JP3860371B2 - 内燃機関用整流部材の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関用整流部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関の開発分野においては、吸気行程において、燃焼室内に縦向きの旋回流、いわゆるタンブル流を作り出すことにより、燃焼室における燃料の燃焼を効率的に行なうことができるようにした、いわゆる層状燃焼内燃機関の研究・開発が進められている。
【０００３】
ここで、この層状燃焼内燃機関について説明すると、この内燃機関は、吸気行程において、例えば、図１３，図１５に示すような気筒内のタンブル流Ｆ′，Ｆを発生させることで、燃料の燃焼を効率よく行なおうとするものであり、特に、このタンブル流Ｆ′，Ｆの崩壊後の乱れによって燃焼を促進することができるようになっている。
【０００４】
ここで、図１３はタンブル流Ｆ′を発生させるようにした内燃機関の１つの気筒の構造を示すものであり、この図１３において、符号１はシリンダ、２は往復動ピストン、３はシリンダヘッド、４は燃焼室、５′は吸気ポート、１７は吸気通路である。
即ち、燃焼室４はシリンダ１内に挿嵌された往復動ピストン２の上面とシリンダヘッド３下面との間に形成されており、吸気ポート５′は、燃焼室４へ開口するようにシリンダヘッド３に形成されている。
【０００５】
さらに、例えば図１４に示すように、吸気ポート５′の燃焼室開口６に傘部７ａを配置されるとともに傘部７ａから延設された軸部７ｂが吸気ポート５′の上流側へ向けて配設された吸気弁７を例えば２つそなえている（図１３においては一方の吸気弁７のみを図示している）。
また、吸気弁７の軸部７ｂがシリンダヘッド３の挿入孔１３′に挿入されてカムシャフト１６に接続されている。これにより、吸気弁７は、このカムシャフト１６からの動力が伝達されることにより、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動いて、吸気ポート５′の燃焼室開口６が開閉し、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内されるようになっている。
【０００６】
さらに、１９は燃焼室４の上壁部に形成されたペントルーフであって、このペントルーフ１９は、吸気通路１９の延長軸線上のシリンダボア２０の内壁面に沿って下方に案内しうるような斜面をそなえ、吸気通路１７からの吸気流は、このペントルーフ１９の案内にも助けられて、矢印Ｆ′で示すようなタンブル流方向に進む。
【０００７】
なお、図中、符号９は排気通路１８に連通する排気ポート、１１は排気弁である。また、排気弁１１は、上述の吸気弁７と同様に、排気ポート９の燃焼室開口に傘部１１ａを配置されるとともに傘部１１ａから延設された軸部１１ｂが排気ポート９の上流側へ向けて、例えば２つ配設されている。
さらに、排気弁１１の軸部１１ｂがシリンダヘッド３の挿入孔１４に挿入されてカムシャフト１５に接続されている。これにより、排気弁１１は、カムシャフト１５からの動力が伝達されることにより軸部１１ｂ方向に動いて、吸気ポート５′の燃焼室開口６が開閉し、燃焼室４からの排気流が排気通路１８に案内されるようになっている。
【０００８】
このような構成により、図１３に示す内燃機関では、吸気弁７が、カムシャフト１６からの動力の伝達を受けて、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動くことにより、吸気ポート５′の燃焼室開口６が開閉して、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内される。燃焼室４内に案内された吸気流は、ペントルーフ１９の案内にも助けられて、矢印Ｆ′で示すようなタンブル流を形成することができる。
【０００９】
また、図１４に示すようなインジェクタ取付部（インジェクタ本体を含む）２１をタンブル流Ｆ′の上流側の中心部分に設ければ、燃焼室４内のタンブル流を、中央部分で燃料濃度の高い層状タンブル流を生成することができる。さらに、点火プラグ２２を、吸気弁７及び排気弁１１の間の、燃焼室４内で形成されるタンブル流Ｆ′の下流側の中心位置に設ければ、点火プラグ２２付近に理論空燃比に近い濃度の混合気を供給する一方、点火プラグ２２から離れたタンブル流の外側部分では燃料濃度の低いリーンな混合気状態として、全体的には少ない燃料供給でありながら確実な燃焼性能を得られるようにすることができる。
【００１０】
なお、タンブル流Ｆ′の崩壊後には、燃焼のミキシングが促進されるため、所要量の燃料を供給することで燃焼室４全体を理論空燃比状態として、大きな出力を得ることもできる。
また、図１５は図１３に示すタンブル流Ｆ′とは逆向き回転のタンブル流Ｆを発生させるようにした内燃機関の１つの気筒の構造を示すものであり、この図１５に示す構造においては、前述の図１３におけるものに比して、吸気ポート５の形状が異なっている。
【００１１】
つまり、この吸気ポート５は直立型に形成されており、シリンダ１の軸心線１２を含む基準面（即ち、シリンダ軸心線を含んで図面と直交する平面）の一側（図１５においては右側）にシリンダ軸心線１２に沿うような方向へ延設されている点が異なる。なお、２１はインジェクタ取付部、２２は点火プラグである。
これにより、吸気ポート５の外側（図１５中右側）の領域が解放されており、燃料を噴射するためのインジェクタを装着するインジェクタ取付部２１のための十分なスペースを確保することができ、インジェクタ取付部（インジェクタ自体を含む）２１とともに点火プラグ２２の最適なレイアウトを確保し易くなっている。
【００１２】
即ち、インジェクタ取付部２１をタンブル流Ｆの上流側の中心部分に設けることにより、燃焼室４内のタンブル流を、中央部分で燃料濃度の高い層状タンブル流を生成できるようになっている。従って、点火プラグ２２を、吸気弁７及び排気弁１１の間の、燃焼室４内で形成されるタンブル流Ｆの下流側の中心位置に設けることにより、点火プラグ２２付近には、理論空燃比に近い濃度の混合気を供給し、点火プラグ２２から離れたタンブル流の外側部分では燃料濃度の低いリーンな混合気状態として全体的には少ない燃料供給でありながら確実な燃焼性能を得られるようにすることができる。
【００１３】
もちろん、タンブル流Ｆの崩壊後には、燃焼のミキシングが促進されるため、、所要量の燃料を供給することで燃焼室４全体を理論空燃比状態として、大きな出力を得ることもできる。
従って、例えば高速時には、タンブル流Ｆの崩壊後の乱れによって燃焼を促進し、低速時には、燃料噴射を遅らせて、圧縮行程によるコンパクトな燃焼室４の生成を待ち、生成されたコンパクトな燃焼室４に燃料噴射を行なって層状タンブル流により部分的にリッチ（理論空燃比近傍）な混合気を点火プラグ２２近傍へ供給することにより、比較的少量の燃料噴射で着火性を十分に確保することができるようになっている。
【００１４】
さらに、インジェクタ取付部は吸気ポート５の外側に位置させることができるので、インジェクタ本体及び燃料の冷却性の向上を比較的図りやすく、インジェクタの耐久性の確保，熱害の回避をも図りやすくなる。
このような層状燃焼内燃機関では、吸気流の層状化，タンブル流化に有利なように、吸気通路１７からの吸気流をできるだけ乱すことなく、燃焼室４に送り込みたいのである。
【００１５】
ところが、吸気ポート５内には、吸気弁７が設けられており、吸気の流れの一部が軸部７ｂに当たって流れを乱される場合がある。具体的には、吸気流れの一部が軸部７ｂに当たると、軸部７ｂの後流に、渦が発生して速度の遅い領域を形成するのである。
従って、軸部７ｂの後方の流速が低下して、流れの損失が大きくなり、燃焼室４内において強いタンブル流をつくり出すことの妨げとなるという不具合がある。このため、強いタンブル流を生成するためにも、さらに広く言うと、タンブル流生成のためのみならず吸気効率を促進させるためにも、この軸部７ｂによる吸気流の乱れの発生を抑制することが要求される。
【００１６】
ところで、吸気弁の軸部における吸気流の乱れを抑制する技術として、特開平６−１０８８６３号公報のものがある。すなわち、この公報によれば、２分された吸気ポートをそなえた内燃機関において、各吸気ポート部分内の吸気バルブのステムよりも上流側のバルブステムを含む流線に沿った位置に、吸気流を整流しながら流れ方向に沿って二分する整流部材がそれぞれ配設されたような内燃機関の吸気ポート構造が提案されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平１−１０８８６３号公報の技術においては、吸気バルブのステムの上流側の位置に設けられた整流部材については、吸気抵抗にならず、バルブステム近傍の流れを効果的に整流させるようにするため、その表面を滑らかなものにする必要がある。
【００１８】
つまり、流体中に配設される部材は、特に、その上流側の表面粗さが流体の流れに大きく影響する。このため、整流部材の上流側からバルブステムへ向かって滑らかに導くためには、バルブステムの表面粗さと同等レベルで整流部材の上流側面を滑らかに加工する必要があるのである。
