專利名稱：發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過至少在低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時將霧化用空氣(輔助空氣)供給到燃料噴射閥的噴嘴附近來促進(jìn)燃料霧化的發(fā)動機。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)公開了一種由輔助空氣促進(jìn)燃料霧化的發(fā)動機的進(jìn)氣裝置，其中將燃料噴射閥配置在連通進(jìn)氣閥(進(jìn)氣門)開口的主通路的節(jié)氣門的下游側(cè)，并通過副通路將上述主通路的節(jié)氣門的上游側(cè)和上述燃料噴射閥(以下，稱作“噴射器”)的噴嘴所處的噴射通路連通(例如，參見日本特開平09-014102號公報)。
可是，在上述現(xiàn)有的進(jìn)氣裝置中，由于噴射器設(shè)置在遠(yuǎn)離進(jìn)氣閥開口上游側(cè)的位置，所以從噴射器噴出的燃料在到達(dá)進(jìn)氣閥開口之前，很大一部分附著到噴射通路壁面和主通路壁面上。
這樣，當(dāng)附著到噴射通路壁面和主通路壁面上的量變多時，噴射到燃燒室中的空氣和燃料的混合比和預(yù)定的混合比不同，未燃燒氣體被排出而導(dǎo)致排氣狀態(tài)惡化，而且燃料不能充分地氣化而流入缸內(nèi)，從而使燃燒、排氣狀態(tài)惡化，另外，還帶來不能充分響應(yīng)節(jié)流操作的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在不引起燃燒性惡化的情況下減少燃料的壁面附著量，以改善排氣狀態(tài)和節(jié)氣門響應(yīng)性。
所述目的通過提供下述一種發(fā)動機來實現(xiàn)，其中以如下角度設(shè)置噴射器，即，使(噴射器的)燃料噴射口與進(jìn)氣閥開口相對、并使從燃料噴射口噴出的燃料和空氣的混合氣在氣缸內(nèi)產(chǎn)生空氣運動的角度，其中，通過將前述混合氣從前述噴射器的燃料噴射期間打開的前述進(jìn)氣閥開口直接噴射到前述氣缸內(nèi)來使前述空氣運動發(fā)生。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例1的發(fā)動機的側(cè)面剖視圖；圖2為根據(jù)上述實施例1的發(fā)動機的平面剖視圖；圖3A為表示根據(jù)上述實施例1的發(fā)動機中連通空氣室和噴出口的連通孔的模式圖；圖3B為表示使連通空氣室和噴出口的連通孔與副通路相對的狀態(tài)的模式圖；圖4為根據(jù)上述實施例1的發(fā)動機的負(fù)荷-節(jié)氣門開度特性圖；圖5為表示根據(jù)上述實施例1的發(fā)動機的燃料消耗率的特性圖；圖6表示在根據(jù)上述實施例1的發(fā)動機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，使燃料噴射量增加時的氣缸內(nèi)空燃比的變化；圖7表示在根據(jù)上述實施例1的發(fā)動機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，使燃料噴射量成為零時的氣缸內(nèi)空燃比的變化；圖8表示根據(jù)上述實施例1的發(fā)動機的進(jìn)氣口容積變化時的口內(nèi)壓力波形；圖9為表示圖8所示的進(jìn)氣口內(nèi)壓力波形的變化的示意圖；圖10A表示怠速狀態(tài)的發(fā)動機中進(jìn)氣口容積對燃燒的影響，并示出進(jìn)氣口容積和THC(總碳?xì)浠衔?排出量的關(guān)系；圖10B表示怠速狀態(tài)的發(fā)動機中進(jìn)氣口容積對燃燒的影響，并示出進(jìn)氣口容積和燃料消耗率的關(guān)系；圖10C表示怠速狀態(tài)的發(fā)動機中進(jìn)氣口容積對燃燒的影響，并示出進(jìn)氣口容積和旋轉(zhuǎn)變動率的關(guān)系；圖11為表示噴射器安裝部位的變型例的側(cè)面剖視圖；圖12為表示噴射器安裝部位的變型例的側(cè)面剖視圖；
圖13為表示噴射器安裝部位的變型例的側(cè)面剖視圖；圖14為表示噴射器安裝部位的變型例的側(cè)面剖視圖；圖15為表示噴射器安裝部位的變型例的側(cè)面剖視圖；圖16A為表示根據(jù)本發(fā)明實施例2的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的平面剖視圖；圖16B為表示根據(jù)本發(fā)明實施例2的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的平面剖視圖；圖17A為表示第一節(jié)氣門的開閉機構(gòu)的一個例子的側(cè)剖圖；圖17B為階段性地表示第一節(jié)氣門的開閉機構(gòu)的視圖；圖18為表示根據(jù)上述實施例2的發(fā)動機的ECU的一個例子的方框圖；圖19為表示圖16所示發(fā)動機的工作狀態(tài)的視圖；圖20A為表示根據(jù)本發(fā)明實施例3的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的平面剖視圖；圖20B為表示根據(jù)本發(fā)明實施例3的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；圖21為表示圖20所示發(fā)動機的工作狀態(tài)的視圖；圖22為表示根據(jù)本發(fā)明實施例4的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；圖23A示出圖22的發(fā)動機中空氣的供給狀態(tài)，為表示空氣供給通路全閉時的回轉(zhuǎn)閥狀態(tài)的側(cè)面剖視圖；圖23B示出圖22的發(fā)動機中空氣的供給狀態(tài)，為表示低負(fù)荷運行區(qū)間(階段)中的回轉(zhuǎn)閥狀態(tài)的側(cè)面剖視圖；圖24A為表示根據(jù)上述實施例4的發(fā)動機的變型例1的側(cè)面剖視圖，為表示同一發(fā)動機中的加速器全開狀態(tài)的側(cè)面剖視圖；圖24B為表示根據(jù)上述實施例4的發(fā)動機的變型例1的側(cè)面剖視圖，為表示同一發(fā)動機的低負(fù)荷運行區(qū)間中的回轉(zhuǎn)閥狀態(tài)的側(cè)面剖視圖；圖25A為表示根據(jù)上述實施例4的發(fā)動機的變型例2的側(cè)面剖視圖，為表示同一發(fā)動機中的加速器全開狀態(tài)的側(cè)面剖視圖；和圖25B為表示根據(jù)上述實施例4的發(fā)動機的變型例2的側(cè)面剖視圖，為表示同一發(fā)動機的低負(fù)荷運轉(zhuǎn)范圍中的回轉(zhuǎn)閥狀態(tài)的側(cè)面剖視圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
(實施例1)圖1～圖5為用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例1的機動兩輪車(二輪摩托車)用發(fā)動機的進(jìn)氣裝置的視圖。圖1為側(cè)面剖視圖，圖2為平面剖視圖，圖3為表示噴射口的模式圖，圖4為表示第一、第二節(jié)氣門的負(fù)荷和開度的關(guān)系的特性圖，圖5為表示燃料噴射定時和燃料消耗的關(guān)系的特性圖。另外，在本實施例中，前、后、左、右是指將發(fā)動機安裝在車架上并在乘員就座的狀態(tài)下看時的前、后、左、右。
