JP7003680B2 - Fuel injection structure of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本開示は、内燃機関の燃料噴射構造に関し、特に、吸気マニホールド内の吸気に燃料を噴射する予混合式内燃機関の技術に関する。 The present disclosure relates to a fuel injection structure of an internal combustion engine, and more particularly to a technique of a premixed internal combustion engine that injects fuel into the intake air in an intake manifold.
一般的に、この種の予混合式内燃機関においては、吸気マニホールドの吸気下流端(出口部)近傍に取り付けたインジェクタから吸気流路内に燃料を噴射すると共に、噴射された燃料と新気とを吸気流路内で予め混合した後に、混合吸気をシリンダ内へ導入するように構成されている(例えば、特許文献1,2等参照)。
Generally, in this type of premixed internal combustion engine, fuel is injected into the intake flow path from an injector installed near the intake downstream end (outlet portion) of the intake manifold, and the injected fuel and fresh air are used. Is configured to be introduced into the cylinder after being mixed in advance in the intake flow path (see, for example,
ところで、インジェクタから吸気流路の軸心(中心)に向けて燃料を噴射すると、燃料と新気との混合が十分に促進されない状態でシリンダ内に吸気が導入されてしまい、失火等を引き起こす場合がある。一方、インジェクタを吸気マニホールドの入口側に配置して、吸気ポートからの距離を確保することにより混合を促進させることもできるが、この場合は吸気マニホールドの大型化等を招くといった課題がある。 By the way, when fuel is injected from the injector toward the axis (center) of the intake flow path, intake air is introduced into the cylinder in a state where the mixture of fuel and fresh air is not sufficiently promoted, causing misfire or the like. There is. On the other hand, it is possible to promote mixing by arranging the injector on the inlet side of the intake manifold and securing a distance from the intake port, but in this case, there is a problem that the size of the intake manifold is increased.
本開示の技術は、簡素な構造で燃料と新気との混合を効果的に促進させることを目的とする。 The technique of the present disclosure is intended to effectively promote the mixing of fuel and fresh air with a simple structure.
本開示の技術は、内燃機関のシリンダヘッドに設けられた吸気ポートに吸気を供給する吸気マニホールドであって、前記吸気マニホールドには、該吸気マニホールドの吸気流路内に燃料を噴射するインジェクタが設けられ、前記吸気マニホールドの吸気流路の少なくとも一部に流路断面形状を円形に形成された円形流路部が設けられ、前記インジェクタが、前記円形流路部の流路軸心に対してオフセットして設けられると共に、前記円形流路部の内周面に沿って接線方向から燃料を噴射することを特徴とする。 The technique of the present disclosure is an intake manifold that supplies intake air to an intake port provided in a cylinder head of an internal combustion engine, and the intake manifold is provided with an injector that injects fuel into the intake flow path of the intake manifold. A circular flow path portion having a circular flow path cross-sectional shape is provided in at least a part of the intake flow path of the intake manifold, and the injector is offset with respect to the flow path axis of the circular flow path portion. The fuel is injected from the tangential direction along the inner peripheral surface of the circular flow path portion.
また、前記インジェクタが、その噴射軸心と前記円形流路部の流路軸心とのなす角度が吸気上流側に所定の鋭角となるように、前記流路軸心に対して吸気上流側に傾斜して設けられていることが好ましい。 Further, the injector is on the intake upstream side with respect to the flow path axis so that the angle formed by the injection axis and the flow path axis of the circular flow path portion is a predetermined acute angle on the intake upstream side. It is preferable that it is provided at an acute angle.
本開示の技術は、前記吸気マニホールドを備える内燃機関の燃料噴射構造であって、前記吸気ポートがタンブルポートとして形成されると共に、前記吸気マニホールドの少なくとも出口部の開口径が前記タンブルポートの少なくとも入口部の開口径と同径に形成されていることを特徴とする。 The technique of the present disclosure is a fuel injection structure of an internal combustion engine including the intake manifold, in which the intake port is formed as a tumble port and the opening diameter of at least the outlet portion of the intake manifold is at least the inlet of the tumble port. It is characterized in that it is formed to have the same diameter as the opening diameter of the portion.
