JPH0216057Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、２つの吸気弁に対応し吸気ポートが
中間壁により２つのポートに分岐される電子制御
式燃料噴射弁を備えた複吸気弁エンジンに関す
る。

従来の技術 従来、複吸気弁エンジンたとえば４バルブエン
ジンの電子制御式燃料噴射弁は、ピントルを備え
た単孔型が一般的であつた。本噴射弁が設置され
る位置は、吸気ポートの中間壁の延長上、すなわ
ち吸気ポートの中央である。したがつて噴射され
た燃料は、中間壁に付着し、スムーズにシリンダ
内に燃料が吸入されない。そのため、サイクル間
の空燃比変動によるエミツシヨンの増加、燃焼変
動、燃料付着による過渡応答性の悪化、さらには
噴射燃料が点火プラグを直撃した際のプラグくす
ぶり等の問題が生じる。

このような問題に対処するために、未だ出願公
開前の段階であるが、先に本出願人により一連の
提案がなされている。（実願昭58−94951号、実願
昭58−219570号、実願昭58−198403号、実願昭58
−198857号）。

考案が解決しようとする問題点 しかし、上記一連の提案は、主に電子制御式燃
料噴射弁の燃料噴射構造、および噴射された燃料
噴射と中間壁との関係改良に係るものであり、吸
気との関係、EGRとの関係、燃料噴射時期との
関係等により総合的にみれば、さらにエミツシヨ
ン低減、燃焼変動低減、過渡応答性向上等エンジ
ン性能改善の余地が残されている。

たとえば、三元触媒システムを具備した電子制
御式燃料噴射弁複吸気弁エンジンでは、高回転側
の使用頻度が高くなること、又排気ガス流量が大
きくなることにより、酸素センサに対する熱負荷
が大きくなりその熱劣化が懸念される。また、製
造上のバラツキ等により酸素センサへのガス当た
りが必ずしも均一にならない場合もある。このよ
うな場合は酸素センサからのフイードバツク信号
がばらつき、空燃比が所定の制御範囲から外れる
おそれがあり、三元触媒の見かけの浄化率が落ち
てエミツシヨン値が高くなるという問題がある。

また、エミツシヨン値を下げるために、NOx
については大量EGRが有効であるが、大量EGR
をするとエンジンの燃焼変動が大きくなるという
問題がある。また、HC、COについては、燃料噴
霧の霧化の状態向上により改善が可能であるた
め、従来の提案に比べより一層微粒化された良質
の混合気が供給されることが望ましい。

このような問題や所望に対処するために、本考
案は、酸素センサの熱劣化やガス当たりの不均等
が多少あつてもエミツシヨン値を十分に低減で
き、大量EGRをしても燃焼変動の増大を抑える
ことのできる、しかも霧化が一層促進されかつ中
間壁への付着もより低減した良質の燃料噴霧を供
給してHC、COの低減、過渡応答性の一層の低減
が可能な、複吸気弁エンジンを提供することを目
的とする。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために、本考案の複吸気弁
エンジンにおいては、吸気ポートの中間壁を避け
て２個の吸気弁に向けて指向した２方向の燃料噴
孔を具備した電子制御式燃料噴射弁を吸気ポート
の中心位置に設けた複吸気弁エンジンであつて、
各気筒のインテークマニホルドにそれぞれ独立し
てスロツトル弁が設けられるとともに、スロツト
ル弁の下流側にEGR用オリフイスが設けられて
いる。そして、電子制御式燃料噴射弁から噴射さ
れる燃料噴霧が吸気弁シート部を通過する期間
が、各気筒の吸気弁シート部の空気流速が立ち上
がるエンジンクランク角度時期から、吸気ポート
部の空気流速が最高値を過ぎた時期までとされて
いる。

作 用 このような複吸気弁エンジンにおいては、各気
筒のインテークマニホルドに独立してスロツトル
弁が設けられるので、吸気量の各気筒への分配が
改善され、各インテークマニホルドの吸気速度が
均等化される。また、EGRが各インテークマニ
ホルドに設けられたEGR用オリフイスから行な
われるので、大量EGRをしても各気筒へのEGR
ガス分配が均等に行なわれる。したがつて、吸気
とEGRが均等化されるので、サイクル間変動が
抑えられ、大量EGRを行なつても燃焼変動を抑
えることができ、大量EGRによりNOx排出量が
低減される。

また、燃料噴霧が吸気弁シート部を通過する期
間が、吸気速度がある値以上の期間とされるの
で、燃料噴霧は燃焼室に吸入されるまでに吸気速
度エネルギにより微粒化が促進され、空気と混合
して良質の混合気が供給される。したがつて、中
間壁への燃料付着も一段と低減されるとともに燃
焼状態も一層向上され、燃焼変動が抑えられると
ともに、良質の燃料噴霧によりHC、COの排出が
低減され、さらに中間壁付着量低減により低温時
の燃料増量が抑えられるとともにエンジンの過渡
応答性が向上される。

