JPH0424142Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はエンジンの吸気装置、特に吸気通路が
第１吸気通路と第２吸気通路とで構成されている
と共に、２つの吸気弁が吸気流方向に略直列に配
置された燃料噴射式エンジンの吸気装置に関す
る。

（従来の技術） エンジンの吸気装置として、例えば実開昭57−
186624号公報に示されているように、２つの吸気
弁とこれらの吸気弁によつて夫々開閉される第
１、第２吸気通路とを備えると共に、一方の第２
吸気通路にエンジンの低負荷時には閉じ且つ高負
荷時には開く制御弁を設けたものがある。これ
は、吸入空気量の少ないエンジンの低負荷時に上
記第１吸気通路のみから吸気を燃焼室に供給する
ことにより、燃焼室内に該吸気によるスワールを
形成して、該燃料の着火後における火炎の伝播を
促進し、これにより低負荷時の燃焼性を向上させ
ると共に、高出力が要求されるエンジンの高負荷
時には、上記第１、第２吸気通路の両者から吸気
を供給することにより所要の吸気充填量を確保し
得るようにしたものである。

また、吸気弁及びこれに対応する吸気通路を
各々２つずつ備えた上記のようなエンジンには、
更に、その２つの吸気弁を吸気流方向に略直列に
配置したもの、言い換えれば、第１、第２吸気通
路の燃焼室への各開口部を吸気流方向に互いに略
直列に配設したものがあるが、その場合、吸気流
方向に対し下流側の吸気弁により開閉される通路
が上記スワール生成用の第１吸気通路とされ、そ
の上流側の吸気弁により開閉される通路が上記制
御弁を有する第２吸気通路とされる。このように
２つの吸気通路の燃焼室への各開口部ないし２つ
の吸気弁を吸気流方向に略直列に配置した場合
は、第１吸気通路の下流部を上記スワールの形成
にとつて更に好ましい形状（吸気を燃焼室の接線
方向から該室内に導入し得る形状）にすることが
できるので、２つの吸気弁を吸気流方向に並列に
配置した場合（上記公報参照）に比べてスワール
を一層強化することが可能となる。

一方、エンジンの吸気装置には燃焼室への燃料
供給手段として燃料噴射弁が設置されることがあ
るが、該噴射弁の燃料噴射時期に関しては、各気
筒の作動サイクルに無関係に噴射する方式と、各
気筒毎に燃料噴射弁を備えて当該気筒の例えば吸
気行程終了時に燃料を噴射する方式（タイムドイ
ンジエクシヨン方式）とがあり、後者の方式によ
れば、各気筒への燃料供給状態が均一化される利
点がある。

更に、近年においては、エンジンの燃費性能や
排気性能を一層向上させるため、上記の如き吸気
方式及び燃料供給方式の採用に加えて、稀薄燃焼
化の試みが行われている。これは、燃焼室内にお
ける混合気を成層化させて、該燃焼室上部におけ
る点火プラグの周辺に比較的リツチ（燃料の濃度
が大きい状態）な混合気を遍在させることによ
り、良好な着火性を確保しながら混合気全体とし
ての空燃比をリーン（燃料の濃度が小さい状態）
化させることを目的とするものである。これによ
れば、燃費が低減され且つ排気中の有害成分の含
有量が減少されることになるが、この稀薄燃焼化
に際しては、点火プラグによる着火時にその周辺
に燃料を遍在させておく必要上、燃料噴射方式と
して上記のタイムドインジエクシヨン方式が用い
られることになる。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、２つの吸気弁が吸気流方向に略直列
に配置された上記のようなエンジン、特に燃料噴
射式ガソリンエンジンにおいて、例えば混合気の
成層化や燃焼安定性の向上、更には高負荷時にお
ける燃料のミキシング性の向上を達成しようとし
た場合、燃焼室に所定量の燃料を良好な気化霧化
状態で素早く供給し得る位置に燃料噴射弁を配置
する必要があるが、この点に関しては該噴射弁の
設置位置に応じて夫々次のような問題がある。

