JPH0914094A - 多気筒エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造単純にして燃料の霧化の促進とアイドル
回転数の制御を可能ならしめる多気筒エンジンの吸気装
置を提供すること。 【構成】 吸気通路２１のスロットルバルブ１９の上流
側から分岐するエアバイパス通路２２をインジェクタ１
３のノズル部１３ａ近傍に接続して成る多気筒エンジン
１の吸気装置において、前記エアバイパス通路２２にア
イドル回転数制御用のＩＳＣバルブ２４を設け、その下
流に燃料の噴射タイミングに同期して動作するエア分配
装置２３を設け、前記ＩＳＣバルブ２４によって流量制
御されたエアを燃料噴射タイミングにあるインジェクタ
１３にアシストエアとして供給するよう構成する。本発
明によれば、ＩＳＣバルブ２４とエア分配装置２３は共
通のエアバイパス通路２２に設けられるため、前記目的
が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各気筒毎に設けられた
インジェクタによって各気筒毎に燃料を噴射する多気筒
エンジンの吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インジェクタによって燃料を噴射するエ
ンジンにあっては、低負荷時、特にアイドリング時には
吸気通路内の吸気流速が小さいためにインジェクタから
噴射された燃料の霧化が不十分となり、燃費や排ガス特
性が悪化するという問題があった。

【０００３】そこで、吸気通路のスロットルバルブ上流
からエアの一部を抽出してこれをアシストエアとしてイ
ンジェクタのノズル部近傍から噴射させて燃料の霧化を
促進させる旨の提案がなされている（特公昭４８−５３
２７号公報参照）。

【０００４】しかしながら、上記提案においては、燃料
を噴射していないときでもアシストエアが常に供給され
るため、エンジンのアイドリング時の回転数を考慮する
とアシストエアの供給通路の径を小さくする必要があ
る。このため、燃料を噴射した際にこの燃料の霧化を促
進するに足る十分な量のアシストエアを供給することが
できない。

【０００５】そこで、アシストエアの供給通路に該通路
を開閉する開閉弁等のエア分配手段を設け、少なくとも
エンジンのアイドリングを含む低負荷時にエア分配手段
を燃料噴射タイミングに同期して作動させて噴射燃料の
霧化に必要な量のアシストエアを供給するようにした燃
料噴射装置が提案されている（特公昭５７−５４６２４
号、特開平６−１８５４３４号公報等参照）。

【０００６】一方、自動車用エンジン等において多用さ
れている電子制御によるアイドル回転数の制御装置にお
いては、エンジンのスロットルバルブをバイパスするバ
イパス通路を設け、このバイパス通路にアイドリング時
の吸気量を調整するためのアイドルスピードコントロー
ルバルブ（以下、ＩＳＣバルブと称す）を設け、実際の
エンジン回転数と予め設定された目標アイドル回転数と
の偏差に基づいて前記ＩＳＣバルブをフィードバック制
御する手法が用いられている。そして、斯かる制御装置
を備えるエンジンの燃料噴射装置としてアシストエアに
よる燃料の霧化の促進を図ったものも提案されている
（実公平６−３６２９４号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案に係る燃料噴射装置においては、アシストエアを供給
する通路とＩＳＣバルブが設けられたバイパス通路が別
設されていたため、特に多気筒エンジンにあっては構造
が複雑化するという問題があった。

【０００８】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、構造単純にして燃料の霧化の
促進とアイドリング回転数の制御を可能ならしめる多気
筒エンジンの吸気装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、吸気通路のスロットルバル
ブ下流に各気筒毎に設けられたインジェクタによって各
気筒毎に燃料を噴射する多気筒エンジンに設けられる装
置であって、前記吸気通路のスロットルバルブ上流から
分岐するエアバイパス通路を前記各インジェクタのノズ
ル部近傍に接続して成る多気筒エンジンの吸気装置にお
いて、前記エアバイパス通路にアイドル回転数制御用の
アイドルスピードコントロールバルブを設け、その下流
に燃料の噴射タイミングに同期して動作するエア分配手
段を設け、前記アイドルスピードコントロールバルブに
よって流量制御されたエアを燃料噴射タイミングにある
気筒のインジェクタにアシストエアとして供給するよう
構成したことを特徴とする。