圖1和圖2所示的發(fā)動機1具有空氣供給機構(gòu)和噴射器11，其中，空氣供給機構(gòu)通過進(jìn)氣閥開口3e將空氣供給氣缸，以一定的角度，即，使燃料噴射口與進(jìn)氣閥開口3e相對、并且從燃料噴射口噴出的燃料和空氣的混合氣在氣缸內(nèi)產(chǎn)生空氣運動的角度設(shè)置噴射器，而且所述發(fā)動機采用使混合氣從噴射器11的燃料噴射期間打開的進(jìn)氣閥開口3e直接噴射到氣缸內(nèi)來產(chǎn)生空氣運動的結(jié)構(gòu)。
而且，圖1和圖2所示的發(fā)動機1具有安裝向燃燒室內(nèi)進(jìn)氣的進(jìn)氣閥7的進(jìn)氣閥設(shè)置部；安裝從燃燒室內(nèi)排氣的排氣閥8的排氣閥設(shè)置部；將外部空氣供給至進(jìn)氣閥的進(jìn)氣口3g；安裝噴射燃料的噴射器11的噴射器設(shè)置部；和一體地形成進(jìn)氣閥設(shè)置部、排氣閥設(shè)置部、進(jìn)氣口3g及噴射器設(shè)置部的氣缸蓋2。
具體地說，圖1和圖2所示的發(fā)動機1為水冷式四沖程單缸發(fā)動機。所述發(fā)動機1具有氣缸軸線垂直的氣缸體2；以疊置狀態(tài)連接到所述氣缸體2的上結(jié)合面2a上的氣缸蓋3；和安裝在上述氣缸蓋3的上結(jié)合面3a上的蓋罩4。
圖中未示出的活塞可滑動地插入配置在氣缸體2的氣缸孔2b內(nèi)。而且，活塞通過圖中未示出的連桿與曲軸相連。
在氣缸蓋3的下結(jié)合面3b上形成向下方開口的凹狀燃燒凹部3c，該燃燒凹部3c在氣缸孔2b內(nèi)和活塞一起構(gòu)成燃燒室。在該燃燒凹部3c上各形成兩個與燃燒室連通的排氣閥開口3d和進(jìn)氣閥開口3e。
排氣閥開口3d、3d與形成在氣缸蓋3上的排氣口3f連接，從排氣閥開口3d出來的排氣由排氣口3f導(dǎo)出至氣缸蓋3的前壁側(cè)。而且，進(jìn)氣閥開口3e、3e與形成在氣缸蓋3上的進(jìn)氣口3g相連接，被吸入到進(jìn)氣閥開口3e的進(jìn)氣被通過進(jìn)氣口3g從氣缸蓋3的后壁側(cè)導(dǎo)入。
排氣閥開口3d由沿垂直于該排氣閥開口3d的開口平面的方向進(jìn)退的排氣閥6的氣門頭6a開閉。
排氣閥6設(shè)置在氣缸蓋3上，具有氣門頭6a和將氣門頭6a設(shè)置在其前端部的氣門軸6b。氣門軸6b以和氣缸軸線A成θ1角度的方式傾斜設(shè)置在發(fā)動機前側(cè)。而且，在氣門軸6b的上端(基端部)裝有保持架6c，排氣閥6由氣門彈簧6d偏壓/推壓到軸部(氣門軸)6b遠(yuǎn)離排氣閥開口3d的方向，即氣門頭6a關(guān)閉排氣閥開口3d的方向，其中所述彈簧安裝在保持架6c和形成在氣缸蓋3上的彈簧座3k之間。
進(jìn)氣閥開口3e由沿垂直于該進(jìn)氣閥開口3e的開口平面的方向進(jìn)退的進(jìn)氣閥7的氣門頭7a開閉。
進(jìn)氣閥7設(shè)置在氣缸蓋3上，具有氣門頭7a和將氣門頭7a設(shè)置在其前端部的氣門軸7b。氣門軸6b以和氣缸軸線A成θ2角度的方式傾斜設(shè)置在發(fā)動機后側(cè)。而且，在氣門軸7b的上端(基端部)裝有保持架7c，進(jìn)氣閥7由氣門彈簧7d偏壓到軸部(氣門軸)7b遠(yuǎn)離進(jìn)氣閥開口3e的方向，即氣門頭7a關(guān)閉進(jìn)氣閥開口3e的方向，其中所述彈簧安裝在保持架7c和形成在氣缸蓋3上的彈簧座3k之間。
在氣缸蓋3的進(jìn)氣閥6、排氣閥7的氣門彈簧6d、7d之間可轉(zhuǎn)動地設(shè)置有凸輪軸8，所述凸輪軸具有進(jìn)氣及排氣共用的凸輪。
排氣搖臂9設(shè)置在凸輪軸8和排氣閥6之間的上側(cè)位置，并由排氣搖臂軸9a可轉(zhuǎn)動地支承。進(jìn)氣搖臂10設(shè)置在凸輪軸8和進(jìn)氣閥7之間的上側(cè)位置，并由進(jìn)氣搖臂軸10a可轉(zhuǎn)動地支承。這些搖臂9、10在各自的一端部與凸輪軸8的凸輪接觸，通過凸輪軸8的旋轉(zhuǎn)由另一端部分別推壓軸部6b、7b的上端，使軸部6b、7b逆著相應(yīng)的偏壓方向而移動。所述排氣、進(jìn)氣搖臂軸9a、10a由突出設(shè)置在蓋罩4的內(nèi)面上的凸臺部支承。
另外，凸輪軸8相對于氣缸軸線A偏置在排氣側(cè)，偏移距離為a。相應(yīng)地，進(jìn)氣閥7和氣缸軸線A所成的角度θ2比排氣閥6和氣缸軸線A所成的角度θ1設(shè)定得小。即，進(jìn)氣閥7與排氣閥6相比以更靠近氣缸軸線A并豎立時狀態(tài)設(shè)置。結(jié)果，確保了從進(jìn)氣閥7朝向發(fā)動機后側(cè)部分的更大空間，從而能自由地進(jìn)行后述的噴射器11的設(shè)置。
進(jìn)氣口3g在氣缸蓋3內(nèi)從上述進(jìn)氣閥開口3e沿和氣缸軸線A大致垂直的方向彎曲之后，照原樣延伸到后方，構(gòu)成將外部空氣導(dǎo)入燃燒室內(nèi)的主通路的一部分。
進(jìn)氣口3g下游端的彎曲部由隔壁3h分成與上述左、右進(jìn)氣閥開口3e、3e連通的分支通路3i、3i。而且，進(jìn)氣口3g上游端的外部連接口3i與節(jié)氣門體5相連。另外，所述節(jié)氣門體5在其上游側(cè)與空氣濾清器相連。
節(jié)氣門體5在主通路上從下游側(cè)順次設(shè)有第一、第二節(jié)氣門5a、5b。在第一節(jié)氣門5a和第二節(jié)氣門5b之間設(shè)有從主通路分支的副通路13。
如圖4的第一、第二節(jié)氣門5a、5b的開度和負(fù)荷(節(jié)流操作量)之間的關(guān)系所示，配置在下游側(cè)的第一節(jié)氣門5a從無負(fù)荷(怠速)運行區(qū)間到規(guī)定的部分負(fù)荷運行區(qū)間b被保持在全閉位置。
這樣，節(jié)氣門體5通過副通路13將促進(jìn)噴射燃料霧化用的霧化用空氣大量供到噴射器11的噴嘴11a附近。通過向噴嘴11a附近供給大量的霧化用空氣，可以促進(jìn)低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時噴射燃料的氣化。
配置在上游側(cè)的第二節(jié)氣門5b為根據(jù)節(jié)流操作而控制主通路面積的普通節(jié)氣門。另外，第二節(jié)氣門5b通過帶輪、節(jié)氣門拉線與方向把的節(jié)氣門把手相連，并通過產(chǎn)生規(guī)定延遲的連桿機構(gòu)與第一節(jié)氣門5a相連。
而且，如圖1所示，在進(jìn)氣口3g的頂壁側(cè)設(shè)置有噴射器11。
將噴射器11以一定的角度、即，使燃料噴射口與進(jìn)氣閥開口3e相對、并且從燃料噴射口噴出的燃料和空氣的混合氣在氣缸內(nèi)產(chǎn)生翻滾等空氣運動的角度設(shè)置在氣缸蓋3上。
詳細(xì)地說，例如，將噴射器11如此配置，即，從平面看時，其和進(jìn)氣口3g的中心線B一致；從凸輪軸方向看時，其相對于氣缸軸線A以(θ2+θ3)的角度傾斜設(shè)置在發(fā)動機后壁側(cè)。
噴射器11在氣缸蓋3上的配置位置、角度等的設(shè)定如下。例如，圖1中的噴射器11的配置位置為這樣一種位置，即，使得由噴射器11噴射的燃料和霧化用空氣的混合氣主要是通過進(jìn)氣閥開口3e和處于開位置的進(jìn)氣閥7的氣門頭7a之間的環(huán)狀間隙的氣缸軸線A側(cè)的部分。此外，將噴射器11設(shè)置在如下位置，即，使通過氣缸軸線A側(cè)部分的混合氣沿氣缸孔2b內(nèi)面的排氣閥開口側(cè)部分向氣缸軸線A方向噴射的位置。
