JP2005120998A - Intake port structure of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸気ポート構造に関し、特に吸気ポートの形状に係る改良に関するものである。 The present invention relates to an intake port structure of an internal combustion engine, and more particularly to an improvement related to the shape of an intake port.
従来、内燃機関の吸気ポートは、シリンダヘッドに形成され、吸気管から燃焼室へと外気、混合気等の流体を送り込むものである。該吸気ポートは、燃焼室頂面に開口して該燃焼室頂面に対して垂直に延びる垂直通路部と、その垂直通路部に連なるとともに前記燃焼室頂面の垂直方向に対して傾斜した方向に延びる傾斜通路部とを有している。そして、近年では、燃焼室の内部に強力な渦(スワール)を発生させる手法として、吸気ポートの形状に改良を加え、傾斜通路部と垂直通路部との境界部にエッジを形成することが知られている。つまり、前記流体は吸気ポートの壁面に沿って流れつつも、エッジを形成した部分で壁面から剥離し、該部分と対向する壁面側へ流れる。このため、該流体は燃焼室に対して斜め方向に強い勢いで流れ込み、スワールが発生する。このようなエッジとして、例えば特許文献1には、前記境界部の下方壁面に、傾斜通路部に対して所定の角度で繋がる平坦部を形成し、該平坦部と前記垂直通路部とでエッジを形成することが記載されている。また特許文献2には、前記傾斜通路部の壁面と前記垂直通路部の壁面とを交差させ、通路断面における下方壁面の少なくとも140度の角度範囲にエッジを形成し、上方壁面では前記傾斜通路部の壁面と前記垂直通路部の壁面とを滑らかな曲面で連ねることが記載されている。
ところが、上記従来のように吸気ポート内に平坦部を突出させたり、吸気ポートの径を絞ったり等の手法でエッジを形成した場合、吸気ポートの流量係数の低下を抑制することが非常に困難である。この流量係数の低下は、燃焼室への吸気量の低減を招くことから、内燃機関の性能を低下させる要因となる。 However, when the edge is formed by a method such as projecting a flat portion in the intake port or reducing the diameter of the intake port as in the conventional case, it is very difficult to suppress a decrease in the flow coefficient of the intake port. It is. This reduction in the flow coefficient causes a reduction in the amount of intake air into the combustion chamber, which causes a reduction in the performance of the internal combustion engine.
すなわち、内燃機関は所望とする性能となるように予め設計諸元を定めて製造されており、この設計諸元に基づいて吸気ポートの径は必要十分な所定値となるよう定められている。しかし、上記従来の手法ではエッジを形成した部分で吸気ポートの径を前記所定値未満とせざるを得ず、流量係数は必然的に低下してしまう。また一方で、エッジを形成した部分で吸気ポートの径を前記所定値とすれば、当該部分以外で吸気ポートの径を前記所定値を超えるものとせざるを得ず、設計諸元そのものを変更する必要が生じてしまう。 That is, the internal combustion engine is manufactured with predetermined design specifications so as to achieve desired performance, and the diameter of the intake port is determined to be a predetermined and sufficient predetermined value based on the design specifications. However, in the above conventional method, the diameter of the intake port must be less than the predetermined value at the portion where the edge is formed, and the flow coefficient inevitably decreases. On the other hand, if the diameter of the intake port is set to the predetermined value at the portion where the edge is formed, the diameter of the intake port must be larger than the predetermined value except for the portion, and the design specification itself is changed. Necessity arises.
このようにエッジを形成することは、たしかにスワールの強化による内燃機関の性能向上を図るには有効であるものの、一方で流量係数の低下による内燃機関の性能低下を避けられず、所望とする性能を確保することが困難となっていた。 Although forming the edge in this way is effective for improving the performance of the internal combustion engine by strengthening the swirl, on the other hand, it is inevitable that the performance of the internal combustion engine is reduced due to the decrease in the flow coefficient, and the desired performance is achieved. It was difficult to ensure.
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、流量係数の低下を抑えることのできる内燃機関の吸気ポート構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an intake port structure of an internal combustion engine that can suppress a decrease in a flow coefficient.
