JPH0217691B2 - - 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２ポート
等の複数の吸気ポートをエンジンの燃焼室に開口
させるとともに、各吸気ポートに対してこれを開
閉する吸気弁を配置した型式の吸気装置に関する
ものである。

（従来技術） 従来より、レシプロエンジンにおいて、各燃焼
室に対して、ほぼ均等な開口面積を有する２つの
吸気ポートを開口させて大きな開口面積を確保す
るとともに、シリンダヘツド内に形成する吸気通
路を各吸気ポートに燃焼室の軸方向に沿つた大角
度で接続して吸気を燃焼室にストレートに流入さ
せることにより、エンジンの充填効率を最大限向
上させ、エンジンの高出力化を図つたエンジンの
吸気構造はよく知られている。

かかる２ポート型式の吸気構造は、高負荷運転
時の高出力化を図るという点で有利であるが、そ
の反面、吸気量の少ない低負荷運転時には、吸気
流速が弱まり、燃焼性が低下し、燃費の面でも、
エミツシヨンの面でも不利となる欠点がある。

かかる欠点を解消するため、低負荷用吸気通路
とシヤツターバルブを介設した高負荷用吸気通路
とを上記２つの吸気ポートに夫々接続し、エンジ
ンの低負荷運転時には、シヤツターバルブを閉じ
て、低負荷用吸気通路のみから吸気を行なうよう
にしたものが知られている（例えば、特開昭56−
44419号公報参照）。

しかしながら、かかる対策は低負荷対策として
必らずしも有効ではない。即ち、もともと高出力
化のため２つの吸気ポートの開口面積を最大限確
保するようにしたものであるため、１つの吸気ポ
ートのみを使用するとしても吸気量が少ない極低
負荷運転時には、開口面積が依然大きすぎて吸気
流速を有効に向上させることができず、燃焼性の
向上に不可欠なスワールを有効に形成できない。

かかる不具合は、低負荷用吸気通路の通路面積
を絞れば、それで解消しうるように思えるが、高
出力化を図る目的から吸気通路のポート接続部は
前述したように、燃焼室の軸方向に沿つた方向に
形成されているため、吸気流速を早めることによ
つて燃焼室内に流速の早い流れが生成されたとし
ても燃焼室の周方向に沿つた有効なスワールとし
て生成されない。このため、この吸気の流れは圧
縮行程において早期に減衰されてしまうといつた
問題がある。そうかといつて、流速をできるだけ
高めようとして低負荷用吸気通路を絞りすぎれ
ば、それだけ賄いうる負荷範囲が制限され、比較
的低い負荷域でシヤツターバルブを開いて高負荷
用吸気通路からも吸気を供給する必要が生ずる。
その場合、２つの吸気ポートは、燃焼室の水平方
向中心線に関して対向的に形成されているため、
低負荷用吸気ポートから吸入される吸気流と高負
荷用吸気ポートから吸入される吸気流とが衝突し
て、スワールが消滅されないまでもますます弱め
られてしまい、スワールによる良好な燃焼性を確
保し難い欠点がある。

かかる問題を解消するため、本願出願人は、複
数の吸気ポートをエンジンの燃焼室にそれぞれ開
口させ、各吸気ポートを吸気弁で開閉するように
したエンジンの吸気装置において、複数の吸気ポ
ートに接続される吸気通路内に開閉弁を配設し
て、この開閉弁を低負荷運転時には閉じ高負荷運
転時には開くようにエンジンの運転状態に応じて
上記吸気通路の通路面積を増減制御する一方、上
記開閉弁よりも上流の吸気通路の底部から分岐
し、上記吸気ポートのいずれか一つに接続され、
通路面積が上記吸気通路に比べて小さい補助吸気
通路を設けたエンジンの吸気装置を本願と同時の
出願において提案している。

即ち、上記提案のエンジンの吸気装置によれ
ば、開閉弁が閉じられるエンジンの低負荷運転
時、吸気は専ら吸気通路の底部側に形成された補
助吸気通路からこの通路が接続された吸気ポート
を介して早い流速でエンジンの燃焼室に供給され
る。その場合、補助吸気通路は、吸気通路の底部
側に形成されていることから、シリンダヘツドと
シリンダブロツクとの合せ面に対して必然的に浅
い角度をなし、燃焼室内に流入した吸気は、燃焼
室の周方向に旋回するスワールを生成することが
できる。

