JPH0658105B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの吸気装置、特に吸気通路が、エンジ
ンの低負荷領域から高負荷領域に至る全領域で吸気を燃
焼室に供給する１次吸気通路と、高負荷領域においての
み吸気を供給する２次吸気通路とで構成されている多気
筒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、例えば特開昭６０−１０１
２２４号公報に示されているように、吸気通路を通路断
面積の小さい１次吸気通路と通路断面積の大きい２次吸
気通路とで構成すると共に、２次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備えた
ものがある。これは、吸入空気量の少ないエンジンの低
負荷時に通路断面積の小さい１次吸気通路のみから吸気
を燃焼室に供給することにより、該吸気の流速を高め或
いは燃焼室内に該吸気によるスワールを形成して、燃焼
の気化霧化や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１
次、２次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。

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、例えば特開昭５７−１０８４２
８号公報に示されているように、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（タイムインジェクション方式）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ッチ
（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る必要上、燃料噴
射方式として上記のタイムドインジェクション方式が用
いられることになる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、稀薄燃焼化を図るべくタイムドインジェクシ
ョン方式を採用して混合気を成層化させようとした場
合、燃料噴射弁を燃焼室或いは吸気通路に対してどのよ
うな位置関係で設置するのが最適であるかが問題とな
る。つまり、従来においては、上記特開昭５７−１０８
４２８号公報に図示されているように、燃料噴射弁は吸
気マニホルドに設置されており、この場合、吸気行程の
所定の時期に燃料噴射弁から燃料を噴射しても、燃料噴
霧はシリンダヘッドに設けられた吸気ポート内を通り抜
けなければならないので、その間に該燃料噴霧が吸気ポ
ートの内壁面に衝突して拡散され、或いは該壁面に付着
することになる。そのため、燃焼室内への燃料供給時期
や供給状態が不安定となって該燃焼室内で混合気を良好
に成層化することが困難となり、その結果、稀薄燃焼化
が十分に達成されないのである。

また、上記特開昭６０−１０１２２４号公報に示されて
いるように、吸気通路が１次吸気通路と２次吸気通路と
で構成されている場合には、燃料噴射弁が２次吸気通路
における制御弁の下流側に設置されるが、この場合にお
いても該噴射弁は吸気マニホルドに設置されるため、上
記と同様に混合気の成層化及び稀薄燃焼化を図ることが
困難となる。

そこで、このような不具合を回避する一手段として、燃
料噴射弁を燃焼室に近接させて配置することが考えら
れ、特に上記の如く１次吸気通路と２次吸気通路とを備
えてなるエンジンにおいては、上記噴射弁を１次吸気通
路の２次吸気通路への合流部近傍に設置することが考え
られるが、このような手段を多気筒エンジンに採用する
場合には次のような問題がある。

即ち、従来においては複数の燃料噴射弁を各２次吸気通
路における制御弁の直下流側に、具体的には吸気マニホ
ルドのシリンダヘッド側端部に上記各噴射弁を上方から
挿設し且つエンジン長手方向に対して直角に配置してい
たのであるが、上記の如く燃料噴射弁を１次吸気通路の
２次吸気通路への合流部近傍に設置して、該噴射弁から
の噴射燃料を燃焼室に確実且つ良好に供給しようとすれ
ば、該弁をエンジンの長手方向直角面に対し傾斜させて
配置せざるを得なくなる。その場合、上記１次吸気通路
がスワール生成用の通路とされた多気筒エンジンにおい
ては、該通路の燃焼室に対するオフセット方向（該通路
からのスワール流方向）が各気筒によって夫々異なるこ
とがあるが、このような場合には、上記燃料噴射弁の傾
斜方向ないし取付方向を各気筒毎に異ならせる必要性が
生じる。そして、これに起因して、隣接気筒間で燃料噴
射弁が互いに干渉し合うという不具合を招くと共に、各
噴射弁に燃料を分配供給するフュエルディスパイプを一
体形成して該パイプを各噴射弁の後端部に接続すること
が困難或いは不可能となり、その組付性ないし作業性が
極めて悪化することになる。

