JP2003214168A - Intake device in internal combustion engine - Google Patents

Intake device in internal combustion engine

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JP2003214168A
JP2003214168A JP2002018254A JP2002018254A JP2003214168A JP 2003214168 A JP2003214168 A JP 2003214168A JP 2002018254 A JP2002018254 A JP 2002018254A JP 2002018254 A JP2002018254 A JP 2002018254A JP 2003214168 A JP2003214168 A JP 2003214168A
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JP
Japan
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intake
cylinder
port
flow
valve
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Withdrawn
Application number
JP2002018254A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunio Hasegawa
国生 長谷川
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Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the ignition and combustion characteristics, and to prevent the knocking by applying the tumble flow and the swirl flow to the intake into a cylinder 2. <P>SOLUTION: The tumble flow is applied in a first half period L1 of an open period L of an intake valve 13 to the cylinder 2, and the swirl flow is applied to a second half period L2 of the open period L of the intake valve 13. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、四サイクルの内燃
機関において、当該内燃機関に対する吸気装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a four-cycle internal combustion engine and an intake system for the internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリンダ頂部の燃焼室内における燃焼の
促進には、空気と燃料との混合気に流動を付与すること
が効果的であり、前記混合気を流動することの手段とし
て、シリンダ内への吸気に際して、シリンダ内を円周方
向に旋回するスワール流を生成すること、及びシリンダ
内を軸線方向に旋回するタンブル流を生成することが知
られている。
2. Description of the Related Art In order to promote combustion in the combustion chamber at the top of a cylinder, it is effective to give a flow to a mixture of air and fuel. As a means for flowing the mixture, the mixture is introduced into the cylinder. It is known to generate a swirl flow that swirls in the cylinder in the circumferential direction and a tumble flow that swirls in the cylinder in the axial direction at the time of intake.

【0003】これら2種のバルクフローは、大局的には
混合気の形成過程及びそれ以降の燃焼過程で乱流エネル
ギーを付与するという大きな役割を有するが、微視的に
見ると両方の役割の特徴も有する。例えば、流動状態と
して前者のスワール流によると、燃焼室内のうち外周の
部分に強い流動状態を得ることができる一方、後者のタ
ンブル流によると、燃焼室内のうち略中心の部分に強い
流動状態を得ることができるといった流動の特徴を有す
る。
These two types of bulk flow have a major role of giving turbulent energy in the process of forming the air-fuel mixture and the combustion process after that, but microscopically, they have both roles. It also has features. For example, according to the former swirl flow as the flow state, a strong flow state can be obtained in the outer peripheral portion of the combustion chamber, while according to the latter tumble flow, the strong flow state can be obtained in the substantially central portion of the combustion chamber. It has the characteristics of flow that can be obtained.

【0004】また、これらスワール流及びタンブル流に
おける流速は、内燃機関における負荷・回転数、つま
り、吸入空気量に比例して増大する。
Further, the flow velocities in the swirl flow and the tumble flow increase in proportion to the load and the rotational speed of the internal combustion engine, that is, the intake air amount.

【0005】先行技術としての特開平8−61072号
公報は、シリンダ内への吸気を、内燃機関における運転
状態に応じて、吸入空気量が少ない低負荷・低回転運転
域では前者のスワール流方式に、吸入空気量が多い高負
荷・高回転運転域では後者のタンブル流方式に切り換え
ることを提案している。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-61072, which is a prior art, discloses the former swirl flow system for intake air into a cylinder in a low load / low rotation operating range where the intake air amount is small depending on the operating state of the internal combustion engine. In addition, it is proposed to switch to the latter tumble flow system in the high load / high rotation operating range where the intake air amount is large.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、低負荷又は低
回転等のように吸気量が少ない運転域においては、スワ
ール流が燃焼室内のうち混合気の着火燃焼が最初に始ま
る略中心の部分よりも外側の部分を円周方向に流れるこ
とにより、前記燃焼室内のうち略中心の部分に所定の流
動状態を得ることができないから、迅速な着火・燃焼を
達成できないという問題がある。
However, in an operating range where the intake air amount is small, such as when the load is low or the rotation speed is low, the swirl flow is closer to the center of the combustion chamber where the ignition and combustion of the air-fuel mixture first starts. Also, since a predetermined flow state cannot be obtained in the substantially central portion of the combustion chamber by flowing in the outer circumferential direction, there is a problem that rapid ignition / combustion cannot be achieved.

