JP3392907B2 - 4サイクル内燃機関の吸気装置 - Google Patents
4サイクル内燃機関の吸気装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、4サイクル内燃機関の
吸気装置に関し、詳細には吸気弁開口に連なる吸気通路
と該吸気通路の通路面積を制御する絞り弁とを備えた4
サイクル内燃機関において燃料の霧化を促進できるよう
にした吸気装置の改良に関する。 【0002】 【従来の技術】4サイクル内燃機関において、燃費向上
の観点等から吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁を
備えたものが提案されている。この種の4サイクル内燃
機関では、エンジン負荷に応じて燃料噴射弁の駆動時間
等を制御することにより燃料量を調節しているが、エン
ジン始動から低負荷域にかけての運転領域では吸気通路
内の流速が遅いため燃料の霧化はあまり行われておら
ず、また燃料が壁面に付着し易い。この結果失火が発生
する恐れがある。この傾向は、燃料が霧化しにくい冷間
始動時にとくに生じやすい。そこで、低負荷域において
も着火可能な空燃比の混合気を燃焼室内の火花発生位置
に形成すべく、低負荷運転時においては理論空燃比より
過濃となるように、より多量の燃料を吸気通路内に供給
するようにしている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところが、この余分な
燃料の供給により、燃費が低下するばかりか、一酸化炭
素(CO),炭化水素(HC)等の有害な排気ガスが排
出されることになる。 【0004】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たもので、とくに低負荷域での燃料の霧化を促進でき、
排気ガスの低公害化と燃費改善を図れる4サイクル内燃
機関の吸気装置を提供することを目的としている。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は、吸気弁で開閉
される吸気弁開口に連なる吸気通路と、該吸気通路の通
路面積を制御する絞り弁とを各気筒毎に備えた4サイク
ル内燃機関の吸気装置において、上記吸気通路途中部分
と吸気弁開口近傍とを該吸気通路より小径の副吸気通路
で連通し、上記吸気通路途中部分の上記副吸気通路開口
近傍に上記絞り弁の開度に応じてピストンを進退させる
ことにより上記吸気通路を開閉する可変ベンチュリバル
ブを設け、該可変ベンチュリバルブのピストンに上記副
吸気通路開口側に燃料を導くための傾斜面からなるガイ
ド部を形成し、上記吸気通路内の上記可変ベンリュリバ
ルブより上流側でかつ上記絞り弁より下流側に燃料を供
給する燃料噴射弁を配設するとともに該燃料噴射弁の噴
射口を上記ガイド部に指向させ、隣接する気筒の副吸気
通路同士をバランス管で連結したことを特徴としてい
る。 【0006】 【0007】 【作用】本発明に係る吸気装置によれば、吸気通路より
小径の副吸気通路が設けられ、該副吸気通路開口近傍に
吸気通路を開閉する可変ベンチュリバルブが設けられて
いるので、低負荷運転域では絞り弁の開度に対応して可
変ベンチュリバルブが閉じ、これにより、空気と燃料の
混合気は吸気通路から副吸気通路内に導入され、該副吸
気通路を通ってシリンダに供給される。この副吸気通路
は吸気通路より小径となっているため混合気の流速が増
し、副吸気通路内において燃料の霧化が促進できる。ま
た、燃料の壁面付着量が減少することから空燃比を過濃
に設定する必要もなく、その結果排気ガスの低公害化と
燃費の改善が図られる。 【0008】また、燃料噴射弁から噴射された燃料は可
変ベンチュリバルブのガイド部に衝突するため、これに
より吸気通路内において燃料の霧化が促進できる。この
霧化された燃料はガイド部から副吸気通路開口に導か
れ、該副吸気通路内で流速を増してさらに霧化が促進で
きる。これにより排気ガスの低公害化と燃費の改善が図
られる。さらにガイド部に残留した燃料はバランス管に
より次の吸気行程の気筒用の副吸気通路内に導入され
る。 【0009】 【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図1ないし図4は本発明の一実施例による4
サイクルエンジンの吸気装置を説明するため図であり、
図1は本実施例装置が適用された4サイクルエンジンの
平面模式図、図2はその断面側面部分図、図3は本実施
例装置の可変ベンチュリバルブの縦断面図、図4は図3
のIV-IV 線矢視図である。 【0010】図1において、1は水冷式4サイクル4気
筒4バルブエンジンであり、これは、クランクケース2
上にシリンダブロック3,シリンダヘッド4を積層して
