JPS62253956A

JPS62253956A - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JPS62253956A
Application number: JP61097706A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oda; 博之小田; Hiroyasu Uchida; 浩康内田; Toru Shiraishi; 徹白石; Toshiharu Masuda; 益田　俊治
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1987-11-05
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH0658105B2

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、特に吸気通路が、エンジ
ンの低負荷領域から高負荷領域に至る全領域で吸気を燃
焼室に供給する１次吸気通路と、高負荷領域においての
み吸気を供給する２次吸気通路とで構成されている多気
筒エンジンの吸気装置に関する。

（従来の技術）エンジンの吸気装置として、例えば特開昭６０−１０１
２２４号公報に示されているように、吸気通路を通路断
面積の小さい１次吸気通路と通路断面積の大きい２次吸
気通路とで構成すると共に、２次吸気通路にエンジンの
低負荷時には１１じ且つ高負荷時には開く制御弁を備え
たものがある。これは、吸入空気Ｍの少ないエンジンの
低負荷時に通路断面積の小さい１次吸気通路のみから吸
気を燃焼室に供給することにより、該吸気の流速を高め
或いは燃焼室内に該吸気によるスワールを形成して、燃
料の気化霧化や該燃料の着火後における火炎の伝播を促
進し、これにより低負荷時の燃焼性を向上させると共に
、高出力が要求されるエンジンの高負荷時には、上記１
次、２次吸気通路の両者から吸気を供給することにより
所要の吸気充填量を確保し得るようにしたものである。

一方、エンジンの吸気装置には燃焼室への燃料供給７．
段として燃料噴射弁が設置されることがあるが、該′噴
射弁の燃料噴射時期に関しては、各気筒の作動サイクル
に無関係に噴射する方式と、例えば特開昭５７−１０８
４２８号公報に示されているように、各気筒毎に燃料噴
射弁を備えて当該気筒の例えば吸気行程終了時に燃料を
噴射する方式（タイムドインジェクション方式）とがあ
り、後者の方式によれば、各気筒への燃料供給状態が均
一化される利点がある。

更に、近年においては、エンジンの燃費性能や排気性能
を一層向上させるため、上記の如き吸気方式及び燃料供
給方式の採用に加えて、稀ｉｓ焼化の試みが行われてい
る。これは、燃焼室内における混合気を成層化させて、
該燃焼室上部における点火プラグの周辺に比較的リッチ
（燃料の濃度が大きい状態）な混合気を遍在させること
により、良好な着火性を確保しながら混合気全体として
の空燃比をリーン（燃料の濃度が小さい状態）化させる
ことを目的とするものである。これによれば、燃費が低
減され且つ排気中の有害成分の含有ｍが減少されること
になるが、この稀薄燃焼化に際しては、点火プラグによ
る着火時にその周辺に燃料を遍在させる必要上、燃料噴
射方式として上記のタイムドインジェクション方式が用
いられることになる。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、稀薄燃焼化を図るべくタイムドインジエクシ
ョン方式を採用して混合気を成層化させようとした場合
、燃料噴射弁を燃焼室或いは吸気通路に対してどのよう
な位置関係で設置するのが最適であるかが問題となる。

つまり、従来においては、上記特開昭５７−１０８４２
８号公報に図示されているように、燃料噴射弁は吸気マ
ニホルドに設置されており、この場合、吸気行程の所定
の時期に燃料噴射弁から燃料を噴射しても、燃料噴霧は
シリンダヘッドに設けられた吸気ボート内を通り扱けな
ければならないので、その間に該燃料噴霧が吸気ボート
の内壁面に衝突して拡散され、或いは該壁面に付着する
ことになる。そのため、燃焼室内への燃料供給時期や供
給状態が不安定となって該燃焼室内で混合気を良好に成
層化することが困難となり、その結果、稀薄燃焼化が十
分に達成されないのである。