また、上記の如く燃料噴射弁の傾斜方向が各気筒によっ
て夫々異なる場合には、上記フュエルディスパイプから
各噴射弁に作用する燃料流の動圧も必然的に異なること
になり、そのため該パイプから各噴射弁に供給される燃
料量にバラツキが生じて各気筒に対する均一な燃料の分
配作用が損われることになる。

（問題点を解決するための手段） 本発明はエンジンの吸気装置、特に吸気通路が１次吸気
通路と２次吸気通路とで構成された多気筒エンジンの吸
気装置として、燃焼室内における混合気の成層化を良好
に行い得る吸気装置を実現すると共に、特に該装置に組
付けられる各燃料噴射弁の隣接気筒間での干渉を回避し
た上で該噴射弁とフュエルディスパイプとの接続ないし
組付けを良好に行い且つ該パイプから各噴射弁に分配供
給される燃料量の均一化を図ることを目的とするもので
あって、次のように構成したことを特徴とする。

即ち、各気筒の吸気通路を１次吸気通路と２次吸気通路
とで構成すると共に、２次吸気通路にエンジンの低負荷
時には該通路を閉じ且つ高負荷時には該通路を開く制御
弁を備えた構成において、上記１次吸気通路の２次吸気
通路への合流部近傍に、噴口部を燃焼室方向へ指向させ
て燃焼噴射弁を設置する。そして、該噴射弁を上記１次
吸気通路に対して側方からで且つ各気筒同一方向から挿
設したことを特徴とする。

（作 用） 上記の構成によれば、燃料噴射弁が１次吸気通路の２次
吸気通路への合流部、即ちシリンダヘッドにおける吸気
ポートの燃焼室への開口部近傍に噴口部を燃焼室方向に
指向させて設置されることになるので、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、あまり拡散されることなく、また吸気ポートの内壁
面等に付着することなく、空間的及び時間的に集中して
燃焼室の上部に導入されることになる。従って、該燃焼
室上部に位置する点火プラグの周辺に燃料噴霧ないし混
合気がリッチな状態で遍在することになって、該燃焼室
内における混合気の成層化が確実且つ速やかに実現され
ることになり、これに伴って混合気全体としての空燃比
をリーン化しても、良好な着火性が得られることにな
る。

そして、特に本発明によれば、燃料噴射弁が１次吸気通
路に対して側方からで且つ各気筒同一方向から挿設され
ているので、各噴射弁をエンジンの長手方向直角面に対
して傾斜させたにも拘わらず、隣接気筒間で燃料噴射弁
が互いに干渉し合うことはなく、またフュエルディスパ
イプを一体形成した上で該パイプと各噴射弁とを接続す
ることが可能となってその組付性が向上することにな
る。

更に、上記の如き構成によれば、フュエルディスパイプ
内の燃料流方向に対して各噴射弁が同一方向に傾斜され
ていることになるので、各噴射弁に作用する上記燃料流
の動圧も必然的に等しくなり、これにより各気筒に対す
る燃料供給量が均一化されることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。尚、こ
の実施例は４気筒４弁式エンジンに本発明を適用したも
のである。

先ず、このエンジンにおける各気筒の燃焼室近傍の構成
を説明すると、第１図に示すように当該エンジン１の燃
焼室２は、シリンダブロック３に形成されたシリンダボ
ア３ａと、該ボア３ａ内に嵌挿されたピストン４の上面
と、シリンダブロック３の上方に取付けられたシリンダ
ヘッド５の下面とで画成されていると共に、この実施例
においては、上記ピストン４の上部に形成された凹部４
ａが該燃焼室２の一部を構成している。そして、上記シ
リンダヘッド５には、その一方の側面５ａから燃焼室２
に通じる吸気ポート６と、他方の側面５ｂから燃焼室２
に通じる排気ポート７とが設けられていると共に、これ
らのポート６，７は、燃焼室２側が夫々二又状に分岐さ
れて、第１、第２吸気ポート６_１，６_２及び排気ポート
７_１，７_２とされている（第２図参照）。