即ち、吸気流方向に対し下流側の吸気弁によつ
て開閉されるスワール生成用の第１吸気通路側に
燃料噴射弁を配置した場合には、燃料噴霧は該通
路の比較的曲率の大きい下流部分を通過しなけれ
ばならないので、その間に該燃料噴霧が第１吸気
通路の内壁面等に衝突して拡散され、或いは該壁
面に付着することになり、その結果、燃焼室内へ
の燃料供給時期や供給状態が不安定となつて該燃
焼室内における混合気の成層化が困難になる等の
問題が生じる。しかも、この場合、例えエンジン
の低負荷時における成層化が可能となつても燃料
は上記第１吸気通路側からしか燃焼室内に導入さ
れないので、第１、第２吸気通路の両通路から燃
焼室内に吸気が導入されるエンジンの高負荷時に
は燃焼室内における燃料分布の不均一化が生じ、
言い換えれば特に高負荷時に必要とされる燃料の
ミキシングが十分に行われない嫌いがある。

一方、このような問題を回避しようとして燃料
噴射弁を第２吸気通路側に設けた場合には、該通
路の制御弁が閉じられている時つまりエンジンの
低負荷時に第２吸気通路内に吸気流が殆んど存在
しないので、噴射弁から噴射された燃料の気化霧
化状態が悪くなるのである。

また、上記タイムドインジエクシヨン方式の燃
料噴射に限られることなく、噴射燃料の吸気通路
内壁面への付着のために加速時において、できる
だけ応答性よく噴射燃料を燃焼室に導くことがで
きず、また、減速時、スロツトルバルブを閉じた
際に生じる吸気通路内の負圧により吸気通路内壁
面に付着した燃料が一気に燃料室内に入り、これ
が未燃焼成分として排出されるといつた問題が生
じる恐れがある。

また、上記した燃料の吸気通路内壁面への付着
や応答遅れを防止するためには、上記第１又は第
２吸気通路の最下流部つまりシリンダヘツドにお
ける吸気ポートの燃焼室への開口部近傍に燃料噴
射弁を配置すればよいが、当該設置部の温度や配
管等の面で問題があり、実際には殆んど不可能で
ある。

（問題点を解決するための手段） 本考案はエンジンの吸気装置、特に２つの吸気
弁が吸気流方向に略直列に配置されている燃料噴
射式エンジンの吸気装置に関する上記のような実
情に対処するもので、この種の吸気装置として、
噴射燃料の吸気通路内壁面への付着を防止し得る
ことに加えて、エンジンの応答性や燃焼安定性更
には高負荷時における燃料のミキシング性を向上
させることができる装置を提供することを目的と
するものであり、この目的達成のため次のように
構成したことを特徴とする。

即ち、本考案に係るエンジンの吸気装置は、２
つの吸気弁が吸気流方向に略直列に配置されてい
ると共に、吸気流方向に対し下流側の吸気弁によ
り開閉される第１吸気通路と、上流側の吸気弁に
より開閉される第２吸気通路とを有し、且つ第２
吸気通路にエンジンの低負荷時に閉じる制御弁が
設けられたエンジンにおいて、上記第１吸気通路
と第２吸気通路の制御弁下流部とを連通させる連
通路を設けると共に、２つの噴口部を有する燃料
噴射弁を上記第１吸気通路側に配置したことを特
徴とする。その場合、該噴射弁における一方の噴
口部の燃料噴射方向を上記第１吸気通路の燃焼室
への開口部方向に、また他方の噴口部の燃料噴射
方向を上記連通路を介して第２吸気通路の燃焼室
への開口部方向に夫々設定する。

