JP4048814B2

JP4048814B2 - Intake device for spark ignition engine

Info

Publication number: JP4048814B2
Application number: JP2002105939A
Authority: JP
Inventors: 剛後藤; 正尚山川; 孝之山田; 賢也石井
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: JP2003301723A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下流端が燃焼室内に開口する吸気ポートと、この吸気ポートを開閉する吸気弁と、エンジンの低回転領域で吸気ポートの周辺部の一部を閉塞して吸気の流れを偏向するシャッター弁とを有する火花点火式エンジンの吸気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開平２００１−１７３５１３号公報に示されるように、吸気ポートの下流側部の開口面積を上流側部に比べて小さくする絞り部を設け、燃焼室内に導入される吸気流によってタンブル流を生成するように構成されたエンジンの吸気装置において、上記吸気ポートの燃焼室入口部に装着されたバルブシートの内周面の中心軸を外周面の中心軸に対して吸気ポートの流路に沿って傾斜させることにより、吸気ポートを介して供給された吸気流を上記バルブシートの案内面に沿って円滑に燃焼室内に流入させることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように吸気ポートの下流側部の開口面積を上流側部に比べて小さくする絞り部を設けた場合には、エンジンの低速運転時に、上記絞り部において吸気の流速を増大させることができるため、燃焼室内で生成されるタンブル流を強化して混合気の成層化を促進することにより、燃焼性を向上させることができるという利点がある。この反面、上記絞り部における吸気の通気抵抗が大きいため、要求吸気量および燃料噴射量が多いエンジンの高速運転時等に、吸気量が不足して燃焼性が低下し易いという問題があった。
【０００４】
なお、エンジンの低速運転時にタンブル流の強度を増大させるとともに、高速運転時に多量の吸気を燃焼室内に供給することができるようにするため、例えば特開２００１−５５９２５号公報に示されるように、吸気ポートを上側ポート部と下側ポート部とに仕切る隔壁と、燃焼室内に生成されるタンブル流動を調節するタンブル制御弁とを設け、エンジン回転数の低い成層燃焼運転時には、上記タンブル制御弁によって下側ポート部を閉止する等により、吸気の流速を速めてタンブル流の強度を増大させ、またエンジン回転数の高い均一燃焼運転時には、上記タンブル制御弁を中立位置に保持させることにより、吸気の通気抵抗を極力小さくすることが行われている。
【０００５】
しかし、上記のようにエンジンの高速運転時に、タンブル制御弁を中立位置に保持したとしても、所定の長さを有する上記隔壁によって吸気の流動が妨げられるために、充分な吸気量を確保することが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、エンジンの低速運転時に吸気の流速を効果的に速めることができるとともに、高速運転時に吸気の通気抵抗を効果的に小さくすることができる火花点火式エンジンの吸気装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、下流端が燃焼室内に開口する吸気ポートと、この吸気ポートを開閉する吸気弁と、エンジンの低回転領域で吸気ポートの周辺部の一部を閉塞して吸気の流れを偏向するシャッター弁とを有し、吸気ポートの燃焼室中心側に位置する上方壁に、上記吸気弁を支持するバルブガイド壁の一部が吸気ポート内に突出するように設けられた火花点火式エンジンにおいて、上記吸気ポートの最下流部に設けられたスロート部よりも上流側に位置する吸気ポートの横断面形状を、その開口部の上下中心線よりも上方壁側または下方壁側のいずれか一方に位置する開口部の開口面積が他方よりも相対的に小さくなるように形成するとともに、開口面積の小さい開口部を、その開口部の重心が吸気ポートの開口部全体の重心位置よりも外側方側に位置する偏心形状とし、かつ開口面積の大きい開口部側に上記シャッター弁を配設して、この部分を開閉するように構成したものである。
【０００８】
上記構成によれば、エンジンが高回転の運転領域にある場合に、上記シャッター弁が開放状態とされることにより、多量の吸気が燃焼室内にスムーズに流入し、かつエンジンが低回転の運転領域にある場合に、上記シャッター弁が閉止状態とされることにより、吸気の流れが、上方壁側または下方壁側のいずれか一方側に偏向されて吸気の流速が速められるとともに、上記通路中心側に案内されることにより、上記上方壁側または下方壁側のいずれか一方側から側壁部内面に沿って旋回し、吸気弁の設置部を迂回しつつ燃焼室内に吸気が流入して適正なタンブル流が生成されることになる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の火花点火式エンジンの吸気装置において、シリンダ軸線に沿った吸気ポートの縦断面と直交する方向から見て、バルブガイドの設置部の上流側に位置する吸気ポートの軸線を略ストレート状に形成するとともに、吸気ポートの燃焼室外周側に位置する下方壁側の開口部の開口面積が燃焼室中心側に位置する上方壁側の開口部よりも相対的に小さくなるように吸気ポートの横断面を形成したものである。
【００１０】
上記構成によれば、吸気ポートの軸線に沿って吸気がスムーズに流通するとともに、エンジンが低回転の運転領域にある場合に、上記シャッター弁により下方壁側に偏向された吸気流が、上記通路中心側に案内されることにより、上記下方壁側から側壁部内面に沿って吸気が旋回しつつ、吸気弁の設置部を迂回して燃焼室内に吸気が流入することになる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、上記請求項２に記載の火花点火式エンジンの吸気装置において、下流端が燃焼室内に開口する一対の吸気ポートを備え、両吸気ポート間の燃焼室外周側にインジェクタを配設するとともに、両吸気ポート間の燃焼室中心側に点火プラグを配設し、吸気ポートの下方壁側の開口部を、その開口部の重心が吸気ポートの開口部全体の重心位置よりも、隣接する吸気ポートの反対側に位置する偏心形状としたものである。
【００１２】
上記構成によれば、インジェクタが点火プラグおよび吸気弁の設置部に干渉するのを防止した状態で、両吸気ポート間の下方壁側に形成されたスペースを有効に利用してインジェクタを適正位置に配設することが可能となる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記請求項３記載の火花点火式エンジンの吸気装置において、吸気ポートの上方壁側の開口部を略長方形状に形成するとともに、下方壁側の開口部を下窄まりの略三角形状に形成したものである。
【００１４】