而且，在噴射器11中，如圖2所示，從噴嘴11a的燃料噴射口噴出的燃料和空氣的混合氣在進(jìn)氣閥開口3e的有效部位(effective spot)的直徑比進(jìn)氣閥開口的半徑小。所述有效部位的軸線通過進(jìn)氣閥開口3e并和氣缸的內(nèi)周壁交叉。
即，如此配置噴射器11，以便在圖1中從水平方向看時，其噴嘴11a位于連接下述三者的區(qū)間內(nèi)，所述三者為進(jìn)氣閥開口3e由氣門頭7a關(guān)閉狀態(tài)下的氣門軸7b的基端、進(jìn)氣閥7的軸線與進(jìn)氣口3g的中心線B的交點、及進(jìn)氣口3g的中心線B與氣缸蓋3的上游端的外部連接口3j的交點。
另外，最好將所述噴射器11設(shè)置在從進(jìn)氣閥開口3e的開口面到噴嘴11a之間的距離為小于等于4.0cm的位置。
而且，燃料噴射期間，噴射器11的燃料噴射由進(jìn)氣閥開口3e變成打開狀態(tài)的定時控制。例如，噴射器11相對進(jìn)氣閥開口3e的噴射定時由ECU(發(fā)動機控制單元)等控制裝置控制。
安裝孔3m以從外部連通至進(jìn)氣口3g內(nèi)的狀態(tài)形成在進(jìn)氣口3g的頂壁部分。而且，在安裝孔3m的進(jìn)氣口連通部附近，形成將噴射燃料從進(jìn)氣口3g經(jīng)進(jìn)氣閥開口3e導(dǎo)入氣缸孔2b內(nèi)的噴射通路14。在該噴射通路14內(nèi)通過裝配而安裝有筒狀的保持件12。
噴射器11的噴嘴11a部分以插入的狀態(tài)配合在位于該保持件12的軸向外側(cè)的支承孔12a中。所述噴嘴11a位于進(jìn)氣閥7的軸和進(jìn)氣口3g的中心軸線B之間，且位于鄰近進(jìn)氣口3g的進(jìn)氣閥側(cè)端部的位置。
另外，所述噴嘴11a的燃料噴射孔具有使燃料成為朝向左、右進(jìn)氣閥開口3e、3e的分支流而噴射的形狀。
保持件12的軸向內(nèi)側(cè)部分形成噴射口12b，以從噴射器11的噴嘴11a沿兩方向分支的方式噴射的燃料在噴射口12b內(nèi)和霧化用空氣混合，然后從該噴射口12b經(jīng)進(jìn)氣口3g的分支通路3i、3i供給由氣缸孔2b等構(gòu)成的燃燒室。這里，保持件12的噴射口12b與隔壁3h相對，在該隔壁3h上切出形成避讓(凹陷)部3n，以避免從上述噴射器11噴出的燃料與其碰撞。所述避讓部3n以如下方式形成，即，使隔壁3h的進(jìn)氣閥開口側(cè)端部凹陷，而且，其表面向進(jìn)氣閥開口3e側(cè)傾斜。由于這種結(jié)構(gòu)，即使噴射器11設(shè)置在兩個分支通路3i、3i的中心，避讓部3n也能將所噴射的燃料作為朝向兩個進(jìn)氣閥開口3e、3e的分支流來引導(dǎo)。因此，所噴射的燃料不會碰撞到隔壁3h上，從而能防止燃料附著到隔壁3h上。
在形成于保持件12的噴射口12b的外周部的小徑處的部分和安裝孔3m之間形成有環(huán)狀的空氣室12c(參見圖1及圖3A)。該空氣室12c通過多個(該實施例中為4個)連通孔12d與噴射口12b內(nèi)部連通，所述連通孔沿徑向等角度間隔地貫穿形成在保持件12上。
而且，副通路13下游側(cè)的開口端部的下游端開口(連接口)13a以鄰近噴嘴11a設(shè)置的狀態(tài)與空氣室12c連通。
所述副通路13沿上述進(jìn)氣口3g延伸到上游側(cè)，其上游端開口13b連通到上述節(jié)氣門體5的第一、第二節(jié)氣門5a、5b之間。
這里，4個連通孔12d中，位于上述下游端開口13a側(cè)的2個連通孔12d的軸線相對下游端開口13a的軸線成45°。即，上述連通孔12d朝向錯開上述下游端開口13a的方向形成。也就是說，副通路13的下游端開口13a成為與噴射口12b的外周面相對配置的狀態(tài)。這樣，從下游端開口13a出來的空氣不直接流入筒狀的噴射口12b內(nèi)，而是流入空氣室12c內(nèi)，之后，從放射狀設(shè)置在噴射口12b上的各連通孔12d流入噴射口12b內(nèi)。
下面，說明本實施例1的發(fā)動機的作用效果。
在從無負(fù)荷運行區(qū)間到規(guī)定的部分負(fù)荷運行區(qū)間b(參見圖4)中，使下游側(cè)的第一節(jié)氣門5a全閉，并根據(jù)節(jié)流操作進(jìn)行第二節(jié)氣門5b的開閉控制。
在比部分負(fù)荷運行區(qū)間b負(fù)荷小的負(fù)荷運行區(qū)間中，發(fā)動機側(cè)的進(jìn)氣負(fù)壓照樣作用在副通路13上，全部量的吸入空氣從節(jié)氣門體5通過副通路13導(dǎo)入空氣室12c。而且，吸入空氣從空氣室12c經(jīng)連通孔12d噴射到噴射口12b內(nèi)，在那里使從噴嘴11噴出的燃料霧化，并和所述燃料良好地混合。所述混合氣從隔壁3h的避讓部3n的左、右通過后從左、右進(jìn)氣閥開口3e供給至燃燒室內(nèi)。
這時，由于混合氣從噴射器11的燃料噴射期間打開的進(jìn)氣閥開口3e直接噴射到燃燒室(氣缸)內(nèi)，所以能對即使是急的節(jié)流操作出迅速反應(yīng)而將混合氣供給燃燒室，從而能改善節(jié)氣門響應(yīng)性如發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加中不產(chǎn)生延遲等。
由于使噴嘴11a的燃料噴射孔位于直線C的氣缸軸線A側(cè)，所以能使噴射器的噴嘴11a鄰近進(jìn)氣閥開口3e，其中直線C與氣缸軸線A平行且通過氣門傳動機構(gòu)的進(jìn)氣側(cè)端部。
因此，燃料能附著的壁面積自身變小。從而，燃料的壁面附著量減少，能改善低溫運轉(zhuǎn)(冷作業(yè))時的燃料消耗，并能改善停止燃料供給或怠速停止時由未燃燒燃料被排出而引起的排氣狀態(tài)惡化。而且，還能對即使是急的節(jié)流操作改善節(jié)氣門響應(yīng)性如發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加中不產(chǎn)生延遲等。
而且，混合氣從進(jìn)氣閥開口3e和打開的進(jìn)氣閥7的氣門頭7a之間的環(huán)狀間隙的主要是其排氣側(cè)部分沿著氣缸孔的內(nèi)面沿軸向供給。因此，在氣缸孔2a內(nèi)能確實產(chǎn)生翻滾起動(縱滾，縱渦)，從而有助于上述燃料霧化或微?；⑼ㄟ^流動強化引起的燃燒急速化使燃燒性提高。
即，如此配置噴射器11，以便從噴嘴11a的燃料噴射口噴出的燃料和空氣的混合氣在進(jìn)氣閥開口中的有效部位(effective spot)的直徑比進(jìn)氣閥開口3e的半徑小，而且，有效部位的軸線通過進(jìn)氣閥開口并和氣缸內(nèi)周壁交叉。因此，從燃料噴射口噴出的燃料和空氣的混合氣通過燃料噴射中處于打開狀態(tài)的進(jìn)氣閥開口3e，以銳角直噴到氣缸內(nèi)。因此，在氣缸孔2a內(nèi)，能可靠地產(chǎn)生翻滾運動(縱滾流)，除強化燃料的微?；蜢F化之外，還強化混合氣的流動，從而能通過燃燒的急速化來提高燃燒性。
在本實施例中，使凸輪軸8偏位到氣缸軸線A的排氣側(cè)，并使氣缸軸線A和進(jìn)氣閥7所成的角度θ2比氣缸軸線A和排氣閥6所成的角度θ1小。即，使進(jìn)氣閥7以偏向氣缸軸線A側(cè)的方式豎立，所以在氣缸蓋3的進(jìn)氣側(cè)部分，能確保將噴射器11鄰近進(jìn)氣閥開口3e配置所用的空間，從而在減少上述燃料的壁面附著量、改善響應(yīng)性的同時，能使燃燒性提高。另外，作為角度θ1、θ2的例子，將角度θ1設(shè)定為17°～27°，將角度θ2設(shè)定為15°～25°。
