JP2003262156A

JP2003262156A - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JP2003262156A
Application number: JP2002063621A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Osawa; 宏大澤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、吸気ポート内面を滑らか
にし得て、吸入空気の抵抗を減少し得て、吸入空気の流
れを安定させ得て、正確な吸入空気挙動を実現し得て、
性能の悪化を回避することにある。【構成】このため、この発明は、エンジンのシリンダ
ヘッドに吸気上流側開口端と吸気下流側開口端とを連通
する吸気ポートを設け、この吸気ポートの吸気下流側開
口端に吸気バルブが接離される吸気バルブシートを装着
して設けたエンジンの吸気装置において、吸気ポート
は、吸気上流側開口端から下流側に向かって行う機械加
工により形成される吸気ポート上流側内面と、吸気下流
側開口端から上流側に向かって行う機械加工により形成
される吸気ポート下流側内面と、吸気ポート上流側内面
と吸気ポート下流側内面とが接続する接続部の少なくと
も一部に吸気ポート中心側に向かい突出されて形成され
る盛り上がり部とから構成されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はエンジンの吸気装
置に係り、特に、吸気ポートの内面を滑らかにし得て、
吸入空気の流れを安定させ得るエンジンの吸気装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両等に搭載されるエンジンの燃焼室に
吸気を供給する吸気装置には、図７に示すものがある。
図７に示すエンジン１０２は、シリンダブロック１０４
のシリンダ１０６とピストン１０８の頂面１１０とシリ
ンダヘッド１１２の燃焼室用窪部１１４とにより燃焼室
１１６を形成して設けている。

【０００３】このエンジン１０２の吸気装置１１８は、
シリンダヘッド１１２に吸気マニホルド（図示せず）が
接続される吸気上流側開口端１２０と燃焼室用窪部１１
４に臨む吸気下流側開口端１２２とを連通する吸気ポー
ト１２４を設け、この吸気ポート１２４の吸気下流側開
口端１２２のシート装着座１２６に吸気バルブ（図示せ
ず）が接離される吸気バルブシート１２８を装着して設
けている。

【０００４】シリンダヘッド１１２に形成される吸気ポ
ート１２４は、鋳造時に中子により形成されるので、吸
気ポート内面１３０が鋳肌面で形成される。鋳肌面は、
通常は中子の位置決めの安定度、鋳造時の収縮等の理由
によって、機械加工により形成される加工面よりも寸法
安定性及び表面性状が劣る問題がある。

【０００５】そこで、エンジンには、吸入空気抵抗の低
減及び吸気流動の安定化を促進するために、吸気ポート
内面を機械加工、流体研摩、あるいは手加工により滑ら
かにする例が、レース用エンジンや一部の特殊エンジン
に見られる。しかし、一般的な量産エンジンは、吸気ポ
ート形状が機械加工に適していないため、実施しようと
すると多大な工数を要することから、吸気ポート内面を
機械加工、流体研摩、あるいは手加工により滑らかにす
る例が見られない。

【０００６】このようなエンジンの吸気装置としては、
特開平１０−１０３１５１号公報、特開平８−３２６５
９８号公報、実開平２−１１８１３６号公報に開示され
るものがある。

【０００７】特開平１０−１０３１５１号公報に開示さ
れるものは、シリンダヘッドの吸気ポートにおける内面
の鋳物肌面のうちの湾曲方向内側の部分と、この吸気ポ
ートの燃焼室内への開口部に設けた弁シート部材の内面
の機械加工面との部分を、滑らかな円弧面で接続したも
のである。

【０００８】特開平８−３２６５９８号公報に開示され
るものは、燃焼室の弁口近傍に向けて弁口軸心に対して
傾斜してほぼストレートに延びる傾斜通路を有する内燃
機関の吸気ポートにおいて、傾斜通路と弁口との接続部
に曲率半径Ｒの曲がり部を形成し、曲率半径Ｒを吸気ポ
ートとバルブシートとの位置公差ｘを０．３〜１ｍｍ、
傾斜通路と弁口軸心との成す角度をαとして、Ｒ＝Ｋ・
２ｘ／｛１８０度（−α）｝、（１＜Ｋ≦４）としたも
のである。