ヘッドボルトで締結し、該シリンダヘッド4の上側合面
にヘッドカバー5を装着した構造のものである。上記シ
リンダブロック3に形成された4つのシリンダボア3a
内にはそれぞれピストン7が摺動自在に挿入配置されて
おり、該各ピストン7はコンロッド8で図示しないクラ
ンク軸に連結されている。 【0011】上記シリンダヘッド4のシリンダブロック
3側の下側合面4aには燃焼室を構成する燃焼凹部4b
が凹設されている。該燃焼凹部4bの中央には点火プラ
グ9が螺挿されており、また該点火プラグ9の周囲には
吸気弁開口4c,排気弁開口4dがそれぞれ2つずつ開
口している。なお、上記各開口4c,4dは、これらの
部分に装着された概ねリング状のバルブシート28,2
9の各開口によってそれぞれ形成されている。また、各
排気弁開口4dには排気弁10のバルブヘッド10a
が、各吸気弁開口4cには吸気弁11のバルブヘッド1
1aがそれぞれ各開口を開閉可能に、すなわち上記バル
ブシート28,29の各シート面に当接可能に配置され
ている。この排気,吸気弁10,11のバルブステム1
0b,11bはカム軸方向に見て所定の挟み角をなすよ
うに気筒軸方向に斜め上方に延びており、その上端には
排気,吸気リフタ12,13がそれぞれ装着されてい
る。また該各リフタ12,13上には、これを押圧駆動
する排気,吸気カム軸14,15が気筒軸方向と直角方
向に向けて、かつ互いに平行に配置されている。 【0012】上記各排気弁開口4dは排気通路16でシ
リンダヘッド4の前壁4f側に導出されており、該排気
通路16の壁面開口16aには排気管16bが接続され
ている。上記各吸気弁開口4cは吸気通路17でシリン
ダヘッド4の後壁4g側に導出されており、該吸気通路
17の壁面開口17aには吸気管22が接続されてい
る。 【0013】上記吸気管22の上流端にはエア導入口2
3が形成され、該エア導入口23の下流側にはエアクリ
ーナ24が接続されている。またエアクリーナ24の下
流側には吸気管22の通路面積を制御するスロットル弁
25が配設されている。 【0014】上記吸気管22の中途部分には、可変ベン
チュリバルブ(開閉弁)30が設けられている。この可
変ベンチュリバルブ30は、図2に示すように、吸気管
22の天壁に固定されたチャンバ31と、該チャンバ3
1内に摺動自在に設けられ、上記吸気管22内に突出す
るピストン32とを備えている。 【0015】上記ピストン32により上記チャンバ31
内には2つの隔室31a,31bが形成されている。上
記隔室31a内には、上記ピストン32を上記吸気管2
2の閉方向に付勢するコイルばね33が縮設されてい
る。なお該隔室31aは上端開口に装着されたボルト3
6により閉塞されている。また上記ピストン32には上
下方向に延びる貫通孔34が形成され、該貫通孔34に
より上記隔室31a内と上記吸気管22内とが連通して
いる。さらに上記吸気管22の上部には孔35が形成さ
れ、該孔35により上記隔室31b内と吸気管22内と
を連通している。 【0016】上記吸気管22の底壁の上記ピストン32
と対向する部分には、該吸気管22よりも小径の副吸気
管40が接続されている。該副吸気管40の下流端開口
40bは上記吸気弁開口4c近傍の吸気通路17内に開
口している。また上記ピストン32の上流側(図2右
側)側部には傾斜面36が形成されており、該傾斜面3
6の下縁部分36aは上記副吸気管40の上流端開口4
0aの略中央上方に位置し、該開口40aの径と略同一
の長さ(幅)を有している(図3参照)。 【0017】また上記吸気管22の可変ベンチュリバル
ブ30上流側には、吸気管22内に燃料を噴射する単孔
式燃料噴射弁45が装着されている。該燃料噴射弁45
の噴出孔45aは上記可変ベンチュリバルブ30のピス
トン傾斜面36に指向している。また該噴出孔45aか
ら噴出される燃料流は、図3に示すように、燃料流先端
部分の幅が上記傾斜面36の下縁36a部分の幅よりも
少し広くなるように噴射角θが設定されている。 【0018】次に上記実施例の動作について説明する。
低負荷運転域においては、スロットル弁25が全閉位置
(図1実線位置)におかれる。これにより、吸気管22
内においてスロットル弁下流側にはほとんど流速が生じ
ず負圧状態となる。可変ベンチュリバルブ30の各隔室
31a,31bはそれぞれ孔34,35を介して吸気管
22内と連通しているため、各隔室31a,31b内も
同様の負圧状態になる。従ってピストン32はコイルば
ね33のばね力により下方に付勢されて、吸気管22内
を閉塞する全閉位置(図2実線位置)または小開度位置
に移動する。 【0019】この状態から燃料噴射弁45より燃料が噴
射されると、該燃料は吸気管22内を進んで可変ベンチ
ュリバルブ30のピストン傾斜面36に衝突する。する
