JP2523564Y2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） この考案は、１つの燃焼室に対し吸気ポートが複数、
特に３つ設けられた内燃機関の吸気装置に関する。

（従来の技術） 従来のこの種の吸気装置としては、例えば第７図に示
す実開昭62−31725号公報に記載されているものがあ
る。これは、機関低負荷域において、燃焼室上部の点火
栓周囲の混合気を濃くし、ピストン側を薄くする所謂燃
焼の成層化によって、可燃空燃比のリーン限界を拡大し
て燃焼を良好にし、燃費の向上を図ろうとするものであ
る。

この吸気装置における主吸気ポート１は、燃焼室３に
向って第１の吸気ポート5,第２の吸気ポート７及び第３
の吸気ポート９の３つの吸気ポートに分岐している。こ
のうち、第１の吸気ポート５は燃焼室３内へ供給する吸
気にスワールを生成させる常時開放のものであり、第２
の吸気ポート７は機関の高負荷域においてのみ開放する
制御弁11を有し、かつ燃焼室３内にストレートの吸気を
供給するものである。そして、主吸気ポート１には、第
1,第２の各吸気ポート5,7に各別に噴射燃料が指向し、
機関の高負荷域にのみ燃料を噴射する第１の燃料噴射弁
13が設けられている。一方、第３の吸気ポート９は点火
栓15の近傍に向って開口し、この吸気ポート９には機関
の低負荷域に燃料を噴射する第２の燃料噴射弁17が設け
られている。上記第1,第２の各燃料噴射弁13,17はコン
トロールユニット19によって制御される。

したがって、このような構成とすることにより、機関
低負荷域に第２の燃料噴射弁17から点火栓15近傍に向け
て燃料を噴射できるので、点火栓15周囲で混合気を濃
く、ピストン側で稀薄となる燃焼の成層化が可能とな
る。

一方、実開昭62−18336号公報では、３つの吸気ポー
トのうち中央に位置する第３の吸気ポートを開閉する吸
気弁の傘部にバルブステムと直角となる平面部を形成
し、この平面部に案内されて吸気が点火栓側に流れやす
くして点火栓周囲の混合気を濃くし燃焼の成層化を図っ
ている。

また、実開昭62−117229号公報は、主吸気ポートに設
けた絞り弁上流に１つの燃料噴射弁を設けたシングルポ
イントインジェクションタイプのものであるが、この場
合も絞り弁の開閉によって機関低負荷域には、３つの吸
気ポートのうち中央に位置する第３の吸気ポートにのみ
燃料（混合気）を供給して燃焼の成層化を図っている。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の内燃機関の吸気装置
にあっては、機関低負荷域に第３の吸気ポート９からの
み燃料が供給され、これが点火栓15側に向けて流出する
ので、点火栓15が噴射された燃料によりくすぶりやす
く、未燃燃料が増大して運転性が悪化すると共に、低負
荷域には、燃焼室３内にスワールを生成させる第１の吸
気ポート５に加えて第３の吸気ポート９からも吸気が流
入するので、この流入吸気が第１の吸気ポート５による
スワールを弱めてしまい、充分な燃焼効率が得られない
という課題があった。

そこでこの考案は、噴射燃料による点火栓のくすぶり
を防止すると共に、低負荷域での燃焼室内のスワールを
良好に維持できるようにした内燃機関の吸気装置の提供
を目的とする。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 前述した課題を解決するためにこの考案は、燃焼室周
壁に沿って開口する第１の吸気ポートと、第２の吸気ポ
ートと、燃焼室の点火栓が設けられたほぼ中央に向けて
開口する第３の吸気ポートとの三つの吸気ポートを主吸
気ポートから燃焼室に向けて分岐形成し、燃焼室に燃料
を供給する燃料噴射弁は、噴口が前記第３の吸気ポート
を除く前記第1,第２の各吸気ポートの双方に指向してお
り、前記主吸気ポートには、機関低負荷域で閉じて前記
第2,第３の各吸気ポートへ流入する吸気を制限し、機関
高負荷域で開く制御弁を設ける構成とした。

（作用） このような構成によれば、制御弁が全閉となる機関低
負荷域には、第2,第３の各吸気ポートへ流入する吸気が
制限され、主に燃焼室周壁に沿って開口する第１の吸気
ポートに吸気が導かれて燃焼室に流入し、燃焼室内に強
いスワールが生成される。

