JP3014802B2 - エンジンの吸気構造 - Google Patents

エンジンの吸気構造

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JP3014802B2 JP3139810A JP13981091A JP3014802B2 JP 3014802 B2 JP3014802 B2 JP 3014802B2 JP 3139810 A JP3139810 A JP 3139810A JP 13981091 A JP13981091 A JP 13981091A JP 3014802 B2 JP3014802 B2 JP 3014802B2
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの吸気構造、特
に吸気抵抗を減少させて、吸気充填量の増大や強力なス
ワールの形成等を実現するようにした構造に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にエンジンには、所定のタイミング
で開閉することにより、シリンダ内に空気を吸入させ、
或いはシリンダ内で発生した排気ガスを排出させる吸気
バルブ及び排気バルブが備えられるが、これらのバルブ
としては、軸部の先端に傘部を設けた所謂ポペット型の
バルブが用いられるのが通例であり、これを直線往復動
させることにより、吸、排気ポートのシリンダ内への開
口部を開閉するように構成される。
【0003】また、この種のエンジンにおいては、例え
ば特公昭59−51647号公報に記載されているよう
に、吸気ポートの下流部をシリンダの内周面にほぼ沿う
ように屈曲状に形成し、特に吸入空気量の少ない低負荷
時に、シリンダ内に吸気のスワールを形成することによ
り、燃料と吸気のミキシングを促進して、燃焼性ないし
出力性能の向上を図ることが行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、吸気バルブ
が上記のようなポペット型のバルブである場合、該バル
ブや吸気ポートの構造によっては、吸気行程時において
吸気が吸気ポートの開口部からシリンダ内に流入しよう
とするときに吸気バルブの傘部がその流入の妨げとなっ
て吸気抵抗が大きくなり、これが空気充填量の増大を妨
げる原因となることがある。また、上記のように吸気ポ
ートを屈曲させてシリンダ内に吸気のスワールを形成す
るようにしたものにおいては、シリンダ内への吸気の流
入の勢いが阻害され、良好なスワールを形成できないこ
とになるのである。
【0005】この問題点を具体的に説明すると、まず、
図3に示すような構造であると、吸気バルブaの開弁時
に、吸気ポートbからシリンダc内に流入しようとする
吸気が吸気バルブaの傘部a1の略円錐面状の周面に当
接して、その流入方向が吸気ポートbに沿う斜め下向き
から略水平方向に向きを変えられることになる。そのた
め、吸気がシリンダc内に円滑に導入されないことにな
り、吸気抵抗が増大する結果となる。
【0006】また、図4に示すように、吸気バルブa’
及び吸気ポートb’の各部の角度を適切に設定して、吸
気が吸気ポートb’からその流入方向を変えないで吸気
バルブa’の傘部上方を通過するようにしても、その流
入方向と排気バルブd’の傾斜角との関係によっては、
吸気バルブa’の傘部上方を通過した吸気が排気バルブ
d’の下面に衝突する場合があり、この場合も、吸気が
シリンダc’内に円滑に導入されないことになって、吸
気抵抗が増大する。
【0007】そこで、本発明は吸気ポート及び吸気バル
ブ等に関して、吸気抵抗が最も小さくなる構造を見いだ
し、もって吸気充填量の増大を図ると共に、特にシリン
ダ内にスワールを形成するようにしたエンジンの場合
に、シリンダ内への吸気の流入の勢いを阻害しないよう
にして、強力なスワールが形成されるようにすることを
課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【0009】まず、本願の請求項1に係る発明(以下、
第1発明という)は、吸気バルブの傘部を、直線部を有
する略円錐面を該傘部の全周にわたって形成した形状と
すると共に、シリンダヘッドに設けられた吸気ポートの
略直線状に延びる部分の中心線が該シリンダヘッドの底
面に対してなす角度をA、該吸気ポートを開閉する吸気
バルブの中心線のシリンダ中心線に対する傾斜角をB、
該吸気バルブの上記略円錐面をなす傘部の周面における
直線部が該傘部周面の全周において該バルブの中心線に
