JPH09222063A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の吸気装置において、インジェクタ
から噴射される燃料が吸気通路壁面に付着して壁流とな
らないようにする。 【解決手段】 吸気通路を運転条件に応じて絞る吸気流
制御バルブ８と、吸気通路壁面２０に対して溝状に窪み
吸気流制御バルブ８の閉弁時に吸気を通すガイド溝２１
とを備える内燃機関の吸気装置において、インジェクタ
３をその燃料噴霧中心線Ｏ₃が燃焼室１の直上流側の吸
気ポート１１でガイド溝２１の中心線Ｏ₂と交差するよ
うに配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気装
置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インジェクタから吸気通路に噴射した燃
料を吸気と混合して燃焼室に吸入させる機関にあって
は、インジェクタから噴射される燃料が吸気通路壁面に
付着して壁流とならないようにすることが要求される。

【０００３】従来の内燃機関の吸気装置として、図７に
示すようになものがある（実開昭６１−８０３６５号公
報、参照）。

【０００４】インジェクタ１０３の燃料噴口の近傍に一
端が開口し、空気流制御バルブ１０２より上流側の吸気
通路１０１に他端が開口する補助空気通路１０４が配設
される。

【０００５】空気流制御バルブ１０２の前後に生じる圧
力差により、吸気の一部である補助空気が補助空気通路
１０４を通ってインジェクタ１０３から噴射される燃料
に導かれ、シリンダに吸入される燃料の微粒化を促すよ
うになっている。

【０００６】また、空気流制御バルブ１０２が閉弁する
と、吸気の大部分が空気流制御バルブ１０２の切欠きを
通って導かれることにより、燃焼室１に流入する吸気流
速を高めて、燃焼室に吸気旋回流を生起するようになっ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の吸気装置にあっては、吸気流制御
バルブ１０２が閉弁した運転時に、吸気流制御バルブ１
０２の切欠きを通過した高速の空気流によりインジェク
タ１０３から噴射される燃料噴霧が偏向し、インジェク
タ１０３の前方に位置する吸気通路壁面の上部に付着し
て壁流となりやすいという問題点があった。

【０００８】吸気通路壁面に燃料の壁流が生じると、燃
料噴射量が変化する過渡時に燃焼室に供給される混合気
の空燃比の制御応答性が悪化する。また、燃料の微粒化
が妨げられてエミッションの悪化や燃費の悪化を招く可
能性がある。

【０００９】本発明は上記の問題点を解消し、内燃機関
の吸気装置において、インジェクタから噴射される燃料
が吸気通路壁面に付着して壁流とならないようにするこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
関の吸気装置は、燃焼室に吸気を導く吸気通路と、吸気
通路を運転条件に応じて絞る吸気流制御バルブと、吸気
通路壁面に対して溝状に窪み吸気流制御バルブの閉弁時
に吸気を通すガイド溝と、吸気通路に燃料を噴射するイ
ンジェクタと、を備える内燃機関の吸気装置において、
前記インジェクタをその燃料噴霧中心線が燃焼室または
燃焼室の直上流側の吸気通路でガイド溝の中心線と交差
するように配置はる。

【００１１】請求項２に記載の内燃機関の吸気装置は、
請求項１に記載の発明において、前記インジェクタの燃
料噴霧中心線とガイド溝の中心線の交点を吸気通路の燃
焼室に対する開口端の近傍に配置する。

【００１２】請求項３に記載の内燃機関の吸気装置は、
請求項１に記載の発明において、前記インジェクタの燃
料噴霧中心線とガイド溝の中心線の交点をガイド溝の下
流端に配置する。

【００１３】請求項４に記載の内燃機関の吸気装置は、
請求項１に記載の発明において、前記インジェクタの燃
料噴口をガイド溝の途中に臨ませる。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の内燃機関の吸気装置におい
て、吸気流制御バルブが開弁した運転状態では、吸気流
制御バルブが吸気流を絞ることがなく、インジェクタか
ら噴射された燃料噴霧と混合しながら燃焼室へと吸入さ
れ、混合気の均一化がはかれる。

