JP3566036B2 - 内燃機関における吸気装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における燃焼室及びシリンダ内に、吸気ポートを介して吸気を導入するに際して、前記シリンダ内に、その軸線の回りに旋回すると言う吸気スワールを発生するようにした吸気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
吸気した混合気の着火・燃焼性を改善してリーンバーンを図ることの一つに、燃焼室及びシリンダ内への吸気に際して、この吸気に、前記シリンダの軸線回りに旋回させると言う吸気スワールを発生する方法があり、従来は、この吸気スワールを発生する手段として、以下に述べるような二つの手段を採用している。
【0003】
すなわち、シリンダヘッドの内部に、前記燃焼室への吸気ポートを、平面視において、当該吸気ポートにおける燃焼室への開口部をシリンダの中心から半径方向の外側にずれた部位に位置し、且つ、当該吸気ポートのうち少なくとも燃焼室への開口部がシリンダに対して接線方向の方向に向かうように構成したものにおいて、その吸気ポートにおける通路断面積を縮小することにより、当該吸気ポートから燃焼室内への吸気の流れ速度を早くする方法(ダイレクトポート)と、例えば、実開昭64−27436号公報及び実開平4−47138号公報等に記載されているように、前記吸気ポートの燃焼室への開口部を、渦巻き状に形成する方法(ヘリカルポート)とを採用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらダイレクトポート及びヘリカルポートのいずれにおいても、吸気ポート内における吸気の流れ抵抗が大きいから、吸気の流速を早くしてスワール比を大きくすれば、吸気の流量係数が大きくなって、シリンダへの吸気の充填効率が下がるから、内燃機関の出力トルクの低下を招来することになり、また、吸気ポートの通路断面積を大きくすることにより吸気の流量係数を小さくすれば、吸気の流速が遅くなり、ひいてはスワール比が小さくなるから、吸気スワールによる効果を得ることができないと言う問題があった。
【0005】
本発明は、この問題を改善できるようにした吸気装置を提供することを技術的課題とするもである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明は、
「シリンダを有するシリンダブロックの上面に取付くシリンダヘッドに、前記シリンダの頂部における燃焼室への吸気ポートを、当該シリンダヘッドの側面から前記燃焼室に向かって下向きに湾曲して形成し、この吸気ポートにおける燃焼室への開口部を、平面視でシリンダの中心から半径方向の外側にずれた部位に位置し、且つ、吸気ポートのうち少なくとも燃焼室への開口部がシリンダに対して接線方向の方向にして、前記シリンダ内に、前記吸気ポートからの吸気が当該シリンダにおける軸線の回りに旋回する吸気スワールを発生するように構成して成る吸気装置において、
前記吸気ポート内において長さ方向に延びる底面を、当該吸気ポートにおけるシリンダヘッド側面の入口部から前記燃焼室への開口部の直前までの長さ部分において、前記吸気ポート内において長さ方向に延びる天井面に対して次第に近づけるように構成して、その断面形状を、前記燃焼室への開口部の直前の部分において横長の偏平断面に形成する一方、前記吸気ポート内における底面に、当該吸気ポートの入口部から前記燃焼室への開口部の直前の部分に向かって幅を次第に狭く深さを次第に深くするように延びる溝型通路を、当該溝型通路の終端が前記燃焼室への開口部に連通するように設ける。」
と言う構成にした。
【0007】
【発明の作用・効果】
このように、吸気ポート内において長さ方向に延びる底面を、当該吸気ポートにおけるシリンダヘッド側面の入口部から燃焼室への開口部の直前までの長さ部分において、前記吸気ポート内において長さ方向に延びる天井面に対して次第に近づけるように構成して、その断面形状を、燃焼室への開口部の直前の部分において横長の偏平断面に形成したことにより、吸気ポート内における吸気は、主として、吸気ポート内において長さ方向に延びる天井面に沿って流れて燃焼室及びシリンダ内に流入すると言うように、吸気は、吸気ポートの天井面に沿うように流れ方向が定められたのちシリンダ内に流入することになるから、前記シリンダ内においてその軸線に回りに旋回する強い吸気スワールを発生することができて、シリンダ内においてその軸線の回りに旋回する吸気スワールのスワール比を、吸気ポートの通路断面積を単に縮小しただけの場合よりも大きくすることができるのである。
