JP2018123731A - Engine intake port structure - Google Patents

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Abstract

【課題】製造コストの低減化を図りながらも、タンブル流の強化を適切に図ることが可能なエンジンの吸気ポート構造を提供する。
【解決手段】燃焼室５の中心線Ｃに対して傾斜した角度に設けられた吸気ポート２と、この吸気ポート２の燃焼室入口部２２の周縁に配設されたリング状のバルブシート４と、を備えている、エンジンの吸気ポート構造Ａであって、吸気ポート２の内壁部には、バルブシート４の内側に進入し、かつバルブシート４の内周面の少なくとも一部分を覆うバルブシート内進入部２１が設けられている。
【選択図】 図１Provided is an intake port structure for an engine capable of appropriately strengthening a tumble flow while reducing the manufacturing cost.
An intake port 2 provided at an angle inclined with respect to a center line C of a combustion chamber 5, and a ring-shaped valve seat 4 disposed at a peripheral edge of a combustion chamber inlet 22 of the intake port 2. In the engine intake port structure A, the inner wall portion of the intake port 2 enters the inside of the valve seat 4 and covers at least a part of the inner peripheral surface of the valve seat 4. An entry portion 21 is provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、タンブル流を強化し、燃費性能などを向上させるのに好適なエンジンの吸気ポート構造に関する。
なお、タンブル流は、エンジンの吸気工程において、燃焼室の軸長方向に発生する旋回流（燃焼室の周方向に発生するスワール流とは交差する方向の旋回流）であり、空気と燃料とのミキシング性をよくし、燃焼効率を高めるのに役立つ。 The present invention relates to an intake port structure for an engine suitable for enhancing tumble flow and improving fuel efficiency.
The tumble flow is a swirl flow generated in the axial direction of the combustion chamber in the engine intake process (a swirl flow in a direction intersecting with the swirl flow generated in the circumferential direction of the combustion chamber). It helps to improve the mixing performance and increase the combustion efficiency.

エンジンの吸気ポート構造の一例として、特許文献１に記載のものがある。
同文献に記載の構造においては、エンジンのシリンダヘッドに、燃焼室の中心線に対して傾斜した角度で吸気ポートが設けられ、かつこの吸気ポートの燃焼室入口部の周縁には、吸気ポートとの当接が図られるリング状のバルブシートが配設されている。このような構造において、吸気ポートの内壁部とバルブシートとの間に段差や、角度の急変部が存在していると、吸気ポート内を通過してきた吸気流が乱れ、また流量係数が小さくなるなどの理由から、燃焼室内に吸気が円滑に流れ込まなくなり、タンブル流が弱くなる。
そこで、特許文献１においては、バルブシートの内周面と吸気ポートの内壁部との間に段差などを生じないようにすべく、バルブシートの内周面を吸気ポートの内壁部に対応させて加工している。 As an example of an engine intake port structure, there is one described in Patent Document 1.
In the structure described in this document, an intake port is provided in an engine cylinder head at an angle inclined with respect to the center line of the combustion chamber. A ring-shaped valve seat is provided so that the abutment can be abutted. In such a structure, if there is a step or an abrupt change in angle between the inner wall of the intake port and the valve seat, the intake flow passing through the intake port is disturbed and the flow coefficient is reduced. For these reasons, intake air does not flow smoothly into the combustion chamber, and the tumble flow becomes weak.
Therefore, in Patent Document 1, the inner peripheral surface of the valve seat is made to correspond to the inner wall portion of the intake port so as not to cause a step between the inner peripheral surface of the valve seat and the inner wall portion of the intake port. Processing.

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。   However, the prior art still has room for improvement as described below.