以下、上述した目的を達成するための手段及びその作用効果を記載する。
請求項1記載の発明は、燃焼室頂面に開口して該燃焼室頂面に対して垂直に延びる垂直通路部と、その垂直通路部に連なるとともに前記燃焼室頂面の垂直方向に対して傾斜した方向に延びる傾斜通路部とを有して吸気ポートを構成する内燃機関の吸気ポート構造において、前記傾斜通路部の下方壁面に、燃焼室側の端が前記傾斜通路部と前記垂直通路部との境界部まで延伸されて、燃焼室側に向かうに従い幅広となる凹部を形成するととともに、該凹部の前記燃焼室側の端に、前記垂直通路部の壁面に対してエッジを形成して繋がる接続面を設けたことを要旨としている。
In the following, means for achieving the above-described object and its operational effects are described.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vertical passage portion that opens to the top surface of the combustion chamber and extends perpendicularly to the top surface of the combustion chamber, and is connected to the vertical passage portion and is perpendicular to the vertical direction of the top surface of the combustion chamber. In an intake port structure of an internal combustion engine having an inclined passage portion extending in an inclined direction and constituting an intake port, an end on the combustion chamber side is formed on the lower wall surface of the inclined passage portion and the inclined passage portion and the vertical passage portion And forming a recess that becomes wider toward the combustion chamber side, and at the end of the recess on the combustion chamber side, an edge is formed and connected to the wall surface of the vertical passage portion. The gist is that a connection surface is provided.
上記構成によれば、前記傾斜通路部の下方壁面には、燃焼室側の端が前記傾斜通路部と前記垂直通路部との境界部まで延伸されて、燃焼室側に向かうに従い幅広となる凹部が形成されている。そして、該凹部の前記燃焼室側の端には、前記垂直通路部の壁面に対してエッジを形成して繋がる接続面が設けられている。すなわち、このエッジは前記傾斜通路部の壁面に凹部を形成することによって得られるものであり、エッジを形成した部分と凹部が設けられた以外の部分とで、吸気ポートの径は略同一であり、流量係数もまたほぼ同じ値となる。従って上記構成によれば、流量係数の低下を抑えることができる。 According to the above configuration, the lower wall surface of the inclined passage portion has a concave portion whose end on the combustion chamber side extends to the boundary between the inclined passage portion and the vertical passage portion and becomes wider toward the combustion chamber side. Is formed. And the connection surface which forms an edge with respect to the wall surface of the said vertical channel | path part is provided in the end by the side of the said combustion chamber of this recessed part. That is, this edge is obtained by forming a recess in the wall surface of the inclined passage portion, and the diameter of the intake port is substantially the same in the portion where the edge is formed and in the portion other than where the recess is provided. The flow coefficient is also almost the same value. Therefore, according to the said structure, the fall of a flow coefficient can be suppressed.
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の内燃機関の吸気ポート構造において、前記接続面を、平坦な面で且つ前記吸気ポートの壁面に沿って周方向へ延びる弧状としたことを要旨としている。
The invention according to
上記構成によれば、前記接続面を平坦な面で且つ前記吸気ポートの壁面に沿って周方向へ延びる弧状としたことで、同接続面は凹部の内面に対し、これらの間で一定の角度を維持しつつ繋がる。このため、凹部の内面に沿って流れる流体は、接続面に到る箇所でその流れ方向が急激に変化し、接続面から剥離して前記傾斜通路部の下方壁面から凝れと対向する上方壁面へ流れやすくなる。この場合、流体は燃焼室に対して斜め方向から強い勢いで流れ込み、同燃焼室内で縦渦(タンブル)を形成する。従って上記構成によれば、スワールのさらなる強化、特にはタンブルの強化を図ることができる。 According to the above configuration, the connection surface is a flat surface and has an arc shape extending in the circumferential direction along the wall surface of the intake port, and the connection surface is at a certain angle with respect to the inner surface of the recess. Keeping connected For this reason, the flow direction of the fluid flowing along the inner surface of the concave portion changes suddenly at the location reaching the connection surface, peels from the connection surface, and moves from the lower wall surface of the inclined passage portion to the upper wall surface facing the stiffening. It becomes easy to flow. In this case, the fluid flows with a strong force from an oblique direction with respect to the combustion chamber, and forms a vertical vortex (tumble) in the combustion chamber. Therefore, according to the above configuration, the swirl can be further strengthened, in particular, the tumble can be strengthened.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の吸気ポート構造において、前記接続面を、前記吸気ポートの壁面に沿って周方向へ一定幅で形成したことを要旨としている。 According to a third aspect of the present invention, in the intake port structure of the internal combustion engine according to the first or second aspect, the connection surface is formed with a constant width in the circumferential direction along the wall surface of the intake port. It is a summary.
