JPH1026026A - 火花点火機関 - Google Patents
火花点火機関Info
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- JPH1026026A JPH1026026A JP8178948A JP17894896A JPH1026026A JP H1026026 A JPH1026026 A JP H1026026A JP 8178948 A JP8178948 A JP 8178948A JP 17894896 A JP17894896 A JP 17894896A JP H1026026 A JPH1026026 A JP H1026026A
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- intake
- valve
- combustion chamber
- load operation
- fuel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3094—Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
- F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/345—Controlling injection timing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】希薄燃焼時の着火性を高める。
【解決手段】二吸気弁式の吸気装置において、高負荷運
転時には２つの吸気弁が同時に開いて同じように動作
し、低中負荷運転時には２つの吸気弁が同時に開き、一
方の吸気弁は高負荷運転時と同じように動作し、他方の
吸気弁はバルブリフト量が少ないうち早く閉じるように
する。 【効果】高圧のインジェクタを必要とせずに、低中負荷
運転時に燃焼室の中央付近に燃料濃度の高い領域を形成
することができる。
転時には２つの吸気弁が同時に開いて同じように動作
し、低中負荷運転時には２つの吸気弁が同時に開き、一
方の吸気弁は高負荷運転時と同じように動作し、他方の
吸気弁はバルブリフト量が少ないうち早く閉じるように
する。 【効果】高圧のインジェクタを必要とせずに、低中負荷
運転時に燃焼室の中央付近に燃料濃度の高い領域を形成
することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火花点火機関に係
るものであり、特に希薄燃焼時の着火性を改良した火花
点火機関の吸気装置に関する。
るものであり、特に希薄燃焼時の着火性を改良した火花
点火機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関において、燃料消費率の低減を
図るために、低，中負荷運転時の燃料・空気混合気に占
める燃料割合を高負荷運転時のそれよりも少なくするこ
と、即ち希薄燃焼（リーンバーン）にすることが注目さ
れている。
図るために、低，中負荷運転時の燃料・空気混合気に占
める燃料割合を高負荷運転時のそれよりも少なくするこ
と、即ち希薄燃焼（リーンバーン）にすることが注目さ
れている。
【０００３】低，中負荷運転時に少ない燃料で燃焼を行
うためには、点火時に点火プラグ周りに燃焼可能な濃度
を持つ燃料蒸気を存在させる必要がある。一方、高負荷
運転時には、燃焼室の全域に理論混合比の均一な濃度の
燃料蒸気を存在させる必要がある。
うためには、点火時に点火プラグ周りに燃焼可能な濃度
を持つ燃料蒸気を存在させる必要がある。一方、高負荷
運転時には、燃焼室の全域に理論混合比の均一な濃度の
燃料蒸気を存在させる必要がある。
【０００４】このようなことから、従来、吸気ポートに
切欠きのある弁を設けて、その弁を閉じることによって
シリンダに流入する空気の流れを変えることが行われて
きた。しかし、この方式では、理論混合比燃焼を行うと
きに弁の厚みが吸気の抵抗になり、圧力損失となり、吸
入空気量が低下してエンジン出力の低下につながるとい
う問題があった。
切欠きのある弁を設けて、その弁を閉じることによって
シリンダに流入する空気の流れを変えることが行われて
きた。しかし、この方式では、理論混合比燃焼を行うと
きに弁の厚みが吸気の抵抗になり、圧力損失となり、吸
入空気量が低下してエンジン出力の低下につながるとい
う問題があった。
【０００５】また、他の手段として、ピストンに窪みを
設け、窪みに燃料を噴射する角度でシリンダヘッドにイ
ンジェクタを設け、点火の直前にその窪みの中に燃料を
噴射して点火することが行われてきた。しかし、この方
式では、高圧のインジェクタを必要とした。
設け、窪みに燃料を噴射する角度でシリンダヘッドにイ
ンジェクタを設け、点火の直前にその窪みの中に燃料を
噴射して点火することが行われてきた。しかし、この方
式では、高圧のインジェクタを必要とした。
【０００６】このような背景から、最近では、二吸気弁
式の吸気装置において、スワール形成用の吸気ポートを
設けたり或いは混合気形成用ポートを設けたりして、
低，中負荷運転時に点火プラグ周りに燃料蒸気を存在さ
せることが行われている。これらに関しては、特開平7
−189713号公報，特開平6−117251号公報，特開平2−
267321号公報に記載されている。
式の吸気装置において、スワール形成用の吸気ポートを
設けたり或いは混合気形成用ポートを設けたりして、
低，中負荷運転時に点火プラグ周りに燃料蒸気を存在さ
せることが行われている。これらに関しては、特開平7
