JP2000179417A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JP2000179417A
JP2000179417A JP35732998A JP35732998A JP2000179417A JP 2000179417 A JP2000179417 A JP 2000179417A JP 35732998 A JP35732998 A JP 35732998A JP 35732998 A JP35732998 A JP 35732998A JP 2000179417 A JP2000179417 A JP 2000179417A
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JP
Japan
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intake
engine
cylinder head
gasket
combustion chamber
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JP35732998A
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English (en)
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Koshi Shibata
耕嗣 柴田
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/48Tumble motion in gas movement in cylinder
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然吸気式エンジンと過給機付エンジンと
で、シリンダヘッドを共用できるようにする。 【解決手段】 大径の吸気ポート5を有する自然吸気式
エンジン用のシリンダヘッド2と吸気マニホールド8と
の間に、遮蔽部33を有するガスケット31を介装して、吸
気ポート5および枝管11によって形成される吸気流路の
下部を遮蔽部33によって遮蔽する。この吸気流路を流れ
る吸気流は、遮蔽部33によって絞られて流速が高められ
るとともに、上方へ偏向されるので、燃焼室4内へ流入
する際に、その上部壁に沿って流れて、強いタンブル流
T3を形成する。このように、遮蔽部33を有するガスケッ
ト31を用いることにより、過給機付エンジンに要求され
る強いタンブル流を得ることができるので、自然吸気式
エンジン用のシリンダヘッド2を過給機付エンジンに使
用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダ内に吸気
を導入するためのエンジンの吸気装置の改良に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】自動車等のエンジンの吸気装置において
は、吸気ポートを小径として吸気流速を増大させるとと
もに燃焼室の中心から偏向させて配置することにより、
燃焼室内に渦流を生成して燃焼を促進することができ
る。この場合、吸気ポートを細く絞るほど強い渦流を生
成することができ、燃焼促進効果を高めることができる
が、吸気抵抗が増大するため、吸気流量が増大する高回
転域においては、体積効率が低下するという問題を生じ
る。そこで、吸気ポートの断面積は、エンジンの仕様に
応じて最適な燃焼状態が得られるように決定されてい
る。
【0003】一例として、同型式であって過給機をもた
ない自然吸気式のエンジンおよび過給機付のエンジンの
吸気ポートについて図11ないし図13を参照して説明す
る。
【0004】図11に示すように、自然吸気式エンジン1
は、シリンダ毎に各1つの吸排気弁を有する直列4気筒
エンジンであって、シリンダヘッド2には、各シリンダ
3の燃焼室4にそれぞれ連通する吸気ポート5および排
気ポート6が設けられている。吸気ポート5と排気ポー
ト6とは、いわゆるクロスフロー方式の配置が採られて
おり、吸気ポート5の入口側の開口部と排気ポート6の
出口側の開口部とは、シリンダヘッド2の反対側の側面
部に配置されている。
【0005】シリンダヘッド2の吸気ポート5の入口側
が開口されたボス部7には、吸気マニホールド8の先端
のフランジ部9がボルト・ナット10によって結合され
て、各吸気ポート5に吸気マニホールド8の各枝管11が
それぞれ接続されている。シリンダヘッド2のボス部7
と吸気マニホールド8のフランジ部9との間には、ガス
ケット12(図13参照)が介装されている。ガスケット12
には、吸気ポート5の開口部と同形状の穴13が設けられ
ている。吸気マニホールド8の集合部の上流部には、ス
ロットルボディ14およびキャブレタ15が結合されてい
る。また、排気ポート6の出口側の開口部には、排気マ
ニホールド(図示せず)が接続されている。
【0006】なお、図11中、16はシリンダブロック、17
はピストン、18は吸気バルブ、19は排気バルブ、20,21
はバルブスプリング、22はカムシャフト、23,24はロッ
カアーム、25は点火プラグ、26はシリンダヘッドカバ
ー、27はウォータジャケットである。
【0007】自然吸気式エンジン1では、体積効率を高
めることが第一に要求されるため、吸気ポート5の流路
面積が大きくとられており、燃焼室4内に生成される吸
気の渦流(タンブル流T1)は弱くなっている。
【0008】これに対して、図12に示すように、過給機
付エンジン28では、吸気ポート29は、自然吸気式エンジ
