JP3639048B2 - 筒内燃料噴射式エンジン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や自動二輪車等に搭載されるエンジン（内燃機関）に関し、より詳しくは、燃焼室に向って直接に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた筒内燃料噴射式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記筒内燃料噴射式エンジンには、従来、特開平５‐６５８１１号公報で示されるものがある。
【０００３】
これによれば、エンジンのシリンダは、シリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を縦向きにみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間が燃焼室とされている。
【０００４】
上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室の前部に連通させる吸気通路が上記シリンダヘッドに形成され、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部が複数の吸気開口部で構成されている。一方、上記燃焼室の後部を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路が上記シリンダヘッドに形成され、上記排気通路の上記燃焼室への開口部が複数の排気開口部で構成されている。
【０００５】
燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとがそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けられている。
【０００６】
そして、上記エンジンの運転時に、各吸気開口部が開かれるとき、上記吸気通路を通して外部の空気が上記燃焼室に吸入される。また、この燃焼室に対し燃料噴射弁から燃料が噴射され、この燃料と上記空気とが混合させられて混合気が生成される。次に、この混合気は上記点火プラグの放電で着火、燃焼させられて、これが動力に変換され、この動力はクランク軸を介し出力される。一方、上記燃焼により生じた燃焼ガスは、各排気開口部が開かれるときに、排気として上記排気通路を通し外部に排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術によれば、エンジンの高速高負荷時には、上記吸気通路を通って多量の空気が上記燃焼室に吸入され、一方、燃料噴射弁により多量の燃料が同上燃焼室に噴射されるが、上記従来の技術では、各吸気開口部は燃焼室の前部に集中的に位置させられているため、上記吸気通路から各吸気開口部を通って燃焼室に吸入された多量の空気と、燃料噴射弁により燃焼室に向って燃料が多量に噴射されることにより生じた濃い混合気層とは互いに偏在した状態（分離されたような状態）で燃焼室の内部に進入させられることとなる。
【０００８】
よって、上記空気と燃料との混合が不十分となりがちであって、燃焼室の各部で、混合気の互いの濃度が不均一となるおそれがあり、この場合には、この混合気の燃焼に時間がかかるなど、特に高速高負荷時におけるエンジン性能の向上が阻害されるおそれがある。
【０００９】
そこで、上記した問題を解決するために燃焼室において、空気と燃料とを十分に混合させて、混合気の互いの濃度をより均一にさせることが考えられる。
【００１０】
しかし、エンジンの低速低負荷時には、空燃比（Ａ／Ｆ）の値を大きくさせるため、上記したように、単に混合気の濃度を均一にさせると、その濃度が全体的に低くなり過ぎるおそれがあり、この場合には、この混合気に対する点火プラグによる着火が不確実となって失火が生じ易くなり、エンジン性能が低下するおそれを生じる。
【００１１】
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、燃焼室の各部で、混合気の互いの濃度がより均一になるようにし、もって、特に高速高負荷時におけるエンジン性能を向上させることを課題とする。
【００１２】
また、上記のようにした場合において、空燃比を大きくする低速低負荷時等においても、点火プラグによる混合気の着火が確実になされるようにし、エンジン性能を向上させることを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明の筒内燃料噴射式エンジンは、次の如くである。なお、この項において各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「発明の実施の形態」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。
【００１４】
請求項１の発明は、図１から４に例示するように、シリンダ２がシリンダ孔６を有するシリンダ本体４と、上記シリンダ孔６の軸心３を垂直にみたときこのシリンダ孔６の上端を閉じるよう上記シリンダ本体４の上端に取り付けられるシリンダヘッド７とを備え、上記シリンダ孔６の上部から上記シリンダヘッド７の下面にかけての空間を燃焼室１１とし、上記シリンダヘッド７の外部を上記燃焼室１１に連通させる吸気通路１３を上記シリンダヘッド７に形成し、上記吸気通路１３の上記燃焼室１１への開口部を三つの吸気開口部１４で構成し、一方、上記燃焼室１１を上記シリンダヘッド７の外部に連通させる排気通路１６を同上シリンダヘッド７に形成し、上記排気通路１６の上記燃焼室１１への開口部を二つの排気開口部１７で構成し、燃料２５噴射用の噴射ノズル２７が上記燃焼室１１に臨む燃料噴射弁２６と、放電部３２が同上燃焼室１１に臨む点火プラグ３３とをそれぞれ上記シリンダヘッド７に取り付けた場合において、上記シリンダ２の平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部１４のうち、二つの吸気開口部１４（Ａ）を上記燃焼室１１の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部１４（Ｂ）を同上燃焼室１１の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部１７を上記二つの吸気開口部１４（Ａ）よりも後側で同上燃焼室１１の左右側部に位置させ、上記吸気通路１３をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズル２７と、放電部３２とを共に上記シリンダ孔６の軸心３の近傍に位置させ、上記噴射ノズル２７を上記三つの吸気開口部１４によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７の軸心２８を上記シリンダ孔６の軸心３にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７から噴射された燃料２５が、上記各吸気開口部１４を流通して燃焼室１１に吸入される各空気４２の流れに挟まれた状態で燃焼室１１のほぼ中央部に向って進入するようにしたものである。
【００１５】
請求項２の発明は、図５，６に例示するように、シリンダ２がシリンダ孔６を有するシリンダ本体４と、上記シリンダ孔６の軸心３を垂直にみたときこのシリンダ孔６の上端を閉じるよう上記シリンダ本体４の上端に取り付けられるシリンダヘッド７とを備え、上記シリンダ孔６の上部から上記シリンダヘッド７の下面にかけての空間を燃焼室１１とし、上記シリンダヘッド７の外部を上記燃焼室１１に連通させる吸気通路１３を上記シリンダヘッド７に形成し、上記吸気通路１３の上記燃焼室１１への開口部を三つの吸気開口部１４で構成し、一方、上記燃焼室１１を上記シリンダヘッド７の外部に連通させる排気通路１６を同上シリンダヘッド７に形成し、上記排気通路１６の上記燃焼室１１への開口部を二つの排気開口部１７で構成し、燃料２５噴射用の噴射ノズル２７が上記燃焼室１１に臨む燃料噴射弁２６と、放電部３２が同上燃焼室１１に臨む点火プラグ３３とをそれぞれ上記シリンダヘッド７に取り付けた場合において、上記シリンダ２の平面視で、ある水平な 一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部１４のうち、二つの吸気開口部１４（Ａ）を上記燃焼室１１の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部１４（Ｂ）を同上燃焼室１１の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部１７を上記二つの吸気開口部１４（Ａ）よりも後側で同上燃焼室１１の左右側部に位置させ、上記吸気通路１３をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズル２７と、放電部３２とを共に上記シリンダ孔６の軸心３の近傍に位置させ、上記噴射ノズル２７を放電部３２の前側に位置させると共に、この放電部３２を基準として、上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち、後側の吸気開口部１４（Ｂ）を上記噴射ノズル２７とは反対側に位置させたものである。
【００１６】
請求項３の発明は、図１，４，５に例示するように、請求項１、もしくは２の発明に加えて、上記シリンダ２の平面視で、上記各吸気開口部１４の中心を結ぶ線がほぼ正三角形となるようにしたものである。
【００１７】