而且，由于噴射通路的噴嘴11a所處的部分與節(jié)氣門體(主通路)5的第一、第二節(jié)氣門5a、5b之間的部分由副通路13連通，第一節(jié)氣門5a在從無負(fù)荷到規(guī)定的部分負(fù)荷運行區(qū)間中處于全閉狀態(tài)，所以，能將大量的吸入空氣作為霧化用空氣可靠地供給噴嘴11a部分，由此能促進(jìn)上述噴射燃料的霧化。
另外，如圖3A所示，就連通空氣室12c和噴射口12b的連通孔12d中、位于副通路13的朝向空氣室的連接口13a側(cè)的連通孔而言，由于和副通路13的連接口13a部分的軸線成規(guī)定角度(本實施例中為45°)或以上的角度，所以能避免噴射燃料和霧化用空氣的混合氣流成為偏向流，從而易于使混合氣流沿目標(biāo)方向流動。
即，如圖3B所示，在位于連接口13a側(cè)的連通孔12d的軸線和連接口13a的軸線一致的情況下，從該部分連通孔12d流入的空氣量比來自其余連通孔的空氣量多，所以混合氣流以離開上述連接口13a的方式偏向流動，結(jié)果，上述混合氣流不能沿目標(biāo)方向流動。
另外，如圖1所示，由于在隔開左、右分支通路3i、3i的隔壁3h上形成用以防止被噴射的燃料碰撞的避讓部3n，所以即使將噴射器11配置在兩個分支通路3i、3i的中心處時，也能防止作為朝向兩個進(jìn)氣閥開口3e、3e的分支流而噴出的噴射燃料碰撞附著到分支通路3i的內(nèi)壁上。
圖5表示來自噴射器11的燃料噴射結(jié)束定時和燃料消耗率的關(guān)系。圖中，曲線D表示本實施例的燃料消耗率，曲線E表示現(xiàn)有的進(jìn)氣管噴射的情況，具體地說，表示將噴射器設(shè)置在進(jìn)氣歧管的氣缸蓋安裝部附近時的燃料消耗率。而且，EX、IN分別表示排氣閥、進(jìn)氣閥的升程曲線。
從同一圖中可以看出，在現(xiàn)有的進(jìn)氣管噴射的情況中，當(dāng)在進(jìn)氣閥打開期間噴射時，燃油消耗率顯著惡化。認(rèn)為主要原因是，雖然在僅使噴射器鄰近進(jìn)氣閥開口時，附著到進(jìn)氣口壁面上的燃料量減少，但是被噴射的燃料未蒸發(fā)就被導(dǎo)入燃燒室內(nèi)。
另一方面，在本實施例中，發(fā)現(xiàn)燃料噴射終了時間越靠進(jìn)氣閥的最大升程時間以后，燃料消耗率越高，即，在進(jìn)氣閥打開期間進(jìn)行燃料噴射時具有最佳的燃料消耗率。
在本實施例中，將噴射器11以下述角度設(shè)置在進(jìn)氣閥開口旁邊，并以下述角度，即，其中使噴嘴11a與進(jìn)氣閥開口3e相對、并且使從噴嘴11a噴出的燃料和空氣的混合氣在氣缸內(nèi)可靠地產(chǎn)生翻滾運動或渦流等空氣運動、特別是翻滾運動的角度配置所述噴射器。因此，附著到進(jìn)氣口壁面上的燃料量大幅度減少，而且，能使輔助空氣和燃料的混合氣產(chǎn)生翻滾運動，從而能促進(jìn)燃料的霧化或微粒化。
這樣，在本實施例中，如圖5所示，為了實現(xiàn)上述最佳燃料消耗率，在噴射器11的燃料噴射期間打開進(jìn)氣閥，將噴射燃料和空氣的混合氣通過所述噴射期間打開的進(jìn)氣閥直接噴射到氣缸內(nèi)。換句話說，在本實施例中，同步地控制噴射器11的噴射和進(jìn)氣閥的開口，將混合氣通過噴射器11的燃料噴射中打開的進(jìn)氣閥開口3e直接噴射到氣缸孔2b內(nèi)。
圖6表示在根據(jù)本實施例1的發(fā)動機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)下、使燃料噴射量增加時的氣缸內(nèi)空燃比(空氣燃料比以下稱作“A/F”)的變化(工況)。在該圖中示出，本方式的A/F歷史和將噴射器安裝在進(jìn)氣歧管部分處的現(xiàn)有方式的發(fā)動機的A/F歷史，其中前者表示本實施例的方式的A/F變化。
如圖6所示，對于發(fā)動機1，在燃料增加時，與現(xiàn)有方式的發(fā)動機相比，A/F的響應(yīng)早，可以實現(xiàn)燃料噴射系統(tǒng)的響應(yīng)性的提高。
這是由于將噴射器11設(shè)置在進(jìn)氣閥開口3e附近，所以從噴射器11噴出的燃料到達(dá)氣缸(氣缸孔2b)內(nèi)之前的距離比現(xiàn)有的縮短，從而縮短了燃料的輸送延遲。
圖7表示在根據(jù)上述實施例1的發(fā)動機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，使燃料噴射量成為零時的氣缸內(nèi)空燃比(空氣燃料比以下稱作“A/F”)的變化。在該圖中示出本方式的A/F歷史和將噴射器安裝在進(jìn)氣歧管部分處的現(xiàn)有方式的發(fā)動機的A/F歷史，其中前者表示本實施例的方式的A/F變化。
如圖7所示，對于發(fā)動機1，在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)下、燃料噴射量為零時，與現(xiàn)有方式的發(fā)動機相比，A/F的響應(yīng)早。這是由于將噴射器11鄰近進(jìn)氣口的進(jìn)氣閥開口側(cè)端部配置，所以燃料在到達(dá)進(jìn)氣閥開口3e之前附著到內(nèi)壁上的量減少。即，在現(xiàn)有方式中，燃料噴射停止后，在到達(dá)進(jìn)氣閥開口之前附著到內(nèi)壁面上的燃料被供到氣缸內(nèi)。與此相對，在本實施例的發(fā)動機1中，燃料噴射量的變化被迅速地反應(yīng)在氣缸內(nèi)的A/F上，與現(xiàn)有方式相比，燃料噴射系統(tǒng)的響應(yīng)性提高。
這樣，在本實施例中，由于將噴射器11直接安裝在氣缸蓋3上，而且使噴嘴11a鄰近進(jìn)氣閥開口3e，所以和將噴射器安裝在進(jìn)氣管(進(jìn)氣歧管)上的現(xiàn)有燃料噴射式發(fā)動機不同，節(jié)氣門5a被盡可能靠近氣缸蓋3配置，進(jìn)氣口的容積變小。
這里，說明進(jìn)氣口容積對燃燒的影響。
圖8表示根據(jù)本實施例1的發(fā)動機的進(jìn)氣口容積變化時的口內(nèi)壓力波形。圖9為表示圖8所示的進(jìn)氣口內(nèi)壓力波形的變化的示意圖。另外，在圖9中，以實線表示本發(fā)動機的氣口壓力波形，以虛線表示將噴射器安裝在進(jìn)氣管(進(jìn)氣歧管)處的普通四沖程發(fā)動機的怠速或低負(fù)荷區(qū)間中的氣口壓力波形。
如圖9虛線的口壓力波形所示，在普通的四沖程發(fā)動機中，當(dāng)進(jìn)氣閥打開時，氣口壓力由于大氣而成為負(fù)壓，所以已燃?xì)怏w從氣缸孔2b倒流到進(jìn)氣口，發(fā)生自身排氣再循環(huán)(EGR)。
與此相對，在本實施例的發(fā)動機1中，由于進(jìn)氣口容積縮小，所以如圖9實線的氣口壓力波形所示，進(jìn)氣過程中從節(jié)氣門5a的下游供給氣缸孔2b的空氣減少。因此，為了實現(xiàn)相同輸出而增加節(jié)氣門開度。這樣，氣口壓力迅速地接近大氣壓，在進(jìn)氣閥打開時，口內(nèi)壓力變得和大氣壓力一樣。因此，根據(jù)發(fā)動機1，由于氣口容積縮小，所以能減少怠速、低負(fù)荷時的已燃?xì)怏w的倒流。
圖10為表示怠速狀態(tài)的發(fā)動機中進(jìn)氣口容積對燃燒的影響的視圖，圖10A表示進(jìn)氣口容積和THC(總碳?xì)浠衔?排出量的關(guān)系，圖10B表示進(jìn)氣口容積和燃料消耗率的關(guān)系，圖10C表示進(jìn)氣口容積和旋轉(zhuǎn)變動率的關(guān)系。
如圖10A、10B和10C所示，根據(jù)本實施例的發(fā)動機1，由于進(jìn)氣口容積縮小，所以在可降低THC排出量、燃料消耗率的同時，能使旋轉(zhuǎn)變動率降低。這樣，在發(fā)動機1中，通過縮小進(jìn)氣口容積可以實現(xiàn)氣缸內(nèi)的燃燒改善。
