JP3561987B2 - 多弁吸気式エンジン - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の吸気ポートを有した多弁吸気式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は先に、図９に示すような多弁吸気式エンジンを提案した（特願平５−７８２７５号）。この多弁吸気式エンジンは、クランク軸方向（機関長手方向）と略直角な方向に二本の吸気ポート１，２を並設して、一方の吸気ポート１をヘリカル形状にすることでシリンダ３内にスワールＳを形成させると共に、他方の直線状の吸気ポート２の、シリンダ３に開口する開口部付近の内壁部に凹部４を設けることで、その吸気を反転させてスワールＳの方向に案内するものである。
【０００３】
この構成により、強いスワールＳが得られ、しかも従来のエンジン（実開昭５９−１９２６２５号公報など）のように吸気系が複雑なレイアウトとなることがない多弁吸気式のエンジンとすることができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで前記提案においては、ヘリカル形状の吸気ポート１による吸気はバルブ（図示せず）を中心にして渦巻状にシリンダ３内に供給されるので、シリンダ周方向に向かう流れａ１ のほかに、他方の吸気ポート２の側に向かう流れａ２ も生じている。このため、この流れａ２ が他方の吸気ポート２の凹部４による吸気の流れｂと対向する形となり、干渉しあってスワールＳが充分に強められないという課題が残されていた。
【０００５】
そこで本発明は、上記事情に鑑み、吸気ポートの流入空気が互いに干渉することがなく、充分な強いスワールが得られる多弁吸気式エンジンを提供すべく創案されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、クランク軸方向と略直角な方向に延出する第一の吸気ポート及び第二の吸気ポートを並べて配置し、第一の吸気ポートの第一のシリンダ側開口部と、第二の吸気ポートの第二のシリンダ側開口部とを、クランク軸方向に並べて配置した多弁吸気式エンジンであって、第一の吸気ポートの中間部における第二の吸気ポートと反対側の内壁に、吸気をシリンダ周方向に導いて、第二のシリンダ側開口部から第一のシリンダ側開口部に向かう方向のスワールを形成するための突出部を設けると共に、第二の吸気ポートの第二のシリンダ側開口部近傍の内壁に、その吸気をスワールの方向に案内するための凹部を設けたものである。
【０００７】
【作用】
上記構成によって、第一の吸気ポートの突出部は、ポート内を通ってきた空気の流れ全体をシリンダ周方向に導いてスワールを形成する。第二の吸気ポートの凹部は、ポート内から開口部へと向かう空気を反転させるように案内する。この吸気は、第一の吸気ポートからの吸気と干渉することなくシリンダ内に流入し、スワールを強める。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
【０００９】
図１及び図２は、本発明に係わる多弁吸気式エンジンの一実施例を示したものである。この多弁吸気式エンジンは、クランク軸方向と平面視で略直角な方向に第一の吸気ポート１１及び第二の吸気ポート１２を並べて配置したものであって、第一の吸気ポート１１にはスワールＳを形成するための突出部１３が設けられ、第二の吸気ポート１２には吸気をスワール方向Ｓに案内するための凹部１４が設けられて構成されている。
【００１０】
第一の吸気ポート１１は、図２に示したようにシリンダヘッド４１の一側面４２から下面４３までの略単調な屈曲経路にて形成されている。そして図１に示したように、シリンダ側開口部１５の中心Ｏ１ を通りクランク軸センタ１７と直角である軸線１６に対して、シリンダ中心Ｏから離れる側に僅かに偏位して延びている。突出部１３は、ポート長手方向の中間部において、第二の吸気ポート１２と反対側の内壁１８に形成されており、平面断面で略三角形を呈するように入口側の傾斜面１９とシリンダ側の傾斜面２０とで区画されている。突出部１３の頂点２１は丸みを帯びて、両傾斜面１９，２０を滑らかに連続させている。突出部１３の突出長さｄ１ は、突出部１３よりも上流側の位置におけるポート幅ｄ２ の約１／３ 程度（ｄ１ ≒ｄ２ ／３）である。図３ないし図５に示すように、第一の吸気ポート１１の上下方向の断面は、曲率が異なる複数の円弧が連ねられて描かれるものであり、真円形状のシリンダ側開口部１５に近い位置の内壁２２は、８ 通りの曲率半径（ｒ１ …ｒ８ ）の円弧によって略円形を呈し、略長方形である入口側開口部２３に近い位置の内壁２３は、６ 通りの曲率半径（ｒ１７…ｒ２２）の円弧によって長方形が丸みを帯びた形状となっている。そして突出部１３の断面は、３ 通りの曲率半径（ｒ１０…ｒ１２）の円弧で区画されており、突出部１３と対面する側である第二の吸気ポート１２に近い側の内壁２４は、４ 通りの曲率半径（ｒ １３…ｒ１６）の円弧によって区画され、その上流側の内壁２３の一部と略同様の形状となっている。従ってこの位置の断面形状は、軸線１６の位置を中心とした図中上下方向にやや長い略楕円形の形状となっている。このほかシリンダ側開口部１５の直上の位置には、吸気弁のための軸孔（図示せず）が設けられる平坦壁面２５が形成されている。