【００１５】吸気流制御バルブが閉弁した運転状態で
は、吸気の大部分がガイド溝に集められる。このとき、
インジェクタから噴射される燃料は燃焼室または燃焼室
の直上流側でガイド溝を介して流れる高速の吸気流に向
けて噴射され、高速の吸気流に合流することによって燃
料噴霧の微粒化が促進されるとともに、燃料噴霧が吸気
通路壁面に付着して壁流となることを防止する。

【００１６】こうして吸気通路壁面に燃料の壁流が生じ
ることを防止するため、燃料噴射量が変化する過渡時に
空燃比の制御応答性が向上する。また、燃料の微粒化が
促進されるため、エミッションの改善がはかれるととも
に、燃費の低減がはかれる。請求項２に記載の内燃機関
の吸気装置において、インジェクタから噴射される燃料
は吸気通路の燃焼室に対する開口端の近傍でガイド溝を
経て燃焼室に流入する高速の吸気流に向けて噴射される
が、吸気流制御バルブが閉弁した運転状態でガイド溝に
を経て燃焼室に流入しようする高速の吸気流に合流する
ことによって燃料噴霧の微粒化が促進されるとともに、
燃料噴霧が吸気通路壁面に付着して壁流となることを防
止する。

【００１７】請求項３に記載の内燃機関の吸気装置にお
いて、インジェクタから噴射される燃料はガイド溝の下
流端に向けて噴射され、吸気通路壁面を介して偏向した
後に燃焼室へと流入するが、吸気流制御バルブが閉弁す
る運転状態ではガイド溝に沿って流れる高速の吸気流に
合流することによって燃料噴霧の微粒化が促進されると
ともに、燃料噴霧が吸気通路壁面に付着して壁流となる
ことを防止する。

【００１８】請求項４に記載の内燃機関の吸気装置にお
いて、インジェクタから噴射される燃料はガイド溝の途
中に噴射されるが、吸気流制御バルブが閉弁する運転状
態で、ガイド溝を流れる高速の吸気流に合流することに
よって燃料噴霧の微粒化が促進されるとともに、燃料噴
霧が吸気通路壁面に付着して壁流となることを防止す
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２０】図１に示すように、シリンダヘッド１０の
燃焼室壁１８はペントルーフ形に傾斜して形成される。

【００２１】図２に示すように、燃焼室壁１８には２つ
の吸気ポート１１が図示しない排気ポートに対して点火
栓１９を挟んで対向するように開口する。シリンダヘッ
ド１０は、２つの吸気ポート１１を仕切る隔壁１６を有
する。

【００２２】吸気ポート１１はその燃焼室１に対する開
口部に図示しないバルブシートが嵌められ、バルブシー
トに着座する吸気弁１２によって機関回転に同期して開
閉される。

【００２３】機関は吸気弁が開かれるのに伴って吸気ポ
ート１１から燃焼室１に吸気（混合気）を吸入し、この
吸気をピストン５で圧縮して、点火プラグで着火燃焼さ
せ、排気弁が開かれるのに伴って排気が各排気ポートに
排出され、これらの各行程が連続して繰り返されるよう
になっている。

【００２４】吸気ポート１１より上流側の吸気通路には
図示しないスロットルバルブが介装される。スロットル
バルブはアクセルペダルに連動して開閉作動し、吸入空
気量を調節するようになっている。

【００２５】シリンダヘッド１０には吸気ポート１１に
臨むインジェクタ３が取付けられる。インジェクタ３か
ら吸気ポート１１に燃料を噴射するようになっている。

【００２６】インジェクタ３は、図示しない制御装置か
ら機関回転に同期して出力される駆動パルス信号により
開弁駆動されて、所定圧力に調節された燃料を噴射す
る。

【００２７】吸気ポート１１の隔壁１６より上流側に吸
気流制御バルブ８が介装される。図３に示すように、バ
タフライ式の吸気流制御バルブ８は、弁体１５と、弁体
１５を回動可能に支持する弁軸１７とからなる。弁体１
５は吸気ポート１１の通路断面形と同じく長円形をした
板状に形成される。