上記構成によれば、接続面を一定幅で形成することで、エッジを形成した部分と凹部が設けられた以外の部分とで、吸気ポートの径は同一となる。従って上記構成によれば、流量係数の低下を抑制することができる。 According to the above configuration, by forming the connection surface with a constant width, the diameter of the intake port is the same in the portion where the edge is formed and the portion other than the portion where the recess is provided. Therefore, according to the said structure, the fall of a flow coefficient can be suppressed.
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気ポート構造において、前記凹部を、燃焼室側に向かうに従い底深くなる形状としたことを要旨としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the intake port structure of the internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the concave portion has a shape that becomes deeper toward the combustion chamber side. It is a summary.
上記構成によれば、凹部が設けられた部分と同凹部が設けられた以外の部分とで、吸気ポートの径の変化が小さく抑えられる。従って上記構成によれば、吸気ポート内における流量係数の変化を抑えることができる。 According to the above configuration, the change in the diameter of the intake port is suppressed to be small between the portion where the recess is provided and the portion other than the portion where the recess is provided. Therefore, according to the above configuration, a change in the flow coefficient in the intake port can be suppressed.
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気ポート構造において、前記凹部の内面を、滑面としたことを要旨としている。
上記構成によれば、凹部の内面を凹凸のない滑面としたことで、流体に想定外の抵抗が加わることを抑え、凹部の内面で流体の流れを好適に制御することができる。
The gist of the invention according to claim 5 is that, in the intake port structure of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, the inner surface of the recess is a smooth surface.
According to the above configuration, since the inner surface of the recess is a smooth surface without unevenness, it is possible to suppress unexpected resistance from being added to the fluid, and to appropriately control the flow of the fluid on the inner surface of the recess.
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1(a)に、本実施形態の吸気ポート10の縦断面図を、図2に横断面図を示す。
各図に示すように、吸気ポート10は、内燃機関のシリンダヘッド1に形成され、図示しない吸気管から燃焼室へと外気、混合気等の流体を送り込むものである。当該吸気ポート10は、燃焼室頂面2に開口して該燃焼室頂面2に対して垂直に延びる垂直通路部12と、その垂直通路部12に連なるとともに前記燃焼室頂面2の垂直方向に対して傾斜した方向に延びる傾斜通路部11とを有している。そして、該吸気ポート10は、傾斜通路部11と垂直通路部12との境界部Dが湾曲状に形成されている。なお、これ以降、特に指定しない限りは、該吸気ポート10において、燃焼室側(図1(a)中で下側)を下方とし、吸気管側(図1(a)中で上側)を上方とする。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1A shows a longitudinal sectional view of the
As shown in the drawings, the
当該吸気ポート10を開閉する吸気バルブ13は、傘部13a及び弁軸13bを備えて構成されている。この弁軸13bは、シリンダヘッド1に設けられた図示しないバルブガイドに軸方向に往復動可能に支持されている。吸気ポート10の燃焼室への開口部10aには、傘部13aが着座可能な弁座14が設けられている。そして、吸気ポート10は、傘部13aが弁座14に着座することで燃焼室に対して閉じられ、傘部13aが弁座14から離座することで燃焼室に対して開かれる。
The