また、上記シリンダヘッド５には、この吸、排気ポート
６_１，７_１（６_２，７_２）の燃焼室２への開口部に夫々
装着されたバルブシート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１次吸気弁１０_１及び第
１排気弁１１_１（第２図に第２吸、排気弁１０_２，１１
_２を示す）が備えられていると共に、該シリンダヘッド
５の上部にはこれらの弁１０_１，１１_１（１０_２，１１
_２）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、シリンダヘッド５の上部中央にシリ
ンダ列方向に配設されて軸受１３により回転可能に保持
されたカム軸１４と、該ヘッド５の両側部上方に吸、排
気弁１０_１，１１_１（１０_２，１１_２）に対応させて傾
斜状に螺着されたスクリュ部材１５，１５と、該部材１
５，１５の半球状部１５ａ，１５ａを夫々支点として揺
動可能に保持されて、上記カム軸１４に形成されたカム
１４ａ，１４ａの回転運動を上記吸、排気弁１０_１，１
１_１（１０_２，１１_２）の上下運動に変換するロッカア
ーム（もしくはスイングアーム）１６，１６とで構成さ
れている。そして、上記カム軸１４に図示しないクラン
ク軸の回転が伝達されることによって、吸、排気弁１０
_１，１１_１（１０_２，１１_２）がバルブスプリング１
７，１７に抗して夫々所定の時期に開作動されるように
なっていると共に、この動弁機構１２を覆うヘッドカバ
ー１８がシリンダヘッド５の上方に取付けられている。

更に、シリンダヘッド５には、排気ポート７側の側部上
方から燃焼室２の上部中央に向かって傾斜状に点火プラ
グ１９が装着され、その先端の着火部が燃焼室２の上部
に形成された半球状のキャビティ２ａ内へ突出されてい
る。

一方、上記シリンダヘッド５の両側面５ａ，５ｂには吸
気マニホルド２０及び排気マニホルド２１が夫々接続さ
れ、吸気マニホルド２０の内部通路２０ａと上記吸気ポ
ート６（第１，第２吸気ポート６_１，６_２）とで構成さ
れて吸気を燃焼室２に供給する吸気通路２２と、排気マ
ニホルド２１の内部通路２１ａと上記排気ポート７（第
１，第２排気ポート７_１，７_２）とで構成されて燃焼室
２内で発生する排気ガスを外部に導く排気通路２３とが
設けられている。そして、上記吸気通路２２の下方に
は、吸気マニホルド２０の内部通路２０ａから分岐され
てシリンダヘッド５の第１吸気ポート６_１における燃焼
室２への開口部直上流に合流する通路断面積の小さい通
路が設けられ、この通路がエンジン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２に供給する１
次吸気通路２４とされている。また、上記吸気マニホル
ド２０の内部通路２０ａにおける１次吸気通路２４の分
岐部の直下流側には当該エンジン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、上記吸気通
路２２における該制御弁２５より下流側にエンジン１の
高負荷時にのみ吸気を燃焼室２に供給する２次吸気通路
２６とされている。尚、以上の吸、排気通路２２，２３
の通路状態は、第２図に示す第１〜第４気筒１_１〜１_４
に対して全て同一の構成とされている。

然して、上記シリンダヘッド５における１次吸気通路２
４の側方からは、該１次吸気通路２４の２次吸気通路２
６への合流部近傍にその噴口部２７ａが位置された燃料
噴射弁２７が装着されていると共に、該弁２７の噴口部
２７ａからの燃料噴射方向が燃焼室２方向となるように
設定されている。この場合において、上記燃料噴射弁２
７は、当該気筒における吸気行程の終了時（予め設定さ
れた最適時期）に燃料を噴射するように噴射時期が制御
されるようになっている。

