JPH0821342A - 燃料噴射式エンジン - Google Patents

燃料噴射式エンジン

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JPH0821342A
JPH0821342A JP6179393A JP17939394A JPH0821342A JP H0821342 A JPH0821342 A JP H0821342A JP 6179393 A JP6179393 A JP 6179393A JP 17939394 A JP17939394 A JP 17939394A JP H0821342 A JPH0821342 A JP H0821342A
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fuel injection
intake passage
air
speed rotation
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Kenichi Sakurai
健一 桜井
Makoto Kawamura
誠 川村
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Yamaha Motor Co Ltd
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Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低中速回転低負荷域から高速回転高負荷域にお
いて、燃料の供給量を増加させることなく燃焼を安定さ
せ、燃費の低減、排気ガスの清浄化を向上させる燃料噴
射式エンジンを提供する。 【構成】燃焼室１３に開口した吸気通路１６を形成し、
この吸気通路１６の開口部１６ａを吸気弁１８で開閉す
ると共に、吸気通１６路に燃料を噴射する燃料インジェ
クタ３９を備える燃料噴射式エンジン１において、燃料
インジェクタ３９の燃料噴射方向を、エンジンの運転状
態に応じて変化させる燃料噴射制御手段Ｎを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料インジェクタの
燃料噴射により燃焼室に燃料を供給する燃料噴射式エン
ジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料噴射式エンジンには、例えば、燃焼
室に開口した吸気通路を形成し、この吸気通路の開口部
を吸気弁で開閉すると共に、吸気通路に燃料を噴射する
燃料インジェクタを備えるものがある。
【０００３】このような燃料噴射式エンジンでは、燃料
インジェクタから噴射される燃料の噴射量を時間で管理
して、エンジンの運転状態に応じて適切に供給すること
ができるようにするものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料噴射式
エンジンのように、低速回転低負荷域から高回転高負荷
域までの運転領域が広い場合には、このような燃料の噴
射量の調節だけでは、燃焼が不安定で、燃費の低減、排
気ガスの清浄化を向上さることが困難である。
【０００５】例えば、燃焼室に開口した複数の開口部を
有する吸気通路を形成したものでは、中央に位置する開
口部から燃焼室に供給される混合気の流れ、即ち反時計
方向のタンブルと、側方の位置する開口部から燃焼室に
供給される混合気の流れ、即ち時計方向のタンブルが逆
方向になる。特に、低速回転低負荷域においては、燃料
室の中央に備えられる点火プラグの近傍に混合気が希薄
となり着火が不安定となって燃焼が悪くなり、不燃焼ガ
スが排出され、排気ガスの清浄化の妨げとなっている。
【０００６】また、高速回転高負荷域においては、混合
気の乱流が起こり、燃焼が不安定となり、不燃焼ガスが
排出され、排気ガスの清浄化の妨げとなっている。
【０００７】この発明はかかる点に鑑みなされたもの
で、低速回転低負荷域から高速回転高負荷域において、
燃料の供給量を増加させることなく燃焼を安定させ、燃
費の低減、排気ガスの清浄化を向上させる燃料噴射式エ