そこで、各吸気ポートに配設された整流部材を切削加工により形成することが考えられるが、狭い吸気ポート内壁面の切削加工を行なわなければならず、加工が困難である。従って、実際に製造されたものにおける整流部材の表面は、吸気流を効果的に流すために十分な滑らかさを得ることができず、結果的に、吸気流を効果的に整流させることができないという課題がある。
【００１９】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、製造が容易であって、効果的に吸気流を整流させることができるようにした、内燃機関用整流部材の製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法では、シリンダヘッドの鋳造時に、吸気ポート内に配設された吸気弁の軸部よりも下流側において該吸気ポートの内壁面から突出する突起部を吸気ポートと一体に形成し、ついで、該シリンダヘッドに該軸部を挿入するための軸部挿入孔の穿設加工時に、これと同時に該突起部の上流面を切削加工するとともに、該吸気弁の傘部の当接するバルブシートの切削加工時に、これと同時に該突起部の下流面を切削加工し、該突起部を、該吸気弁の軸部の下流側の吸気流を整流する整流部材として形成する。これにより、強いタンブル流を作り出すことができる内燃機関の吸気系を容易に製造することができる。
【００２１】
また、請求項２記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法では、上記請求項１記載のものにおいて、該軸部挿入孔として、該吸気弁の軸部を案内するバルブステムガイドを挿入するステムガイド孔が用いられる。
また、請求項３記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法では、上記請求項１記載のものにおいて、該軸部挿入孔の穿設加工時に、該突起部の上流側を軸部のバルブ軸線に対して略平行に切削加工するとともに、該バルブシートの切削加工時に、該突起部の下流側を該バルブ軸線方向と直交する方向から切削加工する。
【００２２】
また、請求項４記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法では、上記請求項１記載のものにおいて、該軸部挿入孔の穿設加工にともない、該突起部の上流側のバルブ軸線方向と直交する断面形状を弧状に凹んだ形状に切削加工する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
（ａ）内燃機関の吸気ポートの全体構成の説明
図１〜図５は本発明が適用される吸気ポートを示すもので、図１はその構成を示す模式的断面図、図２はその要部構成を示す模式的断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、図４（ａ）〜（ｄ）はその要部の他の例としての図２におけるＡ−Ａ断面相当図、図５はその要部の他の例としての要部構成を示す模式図〔（ａ），（ｂ）はともに突起部を示す模式的断面図〕である。
【００２４】
本実施形態にかかる内燃機関は、各気筒に吸気２弁，排気２弁をそなえた４弁式内燃機関（図１４参照）として構成されており、図１又は図２において、符号１はシリンダ、２は往復動ピストン、３はシリンダヘッド、４は燃焼室、５は吸気ポート、９は排気ポート、１１は排気弁、１７は吸気通路、２１はインジェクタ取付部、２２は点火プラグである。
【００２５】
即ち、燃焼室４はシリンダ１内に挿嵌された往復動ピストン２の上面とシリンダヘッド３下面との間に形成されており、吸気ポート５は、燃焼室４へ開口するようにシリンダヘッド３に形成されるとともに、シリンダ１の軸心線１２を含む基準面の一側（図１，図２においては右側）にシリンダ軸心線１２に沿うような方向へ延設されている。
【００２６】
これにより、吸気ポート５の外側（図１中右側）の領域が解放されており、燃料を噴射するためのインジェクタを装着するインジェクタ取付部２１を配設するための十分なスペースを確保することができ、インジェクタ取付部（インジェクタ自体を含む）２１とともに点火プラグ２２の最適なレイアウトを確保し易くなっている。
【００２７】
さらに、吸気ポート５の燃焼室開口６に傘部７ａを配置されるとともに傘部７ａから延設された軸部７ｂが吸気ポート５の上流側へ向けて配設された吸気弁７を２つそなえている（この図１，図２においては一方のもののみを図示している）。
また、吸気弁７の軸部７ｂがシリンダヘッド３の挿入孔１３に挿入されてカムシャフト１６に接続されている。これにより、吸気弁７は、このカムシャフト１６からの動力が伝達されることにより、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動いて、吸気ポート５の燃焼室開口６が開閉し、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内されるようになっている。
【００２８】
換言すれば、吸気弁７の軸部７ｂが、吸気ポート５に対して吸気ポート５内の上流側の一側（図１，図２においては右側）へ向けて傾斜するように配設され、吸気ポート５内を流通する吸気流の流心が、吸気ポートの軸心線２３よりも一側（右側）の方へ偏心するように構成されている。
これにより、燃焼室４内においては、強いタンブル流Ｆを生成することができるようになっている。
【００２９】
なお、吸気弁７の製造時においては、軸部７ｂは滑らかな表面に加工される。
さらに、１９は燃焼室４の上壁部に形成されたペントルーフであって、このペントルーフ１９は、吸気流を吸気通路１９の延長軸線上のシリンダボア２０の内壁面に沿って下方に案内しうるような斜面と、ピストン頂面で反転してシリンダボア２０の内壁面に沿って上方に向かう吸気流を円滑に方向変換させるように、後述する排気ポート側に設けられたもう一つの斜面とをそなえ、吸気通路１７からの吸気流は、このペントルーフ１９の案内にも助けられて、矢印Ｆで示すようなタンブル流方向に進む。
【００３０】
即ち、インジェクタ取付部２１をタンブル流Ｆの上流側の中心部分に設けることにより、燃焼室４内のタンブル流を、中央部分で燃料濃度の高い層状タンブル流として生成できるようになっている。従って、点火プラグ２２を、吸気弁７及び排気弁１１の間の、燃焼室４内で形成されるタンブル流Ｆの下流側の中心位置に設けることにより、点火プラグ２２付近には、理論空燃比に近い濃度の混合気を供給し、点火プラグ２２から離れたタンブル流の外側部分では燃料濃度の低いリーンな混合気状態として全体的には少ない燃料供給でありながら確実な燃焼性能を得られるようにすることができる。
【００３１】
もちろん、タンブル流Ｆの崩壊後には、燃焼のミキシングが促進されるため、、所要量の燃料を供給することで燃焼室４全体を理論空燃比状態として、大きな出力を得ることもできる。
従って、例えば高速時には、タンブル流Ｆの崩壊後の乱れによって燃焼を促進し、低速時には、燃料噴射を遅らせて、圧縮行程によるコンパクトな燃焼室４の生成を待ち、生成されたコンパクトな燃焼室４に燃料噴射を行なって層状タンブル流により部分的にリッチ（理論空燃比近傍）な混合気を点火プラグ２２近傍へ供給することにより、比較的少量の燃料噴射で着火性を十分に確保することができるようになっている。
【００３２】
さらに、インジェクタ取付部２１は吸気ポート５の外側に位置させることができるので、インジェクタ本体及び燃料の冷却性の向上を比較的図りやすく、インジェクタ本体の耐久性の確保，熱害の回避をも図りやすくなる。
ところで、８は整流部材としての突起部であり、この突起部８は、吸気ポート５内の軸部７ｂよりも吸気下流側に配置されて軸部７ｂの近傍の吸気流を整流するものであり、吸気ポート５の内壁から軸部７ｂの吸気下流側へ向けて突設されている。
【００３３】
また、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、即ち、吸気ポート内の吸気流に沿った断面図であり、上流側から下流側に向けて軸部７ｂ及び突起部８の順に配設されている。特に、この図３に示すように、突起部８は、軸部７ｂの吸気下流側に軸部７ｂから所要の間隔を開けて配設されている。
なお、この突起部８の軸部７ｂとの距離、及び突起部８の断面形状は、吸気流の流速等の流体力学的特性に基づいて、軸部７ｂの下流側の吸気流を整流するのに最適なものを選択するようにする。
【００３４】
これにより、上流側からの吸気流は、符号Ｇ１，Ｇ２に示すように効果的に整流されて、軸部７ｂの後流の発生を抑制するとともに、軸部７ｂの後方の流速の低下を防止して燃焼室４へ案内されるようになっている。
なお、排気弁１１は、上述の吸気弁７と同様に、排気ポート９の燃焼室開口に傘部１１ａを配置されるとともに傘部１１ａから延設された軸部１１ｂが排気ポート９の上流側へ向けて、例えば２つ配設されている。
【００３５】
