JPH06257448A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】吸気ポート壁面に付着した燃料壁流を剥離させ
て微粒化することにより、排気浄化性能及び運転性能を
改善する。 【構成】スワール制御弁１３が閉の状態では、第２吸気
ポート１２ｂへの吸気の供給は制限され、第２吸気ポー
ト１２ｂに面するスワール制御弁１３の上流と下流とで
は差圧が発生するために、空気取入口１８ａより空気導
入通路１８に空気が流入してバルブシート部に空気が噴
射供給される。そして、第２吸気ポート１２ｂに設けら
れた段差２０により壁流２１はポートより剥離すると共
に、空気導入通路１８の噴孔１８ｂより噴射供給された
空気により微粒化され燃焼室１１内に導入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気装置に
関し、特に、燃料噴射弁からの噴射燃料が吸気ポートに
付着して発生した壁流を剥離させて微粒化させる技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の吸気装置としては、例
えば、図７に示すようなものがある（実開昭６０−４５
８２９号公報参照）。即ち、このものは、燃料噴射弁１
が吸気管２の上壁部に装着され、吸気スワールを強化す
る目的で、スワール制御弁３が吸気ポート４の上流に設
けられている。

【０００３】このスワール制御弁３は、機関の低速低負
荷領域で閉じることにより、吸気流速が増して燃焼室５
内で強力なスワールが生成して燃料の微粒化を促進しつ
つ空気との混合性を高めて燃焼効率を向上させＨＣ，Ｃ
Ｏ等の低減を図る一方、高速高負荷領域で開くことによ
り吸気通路面積を増大させて燃焼室５内への吸気充填効
率を高め出力を向上させるように構成されるものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる従来
の内燃機関の吸気装置にあっては、図８に示すように、
スワール制御弁３を開いた状態では、燃料噴射弁１から
の燃料噴射量に最適な空気量が各吸気ポート４ａ，４ｂ
に導入され、吸気流速Ａ及び燃料噴射量Ｂは左右の吸気
ポート４ａ，４ｂで同等であるため、吸気ポート４壁面
に付着する燃料壁流も両ポート４ａ，４ｂで同等とな
る。

【０００５】しかし、図９に示すように、スワール制御
弁３を閉じると、切欠き３ａに面する側の吸気ポート４
ａに対し、その反対側の切欠き３ａに面しない吸気ポー
ト４ｂの吸気流速ａは極めて低下しているにもかかわら
ず、燃料噴射弁１より各吸気ポート４に向って噴射され
る噴射燃料の量Ｂは同じであるために、（ｂ）に示すよ
うに、吸気ポート４ｂ側では噴射された燃料が吸気ポー
ト４ｂ壁面に付着して燃料壁流Ｃが増大し、ＨＣの排出
量を却って増大させ運転性を悪化させるといった問題点
があった。

【０００６】尚、かかる吸気ポートに付着した壁流を微
粒化するものとして、図１０に示すようなものが提案さ
れている（実開昭６４−４７９７２号公報参照）。即
ち、このものは、スロットル弁７の上流と吸気ポート４
下流との圧力差を利用して吸気ポート４のバルブシート
４ｃ付近からアシストエアを導入させるようにしたもの
であるが、上記のようなスワール制御弁を備えたものの
ように壁流の発生が増大する吸気ポートの場合には、必
ずしも燃料の十分な微粒化は望めるものではない。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたものであり、吸気ポート壁面に付着した燃料壁
流を剥離させて微粒化することにより、排気浄化性能及
び運転性能を改善した内燃機関の吸気装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、気筒毎に複数の吸気ポートを有し、こ
れら吸気ポートの分岐点より上流の吸気通路に、何れか
の吸気ポートに面する位置に切欠きを有したスワール制
御弁を備え、所定の運転条件で該スワール制御弁を閉じ
ることにより前記切欠きに面した吸気ポートを介して吸
気を流通させてスワールを生成させる一方、少なくとも
切欠きに面しない吸気ポートに燃料を供給するようにし
た内燃機関の吸気装置において、前記スワール制御弁の
切欠きに面しない吸気ポート下流端内壁下側のバルブシ
ート部近傍に段差を設けると共に、前記スワール制御弁
の上流より導入して前記段差の直下位置に開口する噴孔
より空気を噴射供給する空気導入通路を設けた構成とす
る。