【００１０】又、請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明において、各気筒の吸気通路の吸気バルブ近傍に
スワールノズルを開口せしめ、該スワールノズルに前記
アシストエアの一部を供給するよう構成したことを特徴
とする。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明によれば、スロットルバル
ブをバイパスしてエアバイパス通路を流れるエアはＩＳ
Ｃバルブによって流量制御されるため、アイドリング時
のエンジン回転数が目標回転数となるよう制御される。
又、ＩＳＣバルブによって流量制御されたエアはエア分
配手段によって分配され、必要十分な量のエアが燃料噴
射タイミングにある気筒のインジェクタにアシストエア
として供給されるため、該インジェクタによって噴射さ
れた燃料の霧化がアシストエアによって促進され、エン
ジンの燃費及び排ガス特性が改善される。そして、ＩＳ
Ｃバルブ及び空気分配手段は共通のエアバイパス通路に
設けられるため、多気筒エンジンにおいても当該吸気装
置の構造単純化が図られる。

【００１２】又、請求項２記載の発明によれば、アシス
トエアの一部がスワールノズルを経て各気筒のシリンダ
に供給されてシリンダ内の混合気のスワールを強めるた
め、燃焼室内での混合気の燃焼効率が高められる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１４】＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例
に係る吸気装置を備える多気筒エンジンの破断平面図、
図２は同エンジン要部の側断面図、図３は同エンジンの
インジェクタ取付部の拡大断面図、図４は図３のＡ−Ａ
線断面図、図５は図４の矢視Ｂ方向の図、図６はエア分
配装置の拡大平断面図、図７は図６のＣ−Ｃ線断面図、
図８は図６のＤ−Ｄ線断面図、図９は図７のＥ−Ｅ線断
面図である。

【００１５】本実施例に係るエンジン１は直列４気筒の
４サイクル５バルブエンジンであり、そのシリンダブロ
ック２には４つのシリンダ３が図２の紙面垂直方向に並
設されており、各シリンダ３にはピストン４が摺動自在
に嵌装されている。そして、各ピストン４はコンロッド
５を介して不図示のクランク軸に連結されている。

【００１６】又、上記シリンダブロック２の上面に被着
されたシリンダヘッド６には各気筒毎に吸気ポート７と
排気ポート８がそれぞれ形成されており、各吸気ポート
７は３つの吸気バルブ９によって、各排気ポート８は２
つの排気バルブ１０によってそれぞれ適当なタイミング
で開閉される。尚、吸気バルブ９、排気バルブ１０はシ
リンダヘッド６の上部に図２の紙面垂直方向に長く回転
自在に配されたカム軸１１，１２に一体に形成されたカ
ム１１ａ，１２ａによって駆動される。

【００１７】そして、シリンダヘッド６には各気筒毎に
インジェクタ１３がブリードパイプ１４を介して斜めに
取り付けられており、各インジェクタ１３の先端ノズル
部１３ａに形成された燃料噴射口は各吸気ポート７に向
かって斜めに開口している。

【００１８】一方、図１及び図２において、１５はサー
ジタンクであって、該サージタンク１５の中央部には大
気に開口する吸気管１６が接続されており、該吸気管１
６の途中にはエアクリーナ１７とエアフローメータ１８
が接続されている。そして、吸気管１６内の前記エアフ
ローメータ１８の下流側（吸気の流れ方向に対して下流
側）にはスロットルバルブ１９が設けられている。又、
サージタンク１５の前記吸気管１６が接続される側とは
反対側からは４つの吸気マニホールド２０が導出してお
り、各吸気マニホールド２０は前記シリンダヘッド６に
接続されて各気筒の前記吸気ポート７に連なっている。
ここで、吸気管１６、サージタンク１５、各吸気マニホ
ールド２０及び吸気ポート７によって１つの連続した吸
気通路２１が形成されている。