と燃料は該傾斜面36で薄膜状に拡がり、傾斜面36に
沿って下方に移動する空気流と共に、副吸気管40の上
流端開口40aを通って該副吸気管40内に流入する。 【0020】副吸気管40は吸気管22よりも小径とな
っているため、副吸気管40内に流入した燃料及び空気
は該副吸気管40内で流速を増し、これにより燃料の霧
化が促進されるとともに、壁面への付着が防止される。
そして該燃料は副吸気管40の下流端開口40bから吸
気弁開口28近傍の吸気通路17内に流入し、該吸気弁
開口28を通って燃焼室内に流入する。このように吸気
管22における壁面流が防止されるので、壁面付着燃料
を補うために必要な余分な燃料を供給することなく、燃
焼室内の火花発生位置に着火可能な空燃比の混合気を供
給でき、これにより一酸化炭素(CO),炭化水素(H
C)等の有害な排気ガスの排出を抑制でき、排気ガスの
低公害化と燃費の改善を図ることができる。 【0021】なお上記低負荷運転域における燃料の噴射
開始時期は吸気行程の直前かあるいは吸気行程中に行う
のが好ましい。これは吸気流速が速まることを利用して
燃料の霧化を促進できるからである。 【0022】中負荷運転域においては、スロットル弁2
5が若干開位置(図1一点鎖線位置)におかれ、これに
より吸気管22内においてスロットル弁下流側に流速が
生じる。吸気管22内において可変ベンチュリバルブ3
0の取付部分はピストン32により通路面積が底壁側に
絞られているため、吸気管22内の流速は底壁側の方が
天壁側よりも大きくなり、この結果、底壁側の負圧が大
きくなる。 【0023】一方、可変ベンチュリバルブ30の各隔室
31a,31bはそれぞれ孔34,35を介して吸気管
22内と連通しており、このため隔室31a内の負圧が
大きくなり、隔室31b内はそれよりも高い圧力状態に
なる。この結果、ピストン32がコイルばね33のばね
力に抗して上方に移動し、吸気管22内の通路を少し開
く(図2一点鎖線参照)。この状態においてピストン3
2の傾斜面36の下方への延長線は依然として副吸気管
40の開口40a内に位置している。燃料噴射弁45か
ら噴射された燃料はピストン傾斜面36に衝突して霧化
されるとともに下方に移動し、一部は副吸気管40の上
流端開口40aを通って該副吸気管40内に流入して霧
化が促進され、残りは吸気管22の底壁側を通る高速の
空気流により霧化,微粒化が促進されて吸気通路17か
ら燃焼室内に流入する。 【0024】さらに高負荷運転域においては、スロット
ル弁25が全開位置におかれ、これにより吸気管22内
の流速がさらに増して、吸気管22内の底壁(ピストン
対向部)側の負圧が他の部分に比べてさらに高まる。こ
れによりピストン32はピストン傾斜面36の下端面が
吸気管22の天壁面と一致する、あるいは傾斜面36が
わずかに突出する全開位置に上昇する。その結果、燃料
噴射弁45から噴射された燃料の一部はピストン傾斜面
36に衝突して霧化されつつ下方に移動し、上記噴射燃
料の大部分は通常のエンジンと同様に吸気管22内を高
速で流れつつ霧化されながら吸気通路17から燃焼室内
に流入する。 【0025】このように本実施例では、低負荷運転域に
おいては吸気管22よりも小径の副吸気管40内を燃料
が通るようにしたので、燃料の霧化を促進でき、これに
より有害な排気ガスの排出を抑制でき、燃費を改善でき
る。さらに吸気管22の開閉をピストンタイプの可変ベ
ンチュリバルブ30により行うようにしたので、エンジ
ン負荷に応じた、吸気管22,副吸気管40への燃料配
分を良好に行える。 【0026】また上記副吸気管40の上流端開口40a
を吸気管22の底壁側に開口させるとともに、該副吸気
管40を吸気管22の下方に配設するようにしたので、
上記霧化した燃料を副吸気管40内に確実に導入でき
る。 【0027】さらにまた本実施例では、隣接する気筒の
各副吸気管40をバランス管41(図1)により連結し
たので、例えば、1つの気筒用の燃料がピストン傾斜面
に付着残留した場合には、次の吸気行程の気筒用副吸気
管に導入され、この点からも燃料の霧化がさらに促進さ
れることになる。 【0028】なお上記実施例では、可変ベンチュリバル
ブ30の駆動について吸気管22内の負圧を利用したも
のを示したが、本発明の適用はこれに限定されない。例
えばスロットル弁25の開動と連動するリンク機構を設
け、該リンク機構により可変ベンチュリバルブ30を駆
動するようにしてもよい。さらにピストン32のアクチ
ュエータ(例えばステッピングモータ)を設けるととも
に、スロットル弁25の開度に対応するピストン32の
開度を予め制御部(ECU)に登録しておき、スロット
ル弁25の開度に応じた所望のピストン開度になるよう
上記アクチュエータを駆動するようにしてもよい。 【0029】また上記実施例では可変ベンチュリバルブ
