JPH1122470A - リーンバーンエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンのリーン空燃比運転時の最大出力を
高く維持しながら軽負荷時の超希薄空燃比運転を達成す
る。 【解決手段】 エンジン各シリンダ１に第１と第２の吸
気バルブ５１、５２及び第１と第２の吸気ポート５１
０、５２０を設け、第２の吸気ポート内を吸気バルブ５
２の弁軸５２ｃ方向に延設された隔壁５２５により２つ
の吸気通路５２１と５２２に分割し、リーン空燃比運転
時に第２の吸気ポートと内側吸気通路５２１とを閉塞す
る吸気制御弁５５１、５５２を設ける。隔壁５２５の先
端５２５ａは弁軸５２ｃと所定の間隔を隔てて対向する
ように配置する。また、燃料噴射弁４０の第１の吸気ポ
ートに開口する噴孔４１は点火プラグ６０近傍を指向し
て、また内側吸気通路５２１に開口する噴孔４２は弁軸
５２ｃとシリンダ中心軸との間を指向して、それぞれ吸
気行程中に燃料を噴射するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リーンバーンエン
ジンの燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】気筒内に気筒中心軸線まわりの吸気旋回
流（スワール）を生じさせることにより、全体として理
論空燃比よりリーンな空燃比の混合気の安定した燃焼を
行うリーンバーンエンジンが知られている。これらのリ
ーンバーンエンジンでは、エンジン各気筒に、気筒内に
流入する吸気にスワールを生じさせるスワール吸気ポー
トと、吸気を直線的に気筒内に流入させるストレート吸
気ポートと、該ストレートポートに接続された吸気通路
を閉塞する吸気制御弁とを備えている。リーン空燃比で
エンジンを運転する場合には、吸気制御弁が閉弁され吸
気の大部分はスワールポート側から気筒内に流入し気筒
内に強力なスワールが生成される。また、エンジン高出
力運転時には吸気制御弁は開弁され、吸気の大部分はス
トレートポートから流入するようになり、吸気抵抗が低
減される。

【０００３】これらのエンジンでは通常、スワールポー
トはポート内に、通過する吸気流に旋回速度成分を与え
る形状のヘリカル突起を有しており、ポート内で吸気流
に渦流を発生させることにより気筒内にスワールを生成
している。すなわち、ヘリカル突起によりスワールポー
トを通過する吸気流に渦流が生成され、気筒内でこの渦
流が成長することにより気筒内スワールが生成される。
このため、ヘリカル突起を有するスワールポートでは、
リーン運転時の空燃比を高めた超希薄燃焼を達成するた
めにスワール比を増大させようとすると、ポート内の上
記ヘリカル突起の大きさを大きく設定してヘリカル突起
で生成する渦流を大きくする必要が生じる。しかし、ヘ
リカル突起の大きさを大きく設定した場合にはスワール
ポートの吸気抵抗が増大するため、リーン空燃比運転時
（スワールポートのみから吸気を行う場合）の最大吸入
空気量が制限されてしまい、リーン空燃比運転での最高
出力が低下する問題がある。

【０００４】これに対して、実開平４−１６６９号公報
は各気筒に第１と第２の吸気バルブを有する機関におい
て、第１吸気バルブに接続された吸気ポートをシリンダ
ヘッド上下方向に区切る隔壁で広狭２つの吸気通路に分
離し、内側の（第２吸気バルブ側の）広吸気通路に燃料
噴射弁の噴孔を設けた吸気装置を開示している。同公報
の吸気装置では、リーン空燃比運転時には第２吸気バル
ブに続く第２の吸気ポート及び上記広吸気通路を吸気制
御弁で閉塞して、第１吸気ポートの狭吸気通路のみから
気筒内に吸気を流入させる構成とされている。また、上
記広吸気通路内に開口する噴孔からは吸気行程中に気筒
内点火プラグ近傍を指向して燃料が噴射される。