また、前記シリンダヘッドには、第2の吸気ポートとしてのスワールポートが形成されており、前記吸気マニホールドが、前記インジェクタから噴射された燃料と新気との混合気を前記タンブルポートに供給する第1吸気管路と、前記スワールポートに新気と再循環排気との混合気を供給する第2吸気管路とを備えていることが好ましい。 Further, the cylinder head is formed with a swirl port as a second intake port, and the intake manifold supplies the tumble port with a mixture of fuel and fresh air injected from the injector. It is preferable to provide one intake pipe and a second intake pipe for supplying the swirl port with a mixture of fresh air and recirculated exhaust gas.
また、前記第2吸気管路の少なくとも出口部の開口径が前記スワールポートの少なくとも入口部の開口径よりも小径に形成されて、前記第2吸気管路と前記スワールポートとの接続部位に段差部が設けられていることが好ましい。 Further, the opening diameter of at least the outlet portion of the second intake pipe is formed to be smaller than the opening diameter of at least the inlet portion of the swirl port, and a step is formed at the connection portion between the second intake pipe and the swirl port. It is preferable that the portion is provided.
本開示の技術によれば、簡素な構造で燃料と新気との混合を効果的に促進させることができる。 According to the technique of the present disclosure, the mixing of fuel and fresh air can be effectively promoted with a simple structure.
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る吸気マニホールド及び、該吸気マニホールドを備えた内燃機関の燃料噴射構造について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, the fuel injection structure of the intake manifold according to the present embodiment and the internal combustion engine provided with the intake manifold will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts are designated by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.
[全体構成]
図1は、本実施形態に係る内燃機関の吸排気系を示す模式的な全体構成図である。内燃機関としてのエンジンEは、主として、シリンダヘッド及びシリンダブロック等を含むエンジン本体部10を備えている。
[overall structure]
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing an intake / exhaust system of an internal combustion engine according to the present embodiment. The engine E as an internal combustion engine mainly includes an
エンジン本体部10のシリンダブロックには、不図示のピストンを往復移動可能に収容する複数のシリンダC(以下、気筒ともいう)が設けられている。また、エンジン本体部10のシリンダヘッドには、各シリンダCに吸気を導入する吸気ポート11,12及び、各シリンダCから排気を導出する排気ポート16が設けられている。各吸気ポート11,12には吸気バルブ13が設けられ、各排気ポート16には排気バルブ17が設けられている。これら吸気バルブ13及び、排気バルブ17は、不図示の動弁機構により開閉作動される。
The cylinder block of the
なお、図示例において、エンジンEは直列4気筒エンジンとして示されているが、これには限定されず、単気筒、或いは、4気筒以外の多気筒エンジンであってもよい。また、エンジンEは、各シリンダCに対して2個の吸気ポート11,12及び2個の排気ポート16が設けられた4バルブエンジンとして示されているが、吸気ポートを2個、排気ポートを1個備える3バルブエンジンであってもよい。