30のピストン傾斜面36の形状を図4に示すようなも
のにしたが、これは図5または図6に示すようなもので
あってもよい。なお図5,図6において図4と同一符号
は同一または相当部分を示している。図6は傾斜面36
の両側壁36bが互いに平行に形成されている点が図3
と異なっており、また図5は傾斜面36に側壁が形成さ
れておらず他の二例に比較して傾斜面の面積が最も広く
なっている。従って、燃料を霧化させる点では図5が優
れているが、霧化した燃料を副吸気管開口40aに導く
作用をも考慮すると図4の実施例が最も好ましいと考え
られる。 【0030】なお、燃料噴射弁45とは別に高負荷専用
の燃料噴射弁として燃料噴射弁48(図1)をシリンダ
ヘッド4の後壁4gに、吸気弁開口に直接噴射するよう
に設けてもよい。この高負荷専用の燃料噴射弁48は、
高負荷時に単独噴射し、又は上述の燃料噴射弁45と共
に作動させることとなる。またこの噴射弁48は、吸気
弁開口に近接配置されているので噴射応答性を向上でき
る。また、燃料供給手段は噴射弁に限定されるものでは
なく、例えば気化器を設けても良い。さらにまた、噴射
弁あるいは気化器を各気筒共通のものとし、分配管によ
り分配するようにしても良い。 【0031】 【発明の効果】以上のように、本発明に係る4サイクル
内燃機関の吸気装置によれば、吸気通路より小径の副吸
気通路と、副吸気通路開口近傍の吸気通路を開閉する可
変ベンチュリバルブと、上記吸気通路の可変ベンチュリ
バルブより上流側に燃料を供給する燃料供給手段とを設
けたので、副吸気通路内において燃料の霧化が促進で
き、これにより排気ガスの低公害化と燃費の改善を図る
ことができる効果がある。 【0032】また、副吸気通路開口側に燃料を導くため
のガイド部を可変ベンチュリバルブのピストンに設ける
とともに、燃料噴射弁の噴射口を上記ガイド部に指向さ
せるようにしたので、該ガイド部により吸気通路内にお
いて燃料の霧化が促進できる。またこの霧化された燃料
はガイド部から副吸気通路開口に導かれるので、該副吸
気通路内でさらに霧化が促進でき、これにより排気ガス
の低公害化と燃費の改善を図ることができる効果があ
る。さらにまた、ガイド部に残留した燃料はバランス管
により次の吸気行程の気筒用副吸気通路に導入され、こ
こで霧化される。
吸気装置に関し、詳細には吸気弁開口に連なる吸気通路
と該吸気通路の通路面積を制御する絞り弁とを備えた4
サイクル内燃機関において燃料の霧化を促進できるよう
にした吸気装置の改良に関する。 【0002】 【従来の技術】4サイクル内燃機関において、燃費向上
の観点等から吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁を
備えたものが提案されている。この種の4サイクル内燃
機関では、エンジン負荷に応じて燃料噴射弁の駆動時間
等を制御することにより燃料量を調節しているが、エン
ジン始動から低負荷域にかけての運転領域では吸気通路
内の流速が遅いため燃料の霧化はあまり行われておら
ず、また燃料が壁面に付着し易い。この結果失火が発生
する恐れがある。この傾向は、燃料が霧化しにくい冷間
始動時にとくに生じやすい。そこで、低負荷域において
も着火可能な空燃比の混合気を燃焼室内の火花発生位置
に形成すべく、低負荷運転時においては理論空燃比より
過濃となるように、より多量の燃料を吸気通路内に供給
するようにしている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところが、この余分な
燃料の供給により、燃費が低下するばかりか、一酸化炭
素(CO),炭化水素(HC)等の有害な排気ガスが排
出されることになる。 【0004】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たもので、とくに低負荷域での燃料の霧化を促進でき、
排気ガスの低公害化と燃費改善を図れる4サイクル内燃
機関の吸気装置を提供することを目的としている。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は、吸気弁で開閉
される吸気弁開口に連なる吸気通路と、該吸気通路の通
路面積を制御する絞り弁とを各気筒毎に備えた4サイク
ル内燃機関の吸気装置において、上記吸気通路途中部分
と吸気弁開口近傍とを該吸気通路より小径の副吸気通路
で連通し、上記吸気通路途中部分の上記副吸気通路開口
近傍に上記絞り弁の開度に応じてピストンを進退させる
ことにより上記吸気通路を開閉する可変ベンチュリバル
ブを設け、該可変ベンチュリバルブのピストンに上記副
吸気通路開口側に燃料を導くための傾斜面からなるガイ
ド部を形成し、上記吸気通路内の上記可変ベンリュリバ