上記構成によれば、両吸気ポート間の下方壁側にインジェクタを配設するスペースが形成されるとともに、エンジンが低回転の運転領域にある場合に、略長方形状に形成された上方壁側の開口部がシャッター弁によって閉止されることにより、吸気の流れが略三角形状に形成された下方壁側の開口部に偏向された後、側壁部内面に沿って吸気が旋回しつつ、吸気弁の設置部を迂回して燃焼室内に流入することになる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４のいずれかに記載の火花点火式エンジンの吸気装置において、下流端が燃焼室内に開口する一対の吸気ポートと、単一の吸気通路から上記一対の吸気ポートに向けて分岐するコモン部とを備えるとともに、シリンダ軸線に沿った吸気ポートの縦断面と直交する方向から見て、吸気ポートのバルブガイドの設置部から上記コモン部までを略ストレート状に形成したものである。
【００１６】
上記構成によれば、吸気がコモン部から吸気ポートを通ってスムーズに流通するとともに、エンジンが低回転の運転領域にある場合に、上記シャッター弁により下方壁側に偏向された吸気流が、下方壁側の開口部の通路中心側に案内されることにより、上記下方壁側から側壁部内面に沿って吸気が旋回しつつ、吸気弁の設置部を迂回して燃焼室内に流入することになる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の火花点火式エンジンの吸気装置において、シャッター弁の設置部とコモン部とを吸気マニホールドに設けるとともに、シリンダ軸線に沿った吸気ポートの縦断面と直交する方向から見て、上記吸気マニホールドと、シリンダヘッドに形成された吸気ポートとを略ストレート状に接続したものである。
【００１８】
上記構成によれば、エンジンが低回転の運転領域にある場合に、上記コモン部等が設けられた吸気マニホールドを有効に利用して、吸気の流速を速めることができるとともに、吸気の旋回を効果的に促進することが可能となる。
【００１９】
請求項７に係る発明は、請求項２〜６のいずれかに記載の火花点火式エンジンの吸気装置において、下流端が燃焼室内に開口する一対の吸気ポートと、単一の吸気通路から上記一対の吸気ポートに向けて分岐するコモン部とを備えるとともに、このコモン部の下流端部にシャッター弁を配設し、かつスロート部の直上流部から上記コモン部までの間における吸気通路の上方壁側の開口部を略長方形状に形成するとともに、下方壁側の開口部を下窄まりの略三角形状に形成したものである。
【００２０】
上記構成によれば、吸気流が上記単一の吸気通路からコモン部に至る際に発生する外向きのベクトルに応じ、上記吸気流の旋回が効果的に促進されることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明に係るエンジンの吸気装置の実施形態を示している。これらの図において、１はシリンダブロック２およびシリンダヘッド３等により構成されるとともに、複数のシリンダを備えたエンジン本体である。このエンジン本体１の各シリンダには、ピストン４が嵌挿され、このピストン４の頂面とシリンダヘッド３の下面との間に燃焼室５が形成されている。また、上記ピストン４の頂面には、キャビティ６が設けられている。
【００２２】
上記シリンダヘッド３には、燃焼室５に開口する二つの吸気ポート７，７と、二つの排気ポート８，８とが相対向して形成されるとともに、上記両吸気ポート７，７および排気ポート８，８をそれぞれ開閉する吸気弁９，９および排気弁１０，１０と、点火プラグ１１と、インジェクタ１２とが設けられている。このインジェクタ１２は、燃焼室５の周縁部に配設され、この位置から燃焼室５内に燃料を直接噴射するように構成されている。また、点火プラグ１１は、上記両吸気ポート７，７間の燃焼室中央側、つまり燃焼室５の上面略中央部に配設されている。
【００２３】
上記両吸気ポート７，７は、それぞれ独立して形成され、図３に示すように、吸気ポート７の縦断面と直交する方向から見た場合、つまり鉛直方向に延びるシリンダ軸線２Ａに沿った吸気ポート７の縦断面と直交する方向から見た場合に、上流側がシリンダヘッド３の上方側部に位置するとともに、下流側が燃焼室５に向かって斜め下方に延びるように形成され、かつ吸気ポート７，７の下流端が燃焼室５の天井部分に開口している。
【００２４】
上記吸気ポート７には、吸気弁９の弁軸を摺動自在に支持するバルブガイド１３の一部（下端部）が、燃焼室５の中央側に位置する上方壁７ａの所定位置に臨むように突出して設けられている。そして、上記縦断面において、吸気ポート７は、バルブガイド１３の設置部を境にしてその上流側部７１と、下流側部７２とに区画されるとともに、吸気ポート７の最下流部、つまり弁座１４の直上流側部には、スロート部７３が設けられている。上記吸気ポート７の上流側部７１には、バルブガイド１３の設置部に向けて徐々に突出量が増大するガイド壁１３ａが、上記上方壁７ａに形成されている。
【００２５】
吸気ポート７の少なくとも上記上流側部７１における軸線７Ａは、略ストレート状に形成されている。そして、上記吸気ポート７の上方壁７ａは、バルブガイド設置部の下流側部７２のシリンダ軸線２Ａに対する傾斜角度が、下流側部７２の上流部７２ａにおいて最も大きく（寝ており）、この上流部７２ａから下流側のスロート部７３に向かって徐々に小さくなる（立つ）ように湾曲して形成され、この下流側部７２のシリンダ軸線２Ａに対する傾斜角度は、バルブガイド設置部の上流側部７１の同傾斜角度に対して、上流部７２ａは大きく、スロート部７３に近い下流部７２ｂでは小さくなっている。
【００２６】
また、上記吸気ポート７の下方壁７ｂは、バルブガイド設置部の上流側部７１のシリンダ軸線２Ａに対する傾斜角度が、下流側部７２の下流部よりも大きくなるように略ストレート状に形成されているとともに、この下流側部７２と、上記スロート部７３との下方壁７ｂにおける接続部に角部７４が形成されている。さらに、上記バルブガイド設置部の下流側部７２における下方壁７ｂの傾斜角度は、その延長線７２Ｂと、最大リフト状態（最大開放状態）の吸気弁９の傘部底面との交点Ｐが、吸気弁９の軸線９Ａよりも燃焼室５の中央側（排気ポート８側）に位置するように設定されている。
【００２７】
また、上記スロート部７３よりも上流側に位置する吸気ポート７の横断面（吸気ポート７の軸線７Ａと直交する断面）の形状は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、横断面の上下中心線（上下方向の最大幅の中心を通る水平方向線）Ｃよりも下方壁７ｂ側の開口面積が、上方壁７ａ側の開口面積よりも小さくなるとともに、上記下方壁７ｂ側に位置する開口部の通路中心（下方壁側開口部の重心）Ｏｂが上記開口部全体の重心Ｏよりも外方側、つまり隣接する吸気ポート７の設置部と反対側に位置するように形成されている。
【００２８】
具体的には、上記上下中心線Ｃよりも上方壁７ａ側の開口部が略長方形に形成されるとともに、上下中心線Ｃよりも下方壁７ｂ側の開口部が下窄まりの略三角形状に形成されることにより、横断面の上下中心線Ｃよりも下方壁７ｂ側の開口面積が、上方壁７ａ側の開口面積よりも小さくなるように構成されている。また、上記上下中心線Ｃよりも下方壁７ｂ側の開口部が隣接する吸気ポート７側の側辺部を斜辺とする略直角三角形状に形成されることにより、上記下方壁７ｂ側に位置する開口部の通路中心（下方壁側開口部の重心）Ｏｂが、隣接する吸気ポート７の設置部と反対側に位置した偏心形状に形成され、これによって吸気ポート７が略五角形の異形断面形状を呈している。
【００２９】
また、図４（ａ）に示す吸気ポート７の有効通路面積、つまりバルブガイド１３の設置部の下流側部７２における吸気ポート７の通路開口面積から、吸気弁９の軸面積を減算した面積が、図４（ｂ）に示す吸気ポート７の有効通路面積、つまりバルブガイド１３の設置部の上流側部７１における吸気ポート７の流通開口面積よりも大きくなるように吸気ポート７が形成されている。
