JPH0722035U - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの低中負荷領域での乱流燃焼を伴っ
た成層燃焼を達成できるものでありながら、エンジン冷
態時での燃焼状態を安定化し、排気ガスエミッションを
低減することができるエンジンの吸気装置を提供する。 【構成】 シリンダ４内にタンブル流を生成するように
下流部が２手に分岐した吸気ポート８であって、点火プ
ラグ１２が設置された燃焼室７の中央部付近に連通する
中央通路８ａと、その左右両側に位置してそれぞれ燃焼
室７の周辺部付近に連通する左右一対の側部通路８ｂ，
８ｃとに３分割された吸気ポート８と、上記中央通路８
ａ内に燃料噴射するインジェクタ１４と、このインジェ
クタ１４より吸気上流側にて上記中央通路８ａを開閉す
るタンブル制御弁１５と、このタンブル制御弁１５をエ
ンジン負荷領域に応じて低中負荷領域では閉じ、高負荷
領域では開くよう開閉制御する制御ユニットとを備え、
エンジン冷態時には制御ユニットがタンブル制御弁１５
を開制御して中央通路８ａを開くようにしたエンジンの
吸気装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、シリンダ内にタンブル流を生成可能なエンジンの吸気装置に関し、 詳しくは、インジェクタから吸気ポート内に噴射された燃料の気化を促進するこ とによりエンジン冷態時の燃焼を安定化し、排気ガスエミッションを低減するよ うにしたエンジンの吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

エンジンの燃焼方式として、点火プラグ付近に濃混合気を生成してこれに着火 し、火炎伝播により燃焼を進行させる成層燃焼は、着火性が良好で燃焼が安定化 し、また全体的にみて空燃比の大きい希薄燃焼が可能であり、エンジンの低中負 荷領域での燃費向上に有効である。また、吸入混合気をシリンダ内で軸方向に沿 って旋回させるタンブル流の生成は、圧縮行程の後半にタンブル流が崩壊して強 い乱流を発生し、これに着火することで燃焼速度の速い燃焼の安定した乱流燃焼 が得られるから、エンジンの燃焼改善に有効である。

【０００３】 そこで従来、タンブル流による乱流燃焼を伴った成層燃焼をエンジンの低負荷 領域で達成するようにしたエンジンの吸気装置が提案されている（特公平４−８ ６１０号公報参照）。この吸気装置は、下流側が２手に分岐した吸気ポート内を 、点火プラグが設置された燃焼室中央部付近に連通する中央通路と、その左右両 側に位置してそれぞれ燃焼室の周辺部付近に連通する左右一対の側部通路とに３ 分割すると共に、上記中央通路内に燃料噴射するインジェクタと、このインジェ クタより上流側で中央通路を開閉するタンブル制御弁とを設けたもので、エンジ ンの低負荷領域では上記タンブル制御弁を閉じて左右一対の側部通路のみから新 気を吸入することにより、燃焼室内の点火プラグ付近に濃混合気を形成しつつシ リンダ内の両側に吸入空気のみによるタンブル流を生成するようにしたものであ る。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ここで、前述した特公平４−８６１０号公報に記載の吸気装置は、吸気ポート の中央通路内にインジェクタから燃料噴射する関係で、中央通路の壁面温度が低 いエンジンの冷態時には、燃料が中央通路の壁面に付着し易い。そして特に、こ のような燃料付着の発生し易いエンジンの冷態時にもタンブル制御弁が吸気ポー トの中央通路を閉じて中央通路からの新気吸入を停止することから、エンジン冷 態時には付着燃料の気化が遅れて設定値通りの混合気が得難く、燃焼状態が不安 定となったり、排気ガスエミッションが悪化するなどの問題がある。

【０００５】 そこで本考案は、エンジンの低中負荷領域での乱流燃焼を伴った成層燃焼を達 成できるものでありながら、エンジン冷態時での燃焼状態を安定化し、排気ガス エミッションを低減することができるエンジンの吸気装置を提供することを目的 とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この目的のため本考案によるエンジンの吸気装置は、シリンダ内にタンブル流 を生成するように下流部が２手に分岐した吸気ポートであって、点火プラグが設 置された燃焼室中央部付近に連通する中央通路と、その左右両側に位置してそれ ぞれ燃焼室の周辺部付近に連通する左右一対の側部通路とに３分割された吸気ポ ートと、上記中央通路内に燃料噴射するインジェクタと、このインジェクタより 吸気上流側にて上記中央通路を開閉するタンブル制御弁と、このタンブル制御弁 をエンジン負荷領域に応じて低中負荷領域では閉じ、高負荷領域では開くよう開 閉制御する制御ユニットとを備えたエンジンの吸気装置において、上記制御ユニ ットは、エンジン冷態時には上記タンブル制御弁を開制御することを手段として いる。

