JPS6212825Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、燃料噴射式内燃機関の改良に関す
る。

内燃機関の燃費を向上させる方法の１つとして
希薄燃焼方式があるが、従来の燃料噴射式内燃機
関においては、混合気を希薄にすると、特に、機
関の低負荷域において、着火性、火炎伝播特性が
悪くなり、希薄燃焼を実施できないという問題が
あつた。

本考案の目的は、特に、燃料噴射式内燃機関の
低負荷域において、燃料の微粒化、霧化の促進と
混合気の成層化をはかることにより、着火性、火
炎伝播特性を良好にし、希薄燃焼を可能にするこ
とにある。

係る目的は、本考案によれば、機関燃焼室に対
してほぼ接線方向に接続された略矩形断面形状を
有する吸気ポート内に、それぞれスワール流とプ
ラグ掃気流の二流の偏流を生成する第１の偏流空
気通路と第２の偏流空気通路とを形成する偏流板
を設け、該偏流板の上流側であつて、該偏流板の
近傍から、前記第２の偏流空気通路の略中心に向
けて燃料を噴射するようにした燃料噴射式内燃機
関によつて達成される。

つぎに、本考案の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。第１図ないし、第４図は、本考案の
第１の実施例を示し、第１図は、本考案の燃料噴
射式内燃機関の要部縦断面図、第２図は、第１図
の横断面図、第３図は、第１図の−断面図、
第４図は、第１図の偏流板の斜視図である。第１
図及び、第２図において、１はシリンダヘツド、
２は燃焼室、３はシリンダヘツド１内に形成され
た吸気ポート、４は吸気弁、５は吸気マニホール
ド、６は吸気ポート内に挿入された偏流板、７は
燃焼室２内に設けられた点火プラグを示す。第２
図に示されるように、吸気ポート３は、燃焼室２
に対してほぼ接線方向に接続されており、また、
第３図に示されるように、吸気ポート３は、略矩
形断面形状を有している。第１図に示されるよう
に、吸気ポート３の入口部近傍の上側内壁面３ａ
には、回動軸８が配置され、該回動軸８には偏流
板６の上流側端部６ａが固定される。回動軸８
は、図示しない駆動装置に連結され、該駆動装置
によつて偏流板６は矢印Ａの範囲において回動制
御される。第４図に示されるように、偏流板６
は、回動軸８から吸気弁４に向かつて延びる湾曲
基部６ｃと、該湾曲基部６ｃの中央部に形成され
た湾曲中央部６ｄとを有する。湾曲中央部６ｄ
は、偏流板６の上流側端部６ａと下流側端部６ｂ
との中間から下流側端部６ｂに向けて徐々に巾が
広くなるように延び、従つて、湾曲中央部６ｄの
両側に位置する湾曲基部６ｃは、下流側端部６ｂ
に向けて徐々に巾が狭くなる。湾曲基部６ｃと湾
曲中央部６ｄとは、互いに対面するほぼ三角形状
の垂直連結部６ｅ，６ｆを介して一体的に連結さ
れている。第３図に示されるように、湾曲基部６
ｃと垂直連結部６ｅとによつて凹部９ａが形成さ
れ、湾曲基部６ｃと垂直連結部６ｅとによつて凹
部９ａが形成される。一方、湾曲基部６ｃに対面
する吸気ポート３の下側内壁面３ｂにもコの字形
断面形状の凹溝１０ａ，１０ｂが形成され、湾曲
基部６ｃと凹溝１０ａ，１０ｂとの間には、それ
ぞれ第１の偏流空気通路１１ａと第２の偏流空気
通路１１ｂが形成される。第１図に示されるよう
に、各凹溝１０ａ，１０ｂは、吸気ポート３の入
口部から吸気弁４の近傍まで滑らかに延びてお
り、従つて、凹溝１０ａ，１０ｂの底壁面と湾曲
基部６ｃとの間隔は、吸気弁４に近づくにつれて
徐々に減少する。第３図に示されるように、吸気
ポート３の上側内壁面３ａには、湾曲基部６ｃを
受容するための一対の凹溝１２ａ，１２ｂが形成
される。第２図にて示されるように、偏流板６の
上流側であつて、偏流板６に近い吸気マニホール
ド５の出口部付近の上側壁面には、噴口１３が前
記第２の偏流空気通路１１ｂの略中心に向けられ
た燃料噴射弁１４が取付けられている。