【0008】
しかし、このような構成のままであると、スワール比が大きくなることと引き換えに吸気の流れ抵抗が増大するから、吸気量が減少し、流量係数が低下することになる。
これに対して、本発明は、前記したように、吸気ポート内における底面に、当該吸気ポートの入口部から燃焼室への開口部の直前の部分に向かって幅を次第に狭く深さを次第に深するように延びる溝型通路を、当該溝型通路の終端が燃焼室への開口部に連通するように設けたもので、吸気ポート内に入った吸気は、その一部が前記溝型通路内を流れ、この溝型通路内を通って燃焼室内に流入することになるから、シリンダへの吸気量の増大を図ることができるのである。
【0009】
従って、本発明によると、シリンダ内にその軸線の回りに吸気が旋回する吸気スワールを発生するに際して、大きいスワール比を得ることができるものでありながら、これと引き換えに流量係数が低下することの度合いを小さくすることができるから、吸気の充填効率の低下、ひいては、出力トルクの低下を招来することなく、前記した吸気スワールを確実に達成できる効果を有する。
特に、「請求項2」に記載したように、溝型通路を、平面視において吸気ポートの中心線よりもシリンダの中心とは反対側にずれた部位に設けることにより、この溝型通路からシリンダ内に流入する吸気流は、シリンダ内においてその軸線の回りに旋回する吸気スワールを加速することに寄与するから、前記した効果を更に助長できるのである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面について説明する。
図1〜図5は、第1の実施形態を示し、この図において符号1は、シリンダブロックを、符号2は、前記シリンダブロック1の上面に締結したシリンダヘッドを各々示し、前記シリンダブロック1の内部には、シリンダ3が形成され、前記シリンダヘッド2の下面には、前記シリンダ3の頂部に位置する燃焼室4が凹み形成されている。
【0011】
また、前記シリンダヘッド2の内部には、吸気ポート5が、シリンダヘッド2の側面2aと、前記燃焼室4内との両方に開口するように下向きの湾曲状にして形成されている。
この場合において、前記吸気ポート5における燃焼室4への開口部6は、円形の断面にして、平面視において、前記シリンダ3の中心3aから半径方向の外側にずれた部位に位置し、且つ、吸気ポート5は、シリンダに対して接線方向に延びるように構成することにより、前記吸気ポート5を介して前記シリンダ3内に導入される吸気が、前記シリンダ3内において、図1に矢印Aで示すように、当該シリンダ3の軸線の回りに旋回するという吸気スワールになるように構成している。また、前記開口部6には、当該開口部6を開閉するようにしたポペット型の吸気弁7が設けられている。更にまた、符号8は、排気弁9を備えた排気ポートを示す。
【0012】
そして、前記吸気ポート5内においてその長さ方向に延びる底面10を、当該吸気ポート5のうちシリンダヘッド2の側面2aに開口する入口部5aから前記燃焼室4への開口部6の直前までの長さ部分において、前記吸気ポート5内においてその長さ方向に延びる天井面11に対して次第に近づけるように構成して、その断面形状を、前記燃焼室4への開口部6の直前の部分において、横長の矩形断面等のように横長の偏平断面に形成する。
【0013】
一方、前記吸気ポート5内においてその長さ方向に延びる底面10には、当該吸気ポート5の入口部5aから前記燃焼室4への開口部6の直前の部分に向かって幅を次第に狭く深さを次第に深するように延びる溝型通路12を、当該溝型通路12の終端が前記燃焼室4への開口部6に連通するように設ける。
この構成において、吸気ポート5からシリンダ3内への吸気は、シリンダ3内に接線方向に流入するから、シリンダ3内に矢印Aで示すような軸線回りに旋回する吸気スワールを発生することができる。
【0014】
この場合において、前記したように、吸気ポート5内においてその長さ方向に延びる底面10を、当該吸気ポート5におけるシリンダヘッド2の側面2aへの入口部5aから燃焼室4への開口部6の直前までの長さ部分において、前記吸気ポート5内においてその長さ方向に延びる天井面11に対して次第に近づけるように構成して、その断面形状を、燃焼室4への開口部6の直前の部分において横長の偏平断面に形成したことにより、吸気ポート5内における吸気は、主として、吸気ポート5内においてその長さ方向に延びる天井面11に沿って流れて燃焼室4及びシリンダ3内に流入すると言うように、吸気は、吸気ポート5の天井面11に沿うように流れ方向が定められたのちシリンダ3内に流入することになるから、シリンダ3内に強く旋回する吸気スワールを発生することができて、シリンダ3内における旋回する吸気スワールのスワール比を、吸気ポート5の通路断面積を単に縮小しただけの場合よりも大きくすることができるのである。
