JP2006009747A - 内燃機関の吸気ポート - Google Patents

Abstract

【課題】吸気ポート内の通気抵抗の増加を防止し、かつ筒内のタンブル流の形成を強化する。
【解決手段】内燃機関の燃焼室内に吸気を導く吸気通路２と、前記吸気通路２の燃焼室付近の上壁面に、前記吸気通路２内に突出して設けられるバルブ支持部５、６と、前記バルブ支持部５、６を貫通し、前記吸気通路２と燃焼室とを連通、遮断する吸気バルブ３と、を備える内燃機関の吸気ポートであって、前記バルブ支持部６、７には、このバルブ支持部５、６に沿って流れる吸気をバルブ支持部６、７から剥離させるための、平面と曲面とで形成されるエッジ部を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、吸気２弁式の内燃機関の吸気ポートに関し、特に燃焼室内にタンブル流を発生させるための吸気ポートの構造に関する。

吸気効率を向上させるために、燃焼室天井面の片側に一対の吸気弁口を並列に形成し、かつ各吸気弁口にそれぞれ連通する一対の吸気ポートを並列に配置した吸気２弁式の内燃機関が知られている。

吸気２弁式の内燃機関において、筒内にタンブル流を形成し、混合気の濃度分布を点火プラグ付近においてリッチにするために、一対の吸気ポートの長手方向の中間部の互いに隣り合う側部の上部に、吸気ポート内を流れる吸気流の速度分布に変化を与える突部を形成した構造が特許文献１に記載されている。
特開平７−２７９７５０号

しかしながら、特許文献１に記載されている吸気ポートは、吸気流に対して突部が略垂直に突出し、吸気ポート流路を狭めた構成となっているため、通気抵抗が増加し、筒内に空気を効率よく取り入れることができていないという問題があった。

また、吸気ポート内の燃焼室から遠い側の部分の上部に流路が確保される構成となっているため、筒内流入空気はボア壁面方向に流れ易く、タンブル流の形成効果が十分に発揮されないという問題があった。

そこで、本発明ではバルブガイド通過後の吸気流の干渉を防止しつつ、吸気ポート内の通気抵抗の増加を防止し、かつ筒内のタンブル流の形成を強化することを目的とする。

本発明の吸気ポートは、内燃機関の燃焼室内に吸気を導く吸気通路と、前記吸気通路の燃焼室付近の上壁面に、前記吸気通路内に突出して設けられるバルブ支持部と、前記バルブ支持部を貫通し、前記吸気通路と燃焼室とを連通、遮断する吸気バルブと、を備える内燃機関の吸気ポートであって、前記バルブ支持部は、このバルブ支持部に沿って流れる吸気をバルブ支持部から剥離させるための、平面と曲面とで形成されるエッジ部を有する。

本発明によれば、バルブガイド支持部に沿って流れる吸気を剥離させるように平面と曲面とで形成されるエッジ部を設けたので、バルブガイドボスの形状に沿って流れ、バルブ通過時に分岐した吸気流れは前記エッジ部を通過する際にバルブガイド支持部の形状に追従することができなくなって剥離し、バルブガイド通過後に互いに干渉することなく、吸気ポート外周壁付近に主流を形成するようになるので、吸気ポート内の通気抵抗の増大を防止し、かつ筒内でのタンブル流の形成が強化される。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

第１実施形態について図１を用いて説明する。図１は本実施形態のシリンダヘッドを吸気バルブと排気バルブの互いの軸心を結ぶ線で切断した場合の切断面を表す。なお、本実施形態のエンジンは気筒当り２つの吸気口および各吸気口に連通する吸気ポートを備える吸気２弁式であり、図１は一方の吸気ポートについて示した図である。

１はシリンダヘッド、４はシリンダヘッド１の下面に設けられた燃焼室、９は燃焼室４の天井部に開口する吸気弁口、２はシリンダヘッド１の吸気側側壁１ａに接続される吸気マニホールド（図示せず）と燃焼室４とを連通する吸気ポートである。

３は燃焼室４内を往復するピストン（図示せず）に応動して吸気弁口９を開閉する吸気バルブ、５はシリンダヘッド１を上下に貫通し、吸気バルブ３のバルブステム７を摺動自由に支持するバルブガイドである。バルブガイド５取り付け穴の吸気流れ外周部の吸気流れ上流側には、バルブガイド５の支持剛性を高めるためのバルブガイドボス６が吸気ポート２内部に向けて突設されている。なお、バルブガイド５とバルブガイドボス６を含めてバルブ支持部と定義している。

なお、図１において、本実施形態の特徴であるバルブガイドボス６の形状をわかりやすくするため、バルブガイド５、吸気バルブ３を点線で表し、バルブガイドボス６を実線で表している。