−189713号公報，特開平6−117251号公報，特開平2−
267321号公報に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、吸気ポート
に切欠きのある弁を設けたり、高圧のインジェクタを必
要とせず、また、混合気形成用ポートを設けることな
く、低，中負荷運転時に点火プラグ周りに容易に燃料蒸
気を形成させることができるようにした火花点火機関を
提供することにある。
に切欠きのある弁を設けたり、高圧のインジェクタを必
要とせず、また、混合気形成用ポートを設けることな
く、低，中負荷運転時に点火プラグ周りに容易に燃料蒸
気を形成させることができるようにした火花点火機関を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
燃焼室に連通する２つの吸気ポートを有し、該吸気ポー
トの吸気口を開閉する吸気弁を有し、該燃焼室の中央上
方に燃料を噴射するインジェクタと点火手段を有し、少
なくとも前記吸気弁の開閉動作を行う制御手段を有する
火花点火機関において、前記制御手段を、低，中負荷運
転時には２つの吸気弁を同時に開いたのち、一方の吸気
弁をバルブリフト量が少ないうちに閉じるように動作さ
せ、高負荷運転時には２つの吸気弁を同一のタイミング
で同じように開閉動作させるように構成したことを特徴
とする。
燃焼室に連通する２つの吸気ポートを有し、該吸気ポー
トの吸気口を開閉する吸気弁を有し、該燃焼室の中央上
方に燃料を噴射するインジェクタと点火手段を有し、少
なくとも前記吸気弁の開閉動作を行う制御手段を有する
火花点火機関において、前記制御手段を、低，中負荷運
転時には２つの吸気弁を同時に開いたのち、一方の吸気
弁をバルブリフト量が少ないうちに閉じるように動作さ
せ、高負荷運転時には２つの吸気弁を同一のタイミング
で同じように開閉動作させるように構成したことを特徴
とする。
【０００９】第２の発明は、燃焼室に連通する吸気ポー
トを有し、該吸気ポートの上流にコレクタを有し、該コ
レクタと該吸気ポートとの接続部にバタフライ弁を有
し、該コレクタからパイプが引き出されてその先端が前
記吸気ポート内にて開口し、該吸気ポートと該燃焼室と
の接続部に吸気弁を有し、該燃焼室の中央上方に燃料を
噴射するインジェクタと点火手段を有し、少なくとも前
記吸気弁と前記バタフライ弁の開閉動作を行う制御手段
を有する火花点火機関において、前記制御手段を、低，
中負荷運転時にはバタフライ弁と吸気弁を開いたのち、
バタフライ弁のみを閉じるように動作させ、高負荷運転
時にはバタフライ弁と吸気弁を同じように開閉動作させ
るように構成したことを特徴とする。
トを有し、該吸気ポートの上流にコレクタを有し、該コ
レクタと該吸気ポートとの接続部にバタフライ弁を有
し、該コレクタからパイプが引き出されてその先端が前
記吸気ポート内にて開口し、該吸気ポートと該燃焼室と
の接続部に吸気弁を有し、該燃焼室の中央上方に燃料を
噴射するインジェクタと点火手段を有し、少なくとも前
記吸気弁と前記バタフライ弁の開閉動作を行う制御手段
を有する火花点火機関において、前記制御手段を、低，
中負荷運転時にはバタフライ弁と吸気弁を開いたのち、
バタフライ弁のみを閉じるように動作させ、高負荷運転
時にはバタフライ弁と吸気弁を同じように開閉動作させ
るように構成したことを特徴とする。
【００１０】第３の発明は、燃焼室に連通する２つの吸
気ポートを有し、該吸気ポートのうちの１つは燃焼室に
供給された気流が旋回するように配置し、２つの該吸気
ポートと該燃焼室との接続部にそれぞれ吸気弁を有し、
２つの該吸気ポート内にそれぞれ燃料を噴射するインジ
ェクタを有し、前記燃焼室の中央上方に点火手段を有
し、少なくとも前記吸気弁の開閉動作と前記インジェク
タの制御を行う制御手段を有する火花点火機関におい
て、前記制御手段を、低，中負荷運転時には２つの吸気
弁を同時に開き、気流に旋回を与えない方の吸気ポート
に設置されたインジェクタから燃料を噴射し、その後２
つの吸気弁を閉じ、燃料の噴射を停止するように動作さ
せ、高負荷運転時には２つの吸気弁を同一のタイミング
で同じように開閉動作させ、それぞれの吸気ポートに設
置されたインクジェクタから燃料を噴射させるように構
成したことを特徴とする。
気ポートを有し、該吸気ポートのうちの１つは燃焼室に
供給された気流が旋回するように配置し、２つの該吸気
ポートと該燃焼室との接続部にそれぞれ吸気弁を有し、
２つの該吸気ポート内にそれぞれ燃料を噴射するインジ
ェクタを有し、前記燃焼室の中央上方に点火手段を有
し、少なくとも前記吸気弁の開閉動作と前記インジェク
タの制御を行う制御手段を有する火花点火機関におい
て、前記制御手段を、低，中負荷運転時には２つの吸気
弁を同時に開き、気流に旋回を与えない方の吸気ポート
に設置されたインジェクタから燃料を噴射し、その後２
つの吸気弁を閉じ、燃料の噴射を停止するように動作さ
せ、高負荷運転時には２つの吸気弁を同一のタイミング
で同じように開閉動作させ、それぞれの吸気ポートに設
置されたインクジェクタから燃料を噴射させるように構
成したことを特徴とする。
【００１１】第１の発明において、高負荷運転時に、２
つの吸気ポートを同一のタイミングで同じように開閉動
作させることによって、２つの気流が衝突し、これによ
って気流の流れが阻止され、燃焼室の全域に均一な濃度
の燃料蒸気を形成させることができる。また、低，中負
荷運転時に、２つの吸気ポートを同時に開き、一方の吸
気弁のみをバルブリフト量が少ないうちに閉じることに
よって、バルブリフト量が少ない当初には燃焼室の中央