実施例 以下に本考案の複吸気弁エンジンの望ましい実
施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本考案の一実施例に係るシステムの
構成を示している。図中、１はエンジンのシリン
ダヘツドを示しており、２は排気ポート、３ａ，
３ｂは排気弁であり、燃焼排気ガスを排出する。
４は燃焼室を示しており、点火プラグ５が燃焼室
４のほぼ中央に付設されている。６ａ，６ｂは吸
気弁、７は吸気ポートを示しており、本実施例で
はエンジンは４バルブ型の複吸気弁エンジンに構
成されている。８はサージタンクであり、空気を
各気筒のインテークマニホルド９に分配する。

吸気ポート７は、途中で中間壁１０によつて左
右のポート７ａ，７ｂに分岐され、分岐ポート７
ａ，７ｂがそれぞれ吸気弁６ａ，６ｂへと接続さ
れている。吸気弁６ａ，６ｂは、吸気弁シート部
１１にて開閉される。

各気筒の吸気ポート７の中間壁１０の延長線
上、すなわち吸気ポート７の中心位置には、電子
制御式燃料噴射弁１２が設けられている。電子制
御式燃料噴射弁１２の構造の詳細は後述するが、
電子制御式燃料噴射弁１２は、中間壁１０を避け
て２個の吸気弁６ａ，６ｂに向けて指向した２方
向の燃料噴孔１３ａ，１３ｂを有しており、この
燃料噴孔１３ａ，１３ｂから図のように燃料噴霧
１４ａ，１４ｂが２方向に噴射されるようになつ
ている。

各気筒のインテークマニホルド９には、それぞ
れ独立してスロツトル弁１５が設けられている。
各スロツトル弁１５は、ロツド１６で連動され、
吸気量を同時に制御するようになつている。この
スロツトル弁１５の下流側には、EGRガスをイ
ンテークマニホルド９内に導くERG用オリフイ
ス１７が設けられている。EGR用オリフイス１
７は、連通路１８に連通され、連通路１８は
EGR制御弁１から連通路２０を経て排気ポート
２へと連通されている。EGR制御弁１９は、公
知の電気式制御弁であり、コンピユータ２１の指
令で負荷に応じてEGRガスの流量をコントロー
ルする。 電子制御式燃料噴射弁１２は、燃料タ
ンクへと接続される燃料デリバリパイプ２２に接
続され、圧送されてくる燃料をコンピユータ２１
からの噴射パルス信号による指令によつて開弁し
噴射する。

この噴射時期の制御においては、電子制御式燃
料噴射弁１２からの燃料噴霧１４ａ，１４ｂが吸
気弁シート部１１を通過する時期が、各気筒の吸
気弁シート部の空気流速が立ち上がるエンジンク
ランク角度時期から、吸気ポート部の空気流速が
最高値を過ぎた時期までとされている。この最高
値を過ぎた時期とは、たとえば吸気ポート部７の
最高吸気速度となるエンジンクランク角度時期よ
り後のクランク角度時期、たとえば吸気上死点後
クランク角度で100度頃までとする。

電子制御式燃料噴射弁１２の構造を第２図に示
す。図において、２３は燃料供給口で、第１図に
おける燃料デリバリパイプ２２に挿入され接続さ
れる。先端に設けられる燃料噴孔１３ａ，１３ｂ
は、適当な狭角をもつて２方向に開孔、指向され
ている。２４は補助空気導入用アダプタであり、
２５は２つ以上設けられる燃料霧化促進用の補助
空気噴孔で、燃料噴孔１３ａ，１３ｂと補助空気
噴孔２５との位置関係は、同心上にあり、補助空
気噴孔２５が燃料噴孔１３ａ，１３ｂの半径方向
位置となるようにアダプタ２４がとりつけられて
いる。補助空気導入孔２６は、第１図における補
助空気デリバリパイプ２７に接続され、さらにコ
ンピユータ２１で制御される電気式補助空気流量
調整弁２８を介してパイプ２９によりサージタン
ク８へと接続されている。また、３０は補助空気
流量オリフイスで各気筒の補助空気量を均等にす
る。なお、３１はＯリング、３２、３３はシール
材で外気および補助空気のシールを行なつてい
る。