直交する面に対してなす角度をCとしたとき、 C≧A+B を満足するように上記各角度A,B,Cを設定したこと
を特徴とする。
【0010】また、請求項2に係る発明(以下、第2発
明という)は、上記第1発明における各角度A,B,C
に加えて、シリンダ中心線を挟んで吸気バルブと反対側
に傾斜する排気バルブの中心線の該シリンダ中心線に対
する傾斜角をDとしたとき、 C≧A+B C≧B+D を同時に満足するように上記各角度A,B,C,Dを設
定したことを特徴とする。
【0011】さらに、請求項3に係る発明(以下、第3
発明という)は、上記第1発明または第2発明の構成
を、シリンダ内に吸気のスワールを形成するように、吸
気ポートの下流部をシリンダの内周面にほぼ沿うように
設けたエンジンに適用したことを特徴とする。
【0012】
【作用】上記の構成によれば、第1〜第3発明のいずれ
によっても、吸気ポートからその略直線状に延びる部分
の中心線の方向に沿ってシリンダ内に流入しようとする
吸気が、吸気バルブの傘部の上面に当接して方向を変え
られることなく該吸気バルブの傘部上方を通過すること
になり、これに伴って吸気抵抗が減少することになる。
【0013】また、第2発明によれば、上記のようにし
て吸気バルブの傘部上方を通過した吸気が、排気バルブ
の底面に衝突することなくシリンダ内に流入することに
なり、その結果、吸気抵抗が一層減少することになる。
【0014】そして、第3発明によれば、上記第1発明
もしくは第2発明の作用が、シリンダ内に吸気のスワー
ルを形成するようにしたエンジンで実現されることによ
り、吸気がその勢いを保持したままシリンダ内に導入さ
れることになって、該シリンダ内に強力なスワールが形
成されることになる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0016】図1、図2に示すように、この実施例に係
るエンジンは、シリンダヘッド1に2個の吸気ポート2
a,2bと2個の排気ポート3a,3bとが設けられ、
各吸気ポート2a,2b及び各排気ポート3a,3bの
シリンダ4内への開口部をそれぞれ所定のタイミングで
開閉する2個の吸気バルブ5a,5b及び2個の排気バ
ルブ6a,6bが備えられている。
【0017】ここで、図2に示すように、2個の吸気ポ
ート2a,2bのうちの一方のポート2aは、下流部が
シリンダ4の内周面にほぼ沿うように屈曲され、該ポー
ト2aを通ってシリンダ4内に吸入される吸気が該シリ
ンダ4内でスワールを形成するようになっていると共
に、低負荷時にこのスワール形成用のポート(以下、ス
ワールポートという)2aによって専ら吸気を供給する
ように、他方の吸気ポート2bには低負荷時に閉じるシ
ャッタバルブ(図示せず)が備えられている。また、少
なくともこのスワールポート2aを開閉する吸気バルブ
5aについては、傘部5a’の周面が、その全周にわた
って直線部を有する略円錐面とされている。
【0018】そして、図1に示すように、このスワール
ポート2aの上流部のほぼ直線状に延びる部分の中心線
(ア)がシリンダヘッド1の底面、即ち該シリンダヘッ
ドにおけるシリンダブロックとの合わせ面(イ)に対し
てなす角度をA、該スワールポート2aを開閉する吸気
バルブ5aの中心線(ウ)がシリンダ中心線(エ)に対
してなす角度をB、該吸気バルブ5aの上記略円錐面を
なす傘部5a’の周面における直線部がその全周にわた
って該バルブ5aの中心線(ウ)に直交する面に対して
なす角度(以下、傘角という)をC、シリンダ中心線
(エ)を挟んで吸気バルブ5aと反対側に傾斜する排気
バルブ6aの中心線(オ)のシリンダ中心線(エ)に対
する傾斜角をDとしたとき、これらの角度が、次式 C≧A+B … C≧B+D … を同時に満足するように設定されている。
【0019】上記の構成によれば、まず、スワールポー
ト2aを開閉する吸気バルブ5aの傘部5a’における
吸気の流入方向に対して前方となる部分の周面(以下、
吸気案内面という)Xの直線部がシリンダヘッド1の底
面(イ)に対してなす角度をθとしたとき、 θ=C−B であるから、上記式(C−B≧A)より、 θ≧A となる。
【0020】つまり、上記吸気バルブ5aの傘部5a’
における吸気案内面Xにおける直線部の傾斜角θがスワ
ールポート2aの略直線状部分の傾斜角Aよりも大きく
なる。したがって、該ポート2aからその開口部を通過
して上記傾斜角Aでシリンダ4内に流入しようとする吸
気が、上記案内面Xによってその流入方向を変えられる
ことなく、該吸気バルブ5aの傘部上方を通過すること
になる。これにより、該吸気バルブ5aを通過する際の