請求項４の発明は、図３に例示するように、請求項１から３のうちいずれか１つの発明に加えて、上記した三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）を流通して上記燃焼室１１に空気４２が吸入されるとき、上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち一つもしくは二つの吸気開口部１４における空気４２の流通を規制する吸気制御弁３７を設けたものである。
【００１８】
請求項５の発明は、図３に例示するように、エンジン１の低負荷運転時に、上記吸気制御弁３７が、上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち、前側の二つの吸気開口部１４（Ａ）の少なくともいずれか一つの吸気開口部（Ａ）における空気４２の流通を規制するようにしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
【００２１】
図１〜４は、第１の実施の形態を示している。
【００２２】
図において、符号１は内燃機関である４サイクル多気筒エンジンであり、説明の便宜上、図中矢印Ｆｒの方向（ある水平な一方向）を前方とし、また、下記する左右とは上記前方に向っての水平方向をいうものとする。
【００２３】
上記エンジン１は、軸心が左右に延びるクランク軸を支承するクランクケースと、このクランクケースから上方に突出する複数のシリンダ２とを備え、これらシリンダ２は左右に連設され、これら各シリンダ２は互いに同構成とされている。これら各シリンダ２はそれぞれ垂直の軸心３を有するシリンダ本体４と、同上軸心３上で上記シリンダ本体４に形成されるシリンダ孔６と、このシリンダ孔６の上端を閉じるように上記シリンダ本体４の上部の突出端である上端に取り付けられるシリンダヘッド７と、このシリンダヘッド７の上面側を覆うシリンダヘッドカバー８とを備えている。
【００２４】
上記シリンダ孔６には、同上軸心３に沿ってピストン９が上下方向である軸方向に摺動自在に嵌入され、上記ピストン９は前記クランク軸に連接棒により連結されている。上記ピストン９の上端面には、上記軸心３上で浅い円形の凹所９ａが形成されている。上記シリンダ孔６の上部から上記シリンダヘッド７の下面にかけての空間が燃焼室１１である。
【００２５】
図１は、シリンダ２の底面視であるが、これらを裏返しにみた上記シリンダ２の平面視につき、説明する。
【００２６】
上記シリンダヘッド７の上方の外部を上記燃焼室１１にほぼ直線的に連通させる三つの吸気通路１３が上記シリンダヘッド７に形成されている。これら各吸気通路１３と、上記軸心３とは、互いにほぼ平行で、それぞれほぼ垂直に延び、これら各吸気通路１３の上記燃焼室１１への開口部がそれぞれ吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）とされ、これらは三つ設けられている。
【００２７】
上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち、二つの吸気開口部１４（Ａ）は、上記燃焼室１１の前部で左右側部に位置し、残りの一つ吸気開口部１４（Ｂ）は同上燃焼室１１の後部で左右方向のほぼ中央部に位置させられている。一方、上記各吸気通路１３（Ａ）（Ｂ）の上流端は、それぞれ吸気管１５を介して、互いに共通のサージタンク１５ａに連結され、このサージタンク１５ａの内部は、スロットル弁１５ｂや不図示のエアクリーナを通して大気側である外部に連通させられている。
【００２８】
同上シリンダ２の平面視で、上記燃焼室１１を上記シリンダヘッド７の後方の外部に連通させる二つの排気通路１６が上記シリンダヘッド７に形成されている。これら各排気通路１６の上記燃焼室１１への開口部がそれぞれ排気開口部１７とされ、これらは二つ設けられている。これら二つの排気開口部１７は、上記二つの吸気開口部１４（Ａ）よりも後側で、かつ、上記燃焼室１１の後部で左右側部に位置させられている。上記各排気通路１６の下流端は、不図示のサイレンサ等を通して大気側である外部に開放されている。
【００２９】
上記各吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）をそれぞれ開閉させる吸気弁１９が上記シリンダヘッド７に支承され、上記各吸気弁１９は上記各吸気開口部１４を閉じるようそれぞればね２０で付勢されている。上記各排気開口部１７をそれぞれ開閉させる排気弁２１が上記シリンダヘッド７に支承され、上記各排気弁２１は上記各排気開口部１７を閉じるようそれぞればね２２で付勢されている。
【００３０】
前記クランク軸に連動し、上記各ばね２０，２２に抗して上記各吸気弁１９と排気弁２１とを開動作させる動弁機構２３が設けられている。この動弁機構２３は、三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち前側の二つの吸気開口部１４（Ａ）に対し設けられた二つの前側の吸気弁１９にカム係合する前部カム軸２３ａと、後側の一つの吸気開口部１４（Ｂ）に対し設けられた一つの後側の吸気弁１９、および上記各排気弁２１にカム係合する後部カム軸２３ｂとを有している。これら前部カム軸２３ａと後部カム軸２３ｂの各軸心はそれぞれ左右に延びている。これら前部カム軸２３ａと後部カム軸２３ｂは、それぞれ軸受により、上記シリンダヘッド７にその軸心回りに回転自在となるよう支承され、上記クランク軸に連動連結されている。
【００３１】
そして、上記各ばね２０，２２と、上記クランク軸に連動した上記動弁機構２３の各カム軸２３ａ，２３ｂとにより各吸気弁１９と各排気弁２１が開閉動作して、上記吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）と排気開口部１７とがそれぞれ所定のクランク角で開閉させられるようになっている。
【００３２】
上記燃焼室１１にガソリンである燃料２５を噴射して供給可能とする燃料噴射弁２６が、上記シリンダヘッド７に取り付けられている。この燃料噴射弁２６は、上下方向に長い棒状をなし、その下端部が上記シリンダヘッド７に取り付けられている。また、上記燃料噴射弁２６の下端部に噴射ノズル２７が形成され、この噴射ノズル２７の下流端は上記燃焼室１１に臨んでいる。この噴射ノズル２７の軸心は上記した棒状の燃料噴射弁２６の軸心２８と一致し、かつ、上記シリンダ孔６の軸心３とほぼ平行とされている。また、上記噴射ノズル２７は上記シリンダ孔６の軸心３の近傍（軸心３上を含む）に位置させられ、上記各吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）と、各排気開口部１７とで囲まれたところに位置している。
【００３３】
一方、放電部３２が上記燃焼室１１に臨む点火プラグ３３が上記シリンダヘッド７に取り付けられている。上記点火プラグ３３は上下方向に長い棒状をなして、その下端部が上記シリンダヘッド７に取り付けられると共に、同上下端部の端面に上記放電部３２が設けられている。この放電部３２は、上記噴射ノズル２７と共に上記シリンダ孔６の軸心３の近傍に位置させられ、この場合、上記噴射ノズル２７は放電部３２よりも後側に位置させられている。
【００３４】
そして、上記エンジン１の運転時に、上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）が開かれるとき、各吸気通路１３を通して外部の空気４２が上記燃焼室１１に吸入される。また、この燃焼室１１に対し燃料噴射弁２６から燃料２５が噴射され、この燃料２５と上記空気４２とが混合させられて混合気４３が生成される。次に、この混合気４３は上記点火プラグ３３の放電で着火、燃焼させられて、これが動力に変換され、この動力は前記クランク軸を介し出力される。一方、上記燃焼により生じた燃焼ガスは、各排気開口部１７が開かれるときに、排気４４として上記排気通路１６を通し外部に排出される。
【００３５】
上記シリンダ２の平面視で、上記ピストン９の上端面の外縁部と、これに対面するシリンダヘッド７の下面との間にはスキッシュエリア４５が設けられている。そして、このスキッシュエリア４５により、圧縮行程で、燃焼室１１内に十分の乱れが生じることとされ、これにより、燃焼が促進される。
【００３６】
上記構成によれば、シリンダ２の平面視で、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７は上記した三つの吸気開口部１４によって取り囲まれることとなる。
【００３７】
このため、エンジン１の運転時に、上記各吸気開口部１４を流通して燃焼室１１に空気４２が吸入され、かつ、燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７から燃料２５が噴射されるとき、この噴射された燃料２５は、上記各吸気開口部１４を流通して燃焼室１１に吸入される各空気４２の流れに挟まれた状態で燃焼室１１の内部に進入して分散させられる。
【００３８】
よって、これら空気４２と、濃い混合気層とが互いに偏在した状態で燃焼室１１の内部に進入することとされていた従来の技術に比べて、これら燃料２５と空気４２は十分に混合させられ、燃焼室１１の各部で、混合気４３の互いの濃度がより均一となり、この混合気４３の燃焼が速くなって、特に、高速高負荷時におけるエンジン性能の向上が達成される。
【００３９】
しかも、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７はシリンダ孔６の軸心３の近傍に位置しているため、上記噴射ノズル２７から噴射された燃料２５は、上記各吸気開口部１４を流通して燃焼室１１に吸入される各空気４２の流れと共に、まず、燃焼室１１のほぼ中央部に向って進入することとなる。
【００４０】