ルブより上流側でかつ上記絞り弁より下流側に燃料を供
給する燃料噴射弁を配設するとともに該燃料噴射弁の噴
射口を上記ガイド部に指向させ、隣接する気筒の副吸気
通路同士をバランス管で連結したことを特徴としてい
る。 【0006】 【0007】 【作用】本発明に係る吸気装置によれば、吸気通路より
小径の副吸気通路が設けられ、該副吸気通路開口近傍に
吸気通路を開閉する可変ベンチュリバルブが設けられて
いるので、低負荷運転域では絞り弁の開度に対応して可
変ベンチュリバルブが閉じ、これにより、空気と燃料の
混合気は吸気通路から副吸気通路内に導入され、該副吸
気通路を通ってシリンダに供給される。この副吸気通路
は吸気通路より小径となっているため混合気の流速が増
し、副吸気通路内において燃料の霧化が促進できる。ま
た、燃料の壁面付着量が減少することから空燃比を過濃
に設定する必要もなく、その結果排気ガスの低公害化と
燃費の改善が図られる。 【0008】また、燃料噴射弁から噴射された燃料は可
変ベンチュリバルブのガイド部に衝突するため、これに
より吸気通路内において燃料の霧化が促進できる。この
霧化された燃料はガイド部から副吸気通路開口に導か
れ、該副吸気通路内で流速を増してさらに霧化が促進で
きる。これにより排気ガスの低公害化と燃費の改善が図
られる。さらにガイド部に残留した燃料はバランス管に
より次の吸気行程の気筒用の副吸気通路内に導入され
る。 【0009】 【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図1ないし図4は本発明の一実施例による4
サイクルエンジンの吸気装置を説明するため図であり、
図1は本実施例装置が適用された4サイクルエンジンの
平面模式図、図2はその断面側面部分図、図3は本実施
例装置の可変ベンチュリバルブの縦断面図、図4は図3
のIV-IV 線矢視図である。 【0010】図1において、1は水冷式4サイクル4気
筒4バルブエンジンであり、これは、クランクケース2
上にシリンダブロック3,シリンダヘッド4を積層して
ヘッドボルトで締結し、該シリンダヘッド4の上側合面
にヘッドカバー5を装着した構造のものである。上記シ
リンダブロック3に形成された4つのシリンダボア3a
内にはそれぞれピストン7が摺動自在に挿入配置されて
おり、該各ピストン7はコンロッド8で図示しないクラ
ンク軸に連結されている。 【0011】上記シリンダヘッド4のシリンダブロック
3側の下側合面4aには燃焼室を構成する燃焼凹部4b
が凹設されている。該燃焼凹部4bの中央には点火プラ
グ9が螺挿されており、また該点火プラグ9の周囲には
吸気弁開口4c,排気弁開口4dがそれぞれ2つずつ開
口している。なお、上記各開口4c,4dは、これらの
部分に装着された概ねリング状のバルブシート28,2
9の各開口によってそれぞれ形成されている。また、各
排気弁開口4dには排気弁10のバルブヘッド10a
が、各吸気弁開口4cには吸気弁11のバルブヘッド1
1aがそれぞれ各開口を開閉可能に、すなわち上記バル
ブシート28,29の各シート面に当接可能に配置され
ている。この排気,吸気弁10,11のバルブステム1
0b,11bはカム軸方向に見て所定の挟み角をなすよ
うに気筒軸方向に斜め上方に延びており、その上端には
排気,吸気リフタ12,13がそれぞれ装着されてい
る。また該各リフタ12,13上には、これを押圧駆動
する排気,吸気カム軸14,15が気筒軸方向と直角方
向に向けて、かつ互いに平行に配置されている。 【0012】上記各排気弁開口4dは排気通路16でシ
リンダヘッド4の前壁4f側に導出されており、該排気
通路16の壁面開口16aには排気管16bが接続され
ている。上記各吸気弁開口4cは吸気通路17でシリン
ダヘッド4の後壁4g側に導出されており、該吸気通路
17の壁面開口17aには吸気管22が接続されてい
る。 【0013】上記吸気管22の上流端にはエア導入口2
3が形成され、該エア導入口23の下流側にはエアクリ
ーナ24が接続されている。またエアクリーナ24の下
流側には吸気管22の通路面積を制御するスロットル弁
25が配設されている。 【0014】上記吸気管22の中途部分には、可変ベン
チュリバルブ(開閉弁)30が設けられている。この可
変ベンチュリバルブ30は、図2に示すように、吸気管
22の天壁に固定されたチャンバ31と、該チャンバ3
1内に摺動自在に設けられ、上記吸気管22内に突出す
るピストン32とを備えている。 【0015】上記ピストン32により上記チャンバ31
内には2つの隔室31a,31bが形成されている。上
記隔室31a内には、上記ピストン32を上記吸気管2
2の閉方向に付勢するコイルばね33が縮設されてい
る。なお該隔室31aは上端開口に装着されたボルト3
6により閉塞されている。また上記ピストン32には上
