现有技术公开了一种由辅助空气促进燃料雾化的发动机的进气装置， 其中将燃料喷射阀配置在连通进气阀(进气门)开口的主通路的节气门的 下游侧，并通过副通路将上述主通路的节气门的上游侧和上述燃料喷射阀 (以下，称作“喷射器”)的喷嘴所处的喷射通路连通(例如，参见日本 特开平09-014102号公报)。
可是，在上述现有的进气装置中，由于喷射器设置在远离进气阀开口 上游侧的位置，所以从喷射器喷出的燃料在到达进气阀开口之前，很大一 部分附着到喷射通路壁面和主通路壁面上。
这样，当附着到喷射通路壁面和主通路壁面上的量变多时，喷射到燃 烧室中的空气和燃料的混合比和预定的混合比不同，未燃烧气体被排出而 导致排气状态恶化，而且燃料不能充分地气化而流入缸内，从而使燃烧、 排气状态恶化，另外，还带来不能充分响应节流操作的问题。

本发明的目的在于，在不引起燃烧性恶化的情况下减少燃料的壁面附 着量，以改善排气状态和节气门响应性。
所述目的通过提供下述一种发动机来实现，该发动机，具有：空气供 给机构，所述空气供给机构具有与向气缸供给空气的进气口连接的主通路 和从主通路分支的副通路，并且设置有：在所述主通路上的、夹着所述副 通路的分支部位的位置处设置于所述主通路内的所述进气口侧、并在从无 负荷到规定的部分负荷运行区间处于全闭状态的第一节气门，和在夹着所 述分支部位的位置处具有与节流操作相对应的开度的第二节气门；和喷射 器，所述喷射器设置成使燃料喷射口与所述气缸的进气阀开口相对，所述 燃料喷射口位于进气阀的轴线和进气口的中心轴线之间、并且位于邻近所 述进气口的进气阀侧端部的位置；为了使进气口的容积变小，节气门被尽 可能靠近气缸盖配置，所述喷射器直接安装在气缸盖上，并且，所述喷射 器被配置于从进气阀开口的开口面到喷嘴之间的距离为小于等于4.0cm的 位置；所述喷射器具有：将来自所述燃料喷射口的喷射燃料导向所述进气 阀开口侧的喷射口；和围绕所述喷射口并且围绕所述燃料喷射口的周围的 环状空气室；其中，所述副通路的开口端部与所述空气室相连；所述喷射 器还具有：连通所述空气室和所述喷射口内部的连通孔，所述喷射器以下 述方式设置，即设置成从所述燃料喷射口喷出的燃料和来自所述副通路的 空气的混合气在所述进气阀开口处的有效部位的直径比所述进气阀开口的 半径小，而且，设置在所述有效部位的轴线通过所述进气阀开口并和所述 气缸的内周壁交叉的位置；并且，所述喷射器以使从所述燃料喷射口喷出 的燃料和所述空气的混合气在所述气缸内产生空气运动的角度被设置，其 中，所述混合气从所述喷射器的燃料喷射期间打开的所述进气阀开口被直 接喷射到所述气缸内以使所述空气运动发生。
优选地，在所述发动机中，代替所述第一节气门，具有：控制空气向 所述副通路的供给的控制阀。
优选地，在所述发动机中，所述第一节气门是真空作动活塞。
优选地，在所述发动机中，所述第一节气门和所述第二节气门由单一 的回转阀构成。
优选地，在所述发动机中，所述连通孔中位于所述副通路的开口端部 侧的连通孔的轴线和上述副通路的上述连接口部分的轴线形成大于等于规 定角度的角度。
优选地，在所述发动机中，所述进气口具有两个进气阀开口，所述进 气口由隔壁区划成左、右分支通路；所述喷射器喷射燃料作为朝向所述两 个进气阀开口的左、右分支流；在所述隔壁上形成有：用于避免作为朝向 所述两个进气阀开口的分支流所喷射的喷射燃料碰撞从而附着于分支通路 的内壁的避让部。

图1为根据本发明实施例1的发动机的侧面剖视图；
图2为根据上述实施例1的发动机的平面剖视图；
图3A为表示根据上述实施例1的发动机中连通空气室和喷出口的连 通孔的模式图；
图3B为表示使连通空气室和喷出口的连通孔与副通路相对的状态的 模式图；
图4为根据上述实施例1的发动机的负荷-节气门开度特性图；
图5为表示根据上述实施例1的发动机的燃料消耗率的特性图；
图6表示在根据上述实施例1的发动机的稳定运转状态下，使燃料喷 射量增加时的气缸内空燃比的变化；
图7表示在根据上述实施例1的发动机的稳定运转状态下，使燃料喷 射量成为零时的气缸内空燃比的变化；
图8表示根据上述实施例1的发动机的进气口容积变化时的口内压力 波形；
图9为表示图8所示的进气口内压力波形的变化的示意图；
图10A表示怠速状态的发动机中进气口容积对燃烧的影响，并示出进 气口容积和THC(总碳氢化合物)排出量的关系；
图10B表示怠速状态的发动机中进气口容积对燃烧的影响，并示出进 气口容积和燃料消耗率的关系；
图10C表示怠速状态的发动机中进气口容积对燃烧的影响，并示出进 气口容积和旋转变动率的关系；
图11为表示喷射器安装部位的变型例的侧面剖视图；
图12为表示喷射器安装部位的变型例的侧面剖视图；
图13为表示喷射器安装部位的变型例的侧面剖视图；
图14为表示喷射器安装部位的变型例的侧面剖视图；
图15为表示喷射器安装部位的变型例的侧面剖视图；
图16A为表示根据本发明实施例2的发动机的结构的平面剖视图；
图16B为表示根据本发明实施例2的发动机的结构的平面剖视图；
图17A为表示第一节气门的开闭机构的一个例子的侧剖图；
图17B为阶段性地表示第一节气门的开闭机构的视图；
图18为表示根据上述实施例2的发动机的ECU的一个例子的方框图；
图19为表示图16所示发动机的工作状态的视图；
图20A为表示根据本发明实施例3的发动机的结构的平面剖视图；
图20B为表示根据本发明实施例3的发动机的结构的侧面剖视图；
图21为表示图20所示发动机的工作状态的视图；