すなわち、バルブシートは、吸気ポートの弁座部としての役割を果たすものであるため、耐摩耗性などに優れた高硬度の材質とされているのが通例である。したがって、このバルブシートを圧入などの手段を用いてシリンダヘッドに取り付けた後に、吸気ポートの内壁部との間に段差などが生じないように加工する作業は容易ではなく、生産性に劣るものとなる。
これを解消する手段として、バルブシートをシリンダヘッドに取り付ける前の段階で予め所定の形状に仕上げておくことも考えられる。ところが、この場合にはバルブシートを吸気ポートとの相対関係において所定の向き、配置となるように高精度に位置合わせする必要がある。したがって、この作業は難しく、やはり生産性に劣る。 That is, since the valve seat plays a role as a valve seat portion of the intake port, it is usual that the valve seat is made of a high hardness material having excellent wear resistance. Therefore, after attaching this valve seat to the cylinder head using means such as press fitting, it is not easy to work so as not to cause a step between the inner wall of the intake port and the productivity is inferior. Become.
As a means for solving this problem, it is conceivable to finish the valve seat in a predetermined shape in advance before the valve seat is attached to the cylinder head. However, in this case, it is necessary to align the valve seat with high precision so that the valve seat is in a predetermined orientation and arrangement relative to the intake port. Therefore, this work is difficult and is also inferior in productivity.

なお、従来においては、シリンダヘッドとは別体のバルブシートを用いるのではなく、レーザなどを用いて、アルミ合金製のシリンダヘッドに耐摩耗合金を直接肉盛りし、この部分を吸気ポートの弁座部として加工する手段が開発されている。このような手段を採用すれば、別体のバルブシートを用いる場合に生じる前記したような不具合を解消することが可能である。ところが、このような手段は、特殊かつ高価な生産設備を準備するといった必要があり、エンジンの製造コストがかなり高くなる不利がある。   Conventionally, instead of using a separate valve seat from the cylinder head, a wear resistant alloy is directly built on the aluminum alloy cylinder head using a laser or the like, and this portion is used as a valve for the intake port. Means for processing as a seat have been developed. By adopting such means, it is possible to eliminate the above-described problems that occur when using a separate valve seat. However, such a means requires the preparation of special and expensive production equipment, and has the disadvantage that the manufacturing cost of the engine becomes considerably high.

特開２００１−１７３５１３号公報JP 2001-173513 A

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、製造コストの低減化を図りながらも、タンブル流の強化を適切に図ることが可能なエンジンの吸気ポート構造
を提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and provides an intake port structure for an engine that can appropriately enhance the tumble flow while reducing the manufacturing cost. The challenge is to do.

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明により提供されるエンジンの吸気ポート構造は、燃焼室の中心線に対して傾斜した角度に設けられた吸気ポートと、この吸気ポートの燃焼室入口部の周縁に配設されたリング状のバルブシートと、を備えている、エンジンの吸気ポート構造であって、前記吸気ポートの内壁部には、前記バルブシートの内側に進入し、かつ前記バルブシートの内周面の少なくとも一部分を覆うバルブシート内進入部が設けられていることを特徴としている。   An intake port structure for an engine provided by the present invention includes an intake port provided at an angle inclined with respect to the center line of the combustion chamber, and a ring-like shape disposed at the peripheral edge of the combustion chamber inlet of the intake port. An intake port structure for an engine, comprising: a valve seat, wherein an inner wall portion of the intake port enters an inside of the valve seat and covers at least a part of an inner peripheral surface of the valve seat An in-seat entry portion is provided.