上記の第１の実施例の作用を説明する。機関の
負荷が小さいときは、偏流板６は、第１図から第
３図に示す位置にあり、第３図に示されるよう
に、偏流板６の湾曲中央部６ｄの下流側端部６ｂ
は、吸気ポート３の下側内壁面３ｂに当接してお
り、従つて、湾曲中央部６ｄの下流側端部６ｂと
吸気ポート３の下側内壁面３ｂとは密閉されてい
る。

一方、湾曲基部６ｃと凹溝１０ａとの間には、
略矩形断面形状の第１の偏流空気通路１１ａが形
成され、湾曲基部６ｃと凹溝１０ｂとの間には、
略矩形断面形状の第２の偏流空気通路１１ｂが形
成され、従つて、このとき吸入空気は、これら第
１と第２の偏流空気通路を介して流れる。前述し
たように、湾曲基部６ｃと凹溝１０ａ，１０ｂの
底壁面との間の間隔は、吸気弁４に近づくにつれ
て滑らかに徐々に減少しているため、斯くして第
１と第２の偏流空気通路１１ａ，１１ｂ流れる吸
入空気は滑らかに徐々に増速される。第２図に示
されるように、燃料は、偏流板６の上流側であつ
て、偏流板６の近傍に設けられた燃料噴射弁１４
より第２の偏流空気通路１１ｂの略中心に向けて
噴射され、吸入空気流に乗せられるため、吸気ポ
ート３の内壁面や偏流板６に付着することはほと
んどない。第１の偏流空気通路１１ａは、燃焼室
２に対してほぼ接線方向に接続されているため、
第１の偏流空気通路１１ａから流出した高速の吸
入空気と燃料は、矢印Ｂで示されるように、吸気
弁４を介して燃焼室２内に、燃焼室２の周辺方向
に向かつて流入し、燃焼室２内において強力な旋
回流となる。このため、ここでは、第１の偏流空
気通路により形成される吸入空気流Ｂをスワール
流と呼ぶ。一方、第２の偏流空気通路１１ｂは、
燃焼室２の中心に近い側に位置する吸気ポート３
の側壁面３ｄに沿つて延びているため、第２の偏
流空気通路１１ｂから流出した高速の吸入空気と
燃料は、矢印Ｃで示されるように、吸気弁４を介
して燃焼室２内を点火プラグ７に向かつて流れ、
乱流となると共に、点火プラグ７の掃気を行う。
従つて、ここでは、第２の偏流空気通路により形
成される吸入空気流Ｃをプラグ掃気流と呼ぶ。以
上述べたように、燃料は、高速のスワール流Ｂと
プラグ掃気流Ｃに乗せられて乱流となるために、
スワール流Ｂとプラグ掃気流Ｃ内においては吸入
空気と燃料とは充分に混合されて、燃料の微粒
化、霧化が非常に良好となつている。また、スワ
ール流Ｂはほとんど空気のみの希薄混合気、プラ
グ掃気流Ｃは燃料と空気の濃混合気であるため
に、燃焼室２内において成層化が行われるととも
に、プラグ掃気流Ｃの濃混合気は点火プラグ７の
近傍に集中するため、点火プラグ７による着火
性、及び、着火したあとの火炎伝播特性が非常に
良好となる。従つて、全体の空燃比を薄くするこ
とができ、希薄燃焼が可能となる。また、スワー
ル流Ｂはほとんど空気のみであるため、シリンダ
壁に空気による断熱層が形成され、熱エネルギー
のシリンダ壁よりの冷却損失が低減されると共
に、未燃焼成分例えば、炭化水素等の生成も少な
くなる。

機関の負荷が増大すると、偏流板６は、第１図
において、反時計回りに回動せしめられ、吸気ポ
ート３の上側内壁面３ａに密着する。従つて、偏
流板６による偏流作用がなくなると共に、偏流板
６は吸気ポート３を流れる空気流の邪魔にならな
いため、斯くして高い充填効率が確保される。

第５図に本考案に係る第２の実施例を示す。第
１の実施例と同じ部品は同じ番号を付して説明す
る。第５図においては、湾曲中央部６ｄが吸気ポ
ート３の側壁面３ｄの近傍まで延設されており、
従つて、凹溝１０ｂの底壁面と湾曲中央部６ｄと
の間に小断面積の第２の偏流空気通路１１ｂが形
成される。このように、第１と第２の偏流空気通
路１１ａ，１１ｂの断面積を変えることによつ
て、スワール流の空気量とプラグ掃気流の空気量
とを任意の割合で振り分けることが可能となる。
その他の構成、作用については、第１の実施例の
場合と全く同じであるので、その説明は省略す
る。