图22为表示根据本发明实施例4的发动机的结构的侧面剖视图；
图23A示出图22的发动机中空气的供给状态，为表示空气供给通路 全闭时的回转阀状态的侧面剖视图；
图23B示出图22的发动机中空气的供给状态，为表示低负荷运行区 间(阶段)中的回转阀状态的侧面剖视图；
图24A为表示根据上述实施例4的发动机的变型例1的侧面剖视图， 为表示同一发动机中的加速器全开状态的侧面剖视图；
图24B为表示根据上述实施例4的发动机的变型例1的侧面剖视图， 为表示同一发动机的低负荷运行区间中的回转阀状态的侧面剖视图；
图25A为表示根据上述实施例4的发动机的变型例2的侧面剖视图， 为表示同一发动机中的加速器全开状态的侧面剖视图；和
图25B为表示根据上述实施例4的发动机的变型例2的侧面剖视图， 为表示同一发动机的低负荷运转范围中的回转阀状态的侧面剖视图。

下面，参照附图详细说明本发明的实施例。
(实施例1)
图1～图5为用于说明根据本发明实施例1的机动两轮车(二轮摩托车) 用发动机的进气装置的视图。图1为侧面剖视图，图2为平面剖视图，图 3为表示喷射口的模式图，图4为表示第一、第二节气门的负荷和开度的 关系的特性图，图5为表示燃料喷射定时和燃料消耗的关系的特性图。另 外，在本实施例中，前、后、左、右是指将发动机安装在车架上并在乘员 就座的状态下看时的前、后、左、右。
图1和图2所示的发动机1具有空气供给机构和喷射器11，其中，空 气供给机构通过进气阀开口3e将空气供给气缸，以一定的角度，即，使燃 料喷射口与进气阀开口3e相对、并且从燃料喷射口喷出的燃料和空气的混 合气在气缸内产生空气运动的角度设置喷射器，而且所述发动机采用使混 合气从喷射器11的燃料喷射期间打开的进气阀开口3e直接喷射到气缸内 来产生空气运动的结构。
而且，图1和图2所示的发动机1具有：安装向燃烧室内进气的进气 阀7的进气阀设置部；安装从燃烧室内排气的排气阀6的排气阀设置部； 将外部空气供给至进气阀的进气口3g；安装喷射燃料的喷射器11的喷射 器设置部；和一体地形成进气阀设置部、排气阀设置部、进气口3g及喷射 器设置部的气缸盖3。
具体地说，图1和图2所示的发动机1为水冷式四冲程单缸发动机。 所述发动机1具有气缸轴线垂直的气缸体2；以叠置状态连接到所述气缸 体2的上结合面2a上的气缸盖3；和安装在上述气缸盖3的上结合面3a 上的盖罩4。
图中未示出的活塞可滑动地插入配置在气缸体2的气缸孔2b内。而且， 活塞通过图中未示出的连杆与曲轴相连。
在气缸盖3的下结合面3b上形成向下方开口的凹状燃烧凹部3c，该 燃烧凹部3c在气缸孔2b内和活塞一起构成燃烧室。在该燃烧凹部3c上各 形成两个与燃烧室连通的排气阀开口3d和进气阀开口3e。
排气阀开口3d、3d与形成在气缸盖3上的排气口3f连接，从排气阀 开口3d出来的排气由排气口3f导出至气缸盖3的前壁侧。而且，进气阀 开口3e、3e与形成在气缸盖3上的进气口3g相连接，被吸入到进气阀开 口3e的进气被通过进气口3g从气缸盖3的后壁侧导入。
排气阀开口3d由沿垂直于该排气阀开口3d的开口平面的方向进退的 排气阀6的气门头6a开闭。
排气阀6设置在气缸盖3上，具有气门头6a和将气门头6a设置在其 前端部的气门轴6b。气门轴6b以和气缸轴线A成θ1角度的方式倾斜设置 在发动机前侧。而且，在气门轴6b的上端(基端部)装有保持架6c，排 气阀6由气门弹簧6d偏压/推压到轴部(气门轴)6b远离排气阀开口3d 的方向，即气门头6a关闭排气阀开口3d的方向，其中所述弹簧安装在保 持架6c和形成在气缸盖3上的弹簧座3k之间。
进气阀开口3e由沿垂直于该进气阀开口3e的开口平面的方向进退的 进气阀7的气门头7a开闭。
进气阀7设置在气缸盖3上，具有气门头7a和将气门头7a设置在其 前端部的气门轴7b。气门轴7b以和气缸轴线A成θ2角度的方式倾斜设置 在发动机后侧。而且，在气门轴7b的上端(基端部)装有保持架7c，进 气阀7由气门弹簧7d偏压到轴部(气门轴)7b远离进气阀开口3e的方向， 即气门头7a关闭进气阀开口3e的方向，其中所述弹簧安装在保持架7c和 形成在气缸盖3上的弹簧座3k之间。
在气缸盖3的进气阀6、排气阀7的气门弹簧6d、7d之间可转动地设 置有凸轮轴8，所述凸轮轴具有进气及排气共用的凸轮。
排气摇臂9设置在凸轮轴8和排气阀6之间的上侧位置，并由排气摇 臂轴9a可转动地支承。进气摇臂10设置在凸轮轴8和进气阀7之间的上 侧位置，并由进气摇臂轴10a可转动地支承。这些摇臂9、10在各自的一 端部与凸轮轴8的凸轮接触，通过凸轮轴8的旋转由另一端部分别推压轴 部6b、7b的上端，使轴部6b、7b逆着相应的偏压方向而移动。所述排气、 进气摇臂轴9a、10a由突出设置在盖罩4的内面上的凸台部支承。
另外，凸轮轴8相对于气缸轴线A偏置在排气侧，偏移距离为a。相 应地，进气阀7和气缸轴线A所成的角度θ2比排气阀6和气缸轴线A所 成的角度θ1设定得小。即，进气阀7与排气阀6相比以更靠近气缸轴线A 并竖立时状态设置。结果，确保了从进气阀7朝向发动机后侧部分的更大 空间，从而能自由地进行后述的喷射器11的设置。
进气口3g在气缸盖3内从上述进气阀开口3e沿和气缸轴线A大致垂 直的方向弯曲之后，照原样延伸到后方，构成将外部空气导入燃烧室内的 主通路的一部分。
进气口3g下游端的弯曲部由隔壁3h分成与上述左、右进气阀开口3e、 3e连通的分支通路3i、3i。而且，进气口3g上游端的外部连接口3j与节 气门体5相连。另外，所述节气门体5在其上游侧与空气滤清器相连。