（作用） 上記の構成によれば、２つの噴口部を有する燃
料噴射弁が第１吸気通路側に配置され且つその一
方の噴口部の燃料噴射方向が該第１吸気通路の燃
焼室への開口部に、他方の噴口部の燃料噴射方向
が第１、第２吸気通路間の連通路を介して第２吸
気通路の燃焼室への開口部に夫々向けられている
ので、吸気行程中の所定の時期に該噴射弁から燃
料が噴射されると、燃料噴霧は上記両通路の壁面
に付着することなく速やかに燃焼室上部に導入さ
れることになる。その場合、第１吸気通路側と第
２吸気通路側の２方向から燃料が燃焼室に導入さ
れるので、いずれか一方の通路側から燃料を燃焼
室に供給する場合に比べて、該燃焼室への燃料導
入が行われ易くなり、その結果、エンジンの応答
性が向上されると共に、更に上記両吸気通路の燃
焼室への開口部が吸気流方向に略直列に配置され
ていることによるスワールの強化と相俟つて燃焼
が安定して行われるようになる。また、吸気が上
記両吸気通路から燃焼室に導入されるエンジンの
高負荷時には、それらの吸気によつて燃料が燃焼
室上部に導入された後更に燃焼室全体に拡散され
るため、該燃料ないし混合気のミキシングが良好
に行われることになる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基いて説明す
る。

第１，２図に示すようにエンジン１は、シリン
ダブロツク２に形成されたシリンダボア２ａと、
該ボア２ａ内に嵌挿されたピストン３の上面と、
シリンダブロツク２の上方に取付けられたシリン
ダヘツド４の下面とで構成された燃焼室５を有す
ると共に、上記シリンダヘツド４には、その一方
の側面４ａから燃焼室５に通じる第１及び第２の
２つの吸気ポート６₁及び６₂と、他方の側面４ｂ
から燃焼室５に通じる１つの排気ポート７とが設
けられている。これらのポート６₁，６₂，７は、
シリンダヘツド４の下面における燃焼室上面に
夫々開口されているが、その場合、吸気流の方向
に沿つて第１吸気ポート６₁の燃焼室側開口部６₁
ａが第２吸気ポート６₂の燃焼室側開口部６₂ａの
下流側に位置するように両ポート開口部６₁ａ，
６₂ａが互いに直列に配置されている。

そして、シリンダヘツド４には、これら各ポー
ト６₁，６₂，７の燃焼室５への開口部６₁ａ，６₂
ａ，７_aに夫々装着されたバルブシート８，８，
９に対して密接離反して、これらの開口部を夫々
開閉する第１、第２吸気弁１０₁，１０₂及び排気
弁１１が備えられていると共に、該シリンダヘツ
ド４の上部にはこれらの弁１０₁，１０₂，１１を
開閉駆動する動弁機構１２が配備されている。こ
の動弁機構１２は、シリンダヘツド４の上部中央
にシリンダ列方向に配設されて図示しないクラン
クシヤフトにより回転駆動されるカム軸１３と、
ロツカアーム軸１４，１５に夫々揺動自在に支持
された吸気弁用ロツカアーム１６，１７及び図示
しない排気弁用ロツカアームとで構成されてい
る。そして、吸気弁用ロツカアーム１６，１７
は、一端が上記カム軸１３に設けられた２個の吸
気カム１３ａ，１３ａに、他端が上記第１、第２
吸気弁１０₁，１０₂のステム上端に夫々対設さ
れ、また排気弁用ロツカアームは、一端がカム軸
１３に設けられた排気カム１３ｂに他端が上記排
気弁１１のステム上端に夫々対設されて、カム軸
１３の回転によりこれらの吸気弁１０₁，１０₂及
び排気弁１１がバルブスプリング１８，１９（排
気弁１１用のバルブスプリングは図示せず）に抗
して夫々所定の時期に開動されるようになつてい
る。

また、シリンダヘツド４には、例えば排気ポー
ト７側の側部上方から燃焼室上面の中央部に通じ
るプラグ挿入孔４ｃが設けられていると共に、該
孔４ｃに点火プラグ２０が装着され、その先端の
着火部２０ａが上記燃焼室上面における各ポート
６₁，６₂，７の開口部に囲まれた位置から燃焼室
５内へ突出されている。