In the illustrated example, the engine E is shown as an in-line 4-cylinder engine, but the engine E is not limited to this, and may be a single-cylinder engine or a multi-cylinder engine other than the 4-cylinder engine. Further, the engine E is shown as a 4-valve engine provided with two
エンジン本体部10のシリンダヘッドの吸気側には、各吸気ポート11,12に吸気を分配する吸気マニホールド20が取り付けられている。吸気マニホールド20には、吸気管70が接続され、吸気管70には、吸気上流側から順に、エアクリーナ71、過給機80のコンプレッサ81、インタークーラ72、吸気スロットルバルブ73等が設けられている。吸気マニホールド20の詳細な構造については後述する。
An
エンジン本体部10のシリンダヘッドの排気側には、各排気ポート16から排気を集合させる排気マニホールド90が取り付けられている。排気マニホールド90には、排気管91が接続されている。排気管91には、排気上流側から順に、過給機80のタービン82、排気浄化装置93等が設けられている。
An
EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置94は、所謂高圧EGR装置であって、排気マニホールド90(又は、タービン82よりも排気上流側の排気管91)から分岐して吸気マニホールド20に合流するEGR配管95と、EGR配管95に設けられたEGRクーラ96と、EGR配管95のEGRクーラ96よりも下流側に設けられたEGRバルブ97とを備えている。EGR装置94は、エンジンEの運転状態に応じて、不図示のコントロールユニットによりEGRバルブ97の開度が制御されることにより、EGRガス量(EGR率)が適宜に調整されるようになっている。
The EGR (Exhaust Gas Recirculation)
[吸排気系構造]
次に、図2に基づいて、本実施形態に係る吸排気系構造の要部である吸気マニホールド20、シリンダヘッドCH、排気マニホールド90及び、EGR装置94の詳細構造について説明する。
[Intake / exhaust system structure]
Next, the detailed structure of the
図2は、本実施形態に係るエンジンEのシリンダヘッドCH、吸気マニホールド20及び、排気マニホールド90を示す模式的な断面図である。同図に示すように、シリンダヘッドCHには、各シリンダCに対応して、第1吸気ポート11及び、第2吸気ポート12と、2個の排気ポート16とがそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッドCHには、その先端部をシリンダCの略軸心に位置させた4個の点火プラグP1~P4が、各シリンダC毎にそれぞれ取り付けられている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cylinder head CH, an
第1吸気ポート11A~Dは、シリンダC側の開口部近傍が螺旋形状に形成されたスワールポートとされている。すなわち、第1吸気ポート11A~Dをスワールポートとしたことにより、第1吸気ポート11A~DからシリンダCに流入する吸気が、シリンダC側の開口部近傍ではその軸心周りを旋回する気流となってシリンダC内に導入され、シリンダC内を横方向に旋回するスワールとなるように構成されている。
The
第2吸気ポート12A~Dは、シリンダC側の開口部近傍がシリンダCの軸線を中心とした円の接線方向に延在し、スワールポートよりも吸気の流入抵抗の少ないタンブルポート(タンジェンシャルポート)とされている。すなわち、第2吸気ポート12A~Dをタンブルポートとしたことにより、第2吸気ポート12A~DからシリンダCに流入する吸気が、シリンダCの中心線に対して一方の側に偏るように導入され、シリンダCの略中心部を縦方向に旋回するタンブルとなるように構成されている。
The
排気ポート16には、排気を集合させる排気マニホールド90が接続されている。また、排気マニホールド90の排気集合部90Aには、排気管91の入口部及び、EGR配管95の入口部がそれぞれ接続されている。
An
吸気マニホールド20は、入口(上流)側の第1分配部21と、出口(下流)側の第2分配部30(第1吸気管路)及び、第3分配部40(第2吸気管路)とを備えている。これら第1~第3分配部21,30,40は、好ましくは、一体に形成されている。
The
第1分配部21の開口フランジ部22には、吸気管70の下流端フランジ(又は、図1に示す吸気スロットルバルブ73のハウジング)が不図示のボルトナット等により固定されている。第1分配部21の下流側は、斜め上方に向かって延びる上側分岐流路23と、斜め下方に向かって延びる下側分岐流路24との二股に分岐形成されている。すなわち、吸気管70から第1分配部21内に流れ込んだ新気が、上側分岐流路23と下側分岐流路24とにそれぞれ分配されるようになっている。