【００３０】
上記有効通路面積の変化状態を図示すると、図５に示すようになり、吸気ポート７の上流側からガイド壁１３ａの始端部αまでの間では、上記吸気ポート７の有効通路面積が略一定に形成されている（図例では下流側に至るに従い稍減少するように形成されている）。また、上記ガイド壁１３ａの始端部αから終端部（バルブガイド１３の設置部）βまでの間では、下流側に至るに従い有効通路面積が次第に減少し、上記バルブガイド１３の設置部（β）よりも下流側では、その上流側に比べて有効通路面積が増大するようになっている。
【００３１】
上記両吸気ポート７，７間の燃焼室外周側には、燃焼室５内の斜め下方に向けて延びるインジェクタ１２の取付孔が形成され、この取付孔に取り付けられたインジェクタ１２から斜め下方に向けて、つまり後述するエンジンの成層燃焼運転時に、図６に示すように、燃焼室５内で生成されたタンブル流Ｔに向けて燃料が噴射されるように構成されている。
【００３２】
上記エンジン本体１の一側部には、吸気マニホールド１５が連結され、この吸気マニホールド１５の下流部には、図２に示すように、単一の吸気通路１５ａを上記両吸気ポート７，７に向けて分岐するコモン部１６が設けられている。また、図３に示すように、シリンダ軸線２Ａに沿った吸気ポート７の縦断面と直交する方向から見て、上記吸気マニホールド１５と、上記吸気ポート７とが略ストレート状に接続されている。
【００３３】
そして、シリンダ軸線２Ａに沿った吸気ポート７の縦断面と直交する方向から見て、少なくとも吸気ポート７の上記バルブガイド１３の設置部から上記コモン部１６までは、その軸線７Ａが略ストレート状に形成されている（図３参照）。さらに、上記コモン部１６の横断面形状は、上記吸気ポート７と同様に、図７に示すように、上方壁１６ａ側の開口部が略長方形状に形成されるとともに、下方壁１６ｂ側の開口部が先窄まりの略三角形状に形成されることにより、横断面の上下中心線よりも下方壁１６ｂ側の開口面積が、上方壁１６ａ側の開口面積よりも小さくなるように構成されている。
【００３４】
上記コモン部１６の下流端部、つまりシリンダヘッド３に形成された上記吸気ポート７の直上流部には、吸気の流れを開口通路の下方壁１６ｂ側に偏向させるシャッター弁１７が設けられている。このシャッター弁１７は、図７（ａ）に示すように、コモン部１６の上方壁１６ａ側の開口部を閉止可能に設置されるとともに、コモン部１６の下方壁１６ｂ側の開口部に対応した切欠きを有している。
【００３５】
そして、上記シャッター弁１７、吸気マニホールド１５および吸気ポート７により、燃焼室５内にタンブル流Ｔを生成するとともに、その強度を調節するタンブル強度調節手段が構成されている。具体的には、上記シャッター弁１７の駆動軸１７ａを図外のアクチュエータにより回転駆動して、上記コモン部１６の上方壁１６ａ側の開口部をシャッター弁１７で閉止すると、有効通路面積が狭められて吸気の流速が速くなることにより、燃焼室５内において生成されるタンブル流Ｔの強度が増大される。また、図７（ｂ）に示すように、上記シャッター弁１７を開放状態に移行させてコモン部１６の有効通路面積を増大させると、吸気の流速が遅くなることにより、タンブル流Ｔの強度が弱められるようになっている。
【００３６】
上記インジェクタ１２からの燃料噴射量は、図外のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）によりエンジンの運転状態に応じて制御される。つまり、エンジン負荷およびエンジン回転数等に応じて燃料噴射量が制御されるとともに、点火プラグ１１周りに混合気を偏在させて成層燃焼状態とするために圧縮行程で燃料を噴射する圧縮行程噴射と、燃焼室５内の全体に混合気を拡散させて均一燃焼状態とするために吸気行程で燃料を噴射する吸気行程噴射とにインジェクタ１２の燃料噴射形態が変更される。また、上記シャッター弁１７および図外のエレキスロットル（電気的なアクチュエータで作動されるスロットル弁）等の吸入空気量調節手段が上記ＥＣＵにより運転状態に応じて制御されるようになっている。
【００３７】
図８は、横軸をエンジン回転数Ｎｅ、縦軸をエンジン負荷に対応した平均有効圧力Ｐｅとして設定された燃料の噴射形態および空燃比の制御マップを示している。この図において、所定負荷以下および所定回転数以下の領域が成層燃焼領域Ｓとされ、この領域Ｓで圧縮行程噴射が行われるとともに、空燃比が例えばＡ／Ｆ＝４０程度というように理論空燃比よりも大幅にリーンとされる。一方、所定負荷よりも高負荷側と所定回転数よりも高回転側とに亘る領域が均一燃焼領域Ｋとされ、この領域Ｋで吸気行程噴射が行われるとともに、空燃比が略理論空燃比またはこれによりリッチ（λ≦１）とされ、例えばＡ／Ｆ＝１３〜１４．７とされる。
【００３８】
上記均一燃焼領域Ｋでは、吸気の通気抵抗を小さくするために、シャッター弁１７を全開状態とし、成層燃焼領域Ｓでは、エンジン負荷およびエンジン回転数が低下するのに伴いシャッター弁１７を閉止状態に移行させて、吸気の流れを吸気ポート７の下方壁７ｂ側に偏向させることにより、次第に吸気の流速を速めてタンブル強度を増大させる制御が実行されるようなっている。
【００３９】
上記構成において、低負荷低回転側の成層燃焼領域Ｓでは、燃焼室５の周縁に配設されたインジェクタ１２から圧縮行程で燃料が噴射されて、点火プラグ１１の周りに混合気が偏在するように成層化されることにより、空燃比が大幅にリーンな状態で着火、燃焼が可能となる。また、高負荷高回転側の均一燃焼領域Ｋでは、吸気行程で燃料が噴射されて、燃焼室５内の全体に混合気が拡散されることにより、空燃比が略理論空燃比または稍リッチな値に設定された状態で、混合気の着火および燃焼が行われることになる。
【００４０】
このようにエンジンの運転状態に応じて燃料の噴射形態や空燃比が変えられるが、これに対応して上記成層燃焼領域Ｓでは、エンジン回転数が低いほど、シャッター弁１７が閉止方向に駆動されることにより、タンブル流Ｔの強度が増大されることになる。このため、図６に示すように、インジェクタ１２から噴射された燃料噴霧Ｆａのエネルギーと、上記タンブル流Ｔのエネルギーとが適正にバランスした状態で、燃焼室５内において衝突し、燃料の微粒化が促進されるとともに、上記タンブル流Ｔにより燃料噴霧Ｆａが減速されつつ、空気と混合されるとともに、この混合気が上方に巻き上げられて点火プラグ１１の周りに漂う状態となり、この点火プラグ１１の周りに混合気が適正に成層化されることになる。
【００４１】
上記のように吸気ポート７の横断面の上下中心線Ｃよりも上方壁７ａ側の開口部を略長方形に形成するとともに、上記上下中心線Ｃよりも下方壁７ｂ側の開口部を下窄まりの略三角形状に形成する等により、上記下方壁側７ｂ側の開口部の開口面積が上方壁７ａ側よりも相対的に小さくなるように形成したため、低負荷低回転の成層燃焼運転時に、上記シャッター弁１７を閉止状態として吸気流Ｎを下方壁７ｂ側に偏向させることにより、吸気流Ｎを下方壁側の開口部に集中させてその流速を効果的に速めることができる。したがって、燃焼室５内において生成されるタンブル流Ｔの強度を効果的に増大させることができるとともに、このタンブル流Ｔが早期に消滅するのを防止して圧縮行程の後半までタンブル流Ｔを残存させることができ、上記混合気の成層化を促進して燃焼安定性を効果的に向上させることができる。
【００４２】