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、吸気ポート内から燃焼室内に吸気が流れ込む場合、吸気ポート内を流れる吸気の全体または一部については、吸気ポートの内壁部の一部であるバルブシート内進入部の内壁面に沿わせて流れさせてから燃焼室内に流れ込ませることが可能であり、この吸気の流れには、バルブシートの存在による影響を殆ど与えないようにし、吸気を燃焼室に円滑に流れ込ませることができる。したがって、タンブル流を強化し、エンジンの燃焼効率を優れたものとして、低燃費・高出力エンジンを実現することが可能である。
第２に、吸気ポートの内壁部とバルブシートとの間に段差や角度の急変部などを生じないようにするための手段としては、バルブシートを吸気ポートの燃焼室入口部の周縁に取り付けた後において、高硬度のバルブシートの内周面を加工するのではなく、それよりも硬度が低い吸気ポートの内壁部を加工すればよいこととなる。したがって、タンブル流の強化を図るための加工作業の容易化が図られる。その結果、エンジンの生産性を高め、製造コストを廉価にすることができる。
第３に、本発明においては、予め所定の形状に形成されたバルブシートを、吸気ポートの燃焼室入口部の周縁に圧入などの手段を用いて組み付ければよい。このため、たとえば先に述べたレーザなどを用いて吸気ポートの弁座部に相当する箇所に耐摩耗合金を肉盛りする手段とは異なり、特殊かつ高価な設備を必要とせず、製造コストを廉価にすることが可能である。 According to such a configuration, the following effects can be obtained.
First, when the intake air flows from the intake port into the combustion chamber, all or a part of the intake air flowing in the intake port is aligned with the inner wall surface of the valve seat entry portion that is a part of the inner wall portion of the intake port. It is possible to cause the intake air to flow into the combustion chamber. The intake air flow is hardly affected by the presence of the valve seat, so that the intake air can flow smoothly into the combustion chamber. Therefore, it is possible to realize a low fuel consumption and high output engine by enhancing the tumble flow and improving the combustion efficiency of the engine.
Secondly, as a means for preventing a step or a sudden change in the angle between the inner wall of the intake port and the valve seat, the valve seat is attached to the periphery of the combustion chamber inlet of the intake port. Later, instead of processing the inner peripheral surface of the high-hardness valve seat, it is only necessary to process the inner wall portion of the intake port having a lower hardness. Therefore, it is possible to facilitate the processing work for enhancing the tumble flow. As a result, the productivity of the engine can be increased and the manufacturing cost can be reduced.
Thirdly, in the present invention, a valve seat formed in a predetermined shape in advance may be assembled using a means such as press fitting to the periphery of the combustion chamber inlet of the intake port. For this reason, for example, unlike the means for building up a wear-resistant alloy at a position corresponding to the valve seat portion of the intake port using the laser described above, no special and expensive equipment is required, and the manufacturing cost is low. It is possible to

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

（ａ）は、本発明に係るエンジンの吸気ポート構造の一例を示す要部概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ要部断面図である。(A) is principal part schematic sectional drawing which shows an example of the intake port structure of the engine which concerns on this invention, (b) is II principal part sectional drawing of (a). 図１の要部分解断面図である。FIG. 2 is an exploded cross-sectional view of a main part of FIG. 1. 本発明の他の例を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the other example of this invention.

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図１に示すエンジンの吸気ポート構造Ａは、エンジンのシリンダヘッド１Ａに設けられた吸気ポート２、および吸気バルブ３用の弁座部としてのリング状のバルブシート４を備えている。シリンダヘッド１Ａの下側のシリンダ１内には、燃焼室５および昇降可能なピストン６が設けられている。同図においては、排気ポート、排気バルブ、点火プラグなどについては省略している。   The engine intake port structure A shown in FIG. 1 includes an intake port 2 provided in a cylinder head 1A of the engine and a ring-shaped valve seat 4 as a valve seat portion for the intake valve 3. A combustion chamber 5 and a piston 6 that can be moved up and down are provided in the cylinder 1 below the cylinder head 1A. In the figure, an exhaust port, an exhaust valve, a spark plug, and the like are omitted.