さらに、排気弁１１の軸部１１ｂがシリンダヘッド３の挿入孔１４に挿入されてカムシャフト１５に接続されている。これにより、排気弁１１は、カムシャフト１５からの動力が伝達されることにより軸部１１ｂ方向に動いて、吸気ポート５の燃焼室開口６が開閉し、燃焼室４からの排気流が排気通路１８に案内されるようになっている。
【００３６】
したがって、図１，図２に示す内燃機関では、吸気弁７が、カムシャフト１６からの動力を伝達されて、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動くことにより、吸気ポート５の燃焼室開口６が開閉して、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内される。
特に、吸気弁７の軸部７ｂが、吸気ポート５に対して吸気ポート５内の上流側の一側（図１，図２においては右側）へ向けて傾斜するように配設され、吸気ポート５内を流通する吸気流の流心が、吸気ポートの軸心線２３よりも一側（右側）の方へ偏心するように構成されているので、燃焼室４内においては、より強いタンブル流Ｆを生成することができるが、突起部８により以下のような効果を得ることができる。
【００３７】
つまり、吸気ポート５を通過する吸気流の一部が軸部７ｂに当たるが、突起部８により整流されるので、吸気流は、軸部７ｂ及び突起部８を流れを乱すことなく通過して燃焼室４に案内されるのである。
その後、燃焼室４内に案内された吸気流は、ペントルーフ１９の案内にも助けられて、矢印Ｆで示すようなタンブル流を形成することができる。
【００３８】
このように、吸気ポート５内の軸部７ｂよりも吸気下流側に配置されて軸部７ｂの近傍の吸気流を整流する突起部８をそなえたことにより、吸気流が吸気ポート５内の軸部７ｂ近傍を通過する際に後流の発生を抑制することができるので、流れの損失を抑制し、燃焼室４内では強いタンブル流Ｆを発生させることができ、圧縮行程での燃料噴射により、このタンブル流Ｆを利用したリーン運転をより確実に行なうことができ、さらには、タンブル流Ｆの崩壊後の乱れも強く与えることができ、この崩壊後の乱れを積極的に利用することにより、燃料の霧化・混合を確実にして燃焼を促進することができ、例えば吸気行程での燃料噴射によりストイキオ運転をより確実に行なうことができる利点がある。
【００３９】
また、整流部材としての突起部８が、吸気ポート５の内壁から軸部７ｂの吸気下流側へ向けて突設されるとともに、軸部７ｂの吸気下流側に軸部７ｂから所要の間隔を空けて配設されているので、軸部７ｂの後方の吸気流を効果的に整流させることができるので、上述の場合と同様の利点を得ることができる。
さらに、吸気ポート５が、シリンダ１の軸心線１２を含む基準面の一側（図１，図２においては右側）にシリンダ軸心線１２に沿うような方向へ延設されているので、吸気ポート５の外側の領域が解放されており、燃料を噴射するためのインジェクタを装着するインジェクタ取付部２１を配設するための十分なスペースを確保することができ、インジェクタ取付部（インジェクタ自体を含む）２１とともに点火プラグ２２の最適なレイアウトを確保し易くすることができる。
【００４０】
なお、上述においては、図２におけるＡ−Ａ断面としての突起部８は、図３に示すような断面形状を有しているが、これに限定されず、例えば図４（ａ）〜図４（ｄ）に示すような断面形状を有してもよい。また、突起部８が図４（ａ）に示す断面形状を有する場合においては、突起部８としては、図５に示すように円錐形状により構成してもよく、図６に示すように円筒形状により構成してもよい。
【００４１】
（ｂ）整流部材の製造方法の説明
図７は本発明の内燃機関用整流部材の製造方法を説明する図、図８は図７におけるＡ′−Ａ′断面図である。
ここで、この図７において、符号２４はバルブシートであり、その他の符号については、上述したもの（図１，２参照）と同様である。
【００４２】
また、内燃機関用整流部材（整流部材）を製造する際には、シリンダヘッド３の鋳造時に、吸気ポート５内に配設される吸気弁７の軸部７ｂよりも下流側において吸気ポート５の内壁面から突設する突起部８を吸気ポート５と一体形成し、ついで、シリンダヘッド３に軸部を挿入するための軸部挿入孔１３の穿設加工時に、これと同時に整流部材としての突起部８の上流面Ｃ１を切削加工するとともに、吸気弁７の傘部７ａの当接するバルブシート２４の切削加工時に、これと同時に整流部材としての突起部８の下流面Ｃ２を切削加工することにより、突起部８を、吸気弁７の軸部７ｂの下流側の吸気流を整流する整流部材として形成する。
【００４３】
軸部挿入孔１３は、バルブステムガイド２６を挿通しうるように、軸部７ｂの外径よりも所要量大きく形成されている。つまり、軸部挿入孔１３は、吸気弁の軸部をバルブステムガイド２６を挿入するステムガイド孔として機能するものである。さらに、突起部８は、バルブステムガイド２６に挿通された軸部７ｂの吸気下流側に軸部７ｂから所要の間隔を開けて配設されている。
【００４４】
ここで、突起部８の上流面Ｃ１を切削加工するとともに、突起部８の下流面Ｃ２を切削加工する。具体的には、図７に示すように、突起部８の上流側を軸部７ｂのバルブ軸線（図示省略）に対して略平行に切削加工するとともに、バルブシート２４の切削加工時に、突起部８の下流側を上記バルブ軸線方向と直交する方向から切削加工する。
【００４５】
これにより、突起部８の図７におけるＡ−Ａ断面は、図８に示すような形状を有している。即ち、この図８に示すように、突起部８の上流面Ｃ１は、軸部挿入孔１３の穿設加工に伴って弧状に削除され、突起部８の下流面Ｃ２はバルブシート２４の切削加工に伴って平面状に削除されるようになっている。
この結果、突起部８の上流面Ｃ１は、軸部挿入孔１３の内径に合わせて弧状に凹んだ形状を有するとともに、下流面Ｃ２は、バルブシート２４を含む面と同一の平面を含むように平らな形状を有している。
【００４６】
このように、本発明の内燃機関用整流部材の製造方法によれば、鋳造時に突起部８を一体成形して、軸部挿入孔１３の穿設加工時に、これと同時に突起部８の上流面Ｃ１を切削加工するとともに、バルブシート２４の切削加工時に、これと同時に整流部材としての突起部８の下流面Ｃ２を切削加工するという簡易な行程により整流部材を製造することができ、製造コストを削減することができる利点がある。
【００４７】
なお、このようにして製造された整流部材を用いた内燃機関の吸気系構造によれば、前述の（ａ）内燃機関の吸気ポート全体の説明で詳述したように効果と同様の作用効果を得ることができるのはいうまでもない。
さらに、上述の突起部８における上流面Ｃ１の切削加工と下流面Ｃ２の切削加工とは、任意の加工順序を選択して製造することができる。
【００４８】
（ｃ）内燃機関の吸気ポートの全体構成の変形例の説明
図９〜図１２は本発明を適用した内燃機関の吸気ポートの変形例を示すもので、図９はその構成を示す模式的断面図であり、図１０はその要部構成を示す模式的断面図、図１１は図１０におけるＡ″−Ａ″断面図、図１２はその要部の他の例を示す模式斜視図である。
【００４９】
本変形例にかかる内燃機関においても、前述の場合と同様に、各気筒が吸気２弁，排気２弁の４弁式内燃機関として構成されており、図１，図２と同一の符号は、同様のものを示している。
ここで、本変形例にかかる内燃機関の吸気系構造においては、図９，図１０に示すように、吸気ポート５′が、シリンダ１の軸心線１２を含む基準面の一側（図１５においては右側）に、吸気弁７の軸心線２５よりも右に傾斜した方向へ延設されている点が異なる。
【００５０】
即ち、吸気弁７の軸部７ｂがシリンダヘッド３の内壁部の他側（図９，図１０では左側）に穿設された挿入孔１３′に挿入されてカムシャフト１６に接続されている。これにより、吸気弁７は、このカムシャフト１６からの動力が伝達されることにより、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動いて、吸気ポート５の燃焼室開口６が開閉し、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内されるようになっている。
【００５１】
換言すれば、吸気弁７の軸部７ｂが、吸気ポート５に対して吸気ポート５内の上流側の他側（図９，図１０においては左側）へ向けて傾斜するように配設されて構成されている。
ところで、８は整流部材としての突起部であり、この突起部８は、吸気ポート５′内の軸部７ｂよりも吸気下流側に配置されて軸部７ｂの近傍の吸気流を整流するものであり、吸気ポート５の内壁から軸部７ｂの吸気下流側へ向けて突設されている。
【００５２】
また、図１１は図１０におけるＡ−Ａ断面図、即ち、吸気ポート内の吸気流の上流側から下流側に向けての軸部７ｂ及び突起部８の断面図を示しているが、この図１１に示すように、突起部８は、軸部７ｂの吸気下流側に軸部７ｂから所要の間隔を開けて配設されている。
これにより、上流側からの吸気流は、符号Ｈ１，Ｈ２に示すように効果的に整流されて、軸部７ｂの後流の発生を抑制するとともに、軸部７ｂの後方の流速の低下を防止して燃焼室４へ案内されて、タンブル流Ｆ′が生成されるようになっている。