よって、上記燃焼室１１のほぼ中央部に進入させられた燃料２５は、上記燃焼室１１のほぼ中央部から各外側部に向って分散させられることから上記燃料２５と空気４２とによる混合気４３の濃度は、燃焼室１１の各部において、更に均一とされる。
【００４１】
また、上記噴射ノズル２７に加えて、放電部３２も上記シリンダ孔６の軸心３の近傍に位置している。
【００４２】
ここで、上記したように、燃焼室１１において生成された混合気４３は、より均一な濃度とされるが、そのうち、燃料２５を噴射する噴射ノズル２７の周りは比較的濃度の濃い部分であるため、上記噴射ノズル２７の近傍に位置させられた点火プラグ３３によって、上記混合気４３はより確実に着火させられ、失火が防止される。
【００４３】
よって、この点でも、エンジン性能の向上が達成される。
【００４４】
また、前記したように、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７の軸心は上記シリンダ孔６の軸心３にほぼ平行とされているため、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７から噴射された燃料２５は、上記燃焼室１１の、より中央部に向って進入させられる。
【００４５】
よって、上記燃焼室１１の中央部に正確に進入させられた燃料２５は、上記燃焼室１１の中央部からその各外側に向って、より均一に分散させられることから、上記燃料２５と空気４２とによる混合気４３の濃度は、燃焼室１１の各部において、より均一となる。
【００４６】
また、前記したように、吸気通路１３はほぼ垂直に形成されているため、上記吸気通路１３を流通して燃焼室１１に吸入される空気４２の速度は、その自重によって、より速くなり、いわゆるダウンドラフトとなる。
【００４７】
よって、上記空気４２は勢いよく燃焼室１１に吸入されることから、この空気４２と燃料２５との混合が促進されて、混合気４３の濃度はより均一になると共に、充填効率が向上し、このため、エンジン性能が向上することとなる。
【００４８】
上記動弁機構２３により、上記した三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）は同時に開かれる。このとき、これらを流通して上記燃焼室１１に空気４２が吸入されようとするが、上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち、前側の二つの吸気開口部１４（Ａ）における空気４２の流通を規制するバタフライ式の吸気制御弁３７が設けられている。この吸気制御弁３７は、上記吸気開口部１４（Ａ）に連通する各吸気通路１３を開閉させて、上記規制を行うこととされている。上記吸気制御弁３７にはアクチュエータ３８が連動連結されている。また、エンジン１の回転数やスロットル弁１５ｂの開度等に基づくエンジン１の運転状態に応じて、上記アクチュエータ３８を制御する電子的な制御装置３９が設けられている。
【００４９】
上記エンジン１の運転時には、その運転状態に基づき、前記制御装置３９がアクチュエータ３８を作動させ、このアクチュエータ３８が上記吸気制御弁３７を作動させる。これにより、前側の二つの吸気開口部１４（Ａ）に連通する各吸気通路１３が開閉させられ、上記吸気開口部１４（Ａ）における空気４２の流通が許容、もしくは規制される。
【００５０】
具体的には、上記エンジン１の高速高負荷時等で、空燃比（Ａ／Ｆ）の値が小さくされるときには、上記した制御装置３９やアクチュエータ３８の作用により、吸気制御弁３７は各吸気通路１３を開いて、各吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）における空気４２の流通を許容することとされ、これによって、前記したように、燃焼室１１において、混合気４３の濃度がより均一とされる。
【００５１】
一方、エンジン１の低速低負荷時等で、空燃比（Ａ／Ｆ）の値が大きくされるときには、上記吸気制御弁３７が前側の二つの吸気開口部１４（Ａ）に連通する二つの吸気通路１３を閉じて、同上吸気開口部１４（Ａ）における空気４２の流通を規制し、これにより、後側の吸気開口部１４（Ｂ）を流通する空気４２によって、燃焼室１１内でタンブル流を成形させ、つまり、成層燃焼をさせるようになっている。
【００５２】
よって、前記したように、混合気４３の濃度が上記燃焼室１１の各部において均一になるようにした場合でも、空燃比を大きくする低速低負荷時等においては、上記吸気制御弁３７の作用により、成層燃焼が得られて、着火が確実になされ、もって、エンジン性能の向上が達成される。
【００５３】
また、上記の場合、シリンダ２の平面視における左右方向で、左右一対の吸気開口部１４（Ａ）と、これらに連通する各吸気通路１３を開閉する左右一対の吸気制御弁３７との間に噴射ノズル２７と放電部３２とが位置させられている。
【００５４】
なお、以上は図示の例によるが、シリンダ２の軸心３は垂線に対し傾斜していてもよい。また、吸気制御弁３７は、前側の吸気開口部１４（Ａ）のうち、一つだけの空気４２の流通を規制してもよく、後側の吸気開口部１４（Ｂ）の空気４２の流通だけを規制するようにしてもよい。
【００５５】
（第２の実施の形態）
【００５６】
図５、６は、第２の実施の形態を示している。
【００５７】
これによれば、上記噴射ノズル２７は放電部３２よりも前側に位置させられている。
【００５８】
ここで、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７から燃焼室１１に燃料２５を噴射したとき、この燃料２５が直接的に点火プラグ３３の放電部３２に向うと、濃度が濃過ぎるために、着火されないおそれがある。
【００５９】
しかし、上記したように、上記噴射ノズル２７を放電部３２よりも前側に位置させてあるため、上記放電部３２を基準として、上記噴射ノズル２７とは反対側に後側の吸気開口部１４（Ｂ）が位置することになる。
【００６０】
よって、上記噴射ノズル２７から燃料２５が噴射されたとき、上記吸気開口部１４（Ｂ）を流通して燃焼室１１に吸入された空気４２は、上記噴射された燃料２５に対抗して、上記燃料２５が上記放電部３２に直接的に向うことを妨げる。
【００６１】
この結果、上記燃料２５と空気４２とは互いに十分に混合させられた混合気４３とされてから、上記放電部３２に向うこととなり、これにより、上記放電部３２による着火が確実になされる。
【００６２】
他の構成や作用は、前記第１の実施の形態と同様であるため、図面に共通の符号を付して、その説明を省略する。
【００６３】
【発明の効果】
本発明による効果は、次の如くである。
【００６４】
請求項１の発明は、シリンダがシリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を垂直にみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間を燃焼室とし、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室に連通させる吸気通路を上記シリンダヘッドに形成し、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部を三つの吸気開口部で構成し、一方、上記燃焼室を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路を同上シリンダヘッドに形成し、上記排気通路の上記燃焼室への開口部を二つの排気開口部で構成し、燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとをそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部のうち、二つの吸気開口部を上記燃焼室の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部を同上燃焼室の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部を上記二つの吸気開口部よりも後側で同上燃焼室の左右側部に位置させ、上記吸気通路をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを上記三つの吸気開口部によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁の噴射ノズルの軸心を上記シリンダ孔の軸心にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから噴射された燃料が、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入するようにしてある。
【００６５】
そして、上記したように、吸気通路をほぼ垂直に形成してある。
【００６６】
このため、上記吸気通路を流通して燃焼室に吸入される空気の速度は、その自重によって、より速くなる。
【００６７】
よって、上記空気は勢いよく燃焼室に吸入されることから、この空気と燃料との混合が促進されて、混合気の濃度はより均一になると共に、充填効率が向上し、このため、エンジン性能が向上することとなる。
【００６８】
また、上記したように、噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを上記三つの吸気開口部によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁の噴射ノズルの軸心を上記シリンダ孔の軸心にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから噴射された燃料が、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入するようにしている。