吸気ポート２は、エンジンの吸入工程において燃焼室５内に吸気を流れ込ませるための
部位であり、燃焼室５の中心線Ｃに対して適当な角度で傾斜した姿勢で一連に延びた孔部として形成されている。ただし、この吸気ポート２は、吸気流が円滑に流れるように、その内壁面２０（上側内壁面２０ａや下側内壁面２０ｂ）は滑らかな形状の傾斜面とされている。また、後述するバルブシート内進入部２１が設けられた構成とされている。吸気ポート２内には、たとえば不図示の燃料噴射装置から燃料が噴射される。 The intake port 2 is a part for allowing intake air to flow into the combustion chamber 5 in the intake process of the engine, and is a hole extending in a series inclined at an appropriate angle with respect to the center line C of the combustion chamber 5. Is formed. However, the inner wall surface 20 (the upper inner wall surface 20a and the lower inner wall surface 20b) of the intake port 2 is an inclined surface having a smooth shape so that the intake flow smoothly flows. Moreover, it is set as the structure provided with the approach part 21 in a valve seat mentioned later. For example, fuel is injected into the intake port 2 from a fuel injection device (not shown).

バルブシート４は、たとえば焼結金属体などの耐摩耗性に優れた材質からなり、全体の概略形状は円形リング状である。ただし、このバルブシート４の内周面の下部（燃焼室５寄りの部分）は、下広がり傾斜状のバルブ当接面４０とされており、このバルブ当接面４０に吸気バルブ３が気密シール性の高い状態で当接可能とされている。バルブシート４の内周面のうち、バルブ当接面４０よりも上側部分は、バルブ非当接面４１である。   The valve seat 4 is made of a material having excellent wear resistance, such as a sintered metal body, and the overall schematic shape is a circular ring shape. However, the lower part of the inner peripheral surface of the valve seat 4 (portion close to the combustion chamber 5) is a valve contact surface 40 that is inclined downward and the intake valve 3 is hermetically sealed to the valve contact surface 40. It can be contacted in a highly state. Of the inner peripheral surface of the valve seat 4, a portion above the valve contact surface 40 is a valve non-contact surface 41.

バルブシート４は、吸気ポート２の燃焼室入口部２２の周縁に配設されているが、その取り付けは、図２に示すように、シリンダヘッド１Ａに設けられた凹部１０にバルブシート４を圧入することにより図られている。ここで、本実施形態においては、凹部１０のうち、燃焼室５の中心線Ｃ寄りの部分は、バルブシート４の一部が嵌入する溝１０ａとして形成されている。このことにより、図１に示すように、吸気ポート２の内壁部のうち、前記した溝１０ａよりも内側部分は、バルブシート４の内側に進入し、かつこのバルブシート４の内周面上部のバルブ非当接面４１を覆うバルブシート内進入部２１となっている。   The valve seat 4 is disposed on the periphery of the combustion chamber inlet portion 22 of the intake port 2, and as shown in FIG. 2, the valve seat 4 is press-fitted into the recess 10 provided in the cylinder head 1A. It is planned by doing. Here, in the present embodiment, a portion of the recess 10 near the center line C of the combustion chamber 5 is formed as a groove 10 a into which a part of the valve seat 4 is fitted. As a result, as shown in FIG. 1, of the inner wall portion of the intake port 2, the inner portion of the groove 10 a enters the inside of the valve seat 4, and the upper portion of the inner peripheral surface of the valve seat 4 The valve seat entry portion 21 covers the valve non-contact surface 41.

ただし、前記したバルブシート内進入部２１は、図１（ｂ）に示すように、平面断面視において略三日月状とされ、バルブシート４の内周面の全周にわたっては設けられておらず、燃焼室５の中心線Ｃ寄りの一部の領域のみを覆っている。このバルブシート内進入部２１の内壁面２１ａは、吸気ポート２の内壁面２０のうち、タンブル流の生成に大きな影響を及ぼす上側内壁面２０ａに対して一連に、かつ滑らかな状態で繋がった面とされている。好ましくは、バルブシート内進入部２１は、吸気バルブ３との当接を生じない範囲内において、バルブシート４の内周面をできる限り広い面積で覆うことが可能なサイズ（上下方向のサイズ）とされている。   However, the above-described in-valve seat entry portion 21 has a substantially crescent shape in plan sectional view, as shown in FIG. 1 (b), and is not provided over the entire circumference of the inner peripheral surface of the valve seat 4, Only a part of the combustion chamber 5 near the center line C is covered. The inner wall surface 21a of the valve seat entry portion 21 is a surface that is connected in series and smoothly to the upper inner wall surface 20a of the inner wall surface 20 of the intake port 2 that greatly affects the generation of the tumble flow. It is said that. Preferably, the in-valve seat entry portion 21 has a size (vertical size) that can cover the inner peripheral surface of the valve seat 4 with as wide an area as possible within a range where no contact with the intake valve 3 occurs. It is said that.