また、吸気ポート７の開口面積の小さい下方壁７ｂ側の開口部を、その通路中心（下方壁側開口部の重心）Ｏｂが、吸気ポート７の開口部全体における重心Ｏの位置よりも外側方側に位置する偏心形状とし、かつ開口面積の大きい開口部側（上方壁７ａ側）に上記シャッター弁１７を配設して、この部分を開閉するように構成したため、上記シャッター弁１７の設置部に到達した吸気流Ｎを下方壁７ｂ側に偏向させるのと同時に、上記通路中心Ｏｂ側に吸気流Ｎの主流が案内されることにより、図２に示すように、吸気流Ｎを外向きに変位させるベクトルＮ１が発生する。そして、図９に示すように、上記ベクトルＮ１に応じ、吸気流Ｎが下方壁７ｂ側から側壁部内面に沿って旋回しつつ、上記吸気流Ｎの主流（Ｎ２）が吸気弁９の設置部を迂回して燃焼室５内に流入することになる。したがって、エンジンの成層燃焼運転時に、吸気弁９の弁軸や点火プラグ１１等に吸気流Ｎが衝突することに起因して吸気の流速が弱められることが防止され、燃焼室５内において適正なタンブル流Ｔが生成されることになる。
【００４３】
一方、高負荷高回転の均一燃焼領域Ｋでは、上記シャッター弁１７が開放状態とされることにより、吸気ポート７内における吸気の通気抵抗を小さな値に抑えて吸気をスムーズに流通させ、燃焼室５内に導入される吸気量を充分に確保することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、シリンダ軸線２Ｂに沿った吸気ポート７の縦断面と直交する方向から見て、上記バルブガイド１３の設置部の上流側部７１における吸気ポート７の軸線７Ａを略ストレート状に形成するとともに、吸気ポート７の燃焼室外周側に位置する下方壁７ｂ側の開口部の開口面積が上方壁７ａ側の開口部よりも相対的に小さくなるように吸気ポート７の横断面形状を形成したため、エンジンの成層燃焼運転時に、上記上方壁７ａ側に配設されたシャッター弁１７を閉止状態とすることにより、吸気ポート７の下方に偏向された吸気流Ｎを下方壁部７ｂに沿ってスムーズに流通させることができる。
【００４５】
なお、吸気ポート７内において大きな吸気の乱流が生じない程度に、上記軸線７Ａを緩やかに湾曲させた構造としてもよい。また、上記スロート部７３の上流側に位置する吸気ポート７の横断面形状を、上記上下中心線Ｃよりも上方壁７ａ側に位置する開口部の開口面積が、下方壁７ｂ側よりも相対的に小さくなるように形成するとともに、この下方壁７ｂ側の開口部をシャッター弁１７により開閉するように構成してもよい。
【００４６】
上記実施形態では、下流端が燃焼室５内に開口する一対の吸気ポート７，７を備えたエンジンにおいて、両吸気ポート７，７間の燃焼室外周側にインジェクタ１２を配設するとともに、両吸気ポート７，７間の燃焼室中央側に点火プラグ１１を配設し、吸気ポート７の下方壁７ｂ側に位置する開口部を、その通路中心（下方壁側開口部の重心）Ｏｂが開口部全体の重心Ｏの位置よりも隣接する吸気ポート７の反対側に位置する偏心形状としたため、点火プラグ１１および吸気弁９の設置部にインジェクタ１２が干渉するという問題を生じることなく、両吸気ポート７，７間の下方壁側７ｂに形成されたスペースを有効に利用して、この部分にインジェクタ１２を配設することができる。したがって、成層燃焼運転時に、吸気の流れを下方壁７ｂ側に偏向させてタンブル流Ｔの強度を増大させるという上記作用効果を損なうことなく、インジェクタ１２を適正位置に配設できるという利点がある。
【００４７】
特に、上記実施形態に示すように、吸気ポート７の上方壁７ａ側の開口部を略長方形状に形成するとともに、下方壁７ｂ側の開口部を下窄まりの略三角形状に形成した場合には、簡単な構成で両吸気ポート７，７間の下方壁７ｂ側にインジェクタ１２を配設するためのスペースを形成できるため、上記吸気ポート７，７にインジェクタ１２を近接させた状態でコンパクトに配設することができる。そして、エンジンが低回転の運転領域にある場合に、略長方形状に形成された上方壁７ａ側の開口部をシャッター弁１７によって閉止し、吸気の流れを略三角形状に形成された下方壁７ｂ側の開口部に偏向させることにより、吸気の流速を効果的に速めることができるとともに、吸気ポート７の側壁部内面に沿って吸気流を効率よく旋回させることができる。
【００４８】
また、上記実施形態に示すように、下流端が燃焼室５内に開口する一対の吸気ポート７，７と、単一の吸気通路１５ａから上記一対の吸気ポート７，７に向けて分岐するコモン部１６とを備えた火花点火式エンジンにおいて、シリンダ軸線２Ａに沿った吸気ポート７の縦断面と直交する方向から見て、吸気ポート７のバルブガイド１３の設置部から上記コモン部１６までを略ストレート状に形成した場合には、上記コモン部１６から吸気ポート７に沿って吸気をスムーズに流通させることができるとともに、エンジンが低回転の運転領域にある場合に、上記シャッター弁により下方壁７ｂ側に偏向された吸気流を、この下方壁７ｂ側の開口部の通路中心（下方壁側開口部の重心）Ｏｂ側に案内することにより、上記下方壁７側から側壁部内面に沿って吸気を効果的に旋回させることができる。
【００４９】
しかも、上記実施形態では、シャッター弁１７の設置部とコモン部１６とを吸気マニホールド１５に設けるとともに、この吸気マニホールド１５と、シリンダヘッド３に形成された吸気ポート７とを、シリンダ軸線２Ａに沿った吸気ポート７の縦断面と直交する方向から見て略ストレート状に接続したため、エンジンが低回転の運転領域にある場合に、上記コモン部１６等が設けられた吸気マニホールド１５を有効に利用して吸気の流速を増大させることができるとともに、吸気の旋回を効果的に促進することができる。
【００５０】
特に、上記実施形態に示すように、下流端が燃焼室内に開口する一対の吸気ポート７，７と、単一の吸気通路１５ａから上記一対の吸気ポート７，７に向けて分岐するコモン部１６とを備えたエンジンにおいて、このコモン部１６の下流端部にシャッター弁１７を配設し、かつスロート部７３の直上流部から上記コモン部１６までの間における吸気通路の上方壁７ａ，１６ａ側の開口部を略長方形状に形成するとともに、下方壁７ｂ，１６ｂ側の開口部を下窄まりの略三角形状に形成したため、吸気流が上記単一の吸気通路１５ａからコモン部１６に至る際に発生する外向きのベクトルＮ１に応じ、上記吸気流の旋回を、さらに効果的に促進することができるため、エンジンの成層燃焼運転時に、上記吸気流Ｎが吸気弁９の傘部上面に衝突するのを、より効果的に抑制できるという利点がある。
【００５１】
また、上記実施形態では、シリンダ軸線２Ａに対する吸気ポート７の上方壁７ａの傾斜角度を、上記バルブガイド１３の設置部の上流側部７１に比べて、上記バルブガイド１３の下流側部７２が、その上流部７２ａは大きく、その下流部７２ｂは小さくなるように形成するとともに、シリンダ軸線２Ａに対する吸気ポートの下方壁７ｂの傾斜角度を、上記バルブガイド１３の設置部の上流側部７１に比べて下流側部７２が大きくなるように形成したため、低負荷低回転の成層燃焼運転時に、図１０に示すように、上記シャッター弁１７が閉止されることにより、吸気ポート７の下方壁７ｂ側に偏向した吸気流Ｎが、上記下流側部７２に到達した時点で、その下方壁７ｂに沿って上方壁７ａ側（排気ポート８側）に案内されることになる。
【００５２】
したがって、吸気流Ｎの主流が吸気弁９の傘部上面９ａの燃焼室外周側部位９ｂに衝突するのを抑制しつつ、吸気弁９の傘部上面の燃焼室中央側部位９ａないし上記上方壁７ａに沿って所定角度で燃焼室５内に吸気を流入させることにより適正なタンブル流Ｔを生成し、このタンブル流Ｔが早期に消滅するのを防止して圧縮行程の後半までタンブル流Ｔを残存させることができるため、上記混合気の成層化を促進して燃焼安定性を効果的に向上させることができる。