ンジンを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、 請求項１記載の発明は、燃焼室に開口した吸気通
路を形成し、この吸気通路の開口部を吸気弁で開閉する
と共に、前記吸気通路に燃料を噴射する燃料インジェク
タを備える燃料噴射式エンジンにおいて、前記燃料イン
ジェクタの燃料噴射方向を、エンジンの運転状態に応じ
て変化させる燃料噴射制御手段を備えることを特徴とし
ている。
【０００９】請求項２記載の発明の燃料噴射式エンジン
は、 燃料噴射制御手段が、少なくとも低速回転低負荷
域において前記燃料インジェクタの燃料噴射方向を前記
吸気通路の中央に向け、高速回転高負荷域において前記
燃料インジェクタの燃料噴射方向を前記吸気通路の側方
に向けるように構成したことを特徴としている。
【００１０】請求項３記載の発明の燃料噴射式エンジン
は、吸気通路から分岐して燃焼室に開口した複数の開口
部を有し、前記吸気通路に燃料を噴射する燃料インジェ
クタを備え、燃料噴射制御手段により少なくとも低速回
転低負荷域において前記燃料インジェクタの燃料噴射方
向を前記吸気通路の中央の開口部に向け、高速回転高負
荷域において前記燃料インジェクタの燃料噴射方向を前
記吸気通路の側方の開口部に向けるように構成したこと
を特徴としている。
【００１１】請求項４記載の発明の燃料噴射式エンジン
は、前記燃料噴射制御手段が、空気を噴射する空気導入
開口部を有し、少なくとも低速回転低負荷域において前
記空気導入開口部から噴射される空気により前記燃料イ
ンジェクタの燃料噴射方向を前記吸気通路の中央に向
け、高速回転高負荷域において前記空気導入開口部から
空気が実質的に噴射されないで前記燃料インジェクタの
燃料噴射方向を前記吸気通路の側方に向けることを特徴
としている。
【００１２】請求項５記載の発明の燃料噴射式エンジン
は、前記燃料噴射制御手段が、少なくとも低速回転低負
荷域において前記燃料インジェクタの燃料噴射方向を下
方にして前記吸気通路の中央の開口部に向け、高速回転
高負荷域において前記燃料インジェクタの燃料噴射方向
を上方にして前記吸気通路の側方に向けることを特徴と
している。
【００１３】
【作用】請求項１乃至請求項３記載の発明では、エンジ
ンの運転状態に応じて、燃料インジェクタの燃料噴射方
向を変化させることで、吸気通路の中央の開口部から点
火プラグの近傍に混合気が効果的に供給されて着火し易
くなる。これにより、低速回転低負荷域での燃焼を燃料
の供給量を増加させることなく、燃焼を安定させること
ができ、燃費の低減、排気ガスの清浄化を向上させるこ
とができる。
【００１４】また、高速回転高負荷域において、吸気通
路の中央に位置する開口部から燃焼室に供給される混合
気の流れ、即ち反時計方向のタンブルに対して、側方の
位置する開口部から燃焼室に供給される混合気の流れ、
即ち時計方向のタンブルが強くなり、混合気が燃焼室全
体に行き渡り混合効率が向上し、高速回転高負荷域での
燃費の低減、排気ガスの清浄化を向上させることができ
る。
【００１５】請求項４及び請求項５記載の発明では、空
気導入開口部から噴射される空気により燃料インジェク
タの燃料噴射方向を変え、空気を利用する簡単な構造で
燃料の噴射方向を変えることができる。また、空気の噴
射によって燃料の噴霧粒径の微細化し、燃料の燃料効率
が向上し、低中速回転低負荷域での燃焼を、燃料の供給
量を増加させることなく安定させ、燃費の低減、排気ガ
スの清浄化を向上させることができる。
【００１６】
【実施例】以下、この発明の燃料噴射式エンジンの実施
例を添付図面に基いて詳細に説明する。図１は燃料噴射
式エンジンの概略構成図である。まず、図１について燃
料噴射式エンジンの全体構成を説明する。燃料噴射式エ
ンジン１は、水冷式のエンジンであり、クランクケース
２に載置されたシリンダブロック３にはシリンダヘッド
４が設けられている。シリンダブロック３及びシリンダ
ヘッド４には冷却水が循環するウオータジャケット５，
６が形成されている。
【００１７】シリンダブロック３に往復動可能に設けら
れたピストン７はロッド８を介してクランク軸９に接続