【０００９】実開平２−１１８１３６号公報に開示され
るものは、シリンダヘッド下面の吸気ポート開口縁部に
バルブシートを装着した内燃機関の吸気ポートにおい
て、バルブシート上縁に沿ったポート内壁を内方に突出
させて、バルブシートよりも開口面積の狭い絞り部を設
けたものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示す
エンジン１０２の吸気装置１１８は、シリンダヘッド１
１２に吸気上流側開口端１２０と吸気下流側開口端１２
２とを連通する吸気ポート１２４を鋳造時に中子により
形成しているので、吸気ポート内面１３０が鋳肌面で形
成される。

【００１１】そこで、従来の吸気装置１１８には、吸気
ポート１２４の吸気バルブシート１２８が取付けられた
側の吸気下流側開口端１２２から上流側に向かってカッ
タ１３２により機械加工を行って、機械加工面を形成し
ているものがある。

【００１２】このように形成された吸気ポート１２４
は、吸気ポート上流側の鋳肌面と吸気ポート下流側の機
械加工面とが接続部１３４において湾曲して接続され、
この接続部１３４の湾曲方向外側部位１３４ａと湾曲方
向内側部位１３４ｂとが鋳肌面と機械加工面との境界面
となる。

【００１３】このため、この吸気ポート１２４は、鋳造
時に吸気ポート１２４を形成する中子の位置にずれを生
じた場合に、境界面がずれて吸気ポート内面１３０と吸
気バルブシート１２８のシート内面１３６との間に段差
を生じる問題がある。

【００１４】特に、図８に示す如く、吸気ポート１２４
が破線に示す位置から実線に示す位置にずれて形成され
た場合には、吸気バルブシート１２８のシート内面１３
６側を支持する肉が無くなり、吸気ポート内面１３０と
シート内面１３６との間に逆段差１３８を生じ、吸入空
気の抵抗が増大し、吸気バルブシート１２８のシート装
着座１２６への圧入荷重を受け止めることができなくな
る不都合がある。

【００１５】また、複数の気筒（図示せず）を備えたエ
ンジン１０２においては、各気筒間の吸気ポート１２４
のずれのばらつきにより、吸入空気の挙動が安定しなく
なる不都合がある。特に、燃焼室に燃料を直接噴射する
インジェクタを備えた筒内噴射式エンジンは、正確な吸
入空気挙動を必要とするため、各気筒間の吸気ポート１
２４のずれのばらつきにより吸入空気の挙動が安定しな
くなると、性能の悪化を招く不都合がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで、上述の不都合を
除去するために、この発明は、エンジンのシリンダヘッ
ドに吸気マニホルドが接続される吸気上流側開口端と燃
焼室用窪部に臨む吸気下流側開口端とを連通する吸気ポ
ートを設け、この吸気ポートの吸気下流側開口端に吸気
バルブが接離される吸気バルブシートを装着して設けた
エンジンの吸気装置において、前記吸気ポートは、前記
吸気上流側開口端から下流側に向かって行う機械加工に
より形成される吸気ポート上流側内面と、前記吸気下流
側開口端から上流側に向かって行う機械加工により形成
される吸気ポート下流側内面と、前記吸気ポート上流側
内面と吸気ポート下流側内面とが接続する接続部の少な
くとも一部に吸気ポート中心側に向かい突出されて形成
される盛り上がり部とから構成されることを特徴とす
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明のエンジンの吸気装置
は、吸気上流側開口端から下流側に向かって行う機械加
工により形成される吸気ポート上流側内面と、吸気下流
側開口端から上流側に向かって行う機械加工により形成
される吸気ポート下流側内面と、吸気ポート上流側内面
と吸気ポート下流側内面とが接続する接続部の少なくと
も一部に吸気ポート中心側に向かい突出されて形成され
る盛り上がり部とから吸気ポートを構成していることに
より、吸気ポート全体を機械加工により形成することが
可能となり、吸気ポート内面のすべてを滑らかな機械加
工面に形成することができる。

【００１８】

【実施例】以下図面に基づいて、この発明の実施例を説
明する。図１〜図５は、この発明の第１実施例を示すも
のである。図１において、２はエンジン、４はシリンダ
ブロック、６はシリンダヘッド、８はシリンダ、１０は
ピストンである。エンジン２は、シリンダブロック４の
シリンダ８とこのシリンダ８に摺動可能に内蔵されたピ
ストン１０のピストン頂面１２とシリンダヘッド６の下
面１４の燃焼室用窪部１６とにより燃焼室１８を形成し
て設けている。