【0007】また、高負荷又は高回転等のように吸気量
が多い運転域においては、流速の早いタンブル流が燃焼
室内のうち略中心の部分に集中することにより、燃焼室
内における吸気の流動状態が、当該燃焼室内のうち略中
心の部分において極端に強く、これより外側の部分にお
いて急激に弱くなるため、外側の部分の混合気は空燃比
が著しく不均一になり易く、また、熱い残留ガスが滞留
し易いことから、タンブル流のみでは、ノッキングが発
生するおそれが大きくなり、圧縮比を高くすることがで
きないという問題があった。
Further, in an operating region where the intake air amount is large, such as high load or high rotation, the tumble flow having a high flow velocity concentrates in the substantially central portion of the combustion chamber, so that the flow state of the intake air in the combustion chamber. However, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the outer portion is likely to be extremely non-uniform because it is extremely strong in the substantially central portion of the combustion chamber and sharply weakens in the outer portion. Therefore, there is a problem in that the tumble flow alone may increase knocking probability and the compression ratio cannot be increased.

【0008】本発明は、スワール流方式とタンブル流方
式とを、一つの吸気行程に併用することによって、前記
した各問題を解消した吸気装置に提供することを技術的
課題とするものである。
It is a technical object of the present invention to provide an intake system that solves the above problems by using a swirl flow system and a tumble flow system together in one intake stroke.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明の請求項1は、「シリンダ頂部における燃
焼室への吸気弁付き吸気ポートを、前記シリンダ内に流
入する吸気にシリンダの軸線方向に旋回するタンブル流
を付与するタンブルポートと、前記シリンダ内に流入す
る吸気にシリンダの円周方向に旋回するスワール流を付
与するスワールポートとに構成し、前記吸気弁における
開期間のうち前半の時期において前記タンブルポートか
ら吸気し、前記吸気弁における開期間のうち後半の時期
において前記スワールポートから吸気するように切り換
える。」とを特徴としている。
In order to achieve this technical object, the first aspect of the present invention is that "the intake port with the intake valve to the combustion chamber at the top of the cylinder is connected to the intake air flowing into the cylinder. A tumble port that imparts a tumble flow that swirls in the axial direction and a swirl port that imparts a swirl flow that swirls in the circumferential direction of the cylinder to the intake air that flows into the cylinder are configured, and It is switched so as to inhale from the tumble port in the first half of the period and inhale from the swirl port in the latter half of the opening period of the intake valve. "

【0010】また、本発明の請求項2は、「シリンダ頂
部における燃焼室への吸気弁付き吸気ポート内の天井面
を、当該天井面に沿って前記シリンダ内に流入する吸気
にシリンダの軸線方向に旋回するタンブル流を付与する
形態にする一方、前記吸気ポートの底面を、当該底面に
沿って前記シリンダ内に流入する吸気にシリンダの円周
方向に旋回するスワール流を付与する形態にし、更に、
前記吸気ポート内に、シリンダ内への吸気を、前記吸気
弁における開期間のうち前半の時期において前記天井面
に沿わせ、前記吸気弁における開期間のうち後半の時期
において前記底面に沿わせるようにした切換弁を設け
た。」ことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, "a ceiling surface of an intake port with an intake valve to the combustion chamber at the top of the cylinder is directed to the intake air flowing into the cylinder along the ceiling surface in the axial direction of the cylinder. While providing a tumble flow that swirls to the bottom, the bottom surface of the intake port is configured to give a swirl flow that swirls in the circumferential direction of the cylinder to the intake air flowing into the cylinder along the bottom surface, ,
Intake air into the cylinder in the intake port is made to follow the ceiling surface in the first half of the opening period of the intake valve and to follow the bottom surface in the latter half of the opening period of the intake valve. The switching valve is installed. It is characterized by

【0011】更にまた、本発明の請求項3は、「前記請
求項2の記載において、前記切換弁を、クランク軸に同
期して回転するロータリー式の切換弁に構成した。」こ
とを特徴としている。
Furthermore, a third aspect of the present invention is characterized in that, in the second aspect, the switching valve is a rotary type switching valve that rotates in synchronization with the crankshaft. There is.

【0012】[0012]

【発明の作用・効果】前記請求項1において、シリンダ
内には、吸気弁における開期間のうち行程のうち前半の
時期においてタンブルポートから吸気が導入されること
により、タンブル流が形成され、次いで、吸気弁におけ
る開期間のうち後半の時期においてスワールポートから
吸気が導入されることにより、スワール流が前記タンブ
ル流の周囲を囲うように形成される。
In the first aspect of the present invention, the tumble flow is formed in the cylinder by introducing the intake air from the tumble port in the first half of the stroke of the opening period of the intake valve. By introducing intake air from the swirl port in the latter half of the opening period of the intake valve, a swirl flow is formed to surround the tumble flow.