そして、本発明の特徴として、第２図からも明らかなよ
うに第１〜第４気筒１_１〜１_４に対応する各燃料噴射弁
２７…２７が全て同一方向に向けて配設されている。即
ち、同図における平面視で上記各燃料噴射弁２７…２７
が、エンジン長手方向直角面に対して全て同一の傾斜角
で且つ同一方向に傾斜させて（この実施例においては図
面上各１次吸気通路２４…２４の左側方から傾斜させ
て）取付けられていると共に、上記１次吸気通路２４…
２４も全て同一形状に湾曲され且つ燃焼室２…２に対し
て同一方向にオフセットして開口されている。更に、こ
れらの燃料噴射弁２７…２７の後端部つまり燃料導入部
２７ｂ…２７ｂは、フュエルディスパイプ２８の各分岐
部２８ａ…２８ａに嵌着されて、該パイプ２８内に導入
された燃料が上記各燃料噴射弁２７…２７に分配供給さ
れるようになっていると共に、この実施例においては該
パイプ２８内の燃料流方向ｘと各噴射弁２７…２７への
燃料供給方向（各分岐部２８ａ…２８ａの傾斜方向）と
の交差角α…αが鋭角になるように設定されている。

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、２次吸気通路
２６における制御弁２５が閉じているので、第１、第２
吸気弁１０_１，１０_２が開く吸気行程時に、吸気は１次
吸気通路２４のみから第１吸気ポート６_１の開口部を通
って燃焼室２に供給されることになる。その場合に、該
１次吸気通路２４は通路断面積が小さいので、吸気量が
少ない低負荷時であるにも拘わらず、吸気は流速が高め
られて勢い良く燃焼室２に供給されると共に、該１次吸
気通路２４は、二又状に分岐された第１、第２吸気ポー
ト６_１，６_２の一方（第１吸気ポート６_１）に沿って設
けられて、第２図に明らかなように燃焼室２に対して略
接線方向に開口されており、従って該通路２４からの吸
気により燃焼室２内にスワールＡが形成されることにな
る。一方、エンジン１の高負荷時には上記制御弁２５が
開くので、吸気は上記１次吸気通路２４と２次吸気通路
２６の両者から第１，第２吸気ポート６_１，６_２を通っ
て燃焼室２に供給されることになり、従って所要の出力
を得るのに必要な多量の吸気が燃焼室２に供給されるこ
とになる。尚、いずれの場合にも、吸気行程の終了時に
は燃料噴射弁２７から燃料が噴射されて燃焼室２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１９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。

そして、上記燃料噴射弁２７は上記１次吸気通路２４の
２次吸気通路２６への合流部近傍に先端の噴口部２７ａ
が位置されている共に、該噴口部２７ａが燃焼室２の上
部中央を指向しているので、吸気弁１０_１，１０_２が開
いている吸気行程の終了時に該燃料噴射弁２７から燃料
が噴射されると、その燃料噴霧Ｂはポート内壁面等に付
着することなく、第１吸気ポート６_１の開口部における
バルブシート８と第１吸気弁１０_１との間を通って燃焼
室２の上部中央、即ち点火プラグ１９における着火部周
辺の至近距離から集中的に噴射供給されることになる。
そのため、燃料噴霧Ｂが点火プラグ１９の着火部周辺に
リッチな状態で遍在することになって、燃焼室２内で混
合気が良好に成層化されることになり、これにより吸気
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１９による混合気の着火が良好に行われ、これ
に伴っ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２内
に形成されているスワールにより火炎が該燃焼室２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。

然して、第１〜第４気筒１_１〜１_４における各燃料噴射
弁２７…２７からの燃料の噴射は、第２図に示すフュエ
ルディスパイプ２８の各分岐部２８ａ…２８ａから上記
噴射弁２７…２７の各燃料導入部２７ｂ…２７ｂに燃料
が圧送されることにより行われる。その場合、各燃料噴
射弁２７…２７は、上記フュエルディスパイプ２８に対
して全て同一方向に傾斜して接続されているので、各噴
射弁２７…２７の燃料導入部２７ｂ…２７ｂに作用する
上記パイプ２８からの燃料流の動圧が全て等しくなり、
これにより各気筒１_１〜１_４に夫々分配される燃料供給
量の均一化が図られることになる。

更に、各１次吸気通路２４…２４の湾曲形状及びその燃
焼室２…２に対するオフセット方向を同一にした上で、
上記燃料噴射弁２７…２７を各１次吸気通路２４…２４
に対し側方からで且つ同一方向（第２図における左側部
斜め上方）から挿設する構成としたことにより、平面視
で各噴射弁２７…２７を傾斜させて取付けたにも拘わら
ず、隣接気筒間で各弁２７…２７が干渉し合うことはな
く、またこのような構成により上記フュエルディスパイ
プ２８を一体形成した上で該パイプ２８と各噴射弁２７
…２７の燃料導入部２７ｂ…２７ｂとを接続ないし嵌着
させることが可能となってその組付け性の悪化を招くこ
とが防止される。