节气门体5在主通路上从下游侧顺次设有第一、第二节气门5a、5b。 在第一节气门5a和第二节气门5b之间设有从主通路分支的副通路13。
如图4的第一、第二节气门5a、5b的开度和负荷(节流操作量)之间 的关系所示，配置在下游侧的第一节气门5a从无负荷(怠速)运行区间到 规定的部分负荷运行区间b被保持在全闭位置。
这样，节气门体5通过副通路13将促进喷射燃料雾化用的雾化用空气 大量供到喷射器11的喷嘴11a附近。通过向喷嘴11a附近供给大量的雾化 用空气，可以促进低负荷运转时喷射燃料的气化。
配置在上游侧的第二节气门5b为根据节流操作而控制主通路面积的 普通节气门。另外，第二节气门5b通过带轮、节气门拉线与方向把的节气 门把手相连，并通过产生规定延迟的连杆机构与第一节气门5a相连。
而且，如图1所示，在进气口3g的顶壁侧设置有喷射器11。
将喷射器11以一定的角度、即，使燃料喷射口与进气阀开口3e相对、 并且从燃料喷射口喷出的燃料和空气的混合气在气缸内产生翻滚等空气运 动的角度设置在气缸盖3上。
详细地说，例如，将喷射器11如此配置，即，从平面看时，其和进气 口3g的中心线B一致；从凸轮轴方向看时，其相对于气缸轴线A以(θ2 +θ3)的角度倾斜设置在发动机后壁侧。
喷射器11在气缸盖3上的配置位置、角度等的设定如下。例如，图1 中的喷射器11的配置位置为这样一种位置，即，使得由喷射器11喷射的 燃料和雾化用空气的混合气主要是通过进气阀开口3e和处于开位置的进 气阀7的气门头7a之间的环状间隙的气缸轴线A侧的部分。此外，将喷 射器11设置在如下位置，即，使通过气缸轴线A侧部分的混合气沿气缸 孔2b内面的排气阀开口侧部分向气缸轴线A方向喷射的位置。
而且，在喷射器11中，如图2所示，从喷嘴11a的燃料喷射口喷出的 燃料和空气的混合气在进气阀开口3e的有效部位(effective spot)的直径 比进气阀开口的半径小。所述有效部位的轴线通过进气阀开口3e并和气缸 的内周壁交叉。
即，如此配置喷射器11，以便在图1中从水平方向看时，其喷嘴11a 位于连接下述三者的区间内，所述三者为进气阀开口3e由气门头7a关闭 状态下的气门轴7b的基端、进气阀7的轴线与进气口3g的中心线B的交 点、及进气口3g的中心线B与气缸盖3的上游端的外部连接口3j的交点。
另外，最好将所述喷射器11设置在从进气阀开口3e的开口面到喷嘴 11a之间的距离为小于等于4.0cm的位置。
而且，燃料喷射期间，喷射器11的燃料喷射由进气阀开口3e变成打 开状态的定时控制。例如，喷射器11相对进气阀开口3e的喷射定时由ECU (发动机控制单元)等控制装置控制。
安装孔3m以从外部连通至进气口3g内的状态形成在进气口3g的顶 壁部分。而且，在安装孔3m的进气口连通部附近，形成将喷射燃料从进 气口3g经进气阀开口3e导入气缸孔2b内的喷射通路14。在该喷射通路 14内通过装配而安装有筒状的保持件12。
喷射器11的喷嘴11a部分以插入的状态配合在位于该保持件12的轴 向外侧的支承孔12a中。所述喷嘴11a位于进气阀7的轴和进气口3g的中 心轴线B之间，且位于邻近进气口3g的进气阀侧端部的位置。
另外，所述喷嘴11a的燃料喷射孔具有使燃料成为朝向左、右进气阀 开口3e、3e的分支流而喷射的形状。
保持件12的轴向内侧部分形成喷射口12b，以从喷射器11的喷嘴11a 沿两方向分支的方式喷射的燃料在喷射口12b内和雾化用空气混合，然后 从该喷射口12b经进气口3g的分支通路3i、3i供给由气缸孔2b等构成的 燃烧室。这里，保持件12的喷射口12b与隔壁3h相对，在该隔壁3h上 切出形成避让(凹陷)部3n，以避免从上述喷射器11喷出的燃料与其碰 撞。所述避让部3n以如下方式形成，即，使隔壁3h的进气阀开口侧端部 凹陷，而且，其表面向进气阀开口3e侧倾斜。由于这种结构，即使喷射器 11设置在两个分支通路3i、3i的中心，避让部3n也能将所喷射的燃料作 为朝向两个进气阀开口3e、3e的分支流来引导。因此，所喷射的燃料不会 碰撞到隔壁3h上，从而能防止燃料附着到隔壁3h上。
在形成于保持件12的喷射口12b的外周部的小径处的部分和安装孔 3m之间形成有环状的空气室12c(参见图1及图3A)。该空气室12c通 过多个(该实施例中为4个)连通孔12d与喷射口12b内部连通，所述连 通孔沿径向等角度间隔地贯穿形成在保持件12上。
而且，副通路13下游侧的开口端部的下游端开口(连接口)13a以邻 近喷嘴11a设置的状态与空气室12c连通。
所述副通路13沿上述进气口3g延伸到上游侧，其上游端开口13b连 通到上述节气门体5的第一、第二节气门5a、5b之间。
这里，4个连通孔12d中，位于上述下游端开口13a侧的2个连通孔 12d的轴线相对下游端开口13a的轴线成45°。即，上述连通孔12d朝向错 开上述下游端开口13a的方向形成。也就是说，副通路13的下游端开口 13a成为与喷射口12b的外周面相对配置的状态。这样，从下游端开口13a 出来的空气不直接流入筒状的喷射口12b内，而是流入空气室12c内，之 后，从放射状设置在喷射口12b上的各连通孔12d流入喷射口12b内。
下面，说明本实施例1的发动机的作用效果。
在从无负荷运行区间到规定的部分负荷运行区间b(参见图4)中，使 下游侧的第一节气门5a全闭，并根据节流操作进行第二节气门5b的开闭 控制。
