JPH0781544B2 - ４サイクル内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、１つの気筒に対して３個の互いに隣接する吸
気弁を有し、吸気通路に１個の燃料噴射弁から燃料を噴
射する４サイクル内燃機関の吸気装置に関するものであ
る。

（発明の背景） １つの気筒に対して３個の互いに隣接する吸気弁を設け
た４サイクル内燃機関がある。この種の機関で、１つの
気筒に１つの燃料噴射弁を用い、この噴射弁により吸気
通路に燃料を噴射する場合には、噴射弁の取付け位置が
燃焼に大きな影響を与える。すなわち、吸気弁から遠い
位置に燃料を噴射したのでは、燃料が吸気通路内壁に付
着して壁面流となり、燃料の霧化が悪化する。また、吸
気弁にあまり接近して燃料を噴射すると、特定の吸気弁
にのみ燃料が集中して供給されることになり、回転速度
などの運転状況の変化に対して好ましい燃焼が得られな
くなる状況が生じ得るという問題がある。

なお各吸気通路を燃焼室側方へ導き、カム軸の軸線方向
から見て中央の吸気通路の曲率半径を両側の吸気通路の
曲率半径よりも小さくした場合には、連通室の上壁から
中央の吸気弁の傘部側の端面の中心を指向して燃料を噴
射すると、この中央の吸気通路下壁に燃料が付着し、壁
面流となって中央の吸気弁に入る燃料量が一層増えるこ
とになり、やはり燃料の霧化が悪くなる。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、隣
接する３つの吸気弁を有する４サイクル内燃機関で、１
つの燃料噴射弁により燃料を吸気通路に供給する場合
に、燃料の霧化が良好であり、燃焼を好ましいものとす
ることが可能な４サイクル内燃機関の吸気装置を提供す
ることを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明によればこの目的は、互いに隣接する３個の吸気
弁をシリンダ中心線を囲みカム軸に直交する面に対して
対称となるように配設し、これらの各吸気弁に連なる各
吸気通路を燃焼室側方へ導き、前記カム軸の軸線方向か
ら見て中央の吸気通路の曲率半径を両側の吸気通路の曲
率半径よりも小さくする一方、これら吸気通路を連通室
で互いに連通し、この連通室の上壁に設けた燃料噴射弁
の噴射口と中央の吸気弁の傘部側の端面の中心との間に
向って中央の吸気通路の下壁が膨出している４サイクル
内燃機関において、前記燃料噴射弁の中心線が、中央の
吸気弁の傘部の外周で囲まれる範囲のうち前記カム軸の
軸線方向から見て中央の吸気弁の傘部側の端面の中心よ
りも前記シリンダ中心線側の範囲内を指向していること
を特徴とする４サイクル内燃機関の吸気装置により達成
される。

（作用） 燃料噴射弁から噴射される燃料は、燃料噴射弁からある
広がりをもって噴射される。この燃料噴射弁と中央の吸
気弁の傘部側の端面の中心との間に向って中央の吸気通
路の下壁が膨出している場合には、この下壁に燃料が付
着する。しかし燃料噴射弁の中心線は、中央の吸気弁の
傘部の外周で囲まれる範囲のうちカム軸の軸線方向から
見て中央の吸気弁の傘部側の端面中心よりもシリンダ中
心線側の範囲内を指向しているから、この中央の吸気通
路下壁に付着しにくくなる。このため燃料の霧下が良く
なる。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例を一部断面した平面図、第
２図はII−II線断面図、第３図はトルク特性図である。
第１、２図において符号10はシリンダボデー、12はシリ
ンダヘッド、14はピストンであり、これらにより燃焼室
16が形成される。シリンダヘッド12には１気筒につき２
個の排気弁18（18a、18b）と、３個の互いに隣接する吸
気弁20（20a、20b、20c）が設けられている。これらの
排・吸気弁18、20は、それぞれ頭上カム軸22、24、スイ
ングアーム26、28などからなる公知のスイングアーム方
式の２頭上カム軸式動弁機構により開閉される。30はシ
リンダヘッドカバー、32は排気弁18に連通する排気通
路、また第１図で34は点火栓である。

