JPH0247573B2 - - 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つの吸
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。

（発明の目的） 本発明は、エンジンの高出力化をねらつた２吸
気ポート方式を実質的に変更することなしに、エ
ンジンの低負荷運転時において燃焼室内に燃焼性
の向上を図るのに有効なスワールを生成すること
ができる吸気構造を備えたエンジンの吸気装置に
おいて、吸気量を制御する制御弁の動きに影響さ
れることなしに応答性よく燃料を供給することが
できる燃料供給構造を提供せんとするものであ
る。

（発明の構成） このため、本発明は、２つ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、２つの吸気ポート
に接続されるように下流で分岐された共通の吸気
通路の上流に制御弁を配設して、この制御弁を低
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、該補助
吸気通路は吸気通路の分岐部近くにおいて吸気通
路の底壁部分にその断面が気筒の軸方向に短い偏
平形状に形成されるとともに、上記共通吸気通路
の制御弁より下流で分岐部より上流の範囲に燃料
噴射弁を配設したことを基本的な特徴としてい
る。

即ち、本発明にかかる吸気構造おいては、制御
弁が閉じられるエンジンの低負荷運転時、吸気は
専ら、底壁を通る偏平な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、燃焼室の周方向に旋回するスワールを
生成する。

また、制御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。

本発明は、上記の吸気構造において、制御弁の
下流の共通吸気通路に燃料噴射弁を配設し、制御
弁の開閉に無関係に、燃料を２つの吸気ポートを
介して燃焼室に供給しうるようにしたものであ
る。

（発明の効果） したがつて、本発明によれば、上記吸気構造自
体の利点に加えて、制御弁の下流から燃料が噴射
されるので、制御弁の動きに影響されることな
く、また、噴射された燃料が制御弁に衝突するこ
とがなく、吸気ポートに近い位置から燃料を供給
することができ、燃料供給の応答性を向上するこ
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
共通の吸気通路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、上記幅方向中心線
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、共通の吸気
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、その上流側には制御
弁としてのシヤツターバルブ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共通の吸気通路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、共通の吸気通路
７のシヤツターバルブ１２より上流側には、共通
の吸気通路７の中心線l′に関して、第２吸気ポー
ト５側にかた寄せて補助吸気通路１３の上流側開
口１３ａ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、共通の吸気通路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１
０，１１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。そし
て、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
下流の共通の吸気通路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１２の回転軸１２ａより僅か下流側でかつ共
通の吸気通路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１８を共通の吸気通路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、混合気の燃焼性が向上される。

しかしながら、高負荷運転時における燃料の各
吸気ポートへの均等分配性を考慮した場合、燃料
噴射弁１７は第１，第２吸気ポート４，５に関す
る対称線であるシリンダブロツクの幅方向中心線
ｌ上に配設することが好ましい。要は、いずれの
要求を重視するかの問題である。

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
示す閉じ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
対応した共通の吸気通路７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
共通の吸気通路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、共通の吸気通路７の下側に位置する偏
平な長方形状の断面を有し、かつ共通の吸気通路
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、最初共通の吸気通路
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、共通の吸気通路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。

また、燃料噴射弁１７から噴射される燃料は、
シヤツターバルブ１２が閉じられていても、これ
に影響されることなく、第１，第２吸気ポート
４，５から燃焼室２に供給することができ、燃料
は、運転状態に応じて燃料噴射量が正確に制御さ
れる燃料噴射弁１７から応答性よく供給される。
この燃料供給の応答性は、シヤツターバルブ１２
が開かれる高負荷運転時においても良好に維持さ
れる。

以上の実施例では、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。

なお、第５図において、第１図と同じものに
は、同一番号を付して、これ以上の説明を省略す
る。

【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…共通の吸気通路、１０，１１…分岐吸気通
路、１２…シヤツターバルブ（制御弁）、１３…
補助吸気通路、１５…吸気弁、１７…燃料噴射
弁、１８…燃料噴射口。

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２つの吸気
   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制御弁によつてその通
   路面積を可変制御され、該制御弁の下流で分岐さ
   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、上記制御弁よりも上流の吸気通
   路から分岐し、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、該補助吸気通路
   は吸気通路の分岐部近くにおいて吸気通路の底壁
   部分にその断面が気筒の軸方向に短い偏平形状に
   形成されるとともに、上記制御弁下流の吸気通路
   に燃料噴射弁を設置したことを特徴とするエンジ
   ンの吸気装置。