JPH04262063A - 内燃機関の吸気ポート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスワール吸気ポートとス
トレート吸気ポートと吸気制御弁とを備えた内燃機関の
吸気ポートに関する。

【０００２】

【従来の技術】各気筒の吸気弁にスワールポートとスト
レートポートとを設け、機関負荷に応じて吸気制御弁に
よりストレートポート側吸気通路を開閉するようにした
エンジンが知られている。この吸気制御弁は負荷状態に
応じて内燃機関をリーン空燃比とリッチ空燃比とに切換
えて運転する目的で設けられ、例えばエンジンの低負荷
、低回転時には吸気制御弁を閉じてストレートポート側
の吸気通路を閉塞すると共に燃料噴射量と点火時期とを
切り換えてリーン空燃比運転を行うようになっている。

【０００３】リーン空燃比運転においては上記吸気制御
弁を閉じて新気の大部分をスワールポートから気筒内に
流入させ、燃焼室に混合気の強力なスワールを発生させ
ることによりリーン混合気の安定した燃焼を達成して燃
費を低減することができる。一方、エンジンの高負荷高
回転時には、前記吸気制御弁を開放し、気筒への吸気量
を増大させ、吸気制御弁の開放動作に応じて燃料噴射量
と点火時期とをリッチ空燃比（若しくは理論空燃比）側
に切り換えることにより機関の高出力を確保することが
可能である。吸気制御弁を備えたエンジンでは燃料噴射
弁の配置や燃料噴射方法について種々の考慮がなされて
いる。混合気の空燃比リーン側限界の拡大と過渡時の応
答性向上のためには一般にスワールポートとストレート
ポートとの両方に燃料噴射を行うことが有効である。

【０００４】この種のエンジンとしては本願出願人によ
り実開昭６１−１４７３３６号公報に提案されたものが
ある。同公報に記載のエンジンでは、吸気通路をストレ
ートポート側とスワールポート側とに仕切る隔壁上の吸
気制御弁下流側部分に両側の吸気通路を連通する連通路
を設け、この連通路部分に２つの噴射口を有する燃料噴
射弁を配置し、これらの噴射口からそれぞれのポートを
指向して燃料を噴射することにより単一の燃料噴射弁で
スワールポートとストレートポートとの両方に燃料噴射
を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記実開昭
６１−１４７３３６号公報のように２つの噴射口を有す
る単一の燃料噴射弁から両方のポートに燃料噴射を行う
ようにした内燃機関では前記吸気制御弁を閉鎖した場合
にスワールポート側吸気通路壁面に燃料が付着しやすく
なる場合がある。これは吸気制御弁を閉鎖した場合、ス
トレートポート側吸気通路内が大きな負圧になるため、
燃料噴射弁が開口する前記連通路を通ってスワールポー
ト側吸気通路からストレートポート側吸気通路に向かう
気流が生じるためである。この気流は運転条件によって
はかなり大きな流速になる場合があり、この気流が生じ
ているときにスワールポートに向けて噴射された燃料は
吸気通路隔壁側に偏向され連通路下流部でスワールポー
ト側隔壁に沿って流れるため、隔壁上に液状燃料が付着
しやすくなるのである。

【０００６】吸気通路壁面に付着した燃料は壁面をつた
って流れ、スワールポート側吸気弁のバルブシート部分
に滞留するため、噴射燃料の壁面付着が生じるとバルブ
シート部にデポジットが堆積しやすくなるだけでなく、
この燃料は吸気弁が開弁すると比較的大きな液滴のまま
燃焼室内に吸入されるため、燃焼室内の混合気に部分的
に大きな濃度差が生じ、燃焼時のＨＣやＮＯｘ　発生量
が増大するという問題が生じる。また、噴射された燃料
の一部が比較的大きな液滴として燃焼室に供給されるた
め燃焼時のトルク変動の増大や過渡応答時の性能低下等
が生じる問題がある。

