側まで進入する必要はない。第１図の実施例において、第１プレナム室２４はつねに、４つのエンジンシリンダのいずれかがその吸込行程にあることによって発生される、マニホルド真空下にある。空気は、絞り弁４０後方の第２吸込導管３２および第２プレナム室３４を通って第１プレナム室２４に吸込まれる。したがって、すべての導管３２はいつでも吸込弁１４の方向にそれらを通って移動する空気を有する。もし吸込弁１４が開いているならば空気は直接シリンダに吸込まれるが、そうでなければ、第２図を参照してすでに記載したように吸込ポートの周りを流れて第１吸込導管２２および第１プレナム室２４に貯蔵される。しかして、吸込弁が閉じているとき吸込ポートに空気の運動が存在しない通常のエンジンとは異なり、本発明は、各吸込弁が閉じているときの各シリンダの４行程サイクルの期間を含むすべての時期に吸込ポート２０内に一定の空気運動を許し、シリンダに必要な空気はシリンダの吸込弁が開いている間に丁度吸込まれないで、常時吸込まれかつ第１吸込導管２２内に貯蔵される。エンジンサイクルの各４行程中吸込チャージ全体の四分の一しか供給する必要がないため、第２吸込導管の直径がポート断面積全部の２５％しか必要でないことは、空気がサイクルの４行程全部の間に吸込まれるためである。二つの吸込導管の相対的直径は、シリンダ列またはエンジンのシリンダ数に対応しない。弁１４が開くとすぐに、第１吸込導管２２内の貯蔵された空気はポート２０を通ってシリンダに流入し、吸込チャージの約７５％に達し、一方残りの２５％は第２吸込導管３２を通って直接吸込まれる。上記連続対流工程により吸込ポートに沈澱したすべての燃料を蒸発させることによって吸込ポートの乾燥を維持することは別として、第１図の本発明実施例は他のシリンダに供給されるチャージによって、あるシリンダに導入されるチャージの第１プレナム室内における完全な混合を達成する。このシリンダ間のチャージの混合は勝れた燃料−空気混合物の準備をもたらし、かつシリンダ間の均一性を改善する。第１図の実施例において、第１吸込導管２２は比較的短く、別のシリンダに供給されるチャージ間の混合をもたらすものはこの第１吸込導管２２の長さである。第３図において、吸込導管２２′は、各吸込導管２２′の全容積がシリンダ容積の７５％を超えるように、意図的に意味をもって長く作られている。その結果各導管は、吸込弁１４がつぎに開くとき、互いに混合する別のシリンダの第１吸込導管２２′内の各チャージなしでシリンダ内に吸込むチャージ全部を貯蔵することができる。さらに、第３図の実施例は、二つの他の小さな点において、すなわち、第１プレナム室２４′がヒータ７０によって加熱されまた吸込絞り弁４０の下流に連結された小管２８を通る空気の放出流によって供給されることにおいて、第１図の実施例と相違している。ヒータ７０および放出管２８の目的は、第１プレナム室２４′内の燃料の蓄積を回避すること、および吸込装置全体を乾いたままにすることである。第３図の実施例において、チャージの柱は第１吸込導管２２′に貯蔵され、それは吸込弁１４が開かれるときシリンダ内に柱として移送される。このため、柱内の燃料分布はシリンダ内の燃料分布を決定し、このようにして柱内の燃料分布を層状化することによりシリンダ内に層状化されたチャージを達成することが可能である。シリンダ内のチャージの層状化は、平行流を維持しかつ第１吸込導管２２′の断面を横切る混合を回避するため第１吸込導管２２′内に整流器２６を設けることにより、また吸込ポート２０を強いうずの発生を促進しかつ確実にチャージがエンジンシリンダ内に柱として流入するように設計することによって助長される。第３図の実施例において、燃料は吸込弁１４が閉じる直前または直後に燃料噴射器６０から噴射される。吸込弁１４が閉じる直前の燃料噴射は、燃料を点火プラグ付近の燃焼室内のチャージの頂部に載置する。弁が閉じた直後の燃料噴射は、第２吸込導管３２からの空気流によって第１吸込導管２２′内に掃過され、吸込ポートから離れた柱の端部に含まれる燃料の団塊を備えた第１吸込導管２２′内の層状化された柱として貯蔵される。柱の他端はポートが空気流によって乾燥されるため、燃料をほとんど含まない。