【0013】つまり、シリンダ内には、その中心の部分
にタンブル流を予め形成し、次いで、スワール流を、前
記タンブル流の外側を囲うように形成することができ、
そして、この流動状態で、ピストンの上昇動による圧縮
行程における燃焼室に向かって圧縮されることにより、
前記タンブル流の大半が潰れることに加えてスワール流
についてもある割合において潰れてマイクロタービレン
スになる。
That is, in the cylinder, a tumble flow can be preformed in the central portion thereof, and then a swirl flow can be formed so as to surround the outside of the tumble flow.
Then, in this flow state, by being compressed toward the combustion chamber in the compression stroke due to the upward movement of the piston,
In addition to the crushing of most of the tumble flow, the swirl flow also crushes to a certain degree to become micro-turbulence.

【0014】このように、タンブル流は、その殆どが潰
れてマイクロタービレンスになるが、ある割合のスワー
ル流は、燃焼室内の外周部を円周方向に旋回して、燃焼
室の末端ガスが起因するノッキング誘発を防止する役目
を形成する。もちろん、この燃焼室内の外周部における
スワール流も、ノッキング防止の役目をしながら最終的
には潰れてマイクロタービレンスになり、正常燃焼に至
る役目をする。
As described above, most of the tumble flow is crushed to become microturbulence, but a certain swirl flow swirls the outer peripheral portion of the combustion chamber in the circumferential direction and the end gas of the combustion chamber is discharged. It forms a role of preventing the knocking induction caused by it. Of course, the swirl flow in the outer peripheral portion of the combustion chamber also serves to prevent knocking, but is eventually crushed to become micro-turbulence and also serves to achieve normal combustion.

【0015】これにより、燃焼室内のうち略中心の部分
に、前記タンブル流に基づく流動状態を、燃焼室内のう
ち略中心の部分よりも外側の部分に、前記スワール流に
基づく流動状態を各々確実に付与することができるか
ら、低負荷及び/又は低回転運転域における確実な着火
・燃焼と、高負荷及び/又は高回転運転域における確実
なノッキング抑制とを同時に達成でき、排気ガスの低公
害化及び燃料の低消費化とを図ることができる効果を有
する。
Thus, the fluid state based on the tumble flow is ensured in the substantially central portion of the combustion chamber, and the fluid state based on the swirl flow is ensured in the outer portion of the combustion chamber in the substantially central portion. Therefore, it is possible to simultaneously achieve reliable ignition / combustion in a low load and / or low rotation operation range and reliable knock suppression in a high load and / or high rotation operation range, and to reduce exhaust gas pollution. And an effect of reducing fuel consumption can be achieved.

【0016】また、請求項2の記載によると、前記した
タンブル流の生成と、これに続いてのスワール流の生成
とを、各々別々のポートによることなく、同じ吸気ポー
トによって実現することができるから、構造の大幅な簡
単化を達成できる。
According to the second aspect of the invention, the generation of the tumble flow and the subsequent generation of the swirl flow can be realized by the same intake port without using separate ports. Therefore, a great simplification of the structure can be achieved.

【0017】更にまた、請求項3の記載によると、吸気
行程中においてタンブル流からスワール流への切り換え
を、クランク軸の回転に同期してタイミングよく円滑
に、且つ、確実に行うことができるとともに、耐久性を
向上できる。
Further, according to the third aspect of the present invention, during the intake stroke, the switching from the tumble flow to the swirl flow can be performed smoothly in a timely manner and reliably in synchronization with the rotation of the crankshaft. , The durability can be improved.

【0018】しかも、この請求項3におけるロータリー
式の切換弁によると、前記した切り換え時において、通
路を略閉塞することができるので、タンブル流とスワー
ル流とを各々独立して形成できて、流れの層別化を確実
に達成できる利点がある。
Moreover, according to the rotary type switching valve in the third aspect, the passage can be substantially closed at the time of the switching, so that the tumble flow and the swirl flow can be independently formed, and the flow There is an advantage that the stratification of can be surely achieved.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1、図2及び図3は、第1の実施の形態
を示す。
FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 show the first embodiment.

【0021】この図において、符号1は、四サイクル内
燃機関におけるシリンダブロックを示し、このシリンダ
ブロック1に設けたシリンダ2には、クランク軸(図示
せず)に連動して往復動するピストン3を内蔵してい
る。
In the figure, reference numeral 1 denotes a cylinder block in a four-cycle internal combustion engine, and a cylinder 2 provided in the cylinder block 1 is provided with a piston 3 which reciprocates in conjunction with a crankshaft (not shown). Built-in.