【００２８】吸気流制御バルブ８の弁軸１７の一端に図
示しないアクチュエータが連結される。吸気流制御バル
ブ８はアクチュエータにより吸気通路２の通路中心線と
略平行な全開位置から吸気通路２の通路中心線に対して
略直交する全閉位置にわたって回転駆動される。

【００２９】図示しない制御装置は機関の運転状態に応
じて予め設定されたマップの内容にしたがって所定の低
速低負荷域で吸気流制御バルブ８を閉じるように制御す
る。

【００３０】シリンダヘッド１０の吸気通路壁面２０に
は吸気流制御バルブ８の下方に２つのガイド溝２１が吸
気流れ方向に沿って形成される。吸気流制御バルブ８の
閉弁時に吸気の大部分が各ガイド溝２１を通って燃焼室
１へと直線的に導かれることにより、燃焼室１に吸気旋
回流を生起する。

【００３１】各ガイド溝２１は吸気流制御バルブ８の上
流側からバルブシートの近傍にわたって直線的に延び
る。各ガイド溝２１は隔壁１６を挟むようにして互いに
平行に延びる。

【００３２】各ガイド溝２１は、ペントルーフ形に傾斜
する燃焼室壁１８および排気弁のバルブフェイスに沿っ
て延びる。

【００３３】各ガイド溝２１はその中心線Ｏ₂が各吸気
弁の中心線よりもシリンダの中心側に位置するように形
成される。このため、吸気が各ガイド溝２１を通って燃
焼室壁１８へと直線的に導かれることにより、燃焼室１
の中央部で縦方向に旋回する吸気旋回流（タンブル）を
生起する。

【００３４】各ガイド溝２１の断面形は略矩形をしてい
る。各ガイド溝２１は、垂直方向に延びる一対の側壁部
３１と、各側壁部３１を結ぶ底壁面３２とによって画成
される。

【００３５】シリンダヘッド１０の吸気通路壁面２０の
上部にはインジェクタ３が臨む凹部２２が形成される。
凹部２２は吸気流制御バルブ８の下流側かつ隔壁１６よ
り上流側に配置される。凹部２２はインジェクタ３から
噴射される燃料噴霧が通る空間を画成している。

【００３６】インジェクタ３は２つの燃料噴口を有す
る。各燃料噴口から噴射される燃料噴霧が、図１に２点
鎖線で示すように、各ガイド溝２１に沿って拡散するよ
うになっている。

【００３７】そして本発明の要旨とするところである
が、各燃料噴霧中心線Ｏ₃ は各ガイド溝２１の中心線Ｏ
₂に対して各ガイド溝２１の延長上で交差するように配
置される。

【００３８】この実施形態では、各燃料噴霧中心線Ｏ₃
と各ガイド溝２１の中心線Ｏ₂の各交点Ｐが各吸気ポー
ト１１の燃焼室１に対する開口端の近傍に配置される。
換言すると、交点Ｐは開弁状態にある吸気弁１２の傘裏
部１３の手前に配置される。

【００３９】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００４０】吸気流制御バルブ８が開弁した運転状態で
は、吸気流制御バルブ８が吸気の流れを絞ることがな
く、インジェクタ３から噴射された燃料噴霧と混合しな
がら燃焼室１へと吸入され、混合気の均一化がはかれ
る。

【００４１】所定の低速低負荷域で、吸気流制御バルブ
８が閉弁すると、吸気の大部分がガイド溝２１に集めら
れ、吸気流速をガイド溝２１に沿って高められる。

【００４２】インジェクタ３から噴射される燃料はガイ
ド溝２１の前方に向けて噴射され、ガイド溝２１を経て
燃焼室１に流入する高速の吸気流に合流することによっ
て、燃料噴霧の微粒化が促進されるとともに、燃料噴霧
が吸気通路壁面２０に付着して壁流となることを防止す
る。

