JPS60111021A - 燃料噴射装置を有する３弁式内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は、ルーフ型燃焼室の一方のルーフ面に二つの吸
気弁口を並設し、他方のルーフ面に排気弁口と点火源と
を設けた１気筒３弁式内燃機関に関するもので、特に、
吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた３弁
式内燃機関に関するものである。

（発明の背景及び従来技術の問題点） 内燃機関においては、燃焼室をルーフ型とし、その一方
のルーフ面に吸気弁口を、他方のルーフ面に排気弁口を
それぞれ設けて、クロスフロ一式の吸排気配置とするこ
とによって、各吸活気弁部における通路面積を大きくす
るとともに燃焼室内の流れをスムーズにすることができ
、充ｆｉｔ効率及び掃気効率を向」ニさせることができ
る。更に、その吸気弁口を二つに分けて並設し、１気筒
３ゴを式内燃機関とすれば、総吸気通路面積を増大させ
ることができるので、充填効率を一層高めることかでき
る。

また、このような３弁式内燃機関においては、抽気弁口
を偏らせて、そのルーフ面上に点火０；ミとともに並設
されるようにすると、その点火源による点・−位１δを
燃焼室の中央部に近づけることができる。したがって、
そのようにすることにより点火位置から燃焼室のすみず
みまでの火炎伝播距離が短くなるので、急速燃焼が行わ
れるようになり、燃焼効率も向上する。しかしながら、
このように抽気弁「１を偏倚させると、そのυ１気弁口
が一方の吸気弁口に対向して位置することになり、バル
ブオーバラップ時にその吸気弁口から流入した混合気が
排気弁口−、吹き抜け、燃料が未燃状態のまま排出され
て燃費の増大を招く恐れがある。このような燃料の吹き
抜けを抑制するためには、吸入される混合気を稀薄なも
のとするととが考えられるが、そのようにすると着火性
が低下する。

ところで、自動車用内燃機関においては、その燃費、エ
ミッンヨン特性、及び出力性能等を一層向上さぜるため
に、燃料噴射式内燃機関がクローズアップされるように
なってきている。

このような燃料噴射式内燃機関は、一般に、吸気弁口に
連なる吸気通路にそれぞれ燃料噴射装置が設けられ、そ
の燃料噴射装置によって噴射される燃料の量が制御され
るようになっている。したがって、」二連のような３弁
式内燃機関においても、燃料噴射式内燃機関とすること
によって更に出力性能の向上を図ることができる。その
場合、各吸気弁口に連なる吸気通路にそれぞれ別個に燃
料噴射装置を設け、排気弁ｌ」に対向して位置する吸気
弁口側の吸気通路に少量の燃料を噴射し、点火源に対向
して位置する吸気弁口側の吸気通路には多量の燃料を噴
射するようにすれば、燃料の吹き抜けを抑制するととも
に着火性を向上させることができる。しかしなか、ら、
そのようにするためには、一つの気筒についてニ一つの
燃料噴射装置が必要となるばかりでなく、その燃料噴射
装置を制御する制御装置も複雑なものとなってしまう。

（発明の目的） 本発明は、このような諸事情に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、一つの気筒につき二つの吸気弁■」
を有する３弁式内燃機関でありながら、ただ一つの燃ネ
゛１噴射装置によって、Ｍ気ゴ「１−１に対向して位置
する吸気弁口には少量の燃料が供給−され、点火源に対
向して位置する吸気ゴ「［１には多量の燃料が供給され
るようにして、燃料の吹き抜けが抑制されるとともに着
火性も向Ｉ−するようにすることである。

（発明の！１．￥徴） この［１的を達成するために、本発明では、燃焼室の各
ルーフ面に、第１吸気ｊｔ口及び第２吸気ゴ「１１とこ
れらにそれぞれ対向して位置する点火源及び排気弁口と
を並設し、第１吸気弁口及び第２吸気弁口にそれぞれ連
なる第１吸気通路及び第２吸気通路を、共通の吸気通路
から分岐するようにして設け、その分岐部に、点火源に
対向する側の第１吸気通路に分配される燃料の方が排気
弁口に対向する側の第２吸気通路に分配される燃料より
多くなるようにして、−木の燃料噴射ノズルを配設して
いる。