在比部分负荷运行区间b负荷小的负荷运行区间中，发动机侧的进气 负压照样作用在副通路13上，全部量的吸入空气从节气门体5通过副通路 13导入空气室12c。而且，吸入空气从空气室12c经连通孔12d喷射到喷 射口12b内，在那里使从喷嘴11喷出的燃料雾化，并和所述燃料良好地混 合。所述混合气从隔壁3h的避让部3n的左、右通过后从左、右进气阀开 口3e供给至燃烧室内。
这时，由于混合气从喷射器11的燃料喷射期间打开的进气阀开口3e 直接喷射到燃烧室(气缸)内，所以能对即使是急的节流操作出迅速反应 而将混合气供给燃烧室，从而能改善节气门响应性如发动机转速增加中不 产生延迟等。
由于使喷嘴11a的燃料喷射孔位于直线C的气缸轴线A侧，所以能使 喷射器的喷嘴11a邻近进气阀开口3e，其中直线C与气缸轴线A平行且 通过气门传动机构的进气侧端部。
因此，燃料能附着的壁面积自身变小。从而，燃料的壁面附着量减少， 能改善低温运转(冷作业)时的燃料消耗，并能改善停止燃料供给或怠速 停止时由未燃烧燃料被排出而引起的排气状态恶化。而且，还能对即使是 急的节流操作改善节气门响应性如发动机转速增加中不产生延迟等。
而且，混合气从进气阀开口3e和打开的进气阀7的气门头7a之间的 环状间隙的主要是其排气侧部分沿着气缸孔的内面沿轴向供给。因此，在 气缸孔2a内能确实产生翻滚运动(纵滚，纵涡)，从而有助于上述燃料雾 化或微粒化，并通过流动强化引起的燃烧急速化使燃烧性提高。
即，如此配置喷射器11，以便从喷嘴11a的燃料喷射口喷出的燃料和 空气的混合气在进气阀开口中的有效部位(effective spot)的直径比进气阀 开口3e的半径小，而且，有效部位的轴线通过进气阀开口并和气缸内周壁 交叉。因此，从燃料喷射口喷出的燃料和空气的混合气通过燃料喷射中处 于打开状态的进气阀开口3e，以锐角直喷到气缸内。因此，在气缸孔2a 内，能可靠地产生翻滚运动(纵滚流)，除强化燃料的微粒化或雾化之外， 还强化混合气的流动，从而能通过燃烧的急速化来提高燃烧性。
在本实施例中，使凸轮轴8偏位到气缸轴线A的排气侧，并使气缸轴 线A和进气阀7所成的角度θ2比气缸轴线A和排气阀6所成的角度θ1小。 即，使进气阀7以偏向气缸轴线A侧的方式竖立，所以在气缸盖3的进气 侧部分，能确保将喷射器11邻近进气阀开口3e配置所用的空间，从而在 减少上述燃料的壁面附着量、改善响应性的同时，能使燃烧性提高。另外， 作为角度θ1、θ2的例子，将角度θ1设定为17°～27°，将角度θ2设定为 15°～25°。
而且，由于喷射通路的喷嘴11a所处的部分与节气门体(主通路)5 的第一、第二节气门5a、5b之间的部分由副通路13连通，第一节气门5a 在从无负荷到规定的部分负荷运行区间中处于全闭状态，所以，能将大量 的吸入空气作为雾化用空气可靠地供给喷嘴11a部分，由此能促进上述喷 射燃料的雾化。
另外，如图3A所示，就连通空气室12c和喷射口12b的连通孔12d 中、位于副通路13的朝向空气室的连接口13a侧的连通孔而言，由于和副 通路13的连接口13a部分的轴线成规定角度(本实施例中为45°)或以上 的角度，所以能避免喷射燃料和雾化用空气的混合气流成为偏向流，从而 易于使混合气流沿目标方向流动。
即，如图3B所示，在位于连接口13a侧的连通孔12d的轴线和连接 口13a的轴线一致的情况下，从该部分连通孔12d流入的空气量比来自其 余连通孔的空气量多，所以混合气流以离开上述连接口13a的方式偏向流 动，结果，上述混合气流不能沿目标方向流动。
另外，如图1所示，由于在隔开左、右分支通路3i、3i的隔壁3h上 形成用以防止被喷射的燃料碰撞的避让部3n，所以即使将喷射器11配置 在两个分支通路3i、3i的中心处时，也能防止作为朝向两个进气阀开口3e、 3e的分支流而喷出的喷射燃料碰撞附着到分支通路3i的内壁上。
图5表示来自喷射器11的燃料喷射结束定时和燃料消耗率的关系。图 中，曲线D表示本实施例的燃料消耗率，曲线E表示现有的进气管喷射的 情况，具体地说，表示将喷射器设置在进气歧管的气缸盖安装部附近时的 燃料消耗率。而且，EX、IN分别表示排气阀、进气阀的升程曲线。
从同一图中可以看出，在现有的进气管喷射的情况中，当在进气阀打 开期间喷射时，燃油消耗率显著恶化。认为主要原因是，虽然在仅使喷射 器邻近进气阀开口时，附着到进气口壁面上的燃料量减少，但是被喷射的 燃料未蒸发就被导入燃烧室内。
另一方面，在本实施例中，发现燃料喷射终了时间越靠进气阀的最大 升程时间以后，燃料消耗率越高，即，在进气阀打开期间进行燃料喷射时 具有最佳的燃料消耗率。
在本实施例中，将喷射器11以下述角度设置在进气阀开口旁边，并以 下述角度，即，其中使喷嘴11a与进气阀开口3e相对、并且使从喷嘴11a 喷出的燃料和空气的混合气在气缸内可靠地产生翻滚运动或涡流等空气运 动、特别是翻滚运动的角度配置所述喷射器。因此，附着到进气口壁面上 的燃料量大幅度减少，而且，能使辅助空气和燃料的混合气产生翻滚运动， 从而能促进燃料的雾化或微粒化。
这样，在本实施例中，如图5所示，为了实现上述最佳燃料消耗率， 在喷射器11的燃料喷射期间打开进气阀，将喷射燃料和空气的混合气通过 所述喷射期间打开的进气阀直接喷射到气缸内。换句话说，在本实施例中， 同步地控制喷射器11的喷射和进气阀的开口，将混合气通过喷射器11的 燃料喷射中打开的进气阀开口3e直接喷射到气缸孔2b内。
图6表示在根据本实施例1的发动机的稳定运转状态下、使燃料喷射 量增加时的气缸内空燃比(空气燃料比：以下称作“A/F”)的变化(工 况)。在该图中示出，本方式的A/F历史和将喷射器安装在进气歧管部分 处的现有方式的发动机的A/F历史，其中前者表示本实施例的方式的A/F 变化。