ン1よりも流路面積が小さく、燃焼室4の上方側へ偏向
して配置されている。なお、過給機付エンジン28のシリ
ンダヘッド部は、上記自然吸気式エンジン1に対して、
上記吸気ポート形状が異なり、また、過給機およびその
関連機器を装備していること以外は概して同様の構造で
あるから、図11のものと同様の部分には同一の符号を付
している。
【0009】すなわち、過給機付エンジン28では、過給
により体積効率を高めることができるので、吸気流速を
高めて強い渦流(タンブル流T2)を生成することが第一
に要求されるため、吸気ポート29は、絞られており、ま
た、燃焼室4に流入した吸気がその上部壁に沿って流れ
るように燃焼室4の上方側へ偏向されている。
【0010】このように、同型式のエンジンであって
も、過給機の有無によって要求される吸気ポートの形状
が異なるので、従来は、それぞれの形状の吸気ポートを
有する2種類のシリンダヘッドを設けていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このため、同型式のエ
ンジンであっても、過給機なしおよび過給機付の2種類
のエンジンを設定する場合には、吸気ポートの形状のみ
が異なる2種類のシリンダヘッドを使用することにな
り、これらを製造するために、2通りの鋳造金型および
加工機械等を用いて、各製造工程において2種類のワー
クを識別して管理する必要があり、製造コストがかかる
とともに生産性が低下するという問題を生じていた。
【0012】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、シリンダヘッドの吸気ポートの形状を変えるこ
となく、燃焼室へ導入される吸気流を変化させることが
できるエンジンの吸気装置を提供することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に係るエンジンの吸気装置は、シリンダ
ヘッドと吸気マニホールドとの間に、燃焼室へ向かう吸
気流路内に突出する遮蔽部を有する遮蔽部材を介装した
ことを特徴とする。このように構成したことにより、吸
気流路を流れる吸気流は、遮蔽部によって絞られ、偏向
されて燃焼室へ流入する。
【0014】請求項2に係るエンジンの吸気装置は、上
記請求項1の構成に加えて、前記遮蔽部は、吸気流路の
下部を遮蔽する形状であることを特徴とする。このよう
に構成したことにより、燃焼室に流入した吸気流は、そ
の上部壁に沿って流れてタンブル流を形成する。
【0015】請求項3に係るエンジンの吸気装置は、上
記請求項2の構成に加えて、前記遮蔽部の下部に、小穴
を設けたことを特徴とする。このように構成したことに
より、遮蔽部の上流側に溜る燃料が小穴を通して下流側
へ排出されて燃焼室へ送られる。
【0016】また、請求項4に係るエンジンの吸気装置
は、前記遮蔽部材は、前記シリンダヘッドと前記吸気マ
ニホールドとの間に介装されるガスケットであることを
特徴とする。このように構成したことにより、遮蔽部材
をガスケットと兼用することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態に係るエン
ジンのシリンダヘッド部は、図11に示す自然吸気式エン
ジンのシリンダヘッド部に対して、過給機を装備してい
る点および吸気マニホールドとシリンダヘッドとの間に
介装されたガスケットが異なる以外は概して同様の構造
であるから、図11に示すものと同様の部分には同一の符
号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【0018】図1に示すように、本実施形態に係るエン
ジン30は、過給機付エンジンであって、図12に示す従来
例の過給機付エンジン28と同様の過給機およびその関連
部品(図示せず)を装備している。また、シリンダヘッ
ド2の吸気ポート5は、図11に示す従来例の自然吸気エ
ンジン1と同形状となっている。
【0019】本実施形態に係るエンジン30では、シリン
ダヘッド2と吸気マニホールド8との間に介装されるガ
スケット31(遮蔽部材)は、図2に示すように、吸気ポ
ート5および吸気マニホールド8の枝管11に連通する穴
32の一部(下部)が遮蔽部33によって遮蔽されており、
シリンダヘッド2と吸気マニホールド8との間に装着さ
れたとき、遮蔽部33が吸気ポート5および枝管11によっ
て形成される吸気流路内に突出して、この吸気流路を絞
るとともに、吸気流を燃焼室4の上方側へ偏向させるよ
うになっている。なお、ガスケット31は、確実に吸気流
路を絞るとともに、吸気流を偏向させられること及び耐
久性を考慮して、充分な強度および剛性を確保できる材
質となっており、例えばメタルガスケットとすることが
できる。
【0020】以上のように構成した本実施形態の作用に
ついて次に説明する。図1に示すように、吸気マニホー
ルド8の各枝管11から吸気ポート5へ流入する吸気流
は、ガスケット31の遮蔽部33によって絞られて流速が高
められるともに、燃焼室4の上方側へ偏向されて、燃焼
室4に流入する際、その上部壁に沿って流れて強いタン
ブル流T3を形成する。これにより、混合気の燃焼が促進
されて燃焼効率が向上し、エンジン出力を高めるととも
に燃料消費率を低減させることができる。
【0021】図9に示すガスケット31の遮蔽部33の高さ
hと吸気抵抗(吸気バルブ最大リフト、5000rpm 相当の
流量時)および渦流の強さ(平均タンブル比)との関係
を図10に示す。図10から遮蔽部33の高さhを高くする
程、吸気抵抗が増大して強いタンブル流が生成されるこ
とがわかる。したがって、遮蔽部33の高さhを変化させ
ることにより、過給機の有無等のエンジンの仕様に応じ
