JPH0433379Y2

JPH0433379Y2 -

Info

Publication number: JPH0433379Y2
Application number: JP9082085U
Authority: JP
Priority date: 1985-06-18
Filing date: 1985-06-18
Publication date: 1992-08-11
Also published as: JPS62133U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は複数吸気弁を具えた燃料噴射式内燃機
関に関する。

〔従来の技術〕

機関シリンダ内に供給される混合気を稀薄にす
ればするほど燃料消費率を向上することができ、
従つて燃料消費率を向上するためには機関シリン
ダ内に供給される混合気を可能な限り稀薄とする
たとが望ましい。しかしながら稀薄混合気を用い
た場合には着火性が低下するばかりでなく、たと
え着火しても火炎の伝播速度が遅いために良好な
燃焼が得られないという問題がある。

このような問題を解決するために吸気通路を燃
焼室内の内周壁面に対して接線状に延設すると共
に吸気通路内に燃料噴射弁を配置し、燃料噴射弁
からの燃料噴射を吸気弁が閉弁するすこし前に停
止せしめるようにした内燃機関が公知である（特
開昭56−148636号公報）。この内燃機関では部分
負荷運転時の吸気行程前半に空気のみが燃焼室内
に供給され、吸気行程の後半に噴射燃料が燃焼室
内に供給されるので燃焼室頂部には濃混合気層が
形成され、燃焼室下方には稀薄混合気層が形成さ
れて燃焼室内が成層化せしめられる。その結果、
点火栓周りには濃混合気が集まるために着火性が
向上し、吸気通路から流入する空気流によつて燃
焼室内には旋回流が発生せしめられるので着火火
炎を燃焼室内に急速に伝播せしめることができ
る。

ところでこのように成層化した場合において成
層化した混合気体の空燃比を一定とした場合には
成層化の度合を大きくしたほうが燃焼を向上させ
ることができる。例えば成層化した混合気全体の
空燃比が25であつて濃混合気の空燃比が20、稀薄
混合気の空燃比が30である場合と、濃混合気の空
燃比が15、稀薄混合気の空燃比が35である場合を
考えると後者の場合の方が前者の場合よりも良好
な燃焼が得られる。即ち、濃混合気の空燃比が20
の場合であつても点火栓により着火せしめること
ができるが濃混合気の燃焼による火炎が弱く、そ
の結果稀薄混合気を燃焼せしめるのに時間を要す
るために良好な燃焼を得るのが困難である。これ
に対して濃混合気の空燃比が15の場合には濃混合
気の燃焼による火炎が強く、従つてこの場合には
稀薄混合気がより稀薄であつても稀薄混合気を燃
焼せしめるのに要する時間が短くなり、斯くして
良好な燃焼が得られる。このような燃焼を得るに
は成層化の度合を高めることが必要である。

しかしながら上述の内燃機関では噴射燃料が吸
入空気流と共に高速度で燃焼室内に流入するため
に噴射燃料が燃焼室内に広がりやすく、従つて成
層化が行なわれるものの成層化の度合が十分でな
いという問題がある。

このような問題を解決するために第１吸気弁と
第２吸気弁と第３吸気弁とを具備し、第１吸気弁
を介して燃焼室内に連結された第１の吸気通路を
ヘリカル状に形成し、第２吸気弁を介して燃焼室
内に連結された第２の吸気通路内および第３吸気
弁を介して燃焼室内に連結された第３の吸気通路
内に夫々高負荷運転時に開弁する吸気制御弁を設
け、更に吸気制御弁下流の第３吸気通路内に燃料
噴射弁を配置した内燃機関が本出願人により既に
提案されている（実願昭59−103124号参照）。こ
の内燃機関では部分負荷運転時に吸気制御弁が閉
弁状態に保持されるので吸気行程時に第３吸気弁
が開弁すると吸気制御弁後流の第３吸気通路内の
圧力は燃焼室内圧力近くまで即座に低下する。そ
の結果、吸気制御弁後流の第３吸気通路内の圧力
と燃焼室内の圧力差が比較的小さな圧力差に維持
されるために第３吸気通路内に噴射された燃料は
ゆつくりした速度で燃焼室内に流入する。従つて
燃焼室内の噴射燃料は燃焼室内にさほど広がら
ず、斯くして成層化の度合を高くすることができ
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながらこの内燃機関において成層化の度
合を高くするために第３吸気弁を吸気行程の後半
に開弁せしめると第３吸気通路内の噴射燃料はゆ
つくりした速度でしか燃焼室内に流入しないため
に全噴射燃料が燃焼室内に流入しえず、流入しえ
なかつた噴射燃料が次の吸気行程において第３吸
気弁が開弁した瞬間に燃焼室内に流入する。とこ
ろがこのように第３吸気弁が開弁した瞬間に前回
の吸気行程において流入しえなかつた噴射燃料が
燃焼室内に流入するとこの噴射燃料は燃焼室の中
央部に集まることとなり、斯くして良好な成層化
が得られないという問題がある。一方、全噴射燃
料を吸気行程中に燃焼室内に供給するために第３
吸気弁の開弁時期を早めると吸気行程の早い時期
から第３吸気通路内の噴射燃料が燃焼室内に供給
されることになり、斯くしてこの場合も良好な成
層化を得るのは困難となつている。即ち、第３吸
気通路内に設けた吸気制御弁を閉弁することによ
つて成層化を達成しようとした場合には第３吸気
弁の開弁時期をどのように設定しても良好な成層
化を得ることができない。