【０００７】この問題を解決するためには隔壁に連通路
を設けない構造とすれば良いが、単一の燃料噴射弁の２
つの噴射口からそれぞれのポートを指向して燃料を噴射
するような場合には構造上上記連通路を設けざるを得な
い。しかも、この連通路を通ってストレートポート側吸
気通路に流入する吸気流は、吸気制御弁閉鎖時にストレ
ートポート側に噴射される燃料の微粒化を促進する作用
を持つためこの吸気流量はある量以上に保持する必要が
ある。従って前記実開昭６１−１４７３３６号公報のよ
うに単一の燃料噴射弁の２つの噴射口から両側のポート
に燃料を噴射する場合には全ての運転領域で壁面への燃
料付着を防止することは困難であった。本発明は上記問
題に鑑み、単一の燃料噴射弁を用いて両側のポートに燃
料噴射を行うにあたって吸気制御弁を閉鎖した場合でも
壁面への燃料付着による問題が生じず、全運転領域にお
いて燃焼室内に均一な混合気を生成させることができる
内燃機関の吸気構造を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、燃焼室内に吸気スワールを生じさせる形状のスワ
ールポートとストレート形状のストレートポートとの２
つの吸気ポートと、それぞれのポートに接続される互い
に独立した吸気通路と、所定の機関負荷条件において前
記ストレートポートに続く吸気通路を閉塞する吸気制御
弁とを備えるとともに、前記２つの吸気通路を互いに分
離する隔壁の前記吸気制御弁下流側部分に前記２つの吸
気通路を互いに連通する連通路と、該連通路内に配設さ
れる２つの噴射口を有する燃料噴射弁とを備え、前記噴
射口から前記スワールポートとストレートポートとを指
向して燃料噴射を行うようにした内燃機関において、前
記隔壁のスワールポート側壁面の前記連通路下流側に吸
気流を壁面から剥離させる突起を設けたことを特徴とす
る内燃機関の吸気ポートが提供される。

【０００９】また本発明の第２の態様によれば、前記連
通路に前記燃料噴射口開口部から前記スワールポートと
ストレートポートとを指向して吸気流にそれぞれ平行し
て延設された２つの第１流路部分とこれら２つの第１流
路部分を相互に連結する第２流路部分とを設け、スワー
ルポート側からストレートポート側に流れる気流が一旦
吸気流に対して逆方向に偏向される流路形状とすると共
に、前記隔壁にスワールポート側の前記連通路上流側吸
気通路と、ストレートポート側の前記第１流路部分とを
直線的に連通するバイパス通路を設けたことを特徴とす
る内燃機関の吸気ポートが提供される。

【００１０】

【作用】前記第１の態様においてはスワールポート側吸
気通路の隔壁面に設けた突起により、連通路下流側の壁
面では、突起部分で吸気流が壁面から剥離して突起下流
部分に吸気流の乱れを生じる。壁面に付着した燃料は、
この突起部分で吸気流とともに壁面から剥離して突起下
流の吸気流の乱れにより微粒化されるため、吸気弁バル
ブシート部に液状燃料として滞留しない。

【００１１】また、前記第２の態様によれば、連通路部
分を気流を一旦逆方向に偏向させる形状としたことによ
り連通路を通ってスワールポートからストレートポート
に向う気流は弱められ、また、ストレートポート側から
の気流の流入方向が吸気流の流れと平行になるためスワ
ールポート側に噴射された燃料はこの気流によって偏向
されず隔壁に燃料付着を生じない。一方、ストレートポ
ート側にはバイパス通路を通してスワールポート側吸気
通路から直接気流が流入し、燃料噴射方向に沿って流れ
るため、燃料微粒化が良好に行われ、上記連通路を通る
気流が弱められたことによる燃焼状態の悪化は生じない
。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面により本発明について説明す
る。図１は本発明による内燃機関の吸気装置の第１の実
施例の構成を示す略示図である。図において、１０はシ
リンダヘッド、１２は燃焼室、１４は点火プラグ、１２
ａ，１２ｂは吸気ポートであり、夫々の吸気ポートと排
気ポートには二つの吸気弁１６ａ，１６ｂ、二つの排気
弁１８ａ，１８ｂが設けられた所謂四弁式の構成を示し
ている。 第１の吸気ポート１２ａはヘリカル型であり、吸気スワ
ールの形成に都合のよい形状に構成されたスワールポー
トである。また、第２の吸気ポート１２ｂはストレート
型である。