【００１９】このエンジン２は、燃焼室１８に吸気を導
入する吸気装置２０を設けている。吸気装置２０は、シ
リンダヘッド６の幅方向一側の吸気側壁部２２に吸気マ
ニホルド（図示せず）が接続される吸気上流側開口端２
４を開口して設け、シリンダヘッド６の下面１４の燃焼
室用窪部１６に臨ませて吸気下流側開口端２６を開口し
て設け、吸気上流側開口端２４と吸気下流側開口端２６
とを連通する吸気ポート２８を設けている。

【００２０】吸気ポート２８は、吸気下流側開口端２６
にシート装着座３０を設け、このシート装着座３０に吸
気バルブ３２が接離される吸気バルブシート３４を装着
して設けている。なお、このエンジン２は、図５に示す
如く、１つの燃焼室１８当たりに２つの吸気ポート２８
を平行に形成して設け、各吸気ポート２８に夫々吸気バ
ルブ３２を設けている。

【００２１】吸気バルブ３４は、吸気ステム３６をシリ
ンダヘッド６に吸気ステムガイド３８により軸方向移動
可能に保持して設け、閉鎖方向に付勢する吸気スプリン
グ４０を弾設し、吸気ステム３６端部に吸気タペット４
２を外装して設けている。吸気バルブ３４は、シリンダ
ヘッド６の上面４４の幅方向一側において長手方向に指
向させて軸支した吸気カム軸４６の吸気カム４８により
吸気タペット４２を直打され、開閉される。

【００２２】また、このエンジン２は、燃焼室１８から
排気を導出する排気装置５０を設けている。排気装置５
０は、燃焼室用窪部１６に臨む排気上流側開口端５２と
シリンダヘッド６の幅方向他側の排気側壁部５４の排気
マニホルド（図示せず）が接続される排気下流側開口端
５６とを連通する排気ポート５８を設け、排気上流側開
口端５２のシート装着座６０に排気バルブ６２が接離さ
れる排気バルブシート６４を装着して設けている。

【００２３】排気バルブ６２は、排気ステム６６をシリ
ンダヘッド６に排気ステムガイド６８により軸方向移動
可能に保持して設け、閉鎖方向に付勢する排気スプリン
グ７０を弾設し、排気ステム６６端部に排気タペット７
２を外装して設けている。排気バルブ６２は、シリンダ
ヘッド６の上面４４の幅方向他側において長手方向に指
向させて軸支した排気カム軸７４の排気カム７６により
排気タペット７２を直打され、開閉される。なお、符号
７８は、点火プラグである。

【００２４】このエンジン２は、図５に示す如く、シリ
ンダヘッド６の吸気側壁部２２の２つの吸気ポート２８
間の下側に位置させて、燃焼室１８に達するインジェク
タ装着孔８０を形成して設けている。このインジェクタ
装着孔８０には、インジェクタ８２の先端側を燃焼室１
８に指向させて装着している。インジェクタ８２の基端
側には、デリバリパイプ８４が装着される。したがっ
て、このエンジン２は、燃焼室１８に燃料を直接噴射す
るインジェクタ８２を備えた筒内噴射式エンジンであ
る。

【００２５】このエンジン２の吸気装置２０は、シリン
ダヘッド６の吸気マニホルドが接続される吸気上流側開
口端２４と燃焼室用窪部１６に臨む吸気下流側開口端２
６とを連通する吸気ポート２８を設け、この吸気ポート
２８の吸気下流側開口端２６に吸気バルブ３２が接離さ
れる吸気バルブシート３４を装着して設けている。吸気
ポート２８は、鋳造時に中子により鋳肌面で形成され
る。

【００２６】前記吸気ポート２８は、図２・図３に示す
如く、吸気上流側開口端２４から下流側に向かって上流
用カッタ８６を回転させることにより機械加工が行わ
れ、吸気下流側開口端２６から上流側に向かって下流用
カッタ８８を回転させるにより機械加工が行われる。上
流用カッタ８６と下流用カッタ８８とは、夫々異なる上
流用カッタ形状部Ｐ１と下流用カッタ形状部Ｐ２とを有
するとともに、上流用カッタ形状部Ｐ１と下流用カッタ
形状部Ｐ２との一部に共通カッタ形状部Ｐ３を夫々有し
ている。