這里，在上述實施例1中，雖然空氣室12c具有僅圍繞噴射口12b的外周的形狀，但是不限于此，如圖11所示，也可以使圍繞噴射口12b形成的空氣室12c以圍繞上述噴嘴11a的周圍的方式延伸到噴射器11側(cè)。
對于這種情況，可以由霧化用空氣冷卻噴嘴11a部分，能防止該噴嘴部分的過熱，從而能防止燃料溫度上升所引起的氣泡的產(chǎn)生。
而且，在上述實施例1中，雖然將單獨(形成)的保持件12嵌入噴射通路中，但是如圖12、13所示，也可以將所述保持件和上述空氣室12c一體地形成在氣缸蓋3上。在這種情況中，上述空氣室12c可以如圖12所示那樣僅圍繞噴射口12b部分而形成，也可以如圖13所示那樣還圍繞噴嘴11a部分而形成。
另外，關(guān)于噴射器11的冷卻，如圖14所示，使冷卻水套3p鄰近噴射器11形成，從而可以通過冷卻水冷卻噴射器11。
而且，在上述實施例1中，雖然說明的是噴射口沿整個長度具有同樣的內(nèi)徑的情況，但是也可以如圖15所示，使噴射口12b連接噴嘴11a的部分形成為小徑，以提供節(jié)流(限制)部12b′。在這種情況中，吸入空氣和燃料的混合部處的空氣流速上升，從而能得到進(jìn)一步促進(jìn)霧化的作用效果。
而且，在上述實施例1中，雖然說明的是發(fā)動機的氣缸軸線A朝向垂直方向的情況，但是不用說，也存在將該發(fā)動機以氣缸軸線朝向水平方向的方式安裝在車體上的情況。在這種情況中，進(jìn)氣通路的軸線B朝向垂直上方。
另外，在上述實施例1中，以氣缸軸線為中心對稱設(shè)置的排氣閥6和進(jìn)氣閥7，以及以和氣缸孔2b的軸線垂直的方式設(shè)置的進(jìn)氣口3g一體地配置在氣缸蓋11上。噴射器11前端的噴嘴11a位于進(jìn)氣閥7的軸線和進(jìn)氣口3g的中心軸線B之間，并配置在鄰近進(jìn)氣口3g的進(jìn)氣閥側(cè)端部的位置。因此，在氣缸蓋3上，易于將噴射器11設(shè)置在下述位置，其中從噴嘴11a的燃料噴射口噴出的燃料和空氣的混合氣在進(jìn)氣閥開口處的有效部位的直徑比進(jìn)氣閥開口3e的半徑小，而且，有效部位的軸線通過進(jìn)氣閥開口3e并和氣缸孔2b的內(nèi)周壁以銳角交叉。
另外，在上述實施例1中，雖然設(shè)置第一、第二節(jié)氣門5a、5b，但是不限于此，可以不設(shè)第二節(jié)氣門5b，僅設(shè)第一節(jié)氣門5a，并在副通路13的途中設(shè)置電磁閥13c。在這種情況中，和上述實施例的情況相同，在規(guī)定的部分負(fù)荷運行區(qū)間中以延遲于節(jié)流操作的方式對第一節(jié)氣門5a進(jìn)行開閉控制，在所述第一節(jié)氣門5a關(guān)閉期間，由電磁閥13c控制副通路13的通路面積。例如，在怠速運行區(qū)間中，由電磁閥13c進(jìn)行怠速旋轉(zhuǎn)控制，而且當(dāng)節(jié)流操作量增加時，電磁閥13c的開度增加。該例將作為實施例2具體說明。
(實施例2)圖16A為表示根據(jù)本發(fā)明實施例2的發(fā)動機的平面剖視圖，圖16B為表示根據(jù)本發(fā)明實施例2的發(fā)動機的側(cè)面剖視圖。在圖16A中，為方便起見，省略了ECU(發(fā)動機控制單元)。
該實施例2的發(fā)動機100和對應(yīng)于圖1所示實施例1的發(fā)動機1具有相同的基本結(jié)構(gòu)，對于相同的構(gòu)成元件使用相同的標(biāo)號，并省略其說明，僅說明不同的構(gòu)成元件。
發(fā)動機100去掉了圖1所示發(fā)動機1中的第二節(jié)氣門，設(shè)有ISC(怠速控制)閥120。
詳細(xì)地說，發(fā)動機100具有第一節(jié)氣門5a和ISC閥120，前者設(shè)置在節(jié)氣門體105的主通路內(nèi)的進(jìn)氣口側(cè)，并在從無負(fù)荷到規(guī)定的部分負(fù)荷運行區(qū)間處于全閉狀態(tài)；后者在第一節(jié)氣門5a全閉時，控制空氣向副通路113的供給。另外，發(fā)動機100還具有控制所述ISC閥120的ECU130。
發(fā)動機100的節(jié)氣門體105連接到氣缸蓋3的進(jìn)氣口3g上。而且，在節(jié)氣門體105內(nèi)部的主通路上，在氣缸蓋側(cè)端部設(shè)置有第一節(jié)氣門5a。第一節(jié)氣門5a通過開閉機構(gòu)與圖中未示出的方向把的節(jié)氣門把手連動。
圖17A和圖17B示出第一節(jié)氣門的開閉機構(gòu)的一個例子。
在圖17A所示的開閉機構(gòu)中，第一節(jié)氣門5a的軸107從節(jié)氣門體105的側(cè)壁部106向外側(cè)突出，突出的軸部107貫通兩個旋轉(zhuǎn)板(滑輪)108、109。而且，軸部107在其端部由軸承部110可轉(zhuǎn)動地軸支承。
第一旋轉(zhuǎn)板108一體地形成在蝶形閥型的第一節(jié)氣門5a的軸部107上，并通過轉(zhuǎn)動來打開關(guān)閉第一節(jié)氣門5a。在該第一旋轉(zhuǎn)板108的周邊部的一部分上設(shè)有向半徑方向突出的突出部108a。該突出部108a伴隨軸107的旋轉(zhuǎn)沿周向移動。
第二旋轉(zhuǎn)板109和第一旋轉(zhuǎn)板108相對，并可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在軸部107上。所述第二旋轉(zhuǎn)板109與節(jié)氣門拉線111(參照圖17B)相連，所述線纜與圖中未示出的加速器手柄相連。另外，節(jié)氣門拉線111通過節(jié)氣門把手打開節(jié)氣門，即，通過打開節(jié)氣門來提升加速器，通過所述提升動作使第二旋轉(zhuǎn)板109轉(zhuǎn)動。而且，第二旋轉(zhuǎn)板109具有接觸片109a，所述接觸片突出到第一旋轉(zhuǎn)板108側(cè)，并在旋轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)動規(guī)定角度時，與突出部108接觸并推壓突出部108。
第一旋轉(zhuǎn)板108及第二旋轉(zhuǎn)板109分別由螺旋彈簧108b、109b向相互接近的方向推壓。而且，第一旋轉(zhuǎn)板108由螺旋彈簧108b向第一節(jié)氣門5a全閉的方向推壓。如圖17B所示，在第一節(jié)氣門5a的全閉狀態(tài)、即加速器未打開的無負(fù)荷狀態(tài)下，第二旋轉(zhuǎn)板109由螺旋彈簧109b推壓，以使接觸片109a位于從突出部108a離開的位置。
而且，通過從全閉狀態(tài)打開加速器并由節(jié)氣門拉線111的提升動作旋轉(zhuǎn)第二旋轉(zhuǎn)板109，伴隨該旋轉(zhuǎn)，接觸片109a向接近突出部108a的方向移動。而且，接觸片109a推壓突出部108a，使第一旋轉(zhuǎn)板108轉(zhuǎn)動。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在加速器開度和第一節(jié)氣門5a的動作所產(chǎn)生的開度之間具有相位差，第一節(jié)氣門5a在加速器開度增大到一定程度之前不動作，開度從所述一定程度開始以線性特性變化。
