JPS6067719A - エンジンの吸気装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの吸気装置、特に２つの吸気ポート
をエンジンの燃焼室に開口させるとともに、各吸気ポー
トに対してこれを開閉する吸気弁を配置した型式の吸気
装置に関するものである。

（従来技術） 従来より、レシプロエンジンにおいて、各燃焼室に対し
て、はぼ均等な開口面積を有する２つの吸気ポートを開
口させて大きな開口面積を確゛保するとともに、シリン
ダヘッド内に形成する吸気通路を各吸気ポー１に燃焼室
の軸方向に沿った大角度で接続して吸気を燃焼室にスト
レートに流入させることにより、エンジンの充填効率を
最大限向上サセ、エンジンの高出力化を図ったエンジン
の吸気構造はよく知られている。

かかる２ポ一ト型式の吸気構造は、高負會運転時の高出
力化を図るという点で有利であるが、その反面、吸気量
の少ない低負荷運転時には、吸気流速が弱まり、燃焼性
が低下し、燃費の面でも、エミッションの面でも不利と
なる欠点がある。

かかる欠点を解消するため、低負荷用吸気通路とシャッ
ターバルブを介設した高負荷用吸気通路とを上記２つの
吸気ポートに夫々接続し、エンジンの低負荷運転時には
、シャッターバルブを閉じて、低負荷用吸気通路のみが
ら吸気を行なうようにしたものが知られている（例えば
、特開昭５６−４．４４．１９号公報参照）。

しかしながら、かかる対策は低負荷対策として必ずしも
有効ではない。即九、もともと高出力化のため２つの吸
気ポートの開口面積を最大限確保するようにしたもので
あるため、１つの吸気ボートのみを使用するとしても吸
気量が少ない極低負荷運転時には、開口面積が依然大ぎ
すぎて吸気流速を有効に向」ニさせることができず、燃
焼性の向」二に不可欠なスワールを有効に形成で外ない
。

かかる不具合は、低負荷用吸気通路の通路面積を絞れば
、それで解消しうるように思えるが、高出力化を図る目
的から吸気通路のポート接続部は前述したように、燃焼
室の軸方向に沿った方向に形成されているため、吸気流
速を早めることによって燃焼室内に流速の早い流れが生
成されたとしても燃焼室の周方向に沿った有効なスワー
ルとして生成されない。このため、この吸気の流れは圧
縮行程において早期に減衰されてしまうといった問題が
ある。そうかといって、流速をできるだけ高めようとし
て、低負荷用吸気通路を絞りすぎれば、それだけ賄いう
る負荷範囲が制限され、比較的低い負荷域でシャッター
バルブを開いて高負荷用吸気通路からも吸気を供給する
必要が生ずる。その場合、２つの吸気ボートは、燃焼室
の水平方向中心線に関して対向的に形成されているため
、低負荷用吸気ポートから吸入される吸気流と高負荷用
吸気ボー１から吸入される吸気流とが衝突して、スワー
ルが消滅されないよでもますます弱められてしまい、又
ワールによる良好な燃焼性を確保し難い欠点がある。

（発明の目的） 本発明は、エンジンの高出力化をねらった２吸気ボ一ト
方式を実質的に変更することなしに、エンジンの低負荷
運転時において燃焼室内シこ燃焼性の向」−を図るのに
有効なスワールを生成することがでとる吸気構造を備え
たエンジンの吸気装置において、吸気量を制御する制御
弁の動とに影響されることなしに応答性よく燃料を供給
することができる燃料供給構造を提供せんとするもので
ある。

（発明の構成） このため、本発明は、２つの吸気ボー１をエンジンの燃
焼室にそれぞれ開口させ、各吸気ボートを吸気弁で開閉
するようにし、２つの吸気ボートに接続されるように下
流で分岐された共通の吸気通路の上流に制御弁を配設し
て、この制御弁を低負荷運転時には閉し高負荷運転時に
は開くようにエンジンの運転状態に応じて上記吸気通路
の通路面積を増減制御する一方、上記開閉弁よりも上流
の吸気通路から分岐し、上記吸気ボートのいずれか一つ
に接続され、通路面積が上記吸気通路に比べて小さい補
助吸気通路を設けたエンジンの吸気装置において、上記
共通吸気通路の制御弁より下流で分岐部より上流の範囲
に燃料噴射弁を配設したことを基本的な特徴としている
。