【０００９】また、前記噴孔を、空気の噴射方向が燃焼
室内の略中心部へ向かうように形成することもできる。
また、前記空気導入通路が設けられた吸気ポートの前記
噴孔直上流部に、吸気ポートに付着した壁流を集めるガ
イド部を設けることもできる。また、前記空気導入通路
の空気取入口を、前記切欠きに面しない位置のスワール
制御弁の直上流に設けることもできる。

【００１０】

【作用】かかる構成によれば、スワール制御弁の閉弁状
態では、燃料噴射弁からの燃料噴射量は各ポートで同じ
であるが、切欠きに面した吸気ポートに比べその反対側
の切欠きに面していない吸気ポートでは空気量は少なく
なるために、該吸気ポートでは噴射された燃料が吸気ポ
ート壁面に付着して壁流が発生しやすくなる。

【００１１】また、この状態では、切欠きに面しない側
のスワール制御弁の上流と下流とで閉弁したスワール制
御弁により差圧が発生し、この差圧により空気がスワー
ル制御弁の上流より空気導入通路を介して導入される。
そして、吸気ポート壁面に付着した壁流は、吸気ポート
下流端内壁のバルブシート部近傍に設けられた段差によ
りポートより剥離させられた後、スワール制御弁の上流
より空気導入通路を介して導入され段差の直下位置に開
口する噴孔より噴射供給された空気により微粒化され燃
焼室内に導入される。これにより、ＨＣの低減と共に、
燃焼効率の向上を図ることができる。

【００１２】しかも、スワール制御弁の上流と下流の差
圧を利用して吸気ポート下流部に空気を導入するように
しているので、ソレノイドバルブ等の部品は不要であ
り、低コストでＨＣの低減化と燃焼性の向上を図ること
ができる。また、噴孔を、空気の噴射方向が燃焼室内の
略中心部へ向かうように形成した場合には、空気の噴射
方向が燃焼室内に発生したスワールの中心部に向かうの
で、スワールの効果を妨げることなく壁流を吸気ポート
より剥離させて微粒化することにより、ＨＣの低減が可
能となる。

【００１３】また、空気導入通路が設けられた吸気ポー
トの前記噴孔直上流部に、吸気ポートに付着した壁流を
集めるガイド部を設けた場合には、より多くの壁流を集
めて吸気ポートより剥離させて微粒化することにより、
一層のＨＣ低減化が可能となる。また、空気導入通路の
空気取入口を、切欠きに面しない位置のスワール制御弁
の直上流に設けた場合には、スワール制御弁の上流と下
流とで発生する差圧が大きくなるので、より多くの空気
を空気導入通路に導入でき、以て、剥離させた壁流の微
粒化を促進して燃焼効率を一層改善することが可能とな
る。

【００１４】尚、スワール制御弁の開弁状態では、燃料
噴射弁からの燃料噴射量に適合した空気量が各吸気ポー
トに導入される。そして、スワール制御弁の上流と下流
とでは差圧が生じないために、空気導入通路には空気は
流入しない。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明
する。先ず、図１及び図２において、本発明の実施例に
係る吸気装置の全体構成を説明すると、内燃機関には各
気筒の燃焼室１１毎に第１吸気ポート１２ａ及び第２吸
気ポート１２ｂが備えられ、該吸気ポート１２ａ，１２
ｂの上流側にはスワール制御弁１３が装着されている。

【００１６】このスワール制御弁１３は、ソレノイドバ
ルブ１４とダイヤフラム１５により開閉可能に構成さ
れ、該スワール制御弁１３の第１吸気ポート１２ａに面
した側には切欠き１３ａが設けられており、閉弁時に
は、第１吸気ポート１２ａ側には切欠き１３ａを介して
十分な吸気が供給されるが、第２吸気ポート１２ｂ側へ
の吸気の供給は制限されるようになっている。

