JPH10274138A

JPH10274138A - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JPH10274138A
Application number: JP9081563A
Authority: JP
Inventors: Michihiko Tabata; 道彦田端; Ichiji Kataoka; 一司片岡; Naoyuki Yamagata; 直之山形
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】混合気の流動方向と吸入空気の流動に支配さ
れず独立した吸気装置を提案することにより、シリンダ
壁面への燃料付着を防止し、点火プラグ周りでの成層化
を確保する。【解決手段】点火プラグ周りに混合気を成層化させる
ために、吸気行程において燃料噴射を行う燃料噴射弁を
吸気通路に有したエンジンの吸気装置であって、燃料噴
射弁１００が、燃料を噴霧角の小さな棒状の噴霧にし
て、吸気ポート内に位置する吸気弁１２０の弁傘１２１
上の、前記吸気弁の弁軸部１２２よりも前記噴射弁側に
寄った位置に衝突させて噴射し、噴射弁を、前記弁傘１
２２上の衝突面と前記棒状噴霧の軸線との交叉角が略９
０度（＝γ）を超えるように設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの吸気装置
に関し、特に、希薄燃焼エンジンにおける混合気の成層
化の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】排気ガスエミッションの改良のために、
ＥＧＲシステム、希薄燃焼エンジン、燃料成層化吸気装
置などの提案が種々行われている。特に希薄燃焼エンジ
ンでは、所謂ＮＯＸが発生しやすく、これを抑えるため
にＥＧＲシステムが提案されているが、特に冷間作動時
には触媒が作用しないので、ＥＧＲの導入も決め手とは
ならない。

【０００３】希薄燃焼エンジンにおける着火性の改良
に、混合気の成層化の促進をタンブル流を形成すること
によって行うという提案が例えば、特開平５−３２１６
７８号に記載されている。ここに提案されている成層化
技術は、吸気ポート内に、同吸気ポート内で吸気流線方
向に沿った２つの通路に区画する隔壁を設け、上記通路
の内の中央側通路の下方に向けて燃料を噴射するという
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平５−３２１６７
８号に記載されているような成層化技術は、タンブル流
に混合気を載せていることに変わりはなく、本発明の発
明者たちは、次のような問題点が存在することを突き止
めた。即ち、噴霧状の混合気の流動が空気の流動に支配
されるという点である。

【０００５】第１図は、上記公知技術を含む従来の吸気
行程噴射を行う吸気装置における、吸気弁周りの燃料の
動きを示す。同図に示すように、燃料噴射便から吐出さ
れた燃料は吸気弁に至る途中で霧化する。霧化した混合
気は吸入空気に載って空気の流れる方向に移動する。第
２図は、第１図のように噴射された燃料がエンジンシリ
ンダの壁面に付着する様子を説明する。同図に示すよう
に、混合気は空気流に載って、シリンダの排気弁側壁面
に到達し、ここでその壁面に付着する。尚、第２図にお
いて、２０は点火プラグ、４０は吸気ポート、５０は吸
気弁、６０は排気弁である。

【０００６】第３図は、吸気行程噴射を行う吸気装置に
おいて、噴射終了タイミングを色々と変えて遅らせた場
合に、シリンダ付着によって排気ガス中のＨＣ成分がい
かに増大するかを示す。同図において、例えば吸気行程
のＴＤＣから６０度遅れた時点で噴射を行うと、ＨＣが
６１％増加するのが分かる。この燃料のシリンダ壁面へ
の付着が従来における第１の問題点である。

【０００７】第２の問題は、従来技術では、成層化が混
合気がエンジン燃焼室内に入る時点でなされていたとし
ても、その混合気が圧縮行程の終期で点火プラグに近傍
に至った時点では、成層状態は壊れてしまっているとい
うことである。第４図，第５図は混合気の成層状態が崩
れていく過程を示す。第４図では、吸気ポート４０から
流入した混合気は、若干の成層状態を示しながらも同図
の右側シリンダ壁面に遍在し、かつ成層状態についても
濃度変化は緩慢である。第５図に示した吸気行程１５０
度では混合気は実質上成層状態をなしていない。従っ
て、このような混合気が圧縮行程で圧縮されても点火プ
ラグ２０の周りでは成層状態は保持されていず、従って
着火性は悪化してしまう。