【００６９】
このため、エンジンの運転時に、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に空気が吸入され、かつ、燃料噴射弁の噴射ノズルから燃料が噴射されるとき、この噴射された燃料は、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入して分散させられる。
【００７０】
よって、これら空気と、濃い混合気層とが互いに偏在した状態で燃焼室の内部に進入することとされていた従来の技術に比べて、これら燃料と空気は十分に混合させられ、燃焼室の各部で、混合気の互いの濃度がより均一となり、この混合気の燃焼が速くなって、特に高速高負荷時におけるエンジン性能の向上が達成される。
【００７１】
しかも、上記燃焼室のほぼ中央部に進入させられた燃料は、上記燃焼室のほぼ中央部から各外側部に向って、より均一に分散させられることから上記燃料と空気とによる混合気の濃度は、燃焼室の各部において、より均一とされる。
【００７２】
また、上記噴射ノズルに加えて、放電部も上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置している。
【００７３】
ここで、上記したように、燃焼室において生成された混合気は、より均一な濃度とされるが、そのうち、燃料を噴射する噴射ノズルの周りは比較的濃度の濃い部分であるため、上記噴射ノズルの近傍に位置させられた点火プラグによって、上記混合気はより確実に着火させられ、失火が防止される。
【００７４】
よって、この点でも、エンジン性能の向上が達成される。
【００７５】
請求項２の発明は、シリンダがシリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を垂直にみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間を燃焼室とし、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室に連通させる吸気通路を上記シリンダヘッドに形成し、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部を三つの吸気開口部で構成し、一方、上記燃焼室を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路を同上シリンダヘッドに形成し、上記排気通路の上記燃焼室への開口部を二つの排気開口部で構成し、燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとをそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部のうち、二つの吸気開口部を上記燃焼室の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部を同上燃焼室の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部を上記二つの吸気開口部よりも後側で同上燃焼室の左右側部に位置させ、上記吸気通路をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを放電部の前側に位置させると共に、この放電部を基準として、上記三つの吸気開口部のうち、後側の吸気開口部を上記噴射ノズルとは反対側に位置させてある。
【００７６】
そして、上記したように、吸気通路をほぼ垂直に形成してある。
【００７７】
このため、上記吸気通路を流通して燃焼室に吸入される空気の速度は、その自重によって、より速くなる。
【００７８】
よって、上記空気は勢いよく燃焼室に吸入されることから、この空気と燃料との混合が促進されて、混合気の濃度はより均一になると共に、充填効率が向上し、このため、エンジン性能が向上することとなる。
【００７９】
ここで、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから燃焼室に燃料を噴射したとき、この燃料が直接的に点火プラグの放電部に向うと、濃度が濃過ぎるために、着火できないおそれがあるが、上記したように、噴射ノズルを放電部の前側に位置させると共に、この放電部を基準として、上記三つの吸気開口部のうち、後側の吸気開口部を上記噴射ノズルとは反対側に位置させてある。
【００８０】
よって、上記噴射ノズルから燃料が噴射されたとき、上記吸気開口部を流通して燃焼室に吸入された空気は、上記噴射された燃料に対抗して、上記燃料が上記放電部に直接的に向うことを妨げるのであり、このため、上記燃料と空気とは互いに十分に混合させられた混合気とされてから、上記放電部に向うこととなり、これにより、上記点火プラグの放電部による着火が確実になされる。
【００８１】
請求項４の発明は、上記した三つの吸気開口部を流通して上記燃焼室に空気が吸入されるとき、上記三つの吸気開口部のうちの一つもしくは二つの吸気開口部における空気の流通を規制する吸気制御弁を設けてある。
【００８２】
このため、エンジンの低速低負荷時等で、空燃比の値が大きくされるときには、上記吸気制御弁により、いずれかの吸気開口部における空気の流通を規制すればよく、このようにすれば他の吸気開口部を流通する空気によって、燃焼室内でタンブル流を成形させることができ、これにより、成層燃焼をさせることができる。
【００８３】
よって、前記したように、混合気の濃度が上記燃焼室の各部において均一になるようにした場合でも、空燃比を大きくする低速低負荷時等においては、上記吸気制御弁の作用により、成層燃焼を得ることにより、確実な着火が得られて、エンジン性能の向上が達成される。
【００８４】
請求項５の発明は、エンジンの低負荷運転時に、上記吸気制御弁が、上記三つの吸気開口部のうち、前側の二つの吸気開口部の少なくともいずれか一つの吸気開口部における空気の流通を規制するようにしてある。
【００８５】
このため、後側の吸気開口部を流通する空気によって、燃焼室内でタンブル流が成形され、つまり、成層燃焼が得られる。
【００８６】
よって、空燃比を大きくする低負荷運転時においては、上記吸気制御弁の作用により、成層燃焼が得られて、着火が確実になされ、もって、エンジン性能の向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態で、燃焼室を下側からみた底面図である。
【図２】 第１の実施の形態で、図１の２‐２線矢視断面図である。
【図３】 第１の実施の形態で、図１の３‐３線矢視断面図である。
【図４】 第１の実施の形態で、エンジンの平面部分破断図である。
【図５】 第２の実施の形態で、図１に相当する図である。
【図６】 第２の実施の形態で、図５の６‐６線矢視断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ シリンダ
３ 軸心
４ シリンダ本体
６ シリンダ孔
７ シリンダヘッド
９ ピストン
１１ 燃焼室
１３ 吸気通路
１４ 吸気開口部
１６ 排気通路
１７ 排気開口部
２５ 燃料
２６ 燃料噴射弁
２７ 噴射ノズル
２８ 軸心
３２ 放電部
３３ 点火プラグ
３７ 吸気制御弁
３８ アクチュエータ
３９ 制御装置
４２ 空気
４３ 混合気
４４ 排気
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や自動二輪車等に搭載されるエンジン（内燃機関）に関し、より詳しくは、燃焼室に向って直接に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた筒内燃料噴射式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記筒内燃料噴射式エンジンには、従来、特開平５‐６５８１１号公報で示されるものがある。
【０００３】
これによれば、エンジンのシリンダは、シリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を縦向きにみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間が燃焼室とされている。
【０００４】
上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室の前部に連通させる吸気通路が上記シリンダヘッドに形成され、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部が複数の吸気開口部で構成されている。一方、上記燃焼室の後部を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路が上記シリンダヘッドに形成され、上記排気通路の上記燃焼室への開口部が複数の排気開口部で構成されている。
【０００５】
燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとがそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けられている。
【０００６】