本考案は第３吸気通路を常時開放すると共に吸
気弁の開弁時期および弁揚程を適切に定めること
によつて成層化の度合を高め、その際に要求され
る吸気弁の適切な開閉制御が可能な実用性のある
動弁系を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によれば、
主吸気弁および副吸気弁からなる少なくとも２個
の吸気弁と、主吸気通路および副吸気通路からな
る少なくとも２個の吸気通路とを具備し、燃焼室
内に旋回流を発生させるための主吸気通路が主吸
気弁を介して燃焼室内に連結され、副吸気弁を介
して燃焼室内に連結された副吸気通路内に燃料噴
射弁を配置し、主吸気弁が吸気行程の上死点付近
から圧縮行程始めまで開弁すると共に副吸気弁が
吸気行程の中央付近から圧縮行程始めまで開弁す
る燃料噴射式内燃機関において、主吸気弁および
副吸気弁を駆動するための共通のカムシヤフトを
具備し、副吸気弁をカムシヤフトにより直接駆動
すると共に主吸気弁をロツカーアームを介してカ〔実施例〕第４図から第６図を参照すると、１は機関本
体、２はシリンダブロツク、３はシリンダブロツ
ク２内で往復動するピストン、４はシリンダブロ
ツク２上に固締されたシリンダヘツド、５はピス
トン３とシリンダヘツド４間に形成された燃焼
室、６は燃焼室５の頂部のほぼ中央に配置された
点火栓を夫々示す。シリンダヘツド４の内壁面上
には主吸気弁を構成する第１吸気弁７、第２吸気
弁８、副吸気弁を構成する第３吸気弁９からなる
３個の吸気弁と、第１排気弁１０および第２排気
弁１１からなる２個の排気弁とが配置される。第
１吸気弁７および第２吸気弁８はほぼ同じ弁径を
有し、第３吸気弁９は第１吸気弁７、第２吸気弁
８よりも小さな弁径を有する。更に、第３吸気弁
９は第１吸気弁７と第２吸気弁８との間に配置さ
れる。シリンダヘツド４内には主吸気通路を構成
する第１吸気通路１２、第２吸気通路１３、副吸
気通路を構成する第３吸気通路１４からなる３個
の吸気通路と、排気弁１０，１１を介して燃焼室
５内に連結された排気通路１５とが形成される。
第１吸気通路１２、第２吸気通路１３および第３
吸気通路１４は一対の薄肉隔壁１６，１７により
互いに分離されてシリンダヘツド４内を互いにほ
ぼ平行に延びる。第３吸気通路１４は第１吸気通
路１２と第２吸気通路１３との間に位置し、この
第３吸気通路１４は第１吸気通路１２および第２
吸気通路１３よりも小さな断面を有する。第１吸
気通路１２，第２吸気通路１３および第３吸気通
路１４は同一の吸気枝管１８に連結されて吸気枝
管１８の内部において互いに合流する。第１吸気
通路１２は第１吸気弁７を介して燃焼室５内に連
結され、この第１吸気通路１２は燃焼室５内に旋
回流を発生されるためにヘリカル状に形成され
る。第２吸気通路１３は第２吸気弁８を介して燃
焼室５内に連結され、この第２吸気通路１３はま
つすぐに延びるストレートポートとして形成され
る。第２吸気通路１３の入口部には吸気制御弁１
９が配置され、吸気制御弁１９の弁軸２０は第１
吸気通路１２、第２吸気通路１３および第３吸気
通路１４内を貫通して延びる。第３吸気通路１４
は第３吸気弁９を介して燃焼室５内に連結され、
この第３吸気通路１４はまつすぐに延びるストレ
ートポートとして形成される。第３吸気通路１４
の上壁面には燃料噴射弁２１が配置され、この燃
料噴射弁２１から燃料が第３吸気弁９のかさ部背
面に向けて噴射される。