【０００８】上述の、壁面への燃料付着の問題も、成層
状態を維持できないことの問題も、基本的には、混合気
の流動が吸入された空気の流動によって支配されている
ことに起因する。そこで、本発明は斯かる従来技術の問
題点に鑑みてなされたもので、その目的は、混合気の流
動方向と吸入空気の流動に支配されず独立した吸気装置
を提案することにより、シリンダ壁面への燃料付着を減
らし、点火プラグ周りでの成層化を確保したエンジンの
吸気装置を提案することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、本発明の、点火プラグ周りに混合気を成層化させる
ために、吸気行程において燃料噴射を行う燃料噴射弁を
吸気通路に有したエンジンの吸気装置は、前記燃料噴射
弁は、燃料を、噴霧角の小さな棒状の噴霧にして、吸気
ポート内に位置する吸気弁の弁傘上の、前記吸気弁の弁
軸部よりも前記噴射弁側に寄った位置に衝突させて噴射
し、前記噴射弁または前記吸気弁を、前記弁傘上の衝突
面と前記棒状噴霧の軸線との交叉角が略９０度を超える
ように設けたことを特徴とする。

【００１０】このような吸気装置によると、燃料噴霧
は、弁傘との衝突により、空気流とは異なる方向に流動
するので、燃料の排気弁側のシリンダ壁面への付着を防
止し、併せて点火プラグ周辺での成層化を実現でき、低
ＨＣ化を達成できる。本発明の好適な一態様に拠れば、
前記吸気弁の前記傘部の傘角度αが、前記吸気弁の前記
弁軸と前記棒状噴霧の軸線との成す角度βよりも大きく
なるように、前記噴射弁の取り付け角度を設定し或いは
前記傘部を形成したことを特徴とする。衝突噴霧の空気
と異なる方向に流れる割合が増えることが確実化され
る。

【００１１】本発明の好適な一態様に拠れば、前記傘部
の傘角度αを２５度乃至４５度の範囲に形成したことを
特徴とする。衝突噴霧が空気と異なる方向に流れること
が確実化される。本発明の好適な一態様に拠れば、前記
傘部の傘角度αを３０度乃至４０度の範囲に形成したこ
とを特徴とする。衝突噴霧が空気と異なる方向に流れる
ことが確実化と、吸気弁の軽量化の両方を達成できる。

【００１２】他の構成になる本発明の、点火プラグ周り
に混合気を成層化させるために、吸気行程において燃料
噴射を行う燃料噴射弁を吸気通路に有したエンジンの吸
気装置は、前記燃料噴射弁からの燃料が、噴霧角の小さ
な棒状の噴霧となって、吸気ポート内に配置された吸気
弁の弁軸部の壁面上または弁ガイドの壁面上又はこの弁
ガイドに沿って形成されたポート壁面上であって、前記
吸気弁の前記弁軸部よりも前記噴射弁側に寄った位置に
衝突するように、前記燃料噴射弁又は前記吸気弁を設け
たことを特徴とする。

【００１３】燃料噴射弁からの燃料が弁軸部よりも噴射
弁側に寄った位置に衝突するようにすることにより、衝
突噴霧の空気と異なる方向に流れる割合が増えるのが確
実化される。また、吸気弁の傘部の厚さを薄肉化するこ
とが可能となる。本発明の好適な一態様に拠れば、前記
弁軸部の前記壁面上または前記弁ガイドの前記壁面上又
は前記ポート壁面の一部に前記棒状噴霧との衝突面を別
途形成したことを特徴とする。