另外，在圖17a中，設(shè)有檢測第二旋轉(zhuǎn)板109的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的TPS(節(jié)氣門位置傳感器)114，由該TPS114檢測出加速器開度并將所述開度輸出給ECU130。而且，也可代替所述TPS114，在加速器上設(shè)置檢測加速器開度的傳感器，由該傳感器檢測出加速器開度并將所述開度輸出給ECU130，來控制ISC閥120的動作量。
而且，在節(jié)氣門體105中，在第一節(jié)氣門5a的上游側(cè)設(shè)有從主通路分支的副通路113，該副通路具有和圖1的副通路13相同的作用效果。在所述副通路113的途中設(shè)有ISC閥120。
ISC閥120具有回轉(zhuǎn)閥、蝶形閥、線性電磁閥等結(jié)構(gòu)，由ECU130控制其開度，進(jìn)而控制副通路113的空氣流量。
圖18為表示控制根據(jù)本實施例2的發(fā)動機100的運轉(zhuǎn)的ECU的一個例子的方框圖。
如圖18所示，ECU130根據(jù)第一節(jié)氣門5a的節(jié)氣門開度(發(fā)動機負(fù)荷)、進(jìn)氣管壓力、凸輪角信號、曲軸角信號、發(fā)動機冷卻水溫、燃料的油溫、進(jìn)氣空氣溫度、電池電壓、A/F、輸入的機器轉(zhuǎn)速(發(fā)動機轉(zhuǎn)速)，將對應(yīng)于發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的點火時間控制信號輸出到點火電路，將燃料噴射量、燃料噴射定時控制信號分別輸出到噴射器11。
而且，ECU130根據(jù)TPS114測量的第二旋轉(zhuǎn)板109的旋轉(zhuǎn)動作、即加速器開度，算出ISC閥120的動作量，將控制信號輸出到ISC閥120，由此控制副通路113的空氣流量。另外，ECU130的各控制所用的輸入信號不限定于上述各信號。即，ECU130也可以通過適當(dāng)?shù)厥褂煤蜕鲜鲚斎胄盘柌煌男盘枺刂聘蓖?13的空氣流量，將與發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的點火時間控制信號輸出到點火電路，或者將燃料噴射量、燃料噴射定時控制信號分別輸出到噴射器11。
圖19為表示圖16所示發(fā)動機的工作狀態(tài)的視圖。
如圖19所示，當(dāng)從發(fā)動機無負(fù)荷狀態(tài)打開加速器時，首先，由ISC閥120將空氣供給副通路113，在達(dá)到規(guī)定的低負(fù)荷狀態(tài)之前，僅由ISC閥120將空氣供給氣缸孔2b。而且，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的低負(fù)荷運行區(qū)間時，第一節(jié)氣門5a打開。
這樣，在發(fā)動機100中，ISC閥120調(diào)節(jié)副通路113內(nèi)的空氣流量，由此，在從無負(fù)荷到規(guī)定的部分負(fù)荷運行區(qū)間期間，能使第一節(jié)氣門全閉，能進(jìn)行低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷的空氣量大的區(qū)間的負(fù)荷控制。而且，由于將噴射器11直接安裝在氣缸蓋3上，進(jìn)氣口3g的容積比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的小，所以通過節(jié)氣門5a的開閉可以使供給氣缸孔2b內(nèi)的進(jìn)氣量的變化的響應(yīng)變早。
(實施例3)圖20A為表示根據(jù)本發(fā)明實施例3的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的平面剖視圖，圖20B為表示根據(jù)本發(fā)明實施例3的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖。
對于該實施例3的發(fā)動機200，代替對應(yīng)于圖1所示實施例的發(fā)動機1中的第一節(jié)氣門5a，設(shè)置吸氣活塞220，其余結(jié)構(gòu)具有和發(fā)動機1相同的基本構(gòu)造。因此，對于相同的構(gòu)成元件使用相同的標(biāo)號，并省略其說明，僅說明不同的構(gòu)成元件。
即，發(fā)動機200具有第二節(jié)氣門5b和吸氣活塞220，前者設(shè)置在節(jié)氣門體205內(nèi)的主通路上、副通路213的分支部位的上游側(cè)，后者設(shè)置在所述分支部位的下游側(cè)，并對應(yīng)于主通路內(nèi)的空氣流量打開關(guān)閉。
吸氣活塞220根據(jù)進(jìn)氣負(fù)壓在主通路內(nèi)進(jìn)行進(jìn)退運動，改變主通路的內(nèi)截面積，由此調(diào)節(jié)主通路內(nèi)的空氣流量。
特別是，吸氣活塞220在從第二節(jié)氣門5b的全閉狀態(tài)到規(guī)定開度期間維持主通路的全閉狀態(tài)。
具體地說，吸氣活塞220具有一體地形成在節(jié)氣門體205上的膜片室222和在節(jié)氣門體205的主通路內(nèi)進(jìn)行進(jìn)退動作的活塞224。
膜片室222具有由彈性膜片226分割的第一室228和第二室230。第一室228貫穿膜片226并與活塞224內(nèi)部連通。
在活塞224的前端形成圖中未示出的負(fù)壓口，以將進(jìn)氣負(fù)壓導(dǎo)入第一室228。在膜片室222的底面和活塞224的底部之間設(shè)有向前進(jìn)方向推壓活塞224的彈簧232。導(dǎo)入活塞224內(nèi)的進(jìn)氣負(fù)壓抵抗彈簧232的彈力沿使活塞224后退的方向作用。
而且，由膜片226分割的主通路側(cè)的第二室230與外部連通，以將大氣導(dǎo)入內(nèi)部。大氣壓作用在所述第二室230上，由此，與膜片兩側(cè)的第一室228和第二室230的壓差對應(yīng)的力作用在膜片226上。由此，活塞224沿主通路的開閉方向進(jìn)行進(jìn)退運動。
圖21為表示圖20所示發(fā)動機的工作狀態(tài)的視圖。
如圖21所示，伴隨第二節(jié)氣門5b的開度的增加，所述吸氣活塞220使主通路內(nèi)的節(jié)氣開度變大，但是當(dāng)?shù)诙?jié)氣門5b全閉時，空氣不流到下游，所以吸氣活塞220也封閉主通路內(nèi)部。
而且，由于節(jié)氣門5b被打開，所以負(fù)荷開始加到發(fā)動機上，但是在低負(fù)荷狀態(tài)下，吸氣活塞220封閉主通路。因此，在低負(fù)荷狀態(tài)下，主通路在下游側(cè)被封閉，所以空氣被供給副通路213。這樣，在低負(fù)荷區(qū)間，由來自副通路213的空氣改善燃料噴霧的霧化(微?；?。而且，噴射器11的噴嘴11a設(shè)置在鄰近進(jìn)氣閥7的軸線和進(jìn)氣口3g的進(jìn)氣閥側(cè)端部之間的位置。因此，從噴嘴11a噴出的混合氣直接通過進(jìn)氣閥開口3e噴射到氣缸孔2b內(nèi)。
與使用兩個節(jié)氣門的發(fā)動機相比，根據(jù)該實施例，由于使用一個節(jié)氣門，所以能降低制造成本。而且，由于通過吸氣活塞220控制在主通路內(nèi)流動的空氣的流量，所以，即使設(shè)置在其上游側(cè)的第二節(jié)氣門5b急劇打開，急劇增加的空氣流到主通路內(nèi)時，也能抑制所述增加、使空氣流動穩(wěn)定，從而能防止操縱性的惡化。而且，沒有電氣控制就可以進(jìn)行主通路及副通路的切換。另外，由于將噴射器11直接安裝在氣缸蓋3上，與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，進(jìn)氣口3g的容積變小，所以通過進(jìn)氣閥5b及吸氣活塞220的開閉可以使供給氣缸孔2b內(nèi)的進(jìn)氣量的變化的響應(yīng)變早。