第５図を参照すると、吸気枝管１８は共通のサ
ージタンク２２に連結され、サージタンク２２は
吸気ダクト２３およびエアフローメータ２４を介
して図示しないエアクリーナに連結される。吸気
ダクト２３内には図示しないアクセルペダルに連
結されたスロツトル弁２５が配置され、このスロ
ツトル弁２５の弁軸２６にはスロツトルスイツチ
２７が連結される。このスロツトルスイツチ２７
はスロツトル弁２５がほぼ全開したとき、例えば
全開したときのスロツトル開度が90度であるとす
るとスロツトル開度が80度を越えたときにオンと
なる。一方、吸気制御弁１９の弁軸２０にはアー
ム２８が固着され、このアーム２８の先端部は制
御ロツド２９を介して負圧アクチユエータ３０の
ダイアフラム３１に連結される。負圧アクチユエ
ータ３０はダイアフラム３１により分離された負
圧室３２と大気圧室３３とを具備し、負圧室３２
内にはダイアフラム押圧用圧縮ばね３４が配置さ
れる。負圧室３２は大気に連通可能な電磁切換弁
３５を介して負圧タンク３６に連結される。負圧
タンク３６は負圧タンク３６からサージタンク２
２内に向けてのみ流通可能な逆止弁３７を介して
サージタンク２２内に連結されており、従つて負
圧タンク３６内の負圧はサージタンク２２内に発
生する最大負圧に維持される。一方、機関本体１
にはデイストリビユータ３８が取付けられ、この
デイストリビユータ３８のロータ３９はクランク
シヤフトの1/2の回転速度でもつて機関により駆
動される。ロータ３９には一対のデイスク４０，
４１が固定され、これらデイスク４０，４１の歯
付外周面に対面して一対のクランク角センサ４
２，４３が配置される。クランク角センサ４２は
例えば１番気筒が吸気上死点であるか否かを判別
するセンサであつて１番気筒が吸気上死点にある
ときに出力パルスを発生する。これに対してクラ
ンク角センサ４３は例えばクランクシヤフトが30
度回転する毎に出力パルスを発生する。従つてク
ランク角センサ４２，４３の出力パルスから各気
筒のクランク角を計算することができ、またクラ
ンク角センサ４３の出力パルスから機関回転数を
計算することができる。これらクランク角センサ
４２，４３は電子制御ユニツト５０に接続され
る。

電子制御ユニツト５０はデイジタルコンピユー
タからなり、双方向性バズ５１によつて相互に接
続されたROM（リードオンリメモリ）５２，
RAM（ランダムアクセスメモリ）５３、CPU（マ
イクロプロセツサ）５４、入力ポート５５および
出力ポート５６を具備する。エアフローメータ２
４は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、こ
のエアフローメータ２４はAD変換器５７を介し
て入力ポート５５に接続される。更に、入力ポー
ト５５にはスロツトルスイツチ２７およびクラン
ク角センサ４２，４３が接続される。一方、出力
ポート５６は対応する駆動回路５８，５９を介し
て夫々燃料噴射弁２１および電磁切換弁３５に接
続される。

本考案に係る内燃機関は部分負荷運転時には燃
焼室５内の混合気を成層化することにより平均空
燃比が25〜30といつた稀薄混合気を用いて運転
し、機関高負荷運転時には高出力を得るために燃
焼室５内の混合気を均一化すると共に平均空燃比
を小さくするようにしたものである。部分負荷運
転時における成層化の度合を高めるためには第３
吸気弁９の開弁時期並びに弁揚程および燃料噴射
弁２１の噴射完了時期を適切に設定する必要があ
るが、まず始めに本考案による内燃機関の基本的
動作を説明した後に第３吸気弁９の開弁時期、弁
揚程並びに各吸気弁の動弁機構および燃料噴射弁
２１の噴射完了時期について説明する。