【0022】符号4は、前記シリンダブロック1の上面
に、前記シリンダ2の頂部を塞ぐように締結したシリン
ダヘッドを示し、このシリンダヘッド4には、その下面
に燃焼室5が前記シリンダ2の頂部に開口するように凹
み形成されているとともに、平面視において前記燃焼室
5の略中心部位に点火栓6が装着され、更に、排気弁7
を備えた二つの排気ポート8が設けられている。
Reference numeral 4 denotes a cylinder head which is fastened to the upper surface of the cylinder block 1 so as to close the top of the cylinder 2. The cylinder head 4 has a combustion chamber 5 on the lower surface of the cylinder head 4. The spark plug 6 is attached to a substantially central portion of the combustion chamber 5 in plan view, and the exhaust valve 7 is provided.
There are two exhaust ports 8 provided with.

【0023】また、前記記シリンダヘッド4には、一つ
の吸気ポート9と、この吸気ポート9から分岐する二つ
のポート10,11とが設けられ、この両ポート10,
11における前記燃焼5内への開口部には、前記クラン
ク軸の回転に同期して、図3に示すように、吸気行程に
おける上死点(クランク角度で0度)前の適宜時期Cか
ら下死点(クランク角度で180度)後の適宜時期Dま
での期間Lを開くようにした吸気弁13が各々設けられ
ている。
The cylinder head 4 is provided with one intake port 9 and two ports 10 and 11 branching from the intake port 9.
As shown in FIG. 3, the opening into the combustion 5 at 11 is synchronized with the rotation of the crankshaft from a proper timing C before the top dead center (crank angle of 0 degree) in the intake stroke. Each intake valve 13 is provided so as to open a period L until a proper time D after a dead point (180 degrees in crank angle).

【0024】そして、前記両ポート10,11のうち一
方のポート10を、前記シリンダ2に対して、平面視で
燃焼室5の中心に近い部位において斜め下向きに開口す
るように、側面視で凸型に湾曲することにより、当該一
方のポート10からシリンダ2内への吸気に、図1に実
線矢印Aで示すように、シリンダ2の軸線方向に旋回す
るタンブル流を付与するタンブルポートに構成する一
方、前記両ポート10,11のうち他方のポート11
を、平面視において前記シリンダ2に対して接線方向に
延びるように配設することにより、当該他方のポート1
1からシリンダ2内への吸気に、図1及び図2に二点鎖
線矢印Bで示すように、シリンダ2の円周方向に旋回す
るスワール流を付与するスワールポートに構成する。
Then, one of the ports 10 and 11 is projected in a side view so as to open obliquely downward with respect to the cylinder 2 at a portion near the center of the combustion chamber 5 in plan view. By being curved into a mold, a tumble port that gives a tumble flow that swirls in the axial direction of the cylinder 2 to the intake air from the one port 10 into the cylinder 2 is formed, as shown by the solid arrow A in FIG. On the other hand, the other port 11 of the both ports 10 and 11
By arranging so as to extend tangentially to the cylinder 2 in a plan view, the other port 1
The swirl port is configured to give a swirl flow that swirls in the circumferential direction of the cylinder 2 to the intake air from 1 to the cylinder 2 as shown by the double-dashed line arrow B in FIGS. 1 and 2.

【0025】更に、前記吸気ポート9から前記両ポート
10,11への分岐部分に、切換弁14を設けて、この
切換弁14を、前記クランク軸の回転に同期するアクチ
ェータ15により、前記吸気弁13における開期間Lの
うち前半の期間L1において前記吸気ポート9を前記一
方のポート(タンブルポート)10に連通し、前記吸気
弁13における開期間Lのうち後半の期間L2において
前記吸気ポート9を前記他方のポート(スワールポー
ト)11に連通するように切り換え作動する。
Further, a switching valve 14 is provided at a branch portion from the intake port 9 to both the ports 10 and 11, and the switching valve 14 is controlled by an actuator 15 which synchronizes with the rotation of the crankshaft. The intake port 9 is communicated with the one port (tumble port) 10 in the first half period L1 of the open period L of 13 and the intake port 9 is opened in the latter half period L2 of the open period L of the intake valve 13. The switching operation is performed so as to communicate with the other port (swirl port) 11.

【0026】この構成において、シリンダ2内への吸気
は、吸気弁13の開によって始まり、吸気弁13の閉に
よって終了する。
In this structure, the intake of air into the cylinder 2 starts when the intake valve 13 opens and ends when the intake valve 13 closes.