【００５３】
上記のように構成した本発明例と、図１１に示すように、シリンダ軸線２Ａに対する吸気ポート７の上方壁および下方壁の傾斜角度を略ストレート上に形成した比較例とにおいて、吸気の通気抵抗の変化を測定する実験を行ったところ、図１２に示すようなデータが得られた。上記データは、縦軸に通気抵抗を表す流量係数Ｃｆをとるとともに、横軸にタンブル比Ｔｒをとったものである。このタンブル比Ｔｒとは、吸気流の縦方向の角速度をバルブリフト毎に測定して積分した値を、エンジン角速度で除した値である。
【００５４】
上記データから、シャッター弁（Ｓ弁）７を全閉状態とした成層燃焼領域において、比較例では、破線で示すように、タンブル比Ｔｒをそれ程大きくすることができないのに対し、本発明例では、実線で示すようにタンブル比Ｔｒを充分に大きくすることができ、上記比較例に比べてタンブル比Ｔｒの最大値がΔＴｒ１だけ大きくなることが確認された。
【００５５】
さらに、上記実施形態では、バルブガイド１３の設置部の下流側部７２における吸気ポート７の有効通路面積がその上流側部よりも大きくなるように吸気ポート７を形成したため、要求吸気量および燃料噴射量の多い均一燃焼運転時に、吸気の通気抵抗が増大することに起因して吸気量が不足するという事態の発生を効果的に防止できるという利点がある。上記下流側部７２における吸気ポート７の有効通路面積を上流側部７１よりも大きくした本発明例と、図１１に示すように、下流側部７２における吸気ポート７の有効通路面積を上流側部７１よりも小さくした比較例とにおいて、吸気の通気抵抗の変化を測定する実験を行ったところ、図１２に示すようなデータが得られた。
【００５６】
上記データから、シャッター弁（Ｓ弁）７を全開状態とした均一燃焼領域において、比較例では、シャッター弁を破線で示すように、流量係数Ｃｒをそれ程小さくすることができないのに対し、本発明例では、実線で示すようにシャッター弁（Ｓ弁）７を全開状態とすることにより、流量係数Ｃｒを充分に減少させることができ、上記比較例に比べて吸気抵抗の最小値をΔＣｆだけ小さくできることが確認された。
【００５７】
しかも、下流側部７２における吸気ポート７の有効通路面積を上流側部７１よりも小さくした上記比較例（図１１）では、要求吸気量および燃料噴射量の多い均一燃焼運転時に、シャッター弁（Ｓ弁）を最大開放状態としても、上記下流側部７２における吸気の流速がある程度高くなることが避けられないので、不必要に大きなタンブル流Ｔが生成されるオーバタンブル状態となり易い傾向がある。このため、均一燃焼運転時に、インジェクタ１２から噴射された燃料の一部が上記タンブル流Ｔにより運ばれて燃焼室５の天井部、シリンダ内壁面およびピストン上面等に付着して未燃焼状態となり易く、スモークおよびＨＣの発生量が増大してエミッション性が悪化するとともに、燃焼温度が高いことと相まってノッキング等の異常燃焼が発生し易いという問題がある。
【００５８】
これに対して上記実施形態のようにバルブガイド１３の設置部の下流側部７２における吸気ポート７の有効通路面積がその上流側部７１よりも大きくなるように吸気ポート７を形成した場合には、要求吸気量および燃料噴射量の多い均一燃焼運転時に、上記下流部７２における吸気の流速が過度に速くなることがないので、図１２に示すように、上記比較例に比べてタンブル比ＴｒをΔＴｒ２だけ小さくすることができる。したがって、上記オーバタンブルの発生を防止することにより、エミッション性を良好状態に維持することができるとともに、ノッキングの発生を効果的に防止できるという利点がある。
【００５９】
しかも、図１１に示すように、下流側部７２における吸気ポート７の有効通路面積を上流側部７１よりも小さくした比較例では、要求吸気量および燃料噴射量の多い均一燃焼運転時に、シャッター弁（Ｓ弁）を最大開放状態としても、上記下流部７２において吸気の流速を顕著に低下させることができないので、不必要に大きなタンブル流Ｔが生成されるオーバタンブル状態となり易い傾向がある。このため、均一燃焼運転時に、燃料噴霧が上記タンブル流Ｔにより運ばれて燃焼室５の天井部、シリンダ内壁面およびピストン上面等に付着し易く、スモークおよびＨＣの発生量が増大してエミッション性が悪化するとともに、上記オーバタンブルに起因して燃焼性がよくなり過ぎることにより、ノッキングが発生し易いという問題がある。
【００６０】
これに対して上記実施形態に示すようにバルブガイド１３の設置部の下流側部７２における吸気ポート７の有効通路面積がその上流側部７１よりも大きくなるように吸気ポート７を形成した場合には、要求吸気量および燃料噴射量の多い均一燃焼運転時に、上記下流部７２における吸気の流速が過度に速くなることがないので、上記オーバタンブルの発生を防止して、エミッション性を良好状態に維持することができるとともに、ノッキングの発生を効果的に防止できるという利点がある。
【００６１】
さらに、上記実施形態では、吸気弁９の最大リフト時に、バルブガイド１３の設置部の下流側部７２における下方壁７ｂの延長線７２Ｂと、上記吸気弁９の底面との交点Ｐが、吸気弁９の軸線９Ａよりも燃焼室５の中央側に位置するように、上記下方壁７ｂの傾斜角度を設定したため、低負荷低回転の成層燃焼運転時に、上記吸気流Ｎの主流が吸気弁９の傘部上面に衝突するのを効果的に抑制できるという利点がある。
【００６２】
また、上記実施形態に示すように、吸気ポート７の下方壁７ｂ側におけるバルブガイド１３の設置部の下流側部７２とスロート部７３との接続部に角部７４を形成した場合には、エンジンの成層燃焼運転時に、上記下方壁７に沿った吸気流Ｎが乱されて小さな渦流からなる乱流が形成され、この乱流によって上記吸気流Ｎを上方壁７ａ側（排気ポート８の設置部側）に案内する作用が促進されることになる。したがって、上記のように下流側部７２とスロート部７３との接続部に、上記角部７４等からなる乱流形成用のガイド部を設けることにより、上記吸気流Ｎの主流が吸気弁９の傘部上面の燃焼室外周側部位９ｂに衝突するのを抑制しつつ、吸気弁９の過疎部上面の燃焼し地中が側部位９ａないし上記上方壁７ａに沿って所定角度で燃焼室５内に吸気を流入させることにより、適正なタンブル流Ｔを略三角形状するという作用が効果的に得られるという利点がある。
【００６３】
なお、上記実施形態では、燃焼室５の周縁部に配設されたインジェクタ１２から燃焼室５内に燃料を直接噴射する直憤式のエンジンについて説明したが、吸気ポート７内に燃料を噴射するように構成されたポート噴射式のエンジンについても、本発明を適用可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、下流端が燃焼室内に開口する吸気ポートと、この吸気ポートを開閉する吸気弁と、エンジンの低回転領域で吸気ポートの周辺部の一部を閉塞して吸気の流れを偏向するシャッター弁とを有し、吸気ポートの燃焼室中心側に位置する上方壁に、上記吸気弁を支持するバルブガイド壁の一部が吸気ポート内に突出するように設けられた火花点火式エンジンにおいて、上記吸気ポートの最下流部に設けられたスロート部よりも上流側に位置する吸気ポートの横断面形状を、その開口部の上下中心線よりも上方壁側または下方壁側のいずれか一方に位置する開口部の開口面積が他方よりも相対的に小さくなるように形成するとともに、開口面積の小さい開口部を、その開口部の重心が上記重心位置よりも外側方側に位置する偏心形状とし、かつ開口面積の大きい開口部側に上記シャッター弁を配設して、この部分を開閉するように構成したため、エンジンの低回転領域において、吸気流の主流が吸気弁の傘部上面に衝突するのを防止しつつ、燃焼室内に吸気を流入させることにより、適正なタンブル流を生成し、燃焼室内における混合気の成層化を促進して燃焼安定性を効果的に向上できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る吸気装置を備えたエンジンの要部構成を示す断面図である。