The downstream end flange of the intake pipe 70 (or the housing of the
第2分配部30は、第3分配部40の上方に設けられている。具体的には、第2分配部30は、上側流通流路31と、第1上側供給流路32と、第2上側供給流路33と、第3上側供給流路34と、第4上側供給流路35とを備えている。
The
上側流通流路31は、気筒配列方向(エンジンEの長手方向)に延設されている。上側流通流路31の長手方向の略中間位置には、上側分岐流路23の出口部が接続されている。また、上側流通流路31の長手方向の一端部(図示例では右端部)には、EGR配管95の出口部が接続されている。すなわち、上側分岐流路23から上側流通流路31内に流れ込む新気と、EGR配管95から上側流通流路31内に流れ込むEGRガスとが、上側流通流路31内を流れる過程で効果的に混合されるようになっている。なお、上側流通流路31に対する上側分岐流路23及び、EGR配管95の接続箇所は、図示例に限定されず、レイアウト等に応じて適宜に設定することができる。
The upper
第1~第4上側供給流路32,33,34,35は、上側流通流路31から分岐形成されており、その内部には上側流通流路31内で混合された新気とEGRガスとの混合気(以下、EGR混合吸気とも称する)が流入する。また、第1~第4上側供給流路32,33,34,35の出口部は、スワールポートとして形成された第1吸気ポート11A~Dの入口部にそれぞれ接続されている。すなわち、上側流通流路31から第1~第4上側供給流路32,33,34,35に流入するEGR混合吸気が、各第1吸気ポート11A~Dにそれぞれ分配されて各シリンダCに導入されるように構成されている。
The first to fourth upper
第3分配部40は、第2分配部30の下方に設けられている。具体的には、第3分配部40は、下側流通流路41と、第1下側供給流路42と、第2下側供給流路43と、第3下側供給流路44と、第4下側供給流路45とを備えている。
The
下側流通流路41は、上側流通流路31の下方を気筒配列方向(エンジンEの長手方向)に延設されている。下側流通流路41の長手方向の略中間位置には、下側分岐流路24の出口部が接続されている。すなわち、吸気管70から第1分配部21の下側分岐流路24に流れ込んだ新気が、下側分岐流路24から下側流通流路41内に導入されるようになっている。なお、下側流通流路41に対する下側分岐流路24の接続箇所は、図示例に限定されず、レイアウト等に応じて適宜に設定することができる。
The lower
第1~第4下側供給流路42,43,44,45は、下側流通流路41から分岐形成されており、その内部には下側流通流路41内を流れる新気が流入する。また、第1~第4下側供給流路42,43,44,45の出口部は、タンブルポートとして形成された第2吸気ポート12A~Dの入口部にそれぞれ接続されている。さらに、第1~第4下側供給流路42,43,44,45には、不図示のコモンレール内に蓄圧された燃料(本実施形態では、例えば天然ガス)を噴射する第1~第4インジェクタ51,52,53,54がそれぞれ設けられている。
The first to fourth
すなわち、下側流通流路41から第1~第4下側供給流路42,43,44,45に流入する新気と第1~第4インジェクタ51,52,53,54から噴射される燃料とが、第1~第4下側供給流路42,43,44,45内で混合されると共に、新気と燃料との混合気(以下、燃料混合吸気とも称する)が、各第2吸気ポート12A~Dにそれぞれ供給されて各シリンダCに導入されるように構成されている。
That is, the fresh air flowing from the
以上詳述した本実施形態の吸排気系構造によれば、EGR混合吸気(新気及びEGRガス)を流通させる吸気マニホールド20の第1~第4上側供給流路32,33,34,35を第1吸気ポート(スワールポート)11A~Dに接続したことにより、第1~第4上側供給流路32,33,34,35から第1吸気ポート1A~Dを介してシリンダC内に導入されるEGR混合吸気は、シリンダC内を横方向に旋回するスワールとなるように構成されている。また、燃料混合吸気(燃料及び新気)を流通させる吸気マニホールド20の第1~第4下側供給流路42,43,44,45を第2吸気ポート(タンブルポート)12A~Dに接続したことにより、第1~第4下側供給流路42,43,44,45から第2吸気ポート12A~Dを介してシリンダC内に導入される燃料混合吸気は、シリンダC内を縦方向に旋回するタンブルとなるように構成されている。
According to the intake / exhaust system structure of the present embodiment described in detail above, the first to fourth upper