【００１７】そして、吸気口１２へ通じる吸気管１６の
上壁部１６ａに燃料噴射弁１７が装着されており、該燃
料噴射弁１７は、コントロールユニット（図示せず。）
から出力される駆動パルス信号により電磁コイルに通電
されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射
弁で、その先端部の噴孔１７ａから吸気ポート１２ａ，
１２ｂへ向けて燃料を噴射供給するようになっている。

【００１８】また、スワール制御弁１３の上流から第２
吸気ポート１２ｂのバルブシート部近傍に連通する空気
導入通路１８が設けられており、該空気導入通路１８の
空気取入口１８ａは、図４に示すように、上流と下流で
充分な圧力差を確保して第２吸気ポート１２ｂのバルブ
シート部へ充分な空気を噴射供給することができるよう
に、第２吸気ポート１２ｂ側に面するスワール制御弁１
３の上流側に開口している。

【００１９】そして、第２吸気ポート１２ｂ下流端内壁
のバルブシート部近傍に下流側に向って下向きの段差２
０を設け、該段差２０の直下位置には前記空気導入通路
１８の空気を噴射供給する噴孔１８ｂが開口している。
この噴孔部は、図５に示すように、空気導入通路１８か
ら流入した空気が一旦圧力室１８ｃに入って脈動を低減
した後、通路幅を狭められた噴孔１８ｂより圧力を高め
られて充分な流速で噴出するようになっている。

【００２０】次に、図２及び図３により本発明の作用を
説明する。機関の低速・低負荷運転時には、スワール制
御弁１３が閉に制御される。これにより、前記したよう
に第２吸気ポート１２ｂへの吸気の供給は制限され、一
方第１吸気ポート１２ａにはスワール制御弁１３の切欠
き１３ａを介して流速が早められて吸気が供給されるの
で、燃焼室１１内には、強いスワールが発生する。

【００２１】そして、図２に示すように、燃料噴射弁１
７からの燃料噴射量Ｂは両ポートで同じであるが、切欠
き１３ａに面した第１吸気ポート１２ａの空気量Ａに比
べその反対側の第２吸気ポート１２ｂの空気量ａは少な
くなるために、該吸気ポートでは燃料が壁流Ｃとなって
生じやすくなる。しかし、前記第２吸気ポート１２ｂに
面するスワール制御弁１３の上流と下流とでは差圧が発
生するために、空気取入口１８ａより空気導入通路１８
に空気が流入してバルブシート部に空気が噴射供給され
る。そして、第２吸気ポート１２ｂに設けられた段差２
０により壁流Ｃは該ポートより剥離すると共に、空気導
入通路１８の噴孔１８ｂより噴射供給された空気により
微粒化され燃焼室１１内に導入される。

【００２２】これにより、ＨＣが低減され、排気浄化性
能を向上させることができると共に、燃焼が安定して燃
費が向上する。また、機関の高速・高負荷運低時には、
スワール制御弁１３が開に制御される。この場合は、第
１吸気ポート１２ａ及び第２吸気ポート１２ｂ共に全開
となり、吸入空気流量が多いので両ポート共に吸気の流
れは十分強く、燃料が壁流となることはなく空気との混
合性も十分に確保されて高出力性能を満たしつつ排気浄
化性能も良好に維持できる。

【００２３】尚、空気導入通路１８の噴孔１８ｂより供
給される空気の噴射方向Ｄは、図３に示すように、燃焼
室内に発生したスワールＥの中心部に向かう方向に設定
されているので、スワールＥの効果を妨げることなく壁
流Ｃをポートより剥離させて微粒化することにより、Ｈ
Ｃの低減が可能となる。次に、図６により、他の実施例
について説明する。

【００２４】このものは、基本的な構成は図１に示す実
施例と同じもので、噴孔１８ｂの直上流部に位置する第
２吸気ポート１２ｂ内壁に、該吸気ポートに付着した壁
流を集めるガイド部１２ｄを設けたものである。これに
より、より多くの壁流を集めて該集めた壁流を吸気ポー
トより剥離させて微粒化することにより、ＨＣの低減が
可能となる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スワール制御弁の切欠きに面しない吸気ポート下流端内
壁下側のバルブシート部近傍に段差を設けると共に、ス
ワール制御弁の上流より導入して段差の直下位置に開口
する噴孔より空気を噴射供給する空気導入通路を設ける
ように構成したので、吸気ポートに設けられた段差によ
り壁流はポートより剥離しつつ、空気導入通路の開口部
より噴射供給された空気を受けて微粒化が促進されるた
め、ＨＣの低減化と燃焼性の向上を図ることができる。