第７図は第１吸気弁７、第２吸気弁８および第
３吸気弁９の開弁期間および弁揚程を示す。第７
図において縦軸Ｌは弁揚程を示し、横軸θはクラ
ンク角を示す。第１吸気弁７および第２吸気弁８
の開弁期間はほぼ同じであつてこれら第１吸気弁
７および第２吸気弁８の開弁期間が第７図におい
て曲線Ａで示される。曲線Ａからわかるように主
吸気弁を構成する第１吸気弁７および第２吸気弁
８は吸気行程の上死点（TDC）の少し手前で開
弁し、吸気行程の下死点（BDC）を少し越えた
圧縮行程始めにおいて閉弁する。一方、副吸気弁
を構成する第３吸気弁９の開弁期間が第７図にお
いて曲線Ｂで示される。曲線Ｂからわかるように
第３吸気弁９は吸気行程のほぼ中央において開弁
し、第１吸気弁７および第２吸気弁８と同時に閉
弁する。なお、第３吸気弁９の開弁時期は吸気行
程のほぼ中央に設定する必要があるが第３吸気弁
９の閉弁時期については若干の自由度があり、第
３吸気弁９を第１吸気弁７および第２吸気弁８が
閉弁するすこし前に閉弁させることもできるし、
第１吸気弁７および第２吸気弁８が閉弁したすこ
し後に閉弁させることもできる。燃料噴射弁２１
の噴射時期については後に詳細に説明するが概略
的に言うと全噴射燃料が燃焼室５内に供給される
ように第３吸気弁９が閉弁する前に燃料噴射が完
了している。吸気制御弁１９は部分負荷運転時に
全閉せしめられ、高負荷運転時には全開せしめら
れる。

次に第１図から第３図を参照して第１吸気弁
７、第２吸気弁８および第３吸気弁９を開閉制御
するための動弁機構について説明する。第１図を
参照すると各吸気弁７，８，９に対して共通のカ
ムシヤフト６０が設けられ、このカムシヤフト６
０は第１吸気弁７に対するカム６０ａと、第２吸
気弁８に対するカム６０ｂと、第３吸気弁９に対
するカム６０ｃとの３個のカムを一体形成してい
る。第２図を参照すると副吸気弁を構成する第３
吸気弁９はシリンダヘツド４内に摺動可能に挿入
されたキヤツプ６１を介してカムシヤフト６０に
より直接駆動せしめられる。一方、第３図を参照
すると主吸気弁を構成する第１吸気弁７にはロツ
カーアーム６２が配置される。このロツカーアー
ム６２の一端部６２ａはシリンダヘツド４上にお
いて揺動可能に支持され、ロツカーアーム６２の
他端部６２ｂは第１吸気弁７の頂部と係合する。
また、ロツカーアーム６２の中間部はカム６０ａ
と係合し、従つて第１吸気弁７はロツカーアーム
６２を介してカムシヤフト６０により駆動され
る。なお、第２吸気弁８に対してもロツカーアー
ム６２とほぼ同じ形状を有するロツカーアーム６
３（第１図）が設けられ、従つて第２吸気弁８も
ロツカーアーム６３を介してカムシヤフト６０に
より駆動される。斯くして各カム６０ａ，６０
ｂ，６０ｃの基準円に対するカム高さが仮に等し
いとしても第１吸気弁７および第２吸気弁８の弁
揚程の方が第３吸気弁９の弁揚程よりも大きくな
る（第７図）。後述するように第３吸気通路１４
からは濃い混合気が供給されるが第３吸気弁９の
弁揚程を小さくすることによつて燃焼室５内に供
給された濃い混合気の拡散が防止されるので成層
化の度合を高めることができる。また、第１吸気
弁７および第２吸気弁８をロツカーアーム６２，
６３を介して駆動することにより第１吸気弁７お
よび第２吸気弁８の弁揚程を大きくすることがで
きるので機関高負荷運転時における充填効率を高
めることができる。また、このようにカムシヤフ
ト６０による直接駆動方式およびロツカーアーム
６２，６３を用いた間接駆動方式を併用すること
によつて１個のカムシヤフト６０によつて一直線
上に配置されていない第１吸気弁７、第２吸気弁
８および第３吸気弁９を同時に駆動することがで
き、斯くしてそれだけ動弁機構を簡素化すること
ができる。