また、供給した燃料が燃焼室に流入しきれずに第１〜
第３の各吸気ポート及び主吸気ポート内に浮遊燃料とし
て残留していうような状態から、低負荷運転に移行した
場合にも、制御弁が全閉となって第３の吸気ポートへ流
入する吸気が制限されるので、前記した浮遊燃料が第３
の吸気ポートから点火栓に直撃するように燃焼室に流入
することはなく、燃料噴射弁による燃料噴射が第1,第２
の各吸気ポートに向けてのみなされることと相俟って、
燃焼室内の温度が高負荷域に比べて低い低負荷域での点
火栓のくすぶりが効果的に防止される。

（実施例） 以下、第１図乃至第６図に基づきこの考案の実施例を
説明する。

第１図及び第２図はこの考案の第１の実施例を示す。
車輌用内燃機関のシリンダヘッド21には第1,第２及び第
３の各吸気ポート23,25及び27がそれぞれ形成されると
共に、第1,第２の排気ポート29,31がそれぞれ形成され
ている。第1,第２及び第３の各吸気ポート23,25及び27
は、第1,第２及び第３の各吸気弁33,35,37を介して燃焼
室39に連通可能であると共に、第1,第２の排気ポート2
9,31は第1,第２の排気弁41,43を介して燃焼室39に連通
可能である。また、各吸気弁33,35,37及び各排気弁41,4
3に囲まれた部位のシリンダヘッド21には点火プラグ45
が取付けられている。

第1,第２の各吸気ポート23,25は燃焼室39の内周壁に
沿って開口する一方、第３の吸気ポート27は燃焼室39の
略中央に向って開口しており、各吸気ポート23,25,27は
その上流側でシリンダヘッド21内の主吸気ポート47及び
吸気マニホールド49内の吸気通路50に連通している。

吸気通路50には機関の運転状態によって開閉可能な制
御弁51が設けられている。制御弁51は、吸気マニホール
ド49に回転可能に装着された弁軸53に固定され、弁軸53
は、例えば吸入負圧によって作動する図示しない負圧ダ
イヤフラム装置等のアクチュエータに連結されて、制御
弁51を機関低負荷域は閉じる一方、機関高負荷域には開
くよう回転する。

制御弁51には、全閉時にその下流側の第１の吸気ポー
ト23に整合する切欠部51aが形成されており、切欠部51a
を通る吸気が第１の吸気ポート23に案内されて燃焼室39
に強いスワールを生成させる。

制御弁51近傍の吸気マニホールド49上部の取付穴55に
は、シリンダヘッド21側の主吸気ポート47に先端が臨む
燃料噴射弁57が取付けられている。この燃料噴射弁57の
先端部分は、上記取付穴55に連続して形成されるシリン
ダヘッド21の凹部59に位置している。一方、制御弁51に
は全閉時に凹部59に入り込む円弧状突起61が形成され、
突起61には制御弁51の全閉時に燃料噴射弁57の先端部分
が整合する開口部63が形成されている。

燃料噴射弁57の先端には２つの噴口65,67が設けら
れ、噴口65は第１の吸気ポート23に指向し、噴口67は第
２の吸気ポート25に指向している。

このような構成の内燃機関の吸気装置において、機関
低負荷域には制御弁51は全閉となり、このとき吸気は制
御弁51の切欠部51aを通って、その主流は第１の吸気ポ
ート23に導かれ、燃焼室39に流入して低負荷域に最適な
強いスワールを生成し、充分な燃焼効率が得られる。一
方、燃料噴射弁57の噴口65,67からは、開口部63を通っ
て第１の吸気ポート23,第２の吸気ポート25に向って各
別に燃料が噴射される。この結果、燃料は点火栓45を直
撃しやすい第３の吸気ポート27からは殆ど燃焼室39に導
かれず、点火栓45のくすぶりは防止され、未燃燃料が減
少し、運転性の悪化は防止される。

機関高負荷域には、制御弁51は全開となり、吸気は第
1,第２及び第３の各吸気ポート23,25及び27を通って燃
焼室39に大量に導入され、充分な吸気充填効率が得られ
出力が向上する。このとき、燃料噴射弁57の噴口65,67
からは、低負荷域同様第１の吸気ポート23,第２の吸気
ポート25に向けて各別に燃料が噴射されるので、この運
転域においても点火栓45のくすぶりは防止される。

また、供給した燃料が燃焼室39に流入しきれずに、第
1,第2,第３の各吸気ポート23,25,27及び主吸気ポート47
内に浮遊燃料として残留しているような状態から、制御
弁51が全閉となる低負荷運転に移行した場合にも、第３
の吸気ポート27へ流入する吸気が制限されることから、
前記した浮遊燃料が第３の吸気ポート27から点火栓45に
直撃するように燃料室39に流入することはなく、点火栓
45のくすぶりが防止される。