【０００７】

【作用】

このような手段を採用した本考案によるエンジンの吸気装置は、エンジンの低 中負荷領域では、制御ユニットがタンブル制御弁を閉制御して吸気ポートの中央 通路を閉じている。そこでエンジンの吸入行程では、吸気ポートの左右一対の側 部通路のみを介して新気が左右対称的にシリンダ内に吸入されるようになり、シ リンダ内には新気のタンブル流が生成される。その際、インジェクタから吸気ポ ートの中央通路を介して燃焼室の中央部付近に噴射された燃料は、新気のタンブ ル流に包まれて点火プラグ付近に濃混合気を形成する。そしてエンジンの圧縮行 程では、タンブル流に包まれた濃混合気が点火プラグ付近に滞留し、圧縮行程の 後半ではタンブル流が崩壊して乱流化するのであり、点火プラグが乱流化した濃 混合気に直接点火することで、着火性が良く、燃焼速度の速い安定した乱流燃焼 を伴う成層燃焼が行われる。

【０００８】 また、エンジンの高負荷領域では、制御ユニットがタンブル制御弁を開制御し て吸気ポートの中央通路を開いている。そこでエンジンの吸入行程では、吸気ポ ートの左右一対の側部通路及び中央通路を介して大量の新気がシリンダ内に吸入 され、その際、インジェクタから噴射された燃料は中央通路を通過する新気と混 合しつつ均一混合気となってシリンダ内に吸入される。このため、エンジンの高 負荷領域では、充填効率が高く高出力の均一燃焼が行われる。

【０００９】 ここで、エンジンの始動時などの冷態時には、吸気ポートも冷えているため、 インジェクタから噴射された燃料が中央通路の壁面に付着し易い状況にある。し かしエンジンの冷態時には、制御ユニットがタンブル制御弁を開制御して吸気ポ ートの中央通路を開くので、エンジンの吸入行程では新気が中央通路も通過する のであり、この新気の通過によって中央通路の壁面に付着した燃料やインジェク タから噴射された燃料の気化が促進される。このため、燃焼室内には設定値通り の混合気が供給されるようになり、燃焼状態が安定して排気ガスエミッションも 低減する。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を添付の図面に基づいて具体的に説明する。 一実施例によるエンジンの吸気装置の全体概略構成を示す図２において、符号 １はシリンダブロック２にシリンダヘッド３が組付けられたエンジン本体を示し 、シリンダブロック２のシリンダ４にはピストン５が摺動自在に嵌合されている 。また図１にも示すように、シリンダヘッド３には左右一対の吸気バルブ６ａ， ６ｂを介して燃焼室７に連通する吸気ポート８及び左右一対の排気バルブ９ａ， ９ｂを介して燃焼室７に連通する排気ポート１０が形成されている。そしてこの シリンダヘッド３の取付面３ａには、吸気マニホールド１１の端部が吸気ポート ８に連続して接続されている。また、燃焼室７の中央部には点火プラグ１２が設 置されている。

【００１１】 前記吸気ポート８は、左右一対の吸気バルブ７ａ，７ｂを介して燃焼室７に連 通すべく下流部が２手に分岐しており、同様に排気ポート１０も左右一対の排気 バルブ９ａ，９ｂを介して燃焼室７に連通すべく上流部が２手に分岐している。

【００１２】 ここで、前記吸気マニホールド１１の接続端部内から吸気ポート８内の全域に わたる吸気通路は、左右一対の隔壁１３ａ，１３ｂによって中央通路８ａとその 左右両側の側部通路８ｂ，８ｃとに３分割され、中央通路８ａは下流部が２手に 分岐して左右一対の吸気バルブ６ａ，６ｂを介し燃焼室７の中央部付近に連通し 、側部通路８ｂ，８ｃはそれぞれ対応する一方の吸気バルブ６ａ，６ｂを介して 燃焼室７の周辺部付近に連通している。

【００１３】 そしてシリンダヘッド３には、前記中央通路８ａの分岐点上流側位置から左右 一対の吸気バルブ６ａ，６ｂに向けて燃料噴射するインジェクタ１４が設置され ている。また吸気マニホールド１１には、前記中央通路８ａの入口を開閉するタ ンブル制御弁１５が設置されている。