【００１３】ストレート型の吸気ポート１２ｂに続く吸
気通路には板状の弁体を有する吸気制御弁３２が設けら
れており、吸気制御弁３２の閉鎖状態ではスワールポー
ト１２ａから吸入空気の大部分が導入され、エンジンシ
リンダ内に吸気の強力なスワール（旋回流）を生成する
ため安定した希薄混合気の燃焼が可能となる。吸気制御
弁３２が開放されると両方の吸気ポート１２ａ，１２ｂ
より空気の導入が行われ、吸気量が増大する。各気筒の
吸気制御弁３２の弁軸にはレバー３４が取り付けられ、
このレバー３４はロッド３６を介して負圧アクチュエー
タ３８に連結されている。負圧アクチュエータ３８はダ
イヤフラム４０とスプリング４１とから構成される。ダ
イヤフラム４０に負圧が印加されていないときは、スプ
リング４１の働きで、ダイヤフラム４０は図の左方向に
押され、吸気制御弁３２は開放位置をとる。ダイヤフラ
ム４０に負圧が印加されると、ダイヤフラム４０はスプ
リング４１に抗して右方向に引かれ、吸気制御弁３２は
吸気ポート１２ｂを閉鎖する位置をとる。

【００１４】ダイヤフラム４０は電磁三方切換弁４４を
介して負圧タンク４５に接続されている。また負圧タン
ク４５はチェック弁４６を介して吸気管２０のスロット
ル弁２２の下流側に設けた負圧取出ポート２４に接続さ
れている。チェック弁４６はダイヤフラム４０に加わる
負圧を保持するものである。切換弁４４は３つのポート
４４ａ，４４ｂ，４４ｃを具備しており、通電時はポー
ト４４ａと４４ｂとが連通されてダイヤフラム４０は負
圧ポート２４に連通され、除電時はポート４４ａと４４
ｃとが連通され、ダイヤフラム４０は大気に連通される
。切換弁４４はエンジンの電子制御装置（ＥＣＵ）　５
０により作動を制御されている。

【００１５】また、スワールポート１２ａ側の吸気通路
とストレートポート１２ｂ側の吸気通路とを仕切る隔壁
２８には両方の吸気通路を連通する連通路２７が開口し
ており、この隔壁２８の連通路２７部分には燃料噴射弁
２６が配置されている。燃料噴射弁２６は１つの本体に
２つの噴射口２６ａ，２６ｂを備えており、これらの噴
射口２６ａ，２６ｂはそれぞれスワールポート１２ａと
ストレートポート１２ｂとを指向している。

【００１６】機関低負荷時等に吸気制御弁３２がストレ
ートポート１２ｂ側の吸気通路を閉鎖するとストレート
ポート１２ｂ側吸気通路は負圧になるため前述のように
隔壁２８の燃料噴射弁２６取付部の連通路２７を通り、
スワールポート１２ａ側吸気通路からストレートポート
１２ｂ側に流入する空気流が生じる。運転条件によりこ
の空気流の速度が大きくなると燃料噴射口２６ａからス
ワールポート１２ａに向けて噴射された燃料は空気流に
より隔壁側に大きく偏向され、連通路２７の下流側では
隔壁２８をつたって流れることになるため前述の問題が
生じる。

【００１７】本実施例においては、連通路２７下流側の
スワールポート吸気通路隔壁面に突起を設け吸気流を隔
壁面から剥離させるようにしてこの問題を解決している
。本実施例においては図１及び図２に示すようにスワー
ルポート１２ａ側の隔壁２８には連通路２７下流部に吸
気流方向に沿って３つの突起１が設けられている。各々
の突起は図２に示すように吸気流上流側に位置する斜面
１ａと、この斜面１ａ　と峰部１ｂ　を介して接する斜
面１ｃ　とを備えており、斜面１ａ　は隔壁２８に滑ら
かに接続する大きな曲率の凹状湾曲面又は平面で構成さ
れ、峰部１ｂ　部分で斜面１ａ　と１ｃ　とは鋭角をな
して接している。また峰部１ｂ　は直線上であり、その
両端は吸気通路壁に接している。突起１の高さは吸気抵
抗を過度に増加させない範囲でできるだけ高くすること
が好ましい。