下方向に延びる貫通孔34が形成され、該貫通孔34に
より上記隔室31a内と上記吸気管22内とが連通して
いる。さらに上記吸気管22の上部には孔35が形成さ
れ、該孔35により上記隔室31b内と吸気管22内と
を連通している。 【0016】上記吸気管22の底壁の上記ピストン32
と対向する部分には、該吸気管22よりも小径の副吸気
管40が接続されている。該副吸気管40の下流端開口
40bは上記吸気弁開口4c近傍の吸気通路17内に開
口している。また上記ピストン32の上流側(図2右
側)側部には傾斜面36が形成されており、該傾斜面3
6の下縁部分36aは上記副吸気管40の上流端開口4
0aの略中央上方に位置し、該開口40aの径と略同一
の長さ(幅)を有している(図3参照)。 【0017】また上記吸気管22の可変ベンチュリバル
ブ30上流側には、吸気管22内に燃料を噴射する単孔
式燃料噴射弁45が装着されている。該燃料噴射弁45
の噴出孔45aは上記可変ベンチュリバルブ30のピス
トン傾斜面36に指向している。また該噴出孔45aか
ら噴出される燃料流は、図3に示すように、燃料流先端
部分の幅が上記傾斜面36の下縁36a部分の幅よりも
少し広くなるように噴射角θが設定されている。 【0018】次に上記実施例の動作について説明する。
低負荷運転域においては、スロットル弁25が全閉位置
(図1実線位置)におかれる。これにより、吸気管22
内においてスロットル弁下流側にはほとんど流速が生じ
ず負圧状態となる。可変ベンチュリバルブ30の各隔室
31a,31bはそれぞれ孔34,35を介して吸気管
22内と連通しているため、各隔室31a,31b内も
同様の負圧状態になる。従ってピストン32はコイルば
ね33のばね力により下方に付勢されて、吸気管22内
を閉塞する全閉位置(図2実線位置)または小開度位置
に移動する。 【0019】この状態から燃料噴射弁45より燃料が噴
射されると、該燃料は吸気管22内を進んで可変ベンチ
ュリバルブ30のピストン傾斜面36に衝突する。する
と燃料は該傾斜面36で薄膜状に拡がり、傾斜面36に
沿って下方に移動する空気流と共に、副吸気管40の上
流端開口40aを通って該副吸気管40内に流入する。 【0020】副吸気管40は吸気管22よりも小径とな
っているため、副吸気管40内に流入した燃料及び空気
は該副吸気管40内で流速を増し、これにより燃料の霧
化が促進されるとともに、壁面への付着が防止される。
そして該燃料は副吸気管40の下流端開口40bから吸
気弁開口28近傍の吸気通路17内に流入し、該吸気弁
開口28を通って燃焼室内に流入する。このように吸気
管22における壁面流が防止されるので、壁面付着燃料
を補うために必要な余分な燃料を供給することなく、燃
焼室内の火花発生位置に着火可能な空燃比の混合気を供
給でき、これにより一酸化炭素(CO),炭化水素(H
C)等の有害な排気ガスの排出を抑制でき、排気ガスの
低公害化と燃費の改善を図ることができる。 【0021】なお上記低負荷運転域における燃料の噴射
開始時期は吸気行程の直前かあるいは吸気行程中に行う
のが好ましい。これは吸気流速が速まることを利用して
燃料の霧化を促進できるからである。 【0022】中負荷運転域においては、スロットル弁2
5が若干開位置(図1一点鎖線位置)におかれ、これに
より吸気管22内においてスロットル弁下流側に流速が
生じる。吸気管22内において可変ベンチュリバルブ3
0の取付部分はピストン32により通路面積が底壁側に
絞られているため、吸気管22内の流速は底壁側の方が
天壁側よりも大きくなり、この結果、底壁側の負圧が大
きくなる。 【0023】一方、可変ベンチュリバルブ30の各隔室
31a,31bはそれぞれ孔34,35を介して吸気管
22内と連通しており、このため隔室31a内の負圧が
大きくなり、隔室31b内はそれよりも高い圧力状態に
なる。この結果、ピストン32がコイルばね33のばね
力に抗して上方に移動し、吸気管22内の通路を少し開
く(図2一点鎖線参照)。この状態においてピストン3
2の傾斜面36の下方への延長線は依然として副吸気管
40の開口40a内に位置している。燃料噴射弁45か
ら噴射された燃料はピストン傾斜面36に衝突して霧化
されるとともに下方に移動し、一部は副吸気管40の上
流端開口40aを通って該副吸気管40内に流入して霧
化が促進され、残りは吸気管22の底壁側を通る高速の
空気流により霧化,微粒化が促進されて吸気通路17か
ら燃焼室内に流入する。 【0024】さらに高負荷運転域においては、スロット
ル弁25が全開位置におかれ、これにより吸気管22内
の流速がさらに増して、吸気管22内の底壁(ピストン
対向部)側の負圧が他の部分に比べてさらに高まる。こ
れによりピストン32はピストン傾斜面36の下端面が