(實施例4)圖22為表示根據(jù)本發(fā)明實施例4的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖。
該實施例4的發(fā)動機300為具有節(jié)氣門體的結(jié)構(gòu)，其中，代替對應(yīng)于圖1所示實施例1的發(fā)動機1中的第一節(jié)氣門5a及第二節(jié)氣門5b，節(jié)氣門體設(shè)有回轉(zhuǎn)閥，這之外的結(jié)構(gòu)具有和發(fā)動機1相同的基本構(gòu)造。因此，對于相同的構(gòu)成元件使用相同的標(biāo)號，并省略其說明，僅說明不同的構(gòu)成元件。
節(jié)氣門體305具有主通路和副通路313，前者與氣缸蓋3的進(jìn)氣口3g相連通，后者從主通路分支、而且其開口端部在安裝于氣缸蓋3上的噴射器11的噴嘴11a附近開口。
而且，節(jié)氣門體305在主通路上的副通路313的分支部位處具有回轉(zhuǎn)閥360，所述回轉(zhuǎn)閥與節(jié)氣門開度對應(yīng)地將空氣供給副通路313及進(jìn)氣口3g的至少一方。
回轉(zhuǎn)閥360構(gòu)造成對應(yīng)于加速器開度旋轉(zhuǎn)，從節(jié)氣門全閉到打開規(guī)定開度之前，僅將空氣供給副通路。
具體地說，回轉(zhuǎn)閥360具有側(cè)面看為圓形的本體361；沿和該本體361的軸部垂直的方向貫通本體361的通路部362；及以夾著通路部362的方式相對設(shè)置的第一閥體363、第二閥體364。
本體361與加速器開度對應(yīng)，以軸為中心可轉(zhuǎn)動地形成；對于通路部362，一側(cè)的開口部具有連通主通路的下游側(cè)及副通路313兩者的尺寸，另一側(cè)的開口部具有連通主通路的上游側(cè)的尺寸。
第一閥體363在外周部分具有構(gòu)成本體361的外周表面的一部分的弓形斷面形狀，其弦部的長度比主通路的直徑和副通路313的直徑之和長，通過使本體361旋轉(zhuǎn)，可以封閉主通路及副通路313中的至少一方。
而且，第一閥體363以下述方式形成，即，當(dāng)本體361旋轉(zhuǎn)時，在規(guī)定的位置處，第一閥體363的內(nèi)面和節(jié)氣門體305的底面在同一高度水平。
第二閥體364構(gòu)成本體361的外周表面的一部分，并具有被形成為可封閉主通路的上游側(cè)的外周部。在平行于本體361的軸線延伸的外周部的兩端部，以通路部362的兩端開口部擴(kuò)大的方式設(shè)置有錐形部364a、364b。
在所述發(fā)動機300中，回轉(zhuǎn)閥360旋轉(zhuǎn)與加速器開度大小對應(yīng)的量，通過所述旋轉(zhuǎn)控制空氣向主通路及副通路313的供給。
即，在加速器全開時，回轉(zhuǎn)閥360如此設(shè)置在節(jié)氣門體305內(nèi)，以使得來自主通路上游的空氣全部流向主通路下游和副通路313兩者(參見圖22)。
圖23A及圖23B示出圖22的發(fā)動機中空氣的供給狀態(tài)，圖23A為表示空氣供給通路全閉時的回轉(zhuǎn)閥狀態(tài)的側(cè)面剖視圖，圖23B為表示低負(fù)荷運行區(qū)間中的回轉(zhuǎn)閥狀態(tài)的側(cè)面剖視圖。
如圖23A所示，在加速器全閉時，通過本體361的旋轉(zhuǎn)，第一閥體363位于封閉主通路的下游及副通路313的位置，第二閥體364位于封閉主通路上游側(cè)的位置。
如圖23B所示，在規(guī)定的加速器開度(節(jié)流操作量)所引起的低負(fù)荷運行區(qū)間中，回轉(zhuǎn)閥360使第一閥體363和第二閥體364位于僅將空氣供給副通路313的位置。詳細(xì)地說，通過使第一閥體363僅封閉主通路，使第二閥體364位于封閉主通路上游側(cè)的一部分的位置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過回轉(zhuǎn)閥360的旋轉(zhuǎn)可以對應(yīng)于加速器開度機械地進(jìn)行空氣向氣缸孔2b內(nèi)的供給。即，通過回轉(zhuǎn)閥360的旋轉(zhuǎn)，不僅可以控制加速器全閉時的空氣供給，而且可以在空氣不流入主通路的低負(fù)荷運行區(qū)間中經(jīng)副通路313適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行空氣的供給。而且，能使與加速器開度對應(yīng)的量的空氣流經(jīng)主通路和副通路。另外，不使用成本高的兩個節(jié)氣門，與第一實施例的發(fā)動機1相比，可以使部件個數(shù)減少，并因此可以減少組裝工時。而且，和一般用作節(jié)氣門的蝶形閥不同，沒有必要將軸部設(shè)置在旋轉(zhuǎn)中心處，所以與蝶形閥相比，在全開時，能得到更大的開口面積。而且，由于將噴射器11直接安裝在氣缸蓋3上，使進(jìn)氣口3g的容積比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的小，所以可以通過回轉(zhuǎn)閥360的開閉使供給氣缸孔2b內(nèi)的進(jìn)氣量的變化的響應(yīng)變早。
另外，回轉(zhuǎn)閥360上的第一閥體363和第二閥體364可以形成為任何形狀，只要具有和上述第一閥體363、第二閥體364相同的作用效果就可以。
例如，第二閥體364的錐形部364b的形狀可以為具有一定斜度的形狀、而不是彎曲的形狀。
(變型例)圖24A及圖24B為表示作為實施例4的變型例1的發(fā)動機的視圖，圖24A為表示同一發(fā)動機中的加速器全開狀態(tài)的側(cè)面剖視圖，圖24B為表示同一發(fā)動機的低負(fù)荷運行區(qū)間中的回轉(zhuǎn)閥狀態(tài)的側(cè)面剖視圖。
圖24A所示的發(fā)動機300a相對于圖22所示的發(fā)動機300，僅改變回轉(zhuǎn)閥的閥體的形狀，即，僅改變通路部的形狀，回轉(zhuǎn)閥以外的結(jié)構(gòu)具有和發(fā)動機300相同的基本構(gòu)造。因此，對于相同的構(gòu)成元件使用相同的標(biāo)號，并省略其說明，僅說明不同的構(gòu)成元件。
圖24A所示的發(fā)動機300a在回轉(zhuǎn)閥全開時僅將空氣供給主通路。
在發(fā)動機300a的回轉(zhuǎn)閥360a中，全開時的通路部362a的下游側(cè)開口部的直徑和主通路的直徑相同。即，回轉(zhuǎn)閥360a具有第一閥體363和第二閥體367，前者通過轉(zhuǎn)動封閉主通路的下游側(cè)及副通路313中的至少一方，后者可在第一閥體363封閉主通路下游側(cè)的時候向副通路供給空氣。
第二閥體367在上游側(cè)的端部設(shè)有具有一定曲率(半徑)的錐形部367a，以便通路部的上游側(cè)的開口部變大。
而且，如圖24B所示，對于變型例1的發(fā)動機300a，在低負(fù)荷運行區(qū)間中，在下游側(cè)處第一閥體363僅封閉主通路的下游，在上游側(cè)處經(jīng)第二閥體367的錐形部367a向通路部362a內(nèi)供給空氣。通路部362a內(nèi)的空氣沿第一閥體363的弦部進(jìn)入副通路313，并通過副通路313，和燃料一起成為混合氣噴射到氣缸內(nèi)。