【００１４】本発明の好適な一態様に拠れば、前記吸気
弁の傘部の傘角度を略１５度に設定したことを特徴とす
る。弁の軽量化と流動の独立化とが両立する。また、吸
気弁の上下動によっても、吸気ポートの断面積の変化が
減る。本発明の好適な一態様に拠れば、前記噴射弁から
の棒状噴霧が前記吸気弁の前記弁要素と、前記弁要素表
面上で前記噴射弁側に寄った任意の位置であって、流入
空気方向を見込む前記弁要素の正射影に一致する前記任
意の位置に衝突するように、前記噴射弁または吸気弁要
素を設定したことを特徴とする。上記任意の位置であれ
ば、混合気噴霧が吸入空気に支配されにくくなる。

【００１５】本発明の好適な一態様に拠れば、前記衝突
面は円弧状に形成されたことを特徴とする。形成が容易
である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用ガソリン
エンジンに適用した実施形態を２つ（第１実施形態と第
２実施形態）挙げて詳細に説明する。〈原理〉第６図は、２つの実施形態に共通に使用される
燃料噴射弁１００からの非微粒化噴霧が吸気弁の背面に
衝突する様子を示す。尚、この燃料噴射弁１００は本出
願人による特願平７−２５３９７７号において開示した
もので、放電加工により燃料の吐出路を形成した。この
噴射弁１００は、そこから吐出された燃料が微粒化され
にくいという点で特徴があり、吐出された燃料の噴霧角
は吸入弁１２０の傘１２２上の位置において高々約５度
未満である。即ち、本発明を適用した実施形態の吸気装
置の特徴は、ｉ：燃料の噴霧角度が小さく、従って噴霧は棒状の外
形形状をしている点、 ii ：燃料噴霧と吸入弁との衝突位置１０２（第６
図）が、吸気通路１１０において、吸入弁１２０の弁軸
１２１よりも吸入空気の上流方向にずれている、即ち、
燃料噴射弁方向にずれている（第７図を参照）点にあ
る。

【００１７】ａの棒状の噴霧により、燃料は所期に予定
していたところの（iiで説明の）上流側（即ち、噴射弁
寄り）での衝突位置１０２における衝突することが確保
され、即ち、他の位置（例えば、弁軸よりも下流側の位
置）での弁の傘１２１との衝突が防止される。そして、
吐出燃料は弁１２０の傘１２１に衝突すると、傘１２１
の斜面を伝うこととなり、この結果、吸入空気は第６図
及び第７図で図面の左方向に流れ、燃料は右側方向に流
れる。これにより燃料の流動方向と吸入空気の流動方向
との分離が達成される。

【００１８】尚、空気流は吸入弁１２０との衝突により
若干１１３の方向にも流れることは予想されるが、その
ような流れは空気主流に対して逆流となるので僅かであ
ると予想される。一方、前述したように、燃料は集中的
に位置１０２に衝突させらるので、燃料が方向１１２側
に流動するのは極めて僅かであると予想される。第８図
は、燃料噴射弁１００が、噴霧と吸入弁１０１との衝突
が第６図，第７図に示すような位置においてなされるよ
うに、配置されたときに、シリンダへの燃料付着が抑え
られる様子を説明する。同図に示すように、吸入空気の
流動方向１１２と衝突後の燃料噴霧の流動方向１１３と
は９０度以上の開きがあるので、それらは互いに独立
し、一方が他方に影響することが防止される。即ち、空
気流動１１２は燃料を僅かしか含まないので、シリンダ
壁面への燃料付着は防止される。即ち、従来技術の第１
の欠点は解消された。

【００１９】第９図は、噴霧と吸入弁１２０との衝突が
第６図，第７図に示すような位置においてなされるよう
に、燃料噴射弁１００を配置したときに、点火プラグ周
りにおいても混合気の成層化状態が確保される様子を説
明する。尚、同図において、混合気を示す領域の濃度が
濃いほどよりリッチであることを示す。吸気行程で燃料
が噴射されると第６図，第７図において説明したように
空気流動（タンブル流）と混合気流動とは分離される。
この様子を第９図のａに示す。ピストンが下降し終わり
上昇に転じようという吸気行程と圧縮行程の転回点（第
９図のｂ）では、タンブル流はシリンダ壁面に沿って下
降し、ピストン状面に沿って水平方向に移動するから、
混合気と干渉することはなく、従って混合気は成層状態
を保ったままである。