前記傾斜通路部11で下方壁面となる傾斜壁面11aには、この傾斜壁面11aに沿って凹部21が凹設されている。当該凹部21は、下方へ向かうに従い幅広となる形状、つまり平面視で逆V字状に形成されている。また、凹部21の内面21aは、滑面となるように形成されている。これは、凹部21の内面21aに沿って流れる流体に想定外の抵抗が加わることを抑制することにより、同内面21aで流体の流れを好適に制御するためである。そして、凹部21の下方側となる端は、傾斜通路部11と垂直通路部12との境界部Dまで延伸されている。
A
図1(b)に、本実施形態の吸気ポート10で凹部21の縦断面図を示す。なお、同図においては、凹部21の形状の理解を容易にするために、凹部21の深さを誇張して描いてある。
FIG. 1B shows a longitudinal sectional view of the
同図に示すように、凹部21の下方側となる端には、接続面22が設けられている。この接続面22は、垂直通路部12の壁面で下方壁面となる垂直壁面12aに対し、凹部21の内面21aを段状に繋げるように構成されている。すなわち、前記凹部21は、傾斜壁面11aで該当部分(図1(b)中に2点鎖線で示す)を切り欠くことにより、垂直通路部12側へ向かうに従い底深くなる形状となるように形成されている。このため、凹部21の内面21aと垂直壁面12aとの間には必然的に段差が存在しており、当該内面21aを垂直壁面12aに繋げるため、接続面22が形成されている。
As shown in the figure, a
当該接続面22は、平坦な面とされており、凹部21の内面21aに対し鈍角状に繋がるように形成されている。さらに、該接続面22は、平面視で前記吸気ポート10の壁面に沿って周方向へ延びる弧状とされており、前記内面21aに対し、これらの間で一定の角度を維持するように繋がっている。また、この接続面22は、平面視で前記吸気ポートの壁面に沿って周方向へ一定幅で形成されている。そして、このように形成された接続面22は、垂直壁面12aに対し鈍角状に繋がっており、これら接続面22と垂直壁面12aとの境界により、エッジ31が形成されている。
The
続いて、当該吸気ポート10における流体の流れを説明する。
図1(b)に示したように、吸気ポート10へと送り込まれた流体は、まず凹部21に達するまで、傾斜壁面11aに沿って流れる。その後、流体は、これまでの傾斜壁面11aに沿った流れ(図中の2点鎖線で示した矢印)を維持することなく、当該凹部21で流れ方向を変えつつ、凹部21の内面21aに沿って流れ(図中の実線で示した矢印)、接続面22へと到る。なお、前記凹部21は、平面視で逆V字状、つまり垂直通路部12へ向かうに従い流量係数が高まる形状とされていることから、同凹部21を流れる流体に抵抗を加えにくいため、凹部21の内面21aに対する流体の剥離が抑制され、流体は凹部21の内面21aに沿って好適に流れる。
Next, the flow of fluid in the
As shown in FIG. 1B, the fluid sent to the
この後、流体は、接続面22が凹部21の内面21a及び垂直壁面12aのそれぞれに対し鈍角状に繋がっており、流れ方向が急激に変わることから、エッジ31で接続面22から剥離して吸気ポート10の上方へと流れる。そして、この流体は、吸気ポート10の上方壁面に沿って流れてきた流体と合流し、燃焼室に対して斜め方向から強い勢いで流れ込むことにより、同燃焼室内で縦渦(タンブル)を形成する。
Thereafter, the
さて、当該エッジ31は、傾斜通路部11と垂直通路部12とがほぼ同じ径となるように吸気ポート10を形成した状態で、傾斜壁面11aの中間部から垂直壁面12aとの境界部Dまでを逆V字状に切り欠き、凹部21を形成することによって形成されたものである。従って、図1(a)に示したように、傾斜通路部11で凹部21が設けられた以外の部分の径R1と、エッジ31が設けられた部分で垂直通路部12の径R2とは、凹部21の形成に係る加工が加えられていないことから、同じ長さを保持したままとされる。特に、接続面22を前記吸気ポート10の壁面に沿って周方向へ一定幅で形成することにより、径R2の変化は確実に抑制される。このため、吸気ポート10内で吸気管側の端部と、エッジ31が設けられた部分とは、流量係数が同値であり、流量係数の低下が抑制される。
The
また、当該凹部21は、下方側へ向かうに従い幅広となるよう、平面視で逆V字状に形成されている。すなわち、当該凹部21によって吸気ポートの径が拡がった部分は、等幅で形成された凹部による同部分に比べ小さな範囲とされる。従って、吸気ポートの径が拡がる、換言すれば流量係数が変わる範囲が最小限に抑えられる。さらに、凹部21の深さは、最大値としてもシリンダヘッド1の肉厚を超えることはなく、当該凹部21を設けることによって吸気ポートの径が大きく拡がることはない。従って、凹部21を設けることによる吸気ポートの径への影響は極僅かである。
Moreover, the said recessed
以上説明した本実施形態の吸気ポート構造によれば、下記の効果を奏することができる。
(1)エッジ31を形成しても、エッジ31の直近位置の垂直通路部12の径R2と、傾斜通路部11で凹部21が設けられた以外の部分の径R1とは、ほぼ同値に保持されている。従って、吸気ポート10内でエッジ31を形成した部分における流量係数の低下を抑制することができる。
According to the intake port structure of the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Even when the
(2)接続面22を平坦な面で形成したことで、凹部21の内面21aに対して接続面22が鈍角状に繋がることから、エッジ31で流体を好適に剥離させ、燃焼室内でタンブルを形成することができる。
(2) Since the
(3)接続面22を傾斜壁面11aに沿って周方向へ延びる弧状とすることで、接続面22が内面21aに対して一定の角度で繋がることから、好適に流体を接続面22から剥離させて吸気ポート10の上方側へ集めることができる。従って、燃焼室内でタンブルを確実に形成することができる。
(3) Since the