【００５３】
本変形例は、上述のように構成されているので、図９，図１０に示す内燃機関では、吸気弁７が、カムシャフト１６からの動力を伝達されて、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動くことにより、吸気ポート５′の燃焼室開口６が開閉して、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内される。
この時、吸気ポート５′を通過する吸気流の一部が軸部７ｂに当たるが、突起部８により整流されるので、吸気流は、軸部７ｂ及び突起部８を流れを乱すことなく通過して燃焼室４に案内されるのである。
【００５４】
その後、燃焼室４内に案内された吸気流は、ペントルーフ１９の案内にも助けられて、矢印Ｆ′で示すようなタンブル流を形成することができる。
このように、本変形例によれば、吸気ポート５内の軸部７ｂよりも吸気下流側に配置されて軸部７ｂの近傍の吸気流を整流する突起部８をそなえたことにより、前述の場合と同様に、吸気流が吸気ポート５内の軸部７ｂ近傍を通過する際に後流の発生を抑制することができるので、流れの損失を抑制し、燃焼室４内では強いタンブル流Ｆ′を発生させることができ、圧縮行程での燃料噴射により、このタンブル流Ｆを利用したリーン運転をより確実に行なうことができ、さらには、タンブル流Ｆ′の崩壊後の乱れも強く与えることができ、この崩壊後の乱れを積極的に利用することにより燃料の霧化・混合を確実にして燃焼を促進することができ、例えば、吸気行程での燃料噴射によりストイキオ運転をより確実に行なうことができる利点がある。
【００５５】
また、整流部材としての突起部８が、吸気ポート５の内壁から軸部７ｂの吸気下流側へ向けて突設されるとともに、軸部７ｂの吸気下流側に軸部７ｂから所要の間隔を空けて配設されているので、軸部７ｂの後方の吸気流を効果的に整流させることができるので、上述の場合と同様の利点を得ることができる。
なお、本変形例によれば、突起部８を、例えば図１２に示すような形状により構成することもでき、このようにしても、符号Ｊ１，Ｊ２に示すように効果的に整流されて、軸部７ｂの後流の発生を抑制するとともに、軸部７ｂの後方の流速の低下を防止して燃焼室４へ案内されて、燃焼室４内おいてはタンブル流Ｆ′を生成することができるので、上述の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
（ｄ）その他
本発明によれば、突起部８の形状としては、上述において示したような形状に限定されず、その他の整流作用を起こすような任意の形状を選択してもよく、このようにしても、上述の場合と同様の利点が得られることはいうまでもない。
また、突起部８を設けるという本発明の技術は、タンブル流Ｆ，Ｆ′を生成する内燃機関に限定されるものでなく、他の種々の内燃機関に適用することで、少なくとも吸気流の整流化によって吸気効率を向上しうる効果を得ることができる。
【００５７】
もちろん、気筒における吸気弁の数も、上述のものに限られず、１弁や３弁のもの等も考えられる。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法によれば、シリンダヘッドの鋳造時に、吸気ポート内に配設された吸気弁の軸部よりも下流側において該吸気ポートの内壁面から突出する突起部を一体に形成し、ついで、該シリンダヘッドに該軸部を挿入するための軸部挿入孔の穿設加工時に、これと同時に該突起部の上流面を切削加工するとともに、該吸気弁の傘部の当接するバルブシートの切削加工時に、これと同時に該突起部の下流面を切削加工し、該突起部を、該吸気弁の軸部の下流側の吸気流を整流する整流部材として形成するという簡易な行程により、内燃機関用整流部材を製造することができ、製造コストを削減することができる利点があるほか、このような整流部材をそなえることにより、吸気流が吸気ポート内の軸部近傍を通過する際に後流の乱れの発生を抑制して、これを整流化することができるので、吸気ポートの形状に関係なく流れの損失を抑制し、吸気効率を向上させることができる利点がある。
【００５９】
また、吸気流によりシリンダ内でタンブル流を形成しようとする場合にも、吸気流の整流化により、シリンダ（燃焼室）内で強いタンブル流を発生させることができ、例えば圧縮行程での燃料噴射により、このタンブル流を利用したリーン運転をより確実に行なうことができ、さらには、タンブル流の崩壊後の乱れも強く与えることができ、この崩壊後の乱れを積極的に利用することにより燃料の霧化・混合を確実にして燃焼を促進することができ、例えば吸気行程での燃料噴射によりストイキオ運転をより確実に行なうことができる利点もある。
【００６０】
また、請求項２記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法によれば、該軸部挿入孔が、該吸気弁の軸部を案内するバルブステムガイドを挿入するステムガイド孔であるので、整流部材を簡単に製造することができ、製造コストを削減することができる利点がある。
また、請求項３記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法によれば、該軸部挿入孔の穿設加工時に、該突起部の上流側を軸部のバルブ軸線に対して略平行に切削加工するとともに、該バルブシートの切削加工時に、該突起部の下流側を該バルブ軸線方向と直交する方向から切削加工することにより、整流部材を簡単に製造することができ、製造コストを削減することができる利点がある。
【００６１】
また、請求項４記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法によれば、該軸部挿入孔の穿設加工にともなって、該突起部の上流側の該バルブ軸線方向と直交する断面形状が弧状に凹んだ形状に切削加工されるので、整流部材を簡単に製造することができ、製造コストを削減することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる図であり、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる突起部の他の例を示すもので、（ａ）〜（ｄ）はいずれも図３に対応し、図２におけるＡ−Ａ断面に相当する図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる突起部を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる突起部を示す側面図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる内燃機関用整流部材の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる図であり、図７におけるＡ′−Ａ′断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の変形例を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の変形例を示す模式的断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の変形例を示す図であり、図１０におけるＡ″−Ａ″断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の変形例にかかる突起部の他の例としての要部構成を示す模式図である。
【図１３】従来例を示す模式的断面図である。
【図１４】従来例を示す模式的斜視図である。
【図１５】従来例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ 往復動ピストン
３ シリンダヘッド
４ 燃焼室
５′，５ 吸気ポート
６ 燃焼室開口
７ 吸気弁
７ａ 傘部
７ｂ 軸部
８ 整流部材としての突起部
９ 排気ポート
１０ 燃焼室開口
１１ 排気弁
１１ａ 傘部
１１ｂ 軸部
１２ シリンダ軸心線
１３，１３′，１４ 挿入孔
１５，１６ カムシャフト
１７ 吸気通路
１８ 排気通路
１９ ペントルーフ
２０ シリンダボア
２１ インジェクタ取付部
２２ 点火プラグ
２３ 吸気ポートの軸心線
２４ バルブシート
２５ 吸気弁の軸心線
２６ バルブステムガイド
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関用整流部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関の開発分野においては、吸気行程において、燃焼室内に縦向きの旋回流、いわゆるタンブル流を作り出すことにより、燃焼室における燃料の燃焼を効率的に行なうことができるようにした、いわゆる層状燃焼内燃機関の研究・開発が進められている。
【０００３】