そして、上記エンジンの運転時に、各吸気開口部が開かれるとき、上記吸気通路を通して外部の空気が上記燃焼室に吸入される。また、この燃焼室に対し燃料噴射弁から燃料が噴射され、この燃料と上記空気とが混合させられて混合気が生成される。次に、この混合気は上記点火プラグの放電で着火、燃焼させられて、これが動力に変換され、この動力はクランク軸を介し出力される。一方、上記燃焼により生じた燃焼ガスは、各排気開口部が開かれるときに、排気として上記排気通路を通し外部に排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術によれば、エンジンの高速高負荷時には、上記吸気通路を通って多量の空気が上記燃焼室に吸入され、一方、燃料噴射弁により多量の燃料が同上燃焼室に噴射されるが、上記従来の技術では、各吸気開口部は燃焼室の前部に集中的に位置させられているため、上記吸気通路から各吸気開口部を通って燃焼室に吸入された多量の空気と、燃料噴射弁により燃焼室に向って燃料が多量に噴射されることにより生じた濃い混合気層とは互いに偏在した状態（分離されたような状態）で燃焼室の内部に進入させられることとなる。
【０００８】
よって、上記空気と燃料との混合が不十分となりがちであって、燃焼室の各部で、混合気の互いの濃度が不均一となるおそれがあり、この場合には、この混合気の燃焼に時間がかかるなど、特に高速高負荷時におけるエンジン性能の向上が阻害されるおそれがある。
【０００９】
そこで、上記した問題を解決するために燃焼室において、空気と燃料とを十分に混合させて、混合気の互いの濃度をより均一にさせることが考えられる。
【００１０】
しかし、エンジンの低速低負荷時には、空燃比（Ａ／Ｆ）の値を大きくさせるため、上記したように、単に混合気の濃度を均一にさせると、その濃度が全体的に低くなり過ぎるおそれがあり、この場合には、この混合気に対する点火プラグによる着火が不確実となって失火が生じ易くなり、エンジン性能が低下するおそれを生じる。
【００１１】
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、燃焼室の各部で、混合気の互いの濃度がより均一になるようにし、もって、特に高速高負荷時におけるエンジン性能を向上させることを課題とする。
【００１２】
また、上記のようにした場合において、空燃比を大きくする低速低負荷時等においても、点火プラグによる混合気の着火が確実になされるようにし、エンジン性能を向上させることを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明の筒内燃料噴射式エンジンは、次の如くである。なお、この項において各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「発明の実施の形態」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。
【００１４】
請求項１の発明は、図１から４に例示するように、シリンダ２がシリンダ孔６を有するシリンダ本体４と、上記シリンダ孔６の軸心３を垂直にみたときこのシリンダ孔６の上端を閉じるよう上記シリンダ本体４の上端に取り付けられるシリンダヘッド７とを備え、上記シリンダ孔６の上部から上記シリンダヘッド７の下面にかけての空間を燃焼室１１とし、上記シリンダヘッド７の外部を上記燃焼室１１に連通させる吸気通路１３を上記シリンダヘッド７に形成し、上記吸気通路１３の上記燃焼室１１への開口部を三つの吸気開口部１４で構成し、一方、上記燃焼室１１を上記シリンダヘッド７の外部に連通させる排気通路１６を同上シリンダヘッド７に形成し、上記排気通路１６の上記燃焼室１１への開口部を二つの排気開口部１７で構成し、燃料２５噴射用の噴射ノズル２７が上記燃焼室１１に臨む燃料噴射弁２６と、放電部３２が同上燃焼室１１に臨む点火プラグ３３とをそれぞれ上記シリンダヘッド７に取り付けた場合において、上記シリンダ２の平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部１４のうち、二つの吸気開口部１４（Ａ）を上記燃焼室１１の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部１４（Ｂ）を同上燃焼室１１の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部１７を上記二つの吸気開口部１４（Ａ）よりも後側で同上燃焼室１１の左右側部に位置させ、上記吸気通路１３をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズル２７と、放電部３２とを共に上記シリンダ孔６の軸心３の近傍に位置させ、上記噴射ノズル２７を上記三つの吸気開口部１４によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７の軸心２８を上記シリンダ孔６の軸心３にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７から噴射された燃料２５が、上記各吸気開口部１４を流通して燃焼室１１に吸入される各空気４２の流れに挟まれた状態で燃焼室１１のほぼ中央部に向って進入するようにしたものである。
【００１５】
請求項２の発明は、図５，６に例示するように、シリンダ２がシリンダ孔６を有するシリンダ本体４と、上記シリンダ孔６の軸心３を垂直にみたときこのシリンダ孔６の上端を閉じるよう上記シリンダ本体４の上端に取り付けられるシリンダヘッド７とを備え、上記シリンダ孔６の上部から上記シリンダヘッド７の下面にかけての空間を燃焼室１１とし、上記シリンダヘッド７の外部を上記燃焼室１１に連通させる吸気通路１３を上記シリンダヘッド７に形成し、上記吸気通路１３の上記燃焼室１１への開口部を三つの吸気開口部１４で構成し、一方、上記燃焼室１１を上記シリンダヘッド７の外部に連通させる排気通路１６を同上シリンダヘッド７に形成し、上記排気通路１６の上記燃焼室１１への開口部を二つの排気開口部１７で構成し、燃料２５噴射用の噴射ノズル２７が上記燃焼室１１に臨む燃料噴射弁２６と、放電部３２が同上燃焼室１１に臨む点火プラグ３３とをそれぞれ上記シリンダヘッド７に取り付けた場合において、上記シリンダ２の平面視で、ある水平な 一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部１４のうち、二つの吸気開口部１４（Ａ）を上記燃焼室１１の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部１４（Ｂ）を同上燃焼室１１の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部１７を上記二つの吸気開口部１４（Ａ）よりも後側で同上燃焼室１１の左右側部に位置させ、上記吸気通路１３をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズル２７と、放電部３２とを共に上記シリンダ孔６の軸心３の近傍に位置させ、上記噴射ノズル２７を放電部３２の前側に位置させると共に、この放電部３２を基準として、上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち、後側の吸気開口部１４（Ｂ）を上記噴射ノズル２７とは反対側に位置させたものである。
【００１６】
請求項３の発明は、図１，４，５に例示するように、請求項１、もしくは２の発明に加えて、上記シリンダ２の平面視で、上記各吸気開口部１４の中心を結ぶ線がほぼ正三角形となるようにしたものである。
【００１７】
請求項４の発明は、図３に例示するように、請求項１から３のうちいずれか１つの発明に加えて、上記した三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）を流通して上記燃焼室１１に空気４２が吸入されるとき、上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち一つもしくは二つの吸気開口部１４における空気４２の流通を規制する吸気制御弁３７を設けたものである。
【００１８】
請求項５の発明は、図３に例示するように、エンジン１の低負荷運転時に、上記吸気制御弁３７が、上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち、前側の二つの吸気開口部１４（Ａ）の少なくともいずれか一つの吸気開口部（Ａ）における空気４２の流通を規制するようにしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
【００２１】
図１〜４は、第１の実施の形態を示している。
【００２２】
図において、符号１は内燃機関である４サイクル多気筒エンジンであり、説明の便宜上、図中矢印Ｆｒの方向（ある水平な一方向）を前方とし、また、下記する左右とは上記前方に向っての水平方向をいうものとする。
【００２３】
上記エンジン１は、軸心が左右に延びるクランク軸を支承するクランクケースと、このクランクケースから上方に突出する複数のシリンダ２とを備え、これらシリンダ２は左右に連設され、これら各シリンダ２は互いに同構成とされている。これら各シリンダ２はそれぞれ垂直の軸心３を有するシリンダ本体４と、同上軸心３上で上記シリンダ本体４に形成されるシリンダ孔６と、このシリンダ孔６の上端を閉じるように上記シリンダ本体４の上部の突出端である上端に取り付けられるシリンダヘッド７と、このシリンダヘッド７の上面側を覆うシリンダヘッドカバー８とを備えている。
【００２４】
上記シリンダ孔６には、同上軸心３に沿ってピストン９が上下方向である軸方向に摺動自在に嵌入され、上記ピストン９は前記クランク軸に連接棒により連結されている。上記ピストン９の上端面には、上記軸心３上で浅い円形の凹所９ａが形成されている。上記シリンダ孔６の上部から上記シリンダヘッド７の下面にかけての空間が燃焼室１１である。
【００２５】
図１は、シリンダ２の底面視であるが、これらを裏返しにみた上記シリンダ２の平面視につき、説明する。
【００２６】