【００１８】図２のＦは突起１を設けた場合の噴射燃料
の挙動を示す。吸気制御弁３２が閉鎖され、連通路２７
を通る大きな流速の空気流が生じた場合噴射口２６ａか
ら噴射された燃料Ｆは偏向されて隔壁面に付着し、吸気
流に引かれて隔壁面をつたって下流側に流れる。しかし
、本実施例では各壁面に沿って流れる吸気流は突起１の
斜面１ａ　に沿って流れ、峰部１ｂ　で壁面から剥離し
、峰部１ｂ　下流側で乱れを生じることになる。壁面に
付着した燃料も吸気流とともに斜面１ａ　に沿って流れ
峰部１ｂ　で壁面から離れて再び吸気流中に戻るが、こ
の際峰部１ｂ　下流側に生じる乱れにより微粒化される
。従って壁面に付着した燃料が吸気流中に拡散されるた
め大きな液滴の状態のまま燃焼室に吸入されることがな
い。なお、本実施例では突起１を３つ設けているが、こ
れは突起高さをあまり高くせずに付着燃料の剥離と微粒
化とを確実に行うためであり、突起１の高さを大きくで
きる場合にはもっと数を減らすことができる。

【００１９】次に図３に本発明の第２の実施例を示す。 本実施例においては、連通路を通ってスワールポート側
からストレートポート側に向う気流そのものを減少させ
スワールポート側に噴射された燃料が気流により偏向さ
れることを防止するとともに、ストレートポート側に噴
射された燃料を微粒化するための別の手段を設けている
。図３は図１の実施例と相違する部分のみを示しており
、吸気制御弁３２の駆動装置や燃料噴射弁２６等は明示
のため省略してあるが図示しない部分の構成は図１の実
施例と同一である。本実施例においては隔壁２８の連通
路２７は、この部分を通る気流をできるだけ弱くするよ
うにスワールポート側とストレートポート側とを直線的
に連通することを避けて略Ｕ字形状に形成されている。 すなわち連通路２７はそれぞれスワールポート１２ａと
ストレートポート１２ｂとを指向して開口する２つの第
１の流路２７ａ，２７ｂとこれらを結ぶ第２の流路２７
ｃとから構成される。従ってスワールポート側から流入
する気体は吸気流方向とは逆向きに第１の流路２７ａを
流れ、第２の流路２７ｃとストレートポート側の第１の
流路２７ｂとにより再び　１８０度曲げられてストレー
トポート側に流入することになる。

【００２０】このため連通路２７の流路抵抗は図１の実
施例に較べて非常に大きくなり、連通路２７を通って流
れる気流は図１の実施例の場合に較べて大きく減少する
。一方、本実施例においても燃料噴射は第１の流路２７
ａ，２７ｂの開口部から図１の実施例と同様直接スワー
ルポートとストレートポートとを指向して行われるが、
連通路２７を通る気流が弱いことと、気流方向が燃料噴
射方向に対向していることから噴射燃料Ｆが気流により
偏向されて壁面に付着する事態は生じない。しかし、本
実施例ではこのように連通路２７を通る気流を減少させ
たことからストレートポート側に噴射された燃料の微粒
化が不充分になる恐れがある。

【００２１】そこで本実施例においてはバイパス通路５
を設けることによりこの問題を解決している。バイパス
通路５は連通路２７の上流側のスワールポート側吸気通
路と連通路２７のストレートポート側の第１の流路２７
ｂとを直線的に連通しており、ストレートポート側に噴
射される燃料の方向にできるだけ一致するように延設さ
れている。このようなバイパス通路５を設けた結果、吸
気制御弁３２が閉弁するとバイパス通路５を通ってスワ
ールポート側吸気通路からストレートポート１２ｂに向
う強力なバイパス気流が生じる。燃料噴射弁からストレ
ートポート１２ｂに向けて噴射された燃料Ｇはこの気流
により充分に微粒化されストレートポート１２ｂに到達
するため、連通路２７を通りスワールポート側から流入
する気流が存在しない場合でもストレートポート側に噴
射された燃料の微粒化が良好になる。