【図２】エンジンの燃焼室および吸気系の概略平面図である。
【図３】吸気ポートの縦断面形状を示す説明図である。
【図４】吸気ポートの横断面形状を示す説明図である。
【図５】吸気ポートの有効通路面積の変化状態を示すグラフである。
【図６】燃料の噴射状態を示す説明図である。
【図７】シャッター弁の具体的構造を示す説明図である。
【図８】エンジンの燃焼領域を示すマップである。
【図９】吸気の流動状態を示す説明図である。
【図１０】吸気の流動状態を示す説明図である。
【図１１】本発明に対する比較例の構成を示す説明図である。
【図１２】タンブル比と流量抵抗との対応関係を示すデータ図である。
【符号の説明】
２Ａシリンダ軸線
５燃焼室
７吸気ポート
７ａ上方壁
７ｂ下方壁
７Ａ吸気ポートの軸線
７Ｂ下方壁の延長線
９吸気弁
１１点火プラグ
１２インジェクタ
１３バルブガイド
１７シャッター弁
Ｃ上下中心線
７１上流側部
７２下流側部
７３スロート部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, an intake port whose downstream end opens into a combustion chamber, an intake valve that opens and closes the intake port, and a portion of the periphery of the intake port is closed in a low rotation region of the engine to deflect the flow of intake air. The present invention relates to an intake device for a spark ignition engine having a shutter valve.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-173513, a throttle portion that makes the opening area of the downstream side portion of the intake port smaller than the upstream side portion has been provided, and tumbled by the intake air flow introduced into the combustion chamber In the intake device of an engine configured to generate a flow, the flow path of the intake port with respect to the central axis of the inner peripheral surface of the valve seat attached to the combustion chamber inlet of the intake port with respect to the central axis of the outer peripheral surface The intake air supplied through the intake port is caused to flow smoothly into the combustion chamber along the guide surface of the valve seat.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the throttle portion that makes the opening area of the downstream side portion of the intake port smaller than that of the upstream side portion is provided, the flow rate of intake air can be increased in the throttle portion during low-speed operation of the engine. Therefore, there is an advantage that the flammability can be improved by enhancing the tumble flow generated in the combustion chamber and promoting the stratification of the air-fuel mixture. On the other hand, since the ventilation resistance of the intake air at the throttle portion is large, there is a problem that the combustibility tends to decrease due to a shortage of the intake air amount at the time of high speed operation of the engine having a large required intake air amount and fuel injection amount.
[0004]
In order to increase the strength of the tumble flow during low-speed operation of the engine and to supply a large amount of intake air into the combustion chamber during high-speed operation, for example, as disclosed in JP-A-2001-55925, A partition that divides the intake port into an upper port portion and a lower port portion and a tumble control valve that adjusts the tumble flow generated in the combustion chamber are provided. During stratified combustion operation at a low engine speed, the tumble control valve By closing the lower port, etc., the flow speed of the intake air is increased to increase the strength of the tumble flow, and during the uniform combustion operation at a high engine speed, the tumble control valve is held at the neutral position to The air resistance is made as small as possible.