【００１４】 前記タンブル制御弁１５は、電磁プランジャ１６の作動によりレバー操作され て開閉するバタフライバルブ式のものであり、上記電磁プランジャ１６は、図３ に示すエンジン制御ユニット１７により駆動制御される。即ち、このエンジン制 御ユニット１７は、例えば冷却水温度センサ１８からのエンジン温度信号、エア フロメータ１９からの吸入空気量信号、スロットルセンサ２０からのスロットル 開度信号の各入力信号に基づき、エンジン温度及びエンジン負荷領域に応じて予 め記憶したデータマップの検索により電磁プランジャ１６の駆動を制御する。

【００１５】 ここで前記エンジン制御ユニット１７によるタンブル制御弁１５の制御態様に ついて若干説明すると、冷却水温度センサ１８の検出温度がＴ１以下であってエ ンジンが冷態時であるとみなし得る場合には、優先的にタンブル制御弁１５を開 くように電磁プランジャ１６を駆動制御する。また、冷却水温度センサ１８の検 出温度がＴ２以上であってエンジンが暖機完了とみなし得る場合には、エンジン 負荷に応じて低中負荷領域のときにはタンブル制御弁１５を閉じ、高負荷領域の ときにはタンブル制御弁１５を開くように電磁プランジャ１６を駆動制御する。

【００１６】 次に、このように構成された一実施例によるエンジンの吸気装置につき、その 作用を説明する。 まず、エンジンの始動時などの冷態時には、冷却水温度センサ１８の検出温度 がＴ１以下であるため、エンジン制御ユニット１７はタンブル制御弁１５が吸気 ポート８の中央通路８ａを開くように電磁プランジャ１６駆動制御する。このた め、エンジン冷態時において、左右一対の吸気バルブ６ａ，６ｂが開く吸入行程 では、図１に示すように、吸気マニホールド１１からの新気が吸気ポート８の中 央通路８ａ及び左右の側部通路８ｂ，８ｃ通過してシリンダ４内に吸入される。

【００１７】 その際、中央通路８ａ内のインジェクタ１４から左右の吸気バルブ６ａ，６ｂ に向けて噴射された燃料は、中央通路８ａ内を通過する新気により気化が促進さ れ、均一混合気となってシリンダ４内に吸入される。このとき、中央通路８ａの 壁面は冷えていて噴射燃料が付着し易い状況にあるが、付着した燃料も中央通路 ８ａを通過する新気によって気化が促進されるのであり、燃焼室７内には設定値 通りの混合気が供給されるようになる。従って、エンジン冷態時における燃焼状 態は安定したものとなり、排気ガスエミッションも低減する。

【００１８】 エンジンの暖機が完了して冷却水温度センサ１８の検出温度がＴ２以上となる と、エンジン制御ユニット１７はエンジン負荷に応じてタンブル制御弁１５を開 閉制御するのであり、低中負荷領域のときには、タンブル制御弁１５が吸気ポー ト８の中央通路８ａを閉じるように電磁プランジャ１６駆動制御する。このため 、エンジン暖機後の低負荷領域において、左右一対の吸気バルブ６ａ，６ｂが開 く吸入行程では、図４に示すように、吸気マニホールド１１からの新気が吸気ポ ート８の左右一対の側部通路８ｂ，８ｃのみを介して左右対称的にシリンダ４内 に吸入される。こうしてピストン５の下降に伴いシリンダ４内に吸入された左右 対称の新気流がやがて衝突して上方に反転することで、シリンダ４内には図２に 矢印で示すような新気のタンブル流が生成される。その際、中央通路８ａ内のイ ンジェクタ１４から左右の吸気バルブ６ａ，６ｂに向けて噴射された燃料は、新 気のタンブル流に包まれて燃焼室７中央部の点火プラグ１２付近に濃混合気を形 成する。

【００１９】 こうして形成された濃混合気は、エンジンの圧縮行程でもタンブル流に包まれ て点火プラグ１２付近に滞留するのであり、圧縮行程の後半でタンブル流が崩壊 することにより点火プラグ１２付近の濃混合気も乱流化する。そしてこのように 乱流化した濃混合気に点火プラグ１２が直接点火することで、エンジン暖機後の 低負荷領域においては、着火性が良く、燃焼速度の速い安定した乱流燃焼を伴う 成層燃焼が行われる。従って、エンジン低中負荷領域での希薄燃焼が可能となり 、熱効率の向上及び燃費の改善を図ることが可能となる。

