(57)【要約】【課題】低吸気量域では燃料の微粒化、気化特性を改善し、高吸気量域で出力特性を低下させることのないようにする。【解決手段】吸気ポート１が隔壁６により分岐した２つの分岐ポート４ａ、４ｂを介して燃焼室２に接続し、この分岐部の上流に燃料を噴射する。ポート隔壁６の直前の延長上に翼状のアトマイザ８を設け、アトマイザ８を回転軸の軸回りに回動可能に構成し、アトマイザ８を、低吸気量域では隔壁６から両分岐ポート内に突出し、高吸気量域では隔壁延長上にあるように回動させる。【解決手段】【選択図】    図１
2004332685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートが隔壁により分岐した２つの分岐ポートを介して燃焼室に接続し、この分岐部の上流に燃料を噴射するようにしたエンジンにおいて、
前記ポート隔壁の直前の延長上に翼状のアトマイザを設け、
前記アトマイザを回転軸の軸回りに回動可能に構成し、
前記アトマイザを、低吸気量域では隔壁から両分岐ポート内に突出し、高吸気量域では隔壁延長上にあるように回動させる、
ことを特徴とするエンジンの吸気ポート構造。
【請求項２】
前記アトマイザは、回転軸から両回動先端までの距離が略等しい請求項１に記載のエンジンの吸気ポート構造。
【請求項３】
前記アトマイザは、回転軸から両回動先端までの距離が異なっている請求項１に記載のエンジンの吸気ポート構造。
【請求項４】
前記アトマイザは、吸気ポート上流に向けて、先端が先細る、テーパ翼状に形成されている請求項１〜３のいずれか一つに記載のエンジンの吸気ポート構造。
【請求項５】
前記アトマイザの回動角度を運転状態に応じて制御する請求項１〜３のいずれか一つに記載のエンジンの吸気ポート構造。
【請求項６】
前記アトマイザの回転軸には、回動角度を連続的に変化させる駆動機構が連結されている請求項５に記載のエンジンの吸気ポート構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は吸気ポートに燃料インジェクタを備えたエンジンの吸気ポート構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸気ポート内壁に突出する整流部を設け、吸気抵抗を抑制して吸気流速を高め、燃焼室内で強いタンブル流を生起し、燃焼効率を高めるようにしたものが、特許文献１により提案されている。
【０００３】
しかし、この場合、吸気ポート内の吸気の乱れが抑制されるので、吸気抵抗は減るものの、吸気ポートに噴射された燃料噴霧の気化促進機能は高まらず、一部の燃料が壁流などとして液相状態で燃焼室内に流れ込み、排気組成を悪化させる原因となる。
【０００４】
これに対して、吸気ポート内にアトマイザを設け、吸気流れに積極的に乱流を起こし、これにより燃料噴霧の気化特性を改善し、混合気の均質化により燃焼の安定性を向上させる技術も知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１４０７１５号公報
【０００６】
【発明の解決すべき課題】
しかし、このようにアトマイザを吸気ポート内に設けると、燃料の気化特性は改善されるものの、吸気抵抗の増大が避けられず、とくに吸気充填効率の低下がエンジン出力性能に大きな影響をもたらす、吸気量の大きい高負荷域などで、エンジン出力低下が問題となる。
【０００７】
つまり、吸気量の少ない低負荷域などではアトマイザの利点が強調されるものの、吸気量の大きい高負荷域などではアトマイザによるデメリットが無視できないほど大きくなってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、低吸気量域では燃料の微粒化、気化特性を改善し、高吸気量域で出力特性を低下させることのない吸気ポート構造を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸気ポートが隔壁により分岐した２つの分岐ポートを介して燃焼室に接続し、この分岐部の上流に燃料を噴射するようにしたエンジンにおいて、前記ポート隔壁の直前の延長上に翼状のアトマイザを設け、前記アトマイザを回転軸の軸回りに回動可能に構成し、前記アトマイザを、低吸気量域では隔壁から両分岐ポート内に突出し、高吸気量域では隔壁延長上にあるように回動させる。