したがって、この柱がエンジンシリンダに移送されるとき、高い燃料濃度を有する領域が点火プラグ付近のシリンダ頂部に存在する。層状化されたチャージによってエンジンを運転する利点は自体周知である。とくに、稀薄な混合物を点火することに通常関連する問題が回避されるため、全体的にきわめて薄い混合物を達成することができる。またエンジン内の負荷は、空気質量を変更しそれによりエンジンが少ない程度の絞りおよび低いポンプ損失で運転させられるよりもむしろ、噴射される燃料量を変更することによって制御される。ステムが乾燥した吸込ポートとともに運転することから、すなわち過渡状態の応答の改善、冷寒時始動の改善、エンジンが過速度運転中の炭水化物排出量の減少という別の利点が存在する。また上記実施例によって達成される改善されたチャージの準備は、負荷制御が可変弁タイミングによって実施されるエンジンにおいて、それらをとくに有用なものにする。これらのエンジンはポンプ損失を減少し、吸込装置に使用される絞りを少なくすることを可能にする観点からは好ましいが、それらは利点を打消す程度に燃料準備に悪影響を及ぼす、減少したかつ間欠的の空気流に関する課題を有する。本発明においては、運転中、そのような可変弁タイミング装置によってさえ、改善された燃料準備、吸込ポートの湿りの減少を引起こす第２吸込導管３２を通るほとんど定常的の流れを達成することができる。第４図の実施例は、第１および３図の実施例とは、第１プレナム室２４″が主要絞り弁５０および質量空気流メータ５２に連結されているものであることにおいて相違している。ＥＧＲ導管８２が排気管８０を第２プレナム室３４の共通の導管に連結し、可変絞り弁４８および８４はそれぞれ第２プレナム室３４への空気およびＥＧＲガスの流れを制御するため使用される。またこの実施例は、第３図の実施例とは、中央燃料噴射器６４が第１プレナム室２４″に燃料を噴射するため設けられ、別の噴射器６６が第１プレナム室２４″に燃料を噴射するため吸込ポートから離れた第１吸込導管２２″の端部に任意に設けられることにおいて相違している。第４図において、第１プレナム室２４″を横切る個々の第１吸込導管２２″間のガス交換は、第１プレナム室２４″内に均質の燃料−空気混合物を確保する。湿った燃料が第１プレナム室２４″内に蓄積するのを防止するため、燃料噴射器６４または燃料噴射器６６から噴射された燃料は、細かく霧化されまたは完全に蒸発されるべきである。またヒータ７０が燃料蒸発を助長するため第１プレナム室２４″を暖めるために設けられる。第４図において、各第１吸込導管２２″は、これもまた、チャージの層状化を達成するためエンジンシリンダに柱として導入されるチャージを含んでいる。しかしながら、チャージは両端から柱内に導入され、二つのプレナム室２４″および３４から吸込まれるガスの相対的割合は、絞り弁５０および４８または８４の設定によって決定される。もしまず絞り弁５０がほとんど閉じ、絞り弁４８が開きかつ絞り弁８４が完全に閉じた運転を考慮するならば、このモードにおいて装置は第３図の実施例と相違しないが、ただし、燃料が第２吸込導管３２を通って吸込まれる空気によってエンジンシリンダから離れた柱の端部に運ばれる代わりに、第１にそこに噴射されることにより、そこに保持されることは相違する。絞り弁４８が閉じ、一方絞り弁５０が完全に開くと、吸込装置は、第２吸込導管３２が運転において何の役割も果たさないため、中央燃料噴射装置を備えた通常の吸込装置と同様に運転する。中間設定において、すなわち弁４８および５０が部分的に開くと、各第１吸込導管２２″は、吸込ポートから離れた端部に第１プレナム室２４″を通って吸込まれた燃料および空気混合物を、また他端に第２プレナム室３４から吸込まれた空気を有する分割されたチャージを含んでいる。この分割されたチャージにおいて、吸込ポートに近い柱の端部に存在する単独の空気の代わりに、絞り弁４８および８４の相対的設定によって決定される割合のＥＧＲを有する空気およびＥＧＲ混合物が導入される。最大の設定において、絞り弁４８は完全に閉じられ、絞り弁８４は燃焼室に吸込まれる第１部分がもっぱらＥＧＲガスよりなる分割されたチャージを達成するため開かれる。