ここで、この層状燃焼内燃機関について説明すると、この内燃機関は、吸気行程において、例えば、図１３，図１５に示すような気筒内のタンブル流Ｆ′，Ｆを発生させることで、燃料の燃焼を効率よく行なおうとするものであり、特に、このタンブル流Ｆ′，Ｆの崩壊後の乱れによって燃焼を促進することができるようになっている。
【０００４】
ここで、図１３はタンブル流Ｆ′を発生させるようにした内燃機関の１つの気筒の構造を示すものであり、この図１３において、符号１はシリンダ、２は往復動ピストン、３はシリンダヘッド、４は燃焼室、５′は吸気ポート、１７は吸気通路である。
即ち、燃焼室４はシリンダ１内に挿嵌された往復動ピストン２の上面とシリンダヘッド３下面との間に形成されており、吸気ポート５′は、燃焼室４へ開口するようにシリンダヘッド３に形成されている。
【０００５】
さらに、例えば図１４に示すように、吸気ポート５′の燃焼室開口６に傘部７ａを配置されるとともに傘部７ａから延設された軸部７ｂが吸気ポート５′の上流側へ向けて配設された吸気弁７を例えば２つそなえている（図１３においては一方の吸気弁７のみを図示している）。
また、吸気弁７の軸部７ｂがシリンダヘッド３の挿入孔１３′に挿入されてカムシャフト１６に接続されている。これにより、吸気弁７は、このカムシャフト１６からの動力が伝達されることにより、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動いて、吸気ポート５′の燃焼室開口６が開閉し、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内されるようになっている。
【０００６】
さらに、１９は燃焼室４の上壁部に形成されたペントルーフであって、このペントルーフ１９は、吸気通路１９の延長軸線上のシリンダボア２０の内壁面に沿って下方に案内しうるような斜面をそなえ、吸気通路１７からの吸気流は、このペントルーフ１９の案内にも助けられて、矢印Ｆ′で示すようなタンブル流方向に進む。
【０００７】
なお、図中、符号９は排気通路１８に連通する排気ポート、１１は排気弁である。また、排気弁１１は、上述の吸気弁７と同様に、排気ポート９の燃焼室開口に傘部１１ａを配置されるとともに傘部１１ａから延設された軸部１１ｂが排気ポート９の上流側へ向けて、例えば２つ配設されている。
さらに、排気弁１１の軸部１１ｂがシリンダヘッド３の挿入孔１４に挿入されてカムシャフト１５に接続されている。これにより、排気弁１１は、カムシャフト１５からの動力が伝達されることにより軸部１１ｂ方向に動いて、吸気ポート５′の燃焼室開口６が開閉し、燃焼室４からの排気流が排気通路１８に案内されるようになっている。
【０００８】
このような構成により、図１３に示す内燃機関では、吸気弁７が、カムシャフト１６からの動力の伝達を受けて、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動くことにより、吸気ポート５′の燃焼室開口６が開閉して、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内される。燃焼室４内に案内された吸気流は、ペントルーフ１９の案内にも助けられて、矢印Ｆ′で示すようなタンブル流を形成することができる。
【０００９】
また、図１４に示すようなインジェクタ取付部（インジェクタ本体を含む）２１をタンブル流Ｆ′の上流側の中心部分に設ければ、燃焼室４内のタンブル流を、中央部分で燃料濃度の高い層状タンブル流を生成することができる。さらに、点火プラグ２２を、吸気弁７及び排気弁１１の間の、燃焼室４内で形成されるタンブル流Ｆ′の下流側の中心位置に設ければ、点火プラグ２２付近に理論空燃比に近い濃度の混合気を供給する一方、点火プラグ２２から離れたタンブル流の外側部分では燃料濃度の低いリーンな混合気状態として、全体的には少ない燃料供給でありながら確実な燃焼性能を得られるようにすることができる。
【００１０】
なお、タンブル流Ｆ′の崩壊後には、燃焼のミキシングが促進されるため、所要量の燃料を供給することで燃焼室４全体を理論空燃比状態として、大きな出力を得ることもできる。
また、図１５は図１３に示すタンブル流Ｆ′とは逆向き回転のタンブル流Ｆを発生させるようにした内燃機関の１つの気筒の構造を示すものであり、この図１５に示す構造においては、前述の図１３におけるものに比して、吸気ポート５の形状が異なっている。
【００１１】
つまり、この吸気ポート５は直立型に形成されており、シリンダ１の軸心線１２を含む基準面（即ち、シリンダ軸心線を含んで図面と直交する平面）の一側（図１５においては右側）にシリンダ軸心線１２に沿うような方向へ延設されている点が異なる。なお、２１はインジェクタ取付部、２２は点火プラグである。
これにより、吸気ポート５の外側（図１５中右側）の領域が解放されており、燃料を噴射するためのインジェクタを装着するインジェクタ取付部２１のための十分なスペースを確保することができ、インジェクタ取付部（インジェクタ自体を含む）２１とともに点火プラグ２２の最適なレイアウトを確保し易くなっている。
【００１２】
即ち、インジェクタ取付部２１をタンブル流Ｆの上流側の中心部分に設けることにより、燃焼室４内のタンブル流を、中央部分で燃料濃度の高い層状タンブル流を生成できるようになっている。従って、点火プラグ２２を、吸気弁７及び排気弁１１の間の、燃焼室４内で形成されるタンブル流Ｆの下流側の中心位置に設けることにより、点火プラグ２２付近には、理論空燃比に近い濃度の混合気を供給し、点火プラグ２２から離れたタンブル流の外側部分では燃料濃度の低いリーンな混合気状態として全体的には少ない燃料供給でありながら確実な燃焼性能を得られるようにすることができる。
【００１３】
もちろん、タンブル流Ｆの崩壊後には、燃焼のミキシングが促進されるため、、所要量の燃料を供給することで燃焼室４全体を理論空燃比状態として、大きな出力を得ることもできる。
従って、例えば高速時には、タンブル流Ｆの崩壊後の乱れによって燃焼を促進し、低速時には、燃料噴射を遅らせて、圧縮行程によるコンパクトな燃焼室４の生成を待ち、生成されたコンパクトな燃焼室４に燃料噴射を行なって層状タンブル流により部分的にリッチ（理論空燃比近傍）な混合気を点火プラグ２２近傍へ供給することにより、比較的少量の燃料噴射で着火性を十分に確保することができるようになっている。
【００１４】
さらに、インジェクタ取付部は吸気ポート５の外側に位置させることができるので、インジェクタ本体及び燃料の冷却性の向上を比較的図りやすく、インジェクタの耐久性の確保，熱害の回避をも図りやすくなる。
このような層状燃焼内燃機関では、吸気流の層状化，タンブル流化に有利なように、吸気通路１７からの吸気流をできるだけ乱すことなく、燃焼室４に送り込みたいのである。
【００１５】
ところが、吸気ポート５内には、吸気弁７が設けられており、吸気の流れの一部が軸部７ｂに当たって流れを乱される場合がある。具体的には、吸気流れの一部が軸部７ｂに当たると、軸部７ｂの後流に、渦が発生して速度の遅い領域を形成するのである。
従って、軸部７ｂの後方の流速が低下して、流れの損失が大きくなり、燃焼室４内において強いタンブル流をつくり出すことの妨げとなるという不具合がある。このため、強いタンブル流を生成するためにも、さらに広く言うと、タンブル流生成のためのみならず吸気効率を促進させるためにも、この軸部７ｂによる吸気流の乱れの発生を抑制することが要求される。
【００１６】
ところで、吸気弁の軸部における吸気流の乱れを抑制する技術として、特開平６−１０８８６３号公報のものがある。すなわち、この公報によれば、２分された吸気ポートをそなえた内燃機関において、各吸気ポート部分内の吸気バルブのステムよりも上流側のバルブステムを含む流線に沿った位置に、吸気流を整流しながら流れ方向に沿って二分する整流部材がそれぞれ配設されたような内燃機関の吸気ポート構造が提案されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平１−１０８８６３号公報の技術においては、吸気バルブのステムの上流側の位置に設けられた整流部材については、吸気抵抗にならず、バルブステム近傍の流れを効果的に整流させるようにするため、その表面を滑らかなものにする必要がある。
【００１８】
つまり、流体中に配設される部材は、特に、その上流側の表面粗さが流体の流れに大きく影響する。このため、整流部材の上流側からバルブステムへ向かって滑らかに導くためには、バルブステムの表面粗さと同等レベルで整流部材の上流側面を滑らかに加工する必要があるのである。
そこで、各吸気ポートに配設された整流部材を切削加工により形成することが考えられるが、狭い吸気ポート内壁面の切削加工を行なわなければならず、加工が困難である。従って、実際に製造されたものにおける整流部材の表面は、吸気流を効果的に流すために十分な滑らかさを得ることができず、結果的に、吸気流を効果的に整流させることができないという課題がある。