【００１９】ところで、前記吸気管１６のエアフローメ
ータ１８とスロットルバルブ１９の間からはエアバイパ
ス通路２２が分岐しており、該エアバイパス通路２２は
シリンダヘッド６に支持されたエア分配装置２３に接続
されている。そして、エアバイパス通路２２の途中に
は、アイドリング時の吸気量を調整してエンジン１のア
イドリング回転数を制御するためのＩＳＣバルブ（アイ
ドルスピードコントロールバルブ）２４が介設されてお
り、該ＩＳＣバルブ２４はエンジン制御装置（以下、Ｅ
ＣＵと称す）２５に電気的に接続されている。

【００２０】而して、前記エア分配装置２３からは４つ
の分配管（これらはエアバイパ通路の一部を構成する）
２６が分岐しており、各分配管２６は各インジェクタ１
３のノズル部１３ａ近傍に接続されている。尚、図１及
び図２に示すように、エア分配装置２３は本体２７内に
軸状のロータリバルブ２８を回転自在に嵌装して構成さ
れ、ロータリバルブ２８の本体２７の外方へ突出する一
端部にはプーリ２９が結着されており、該プーリ２９と
前記カム軸１２の一端に結着されたプーリ２９と同径の
プーリ３０との間にはタイミングベルト３１が巻装され
ている。又、図１に示すように、不図示のクランク軸か
ら回転の伝達を受ける回転軸３２の端部にはプーリ３３
が結着されており、このプーリ３３と前記プーリ３０と
の間にはタイミングベルト３４が巻装されている。

【００２１】ここで、各インジェクタ１３の取付部（ノ
ズル部１３ａ）の構成の詳細を図３乃至図５に基づいて
説明する。

【００２２】図３及び図４に示すように、インジェクタ
１３はそのノズル部１３ａが前記ブリードパイプ１４に
取り付けられているが、ブリードパイプ１４の中央には
燃料の噴射方向に向かってテーパ状に広がる長孔状の噴
射孔１４ａが形成されており、この噴射孔１４ａにイン
ジェクタ１３の燃料噴射口が開口している。又、ブリー
ドパイプ１４の外周部には凹部１４ｂが全周に亘って形
成されており、同ブリードパイプ１４には凹部１４ｂと
噴射孔１４ａとを連通させる複数のエア噴出口１４ｃが
燃料の噴射方向に対して直角に貫設されている。そし
て、ブリードパイプ１４の凹部１４ｂには前記各分配管
２６が接続されている。

【００２３】次に、前記エア分配装置２３の構成の詳細
を図６乃至図９に基づいて説明する。

【００２４】エア分配装置２３の本体２７には円孔２７
ａが貫設されており、該円孔２７ａ内に前記ロータリバ
ルブ２８が回転自在に嵌装されている。そして、本体２
７には円孔２７ａに開口する断面矩形の４つの分配路２
７ｂがロータリバルブ２８に対して軸直角方向に平行に
形成されており、各分配路２７ｂに前記分配管２６が接
続されている。

【００２５】又、図６及び図８に示すように、本体２７
には１つの連通路２７ｃが円孔２７ａを貫通して形成さ
れており、該連通路２７ｃに前記エアバイパス通路２２
が接続されている。

【００２６】ところで、前記ロータリバルブ２８の一部
は図示のように中空軸を構成しており、その外周壁には
前記連通路２７ｃに開口する４つの通気孔２８ａと前記
各分配路２７ｂに選択的に開口する計４つの矩形状の連
通孔２８ｂが形成されている。

【００２７】而して、エア分配装置２３においては、カ
ム軸１２の回転がプーリ３０、タイミングベルト３１及
びプーリ２９を経てロータリバルブ２８に伝達される
が、前述のように両プーリ２９，３０は同径であるた
め、ロータリバルブ２８は排気バルブ１０の開閉タイミ
ンング、つまりはインジェクタ１３による燃料噴射タイ
ミングに同期して作動せしめられる（排気バルブ１０の
開閉タイミングとインジェクタ１３による燃料噴射タイ
ミングとの間には一義的な関係が存在するため）。従っ
て、エア分配装置２３は各気筒における燃料の噴射タイ
ミングに同期して動作してエアを分配し、後述のように
燃料噴射タイミングにある気筒のインンジェクタ１３に
エアを供給する。