吸気管22の天壁面と一致する、あるいは傾斜面36が
わずかに突出する全開位置に上昇する。その結果、燃料
噴射弁45から噴射された燃料の一部はピストン傾斜面
36に衝突して霧化されつつ下方に移動し、上記噴射燃
料の大部分は通常のエンジンと同様に吸気管22内を高
速で流れつつ霧化されながら吸気通路17から燃焼室内
に流入する。 【0025】このように本実施例では、低負荷運転域に
おいては吸気管22よりも小径の副吸気管40内を燃料
が通るようにしたので、燃料の霧化を促進でき、これに
より有害な排気ガスの排出を抑制でき、燃費を改善でき
る。さらに吸気管22の開閉をピストンタイプの可変ベ
ンチュリバルブ30により行うようにしたので、エンジ
ン負荷に応じた、吸気管22,副吸気管40への燃料配
分を良好に行える。 【0026】また上記副吸気管40の上流端開口40a
を吸気管22の底壁側に開口させるとともに、該副吸気
管40を吸気管22の下方に配設するようにしたので、
上記霧化した燃料を副吸気管40内に確実に導入でき
る。 【0027】さらにまた本実施例では、隣接する気筒の
各副吸気管40をバランス管41(図1)により連結し
たので、例えば、1つの気筒用の燃料がピストン傾斜面
に付着残留した場合には、次の吸気行程の気筒用副吸気
管に導入され、この点からも燃料の霧化がさらに促進さ
れることになる。 【0028】なお上記実施例では、可変ベンチュリバル
ブ30の駆動について吸気管22内の負圧を利用したも
のを示したが、本発明の適用はこれに限定されない。例
えばスロットル弁25の開動と連動するリンク機構を設
け、該リンク機構により可変ベンチュリバルブ30を駆
動するようにしてもよい。さらにピストン32のアクチ
ュエータ(例えばステッピングモータ)を設けるととも
に、スロットル弁25の開度に対応するピストン32の
開度を予め制御部(ECU)に登録しておき、スロット
ル弁25の開度に応じた所望のピストン開度になるよう
上記アクチュエータを駆動するようにしてもよい。 【0029】また上記実施例では可変ベンチュリバルブ
30のピストン傾斜面36の形状を図4に示すようなも
のにしたが、これは図5または図6に示すようなもので
あってもよい。なお図5,図6において図4と同一符号
は同一または相当部分を示している。図6は傾斜面36
の両側壁36bが互いに平行に形成されている点が図3
と異なっており、また図5は傾斜面36に側壁が形成さ
れておらず他の二例に比較して傾斜面の面積が最も広く
なっている。従って、燃料を霧化させる点では図5が優
れているが、霧化した燃料を副吸気管開口40aに導く
作用をも考慮すると図4の実施例が最も好ましいと考え
られる。 【0030】なお、燃料噴射弁45とは別に高負荷専用
の燃料噴射弁として燃料噴射弁48(図1)をシリンダ
ヘッド4の後壁4gに、吸気弁開口に直接噴射するよう
に設けてもよい。この高負荷専用の燃料噴射弁48は、
高負荷時に単独噴射し、又は上述の燃料噴射弁45と共
に作動させることとなる。またこの噴射弁48は、吸気
弁開口に近接配置されているので噴射応答性を向上でき
る。また、燃料供給手段は噴射弁に限定されるものでは
なく、例えば気化器を設けても良い。さらにまた、噴射
弁あるいは気化器を各気筒共通のものとし、分配管によ
り分配するようにしても良い。 【0031】 【発明の効果】以上のように、本発明に係る4サイクル
内燃機関の吸気装置によれば、吸気通路より小径の副吸
気通路と、副吸気通路開口近傍の吸気通路を開閉する可
変ベンチュリバルブと、上記吸気通路の可変ベンチュリ
バルブより上流側に燃料を供給する燃料供給手段とを設
けたので、副吸気通路内において燃料の霧化が促進で
き、これにより排気ガスの低公害化と燃費の改善を図る
ことができる効果がある。 【0032】また、副吸気通路開口側に燃料を導くため
のガイド部を可変ベンチュリバルブのピストンに設ける
とともに、燃料噴射弁の噴射口を上記ガイド部に指向さ
せるようにしたので、該ガイド部により吸気通路内にお
いて燃料の霧化が促進できる。またこの霧化された燃料
はガイド部から副吸気通路開口に導かれるので、該副吸
気通路内でさらに霧化が促進でき、これにより排気ガス
の低公害化と燃費の改善を図ることができる効果があ
る。さらにまた、ガイド部に残留した燃料はバランス管
により次の吸気行程の気筒用副吸気通路に導入され、こ
こで霧化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による吸気装置が適用された
4サイクルエンジンの平面模式図である。 【図2】上記実施例エンジンの断面側面部分図である。 【図3】上記吸気装置の可変ベンチュリバルブの縦断面