【００２０】圧縮行程が終了しようとする時点では、混
合気は成層状態を保ったまま下方に拡がろうとする一方
で、タンブル流はピストンの上昇によって、シリンダ壁
面（第９図では、図面中の右側シリンダ壁面）にそって
上昇する。従って、混合気の下方への移動と、右側壁面
に沿ったタンブル流の上昇は、両者の正面衝突を引き起
こさずに、混合気の成層が穏やかに点火プラグ方向への
移動することを誘う。

【００２１】そして、圧縮行程の最終時点では、第９図
のｄに示すように、混合気は製造状態を保ったまま点火
プラグ２０の直下に移動する。この状態で点火がなされ
ると混合気は成層状態にあるから着火性は極めて良いも
のとなる。尚、第７図から明らかなように、本発明が主
に使用する吸入弁１２０は、その傘１２１上に燃料が衝
突させられることになるために、その傘１２１の形状は
傘角度が大きなものとあることが好ましい。傘角度が大
きな吸入弁を用いた実施形態が第１実施形態の吸気装置
であり、他方、傘上に噴霧を衝突させないで、それ故に
傘角度を大きくする必要のない実施形態が第２実施形態
の吸気装置である。

【００２２】〈第１実施形態〉この第１実施形態は、本
発明の吸気装置を、２組の吸入弁と排気弁とを備えた所
謂４バルブＤＯＨＣエンジンに適用したものである。第
１０図は、第１実施形態の吸気装置を備えたエンジンの
シリンダヘッドの周辺を断面的に示す。同図において、
１５０ａ，１５０ｂはカムであり、エンジンの回転に同
期して回転駆動されると、それぞれバケット１５１ａ，
１５１ｂを上下動させ、これにより、吸入弁１２０，排
気弁１４０が上下動される。吸入弁１２０，排気弁１４
０は夫々吸気ポート１１０，１３０のエンジン燃焼室へ
の開口を所定のタイミングで開閉する。

【００２３】上述したように、第１実施形態の吸気装置
では、棒状の燃料噴霧は傘１２１上に衝突させられる。
衝突した噴霧が抵抗少なく燃焼室内に流入するために
は、噴霧の軸線１６０（噴射弁１００の取り付け角度β
に実質的に等しい）と、噴霧が傘１２１と衝突する面１
６１とがなす角度（第１０図でγで表す）は９０度を超
えることが、即ち、 γ ＞９０度であることが必要である。弁１２０の傘角度αは、弁の
着座が通常４５度で形成されていることから、 α ＜４５度 …（１）でなくてはならない。従来の吸入弁の傘角度は約１５度
である。一方、噴霧の軸線１６０と衝突面１６１とがな
す角度γは、噴射弁１００の取り付け角度βによって規
制されるが、その角度βはバケット１５１ａの存在によ
り自ずと限界があり、従来と同じく、 β ＝２０度〜３０度 …（２）であることが部品の共通化からも好ましい。以上のこと
を勘案すると、 α ＝ β＋（５度〜１５度） …（３）が好ましい。従って、 α ＞ β …（４）となる。従来の吸入弁の傘は傘厚を厚くすると吸入弁の
重量が増えて高速回転時の応答性が劣化するなどの理由
により、従来では、 α ＜ β …（５）であった。即ち、（４）式によって表される傘１２１を
有する第１実施形態の吸入弁１２０は、衝突した噴霧を
吸入空気の流動方向と分離した方向に導く上で特徴的で
ある。

【００２４】尚、（２），（３）式によれば、 α ＝２５度〜４５度 …（６）であるが、吸入弁の重量を低下させる意味からも、 α ＝３０度〜３５度 …（７）が最も好ましい。

【００２５】以上、噴射弁１００の取り付け角度につい
て言及したが、次ぎに、噴霧の傘上の衝突位置について
言及する。発明者は、２種類の傘角（１５度と３５度）
を有する２つの吸入弁を使い分け、それらの吸入弁上の
３つの位置の夫々に噴霧を衝突させた場合に燃料流動が
どのように変化するかを調べた。