また、開閉弁が開かれるエンジンの高負荷運転
時には、複数の吸気ポートから充填効率よく吸気
が吸入され、本来の高出力を保証することができ
るのである。

なお、この発明と一見類似した吸気装置が特開
昭55−25511号公報に開示されている。該公報に
は、「１個の気筒に２個の吸気弁を備え、主吸気
通路の燃焼室近傍に設けられた分岐管によつて形
成された２個の分岐吸気通路を備えた内燃機関に
おいて、吸気の一部を燃焼室内へ斜めに噴出する
副吸気通路を備えると共に、この副吸気通路の噴
出口はシリンダ内壁面の前記分岐管に対し略対称
をなす位置を指向するよう各分岐吸気通路に形成
されていることを特徴とする内燃機関。」が記載
されている。

しかしながら、このものは、２つの噴出口から
噴出された吸気が燃焼室の周壁に衝突した後、燃
焼室の略中心に臨設した点火プラグ付近で互いに
干渉して乱流を生ずるようにすることを目的とし
ているもので、燃焼室の周方向に強いスワールを
生成することをねらいとしている上記発明とは観
点が全く異なるものである。

（発明の目的） 本発明は、上記提案の技術思想を基礎とし、開
閉弁下流で吸気通路を分岐させ、各分岐吸気通路
を各吸気ポートに接続したタイプの吸気構造にお
いて、燃料噴射弁によつて供給する燃料の配分の
適正化を図るものである。

（発明の構成） このため、本発明は、それぞれ吸気弁により開
閉される複数の吸気ポートを燃焼室に開口させる
とともに、低負荷運転時閉じ高負荷運転時開く開
閉弁によつて開閉され、該開閉弁の下流で分岐さ
れ、各分岐端が吸気ポートにそれぞれ接続された
吸気通路を備え、上記開閉弁よりも上流の吸気通
路の底部から分岐し上記吸気ポートのいずれか一
つに接続される補助吸気通路を設け、上記開閉弁
下流の吸気通路に、補助吸気通路が接続された吸
気ポートに噴射ノズルを指向させて燃料噴射弁を
設置するとともに、上記開閉弁を上記噴射ノズル
の直上流において下流に向かつて斜め下向きに傾
斜させて配置したことを特徴とするエンジンの吸
気装置を提供するものである。

（発明の効果） 本発明によれば、補助吸気通路が接続される吸
気ポート側に指向させて燃料噴射弁を設置したの
で、この吸気ポート側への燃料配分を多くするこ
とができ、特に低負荷運転時、補助吸気通路から
の吸気によつて生成させるスワールにのせて燃料
の気化・霧化を促進することができ、燃焼性を向
上することができる一方、開閉弁を噴射ノズルの
直上流において下流に向かつて下向きに傾斜させ
て設けたので、開閉弁下流の吸気通路ボリユーム
を最小化することができ、したがつて、開閉弁閉
時のデツドボリユームを最小限とすることができ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例についてより具体的に説
明する。

第１図に示すように、エンジンＥの１つの気筒
１の燃焼室２には、エンジンＥのシリンダブロツ
ク（第２図の３参照）の幅方向中心線ｌに関して
ほぼ対称に、ほぼ同径の第１、第２の吸気ポート
４，５が開口され、長手方向中心線ｍをはさんで
第２吸気ポート５と対向する位置には、排気ポー
ト６が開口されている。