付近に燃料蒸気が集まり、これが一方の吸気弁のみを開
いておくことにより生ずる旋回流で内包された状態にな
り、燃焼室の中央付近に燃料濃度の高い領域を形成する
ことができる。
つの吸気ポートを同一のタイミングで同じように開閉動
作させることによって、２つの気流が衝突し、これによ
って気流の流れが阻止され、燃焼室の全域に均一な濃度
の燃料蒸気を形成させることができる。また、低，中負
荷運転時に、２つの吸気ポートを同時に開き、一方の吸
気弁のみをバルブリフト量が少ないうちに閉じることに
よって、バルブリフト量が少ない当初には燃焼室の中央
付近に燃料蒸気が集まり、これが一方の吸気弁のみを開
いておくことにより生ずる旋回流で内包された状態にな
り、燃焼室の中央付近に燃料濃度の高い領域を形成する
ことができる。
【００１２】第２の発明において、低，中負荷運転時
に、バタフライ弁と吸気弁を開いたのちバタフライ弁の
みを閉じるように動作させ、高負荷運転時に、バタフラ
イ弁と吸気弁を同じように開閉動作させるようにするこ
とによって、第１の発明の時と同様な状態を燃焼室内に
作ることができる。
に、バタフライ弁と吸気弁を開いたのちバタフライ弁の
みを閉じるように動作させ、高負荷運転時に、バタフラ
イ弁と吸気弁を同じように開閉動作させるようにするこ
とによって、第１の発明の時と同様な状態を燃焼室内に
作ることができる。
【００１３】第３の発明において、低，中負荷運転時
に、２つの吸気弁を同時に開き、気流に旋回を与えない
方の吸気ポートに設置されたインジェクタから燃料を噴
射し、その後２つの吸気弁を閉じ、燃料の噴射を停止す
るように動作させ、高負荷運転時に、２つの吸気弁を同
一のタイミングで同じように開閉動作させ、それぞれの
吸気ポートに設置されたインジェクタから燃料を噴射さ
せるようにすることによっても、第１の発明或いは第２
の発明の時と同様な状態を燃焼室内に作ることができ
る。
に、２つの吸気弁を同時に開き、気流に旋回を与えない
方の吸気ポートに設置されたインジェクタから燃料を噴
射し、その後２つの吸気弁を閉じ、燃料の噴射を停止す
るように動作させ、高負荷運転時に、２つの吸気弁を同
一のタイミングで同じように開閉動作させ、それぞれの
吸気ポートに設置されたインジェクタから燃料を噴射さ
せるようにすることによっても、第１の発明或いは第２
の発明の時と同様な状態を燃焼室内に作ることができ
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を用いて説
明する。図１〜図３は第１の発明に係る火花点火機関の
構成平面図であり、図１，図３は低，中負荷運転時の状
態、図２は高負荷運転時の状態を示す。図１〜図３にお
いて、シリンダヘッドとシリンダブロックからなるシリ
ンダ１にはピストン２が挿入され、燃焼室３が形成され
ている。吸気ポート４Ａ，４Ｂはシリンダ１に連通して
いる。吸気ポート４Ａ，４Ｂは吸気マニホールドに連通
している。吸気ポート４Ａには吸気弁５Ａが開閉可能に
設置され、吸気ポート４Ｂには吸気弁５Ｂが開閉可能に
設置されている。排気ポート，排気弁の記述は省略す
る。燃焼室３の中心上部にはインジェクタ６と点火プラ
グ７が設置されている。インジェクタ６は噴射された燃
料９がシリンダ１内壁やピストン２に衝突することな
く、また蒸発しやすいように燃料９を円錐状に微粒化し
て噴射するものであり、燃料９がシリンダ１内の燃焼室
３の中心に向かう角度に設定されている。
明する。図１〜図３は第１の発明に係る火花点火機関の
構成平面図であり、図１，図３は低，中負荷運転時の状
態、図２は高負荷運転時の状態を示す。図１〜図３にお
いて、シリンダヘッドとシリンダブロックからなるシリ
ンダ１にはピストン２が挿入され、燃焼室３が形成され
ている。吸気ポート４Ａ，４Ｂはシリンダ１に連通して
いる。吸気ポート４Ａ，４Ｂは吸気マニホールドに連通
している。吸気ポート４Ａには吸気弁５Ａが開閉可能に
設置され、吸気ポート４Ｂには吸気弁５Ｂが開閉可能に
設置されている。排気ポート，排気弁の記述は省略す
る。燃焼室３の中心上部にはインジェクタ６と点火プラ
グ７が設置されている。インジェクタ６は噴射された燃
料９がシリンダ１内壁やピストン２に衝突することな
く、また蒸発しやすいように燃料９を円錐状に微粒化し
て噴射するものであり、燃料９がシリンダ１内の燃焼室
３の中心に向かう角度に設定されている。
【００１５】制御装置８は、機関の運転状態を検出する
ためのエアフローセンサ，回転センサ等と接続されてお
り、吸気弁５Ａ，５Ｂ，インジェクタ６，点火プラグ７
は制御装置８によって制御されている。制御装置８によ
ってそれぞれの動作を自在に制御することが可能であ
る。
ためのエアフローセンサ，回転センサ等と接続されてお
り、吸気弁５Ａ，５Ｂ，インジェクタ６，点火プラグ７
は制御装置８によって制御されている。制御装置８によ
ってそれぞれの動作を自在に制御することが可能であ
る。
【００１６】図４，図５は制御装置８に入力された自動
車エンジンのクランク角度とバルブリフト量の関係を示
したグラフである。図４は低，中負荷運転状態、図５は
高負荷運転状態を表す。高負荷運転時では、図５に示す
ように吸気弁５Ａ，５Ｂを同じ動作をするように設定
し、低，中負荷運転時では、図４に示すように吸気弁５
Ａは高負荷運転時と同じ動作をするが、吸気弁５Ｂは高
負荷運転時よりバルブリフト量が小さく、かつ早く閉じ
るように設定する。
車エンジンのクランク角度とバルブリフト量の関係を示
したグラフである。図４は低，中負荷運転状態、図５は
高負荷運転状態を表す。高負荷運転時では、図５に示す
ように吸気弁５Ａ，５Ｂを同じ動作をするように設定