第４図を参照して記載された吸込装置は、層状化されたチャージによってエンジンを運転し得ることから生ずる第３図を参照して記載されたすべての利点を備える。しかしながら、分割されたチャージは、燃焼室の頂部付近に均一なチャージ成分を、また底部付近に均一であるがまったく異なったチャージ成分を達成し得る、別の利点を有する。このようにして、予め混合された点火し得る混合物によって点火プラグを囲むことにより確実な点火を保障するとともに、本質的に燃焼を燃焼室の頂部に限定する。そのような作用はいくつかの場合に有利に使用することができる。第１に、量論的になるべく第１プレナム室２４″を通って吸込まれた混合物を配置するとともに、多量の空気またはＥＧＲガスを第２プレナム室から吸込むことによって、全体的に希釈度がきわめて高い混合物によって安定な燃焼を達成することができる。もし第２プレナム室３４から吸込まれるガスがＥＧＲガスのみからなるならば、全体の量論的混合物はきわめて高い希釈度にもかかわらず燃焼することができ、それにより排気ガスの後処理に対して三路触媒の使用が可能になる。第４図の実施例において、各シリンダは燃料のまったくない下方領域と均質な燃料および空気混合物を含む上方領域を有するチャージをうけ入れる。負荷はこれら二つの領域の相対的割合を変更することによって制御される。上方領域に含まれる燃料は負荷条件を設定する。ＥＧＲガスが個々の吸込ポートに直接吸込まれるため、この実施例において吸込ポートを乾燥すべきことが重要である。吸込ポートの乾燥は燃料をポート内に噴射しないで、図示のように、第１吸込導管の他端に噴射することによって達成することができる。そうでなければ、燃料噴射は、空気が第１プレナム室２４″ から吸込ポートを通ってシリンダに流入する時期に一致させるようなタイミングにすることができる。この場合、噴射器が燃料噴霧を開いた吸込弁を通って、燃料がまったく吸込ポートの壁に沈澱することなしに、直接シリンダ内を目標にすべく設計することが好適である。また第４図の実施例は冷寒時始動中に触媒コンバータの温度を加熱または管理するのを助長するモードにおいて運転することができ、排気装置内で互いに反応して触媒コンバータまたは触媒コンバータのいずれかにおいて、触媒コンバータを加熱するため使用される熱を発散する、空気ならびに未燃焼燃料が確実に排気ガス中に高い割合で存在するように使用することができる。この点において、シリンダの全容積に亘って量論的に均質であるが点火プラグの付近でいちじるしく濃厚な成分を有する混合物を燃焼させることができる。このことは排気装置内に空気を直接供給する付加的空気ポンプの必要なしに、排気ガス点火（ＥＧＩ）を達成することができ、かつＥＧＩ装置を備えることを必要とする燃料計量装置を簡単にするのを助長する。第５図の実施例は、吸込装置が上に詳記したすべての利点から利益をうけることが可能になる、本質的に本発明の前記すべての実施例の組合わせである。吸込絞り弁４０および質量空気流メータ４２は、ここでは第１および第２プレナム室２４″および３４に共通で、切換弁９０は第２プレナム室３４に直接または、管９２を通って第１プレナム室２４″に供給される空気の相対的割合を制御する。弁９０の位置に対応して、この実施例が第３図の実施例または第４図の実施例と同様に作用することが、これ以上記載しないでも、分かるであろう。この実施例の利点は、融通性とは別に、質量空気流メータ４２がエンジンへの全空気流量を測定することに存する。したがって、燃料流量は一回の空気流量測定に対して較正することができる。第６および７図において、燃焼室はシリンダヘッド１２に吸込弁１４、排気弁１８および点火プラグ１６を有する。うずを促進するように設計された吸込ポート２０は、空気を第１吸込導管２２および第２吸込導管３２からうけ入れる。第１および第２導管を通して吸込まれるチャージの相対的割合は、軸線９８の周りに回転するため吸込弁１４の直ぐ上流に取付けられた蝶形弁９６によって変更することができる。第７図で弁９６が占める位置において、第１導管は部分的に絞られ、蝶形弁９６は軸線９８の周りに回転して絞りを減少または解除することができる。