このように、制御弁51が全閉となる機関低負荷域に
は、高負荷域に比べてより一層点火栓45への燃料の直撃
が防止されるが、低負荷域では燃焼室39内の温度が高負
荷域に比べて低いため、浮遊燃料のような粒径の小さい
燃料液滴の直撃によっても、くすぶりが発生する可能性
があるので、点火栓45のくすぶり防止に対して極めて有
効である。

第３図は第２の実施例を示す。この実施例は制御弁69
に、第１の実施例のような凹部59に入り込む突起及び開
口部を設けない例を示している。その他の構成は第１の
実施例と同様である。したがってこの場合も、燃料噴射
弁57からは第１の実施例中の第１の吸気ポート23,第２
の吸気ポート25に相当する２つの吸気ポートに向けて各
別に噴射されるので、点火栓45のくすぶりが防止され、
運転性が向上する。但し、この例では制御弁69の全閉時
に制御弁69と吸気通路50の内壁との隙間70から噴出する
吸気により燃料の一部が偏向されて壁面71に付着する結
果、過渡運転時における燃料供給遅れによる空燃比の稀
薄化が発生し、失火を生じやすいという欠点がある一
方、制御弁69に突起及び開口部を形成しない分、製造コ
ストが低減する。

第４図及び第５図は第３の実施例を示す。この実施例
は制御弁73をシリンダヘッド21側に設け、その上流側の
吸気マニホールド49内に第１の燃料噴射弁75,第２の燃
料噴射弁77を互いに並列に設けたものである。制御弁73
には全閉時に第１の吸気ポート23に整合する切欠部79が
形成され、切欠部79を通る吸気が第１の吸気ポート23に
導かれて燃焼室39内に強いスワールを生成する。第１の
燃料噴射弁75は１つの噴口81を有し、その噴口81は制御
弁73の全閉時での切欠部79及び第１の吸気ポート23に指
向し、機関の低負荷域から高負荷にわたる全運転域で燃
料噴射を行う。一方、第２の燃料噴射弁77は２つの噴口
83,85を有し、その噴口83,85は第１の吸気ポート23,第
２の吸気ポート25に各別に指向しており、制御弁73が全
開となる機関高負荷域に燃料噴射を行う。その他の構成
は第１の実施例と同様であり、第１の実施例と同一構成
要素には同一の符号を付してある。

このような構成の内燃機関の吸気装置において、機関
低負荷域には制御弁73は図に示すように全閉となり、吸
気は、制御弁73の切欠部79を通ってその主流は第１の吸
気ポート23に導かれて燃焼室39内に低負荷域に最適な強
いスワールを生成し、充分な燃焼効率が得られる。この
とき、燃料は第１の燃料噴射弁81からのみ噴射され、こ
の噴射燃料は切欠部79及び第１の吸気ポート23を通って
燃焼室39に流入する。この結果、燃料は点火栓45を直撃
しやすい第３の吸気ポート27からは殆ど燃焼室39に導か
れず、点火栓47のくすぶりは防止され、未燃燃料が減少
して運転性が向上する。

一方、機関高負荷域には制御弁73は全開となり、吸気
は第1,第２及び第３の各吸気ポート23,25及び27を通っ
て燃焼室39に大量に導入され、充分な吸気充填効率が得
られ出力が向上する。このとき、燃料は第２の燃料噴射
弁77からも噴射され、この噴射燃料は第１の吸気ポート
23及び第２の吸気ポート25に向って流れるので、低負荷
域同様点火栓45へ直撃する燃料は少なく、点火栓45のす
くぶりは防止される。

なお、上記第３の実施例において、第２の燃料噴射弁
77を制御弁73の下流側に設けてもよい。

第６図は第４の実施例を示す。図において、第１の吸
気ポート87は隔壁89によって第2,第３の各吸気ポート9
1,93と区画されており、第2,第３の各吸気ポート91,93
は、隔壁89より下流側に位置する隔壁95によって相互に
区画されている。上記各吸気ポート87,91,93は、その上
流の主吸気ポート97に連通している。

第１の吸気ポート87には、機関低負荷域から高負荷域
にわたる全運転域で燃料噴射を行う第１の燃料噴射弁99
が設けられ、第１の吸気ポート87は燃焼室101の内周壁
に沿って開口し、この吸気ポート87から案内される吸気
により燃焼室101に強いスワールを生成させる。一方、
第２の吸気ポート91の上流側には、機関高負荷域にのみ
燃料噴射を行う第２の燃料噴射弁103が設けられてい
る。第1,第２の各燃料噴射弁99,103は、コントロールユ
ニット105の出力する駆動パルスによって燃料噴射を行
う。第２の吸気ポート91及び第３の吸気ポート93の上流
側の隔壁89上流端付近には、制御弁107が設けられてい
る。制御弁107は機関低負荷域に閉じ、機関高負荷域に
開くよう、例えば吸入負圧により作動する図示しない負
圧アクチュエータによって開閉する。109及び111は第１
及び第２の排気ポート,113は点火栓である。