【０００５】吸気制御弁を閉弁して、第１吸気ポートの
狭吸気通路から吸気を気筒内に流入させることにより、
吸気は第１吸気バルブから気筒内周壁に沿って接線方向
に気筒内に流入する。このため、気筒内には中心軸線ま
わりのスワールが生成される。また、広吸気通路内に配
置された燃料噴射弁の噴孔からは吸気バルブ開弁中に点
火プラグを指向して燃料が噴射される。このとき、広吸
気通路は吸気制御弁により閉塞されており吸気流は生じ
ていない。このため、噴射された燃料は吸気流により拡
散されることなく開弁中の吸気バルブの弁体とバルブシ
ートとの間から気筒内の点火プラグ近傍に到達する。こ
のため、同公報の装置では点火プラグ近傍には濃い混合
気層が形成され、上記狭吸気通路からの吸気流による気
筒内スワールとの相乗効果により、気筒内半径方向に混
合気が成層化され安定したリーン空燃比燃焼が可能とな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報の
装置のように直接点火プラグを指向して燃料を噴射する
場合には、リーン空燃比運転領域で比較的負荷の高い状
態で運転が行われると点火プラグのくすぶり等の問題が
生じる場合がある。すなわち、上記公報の装置では広吸
気通路側に噴射された燃料は吸気流に拡散されることな
く点火プラグ近傍に到達するため、負荷の増大とともに
燃料噴射量が増大すると点火プラグ近傍に多量の燃料が
直接到達するようになり、プラグが汚損される場合が生
じるのである。

【０００７】また、上記公報の装置のようにヘリカル突
起を設けずに狭吸気通路から気筒内周壁に沿って吸気を
流入させることによりスワールを生成する場合には、ス
ワール比を大きく設定するためには狭吸気通路から流入
する吸気の流速を増大する必要がある。このため、上記
公報の装置では狭吸気通路は下流側になるほど流路面積
を小さくして吸気流速を増大している。ところが、この
ように狭吸気通路の流路面積を絞ると吸気抵抗が増大し
てしまい、前述のヘリカル突起の場合と同様に最大吸入
空気量が制限される問題が生じる。

【０００８】本発明は上記問題に鑑み、点火プラグの汚
損等の問題を生じることなく気筒内に混合気を成層化
し、しかもリーン空燃比運転時の最大吸入空気量を制限
することなく超希薄燃焼を可能とするリーンバーンエン
ジンの燃料噴射装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、エンジンの各気筒に第１と第２の２つの吸気バ
ルブと、該第１と第２の吸気バルブに続く第１と第２の
吸気ポートを有するリーンバーンエンジンの燃料噴射装
置であって、前記第２の吸気ポート内に、第２の吸気ポ
ート内の吸気流に沿って第２の吸気バルブ弁軸近傍まで
延設され、第２の吸気ポート内を、第１の吸気ポート側
に位置する内側吸気通路と、該内側吸気通路を挟んで第
１の吸気ポートの反対側に位置する外側吸気通路との２
つの吸気通路に分離する隔壁と、エンジンがリーン空燃
比運転されるときに前記第１の吸気ポートと前記第２の
吸気ポートの前記内側吸気通路とを閉塞する吸気制御弁
と、前記第１の吸気ポートと前記第２の吸気ポートの内
側吸気通路とに開口する２つの噴孔を有し、該それぞれ
の噴孔から少なくとも前記吸気制御弁閉弁時には吸気行
程中に燃料噴射を行う燃料噴射弁とを備え、前記隔壁
は、前記第２の吸気バルブ弁軸中心線が隔壁の第２の吸
気バルブ側端部延長面上に位置するように延設され、隔
壁の第２の吸気バルブ側端部は前記第２の吸気バルブ弁
軸と所定の距離を隔てて対向しており、前記燃料噴射弁
の前記第１の吸気ポート側噴孔は、気筒内点火プラグ近
傍を指向して燃料を噴射し、前記燃料噴射弁の前記第２
の吸気ポート側噴孔は、前記第２の吸気バルブの弁軸と
気筒中心軸線との間を指向して燃料を噴射する、リーン
バーンエンジンの燃料噴射装置が提供される。

【００１０】すなわち請求項１に記載の発明では、隔壁
の下流側端部は第２の吸気バルブ弁軸と所定の距離を置
いて対向しており、しかも第２の吸気バルブ弁軸中心線
は隔壁の延長面上に位置するように隔壁が配置されてい
る。このため、隔壁により形成される外側吸気通路から
直接気筒内に流入する吸気は弁軸と干渉することなく気
筒内に流入し気筒内にスワールを形成する。

【００１１】また、外側吸気通路を通る吸気の一部は隔
壁端部と第２の吸気バルブ弁軸との間を通り、内側吸気
通路側から気筒内に流入する。一方、第２の吸気ポート
側噴孔から第２の吸気バルブ弁軸と気筒中心軸線との間
を指向して噴射された燃料はこの隔壁端部と弁軸との間
を通る吸気流により微細化され気筒内に流入し、更に気
筒内スワールに巻き込まれる。このため、第２の吸気ポ
ート側噴孔から噴射された燃料は気筒内スワール中に拡
散し、均質な混合気層を形成する。