【0027】この場合、前記シリンダ2内への吸気は、
吸気弁13における開期間Lのうち前半の期間L1にお
いては切換弁14にて一方のポート(タンブルポート)
10から導入されることにより、シリンダ2内には、図
1に実線矢印Aで示すように、タンブル流が形成され、
次いで、吸気弁13における開期間Lのうち後半の時期
L2においては切換弁14にて他方のポート(スワール
ポート)11から導入されることにより、図1及び図2
に二点鎖線矢印Bで示すように、スワール流が前記タン
ブル流の周囲を囲うように形成される。
In this case, the intake air into the cylinder 2 is
During the first half period L1 of the open period L of the intake valve 13, one port (tumble port) is operated by the switching valve 14.
By being introduced from 10, a tumble flow is formed in the cylinder 2 as shown by a solid arrow A in FIG.
Next, during the latter half timing L2 of the opening period L of the intake valve 13, the switching valve 14 introduces it from the other port (swirl port) 11, thereby making it possible to perform the operation shown in FIGS.
As indicated by the two-dot chain line arrow B, a swirl flow is formed so as to surround the tumble flow.

【0028】これにより、シリンダ2内には、その中心
の部分に実線矢印Aで示すタンブル流を予め形成し、次
いで、二点鎖線矢印Bで示すスワール流を、前記タンブ
ル流の外側を囲うように形成することができ、この流動
状態で、ピストン3の上昇動による圧縮行程において燃
焼室5に向かって圧縮されることにより、前記タンブル
流は、主として燃焼室5内の略中心部において潰れてマ
イクロタービレンスになる一方、ある割合、つまり、一
部のスワール流は、燃焼室5内の外周部を円周方向に旋
回するように流動することにより、燃焼室5内のうち略
中心の部位に前記タンブル流に基づく流動状態を、燃焼
室5内のうち略中心の部分よりも外側の部分に前記スワ
ール流に基づく流動状態を各々確実に付与することがで
き、そして、前記燃焼室5の略中心の部分に設けた点火
栓6の火花による着火により燃焼が開始される。
As a result, a tumble flow indicated by a solid arrow A is formed in the center of the cylinder 2 in advance, and then a swirl flow indicated by a two-dot chain line arrow B surrounds the outside of the tumble flow. In this flow state, the tumble flow is crushed mainly in the substantially central portion of the combustion chamber 5 by being compressed toward the combustion chamber 5 in the compression stroke due to the upward movement of the piston 3. On the other hand, while becoming a micro turbulence, a certain proportion, that is, a part of the swirl flow flows so as to swirl around the outer peripheral portion of the combustion chamber 5 in the circumferential direction, and thus a substantially central portion of the combustion chamber 5 is formed. The flow state based on the tumble flow can be reliably given to a portion outside the substantially central portion in the combustion chamber 5 based on the swirl flow, and Combustion is initiated by the ignition by the spark of the ignition plug 6 which is provided in a portion of the approximate center of the baking chamber 5.

【0029】また、圧縮着火式の内燃機関においては、
前記点火栓6の箇所にこれに代えて設けた燃料噴射弁か
らの燃料噴射によって、着火・燃焼が開始される。
Further, in the compression ignition type internal combustion engine,
Ignition and combustion are started by fuel injection from a fuel injection valve provided in place of the spark plug 6 instead.

【0030】この場合において、燃焼室5内の外周部を
円周方向に旋回するスワール流は、燃焼室5内に末端ガ
スの燃料と空気との混合化を促進させ、火花点火式内燃
機関のノッキング的な異常燃焼防止のほか、正常燃焼化
にて煤発生を防止することの働きをする。
In this case, the swirl flow that swirls the outer peripheral portion of the combustion chamber 5 in the circumferential direction promotes the mixing of the fuel of the end gas and the air in the combustion chamber 5, and the swirl flow of the spark ignition type internal combustion engine. In addition to preventing abnormal combustion by knocking, it also functions to prevent soot generation by normal combustion.

【0031】次に、図4、図5及び図6は、第2の実施
の形態を示す。
Next, FIGS. 4, 5 and 6 show a second embodiment.

【0032】この図において、符号21は、四サイクル
内燃機関におけるシリンダブロックを示し、このシリン
ダブロック21に設けたシリンダ22には、クランク軸
(図示せず)に連動して往復動するピストン23を内蔵
している。
In this figure, reference numeral 21 denotes a cylinder block in a four-cycle internal combustion engine, and a cylinder 22 provided in this cylinder block 21 is provided with a piston 23 which reciprocates in conjunction with a crankshaft (not shown). Built-in.

【0033】符号24は、前記シリンダブロック21の
上面に、前記シリンダ22の頂部を塞ぐように締結した
シリンダヘッドを示し、このシリンダヘッド24には、
その下面に燃焼室25が前記シリンダ22の頂部に開口
するように凹み形成されているとともに、平面視におい
て前記燃焼室25の略中心部位に点火栓26が装着さ
れ、更に、排気弁27を備えた排気ポート28が設けら
れている。
Reference numeral 24 denotes a cylinder head which is fastened to the upper surface of the cylinder block 21 so as to close the top of the cylinder 22, and the cylinder head 24 has:
A combustion chamber 25 is formed on the lower surface of the combustion chamber 25 so as to be open at the top of the cylinder 22, a spark plug 26 is attached to the combustion chamber 25 at a substantially central portion in plan view, and an exhaust valve 27 is further provided. An exhaust port 28 is provided.