上記シリンダヘッド７の上方の外部を上記燃焼室１１にほぼ直線的に連通させる三つの吸気通路１３が上記シリンダヘッド７に形成されている。これら各吸気通路１３と、上記軸心３とは、互いにほぼ平行で、それぞれほぼ垂直に延び、これら各吸気通路１３の上記燃焼室１１への開口部がそれぞれ吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）とされ、これらは三つ設けられている。
【００２７】
上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち、二つの吸気開口部１４（Ａ）は、上記燃焼室１１の前部で左右側部に位置し、残りの一つ吸気開口部１４（Ｂ）は同上燃焼室１１の後部で左右方向のほぼ中央部に位置させられている。一方、上記各吸気通路１３（Ａ）（Ｂ）の上流端は、それぞれ吸気管１５を介して、互いに共通のサージタンク１５ａに連結され、このサージタンク１５ａの内部は、スロットル弁１５ｂや不図示のエアクリーナを通して大気側である外部に連通させられている。
【００２８】
同上シリンダ２の平面視で、上記燃焼室１１を上記シリンダヘッド７の後方の外部に連通させる二つの排気通路１６が上記シリンダヘッド７に形成されている。これら各排気通路１６の上記燃焼室１１への開口部がそれぞれ排気開口部１７とされ、これらは二つ設けられている。これら二つの排気開口部１７は、上記二つの吸気開口部１４（Ａ）よりも後側で、かつ、上記燃焼室１１の後部で左右側部に位置させられている。上記各排気通路１６の下流端は、不図示のサイレンサ等を通して大気側である外部に開放されている。
【００２９】
上記各吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）をそれぞれ開閉させる吸気弁１９が上記シリンダヘッド７に支承され、上記各吸気弁１９は上記各吸気開口部１４を閉じるようそれぞればね２０で付勢されている。上記各排気開口部１７をそれぞれ開閉させる排気弁２１が上記シリンダヘッド７に支承され、上記各排気弁２１は上記各排気開口部１７を閉じるようそれぞればね２２で付勢されている。
【００３０】
前記クランク軸に連動し、上記各ばね２０，２２に抗して上記各吸気弁１９と排気弁２１とを開動作させる動弁機構２３が設けられている。この動弁機構２３は、三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち前側の二つの吸気開口部１４（Ａ）に対し設けられた二つの前側の吸気弁１９にカム係合する前部カム軸２３ａと、後側の一つの吸気開口部１４（Ｂ）に対し設けられた一つの後側の吸気弁１９、および上記各排気弁２１にカム係合する後部カム軸２３ｂとを有している。これら前部カム軸２３ａと後部カム軸２３ｂの各軸心はそれぞれ左右に延びている。これら前部カム軸２３ａと後部カム軸２３ｂは、それぞれ軸受により、上記シリンダヘッド７にその軸心回りに回転自在となるよう支承され、上記クランク軸に連動連結されている。
【００３１】
そして、上記各ばね２０，２２と、上記クランク軸に連動した上記動弁機構２３の各カム軸２３ａ，２３ｂとにより各吸気弁１９と各排気弁２１が開閉動作して、上記吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）と排気開口部１７とがそれぞれ所定のクランク角で開閉させられるようになっている。
【００３２】
上記燃焼室１１にガソリンである燃料２５を噴射して供給可能とする燃料噴射弁２６が、上記シリンダヘッド７に取り付けられている。この燃料噴射弁２６は、上下方向に長い棒状をなし、その下端部が上記シリンダヘッド７に取り付けられている。また、上記燃料噴射弁２６の下端部に噴射ノズル２７が形成され、この噴射ノズル２７の下流端は上記燃焼室１１に臨んでいる。この噴射ノズル２７の軸心は上記した棒状の燃料噴射弁２６の軸心２８と一致し、かつ、上記シリンダ孔６の軸心３とほぼ平行とされている。また、上記噴射ノズル２７は上記シリンダ孔６の軸心３の近傍（軸心３上を含む）に位置させられ、上記各吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）と、各排気開口部１７とで囲まれたところに位置している。
【００３３】
一方、放電部３２が上記燃焼室１１に臨む点火プラグ３３が上記シリンダヘッド７に取り付けられている。上記点火プラグ３３は上下方向に長い棒状をなして、その下端部が上記シリンダヘッド７に取り付けられると共に、同上下端部の端面に上記放電部３２が設けられている。この放電部３２は、上記噴射ノズル２７と共に上記シリンダ孔６の軸心３の近傍に位置させられ、この場合、上記噴射ノズル２７は放電部３２よりも後側に位置させられている。
【００３４】
そして、上記エンジン１の運転時に、上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）が開かれるとき、各吸気通路１３を通して外部の空気４２が上記燃焼室１１に吸入される。また、この燃焼室１１に対し燃料噴射弁２６から燃料２５が噴射され、この燃料２５と上記空気４２とが混合させられて混合気４３が生成される。次に、この混合気４３は上記点火プラグ３３の放電で着火、燃焼させられて、これが動力に変換され、この動力は前記クランク軸を介し出力される。一方、上記燃焼により生じた燃焼ガスは、各排気開口部１７が開かれるときに、排気４４として上記排気通路１６を通し外部に排出される。
【００３５】
上記シリンダ２の平面視で、上記ピストン９の上端面の外縁部と、これに対面するシリンダヘッド７の下面との間にはスキッシュエリア４５が設けられている。そして、このスキッシュエリア４５により、圧縮行程で、燃焼室１１内に十分の乱れが生じることとされ、これにより、燃焼が促進される。
【００３６】
上記構成によれば、シリンダ２の平面視で、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７は上記した三つの吸気開口部１４によって取り囲まれることとなる。
【００３７】
このため、エンジン１の運転時に、上記各吸気開口部１４を流通して燃焼室１１に空気４２が吸入され、かつ、燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７から燃料２５が噴射されるとき、この噴射された燃料２５は、上記各吸気開口部１４を流通して燃焼室１１に吸入される各空気４２の流れに挟まれた状態で燃焼室１１の内部に進入して分散させられる。
【００３８】
よって、これら空気４２と、濃い混合気層とが互いに偏在した状態で燃焼室１１の内部に進入することとされていた従来の技術に比べて、これら燃料２５と空気４２は十分に混合させられ、燃焼室１１の各部で、混合気４３の互いの濃度がより均一となり、この混合気４３の燃焼が速くなって、特に、高速高負荷時におけるエンジン性能の向上が達成される。
【００３９】
しかも、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７はシリンダ孔６の軸心３の近傍に位置しているため、上記噴射ノズル２７から噴射された燃料２５は、上記各吸気開口部１４を流通して燃焼室１１に吸入される各空気４２の流れと共に、まず、燃焼室１１のほぼ中央部に向って進入することとなる。
【００４０】
よって、上記燃焼室１１のほぼ中央部に進入させられた燃料２５は、上記燃焼室１１のほぼ中央部から各外側部に向って分散させられることから上記燃料２５と空気４２とによる混合気４３の濃度は、燃焼室１１の各部において、更に均一とされる。
【００４１】
また、上記噴射ノズル２７に加えて、放電部３２も上記シリンダ孔６の軸心３の近傍に位置している。
【００４２】
ここで、上記したように、燃焼室１１において生成された混合気４３は、より均一な濃度とされるが、そのうち、燃料２５を噴射する噴射ノズル２７の周りは比較的濃度の濃い部分であるため、上記噴射ノズル２７の近傍に位置させられた点火プラグ３３によって、上記混合気４３はより確実に着火させられ、失火が防止される。
【００４３】
よって、この点でも、エンジン性能の向上が達成される。
【００４４】
また、前記したように、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７の軸心は上記シリンダ孔６の軸心３にほぼ平行とされているため、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７から噴射された燃料２５は、上記燃焼室１１の、より中央部に向って進入させられる。
【００４５】
よって、上記燃焼室１１の中央部に正確に進入させられた燃料２５は、上記燃焼室１１の中央部からその各外側に向って、より均一に分散させられることから、上記燃料２５と空気４２とによる混合気４３の濃度は、燃焼室１１の各部において、より均一となる。
【００４６】
また、前記したように、吸気通路１３はほぼ垂直に形成されているため、上記吸気通路１３を流通して燃焼室１１に吸入される空気４２の速度は、その自重によって、より速くなり、いわゆるダウンドラフトとなる。
【００４７】
よって、上記空気４２は勢いよく燃焼室１１に吸入されることから、この空気４２と燃料２５との混合が促進されて、混合気４３の濃度はより均一になると共に、充填効率が向上し、このため、エンジン性能が向上することとなる。
【００４８】
上記動弁機構２３により、上記した三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）は同時に開かれる。このとき、これらを流通して上記燃焼室１１に空気４２が吸入されようとするが、上記三つの吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）のうち、前側の二つの吸気開口部１４（Ａ）における空気４２の流通を規制するバタフライ式の吸気制御弁３７が設けられている。この吸気制御弁３７は、上記吸気開口部１４（Ａ）に連通する各吸気通路１３を開閉させて、上記規制を行うこととされている。上記吸気制御弁３７にはアクチュエータ３８が連動連結されている。また、エンジン１の回転数やスロットル弁１５ｂの開度等に基づくエンジン１の運転状態に応じて、上記アクチュエータ３８を制御する電子的な制御装置３９が設けられている。