このような燃料の分配が行われるようにするには、その
燃料噴射ノズルを、例えば吸気通路の分岐部の中心から
第１吸気通路側に偏心させて設置するとか、その噴射方
向が第１吸気通路側に傾くように設置するなどの手段を
採ることができる。また、この場合、第１吸気弁［」を
開閉する第１吸気弁より、第２吸気Ｊｔ口を開閉する第
２吸気弁の方が遅く開くようにすることが望ましい。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１〜３図は本発明による３弁式内燃機関の第１の実施
例を示すもので、第１図はそのシリンダヘッドの一部を
下面から見た底面図であり、第２図及び第３図はそれぞ
れ第１図のｎ　−１１線、■−■線に対応する切断面に
よる同内燃機関の縦断面図である。

これらの図から明らかなように、シリンダプロ、ンクｌ
の」二面にはシリング゛へ・ンド２が、へ・ントカスケ
ント３を挟んで組み４マｊけられている。

シリンダプロンクｌにはシリンダポア４が設けられてお
り、このシリンダポア４にピストン５が摺動自在に嵌合
されている。そして、これらシリンダヘッド２、シリン
ダポア４、及びピストン５によって、燃焼室６が形成さ
れるようになっている。

この燃焼室６はルーフ型とされており、したかってシリ
ンダヘッド２には、それぞれ両側方に傾斜する一対のル
ーフ面７　ａ　、　７　ｂが形成されている。第１図に
示すように、その一方のルーフ面７ａには第１吸気弁口
８１及び第２吸気弁口８２が並設されている。また、他
方のルーフ面７ｂには、第１吸気弁口８１に対向する位
置に点火源９が、第２吸気弁口８２に対向する位置に排
気弁口ｌＯが、それぞれ設けられている。この実施例で
は、点火源９として点火プラグが用いられており、その
放電電極１１が燃焼室６の中央部に近接して位置するよ
うにされている。

第２図及び第３図に示されているように、第１吸気弁口
８工及び第２吸気弁口８２は、それぞれ第１吸気弁１２
１及び第２吸気弁１２２によって開閉されるようになっ
ている。また、排気弁口１０は排気弁１３によって開閉
されるようになっている。これら第１．第２吸気弁１２
１．１２２及び排気弁１３は、それぞれバルブカイト１
４１　、　ｌ　４２及び１５によってシリンダヘッド２
に対して摺動自在に支持されており、バルブスプリング
１６１．１６２及び１７によって各弁口８１　ｒ　８２
及びｌＯを閉しる方向に付勢されている。第１．第２吸
気４ｒ１２、．１２２及び排気弁１３の上端には、それ
ぞれロッカアーム１８．．１８２及び１９が当接するよ
うになっており、これらのロッカアーム１８１，１８２
及び１９は一本のカムシャフト２０の回転によって揺動
されるようになっている。ロッカアーム１８．．１８２
　。

１９が揺動すると、吸気弁１２１．１２２あるいは抽気
弁１３は、バルブスプリング１６１　。

（６，あるいは１７に抗して押圧され、またバルブスプ
リング１６１　．１６２．１７によって押し戻されて開
閉作動するが、それらの開閉時期は、ｐｔＳ４図に示す
ように、第１ｇ無弁１２゜と朔無弁１３とが通常の吸損
無弁と同様の時期となるようにされ、第２吸気弁１２２
の開４９時期が、第１吸気弁１２１の開弁時期より遅く
なるようにされている。このような各弁１２１　。