【0034】また、前記記シリンダヘッド24には、前
記燃焼室25への吸気ポート29が設けられ、この吸気
ポート29における前記燃焼25内への開口部には、前
記クランク軸の回転に同期して、図6に示すように、吸
気行程における上死点(クランク角度で0度)前の適宜
時期C′から下死点(クランク角度で180度)後の適
宜時期D′までの期間L′を開くようにした吸気弁30
が各々設けられている。
An intake port 29 to the combustion chamber 25 is provided in the cylinder head 24, and an opening of the intake port 29 into the combustion 25 is synchronized with the rotation of the crankshaft. As shown in FIG. 6, a period L'from an appropriate time C'before the top dead center (0 degrees at the crank angle) to an appropriate time D'after the bottom dead center (180 degrees at the crank angle) in the intake stroke. Intake valve 30 designed to open
Are provided respectively.

【0035】そして、前記吸気ポート29を、平面視に
おいて前記シリンダ22に対して接線方向に延びるよう
に配設し、この吸気ポート29内における底面29a
を、当該底面29aに沿って前記シリンダ22内に流入
する吸気に、図4及び図5に二点鎖線矢印B′で示すよ
うに、シリンダ22の円周方向に旋回するスワール流を
付与する形態に構成する一方、前記吸気ポート29内に
おける天井面29bを、当該天井面29bに沿って前記
シリンダ22内に流入する吸気に、図4に実線矢印A′
で示すように、シリンダ22の軸線方向に旋回するタン
ブル流を付与する形態に構成する。
The intake port 29 is arranged so as to extend tangentially to the cylinder 22 in a plan view, and the bottom surface 29a in the intake port 29 is arranged.
Is applied to the intake air flowing into the cylinder 22 along the bottom surface 29a, as shown by an alternate long and two short dashes line arrow B'in FIGS. 4 and 5, in the circumferential direction of the cylinder 22. On the other hand, the ceiling surface 29b in the intake port 29 is connected to the intake air flowing into the cylinder 22 along the ceiling surface 29b by a solid arrow A'in FIG.
As shown by, the configuration is such that a tumble flow that swirls in the axial direction of the cylinder 22 is applied.

【0036】更に、前記吸気ポート29内に、前記クラ
ンク軸の回転に同期してその半分の速度で回転するロー
タリー式切換弁31を、その軸線が前記吸気ポート29
を横断する方向に延び、且つ、その外周面31aが、吸
気ポート29内における底面29aに接し又は近接する
ようにして設け、このロータリー式切換弁31における
外周面31aに、当該外周面のうち略半分の部分を切り
欠くようにした弁通路32を設けることにより、前記吸
気ポート29からの吸気を、前記ロータリー式切換弁3
1の回転にて、前記吸気弁30の開期間L′のうち前半
の期間L1′においては、図6に実線矢印A″で示すよ
うに、当該切換弁31の弁通路32を通り吸気ポート2
9内における天井面29bに沿って流し、前記吸気弁3
0の開期間L′のうち後半の期間L2′においては、図
6に二点鎖線矢印B″で示すように、当該切換弁31の
弁通路32を通り吸気ポート29内における底面29a
に沿って流すように切り換え作動する構成にする。
Further, in the intake port 29, there is provided a rotary switching valve 31 which rotates at a half speed in synchronization with the rotation of the crankshaft, the axis of which is the intake port 29.
Is provided such that the outer peripheral surface 31a extends in a direction traversing and the outer peripheral surface 31a is in contact with or close to the bottom surface 29a in the intake port 29. By providing the valve passage 32 in which a half portion is cut out, intake air from the intake port 29 is supplied to the rotary switching valve 3
In the first half period L1 ′ of the opening period L ′ of the intake valve 30 by the rotation of 1, the intake port 2 passes through the valve passage 32 of the switching valve 31 as shown by the solid arrow A ″ in FIG.
9 along the ceiling surface 29b, and the intake valve 3
In the latter half period L2 ′ of the open period L ′ of 0, as shown by the two-dot chain line arrow B ″ in FIG. 6, the bottom surface 29a in the intake port 29 passes through the valve passage 32 of the switching valve 31.
The configuration is such that the switching operation is performed so as to flow along the line.