如图6所示，对于发动机1，在燃料增加时，与现有方式的发动机相 比，A/F的响应早，可以实现燃料喷射系统的响应性的提高。
这是由于：将喷射器11设置在进气阀开口3e附近，所以从喷射器11 喷出的燃料到达气缸(气缸孔2b)内之前的距离比现有的缩短，从而缩短 了燃料的输送延迟。
图7表示在根据上述实施例1的发动机的稳定运转状态下，使燃料喷 射量成为零时的气缸内空燃比(空气燃料比：以下称作“A/F”)的变化。 在该图中示出本方式的A/F历史和将喷射器安装在进气歧管部分处的现有 方式的发动机的A/F历史，其中前者表示本实施例的方式的A/F变化。
如图7所示，对于发动机1，在稳定运转状态下、燃料喷射量为零时， 与现有方式的发动机相比，A/F的响应早。这是由于：将喷射器11邻近进 气口的进气阀开口侧端部配置，所以燃料在到达进气阀开口3e之前附着到 内壁上的量减少。即，在现有方式中，燃料喷射停止后，在到达进气阀开 口之前附着到内壁面上的燃料被供到气缸内。与此相对，在本实施例的发 动机1中，燃料喷射量的变化被迅速地反应在气缸内的A/F上，与现有方 式相比，燃料喷射系统的响应性提高。
这样，在本实施例中，由于将喷射器11直接安装在气缸盖3上，而且 使喷嘴11a邻近进气阀开口3e，所以和将喷射器安装在进气管(进气歧管) 上的现有燃料喷射式发动机不同，节气门5a被尽可能靠近气缸盖3配置， 进气口的容积变小。
这里，说明进气口容积对燃烧的影响。
图8表示根据本实施例1的发动机的进气口容积变化时的口内压力波 形。图9为表示图8所示的进气口内压力波形的变化的示意图。另外，在 图9中，以实线表示本发动机的气口压力波形，以虚线表示将喷射器安装 在进气管(进气歧管)处的普通四冲程发动机的怠速或低负荷区间中的气 口压力波形。
如图9虚线的口压力波形所示，在普通的四冲程发动机中，当进气阀 打开时，气口压力由于大气而成为负压，所以已燃气体从气缸孔2b倒流到 进气口，发生自身排气再循环(EGR).
与此相对，在本实施例的发动机1中，由于进气口容积缩小，所以如 图9实线的气口压力波形所示，进气过程中从节气门5a的下游供给气缸孔 2b的空气减少。因此，为了实现相同输出而增加节气门开度。这样，气口 压力迅速地接近大气压，在进气阀打开时，口内压力变得和大气压力一样。 因此，根据发动机1，由于气口容积缩小，所以能减少怠速、低负荷时的 已燃气体的倒流。
图10为表示怠速状态的发动机中进气口容积对燃烧的影响的视图，图 10A表示进气口容积和THC(总碳氢化合物)排出量的关系，图10B表示 进气口容积和燃料消耗率的关系，图10C表示进气口容积和旋转变动率的 关系。
如图10A、10B和10C所示，根据本实施例的发动机1，由于进气口 容积缩小，所以在可降低THC排出量、燃料消耗率的同时，能使旋转变 动率降低。这样，在发动机1中，通过缩小进气口容积可以实现气缸内的 燃烧改善。
这里，在上述实施例1中，虽然空气室12c具有仅围绕喷射口12b的 外周的形状，但是不限于此，如图11所示，也可以使围绕喷射口12b形成 的空气室12c以围绕上述喷嘴11a的周围的方式延伸到喷射器11侧。
对于这种情况，可以由雾化用空气冷却喷嘴11a部分，能防止该喷嘴 部分的过热，从而能防止燃料温度上升所引起的气泡的产生。
而且，在上述实施例1中，虽然将单独(形成)的保持件12嵌入喷射 通路中，但是如图12、13所示，也可以将所述保持件和上述空气室12c一 体地形成在气缸盖3上。在这种情况中，上述空气室12c可以如图12所示 那样仅围绕喷射口12b部分而形成，也可以如图13所示那样还围绕喷嘴 11a部分而形成。
另外，关于喷射器11的冷却，如图14所示，使冷却水套3p邻近喷射 器11形成，从而可以通过冷却水冷却喷射器11。
而且，在上述实施例1中，虽然说明的是喷射口沿整个长度具有同样 的内径的情况，但是也可以如图15所示，使喷射口12b连接喷嘴11a的部 分形成为小径，以提供节流(限制)部12b′。在这种情况中，吸入空气和 燃料的混合部处的空气流速上升，从而能得到进一步促进雾化的作用效果。
而且，在上述实施例1中，虽然说明的是发动机的气缸轴线A朝向垂 直方向的情况，但是不用说，也存在将该发动机以气缸轴线朝向水平方向 的方式安装在车体上的情况。在这种情况中，进气通路的轴线B朝向垂直 上方。
另外，在上述实施例1中，以气缸轴线为中心对称设置的排气阀6和 进气阀7，以及以和气缸孔2b的轴线垂直的方式设置的进气口3g一体地 配置在气缸盖3上。喷射器11前端的喷嘴11a位于进气阀7的轴线和进气 口3g的中心轴线B之间，并配置在邻近进气口3g的进气阀侧端部的位置。 因此，在气缸盖3上，易于将喷射器11设置在下述位置，其中从喷嘴11a 的燃料喷射口喷出的燃料和空气的混合气在进气阀开口处的有效部位的直 径比进气阀开口3e的半径小，而且，有效部位的轴线通过进气阀开口3e 并和气缸孔2b的内周壁以锐角交叉。
另外，在上述实施例1中，虽然设置第一、第二节气门5a、5b，但是 不限于此，可以不设第二节气门5b，仅设第一节气门5a，并在副通路13 的途中设置电磁阀13c。在这种情况中，和上述实施例的情况相同，在规 定的部分负荷运行区间中以延迟于节流操作的方式对第一节气门5a进行 开闭控制，在所述第一节气门5a关闭期间，由电磁阀13c控制副通路13 的通路面积。例如，在怠速运行区间中，由电磁阀13c进行怠速旋转控制， 而且当节流操作量增加时，电磁阀13c的开度增加。该例将作为实施例2 具体说明。