され、ピストン７の往復動によってクランク軸９が回転
する。クランク軸９に設けられたスプロケット１０に対
向してクランク角センサ１１が設けられ、このクランク
角センサ１１によってエンジン回転数情報が制御装置１
２に送られる。
【００１８】シリンダブロック３、シリンダヘッド４及
びピストン７で燃焼室１３が形成されされ、さらにシリ
ンダヘッド４の中央には点火プラグ１４が燃焼室１３に
臨むように設けられている。点火プラグ１４は制御装置
１２からの点火信号によって所定のタイミングでスパー
クするようになっており、燃焼室１３で圧縮された混合
気に着火する。
【００１９】シリンダヘッド４には排気通路１５と吸気
通路１６が燃焼室１３に開口して形成され、このそれぞ
れの開口部１５ａ，１６ａは排気弁１７と吸気弁１８と
によって開閉される。排気弁１７及び吸気弁１８は動弁
機構を構成するカム１９，２０によって作動し、カム角
センサ２１によってカム角情報が制御装置１２に送られ
る。
【００２０】シリンダヘッド４に形成された排気通路１
５には、排気管２２が接続され、この排気管２２には触
媒２３が設けられ、触媒２３により排気ガスを浄化する
ようになっている。また、排気管２２にはマフラ２４が
接続されている。触媒２３の上流側には、Ｏ2センサ２
５が設けられ、排気ガス中の酸素濃度を検出し、その酸
素濃度情報を制御装置１２に送る。また、シリンダヘッ
ド４には水温センサ２６が設けられ、冷却水の温度を検
出し、その温度情報を制御装置１２に送る。
【００２１】シリンダヘッド４に形成された吸気通路１
６には、吸気管２７が接続され、この吸気管２７にはサ
ージタンク２８が設けられている。サージタンク２８の
上流側には、スロットルバルブ２９を有するスロットル
ボディ３０が接続され、スロットルバルブ２９によって
吸入空気量が制御される。スロットルバルブ２９の開度
は、スロットルボジションセンサ３１で検出され、この
スロットルバルブ２９のスロットル開度情報を制御装置
１２に送る。サージタンク２８には、吸気管圧力センサ
３２が設けられ、吸気管２７内の吸気管圧力情報を制御
装置１２に送る。
【００２２】スロットルボディ３０の上流側には、エア
フロメータ３３が設けられ、このエアフロメータ３３に
設けられた吸入空気量センサ３４によって吸入空気量情
報を制御装置１２に送る。さらに、エアフロメータ３３
の上流側にはエアクリーナ３５が接続され、このエアク
リーナ３５に設けられた吸入空気温度センサ３６によっ
て吸入空気温度情報を制御装置１２に送る。スロットル
ボディ３０の上流側と下流側は、バイパス通路３７で連
通され、このバイパス通路３７にアイドルスピードコン
トロールバルブ３８が設けられている。
【００２３】吸気通路１６には燃料インジェクタ３９が
配置され、この燃料インジェクタ３９は制御装置１２か
らの空燃比制御信号に基づいて、エンジンの運転状態に
応じて燃料が噴射される。燃料インジェクタ３９の両側
には空気導入開口部４０が設けられ、この空気導入開口
部４０から噴射される空気によって燃料噴射の向きが制
御される。
【００２４】空気導入開口部４０は、空気通路４１を介
してスロットルボディ３０の上流側に接続され、この空
気通路４１からエンジンの吸気圧と大気圧の差によって
空気が噴射する。この空気導入開口部４０からの空気の
噴射量は、空気通路４１に備えられた空気制御弁４２に
よって調整される。なお、空気の噴射は、図示しない過
給機による過給圧によって空気を空気導入開口部４０に
供給して噴射するようにしてもよい。
【００２５】制御装置１２には、さらにキルスイチ４
３、パワステアリング油圧センサ４４、車速センサ４５
及びバッテリ電圧検出センサ４６からの情報が入力され
る。
【００２６】次に、図２乃至図１２に基づいてこの発明
の燃料噴射式エンジンの構成を詳細に説明する。図２は
低中速回転低負荷域での運転状態を示す断面図、図３は
低中速回転低負荷域での運転状態を示す平面図、図４は
図２のIV-IV線に沿う低中速回転低負荷域での空気噴射
を示す断面図、図５は図２のＡ方向から視た燃料インジ
ェクタと空気導入開口部の配置を示す図、図６は図３の