【００１２】また、第１の吸気ポートから点火プラグ近
傍を指向して噴射された燃料は点火プラグ近傍に比較的
濃い混合気層を形成する。このため、本発明ではリーン
空燃比運転時に第１の吸気ポート側噴孔から噴射された
燃料により点火プラグまわりに形成される比較的濃い混
合気層を、第２の吸気ポート側噴孔から噴射された燃料
により生成される均一な希薄混合気層が取り巻く形にな
る。このため、スワール比を比較的小さく設定した場合
でも安定した燃焼速度を達成することができ、従来より
低いスワール比で希薄燃焼を達成することができる。ま
た、スワール比を比較的低く設定できるため、外側吸気
通路の気筒入口近傍を絞って流速を高める必要がないこ
とからリーン空燃比燃焼時の吸気抵抗を低減することが
可能となる。このため、最大吸入空気量が増大しリーン
空燃比運転時の最大出力を向上させることが可能とな
る。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、前記燃料
噴射弁の第２の吸気ポート側噴孔は、更に前記第２の吸
気バルブ弁体傘部背面を指向して燃料を噴射する請求項
１に記載のリーンバーンエンジンの燃料噴射装置が提供
される。請求項２の発明では、第２の吸気ポート側噴孔
から噴射される燃料は、第２の吸気バルブ弁体傘部背面
に衝突して微細化した後、隔壁端部とバルブ弁軸との間
を通る気流に乗って更に微細化しながら気筒内スワール
中に拡散する。このため、本発明では請求項１の発明の
作用に加えて、スワール中に一層微細かつ均質な混合気
が生成されるようになる。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、更に、前
記外側吸気通路から気筒内に流入する吸気流量全体に対
する、前記隔壁の第２の吸気バルブ側端部と第２の吸気
バルブ弁軸との間を通過して気筒内に流入する吸気流量
の割合を変化させ、前記吸気制御弁閉弁時には、エンジ
ン負荷が大きくなるほど前記隔壁端部と第２の吸気バル
ブ弁軸との間を通過する吸気流量の割合を増大させる調
整手段を備えた請求項１に記載のリーンバーンエンジン
の燃料噴射装置が提供される。

【００１５】請求項３の発明では、リーン空燃比運転時
に調整手段により隔壁端部と第２の吸気バルブ弁軸との
間を通過して気筒内に流入する吸気の流量がエンジン負
荷に応じて調節される。すなわち、エンジン負荷が大き
いほど隔壁端部と弁軸との間を通過する吸気流量の割合
が大きくなるため、全体として外側吸気通路を通る吸気
の抵抗が低減されるようになる。このため、エンジン負
荷が大きい場合には最大吸入空気流量を大きくとること
ができ、リーン空燃比運転時のエンジン最大出力が向上
する。また、エンジン負荷が小さい場合には隔壁端部と
弁軸との間を通って気筒に流入する吸気の割合が低下す
るため、外側吸気通路から直接気筒内に流入する吸気の
割合が相対的に大きくなる。従って、低負荷運転時には
外側吸気通路から気筒内に流入する吸気の流速を比較的
高く維持することができ、低負荷運転時のスワール比の
低下を防止することができる。

【００１６】請求項４に記載の発明によれば、前記調整
手段は、前記隔壁の第２の吸気バルブ側端部に回動可能
に取着された可動板を備え、前記吸気制御弁閉弁時に
は、エンジン負荷が大きくなるほど前記可動板端部と第
２の吸気バルブ弁軸との間隔が大きくなるように前記可
動板を回動させる請求項３に記載のリーンバーンエンジ
ンの燃料噴射装置が提供される。

【００１７】請求項４の発明では、調整手段は可動板に
より構成されエンジン負荷が大きいほど可動板端部と弁
軸との間隔が大きくなるように可動板が回動される。こ
のため、隔壁端部と弁軸との間を通る吸気流量はエンジ
ン負荷が大きいほど増大する。請求項５に記載の発明に
よれば、前記調整手段は更に、エンジンの軽負荷運転時
には前記可動板を、前記外側吸気通路出口部分の流路断
面積を低下させる位置に回動させる請求項４に記載のリ
ーンバーンエンジンの燃料噴射装置が提供される。