【００１０】
【作用・効果】
したがって、低負荷運転時など吸気量の少ない領域では、アトマイザがポート内に突出し、その下流の分岐ポート内の吸気流れに乱れを生起し、燃料噴霧の微粒化、気化特性を改善し、とくに燃料の壁流成分である液相燃料の気化が促進され、これらにより混合気の均質化が図れ、燃焼特性の向上が図れる。また、高負荷運転時など吸気量が大きな領域では、アトマイザが隔壁の延長上にポート軸線方向に重なり、分岐ポートに流れる吸気抵抗を増大させることがなく、このため吸気充填効率が高まり、エンジン出力の低下を防ぐことができる。
【００１１】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
まず、第１の実施形態を図１、図２に示す。
【００１３】
図は、多気筒エンジンの一つの気筒のシリンダヘッド部分を示しており、燃焼室２と図示しない吸気管を接続する吸気ポート１は、いわゆるサイアミーズドポートであり、燃焼室２に設けた一対の吸気弁３ａ、３ｂの直前において、２つの分岐ポート４ａ、４ｂに分岐する。
【００１４】
分岐ポート４ａ、４ｂの上流は互いに合流して集合ポート部５を形成し、この集合ポート部５には、図示しないが、燃料インジェクタが設けられ、分岐ポート４ａ、４ｂの上流より、これら分岐ポート４ａ、４ｂに向けてほぼ均等に燃料噴霧が分布するように燃料を噴射供給する。
【００１５】
分岐ポート４ａ、４ｂは、シリンダ軸線方向から見て、集合ポート部５からＹ字状に先端が拡がり、その間に配置される隔壁６により互いに分離されて、燃焼室２に接続する。隔壁６は集合ポート部５の中心線上に位置し、かつ２つの分岐ポート４ａ、４ｂを対称的に分岐させる。このため、隔壁６の断面は、ポート上流に向けて幅が狭くなるように、細長い台形状に形成される。
【００１６】
そして、この隔壁６の先端部には、運転状態によって分岐ポート内に突出し、吸気の流れに乱れを与え、燃料の微粒化、霧化を促進するアトマイザ８が設けられる。アトマイザ８は回転軸９を中心に回動可能に設けられ、図１の実線で示すように、隔壁６の延長上に位置して合流ポート部５の軸線方向を向く位置と、点線で示すように、隔壁６から双方の分岐ポート４ａ、４ｂに向けて突出する位置とに、姿勢が切り換え可能となっている。
【００１７】
アトマイザ８は吸気ポート１の上流に向けて先細りしたテーパ翼状に形成されその長さは隔壁６の先端部の幅よりも長く、長手方向の中心部に回転軸９が貫通している。アトマイザ８は、図２に示すように、回転軸９の軸心がポート軸線と直交し、かつ回転軸９の軸方向にはポート内の底面から天井面に達する長さに設定される。
【００１８】
回転軸９はアトマイザ８と結合され、回転軸９にはアトマイザ８の回動位置を切り換える駆動機構１０が連結される。駆動機構１０は、例えば、回転軸９の突出部に固定されたピニオン１０ａと、このピニオン１０ａに噛み合うラック１０ｂと、このラック１０ｂを移動させる図示しないアクチュエータなどから構成され、ラック１０ｂを移動させることでピニオン１０ａが回転し、回転軸９と一体にアトマイザ８が回動し、その姿勢が切り換えられる。ラック１０ｂは気筒列方向と平行に配置され、他の気筒の吸気ポートに設けたアトマイザ８と連動し、互いに同期して駆動するようにすることもできる。ただし、アトマイザ８の駆動機構としては、これに限らず、他のリンク機構などを適用しても勿論良い。
【００１９】
そしてアトマイザ８は、エンジン吸気量の大きい高負荷運転時などに、隔壁６の延長上を向いた図の実線位置、エンジン吸気量の小さい低負荷運転時などには、分岐ポート４ａ、４ｂに突出する点線位置に向けて、回動位置が制御される。この姿勢の切り換えを行うために、スロットル開度信号、エンジン回転数信号をなどを運転状態を代表する信号に基づき、コントローラにより、アクチュエータを制御することができる。
【００２０】
なお、アトマイザ８は、実線と点線で示す２位置への切り換えだけでなく、運転状態に応じて、これらの間で連続的に回動角を変化させることもできる。
【００２１】
次に作用について説明する。
【００２２】