１２２．１３の開閉時期は、カムシャフト２０のカムプ
ロフィルによって設定される。

シリンダヘッド２には、ｔｆｉ　ｌ吸気弁口８１及び第
２吸気弁「Ｉ８２にそれぞれ連なる第１吸気通路２１１
及び第２吸気通路２１２が設けられている。第１図から
明らかなように、これら第１吸気通路２１１及び第２吸
気通路２１２は、共通の吸気通路２２から、燃焼室６の
中心を通り第１吸気弁口８１　と第２吸気弁口８２どの
中間を横切る垂直面Ｘに関して対称に分岐するようにさ
れている。この共通の吸気通路２２には吸気マニホルド
２３が接続されており、スロットルバルブ（図示せず）
によって計量された空気がこの吸気マニホルド２３を通
して供給されるようになっている。

この吸気マニホルド２３の接続部には、燃料噴射ノズル
２４が設けられている。この燃料噴射ノズル２４の先端
は、シリンダヘッド２の共通吸気通路２２内に突出し、
その第１．第２吸気通路２１．．２１２への分岐部−２
２ａに位置するようにされている。そして、第１図に明
示されているように、この燃料噴射ノズル２４は、その
軸線が吸気通路２１１，２１２及び２２の対称面Ｘから
偏心量ｅだけ第１吸気通路２１、側に偏心するように配
設されている。

また、シリンダヘッド２には、排気弁口ｌＯに連なるｖ
１気通路２５が設けられ、燃焼室６内の排気カスが、こ
の排気通路２５及びこれに接続された排気マニホルド２
６を通して外部に排出されるようになっている。

このように構成された内燃機関において、その作動時に
は、吸気マニホルド２３を通してシリンダヘッドこの共
通吸気通路２２に導かれた空気が、その分岐部２２ａに
おいて燃料噴射ノズル２４から噴射された燃料と混合さ
れ、第１吸気通路２１１及び第２吸気通路２１２を通し
て第１吸気弁口８１及び第２吸気弁口８２がら燃焼室６
内に吸入される。このとき、空気は第１吸気通路２１１
及び第２吸気通路２１２に均等に分配されるが、燃料噴
射ノズル２４が第１吸気通路２１．側に偏心して設けら
れているために、燃料は、第１吸気通路２１．の方に第
２吸気通路２１２より多部に噴射されることになる。し
たがって、第１吸気ゴｐ　ｒ＋　８１から吸入される混
合気は濃混合気となり、第２吸気弁口８２から吸入され
る混合気は稀薄混合気となる。

この場合、燃焼室６はルーフ型とされているので、その
ルーフ面７ａに設けられる第１吸気弁口８１及び第２吸
気弁口８２の面積は、燃焼室の」二面が水平面となって
いるものより大きくすることができる。また、吸気弁口
が二つ設けられているので、一つだけとしたものと比べ
ると、個々の面積はそれほど大きくなくても、二つ合わ
せた総吸気通路面積は大きくなる。したがって、その充
填効率は高いものとなる。

そして、点火源９は、燃焼室６の他方のルーフ面７ｂに
、第１吸気弁口８１に対向するようにして設けられてお
り、その第１吸気弁口８１から吸入されたＳ混合気が点
火源９に向かうようになっているので、その放電電極１
１のまわりは濃混合気雰囲気となる。したがって、その
点火源９による着火が容易となる。

一方、第２吸気弁口８２に対向する位置にはｖ１気弁口
１０が設けられているが、その第２吸気ブｐ　ｒ＋　Ｆ
３　、から吸入される混合気は稀薄混合気となっている
ので、パルプオーパラ・ンプ時にその混合気が排気弁口
１０から吹き抜けたとしても、それによって排出される
燃料の量はわずかである。しかも、第２吸気弁口８２を
開閉する第２吸気弁１２２の開弁時期が遅くなるように
されているので、第４図に示すようにその第２吸気″Ｊ
ｔ１２２と排気弁１３とのパルプオーパラ、プｆＬ２は
小さい。したがって、Ｓ２吸気弁＋１８．から抽気ゴＣ
１コｌＯへの燃料の吹き抜けは・層少すくナル。第１吸
気（ｒ１２ｘ　、！ｌ−Ｍ気弁１無弁のパルプオーバラ
ップ１．は比較的大きいが、第１吸気弁口８１と排気ブ
ｆ口１０とは十分に顯れているので、第１吸気弁口８Ｉ
から流入した混合気がパルプオーバラップ中に排気弁１
１１Ｏから吹き抜けるノー４は極めて少ない。