次に、前記したエンジンの吸気ポート構造Ａの作用について説明する。   Next, the operation of the intake port structure A of the engine will be described.

まず、ピストン６が下降し、吸気ポート２内から燃焼室５内に吸気が流れ込む場合、吸気ポート２の上側内壁面２０ａに沿って流れる吸気については、そのままバルブシート内進入部２１の内壁面２１ａに沿って流れてから燃焼室５内に流れ込むこととなる。したがって、吸気ポート２の上側内壁面２０ａに沿って流れる吸気に対するバルブシート４の影響を最小限またはこれに近い状態に抑えることができ、前記吸気を燃焼室５内に円滑に流れ込ませることができる。その結果、燃焼室５におけるタンブル流を強化し、吸気（空気）と燃料とのミキシングを促進し、エンジンの燃焼効率を優れたものとすることが可能となる。   First, when the piston 6 descends and the intake air flows into the combustion chamber 5 from the intake port 2, the intake air flowing along the upper inner wall surface 20a of the intake port 2 remains as it is as the inner wall surface 21a of the valve seat entry portion 21. And then flows into the combustion chamber 5. Therefore, the influence of the valve seat 4 on the intake air flowing along the upper inner wall surface 20a of the intake port 2 can be suppressed to a minimum or a state close to this, and the intake air can be smoothly flowed into the combustion chamber 5. . As a result, the tumble flow in the combustion chamber 5 can be strengthened, the mixing of intake air (air) and fuel can be promoted, and the combustion efficiency of the engine can be improved.

なお、吸気ポート２の下側内壁面２０ｂに沿って流れる吸気は、バルブシート４の内周面に沿って流れてから燃焼室５内に流れ込むが、この吸気は、上側内壁面２０ａに沿って流れる吸気と比較すると、タンブル流の強化には余り寄与しない。本実施形態においては、上側内壁面２０ａに沿って流れる吸気の円滑化を図っているが、このことのみによってタンブル流を十分に強化することが可能である。   Note that the intake air flowing along the lower inner wall surface 20b of the intake port 2 flows along the inner peripheral surface of the valve seat 4 and then flows into the combustion chamber 5. This intake air flows along the upper inner wall surface 20a. Compared to flowing air intake, it does not contribute much to strengthening tumble flow. In the present embodiment, the intake air flowing along the upper inner wall surface 20a is smoothed. However, the tumble flow can be sufficiently strengthened only by this.