エンジン高負荷時など高吸気量域では、図１の実線で示すように、アトマイザ８が隔壁６の延長上で、ポート軸線方向を向くように制御される。吸気ポート１に流入した吸気の流れは、アトマイザ８の付近から分岐し、各分岐ポート４ａ、４ｂに分流するが、アトマイザ８がテーパ翼状にポート上流の軸線方向に向いているため、ポート内の吸気抵抗を悪化させることがなく、したがって、吸気は分岐ポート４ａ、４ｂに均等に流れ、エンジン高吸気量域での出力低下を防ぐことができる。
【００２３】
これに対して、低吸気量域では、図の点線で示す位置に、アトマイザ８の回動位置が切り換えられる。
【００２４】
これにより、アトマイザ８の回動両先端は、分岐ポート４ａ、４ｂに突出し、その下流でのポート内の流れに乱れを生じさせる。この乱れの発生している領域を斜線で示す。このようにして分岐ポート４ａ、４ｂ内の乱流強度が増す結果、上流側の燃料インジェクタから噴射された燃料噴霧は、この乱流により微粒化や気化が促進され、またポート内壁面を伝わる壁流や液滴状態の燃料も、この乱流域での混合作用で、微粒化、霧化が促進される。これらにより燃焼室内に吸入される混合気の均質化が図られ、タンブル流による効果だけではなく、エンジンの燃焼特性が改善され、出力もしくは燃費の向上が実現される。
【００２５】
このようにして、本実施形態によれば、高負荷時など高吸気量時の吸気抵抗の増大を招くことなく、低負荷時など低吸気量時には、アトマイザ８により乱流を強め、ポート内の燃料噴霧の気化を、あるいは液相燃料の微粒化、霧化を促進させ、これにより燃焼の改善を図り、燃費、出力の向上に寄与できる。
【００２６】
また、アトマイザ８の回動角度を連続的に変化させることで、すなわち、低吸気量域から高吸気量域に向けての中間領域で、徐々にアトマイザ８の突出量を小さくしていくことで、そのときの運転状態に応じて、ポート内の乱流効果と、吸気抵抗の抑制効果とを、最も適切な状態に制御することもできる。
【００２７】
また、アトマイザ８は隔壁６とは別体で形成されるので、ポート内に突起などを設ける場合のように、吸気ポート１の鋳造性などを悪化させることがなく、良好な生産性、加工性が確保できる。
【００２８】
次に、図３を参照して、第２の実施形態を説明する。
【００２９】
この実施形態にあっては、アトマイザ８の回転軸９が、アトマイザ８の長手方向の中心では、テーパ翼状の先端側にずれた位置（オフセット位置）に設けてある。このため、アトマイザ８が回動して分岐ポート４ａ、４ｂ内に突出するときの、突出量が分岐ポート４ａと４ｂとでは異なり、分岐ポート４ａの方に大きく突出する。
【００３０】
したがって、吸気抵抗は分岐ポート４ａと４ｂとは均等にはならず、突出量の小さい分岐ポート４ｂ側の吸気抵抗が分岐ポート４ａ側よりも小さく、またアトマイザ８の下流側において分岐ポート４ａ、４ｂ内に形成される斜線で示す乱流領域は、分岐ポート４ａの方が広く、乱流も強まる。
【００３１】
したがって、本実施形態によれば、低負荷運転時などでは、分岐ポート４ａ、４ｂを流れる吸気流量の釣り合いが崩れ、吸気抵抗の少ない分岐ポート４ｂから燃焼室２に流入する流量割合が多くなり、このため燃焼室内において、シリンダ内周に沿ってのスワール成分Ｓが発生する。燃焼室内で生起される混合気のスワール成分Ｓは、タンブル流と合成され、燃焼の安定性に寄与し、前記した吸気ポート内での乱流効果による燃料噴霧の微粒化、気化特性の改善と相俟って、より一層良好な燃焼特性とすることができる。
【００３２】
また、スワールが必要とされない高負荷運転時などには、アトマイザ８がポート軸線方向を向くことにより、分岐ポート４ａ、４ｂの流量割合が均等化し、吸気抵抗の低下を防ぎ、高出力性能を確保できる。
【００３３】
本発明は上記した実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で、当業者がなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の吸気ポート平面図である。
【図２】同じくその断面図である。
【図３】第２実施形態の吸気ポート平面図である。
【符号の説明】
１  吸気ポート
２  燃焼室
４ａ，４ｂ  分岐ポート
５  集合ポート部
６  隔壁
８  アトマイザ
９  回転軸
１０  駆動機構
【図１】
2004332685.tif 000003
【図２】
2004332685.tif 000004
【図３】
2004332685.tif 000005