【００２７】吸気ポート２８は、吸気上流側開口端２４
から下流側に向かって行う上流用カッタ８６の機械加工
により形成される吸気ポート上流側内面９０と、吸気下
流側開口端２６から上流側に向かって行う下流側カッタ
８８の機械加工により形成される吸気ポート下流側内面
９２と、吸気ポート上流側内面９０と吸気ポート下流側
内面９２とが接続する接続部９４の少なくとも一部に吸
気ポート中心線Ｃ側に向かい突出されて形成される盛り
上がり部９６とから構成される。

【００２８】このように、このエンジン２の吸気装置２
０は、吸気ポート２８全体を機械加工により形成するこ
とが可能となり、吸気ポート上流側内面９０と吸気ポー
ト下流側内面９２とからなる吸気ポート内面のすべてを
滑らかな機械加工面に形成することができる。

【００２９】このため、このエンジン２の吸気装置２０
は、吸気ポート内面を滑らかにし得ることにより、吸入
空気の抵抗を減少し得て、吸入空気の流れを安定させ得
て、正確な吸入空気挙動を実現し得て、性能の悪化を回
避することができる。

【００３０】また、吸気ポート２８の盛り上がり部９６
は、図３・図４に示す如く、吸気上流側開口端２４と吸
気下流側開口端２６とが湾曲して接続する接続部９４
の、湾曲方向外側部位９４ａに形成することなく、湾曲
方向内側部位９４ｂにのみ形成して設けている。

【００３１】これにより、この吸気装置２０は、吸気ポ
ート上流側内面９０と吸気ポート下流側内面９２とが接
続する接続部９４の湾曲方向外側部位９４ａの形状を段
差の無い滑らかな形状に形成することができ、吸気抵抗
を最小限に抑えることができ、図３に矢印Ａに示す如
く、吸気抵抗を受けることなく吸入空気を燃焼室１８に
滑らかに導くことができる。

【００３２】さらに、盛り上がり部９６は、流入する吸
入空気を吸気ポート中心線Ｃ方向に偏向可能な跳ね上が
り形状に上流側を形成して設けている。

【００３３】これにより、この吸気装置２０は、跳ね上
がり形状の盛り上がり部９６によって、図３に矢印Ｂに
示す如く、吸気ポート上流側内面９０と吸気ポート下流
側内面９２とが接続する接続部９４の湾曲方向内側部位
９４ｂの吸入空気を跳ね上げて正タンブル流を発生させ
ることができ、燃焼性の改善に寄与し得る。

【００３４】また、この吸気装置２０は、跳ね上がり形
状の盛り上がり部９６によって吸気バルブシート３４の
シート内面３４ａ側を支持する肉を形成することがで
き、従来のように逆段差が生じることも無く、圧入荷重
を確実に受けることができる。さらに、この吸気装置２
０は、肉が形成される分だけ従来の直線形状の吸気ポー
トよりも吸気ポート中心線Ｃをシリンダブロック４側に
下げることができるため、接続部９４の湾曲方向外側部
位９４ａの形状を大きな半径で形成することが可能にな
り、吸気抵抗の低減を果たすことができる。

【００３５】さらにまた、この吸気装置２０は、図２に
示す如く、吸気ポート上流側内面９０と吸気ポート下流
側内面９２とが接続する接続部９４において、上流用カ
ッタ８６の上流用カッタ形状部Ｐ１と下流用カッタ８８
の下流用カッタ形状部Ｐ２とによって湾曲方向外側部位
９４ａと湾曲方向内側部位９４ｂとを結ぶ境界線Ｈが生
じ、この境界線Ｈ上の盛り上がり部９６によって吸気ポ
ート２８内に絞りが形成されるため、燃焼室１８直前の
吸気流速を速めることができ、吸入空気の体積効率の向
上及び燃焼効率の向上を図ることができる。

【００３６】なお、このエンジン２は、燃焼室１８に燃
料を直接噴射するインジェクタ７８を備えた筒内噴射式
エンジンである。このエンジン２の吸気装置２０は、吸
気ポート内面を滑らかにし得て、吸入空気の流れを安定
させ得るので、正確な吸入空気挙動を必要とする筒内噴
射式エンジンにおいても、性能の悪化を招くことなく実
施することができる。

