JP2007278166A - Intake device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸気装置に係り、特に、シリンダ中央部に燃料噴霧を容易に指向させることができる内燃機関の吸気装置に関する。 The present invention relates to an intake device for an internal combustion engine, and more particularly, to an intake device for an internal combustion engine that can easily direct fuel spray to a central portion of a cylinder.
内燃機関の燃焼において、混合気中のガス流動の存在は、燃焼速度を向上させる効果があり、燃費改善や希薄燃焼限界の向上に有効である。このような混合気中に乱流を生じさせる従来技術として、例えば吸気ポートを上下に仕切る上下隔壁を設け、上下隔壁から下方(クランク軸方向)の流路を開閉する吸気制御弁を備えたものがある(例えば、特許文献1)。この従来技術によれば、部分負荷時に吸気制御弁の開度を減少させることにより、隔壁上方からの吸気が筒内に縦渦(タンブル)を形成して燃焼速度を向上させると共に、全負荷時には吸気制御弁を全開として吸気抵抗の増加を抑制することができる。
しかしながら、上記従来技術においては、上下隔壁が吸気ポート内深くまで形成されているために、吸気バルブ中央付近のガス流動が遅くなる一方、吸気弁上方(クランク軸と反対方向)が速くなる傾向にある。これに対して燃料噴射方向は2本の吸気弁のそれぞれ外側に指向させているために、吸気弁開弁時に吸気通路外側からポート壁流がシリンダ内へ流れ込み、シリンダ壁に付着する燃料が増加するという問題点があった。 However, in the above prior art, since the upper and lower partition walls are formed deep inside the intake port, the gas flow near the center of the intake valve is slow, while the upward direction of the intake valve (in the direction opposite to the crankshaft) tends to be fast. is there. On the other hand, since the fuel injection direction is directed to the outside of each of the two intake valves, the port wall flow flows into the cylinder from the outside of the intake passage when the intake valve is opened, and the fuel adhering to the cylinder wall increases. There was a problem of doing.
また、吸気通路内側(各バルブへ吸気通路を分ける中央隔壁側)のガス流速が低下するために、点火プラグ付近に到達する燃料噴霧が吸気弁の開口部を通過する際に生じる剪断力による2次微粒化を期待できず、燃焼性を向上させることが難しいという問題点があった。 Further, since the gas flow rate inside the intake passage (the central partition wall dividing the intake passage into each valve) is reduced, the fuel spray that reaches the vicinity of the spark plug 2 due to the shearing force generated when passing through the opening of the intake valve. There was a problem that the next atomization could not be expected and it was difficult to improve the combustibility.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、シリンダ壁に付着する燃料噴霧を低減し、混合気の燃焼性を向上させて炭化水素排出量を低減することができる内燃機関の吸気装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to reduce fuel spray adhering to the cylinder wall, improve the combustibility of the air-fuel mixture, and reduce hydrocarbon emissions. It is an object to provide an intake device for an internal combustion engine.
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の吸気装置は、シリンダ当たり複数の吸気弁と、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた内燃機関の吸気装置において、吸気弁毎に吸気ポートの先端部が隔壁によって分岐し、吸気ポートの前記隔壁の上流側に、燃焼室中央部で吸気流速が比較的高く、燃焼室周辺部で吸気流速が比較的低くなるように吸気流を偏向させる偏向板を備える。このような態様によれば、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧を燃焼室中央部に容易に指向させることができるので、シリンダ壁面に付着する燃料量を減少させ、その結果、燃焼性の向上及び排出炭化水素の低減という効果がある。 In order to achieve the above object, an intake device for an internal combustion engine according to the present invention is an intake device for an internal combustion engine comprising a plurality of intake valves per cylinder and a fuel injection valve for injecting fuel into the intake port. For each valve, the tip of the intake port is branched by a partition, and the intake flow velocity is relatively high in the center of the combustion chamber and relatively low in the periphery of the combustion chamber on the upstream side of the partition of the intake port. A deflecting plate for deflecting the intake air flow is provided. According to such an aspect, since the fuel spray injected from the fuel injection valve can be easily directed to the center of the combustion chamber, the amount of fuel adhering to the cylinder wall surface is reduced, and as a result, the combustibility is improved. And the reduction of exhaust hydrocarbons.
例えば、吸気弁が2つの場合、吸気ポート先端部は、中央隔壁により2つに分岐し、それぞれ吸気弁のバルブシート部となる。この吸気ポートの中央隔壁より上流側に、吸気流を中央隔壁側へ変更させる偏向板を設けることにより、各吸気弁の中央隔壁側の吸気流速が高まり、燃料噴霧を燃焼室中央部に容易に指向させることができる。 For example, when there are two intake valves, the intake port front end portion is branched into two by the central partition, and each becomes a valve seat portion of the intake valve. By providing a deflector plate that changes the intake flow to the central partition side upstream of the central partition of the intake port, the intake flow velocity on the central partition side of each intake valve is increased, and fuel spray is easily placed in the center of the combustion chamber. Can be oriented.
