JP2000310125A - 多弁吸気式エンジン - Google Patents

多弁吸気式エンジン

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Publication number
JP2000310125A
JP2000310125A JP11121812A JP12181299A JP2000310125A JP 2000310125 A JP2000310125 A JP 2000310125A JP 11121812 A JP11121812 A JP 11121812A JP 12181299 A JP12181299 A JP 12181299A JP 2000310125 A JP2000310125 A JP 2000310125A
Authority
JP
Japan
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port
intake
helical
valve
engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP11121812A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeaki Horiuchi
重昭 堀内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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    • 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】 シリンダ内の吸気干渉をなくし、高スワール
化を実現する。 【解決手段】 シリンダ内スワール方向上流側にヘリカ
ルポート2を、下流側にタンジェンシャルポート1を設
け、ヘリカルポート2を、吸気を弁軸13回りに下向き
螺旋状に1周以上旋回させる旋回部7から構成する。旋
回部7は上方の螺旋部8と下方のスロート部9とからな
り、これら螺旋部8とスロート部9とが断面角状の角部
22を有する隔壁10により仕切られる。スロート部9
の内周面9aは機械加工により下方ほど大径のテーパ状
とされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等に適用される多弁吸気式エンジンに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】1気筒当たりに吸気ポート及び排気ポー
トを二つずつ備え、これらをそれぞれ吸気弁及び排気弁
で開閉する4バルブ形式の多弁吸気式エンジンが周知で
ある。
【0003】図7は従来例を示す。図の左側がエンジン
前方、右側がエンジン後方で、このエンジン前後方向に
沿って複数のシリンダaが列設される(図示は1気筒の
み)。シリンダaの中心にインジェクタbが配され、エ
ンジン右側に二つの排気ポートc,cが、エンジン左側
に二つの吸気ポートd,eが配される。各ポートに図示
しない排気弁及び吸気弁が設けられ、全気筒の排気弁及
び吸気弁がエンジン前後方向に沿う共通の排気カムシャ
フト及び吸気カムシャフトで開閉されるようになってい
る。
【0004】前方の吸気ポートdがヘリカルポートとな
っている。図6にも示すようにヘリカルポートdは入口
部g、螺旋部h、スロート部iへと順に吸気を流し、吸
気にスワール方向Sと同一方向の旋回を与えてシリンダ
a内に流出させるようになっている。螺旋部hは吸気弁
jの弁軸k回りを旋回する通路で、下流側ほど天井壁の
高さHaが下げられ、吸気に比較的強い下向き成分を与
えるようになっている。螺旋部hの旋回角θaは270 °
前後である。
【0005】後方の吸気ポートeは異形のタンジェンシ
ャルポートで、吸気をポート内の凹部lでスワール方向
Sに反転させ、シリンダa内に流出させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ポートレイアウトだと、ヘリカルポートdから流出した
吸気Fdが、タンジェンシャルポートeから流出する流
れFeに衝突する格好となり、吸気干渉によりスワール
を弱める結果となってしまう。今日の燃料噴射系と燃焼
系とのマッチングにおいて、高回転時に高スワールを得
ることは必須だが、かかるレイアウトだとそれが不可能