第１、第２吸気ポート４，５に吸気を供給する
吸気通路７は、シリンダヘツド（第２図の８参
照）内において徐々に分岐され、第１、第２吸気
ポート４，５の手前では、上記方向中心線ｌにほ
ぼ沿つて突出するように形成された仕切壁９によ
つて二叉に分岐され、これら分岐吸気通路１０，
１１が、第１、第２吸気ポート４，５にそれぞれ
接続されている。図示の如く、吸気通路７の中心
線l′は、前記幅方向中心線ｌに対して第１吸気ポ
ート４側に僅かに偏心させて、第２吸気ポート５
に比して第１吸気ポート４にストレートに接続さ
れる設定とし、その上流側にはシヤツターバルブ
１２を介設している。このシヤツターバルブ１２
は具体的に図示しないが、周知の開閉制御機構
（例えば、スロツトルバルブに連結されるリンク
機構）によりエンジンＥの低負荷運転時には吸気
通路７を閉じ、高負荷運転時には、負荷に応じて
開くようにその開閉が制御される。そして、吸気
通路７のシヤツターバルブ１２より上流側には、
吸気通路７の中心線l′に関して、第２吸気ポート
５側に片寄せて補助吸気通路１３の上流側開口１
３ａを吸気通路７の底壁に開口させている。この
補助吸気通路１３は、第１吸気ポート４に近接し
て開口した下流側開口１３ｂを有し、上記中心線
l′を横切るようにゆるやかに湾曲して、上流側開
口１３ａと下流側開口１３ｂとを連通する。この
補助吸気通路１３は、第２図により具体的に示す
ように、吸気通路７の底部を形成する底壁１４に
形成され、その下流側開口１３ｂは上記仕切壁９
の上流側端部、即ち分岐吸気通路１０，１１の分
岐点より下流で吸気弁１５によつて開閉される第
１吸気ポート４にできるだけ接近した位置に設定
されている。このため、補助吸気通路１３を流下
する吸気の全量は、第１吸気ポート４から燃焼室
２内に流入することとなる。補助吸気通路１３
は、第１吸気ポート４の直上流で気筒１の軸方向
に大きな曲率で湾曲されている分岐吸気通路１０
に対し、シリンダブロツク３とシリンダヘツド８
との合せ面Ａに対して僅かな傾き角をなすように
交差しており、したがつて、燃焼室２の周方向に
指向した方向性を有するようになる。

上記補助吸気通路１３の上流側開口１３ａより
僅か下流には、吸気通路７を開閉するシヤツター
バルブ１２を下流に向つて斜め下向きに傾斜させ
て配設し、さらにシヤツターバルブ１２より僅か
下流の吸気通路７の上壁１６に予め設けた取付部
１６ａには、燃料噴射弁１７を取付けている。こ
の場合、燃料噴射口１８は、シヤツターバルブ１
２の回転軸１２ａより僅か下流側でかつ吸気通路
７の中心線l′上に位置するように設定している
（第１図参照）。よく知られているように、燃料噴
射弁１７によつて噴射された燃料は、ある距離ま
では拡がらずに直進し、それ以後コーン状に拡散
する。したがつて、上記のように、燃料噴射口１
８を吸気通路７の中心線l′上に設定すれば、中心
線l′が、第１吸気ポート４側に予め偏心されてい
るため、コーン状に拡散する燃料の第１、第２吸
気ポート４，５に対する配分比は、第１吸気ポー
ト４側で多くなる。

このため、第１吸気ポート４から専ら吸気が行
なわれるエンジンＥの低負荷運転時において、よ
り多くの燃料が吸気とミキシングされることとな
り、混合物の燃焼性が向上される。

また、シヤツターバルブ１２を補助吸気通路１
３の上流側開口１３ａと燃料噴射口１８との間
で、斜め下方に傾けて配置して、第２図に実線で
示す全閉位置イから仮想線で示す全開位置ロまで
時針廻りに開く設定とすれば、シヤツターバルブ
１２の閉時におけるシヤツターバルブ下流の吸気
通路ボリユームを最小限とすることができる。燃
料噴射弁１７の設置位置は、第１、第２吸気ポー
ト４，５の仕切壁９の上流側で、燃料を両方の分
岐吸気通路１０，１１にまたがつてコーン状に分
散させる必要があることから、むやみに下流に設
定することはできないが、その上流側に設置する
必要があるシヤツターバルブ１２を上記のように
配設すれば、燃料噴射弁１７に最も近接し、しか
も最小の専有スペースでシヤツターバルブ１２を
設置することができるため、シヤツターバルブ１
２の閉時デツドボリユームとなるシヤツターバル
ブ１２下流の吸気通路ボリユームを最小限とする
ことができる。

なお、第１吸気ポート４を開閉する吸気弁１
５、第２吸気ポート５を開閉する吸気弁（図示せ
ず）および排気ポート６を開閉する排気弁１９
は、周知のオーバーヘツドカム機構２０により、
エンジンＥの回転に同期した所定のタイミングで
夫々開閉駆動される。

また、第１図に示すように、点火プラグ２１
は、第１、第２吸気ポート４，５および排気ポー
ト６が設けられていない部分、より具体的には、
補助吸気通路１３が開口する第１吸気ポート４に
燃焼室２の縦方向中心線ｍをはさんで対向する位
置に配置する。

