JP2007332823A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室に吸入される空気又は混合気の乱れを抑制しながら、吸気管路内壁面に付着した燃料の気化を促進することができる内燃機関の吸気装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射弁１１より下流の吸気ポート５の内壁面には、球面状のエンボス１３が多数設けられている。吸気流速が比較的遅い吸気ポート５の湾曲部の外側である上壁面に配置されたエンボス１３は、比較的密度が低く、吸気流速が比較的速い吸気ポート５の湾曲部の内側である下壁面に配置されたエンボス１３は、比較的密度が高くなるように形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に係り、特に、吸気管壁面に付着した燃料の気化を促進することができる内燃機関の吸気装置に関する。

内燃機関の排気中の有害成分を低減する技術として、燃料噴射の噴霧を吸気バルブ全体広げ、バルブ直撃率を高める方法がある。この方法によれば、内燃機関の始動時に最も温度上昇が速い部分がバルブ表面である故に、より広い範囲により薄く燃料噴射させるのが燃料の気化に有効であり、この結果、混合気の燃焼性が高まり排気中の有害成分低減を図ろうとしている。

また、内燃機関の吸気装置に関する技術として、スロットル弁下流の吸気管内壁面に凹凸形状または溝を形成して、壁面付着した燃料液膜の剥離、飛散或いは渦流を発生させ、吸気管内壁を伝って液体燃料が燃焼室へ流れ込むポート壁流を低減させる吸気管が知られている（例えば、特許文献１）。

また、内燃機関の吸気効率を向上させるために、スロットル弁下流の吸気管の内壁面に多数のディンプル（窪み）を一定の間隔で形成することにより、吸気管内壁面の近傍に小さな渦を発生させて、吸気流に大きな渦が生じて吸気抵抗が高まることを防止した内燃機関の吸気管が知られている（例えば、特許文献２）。
実開昭５８−１７５１６４号公報 実開昭６１−１４７６３号公報

内燃機関の吸気流速は、吸気ポートの湾曲部の内側壁面の流速が比較的速く、外側壁面の流速が比較的遅くなる。従って、上記各従来技術のように、ディンプルや溝部を吸気管内壁面に一様に設けた場合、流速が遅くなる壁面に対しては、吸気管表面積が実質的に増大することで、壁面に付着した燃料の液膜が薄くなり、燃料の気化が促進される効果を生じるものの、吸気流速が速い壁面に対しては、ディンプルや溝部の影響によって、吸気流動が変化して乱流が生じるために、シリンダ内に流入する空気が乱れ、燃焼性が低下するという問題点があった。

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、燃焼室に吸入される空気又は混合気の乱れを抑制しながら、吸気管路内壁面に付着した燃料の気化を促進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。

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、燃料噴射弁の下流側の吸気管の壁面に繰り返し凹凸形状部を形成し、吸気管湾曲部の外側における凹凸形状密度よりも吸気管湾曲部の内側における凹凸形状密度を小さくする。このような態様によれば、比較的吸気流速が遅い吸気管湾曲部の外側の壁面に付着した燃料は、比較的密度が高い凹凸形状の表面積が大きいことにより、燃料気化が促進され燃焼性が向上するとともに、比較的吸気流速が高い吸気管湾曲部の内側の壁面には比較的凹凸形状の密度が小さくされているので、吸気流動の乱れを少なくし、排気中の炭化水素量を低減することができるという効果がある。

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、前記凹凸形状は、吸気管壁面の突出する球面状のエンボスとする。このような態様によれば、球面状のエンボスにより吸気管表面積を大きくし燃料気化を促進しながら、吸気流動の乱れを更に小さく抑制し、排気中の炭化水素量を更に低減することができるという効果がある。

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。図１は、本発明に係る内燃機関の吸気装置を備えた４サイクルガソリンエンジン（以下、単にエンジンと略す）の要部断面図である。

図１において、シリンダブロック１に円筒状のシリンダ２が形成されているとともに、その頂部を覆うシリンダヘッド３に、ペントルーフ型の燃焼室４が凹設されている。この燃焼室４の２つの傾斜面にそれぞれ開口するように、吸気ポート５および排気ポート６が形成されている。そして吸気ポート５の先端を吸気弁７が開閉し、排気ポート６の先端を排気弁８が開閉するように、図示しない吸気カム及び排気カムにより吸気弁７及び排気弁８が駆動されるようになっている。

燃焼室中央部には点火プラグ９が配設されている。シリンダ２内には、図示しないピストンリングが嵌装されたピストン１０が配設され、シリンダ２内を上下に摺動可能となっている。

吸気ポート５には、先端部が吸気ポート５内部に露出するように、燃料噴射弁１１が設けられ、燃料噴射弁１１が噴射する燃料噴霧１２が吸気バルブ７を指向するように設定されている。吸気ポート５の燃料噴射弁１１より下流部の内面には、繰り返し凹凸形状部として、球面状のエンボス１３が多数形成されている。燃料噴射弁１１から噴射された燃料噴霧１２は、多数のエンボスが形成された吸気ポート５の内面に付着するが、エンボスが形成されてない吸気ポートに比べて本実施例では、エンボス１３により吸気ポート５の表面積が増加している。このため、吸気ポート内面付着した燃料膜の膜厚が薄くなり、燃料気化が早まる。この結果、燃料のポート壁流が減少するので、燃焼室における混合気中の燃料液滴量が極めて減少し、エンジンの燃費効率が向上するとともに、排気中の炭化水素量を低減させることができる。

ここで、吸気ポート５の湾曲部の湾曲の内側と外側での吸気流速を考察すると、湾曲部の内側では、吸気流速が比較的速く、湾曲部の外側では吸気流速が比較的遅くなる。そして、エンボス１３の密度は、吸気ポート５の湾曲部内側である吸気ポート５下方の密度より、湾曲部外側である吸気ポート５上方の密度が高くなるように配置されている。このように、吸気速度が比較的速い吸気管湾曲部の内側で、凹凸形状であるエンボス１３の密度を低めたために、エンボス１３による吸気流動の乱れを抑制するとともに、吸気速度が比較的遅い吸気管湾曲部の外側で凹凸形状であるエンボス１３の密度を高めたために、湾曲の外側でより表面積が増加し吸気ポート内面に付着した燃料の気化をより促進することができる。

また、エンボス１３の形状を球面としたので、吸気ポート５の壁面近くを流れる吸気流動に対する乱れを抑制しながら、壁面に付着した燃料の蒸発を促進させることができるという効果がある。

以上、好ましい実施例について説明したが、本発明における凹凸形状は、球面状のエンボスに限らず、その他の形状のエンボスや、ディンプル（窪み）でもよい。

本発明に係る内燃機関の吸気装置を適用した４サイクルガソリンエンジンの要部断面図である。

符号の説明

１：シリンダブロック
２：シリンダ
３：シリンダヘッド
４：燃焼室
５：吸気ポート
６：排気ポート
７：吸気弁
８：排気弁
９：点火プラグ
１０：ピストン
１１：燃料噴射弁
１２：燃料噴霧
１３：エンボス（凹凸形状）

Claims (2)

1. 吸気管の少なくとも一部の壁面に繰り返し凹凸形状部を備えた内燃機関の吸気装置であって、
   燃料噴射弁の下流側の吸気管の壁面に前記繰り返し凹凸形状部を形成し、
   吸気管湾曲部の外側における凹凸形状密度よりも吸気管湾曲部の内側における凹凸形状密度を小さくしたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記凹凸形状は、吸気管壁面の突出する球面状のエンボスであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。

Images