【００４９】
上記エンジン１の運転時には、その運転状態に基づき、前記制御装置３９がアクチュエータ３８を作動させ、このアクチュエータ３８が上記吸気制御弁３７を作動させる。これにより、前側の二つの吸気開口部１４（Ａ）に連通する各吸気通路１３が開閉させられ、上記吸気開口部１４（Ａ）における空気４２の流通が許容、もしくは規制される。
【００５０】
具体的には、上記エンジン１の高速高負荷時等で、空燃比（Ａ／Ｆ）の値が小さくされるときには、上記した制御装置３９やアクチュエータ３８の作用により、吸気制御弁３７は各吸気通路１３を開いて、各吸気開口部１４（Ａ）（Ｂ）における空気４２の流通を許容することとされ、これによって、前記したように、燃焼室１１において、混合気４３の濃度がより均一とされる。
【００５１】
一方、エンジン１の低速低負荷時等で、空燃比（Ａ／Ｆ）の値が大きくされるときには、上記吸気制御弁３７が前側の二つの吸気開口部１４（Ａ）に連通する二つの吸気通路１３を閉じて、同上吸気開口部１４（Ａ）における空気４２の流通を規制し、これにより、後側の吸気開口部１４（Ｂ）を流通する空気４２によって、燃焼室１１内でタンブル流を成形させ、つまり、成層燃焼をさせるようになっている。
【００５２】
よって、前記したように、混合気４３の濃度が上記燃焼室１１の各部において均一になるようにした場合でも、空燃比を大きくする低速低負荷時等においては、上記吸気制御弁３７の作用により、成層燃焼が得られて、着火が確実になされ、もって、エンジン性能の向上が達成される。
【００５３】
また、上記の場合、シリンダ２の平面視における左右方向で、左右一対の吸気開口部１４（Ａ）と、これらに連通する各吸気通路１３を開閉する左右一対の吸気制御弁３７との間に噴射ノズル２７と放電部３２とが位置させられている。
【００５４】
なお、以上は図示の例によるが、シリンダ２の軸心３は垂線に対し傾斜していてもよい。また、吸気制御弁３７は、前側の吸気開口部１４（Ａ）のうち、一つだけの空気４２の流通を規制してもよく、後側の吸気開口部１４（Ｂ）の空気４２の流通だけを規制するようにしてもよい。
【００５５】
（第２の実施の形態）
【００５６】
図５、６は、第２の実施の形態を示している。
【００５７】
これによれば、上記噴射ノズル２７は放電部３２よりも前側に位置させられている。
【００５８】
ここで、上記燃料噴射弁２６の噴射ノズル２７から燃焼室１１に燃料２５を噴射したとき、この燃料２５が直接的に点火プラグ３３の放電部３２に向うと、濃度が濃過ぎるために、着火されないおそれがある。
【００５９】
しかし、上記したように、上記噴射ノズル２７を放電部３２よりも前側に位置させてあるため、上記放電部３２を基準として、上記噴射ノズル２７とは反対側に後側の吸気開口部１４（Ｂ）が位置することになる。
【００６０】
よって、上記噴射ノズル２７から燃料２５が噴射されたとき、上記吸気開口部１４（Ｂ）を流通して燃焼室１１に吸入された空気４２は、上記噴射された燃料２５に対抗して、上記燃料２５が上記放電部３２に直接的に向うことを妨げる。
【００６１】
この結果、上記燃料２５と空気４２とは互いに十分に混合させられた混合気４３とされてから、上記放電部３２に向うこととなり、これにより、上記放電部３２による着火が確実になされる。
【００６２】
他の構成や作用は、前記第１の実施の形態と同様であるため、図面に共通の符号を付して、その説明を省略する。
【００６３】
【発明の効果】
本発明による効果は、次の如くである。
【００６４】
請求項１の発明は、シリンダがシリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を垂直にみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間を燃焼室とし、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室に連通させる吸気通路を上記シリンダヘッドに形成し、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部を三つの吸気開口部で構成し、一方、上記燃焼室を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路を同上シリンダヘッドに形成し、上記排気通路の上記燃焼室への開口部を二つの排気開口部で構成し、燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとをそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部のうち、二つの吸気開口部を上記燃焼室の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部を同上燃焼室の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部を上記二つの吸気開口部よりも後側で同上燃焼室の左右側部に位置させ、上記吸気通路をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを上記三つの吸気開口部によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁の噴射ノズルの軸心を上記シリンダ孔の軸心にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから噴射された燃料が、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入するようにしてある。
【００６５】
そして、上記したように、吸気通路をほぼ垂直に形成してある。
【００６６】
このため、上記吸気通路を流通して燃焼室に吸入される空気の速度は、その自重によって、より速くなる。
【００６７】
よって、上記空気は勢いよく燃焼室に吸入されることから、この空気と燃料との混合が促進されて、混合気の濃度はより均一になると共に、充填効率が向上し、このため、エンジン性能が向上することとなる。
【００６８】
また、上記したように、噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを上記三つの吸気開口部によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁の噴射ノズルの軸心を上記シリンダ孔の軸心にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから噴射された燃料が、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入するようにしている。
【００６９】
このため、エンジンの運転時に、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に空気が吸入され、かつ、燃料噴射弁の噴射ノズルから燃料が噴射されるとき、この噴射された燃料は、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入して分散させられる。
【００７０】
よって、これら空気と、濃い混合気層とが互いに偏在した状態で燃焼室の内部に進入することとされていた従来の技術に比べて、これら燃料と空気は十分に混合させられ、燃焼室の各部で、混合気の互いの濃度がより均一となり、この混合気の燃焼が速くなって、特に高速高負荷時におけるエンジン性能の向上が達成される。
【００７１】
しかも、上記燃焼室のほぼ中央部に進入させられた燃料は、上記燃焼室のほぼ中央部から各外側部に向って、より均一に分散させられることから上記燃料と空気とによる混合気の濃度は、燃焼室の各部において、より均一とされる。
【００７２】
また、上記噴射ノズルに加えて、放電部も上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置している。
【００７３】
ここで、上記したように、燃焼室において生成された混合気は、より均一な濃度とされるが、そのうち、燃料を噴射する噴射ノズルの周りは比較的濃度の濃い部分であるため、上記噴射ノズルの近傍に位置させられた点火プラグによって、上記混合気はより確実に着火させられ、失火が防止される。
【００７４】
よって、この点でも、エンジン性能の向上が達成される。
【００７５】
請求項２の発明は、シリンダがシリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を垂直にみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間を燃焼室とし、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室に連通させる吸気通路を上記シリンダヘッドに形成し、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部を三つの吸気開口部で構成し、一方、上記燃焼室を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路を同上シリンダヘッドに形成し、上記排気通路の上記燃焼室への開口部を二つの排気開口部で構成し、燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとをそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部のうち、二つの吸気開口部を上記燃焼室の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部を同上燃焼室の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部を上記二つの吸気開口部よりも後側で同上燃焼室の左右側部に位置させ、上記吸気通路をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを放電部の前側に位置させると共に、この放電部を基準として、上記三つの吸気開口部のうち、後側の吸気開口部を上記噴射ノズルとは反対側に位置させてある。