【００１９】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、製造が容易であって、効果的に吸気流を整流させることができるようにした、内燃機関用整流部材の製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法では、シリンダヘッドの鋳造時に、吸気ポート内に配設された吸気弁の軸部よりも下流側において該吸気ポートの内壁面から突出する突起部を吸気ポートと一体に形成し、ついで、該シリンダヘッドに該軸部を挿入するための軸部挿入孔の穿設加工時に、これと同時に該突起部の上流面を切削加工するとともに、該吸気弁の傘部の当接するバルブシートの切削加工時に、これと同時に該突起部の下流面を切削加工し、該突起部を、該吸気弁の軸部の下流側の吸気流を整流する整流部材として形成する。これにより、強いタンブル流を作り出すことができる内燃機関の吸気系を容易に製造することができる。
【００２１】
また、請求項２記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法では、上記請求項１記載のものにおいて、該軸部挿入孔として、該吸気弁の軸部を案内するバルブステムガイドを挿入するステムガイド孔が用いられる。
また、請求項３記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法では、上記請求項１記載のものにおいて、該軸部挿入孔の穿設加工時に、該突起部の上流側を軸部のバルブ軸線に対して略平行に切削加工するとともに、該バルブシートの切削加工時に、該突起部の下流側を該バルブ軸線方向と直交する方向から切削加工する。
【００２２】
また、請求項４記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法では、上記請求項１記載のものにおいて、該軸部挿入孔の穿設加工にともない、該突起部の上流側のバルブ軸線方向と直交する断面形状を弧状に凹んだ形状に切削加工する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
（ａ）内燃機関の吸気ポートの全体構成の説明
図１〜図５は本発明が適用される吸気ポートを示すもので、図１はその構成を示す模式的断面図、図２はその要部構成を示す模式的断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、図４（ａ）〜（ｄ）はその要部の他の例としての図２におけるＡ−Ａ断面相当図、図５はその要部の他の例としての要部構成を示す模式図〔（ａ），（ｂ）はともに突起部を示す模式的断面図〕である。
【００２４】
本実施形態にかかる内燃機関は、各気筒に吸気２弁，排気２弁をそなえた４弁式内燃機関（図１４参照）として構成されており、図１又は図２において、符号１はシリンダ、２は往復動ピストン、３はシリンダヘッド、４は燃焼室、５は吸気ポート、９は排気ポート、１１は排気弁、１７は吸気通路、２１はインジェクタ取付部、２２は点火プラグである。
【００２５】
即ち、燃焼室４はシリンダ１内に挿嵌された往復動ピストン２の上面とシリンダヘッド３下面との間に形成されており、吸気ポート５は、燃焼室４へ開口するようにシリンダヘッド３に形成されるとともに、シリンダ１の軸心線１２を含む基準面の一側（図１，図２においては右側）にシリンダ軸心線１２に沿うような方向へ延設されている。
【００２６】
これにより、吸気ポート５の外側（図１中右側）の領域が解放されており、燃料を噴射するためのインジェクタを装着するインジェクタ取付部２１を配設するための十分なスペースを確保することができ、インジェクタ取付部（インジェクタ自体を含む）２１とともに点火プラグ２２の最適なレイアウトを確保し易くなっている。
【００２７】
さらに、吸気ポート５の燃焼室開口６に傘部７ａを配置されるとともに傘部７ａから延設された軸部７ｂが吸気ポート５の上流側へ向けて配設された吸気弁７を２つそなえている（この図１，図２においては一方のもののみを図示している）。
また、吸気弁７の軸部７ｂがシリンダヘッド３の挿入孔１３に挿入されてカムシャフト１６に接続されている。これにより、吸気弁７は、このカムシャフト１６からの動力が伝達されることにより、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動いて、吸気ポート５の燃焼室開口６が開閉し、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内されるようになっている。
【００２８】
換言すれば、吸気弁７の軸部７ｂが、吸気ポート５に対して吸気ポート５内の上流側の一側（図１，図２においては右側）へ向けて傾斜するように配設され、吸気ポート５内を流通する吸気流の流心が、吸気ポートの軸心線２３よりも一側（右側）の方へ偏心するように構成されている。
これにより、燃焼室４内においては、強いタンブル流Ｆを生成することができるようになっている。
【００２９】
なお、吸気弁７の製造時においては、軸部７ｂは滑らかな表面に加工される。
さらに、１９は燃焼室４の上壁部に形成されたペントルーフであって、このペントルーフ１９は、吸気流を吸気通路１９の延長軸線上のシリンダボア２０の内壁面に沿って下方に案内しうるような斜面と、ピストン頂面で反転してシリンダボア２０の内壁面に沿って上方に向かう吸気流を円滑に方向変換させるように、後述する排気ポート側に設けられたもう一つの斜面とをそなえ、吸気通路１７からの吸気流は、このペントルーフ１９の案内にも助けられて、矢印Ｆで示すようなタンブル流方向に進む。
【００３０】
即ち、インジェクタ取付部２１をタンブル流Ｆの上流側の中心部分に設けることにより、燃焼室４内のタンブル流を、中央部分で燃料濃度の高い層状タンブル流として生成できるようになっている。従って、点火プラグ２２を、吸気弁７及び排気弁１１の間の、燃焼室４内で形成されるタンブル流Ｆの下流側の中心位置に設けることにより、点火プラグ２２付近には、理論空燃比に近い濃度の混合気を供給し、点火プラグ２２から離れたタンブル流の外側部分では燃料濃度の低いリーンな混合気状態として全体的には少ない燃料供給でありながら確実な燃焼性能を得られるようにすることができる。
【００３１】
もちろん、タンブル流Ｆの崩壊後には、燃焼のミキシングが促進されるため、、所要量の燃料を供給することで燃焼室４全体を理論空燃比状態として、大きな出力を得ることもできる。
従って、例えば高速時には、タンブル流Ｆの崩壊後の乱れによって燃焼を促進し、低速時には、燃料噴射を遅らせて、圧縮行程によるコンパクトな燃焼室４の生成を待ち、生成されたコンパクトな燃焼室４に燃料噴射を行なって層状タンブル流により部分的にリッチ（理論空燃比近傍）な混合気を点火プラグ２２近傍へ供給することにより、比較的少量の燃料噴射で着火性を十分に確保することができるようになっている。
【００３２】
さらに、インジェクタ取付部２１は吸気ポート５の外側に位置させることができるので、インジェクタ本体及び燃料の冷却性の向上を比較的図りやすく、インジェクタ本体の耐久性の確保，熱害の回避をも図りやすくなる。
ところで、８は整流部材としての突起部であり、この突起部８は、吸気ポート５内の軸部７ｂよりも吸気下流側に配置されて軸部７ｂの近傍の吸気流を整流するものであり、吸気ポート５の内壁から軸部７ｂの吸気下流側へ向けて突設されている。
【００３３】
また、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、即ち、吸気ポート内の吸気流に沿った断面図であり、上流側から下流側に向けて軸部７ｂ及び突起部８の順に配設されている。特に、この図３に示すように、突起部８は、軸部７ｂの吸気下流側に軸部７ｂから所要の間隔を開けて配設されている。
なお、この突起部８の軸部７ｂとの距離、及び突起部８の断面形状は、吸気流の流速等の流体力学的特性に基づいて、軸部７ｂの下流側の吸気流を整流するのに最適なものを選択するようにする。
【００３４】
これにより、上流側からの吸気流は、符号Ｇ１，Ｇ２に示すように効果的に整流されて、軸部７ｂの後流の発生を抑制するとともに、軸部７ｂの後方の流速の低下を防止して燃焼室４へ案内されるようになっている。
なお、排気弁１１は、上述の吸気弁７と同様に、排気ポート９の燃焼室開口に傘部１１ａを配置されるとともに傘部１１ａから延設された軸部１１ｂが排気ポート９の上流側へ向けて、例えば２つ配設されている。
【００３５】
さらに、排気弁１１の軸部１１ｂがシリンダヘッド３の挿入孔１４に挿入されてカムシャフト１５に接続されている。これにより、排気弁１１は、カムシャフト１５からの動力が伝達されることにより軸部１１ｂ方向に動いて、吸気ポート５の燃焼室開口６が開閉し、燃焼室４からの排気流が排気通路１８に案内されるようになっている。
【００３６】
したがって、図１，図２に示す内燃機関では、吸気弁７が、カムシャフト１６からの動力を伝達されて、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動くことにより、吸気ポート５の燃焼室開口６が開閉して、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内される。