【００２６】第１１図は、２つの吸入弁上における衝突
位置について３つの組み合わせ例を示す。即ち、２つの
吸入弁１２２ａ，１２２ｂに対して１つの噴射弁１００
から、第１２図に示すように、噴射角度を１３度と１６
度の２通りについて設定すると、衝突位置は第１１図の
夫々（ｂ）（噴射角度１３度に対応）と（ｃ））（噴射
角度１６度に対応）の２通りに設定された。噴射角度が
１３度ということは、第１４図に示す如く、衝突後の噴
霧が空気流に晒される度合いが高く（以下、「空気露出
大」と呼ぶ）なる。また、衝突角度を１６度に設定する
と、反対に衝突後の噴霧が空気流に晒される度合いが低
く（以下、「空気露出小」と呼ぶ）なる。

【００２７】噴射角度を１３度に設定（「空気露出大」
に設定）した上で、第１３図に示す如く、噴射弁１００
の取り付け角度を２通り（ａとｂ）に変更すると、衝突
位置は第１１図の（ａ）と（ｂ）の２通りに変化する。
即ち、噴射角度をａに設定すると、第１５図に示す如
く、衝突位置は空気流に対して「より下流」になり、噴
射角度をｂに設定すると、衝突位置は空気流に対して
「より上流」になる。

【００２８】第１６図は実験のバリエーションを示す。
即ち、実験は傘角が小さな吸入弁１２０に対して噴霧
を位置（ａ）（「より下流」で、「空気露出大」）で衝
突させるというものである。実験は、傘角が小さな吸
入弁１２０に対して噴霧を位置（ｂ）（「より上流」
で、「空気露出大」）で衝突させるというものである。
実験は、傘角が大きな吸入弁１２０に対して噴霧を位
置（ｂ）（「より上流」で、「空気露出大」）で衝突さ
せるというものである。実験は、傘角が大きな吸入弁
１２０に対して噴霧を位置（ｃ）（「より上流」で、
「空気露出小」）で衝突させるというものである。

【００２９】第１７図は、実験〜において混合気の
流動性についての結果を示す。同図に示すように、流動
性については、実験が最良の結果を示している。即
ち、吸入弁の傘角が大きくて、衝突位置が「より上流」
にあり、「空気露出小」となるように衝突させると好ま
しい結果が得られる。このことは、第１４図，第１５図
から明らかなように、吸入弁の傘角が大きくて、衝突位
置が「より上流」にあり、「空気露出小」となるように
衝突させると、空気流に載る噴霧の量が減ることを示し
ている。

【００３０】第１８図は、エンジンの温間時において実
験〜を行ったときの、排気ガス中のＨＣ成分の残量
についての結果を示す。温間時には→→→の順
でＨＣ残量が改良されているのが了解される。第１９図
は、エンジンの冷間時において実験〜を行ったとき
の、排気ガス中のＨＣ成分の残量についての結果を示
す。冷間時には→→の順でＨＣ残量が改良されて
いるのが了解される。

【００３１】第２０図は、エンジンの温間時において実
験〜を行ったときの、燃焼期間がいかに短縮された
かについての結果を示す。→→→の順で燃焼期
間が短縮されているのが了解される。上述の図に示すよ
うに実験が最良の結果を示している。即ち、吸入弁の
傘角が大きくて、衝突位置が「より上流」にあり、「空
気露出小」となるように衝突させると好ましい結果が得
られる。このことは、第１４図，第１５図から明らかな
ように、吸入弁の傘角が大きくて、衝突位置が「より上
流」にあり、「空気露出小」となるように衝突させる
と、空気流に載る噴霧の量が減ることを示している。以
上のことを総合すると、第２１図に示した右斜線の範囲
（吸入弁の弁軸から吸入空気の上流方向の領域）が、最
も燃料の流動方向が空気の流動方向と分離されるのが理
解される。また、左斜線で示した領域も効果があると考
えられる。