一方、上記シリンダヘツド４の両側面４ａ，４
ｂには、第１、第２内部通路２１₁，２１₂を有す
る吸気マニホルド２１と内部通路２２ａを有する
排気マニホルド２２とが夫々接続され、吸気マニ
ホルド２１の第１内部通路２１₁と上記第１吸気
ポート６₁とで構成されて吸気を燃焼室５に供給
する第１吸気通路２３₁と、第２内部通路２１₂と
第２吸気ポート６₂とで構成されて同じく吸気を
燃焼室５に供給する第２吸気通路２３₂と、上記
排気マニホルド２２の内部通路２２ａと排気ポー
ト７とで構成されて燃焼室５内で発生する排気ガ
スを外部に導く排気通路２４とが設けられてい
る。その場合、上記２つの第１、第２吸気通路２
３₁，２３₂のうち第１吸気通路２３₁がエンジン
１の低負荷領域から高負荷領域に至る全領域で吸
気を燃焼室５に供給するスワール生成用の吸気通
路とされている。また、上記吸気マニホルド２１
における第２内部通路２１₂の下流部には、当該
エンジン１の低負荷時に閉じ且つ高負荷時に開く
制御弁２５が設置されて、エンジン１の高負荷時
には上記両吸気通路２３₁，２３₂から吸気を燃焼
室５に供給し得るように構成されている。

然して、このエンジン１においては、シリンダ
ヘツド４における上記第１、第２吸気ポート６₁，
６₂間の隔壁４ｄに、第１吸気通路２３₁と第２吸
気通路２３₂の制御弁２５の下流部とを連通させ
る連通路４ｅが設けられていると共に、燃焼室５
に所定の２方向から燃料を噴射供給する燃料噴射
弁２６が第１吸気通路２３₁側の側部に装着され
ている。この燃料噴射弁２６は、第３図に示すよ
うにその先端部に第１、第２の２つの噴口部２６
ａ，２６ｂを有し、そのうちの第１噴口部２６ａ
の燃料噴射方向が上記第１吸気ポート６₁の燃焼
室側開口部６₁ａの方向に、また第２噴口部２６
ｂの燃料噴射方向が上記連通路４ｅを介して第２
吸気ポート６₂の燃焼室側開口部６₂ａの方向に
夫々設定されている。

次に、この実施例の作用を説明する。

先ず、エンジン１の低負荷時においては、第２
吸気通路２３₂における制御弁２５が閉じている
ので、第１、第２吸気弁１０₁，１０₂が開く吸気
行程時に、吸気は第１吸気通路２３₁のみから第
１吸気ポート６₁の燃焼室側開口部６₁ａを通つて
燃焼室５に供給されることになる。その場合に、
燃焼室５内でスワールが効率良く生成されるよう
に該第１吸気ポート６₁は比較的水平方向に延設
されて燃焼室５の接線方向から該室５に連通され
ているので、上記第１吸気通路２３₁からの吸気
により燃焼室５内に第２図に示す方向のスワール
Ａが形成されることになる。また、エンジン１の
高負荷時には上記制御弁２５が開くので、吸気は
第１吸気通路２３₁と第２吸気通路２３₂の両者か
ら第１、第２吸気ポート６₁，６₂を通つて燃焼室
５に供給されることになり、従つて所要の出力を
得るのに必要な多量の吸気が燃焼室５に供給され
ることになる。

そして、いずれの場合にも、吸気行程の終了時
には燃料噴射弁２６から燃料が噴射されて燃焼室
５内に混合気が生成されると共に、圧縮行程から
膨張行程への移行時には点火プラグ２０が点火さ
れ、これにより上記混合気が着火されて燃焼が行
われることになる。