ここで、バルブガイドボス６について図１の上面図である図２を参照して説明する。図２において、矢印は吸気ポート２を流れる吸気の流れを表しており、図中左側、つまり吸気流れの上流側を上流側とし、図中右側、つまり吸気流れの下流側を下流側とする。

バルブガイドボス６は、吸気ポート２壁面から突出しバルブガイド５挿入孔の開口部１１を含む面Ａと２つの略三角形の平面である側面Ｂ、Ｃとで構成される略三角錐の凸部である。

側面Ｂと側面Ｃとの交線Ｄは、吸気ポート上流側を向き、吸気バルブ３と図示しない排気バルブとを結ぶ直線（図中の一点鎖線）Ｘ上にあり、したがって上流側端部Ｅと、吸気ポート２壁面からの最大突出部分Ｆはともに吸気バルブ３と図示しない排気バルブとを結ぶ直線（図中の一点鎖線）上にあることになる。

また、側面Ｂおよび側面Ｃと面Ａとの接合部分Ｇ、Ｈは、吸気流れが剥離する程度のエッジ状になっている。エッジの形状については、実験等により確実に吸気が剥離する形状を設定する。なお、前記接合部Ｇ、Ｈは、少なくとも面Ａと側面Ｂ及びＣと吸気ポート２の上壁面との交点Ｊがエッジ状となっていればよい。

上記のような形状のバルブガイドボス６付近を流れる吸気流れは、図２中に示した矢印のように、バルブガイドボス６の左右に分岐し、それぞれ側面Ｂ、Ｃに沿って流れる。そして側面Ｂ、Ｃの下流端、つまり面Ａとの接合部Ｈ、Ｇでバルブガイドボス６の形状に追従し切れなくなってバルブガイドボス６から剥離し、そのまま吸気ポート２の外周方向の流れとなる。そして吸気ポート２の外周壁付近を流れてきた吸気流れとともに、図３に示すようにバルブガイドボス６の両側の領域に主流を形成する。

図３は上記の主流を説明するための図であり、燃焼室４側から２つの吸気ポート２を見た図である。

ここで、従来のバルブガイドボス６周りの吸気流れについて図４を参照して説明する。図中の矢印は吸気の流れを表す。

バルブガイドボス６は図２と同様に、吸気バルブ３と排気バルブ（図示せず）とを結ぶ直線Ｘ上に吸気流れの上流側に向けて延びており、バルブガイド５の径を拡大した円筒がバルブガイド５とほぼ同様の角度で吸気ポート２壁面から突出した形状となっている。なお、バルブガイド５を挿入する孔１１が開口する面Ａと側面Ｂとの接合部は面取りがされている。

これにより、吸気流れはバルブガイドボス６部で分岐し、バルブガイドボス６の形状に沿って流れる吸気流れは、側面下流端Ｃからバルブガイド５挿入孔を含む面Ａへ滑らかにつながっているので、バルブガイドボス６の形状に沿って吸気ポート２の中心方向の成分をもつことになり、バルブガイド５の下流で互いに干渉してしまう。このため、燃焼室４内に効率的にタンブル流を生成することが難しかった。

これに対して本実施形態では、上述したように、吸気流れがバルブガイドボス６の側面Ｂ、Ｃの下流端通過時に、バルブガイドボス６から剥離することによって、図３中の領域Ｙで示すように、バルブガイドボス６およびバルブステム７の左右に主流を形成する。このように、バルブガイドボス６及びバルブステム７により分岐した吸気流れは、バルブガイドボス６の下流側で再び交差することはないので、効率的にタンブル流を生成することが可能である。

以上より本実施形態では、バルブガイドボス６を上流側端部Ｅを頂点として下流側に向けて略三角錐形状に形成し、バルブガイドボス６に沿って流れる吸気流れは側面Ｂ、Ｃの下流端部分Ｇ、Ｈで剥離し、吸気ポート２の壁面付近に主流を形成するので、バルブガイドボス６の下流側で再び交差することがない。これにより、吸気流れの干渉による吸気効率の低下を防止し、タンブル流を強化することができる。

第２実施形態について図５を参照して説明する。

図５は本実施形態の吸気ポート２を上面から見た図である。

本実施形態のバルブガイドボス６は、吸気バルブ３と排気バルブの互いの軸心を結ぶ線上に延びており、略長方形の平面Ｘと、バルブガイド５挿入孔の開口部１１を含み平面Ｘの下流端と交わる平面Ｚと、平面Ｘ、平面Ｚおよび吸気ポート２壁面とで囲まれる平面Ｘｓとで構成される。