となりスモーク悪化等を招いてしまう。特に小型直噴デ
ィーゼルエンジン(以下スモールDIという)では高回
転高スワールの要請が大きく、かかるレイアウトだとそ
れに対応できない。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る多弁吸気式
エンジンは、1気筒当たりに複数の吸気ポートを設け、
このうちスワール方向上流側の吸気ポートをヘリカルポ
ート、下流側の吸気ポートをタンジェンシャルポートと
し、上記ヘリカルポートを、吸気を弁軸回りに下向き螺
旋状に1周以上旋回させる旋回部から構成したものであ
る。
【0008】ここで、上記旋回部が上方の螺旋部と下方
のスロート部とからなり、これら螺旋部とスロート部と
が断面角状の角部を有する隔壁により仕切られるのが好
ましい。
【0009】また、上記スロート部の内周面が機械加工
により下方ほど大径のテーパ状とされるのが好ましい。
【0010】また、上記螺旋部が、ヘリカルポート出口
に対しスワール方向上流側に膨出される凹部を有し、こ
の凹部が、そのポート出口中心を通るスワール接線上で
ほぼ最大膨出量となるのが好ましい。
【0011】また、上記タンジェンシャルポートがスト
レートタンジェンシャルポートとされるのが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
【0013】図3は本発明に係る多弁吸気式エンジン、
特に4バルブエンジンを概略的に示した平面図である。
前記同様、1気筒当たりに吸気ポート1,2及び排気ポ
ート3,3を二つずつ備え、これらをそれぞれ図示しな
い吸気弁及び排気弁で開閉するようになっている。図の
左側がエンジン前方、右側がエンジン後方で、シリンダ
4の中心に燃料噴射を行うインジェクタ5が配される。
エンジン右側に二つの排気ポート3,3が、エンジン左
側に二つの吸気ポート1,2が配される。
【0014】このエンジンは多気筒エンジンで、エンジ
ン前後方向に沿って複数(例えば4つ)のシリンダ4が
列設されている。クランクシャフト、カムシャフトもエ
ンジン前後方向に沿って配置される。吸気ポート1,2
及び排気ポート3,3はシリンダヘッドの内部に区画形
成され、インジェクタ5もシリンダヘッドに取り付けら
れる。シリンダ4はシリンダブロックの内部に区画形成
される。吸気ポート1,2の出口及び排気ポート3,3
の入口がシリンダ4内の燃焼室に臨んで開放される。こ
れら出口及び入口はシリンダヘッドの下面部に形成され
る。
【0015】前方の吸気ポート1は従来例と異なり、通
路面積一定の周知のストレートタンジェンシャルポート
となっており、吸気をポート出口1a全体からスワール
方向S下流側に向けて、且つスワール接線方向に流出さ
せるようになっている。以下前方の吸気ポートをタンジ
ェンシャルポートという。なおここでのスワール方向S
は時計回りとされる。
【0016】一方、後方の吸気ポート2は、従来例の異
形タンジェンシャルポートに似た形状のヘリカルポート
となっている。以下後方の吸気ポート2をヘリカルポー
トという。ヘリカルポート2はタンジェンシャルポート
1に対しスワール方向Sの上流側に配置される。図1も
参照して、ヘリカルポート2は、比較的大きい通路面積
を有する入口部6と、入口部6の下流側に設けられ吸気
を弁軸回りに下向き螺旋状に1周以上旋回させる旋回部
7とから構成される。さらに旋回部7は、上方の螺旋部
8と下方のスロート部9とからなり、これら螺旋部8と
スロート9部とはポート内に突出する隔壁10により仕
切られる。
【0017】入口部6はその全長がほぼ一定高さに位置
され、図5に示すように矩形断面を有すると共に、ヘリ
カルポート出口11の前半分側の位置で螺旋部8に接続
される。接続位置をCで示す。
【0018】螺旋部8は、吸気弁12の弁軸13回りを
下流側に向けて下向き螺旋状に旋回する通路である。そ
の通路面積は入口部6の通路面積から始まって下流方向
に進むにつれ順次縮小される。そして天井壁14の高さ
1 も下流方向に沿って順次下げられる。
【0019】図1に示すように、吸気弁12は弁軸13
とその下端の傘部15とを有し、弁軸13がバルブガイ
ド16に挿通されて昇降を案内される。バルブガイド1
6がシリンダヘッド17に一体に設けられたバルブガイ
ドボス18で保持される。吸気弁12の昇降により、傘
部15がバルブシート19に着座・離間され、ヘリカル
ポート出口11を開閉する。なおタンジェンシャルポー