【００２８】次に、本発明に係る吸気装置の作用を説明
する。

【００２９】エンジン１の運転中においては、不図示の
燃料ポンプによって昇圧された高圧の燃料は各インジェ
クタ１３に供給され、吸気行程に移行した気筒のインジ
ェクタ１３から燃料が当該気筒の吸気ポート７に向かっ
て噴射される。尚、各インジェクタ１３による燃料の噴
射タイミング及び噴射時間（噴射量）は前記ＥＣＵ２５
によって制御される。

【００３０】一方、吸気行程に移行した気筒に発生する
負圧に引かれて大気中のエアが吸気管１６に吸引され、
該エアはエアクリーナ１７を通過して浄化された後、そ
の流量がエアフローメータ１８によって計測されるが、
スロットルバルブ１９が全閉状態にあるアイドリング時
においては、エアはスロットルバルブ１９をバイパスし
てエアバイパス通路２２を流れ、その流量はＩＳＣバル
ブ２４によって制御される。

【００３１】上記ＩＳＣバルブ２４はＥＣＵ２５によっ
てその開度が制御されるが、ＥＣＵ２５は不図示の回転
センサによって検出されたエンジン回転数と不図示のス
ロットルセンサによって検出されたスロットルバルブ１
９の開度（負荷）及び不図示の温度センサによって検出
されたエンジン冷却水温に基づいてＩＳＣバルブ２４の
開度を制御する。例えば、エンジン冷却水温の低い寒冷
時でのエンジン１の始動直後においてはファーストアイ
ドルによってアイドル回転数が高められるが、これに応
じてＩＳＣバルブ２４の開度が大きく設定されてエアバ
イパス通路２２を流れるエアの流量が増加せしめられ
る。尚、ＥＣＵ２５は、検出された実際のエンジン回転
数と予め決められた目標アイドル回転数との偏差が０と
なるようＩＳＣバルブ２４の開度をフィードバック制御
し、エンジン回転数を目標アイドル回転数に一致させ
る。

【００３２】而して、上述のようにＩＳＣバルブ２４に
よって流量制御されたエアはエアバイパス通路２２を通
ってエア分配装置２３に導かれ、このエア分配装置２３
によって分配されて燃料噴射タイミングにある気筒のイ
ンジェクタ１３に供給されてアシストエアとして燃料の
霧化に供される。即ち、エア分配装置２３においては、
前述のようにロータリバルブ２８が燃料噴射タイミング
に同期して動作するため、該ロータリバルブ２８に形成
された連通孔２８ｂも燃料噴射タイミングに同期して
（つまり、クランク角で１８０°間隔で）分配路２７ｂ
の１つに開口してこれを開くため、エアバイパス通路２
２から４つの通気孔２８ａを通ってロータリバルブ２８
内に導入されたエアは開状態にある分配路２７ｂから分
配管２６を経て燃料噴射タイミングにあるインジェクタ
１３に供給される。

【００３３】以上のようにＩＳＣバルブ２４によって流
量制御されたエアーはエア分配装置２３によって分配さ
れて燃料噴射タイミングにあるインジェクタ１３に供給
されるため、必要十分な量のエアがアシストエアとして
燃料の霧化に供される。即ち、燃料噴射タイミングにあ
る気筒のインジェクタ１３に供給されたエアは、ブリー
ドパイプ１４に形成された複数のエア噴出口１４ｃから
噴射孔１４ａ内にアシストエアとして噴射され、該エア
はインジェクタ１３の燃料噴射口から吸気ポート７に向
かって噴射された燃料に対してその噴射方向に対して直
角方向から勢い良く吹き付けられて燃料の霧化の促進に
供される。この結果、燃料はエアによって十分霧化され
て所定の空燃比の混合気が形成され、該混合気は燃焼室
での燃焼に供され、燃料が十分霧化されることによって
当該エンジン１の燃費及び排ガス特性が改善される。