このプラグ配置では、補助吸気通路１３によつ
て形成されるスワールの旋回軌跡上に点火プラグ
２１が位置することになるため、点火プラグ２１
によつて混合気を良好な着火性でもつて着火させ
ることができる。

次に、第３図１〜９に、第４図の断面１〜９に
対応した吸気通路７にのシリンダヘツド８内の断
面形状の変化を示すように、最初円形断面の吸気
通路７は、下流に向かうにしたがつて、楕円形状
からかいこ形状に変化して、最後は２つの円形断
面を有する分岐吸気通路１０，１１に分岐され
る。

そして、吸気弁７の下側に位置する偏平な長方
形状の断面を有し、かつ吸気通路７の通路断面積
に比して十分小さい通路断面積を有する補助吸気
通路１３は、最初吸気通路７の第２吸気ポート５
側（図の右側）に偏心した位置から、徐々に第１
吸気ポート４側（図の左側）に変位していき、第
１吸気ポート４に接続される分岐吸気通路１０の
底面に交わつて最終的には、第１吸気ポート４の
直上流で開口する。

第４図に示すように、吸気通路７の底面を形成
する底壁１４内に補助吸気通路１３を形成するこ
とにより、補助吸気通路１３は、シリンダブロツ
ク３とシリンダヘツド８との合せ面Ａに対して比
較的小さい傾斜角度に形成され、また平面形状と
してみたときに、第２吸気ポート５側から第１吸
気ポート４側にクロスしてなめらかに湾曲されて
いることにより、特に、シヤツターバルブ１２が
全閉されているエンジンＥの低負荷運転時におい
て、専ら補助吸気通路１３を通して流下する吸気
は絞り込まれて流速を早め、燃焼室２の周方向を
指向しつつ第１吸気ポート４からその全量が燃焼
室２内に流れ込んで、燃焼室２内に周方向のスワ
ールを生成する。

このスワールは、周方向に形成されているた
め、容易には減衰されず、圧縮行程終期におい
て、点火プラグ２１の点火により良好に着火燃焼
する。

以上の実施例では、シヤツターバルブ１２の下
流で吸気通路７を分岐させるとともに、補助吸気
通路１３を第２吸気ポート５側から第１吸気ポー
ト４側にクロスさせて形成したが、本発明はこれ
に限定されるものではない。

即ち、第５図に示すように、補助吸気通路２３
を第１吸気ポート４に接続される分岐吸気通路１
０の延長線に沿つてストレートに形成してもよ
い。

上記の実施例では、燃料噴射弁１７を補助吸気
通路１３が接続された第１吸気ポート４側に片寄
せて配置したが、第１吸気ポート４側の燃料の配
分比が第２吸気ポート５に比して大きくなるよう
に、燃料噴射弁１７を第１吸気ポート４に指向さ
せるように設置してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すエンジンの要部
断面説明図、第２図は第１図の−線方向の縦
断面図、第３図１〜９は吸気通路断面形状の変化
を示す各断面説明図、第４図は第３図１〜９の各
断面位置を示す縦断面説明図、第５図は本発明の
他の実施例を示す第１図と同様のエンジンの要部
断面説明図である。 ２……燃焼室、４，５……第１、第２吸気ポー
ト、７……吸気通路、１０，１１……分岐吸気通
路、１２……シヤツターバルブ、１３……補助吸
気通路、１４……底壁、１５……吸気弁、１７…
…燃料噴射弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それぞれ吸気弁により開閉される複数の吸気
   ポートを燃焼室に開口させるとともに、低負荷運
   転時閉じ高負荷運転時開く開閉弁によつて開閉さ
   れ、該開閉弁の下流で分岐され、各分岐端が吸気
   ポートにそれぞれ接続された吸気通路を備え、上
   記開閉弁よりも上流の吸気通路の底部から分岐し
   上記吸気ポートのいずれか一つに接続される補助
   吸気通路を設け、上記開閉弁下流の吸気通路に、
   補助吸気通路が接続された吸気ポートに噴射ノズ
   ルを指向させて燃料噴射弁を設置するとともに、
   上記開閉弁を上記噴射ノズルの直上流において下
   流に向かつて斜め下向きに傾斜させて配置したこ
   とを特徴とするエンジンの吸気装置。