(实施例2)
图16A为表示根据本发明实施例2的发动机的平面剖视图，图16B为 表示根据本发明实施例2的发动机的侧面剖视图。在图16A中，为方便起 见，省略了ECU(发动机控制单元)。
该实施例2的发动机100和对应于图1所示实施例1的发动机1具有 相同的基本结构，对于相同的构成元件使用相同的标号，并省略其说明， 仅说明不同的构成元件。
发动机100去掉了图1所示发动机1中的第二节气门，设有ISC(怠 速控制)阀120。
详细地说，发动机100具有第一节气门5a和ISC阀120，前者设置在 节气门体105的主通路内的进气口侧，并在从无负荷到规定的部分负荷运 行区间处于全闭状态；后者在第一节气门5a全闭时，控制空气向副通路 113的供给。另外，发动机100还具有控制所述ISC阀120的ECU130。
发动机100的节气门体105连接到气缸盖3的进气口3g上。而且，在 节气门体105内部的主通路上，在气缸盖侧端部设置有第一节气门5a。第 一节气门5a通过开闭机构与图中未示出的方向把的节气门把手连动。
图17A和图17B示出第一节气门的开闭机构的一个例子。
在图17A所示的开闭机构中，第一节气门5a的轴107从节气门体105 的侧壁部106向外侧突出，突出的轴部107贯通两个旋转板(滑轮)108、 109。而且，轴部107在其端部由轴承部110可转动地轴支承。
第一旋转板108一体地形成在蝶形阀型的第一节气门5a的轴部107 上，并通过转动来打开关闭第一节气门5a。在该第一旋转板108的周边部 的一部分上设有向半径方向突出的突出部108a。该突出部108a伴随轴107 的旋转沿周向移动。
第二旋转板109和第一旋转板108相对，并可转动地设置在轴部107 上。所述第二旋转板109与节气门拉线111(参照图17B)相连，所述线 缆与图中未示出的加速器手柄相连。另外，节气门拉线111通过节气门把 手打开节气门，即，通过打开节气门来提升加速器，通过所述提升动作使 第二旋转板109转动。而且，第二旋转板109具有接触片109a，所述接触 片突出到第一旋转板108侧，并在旋转板转动规定角度时，与突出部108a 接触并推压突出部108a。
第一旋转板108及第二旋转板109分别由螺旋弹簧108b、109b向相 互接近的方向推压。而且，第一旋转板108由螺旋弹簧108b向第一节气门 5a全闭的方向推压。如图17B所示，在第一节气门5a的全闭状态、即加 速器未打开的无负荷状态下，第二旋转板109由螺旋弹簧109b推压，以使 接触片109a位于从突出部108a离开的位置。
而且，通过从全闭状态打开加速器并由节气门拉线111的提升动作旋 转第二旋转板109，伴随该旋转，接触片109a向接近突出部108a的方向 移动。而且，接触片109a推压突出部108a，使第一旋转板108转动。
根据这种结构，在加速器开度和第一节气门5a的动作所产生的开度之 间具有相位差，第一节气门5a在加速器开度增大到一定程度之前不动作， 开度从所述一定程度开始以线性特性变化。
另外，在图17a中，设有检测第二旋转板109的旋转状态的TPS(节 气门位置传感器)114，由该TPS114检测出加速器开度并将所述开度输出 给ECU130。而且，也可代替所述TPS114，在加速器上设置检测加速器开 度的传感器，由该传感器检测出加速器开度并将所述开度输出给ECU130， 来控制ISC阀120的动作量。
而且，在节气门体105中，在第一节气门5a的上游侧设有从主通路分 支的副通路113，该副通路具有和图1的副通路13相同的作用效果。在所 述副通路113的途中设有ISC阀120。
ISC阀120具有回转阀、蝶形阀、线性电磁阀等结构，由ECU130控 制其开度，进而控制副通路113的空气流量。
图18为表示控制根据本实施例2的发动机100的运转的ECU的一个 例子的方框图。
如图18所示，ECU130根据第一节气门5a的节气门开度(发动机负 荷)、进气管压力、凸轮角信号、曲轴角信号、发动机冷却水温、燃料的 油温、进气空气温度、电池电压、A/F、输入的机器转速(发动机转速)， 将对应于发动机运转状态的点火时间控制信号输出到点火电路，将燃料喷 射量、燃料喷射定时控制信号分别输出到喷射器11。
而且，ECU130根据TPS114测量的第二旋转板109的旋转动作、即 加速器开度，算出ISC阀120的动作量，将控制信号输出到ISC阀120， 由此控制副通路113的空气流量。另外，ECU130的各控制所用的输入信 号不限定于上述各信号。即，ECU130也可以通过适当地使用和上述输入 信号不同的信号，控制副通路113的空气流量，将与发动机运转状态对应 的点火时间控制信号输出到点火电路，或者将燃料喷射量、燃料喷射定时 控制信号分别输出到喷射器11。
图19为表示图16所示发动机的工作状态的视图。
如图19所示，当从发动机无负荷状态打开加速器时，首先，由ISC 阀120将空气供给副通路113，在达到规定的低负荷状态之前，仅由ISC 阀120将空气供给气缸孔2b。而且，当到达规定的低负荷运行区间时，第 一节气门5a打开。
这样，在发动机100中，ISC阀120调节副通路113内的空气流量， 由此，在从无负荷到规定的部分负荷运行区间期间，能使第一节气门全闭， 能进行低转速、低负荷的空气量大的区间的负荷控制。而且，由于将喷射 器11直接安装在气缸盖3上，进气口3g的容积比现有结构的小，所以通 过节气门5a的开闭可以使供给气缸孔2b内的进气量的变化的响应变早。