吸気抵抗が低減され、吸気がその勢いを保持したままシ
リンダ4内に導入されることになる。
【0021】一方、排気バルブ6aの底面のシリンダヘ
ッド底面(イ)に対する傾斜角は、該排気バルブ6aの
中心線(オ)のシリンダ中心線(エ)に対する傾斜角D
に等しく、この角度Dと、上記吸気バルブ5aの傘部5
a’における吸気案内面Xにおける直線部の傾斜角θと
を比較すると、 θ=C−B であるから、上記式(C−B≧D)より、 θ≧D となる。
【0022】つまり、θ<Dのときは、上記吸気バルブ
傘部5a’における吸気案内面Xに沿う方向の前方に閉
弁状態にある排気バルブ6aの底面が対向位置すること
になるが、上記のように、θ≧Dとされることにより、
吸気が該排気バルブ6aの底面に衝突することなくシリ
ンダ4内に導入されることになり、これによっても吸気
抵抗が低減されることになる。
【0023】その結果、シリンダ4内への吸気の充填量
が増大すると共に、特にこの実施例によれば、スワール
ポート2aからの吸気がその勢いを保持したままシリン
ダ4内に導入されることになり、該シリンダ4内に強力
なスワールが形成されることになる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、吸気抵抗
の低減により、吸気充填量が増大してエンジンの出力性
能が向上すると共に、シリンダ内に吸気のスワールを形
成するようにしたエンジンにおいては、強力なスワール
が形成されることになって、上記の吸気抵抗の低減効果
とあいまって、主として低負荷時における燃焼性が効果
的に改善されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に係る吸気構造を示す燃焼室
周辺のの概略断面図である。
【図2】 図1におけるシリンダヘッドの概略底面図で
ある。
【図3】 従来の吸気構造の問題点を示す燃焼室周辺の
概略断面図である。
【図4】 同じく従来の吸気構造の問題点を示す燃焼室
周辺の概略断面図である。
【符号の説明】 1 シリンダヘッド 2a 吸気ポート 4 シリンダ 5a 吸気バルブ 5a’ 傘部 6a 排気バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 乃生 芳尚 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−147014(JP,A) 実開 昭63−83406(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 31/00 F01L 3/20 F02B 23/00 F02B 29/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気バルブの傘部が、直線部を有する略
    円錐面を該傘部の全周にわたって形成した形状とされて
    いると共に、シリンダヘッドに設けられた吸気ポートの
    略直線状に延びる部分の中心線が該シリンダヘッドの底
    面に対してなす角度をA、該吸気ポートを開閉する吸気
    バルブの中心線のシリンダ中心線に対する傾斜角をB、
    該吸気バルブの上記略円錐面をなす傘部周面の直線部が
    該傘部周面の全周において該バルブの中心線に直交する
    面に対してなす角度をCとしたとき、これらの角度が、 C≧A+B を満足するように設定されていることを特徴とするエン
    ジンの吸気構造。
  2. 【請求項2】 シリンダヘッドに設けられた吸気ポート
    の略直線状に延びる部分の中心線が該シリンダヘッドの
    底面に対してなす角度をA、該吸気ポートを開閉する吸
    気バルブの中心線のシリンダ中心線に対する傾斜角を
    B、該吸気バルブの略円錐面をなす傘部の周面が該バル
    ブの中心線に直交する面に対してなす角度をC、シリン
    ダ中心線を挟んで吸気バルブと反対側に傾斜する排気バ
    ルブの中心線の該シリンダ中心線に対する傾斜角をDと
    したとき、これらの角度が、 C≧A+B C≧B+D を同時に満足するように設定されていることを特徴とす
    るエンジンの吸気構造。
  3. 【請求項3】 吸気ポートは、シリンダ内に吸気のスワ
    ールを形成するように、下流部がシリンダの内周面に沿
    うように設けられていることを特徴とする請求項1また
    は請求項2に記載のエンジンの吸気構造。
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