36はサージタンク、38は各気筒ごとにサージタンク36と
シリンダヘッド12とをつなぐ吸気管である。吸気管38内
には、第１吸気通路40a、第２吸気通路40bが形成されて
いる。第１吸気通路40aと第２吸気通路40bとは略同径
で、またこれらの通路40a、40bを貫通する弁軸42には、
第２吸気通路40bを開閉する蝶型の制御弁44が取付けら
れている。この制御弁44は運転条件、例えば運転負荷や
機関回転速度の増減に対応して開閉するように制御され
る。

吸気通路40の下流側はシリンダヘッド12に設けた連通室
46に接続され、この連通室46は３つの吸気弁20に接近し
てこれらに連通している。ここに各吸気弁20a、20b、20
cに連通する３つの吸気通路は燃焼室側方へ導かれ、カ
ム軸22、24の軸線方向から見て中央の吸気通路の曲率半
径は外側の吸気通路の曲率半径よりも小さい。

48は電磁式燃料噴射弁である。この噴射弁48は第２図に
示すように、吸気管38の上部に配設した分配管50と、シ
リンダヘッド12の連通室46上部との間に位置し、その中
心線ｚは、カム軸24の軸線方向から見て中央の吸気弁20
bの傘部側の側面の中心ｙよりも外側の吸気弁20a、20c
側すなわちシリンダ中心線側を指向している。またこの
中心線ｚは第１図に示すように平面視で中央の吸気弁20
bの方向を指向している。

なおこの燃料噴射弁48と中央の吸気弁20bの傘部側の端
面の中心との間に向って中央の吸気通路下壁が膨出して
いるが、燃料噴射弁48の中心線ｚは、平面視中央の吸気
弁20bの傘部側の端面の中心ｙよりもシリンダ中心線側
を指向しているから、この中央の吸気通路の下壁の膨出
部との干渉が避けられる。

この噴射弁48は制御器（図示せず）が出力する電気信号
により所定のタイミングで開弁し、所定圧に加圧された
分配管50内の燃料を連通室46内へ間欠的に噴射する。

この第１実施例の動作は次の通りである。低負荷・低速
運転時には、制御弁44は閉じ第１吸気通路40aから吸気
は連通室46へ導かれる。低速運転では吸気の脈動が大き
く、また第１吸気通路40aは小径なので吸気慣性も大き
い。このため吸気弁20が閉じた時には吸気は第１吸気通
路40aから連通室46に入って強い乱流を生成する。連通
室46に間欠的に噴射された燃料は、吸気の乱流によって
速やかにかつ良好に霧化され、均一化した混合気となっ
て吸気弁20の開弁に伴い燃焼室16に流入する。この際連
通室46内の乱流がスワールを強化することにもなり、燃
焼安定化も図れる。

高負荷・高速運転時には制御弁44が開き、吸気は第１、
第２吸気通路40a、40bから連通室46に入る。噴射弁48か
ら噴射された燃料は或る程度の広がりを持っているるば
かりでなく比較的広い連通室46内を長い距離の間内壁に
当たることなく拡散する。このため内壁に付着する燃料
が減り、距離の霧化が促進される。

第３図に実線Ａは制御弁44を開き続けた場合のトルク特
性であり、中低速での吸気慣性効果の減少によりトルク
低下が著しいことを示している。同図鎖線Ｂは制御弁44
を閉じた場合のトルク特性である。制御弁44を中速域で
開閉させることによりこれらの２つの特性Ａ、Ｂを組合
せ、トルク特性の改善を図ることができる。