【００２２】本実施例では図３に示すように水平面上で
はバイパス通路５の方向とストレートポート側への燃料
噴射方向とは一致している。また、図４は図３のＩＶ−
ＩＶ線に沿った断面図であるが本実施例ではバイパス通
路５の方向は燃料噴射方向に対して垂直方向に３５度程
度の角度を持つようにされている。これはバイパス気流
により噴射燃料に剪断力を与え、燃料微粒化を一層促進
するためである。また、バイパス通路５の内径は、スワ
ールポート１２ａから燃焼室内に流入する吸気のスワー
ルを減衰させない範囲でできるだけ大きくすることが好
ましい。従ってバイパス通路５の内径は吸気ポートのサ
イズやエンジンの種類によっても異なってくるが概略５
ｍｍ程度とされている。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上述のようにスワールポート側
吸気通路壁面に燃料が付着して流れることを防止する手
段を設けたことにより、リーン空燃比運転時にＨＣやＮ
Ｏｘ　が増加したり、トルク変動を生じる問題を解消す
るとともに、バルブシートにおけるデポジット堆積を防
止する優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す平面略示図である
。

【図２】同上実施例のスワールポート側吸気通路の拡大
図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す要部拡大平面図で
ある。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線による縦断面図である。

【符号の説明】

１…突起 １ａ，１ｃ　…斜面 １ｂ　…峰部 １２ａ…スワールポート １２ｂ…ストレートポート ２０…吸気管 ２６…燃料噴射弁 ２６ａ，２６ｂ…噴射口 ２７…連通路 ２８…隔壁 ３２…吸気制御弁 ４４…電磁三方切換弁 ５０…電子制御装置（ＥＣＵ）　 ５…バイパス通路 ２７ａ，２７ｂ…第１の流路 ２７ｃ…第２の流路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　燃焼室内に吸気スワールを生じさせる
   形状のスワールポートとストレート形状のストレートポ
   ートとの２つの吸気ポートと、それぞれのポートに接続
   される互いに独立した吸気通路と、所定の機関負荷条件
   において前記ストレートポートに続く吸気通路を閉塞す
   る吸気制御弁とを備えるとともに、前記２つの吸気通路
   を互いに分離する隔壁の前記吸気制御弁下流側部分に前
   記２つの吸気通路を互いに連通する連通路と、該連通路
   内に配設される２つの噴射口を有する燃料噴射弁とを備
   え、前記噴射口から前記スワールポートとストレートポ
   ートとを指向して燃料噴射を行うようにした内燃機関に
   おいて、前記隔壁のスワールポート側壁面の前記連通路
   下流側に吸気流を壁面から剥離させる突起を設けたこと
   を特徴とする内燃機関の吸気ポート。
2. 【請求項２】　　燃焼室内に吸気スワールを生じさせる
   形状のスワールポートとストレート形状のストレートポ
   ートとの２つの吸気ポートと、それぞれのポートに接続
   される互いに独立した吸気通路と、所定の機関負荷条件
   において前記ストレートポートに続く吸気通路を閉塞す
   る吸気制御弁とを備えるとともに、前記２つの吸気通路
   を互いに分離する隔壁の前記吸気制御弁下流側部分に前
   記２つの吸気通路を互いに連通する連通路と、該連通路
   内に配設される２つの噴射口を有する燃料噴射弁とを備
   え、前記噴射口から前記スワールポートとストレートポ
   ートとを指向して燃料噴射を行うようにした内燃機関に
   おいて、前記連通路に前記燃料噴射口開口部から前記ス
   ワールポートとストレートポートとを指向して吸気流に
   それぞれ平行して延設された２つの第１流路部分とこれ
   ら２つの第１流路部分を相互に連結する第２流路部分と
   を設け、スワールポート側からストレートポート側に流
   れる気流が一旦吸気流に対して逆方向に偏向される流路
   形状とすると共に、前記隔壁にスワールポート側の前記
   連通路上流側吸気通路と、ストレートポート側の前記第
   １流路部分とを直線的に連通するバイパス通路を設けた
   ことを特徴とする内燃機関の吸気ポート。