根據(jù)所述發(fā)動機300a，由于在全開時，空氣僅流過主通路，所以能將全開時的氣缸的進(jìn)氣路徑一路(單一)化，而不是分成主通路和副通路，從而能防止從兩條路徑吸入空氣時造成的性能低下。
(變型例2)
圖25A及圖25B為表示作為實施例4的變型例2的發(fā)動機的視圖，圖25A為表示同一發(fā)動機中的加速器全開狀態(tài)的側(cè)面剖視圖，圖25B為表示同一發(fā)動機的低負(fù)荷運行區(qū)間中的回轉(zhuǎn)閥狀態(tài)的側(cè)面剖視圖。
發(fā)動機300b相對于圖24所示的發(fā)動機300a，僅改變回轉(zhuǎn)閥的閥體的形狀，即，僅改變通路部的形狀，回轉(zhuǎn)閥以外的結(jié)構(gòu)具有和發(fā)動機300相同的基本構(gòu)造。
因此，對于相同的構(gòu)成元件使用相同的標(biāo)號，并省略其說明，僅說明不同的構(gòu)成元件。
詳細(xì)地說，發(fā)動機300b所具有的回轉(zhuǎn)閥360b具有第二閥體368，該閥體使發(fā)動機300a中第二閥體368的上游側(cè)端部之具有曲率的錐形部367a的形狀設(shè)置成具有一定斜度的傾斜面。即，第二閥體368在上游側(cè)的端部設(shè)有具有一定斜度的錐形部368a。
和作為變型例1的發(fā)動機300a相同，發(fā)動機300b在回轉(zhuǎn)閥全開時僅將空氣供給主通路。
在發(fā)動機300a的回轉(zhuǎn)閥360b中，全開時的通路部362b的下游側(cè)開口部的直徑和主通路的直徑相同。
如圖25A所示，在回轉(zhuǎn)閥360b全開時，變型例2的發(fā)動機300b僅將空氣供給主通路。而且，在低負(fù)荷運行區(qū)間中，如圖25B所示，在下游側(cè)處通過第一閥體363僅封閉主通路；同時在上游側(cè)處，通過第二閥體368用外周部分封閉上游側(cè)，同時使空氣通過錐形部368a流到通路部362b內(nèi)。流入通路部362b內(nèi)的空氣被沿第一閥體的弦部導(dǎo)向副通路，并流入副通路313內(nèi)，在副通路的出口處和燃料一起成為混合氣噴射到氣缸內(nèi)。
根據(jù)所述發(fā)動機300a、300b，由于在全開時，空氣僅流過主通路，所以能將全開時的氣缸的進(jìn)氣路徑一路化，而不是分成主通路和副通路，從而能防止從兩條路徑吸入空氣時造成的性能低下。
本說明書基于2002年10月18日提交的日本專利申請2002-303782。其內(nèi)容將被全部包含在此。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明適用于安裝在機動兩輪車、汽車等上的燃料噴射方式的發(fā)動機。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機，具有向氣缸供給空氣的空氣供給機構(gòu)；和噴射器，所述噴射器以如下角度設(shè)置，即，使燃料噴射口與所述氣缸的進(jìn)氣閥開口相對、并使從所述燃料噴射口噴出的燃料和所述空氣的混合氣在所述氣缸內(nèi)產(chǎn)生空氣運動的角度，其中，所述混合氣從所述噴射器的燃料噴射期間打開的所述進(jìn)氣閥開口被直接噴射到所述氣缸內(nèi)以使所述空氣運動發(fā)生。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于所述噴射器的所述燃料噴射口位于進(jìn)氣閥的軸線和進(jìn)氣口的中心軸線之間，并鄰近所述進(jìn)氣口的進(jìn)氣閥側(cè)端部。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于所述噴射器以下述方式設(shè)置，即使得從所述燃料噴射口噴出的燃料和所述空氣的混合氣在所述進(jìn)氣閥開口處的有效部位的直徑比所述進(jìn)氣閥開口的半徑小，而且，所述有效部位的軸線通過所述進(jìn)氣閥開口并和所述氣缸的內(nèi)周壁交叉。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于所述空氣供給機構(gòu)具有與進(jìn)氣口連接的主通路和從該主通路分支的、并且開口端部鄰近所述燃料噴射口配置的副通路。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機，其特征在于第一和第二節(jié)氣門設(shè)置在夾著所述副通路在所述主通路上的分支部位的位置處；在從無負(fù)荷到規(guī)定的部分負(fù)荷運行區(qū)間中，使第一節(jié)氣門全閉，以及使第二節(jié)氣門具有與節(jié)流操作相對應(yīng)的開度。
6.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機，其特征在于具有節(jié)氣門，該節(jié)氣門設(shè)置在所述主通路內(nèi)的所述進(jìn)氣口側(cè)，并在從無負(fù)荷到規(guī)定的部分負(fù)荷運行區(qū)間中處于全閉狀態(tài)；和控制閥，該控制閥在所述節(jié)氣門全閉時控制空氣向所述副通路的供給。
7.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機，其特征在于具有設(shè)置在所述主通路上所述副通路的分支部位的上游側(cè)的節(jié)氣門，和設(shè)置在所述分支部位的下游側(cè)并對應(yīng)于所述主通路內(nèi)的空氣的流量而開閉的吸氣活塞，其中，所述吸氣活塞在從所述節(jié)氣門的全閉到規(guī)定開度期間保持全閉狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機，其特征在于在所述主通路上所述副通路的分支部位處設(shè)有回轉(zhuǎn)閥，該回轉(zhuǎn)閥與節(jié)氣門開度相對應(yīng)地將空氣供給所述副通路及所述進(jìn)氣口中的至少一方；所述回轉(zhuǎn)閥在從所述節(jié)氣門的全閉到規(guī)定開度期間僅將空氣供給所述副通路。
9.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機，其特征在于具有將來自所述燃料噴射口的噴射燃料導(dǎo)向所述進(jìn)氣閥開口的噴射口；圍繞所述噴射口的同時圍繞所述燃料噴射口的環(huán)狀空氣室；及連通所述空氣室和所述噴射口內(nèi)部的連通孔，其中，所述副通路的開口端部與所述空氣室相連。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)動機，其特征在于所述連通孔中位于所述副通路的開口端部側(cè)的連通孔的軸線和上述副通路的上述連接口部分的軸線形成大于等于規(guī)定角度的角度。
全文摘要
本發(fā)明以如下角度設(shè)置噴射器(11)，即，使噴嘴(11a)與進(jìn)氣閥開口(3e)相對，并使從噴嘴(11a)噴出的燃料和空氣的混合氣在氣缸內(nèi)產(chǎn)生空氣運動的角度?；旌蠚鈴膰娚淦?11)的燃料噴射期間打開的進(jìn)氣閥開口(3e)直接噴射到氣缸孔(2b)內(nèi)，以產(chǎn)生空氣運動。這樣，在不引起燃燒特性惡化的情況下能減少燃料的壁面附著量，并能改善排氣狀況和節(jié)氣門響應(yīng)性。
文檔編號F02M69/04GK1705818SQ200380101580
公開日2005年12月7日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月18日
發(fā)明者都竹廣幸, 石井航, 花島利治 申請人:雅馬哈發(fā)動機株式會社