(4)接続面22を一定幅で形成したことで、エッジ31の直近位置の垂直通路部12の径R2と、傾斜通路部11で凹部21が設けられた以外の部分の径R1とを同値のまま保持することができる。従って、吸気ポート10内でエッジ31を形成した部分における流量係数の低下を防止することができる。
(4) Since the connecting
(5)凹部21を垂直通路部12側へ向かうに従い底深くなる形状としたことで、凹部21の形成による吸気ポート10内の流量係数の変化を好適に抑えることができる。
(6)凹部21の内面を凹凸のない滑面としたことで、流体の流れを好適に制御することができる。
(5) Since the
(6) By making the inner surface of the
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記接続面22を平坦な面としたまま、内面21aに対して鋭角状に繋げてもよい。あるいは、接続面22を湾曲した面とし、前記内面21aに対して弧状に繋げてもよい。なお、タンブルの強化を図るという観点から見た場合、当該接続面22は本実施形態のような平坦な面とすることが好ましい。つまり、接続面22を内面21aに対して弧状に繋げた場合、流体がその流れを接続面22に案内されることにより、同接続面22から剥離されなくなるおそれがある。
In addition, this embodiment can also be changed and embodied as follows.
-You may connect with the acute angle shape with respect to the
・ 接続面22は、本実施形態のような一定幅で形成したものに限らず、前記径R2と前記径R1との間に大きな差が生じない程度であれば、各箇所で任意の幅で形成してもよい。
The
・ 凹部21は、垂直通路部12へ向かうに従い幅広となる形状であれば、実施形態の平面視で逆V字状に限らず、例えば逆U字状、逆Y字状等としてもよい。
・ 凹部21を一定の深さとなるように形成してもよい。
The
-You may form the recessed
・ 流体の流れに影響を与えない程度であれば、凹部21の内面を凹凸状の粗面としてもよい。
The inner surface of the
D…境界部、2…燃焼室頂面、10…吸気ポート、11…傾斜通路部、11a…傾斜通路部の下方壁面となる傾斜壁面、12…垂直通路部、12a…垂直通路部の壁面となる垂直壁面、21…凹部、21a…凹部の内面、22…接続面、31…エッジ。 D: Boundary portion, 2 ... Combustion chamber top surface, 10 ... Intake port, 11 ... Inclined passage portion, 11a ... Inclined wall surface as a lower wall surface of the inclined passage portion, 12 ... Vertical passage portion, 12a ... Wall surface of the vertical passage portion A vertical wall surface, 21 ... a recess, 21a ... an inner surface of the recess, 22 ... a connection surface, 31 ... an edge.
Claims (5)
前記傾斜通路部の下方壁面に、燃焼室側の端が前記傾斜通路部と前記垂直通路部との境界部まで延伸されて、燃焼室側に向かうに従い幅広となる凹部を形成するととともに、該凹部の前記燃焼室側の端に、前記垂直通路部の壁面に対してエッジを形成して繋がる接続面を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。 A vertical passage portion that opens to the top surface of the combustion chamber and extends perpendicularly to the top surface of the combustion chamber, and an inclined passage portion that extends in a direction inclined to the vertical direction of the top surface of the combustion chamber while continuing to the vertical passage portion In the intake port structure of the internal combustion engine that constitutes the intake port with
In the lower wall surface of the inclined passage portion, an end on the combustion chamber side is extended to a boundary portion between the inclined passage portion and the vertical passage portion, and a concave portion that becomes wider toward the combustion chamber side is formed. An intake port structure for an internal combustion engine, characterized in that a connection surface is formed at the end on the combustion chamber side of the vertical passage portion so as to form an edge to the wall surface of the vertical passage portion.
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