第６図の影付き領域は第１吸込導管２２から吸込まれた均質の燃料−空気混合物を示す。影なし領域は、第２吸込導管３２を通って吸込まれた空気またはＥＧＲガスを示す。吸込ポートの形状は、各導管から吸込まれた二つの流れが吸込ポートにおいて混合せず、それらが燃焼室内にうず状に流れるとき別々のままであるように選択される。この運動の結果、燃焼室内のチャージは、点火プラグ１６付近の均質の混合物の中央団塊および少ししかまたはまったく燃料を含まない環状包囲領域によって、層状化される。この方法により、高度の全体的希釈が達成されるとともに、点火プラグ付近には容易に点火し得る混合物を維持することができる。蝶形弁９６の位置を変更することにより、これら二つの領域の相対的割合は変更することができ、このことはエンジンの運転範囲の少なくとも一部においてエンジン負荷を設定することを可能にする。圧縮行程中燃焼室内で連続する混合のため、影付き領域および影なし領域の区別は徐々に不明瞭になる。したがって、小さい容積のいずれかの領域はきわめて長くその独自性を保持し続けることがなく、チャージの団塊に均一に融合する。したがって、意味のある層状化を達成するため、いずれかの領域の相対的割合を全容積の少なくとも２５％に変更するため流量制御蝶弁９６を使用することが好適である。チャージの層状化は、種々の燃料対策において使用することができる。もしきわめて稀薄な燃焼が望まれるならば、第１吸込導管のみを通って吸込まれる空気量に対応して燃料を計量することができる。この空気質量は、全空気吸込質量流を測定しかつ蝶形弁９６の設定から第１吸込導管を通って吸込まれるチャージの割合を計算することによって、決定することができる。この場合、全混合物がきわめて稀薄であるけれども、点火可能性は点火プラグ付近の部分が量論的に制御し得るため影響をうけることはない。そうでなければ、全空気質量流に対応して、全体的に燃料−空気混合物が量論的であるように、計量することができる。ここに、点火プラグ付近の団塊は過度に濃厚であって、完全燃焼を遂行することはないが、そのような場合、排気ガスは量論的のままで未燃焼燃料ならびに点火プラグから離れたチャージの他の部分からくる未使用空気を含んでいる。そのような排気ガス混合物は、触媒コンバータをそのライトオフ温度に加熱するのを助長するため、排気装置内において再点火または反応させることができる。第８および９図の実施例は、二つの主要な点において前記実施例とは相違している。第１に、この場合、エンジンはシリンダ当たり二つの吸込弁を有する。第２に、そのようなエンジンにおいて、吸込ポートは両方の弁が使用されるときうずを促進することはできないため、吸込ポート（単数または複数）は燃焼室内でタンブリングを促進する。明瞭のため、本明細書において、うずはシリンダ中心軸線の周りの空気質量の回転を称し、一方タンブリングはシリンダ中心軸線に垂直な軸線の周りの空気質量の回転を称し、その回転は中心軸線を含む平面に平行な平面内に発生する。そのようなタンブリング運動によってエンジンにチャージの層状化を達成するため、第８図の実施例は、二つの対称的に配置された吸込導管３２ａおよび３２ｂを有し、それらは互いにもっとも離れた吸込弁１４ａおよび１４ｂの側面に向かって指向される。第２吸込導管３２ａおよび３２ｂを通って流入するガスは燃焼室の影なし領域に流入し、一方第１吸込導管２２を通って流入する燃料および空気混合物は二つの吸込弁１４ａおよび１４ｂの間を通り点火プラクを含む対称面の周りに集中したままである。蝶形弁９６ａおよび９６ｂもまた、各導管から吸込まれるガスの相対的割合が変更されることを許している。第１吸込導管２２がその最小断面積まで絞られるとき、燃料−空気混合物を含む領域が対称平面の周りの狭い影付き帯域に制限される。絞りが軸線９８の周りに蝶形弁９６ａおよび９６ｂを回転することによって解消されるとき、シリンダ内の狭い影付き帯域は拡大し、燃焼室の増加した割合を占有しかつ全体の希釈度を減少する。