【００２６】しかも、スワール制御弁の上流と下流の差
圧を利用して吸気ポート下流部に空気を導入するように
しているので、ソレノイドバルブ等の部品は不要であ
り、低コストでＨＣの低減化と燃焼性の向上を図ること
ができる。また、噴孔を、空気の噴射方向が、燃焼室内
の略中心部へ向かうように形成した場合には、噴射され
た空気は、燃焼室内に発生したスワールの中心部に向か
うので、スワールの効果を妨げることなく壁流を吸気ポ
ートより剥離させて微粒化することができ、ＨＣの低減
が可能となる。

【００２７】また、空気導入通路が設けられた吸気ポー
トの前記噴孔直上流部に、吸気ポートに付着した壁流を
集めるガイド部を設けた場合には、より多くの壁流を集
めて吸気ポートより剥離させて微粒化することにより、
一層のＨＣ低減化が可能となる。また、空気導入通路の
空気取入口を、切欠きに面しない位置のスワール制御弁
の直上流に設けた場合には、スワール制御弁の上流と下
流とで発生する差圧が大きくなるので、より多くの空気
を空気導入通路に導入でき、以て、剥離させた壁流の微
粒化を促進することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る内燃機関の吸気装置
の構成を示す横断面図。

【図２】 本発明に係る吸気装置の作用を説明するため
の説明図。

【図３】 本発明に係る吸気装置の作用を説明するため
の説明図。

【図４】 本発明に係る吸気装置の作用を説明するため
の説明図。

【図５】 本発明に係る吸気装置の噴孔部を示す部分拡
大図。

【図６】 （ａ）は、本発明の他の実施例に係る吸気装
置の構成を示す横断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断
面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図。

【図７】 従来の吸気装置の構成を示す平面図。

【図８】 従来例のスワール制御弁を開いた状態の作用
を説明するための説明図。

【図９】 従来例のスワール制御弁を閉じた状態の作用
を説明するための説明図。

【図10】 従来の吸気装置の構成を示す横断面図。

【符号の説明】

１１ 燃焼室 １２ａ 第１吸気ポート １２ｂ 第２吸気ポート １２ｄ ガイド部 １３ スワール制御弁 １３ａ 切欠き １６ 吸気管 １７ 燃料噴射弁 １７ａ 噴孔 １８ 空気導入通路 １８ａ 空気取入口 １８ｂ 噴孔 ２０ 段差

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気筒毎に複数の吸気ポートを有し、これら
   吸気ポートの分岐点より上流の吸気通路に、何れかの吸
   気ポートに面する位置に切欠きを有したスワール制御弁
   を備え、所定の運転条件で該スワール制御弁を閉じるこ
   とにより前記切欠きに面した吸気ポートを介して吸気を
   流通させてスワールを生成させる一方、少なくとも切欠
   きに面しない吸気ポートに燃料を供給するようにした内
   燃機関の吸気装置において、 前記スワール制御弁の切欠きに面しない吸気ポート下流
   端内壁下側のバルブシート部近傍に段差を設けると共
   に、 前記スワール制御弁の上流より導入して前記段差の直下
   位置に開口する噴孔より空気を噴射供給する空気導入通
   路を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 【請求項２】前記噴孔を、空気の噴射方向が燃焼室内の
   略中心部へ向かうように形成したことを特徴とする請求
   項１記載の内燃機関の吸気装置。
3. 【請求項３】前記空気導入通路が設けられた吸気ポート
   の前記噴孔直上流部に、吸気ポートに付着した壁流を集
   めるガイド部を設けたことを特徴とする請求項１または
   ２記載の内燃機関の吸気装置。
4. 【請求項４】前記空気導入通路の空気取入口を、前記切
   欠きに面しない位置のスワール制御弁の直上流に設けた
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の
   内燃機関の吸気装置。