【００１１】
第二の吸気ポート１２は、図１に示したように、シリンダ側開口部２６の中心Ｏ２ を通る軸線２７に対して、ポート中間の部分が第一の吸気ポート１１に近づくように僅かに屈曲或いは傾斜して延びている。凹部１４は、シリンダ側開口部２６の近傍においてスワールＳ上流側の内壁に形成されており、図６に示すように、シリンダ側に向かうに従って径方向外方に拡張するように傾斜した傾斜壁面２７と、シリンダ下面４３に平行な平坦面２８と、傾斜壁面２７及び平坦面２８を滑らかに結ぶ曲面２９とで区画されている。これらの形状は、第二の吸気ポート１２の内壁３０に沿って流れてくる吸気をスワールＳ方向に反転させ、しかもシリンダ側開口部２６を出てからバルブ（図示せず）に阻まれない流れとなるように適宜形成されるべきものである。例えば、平坦面２８とシリンダ下面４３との間の距離（高さ）Ｈは、シリンダ側開口部２６の直径Ｄの１０％から３０％（０．１ Ｄ＜Ｈ≦０．３ Ｄ）としてよい。また凹部１４の深さ（傾斜壁面２７の下流側端と開口部側壁３１との距離）Ｇは、シリンダ側開口部２６の直径Ｄの１０％から４０％（０．１ Ｄ＜Ｇ≦０．４ Ｄ）としてよい。さらに曲面２９の曲率半径ｒＯ は、シリンダ側開口部２６の直径Ｄの２０％以下（ｒＯ ≦０．２ Ｄ）としてよい。そして平坦面２８の深さＫは、凹部１４の深さＧの５０％から６０％（０．５ Ｄ＜Ｇ≦０．６ Ｄ）としてよい。
【００１２】
次に本実施例の作用を説明する。
【００１３】
エンジンの吸気工程において、入口側開口部２３から第一の吸気ポート１１内を通る吸気は、途中で突出部１３の傾斜面１９，２０に沿わされ、流入方向が略軸線１６の方向であったのをシリンダ中心Ｏから離れる方向に屈折される。そしてシリンダ側開口部１５においては、全体がシリンダ周方向に向かってシリンダ３内に供給され（図中Ｓ１ ）、強いスワールＳを形成する。第二の吸気ポート１２を通る吸気は、開口部２６の手前で凹部１４によって反転されて、スワール方向に向きを変え（図中Ｓ２ ）、第一の吸気ポート１１からの吸気と干渉することなくシリンダ３内に流入し、スワールＳを増強させる。
【００１４】
このように、第一の吸気ポート１１に突出部１３を設けて屈折させた流れによりシリンダ３内にスワールＳを形成し、第二の吸気ポート１２に凹部１４を設けて吸気をスワールＳ方向に案内するようにしたので、第二の吸気ポート１２による吸気の流れと第一の吸気ポート１１による吸気の流れとが干渉するのを防止でき、スワールＳの向上が達成される。すなわちクランク軸方向と略直角な方向に吸気ポート１１，１２を並設した多弁吸気式エンジンにおいて、そのシンプルな構造を大きく変更することなく、燃焼を改善させてスモーク低減ができると共に、高い体積効率による出力向上及び燃費低減が実現できる。また第一の吸気ポート１１の突出部１３は中間部に位置されており、しかも流れ方向に対して比較的緩やかな傾斜面１９，２０で区画されているので、吸気の絞り損失はほとんどない。
【００１５】
本発明者らは、前記構成のうち、特に第一の吸気ポート１１の作用効果を確認するため、スワール比（シリンダ３内のガス流旋回角速度のエンジン回転角速度に対する比）の測定を行った。測定はバルブリフトを変えて行い、従来の構成（図９参照）のものと比較した。図７に両方の吸気ポート（１１，１２）を開いた場合の測定結果を、図８に第一の吸気ポート（１１）のみ開いた場合の測定結果を、それぞれ示す。いずれの場合においても、本発明の実施例の構成のスワール比（図中実線にて示す）は、従来の構成のスワール比（破線）よりも全体的に高い値となった。とくに実用的な高いバルブリフトでは、従来のものよりも約２０％スワール比が増大しており、スワールの向上が極めて顕著に得られることが確認された。
【００１６】
なお本実施例においては、吸気ポート１１，１２は、各軸線１６，２７から僅かにずれるように形成するものとしたが、ポート中心と軸線とが一致するような形状としてもよい。また突出部１３の高さｄ１ 或いは傾斜面１９，２０の形状などは図示例に限らず、適用されるエンジンにおいて所望するスワールＳが形成できるものであればよい。さらに第二の吸気ポート１２の凹部１４は、平坦面２８がシリンダ周方向に傾斜しているものであってもよく、平坦面とせずに、湾曲した面としても構わない。