【００２０】 一方、エンジンの高負荷領域では、エンジン制御ユニット１７はタンブル制御 弁１５が吸気ポート８の中央通路８ａを開くように電磁プランジャ１６駆動制御 する。このため、エンジン暖機後の高負荷領域において、左右一対の吸気バルブ ６ａ，６ｂが開く吸入行程では、図１に示すように、吸気マニホールド１１から の大量の新気が吸気ポート８の左右一対の側部通路８ｂ，８ｃ及び中央通路８ａ を介してシリンダ４内に吸入される。その際、中央通路８ａ内のインジェクタ１ ４から左右の吸気バルブ６ａ，６ｂに向けて噴射された燃料は、中央通路８ａを 通過する大量の新気と混合しつつ均一混合気となってシリンダ４内に吸入される 。このため、エンジン暖機後の高負荷領域においては、充填効率の高い良好な均 一燃焼が行われるのであり、高出力が維持される。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したとおり本考案では、エンジンの低中負荷領域において制御ユニッ トがタンブル制御弁を閉制御して吸気ポートの中央通路を閉じることにより、エ ンジンの吸入行程中、新気は左右一対の側部通路のみを介して左右対称的にシリ ンダ内に吸入され、シリンダ内には新気のタンブル流が生成される。その際、イ ンジェクタから燃焼室の中央部付近に噴射された燃料は、新気のタンブル流に包 まれて点火プラグ付近に濃混合気を形成する。そしてエンジンの圧縮行程中、タ ンブル流に包まれた濃混合気が点火プラグ付近に滞留し、圧縮行程の後半でタン ブル流が崩壊して乱流化するのであり、この乱流化した濃混合気に点火プラグが 直接点火する。従って本考案によれば、着火性が良く、燃焼速度の速い安定した 乱流燃焼を伴う成層燃焼を達成することができる。

【００２２】 ここで、エンジンの始動時などの冷態時には、吸気ポートも冷えているため、 インジェクタから噴射された燃料が中央通路の壁面に付着し易い状況にある。し かしエンジンの冷態時には、制御ユニットがタンブル制御弁を開制御して吸気ポ ートの中央通路を開くので、エンジンの吸入行程では新気が中央通路も通過する のであり、この新気の通過によって中央通路の壁面に付着した燃料やインジェク タから噴射された燃料の気化が促進される。従って本考案によれば、エンジン冷 態時においても設定値通りの混合気を生成することができ、エンジン冷態時での 燃焼状態を安定化し、排気ガスエミッションを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるエンジンの吸気装置の一実施例の
全体概略構成及び作用を示す横断面図である。

【図２】一実施例の全体概略構成及び作用を説明する縦
断面図である。

【図３】一実施例における制御系のブロック構成図であ
る。

【図４】一実施例の全体概略構成及び作用を示す横断面
図である。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ２ シリンダブロック ３ シリンダヘッド ４ シリンダ ５ ピストン ６ａ，６ｂ 吸気バルブ ７ 燃焼室 ８ 吸気ポート ８ａ 中央通路 ８ｂ，８ｃ 側部通路 ９ａ，９ｂ 排気バルブ １０ 排気ポート １１ 吸気マニホールド １２ 点火プラグ １３ａ，１３ｂ 隔壁 １４ インジェクタ １５ タンブル制御弁 １６ 電磁プランジャ １７ エンジン制御ユニット １８ 冷却水温度センサ １９ エアフロメータ ２０ スロットルセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０ Ｂ Ｃ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内にタンブル流を生成するよう
   に下流部が２手に分岐した吸気ポートであって、点火プ
   ラグが設置された燃焼室中央部付近に連通する中央通路
   と、その左右両側に位置してそれぞれ燃焼室の周縁部付
   近に連通する左右一対の側部通路とに３分割された吸気
   ポートと、上記中央通路内に燃料噴射するインジェクタ
   と、このインジェクタより吸気上流側にて上気中央通路
   を開閉するタンブル制御弁と、このタンブル制御弁をエ
   ンジン負荷領域に応じて低中負荷領域では閉じ、高負荷
   領域では開くよう開閉制御する制御ユニットとを備えた
   エンジンの吸気装置において、 上記制御ユニットは、エンジン冷態時には上記タンブル
   制御弁を開制御することを特徴とするエンジンの吸気装
   置。