特に、吸気弁７の軸部７ｂが、吸気ポート５に対して吸気ポート５内の上流側の一側（図１，図２においては右側）へ向けて傾斜するように配設され、吸気ポート５内を流通する吸気流の流心が、吸気ポートの軸心線２３よりも一側（右側）の方へ偏心するように構成されているので、燃焼室４内においては、より強いタンブル流Ｆを生成することができるが、突起部８により以下のような効果を得ることができる。
【００３７】
つまり、吸気ポート５を通過する吸気流の一部が軸部７ｂに当たるが、突起部８により整流されるので、吸気流は、軸部７ｂ及び突起部８を流れを乱すことなく通過して燃焼室４に案内されるのである。
その後、燃焼室４内に案内された吸気流は、ペントルーフ１９の案内にも助けられて、矢印Ｆで示すようなタンブル流を形成することができる。
【００３８】
このように、吸気ポート５内の軸部７ｂよりも吸気下流側に配置されて軸部７ｂの近傍の吸気流を整流する突起部８をそなえたことにより、吸気流が吸気ポート５内の軸部７ｂ近傍を通過する際に後流の発生を抑制することができるので、流れの損失を抑制し、燃焼室４内では強いタンブル流Ｆを発生させることができ、圧縮行程での燃料噴射により、このタンブル流Ｆを利用したリーン運転をより確実に行なうことができ、さらには、タンブル流Ｆの崩壊後の乱れも強く与えることができ、この崩壊後の乱れを積極的に利用することにより、燃料の霧化・混合を確実にして燃焼を促進することができ、例えば吸気行程での燃料噴射によりストイキオ運転をより確実に行なうことができる利点がある。
【００３９】
また、整流部材としての突起部８が、吸気ポート５の内壁から軸部７ｂの吸気下流側へ向けて突設されるとともに、軸部７ｂの吸気下流側に軸部７ｂから所要の間隔を空けて配設されているので、軸部７ｂの後方の吸気流を効果的に整流させることができるので、上述の場合と同様の利点を得ることができる。
さらに、吸気ポート５が、シリンダ１の軸心線１２を含む基準面の一側（図１，図２においては右側）にシリンダ軸心線１２に沿うような方向へ延設されているので、吸気ポート５の外側の領域が解放されており、燃料を噴射するためのインジェクタを装着するインジェクタ取付部２１を配設するための十分なスペースを確保することができ、インジェクタ取付部（インジェクタ自体を含む）２１とともに点火プラグ２２の最適なレイアウトを確保し易くすることができる。
【００４０】
なお、上述においては、図２におけるＡ−Ａ断面としての突起部８は、図３に示すような断面形状を有しているが、これに限定されず、例えば図４（ａ）〜図４（ｄ）に示すような断面形状を有してもよい。また、突起部８が図４（ａ）に示す断面形状を有する場合においては、突起部８としては、図５に示すように円錐形状により構成してもよく、図６に示すように円筒形状により構成してもよい。
【００４１】
（ｂ）整流部材の製造方法の説明
図７は本発明の内燃機関用整流部材の製造方法を説明する図、図８は図７におけるＡ′−Ａ′断面図である。
ここで、この図７において、符号２４はバルブシートであり、その他の符号については、上述したもの（図１，２参照）と同様である。
【００４２】
また、内燃機関用整流部材（整流部材）を製造する際には、シリンダヘッド３の鋳造時に、吸気ポート５内に配設される吸気弁７の軸部７ｂよりも下流側において吸気ポート５の内壁面から突設する突起部８を吸気ポート５と一体形成し、ついで、シリンダヘッド３に軸部を挿入するための軸部挿入孔１３の穿設加工時に、これと同時に整流部材としての突起部８の上流面Ｃ１を切削加工するとともに、吸気弁７の傘部７ａの当接するバルブシート２４の切削加工時に、これと同時に整流部材としての突起部８の下流面Ｃ２を切削加工することにより、突起部８を、吸気弁７の軸部７ｂの下流側の吸気流を整流する整流部材として形成する。
【００４３】
軸部挿入孔１３は、バルブステムガイド２６を挿通しうるように、軸部７ｂの外径よりも所要量大きく形成されている。つまり、軸部挿入孔１３は、吸気弁の軸部をバルブステムガイド２６を挿入するステムガイド孔として機能するものである。さらに、突起部８は、バルブステムガイド２６に挿通された軸部７ｂの吸気下流側に軸部７ｂから所要の間隔を開けて配設されている。
【００４４】
ここで、突起部８の上流面Ｃ１を切削加工するとともに、突起部８の下流面Ｃ２を切削加工する。具体的には、図７に示すように、突起部８の上流側を軸部７ｂのバルブ軸線（図示省略）に対して略平行に切削加工するとともに、バルブシート２４の切削加工時に、突起部８の下流側を上記バルブ軸線方向と直交する方向から切削加工する。
【００４５】
これにより、突起部８の図７におけるＡ−Ａ断面は、図８に示すような形状を有している。即ち、この図８に示すように、突起部８の上流面Ｃ１は、軸部挿入孔１３の穿設加工に伴って弧状に削除され、突起部８の下流面Ｃ２はバルブシート２４の切削加工に伴って平面状に削除されるようになっている。
この結果、突起部８の上流面Ｃ１は、軸部挿入孔１３の内径に合わせて弧状に凹んだ形状を有するとともに、下流面Ｃ２は、バルブシート２４を含む面と同一の平面を含むように平らな形状を有している。
【００４６】
このように、本発明の内燃機関用整流部材の製造方法によれば、鋳造時に突起部８を一体成形して、軸部挿入孔１３の穿設加工時に、これと同時に突起部８の上流面Ｃ１を切削加工するとともに、バルブシート２４の切削加工時に、これと同時に整流部材としての突起部８の下流面Ｃ２を切削加工するという簡易な行程により整流部材を製造することができ、製造コストを削減することができる利点がある。
【００４７】
なお、このようにして製造された整流部材を用いた内燃機関の吸気系構造によれば、前述の（ａ）内燃機関の吸気ポート全体の説明で詳述したように効果と同様の作用効果を得ることができるのはいうまでもない。
さらに、上述の突起部８における上流面Ｃ１の切削加工と下流面Ｃ２の切削加工とは、任意の加工順序を選択して製造することができる。
【００４８】
（ｃ）内燃機関の吸気ポートの全体構成の変形例の説明
図９〜図１２は本発明を適用した内燃機関の吸気ポートの変形例を示すもので、図９はその構成を示す模式的断面図であり、図１０はその要部構成を示す模式的断面図、図１１は図１０におけるＡ″−Ａ″断面図、図１２はその要部の他の例を示す模式斜視図である。
【００４９】
本変形例にかかる内燃機関においても、前述の場合と同様に、各気筒が吸気２弁，排気２弁の４弁式内燃機関として構成されており、図１，図２と同一の符号は、同様のものを示している。
ここで、本変形例にかかる内燃機関の吸気系構造においては、図９，図１０に示すように、吸気ポート５′が、シリンダ１の軸心線１２を含む基準面の一側（図１５においては右側）に、吸気弁７の軸心線２５よりも右に傾斜した方向へ延設されている点が異なる。
【００５０】
即ち、吸気弁７の軸部７ｂがシリンダヘッド３の内壁部の他側（図９，図１０では左側）に穿設された挿入孔１３′に挿入されてカムシャフト１６に接続されている。これにより、吸気弁７は、このカムシャフト１６からの動力が伝達されることにより、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動いて、吸気ポート５の燃焼室開口６が開閉し、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内されるようになっている。
【００５１】
換言すれば、吸気弁７の軸部７ｂが、吸気ポート５に対して吸気ポート５内の上流側の他側（図９，図１０においては左側）へ向けて傾斜するように配設されて構成されている。
ところで、８は整流部材としての突起部であり、この突起部８は、吸気ポート５′内の軸部７ｂよりも吸気下流側に配置されて軸部７ｂの近傍の吸気流を整流するものであり、吸気ポート５の内壁から軸部７ｂの吸気下流側へ向けて突設されている。
【００５２】
また、図１１は図１０におけるＡ−Ａ断面図、即ち、吸気ポート内の吸気流の上流側から下流側に向けての軸部７ｂ及び突起部８の断面図を示しているが、この図１１に示すように、突起部８は、軸部７ｂの吸気下流側に軸部７ｂから所要の間隔を開けて配設されている。
これにより、上流側からの吸気流は、符号Ｈ１，Ｈ２に示すように効果的に整流されて、軸部７ｂの後流の発生を抑制するとともに、軸部７ｂの後方の流速の低下を防止して燃焼室４へ案内されて、タンブル流Ｆ′が生成されるようになっている。
【００５３】
本変形例は、上述のように構成されているので、図９，図１０に示す内燃機関では、吸気弁７が、カムシャフト１６からの動力を伝達されて、傘部７ａを含む面に対して垂直方向に動くことにより、吸気ポート５′の燃焼室開口６が開閉して、吸気通路１７からの吸気流が燃焼室４に案内される。
この時、吸気ポート５′を通過する吸気流の一部が軸部７ｂに当たるが、突起部８により整流されるので、吸気流は、軸部７ｂ及び突起部８を流れを乱すことなく通過して燃焼室４に案内されるのである。
【００５４】
その後、燃焼室４内に案内された吸気流は、ペントルーフ１９の案内にも助けられて、矢印Ｆ′で示すようなタンブル流を形成することができる。