第６図と第７図に本考案の第３の実施例を示
す。第１の実施例と同じ部品は同じ番号を付して
説明する。この実施例では、第６図に示されるよ
うに、偏流板６は第５図に示す第２の実施例と同
様な形状をなすが、凹溝１０ｂは、吸気ポート３
の下側内壁面３ｂのほぼ中央部に形成され、該凹
溝１０ｂの底壁面と湾曲中央部６ｄとの間に第２
の偏流空気通路１１ｂが形成される。第７図に示
されるように、第２の偏流空気通路１１ｂは、第
１の偏流空気通路１１ａから離れるように、ある
角度をもつて形成されている。従つて、第２の偏
流空気通路１１ｂによつて生成するプラグ掃気流
Ｄは、第１の偏流空気通路１１ａによつて生成す
るスワール流Ｂから離れる方向にあり、第１、第
２の実施例に比べて、プラグ掃気流Ｄとスワール
流Ｂとが混合することが、より少なくなる。斯く
して、濃混合気となつているプラグ掃気流Ｄと希
薄混合気となつているスワール流Ｂとの成層化の
度合がより強くなり、より希薄な混合気を燃焼さ
せることが可能となる。また、シリンダ壁には、
より厚い空気断熱層が形成され、より冷却損失が
少なくなり、未燃焼成分の生成もより少なくな
る。

なお、第１、第２、第３の実施例ともに、燃料
噴射弁１４からの燃料噴射時期は、各気筒の吸気
行程に同期するようにした方が望ましい。

以上述べたように、本考案に係る燃料噴射式内
燃機関によれば、スワール流とプラグ掃気流の二
つの偏流のうちプラグ掃気流に大部分の燃料を混
合させているので、燃料の微粒化、霧化が良好で
あると共に、燃焼室内において成層化が行われ、
また、点火プラグの近傍に濃混合気が集中するた
め、着火性、火炎伝播特性が向上し、斯くして希
薄燃焼が可能となり、燃費が向上できるという効
果を奏する。更にまた、シリンダ壁に空気による
断熱層が形成されるので、熱エネルギーの冷却損
失が低減されると共に、排気ガス中の未燃焼成分
が減少するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の第１の実施例を示す燃料噴
射式内燃機関の要部縦断面図、第２図は、第１図
の横断面図、第３図は、第１図の−断面図、
第４図は、第１図の偏流板の斜視図、第５図は、
第３図と同様な断面に沿つてみた本考案の第２の
実施例の断面図、第６図は、第３図と同様な断面
に沿つてみた本考案の第３の実施例の断面図、第
７図は、第６図に示す燃料噴射式内燃機関の要部
縦断面図である。 ２……燃焼室、３……吸気ポート、３ａ……吸
気ポートの上側内壁面、３ｂ……吸気ポートの下
側内壁面、６……偏流板、６ａ……偏流板の上流
側端部、６ｂ……偏流板の下流側端部、６ｃ……
湾曲基部、６ｄ……湾曲中央部、７……回動軸、
９ａ，９ｂ……凹部、１０ａ，１０ｂ……凹溝、
１１ａ……第１の偏流空気通路、１１ｂ……第２
の偏流空気通路、１４……燃料噴射弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関燃焼室に対してほぼ接線方向に接続された
   略矩形断面形状を有する吸気ポート内には、その
   上流側端部を該吸気ポートの上側内壁面に回動可
   能に支持された偏流板が設けられ、前記燃焼室の
   中心から離れた側に位置する吸気ポートの側壁面
   に沿つて、前記偏流板の下流側端部或いは、前記
   吸気ポートの下側内壁面の少なくともいずれか一
   方に、前記偏流板の下流側端部と前記吸気ポート
   の下側内壁面とで第１の偏流空気通路を形成する
   第１の凹部が設けられ、該第１の凹部に対して間
   隔を隔てられた前記偏流板の下流側端部或いは、
   前記吸気ポートの下側内壁面の少なくともいずれ
   か一方には、前記偏流板の下流側端部と前記吸気
   ポートの下側内壁面とで第２の偏流空気通路を形
   成する第２の凹部が設けられ、偏流作用時、前記
   第１と第２の凹部を除く前記偏流板の下流側端部
   と前記吸気ポートの下側内壁面との間が密閉さ
   れ、前記偏流板の上流側であつて、前記偏流板の
   近傍には、その噴孔が前記第２の偏流空気通路の
   略中心に向けられた燃料噴射弁が取付けられてい
   ることを特徴とする燃料噴射式内燃機関。