[0005]
However, even when the tumble control valve is held in the neutral position during high-speed operation of the engine as described above, the flow of intake air is hindered by the partition wall having a predetermined length, so that a sufficient intake amount is ensured. There was a problem that was difficult.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and can effectively increase the flow rate of intake air during low-speed operation of the engine, and can effectively reduce the ventilation resistance of intake air during high-speed operation. An object of the present invention is to provide an intake device for a spark ignition engine.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an intake port whose downstream end opens into the combustion chamber, an intake valve that opens and closes the intake port, and a part of the periphery of the intake port are closed in a low rotation region of the engine. And a spark valve provided on the upper wall located on the combustion chamber center side of the intake port so that a part of the valve guide wall that supports the intake valve protrudes into the intake port. In an ignition engine, the above Provided at the most downstream part of the intake port The cross-sectional shape of the intake port located on the upstream side of the throat part is such that the opening area of the opening located on either the upper wall side or the lower wall side relative to the vertical center line of the opening is relative to the other. And an opening with a small opening area is formed. Center of gravity of opening Has an eccentric shape that is located on the outer side of the center of gravity of the entire opening of the intake port, and the shutter valve is arranged on the opening side having a large opening area so that this part is opened and closed. It is.
[0008]
According to the above configuration, when the engine is in the high rotation operation region, the shutter valve is opened, so that a large amount of intake air smoothly flows into the combustion chamber and the engine is in the low rotation operation region. When the shutter valve is closed, the flow of the intake air is deflected to either the upper wall side or the lower wall side, and the flow velocity of the intake air is increased. Is guided along the inner wall of the side wall from either the upper wall side or the lower wall side, and the intake air flows into the combustion chamber while bypassing the installation portion of the intake valve. A flow will be generated.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the spark ignition type engine intake device according to the first aspect, wherein the intake device is located upstream of the valve guide installation portion when viewed from a direction orthogonal to the longitudinal section of the intake port along the cylinder axis. And the opening area of the opening on the lower wall located on the outer peripheral side of the combustion chamber of the intake port is relative to that of the opening on the upper wall located on the center side of the combustion chamber. The cross section of the intake port is formed so as to be smaller.
