JP2513272Y2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はエンジンの吸気装置、特に吸気３弁エンジン
の吸気装置に関する。

〔従来技術〕

近年、自動車用エンジンの吸気装置として、吸気通路
の燃焼室に対する開口面積を大きくしてエンジン出力を
高めるため、１つの燃焼室に対して２つの吸気ポートを
開口させ、これら吸気ポートを２つの吸気弁で夫々開閉
するようにした吸気２弁タイプの吸気装置が広く採用さ
れている。また、最近では更に開口面積を大きくするた
め、１つの燃焼室に対して３つの吸気ポートを開口さ
せ、これら吸気ポートを３つの吸気弁で夫々開閉するよ
うにした吸気３弁タイプの吸気装置のも実用化されてい
る（特開昭60−192859号公報参照）。通常、上記吸気装
置において相互に隣接する吸気弁は、製作コストを安く
するため同一形状のものが使用されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、１つの燃焼室に複数の吸気ポートを開口さ
せ、これらの吸気ポートを複数の吸気弁で開閉する場合
において、上記のように相互に隣接する吸気弁を同一形
状にし、その傘部の部分円錐面状の傘傾斜角度も同じに
すると、相互に隣接する吸気ポートから燃焼室へ流入す
る吸気が互いに干渉して吸気抵抗が増加するという問題
が発生する。しかも、この吸気抵抗は、吸気ポートの個
数が多くなって隣接する吸気ポート間の隙間が狭くなり
吸気の干渉領域が大きくなる程増大するので、吸気ポー
ト及び吸気弁を夫々３つ以上設けた場合には、開口面積
を広くすることによるエンジン性能の向上が殆ど望めな
くなる。

尚、参考までに吸気３弁タイプの吸気装置と吸気２弁
タイプの吸気装置の吸気の干渉領域を比較検討してみ
る。

第10図・第11図に示すように、吸気３弁タイプの吸気
弁のバルブヘッドの半径をａ、各吸気弁における干渉円
弧長をl₁とし、吸気２弁タイプの吸気弁のバルブヘッド
の半径をｂ、各吸気弁における干渉円弧長をl₂とする
と、吸気３弁タイプ及び吸気２弁タイプの吸気装置の吸
気の合計干渉円弧長L₁・L₂は次の式で与えられる。

L₁＝４・l₁＝４・（1/3）・π・ａ＝（4/3）・π・ａ・
・・・ L₂＝２・l₂＝２・（1/3）・π・ｂ＝（2/3）・π・ｂ・
・・・ ここで、吸気２弁タイプと吸気３弁タイプの吸気弁の
総面積が等しいとすると、３・a²・π＝２・b²・π、∴
ｂ＝ａ・〔3/2〕^1/2・・・・・・となり、、より
L₂＝〔2/3〕^1/2・πａとなるので、吸気３弁タイプの方
が吸気２弁タイプよりも干渉領域が大きくなっているこ
とが判る。

しかも、同一シリンダボア径のエンジンに対して両吸
気装置を適用した場合には、吸気３弁タイプのバルブヘ
ッドの総面積が吸気２弁タイプのバルブヘッドの総面積
より大きくなるので、干渉領域が更に大きくなる。

本考案の目的は、３つの吸気ポートのうち相互に隣接
する吸気ポートから燃焼室へ吸気が流入するときの吸気
の干渉を抑制して吸気性能を向上し得るエンジンの吸気
装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係るエンジンの吸気装置は、１つの燃焼室に
開口している３つの吸気ポート及びこれら吸気ポートを
夫々開閉する３つの吸気弁を備えたエンジンの吸気装置
において、各吸気弁は、バルブステムと、燃焼室に面す
るバルブヘッドと、バルブステムとバルブヘッドとを接
続する傘部とを有し、３つの吸気弁のうちセンターに位
置する吸気弁のバルブヘッドに対する傘部の傘傾斜角度
θ２が、その他２つの吸気弁のバルブヘッドに対する傘
部の傘傾斜角度θ１よりも大きく形成されたことを特徴
とするものである。

〔作用〕

本考案に係るエンジンの吸気装置においては、３つの
吸気弁のうちセンターに位置する吸気弁のバルブヘッド
に対する傘部の傘傾斜角度θ２が、その他２つの吸気弁
のバルブヘッドに対する傘部の傘傾斜角度θ１よりも大
きく形成されているので、センターの吸気ポートから燃
焼室へ流入する吸気の流入方向が、その両側の２つの吸
気ポートから燃焼室へ流入する吸気の流入方向と異なる
方向、つまり鉛直方向により近い方向になるため、３つ
の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の干渉を抑制し
て、吸気性能を高め、充填効率を高めることができる。