即も、本発明にかかる吸気構造おいては、制御弁が閉じ
られるエンジンの低負荷運転時、吸気は専ら補助吸気通
路からこの通路が接続された吸気ボートを介して早い流
速でエンジンの燃焼室に供周方向に旋回するスワールを
生成する。

まｒこ、制御弁が開かれるエンジンの高負荷運転時には
、複数の吸気ボートから充填効率よく吸気が吸入され、
本来の高出力を保証することができる。

本発明は、」二記の吸気構造において、制御弁の下流の
共通吸気通路に燃料噴射弁を配設し、制御弁の開閉に無
関係に、燃料を２つの吸気ボートを介して燃焼室に供給
しうるようにしたちのである。

（発明の効果） したがって、本発明によれば、上記吸気構造自体の利点
に加えて、制御弁の下流から燃料が噴射されるので、制
御弁の動ぎに影響されることなく、また、噴射された燃
料が制御弁に衝突することがなく、吸気ボートに近い位
置から燃料を供給することができ、燃料供給の応答性を
向上することがでとる。

（実施例） 以下、本発明の実施例についてより具体的に鋭器する、 第１図に示すように、エンジンＥの１つの気筒ｉの燃焼
７ｚ２には、エンジンＥのシリ、ンダブロ・７り（第２
図の３参照）の幅方向中心線！に関してほぼ対称に、は
ぼ同径の第１．第２の吸気ボート４゜５が開口され、長
手方向中心線ｍをはさんで第２吸気ボート５と対向する
位置には、排気ポート６が開口されている。

第１．第２吸気ポート４，５に吸気を供給する共通の吸
気通路７は、シリンダヘッド（第２図の８参照）内にお
いて徐々に分岐され、第１．第２吸気ポート４，５の手
前では、上記幅方向中心線でにほぼ沿って突出するよう
に形ｒｌｉ、された仕切壁９によって二叉に分岐され、
これら分岐吸気通路１．０．１１が、第１．第２吸気ポ
ート４，５にそねぞれ接続されている。図示の如く、共
通の吸気通路７の中心線（゛は、前記幅方向中心線夕に
対して第１吸気ポー）４１１１に僅かに偏心させて、第
２吸気ボート５に比して第１吸気ポ〜ト４１こスル−１
に接続される設定とし、その」二流側には制御弁として
のシャッターバルブ１２を介設している。このシャッタ
ーバルブ１２は具体的に図示しないが、周知の開閉制御
（幾構（例えば、スロットルバルブに連結されるリンク
機構）によりエンジンＥの低負荷運転時には共通の吸気
通路７を閉じ、高負荷運転時には、負荷に応じて開くよ
うにその開閉が制御される。そして、共通の吸気通路、
７のシャッターバルブ１２より上流側には、共通の吸気
通路７の中心線Ａ゛に関して、第２吸気ポート５側にか
だ寄せて補助吸気通路１３の上流側聞口１３ａを吸気通
路７の底壁に開口させている。この補助吸気通路１３は
、第１吸気ボート・１に近接して開口した下流側開口Ｊ
３ｂを有し、上記中心線ρ゛を横切るようにゆるやかに
湾曲して、上流側聞口１３ａと下流側聞口１３１）とを
連通する。

この補助吸気通路１３は、第２図により具２体的に示す
ように、共通の吸気通路７の底部を形成する底壁１４に
形成され、その下流側聞口１３１〕は上記仕切壁９の上
流側端部、即ち分岐吸気通路１０゜１１の分岐点より下
流で吸気弁１５によって開閉される第１吸気ポート４に
でとるだけ接近しな位置に設定されている。このため、
補助吸気通路１３を流下する吸気の全量は、第１吸気ポ
ート４から煉、焼室２内に流入することとなる。そして
、補助吸気通路１３は、第１吸気ポート４の直上流で気
筒１の軸方向に大きな曲率で湾曲されている分岐吸気通
路１０に対し、シリンダブロック３とシリンダヘッド８
との合せ面Ａに対して僅かな傾き角をなすように交差し
ており、したがって、燃焼室２の周方向に指向した方向
性を有するようになる。