【0015】
しかし、このような構成のままであると、スワール比が大きくなることと引き換えに吸気の流れ抵抗が増大するから、吸気量が減少し、流量係数が低下することになる。
これに対して、前記したように、吸気ポート5内における底面10に、当該吸気ポート5の入口部5aから燃焼室4への開口部6の直前の部分に向かって幅を次第に狭く深さを次第に深するように延びる溝型通路12を、当該溝型通路12の終端が燃焼室4への開口部6に連通するように設けることにより、吸気ポート5内に入った吸気は、図に点線矢印Bで示すように、その一部が前記溝型通路12内を流れ、この溝型通路12内を通って燃焼室4内に流入することになって、シリンダ3への吸気量の増大を図ることができるから、スワール比を大きくしたことと引き換えに吸気量が減少して、流量係数が低下することを確実に防止できるのである。
【0016】
次に、図6〜図10は、第2の実施の形態を示す。
この第2の実施の形態は、前記吸気ポート5内における底面10に溝型通路12を設けるに際して、この溝型通路12を、平面視において、吸気ポート5における中心線5bによりもシリンダ3の中心3aとは反対側に適宜寸法Eだけずれた部位に設けたものであり、その他の構成は、前記第1の実施の形態と同じである。
【0017】
このように構成することにより、前記吸気ポート5における燃焼室4への開口部6内に、当該開口部6内に前記ずれた位置に設けた溝型通路12から点線矢印Bで示すように吸気が流入することにより、前記矢印Aで示す軸線の回りに旋回する吸気スワールと同じ方向に旋回するスワール流が形成されることになり、この開口部6に形成されるスワール流によって、前記シリンダ3内における旋回する吸気スワールを更に助長することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における第1の実施の形態を示す縦断正面図である。
【図2】図1のII−II視平断面図である。
【図3】図1のIII −III 視断面図である。
【図4】図1のIV−IV視断面図である。
【図5】図1のV−V視断面図である。
【図6】本発明における第2の実施の形態を示す縦断正面図である。
【図7】図6のVII −VII 視平断面図である。
【図8】図6のVIII−VIII視断面図である。
【図9】図6のIX−IX視断面図である。
【図10】図6のX−X視断面図である。
【符号の説明】
1 シリンダブロック
2 シリンダヘッド
3 シリンダ
3a シリンダの中心
4 燃焼室
5 吸気ポート
5a 吸気ポートの入口部
5b 吸気ポートの中心線
6 開口部
7 吸気弁
10 吸気ポート内の底面
11 吸気ポート内の天井面
12 溝型通路

Claims (2)

  1. シリンダを有するシリンダブロックの上面に取付くシリンダヘッドに、前記シリンダの頂部における燃焼室への吸気ポートを、当該シリンダヘッドの側面から前記燃焼室に向かって下向きに湾曲して形成し、この吸気ポートにおける燃焼室への開口部を、平面視でシリンダの中心から半径方向の外側にずれた部位に位置し、且つ、吸気ポートのうち少なくとも燃焼室への開口部がシリンダに対して接線方向の方向にして、前記シリンダ内に、前記吸気ポートからの吸気が当該シリンダにおける軸線の回りに旋回する吸気スワールを発生するように構成して成る吸気装置において、
    前記吸気ポート内において長さ方向に延びる底面を、当該吸気ポートにおけるシリンダヘッド側面の入口部から前記燃焼室への開口部の直前までの長さ部分において、前記吸気ポート内において長さ方向に延びる天井面に対して次第に近づけるように構成して、その断面形状を、前記燃焼室への開口部の直前の部分において横長の偏平断面に形成する一方、前記吸気ポート内における底面に、当該吸気ポートの入口部から前記燃焼室への開口部の直前の部分に向かって幅を次第に狭く深さを次第に深くするように延びる溝型通路を、当該溝型通路の終端が前記燃焼室への開口部に連通するように設けたことを特徴とする内燃機関における吸気装置。
  2. 前記請求項1の記載において、前記溝型通路を、平面視において吸気ポートの中心線よりもシリンダの中心とは反対側にずれた部位に設けたことを特徴とする内燃機関における吸気装置。
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