Ｂ方向から視た燃料インジェクタと空気導入開口部の配
置を示す図、図７は高速回転高負荷域での運転状態を示
す断面図、図８は高速回転高負荷域での運転状態を示す
平面図、図９は図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う高速回転高負
荷域での空気噴射を示す断面図、図１０は図７のＣ方向
から視た燃料インジェクタと空気導入開口部の配置を示
す図、図１１は図８のＤ方向から視た燃料インジェクタ
と空気導入開口部の配置を示す図、図１２はエンジン回
転数とスロットル開度の関係を示す図である。
【００２７】燃料噴射式エンジン１は、点火ブラグ１６
を挟んで、一方に２個の排気弁１７と、３個の吸気弁１
８とを有しており、排気通路１５の燃焼室１３に開口し
た２個の開口部１５ａは、それぞれの排気弁１７により
開閉され、２個の開口部１５ａは燃焼室１３の外周に沿
って配置されている。排気通路１５は、２個の開口部１
５ａからの通路１５ｂが下流側で合流して１個の通路と
なっている。
【００２８】吸気通路１６の燃焼室１３に開口した３個
の開口部１６ａに、それぞれの吸気弁１８により開閉さ
れ、３個の開口部１６ａは燃焼室１３の外周に沿って配
置されている。吸気通路１６は、上流側で１個の通路が
下流側で３個の通路１６ｂに分岐され、それぞれの通路
１６ｂが３個の開口部１６ａに接続されている。
【００２９】吸気通路１６の分岐部１６ｃより上流側に
は、燃料インジェクタ３９が吸気通路１６の上壁から開
口部１６ａに向かって燃料を噴射するように配置されて
いる。燃料インジェクタ３９には、図４に示すように、
一対の噴射孔３９ａが形成されている。
【００３０】燃料インジェクタ３９の両側には、燃料噴
射制御手段Ｎを構成する空気導入開口部４０が、所定の
角度を設定して配置され、噴射孔３９ａから噴射される
燃料に向かって空気を噴射するようになっている。燃料
インジェクタ３９は制御装置１２でエンジの運転状態に
応じて制御される。また、空気導入開口部４０は、空気
通路４１を介してスロットルボディ３０の上流側に接続
されており、この空気通路４１からエンジンの吸気圧と
大気圧の差によって空気が運転状態に応じて噴射され
る。また、空気導入開口部４０からの噴射する空気量
は、空気通路４１に備えられた空気制御弁４２によって
調整される。
【００３１】例えば、低中速回転低負荷域Ｘ１におい
て、図２乃至図６に示すように、空気導入開口部４０か
ら空気を噴射して燃料インジェクタ３９の燃料噴射方向
を吸気通路１６の中央の開口部１６ａに向け、一方高速
回転高負荷域Ｘ２において、図７乃至図１０に示すよう
に、空気導入開口部４０から空気が実質的に噴射されな
いで燃料インジェクタ３９の燃料噴射方向を吸気通路１
６の側方の開口部１６ａに向ける。ここで、空気が実質
的に噴射されないとは、空気がわずかに噴射されても燃
料インジェクタ３９からの燃料の噴射方向を変えること
ない程度の空気噴射も含むことを意味する。
【００３２】この実施例では、燃焼室１３に開口した３
個の開口部１６ａを有する吸気通路１６が形成されてお
り、低中速回転低負荷域Ｘ１において燃料インジェクタ
３９の燃料噴射を吸気通路１６の中央の開口部１６ａに
向けて空気を噴射し、高速回転高負荷域Ｘ２において燃
料インジェクタ３９の燃料噴射を吸気通路１６の側方の
開口部に向けて空気を噴射するように制御する。
【００３３】燃料噴射制御手段Ｎは、空気を噴射する空
気導入開口部４０と、空気の供給を制御する空気制御弁
４２を有し、この空気制御弁４２の制御により図１１に
示す低中速回転低負荷域Ｘ１において、図２乃至図６に
示すように、空気導入開口部４０から空気を噴射させて
燃料インジェクタ３９の燃料噴射方向を、正規の噴射方
向から角度αだけ下方へ向け、これにより吸気通路１６
の中央に向けて噴射の広がり角βによる噴射が行われ
る。
【００３４】一方、高速回転高負荷域Ｘ２において、図
７乃至図１１に示すように、空気導入開口部４０から空
気を実質的に噴射させないで、即ち僅かに空気が噴射さ
れるかあるいは噴射されないで燃料インジェクタ３９の
燃料噴射方向を吸気通路１６の側方に向ける。