また、上記特開昭６０−１０１２２４号公報に示されて
いるように、吸気通路が１次吸気通路と２次吸気通路と
で構成されている場合には、燃料噴射弁が２次吸気通路
における制御弁の下流側に！ｉＱ置されるが、この場合
においても該噴射弁は吸気マニホルドに設置されるため
、上記と同様に混合気の成層化及び稀薄燃焼化を図るこ
とが困難となる。

そこで、このような不具合を回避する一手段として、燃
料噴射弁を燃焼室に近接させて配置することが考えられ
、特に上記の如く１次吸気通路と２次吸気通路とを備え
てなるエンジンにおいては、上記噴射弁を１次吸気通路
の２次吸気通路への合流部近傍に設置することが考えら
れるが、このような手段を多気筒エンジンに採用する場
合には次のような問題がある。

即ち、従来においては複数の燃料噴射弁を各２次吸気通
路における制御弁の直下流側に、具体的には吸気マニホ
ルドのシリンダヘッド側端部に上記各噴射弁を上方から
挿設し且つエンジン長手方向に対して直角に配置してい
たのであるが、上記の如く燃料噴射弁を１次吸気通路の
２次吸気通路への合流部近傍に設置して、該噴射弁から
の噴射燃料を燃焼室に確実且つ良好に供給しようとすれ
ば、該弁をエンジンの長手方向直角面に対し傾斜さけて
配置せざるを得なくなる。その場合、上記１次吸気通路
がスワール生成用の通路とされた多気筒エンジンにおい
ては、該通路の燃焼室に対するオフセット方向く該通路
からのスワール流方向）が各気筒によって夫々異なるこ
とがあるが、このような場合には、上記燃料噴射弁の傾
斜方向ないし取付方向を各気筒毎に異ならせる必要性が
生じる。そして、これに起因して、隣接気筒間で燃料噴
射弁が互いに干渉し合うという不具合を招くと共に、各
噴射弁に燃料を分配供給するツユエルディスバイブを一
体形成して該バイブを各噴射弁の後端部に接続すること
が困難或いは不可能となり、その組付性ないし作業性が
極めて悪化することになる。

また、上記の如く燃料噴射弁の傾斜方向が各気筒によっ
て夫々異なる場合には、上記ツユエルディスバイブから
各噴射弁に作用する燃料流の動圧も必然的に異なること
になり、そのため該バイブから各噴射弁に供給される燃
料度にバラツキが生じて各気筒に対する均一な燃料の分
配作用が損われることになる。

（問題点を解決するための手段）本発明はエンジンの吸気装置、特に吸気通路が１次吸気
通路と２次吸気通路とで構成された多気筒エンジンの吸
気装置として、燃焼室内における混合気の成層化を良好
に行い得る吸気装置を実現すると共に、特に該装置に組
付けられる各燃料噴射弁の隣接気筒間での干渉を回避し
た上で該噴射弁と７ユエルデイスバイブとの接続ないし
組付けを良好に行い且つ該バイブから各噴射弁に分配供
給される燃料量の均一化を図ることを目的とするもので
あって、次のように構成したことを特徴とする。

即ち、各気筒の吸気通路を１次吸気通路と２次吸気通路
とで構成すると共に、２次吸気通路にエンジンの低負荷
時には該通路を閑じ且つ高負荷時には該通路を開く制御
弁を備えた構成において、上記１次吸気通路の２次吸気
通路への合流部近傍に、噴口部を燃焼室方向へ指向させ
て燃料噴射弁を設置する。そして、該噴射弁を上記１次
吸気通路に対して側方からで且つ各気筒同一方向から挿
設したことを特徴とする。

（作　　　用）上記の構成によれば、燃料噴射弁が１次吸気通路の２次
吸気通路への合流部、即ちシリンダヘッドにおける吸気
ボートの燃焼室への開口部近傍に噴口部を燃焼室方向に
指向させて設置されることになるので、吸気行程中の所
定の時期に該噴射弁から燃料が噴射されると、燃料噴霧
は、あまり拡散されることなく、また吸気ボートの内壁
面等に付着することなく、空間的及び時間的に集中して
燃焼室の上部に導入されることになる。従って、該燃焼
室上部に位圃する点火プラグの周辺に燃料噴霧ないし混
合気がリッチな状態で遍在することになって、該燃焼室
内における混合気の成層化が確実且つ速やかに実現され
ることになり、これに伴って混合気全体としての空燃比
をリーン化しても、良好な着火性が得られることになる
。