【００１８】請求項５の発明では、更にエンジン軽負荷
運転時には可動板により外側吸気通路出口部分が絞られ
るため、請求項３の作用に加えて更に外側吸気通路から
直接気筒内に流入する吸気流の流速が高くなる。このた
め、エンジン軽負荷時に気筒内のスワール比が増加し気
筒内の乱れが大きくなり軽負荷時の超希薄燃料時にも安
定した燃焼速度を得ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態について説明する。図１、図２は本発明を適用し
た燃料噴射装置の一実施形態を示す略示図である。図
１、図２において１０はエンジンのシリンダヘッドを示
す。本実施形態では、多気筒エンジンが使用されている
が、図１、図２はそのうち１つのシリンダのみについて
示している。

【００２０】図１、図２において、１はエンジンのシリ
ンダ、３はシリンダ１内の燃焼室を示している。本実施
形態では、図１に示すように、燃焼室３には２つの吸気
バルブ５１、５２と２つの排気バルブ７１、７２とが設
けられており、いわゆる４弁式の構成とされている。ま
た、図１に５１０、５２０で示すのは、それぞれ第１と
第２の吸気バルブ５１、５２に接続される、シリンダヘ
ッド１０内に設けられた第１と第２の吸気ポートであ
る。

【００２１】本実施形態では、第１の吸気ポート５１０
は、吸気を直線的にシリンダ１内に流入させる通常のス
トレートポートとされ、第２の吸気ポート５２０は、流
入する吸気によりシリンダ１内にシリンダ中心軸線まわ
りの吸気旋回流（スワール）を生じさせるスワールポー
トとされている。本実施形態では、第２の吸気ポート５
２０内には隔壁５２５が設けられている。図１、図２に
示すように隔壁５２５は、吸気ポート５２０内に上下方
向（シリンダ１軸線方向）に配置されており、第２の吸
気ポート５２０内は隔壁５２５により２つの吸気通路５
２１と５２２とに分離されている。以下、第２の吸気ポ
ート５２０内に形成された吸気通路のうち第１の吸気ポ
ート５１０側の吸気通路５２１を便宜上内側吸気通路、
第１の吸気ポート５１０から遠い側にある吸気通路５２
２を外側吸気通路と呼ぶ。隔壁５２５は第２の吸気ポー
ト５２０の長さ方向全体にわたって設けられており、内
側吸気通路５２１と外側吸気通路５２２とを通る吸気を
円滑に第２の吸気バルブ５２に導くように、吸気流に沿
って延設されている。また、隔壁５２５の下流側（吸気
バルブ５２側）端部５２５ａは、第２の吸気バルブ５２
の弁体５２ａの弁軸５２ｃと間隔を隔てて対向する位置
まで延びている。また、本実施形態では、隔壁５２５は
第２の吸気ポート５２０内をほぼ直線的に延びており、
図３に示すように吸気バルブ５２の弁軸５２ｃの中心軸
線５２ｄは隔壁５２５を端部５２５ａ側に延長した平面
上に位置するようにされている。また、図３に示すよう
に端部５２５ａ付近では、隔壁５２５の厚さは弁軸５２
ｃの直径より小さくなっている。

【００２２】また、本実施形態ではシリンダへッド１０
の第１と第２の吸気ポート５１０、５２０の下部には燃
料噴射弁４０が配置されている。燃料噴射弁４０は、１
つの本体に２つの噴射口を備えており、この噴射口は第
１の吸気ポート５１０に開口した第１の噴孔４１と第２
の吸気ポート５２０の内側吸気通路５２１に開口した第
２の噴孔４２とにそれぞれ接続されている。本実施形態
では、リーン空燃比運転時には燃料噴射弁４０から吸気
行程後半に燃料噴射が行われる。また、第１の吸気ポー
ト５１０に開口した第１の噴孔４１は開弁時の第１の吸
気バルブ５１弁体とバルブシートとの間の空隙を通して
シリンダ１の上部中央に配置された点火プラグ６０を指
向している。更に、第１の吸気ポートの内側吸気通路５
２１に開口した第２の噴孔はシリンダ１の中心軸線と第
２の吸気バルブ５２弁軸５２ｃとの間を指向し、かつ本
実施形態では開弁時の第２の吸気バルブ５２の弁体５２
ａの傘部背面を指向している。