すなわち、図3に示すように、シリンダC(燃焼室)内には、シリンダCの壁面に沿って旋回するスワールのEGR混合吸気層M1が形成されると共に、シリンダC内の略中心部を縦方向に旋回するタンブルの燃料混合吸気層M2が形成されるようになる(なお、図中のM3は、これらM1及びM2の中間混合吸気層を概念的に示す)。これにより、点火プラグP1~4が位置するシリンダCの中心部近傍に燃料濃度の濃い燃料混合吸気を効果的に流入させることが可能となり、燃焼効率を確実に向上することができる。また、EGR混合吸気を点火プラグP1~4が位置するシリンダCの中心部に流入させることなく、シリンダCの内壁に沿ってスワールとして旋回させることで、失火を効果的に抑制することが可能になる。また、EGRガス量を効果的に確保することで、吸排気流量の減少によるポンピングロスを低減することが可能となり、燃費性能を確実に向上することができる。さらに、EGRガス量が確保されることで、排気エミッションの悪化も効果的に防止することができる。 That is, as shown in FIG. 3, a swirl EGR mixed intake layer M1 that swirls along the wall surface of the cylinder C is formed in the cylinder C (combustion chamber), and a substantially central portion in the cylinder C is vertically formed. A fuel-mixed intake layer M2 of a tumble that swivels in a direction is formed (Note that M3 in the figure conceptually indicates an intermediate mixed intake layer of these M1 and M2). As a result, the fuel mixed intake air having a high fuel concentration can be effectively flowed into the vicinity of the center of the cylinder C where the spark plugs P1 to 4 are located, and the combustion efficiency can be surely improved. Further, by swirling the EGR mixed intake air as a swirl along the inner wall of the cylinder C without flowing into the center of the cylinder C where the spark plugs P1 to 4 are located, it is possible to effectively suppress misfire. Become. Further, by effectively securing the amount of EGR gas, it is possible to reduce the pumping loss due to the decrease in the intake / exhaust flow rate, and it is possible to surely improve the fuel efficiency performance. Further, by ensuring the amount of EGR gas, deterioration of exhaust emissions can be effectively prevented.
[燃料噴射構造]
次に、図4,5に基づいて、本実施形態に係る燃料噴射構造の詳細について説明する。図4は、本実施形態に係る燃料噴射構造を吸気流路の軸方向から視た模式的な断面図であり、図5は、図4のA-A線断面図である。上述したように、本実施形態の第1~第4インジェクタ51,52,53,54は、吸気マニホールド20のうち、第2吸気ポート(タンブルポート)12A~Dに接続された第1~第4下側供給流路42,43,44,45にそれぞれ設けられている。これら各燃料噴射構造は基本的に略同様に構成されるため、以下では、第1インジェクタ51と第1下側供給流路42との燃料噴射構造について説明し、他の説明は省略する。
[Fuel injection structure]
Next, the details of the fuel injection structure according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the fuel injection structure according to the present embodiment as viewed from the axial direction of the intake flow path, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. As described above, the first to
図4に示すように、吸気マニホールド20の第1下側供給流路42は、その流路断面形状を略円形に形成されている。また、吸気マニホールド20の第1下側供給流路42に対応する部位には、第1インジェクタ51を取り付けるボス部60が設けられている。
As shown in FIG. 4, the first lower
