JP3419803B2 - 内燃機関の吸気ポート - Google Patents

内燃機関の吸気ポート

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/48Tumble motion in gas movement in cylinder
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸気ポートに
関し、特に各気筒に対して複数の吸気ポートを設けられ
た多弁式内燃機関における吸気ポートの形状改良に関す
るものである。 【0002】 【従来の技術】内燃機関における通常の吸気ポート11
は、図5に示すように、入口部12から燃焼室14に開
口する吸気弁口13に向けて円弧状に滑らかに湾曲する
湾曲通路にて構成されている。なお、図5において、1
5は吸気ポートの入口部に接続された吸気マニホール
ド、16は燃料噴射装置、17は吸気弁、18は吸気弁
口13のバルブシート、19はシリンダ室、20はピス
トン、21は排気ポート、22は排気弁であり、それぞ
れ周知の内燃機関の構成要素であり、説明は省略する。 【0003】ところで、このような形状の吸気ポート1
1を有する内燃機関における出力トルク特性は図4に実
線で示すようになり、高速運転域では大きな出力トルク
が得られるが、低速運転域での出力トルクが低いという
問題があった。即ち、吸気ポート11が滑らかな湾曲通
路にて形成されているとその断面内での空気密度はほぼ
一様で、かつ低速運転域では吸入空気の流速が低いため
に、吸気弁17と吸気弁口13のバルブシート18との
間の通路抵抗の影響を大きく受けることになり、低速運
転域での出力トルクが低下するのである。 【0004】このような問題点の解消を図った吸気ポー
トの形状として、例えば特開平2−16608号公報に
開示されているような吸気ポートが知られている。その
吸気ポート23は、図6に示すように、吸気弁口13の
バルブシート18の近傍位置に向けて弁口軸心Oに対し
て傾斜してほぼストレートに延びる傾斜通路にて構成さ
れている。このような吸気ポート23の形状によると、
吸気弁17が開いた時に弁口軸心Oに対して傾斜通路
側、即ち図6のA側部分では吸気弁17とバルブシート
18との間に形成される通路が屈曲して抵抗が大きいの
に対して、弁口軸心Oに対して傾斜通路とは反対側、即
ちB側では通路抵抗が小さく、通路抵抗に大きな差が生
じるために、シリンダ室内にタンブル(縦方向の旋回
流)を形成し易くなり、その結果燃焼時における乱れを
増加させ、低中速運転域での燃焼効率を向上させて出力
トルクを向上することができる。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示すような吸気ポート23の形状では、図4に一点鎖線
で示すように、低中速運転域での出力トルクは上記のよ
うにして5〜7%向上することができるが、高速運転域
では例えば6000rpm で6%程度の出力トルクの低下
をもたらすという問題がある。即ち、図6に示す吸気ポ
ート23の形状では断面内で吸気密度はほぼ一様であ
り、かつ図6のA側部分、即ち弁口軸心Oに対して傾斜
通路側で通路抵抗が大きいことによって、高速運転域で
大量の吸気を必要とするときに吸気効率の低下をもたら
し、その結果出力トルクの低下を来すのである。 【0006】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、低中速運転域でも、高速運転域でも高い出力トルク
を得ることができ、併せてシリンダヘッドを高さ方向に
コンパクトに構成することができる内燃機関の吸気ポー
トを提供することを目的とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は、各気筒に対し
て複数の吸気ポートがシリンダヘッド内に設けられた多
弁式内燃機関の吸気ポートにおいて、吸気ポートの入口
部は、複数の弁口に対し共通な通路であって、その縦断
面高さが全長にわったてほぼ同一の略水平な水平通路に
て形成し、この水平通路から分岐する通路であって、屈
折部を介して燃焼室の弁口近傍に向けて弁口軸心に対し
て傾斜してほぼストレートに延びる傾斜通路を形成し、
前記屈折部の少なくとも内側屈折部分は滑らかにつなが