【００３２】第２２図は、燃料の噴射の終期が混合気の
成層度形成にどのような影響を与えるかについて実験し
た結果を示したものである。但し、噴射角度については
の設定にして、排気行程噴射の実験では噴射タイミン
グを−６０〜−３０度ＡＴＤＣに設定し、吸気行程噴射
の実験では噴射タイミングを６０〜３０度ＡＴＤＣに設
定した。排気行程噴射では時間の経過と共に混合気は急
速に成層状態を失うが、吸気行程噴射では混合気は成層
状態を保ったまま拡がることが分かる。

【００３３】以上説明した第１実施形態によれば、Ｉ：吸気行程において噴射された棒状の噴霧を吸気弁
の背面に衝突させることにより、噴霧方向を制御するこ
とが可能となり、このために、空気と燃料の流動を独立
して制御することができた。 II：吸気弁背面への噴霧の衝突位置を適切に制御する
と、空気流動と燃料の流動を分離することができ、燃料
のシリンダ壁面の排気弁側への付着が抑えられＨＣ排出
量を低減できる。 III： IIの噴霧制御はポート噴射ならしめ、点火プラ
グ周りにおいてなだらかな混合気の成層化を実現するこ
とができる。このために着火性が向上する。 IV：吸気行程噴射により体積効率を向上することがで
きる。

【００３４】これらの図に示すように、流動性について
は、実験が最良の結果を示している。即ち、吸入弁の
傘角が大きくて、衝突位置が「より上流」にあり、「空
気露出小」となるように衝突させると、好ましい結果が
得られる。このことは、第１４図，第１５図から明らか
なように、吸入弁の傘角が大きくて、衝突位置が「より
上流」にあり、「空気露出小」となるように衝突させる
と、空気流に載る噴霧の量が減ることを示している。Ｖ：また、ＤＯＨＣエンジンに用いると吸気弁をより
直立させて設定することができるので、衝突噴霧がより
空気流動と分離させ易くなる。ＶＩ：また、直度バケットタイプの吸気弁を使用して
いるので、吸気弁の弁軸に燃料噴射弁１００をより近づ
けることができる。

【００３５】尚、第１実施形態の吸気装置は４バルブの
ＤＯＨＣエンジンを例にして説明したが、本発明は２バ
ルブエンジンについても、また非ＤＯＨＣエンジンにも
適用可能である。〈第２実施形態〉第１実施形態は、吸気弁の傘の斜面に
噴霧を衝突させるために、第１０図に示したように、 γ＞９０度であることが必要であった。第２実施形態は、吸気弁の
弁ガイドに噴霧を衝突させるために、上記条件は不要に
なる。但し、衝突位置については、燃料噴射弁側、即
ち、吸気の上流側に寄らせることが必要なことは、第１
実施形態と同じである。

【００３６】第２３図は、第２実施形態の吸気装置を適
用したシリンダヘッドを示す。第２実施形態の特徴は吸
気弁１２０のガイド１７０の形状にある。ガイド１７０
に衝突面を形成する切り欠き１７１が設けられている。
この切り欠きは、例えば第２４図に示すように、吸気ポ
ートにガイド１７０を挿入した後に、そのガイド１７０
をドリルなどを用いて下方から削って形成する。その後
に吸気弁１２０を下方から挿入する。

【００３７】第２５図は、噴射弁１００（第１実施形態
の噴射弁と同じく、棒状の細い噴霧を吹く）からの噴霧
が切り欠き１７１に衝突して、反射した燃料噴霧が吸気
弁１２０の傘１２２の（第２５図から見て）左側の斜面
に沿って燃焼室に流れ込み、一方、空気は右側から流れ
込む様子を示している。即ち、第２実施形態の吸気装置
によっても、燃料の流動と空気の流動は独立分離された
ものとなっている。従って、この第２実施形態は、上述
の第１実施形態の吸気装置によって得られる効果を全て
達成することができる。