然して、上記燃料噴射弁２６は上記第１吸気通
路２３₁側に配置されて、その先端に第１、第２
噴口部２６ａ，２６ｂを有しており、その一方の
第１噴口部２６ａの燃料噴射方向が第１吸気ポー
ト６₁の燃焼室側開口部６₁ａの方向に、また他方
の第２噴口部２６ｂの燃料噴射方向が両吸気通路
２３₁，２３₂間の連通路４ｅを介して第２吸気ポ
ート６₂の燃焼室側開口部６₂ａの方向に夫々設定
されているので、吸気弁１０₁，１０₂が開いてい
る吸気行程の終了時に該噴射弁２６から上記の２
方向に燃料が噴射されると、第２図に示すように
燃料噴霧B₁，B₂はポート内壁面等に付着するこ
となく、第１吸気ポート６₁の開口部６₁ａにおけ
るバルブシート８及び第２吸気ポート６₂の開口
部６₂ａにおけるバルブシート８と第１吸気弁１
０₁及び第２吸気弁１０₂との間を通つて燃焼室５
の上部、即ち点火プラグ着火部２０ａの両側近傍
に速やかに噴射供給されることになる。そのた
め、エンジン１の応答性が向上すると共に、これ
ら２方向から噴射供給された燃料噴霧B₁，B₂が
点火プラグ２０の着火部周辺にリツチな状態で遍
在することになつて、燃焼室５内で混合気が良好
に成層化されることになる。従つて、吸気量に対
して燃料噴射量を相対的に少なくしても、上記点
火プラグ２０による混合気の着火が良好に行わ
れ、これに伴つて混合気全体としての空燃比をリ
ーン化させることが可能となる。そして、このよ
うにして混合気が着火されると、特にエンジン１
の低負荷時には、燃焼室５内に形成されているス
ワールＡにより火炎が該燃焼室５内の全領域に速
やかに伝播され、低負荷時における燃焼状態が改
善されることになる。

また、上記の場合、第２図に示すように燃料噴
射弁２６の第２噴口部２６ｂから噴射される燃料
噴霧B₂は燃焼室５の略中央部を指向するので、
該室５の中央部における点火プラグ２０の着火部
近傍に集中的に分布されるようになり、混合気の
成層化ないし着火性が一層向上されることにな
る。

一方、エンジン１の高負荷時においては、上記
第２吸気通路２３₂の制御弁２５が開かれて該通
路２３₂と第１吸気通路２３₁の両通路から燃焼室
５に吸気が導入されるので、上記２方向の燃料噴
霧B₁，B₂のうち第１噴口部２６ａから噴射され
た燃料噴霧B₁は上記の低負荷時と同様に燃焼室
５の上部に導入されるが、第２噴口部２６ｂから
噴射された燃料噴霧B₂は第２吸気通路２３₂から
の吸気流（第１吸気通路２３₁からの吸気流に比
べて垂直方向の成分が大きい）に乗つて燃焼室５
の室内全体に拡散され、その結果、燃料が燃焼室
５内で均一に分布されることになる。従つて、こ
の場合は混合気の成層化というよりもむしろ燃料
のミキシング性が向上されることになる。