前述したように部分負荷運転時には吸気制御弁
１９が全開せしめられる。従つて第１吸気弁７お
よび第２吸気弁８が開弁して吸気行程が開始され
ても吸入空気が第２吸気通路１３から燃焼室５内
に供給されることがなく、吸入空気は第１吸気通
路１２のみを介して燃焼室５内に供給される。前
述したように第１吸気通路１２はヘリカル状に形
成されているために空気は旋回しつつ燃焼室５内
に流入し、斯くして燃焼室５内には強力な旋回流
が発生せしめられる。ピストン３が半ストローク
程度下降すると第３吸気弁９が開弁するので燃料
噴射弁２１からの噴射燃料により第３吸気通路１
４内に形成された混合気が第３吸気弁９を介して
燃焼室５内に流入する。第３吸気弁９が開弁した
当初は第３吸気弁９の弁揚程が小さいために燃焼
室５内に流入する混合気量も少なく、この混合気
は燃焼室５内の空気と混合して燃焼室５の頂部付
近に稀薄な混合気を形成する。このときピストン
３の頂面付近は空気のみとなつている。次いでピ
ストン３が更に下降すると第３吸気弁９の弁揚程
が増大し、第３吸気通路１４から燃焼室５内に流
入する濃混合気が次第に増大する。吸気行程の後
半になると第１吸気弁７の弁揚程が次第に小さく
なるために第１吸気通路１２から燃焼室５内に流
入する吸入空気量は減少し、これに対して第３吸
気弁９の弁揚程が増大するために第３吸気通路１
４から燃焼室５内に流入する混合気量が増大す
る。このとき第３吸気弁９の弁揚程が比較的小さ
いために混合気が燃焼室５の下方に向けて拡散す
るのが防止され、斯くして混合気が燃焼室５の頂
部に集められるために燃焼室５の頂部に形成され
る混合気は次第に濃くなつていく。第１吸気弁７
が閉弁時期に近づくとこの傾向は更に強まり、斯
くして第１吸気弁７および第３吸気弁９が閉弁し
たときには燃焼室５の頂部には濃い混合気が集ま
り、混合気の濃度はピストン３に向けて徐々に薄
くなつてピストン３の頂面上では空気のみとな
る。次いで圧縮行程が開始されるとピストン３頂
面の空気は周囲の稀薄混合気と混合して稀薄混合
気となり、従つて圧縮行程末期には燃焼室５の頂
部には濃い混合気が集まり、ピストン３頂面近傍
には稀薄な混合気が集まる。斯くして燃焼室５内
の混合気は成層化されることになる。燃焼室５の
頂部には濃い混合気が集まつているので点火栓６
の周りには濃い混合気が集まつており、従つて混
合気は容易に着火せしめられる。このとき燃焼室
５内には旋回流が発生しているので着火火炎が急
速に燃焼室５内に広がる。

前述したように成層化した場合において良好な
燃焼を得るには成層化の度合を高くする必要があ
り、そのためには第３吸気弁９の開弁時期並びに
弁揚程と燃料噴射弁２１の噴射完了時期を適切に
定めなければならない。即ち、第３吸気弁９の開
弁時期を早くすると吸気行程の初期から混合気が
燃焼室５内に供給されるために成層化の度合は小
さくなつてしまう。一方、第３吸気弁９の開弁時
期を遅くすると第３吸気弁９が開弁している間に
全噴射燃料が燃焼室５内に流入できず、流入でき
なかつた燃料は第３吸気通路１４内に滞留して次
の吸気行程において第３吸気弁９が開弁したとき
に一気に燃焼室５内に流入する。しかしながらこ
のように滞留した燃料が第３吸気弁９の開弁直後
に一気に燃焼室５内に流入すると吸気行程の中期
において燃焼室５内に濃い混合気が形成されるた
めにもはや成層化の度合を高めることはできな
い。本考案者による実験によれば第３吸気弁９の
開弁時期を吸気行程のほぼ中央に設定すると最も
成層化の度合を高めることができることが判明し
ており、従つて本考案においては第３吸気弁９の
開弁時期が吸気行程のほぼ中央に設定されてい
る。