し、低，中負荷運転時では、図４に示すように吸気弁５
Ａは高負荷運転時と同じ動作をするが、吸気弁５Ｂは高
負荷運転時よりバルブリフト量が小さく、かつ早く閉じ
るように設定する。
【００１７】図２の高負荷運転時では、燃焼室３に吸入
される空気量と燃料噴射量の比、すなわち空燃比が１５
程度の理論混合気になるように設定する。高負荷運転時
の点火時期には、燃焼室３内に噴射された燃料９が全て
燃料蒸気となり、かつ、燃料蒸気が燃焼室３内に均一に
分布していることが望ましい。そこで燃料９は、吸気工
程中でピストン２がある程度下降した時期に噴射する。
この理由は、噴射が早すぎるピストン２に付着した液膜
になってしまうためと、逆に噴射が遅すぎると燃料９が
蒸発し、燃料蒸気が均一に分布するだけの時間的余裕が
無いためである。
される空気量と燃料噴射量の比、すなわち空燃比が１５
程度の理論混合気になるように設定する。高負荷運転時
の点火時期には、燃焼室３内に噴射された燃料９が全て
燃料蒸気となり、かつ、燃料蒸気が燃焼室３内に均一に
分布していることが望ましい。そこで燃料９は、吸気工
程中でピストン２がある程度下降した時期に噴射する。
この理由は、噴射が早すぎるピストン２に付着した液膜
になってしまうためと、逆に噴射が遅すぎると燃料９が
蒸発し、燃料蒸気が均一に分布するだけの時間的余裕が
無いためである。
【００１８】高負荷運転時の作用について説明する。各
条件が設定され、制御装置８により、所定のクランク角
度で吸気弁５Ａ，５Ｂが開き、ピストン２が下降を始め
吸気を行う。吸気マニホールド４からの気流１０が吸気
ポート４Ａ，４Ｂを通って燃焼室３に流入する。制御装
置８に予め入力された所定のタイミングで噴射された燃
料９は、気流１０によって燃焼室３内を循環し、吸気，
圧縮工程中に蒸発，拡散し、燃焼室３内に均一な燃料蒸
気を形成する。圧縮工程終了間際に点火プラグ７によっ
て点火されると、燃焼室３内に均一な燃料蒸気を形成し
ているため、理想的な燃焼を行うことができる。
条件が設定され、制御装置８により、所定のクランク角
度で吸気弁５Ａ，５Ｂが開き、ピストン２が下降を始め
吸気を行う。吸気マニホールド４からの気流１０が吸気
ポート４Ａ，４Ｂを通って燃焼室３に流入する。制御装
置８に予め入力された所定のタイミングで噴射された燃
料９は、気流１０によって燃焼室３内を循環し、吸気，
圧縮工程中に蒸発，拡散し、燃焼室３内に均一な燃料蒸
気を形成する。圧縮工程終了間際に点火プラグ７によっ
て点火されると、燃焼室３内に均一な燃料蒸気を形成し
ているため、理想的な燃焼を行うことができる。
【００１９】図１の低，中負荷運転時では、少ない燃料
で燃焼を行う希薄燃焼をすることによって燃費率の向上
を図るため、空燃比を２０から３０に設定する。当然、
燃料噴射量は高負荷運転時に比べて少なくなるため、燃
焼室３内に均一に燃料蒸気を分布させると燃料蒸気濃度
は希薄になり、点火しても着火しなくなる。故に希薄燃
焼を行うためには点火プラグ７近傍に燃料を集めて着火
する必要がある。点火プラグ７近傍に燃料を集めるため
に、図４の吸気弁５Ａ，５Ｂのグラフが同じラインをた
どる間に燃料９を噴射する。このタイミングで燃料９を
噴射すると、吸気マニホールド４からの気流１１は図３
に示すように上下対称で燃焼室３内に流入する。この
時、気流１１のシリンダ１の中心軸に対する角運動量は
相殺する形となり、また気流１１の運動量は小さく、燃
料９と混合しても拡散させる程には至らない。しかし、
このまま高負荷運転時と同じように吸気を続けると燃料
９は拡散し燃料蒸気濃度は希薄になってしまう。そこ
で、図４に示すグラフのように吸気弁５Ｂを閉じてやる
と、図１に示すように吸気弁５Ａのみに空気が流入し、
気流１２を形成する。この気流１２は吸気弁５Ａからの
みの流入なので運動量は大きく、燃焼室３内に流入する
とシリンダ１の壁面に沿って流れるため、シリンダ１の
中心軸に対する角運動量を持つ。この時、燃焼室３内に
は２種類の気流が存在することになる。１つは運動量の
小さい、吸気弁５Ａ，５Ｂから流入して燃料９と混合し
た気流１１と、大きな角運動量を持つ、燃料と混合して
いない気流１２である。このように運動量が違うため、
遠心力を持つ気流１２は遠心力を持たない気流１１を排
除しながらシリンダ１の壁面を沿って流れ、燃料９を含
む気流１１は燃焼室３の中心に留まることになる。
で燃焼を行う希薄燃焼をすることによって燃費率の向上
を図るため、空燃比を２０から３０に設定する。当然、
燃料噴射量は高負荷運転時に比べて少なくなるため、燃
焼室３内に均一に燃料蒸気を分布させると燃料蒸気濃度
は希薄になり、点火しても着火しなくなる。故に希薄燃
焼を行うためには点火プラグ７近傍に燃料を集めて着火
する必要がある。点火プラグ７近傍に燃料を集めるため
に、図４の吸気弁５Ａ，５Ｂのグラフが同じラインをた
どる間に燃料９を噴射する。このタイミングで燃料９を
噴射すると、吸気マニホールド４からの気流１１は図３
に示すように上下対称で燃焼室３内に流入する。この
時、気流１１のシリンダ１の中心軸に対する角運動量は
相殺する形となり、また気流１１の運動量は小さく、燃
料９と混合しても拡散させる程には至らない。しかし、
このまま高負荷運転時と同じように吸気を続けると燃料
９は拡散し燃料蒸気濃度は希薄になってしまう。そこ
で、図４に示すグラフのように吸気弁５Ｂを閉じてやる
と、図１に示すように吸気弁５Ａのみに空気が流入し、
気流１２を形成する。この気流１２は吸気弁５Ａからの
みの流入なので運動量は大きく、燃焼室３内に流入する
とシリンダ１の壁面に沿って流れるため、シリンダ１の