らないように形成されたものであり、かつ前記傾斜通路
の長さはその径の略2倍以上であることを特徴とする。 【0008】 【作用】本発明によれば、次のような作用〜を奏す
ることができる。 吸気弁口近傍に向けてその軸心に
対して軸心が傾斜してストレートに延びる傾斜通路を有
していることにより、吸気弁が開いた時に吸気弁口の軸
心より傾斜通路側では吸気弁とバルブシートとの間に形
成される通路が大きく屈曲するために通路抵抗が大きい
のに対して、軸心より傾斜通路とは反対側部分では吸気
弁とバルブシートとの間の通路が殆ど屈曲せずに燃焼室
に連通して通路抵抗が小さいため、弁口軸心の両側で通
路抵抗に大きな差が生じ、それによって流入速度に差が
生じるために、シリンダ室内にタンブルを形成し易くな
り、その結果燃焼時における乱れを増加させることがで
き、低中速運転域で吸気流量が少ないときにも燃焼効率
を向上させて出力トルクが向上する。 水平通路の縦
断面高さが全長にわたってほぼ同一となっており、この
水平通路と前記傾斜通路との間の屈折部は、少なくとも
内側屈折部分が滑らかにつながらないように形成されて
いるので、高速運転域においては、吸気流量が増加しか
つ吸気が水平通路から屈折部を介して傾斜通路に流入す
ることによって、吸入空気に作用する慣性力にて傾斜通
路の吸気弁口近傍において吸気弁口の軸心に対して傾斜
通路側とは反対側で吸気密度が高くなり、かつこの軸心
に対して傾斜通路とは反対側の部分は上記のように通路
抵抗が小さいために、必要な吸気の大部分がこの部分か
ら燃焼室に流入してタンブルを形成し、傾斜通路を有す
ることにより吸気弁口の軸心に対して傾斜通路側に通路
抵抗の大きい部分が存在していても吸気充填効率の低下
を抑制することができ、高速運転域での吸気効率の低下
を抑制できる。しかも前記傾斜通路の長さがその径の略
2倍以上の適切な長さ(吸気ポートがシリンダヘッド内
に設けられているため傾斜通路の長さの上限には制限が
ある。)に設定されていることにより、吸気流が屈折部
を経て傾斜通路に流れ込んでも吸気弁口の近傍では確実
に層流になっており、吸気弁とバルブシートの間の通路
を抵抗なく円滑に流れて燃焼室に流入し、シリンダ室に
タンブルが形成される。 傾斜通路の上部が途中で屈
折部を介して水平通路に連通し、この水平通路にて吸気
ポートの入口部を形成しているので、吸気ポートの入口
部の高さ位置が、傾斜通路のみから成る場合に比して低
くなり、シリンダヘッドを高さ方向にコンパクトに構成
することができる。 【0009】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図4を参照
して説明する。 【0010】図1〜図3において、1はシリンダヘッ
ド、2は燃焼室である。燃焼室2の上壁面には一対の吸
気弁口3と排気弁口4が形成され、それぞれ吸気弁と排
気弁(図示せず)にて所定のタイミングで開閉される。
両吸気弁口3には吸気ポート5が接続されている。 【0011】吸気ポート5の入口部は一対の吸気弁口
3、3に共通の略水平な水平通路6にて形成されてい
る。この水平通路6から屈折部7を介して一対の吸気弁
口3、3の近傍に向けてほぼストレートに延びる傾斜通
路8、8が分岐形成されている。この傾斜通路8の軸心
Pは吸気弁口3の軸心Oに対して傾斜している。又、こ
の傾斜通路8の長さLは傾斜通路の径Dの略2倍以上の
長さに設定されている。 【0012】図1において、9は吸気弁(図示せず)の
ガイド孔形成凹部であり、図2において10は点火プラ
グ取付穴である。 【0013】以上の構成において、吸気弁口3近傍に向
けてその軸心Oに対して軸心Pが傾斜してストレートに
延びる傾斜通路8を有していることにより、図6の従来
例と同様に、吸気弁が開いた時に吸気弁口3の軸心Oよ
り傾斜通路8側では吸気弁とバルブシートとの間に形成
される通路が大きく屈曲するために通路抵抗が大きいの
に対して、軸心Oより傾斜通路8とは反対側部分では吸
気弁とバルブシートとの間の通路が殆ど屈曲せずに燃焼
室2に連通して通路抵抗が小さいため、軸心Oの両側で
通路抵抗に大きな差が生じる。そのため、低中速運転域
で吸気流量が少なくてもシリンダ室内にタンブルが容易
に形成され、その結果燃焼時における乱れが増加して燃
焼効率が向上し、出力トルクが向上する。 【0014】一方、高速運転域では吸気流量が増加しか