次に、上述したように噴射燃料が第３吸気通路
１４内に滞留すると良好な成層化を得ることがで
きず、また加速応答性も悪化するので噴射された
全燃料を吸気行程のうちに燃焼室５内に流入せし
める必要がある。この場合、あまり早く燃料噴射
を行なうと第３吸気通路１４内に燃料が滞留し、
この滞留した燃料が第３吸気弁９の開弁時に燃焼
室５内に流入するために成層化の度合が小さくな
つてしまう。即ち、燃料噴射時期はできるだけ遅
らすことが必要なのである。ところで本考案者の
実験によれば第７図の鎖線Ｃで示されるほぼ吸気
下死点（BDC）までに噴射燃料が第３吸気通路
１４の内壁面或いは第３吸気弁９のかさ部背面に
達していれば全噴射燃料を燃焼室５内に供給でき
ることが判明している。燃料噴射弁２１から噴射
された燃料が例えば第３吸気弁９のかさ部背面に
達するには或る時間を要し、この時間はほぼ一定
であるがこの時間をクランク角に換算すると機関
回転数に応じて変化することになる。即ち、噴射
燃料が第３吸気弁９のかさ部背面に達するまでの
クランク角は機関回転数が高くなるほど大きくな
る。従つて最後に噴射された燃料が吸気下死点付
近において第３吸気弁９のかさ部背面に達するよ
うにするには燃料噴射弁２１の噴射完了時期を機
関回転数の増大に応じて早めなければならない。
また、噴射された燃料が第３吸気弁９のかさ部背
面に達するまでの時間は第３吸気通路１４内を流
れる吸入空気の流速によつても変化する。即ち、
機関回転数が高くなれば第３吸気通路１４内を流
れる吸入空気の流速が速くなり、従つて吸入空気
の流速という点からだけみれば機関回転数が高く
なるにつれて噴射完了時期を遅らせる必要があ
る。

吸入空気の流速を考慮した最適の燃料噴射完了
時期が第７図の曲線Ｄで示される。なお、第７図
において縦軸Ｎは機関回転数を示し、横軸θはク
ランク角を示す。曲線Ｄからわかるようにクラン
ク角θで表わした噴射完了時期は概略的に言うと
機関回転数Ｎの増大に伴つて早められる。しかし
ながら機関回転数Ｎが高くなると第３吸気通路１
４内を流れる吸入空気の流速が速くなるために機
関回転数Ｎの増大に対する噴射完了時期の変化量
は小さくなる。第７図の曲線Ｄで示すクランク角
において燃料噴射が完了すれば機関回転数Ｎにか
かわらずに最後に噴射された燃料が吸気下死点付
近において第３吸気弁９のかさ部背面に達し、斯
くして全燃料が第３吸気弁９の開弁期間中に燃焼
室５内に供給されると共に吸気行程末期に多量の
混合気が燃焼室５内に供給されるために成層化の
度合を高めることができる。なお、第７図におい
てτ₀は噴射完了時期から吸気下死点までの制御時
間を示し、τは燃料噴射期間を示す。

一方、機関高負荷運転時には吸気制御弁１９が
全開せしめられると共に噴射燃料が予め定められ
た割合だけ増量せしめられる。吸気制御弁１９が
全開すると第１吸気通路１２から供給される吸入
空気に加えて流路抵抗の小さな第２吸気通路１３
からも吸入空気が供給されるために充填効率が高
められる。また、このとき噴射完了時期は第７図
の鎖線Ｅで示すように第１吸気弁７および第２吸
気弁８が開弁するすこし前に設定される。第７図
のτ′はこのときの燃料噴射期間を示している。こ
のように噴射完了時期が早められると前述したよ
うに第３吸気通路１４に噴射燃料が滞留し、この
噴射燃料が第３吸気弁９の開弁時に燃焼室５内に
供給されるために成層化の度合が低くなる。更
に、第３吸気通路１４内に滞留した燃料が第１吸
気通路１２および第２吸気通路１３内を流れる吸
入空気流によつて第１吸気通路１２および第２吸
気通路１３内に吸い出されるために第１吸気通路
１２および第２吸気通路１３からも混合気が燃焼
室５内に供給されることになる。従つて高負荷運
転時には成層化の度合が極度に弱められて均一に
近い混合気が燃焼室５内に形成されるために噴射
燃料が一定割合だけ増量せしめられても点火栓６
の周りが極度に過濃となることはない。従つて良
好な着火性を確保することができ、噴射燃料が増
量せしめられることによつて高出力を得ることが
できる。