平面Ｘは上流端が吸気ポート２壁面にあり、下流にいくにつれて吸気ポート２壁面からの突出量が増加するように、スロープ状になっている。また、上記のそれぞれの平面の接合部Ａ、Ｂ、Ｃはエッジ状になっている。なお、少なくとも平面Ｚと吸気ポート２の壁面と側面Ｘｓとの交点Ｊがエッジ状になっていればよい。

なお、側面から見た場合の断面図は図１と同様である。

上記のような構成のバルブガイドボス６の周辺を流れる２つに分岐した吸気は、平面Ｘと側面Ｘｓとの接合部Ａ、Ｂおよび側面Ｘｓと平面Ｚとの接合部Ｄを通過する際に、バルブガイドボス６から剥離して、第１実施形態と同様に吸気ポート２の外周壁付近に主流を形成するので、バルブガイドボス６の下流で交差することがない。

以上により本実施形態では、第１実施形態と同様にバルブガイドボス６通過後の吸気流れの干渉による吸気効率の低下を防止し、タンブル流を強化することができる。

第３実施形態について図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

図６（ａ）は本実施形態の吸気ポート２を上面から見た図、（ｂ）は図１と同様に側面から見た図である。

本実施形態のバルブガイドボス６は、上流側の部分は図４に示した従来型のバルブガイドボス６のバルブガイド５挿入孔１１を含む面Ａを途中で切り落とした形状となっている。これにより、バルブガイド５挿入孔の開口部１１は平面Ｌと平面Ｍとで構成されることになる。

なお、平面Ｌと平面Ｍとの接合部Ｊはエッジ状になっている。

これにより、バルブガイドボス６で分岐した吸気流れは上記のエッジ部でバルブガイドボス６から剥離するので、第１実施形態と同様にバルブガイドボス６通過後の、相互の吸気流れの干渉による吸気効率の低下を防止し、タンブル流を強化することができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

本発明は、内燃機関の吸気ポートに適用可能である。

第１実施形態の吸気ポートの横断面図である。 第１実施形態の吸気ポートの上面図である。 吸気ポート内の吸気流れの分布を表す図である。 吸気ポート断面の従来例を表す図である。 第２実施形態の吸気ポートの上面図である。 （ａ）は第３実施形態の吸気ポートの上面図、（ｂ）は第３実施形態の吸気ポートの横断面図である。

符号の説明

１ シリンダヘッド
２ 吸気ポート
３ 吸気バルブ
４ 燃焼室
５ バルブガイド
６ バルブガイドボス
７ バルブステム
９ 吸気弁口
１０ バルブシート

Claims (5)

1. 内燃機関の燃焼室内に吸気を導く吸気通路と、
   前記吸気通路の燃焼室付近の上壁面に、前記吸気通路内に突出して設けられるバルブ支持部と、
   前記バルブ支持部を貫通し、前記吸気通路と燃焼室とを連通、遮断する吸気バルブと、を備える内燃機関の吸気ポートであって、
   前記バルブ支持部は、このバルブ支持部に沿って流れる吸気をバルブ支持部から剥離させるための、平面と曲面とで形成されるエッジ部を有することを特徴とする内燃機関の吸気ポート。
2. 前記バルブ支持部は、前記吸気バルブ挿入口の外周を囲うように設けられた曲面部を有するバルブガイドと、このバルブガイドの吸気上流に略三角形の平面部を有するバルブガイドボスで構成され、この曲面部と平面部によって形成されるエッジ部を有する請求項１に記載の内燃機関の吸気ポート。
3. 前記バルブガイド支持部は、前記吸気バルブ挿入口の外周を囲うように設けられた曲面部を有するバルブガイドと、このバルブガイドの吸気上流にバルブガイドのバルブ挿入口近傍から前記吸気ポートの燃焼室近傍の上壁面をつなぐ平面部を有するバルブガイドボスで構成され、この曲面部と平面部によって形成されるエッジ部を有する請求項１に記載の内燃機関の吸気ポート。
4. 前記バルブガイド支持部は、前記吸気バルブ挿入口の外周を囲うように設けられた曲面部を有するバルブガイドと、このバルブガイドの吸気上流に前記曲面部と別の曲面部を有するバルブガイドボスと、このバルブ支持部に沿って流れる吸気をバルブ支持部から剥離させるために前記バルブガイドとバルブガイドボスとを段差をもってつなぐ平面部で構成され、前記段差がエッジ部となる請求項１に記載の内燃機関の吸気ポート。
5. 前記バルブガイドとバルブガイドボスとを段差をもってつなぐ平面部は、吸気の流れに対して略直交するように設けられている請求項４に記載の内燃機関の吸気ポート。

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