こうして燃焼室６内には、第１吸気弁口８□から吸入さ
れた混合気による濃混合気層と、第２吸気弁に１８２か
ら吸入された混合気による稀薄混合気層とが生じる。そ
して、点火時には、まず濃混合気層が着火燃焼され、そ
の火炎伝播によって稀薄混合気層が燃焼されるので、全
体として安定した燃焼となる。しがも、前述のような三
つの弁口８．．８２　．１０の配置によって、点火源９
の放電電極１１の位置、すなわち点火位置が燃焼室６の
中央部近くとなるようにさむているので、火炎伝播距離
が短くなり、急速燃焼が行われる。

このようにして、−木の燃料噴射ノズル２４を用いるだ
けで、点火源９に対向する第１吸気弁口８１には濃混合
気が、また排気弁口１０に対向する第２吸気弁口８２に
は稀薄混合気が、それぞれ供給されるようになる。この
ように−木の燃料噴射ノズル２４によって、第１及び第
２吸気弁口８１．８２にそれぞれ異なる量の燃Ｆ＋が分
配されるようにするためには、上記実施例のようにその
燃料噴射ノズル２４を偏心させて設置する以外にも、種
々の手段が考えられる。

第５図は、ｆ５１図で示した実施例とは燃ネコ１噴躬ノ
ズルの配置を異ならせた実施例を示すものである。この
実施例においては、図から明らかなように、燃料噴射ノ
ズル３４は、その先端が吸気通路２　Ｉｌ　、２１２，
２２（’）対称面ｘ上に位置するように配設されている
。そして、そのノズル３４の軸線がその面Ｘに対して傾
けられ、噴射方向がｉｆ吸気通路２１．側に傾くように
されている。

このようにすることによって、その燃料噴射ノズル３４
の第１吸気通路２１１に対する燃料噴射角０１が、第２
吸気通路２１．に対する燃料噴射角θ２より犬きくなる
。したがって、第１吸気通路２１．に第２吸気通路２１
２より多くの燃料が分配されることになり、上記ｆｆ１
１〜３図に示したものと同様の作用効果を得ることがで
きる。

そのほか、燃ネｚ１噴射ノズルの先端の形状や構造を変
え、そこから噴射される燃料噴流が第１吸気通路側へ偏
るようにすることもできる。

また、上記実施例においては、吸気通路２１ｉ　、２１
２　．２２が、燃焼室６の中心を通る幅方向の垂直面Ｘ
に関して対称なものとしているが、第６図に示すように
、これら第１吸気通路４１１．第２吸気通路４１２及び
共通の吸気通路４２を、第２吸気通路４１２側に偏らせ
るようにすることもできる。この場合にも、燃料噴射ノ
ズル４４は、共通の吸気通路４２の中心面Ｙから第１吸
気通路４１１側に偏心量ｅだけ偏心させ、燃料が第１吸
気通路４１．の方により多く分配されるようにする。あ
るいはその噴射方向が第１吸気通路４１ｉ側に傾くよう
にしてもよい。

このようにすることによって、上記実施例と同様の作用
効果が得られるが、更に、第１吸気通路４１１が燃焼室
６の周壁面に対してほぼ接線方向となるので、第１吸気
弁口８１から流入した混合気が燃焼室ε内で強力なスワ
ールを形成し、混合気の混合が一層促進されて燃焼状態
が改善される。しかも、第１吸気弁口８１から流入した
濃混合気は、まず点火源９に向かって流れ、着火された
後に高温状態の排気弁側に向かうことになるので、その
燃焼の立ち上がりが極めて早くなる。