中心軸に対する角運動量を持つ。この時、燃焼室３内に
は２種類の気流が存在することになる。１つは運動量の
小さい、吸気弁５Ａ，５Ｂから流入して燃料９と混合し
た気流１１と、大きな角運動量を持つ、燃料と混合して
いない気流１２である。このように運動量が違うため、
遠心力を持つ気流１２は遠心力を持たない気流１１を排
除しながらシリンダ１の壁面を沿って流れ、燃料９を含
む気流１１は燃焼室３の中心に留まることになる。
【００２０】低，中負荷運転時の作用について説明す
る。制御装置８により、所定のクランク角度で吸気弁５
Ａ，５Ｂが開き、ピストン２が下降を始め吸気を始める
とインジェクタ６から燃料９を噴射する。そして吸気マ
ニホールド４から気流１１が燃焼室３に流入し、燃料９
と混合する。所定のタイミングで吸気弁５Ｂは閉じら
れ、吸気弁５Ａから流入する空気は気流１２を形成す
る。気流１２は上述するように燃料９を燃焼室３に閉じ
込める。吸気弁５Ａが閉じた後、気流１２は弱まるが消
えることはなく、圧縮工程終了間際には点火プラグ７近
傍に燃焼可能な濃度の燃料９が保持されているため希薄
燃焼を可能にすることができる。
る。制御装置８により、所定のクランク角度で吸気弁５
Ａ，５Ｂが開き、ピストン２が下降を始め吸気を始める
とインジェクタ６から燃料９を噴射する。そして吸気マ
ニホールド４から気流１１が燃焼室３に流入し、燃料９
と混合する。所定のタイミングで吸気弁５Ｂは閉じら
れ、吸気弁５Ａから流入する空気は気流１２を形成す
る。気流１２は上述するように燃料９を燃焼室３に閉じ
込める。吸気弁５Ａが閉じた後、気流１２は弱まるが消
えることはなく、圧縮工程終了間際には点火プラグ７近
傍に燃焼可能な濃度の燃料９が保持されているため希薄
燃焼を可能にすることができる。
【００２１】第２の発明の実施例を図６〜図８に基づい
て説明する。図６〜図８は火花点火機関の構成断面図で
あり、図６，図８は低，中負荷の状態、図７は高負荷の
状態を示す。この実施例では吸気ポート２０の上流にコ
レクタ１４が連通しており、吸気ポート２０とコレクタ
１４との接続部にはバタフライ弁１３が設けられてい
る。コレクタ１４からパイプ１５が引き出されており、
吸気ポート２０に接続されている。パイプ１５の接続位
置は、図６に示すように低，中負荷運転時にバタフライ
弁１３を閉じることによってパイプ１５にコレクタ１４
からの空気が流入し、パイプ１５からの噴流が気流１２
を形成する位置である。これ以外は図１〜図３の場合と
全く同様である。
て説明する。図６〜図８は火花点火機関の構成断面図で
あり、図６，図８は低，中負荷の状態、図７は高負荷の
状態を示す。この実施例では吸気ポート２０の上流にコ
レクタ１４が連通しており、吸気ポート２０とコレクタ
１４との接続部にはバタフライ弁１３が設けられてい
る。コレクタ１４からパイプ１５が引き出されており、
吸気ポート２０に接続されている。パイプ１５の接続位
置は、図６に示すように低，中負荷運転時にバタフライ
弁１３を閉じることによってパイプ１５にコレクタ１４
からの空気が流入し、パイプ１５からの噴流が気流１２
を形成する位置である。これ以外は図１〜図３の場合と
全く同様である。
【００２２】高負荷運転時の作用について説明する。制
御装置８により、所定のクランク角度で吸気弁５が開
き、ピストン２が下降を始め吸気を行う。図７に示すよ
うにバタフライ弁１３を全開させる。そうするとパイプ
１５には気流が流れ込まないため、吸気ポート２０から
の気流１０が燃焼室３に流入する。制御装置８に予め入
力された所定のタイミングで噴射された燃料９は、気流
１０によって燃焼室３内を循環し、吸気，圧縮工程中に
蒸発，拡散し、燃焼室３内に均一な燃料蒸気を形成す
る。圧縮工程終了間際に点火プラグ７によって点火され
ると、燃焼室３内に均一な燃料蒸気を形成しているた
め、理想的な燃焼を行うことができる。
御装置８により、所定のクランク角度で吸気弁５が開
き、ピストン２が下降を始め吸気を行う。図７に示すよ
うにバタフライ弁１３を全開させる。そうするとパイプ
１５には気流が流れ込まないため、吸気ポート２０から
の気流１０が燃焼室３に流入する。制御装置８に予め入
力された所定のタイミングで噴射された燃料９は、気流
１０によって燃焼室３内を循環し、吸気，圧縮工程中に
蒸発，拡散し、燃焼室３内に均一な燃料蒸気を形成す
る。圧縮工程終了間際に点火プラグ７によって点火され
ると、燃焼室３内に均一な燃料蒸気を形成しているた
め、理想的な燃焼を行うことができる。
【００２３】低，中負荷運転時の作用について説明す
る。まず、図８に示すようにバタフライ弁１３を全開に
し、吸気弁５を開きピストン２が下降を始めると気流１
１が形成され燃焼室３に流れ込む。そこでインジェクタ
６から燃料９を噴射する。燃料９と気流１１は混合する
が、吸気を始めた段階での気流１１の速度と運動量はま
だ小さいため、混合してもそれほど拡散させるには至ら
ない。しかし、このまま高負荷運転時と同じように吸気
を続けると燃料９は拡散し燃料蒸気濃度は希薄になって
しまう。そこで、図６に示すように燃料９と気流１１は
混合して拡散が進行していない時点でバタフライ弁１３
を閉じると、パイプ１５に空気が流れ込み気流１２が形
成される。気流１２は吸気ポート２０に比べ直径が小さ
いので気流速度は大きくなる。気流１２はシリンダ１の
壁面やピストン２に沿って流れるため角運動量を持つこ
とになる。この時、燃焼室３内には２種類の気流が存在
することになる。１つは角運動量を持たない、バタフラ
イ弁１３から流入して燃料９と混合した気流１１であ
り、他の１つは角運動量を持つ、燃料と混合していない