(实施例3)
图20A为表示根据本发明实施例3的发动机的结构的平面剖视图，图 20B为表示根据本发明实施例3的发动机的结构的侧面剖视图。
对于该实施例3的发动机200，代替对应于图1所示实施例的发动机1 中的第一节气门5a，设置真空作动活塞220，其余结构具有和发动机1相 同的基本构造。因此，对于相同的构成元件使用相同的标号，并省略其说 明，仅说明不同的构成元件。
即，发动机200具有第二节气门5b和真空作动活塞220，前者设置在 节气门体205内的主通路上、副通路213的分支部位的上游侧，后者设置 在所述分支部位的下游侧，并对应于主通路内的空气流量打开关闭。
真空作动活塞220根据进气负压在主通路内进行进退运动，改变主通 路的内截面积，由此调节主通路内的空气流量。
特别是，真空作动活塞220在从第二节气门5b的全闭状态到规定开度 期间维持主通路的全闭状态。
具体地说，真空作动活塞220具有一体地形成在节气门体205上的膜 片室222和在节气门体205的主通路内进行进退动作的活塞224。
膜片室222具有由弹性膜片226分割的第一室228和第二室230。第 一室228贯穿膜片226并与活塞224内部连通。
在活塞224的前端形成图中未示出的负压口，以将进气负压导入第一 室228。在膜片室222的底面和活塞224的底部之间设有向前进方向推压 活塞224的弹簧232。导入活塞224内的进气负压抵抗弹簧232的弹力沿 使活塞224后退的方向作用。
而且，由膜片226分割的主通路侧的第二室230与外部连通，以将大 气导入内部。大气压作用在所述第二室230上，由此，与膜片两侧的第一 室228和第二室230的压差对应的力作用在膜片226上。由此，活塞224 沿主通路的开闭方向进行进退运动。
图21为表示图20所示发动机的工作状态的视图。
如图21所示，伴随第二节气门5b的开度的增加，所述真空作动活塞 220使主通路内的节气开度变大，但是当第二节气门5b全闭时，空气不流 到下游，所以真空作动活塞220也封闭主通路内部。
而且，由于节气门5b被打开，所以负荷开始加到发动机上，但是在低 负荷状态下，真空作动活塞220封闭主通路。因此，在低负荷状态下，主 通路在下游侧被封闭，所以空气被供给副通路213。这样，在低负荷区间， 由来自副通路213的空气改善燃料喷雾的雾化(微粒化)。而且，喷射器 11的喷嘴11a设置在邻近进气阀7的轴线和进气口3g的进气阀侧端部之 间的位置。因此，从喷嘴11a喷出的混合气直接通过进气阀开口3e喷射到 气缸孔2b内。
与使用两个节气门的发动机相比，根据该实施例，由于使用一个节气 门，所以能降低制造成本。而且，由于通过真空作动活塞220控制在主通 路内流动的空气的流量，所以，即使设置在其上游侧的第二节气门5b急剧 打开，急剧增加的空气流到主通路内时，也能抑制所述增加、使空气流动 稳定，从而能防止操纵性的恶化。而且，没有电气控制就可以进行主通路 及副通路的切换。另外，由于将喷射器11直接安装在气缸盖3上，与现有 结构相比，进气口3g的容积变小，所以通过进气阀5b及真空作动活塞220 的开闭可以使供给气缸孔2b内的进气量的变化的响应变早。
(实施例4)
图22为表示根据本发明实施例4的发动机的结构的侧面剖视图。
该实施例4的发动机300为具有节气门体的结构，其中，代替对应于 图1所示实施例1的发动机1中的第一节气门5a及第二节气门5b，节气 门体设有回转阀，这之外的结构具有和发动机1相同的基本构造。因此， 对于相同的构成元件使用相同的标号，并省略其说明，仅说明不同的构成 元件。
节气门体305具有主通路和副通路313，前者与气缸盖3的进气口3g 相连通，后者从主通路分支、而且其开口端部在安装于气缸盖3上的喷射 器11的喷嘴11a附近开口。
而且，节气门体305在主通路上的副通路313的分支部位处具有回转 阀360，所述回转阀与节气门开度对应地将空气供给副通路313及进气口 3g的至少一方。
回转阀360构造成对应于加速器开度旋转，从节气门全闭到打开规定 开度之前，仅将空气供给副通路。
具体地说，回转阀360具有侧面看为圆形的本体361；沿和该本体361 的轴部垂直的方向贯通本体361的通路部362；及以夹着通路部362的方 式相对设置的第一阀体363、第二阀体364。
本体361与加速器开度对应，以轴为中心可转动地形成；对于通路部 362，一侧的开口部具有连通主通路的下游侧及副通路313两者的尺寸，另 一侧的开口部具有连通主通路的上游侧的尺寸。
第一阀体363在外周部分具有构成本体361的外周表面的一部分的弓 形断面形状，其弦部的长度比主通路的直径和副通路313的直径之和长， 通过使本体361旋转，可以封闭主通路及副通路313中的至少一方。
而且，第一阀体363以下述方式形成，即，当本体361旋转时，在规 定的位置处，第一阀体363的内面和节气门体305的底面在同一高度水平。
第二阀体364构成本体361的外周表面的一部分，并具有被形成为可 封闭主通路的上游侧的外周部。在平行于本体361的轴线延伸的外周部的 两端部，以通路部362的两端开口部扩大的方式设置有锥形部364a、364b。
在所述发动机300中，回转阀360旋转与加速器开度大小对应的量， 通过所述旋转控制空气向主通路及副通路313的供给。