〔考案の効果〕

本考案に係るエンジンの吸気装置によれば、上記〔作
用〕の項で詳述したように、３つの吸気弁のうちセンタ
ーに位置する吸気弁のバルブヘッドに対する傘部の傘傾
斜角度θ２を、その他２つの吸気弁のバルブヘッドに対
する傘部の傘傾斜角度θ１よりも大きく形成するという
簡単な構成で以て、３つの吸気ポートから燃焼室に流入
した吸気の干渉を抑制して、吸気性能を高め、充填効率
を高めることができる。しかも、両側の２つの吸気弁に
は、それらの形状を変更することなく、通常の形状の吸
気弁を適用できるので有利である。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例は、３つの吸気弁を有する自動車用吸気多弁
エンジンの吸気装置に本考案を適用した場合のものであ
る。

第１図に示すように、エンジンＥにはシリンダブロッ
ク１とシリンダヘッド２とピストン３とで燃焼室４が形
成され、シリンダヘッド２内にはその左側壁部から斜め
に略ストレート状に燃焼室４に連通された吸気通路５
と、右側壁部から湾曲して燃焼室４に連通された１対の
排気ポート６とが形成され、吸気通路５はその途中部で
３つの吸気分岐ポート７に分岐され、吸気分岐ポート７
の下流端部及び排気ポート６の上流端部は第２図に示す
ように燃焼室４の上壁面4aに開口され、各吸気分岐ポー
ト７の下流端部及び各排気ポート６の上流端部には環状
のバルブシート８が圧入され、シリンダヘッド２の左側
壁部には吸気通路５に連通する吸気マニホールドの分岐
吸気管９が固着され、シリンダヘッド２の幅方向略中央
部には燃焼室４に臨む点火プラグ10が装着されている。

上記吸気通路５は、第１図・第３図に示すように、そ
の上流端付近の合流部5aから下流側へいくにつれて徐々
に連続的に断面形状が変化してその途中部で両側１対の
サイド吸気分岐ポート7aと中央のセンタ吸気分岐ポート
7bとに分岐され、各吸気分岐ポート７は、第４図・第５
図に示すように、その下流端部付近で下方へ湾曲状に形
成されて燃焼室４に開口され、バルブシート８の軸心Ｃ
に対するサイド吸気分岐ポート7aの下流端部の入射角α
はα＞０°に設定され、またセンタ吸気分岐ポート7bの
下流端部の入射角αはα＝０に設定されている。尚、上
記サイド吸気分岐ポート7aの入射角αはα＞０に設定さ
れるが、その吸気抵抗は、第６図・第７図に示すよう
に、圧力損失値ΔＰが大きくなって増加する分、サイド
吸気分岐ポート7a内に露出するステム11aの長さが短く
なって減少するので殆ど変化しない。

上記１対のサイド吸気分岐ポート7aには、第１図・第
３図に示すように、同一形状のサイド吸気弁11がバルブ
ガイド13を介して上下動自在に装着され、センタ吸気分
岐ポート7bにはサイド吸気弁11とは異なる形状のセンタ
吸気弁12がバルブガイド13を介して上下動自在に装着さ
れ、また各排気ポート６には排気弁14がバルブガイド15
を介して上下動自在に装着され、吸気弁11・12及び排気
弁14は燃焼室４に向けて傾斜状に設けられ、吸気弁11・
12及び排気弁14のステム11a・12a・14aはバルブシート
８の略中央部を挿通して燃焼室４内へ延び、その下端部
にはバルブシート８に下方から略気密状に当接可能な略
円錐台状の傘部11b・12b・14bが形成され、各吸気分岐
ポート７及び排気ポート６は、図示外の動弁機構で駆動
される吸気弁11・12及び排気弁14によりクランク軸の回
転に同期して夫々開閉駆動される。

上記吸気弁11・12の傘部11b・12bの上面には、第３図
に示すように、略部分円錐面状の傾斜面11c・12cが形成
され、傾斜面11cはサイド吸気弁11のバルブヘッド11d面
に対して所定の傾斜角θ１（例えば、θ１＝15°）だけ
傾斜状に形成され、傾斜面12cはセンタ吸気弁12のバル
ブヘッド12d面に対して所定の傾斜角θ２（例えば、θ
２＝30°）だけ傾斜状に形成され、傾斜角θ１と傾斜角
θ２はθ１＜θ２の関係に設定されている。即ち、第８
図に示すように、傾斜角θを大きくする程体積効率ηは
減少するので、センタ吸気弁12の傾斜面12cの傾斜角度
だけを大きく設定してある。

上記ピストン３の上壁部には、第９図に示すように、
吸気弁11・12或いは排気弁14が開駆動された時、その傘
部11b・12b・14bがピストン３の上端壁部と干渉しない
ようにするため、センタ吸気弁12に対応する位置に略円
形の凹部3aが形成され、サイド吸気弁11及び排気弁14に
対応する位置に略半円状の凹部3bが形成されている。