ふたたび、蝶弁はエンジンの運転範囲の少なくとも一部に亘って負荷を設定するため使用され、異なった燃料計量対策がチャージの層状化の利点を利用する異なった効果を達成するため採用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＦ０２Ｍ 25/07 ５７０ 8508−3ＧＦ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｍ 35/10 9332−3Ｇ 35/10 ３１１Ｅ３１１ 9332−3Ｇ３０１Ｑ (31)優先権主張番号９４０９４００．０ (32)優先日 1994年５月11日 (33)優先権主張国イギリス（ＧＢ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ【要約の続き】

Claims

【特許請求の範囲】１．多シリンダ４行程火花点火内燃エンジン用吸込マニホルド装置において、各シリンダが少なくとも一つの吸込ポートを有し、各吸込ポートが、一端で少なくとも一つの吸込弁により燃焼室に、他端で第１吸込導管に連結され、第１吸込導管が他のエンジンシリンダの吸込導管と共通の第１プレナム室に連結され、さらに各吸込導管が開いた吸込弁の最大有効貫流断面積の２５％と４５％の間に等しい一定の排出断面積を有する第２吸込導管によって燃料を含まないガスを供給され、第２吸込導管が吸込ポートの閉じた端部に指向され、それにより吸込弁が閉じている間に、ガスがマニホルド真空により第２吸込導管を通って吸込まれかつ第１吸込導管内に貯蔵され、吸込ポートのおよび第２吸込導管の排出端の無孔の境界壁が第２吸込導管から吸込ポートに流入するガスを案内するＵ字形流路を画定し、無孔の境界の形状は運転中ガスが吸込ポートの一側から流入し、吸込ポートの壁に付着している間に吸込弁ステムの周りを流れることにより一回のＵターンを実施しそして吸込ポートの他の側から第１吸込導管に流入するようなものであり、ガスがそれにより拘束されて吸込ポートの閉じた端部を掃気しそこに前から存在するほとんどすべてのガスを第１吸込導管に変位させる、吸込マニホルド装置。２．隔壁が、第２吸込導管から吸込ポートの閉じた端部に向かって流れるガスを吸込ポートの閉じた端部から第１吸込導管に向かって流れるガスから分離するため、吸込ポートに設けられた請求項１に記載の吸込マニホルド装置。３．隔壁が吸込弁のステム付近に終わる壁から形成されている請求項２に記載の吸込マニホルド装置。４．第２吸込導管の貫流断面積が吸込ポートの最大有効貫流断面積の２５％にほぼ等しい請求項１から３のいずれか一項に記載の吸込マニホルド装置。５．各シリンダの吸込ポートおよび第１吸込導管の全容積が、吸込弁が閉じているときシリンダの４行程エンジンサイクルの一部の間に吸込まれる第２吸込導管からの全流量が第１吸込導管内に貯蔵され、吸込弁が開くとき同じシリンダの吸込行程中燃焼室に吸込まれるように、シリンダ吸込チャージの７５％を超える請求項１から４のいずれか一項に記載の吸込マニホルド装置。６．各シリンダの吸込ポートおよび第１吸込導管の全容積が、第２吸込導管からの流量の大部分が第１プレナム室に排出されかつ隣接するシリンダに吸込まれる請求項１から４のいずれか一項に記載の吸込マニホルド装置。７．空気が第１プレナム室を通ってシリンダに供給されることがほとんどなく、エンジンへのほとんどすべての吸込空気は、第２吸込導管から第２プレナム室、絞り制御弁および空気流メータを通って供給される請求項１から６のいずれか一項に記載の吸込マニホルド装置。８．燃料噴射器が吸込ポートの閉じた端部に向かって燃料噴霧を指向するため各シリンダの吸込ポートに設けられ、エンジン負荷が第２プレナム室から燃焼室に供給される空気流量を変化することにより制御され、燃料が測定された空気流量に対応して計量される請求項７に記載の吸込マニホルド装置。９．エンジン負荷の少なくとも一つの範囲内において、吸込空気流量を調整する絞り弁が一定に維持され、エンジン負荷がエンジンに対して計量される燃料量を変更することによって該範囲内で制御される請求項１から８のいずれか一項に記載の吸込マニホルド装置。 10．吸込ポートへの燃料噴射タイミングが第１吸込導管内に柱として貯蔵されたチャージの層状化を制御するため変更される請求項９に記載の吸込マニホルド装置。 11．