また、この実施例においては、上記フュエルディスパイ
プ２８内の燃料流方向ｘと各噴射弁２７…２７への燃料
分配方向との交差角α…αが鋭角とされているので、第
３図に示すように各燃料噴射弁２７…２７内で発生した
ベーパ（気泡）ｚ…ｚが燃料流Ｘによって該弁２７…２
７内から上記パイプ２８の各分岐部２８ａ…２８ａを介
して該パイプ２８のメイン通路２８ｂに吸い出されるこ
とになる。つまり、上述の如く燃料噴射弁２７…２７を
燃焼室２…２に近接配置する構成によれば、該弁２７…
２７の温度が上昇ないし過上昇して上記ベーパｚ…ｚが
発生し易くなり且つレイアウトの関係上各噴射弁２７…
２７の水平面に対する傾斜角が小さくなるために、上記
ベーパｚ…ｚが噴射弁２７…２７内に残留して燃料の噴
射状態や噴射量の分配性を悪化させることになるが、上
記のようにフュエルディスパイプ２８に対する燃料噴射
弁２７…２７の傾斜角度を適切に設定したことにより、
このような問題が効果的に解消されるのである。

尚、上記実施例は４気筒４弁式エンジンに本発明を適用
したものであるが、他の多気筒エンジン、或いは２弁、
３弁式エンジンに本発明を適用することも可能である。

（発明の効果） 以上のように本発明は、吸気通路が１次吸気通路と制御
弁を備えた２次吸気通路とで構成されているエンジンの
吸気装置において、上記１次吸気通路における２次吸気
通路への合流部近傍に、噴口部を燃焼室側に指向させて
燃料噴射弁を設置するようにしたから、吸気行程中の所
定時期に該噴射弁から燃料が噴射されると、燃料噴霧は
燃焼室の上部中央に集中的に供給されることになる。そ
のため、点火プラグの着火部周辺に燃料がリッチな状態
で遍在することになって混合気が効果的に成層化される
ことになり、これ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のリーン化ないし稀薄燃焼化が
達成され、その結果、燃費性能や排気性能が効果的に改
善されることになる。

そして、特に本発明によれば、燃料噴射弁を１次吸気通
路に対して側方からで且つ各気筒同一方向から挿設した
ことにより、隣接気筒間で上記噴射弁が互いに干渉し合
うことがなくなると共に、フュエルディスパイプを一体
形成した上で各噴射弁に接続することが可能となってそ
の組付性ないし作業性の悪化が防止され、更には上記各
噴射弁に作用する燃料流の動圧が夫々等しくなって各気
筒に対する燃料供給量の分配性が向上することになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の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縦断面図、第２図は上記エン
ジンの要部横断平面図、第３図は上記実施例における作
用を示すフュエルディスパイプの要部拡大断面図であ
る。 １……エンジン、２……燃焼室、２４……１次吸気通
路、２５……制御弁、２６……２次吸気通路、２７……
燃料噴射弁、２７ａ……噴口部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 55/02 ３４０ Ｂ 9248−3Ｇ 69/00 ３６０ Ｃ 7825−3Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各気筒の吸気通路を１次吸気通路と２次吸
   気通路とで構成すると共に２次吸気通路に該通路を開閉
   する制御弁を備え、エンジンの低負荷時には上記１次吸
   気通路のみから、高負荷時には上記制御弁の開動により
   １次吸気通路と２次吸気通路との両通路から吸気を燃焼
   室に供給するようにしたエンジンの吸気装置であって、
   上記１次吸気通路の２次吸気通路への合流部近傍に、噴
   口部を燃焼室方向へ指向させて燃料噴射弁が設置されて
   いると共に、該噴射弁は、上記１次吸気通路に対して側
   方からで且つ各気筒同一方向から挿設されていることを
   特徴とするエンジンの吸気装置。