【0037】また、前記ロータリー式切換弁31と、こ
れに対する動力伝達輪33との間には、クランク軸の位
相に対して、前記切換弁31の位相を進み又は遅らせる
ようにした位相可変手段34が設けられている。なお、
この位相可変手段34としては、例えば、特開平4−1
09007号公報、特開平8−210158号公報及び
特開平8−218823号公報等に記載されている従来
周知の油圧式バルブタイミング機構等を使用する。
In addition, between the rotary switching valve 31 and the power transmission wheel 33 corresponding thereto, the phase changing means 34 for advancing or retarding the phase of the switching valve 31 with respect to the phase of the crankshaft. Is provided. In addition,
As the phase changing means 34, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-1
A conventionally known hydraulic valve timing mechanism described in JP-A-09007, JP-A-8-210158 and JP-A-8-218823 is used.

【0038】この構成において、シリンダ22内への吸
気は、吸気弁30の開によって始まり、吸気弁30の閉
によって終了する。
In this structure, the intake of air into the cylinder 22 starts when the intake valve 30 opens and ends when the intake valve 30 closes.

【0039】この場合、前記シリンダ22内への吸気
は、吸気弁30における開期間L′のうち前半の期間L
1においては切換弁31にて吸気ポート29内における
天井面29bに沿って流れるようにして導入されること
により、シリンダ2内には、図4に実線矢印A′で示す
ように、タンブル流が形成され、次いで、吸気弁30に
おける開期間L′のうち後半の時期L2′においては吸
気ポート29内における底面29aに沿って流れるよう
にして導入されることにより、図4及び図5に二点鎖線
矢印B′で示すように、スワール流が前記タンブル流の
周囲を囲うように形成される。
In this case, the intake air into the cylinder 22 is the first half period L of the open period L'of the intake valve 30.
In FIG. 1, the switching valve 31 is introduced so as to flow along the ceiling surface 29b in the intake port 29, so that the tumble flow is introduced into the cylinder 2 as shown by the solid arrow A'in FIG. 4 and FIG. 5 by being introduced so as to flow along the bottom surface 29a in the intake port 29 in the latter half timing L2 ′ of the opening period L ′ of the intake valve 30. A swirl flow is formed so as to surround the tumble flow as indicated by a chain line arrow B '.

【0040】これにより、シリンダ22内には、その中
心の部分に実線矢印A′で示すタンブル流を予め形成
し、次いで、二点鎖線矢印B′で示すスワール流を、前
記タンブル流の外側を囲うように形成することができ、
この流動状態で、ピストン23の上昇動による圧縮行程
において燃焼室25に向かって圧縮されることにより、
前記タンブル流は、主として燃焼室25内に略中心部に
おいて潰れてマイクロタービレンスになる一方、或る割
合のスワール流は燃焼室25内の末端ガスを旋回させ、
燃焼室25内のうち略中心の部位に前記タンブル流に基
づく流動状態を、燃焼室25内のうち略中心の部分より
も外側の部分に前記スワール流に基づく流動状態を各々
確実に付与することができ、そして、前記燃焼室25の
略中心の部分に設けた点火栓26の火花による着火によ
り燃焼が開始される。
As a result, a tumble flow indicated by a solid arrow A'is formed in the center of the cylinder 22 in advance, and then a swirl flow indicated by a chain double-dashed arrow B'is applied outside the tumble flow. Can be formed to surround,
In this flow state, by being compressed toward the combustion chamber 25 in the compression stroke due to the upward movement of the piston 23,
The tumble flow is crushed mainly in the combustion chamber 25 at a substantially central portion to become microturbulence, while a certain proportion of the swirl flow swirls the end gas in the combustion chamber 25.
The flow state based on the tumble flow is surely applied to a substantially central portion of the combustion chamber 25, and the flow state based on the swirl flow is reliably applied to a portion of the combustion chamber 25 outside the substantially central portion. Then, the ignition is started by the spark of the spark plug 26 provided at the substantially central portion of the combustion chamber 25, and the combustion is started.

【0041】また、圧縮着火式の内燃機関においては、
前記点火栓26の箇所にこれに代えて設けた燃料噴射弁
からの燃料噴射によって、着火・燃焼が開始される。
Further, in the compression ignition type internal combustion engine,
Ignition and combustion are started by fuel injection from a fuel injection valve provided in place of the spark plug 26 instead.