【００３５】このように、低中速回転低負荷域Ｘ１にお
いて、燃料インジェクタ３９の燃料噴射方向を吸気通路
１６の中央に向けることで、中央の開口部１６ａからの
供給される混合気が、点火プラグ１４の近傍に集まるた
め着火し易くなる。これにより、低中速回転低負荷域Ｘ
１での燃焼を安定させることができ、排気ガスの清浄化
を向上させることができる。
【００３６】また、高速回転高負荷域Ｘ２において、燃
料インジェクタ３９の燃料噴射方向を吸気通路１６の側
方に向けることから、中央に位置する開口部１６ａから
燃焼室１３に供給される燃料の流れに対して、側方の位
置する開口部１６ａから燃焼室１３に供給される燃料の
流れが強くなり、混合気の乱流が軽減されて燃焼室全体
に混合気が行き渡り混合効率が向上し、燃費の低減、排
気ガスの清浄化を向上させることができる。
【００３７】また、低中速回転低負荷域Ｘ１において空
気導入開口部４０から空気を噴射させて燃料噴射方向を
吸気通路１６の中央に向け、高速回転高負荷域Ｘ２にお
いて空気導入開口部４０から空気を実質的に噴射させな
いで燃料噴射方向を吸気通路１６の側方に向けて噴射
し、空気を利用する簡単な構造で燃料の噴射方向を変え
ることができる。
【００３８】また、低中速回転低負荷域Ｘ１において空
気を噴射させて燃料噴射方向を吸気通路１６の中央に向
け、中央の開口部１６ａから燃料を供給することで、点
火プラグ１４の近傍に濃い混合気を供給することができ
るとともに、空気の噴射によって燃料の噴霧粒径の微細
化し、燃料の燃料効率が向上し、低中速回転低負荷域Ｘ
１での燃焼を、燃料の供給量を増加させることなく安定
させ、燃費の低減、排気ガスの清浄化を向上させること
ができる。
【００３９】一方、高速回転高負荷域Ｘ２において空気
を噴射させないで燃料噴射方向を吸気通路１６の側方に
向け、空気を噴射しないため、濃い燃料を供給すること
ができ、高速回転高負荷域Ｘ２での出力が一層向上す
る。
【００４０】図１３は燃料噴射制御手段Ｎの他の実施例
を示し、燃料インジェクタ３９の両側には、前記実施例
と同様に、燃料噴射制御手段Ｎを構成する空気導入開口
部４０が所定の角度を設定して配置され、低中速回転低
負荷域Ｘ１において噴射孔３９ａから噴射される燃料に
向かって空気を強く噴射するが、この空気導入開口部４
０と対向する位置に空気導入開口部４００が配置され、
噴射孔３９ａから噴射される燃料に向かって空気を弱く
噴射し、燃料噴射方向を変化させるようになっている。
【００４１】
【発明の効果】前記のように、請求項１乃至請求項３記
載の発明では、エンジンの運転状態に応じて、燃料イン
ジェクタの燃料噴射方向を変化させるから、吸気通路の
中央の開口部から点火プラグの近傍に混合気が効果的に
供給されて着火し易くなる。これにより、低速回転低負
荷域での燃焼を燃料の供給量を増加させることなく、燃
焼を安定させることができ、燃費の低減、排気ガスの清
浄化を向上させることができる。
【００４２】また、高速回転高負荷域において、吸気通
路の中央に位置する開口部から燃焼室に供給される混合
気の流れ、即ち反時計方向のタンブルに対して、側方の
位置する開口部から燃焼室に供給される混合気の流れ、
即ち時計方向のタンブルが強くなり、混合気が燃焼室全
体に行き渡り混合効率が向上し、高速回転高負荷域での
燃費の低減、排気ガスの清浄化を向上させることができ
る。
【００４３】請求項４及び請求項５記載の発明は、空気
導入開口部から噴射される空気により燃料インジェクタ
の燃料噴射方向を変えるから、空気を利用する簡単な構
造で燃料の噴射方向を変えることができる。また、空気
の噴射によって燃料の噴霧粒径の微細化し、燃料の燃料
効率が向上し、低中速回転低負荷域での燃焼を、燃料の
供給量を増加させることなく安定させ、燃費の低減、排
気ガスの清浄化を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射式エンジンの概略構成図である。
【図２】低中速回転低負荷域での運転状態を示す断面図
である。
【図３】低中速回転低負荷域での運転状態を示す平面図
である。