ボス部60は、第1下側供給流路42と連通する断面略円形の貫通穴61を有する略円筒状に形成されている。貫通穴61には、第1インジェクタ51の先端ノズル部51Aが挿入されている。貫通穴61と第1下側供給流路42との接続部位には、略楕円形状に開口する開口部62が形成されている。
The
ボス部60は、貫通穴61の穴軸心C2(第1インジェクタ51の噴射軸心)が第1下側供給流路42の流路軸心C1に対してオフセットするように設けられている。具体的には、貫通穴61の内周面61Aの下流端は、第1下側供給流路42の内周面42Aに対して、接線方向に接続されている。
The
すなわち、図4中に破線で示すように、燃料Fが第1インジェクタ51の先端ノズル部51Aから第1下側供給流路42内に向けて接線方向から噴射されるように構成されている。これにより、第1下側供給流路42内に噴射された燃料Fは、第1下側供給流路42の内周面42Aに沿って流されるようになる。
That is, as shown by the broken line in FIG. 4, the fuel F is configured to be injected from the
さらに、図5に示すように、ボス部60は、貫通穴61の穴軸心C2(第1インジェクタ51の噴射軸心)と第1下側供給流路42の流路軸心C1とのなす角度θが吸気上流側に所定の鋭角となるように、第1下側供給流路42の流路軸心C1に対して吸気上流側に傾斜して設けられている。
Further, as shown in FIG. 5, the
すなわち、図5中に破線で示すように、燃料Fが第1インジェクタ51の先端ノズル部51Aから第1下側供給流路42の内周面42Aに沿いつつ、吸気上流側に向けて斜めに噴射されるように構成されている。これにより、第1下側供給流路42内に噴射された燃料Fは、第1下側供給流路42の内部、さらには第2吸気ポート(タンブルポート)12Aの内部を螺旋状に旋回しながらシリンダCに導入されるようになる。
That is, as shown by the broken line in FIG. 5, the fuel F is obliquely directed toward the intake upstream side from the
以上詳述した本実施形態の燃料噴射構造によれば、第1インジェクタ51から燃料を第1下側供給流路42内に接線方向且つ、吸気上流側に向けて斜めに噴射することで、燃料が第1下側供給流路42及び、第2吸気ポート(タンブルポート)12Aの内部を螺旋状に旋回しながら下流側に流れるように構成されている。これにより、新気と燃料との混合が効果的に促進されるようになり、燃費性能を確実に向上することが可能になる。また、燃料を螺旋状に旋回させることで、短い距離で新気と燃料との混合を促進させることが可能となり、第1インジェクタ51を第2吸気ポート12Aに隣接して設ける等、レイアウト上の設計自由度や装置全体の小型化を図ることができる。
According to the fuel injection structure of the present embodiment described in detail above, the fuel is injected from the
[吸気系構造]
次に、図6に基づいて、本実施形態に係る吸気系構造の詳細について説明する。図6(A)は、本実施形態に係る吸気マニホールド20の第1上側供給流路32とシリンダヘッドCHの第1吸気ポート(スワールポート)11Aとの接続部位を示す模式的な断面図であり、図6(B)は、本実施形態に係る吸気マニホールド20の第1下側供給流路42とシリンダヘッドCHの第2吸気ポート(タンブルポート)12Aとの接続部位を示す模式的な断面図である。他の接続部位も略同様に構成されるため、詳細な説明は省略する。
[Intake system structure]
Next, the details of the intake system structure according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a schematic cross-sectional view showing a connection portion between the first upper
図6(A)に示すように、吸気マニホールド20の第1上側供給流路32の出口端(下流端)には、シリンダヘッドCHの側壁に固定される第1フランジ部66が設けられている。また、第1上側供給流路32の少なくとも出口部の流路径(第1フランジ部66の開口径)は、第1吸気ポート(スワールポート)11Aの入口部(上流端)の開口流路径よりも小径(且つ、図6(B)に示す第1下側供給流路42の流路径よりも小径)に形成されている。すなわち、第1上側供給流路32と第1吸気ポート11Aとの接続部位には、第1吸気ポート11A内に臨む第1フランジ部66の側壁66Aと、第1吸気ポート11Aの上流端内周面66Bとにより、第1上側供給流路32の内周面32Aよりも径方向外側に窪む略円環状の段差部67が形成されている。
As shown in FIG. 6A, a