機関低負荷域には制御弁107が全閉となり、第１の燃
料噴射弁99からのみ燃料噴射が行われる。この結果、吸
気は第１の吸気ポート87に導かれて燃焼室101内に低負
荷域に最適な強いスワールを生成して燃焼効率が向上す
ると共に、燃料は点火栓113を直撃しやすい第３の吸気
ポート93からは流入しないので、点火栓113のくすぶり
は防止され、未燃燃料が減少して運転性が向上する。

機関高負荷域には制御弁107が開き、燃料噴射は第１
の燃料噴射弁99に加えて第２の燃料噴射弁103からも行
われる。この結果、吸気は第１の吸気ポート87に加えて
第2,第３の各吸気ポート91,93からも燃焼室101に供給さ
れるので、充分な吸気充填効率が得られて出力が向上す
ると共に、この場合も第３の吸気ポート93には燃料の流
入はないので、点火栓113のくすぶりは防止され、運転
性が向上する。

また、前記第2,第3,第４の各実施例では、前記第１実
施例と同様に、浮遊燃料が主吸気ポート47,97に残留し
ているような状態から、制御弁69,73,107が全閉となる
低負荷運転に移行した場合に、第３の吸気ポート27,93
へ流入する吸気が制限されることにより、前記した浮遊
燃料の点火栓45への直撃が回避されて、点火栓45,113の
くすぶりが防止される、という効果が得られる。

［考案の効果］ 以上説明してきたように、この考案によれば、燃焼室
周壁に沿って開口する第１の吸気ポート及び、第２の吸
気ポートに噴口がそれぞれ指向する燃料噴射弁を設ける
とともに、機関低負荷域に全閉となり、この全閉時に、
第２の吸気ポートに流入する吸気及び、点火栓に向けて
開口する第３の吸気ポートへ流入する吸気をそれぞれ制
限する制限弁を設ける構成としたため、次のような効果
が得られる。

制御弁が全閉となる機関低負荷域には、第2,第３の各
吸気ポートへ流入する吸気が制限され、主に燃焼室周壁
に沿って開口する第１の吸気ポートに吸気が導かれて燃
焼室に流入するので、燃焼室内に強いスワールが生成さ
れ、充分な燃焼効率を得ることができる。

制御弁全閉時に、第３の吸気ポートへ流入する吸気が
制限されるので、供給した燃料が燃焼室に流入しきれず
に第１〜第３の各吸気ポート及び主吸気ポート内に浮遊
燃料として残留していうような状態から低負荷運転に移
行した場合にも、このような浮遊燃料が第３の吸気ポー
トから点火栓に直撃するように燃焼室に流入することは
なく、燃料噴射弁による燃料噴射が第1,第２の各吸気ポ
ートにのみ向けてなされることと相俟って、燃焼室内の
温度が高負荷域に比べて低い低負荷域での点火栓のくす
ぶりを効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１の実施例に係わる内燃機関の吸
気装置のシリンダヘッド底面側からみた一部平断面図、
第２図は第１図のII−II断面図、第３図はこの考案の第
２の実施例の同要部の縦断面図、第４図はこの考案の第
３の実施例の第１図に相当する一部平断面図、第５図は
第４図のＶ−Ｖ断面図、第６図はこの考案の第４の実施
例に係わる内燃機関の吸気装置の平断面図、第７図は従
来の同平断面図である。 23……第１の吸気ポート 25……第２の吸気ポート 27……第３の吸気ポート 39……燃焼室、45……点火栓 47……主吸気ポート、51……制御弁 51a……切欠部（連通部） 57……燃料噴射弁

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３２０Ｆ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室周壁に沿って開口する第１の吸気ポ
   ートと、第２の吸気ポートと、燃焼室の点火栓が設けら
   れたほぼ中央に向けて開口する第３の吸気ポートとの三
   つの吸気ポートを、主吸気ポートから燃焼室に向けて分
   岐形成し、燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁は、噴口
   が前記第３の吸気ポートを除く前記第1,第２の各吸気ポ
   ートの双方に指向しており、前記主吸気ポートには、機
   関低負荷域で閉じて前記第2,第３の各吸気ポートへ流入
   する吸気を制限し、機関高負荷域で開く制御弁を設けた
   ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。