このように構成された複吸気弁エンジンにおい
ては、燃料噴霧、吸気、EGRはつぎのように行
なわれる。

まず、吸気空気はサージタンク８からインテー
クマニホルド９を経て各吸気ポート７に吸入され
るが、各気筒毎に独立してスロツトル弁１５が設
けられているため、空気量はほぼ均等に分配され
る。また、EGRガスも各インテークマニホルド
７に独立して設けられたEGR用オリフイス１７
から導入されるため、独立の効果とオリフイスの
絞り効果によつて各気筒に均等に分配される。し
たがつて、吸気空気量と供給EGRガス量が各気
筒均一化されるので、燃焼変動が抑えられる。そ
して、大量EGRによつて、燃焼室４における燃
焼が改善され、NOxの排出量が低減される。

また、電子制御式燃料噴射弁１２からの燃料噴
射時期が、第３図に示すように、吸気弁シート部
１１と吸気ポート７，７ａ，７ｂにおける空気速
度が高いときに設定されているので、この吸気速
度エネルギにより噴霧燃料１４ａ，１４ｂがさら
に微粒化される。微粒化の促進された燃料噴霧１
４ａ，１４ｂは、空気と良好に混合して良質の混
合気になる。微粒化が促進されるため、中間壁１
０への燃料付着量は一層低減され、付着燃料が点
火プラグ５を直撃することにより発生するくすぶ
りや、付着燃料が壁をつたわつて燃焼室４に入る
ために発生する過渡応答の遅れ等が防止され、燃
焼変動が抑制される。また、燃料は低温時程付着
しやすいが、付着燃料の低減により、低温時の燃
料増量も抑制される。

さらに、本実施例では、燃料噴霧に対し霧化を
促進するための補助空気が噴射されるので、一層
良好な混合気が得られる。とくに、アイドル時等
には、各気筒毎にスロツトル弁１５があるため吸
気空気はスロツトル弁１５をバイパスして供給さ
れる必要があるが、このとき補助空気噴孔２５か
らの補助空気によつて、燃料霧化は充分に促進さ
れる。

考案の効果 したがつて、本考案によるときは、つぎのよう
な種々の効果が得られる。

まず燃焼変動が少ないので車の運転性がスムー
ズである。

また、良質な混合気をサイクル変動を極力抑え
て各気筒に供給出来るので大量EGRが可能にな
り、NOx排出量が低減出来る。

また、良質な混合気を供給出来るので不完全燃
焼が少なくなり、HC、COの排出量を低減出来
る。

また、燃料のポート壁付着量を低減出来るの
で、加速増量および非同期増量が大幅に減量出
来、燃費が良くなりHC、COの低減にもなる。

また、低温時の燃料増量も少なくてすみ、プラ
グくすぶりも大幅に改善出来る。さらに燃料噴霧
のプラグ直撃も避けることができ、くすぶりを防
止できる。

また、独立スロツトル弁およびポート壁燃料付
着量低減によりエンジンの過渡応答性が向上す
る。

さらに、補助空気を燃料噴霧促進に使用すれ
ば、アイドル時にも燃焼変動を抑えて回転変動を
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る複吸気弁エン
ジンのシステムの概略構成を示す平面図、第２図
は第１図の装置の電子制御式燃料噴射弁の側面
図、第３図はエンジンクランク角と吸気弁シート
部空気流速および吸気ポート部空気流速との関係
図、である。 １……シリンダヘツド、２……排気ポート、３
ａ，３ｂ……排気弁、４……燃焼室、５……点火
プラグ、６ａ，６ｂ……吸気弁、７，７ａ，７ｂ
……吸気ポート、９……インテークマニホルド、
１０……中間壁、１１……吸気弁シート部、１２
……電子制御式燃料噴射弁、１３ａ，１３ｂ……
燃料噴孔、１４ａ，１４ｂ……燃料噴霧、１５…
…スロツトル弁、１７……EGR用オリフイス、
２１……コンピユータ、２５……補助空気噴孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 吸気ポートを２つのポートに分岐する中間壁
   を避けて２個の吸気弁に向けて指向した２方向
   の燃料噴孔を具備した電子制御式燃料噴射弁
   を、吸気ポートの中心位置に設けた複吸気弁エ
   ンジンにおいて、各気筒のインテークマニホル
   ドにそれぞれスロツトル弁を設けるとともに、
   該スロツトル弁の下流側にEGR用オリフイス
   を設け、さらに前記電子制御式燃料噴射弁から
   噴射される燃料噴霧が吸気弁シート部を通過す
   る期間を、各気筒の吸気弁シート部の空気流速
   が立ち上がるエンジンクランク角度時期から吸
   気ポート部の空気流速が最高値を過ぎた時期と
   したことを特徴とする複吸気弁エンジン。 (2) 前記電子制御式燃料噴射弁を、２つの燃料噴
   孔とともに２つ以上の燃料霧化促進用の補助空
   気噴孔を有する噴射弁から構成した実用新案登
   録請求の範囲第１項記載の複吸気弁エンジン。