第１プレナム室への燃料の蓄積を回避するためそこから排出する装置が設けられ、前記装置は加熱装置または第１プレナム室を通して少ないガス流を指向する装置を含む請求項８，９または１０に記載の吸込マニホルド装置。 12．シリンダの第１吸込導管および第１プレナム室が第１絞り制御弁および空気流メータを通って外気に連結され、シリンダの第２吸込導管が第２プレナム室および第２絞り制御弁を通して外気に連結され、二つの絞り制御弁が、一方は吸込弁に近い第１吸込導管の長さからのそして第２プレナム室から以前に充填された空気を含む、他方は第１プレナム室に近い第１吸込導管の長さからのそして第１プレナム室の空気を含む、燃焼室に吸込まれる吸込空気流の相対的割合を変更すべく作用する請求項１から５のいずれか一項に記載の吸込マニホルド装置。 13．燃料が少なくとも一つの燃料噴射器または気化器によって第１プレナム室に供給されそれにより燃料は測定された空気流量に対応して計量され、エンジン負荷が第１プレナム室から燃焼室に供給される燃料−空気混合物の量を変更することによって制御される請求項１２に記載の吸込マニホルド装置。 14．燃料を蒸発または微細に霧化する装置が第１プレナム室に設けられた請求項１３に記載の吸込マニホルド装置。 15．エンジンの冷寒畤始動直後、第１プレナム室内部の燃料−空気混合物が過度に濃厚に気化されるべく較正され、二つの絞り制御弁が全体的に理論的なまたは、一方は吸込弁に近い第１吸込導管の長さからのそして第２プレナム室から以前に充填された空気を含む、他方は第１プレナム室に近い第１吸込導管の長さからのそして第１プレナム室からの過度に濃厚な空気−燃料混合物を含む、燃焼室に吸込まれる吸込流の相対的割合によって決定される分割されたチャージから作り上げられた燃焼室内の理論的に捕捉された成分より稀薄になるように較正され、かくして触媒コンバータの温度をそのライトオフ温度以上に迅速に上昇させるのに十分な熱を発生させるため、排気装置のアフタバーナにおいてふたたび点火し得るのに十分な空気量と混合される多量の未燃焼燃料を含む後燃焼排気ガスを発生する請求項１３または１４に記載の吸込マニホルド装置。 16．排気ガス再循環（ＥＧＲ）導管が、第２プレナム室内の空気流に調整された希釈濃度の排気ガスを導入するため、エンジン排気装置から第２プレナム室に連結された請求項１から１５のいずれか一項に記載の吸込マニホルド装置。 17．第２絞り制御弁が外気から第２プレナム室を隔離するため完全に閉じられ、排気ガス再循環（ＥＧＲ）導管がエンジン排気装置から第２プレナム室に連結され、ＥＧＲ導管および第１プレナム室の各流量制御弁が、排気ガスおよび一方は吸込弁に近い第１吸込導管の長さからのそして第２プレナム室から以前に充填された排気ガスを含む、他方は第１プレナム室に近い第１吸込導管の長さからのそして第１プレナム室からの燃料−空気混合物を含む、燃焼室に吸込まれる吸込空気の割合を変更すべく作用する請求項１２，１３または１４に記載の吸込マニホルド装置。 18．導管の長さに沿って層状化された燃料−空気混合物の柱を以前に充填された第１吸込導管から燃焼室に吸込まれた吸込チャージが、燃焼室内に、燃焼室の頂部に近いもっとも濃厚な領域を第１吸込導管内のパターンと同様な層状化パターンを燃焼室の長さに沿って分布した実質的に層状化されたチャージを形成する請求項８，９または１０に記載の吸込マニホルド装置を備えた多−シリンダ４行程火花−点火内燃エンジン。 19．一方は吸込弁に近い第１吸込導管の長さからのそして第２プレナム室から以前に充填された排気ガスを含む、他方は第１プレナム室に近い第１吸込導管の長さからのそして第１プレナム室からの均質の燃料−空気混合物を含む、燃焼室に吸込まれた吸込チャージが、燃焼室内に燃焼室頂部の燃料−空気混合物および燃焼室底部の空気を有する燃焼室の長さに沿って位置する二つの均質領域の実質的に分割されたチャージを形成する請求項１３または１４に記載の吸込マニホルド装置を備えた多シリンダ４行程火花点火内燃エンジン。 20．