次に第８図および第９図に示すフローチヤート
を参照しつつ燃料噴射弁２１および吸気制御弁１
９の制御について説明する。

第８図を参照すると、まず始めにステツプ70に
おいて機関回転数Ｎを表わすクランク角センサ４
３の出力信号、および吸入空気量Ｑを表わすエア
フローメータ２４の出力信号をCPU５４内に取
込み、ステツプ71においてＱ／Ｎを計算する。こ
のＱ／Ｎは一サイクル当りに各気筒に吸入される
空気量を表わしており、従つてＱ／Ｎは機関負荷
に相当する。次いでステツプ72では基本燃料噴射
パルス巾τ_pがτ_p＝K₁・Ｑ／Ｎなる式から求められ
る。ここでK₁は定数である。次いでステツプ73
ではスロツトルスイツチ２７がオンであるか否か
が判別される、即ちスロツトル弁２５がほぼ全開
であるが否かが判別される。スロツトル弁２５が
ほぼ全開でない場合にはステツプ74に進んで機関
回転数Ｎが予め定められた回転数No、例えば
3000r.p.mよりも大きいか否かが判別される。Ｎ
≦Noの場合にはステツプ75に進んで電磁制御弁
３５を消勢すべきデータが出力ポート５６に出力
される。このとき負圧アクチユエータ３０の負圧
室３２は電磁切換弁３５を介して負圧タンク３６
に連結され、その結果ダイアフラム３１が負圧室
３２側に移動して吸気制御弁１９が全閉せしめら
れる。次いでステツプ76では前述した噴射完了時
期から吸気下死点までの制御時間τ₀が計算され
る。第１０図は制御時間τ₀と機関回転数Ｎとの関
係を示しており、第１０図に示す関係は関数或い
はデータテーブルの形で予めROM５２内に記憶
されている。次いでステツプ77では増量係数K₂
を1.0とし、ステツプ78に進む。ステツプ78では
燃料噴射パルス巾τがτ＝K₂・K₃・τ_p＋τ_rなる
式から計算される。ここでK₃は補正係数であり、
τ_rは無効噴射時間である。次いでステツプ79では
燃料噴射弁２１の噴射開始時期θ₁がθ₁＝θ₀−（τ
＋τ₀）なる式から計算される。ここでθ₀は吸気下
死点のクランク角を示す。τは燃料噴射が行なわ
れるクランク角度、τ₀はクランク角度で表わした
制御時間を示しており、従つてステツプ79では吸
気下死点を基準とした噴射開始クランク角θ₁が計
算される。次いでステツプ80ではθ₂＝θ₀−τ₀なる
式から吸気下死点を基準とした噴射完了クランク
角θ₂が計算される。次いでステツプ81では斯くし
て計算された噴射時間クランク角θ₁および噴射完
了クランク角θ₂がRAM５３に記憶される。

一方、ステツプ73においてスロツトルスイツチ
２７がオンであると判別されたとき、又はステツ
プ７４においてＮ＞N₀であると判別されたとき
はステツプ82に進む。ステツプ82では電磁切換弁
３５を付勢すべきデータが出力ポート５６に出力
される。このとき負圧アクチユエータ３０の負圧
室３２は電磁切換弁３５を介して大気に開放され
るためにダイアフラム３１は大気圧室３３側に移
動し、斯くしてこのとき吸気制御弁１９は全開せ
しめられる。次いでステツプ83では制御時間τ₀に
一定値Ｇが入れられる。この一定値Ｇは第７図に
示されるように第１吸気弁７および第２吸気弁８
が開弁する少し前のクランク角Ｅから吸気下死点
Ｃまでのクランク角度である。次いでステツプ84
では増量係数K₂が求められる。この増量係数K₂
は第１１図に示すようにＱ／ＮとＮとにより定ま
り、第１１図に示す各増量係数K₁₁…K_noはマツ
プの形で予めROM５２内で記憶されている。こ
の増量係数K₂は1.0よりも大きく、しかもＱ／Ｎ
およびＮが大きくなるにつれて大きくなる。次い
でステツプ78では燃料噴射パルス巾τが求められ
るがK₂が1.0よりも大きいために燃料が増量され
ることになる。また、ステツプ80においては噴射
完了クランク角θ₂が求められるがτ₀が一定値Ｇで
あるので燃料噴射完了時期は第１吸気弁７および
第２吸気弁８が開弁するすこし前のクランク角に
固定されることになる。

第９図は燃料噴射処理ルーチンを示す。このル
ーチンは時間割込みによつて行なわれる。第９図
を参照するとまず始めにステツプ90においてクラ
ンク角センサ４２，４３の出力パルスから現在の
クランク角CAが計算される。次いでステツプ91
では現在のクランク角CAがRAM５３に記憶さ
れた噴射開始クランク角θ₁であるか否かが判別さ
れ、噴射開始クランク角θ₁であればステツプ92に
進んで燃料噴射を開始すべきデータが出力ポート
５６に出力されて燃料噴射弁２１からの燃料噴射
が開始される。一方、噴射開始クランク角θ₁でな
い場合にはステツプ93に進んで現在のクランク角
CAが噴射完了クランク角θ₂であるか否かが判別
され、噴射完了クランク角θ₂であればステツプ94
に進んで燃料噴射を停止すべきデータが出力ポー
ト５６に出力されて燃料噴射弁２１からの燃料噴
射が停止される。