このように、第1上側供給流路32と第1吸気ポート11Aとの接続部位に段差部67を設けると、第1上側供給流路32内の略中心部を流れるEGRガスと新気との混合気(EGR混合吸気)M1は、第1吸気ポート11A内に略直線的に流入する一方、第1上側供給流路32の内周面32Aに沿って流れるEGR混合吸気M2は、段差部67側に引き込まれる渦流となる。これにより、第1吸気ポート11A内を流れるEGR混合吸気のエネルギ(又は、流速)が低減されるようになり、第1吸気ポート11AからシリンダC内に導入されてシリンダCの内壁面に沿って旋回するEGR混合吸気のスワールを効果的に弱めることが可能になる。
As described above, when the
図6(B)に示すように、吸気マニホールド20の第1下側供給流路42の出口端(下流端)には、シリンダヘッドCHの側壁に固定される第2フランジ部68が設けられている。また、第1下側供給流路42の流路径は、少なくとも出口部の流路径(第2フランジ部68の開口径)が、第2吸気ポート(タンブルポート)12Aの入口部(上流端)の開口流路径と略同径となるように、下流側に向かうに従い徐々に拡径して形成されている。すなわち、第1下側供給流路42と第2吸気ポート12Aとの接続部位は、段差部等を有しない滑らかな接続流路とされている。
As shown in FIG. 6B, a
このように、第1下側供給流路42と第2吸気ポート12Aとを滑らかに接続すると、第1下側供給流路42内を流れる新気Iと第1インジェクタ51から噴射された燃料Fとの混合気(燃料混合吸気)Mは、そのエネルギ(又は、流速)の低下を効果的に抑制された状態で、第2吸気ポート12A内を流されるようになる。これにより、第2吸気ポート12AからシリンダCの略中心に導入される燃料混合吸気のタンブルを効果的に強めることが可能になる。
When the first lower
以上詳述した本実施形態の吸気系構造によれば、第1上側供給流路32と第1吸気ポート(スワールポート)11Aとの接続部位に段差部67を設けることで、段差部67を通過する第1吸気ポート11A内のEGR混合吸気に段差部67側に引き込まれる渦流が発生するように構成されている。これにより、第1吸気ポート11AからシリンダC内に導入されるEGR混合吸気のエネルギが効果的に低減されて、シリンダC内におけるEGR混合吸気の過剰なスワールが抑止されるようになり、EGR混合吸気の点火プラグP1~4近傍(シリンダC中心部)への流れ込み、さらには、失火を効果的に防止することが可能になる。
According to the intake system structure of the present embodiment described in detail above, the
また、第1下側供給流路42と第2吸気ポート(タンブルポート)12Aとを滑らかに接続することにより、第2吸気ポート12AからシリンダC内に導入される燃料混合吸気のエネルギロスが効果的に抑止されるように構成されている。これにより、点火プラグP1~4が位置するシリンダCの中心部近傍に燃料濃度の濃い燃料混合吸気を効果的に集中させることが可能となり、燃焼効率を向上させつつ、燃費性能を確実に向上することができる。
Further, by smoothly connecting the first lower
[その他]
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
[others]
It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、上記実施形態において、第1分配部21、第2分配部30及び、第3分配部40は、一体の吸気マニホールド20として形成されるものとして説明したが、これらを別体の二系統の吸気マニホールドとして形成してもよい。この場合は、吸気管70を二系統に分岐させて各吸気マニホールドに接続すればよい。また、第1~第4上側供給流路32,33,34,35と、第1~第4下側供給流路42,43,44,45との配置関係は、これらの上下を入れ替えて構成してもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、第1上側供給流路32と第1吸気ポート(スワールポート)11Aとの接続部位に段差部67が設けられ、第1下側供給流路42と第2吸気ポート(タンブルポート)12Aとの接続部位が滑らかに形成されるものとして説明したが、目的等に応じて、第1下側供給流路42と第2吸気ポート12Aとの接続部位に段差部を設けるようにしてもよい。また、段差部67は、円環状に形成されるものとして説明したが、部分的に形成されてもよい。さらに、段差部67は、吸気マニホールド20と第1吸気ポート11Aとの間に介装されるガスケットの穴径を第1吸気ポート11Aの開口径よりも小径にすることで形成することもできる。
Further, a
また、エンジンEは、燃料に天然ガスを用いるものとして説明したが、これには限定されず、ガソリンエンジン等の他の内燃機関にも広く適用することが可能である。 Further, although the engine E has been described as using natural gas as a fuel, the engine E is not limited to this, and can be widely applied to other internal combustion engines such as a gasoline engine.