一方は吸込弁に近い第１吸込導管の長さからのそして第２プレナム室から以前に充填された排気ガスを含む、他方は第１プレナム室に近い第１吸込導管の長さからのそして第１プレナム室からの均質の燃料−空気混合物を含む燃焼室に吸込まれた吸込チャージが、燃焼室内に燃焼室頂部の燃料−空気混合物および燃焼室底部の排気ガスを有する燃焼室の長さに沿って位置する二つの均質領域の実質的に分割されたチャージを形成する請求項１７に記載の吸込マニホルド装置を備えた多シリンダ４行程火花点火内燃エンジン。 21．各シリンダの吸込ポートがシリンダの長さを、吸込行程中に吸込マニホルド装置の第１吸込導管からシリンダ内に吸込まれる流れの柱のらせん成分が流れの柱がらせん流路に沿って燃焼室を充填するとき実質的に混乱することがないように、シリンダの長さを旋回して下降する強い吸込流を発生し得る強いうずを発生するポートである請求項１から２０のいずれか一項に記載の吸込マニホルド装置を備えた多シリンダ４行程火花点火内燃エンジン。 22．可変流量制御弁が、吸込期間中第２吸込導管を通って吸込まれるチャージの割合を増加するため、第１吸込導管の有効流れ断面積を変更するためエンジンの各吸込弁の直ぐ上流に設けられる請求項１から１７のいずれか一項に記載の吸込マニホルド装置。 23．第１および第２吸込導管の形状が、第１吸込導管から吸込まれた分散した燃料を含むガスが圧縮行程の終わりに点火プラグの付近に残るように設計された請求項２２に記載の吸込マニホルド装置。 24．吸込ポートがうずを促進するように設計され、第１および第２吸込導管の形状がチャージの燃料含有部分を燃焼室および燃焼室の外周に向かう空気またはＥＧＲガスの中心に向かって指向し、それにより半径方向層状化を達成するように構成された請求項２３に記載の吸込マニホルド装置。 25．第１および第２吸込導管の形状がシリンダ孔の幅を横切る層状化を促進するように設計され、燃料濃度が二つの吸込弁の間の対称面において最大になり、濃度が対称面の両側で対称的に減少する、別々のまたはタンブリング運動を発生するように設計された二又の吸込ポートによって供給される、シリンダ当たり二つの吸込弁を有するエンジンに使用するための請求項２３に記載の吸込マニホルド装置。 26．各吸込弁に対して一つづつ、二つの第２吸込導管が設けられ、各第２吸込導管は二つの吸込弁の間を通る対称面から離れた対応する弁の側に設置される請求項２５に記載の吸込マニホルド装置。 27．第１吸込導管の有効流れ断面積が、吸込ポートの有効流れ断面積の７５％と２５％の間に流量制御弁によって変更し得る請求項２２から２６のいずれか一項に記載の吸込マニホルド装置。 28．流量制御弁が連続的に可変である請求項２７に記載の吸込マニホルド装置。 29．請求項２２から２８のいずれか一項に記載されたような吸込マニホルド装置を有する多シリンダ４行程火花点火内燃エンジン。 30．吸込行程中点火プラグの付近に第１吸込導管を通って吸込まれる燃料−空気混合物が実質的に均質である請求項２９に記載のエンジン。 31．吸込行程中点火プラグの付近に第１吸込導管を通って吸込まれる燃料−空気混合物が第１吸込導管内の柱から吸込まれ、燃料濃度が柱の長さに沿って層状化されている請求項２９に記載のエンジン。 32．燃料が、エンジンに供給され全測定空気流量の規定された部分に対応して計量され、規定された部分は流量制御弁の設定に対応しかつ吸込期間中第１吸込導管によって供給される全流量の分数を表わす請求項２９から３１のいずれか一項に記載のエンジン。 33．全体的燃料−空気比が実質的に理論的に較正される請求項２９から３１のいずれか一項に記載のエンジン。 34．吸込チャージが燃焼室内に、燃焼室中心のシリンダ領域に存在する燃料− 空気混合物、燃料−空気混合物を囲む外側の同心領域に存在する実質的に燃料を含まない空気または排気ガスによって層状化されたチャージを形成する請求項２９から３３のいずれか一項に記載のエンジン。 35．吸込チャージが燃焼室内に、二つの吸込弁の間を通る燃焼室の対称面面内に存在する燃料−空気混合物、対称面の両側の面内に存在する実質的に燃料を含まない空気または排気ガスによって層状化されたチャージを形成する請求項２９から３３のいずれか一項に記載のエンジン。 36．流量制御弁がエンジン負荷を設定する主要な装置として作用する請求項２９から３５のいずれか一項に記載のエンジン。