【００４３】こうして吸気通路壁面２０に燃料の壁流が
生じることが防止されるため、燃料噴射量が変化する過
渡時に燃焼室に供給される混合気の空燃比の制御応答性
が向上する。また、燃料の微粒化が促進されるため、エ
ミッションの改善がはかれるとともに、燃費の低減がは
かれる。

【００４４】また、吸気流制御バルブ８が閉弁する運転
条件では、ガイド溝２１に集められた高速吸気流が燃焼
室１の中央部へと直線的に導かれ、ペントルーフ型に傾
斜する燃焼室壁１８および排気弁のバルブフェイスに当
たって、図１に矢印で示すように、燃焼室１に縦方向に
旋回する旋回流（タンブル）を生起する。燃焼室１に生
起される旋回流によって燃料噴霧と空気の混合が促進さ
れることにより、良好な燃焼性が得られ、空燃比を希薄
化するリーンバーン領域を拡大することが可能となる。

【００４５】各ガイド溝２１はその中心線Ｏ₂が各吸気
弁の中心線よりもシリンダの中心側に位置するように形
成されているため、吸気流制御バルブ８が閉弁する運転
条件では、混合気が燃焼室１の中央部で縦方向に旋回
し、ピストン５が上昇するのに伴って点火栓１９の近傍
に燃料を集める、混合気の成層化が行われる。この結
果、良好な燃焼性が得られ、空燃比を希薄化するリーン
バーン領域を拡大することが可能となる。

【００４６】なお、各燃料噴霧中心線Ｏ₃ を各ガイド溝
２１の中心線Ｏ₂に対して燃焼室１において交差するよ
うに配置しても、同様の効果が得られる。

【００４７】次に、図４に示す他の実施形態について説
明する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。

【００４８】イジェクタ３の各燃料噴霧中心線Ｏ₃ は吸
気ポート１１の吸気通路壁面２０に向けられ、ガイド溝
２１の中心線Ｏ₂に対して各ガイド溝２１の下流端部で
交差するように配置される。

【００４９】すなわち、各燃料噴霧中心線Ｏ₃ と各ガイ
ド溝２１の中心線Ｏ₂の各交点Ｐが各ガイド溝２１内に
位置している。

【００５０】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００５１】所定の低速低負荷域で、吸気流制御バルブ
８が閉弁すると、吸気の大部分がガイド溝２１に集めら
れ、吸気流速をガイド溝２１に沿って高められる。

【００５２】インジェクタ３から噴射される燃料はガイ
ド溝２１の下流端に向けて噴射され、吸気通路壁面２０
を介して偏向して燃焼室１へと流入するが、このときガ
イド溝２１に沿って流れる高速の吸気流に合流すること
によって、燃料噴霧の微粒化が促進されるとともに、燃
料噴霧が吸気通路壁面２０に付着して壁流となることを
防止する。

【００５３】また、吸気流制御バルブ８が開弁した運転
状態に、燃料噴霧が吸気通路壁面２０に付着して壁流と
なっても、燃焼性を悪化させることは少ない。

【００５４】次に、図５、図６に示す他の実施形態につ
いて説明する。なお、図１との対応部分には同一符号を
付す。

【００５５】イジェクタ３の各燃料噴口を一方のガイド
溝２１に臨ませる。イジェクタ３の各燃料噴口はガイド
溝２１の底面に開口する。したがって、燃料噴霧中心線
Ｏ₃はガイド溝２１の中心線に対して各ガイド溝２１の
途中で交差する。

【００５６】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００５７】所定の低速低負荷域で、吸気流制御バルブ
８が閉弁すると、吸気の大部分がガイド溝２１に集めら
れ、吸気流速をガイド溝２１に沿って高められる。