このような燃料噴射ノズルの配置は、１・−チ式点火装
置を備えた３弁式内燃機関にも適用することができる。

第７図はそのような実施例を示すものであるが、この実
施例においても、点火源、すなわちトーチ式点火装置５
９は、燃焼室６の一方のルーフ面７ｂ上に、第１吸気弁
口８１に対向するようにして、第２吸気弁口８２に対向
する排気Ｊｒ口ＩＯとともに並設されている。燃料噴射
ノズル２４は、例えば第１吸気通路２１１　、第２吸気
通路２１２及び共通吸気通路２２の対称面Ｘから偏心量
ｅだけ偏心して設置され、第１吸気通路２１１の方によ
り多くの燃料が分配されるようになっている。

したがって、第１吸気弁口８１からは濃混合気が吸入さ
れることになるが、第１吸気弁口８１　と抽気弁口ｌＯ
とは十分に離れているので、その濃混合気の吹き抜は量
は少ない。また、排気弁口１０に対向して位置する第２
吸気弁口８２から吸入される混合気は稀薄混合気となる
ので、その吹き抜けによる燃料の流出はわずかである。

しかも、その第２吸気弁日８２を開閉する第２吸気弁を
、第４図に示したものと同様に、より遅く開くようにす
ることにより、一層その混合気の吹き抜けを少なくする
ことができる。点火時には、トーチノズル５９ａから噴
出した火炎噴流によって燃焼室６の中央部近くで着火さ
れ、急速で安定した燃焼が行われるようになる。

このようにして、この実施例においても第１〜３図に示
したものと同様の作用効果を得ることができる。

更に、本発明は、吸気系が低負荷域用のプライマリ系と
高負荷域用のセカンダリ系とに区分されているものにも
適用することができる。その一実施例を第８図に示す。

この図から明らかなように、吸気マニホルド６３はプラ
イマリ吸気通路６３ａとセカンダリ吸気通路６３ｂとに
区分されており、セカンダリ吸気通路６３ｂには、低負
荷時に閉じられるセカンダリバルブ６３ｃが設けられて
いる。これらプライマリ吸気通路６３ａとセカンダリ吸
気通路６３ｂとは、シリンダヘッド２の共通の吸気通路
６２において合流しており、その合流部から、プライマ
リ系の第１吸気弁ロ６８１及びセカンダリ系の第２吸気
弁ロ６８２にそれぞれ連なる第１吸気通路６１．及び第
２吸気通路６１２に、再び分岐している。この合流部、
すなわち分岐部６２ａには、第１吸気通路６１．側に偏
心するようにして燃料噴射ノズル６４が配設されている
。

このようにすることによって、−木の燃料噴射ノズル６
４により第１吸気通路６１．に第２吸気通路６１．より
多量の燃料が分配されるようになる。したがって、プラ
イマリ系の第１吸気弁口６８．から燃焼室６内に吸入さ
れる混合気は濃混合気となり、その着火性が向上するの
で、低負荷域のアイドル安定性が良好になる。

また、低負荷域において吸入空気が不足するセカンダリ
系の第２吸気通路６１２には、供給される燃料が少量に
抑えられるので、ミキシング不良を生ずることも低減さ
せることができる。

更に、上記各実施例と同様に、燃料の吹き抜けも抑制す
ることができる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ルー
フ型燃焼室の一方のルーフ面に二つの吸気弁口を設け、
他方のルーフ面にこれらの吸気弁口にそれぞれ対向して
位置する点火源と排気弁口とを設けているのｐ、吸気通
路面積を大きくして充填効率を高めることができるとと
もに、その吸排気装置がクロスフロ一式配置となるので
、吸排気をスムーズに行わせるようにすることができる
。更に、その各吸排気弁口及び点火源の配置により、点
火位置を燃焼室の中央部に近づけることができるので、
燃焼効率を向上させることができる。