ト1及び排気ポート3,3側も同様の構成が採用され
る。
【0020】スロート部9は弁軸方向に所定長さを有す
る通路で、その下端にヘリカルポート出口11を有し、
下方ほど大径のテーパ状とされる。スロート部9の中心
に弁軸13が位置される。
【0021】入口部6と螺旋部8との内面が鋳肌面とさ
れるのに対し、スロート部9の内周面9aは機械加工面
とされている。即ち、図2に示すように、シリンダヘッ
ド17の鋳造時に中子を用いて設けられた余肉20を、
テーパ状のポートカッタ21で切削除去し、これにより
スロート部9の内周面9aと隔壁10とを同時に作るよ
うになっている。これによってできた隔壁10は、螺旋
部8とスロート部9とを仕切るものであり、その先端の
角部22は鋭利な角形状とされ、螺旋部8の吸気をスロ
ート9部に流出させ難くなっている。隔壁10の角部2
2の高さ位置H2 も下流方向に沿って順次下げられる。
【0022】ここで図3に示すように、螺旋部8は、ヘ
リカルポート出口11に対しスワール方向上流側に膨出
される凹部23を有している。凹部23は三日月状に膨
出され、ヘリカルポート出口中心O2 を通るスワール接
線L2 上でほぼ最大膨出量となる。凹部23の三日月形
状は直線L2 を境とする対称形である。なおO4 はシリ
ンダ中心である。
【0023】次に、ヘリカルポート2内の吸気の流れを
図4及び図5により説明する。図4はヘリカルポート2
における各位置を、図5はヘリカルポート2内の吸気の
流れを示す。
【0024】吸気は、図5に実線矢印で示すように
1 、P2 、P3 の順で入口部6を流れた後、螺旋部8
に進入し、螺旋部8内をP4 、P5 、P6 、P7
8 、P9 、P10、P11の順に流れる。こうして吸気は
螺旋部8内をほぼ1周し、弁軸回りをスワール方向Sと
同一回転方向に約360 °旋回される。この過程で吸気は
主に径方向外側の側壁と天井壁14とで案内され、旋回
及び下降される。
【0025】凹部23内(P6 〜P9 )で、吸気がスワ
ール上流側に向かう流れからスワール下流側に向かう流
れへと反転される。そして凹部23内で吸気がいわゆる
溜めの状態となり、流れの勢いが良くなる。
【0026】次に、吸気は、図5に白抜き矢印で示すよ
うに、螺旋部8からスロート部9へと移動する。そして
スロート部9の内周壁9aに沿って旋回を維持する。こ
れにより吸気は1周以上旋回されることとなる。P8
降の位置でヘリカルポート出口11からシリンダ4内へ
と流出され、流出位置の違いにより図3の如く流出方向
が異なるものの、吸気はほぼスワール方向S下流側に向
けて流出される。そしてスワール方向Sと同一回転方向
の旋回成分が与えられる。
【0027】このように、本案によればタンジェンシャ
ルポート1及びヘリカルポート2による吸気干渉を免れ
ることができる。即ち、両ポートともに吸気をスワール
方向S下流側に向けて流出させるため、互いの吸気が衝
突してスワールが弱まるようなことがなくなり、高スワ
ールを得ることができる。特に高回転時に高スワールを
得ることが可能で、スモーク悪化等を招かず、スモール
DIへの対応も可能となる。また旋回部7がコンパクト
であるためスモールDIに好適となる。さらに異形タン
ジェンシャルポートを廃止して通常のストレートタンジ
ェンシャルポートを採用したので吸気抵抗の減少が図れ
る。
【0028】かかるヘリカルポート2によれば、旋回部
7で吸気を1周以上させて所望の位置からシリンダ内に
流出させることができる。よってシリンダ内への吸気流
出方向の自由度を高められ、上述のようにスワール方向
Sに乗せて流出させることも容易に可能となる。従来の
ヘリカルポートは図6に示すように、本案隔壁10に相
当するものがなく、螺旋部hとスロート部iとが滑らか
なR面mでつながっている。よって螺旋部hからスロー
ト部iへと流れが逃げやすく、ポート出口全体から吸気
が流出する傾向にある。本案では隔壁10により螺旋部
8とスロート部9とを明確に区分けし、螺旋部8での旋
回途中におけるスロート部9への流出を防止し、吸気を
1周以上させるようにしている。これによりポート出口
からシリンダ内への流出位置も明確に決定でき、所望方
向への流出が可能となる。
【0029】次に、本案ではスロート部9をテーパ状に
機械加工し、隔壁10に断面角状の角部22を設けてい
る。従来は図8に示すように螺旋部hの底壁oが比較的
立っており、これに続くR面mの下端部の余肉qをスト