【0042】更にまた、クランク軸に対する前記切換弁
31の位相を位相可変手段34にて進み又は遅らせるこ
とにより、吸気弁30における開期間Lのうちタンブル
流を生成する期間を短くスワール流を生成する期間を長
くするように変更したり、吸気弁30における開期間L
のうちタンブル流を生成する期間を長くスワール流を生
成する期間を短くするように変更することが任意にでき
る。
Furthermore, by advancing or retarding the phase of the switching valve 31 with respect to the crankshaft by the phase varying means 34, the period for generating the tumble flow in the open period L of the intake valve 30 is shortened to generate the swirl flow. Change the period to be longer or open period L of intake valve 30
Of these, the period for generating the tumble flow can be arbitrarily changed to be long and the period for generating the swirl flow can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す縦断正面図で
ある。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional front view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のII−II視平断面図である。FIG. 2 is a sectional plan view taken along the line II-II of FIG.

【図3】前記第1の実施の形態における行程を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a process in the first embodiment.

【図4】本発明の第2の実施の形態を示す縦断正面図で
ある。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional front view showing a second embodiment of the present invention.

【図5】図4のV−V視平断面図である。5 is a plan sectional view taken along line VV of FIG.

【図6】前記第2の実施の形態における行程を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a stroke in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 シリンダブロック 2,22 シリンダ 3,23 ピストン 9,29 吸気ポート 13,30 吸気弁 10 タンブルポート 11 スワールポート 14 切換弁 29a 吸気ポート内の底面 29b 吸気ポート内の天井面 31 ロータリー式切換弁 1,21 cylinder block 2,22 cylinders 3,23 piston 9,29 intake port 13,30 intake valve 10 tumble ports 11 swirl port 14 Switching valve 29a Bottom surface in intake port 29b Ceiling surface inside the intake port 31 Rotary switching valve

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリンダ頂部における燃焼室への吸気弁付
き吸気ポートを、前記シリンダ内に流入する吸気にシリ
ンダの軸線方向に旋回するタンブル流を付与するタンブ
ルポートと、前記シリンダ内に流入する吸気にシリンダ
の円周方向に旋回するスワール流を付与するスワールポ
ートとに構成し、前記吸気弁における開期間のうち前半
の時期において前記タンブルポートから吸気し、前記吸
気弁における開期間のうち後半の時期において前記スワ
ールポートから吸気するように切り換えることを特徴と
する内燃機関における吸気装置。
1. A tumble port for imparting a tumble flow swirling in the axial direction of the cylinder to an intake port with an intake valve to the combustion chamber at the top of the cylinder, and an intake air flowing into the cylinder. And a swirl port that imparts a swirl flow that swirls in the circumferential direction of the cylinder to the intake valve, inhaling air from the tumble port in the first half of the opening period of the intake valve and in the latter half of the opening period of the intake valve. An intake system for an internal combustion engine, wherein the intake system is switched to intake air from the swirl port at a certain time.
【請求項2】シリンダ頂部における燃焼室への吸気弁付
き吸気ポート内の天井面を、当該天井面に沿って前記シ
リンダ内に流入する吸気にシリンダの軸線方向に旋回す
るタンブル流を付与する形態にする一方、前記吸気ポー
トの底面を、当該底面に沿って前記シリンダ内に流入す
る吸気にシリンダの円周方向に旋回するスワール流を付
与する形態にし、更に、前記吸気ポート内に、シリンダ
内への吸気を、前記吸気弁における開期間のうち前半の
時期において前記天井面に沿わせ、前記吸気弁における
開期間のうち後半の時期において前記底面に沿わせるよ
うにした切換弁を設けたことを特徴とする内燃機関にお
ける吸気装置。
2. A form in which a tumble flow swirling in the axial direction of the cylinder is applied to the intake air flowing into the cylinder along the ceiling surface in the intake port with an intake valve to the combustion chamber at the top of the cylinder. On the other hand, the bottom surface of the intake port is configured to give a swirl flow that swirls in the circumferential direction of the cylinder to the intake air flowing into the cylinder along the bottom surface. A switching valve is provided so that the intake air to the intake valve follows the ceiling surface in the first half of the opening period of the intake valve and follows the bottom surface in the latter half of the opening period of the intake valve. An intake system for an internal combustion engine, characterized by:
【請求項3】前記請求項2の記載において、前記切換弁
を、クランク軸に同期して回転するロータリー式の切換
弁に構成したことを特徴とする内燃機関における吸気装
置。
3. The intake system for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the switching valve is a rotary switching valve that rotates in synchronization with a crankshaft.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2888285A1 (en) * 2005-07-08 2007-01-12 Renault Sas Intake system for e.g. diesel engine, has swirl generation system with separator plate articulated at intersection of secondary conduits, and obstructing plate disposed in main conduit at free end of separator plate
JP2010090794A (en) * 2008-10-08 2010-04-22 Nissan Motor Co Ltd Internal combustion engine and combustion control method therefor
JP2015113718A (en) * 2013-12-09 2015-06-22 スズキ株式会社 Compression ignition type internal combustion engine

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