【００３７】また、燃焼室１８に燃料を直接噴射するイ
ンジェクタ７８を備えた筒内噴射式のエンジン２におい
ては、吸気ポート中心線Ｃに対してインジェクタ装着孔
８０の装着孔中心線Ｄのなす角度θが零（θ＝０）にな
るように、シリンダヘッド６にはインジェクタ７８が装
着されるインジェクタ装着孔８０を吸気ポート２８と平
行に形成して設けることにより、しかも２つの吸気ポー
ト２８が平行に形成されている（図５参照）こともあっ
て、シリンダヘッド６の機械加工時において、同じ段取
りの工程で吸気ポート２８とインジェクタ装着孔８０と
を機械加工することが可能となり、加工工数の低減によ
りコストの抑制を果たすことができる。

【００３８】図６は、この発明の第２実施例を示すもの
である。第２実施例の吸気装置２０は、吸気ポート上流
側内面９０と吸気ポート下流側内面９２とが接続する接
続部９４の湾曲方向内側部位９４ｂの盛り上がり部９６
に、吸気ポート下流側内面９２の接線方向に指向するよ
うに傾斜する複数の案内溝部９８を形成して設けたもの
である。

【００３９】第２実施例の吸気装置２０は、盛り上がり
部９６に形成した案内溝部９８によって、湾曲方向内側
部位９４ｂの吸入空気に吸気ポート下流側内面９２の接
線方向に旋回する流れを生じさせてスワールを発生させ
ることができ、燃焼性の改善に寄与し得る。

【００４０】

【発明の効果】このように、この発明のエンジンの吸気
装置は、吸気ポート全体を機械加工により形成すること
が可能となり、吸気ポート内面のすべてを滑らかな機械
加工面に形成することができる。

【００４１】このため、このエンジンの吸気装置は、吸
気ポート内面を滑らかにし得て、吸入空気の抵抗を減少
し得て、吸入空気の流れを安定させ得て、正確な吸入空
気挙動を実現し得て、性能の悪化を回避することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸気装置の第１実施例を示すエンジンの一部省
略断面図である。

【図２】図１のＩ−Ｉ線による吸気ポートの断面図であ
る。

【図３】図１の吸気ポートの要部拡大断面図である。

【図４】シリンダヘッドの下面の一部破断斜視図であ
る。

【図５】シリンダヘッドの側面図である。

【図６】第２実施例を示す吸気ポートの拡大断面図であ
る。

【図７】従来例を示すエンジンの一部省略断面図であ
る。

【図８】図７の吸気ポートの要部拡大断面図である。

【符号の説明】

２エンジン４シリンダブロック６シリンダヘッド１６燃焼室用窪部１８燃焼室２０吸気装置２４吸気上流側開口端２６吸気下流側開口端２８吸気ポート３２吸気バルブ３４吸気バルブシート８２インジェクタ８６上流用カッタ８８下流用カッタ９０吸気ポート上流側内面９２吸気ポート下流側内面９４接続部９６盛り上がり部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのシリンダヘッドに吸気マニホ
ルドが接続される吸気上流側開口端と燃焼室用窪部に臨
む吸気下流側開口端とを連通する吸気ポートを設け、こ
の吸気ポートの吸気下流側開口端に吸気バルブが接離さ
れる吸気バルブシートを装着して設けたエンジンの吸気
装置において、前記吸気ポートは、前記吸気上流側開口
端から下流側に向かって行う機械加工により形成される
吸気ポート上流側内面と、前記吸気下流側開口端から上
流側に向かって行う機械加工により形成される吸気ポー
ト下流側内面と、前記吸気ポート上流側内面と吸気ポー
ト下流側内面とが接続する接続部の少なくとも一部に吸
気ポート中心側に向かい突出されて形成される盛り上が
り部とから構成されることを特徴とするエンジンの吸気
装置。
【請求項２】前記盛り上がり部は、前記吸気上流側開
口端と吸気下流側開口端とが湾曲して接続する接続部の
湾曲方向内側部位にのみ形成して設けたことを特徴とす
る請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
【請求項３】前記盛り上がり部は、流入する吸入空気
を吸気ポート中心線方向に偏向可能な跳ね上がり形状に
上流側を形成して設けたことを特徴とする請求項１又は
請求項２のいずれかに記載のエンジンの吸気装置。
【請求項４】前記エンジンは、燃焼室に燃料を直接噴
射するインジェクタを備えた筒内噴射式エンジンである
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。
【請求項５】前記シリンダヘッドには、前記インジェ
クタが装着されるインジェクタ装着孔を前記吸気ポート
と平行に形成して設けたこと特徴とする請求項１に記載
のエンジンの吸気装置。