【００２３】本実施形態では、第１の吸気ポート５１０
入口及び第２の吸気ポート５２０の内側吸気通路５２１
の入口には、それぞれ吸気制御弁５５１及び５５２が設
けられている。吸気制御弁５５１と５５２は、それぞれ
板状の弁体を有するバタフライ弁として構成され、エン
ジンのリーン空燃比運転時に閉弁してそれぞれ第１の吸
気ポート５１０と第２の吸気ポート５２０内の内側吸気
通路５２１を閉塞する。従ってエンジンのリーン空燃比
運転時には吸気は第２の吸気ポート５２０の外側吸気通
路５２２のみを通って第２の吸気バルブ５２からシリン
ダ１に流入する。前述したように、外側吸気通路５２２
を形成する隔壁５２５は第２の吸気バルブ５２の弁体５
２ａの弁軸５２ｃ中心軸線５２ｄに一致する方向に延設
されているため、外側吸気通路５２２を通る吸気の大部
分は第２の吸気バルブ５２の弁軸５２ｃよりもシリンダ
内周壁面に近い側からやや下向きに直線的にシリンダ１
内に流入する。このため、リーン空燃比運転時には吸気
は第２の吸気バルブ５２からシリンダ内周壁面に対して
接線方向からシリンダ内に流入し、シリンダ内周壁面に
沿って回転する。従って、リーン空燃比運転時には第２
の吸気バルブ５２から流入する吸気流によりシリンダ１
内にはシリンダ中心軸線まわりの強力なスワールが形成
される。

【００２４】さらに、本実施形態では隔壁５２５の端部
５２５ａは第２の吸気バルブ５２の弁軸５２ｃと所定の
間隔を開けて対向しているため、リーン空燃比運転時に
は、外側吸気通路５２２を通る吸気の一部は隔壁端部５
２５ａと弁軸５２ｃとのあいだの間隙から内側吸気通路
５２１の出口側に回り込み、第２の吸気バルブ５２から
弁軸５２ｃの内側（第１の吸気バルブ５１に近い側）部
分を通ってシリンダ内に流入するようになる。一方、内
側吸気通路５２２に開口する噴孔４２からは、燃料が弁
体５２ａ傘部背面の弁軸５２ｃより内側の部分に向けて
噴射されるため、噴孔４２から噴射された燃料は弁体５
２ａの上記部分に衝突して微粒化する。

【００２５】また、弁体５２ａ傘部背面の弁軸５２ｃよ
り内側部分は上述した隔壁端部５２５ａと弁軸５２ｃと
の間を通って流入する吸気が通過するため弁体との衝突
によって微粒化した燃料はこの吸気流に運ばれ更に微粒
化されながら、シリンダ内に生成されたスワールに合流
し、スワール内に拡散するようになる。また、第１の吸
気ポート５１０側の第１の噴孔４１からはシリンダ内の
点火プラグ６０近傍を指向して燃料が噴射され、点火プ
ラグ近傍に比較的濃い混合気層を形成する。

【００２６】図４は、上記第１の噴孔４１と第２の噴孔
４２とから噴射される燃料の挙動を模式的に示す図であ
る。すなわち、図４に示すようにリーン空燃比運転時に
はシリンダ１内には点火プラグ６０近傍に形成された比
較的濃い混合気層ＲＦのまわりをスワール内の均一な希
薄混合気層ＬＦが取り巻く形になる。このため、スワー
ル比を高く設定してシリンダ内の乱れを増幅しないでも
濃混合気層から希薄混合気層への火炎の伝搬がスムーズ
に行われ、シリンダ内で安定した燃焼速度を得ることが
できる。

【００２７】図５は、吸気制御弁５５１、５５２閉弁時
の吸気行程から圧縮行程にかけての各段階におけるシリ
ンダ１内の流れの様子を模式的に表している。図５(A)
は吸気行程初期のシリンダ内の状態を示している。図５
の各図は吸気制御弁５５１と５５２とが閉弁した状態を
示しているため、吸気行程初期に吸気バルブ５１、５２
が開弁すると、吸気は第２の吸気バルブ５２のみからシ
リンダ１内に流入する。吸気行程初期にはピストン１９
（図５(A) ）の下降のためにシリンダ内の気流は乱れて
おり、第２の吸気ポートの外側吸気通路５２２から吸気
バルブ５２を通ってシリンダ１内に流入した吸気はシリ
ンダ内に安定したスワールを生成することはできない。
しかし、吸気行程後半になると、ピストン１９の下降速
度は次第に小さくなるため、シリンダ１内には外側吸気
通路５２２から流入した吸気により第２の吸気バルブ５
２を起点とする下向き螺旋状のスワールがシリンダ中心
軸線まわりに生成されるようになり、吸気行程後期には
図５(B) に示すように、シリンダ１内に安定した強力な
スワール流Ｓが生成される。このスワール流Ｓはシリン
ダ内周面近傍では流速が速いが、シリンダ中心軸線に近
づくにつれ円周方向速度は低下し、シリンダ中心軸線近
傍にはほとんど吸気の流れがない領域Ｓａが生じてい
る。噴孔４１、４２からの燃料噴射はこの強力なスワー
ル流Ｓが生成する吸気行程後期に行われる。