即，在加速器全开时，回转阀360如此设置在节气门体305内，以使 得来自主通路上游的空气全部流向主通路下游和副通路313两者(参见图 22)。
图23A及图23B示出图22的发动机中空气的供给状态，图23A为表 示空气供给通路全闭时的回转阀状态的侧面剖视图，图23B为表示低负荷 运行区间中的回转阀状态的侧面剖视图。
如图23A所示，在加速器全闭时，通过本体361的旋转，第一阀体363 位于封闭主通路的下游及副通路313的位置，第二阀体364位于封闭主通 路上游侧的位置。
如图23B所示，在规定的加速器开度(节流操作量)所引起的低负荷 运行区间中，回转阀360使第一阀体363和第二阀体364位于仅将空气供 给副通路313的位置。详细地说，通过使第一阀体363仅封闭主通路，使 第二阀体364位于封闭主通路上游侧的一部分的位置。
如上所述，根据本发明，通过回转阀360的旋转可以对应于加速器开 度机械地进行空气向气缸孔2b内的供给。即，通过回转阀360的旋转，不 仅可以控制加速器全闭时的空气供给，而且可以在空气不流入主通路的低 负荷运行区间中经副通路313适当地进行空气的供给。而且，能使与加速 器开度对应的量的空气流经主通路和副通路。另外，不使用成本高的两个 节气门，与第一实施例的发动机1相比，可以使部件个数减少，并因此可 以减少组装工时。而且，和一般用作节气门的蝶形阀不同，没有必要将轴 部设置在旋转中心处，所以与蝶形阀相比，在全开时，能得到更大的开口 面积。而且，由于将喷射器11直接安装在气缸盖3上，使进气口3g的容 积比现有结构的小，所以可以通过回转阀360的开闭使供给气缸孔2b内的 进气量的变化的响应变早。
另外，回转阀360上的第一阀体363和第二阀体364可以形成为任何 形状，只要具有和上述第一阀体363、第二阀体364相同的作用效果就可 以。
例如，第二阀体364的锥形部364b的形状可以为具有一定斜度的形状、 而不是弯曲的形状。
(变型例)
图24A及图24B为表示作为实施例4的变型例1的发动机的视图，图 24A为表示同一发动机中的加速器全开状态的侧面剖视图，图24B为表示 同一发动机的低负荷运行区间中的回转阀状态的侧面剖视图。
图24A所示的发动机300a相对于图22所示的发动机300，仅改变回 转阀的阀体的形状，即，仅改变通路部的形状，回转阀以外的结构具有和 发动机300相同的基本构造。因此，对于相同的构成元件使用相同的标号， 并省略其说明，仅说明不同的构成元件。
图24A所示的发动机300a在回转阀全开时仅将空气供给主通路。
在发动机300a的回转阀360a中，全开时的通路部362a的下游侧开口 部的直径和主通路的直径相同。即，回转阀360a具有第一阀体363和第二 阀体367，前者通过转动封闭主通路的下游侧及副通路313中的至少一方， 后者可在第一阀体363封闭主通路下游侧的时候向副通路供给空气。
第二阀体367在上游侧的端部设有具有一定曲率(半径)的锥形部 367a，以便通路部的上游侧的开口部变大。
而且，如图24B所示，对于变型例1的发动机300a，在低负荷运行区 间中，在下游侧处第一阀体363仅封闭主通路的下游，在上游侧处经第二 阀体367的锥形部367a向通路部362a内供给空气。通路部362a内的空气 沿第一阀体363的弦部进入副通路313，并通过副通路313，和燃料一起成 为混合气喷射到气缸内。
根据所述发动机300a，由于在全开时，空气仅流过主通路，所以能将 全开时的气缸的进气路径一路(单一)化，而不是分成主通路和副通路， 从而能防止从两条路径吸入空气时造成的性能低下。
(变型例2)
图25A及图25B为表示作为实施例4的变型例2的发动机的视图，图 25A为表示同一发动机中的加速器全开状态的侧面剖视图，图25B为表示 同一发动机的低负荷运行区间中的回转阀状态的侧面剖视图。
发动机300b相对于图24所示的发动机300a，仅改变回转阀的阀体的 形状，即，仅改变通路部的形状，回转阀以外的结构具有和发动机300相 同的基本构造。
因此，对于相同的构成元件使用相同的标号，并省略其说明，仅说明 不同的构成元件。
详细地说，发动机300b所具有的回转阀360b具有第二阀体368，该 阀体使发动机300a中第二阀体368的上游侧端部之具有曲率的锥形部 367a的形状设置成具有一定斜度的倾斜面。即，第二阀体368在上游侧的 端部设有具有一定斜度的锥形部368a。
和作为变型例1的发动机300a相同，发动机300b在回转阀全开时仅 将空气供给主通路。
在发动机300a的回转阀360b中，全开时的通路部362b的下游侧开 口部的直径和主通路的直径相同。
如图25A所示，在回转阀360b全开时，变型例2的发动机300b仅将 空气供给主通路。而且，在低负荷运行区间中，如图25B所示，在下游侧 处通过第一阀体363仅封闭主通路；同时在上游侧处，通过第二阀体368 用外周部分封闭上游侧，同时使空气通过锥形部368a流到通路部362b内。 流入通路部362b内的空气被沿第一阀体的弦部导向副通路，并流入副通路 313内，在副通路的出口处和燃料一起成为混合气喷射到气缸内。
根据所述发动机300a、300b，由于在全开时，空气仅流过主通路，所 以能将全开时的气缸的进气路径一路化，而不是分成主通路和副通路，从 而能防止从两条路径吸入空气时造成的性能低下。
本说明书基于2002年10月18日提交的日本专利申请2002-303782。 其内容将被全部包含在此。
工业应用性
本发明适用于安装在机动两轮车、汽车等上的燃料喷射方式的发动机。