そして、特に本発明によれば、燃料噴射弁が１次吸気通
路に対して側方からで且つ各気筒同一方向から挿設され
ているので、各噴射弁をエンジンの長手方向直角面に対
して傾斜させたにも拘わらず、隣接気筒間で燃料噴射弁
が互いに干渉し合うことはなく、またツユエルディスバ
イブを一体形成した上で該バイブと各噴射弁とを接続す
ることが可能となってその組付性が向上することになる
。

更に、上記の如き構成によれば、ツユエルディスバイブ
内の燃料流方向に対して各噴射弁が同一方向に傾斜され
ていることになるので、各噴射弁に作用する上記燃料流
の動圧も必然的に等しくなり、これにより各気筒に対す
る燃料供給量が均一化されることになる。

（実　　施　　例）以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

尚、この実施例は４気筒４弁式エンジンに本発明を適用
したものである。

先ず、このエンジンにおける各気筒の燃焼室近傍の構成
を説明すると、第１図に示すように当該エンジン１の燃
焼ｖ２は、シリンダブロック３に形成されたシリンダボ
ア３ａと、該ボア３ａ内に嵌挿されたピストン４の上面
と、シリンダブロック３の上方に取付けられたシリンダ
ヘッド５の下面とで画成されていると共に、この実施例
においては、上記ピストン４の上部に形成された凹部４
ａが該燃焼ｖ２の一部を構成している。そして、上記シ
リンダヘッド５には、その一方の側面５ａから燃焼室２
に通じる吸気ボート６と、他方の側面５ｂから燃焼室２
に通じる排気ボート７とが設けられていると共に、これ
らのボート６．７は、燃焼室２側が夫々二又状に分岐さ
れて、第１、第２吸気ポート６１．６２及び排気ボート
７１．７２とされている（第２図参照）。

また、上記シリンダヘッド５には、この吸、排気ボート
６１．７１　　（６２，７２）の燃焼室２への開口部に
夫々装着されたバルブシート８．９に対して密接離反し
て、これらの開口部を夫々開閉する第１吸気弁１０１及
び第１排気弁１１１　（第２図に第２吸、排気弁１０２
．１１２を示す）が備えられていると共に、該シリンダ
ヘッド５の上部にはこれらの弁１０ｔ、１１１　　（１
０２，１１２）を開閉駆動する動弁機構１２が配備され
ている。この動弁機構１２は、シリンダヘッド５の上部
中央にシリンダ列方向に配設されて軸受１３により回転
可能に保持されたカム軸１４と、該ヘッド５０両側部上
方に吸、排気弁１０１．１１１（１０２，１１２）に対
応させて傾斜状に螺着されたスクリュ部材１５．１５と
、該部材１５．１５の半球状部１５ａ、１５ａを夫々支
点として揺動可能に保持されて、上記カム軸１４に形成
されたカム１４ａ、１４ａの回転運動を上記吸、排気弁
１０ｔ、１１１　（１０２，１１２）の上下運動に変換
するロッカアーム（もしくはスイングアーム）１６．１
６とで構成されている。そして、上記カム軸１４に図示
しないクランク軸の回転が伝達されることによって、吸
、排気弁１０ｔ、１１＋　　（１０２，１１２＞がバル
ブスプリング１７゜１７に抗して夫々所定の時期に開作
動されるようになっていると共に、この動弁機構１２を
覆うヘッドカバー１８がシリンダヘッド５の上方に取付
けられている。