」二記補助吸気通路１３の上流側開口３．３ａより僅か
下流には、吸気通路７を開閉するシャ・ンターバルブ１
２を下流に向って斜め下向きに傾斜させて配設し、さら
にシャッターバルブ１２より僅か下流の共通の吸気通路
マの上壁１６に予め設けた取付部１６ａには、燃料噴射
弁１７を取付けている。この場合、燃料噴射口１８は、
シャッターバルブ１２の回転軸１２ａより僅か下流側で
かつ共通の吸気通路７の中心線β゛上に位置するように
設定している（第１図参照）。よく知られているよ一１
＋ｌＪ４．Ｊ＝ｌｄ６！Ｊａ４Ｑｌ＋Ｌ／＋＄６↓５ｒ
ｂＪ）＋ＭｈＵし１言１↓ある距離よでは拡がらずに直
進し、それ以後コーン状に拡散する。したがって、」―
記のように、燃料噴射口１８を共通の吸気通路７の中心
線で゛」二に設定すれば、中心線Ｉ゛が、第１吸気ポー
ト４側に予め偏心されているため、コーン状に拡散する
燃料の第１．第２吸気ポート４，５に対する配分比は、
第１吸気ポー１４側で多くなる。

このため、第１吸気ボー）４から専ら吸気か行なわれる
エンジンＥの低負荷運転時において、より多くの燃料が
吸気とミキシングされることとなり、混合気の燃焼性が
向上される。

しかしながら、高負荷運転時における燃料の各吸気ポー
トへの均等分配性を考慮した場合、燃料噴射弁１７は第
１を第２吸気ポート４，５に関する対称線であるシリン
ダブロックの幅方向中心線ｆ上に配設することが好まし
い。要は、いずれの要求を重視するかの問題である。

また、シャッターバルブ１２を補助吸気通路１３の上流
側開口１３ａと燃料噴射口１８との開で、斜め下方に傾
けて配置して、第２図に実線で示す閉し位置（イ）から
仮想線で示す全開位置（ロ）主で時針廻りに開く設定と
すれば、シャッターバルブ１２の閉時におけるシャッタ
ーバルブ下流の吸気通路ボリュームを最小限とすること
がで、こる。燃料噴射弁１７の設置位置は、第１．第２
吸気ポート４，５の仕切壁９の上流側で、燃料を両方の
分岐吸気通路１０．１１にまたがってコーン状に分散さ
せる必要があることから、むやみに下流に設定すること
はできないが、その上流側に設置する必要があるシャッ
ターバルブ１２を」１記のように配設すれば、燃料噴射
弁↑７に最も近接し、しかも最小の専有スペースでシャ
ッターバルブ１２を設置することができるため、シャッ
ターバルブＩ２の閉時デッドボリュームとなるシャッタ
ーバルブ１２下流の吸気通路ボリュームを最小限とする
ことかできる。

なお、第１吸気ポート４を開閉する吸気弁１５゜第２吸
気ポー）５を開閉する吸気弁（図示せず）および排気ポ
ート６を開閉する排気弁１９は、周知のオーバーへラド
カム機構２０により、エンジンＥの回転に同期した所定
のタイミングで夫々開閉駆動される。

まＬ−２第１図に示すように、点火プラグ２１は、第１
．第２＠気ボート４，５および偵−気ボート６が設けら
れていない部分、より具体的には、補助吸気通路１３が
開口する＄１吸気ボート、４に燃焼室２の縦方向中心線
ｍをはさんで対向する位置に配置する。

このプラグ配置では、補助吸気通路１３によって形成さ
れるスワールの旋回軌跡上に点火プラグ２１が位置する
ことになるため、点火プラグ２１によって混合気を良好
な着火性でもって着火させることができる。