また、上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の吸気装置は、前記偏向板は、吸気ポート上流から下流へ進むに従って、吸気弁配列方向に偏向する。このような態様によれば、吸気弁が2つの場合、吸気ポートからみて吸気弁が左右に配列されているので、吸気ポート上流から下流へ進むに従って、吸気弁配列方向である左右方向に偏向する偏向板を設けることにより、燃焼室中央部で吸気流速を高めることができる。 In order to achieve the above object, in the intake device for an internal combustion engine according to the present invention, the deflection plate deflects in the intake valve arrangement direction as it proceeds from the intake port upstream to the downstream. According to such an aspect, when there are two intake valves, since the intake valves are arranged on the left and right when viewed from the intake port, the intake valves are deflected in the left-right direction, which is the intake valve arrangement direction, as they proceed from the upstream side to the downstream side. By providing the deflection plate, the intake air flow rate can be increased at the center of the combustion chamber.
また、上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の吸気装置は、前記偏向板を前記隔壁毎に2枚設けることができる。このような態様によれば、吸気弁が2つの場合、一つの中央隔壁に向かって湾曲する偏向板を2枚設ける。また吸気弁が3つの場合、吸気ポート先端部が2つの隔壁により3つに分岐し、それぞれ吸気弁のバルブシート部となるので、これら隔壁の上流部に、隔壁毎に2つの偏向板、合計4つの偏向板を設けて、隔壁に向かうように吸気流を偏向することができる。 In order to achieve the above object, an intake device for an internal combustion engine according to the present invention can be provided with two deflection plates for each partition wall. According to such an aspect, when there are two intake valves, two deflection plates that curve toward one central partition are provided. Also, when there are three intake valves, the tip of the intake port branches into three by two partition walls, and each becomes the valve seat part of the intake valve. Four deflecting plates can be provided to deflect the intake air flow toward the partition wall.
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る内燃機関の吸気装置の実施例1を備えた4バルブ内燃機関の1気筒分を説明する図であり、(a)部分縦断面図、(b)平面模式図である。図1(a)、(b)に示すように、内燃機関は、吸気装置1と、シリンダ3と、排気弁5a、5bとを備えている。 1A and 1B are diagrams for explaining one cylinder of a four-valve internal combustion engine equipped with an intake device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a partial longitudinal sectional view, and FIG. 1B is a schematic plan view. is there. As shown in FIGS. 1A and 1B, the internal combustion engine includes an intake device 1, a cylinder 3, and exhaust valves 5a and 5b.
吸気装置1は、吸気ポート2と、2つの吸気弁4a、4bと、吸気ポート2の先端部をそれぞれの吸気弁開閉部へ分岐させる中央隔壁7と、吸気弁を滑動可能なように保持するバルブガイド8と、吸気ポート内へ燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)9と、中央隔壁の上流側に配置された偏向板11a、11bと、偏向板11a、11bを吸気ポート壁面に固定する偏向板サポート12とを備えている。
The intake device 1 holds an intake port 2, two intake valves 4 a and 4 b, a central partition wall 7 that branches the tip of the intake port 2 to each intake valve opening / closing portion, and a slidable intake valve. The valve guide 8, the injector (fuel injection valve) 9 for injecting fuel into the intake port, the
偏向板11a、11bは、吸気流の流速が2つの吸気弁の内側、即ち中央隔壁7側で速くなるように、吸気ポート上流から下流へ行くに従って内側へ湾曲するように形成されている。これにより吸気ポート2からシリンダ3へ吸い込まれる空気或いは混合気の流速は、シリンダ3の中央部で比較的高くなる。
The
図2は、吸気弁を2つ備えた内燃機関における本実施例と従来例との吸気バルブ部位毎の空気流速分布を比較する図である。図3は、吸気弁を2つ備えた内燃機関における吸気流速分布の模式図であり、(a)従来の一般例(ストレート吸気ポート)、(b)特許文献1記載の従来例(タンブル制御用の吸気ポート上下隔壁)、(c)本実施例である。 FIG. 2 is a diagram comparing the air flow velocity distribution for each intake valve portion between the present embodiment and the conventional example in an internal combustion engine having two intake valves. FIG. 3 is a schematic diagram of the intake flow velocity distribution in an internal combustion engine having two intake valves. (A) Conventional general example (straight intake port), (b) Conventional example described in Patent Document 1 (for tumble control) (C) This is the present embodiment.
図3(a)に示すように、吸気ポート中に上下隔壁や偏向板等のないストレート吸気ポートの場合には、均一な吸気流速と考えられる。図3(b)に示すように、吸気ポート中に上下隔壁14を備える場合、上下隔壁14による空気抵抗と上下隔壁14の下流側に乱流が生じるために、吸気弁4a,4bの上下部分で吸気流速が比較的速くなり、吸気弁4a、4bの中央部で吸気流速が比較的遅くなる。 As shown in FIG. 3A, in the case of a straight intake port having no upper and lower partition walls, deflecting plates, or the like in the intake port, it is considered that the intake flow velocity is uniform. As shown in FIG. 3B, when the upper and lower partition walls 14 are provided in the intake port, the air resistance by the upper and lower partition walls 14 and turbulent flow are generated on the downstream side of the upper and lower partition walls 14, so that the upper and lower portions of the intake valves 4a and 4b Thus, the intake flow velocity becomes relatively fast, and the intake flow velocity becomes relatively slow at the center of the intake valves 4a, 4b.