従つて第８図に示すフローチヤートからわかる
ようにスロツトル弁２５の開度が予め定められた
開度よりも小さくかつ機関回転数が予め定められ
た回転数N₀よりも低いときには吸気制御弁１９
が閉弁せしめられ、燃料噴射が第７図の曲線Ｄで
示す時期に完了せしめられる。その結果、前述し
たように成層化の度合が高くなり、斯くして良好
な燃焼を得ることができる。また、第３吸気弁９
が開弁すると第３吸気通路１４内を吸入空気が流
れるので噴射燃料の気化が促進され、斯くして良
好な着火性を確保することができる。一方、スロ
ツトル弁２５がほぼ全開するか又は機関回転数Ｎ
が予め定められた回転数N₀よりも高いときには
吸気制御弁１９が全開せしめられ、燃料噴射が第
７図の鎖線Ｅで示す一定時期に完了せしめられ
る。その結果、前述したように成層化の度合が弱
められてほぼ一様な混合気が燃焼室５内に形成さ
れる。またこのときには燃料が増量されて平均空
燃比が小さくなるが成層化の度合が弱められるた
めに点火栓６周りの混合気が過濃になることはな
く、斯くして良好な着火性を確保することができ
る。更に平均空燃比が小さくなることによつて高
出力が得られることになる。

〔考案の効果〕

カムシヤフトによる吸気弁の直接駆動方式およ
びロツカーアームを用いた間接駆動方式を併用す
ることによつてカムシヤフトの延長方向に対して
一直線上に配置されていない複数の吸気弁を同時
に開閉制御することができる。その結果、各気筒
の複数個の吸気弁を１個のカムシヤフトにより駆
動することができるので動弁機構の構造を簡素化
することができる。また、第３吸気弁の弁揚程を
小さくすることによつて第３吸気通路から燃焼室
内に流入する濃い混合気の拡散を防止することが
できるので燃焼室内の成層化の度合を高めること
ができ、斯くして平均空燃比が25から30といつた
稀薄混合気を用いても良好な燃焼を得ることがで
きる。また、第１吸気弁および第２吸気弁の弁揚
程をカムシヤフトにより直接駆動する場合に比べ
て大きくすることができるので機関高負荷運転時
における充填効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカムシヤフトによる動弁機構の平面
図、第２図は第１図の−線に沿つてみた側面
断面図、第３図は第１図の−線に沿つてみた
側面断面図、第４図は内燃機関の側面断面図、第
５図は第４図の平面断面図、第６図は内燃機関の
全体図、第７図は吸気弁の開弁期間と噴射完了時
期を示す線図、第８図は噴射開始クランク角およ
び噴射完了クランク角を求めるフローチヤート、
第９図は燃料噴射処理のためのフローチヤート、
第１０図は制御時間と機関回転数の関係を示す線
図、第１１図はROMに記憶された増量係数を示
す線図である。５……燃焼室、６……点火栓、７……第１吸気
弁、８……第２吸気弁、９……第３吸気弁、１２
……第１吸気通路、１３……第２吸気通路、１４
……第３吸気通路、１９……吸気制御弁、２１…
…燃料噴射弁。６０……カムシヤフト、６０ａ，
６０ｂ，６０ｃ……カム、６２，６３……ロツカ
ーアーム。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

主吸気弁および副吸気弁からなる少なくとも２
個の吸気弁と、主吸気通路および副吸気通路から
なる少なくとも２個の吸気通路とを具備し、燃焼
室内に旋回流を発生させるための主吸気通路が主
吸気弁を介して燃焼室内に連結され、副吸気弁を
介して燃焼室内に連結された副吸気通路内に燃料
噴射弁を配置し、主吸気弁が吸気行程の上死点付
近から圧縮行程始めまで開弁すると共に副吸気弁
が吸気行程の中央付近から圧縮行程始めまで開弁
する燃料噴射式内燃機関において、主吸気弁およ
び副吸気弁を駆動するための共通のカムシヤフト
を具備し、副吸気弁をカムシヤフトにより直接駆
動すると共に主吸気弁をロツカーアームを介して
カムシヤフトにより駆動することにより主吸気弁
の弁揚程を副吸気弁の弁揚程よりも大きくした複
数の吸気弁を具えた燃料噴射式内燃機関。