【００２８】この場合、前述したように、第２の吸気ポ
ート５２０側の噴孔４２から噴射された燃料は第２の吸
気バルブ弁体５２ａ傘部背面との衝突と、第２の吸気バ
ルブ５２から弁軸５２ｃ内側を通って流入する吸気流と
により微細化、拡散しながらシリンダ内に流入して吸気
とともにスワールＳに乗り、スワール流とともにシリン
ダ内を旋回する。このため、スワール中には均一な希薄
混合気が形成される。

【００２９】一方、第１の吸気ポート５１０側の噴孔４
１からは、点火プラグ近傍、すなわちスワールＳの流れ
のない中心領域Ｓａに向けて燃料が噴射される。また、
本実施形態では、噴孔４２は第１の吸気弁５１のバルブ
シート上部に近接した位置に開口しており、更に吸気制
御弁５５１閉弁時には第１の吸気ポート５１０を通る吸
気流が存在しないので、噴孔４１から噴射された燃料は
吸気流により拡散して吸気弁と衝突することなく、開弁
中の吸気バルブとバルブシートとの間の狭い間隙を通過
し、直接スワールＳの中心領域Ｓａに到達する。また、
噴孔４２は点火プラグ近傍を指向しているため、噴孔４
２から噴射された燃料は、シリンダ上部のスワール中心
領域Ｓａに到達し、滞留して濃混合気層を形成する。

【００３０】吸気行程が終了し、ピストン１９が上昇す
ると、図５(C) に示したようにシリンダ１内にはピスト
ンの上昇に伴って上方に向かう気流Ｕが生じるようにな
るため、図５(B) でスワール中心領域に滞留した濃混合
気層はさらに燃焼室上部中央付近に集中するようにな
る。従って、圧縮行程後期の点火時期付近では、点火プ
ラグ近傍に濃混合気の層が集中し、そのまわりを均一な
希薄混合気層がとり囲むようになる。このため、点火プ
ラグによる濃混合気層への着火が容易に行われ、濃混合
気層で着火が生じると、火炎はスワールによりシリンダ
内に均一に拡散した希薄混合気層にも安定した速度で伝
播し、燃焼室全体で燃焼が生じるようになる。

【００３１】しかも、本実施形態によれば、外側吸気通
路５２２はシリンダ内に接線方向に直線的に吸気を導入
することによりスワールを生成しているため、従来のよ
うにヘリカル突起を使用した場合に較べて吸気抵抗が小
さく、リーン空燃比運転時の最大吸入空気量を大きく設
定することが可能となる。このため、リーン空燃比運転
時の最大エンジン出力が増大し、従来より高エンジン負
荷領域までリーン空燃比運転を行うことが可能となる。

【００３２】上述したように、本実施形態の燃料噴射装
置は、以下の特徴的な構成を有している。 第２の吸気ポート５２０内に、第２の吸気バルブ５
２弁軸中心線に向かって延びる隔壁５２５を配置する。 隔壁５２５の端部５２５ａはバルブ５２の弁軸５２
ｃと間隔を開けて対向するように配置する。

【００３３】 リーン空燃比運転時に、第１の吸気ポ
ート５１０と第２の吸気ポートの内側吸気通路５２１と
を閉塞する吸気制御弁５５１、５５２を設ける。 ２つの噴孔４１、４２を有する燃料噴射弁４０を設
け、第１の吸気ポート５１０内に開口する噴孔４１から
はシリンダ内の点火プラグ近傍を指向して燃料を噴射
し、第２の吸気ポートの内側吸気通路５２２に開口する
第２の噴孔からは第２の吸気バルブ５２の弁軸５２ｃと
気筒中心軸線との間を指向して燃料を噴射する。