気流１２である。このような運動量が違うため、旋回流
を形成し遠心力を持つ気流１２は遠心力を持たない気流
１１を排除しながらシリンダ１の壁面を沿って流れ、燃
料９を含む気流１１は燃焼室３の中心に留まることにな
る。吸気弁５が閉じた後、気流１２は弱まるが消滅する
ことはなく、圧縮工程終了間際には点火プラグ７近傍に
燃焼可能な濃度の燃料９が保持されているため希薄燃焼
を可能にすることができる。
る。まず、図８に示すようにバタフライ弁１３を全開に
し、吸気弁５を開きピストン２が下降を始めると気流１
１が形成され燃焼室３に流れ込む。そこでインジェクタ
６から燃料９を噴射する。燃料９と気流１１は混合する
が、吸気を始めた段階での気流１１の速度と運動量はま
だ小さいため、混合してもそれほど拡散させるには至ら
ない。しかし、このまま高負荷運転時と同じように吸気
を続けると燃料９は拡散し燃料蒸気濃度は希薄になって
しまう。そこで、図６に示すように燃料９と気流１１は
混合して拡散が進行していない時点でバタフライ弁１３
を閉じると、パイプ１５に空気が流れ込み気流１２が形
成される。気流１２は吸気ポート２０に比べ直径が小さ
いので気流速度は大きくなる。気流１２はシリンダ１の
壁面やピストン２に沿って流れるため角運動量を持つこ
とになる。この時、燃焼室３内には２種類の気流が存在
することになる。１つは角運動量を持たない、バタフラ
イ弁１３から流入して燃料９と混合した気流１１であ
り、他の１つは角運動量を持つ、燃料と混合していない
気流１２である。このような運動量が違うため、旋回流
を形成し遠心力を持つ気流１２は遠心力を持たない気流
１１を排除しながらシリンダ１の壁面を沿って流れ、燃
料９を含む気流１１は燃焼室３の中心に留まることにな
る。吸気弁５が閉じた後、気流１２は弱まるが消滅する
ことはなく、圧縮工程終了間際には点火プラグ７近傍に
燃焼可能な濃度の燃料９が保持されているため希薄燃焼
を可能にすることができる。
【００２４】第３の発明の実施例を図９〜図１１に基づ
いて説明する。図９〜図１１は火花点火機関の構成断面
図であり、図９，図１１は低，中負荷の状態、図１０は
高負荷の状態を示す。この実施例では２つの吸気弁５
Ａ，５Ｂに対しそれぞれ独立した吸気ポート４Ａ，４Ｂ
とインジェクタ６Ａ，６Ｂを設けている。吸気ポート４
Ａは燃焼室３内に流入する気流１０Ａを旋回成分を与え
るように斜めに取付け、吸気ポート４Ｂより若干太い直
径とする。これは吸気ポートに対する空気の流量割合に
差を付けるためで、旋回成分を持つ気流１０Ａに気流１
０Ｂより強い流れを与えるためである。インジェクタ６
Ａ，６Ｂは噴射された燃料９Ａ，９Ｂが吸気ポート４
Ａ，４Ｂに付着せず、また蒸発しやすいように燃料９
Ａ，９Ｂを円錐状に微粒化して噴射するものであり、燃
料９Ａ，９Ｂが吸気ポート４Ａ，４Ｂを流れる気流と並
行となる角度に設定されている。
いて説明する。図９〜図１１は火花点火機関の構成断面
図であり、図９，図１１は低，中負荷の状態、図１０は
高負荷の状態を示す。この実施例では２つの吸気弁５
Ａ，５Ｂに対しそれぞれ独立した吸気ポート４Ａ，４Ｂ
とインジェクタ６Ａ，６Ｂを設けている。吸気ポート４
Ａは燃焼室３内に流入する気流１０Ａを旋回成分を与え
るように斜めに取付け、吸気ポート４Ｂより若干太い直
径とする。これは吸気ポートに対する空気の流量割合に
差を付けるためで、旋回成分を持つ気流１０Ａに気流１
０Ｂより強い流れを与えるためである。インジェクタ６
Ａ，６Ｂは噴射された燃料９Ａ，９Ｂが吸気ポート４
Ａ，４Ｂに付着せず、また蒸発しやすいように燃料９
Ａ，９Ｂを円錐状に微粒化して噴射するものであり、燃
料９Ａ，９Ｂが吸気ポート４Ａ，４Ｂを流れる気流と並
行となる角度に設定されている。
【００２５】高負荷運転時の作用について説明する。本
実施例ではインジェクタ６Ａ，６Ｂの燃料噴射量割合は
１対１とした場合について説明する。制御装置８によ
り、所定のクランク角度で吸気弁５Ａ，５Ｂが開き、ピ
ストン２が下降を始め吸気を行う。同時にインジェクタ
６Ａ，６Ｂから燃料９Ａ，９Ｂが噴射される。吸気ポー
ト４Ａは気流１０Ａを形成し、吸気ポート４Ｂは気流１
０Ｂを形成するように燃焼室３に流入する。燃料９Ａは
気流１０Ａと混合し、燃料９Ｂは気流１０Ｂと混合しな
がら燃焼室３に流入することになる。燃料９Ａ，９Ｂは
吸気，圧縮工程中に蒸発，拡散し、燃焼室３内に均一な
燃料蒸気を形成する。圧縮工程終了間際に点火プラグ７
によって点火されると、燃焼室３内に均一な燃料蒸気を
形成しているため、理想的な燃焼を行うことができる。
実施例ではインジェクタ６Ａ，６Ｂの燃料噴射量割合は
１対１とした場合について説明する。制御装置８によ
り、所定のクランク角度で吸気弁５Ａ，５Ｂが開き、ピ
ストン２が下降を始め吸気を行う。同時にインジェクタ
６Ａ，６Ｂから燃料９Ａ，９Ｂが噴射される。吸気ポー
ト４Ａは気流１０Ａを形成し、吸気ポート４Ｂは気流１
０Ｂを形成するように燃焼室３に流入する。燃料９Ａは
気流１０Ａと混合し、燃料９Ｂは気流１０Ｂと混合しな
がら燃焼室３に流入することになる。燃料９Ａ，９Ｂは
吸気，圧縮工程中に蒸発，拡散し、燃焼室３内に均一な
燃料蒸気を形成する。圧縮工程終了間際に点火プラグ７
によって点火されると、燃焼室３内に均一な燃料蒸気を
形成しているため、理想的な燃焼を行うことができる。
【００２６】低，中負荷運転時の作用について説明す
る。制御装置８の指令により、所定のクランク角度で吸
気弁５Ａ，５Ｂが開き、ピストン２が下降を始め吸気を
行う。高負荷運転時と違う点は図１１に示すようにイン
ジェクタ６Ｂのみから燃料９を噴射することである。吸