タンブル流の強化を図るには、吸気ポート２の内壁面２０とバルブシート４との間に段差などを生じないようにする必要がある。そのための手段として、本実施形態においては、図２を参照して説明したように、バルブシート４をシリンダヘッド１Ａの凹部１０に圧入させた後において、吸気ポート２の内壁部を加工し、バルブシート内進入部２１を仕上
げればよい。バルブシート４は加工する必要がない。バルブシート４は、高硬度の材質からなるが、シリンダヘッド１Ａは、たとえばアルミ製であるため、吸気ポート２の内壁部を切削するなどして、吸気ポート２の内壁面２０（バルブシート内進入部２１の内壁面２１ａ）とバルブシート４との間に段差などを生じないようにするための加工は、比較的容易に行なうことが可能である。したがって、バルブシート４の取り付けに際し、吸気ポート２の内壁部との間に段差などを生じないようにするための加工も容易となり、エンジンの生産性を高め、その製造コストを廉価にすることも可能である。 In order to enhance the tumble flow, it is necessary to prevent a step or the like from being generated between the inner wall surface 20 of the intake port 2 and the valve seat 4. As a means for that purpose, in the present embodiment, as described with reference to FIG. 2, after the valve seat 4 is press-fitted into the recess 10 of the cylinder head 1A, the inner wall portion of the intake port 2 is processed, What is necessary is just to finish the entrance part 21 in a sheet | seat. The valve seat 4 does not need to be processed. Although the valve seat 4 is made of a material having high hardness, the cylinder head 1A is made of, for example, aluminum. Therefore, the inner wall surface 20 (entrance into the valve seat) of the intake port 2 is obtained by cutting the inner wall portion of the intake port 2 or the like. Processing for preventing a step or the like from occurring between the inner wall surface 21a) of the portion 21 and the valve seat 4 can be performed relatively easily. Therefore, when the valve seat 4 is attached, the processing for preventing a step or the like from occurring between the inner wall portion of the intake port 2 is facilitated, the engine productivity is increased, and the manufacturing cost can be reduced. Is possible.

図３は、図１（ａ）のＩ−Ｉ断面に相当する断面部分の他の構成の例を示している。
同図においては、吸気ポート２の内壁部のバルブシート内進入部２１は、バルブシート４の内周面の全周を覆うリング状に設けられている。本発明においては、このような構成とすることもできる。 FIG. 3 shows an example of another configuration of a cross-sectional portion corresponding to the II cross section of FIG.
In the figure, the valve seat entry portion 21 on the inner wall portion of the intake port 2 is provided in a ring shape covering the entire circumference of the inner peripheral surface of the valve seat 4. In this invention, it can also be set as such a structure.

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るエンジンの吸気ポート構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。
バルブシートの具体的な材質、サイズ、およびシリンダヘッドへの取り付け手法などは限定されない。吸気ポートは、タンブル流を発生させるべく燃焼室の中心線に対して傾斜した角度で設けられるが、その具体的な傾斜角度なども限定されない。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the intake port structure of the engine according to the present invention can be modified in various ways within the intended scope of the present invention.
The specific material and size of the valve seat, the attachment method to the cylinder head, etc. are not limited. The intake port is provided at an angle inclined with respect to the center line of the combustion chamber so as to generate a tumble flow, but the specific inclination angle is not limited.

Ａ エンジンの吸気ポート構造
Ｃ 燃焼室の中心線
１Ａ シリンダヘッド
２ 吸気ポート
２１ バルブシート内進入部（吸気ポートの内壁部の）
３ 吸気バルブ
４ バルブシート
５ 燃焼室 A Engine intake port structure C Combustion chamber center line 1A Cylinder head 2 Intake port 21 Inlet portion of valve seat (inside wall of intake port)
3 Intake valve 4 Valve seat 5 Combustion chamber

Claims (1)

燃焼室の中心線に対して傾斜した角度に設けられた吸気ポートと、
この吸気ポートの燃焼室入口部の周縁に配設されたリング状のバルブシートと、
を備えている、エンジンの吸気ポート構造であって、
前記吸気ポートの内壁部には、前記バルブシートの内側に進入し、かつ前記バルブシートの内周面の少なくとも一部分を覆うバルブシート内進入部が設けられていることを特徴とする、エンジンの吸気ポート構造。 An intake port provided at an angle inclined with respect to the center line of the combustion chamber;
A ring-shaped valve seat disposed at the periphery of the combustion chamber inlet of the intake port;
An intake port structure of an engine having
The intake of the engine is characterized in that an inner portion of the intake port is provided with an in-valve entry portion that enters the inside of the valve seat and covers at least a part of the inner peripheral surface of the valve seat. Port structure.
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