【００３４】上記、の構成により外側吸気通路５２
２からはリーン空燃比運転時にシリンダ内に接線方向に
直線的に吸気流が流入しスワールが生成される。このた
め、従来のようにヘリカル突起を使用した場合に較べて
吸気通路の吸気抵抗が小さくなり、リーン空燃比運転時
の最大吸入空気量を大きく設定することが可能となるた
め、リーン空燃比運転時の最大エンジン出力が増大し、
従来より高エンジン負荷領域までリーン空燃比運転を行
うことが可能となる。

【００３５】また、上記、の構成により第２の噴孔
から噴射された燃料はスワール流内に均一に拡散して希
薄混合気を形成するようになり、第１の噴孔から噴射さ
れた燃料により点火プラグまわりに形成される濃混合気
からの火炎の伝搬が安定する。このため、リーン空燃比
運転時の燃焼が安定し、リーンリミット（安定して運転
可能な最大空燃比）が上昇する。

【００３６】更に、上記の構成により、燃料噴射弁４
０からの燃料噴射は一部がプラグまわりの濃混合気層の
形成に使われ、残りが均一な希薄混合気の形成に使われ
る。このため、負荷が比較的高く燃料噴射量がそれに応
じて大きくなった場合にも点火プラグまわりに燃料の全
量が集中しないためプラグの汚損等が生じない。次に、
図６から図８を用いて本発明の別の実施形態について説
明する。

【００３７】図６、図７は前述の実施形態の図１と図２
とにそれぞれ対応する図であり、図１、図２と同一の参
照符号は同一の要素を示している。本実施形態では、図
１の実施形態の隔壁５２５の下流側端部５２５ａ部分
が、第２の吸気バルブ５２の弁軸５２ｃと平行な軸線ま
わりに回動可能な可動板として構成されている点が図１
の実施形態と相違している。

【００３８】すなわち、図６、図７において、隔壁５２
５先端部５２５ａの上流側部分には回動軸５２５ｂが設
けられており、先端部５２５ａから回動軸５２５ｂまで
の隔壁部分は、回動軸５２５ｂまわりに回動可能な可動
板５２６として構成されている。また、可動板５２６は
図示しないモータ、負圧アクチュエータ等の適宜な形式
のアクチュエータにより機関負荷に応じて回動するよう
にされている。

【００３９】図８は、本実施形態における機関負荷に応
じた可動板５２６の位置の調節を説明する図である。本
実施形態では、例えばリーン空燃比運転時の軽負荷運転
では可動板５２６は図８に符号Ｉで示す位置、すなわち
外側吸気通路５２２の出口部分を絞る位置に回動され
る。可動板５２６がＩで示す位置に移動すると、外側吸
気通路５２２からシリンダ１内に流入する吸気の流速が
増大するため、気筒内に生成するスワール流のスワール
比（エンジンが１回転する時間にスワール流がシリンダ
内を回転する数）が大きくなる。このため、軽負荷運転
時には空燃比を高く設定して安定した超希薄燃焼（例え
ば空燃比で３５程度）を達成することが可能となる。

【００４０】また、例えばリーン空燃比運転時の中負荷
運転では、図８に符号ＩＩで示すように、可動板５２６
は第２の吸気バルブ５２の弁軸５２ｃ方向、すなわち隔
壁５２５の延長上の位置に設定される。これにより、図
１に示した実施形態と同一の効果が得られ、中程度の負
荷の広い負荷領域で高い空燃比の希薄空燃比運転（例え
ば空燃比で３０程度）を安定して行うことが可能とな
る。

【００４１】また、リーン空燃比運転時の高負荷運転
（例えば空燃比で２５程度の運転）では、可動板５２６
は図８に符号ＩＩＩで示すように、弁軸５２ｃと可動板
の先端５２５ａとの距離が増大するように内側吸気通路
５２１側に回動する。これにより、図１に示した実施形
態の場合に較べて更に弁軸５２ｃと先端部５２５ａとの
間を通る吸気流が増大するようになり、外側吸気通路５
２２を通過する吸気の抵抗は図１の実施形態に較べて更
に低下することになる。このため、高負荷運転時の最大
吸入空気量が図１の実施形態に較べて更に増大し、リー
ン空燃比運転時の最大出力が更に増加する。

【００４２】なお、本実施形態ではリーン空燃比運転を
行わない場合、すなわち吸気制御弁５５１、５５２が開
弁している場合には可動板５２６は図８のＩＩの位置に
配置する。これにより、可動板５２６は内側通路５２
１、外側通路５２２の両方の吸気抵抗を最小にする位置
に配置されることになるため、第２の吸気ポート５２０
を通る吸気の量を大きく維持することが可能となる。