【００５８】インジェクタ３から噴射される燃料はガイ
ド溝２１の途中に噴射され、ガイド溝２１を流れる高速
の吸気流に合流することによって、燃料噴霧の微粒化が
促進されるとともに、燃料噴霧が吸気通路壁面２０に付
着して壁流となることを防止する。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の内
燃機関の吸気装置は、吸気流制御バルブが閉弁した運転
状態で、ガイド溝を介して流れる高速吸気流によりイン
ジェクタから噴射された燃料噴霧の微粒化が促進される
とともに、燃料噴霧が吸気通路壁面に付着して壁流とな
ることを防止し、過渡時の空燃比制御応答性が向上し、
エミッションの改善がはかれるとともに、燃費の低減が
はかれる。

【００６０】請求項２に記載の内燃機関の吸気装置は、
インジェクタから噴射される燃料が吸気通路の燃焼室に
対する開口端の近傍でガイド溝を経て燃焼室に流入する
高速の吸気流に向けて噴射されるが、吸気流制御バルブ
が閉弁した運転状態で、ガイド溝を経て燃焼室に流入す
る高速の吸気流に合流することによって燃料噴霧の微粒
化が促進されるとともに、燃料噴霧が吸気通路壁面に付
着して壁流となることを防止し、良好な燃焼性が得られ
る。

【００６１】請求項３に記載の内燃機関の吸気装置は、
インジェクタから噴射される燃料がガイド溝の下流端に
向けて噴射され、吸気通路壁面を介して偏向した後に燃
焼室へと流入するが、吸気流制御バルブが閉弁した運転
状態でガイド溝に沿って流れる高速の吸気流に合流する
ことによって燃料噴霧の微粒化が促進されるとともに、
燃料噴霧が吸気通路壁面に付着して壁流となることを防
止し、良好な燃焼性が得られる。

【００６２】請求項４に記載の内燃機関の吸気装置は、
インジェクタから噴射される燃料はガイド溝の途中に噴
射され、吸気流制御バルブが閉弁した運転状態でガイド
溝を流れる高速の吸気流に合流することによって燃料噴
霧の微粒化が促進されるとともに、燃料噴霧が吸気通路
壁面に付着して壁流となることを防止し、良好な燃焼性
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す機関の横断面図。

【図２】同じく機関の平面断面図。

【図３】同じく吸気ポートの断面図。

【図４】他の実施の形態を示す機関の横断面図。

【図５】さらに他の実施の形態を示す機関の横断面図。

【図６】同じく機関の平面断面図。

【図７】従来例を示す機関の横断面図。

【符号の説明】

１ 燃焼室 ３ インジェクタ ５ ピストン ８ 吸気流制御バルブ １０ シリンダヘッド １１ 吸気ポート １２ 吸気弁 ２０ 吸気通路壁面 ２１ ガイド溝 Ｏ₂ガイド溝の中心線 Ｏ₃燃料噴霧中心線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室に吸気を導く吸気通路と、 吸気通路を運転条件に応じて絞る吸気流制御バルブと、 吸気通路壁面に対して溝状に窪み吸気流制御バルブの閉
   弁時に吸気を通すガイド溝と、 吸気通路に燃料を噴射するインジェクタと、 を備える内燃機関の吸気装置において、 前記インジェクタをその燃料噴霧中心線が燃焼室または
   燃焼室の直上流側の吸気通路でガイド溝の中心線と交差
   するように配置したことを特徴とする内燃機関の吸気装
   置。
2. 【請求項２】前記インジェクタの燃料噴霧中心線とガイ
   ド溝の中心線の交点を吸気通路の燃焼室に対する開口端
   の近傍に配置したことを特徴とする請求項１に記載の内
   燃機関の吸気装置。
3. 【請求項３】前記インジェクタの燃料噴霧中心線とガイ
   ド溝の中心線の交点をガイド溝の下流端に配置したこと
   を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 【請求項４】前記インジェクタの燃料噴口をガイド溝の
   途中に臨ませたことを特徴とする請求項１に記載の内燃
   機関の吸気装置。