気ポート４Ａは気流１０Ａを形成し、吸気ポート４Ｂは
気流１０Ｂを形成するように燃焼室３に流入する。燃料
９は気流１０Ｂと混合しながら燃焼室３に流入すること
になる。気流１０Ａは燃焼室３に流入するとシリンダ１
の壁面に沿って流れ、シリンダ１の中心軸に対する角運
動量を持つことになる。燃料９を含む気流１０Ｂは角運
動量が小さいため、シリンダ１壁面に沿って流れる気流
１０Ａは気流１０Ｂを排除し中心に押しこめる状態とな
る。図９に示すように吸気弁５Ａ，５Ｂが閉じ、吸気ポ
ート４Ａ，４Ｂからの空気の流入が止まっても、気流１
２は勢いは弱まるが消滅することはなく、圧縮工程終了
間際には点火プラグ７近傍に燃焼可能な濃度の燃料９が
保持されているため希薄燃焼を可能にすることができ
る。
る。制御装置８の指令により、所定のクランク角度で吸
気弁５Ａ，５Ｂが開き、ピストン２が下降を始め吸気を
行う。高負荷運転時と違う点は図１１に示すようにイン
ジェクタ６Ｂのみから燃料９を噴射することである。吸
気ポート４Ａは気流１０Ａを形成し、吸気ポート４Ｂは
気流１０Ｂを形成するように燃焼室３に流入する。燃料
９は気流１０Ｂと混合しながら燃焼室３に流入すること
になる。気流１０Ａは燃焼室３に流入するとシリンダ１
の壁面に沿って流れ、シリンダ１の中心軸に対する角運
動量を持つことになる。燃料９を含む気流１０Ｂは角運
動量が小さいため、シリンダ１壁面に沿って流れる気流
１０Ａは気流１０Ｂを排除し中心に押しこめる状態とな
る。図９に示すように吸気弁５Ａ，５Ｂが閉じ、吸気ポ
ート４Ａ，４Ｂからの空気の流入が止まっても、気流１
２は勢いは弱まるが消滅することはなく、圧縮工程終了
間際には点火プラグ７近傍に燃焼可能な濃度の燃料９が
保持されているため希薄燃焼を可能にすることができ
る。
【００２７】第３の発明によれば、低，中負荷運転時に
おいて燃焼室の中心方向に旋回流を形成しにくい角度に
設置された吸気ポート４Ｂに設けられたインジェクタ６
Ｂから燃料を噴射し、燃焼室に旋回流を形成しやすいよ
うに設置された吸気ポート４Ａに設けられたインジェク
タ６Ａからは燃料を噴射しないことにより、燃焼室の壁
面に沿って流れる気流には燃料が含まれず、点火プラグ
近傍に燃料蒸気を保持し点火することが可能である。こ
の方法では吸気ポートに弁を設けないので圧力損失は小
さい。
おいて燃焼室の中心方向に旋回流を形成しにくい角度に
設置された吸気ポート４Ｂに設けられたインジェクタ６
Ｂから燃料を噴射し、燃焼室に旋回流を形成しやすいよ
うに設置された吸気ポート４Ａに設けられたインジェク
タ６Ａからは燃料を噴射しないことにより、燃焼室の壁
面に沿って流れる気流には燃料が含まれず、点火プラグ
近傍に燃料蒸気を保持し点火することが可能である。こ
の方法では吸気ポートに弁を設けないので圧力損失は小
さい。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、高圧のインジェクタを
必要とせずに希薄燃焼時の着火性を向上することができ
る。
必要とせずに希薄燃焼時の着火性を向上することができ
る。
【図１】本発明の実施例１の火花点火機関の低負荷運転
時の平面図である。
時の平面図である。
【図２】本発明の実施例１の火花点火機関の高負荷運転
時の平面図である。
時の平面図である。
【図３】本発明の実施例１の火花点火機要の低負荷運転
時の途中経過の平面図である。
時の途中経過の平面図である。
【図４】本発明の実施例１の低負荷運転時のバルブリフ
ト量とクランク角度の関係を示したグラフである。
ト量とクランク角度の関係を示したグラフである。
【図５】本発明の実施例１の高負荷運転時のバルブリフ
ト量とクランク角度の関係を示したグラフである。
ト量とクランク角度の関係を示したグラフである。
【図６】本発明の実施例２の火花点火機関の低負荷運転
時の断面図である。
時の断面図である。
【図７】本発明の実施例２の火花点火機関の高負荷運転
時の断面図である。
時の断面図である。
【図８】本発明の実施例２の火花点火機関の低負荷運転
時の途中経過の断面図である。
時の途中経過の断面図である。
【図９】本発明の実施例３の火花点火機関の低負荷運転
時の平面図である。
時の平面図である。
【図１０】本発明の実施例３の火花点火機関の高負荷運
転時の平面図である。
転時の平面図である。
【図１１】本発明の実施例３の火花点火機関の低負荷運
転時の途中経過の平面図である。
転時の途中経過の平面図である。
１…シリンダ、２…ピストン、３…燃焼室、４…吸気マ
ニホールド、４Ａ，４Ｂ…吸気ポート、５，５Ａ，５Ｂ
…吸気弁、６，６Ａ，６Ｂ…インジェクタ、７…点火プ
ラグ、８…制御装置、９…燃料、１０，１１，１２…気
流、１３…バタフライ弁、１４…コレクタ、１５…パイ
プ、２０…吸気ポート。
ニホールド、４Ａ，４Ｂ…吸気ポート、５，５Ａ，５Ｂ
…吸気弁、６，６Ａ，６Ｂ…インジェクタ、７…点火プ
ラグ、８…制御装置、９…燃料、１０，１１，１２…気
流、１３…バタフライ弁、１４…コレクタ、１５…パイ
プ、２０…吸気ポート。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｈ 41/04 ３１０ 41/04 ３１０Ｃ 41/34 9523−3Ｇ 41/34 Ｃ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】燃焼室に連通する２つの吸気ポートを有
し、該吸気ポートの吸気口を開閉する吸気弁を有し、該
燃焼室の中央上方に燃料を噴射するインジェクタと点火
手段を有し、少なくとも前記吸気弁の開閉動作を行う制