更に、シリンダヘッド５には、排気ボートＹ側の側部上
方から燃焼室２の上部中央に向かって傾斜状に点火プラ
グ１９が装着され、その先端の着火部が燃焼室２の上部
に形成された半球状のキャビティ２ａ内へ突出されてい
る。

一方、上記シリンダヘッド５の両側面５ａ、５ｂには吸
気マニホルド２０及び排気マニホルド２１が夫々接続さ
れ、吸気マニホルド２０の内部通路２０ａと上記吸気ボ
ート６（第１．第２吸気ボート６１．６２　）とで構成
されて吸気を燃焼ｖ２に供給する吸気通路２２と、排気
マニホルド２１の内部通路２１ａと上記排気ポート７（
第１．第２排気ボート７１．７２）とで構成されて燃焼
室２内で発生する排気ガスを外部に導く排気通路２３と
が設けられている。そして、上記吸気通路２２の下方に
は、吸気マニホルド２０の内部通路２０ａから分岐され
てシリンダヘッド５の第１吸気ボート６１における燃焼
室２への開口部直上流に合流する通路断面積の小さい通
路が設けられ、この通路がエンジン１の低負荷領域から
高負荷領域に至る全領域で吸気を燃焼＝２に供給する１
次吸気通路２４とされている。また、上記吸気マニホル
ド２０の内部通路２０ａにおける１次吸気通路２４の分
岐部の直下流側には当該エンジン１の低負荷時に閉じ且
つ高負荷時に開く制御弁２５が設置されて、上記吸気通
路２２における該制御弁２５より下流側がエンジン１の
高負荷時にのみ吸気を燃焼室２に供給する２次吸気通路
２６とされている。尚、以上の吸、排気通路２２．２３
の通路状態は、第２図に示す第１〜第４気筒１１〜１４
に対して全て同一の構成とされている。

然して、上記シリンダヘッド５における１次吸気通路２
４の側方からは、該１次吸気通路２４の２次吸気通路２
６への合流部近傍にその噴口部２７ａが位置された燃料
噴射弁２７が装着されていると共に、該弁２７の噴口部
２７ａからの燃料噴射方向が燃焼室２方向となるように
設定されている。この場合において、上記燃料噴射弁２
７は、当該気筒における吸気行程の終了時（予め設定さ
れた最適時期）に燃料を噴射するように噴射時期が制御
されるようになっている。

そして、本発明の特徴として、第２図からも明らかなよ
うに第１〜第４気筒１１〜１４に対応する各燃料噴射弁
２７・・・２７が全て同一方向に向けて配設されている
。即ち、同図における平面視で上記各燃料噴射弁２７・
・・２７が、エンジン長手方向直角面に対して全て同一
の傾斜角で且つ同一方向に傾斜させて（この実施例にお
いては図面上各１次吸気通路２４・・・２４の左側方か
ら傾斜させて）取付けられていると共に、上記１次吸気
通路２４・・・２４も全て同一形状に湾曲され且つ燃焼
室２・・・２に対して同一方向にオフセットして開口さ
れている。更に、これらの燃料噴射弁２７・・・２７の
後端部つまり燃料導入部２７ｂ・・・２７ｂは、ツユエ
ルディスパイプ２８の各分岐部２８ａ・・・２８ａに嵌
着されて、該パイプ２８内に導入された燃料が上記各噴
射弁２７・・・２７に分配供給されるようになっている
と共に、この実施例においては該パイプ２８内の燃料流
方向Ｘと各噴射弁２７・・・２７への燃料供給方向（各
分岐部２８ａ・−２８８の傾斜方向）との交差角α・・
・αが鋭角になるように設定されている。