本実施例においては、図3(c)に示すように、偏向板11a、11bにより吸気が中央隔壁7へ向かって偏向されるので、吸気弁4a、4bの内側に広範囲な吸気高速部15が形成される。
In this embodiment, as shown in FIG. 3C, the intake air is deflected toward the central partition 7 by the
図4は、吸気弁を2つ備えた内燃機関における(a)従来技術と(b)本実施例の燃料噴霧形状の相違を説明する図である。いずれのインジェクタも2つの吸気弁に対してそれぞれ燃料噴霧を行う2つの噴口を備えた2ホールタイプのインジェクタを使用しているのは同様である。しかしながら、図4(a)の従来技術では、各噴口から噴射される噴霧の噴霧中心線16は、各吸気弁4a、4bのステム13を指向していたのに対して、図4(b)の実施例では、噴霧中心線16は、各吸気弁4a,4bの内側、即ち中央隔壁寄りを指向している。従って、実施例における2つの噴霧中心線16の成す角度βは、従来技術における2つの噴霧中心線16の成す角度αより狭くなっている。
FIG. 4 is a diagram for explaining the difference in fuel spray shape between (a) the prior art and (b) this embodiment in an internal combustion engine having two intake valves. It is the same that any injector uses a two-hole type injector having two injection holes for spraying fuel on the two intake valves. However, in the prior art of FIG. 4A, the
図4(c)は、実施例における噴霧方向角の範囲を模式的に示す図である。噴霧方向角は、インジェクタの軸中心線に対する噴霧中心線の成す角であり、図中右側が広角、左側が狭角である。燃料噴霧が中央隔壁7に干渉しない角度より大きい角度とする。 FIG.4 (c) is a figure which shows typically the range of the spray direction angle in an Example. The spray direction angle is an angle formed by the spray center line with respect to the axial center line of the injector, and the right side in the figure is a wide angle and the left side is a narrow angle. The angle is larger than the angle at which the fuel spray does not interfere with the central partition wall 7.
図5は、本発明に係る内燃機関の吸気装置の実施例2を備えた5バルブ内燃機関の1気筒分を説明する平面模式図である。部分断面図は、実施例1の図1(a)とほぼ同様であるので図示を省略する。 FIG. 5 is a schematic plan view illustrating one cylinder of a five-valve internal combustion engine equipped with an intake system for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention. Since the partial cross-sectional view is substantially the same as FIG.
図5に示すように、内燃機関は、吸気装置1と、シリンダ3と、排気弁5a、5bとを備えている。吸気装置1は、吸気ポート2と、3つの吸気弁4a、4b、4cと、吸気ポート2の先端部をそれぞれの吸気弁開閉部へ分岐させる隔壁7a、7bと、隔壁の上流側に配置された偏向板11a、11b、11c、11dとを備えている。
As shown in FIG. 5, the internal combustion engine includes an intake device 1, a cylinder 3, and exhaust valves 5 a and 5 b. The intake device 1 is disposed on the upstream side of the partition, the intake port 2, the three intake valves 4a, 4b, and 4c, the partition walls 7a and 7b that branch the tip of the intake port 2 to the respective intake valve opening / closing sections.
偏向板11a、11bは、吸気流の流速が隔壁7aに向かって偏向され速くなるように、吸気ポート上流から下流へ行くに従って湾曲するように形成されている。同様に偏向板11c、11dは、吸気流の流速が隔壁7bに向かって偏向され速くなるように、吸気ポート上流から下流へ行くに従って湾曲するように形成されている。これにより吸気ポート2からシリンダ3へ吸い込まれる空気或いは混合気の流速は、シリンダ3の中央部で比較的高くなり、実施例1の2吸気弁の場合と同様の効果を得ることができる。
The
1:吸気装置
2:吸気ポート
3:シリンダ
4a、4b:吸気弁
5a、5b:排気弁
6:点火プラグ取付孔
7:中央隔壁
8:バルブガイド
9:インジェクタ(燃料噴射弁)
10:燃料噴霧
11a、11b:偏向板
12:偏向板サポート
1: Intake device 2: Intake port 3: Cylinder 4a, 4b: Intake valve 5a, 5b: Exhaust valve 6: Spark plug mounting hole 7: Central partition wall 8: Valve guide 9: Injector (fuel injection valve)
10:
Claims (3)
吸気ポートの前記隔壁の上流側に、燃焼室中央部で吸気流速が比較的高く、燃焼室周辺部で吸気流速が比較的低くなるように吸気流を偏向させる偏向板を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。 An internal combustion engine that includes a plurality of intake valves for opening and closing each opening and a fuel injection valve for injecting fuel into the intake port. An engine intake system,
A deflection plate is provided on the upstream side of the partition wall of the intake port to deflect the intake air flow so that the intake air flow velocity is relatively high in the center of the combustion chamber and the intake air flow velocity is relatively low in the periphery of the combustion chamber. An intake device for an internal combustion engine.
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