次に、上記エンジンＥの吸気装置の作用について説明
する。

傾斜面11c・12cの傾斜角θ１・θ２がθ１＜θ２にな
るように、吸気弁11・12の傘部11b・12bが形成されてい
るので、第３図に示すように、サイド吸気分岐ポート7a
とセンタ吸気分岐ポート7bとから燃焼室４へ流入する吸
気の流入方向が異なる方向となり、流入時の吸気の干渉
が生じにくくなって吸気性能を向上出来る。更に、セン
タ吸気弁12の傾斜面12cの傾斜角θ２のみを通常よりも
大きい傾斜角度に設定してあるので、体積効率ηに及ぼ
す影響も殆どなく、しかもセンタ吸気分岐ポート7bから
供給される吸気はシリンダ内壁面に沿って流れやすくな
るため掃気性能も向上する。

一方、上記サイド吸気分岐ポート7aの入射角αがα＞
０°に設定され、センタ吸気分岐ポート7bの入射角αが
α＝０に設定されているので、１対のサイド吸気分岐ポ
ート7aから流入した吸気は排気ポート６側のピストン３
上面へ向けられ、センタ吸気分岐ポート7bから流入した
吸気はその直下のピストン３上面に向けられることにな
り、各吸気分岐ポート７から燃焼室４へ流入する吸気の
干渉を抑制しつつ、１対のサイド吸気分岐ポート7aから
供給される吸気により掃気性能を十分に高めて吸気性能
を向上出来る。

更に、センタ吸気分岐ポート7bの入射角αをα＝０°
に設定してあるので、センタ吸気分岐ポート7bの湾曲部
分の曲率半径を無理なく大きく出来、各吸気分岐ポート
７の長さを略同じに設定してその同調回転数を揃え、慣
性過給効果を高めることも容易に出来る。

以上のように、１対のサイド吸気弁11の傘部11bの傾
斜面11cとこれに隣接するセンタ吸気弁12の傘部12bの傾
斜面12cとの傾斜角度を異なるものに設定してあるの
で、掃気性能を向上しつつサイド吸気分岐ポート7aから
流入した吸気とセンタ吸気分岐ポート7bから流入した吸
気との干渉を効果的に抑制出来、吸気性能を向上出来
る。

一方、サイド吸気分岐ポート7aとセンタ吸気分岐ポー
ト7bとの入射角αを異なるものに設定してあるので、更
に掃気性能を向上しつつ吸気の干渉を抑制して吸気性能
を向上出来る。

尚、上記センタ吸気分岐ポート7bを大きな曲率半径の
湾曲状に形成して、サイド吸気分岐ポート7aと略同じ長
さにすることも可能である。この場合、各吸気分岐ポー
ト７の同調周波数を揃えて慣性過給効果を高めることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

図面のうち第１図〜第９図は本考案の実施例を示すもの
で、第１図はシリンダヘッドの縦断面図、第２図はシリ
ンダヘッドの要部底面図、第３図は第１図III−III線断
面図、第４図はサイド吸気分岐ポート付近の縦断面図、
第５図はセンタ吸気分岐ポート付近の縦断面図、第６図
は吸気分岐ポートの圧力損失の特性図、第７図は吸気分
岐ポート内のステム長の特性図、第８図は傾斜面の傾斜
角度と体積効率との関係を示す線図、第９図はピストン
の平面図、第10図は吸気３弁タイプの吸気装置の吸気弁
付近の要部底面図、第11図は吸気２弁タイプの吸気装置
の第10図相当図である。 Ｅ……エンジン、４……燃焼室、７……吸気分岐ポー
ト、11……サイド吸気弁、12……センタ吸気弁、11b・1
2b……傘部、11c・12c……傾斜面。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの燃焼室に開口している３つの吸気ポ
   ート及びこれら吸気ポートを夫々開閉する３つの吸気弁
   を備えたエンジンの吸気装置において、 各吸気弁（11,12）は、バルブステム（11a,12a）と、燃
   焼室に面するバルブヘッド（11d,12d）と、バルブステ
   ム（11a,12a）とバルブヘッド（11d,12d）とを接続する
   傘部（11b,12b）とを有し、 ３つの吸気弁（11,12）のうちセンターに位置する吸気
   弁（12）のバルブヘッド（12d）に対する傘部（12b）の
   傘傾斜角度θ２が、その他２つの吸気弁（11）のバルブ
   ヘッド（11d）に対する傘部（11b）の傘傾斜角度θ１よ
   りも大きく形成されたことを特徴とするエンジンの吸気
   装置。