【００７６】
そして、上記したように、吸気通路をほぼ垂直に形成してある。
【００７７】
このため、上記吸気通路を流通して燃焼室に吸入される空気の速度は、その自重によって、より速くなる。
【００７８】
よって、上記空気は勢いよく燃焼室に吸入されることから、この空気と燃料との混合が促進されて、混合気の濃度はより均一になると共に、充填効率が向上し、このため、エンジン性能が向上することとなる。
【００７９】
ここで、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから燃焼室に燃料を噴射したとき、この燃料が直接的に点火プラグの放電部に向うと、濃度が濃過ぎるために、着火できないおそれがあるが、上記したように、噴射ノズルを放電部の前側に位置させると共に、この放電部を基準として、上記三つの吸気開口部のうち、後側の吸気開口部を上記噴射ノズルとは反対側に位置させてある。
【００８０】
よって、上記噴射ノズルから燃料が噴射されたとき、上記吸気開口部を流通して燃焼室に吸入された空気は、上記噴射された燃料に対抗して、上記燃料が上記放電部に直接的に向うことを妨げるのであり、このため、上記燃料と空気とは互いに十分に混合させられた混合気とされてから、上記放電部に向うこととなり、これにより、上記点火プラグの放電部による着火が確実になされる。
【００８１】
請求項４の発明は、上記した三つの吸気開口部を流通して上記燃焼室に空気が吸入されるとき、上記三つの吸気開口部のうちの一つもしくは二つの吸気開口部における空気の流通を規制する吸気制御弁を設けてある。
【００８２】
このため、エンジンの低速低負荷時等で、空燃比の値が大きくされるときには、上記吸気制御弁により、いずれかの吸気開口部における空気の流通を規制すればよく、このようにすれば他の吸気開口部を流通する空気によって、燃焼室内でタンブル流を成形させることができ、これにより、成層燃焼をさせることができる。
【００８３】
よって、前記したように、混合気の濃度が上記燃焼室の各部において均一になるようにした場合でも、空燃比を大きくする低速低負荷時等においては、上記吸気制御弁の作用により、成層燃焼を得ることにより、確実な着火が得られて、エンジン性能の向上が達成される。
【００８４】
請求項５の発明は、エンジンの低負荷運転時に、上記吸気制御弁が、上記三つの吸気開口部のうち、前側の二つの吸気開口部の少なくともいずれか一つの吸気開口部における空気の流通を規制するようにしてある。
【００８５】
このため、後側の吸気開口部を流通する空気によって、燃焼室内でタンブル流が成形され、つまり、成層燃焼が得られる。
【００８６】
よって、空燃比を大きくする低負荷運転時においては、上記吸気制御弁の作用により、成層燃焼が得られて、着火が確実になされ、もって、エンジン性能の向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態で、燃焼室を下側からみた底面図である。
【図２】 第１の実施の形態で、図１の２‐２線矢視断面図である。
【図３】 第１の実施の形態で、図１の３‐３線矢視断面図である。
【図４】 第１の実施の形態で、エンジンの平面部分破断図である。
【図５】 第２の実施の形態で、図１に相当する図である。
【図６】 第２の実施の形態で、図５の６‐６線矢視断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ シリンダ
３ 軸心
４ シリンダ本体
６ シリンダ孔
７ シリンダヘッド
９ ピストン
１１ 燃焼室
１３ 吸気通路
１４ 吸気開口部
１６ 排気通路
１７ 排気開口部
２５ 燃料
２６ 燃料噴射弁
２７ 噴射ノズル
２８ 軸心
３２ 放電部
３３ 点火プラグ
３７ 吸気制御弁
３８ アクチュエータ
３９ 制御装置
４２ 空気
４３ 混合気
４４ 排気
Claims (5)
- シリンダがシリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を垂直にみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間を燃焼室とし、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室に連通させる吸気通路を上記シリンダヘッドに形成し、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部を三つの吸気開口部で構成し、一方、上記燃焼室を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路を同上シリンダヘッドに形成し、上記排気通路の上記燃焼室への開口部を二つの排気開口部で構成し、燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとをそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、
上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部のうち、二つの吸気開口部を上記燃焼室の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部を同上燃焼室の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部を上記二つの吸気開口部よりも後側で同上燃焼室の左右側部に位置させ、上記吸気通路をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを上記三つの吸気開口部によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁の噴射ノズルの軸心を上記シリンダ孔の軸心にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから噴射された燃料が、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入するようにした筒内燃料噴射式エンジン。 - シリンダがシリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を垂直にみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間を燃焼室とし、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室に連通させる吸気通路を上記シリンダヘッドに形成し、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部を三つの吸気開口部で構成し、一方、上記燃焼室を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路を同上シリンダヘッドに形成し、上記排気通路の上記燃焼室への開口部を二つの排気開口部で構成し、燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとをそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、
上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部のうち、二つの吸気開口部を上記燃焼室の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部を同上燃焼室の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部を上記二つの吸気開口部よりも後側で同上燃焼室の左右側部に位置させ、上記吸気通路をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを放電部の前側に位置させると共に、この放電部を基準として、上記三つの吸気開口部のうち、後側の吸気開口部を上記噴射ノズルとは反対側に位置させた筒内燃料噴射式エンジン。 - 上記シリンダの平面視で、上記各吸気開口部の中心を結ぶ線がほぼ正三角形となるようにした請求項１、もしくは２に記載の筒内燃料噴射式エンジン。
- 上記した三つの吸気開口部を流通して上記燃焼室に空気が吸入されるとき、上記三つの吸気開口部のうち一つもしくは二つの吸気開口部における空気の流通を規制する吸気制御弁を設けた請求項１から３のうちいずれか１つに記載の筒内燃料噴射式エンジン。
- エンジンの低負荷運転時に、上記吸気制御弁が、上記三つの吸気開口部のうち、前側の二つの吸気開口部の少なくともいずれか一つの吸気開口部における空気の流通を規制するようにした請求項４に記載の筒内燃料噴射式エンジン。
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