【００３４】以下、同様にして、ＩＳＣバルブ２４によ
って流量制御されたエアは、燃料噴射タイミングに同期
して動作するエア分配装置２３によって分配されて燃料
噴射タイミングにある気筒のインジェクタ１３に供給さ
れ、該インジェクタ１３によって噴射される燃料の霧化
の促進に供される。

【００３５】ここで、各気筒（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）に
ついての吸気バルブ９と排気バルブ１０の開閉、アシス
トエアの供給及び燃料噴射タイミングをクランク角に対
して図１４に示す。尚、図１４においてＴＤＣは上死点
を意味する。

【００３６】而して、本実施例では、ＩＳＣバルブ２４
及びエア分配手段２３は共通のエアバイパス通路２２に
設けられるため、４気筒の当該エンジン１においても吸
気装置の構造単純化が図られる。

【００３７】又、本実施例においては、他気筒における
吸気絞り損失に伴う吸気行程のポンピングロスが小さく
抑えられ、エンジン１の熱効率が高められるという効果
も得られる。

【００３８】＜第２実施例＞次に、本発明の第２実施例
を図１０及び図１１に基づいて説明する。尚、図１０は
本実施例に係る吸気装置を備える多気筒エンジンの破断
平面図、図１１は同エンジン要部の側断面図であり、こ
れらの図においては図１及び図２に示したと同一要素に
は同一符号を付しており、以下、それらについての説明
は省略する。

【００３９】本実施例においては、エアバイパス通路２
２をサージタンク１５から分岐させるとともに、各吸気
マニホールド２０内に各気筒毎にスロットルバルブ１９
を設け、更に、各気筒の吸気通路２１をオリフィス３５
を介してバランスパイプ３６で連通せしめており、他の
構成は前記第１実施例のそれと同様でである。尚、バラ
ンスパイプ３６は不図示のブローバイガス還元装置（Ｐ
ＣＶ）に接続されている。

【００４０】而して、本実施例に係る吸気装置の基本構
成は前記第１実施例のそれと同じであるため、本実施例
においても第１実施例と同様の効果が得られる。

【００４１】＜第３実施例＞次に、本発明の第３実施例
を図１２及び図１３に基づいて説明する。尚、図１２は
本実施例に係る吸気装置を備える多気筒エンジンの破断
平面図、図１３は同エンジン要部の側断面図であり、こ
れらの図においては図１及び図２又は図１２及び図１３
に示したと同一要素には同一符号を付しており、以下、
それらについての説明は省略する。

【００４２】本実施例においては、前記第１実施例と同
様に、吸気管１６の途中から分岐するエアバイパス通路
２２はエア分配装置２３に接続されており、該エアバイ
パス通路２２の途中にはＩＳＣバルブ２４が介設されて
いる。そして、エア分配装置２３から導出する４つの分
配管２６は各気筒毎に設けられたインジェクタ１３にそ
れぞれ接続されている。

【００４３】又、前記第２実施例と同様に、各気筒の吸
気通路２１にはスロットルバルブ１９がそれぞれ設けら
れており、各気筒の吸気通路２１はオリフィス３５を介
してバランスパイプ３６で連通されている。尚、バラン
スパイプ３６は不図示のブローバイガス還元装置（ＰＣ
Ｖ）に接続されている。

【００４４】而して、本実施例においては、各気筒の吸
気通路２１の一側には、吸気バルブ９の近傍に開口する
スワールノズル３７がそれぞれ設けられており、図１２
に示すように、各スワールノノズル３７は各分配管２６
の途中に接続されている。

【００４５】従って、本実施例によれば、エア分配装置
２３によって分配されて分配管２６を流れるアシストエ
アの一部はスワールノズル３７に供給され、図１３に鎖
線矢印にて示すように吸気行程にある気筒のシリンダ３
に旋回流となって流入してシリンダ３内の混合気のスワ
ールを強めるため、燃焼室内での混合気の燃焼効率が高
められる。