レート状ポートカッタnで切除し、単にストレート状の
スロート部iを加工するに過ぎなかった。本案では図2
に示すように、螺旋部8の底壁25を従来より寝かし、
スロート部9の機械加工により隔壁10及び角部22を
同時形成している。このため角部22が鋭利な角状にな
り、螺旋部8からスロート部9への吸気流出を防ぎ、螺
旋部8での案内を積極的に行える。
【0030】以上、かかるレイアウトによれば、吸気カ
ムシャフトの位相をエンジン運転状態に応じて変化させ
るVVT(Variable Valve Timing )機構の採用の可能
性も高めることができる。本発明の実施の形態は上述の
ものに限られない。例えば吸気ポート数は二に限られな
い。
【0031】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【0032】(1) シリンダ内の吸気干渉をなくし、
高スワール化を実現できる。
【0033】(2) シリンダ内への吸気流出方向の自
由度を高められる。
【0034】(3) スモールDIに好適となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多弁吸気式エンジンの要部を示
し、図3のA−A断面相当図である。
【図2】スロート部の加工方法を示し、図3のA−A断
面相当図である。
【図3】本発明に係る多弁吸気式エンジンのポートレイ
アウトを概略的に示した平面図である。
【図4】ヘリカルポートの各位置を示す平面図である。
【図5】ヘリカルポート内の吸気の流れを示す図であ
る。
【図6】従来の多弁吸気式エンジンの要部を示し、図7
のB−B断面相当図である。
【図7】従来の多弁吸気式エンジンのポートレイアウト
を概略的に示した平面図である。
【図8】従来のスロート部の加工方法を示し、図7のB
−B断面相当図である。
【符号の説明】
1 タンジェンシャルポート 2 ヘリカルポート 7 旋回部 8 螺旋部 9 スロート部 9a 内周面 10 隔壁 11 ヘリカルポート出口 13 弁軸 22 角部 23 凹部 L2 スワール接線 S スワール方向

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1気筒当たりに複数の吸気ポートを設
    け、このうちスワール方向上流側の吸気ポートをヘリカ
    ルポート、下流側の吸気ポートをタンジェンシャルポー
    トとし、上記ヘリカルポートを、吸気を弁軸回りに下向
    き螺旋状に1周以上旋回させる旋回部から構成したこと
    を特徴とする多弁吸気式エンジン。
  2. 【請求項2】 上記旋回部が上方の螺旋部と下方のスロ
    ート部とからなり、これら螺旋部とスロート部とが断面
    角状の角部を有する隔壁により仕切られる請求項1記載
    の多弁吸気式エンジン。
  3. 【請求項3】 上記スロート部の内周面が機械加工によ
    り下方ほど大径のテーパ状とされる請求項2記載の多弁
    吸気式エンジン。
  4. 【請求項4】 上記螺旋部が、ヘリカルポート出口に対
    しスワール方向上流側に膨出される凹部を有し、該凹部
    が、そのポート出口中心を通るスワール接線上でほぼ最
    大膨出量となる請求項2又は3記載の多弁吸気式エンジ
    ン。
  5. 【請求項5】 上記タンジェンシャルポートがストレー
    トタンジェンシャルポートとされる請求項1乃至4いず
    れかに記載の多弁吸気式エンジン。
JP11121812A 1999-04-28 1999-04-28 多弁吸気式エンジン Pending JP2000310125A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017187023A (ja) * 2016-03-30 2017-10-12 本田技研工業株式会社 内燃機関
JP2019127884A (ja) * 2018-01-24 2019-08-01 マツダ株式会社 エンジンのシリンダヘッド

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017187023A (ja) * 2016-03-30 2017-10-12 本田技研工業株式会社 内燃機関
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