第４図は第２実施例を一部断面した平面図である。この
実施例は、前記第１実施例における第１吸気通路40aを
第２吸気通路40bより小径に形成したものである。この
実施例によれば噴射弁48の噴射口が第１、第２吸気通路
40a、40b間の壁より第２吸気通路40b側に偏位してい
る。この結果高負荷・高速時に制御弁44が開くと第２吸
気通路40bから連通室46に流入した吸気は、第１実施例
に比べ、噴射弁48から噴射された燃料に一層よく当た
り、燃料の霧化がさらに促進される。また第２吸気通路
40bが小径なので、第１実施例に比べて一層低速から吸
気慣性によるトルク増加を図ることができる。さらに第
１吸気通路40aの連通室46に対する偏位置は、第１実施
例に比べて大きくなるから、制御弁44が閉じている低速
時には連通室46に生成される渦流が一層強くなり、吸気
弁20の開弁時にはこの渦流により燃焼室16内に一層強い
スワール（吸入渦流）が発生する。このため低速時の燃
焼が安定化され、低速運転が円滑になる効果が一層顕著
になる。

第５図は第３実施例の一部断面した平面図であり、この
実施例は第１吸気通路40aを中央に配置する一方第２吸
気通路40bを２つに分割し、それぞれに制御弁44、44を
設けたものである。

この実施例によれば、制御弁44が閉じる低負荷・低速時
に第１吸気通路を通る吸気は、噴射弁48から噴射された
燃料に良好に当たり、特に低負荷・低速時の霧化が前記
第１、２実施例に比べて一層改善される。

第６図は第４実施例の一部断面した平面図であり、この
実施例は第１、第２、第３吸気通路40a、40b、40cを備
え、第１吸気通路40aを挟む第２、第３吸気通路40b、40
cには、開閉時期が互いに異なる制御弁44a、44bを配設
した。

この実施例によれば第３実施例（第５図）と同様に低速
時の霧化が促進されるだけでなく、トルク特性の改善も
同時に図れる。すなわち第７図はこの第４実施例のトル
ク特性図であり、この図の実線Ａは制御弁44a、44bを開
き続けた場合の特性、破線Ｂは低速域で制御弁44a、44b
の両方を閉じた場合の特性、また鎖線Ｃは中速域で制御
弁44bのみを開いた場合の特性である。制御弁44a、44b
を異なる運転速度で開閉させてこれら特性Ａ、Ｂ、Ｃを
組み合わせることにより、前記第１〜３実施例に比べ中
速域でのトルク改善を図ることができる。

第８図は第５実施例の一部断面した平面図であり、この
実施例は第４実施例（第６図）における第１吸気通路40
aと第２吸気通路40bとの位置を入れ換えたものである。

この実施例によれば前記第４実施例（第６図）と同様
に、中速域でのトルクを増加させるだけでなく、前記第
２実施例（第４図）と同様に低速域でスワールが強化さ
れるので、低速運転時の回転が一層円滑になる。

なお第２〜５実施例においても、燃料噴射弁48の中心線
は第１実施例と同様である。すなわち平面視中央の吸気
弁20bの傘部の外周で囲まれる範囲のうち、カム軸の軸
線方向から見て中央の吸気弁20bの傘部側の端面の中心
ｙよりもシリンダ中心線側を指向している。

なお、第４、５、６、８図では第１図と同一部分に同一
符号を付したので、その説明は繰り返さない。

以上の実施例によれば、燃料噴射弁は中央の吸気弁の傘
部の周縁で囲まれる範囲内であって、かつカム軸の軸線
方向から見て中央の吸気弁の傘部側の端面の中心ｙより
もシリンダ中心線側の範囲内を指向して燃料を噴射する
から、吸気量が多くなる高速運転時に、中央の吸気弁に
燃料が供給されるのは勿論のこと、連通室内での強い吸
気流によって、中央の吸気弁よりもシリンダ中心側に配
置された両側の吸気弁にも燃料が供給され易くなり、燃
料の各吸気弁への分配が良好になって燃焼が安定する。