このように、本変形例によれば、吸気ポート５内の軸部７ｂよりも吸気下流側に配置されて軸部７ｂの近傍の吸気流を整流する突起部８をそなえたことにより、前述の場合と同様に、吸気流が吸気ポート５内の軸部７ｂ近傍を通過する際に後流の発生を抑制することができるので、流れの損失を抑制し、燃焼室４内では強いタンブル流Ｆ′を発生させることができ、圧縮行程での燃料噴射により、このタンブル流Ｆを利用したリーン運転をより確実に行なうことができ、さらには、タンブル流Ｆ′の崩壊後の乱れも強く与えることができ、この崩壊後の乱れを積極的に利用することにより燃料の霧化・混合を確実にして燃焼を促進することができ、例えば、吸気行程での燃料噴射によりストイキオ運転をより確実に行なうことができる利点がある。
【００５５】
また、整流部材としての突起部８が、吸気ポート５の内壁から軸部７ｂの吸気下流側へ向けて突設されるとともに、軸部７ｂの吸気下流側に軸部７ｂから所要の間隔を空けて配設されているので、軸部７ｂの後方の吸気流を効果的に整流させることができるので、上述の場合と同様の利点を得ることができる。
なお、本変形例によれば、突起部８を、例えば図１２に示すような形状により構成することもでき、このようにしても、符号Ｊ１，Ｊ２に示すように効果的に整流されて、軸部７ｂの後流の発生を抑制するとともに、軸部７ｂの後方の流速の低下を防止して燃焼室４へ案内されて、燃焼室４内おいてはタンブル流Ｆ′を生成することができるので、上述の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
（ｄ）その他
本発明によれば、突起部８の形状としては、上述において示したような形状に限定されず、その他の整流作用を起こすような任意の形状を選択してもよく、このようにしても、上述の場合と同様の利点が得られることはいうまでもない。
また、突起部８を設けるという本発明の技術は、タンブル流Ｆ，Ｆ′を生成する内燃機関に限定されるものでなく、他の種々の内燃機関に適用することで、少なくとも吸気流の整流化によって吸気効率を向上しうる効果を得ることができる。
【００５７】
もちろん、気筒における吸気弁の数も、上述のものに限られず、１弁や３弁のもの等も考えられる。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法によれば、シリンダヘッドの鋳造時に、吸気ポート内に配設された吸気弁の軸部よりも下流側において該吸気ポートの内壁面から突出する突起部を一体に形成し、ついで、該シリンダヘッドに該軸部を挿入するための軸部挿入孔の穿設加工時に、これと同時に該突起部の上流面を切削加工するとともに、該吸気弁の傘部の当接するバルブシートの切削加工時に、これと同時に該突起部の下流面を切削加工し、該突起部を、該吸気弁の軸部の下流側の吸気流を整流する整流部材として形成するという簡易な行程により、内燃機関用整流部材を製造することができ、製造コストを削減することができる利点があるほか、このような整流部材をそなえることにより、吸気流が吸気ポート内の軸部近傍を通過する際に後流の乱れの発生を抑制して、これを整流化することができるので、吸気ポートの形状に関係なく流れの損失を抑制し、吸気効率を向上させることができる利点がある。
【００５９】
また、吸気流によりシリンダ内でタンブル流を形成しようとする場合にも、吸気流の整流化により、シリンダ（燃焼室）内で強いタンブル流を発生させることができ、例えば圧縮行程での燃料噴射により、このタンブル流を利用したリーン運転をより確実に行なうことができ、さらには、タンブル流の崩壊後の乱れも強く与えることができ、この崩壊後の乱れを積極的に利用することにより燃料の霧化・混合を確実にして燃焼を促進することができ、例えば吸気行程での燃料噴射によりストイキオ運転をより確実に行なうことができる利点もある。
【００６０】
また、請求項２記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法によれば、該軸部挿入孔が、該吸気弁の軸部を案内するバルブステムガイドを挿入するステムガイド孔であるので、整流部材を簡単に製造することができ、製造コストを削減することができる利点がある。
また、請求項３記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法によれば、該軸部挿入孔の穿設加工時に、該突起部の上流側を軸部のバルブ軸線に対して略平行に切削加工するとともに、該バルブシートの切削加工時に、該突起部の下流側を該バルブ軸線方向と直交する方向から切削加工することにより、整流部材を簡単に製造することができ、製造コストを削減することができる利点がある。
【００６１】
また、請求項４記載の本発明の内燃機関用整流部材の製造方法によれば、該軸部挿入孔の穿設加工にともなって、該突起部の上流側の該バルブ軸線方向と直交する断面形状が弧状に凹んだ形状に切削加工されるので、整流部材を簡単に製造することができ、製造コストを削減することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる図であり、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる突起部の他の例を示すもので、（ａ）〜（ｄ）はいずれも図３に対応し、図２におけるＡ−Ａ断面に相当する図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる突起部を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる突起部を示す側面図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる内燃機関用整流部材の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる図であり、図７におけるＡ′−Ａ′断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の変形例を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の変形例を示す模式的断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の変形例を示す図であり、図１０におけるＡ″−Ａ″断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の変形例にかかる突起部の他の例としての要部構成を示す模式図である。
【図１３】従来例を示す模式的断面図である。
【図１４】従来例を示す模式的斜視図である。
【図１５】従来例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ 往復動ピストン
３ シリンダヘッド
４ 燃焼室
５′，５ 吸気ポート
６ 燃焼室開口
７ 吸気弁
７ａ 傘部
７ｂ 軸部
８ 整流部材としての突起部
９ 排気ポート
１０ 燃焼室開口
１１ 排気弁
１１ａ 傘部
１１ｂ 軸部
１２ シリンダ軸心線
１３，１３′，１４ 挿入孔
１５，１６ カムシャフト
１７ 吸気通路
１８ 排気通路
１９ ペントルーフ
２０ シリンダボア
２１ インジェクタ取付部
２２ 点火プラグ
２３ 吸気ポートの軸心線
２４ バルブシート
２５ 吸気弁の軸心線
２６ バルブステムガイド
Claims (4)
- シリンダヘッドの鋳造時に、吸気ポート内に配設された吸気弁の軸部よりも下流側において該吸気ポートの内壁面から突出する突起部を該吸気ポートと一体に形成し、
ついで、該シリンダヘッドに該軸部を挿入するための軸部挿入孔の穿設加工時に、これと同時に該突起部の上流面を切削加工するとともに、該シリンダヘッドに設けられ該吸気弁の傘部の当接するバルブシートの切削加工時に、これと同時に該突起部の下流面を切削加工し、
該突起部を、該吸気弁の軸部の下流側の吸気流を整流する整流部材として形成する
ことを特徴とする、内燃機関用整流部材の製造方法。 - 該軸部挿入孔が、該吸気弁の軸部を案内するバルブステムガイドを挿入するステムガイド孔である
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関用整流部材の製造方法。 - 該軸部挿入孔の穿設加工時に、該突起部の上流側を軸部のバルブ軸線に対して略平行に切削加工するとともに、
該バルブシートの切削加工時に、該突起部の下流側を該バルブ軸線方向と直交する方向から切削加工する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関用整流部材の製造方法。 - 該軸部挿入孔の穿設加工にともなって、該突起部の上流側の該バルブ軸線方向と直交する断面形状が弧状に凹んだ形状に切削加工される
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関用整流部材の製造方法。
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