【００１７】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、吸気ポート相互の吸気流の干渉が防止され、スワールの向上が達成されるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる多弁吸気式エンジンの一実施例を示した平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】図１及び図２のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】図１及び図２のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図５】図１及び図２のＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【図６】図１のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図７】本発明の作用効果を説明するためのバルブリフトとスワール比との関係図である。
【図８】本発明の作用効果を説明するためのバルブリフトとスワール比との他の関係図である。
【図９】従来の多弁吸気式エンジンを示した平面図である。
【符号の説明】
３ シリンダ
１１ 第一の吸気ポート
１２ 第二の吸気ポート
１３ 突出部
１４ 凹部
１７ クランク軸センタ
１８ 第二の吸気ポートの内壁
２６ シリンダ側開口部
Ｓ スワール
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の吸気ポートを有した多弁吸気式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は先に、図９に示すような多弁吸気式エンジンを提案した（特願平５−７８２７５号）。この多弁吸気式エンジンは、クランク軸方向（機関長手方向）と略直角な方向に二本の吸気ポート１，２を並設して、一方の吸気ポート１をヘリカル形状にすることでシリンダ３内にスワールＳを形成させると共に、他方の直線状の吸気ポート２の、シリンダ３に開口する開口部付近の内壁部に凹部４を設けることで、その吸気を反転させてスワールＳの方向に案内するものである。
【０００３】
この構成により、強いスワールＳが得られ、しかも従来のエンジン（実開昭５９−１９２６２５号公報など）のように吸気系が複雑なレイアウトとなることがない多弁吸気式のエンジンとすることができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで前記提案においては、ヘリカル形状の吸気ポート１による吸気はバルブ（図示せず）を中心にして渦巻状にシリンダ３内に供給されるので、シリンダ周方向に向かう流れａ１ のほかに、他方の吸気ポート２の側に向かう流れａ２ も生じている。このため、この流れａ２ が他方の吸気ポート２の凹部４による吸気の流れｂと対向する形となり、干渉しあってスワールＳが充分に強められないという課題が残されていた。
【０００５】
そこで本発明は、上記事情に鑑み、吸気ポートの流入空気が互いに干渉することがなく、充分な強いスワールが得られる多弁吸気式エンジンを提供すべく創案されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、クランク軸方向と略直角な方向に延出する第一の吸気ポート及び第二の吸気ポートを並べて配置し、第一の吸気ポートの第一のシリンダ側開口部と、第二の吸気ポートの第二のシリンダ側開口部とを、クランク軸方向に並べて配置した多弁吸気式エンジンであって、第一の吸気ポートの中間部における第二の吸気ポートと反対側の内壁に、吸気をシリンダ周方向に導いて、第二のシリンダ側開口部から第一のシリンダ側開口部に向かう方向のスワールを形成するための突出部を設けると共に、第二の吸気ポートの第二のシリンダ側開口部近傍の内壁に、その吸気をスワールの方向に案内するための凹部を設けたものである。
【０００７】
【作用】
上記構成によって、第一の吸気ポートの突出部は、ポート内を通ってきた空気の流れ全体をシリンダ周方向に導いてスワールを形成する。第二の吸気ポートの凹部は、ポート内から開口部へと向かう空気を反転させるように案内する。この吸気は、第一の吸気ポートからの吸気と干渉することなくシリンダ内に流入し、スワールを強める。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
【０００９】
図１及び図２は、本発明に係わる多弁吸気式エンジンの一実施例を示したものである。この多弁吸気式エンジンは、クランク軸方向と平面視で略直角な方向に第一の吸気ポート１１及び第二の吸気ポート１２を並べて配置したものであって、第一の吸気ポート１１にはスワールＳを形成するための突出部１３が設けられ、第二の吸気ポート１２には吸気をスワール方向Ｓに案内するための凹部１４が設けられて構成されている。
【００１０】