また燃料噴射弁を、カム軸に直交しかつシリンダ中心線
を含む平面上に設け、平面視中央の吸気弁方向を指向し
て連通室内に燃料を噴射するようにし、この燃料噴射弁
と燃焼中央付近に臨む点火栓との間に、中央の吸気弁を
位置させたので、吸気量の少ない低速時には吸気流速が
遅くなって燃料噴射弁から噴射された燃料はその重力の
影響により中央の吸気弁に十分に吸入される。このため
点火栓の着火部に濃い混合気が導かれ、着火性が良好で
燃焼がよくなる。

また各吸気通路の仕切り壁の連通室側の縁部の少なくと
も一部を、カム軸方向から見て、シリンダ内面よりもシ
リンダ中心線側に位置させたので、吸気通路を短くして
連通室の吸気流動方向の長さを大きくすることができ
る。このため連通室内に燃料噴射弁から噴射された燃料
は、連通室内を移動する間に良好に霧化される。また吸
気通路内壁に付着して壁面流となる量も少なくなるか
ら、吸気量が多くなる高速運転時に、連通室内での強い
吸気流によって両側の吸気弁にも燃料が供給され易くな
り、燃料の各吸気弁への分配が良好になって燃焼が安定
する。

さらに各吸気通路間の仕切り壁の上流側で、中央の吸気
通路の下面を両側の吸気通路の下面よりも下方に位置さ
せたので、吸気量の少ない低速運転時には吸気流速が遅
くなり、連通室の下面に付着した燃料はその重力の影響
により中央の吸気通路に良好に導かれ、燃焼室の中央付
近に濃い混合気を導いて安定した燃焼を行なわせること
が可能になる。各吸気通路間の仕切り壁の上流側で、両
側の吸気通路の上面を中央の吸気通路の上面よりも上方
に位置させたので、吸気量が多くなる高速運転時に吸気
の遠心力を利用して両側の吸気通路に吸気を良好に導く
ことができる。このため、両側の吸気弁にも燃料が供給
され易くなり、燃料の各吸気弁への分配が良好になって
燃焼が安定する。

（発明の効果） 本発明は以上のように、燃料噴射弁（48）の中心線
（ｚ）を中央の吸気弁の傘部の周縁で囲まれる範囲のう
ち、カム軸の軸線方向から見て中央の吸気弁（20b）の
傘部側の端面の中心（ｙ）よりシリンダ中心線側を指向
させたものであるから、燃料噴射弁（48）と中央の吸気
弁（20b）の傘部側の端面の中心（ｙ）との間に向って
中央の吸気通路の下壁が膨出していても、この吸気通路
下壁に燃料が付きにくくなり、連通室（46）内の比較的
長い距離を飛散する間に拡散し霧化が良好となり燃焼を
良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を一部断面した平面図、第
２図はそのII−II線断面図、第３図はトルク特性図であ
る。また第４、５、６、８図は他の実施例の一部断面し
た平面図、第７図は第６図の実施例のトルク特性図であ
る。 20a、20c……両側の吸気弁、 20b……中央の吸気弁、40……吸気通路、 46……連通室、48……燃料噴射弁、 ｙ……中央の吸気弁の傘部側の端面の中心、ｚ……噴射
方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに隣接する３個の吸気弁をシリンダ中
   心線を囲みカム軸に直交する面に対して対称となるよう
   に配設し、これらの各吸気弁に連なる各吸気通路を燃焼
   室側方へ導き、前記カム軸の軸線方向から見て中央の吸
   気通路の曲率半径を両側の吸気通路の曲率半径よりも小
   さくする一方、これら吸気通路を連通室で互いに連通
   し、この連通室の上壁に設けた燃料噴射弁の噴射口と中
   央の吸気弁の傘部側の端面の中心との間に向って中央の
   吸気通路の下壁が膨出している４サイクル内燃機関にお
   いて、前記燃料噴射弁の中心線が、中央の吸気弁の傘部
   の外周で囲まれる範囲のうち前記カム軸の軸線方向から
   見て中央の吸気弁の傘部側の端面の中心よりも前記シリ
   ンダ中心線側の範囲内を指向していることを特徴とする
   ４サイクル内燃機関の吸気装置。