て最適な吸気流を得ることができる。
【0022】このように、ガスケットを代えるだけで、
自然吸気式エンジン用のシリンダヘッドを用いて過給機
付エンジン用のシリンダヘッドと同様の効果を得ること
ができるので、シリンダヘッドの共通化によって、その
生産設備を簡略化することができ、生産性の向上および
製造コストの低減を図ることができる。
【0023】次に、ガスケット31の遮蔽部33の変形例を
図3ないし図8に示す。遮蔽部33は、例えば、図3に示
すように台形とし、図4に示すように中央部を突出させ
た凸型とし、図5に示すように吸気流路を斜めに遮蔽す
る形状とし、また、図6に示すように左右一側(図示の
ものでは右側)を遮蔽する形状とすることができる。な
お、図6に示すものでは、吸気流は左側へ偏向されるの
で、燃焼室4内で水平方向の渦流(スワール流)を生成
しやすくなる。このように、遮蔽部33の形状および大き
さは、必要とする吸気流に応じて様々に設定することが
できる。また、図7に示すように、遮蔽部33の下部に小
穴34を設けて、遮蔽部33の上流側に溜る燃料を吸気ポー
ト5側へ排出するようにすることもできる。
【0024】ガスケット31の遮蔽部33は、例えば吸気マ
ニホールド8の枝管11および吸気ポート5の形状(曲率
等)に応じて最適な吸気流が得られるように、各シリン
ダ毎に異なる形状とすることもでき、例えば図8に示す
ように、ガスケット31の右側の3つ遮蔽部33を穴32の下
部を遮蔽する形状とし、左端の遮蔽部33を穴32の下部を
斜めに遮蔽する形状とすることもできる。
【0025】なお、上記実施形態では、一例として遮蔽
部33をガスケット31と一体に形成したものについて説明
しているが、本発明は、これに限らず、遮蔽部を有する
板状の遮蔽部材をガスケットとは別体に設けて、シリン
ダヘッドと吸気マニホールドとの間に介装するようにす
ることもできる。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に係るエ
ンジンの吸気装置によれば、シリンダヘッドと吸気マニ
ホールドとの間に遮蔽部材を介装して吸気流路内に遮蔽
部を突出させたことにより、燃焼室へ流入する吸気流が
絞られ、偏向される。その結果、吸気ポートの形状を変
えることなく、燃焼室へ導入される吸気流を変化させる
ことができ、エンジンの仕様に応じて最適な吸気流を得
ることができるので、仕様の異なるエンジン間において
シリンダヘッドの共通化を図ることができる。
【0027】請求項2に係るエンジンの吸気装置によれ
ば、上記請求項1の構成に加えて、遮蔽部を吸気流路の
下部を遮蔽する形状としたことにより、燃焼室に流入し
た吸気流は、その上部壁に沿って流れて強いタンブル流
を形成することができる。
【0028】請求項3に係るエンジンの吸気装置によれ
ば、上記請求項2の構成に加えて、遮蔽部の下部に小穴
を設けたことにより、遮蔽部の上流側に溜る燃料を小穴
を通して下流側へ排出して燃焼室へ送ることができる。
【0029】また、請求項4に係るエンジンの吸気装置
によれば、遮蔽部材をシリンダヘッドと吸気マニホール
ドとの間に介装されるガスケットと兼用としたことによ
り、部品点数および組立工程数を低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るエンジンのシリンダ
ヘッド部の縦断面図である。
【図2】図1の装置のガスケットの遮蔽部の形状を示す
図である。
【図3】図1の装置のガスケットの遮蔽部の変形例の形
状を示す図である。
【図4】図1の装置のガスケットの遮蔽部の他の変形例
の形状を示す図である。
【図5】図1の装置のガスケットの遮蔽部の更に他の変
形例の形状を示す図である。
【図6】図1の装置のガスケットの遮蔽部の更に他の変
形例の形状を示す図である。
【図7】図1の装置のガスケットの遮蔽部の更に他の変
形例の形状を示す図である。
【図8】図1の装置に装着されるガスケットの一例の正
面図である。
【図9】図1の装置のガスケットの遮蔽部の寸法を示す
図である。
【図10】図9に示す遮蔽部の寸法と吸気抵抗および渦
流の強さとの関係を示す図である。
【図11】従来の自然吸気エンジンのシリンダヘッド部
の縦断面図である。
【図12】従来の過給機付エンジンのシリンダヘッド部
の縦断面図である。
【図13】図11および図12に示すエンジンに装着される
ガスケットの正面図である。
【符号の説明】
2 シリンダヘッド 4 燃焼室 5 吸気ポート(吸気流路) 8 吸気マニホールド 11 枝管(吸気流路) 30 エンジン 31 ガスケット(遮蔽部材) 33 遮蔽部 34 小穴

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダヘッドと吸気マニホールドとの
    間に、燃焼室へ向かう吸気流路内に突出する遮蔽部を有
    する遮蔽部材を介装したことを特徴とするエンジンの吸
    気装置。
  2. 【請求項2】 前記遮蔽部は、吸気流路の下部を遮蔽す
    る形状であることを特徴とする請求項1に記載のエンジ
    ンの吸気装置。
  3. 【請求項3】 前記遮蔽部の下部に、小穴を設けたこと
    を特徴とする請求項2に記載のエンジンの吸気装置。
  4. 【請求項4】 前記遮蔽部材は、前記シリンダヘッドと
    前記吸気マニホールドとの間に介装されるガスケットで
    あることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記
    載のエンジンの吸気装置。
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