図(図4のIII−III 線断面図)である。 【図4】図3のIV-IV 線矢視図である。 【図5】図4の変形例を示す図である。 【図6】図4の変形例を示す図である。 【符号の説明】 1 エンジン 11 吸気弁 17 吸気通路 22 吸気管(吸気通路) 25 スロットル弁 28 吸気弁開口 30 可変ベンチュリバルブ(開閉弁) 36 傾斜面(ガイド部) 40 副吸気管(副吸気通路) 40a 副吸気管開口 45 燃料噴射弁
4サイクルエンジンの平面模式図である。 【図2】上記実施例エンジンの断面側面部分図である。 【図3】上記吸気装置の可変ベンチュリバルブの縦断面
図(図4のIII−III 線断面図)である。 【図4】図3のIV-IV 線矢視図である。 【図5】図4の変形例を示す図である。 【図6】図4の変形例を示す図である。 【符号の説明】 1 エンジン 11 吸気弁 17 吸気通路 22 吸気管(吸気通路) 25 スロットル弁 28 吸気弁開口 30 可変ベンチュリバルブ(開閉弁) 36 傾斜面(ガイド部) 40 副吸気管(副吸気通路) 40a 副吸気管開口 45 燃料噴射弁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI
F02M 69/04 F02M 69/00 320F
(56)参考文献 特開 平5−86871(JP,A)
実開 昭59−99173(JP,U)
実開 昭63−69771(JP,U)
実開 昭62−110576(JP,U)
実開 昭60−107330(JP,U)
実開 昭60−15944(JP,U)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F02M 69/00
F02B 29/08
F02M 23/12
F02M 69/04
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 吸気弁で開閉される吸気弁開口に連なる
吸気通路と、該吸気通路の通路面積を制御する絞り弁と
を各気筒毎に備えた4サイクル内燃機関の吸気装置にお
いて、上記吸気通路途中部分と吸気弁開口近傍とを該吸
気通路より小径の副吸気通路で連通し、上記吸気通路途
中部分の上記副吸気通路開口近傍に上記絞り弁の開度に
応じてピストンを進退させることにより上記吸気通路を
開閉する可変ベンチュリバルブを設け、該可変ベンチュ
リバルブのピストンに上記副吸気通路開口側に燃料を導
くための傾斜面からなるガイド部を形成し、上記吸気通
路内の上記可変ベンリュリバルブより上流側でかつ上記
絞り弁より下流側に燃料を供給する燃料噴射弁を配設す
るとともに該燃料噴射弁の噴射口を上記ガイド部に指向
させ、隣接する気筒の副吸気通路同士をバランス管で連
結したことを特徴とする4サイクル内燃機関の吸気装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10318693A JP3392907B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 4サイクル内燃機関の吸気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10318693A JP3392907B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 4サイクル内燃機関の吸気装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06317238A JPH06317238A (ja) | 1994-11-15 |
JP3392907B2 true JP3392907B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=14347491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10318693A Expired - Fee Related JP3392907B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 4サイクル内燃機関の吸気装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3392907B2 (ja) |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP10318693A patent/JP3392907B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06317238A (ja) | 1994-11-15 |
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