次に、この実施例の作用を説明する。

先ず、エンジン１の低負荷時においては、２次吸気通路
２６における制御弁２５が閉じているので、第１、第２
吸気弁１０１，１０２が開く吸気行程時に、吸気は１次
吸気通路２４のみから第１吸気ボート６１の開口部を通
って燃焼室２に供給されることになる。その場合に、該
１次吸気通路２４は通路断面積が小さいので、吸気量が
少ない低負荷時であるにも拘わらず、吸気は流速が高め
られて勢い良く燃焼室２に供給されると共に、該１次吸
気通路２４は、二叉状に分岐された第１、第２吸気ボー
ト６１．６２の一方（第１吸気ボート６１）に沿って設
けられて、第２図に明らかなように燃焼室２に対して略
接線方向に開口されており、従って該通路２４からの吸
気により燃焼室２内にスワールＡが形成されることにな
る。一方、エンジン１の島負荷時には上記制御弁２５が
開くので、吸気は上記１次吸気通路２４と２次吸気通路
２６の両者から第１．第２吸気ボート６１．６２を通っ
て燃焼室２に供給されることになり、従って所要の出力
を得るのに必要な多量の吸気が燃焼室２に供給されるこ
とになる。尚、いずれの場合にも、吸気行程の終了時に
は燃料噴射弁２７から燃料が噴射されて燃焼室２内に混
合気が生成されると共に、圧縮行程から膨張行程への移
行時には点火プラグ１９が点火され、これにより上記混
合気が着火されて燃焼が行われることになる。

そして、上記燃料噴射弁２７は上記１次吸気通路２４の
２次吸気通路２６への合流部近傍に先端の噴口部２７ａ
が位置されている共に、該噴口部”　２７ａが燃焼室２
の上部中央を指向しているので、吸気弁１０１．１０２
が開いている吸気行程の終了時に該噴射弁２７から燃料
が噴射されると、その燃料噴霧Ｂはボート内壁面等に付
着することなく、第１吸気ボート６１の開口部における
バルブシート８と第１吸気弁１ｏ１との間を通って燃焼
室２の上部中央、即ち点火プラグ１９における着火部周
辺の至近距離から集中的に噴射供給されることになる。

そのため、燃料噴霧Ｂが点火プラグ１９の着火部周辺に
リッチな状態で遍在することになって、燃焼室２内で混
合気が良好に成層化されることになり、これにより吸気
量に対して燃料噴射量を相対的に少なくしても、上記点
火プラグ１９による混合気の着火が良好に行われ、これ
に伴って混合気全体としての空燃比をリーン化させるこ
とが可能となる。そして、このようにして混合気が着火
されると、特にエンジン１の低負荷時には、燃焼室２内
に形成されているスワールにより火炎が該燃焼室２内の
全ｆａ域に速やかに伝播され、低負荷時における燃焼状
態が改善されることになる。

然して、第１〜第４気筒１１〜１４における各燃料噴射
弁２７・・・２７からの燃料の噴射は、第２図に示すツ
ユエルディスパイ７２８の各分岐部２８ａ・・・２８ａ
から上記噴射弁２７・・・２７の各燃料導入部２７ｂ・
・・２７ｂに燃料が圧送されることにより行われる。そ
の場合、各燃料噴射弁２７・・・２７は、上記ツユエル
ディスバイブ２８に対して全て同一方向に傾斜して接続
されているので、各噴射弁２７・・・２７の燃料導入部
２７ｂ・・・２７ｂに作用する上記バイア２８からの燃
料流の動圧が全て等しくなり、これにより各気筒１１〜
１４に夫々分配される燃料供給量の均一化が図られるこ
とになる。

更に、各１次吸気通路２４・・・２４の湾曲形状及びそ
の燃焼室２・・・２に対するオフセット方向を同一にし
た上で、上記燃料噴射弁２７・・・２７を各１次吸気通
路２４・・・２４に対し側方からで且つ同一方向く第２
図にＪ３ける左側部斜め上方）から挿設する構成とした
ことにより、平面視で各噴射弁２７・・・２７を傾斜さ
せて取付けたにも拘わらず、隣接気筒間で６弁２７・・
・２７が干渉し合うことはなく、またこのような構成に
より上記フユエルデイスパイブ２８を一体形成した上で
該パイプ２８と各噴射弁２７・・・２７の燃料導入部２
７ｂ・・・２７ｂとを接続ないしｖＣ着させることが可
能となってその組付は性の悪化を招くことが防止される
。