E エンジン
CH シリンダヘッド
C シリンダ(気筒)
P1~4 点火プラグ
10 エンジン本体部
11A~D 第1吸気ポート(スワールポート)
12A~D 第2吸気ポート(タンブルポート)
13 吸気バルブ
16 排気ポート(排気系)
17 排気バルブ
20 吸気マニホールド
21 第1分配部
22 開口フランジ部
23 上側分岐流路
24 下側分岐流路
30 第2分配部(第1吸気管路)
31 上側流通流路
32 第1上側供給流路
33 第2上側供給流路
34 第3上側供給流路
35 第4上側供給流路
40 第3分配部(第2吸気管路)
41 下側流通流路
42 第1下側供給流路
43 第2下側供給流路
44 第3下側供給流路
45 第4下側供給流路
51 第1インジェクタ
52 第2インジェクタ
53 第3インジェクタ
54 第4インジェクタ
60 ボス部
61 貫通穴
67 段差部
70 吸気管
90 排気マニホールド(排気系)
91 排気管(排気系)
94 EGR装置
95 EGR配管
E Engine CH Cylinder Head C Cylinder (Cylinder)
P1-4
12A to D 2nd intake port (tumble port)
13
17
31 Upper
41
91 Exhaust pipe (exhaust system)
94
Claims (4)
前記吸気ポートがタンブルポートとして形成されると共に、前記吸気マニホールドの少なくとも出口部の開口径が前記タンブルポートの少なくとも入口部の開口径と同径に形成されている
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射構造。 An intake manifold that supplies fuel to an intake port provided in a cylinder head of an internal combustion engine. The intake manifold is provided with an injector that injects fuel into the intake flow path of the intake manifold, and the intake manifold is provided with an injector. A circular flow path portion having a circular flow path cross-sectional shape is provided in at least a part of the intake flow path, and the injector is provided so as to be offset with respect to the flow path axis of the circular flow path portion. The fuel injection structure of the internal combustion engine including the intake manifold for injecting fuel from the tangential direction along the inner peripheral surface of the circular flow path portion.
The intake port is formed as a tumble port, and the opening diameter of at least the outlet portion of the intake manifold is formed to be the same as the opening diameter of at least the inlet portion of the tumble port.
The fuel injection structure of an internal combustion engine is characterized by this.
請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射構造。 The injector is inclined toward the intake upstream side with respect to the flow path axis so that the angle formed by the injection axis and the flow path axis of the circular flow path portion is a predetermined acute angle on the intake upstream side. The fuel injection structure for an internal combustion engine according to claim 1.
前記吸気マニホールドが、前記インジェクタから噴射された燃料と新気との混合気を前記タンブルポートに供給する第1吸気管路と、前記スワールポートに新気と再循環排気との混合気を供給する第2吸気管路とを備えている
請求項1又は2に記載の内燃機関の燃料噴射構造。 The cylinder head is formed with a swirl port as a second intake port.
The intake manifold supplies a first intake pipeline that supplies a mixture of fuel and fresh air injected from the injector to the tumble port, and a mixture of fresh air and recirculated exhaust to the swirl port. The fuel injection structure for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , further comprising a second intake pipe.
請求項3に記載の内燃機関の燃料噴射構造。 The opening diameter of at least the outlet portion of the second intake pipeline is formed to be smaller than the opening diameter of at least the inlet portion of the swirl port, and a step portion is formed at the connection portion between the second intake pipeline and the swirl port. The fuel injection structure for an internal combustion engine according to claim 3 , which is provided.
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