【図４】図２のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】図２のＡ方向から視た燃料インジェクタと空気
導入開口部の配置を示す図である。
【図６】図３のＢ方向から視た燃料インジェクタと空気
導入開口部の配置を示す図である。
【図７】高速回転高負荷域での運転状態を示す断面図で
ある。
【図８】高速回転高負荷域での運転状態を示す平面図で
ある。
【図９】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う高速回転高負荷域で
の空気噴射を示す断面図である。
【図１０】図７のＣ方向から視た燃料インジェクタと空
気導入開口部の配置を示す図である。
【図１１】図８のＤ方向から視た燃料インジェクタと空
気導入開口部の配置を示す図である。
【図１２】エンジン回転数とスロットル開度の関係を示
す図である。
【図１３】燃料噴射制御手段の他の実施例を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 燃料噴射式エンジン １３ 燃焼室 １６ 吸気通路 １６ａ 開口部 １８ 吸気弁 ３９ 燃料インジェクタ Ｎ 燃料噴射制御手段 Ｘ１ 低中速回転低負荷域 Ｘ２ 高速回転高負荷域
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｌ ３６０ Ｂ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃焼室に開口した吸気通路を形成し、この
    吸気通路の開口部を吸気弁で開閉すると共に、前記吸気
    通路に燃料を噴射する燃料インジェクタを備える燃料噴
    射式エンジンにおいて、前記燃料インジェクタの燃料噴
    射方向を、エンジンの運転状態に応じて変化させる燃料
    噴射制御手段を備えることを特徴とする燃料噴射式エン
    ジン。
  2. 【請求項２】燃料噴射制御手段は、少なくとも低速回転
    低負荷域において前記燃料インジェクタの燃料噴射方向
    を前記吸気通路の中央に向け、高速回転高負荷域におい
    て前記燃料インジェクタの燃料噴射方向を前記吸気通路
    の側方に向けるように構成したことを特徴とする請求項
    １記載の燃料噴射式エンジン。
  3. 【請求項３】吸気通路から分岐して燃焼室に開口した複
    数の開口部を有し、前記吸気通路に燃料を噴射する燃料
    インジェクタを備え、燃料噴射制御手段により少なくと
    も低速回転低負荷域において前記燃料インジェクタの燃
    料噴射方向を前記吸気通路の中央の開口部に向け、高速
    回転高負荷域において前記燃料インジェクタの燃料噴射
    方向を前記吸気通路の側方の開口部に向けるように構成
    したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射式エンジ
    ン。
  4. 【請求項４】前記燃料噴射制御手段は、空気を噴射する
    空気導入開口部を有し、少なくとも低速回転低負荷域に
    おいて前記空気導入開口部から噴射される空気により前
    記燃料インジェクタの燃料噴射方向を前記吸気通路の中
    央に向け、高速回転高負荷域において前記空気導入開口
    部から空気が実質的に噴射されないで前記燃料インジェ
    クタの燃料噴射方向を前記吸気通路の側方に向けること
    を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
    燃料噴射式エンジン。
  5. 【請求項５】前記燃料噴射制御手段は、少なくとも低速
    回転低負荷域において前記燃料インジェクタの燃料噴射
    方向を下方にして前記吸気通路の中央の開口部に向け、
    高速回転高負荷域において前記燃料インジェクタの燃料
    噴射方向を上方にして前記吸気通路の側方に向けること
    を特徴とする請求項４に記載の燃料噴射式エンジン。
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