また、この実施例においては、上記ツユエルディスバイ
ブ２８内の燃料流方向Ｘと各噴射弁２７・・・２７への
燃料分配方向との交差角α・・・αが鋭角とされている
ので、第３図に示すように各噴射弁２７・・・２７内で
発生したベーパ（気＠）ｚ・・・ｌが燃料流Ｘによって
咳弁２７・・・２７内から上記パイプ２８の各分岐部２
８ａ・・・２８ａを介して該パイプ２８のメイン通路２
８ｂに吸い出されることになる。つまり、上述の如く燃
料噴射弁２７・・・２７を燃焼室２・・・２に近接配置
する構成によれば、咳弁２７・・・２７の温度が上昇な
いし過上昇して上記ベーパ２・・・２が発生し易くなり
且つレイアウトの関係上台噴射弁２７・・・２７の水平
面に対する傾斜角が小さくなるために、上記ベーパ２・
・・ｌが噴射弁２７・・・２７内に残留して燃料のｗＡ
射状態や噴射量の分配性を悪化させることになるが、上
記のように７１エルデイスバイア２Ｂに対する燃料噴射
弁２７・・・２７の傾斜角度を適切に設定したことによ
り、このような問題が効果的１．：解消されるのである
。

尚、上記実施例は４気筒４弁式エンジンに本発明を適用
したものであるが、他の多気筒エンジン、或いは２弁、
３弁式エンジンに本発明を適用することも可能である。

（発明の効果）以上のように本発明は、吸気通路が１次吸気通路と制御
弁を備えた２次吸気通路とで構成されているエンジンの
吸気装置において、上記１次吸気通路における２次吸気
通路への合流部近傍に、噴口部を燃焼至側に指向させて
燃料噴射弁を設置するようにしたから、吸気行程中の所
定時期に該噴射弁から燃料が噴射されると、燃料噴霧は
燃焼室の上部中央に集中的に供給されることになる。そ
のため、点火プラグの着火部周辺に燃料がリッチな状態
で遍在することになって混合気が効果的に成層化される
ことになり、これにより良好な着火性を確保しながら混
合気全体としての空燃比のリーン化ないし稀薄燃焼化が
達成され、その結果、燃費性能や排気性能が効果的に改
善されることになる。

そして、特に本発明によれば、燃料噴射弁を１次７吸気
通路に対して側方からで且つ各気筒同一方向から挿設し
たことにより、隣接気筒間で上記噴射弁が互いに干渉し
合うことがなくなると共に、ツユエルディスバイブを一
体形成した上で各噴射弁に接続することが可能となって
その組付性ないし作業性の悪化が防止され、更には上記
各噴射弁に作用する燃料流の動圧が夫々等しくなって各
気筒に対する燃料供給Ｍの分配性が向上することになる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はエンジン
における燃焼室周辺を示す縦断面図、第２図は上記エン
ジンの要部横断平面図、第３図は上記実施例における作
用を示すツユエルディスバイブの要部拡大断面図である
。１・・・エンジン、２・・・燃焼室、２４・・・１次吸
気通路、２５・・・制御弁、２６・・・２次吸気通路、
２７・・・燃料噴射弁、２７ａ・・・噴口部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）各気筒の吸気通路を１次吸気通路と２次吸気通路
とで構成すると共に２次吸気通路に該通路を開閉する制
御弁を備え、エンジンの低負荷時には上記１次吸気通路
のみから、高負荷時には上記制御弁の開動により１次吸
気通路と２次吸気通路との両通路から吸気を燃焼室に供
給するようにしたエンジンの吸気装置であって、上記１
次吸気通路の２次吸気通路への合流部近傍に、噴口部を
燃焼室方向へ指向させて燃料噴射弁が設置されていると
共に、該噴射弁は、上記１次吸気通路に対して側方から
で且つ各気筒同一方向から挿設されていることを特徴と
するエンジンの吸気装置。