第一の吸気ポート１１は、図２に示したようにシリンダヘッド４１の一側面４２から下面４３までの略単調な屈曲経路にて形成されている。そして図１に示したように、シリンダ側開口部１５の中心Ｏ１ を通りクランク軸センタ１７と直角である軸線１６に対して、シリンダ中心Ｏから離れる側に僅かに偏位して延びている。突出部１３は、ポート長手方向の中間部において、第二の吸気ポート１２と反対側の内壁１８に形成されており、平面断面で略三角形を呈するように入口側の傾斜面１９とシリンダ側の傾斜面２０とで区画されている。突出部１３の頂点２１は丸みを帯びて、両傾斜面１９，２０を滑らかに連続させている。突出部１３の突出長さｄ１ は、突出部１３よりも上流側の位置におけるポート幅ｄ２ の約１／３ 程度（ｄ１ ≒ｄ２ ／３）である。図３ないし図５に示すように、第一の吸気ポート１１の上下方向の断面は、曲率が異なる複数の円弧が連ねられて描かれるものであり、真円形状のシリンダ側開口部１５に近い位置の内壁２２は、８ 通りの曲率半径（ｒ１ …ｒ８ ）の円弧によって略円形を呈し、略長方形である入口側開口部２３に近い位置の内壁２３は、６ 通りの曲率半径（ｒ１７…ｒ２２）の円弧によって長方形が丸みを帯びた形状となっている。そして突出部１３の断面は、３ 通りの曲率半径（ｒ１０…ｒ１２）の円弧で区画されており、突出部１３と対面する側である第二の吸気ポート１２に近い側の内壁２４は、４ 通りの曲率半径（ｒ １３…ｒ１６）の円弧によって区画され、その上流側の内壁２３の一部と略同様の形状となっている。従ってこの位置の断面形状は、軸線１６の位置を中心とした図中上下方向にやや長い略楕円形の形状となっている。このほかシリンダ側開口部１５の直上の位置には、吸気弁のための軸孔（図示せず）が設けられる平坦壁面２５が形成されている。
【００１１】
第二の吸気ポート１２は、図１に示したように、シリンダ側開口部２６の中心Ｏ２ を通る軸線２７に対して、ポート中間の部分が第一の吸気ポート１１に近づくように僅かに屈曲或いは傾斜して延びている。凹部１４は、シリンダ側開口部２６の近傍においてスワールＳ上流側の内壁に形成されており、図６に示すように、シリンダ側に向かうに従って径方向外方に拡張するように傾斜した傾斜壁面２７と、シリンダ下面４３に平行な平坦面２８と、傾斜壁面２７及び平坦面２８を滑らかに結ぶ曲面２９とで区画されている。これらの形状は、第二の吸気ポート１２の内壁３０に沿って流れてくる吸気をスワールＳ方向に反転させ、しかもシリンダ側開口部２６を出てからバルブ（図示せず）に阻まれない流れとなるように適宜形成されるべきものである。例えば、平坦面２８とシリンダ下面４３との間の距離（高さ）Ｈは、シリンダ側開口部２６の直径Ｄの１０％から３０％（０．１ Ｄ＜Ｈ≦０．３ Ｄ）としてよい。また凹部１４の深さ（傾斜壁面２７の下流側端と開口部側壁３１との距離）Ｇは、シリンダ側開口部２６の直径Ｄの１０％から４０％（０．１ Ｄ＜Ｇ≦０．４ Ｄ）としてよい。さらに曲面２９の曲率半径ｒＯ は、シリンダ側開口部２６の直径Ｄの２０％以下（ｒＯ ≦０．２ Ｄ）としてよい。そして平坦面２８の深さＫは、凹部１４の深さＧの５０％から６０％（０．５ Ｄ＜Ｇ≦０．６ Ｄ）としてよい。
【００１２】
次に本実施例の作用を説明する。
【００１３】
エンジンの吸気工程において、入口側開口部２３から第一の吸気ポート１１内を通る吸気は、途中で突出部１３の傾斜面１９，２０に沿わされ、流入方向が略軸線１６の方向であったのをシリンダ中心Ｏから離れる方向に屈折される。そしてシリンダ側開口部１５においては、全体がシリンダ周方向に向かってシリンダ３内に供給され（図中Ｓ１ ）、強いスワールＳを形成する。第二の吸気ポート１２を通る吸気は、開口部２６の手前で凹部１４によって反転されて、スワール方向に向きを変え（図中Ｓ２ ）、第一の吸気ポート１１からの吸気と干渉することなくシリンダ３内に流入し、スワールＳを増強させる。
【００１４】
このように、第一の吸気ポート１１に突出部１３を設けて屈折させた流れによりシリンダ３内にスワールＳを形成し、第二の吸気ポート１２に凹部１４を設けて吸気をスワールＳ方向に案内するようにしたので、第二の吸気ポート１２による吸気の流れと第一の吸気ポート１１による吸気の流れとが干渉するのを防止でき、スワールＳの向上が達成される。すなわちクランク軸方向と略直角な方向に吸気ポート１１，１２を並設した多弁吸気式エンジンにおいて、そのシンプルな構造を大きく変更することなく、燃焼を改善させてスモーク低減ができると共に、高い体積効率による出力向上及び燃費低減が実現できる。また第一の吸気ポート１１の突出部１３は中間部に位置されており、しかも流れ方向に対して比較的緩やかな傾斜面１９，２０で区画されているので、吸気の絞り損失はほとんどない。
【００１５】
本発明者らは、前記構成のうち、特に第一の吸気ポート１１の作用効果を確認するため、スワール比（シリンダ３内のガス流旋回角速度のエンジン回転角速度に対する比）の測定を行った。測定はバルブリフトを変えて行い、従来の構成（図９参照）のものと比較した。図７に両方の吸気ポート（１１，１２）を開いた場合の測定結果を、図８に第一の吸気ポート（１１）のみ開いた場合の測定結果を、それぞれ示す。いずれの場合においても、本発明の実施例の構成のスワール比（図中実線にて示す）は、従来の構成のスワール比（破線）よりも全体的に高い値となった。とくに実用的な高いバルブリフトでは、従来のものよりも約２０％スワール比が増大しており、スワールの向上が極めて顕著に得られることが確認された。