【００４６】尚、本実施例に係る吸気装置の基本構成も
前記第１実施例のそれと同じであるため、本実施例にお
いても第１実施例と同様の効果が得られる。

【００４７】ところで、以上の第１乃至第３実施例では
特に直列４気筒の４サイクル５バルブエンジンについて
言及したが、本発明は例えば４バルブや２バルブの他の
任意の多気筒エンジンの吸気装置に対しても同様に適用
できることは勿論である。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、吸気通路のスロットルバルブ下流
に各気筒毎に設けられたインジェクタによって各気筒毎
に燃料を噴射する多気筒エンジンに設けられる装置であ
って、前記吸気通路のスロットルバルブ上流から分岐す
るエアバイパス通路を前記各インジェクタのノズル部近
傍に接続して成る多気筒エンジンの吸気装置において、
前記エアバイパス通路にアイドル回転数制御用のアイド
ルスピードコントロールバルブを設け、その下流に燃料
の噴射タイミングに同期して動作するエア分配手段を設
け、前記アイドルスピードコントロールバルブによって
流量制御されたエアを燃料噴射タイミングにある気筒の
インジェクタにアシストエアとして供給するよう構成し
たため、構造単純にして燃料の霧化の促進とアイドリン
グ回転数の制御が可能となるという効果が得られる。

【００４９】又、請求項２記載の発明によれば、アシス
トエアの一部がスワールノズルを経て各気筒の燃焼室に
供給されて燃焼室内のスワールを強めるため、燃焼室内
での混合気の燃焼効率が高められるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る吸気装置を備える多
気筒エンジンの破断平面図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る吸気装置を備える多
気筒エンジン要部の側断面図である。

【図３】本発明の第１実施例に係る吸気装置を備える多
気筒エンジンのインジェクタ取付部の拡大断面図であ
る。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】図４の矢視Ｂ方向の図である。

【図６】エア分配装置の拡大平断面図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。

【図８】図６のＤ−Ｄ線断面図である。

【図９】図７のＥ−Ｅ線断面図である。

【図１０】本発明の第２実施例に係る吸気装置を備える
多気筒エンジンの破断平面図である。

【図１１】本発明の第３実施例に係る吸気装置を備える
多気筒エンジン要部の側断面図である。

【図１２】本発明の第３実施例に係る吸気装置を備える
多気筒エンジンの破断平面図である。

【図１３】本発明の第３実施例に係る吸気装置を備える
多気筒エンジン要部の側断面図である。

【図１４】各気筒についての吸気バルブと排気バルブの
開閉、アシストエアの供給及び燃料噴射タイミングをク
ランク角に対して示す図である。

【符号の説明】

１ ４気筒エンジン（多気筒エンジン） ９ 吸気バルブ １３ インジェクタ １３ａ インジェクタのノズル部 １４ ブリードパイプ １４ｃ エア噴出口 １９ スロットルバルブ ２１ 吸気通路 ２２ エアバイパス通路 ２３ エア分配装置（エア分配手段） ２４ ＩＳＣバルブ（アイドルスピードコントロー
ルバルブ） ３７ スワールノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気通路のスロットルバルブ下流に各気
   筒毎に設けられたインジェクタによって各気筒毎に燃料
   を噴射する多気筒エンジンに設けられる装置であって、
   前記吸気通路のスロットルバルブ上流から分岐するエア
   バイパス通路を前記各インジェクタのノズル部近傍に接
   続して成る多気筒エンジンの吸気装置において、前記エ
   アバイパス通路にアイドル回転数制御用のアイドルスピ
   ードコントロールバルブを設け、その下流に燃料の噴射
   タイミングに同期して動作するエア分配手段を設け、前
   記アイドルスピードコントロールバルブによって流量制
   御されたエアを燃料噴射タイミングにある気筒のインジ
   ェクタにアシストエアとして供給するよう構成したこと
   を特徴とする多気筒エンジンの吸気装置。
2. 【請求項２】 各気筒の吸気通路の吸気バルブ近傍にス
   ワールノズルを開口せしめ、該スワールノズルに前記ア
   シストエアの一部を供給するよう構成したことを特徴と
   する請求項１記載の多気筒エンジンの吸気装置。