そして、二つの吸気弁口にそれぞれ連なる吸気通路が分
岐する共通の吸気通路の分岐部に、一方の吸気通路に多
量に燃料が分配されるようにして燃料噴射ノズルを配設
し、点火源に対向する吸気弁口からは濃混合気が吸入さ
れ、排気弁］コに対向する吸気弁口からは稀薄混合気が
吸入されるようにしているので、上述のように吸排気が
スムーズに行われる３弁式内燃機関でありながら、燃料
の吹き抜けを抑制することができるとともに、着火性を
も向上させることができる。しかも、二つの吸気弁口に
、一本の燃料噴射ノズルによって燃料を供給することが
できるので、構造も簡単なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例による３弁式内燃機関を
示す、シリンダヘッドの一 部の切り欠き底面図、 第２図は、その内燃機関の、第１図のＩＩ　−ＩＩ線に
対応する切断面による縦断面図、 第３図は、その内燃機関の、第１図の■−■線に対応す
る切断面による縦断面図、 第４図は、その内燃機関の、各吸気弁及び排気弁の作動
を示す説明図。 第５図は、本発明の第２実施例を示す第１図と同様の図
、 第６図は、本発明の第３実施例を示す第１図と同様の図
、 第７図は、本発明の第４実施例を示す第１図と同様の図
、 第８図は、本発明の第５実施例を示す第１図と同様の図
である。 １　・・・シリンダブロック ２　・・・シリンダヘッド　５　・・・ピストン６　・
・・燃焼室　７ａ、７ｂ・・・ルーフ面８１・・・第１
吸気弁口　８２・・・第２吸気弁口９　・・・点火源　
１０　・・・排気弁口Ｉ２Ｉ・・・第１吸気弁　１２２
・・・第２吸気弁１３　・・・排気弁 ２１１・・・第１吸気通路　２１．・・・第２吸気通路
２２　・・・共通吸気通路　２２ａ・・・分岐部２３　
・・・吸気マニホルド ２４　・・・燃料噴射ノズル　２５　・・・排気通路３
４　・・・燃料噴射ノズル ４１、・・・第１吸気通路　４１２・・・第２吸気通路
４２　・・・共通吸気通路 ４４　・・・燃料噴射ノズル ５９　・・・トーチ式点火装置（点火源）６１、・・・
第１吸気通路　６１２・・・第２吸気通路６２　・・・
共通吸気通路　６２ａ・・・分岐部６４　・・・燃料噴
射ノズル ６８１・・・第１吸気弁ｒ１６８２・・・第２吸気弁口
出願人　本［１１技研工業株式会社 代理人　弁理士　森　下　端　侑 第２図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室６をルーフ型とし、 その一方のルーフ面７ａに第１吸気弁口８１及び第２吸
   気弁口８２を並設するとともに、 他方のルーフ面７ｂに、前記第１吸気弁口８１に対向し
   て位置する点火源９と、前記第２吸気ｊｐ　＋：］　８
   ２に対向して位置する排気弁口１０とを設け、 前記第１吸気弁口８１及び第２吸気弁口８２にそれぞれ
   連なる第１吸気通路２１．及び第２吸気通路２１２が共
   通の吸気通路２２から分岐する分岐部２２ａに、−木の
   燃料噴射ノズル２４を、前記第１吸気通路２１．に分配
   される燃料が前記第２吸気通路２１２に分配される燃料
   より多くなるように配設してなる、 燃料噴射装置を有する３弁式内燃機関。
2. （２）前記第１吸気弁口８１を開閉する第１吸気弁１２
   １の開弁時期より、前記第２吸気弁口８２を開閉する第
   ２吸気弁１２２の開弁時期を遅くしたことを特徴とする 特許請求の範囲第１項記載の３弁式内燃機関。