【００３８】第２実施形態では、噴霧はガイド１７０上
の切り欠き１７１上に衝突するために、吸気弁１２０の
傘１２２は噴霧の流動を制御する要素にはならない。従
って、第１実施形態と異なり、弁傘の角度を大きく取る
必要はないので、第２５図に示すように、通常の傘（傘
圧の薄い傘、例えば２５度程度）を用いることができ、
従って、第１に、第１実施形態の傘に比して傘部分の断
面積を減少させることができる。このために、第２実施
形態の吸気装置を用いれば、弁１２０の低リフト時点か
ら空気に対する流路抵抗は低くなる、第２に、弁１２０
の重量を第１実施形態に比して減らすことができるとい
う効果が重畳される。

【００３９】〈第２実施形態の変形〉上記第２実施形態
では、弁ガイド１７１上に設けられた衝突面は円弧形状
を有していたが、本発明はこれに限定されず、平面であ
っても良い。また上記第２実施形態は、弁ガイド１７に
切り欠きを衝突面を形成していた。しかし、第２実施形
態の衝突面は、弁ガイドをさらに吸気ポートの鋳物の一
部が覆う形式の吸気ポートにも適用可能であり、その吸
気ポートの一部に衝突面を形成しても良い。

【００４０】また、上記第２実施形態は弁ガイド１７１
に設けられた切り欠きに噴霧を衝突させていたが、衝突
面を弁軸上に設けることも可能である。この場合、衝突
面が弁軸の周りに回転しないようにする必要がある。
尚、第２実施形態の吸気装置は４バルブエンジンを例に
して説明したが、本発明は２バルブエンジンについても
適用可能である。また、非ＤＯＨＣエンジンについても
適用可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
混合気の流動方向と吸入空気の流動に支配されず独立し
た吸気装置を提案することにより、シリンダ壁面への燃
料付着を防止し、点火プラグ周りでの成層化を確保する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例の吸気装置における噴霧の吸気弁への
衝突状態を示す図。