尚、第４図は本考案の他の実施例を示すもので
あるが、この第２実施例の場合は上記第１実施例
の場合とは異なり、第２吸気通路２３₂′の燃焼室
５′への開口部６₂a′の位置が第１吸気通路２３
_１′の燃焼室５′への開口部６₁a′に対してシリンダ
列方向における排気弁１１′側に若干変位されて
いる。そして、この実施例においても、上記実施
例と同様に、上記各吸気通路２３₁′，２３₂′の燃
焼室側開口部６₁a′，６₂a′を夫々開閉する第１、
第２吸気弁１０₁′，１０₂′が設けられ、且つ第２
吸気通路２３₂′に低負荷時に該通路を閉じる制御
弁２５′が備えられていると共に、第１吸気通路
２３₁′と第２吸気通路２３₂′の制御弁下流側とを
連通させる連通路４e′が両吸気通路間の隔壁４
d′に形成されており、更には第１吸気通路２３
_１′側に２つの噴口部を有する燃料噴射弁２６′が
配置されて、その一方の噴口部の燃料噴射方向が
上記第１吸気通路２３₁′の燃焼室側開口部６₁
a′の方向に、また他方の噴口部の燃料噴射方向が
上記連通路４e′を介して第２吸気通路２３₂′の燃
焼室側開口部６₂a′に夫々向けられている。従つ
て、この実施例においても、噴射燃料の壁面への
付着防止や燃焼安定性への改善等が達成される
が、この場合は特に第２吸気通路２３₂′の燃焼室
側開口部６₂a′の位置をシリンダ列方向に沿つて
燃焼室中央側へ上記のように変位させた分だけ、
高負荷時における燃料のミキシング性が向上され
ることになる。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、２つの吸気弁が
吸気流方向に略直列に配置されていると共に、吸
気流方向に対して下流側の吸気弁により開閉され
る第１吸気通路と、上流側の吸気弁により開閉さ
れ且つエンジンの低負荷時に閉じる制御弁が備え
られた第２吸気通路とを有する燃料噴射式エンジ
ンにおいて、上記第１吸気通路と第２吸気通路の
制御弁下流部とを連通する連通路が形成され、且
つ２つの噴口部を有する燃料噴射弁が上記第１吸
気通路側に備えられて、その一方の噴口部からは
第１吸気通路の燃焼室側開口部の方向に向けて、
また他方の噴口部からは上記連通路を介して第２
吸気通路の燃焼室側開口部に向けて夫々燃料が噴
射されることになる。そのため、両吸気通路の燃
焼室開口部が吸気流方向に略直列に配置されてい
るにも拘らず、燃料が両吸気通路の内壁面に付着
することなく燃焼室内に速やかに導入されること
になり、その結果、当該エンジンの応答性や燃焼
安定性が向上されると共に、特に両吸気通路から
燃焼室に吸気が導入される高負荷時には燃料のミ
キシングが良好に行われるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本考案の第１実施例を示すもの
で、第１図はエンジンにおける燃焼室周辺を示す
シリンダヘツドの縦断面図、第２図は該シリンダ
ヘツドの吸、排気ポートに沿つて切断した横断平
面図、第３図は燃料噴射弁の先端部を示す拡大断
面図である。また、第４図は第２実施例を示すも
のでシリンダヘツドの要部横断平面図である。 ４ｅ，４e′……連通路、５，５′……燃焼室、
６₁ａ，６₁a′……第１吸気通路の燃焼室側開口
部、６₂ａ，６₂a′……第２吸気通路の燃焼室側開
口部、１０₁，１０₁′……下流側吸気弁（第１吸
気弁）、１０₂，１０₂′……上流側吸気弁（第２吸
気弁）、２３₁，２３₁′……第１吸気通路、２３₂，
２３₂′……第２吸気通路、２６，２６′……燃料
噴射弁、２６ａ……一方の噴口部（第１噴口部）、
２６ｂ……他方の噴口部（第２噴口部）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２つの吸気弁が吸気流方向に略直列に配置され
   ていると共に、吸気流方向に対し下流側の吸気弁
   により開閉される第１吸気通路と、上流側の吸気
   弁により開閉される第２吸気通路とを有し、且つ
   第２吸気通路にエンジンの低負荷時に閉じる制御
   弁が設けられたエンジンにおいて、上記第１吸気
   通路と第２吸気通路の制御弁下流部とを連通させ
   る連通路を設けると共に、２つの噴口部を有する
   燃料噴射弁を上記第１吸気通路側に配置し、該噴
   射弁における一方の噴口部の燃料噴射方向を上記
   第１吸気通路の燃焼室への開口部方向に、他方の
   噴口部の燃料噴射方向を上記連通路を介して第２
   吸気通路の燃焼室への開口部方向に夫々設定した
   ことを特徴とするエンジンの吸気装置。