【００１６】
なお本実施例においては、吸気ポート１１，１２は、各軸線１６，２７から僅かにずれるように形成するものとしたが、ポート中心と軸線とが一致するような形状としてもよい。また突出部１３の高さｄ１ 或いは傾斜面１９，２０の形状などは図示例に限らず、適用されるエンジンにおいて所望するスワールＳが形成できるものであればよい。さらに第二の吸気ポート１２の凹部１４は、平坦面２８がシリンダ周方向に傾斜しているものであってもよく、平坦面とせずに、湾曲した面としても構わない。
【００１７】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、吸気ポート相互の吸気流の干渉が防止され、スワールの向上が達成されるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる多弁吸気式エンジンの一実施例を示した平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】図１及び図２のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】図１及び図２のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図５】図１及び図２のＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【図６】図１のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図７】本発明の作用効果を説明するためのバルブリフトとスワール比との関係図である。
【図８】本発明の作用効果を説明するためのバルブリフトとスワール比との他の関係図である。
【図９】従来の多弁吸気式エンジンを示した平面図である。
【符号の説明】
３ シリンダ
１１ 第一の吸気ポート
１２ 第二の吸気ポート
１３ 突出部
１４ 凹部
１７ クランク軸センタ
１８ 第二の吸気ポートの内壁
２６ シリンダ側開口部
Ｓ スワール
Claims (1)
- クランク軸方向と略直角な方向に延出する第一の吸気ポート及び第二の吸気ポートを並べて配置し、上記第一の吸気ポートの第一のシリンダ側開口部と、上記第二の吸気ポートの第二のシリンダ側開口部とを、クランク軸方向に並べて配置した多弁吸気式エンジンであって、上記第一の吸気ポートの中間部における上記第二の吸気ポートと反対側の内壁に、吸気をシリンダ周方向に導いて、上記第二のシリンダ側開口部から上記第一のシリンダ側開口部に向かう方向のスワールを形成するための突出部を設けると共に、上記第二の吸気ポートの上記第二のシリンダ側開口部近傍の内壁に、その吸気をスワールの方向に案内するための凹部を設けたことを特徴とする多弁吸気式エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30367794A JP3561987B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 多弁吸気式エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30367794A JP3561987B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 多弁吸気式エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH08158873A JPH08158873A (ja) | 1996-06-18 |
| JP3561987B2 true JP3561987B2 (ja) | 2004-09-08 |
Family
ID=17923912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (4)
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| JP2013130177A (ja) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
-
1994
- 1994-12-07 JP JP30367794A patent/JP3561987B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08158873A (ja) | 1996-06-18 |
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