次に、＄３図（１）〜（９）に、第４図の断面（１）〜
（９）に対応した共通の吸気通路７のシリンダヘッド８
内の断面形状の変化を示すように、最初円形断面の共通
の吸気通路７は、下流に向かうにしたがって、楕円形状
からかいこ形状に変化して、最後は２つの円形断面を有
する分岐吸気通路１０゜１１に分岐される。

そして、共通の吸気通路７の下側に位置する偏平な長方
形状の断面を有し、かつ共通の吸気通路７の通路断面積
に比して十分小さい通路断面積を有する補助吸気通路１
３は、最初共通の吸気通路７の第２吸気ポート５側（図
の右側）に偏心した位置から、徐々に第１吸気ボート４
側（図の左側）に変位していき、第１吸気ポート４に接
続される分岐吸気通路１０の底面に文わって最終的には
、第１吸気ポート４の直上流で開口する。

第４図に示すように、共通の吸気通路７の底面を形成す
る底壁１４内に補助吸気通路１３を形成することにより
、補助吸気通路１３は、シリンダブロック３とシリンダ
ヘッド８との合せ面Ａに対して比較的小さい傾斜角度に
形成され、また平面形状としてみたとぎに、第２吸気ポ
ート５側から第１吸気ボート４側にクロスしてなめらか
に湾曲されていることにより、特に、シャッターバルブ
１２が全閉されているエンジンＥの低負荷運転時におい
て、専ら補助吸気通路１３を通して流下す方向を指向し
つつ第１吸気ポート４から燃焼室２内に流れ込んで、燃
焼室２内に周方向のスワールを生成する。

このスワールは、周方向に形成されているため、容易に
は減衰されず、圧縮行程終期において、点火プラグ２１
の点火により良好に着火燃焼する。

また、燃料噴射弁１７から噴射される燃料は、シャッタ
ーバルブ１２が閉じられていても、これに影響されるこ
となく、第１．第２吸気ポート４゜５から燃焼室２′に
供給することができ、燃料は、運転状態に応じて燃料噴
射量が正確に制御される）熱料噴射弁１７から応答性よ
く供給される。この燃料供給の応答性は、シャッターバ
ルブ１２が開かれる高負荷運転時においても良好に維持
される。

以上の実施例では、補助吸気通路１３を第２吸気ポート
５側から第１吸気ボート４側にクロスさせて形成したが
、本発明はこれに限定されるものではない。

即ち、第５図に示すように、補助吸気通路２３ｆ−酢１
ｐ＠４’　１．ｌｌ”ｍ！、Ｒｈ２４１１虐ｆｆＪい佃
番晶Ｏｈｊ八の延長線に沿ってストレートに形成しても
Ｊ：い。

なお、第５図において、第１図と同じものには、同一番
号を付して、これ以」二の説明を省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すエンジンの要部断面説明
図・第２図は第１図のＩＩ−ＩＴ線方向の縦断面図、第
３図（１）〜（９）は吸気通路断面形状の変化を示す各
断面説明図、第４図は第３図（１）−・（９）の各断面
位置を示す縦断面説明図、第５図は本発明の他の実施例
を示す第１図と同様のエンシ゛ンの要部断面説明図であ
る。 ２・・・１然焼室、　４，５・・・第１．第２吸気ポー
ト、７・・・共通の吸気通路、 １０．１１・・・分岐吸気通路、 １２・・・シャンターバルブ（Ｗｉｌｌ　御弁）、１３
・・・補助吸気通路、　１５・・・吸気弁、１７・・・
燃料噴射弁、１８・・・燃料噴射口。 特許出願人　東洋工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ吸気弁により開閉される２つの吸気ポー
   トを燃焼室に開口させるとともに、低負荷運転時閉じ高
   負荷運転時開く制御弁によってその通路面積を可変制御
   され、該制御弁の下流で分岐され、各分岐端が吸気ポー
   トにそれぞれ接続された吸気通路を備え、」二記制御弁
   よりも上流の吸気通路から分岐し、上記吸気ポートのい
   ずれか一つに接続される補助吸気通路を設け、上記制御
   弁下流の吸気通路に、燃料噴射弁を設置したことを特徴
   とするエンジンの吸気装置。