御手段を有する火花点火機関において、前記制御手段
を、低，中負荷運転時には２つの吸気弁を同時に開いた
のち、一方の吸気弁をバルブリフト量が少ないうちに閉
じるように動作させ、高負荷運転時には２つの吸気弁を
同一のタイミングで同じように開閉動作させるように構
成したことを特徴とする火花点火機関。 - 【請求項２】燃焼室に連通する吸気ポートを有し、該吸
気ポートの上流にコレクタを有し、該コレクタと該吸気
ポートとの接続部にバタフライ弁を有し、該コレクタか
らパイプが引き出されてその先端が前記吸気ポート内に
て開口し、該吸気ポートと該燃焼室との接続部に吸気弁
を有し、該燃焼室の中央上方に燃料を噴射するインジェ
クタと点火手段を有し、少なくとも前記吸気弁と前記バ
タフライ弁の開閉動作を行う制御手段を有する火花点火
機関において、前記制御手段を、低，中負荷運転時には
バタフライ弁と吸気弁を開いたのち、バタフライ弁のみ
を閉じるように動作させ、高負荷運転時にはバタフライ
弁と吸気弁を同じように開閉動作させるように構成した
ことを特徴とする火花点火機関。 - 【請求項３】燃焼室に連通する２つの吸気ポートを有
し、該吸気ポートのうちの１つは燃焼室に供給された気
流が旋回するように配置し、２つの該吸気ポートと該燃
焼室との接続部にそれぞれ吸気弁を有し、２つの該吸気
ポート内にそれぞれ燃料を噴射するインジェクタを有
し、前記燃焼室の中央上方に点火手段を有し、少なくと
も前記吸気弁の開閉動作と前記インジェクタの制御を行
う制御手段を有する火花点火機関において、前記制御手
段を、低，中負荷運転時には２つの吸気弁を同時に開
き、気流に旋回を与えない方の吸気ポートに設置された
インジェクタから燃料を噴射し、その後２つの吸気弁を
閉じ、燃料の噴射を停止するように動作させ、高負荷運
転時には２つの吸気弁を同一のタイミングで同じように
開閉動作させ、それぞれの吸気ポートに設置されたイン
ジェクタから燃料を噴射させるように構成したことを特
徴とする火花点火機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8178948A JPH1026026A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 火花点火機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8178948A JPH1026026A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 火花点火機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1026026A true JPH1026026A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=16057456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8178948A Pending JPH1026026A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 火花点火機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1026026A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007187112A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Honda Motor Co Ltd | 予混合圧縮着火内燃機関 |
| JP2007291978A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2010121617A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-06-03 | Toyota Motor Corp | 燃料噴射装置 |
| US9086021B2 (en) | 2009-11-05 | 2015-07-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Intake apparatus of engine |
-
1996
- 1996-07-09 JP JP8178948A patent/JPH1026026A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007187112A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Honda Motor Co Ltd | 予混合圧縮着火内燃機関 |
| JP2007291978A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2010121617A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-06-03 | Toyota Motor Corp | 燃料噴射装置 |
| US9086021B2 (en) | 2009-11-05 | 2015-07-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Intake apparatus of engine |
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