つ吸気が水平通路6から屈折部7を介して傾斜通路8に
流入することによって、吸入空気に作用する慣性力にて
傾斜通路8の吸気弁口3近傍において吸気弁口3の軸心
Oに対して傾斜通路8側とは反対側で吸気密度が高くな
り、かつこの軸心Oに対して傾斜通路8とは反対側の部
分は上記のように通路抵抗が小さいために、必要な吸気
の大部分がこの部分から燃焼室2に流入してタンブルを
形成し、傾斜通路8を有することにより吸気弁口3の軸
心Oに対して傾斜通路8側に通路抵抗の大きい部分が存
在していても吸気充填効率の低下を抑制することがで
き、高速運転域での吸気効率の低下を抑制できる。ま
た、この傾斜通路8の長さLがその径Dの略2倍以上に
設定されていることにより、吸気流が屈折部7を経て傾
斜通路8に流れ込んでも吸気弁口3の近傍では確実に層
流になっており、吸気弁とバルブシートの間の通路を抵
抗なく円滑に流れて燃焼室に流入し、シリンダ室にタン
ブルが形成される。 【0015】かくして、図4に破線で示すように、低中
速運転域で出力トルクを5〜7%向上できるとともに、
高速運転域での出力トルクの低下を3%程度に抑えるこ
とができ、低速運転域から高速運転域まで高い出力トル
クが得られる。 【0016】また、傾斜通路8の上部が途中で屈折部7
を介して水平通路6に連通し、この水平通路6にて吸気
ポート5の入口部を形成しているので、吸気ポート5の
入口部の高さ位置が、傾斜通路8のみから成る場合に比
して低くなり、シリンダヘッド1を高さ方向にコンパク
トに構成することができる。 【0017】 【発明の効果】本発明の内燃機関の吸気ポートによれ
ば、低速運転域から高速運転域まで高い出力トルクを得
ることができると共に、シリンダヘッドを高さ方向にコ
ンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例の内燃機関の吸気ポートの縦
断面図である。 【図2】同実施例における燃焼室の底面図である。 【図3】同実施例の吸気ポートの平面図である。 【図4】同実施例及び従来例の内燃機関の出力トルク特
性図である。 【図5】従来例の内燃機関の吸気ポート近傍部の縦断面
図である。 【図6】他の従来例の吸気ポートの縦断面図である。 【符号の説明】 2 燃焼室 3 吸気弁口 5 吸気ポート 6 水平通路 7 屈折部 8 傾斜通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 泰久 大阪府池田市桃園2丁目1番1号 ダイ ハツ工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−224925(JP,A) 実開 昭59−119924(JP,U) 実開 昭57−3837(JP,U) 実開 昭60−47867(JP,U) 実開 昭63−142251(JP,U) 実開 昭56−142251(JP,U) 実開 昭56−161135(JP,U) 実開 昭63−6141(JP,U)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 各気筒に対して複数の吸気ポートがシリ
    ンダヘッド内に設けられた多弁式内燃機関の吸気ポート
    において、吸気ポートの入口部は、複数の弁口に対し共
    通な通路であって、その縦断面高さが全長にわったてほ
    ぼ同一の略水平な水平通路にて形成し、この水平通路か
    ら分岐する通路であって、屈折部を介して燃焼室の弁口
    近傍に向けて弁口軸心に対して傾斜してほぼストレート
    に延びる傾斜通路を形成し、前記屈折部の少なくとも内
    側屈折部分は滑らかにつながらないように形成されたも
    のであり、かつ前記傾斜通路の長さはその径の略2倍以
    上であることを特徴とする内燃機関の吸気ポート。
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KR20030039466A (ko) * 2001-11-13 2003-05-22 현대자동차주식회사 엔진 흡기포트의 구조
KR20030039467A (ko) * 2001-11-13 2003-05-22 현대자동차주식회사 가변밸브타이밍장치 엔진의 흡기포트

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