【００４３】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、上述し
たように高負荷運転時の点火プラグの汚損を生じること
なく、しかもリーン空燃比運転時の最大出力を増大させ
ながら超希薄燃焼を達成することが可能となる優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射装置の一実施形態の概略構成
を説明する図である。

【図２】本発明の燃料噴射装置の一実施形態の概略構成
を説明する図である。

【図３】第２の吸気ポート内の隔壁の延設方向を説明す
る図である。

【図４】図１の実施形態の作用を説明する図である。

【図５】図１の実施形態の作用を説明する図である。

【図６】本発明の別の実施形態を説明する図１と同様な
図である。

【図７】本発明の別の実施形態を説明する図２と同様な
図である。

【図８】図６、図７の実施形態の作用を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１…シリンダ ５１…第１の吸気バルブ ５２…第２の吸気バルブ ５２ｃ…弁軸 ５１０…第１の吸気ポート ５２０…第２の吸気ポート ５２１…内側吸気通路 ５２２…外側吸気通路 ５２５…隔壁 ５５１、５５２…吸気制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３１０Ｇ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｇ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０Ｂ 69/04 69/04 Ｒ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの各気筒に第１と第２の２つの
   吸気バルブと、該第１と第２の吸気バルブに続く第１と
   第２の吸気ポートを有するリーンバーンエンジンの燃料
   噴射装置であって、 前記第２の吸気ポート内に、第２の吸気ポート内の吸気
   流に沿って第２の吸気バルブ弁軸近傍まで延設され、第
   ２の吸気ポート内を、第１の吸気ポート側に位置する内
   側吸気通路と、該内側吸気通路を挟んで第１の吸気ポー
   トの反対側に位置する外側吸気通路との２つの吸気通路
   に分離する隔壁と、 エンジンがリーン空燃比運転されるときに前記第１の吸
   気ポートと前記第２の吸気ポートの前記内側吸気通路と
   を閉塞する吸気制御弁と、 前記第１の吸気ポートと前記第２の吸気ポートの内側吸
   気通路とに開口する２つの噴孔を有し、該それぞれの噴
   孔から少なくとも前記吸気制御弁閉弁時には吸気行程中
   に燃料噴射を行う燃料噴射弁とを備え、 前記隔壁は、前記第２の吸気バルブ弁軸中心線が隔壁の
   第２の吸気バルブ側端部延長面上に位置するように延設
   され、隔壁の第２の吸気バルブ側端部は前記第２の吸気
   バルブ弁軸と所定の距離を隔てて対向しており、 前記燃料噴射弁の前記第１の吸気ポート側噴孔は、気筒
   内点火プラグ近傍を指向して燃料を噴射し、前記燃料噴
   射弁の前記第２の吸気ポート側噴孔は、前記第２の吸気
   バルブの弁軸と気筒中心軸線との間を指向して燃料を噴
   射する、 リーンバーンエンジンの燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記燃料噴射弁の第２の吸気ポート側噴
   孔は、更に前記第２の吸気バルブ弁体傘部背面を指向し
   て燃料を噴射する請求項１に記載のリーンバーンエンジ
   ンの燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 更に、前記外側吸気通路から気筒内に流
   入する吸気流量全体に対する、前記隔壁の第２の吸気バ
   ルブ側端部と第２の吸気バルブ弁軸との間を通過して気
   筒内に流入する吸気流量の割合を変化させ、前記吸気制
   御弁閉弁時には、エンジン負荷が大きくなるほど前記隔
   壁端部と第２の吸気バルブ弁軸との間を通過する吸気流
   量の割合を増大させる調整手段を備えた請求項１に記載
   のリーンバーンエンジンの燃料噴射装置。
4. 【請求項４】 前記調整手段は、前記隔壁の第２の吸気
   バルブ側端部に回動可能に取着された可動板を備え、前
   記吸気制御弁閉弁時には、エンジン負荷が大きくなるほ
   ど前記可動板端部と第２の吸気バルブ弁軸との間隔が大
   きくなるように前記可動板を回動させる請求項３に記載
   のリーンバーンエンジンの燃料噴射装置。
5. 【請求項５】 前記調整手段は更に、エンジンの軽負荷
   運転時には前記可動板を、前記外側吸気通路出口部分の
   流路断面積を低下させる位置に回動させる請求項４に記
   載のリーンバーンエンジンの燃料噴射装置。