【図２】従来例の吸気装置における問題の発生を示す
図。

【図３】従来例の吸気装置においてＨＣ排出特性が悪
化することを説明する図。

【図４】従来例の吸気装置において排気弁側シリンダ
壁面に燃料が付着する様子を説明する図。

【図５】従来例の吸気装置において成層状態が崩され
る様子を説明する図。

【図６】本発明の実施形態の動作原理を説明する図。

【図７】本発明の第１実施形態の動作原理を説明する
図。

【図８】第１実施形態の吸気装置により、シリンダ壁
面への付着が減少する様子を説明する図。

【図９】本発明の実施形態により成層状態が確保され
る様子を説明する図。

【図１０】本発明の第１実施形態にかかる吸気装置の
構成を示す一部断面図。

【図１１】第１実施形態の動作を説明するための実験
において用いられた棒状噴霧の衝突位置のバリエーショ
ンを示す図。

【図１２】第１実施形態の性能を試験するために、実
験に用いられた噴射弁の噴射角を説明する図。

【図１３】第１実施形態の性能を試験するために、実
験に用いられた噴射弁の取り付け角度を説明する図。

【図１４】第１実施形態の吸気装置において、衝突位
置が空気流と直交する平面内において変化すると噴霧の
流動方向が変動を受ける様子を説明する図。

【図１５】第１実施形態の吸気装置において、衝突位
置が空気流に平行な平面内において変化すると噴霧の流
動方向が変動を受ける様子を説明する図。

【図１６】第１実施形態の実験のバリエーションを説
明する図。

【図１７】第１実施形態の吸気装置において、衝突位
置が混合気の層状化に影響を与える様子を説明する図。

【図１８】第１６図の実験バリエーションにおいて、
冷間時のＨＣ特性に与える影響を示すグラフ。

【図１９】第１６図の実験バリエーションにおいて、
温間時のＨＣ特性に与える影響を示すグラフ。

【図２０】第１６図の実験バリエーションにおいて、
燃焼期間の短縮結果を示す図。

【図２１】第１実施形態において吸入弁上の最適な衝
突範囲を示す図。

【図２２】第１実施形態において、吸気行程噴射によ
り混合気の成層状態が確保されることを示す実験結果を
表す図。

【図２３】第２実施形態の吸気装置の要部の断面図。

【図２４】第２実施形態の衝突部分の拡大図。

【図２５】第２実施形態の要部拡大図。

【符号の説明】

１００…燃料噴射弁１１０…吸気通路１１２…空気流道路１１３…燃料噴霧流動路１２０…吸気弁１２１…吸気弁軸１２２…吸気弁傘１５１ａ…バケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｆ 1/24 Ｆ０２Ｆ 1/24 ＪＦ０２Ｍ 61/18 ３６０Ｆ０２Ｍ 61/18 ３６０Ｊ 69/00 ３１０ 69/00 ３１０Ｕ３５０Ｑ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】点火プラグ周りに混合気を成層化させる
ために、吸気行程において燃料噴射を行う燃料噴射弁を
吸気通路に有したエンジンの吸気装置であって、前記燃料噴射弁は、燃料を、噴霧角の小さな棒状の噴霧
にして、吸気ポート内に位置する吸気弁の弁傘上の、前
記吸気弁の弁軸部よりも前記噴射弁側に寄った位置に衝
突させて噴射し、前記噴射弁または前記吸気弁を、前記弁傘上の衝突面と
前記棒状噴霧の軸線との交叉角が略９０度を超えるよう
に設けたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項２】前記吸気弁の前記傘部の傘角度αが、前
記吸気弁の前記弁軸と前記棒状噴霧の軸線との成す角度
γよりも大きくなるように、前記噴射弁の取り付け角度
を設定し或いは前記傘部を形成したことを特徴とする請
求項１に記載のエンジンの吸気装置。
【請求項３】前記傘部の傘角度αを２５度乃至４５度
の範囲に形成したことを特徴とする請求項１に記載のエ
ンジンの吸気装置。
【請求項４】前記傘部の傘角度αを３０度乃至４０度
の範囲に形成したことを特徴とする請求項１に記載のエ
ンジンの吸気装置。
【請求項５】点火プラグ周りに混合気を成層化させる
ために、吸気行程において燃料噴射を行う燃料噴射弁を
吸気通路に有したエンジンの吸気装置であって、前記燃料噴射弁からの燃料が、噴霧角の小さな棒状の噴
霧となって、吸気ポート内に配置された吸気弁の弁軸部
の壁面上または弁ガイドの壁面上又はこの弁ガイドに沿
って形成されたポート壁面上であって、前記吸気弁の前
記弁軸部よりも前記噴射弁側に寄った位置に衝突するよ
うに、前記燃料噴射弁又は前記吸気弁を設けたことを特
徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項６】前記弁軸部の前記壁面上または前記弁ガ
イドの前記壁面上又は前記ポート壁面の一部に前記棒状
噴霧との衝突面を別途形成したことを特徴とする請求項
５に記載のエンジンの吸気装置。
【請求項７】前記吸気弁の傘部の傘角度を略１５度に
設定したことを特徴とする請求項６に記載のエンジンの
吸気装置。
【請求項８】前記噴射弁からの棒状噴霧が前記吸気弁
の前記弁要素と、前記弁要素表面上で前記噴射弁側に寄
った任意の位置であって、流入空気方向を見込む前記弁
要素の正射影に一致する前記任意の位置に衝突するよう
に、前記噴射弁または吸気弁要素を設定したことを特徴
とする請求項１乃至７のいずれかに記載の記載のエンジ
ンの吸気装置。
【請求項９】前記衝突面は円弧状に形成されたことを
特徴とする請求項５に記載の記載のエンジンの吸気装
置。
【請求項１０】ＤＯＨＣ構成を有することを特徴とす
る請求項１乃至９のいずれかに記載のエンジンの吸気装
置。
【請求項１１】前記吸気弁は直動バケット形式である
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の
エンジンの吸気装置。
【請求項１２】前記噴射弁は吸気行程のＡＴＤＣ３０
乃至６０度で噴射を終了することを特徴とする請求項１
乃至１１のいずれかに記載のエンジンの吸気装置。