[0010]
According to the above configuration, when the intake air smoothly flows along the axis of the intake port and the engine is in the low rotation operation region, the intake flow deflected to the lower wall side by the shutter valve is By being guided to the center side, the intake air swirls from the lower wall side along the inner surface of the side wall portion, and bypasses the installation portion of the intake valve and flows into the combustion chamber.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a spark ignition type engine intake device according to the second aspect, further comprising a pair of intake ports whose downstream ends open into the combustion chamber, and an injector disposed on the outer peripheral side of the combustion chamber between the two intake ports. And an ignition plug at the center of the combustion chamber between the two intake ports, and the opening on the lower wall side of the intake port Center of gravity of opening Is an eccentric shape located on the opposite side of the adjacent intake port from the center of gravity of the entire opening of the intake port.
[0012]
According to the above configuration, in a state where the injector is prevented from interfering with the installation portion of the spark plug and the intake valve, the space formed on the lower wall side between the two intake ports is effectively used to bring the injector into an appropriate position. It becomes possible to arrange.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the spark ignition engine intake device of the third aspect, the upper wall side opening of the intake port is formed in a substantially rectangular shape, and the lower wall side opening is constricted. It is formed in a substantially triangular shape.
[0014]
According to the above configuration, the space for arranging the injector is formed on the lower wall side between the two intake ports, and the upper wall side formed in a substantially rectangular shape when the engine is in the low rotation operation region. After the opening is closed by the shutter valve, the flow of the intake air is deflected to the opening on the lower wall side formed in a substantially triangular shape, and then the intake air swirls along the inner surface of the side wall, It bypasses the installation part and flows into the combustion chamber.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the spark ignition type engine intake device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the downstream end has a pair of intake ports that open into the combustion chamber and a single intake passage. A common section that branches off toward the pair of intake ports, and is substantially straight from the installation section of the intake port valve guide to the common section as viewed from the direction perpendicular to the longitudinal section of the intake port along the cylinder axis. It is formed in a shape.
[0016]
According to the above configuration, the intake air smoothly flows from the common portion through the intake port, and when the engine is in the low rotation operation region, the intake flow deflected to the lower wall side by the shutter valve is By being guided to the passage center side of the opening on the wall side, the intake air swirls along the inner surface of the side wall from the lower wall side, and flows into the combustion chamber bypassing the installation portion of the intake valve. .
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the intake device for the spark ignition engine according to the fifth aspect, the installation portion and the common portion of the shutter valve are provided in the intake manifold and are orthogonal to the longitudinal section of the intake port along the cylinder axis. The intake manifold and the intake port formed in the cylinder head are connected in a substantially straight shape as viewed from the direction in which it is to be performed.
[0018]
According to the above configuration, when the engine is in the low-rotation operation region, the intake manifold provided with the common portion and the like can be effectively used to increase the intake air flow velocity, and intake swirl is effective. Can be promoted.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, in the spark ignition engine intake device according to any one of the second to sixth aspects, the pair of intake ports whose downstream ends open into the combustion chamber, and the pair of intake ports from a single intake passage. And a common valve branching toward the intake port of the engine, a shutter valve is disposed at the downstream end of the common port, and the upper wall of the intake passage between the portion immediately upstream of the throat portion and the common portion The opening on the side is formed in a substantially rectangular shape, and the opening on the lower wall side is formed in a substantially triangular shape with a narrowed bottom.
[0020]
According to the above configuration, the swirling of the intake flow is effectively promoted in accordance with the outward vector generated when the intake flow reaches the common portion from the single intake passage.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 show an embodiment of an intake system for an engine according to the present invention. In these drawings, reference numeral 1 denotes an engine main body that includes a cylinder block 2 and a cylinder head 3 and includes a plurality of cylinders. A piston 4 is fitted into each cylinder of the engine body 1, and a combustion chamber 5 is formed between the top surface of the piston 4 and the lower surface of the cylinder head 3. A cavity 6 is provided on the top surface of the piston 4.
[0022]
The cylinder head 3 is formed with two intake ports 7, 7 opening to the combustion chamber 5 and two exhaust ports 8, 8 facing each other, and both the intake ports 7, 7 and the exhaust ports Intake valves 9, 9 and exhaust valves 10, 10 for opening and closing 8, 8, respectively, a spark plug 11, and an injector 12 are provided. The injector 12 is disposed at the peripheral edge of the combustion chamber 5 and is configured to inject fuel directly into the combustion chamber 5 from this position. The spark plug 11 is disposed at the center of the combustion chamber between the intake ports 7, 7, that is, at the substantially upper center of the upper surface of the combustion chamber 5.
[0023]
The intake ports 7 and 7 are formed independently of each other, and as shown in FIG. 3, when viewed from a direction perpendicular to the longitudinal section of the intake port 7, that is, intake air along the cylinder axis 2A extending in the vertical direction. When viewed from the direction orthogonal to the longitudinal section of the port 7, the upstream side is located on the upper side of the cylinder head 3, and the downstream side is formed to extend obliquely downward toward the combustion chamber 5, and the intake port 7 , 7 are open at the ceiling of the combustion chamber 5.
[0024]
The intake port 7 has an intake valve 9. Valve stem A part (lower end portion) of the valve guide 13 that slidably supports is protruded so as to face a predetermined position of the upper wall 7 a located on the center side of the combustion chamber 5. In the longitudinal section, the intake port 7 is partitioned into an upstream side portion 71 and a downstream side portion 72 with the installation portion of the valve guide 13 as a boundary, and the most downstream portion of the intake port 7, that is, the valve A throat portion 73 is provided immediately upstream of the seat 14. On the upstream side 71 of the intake port 7, a guide wall 13 a is formed on the upper wall 7 a, the amount of protrusion gradually increasing toward the installation portion of the valve guide 13.
[0025]
The axis 7A at least in the upstream side portion 71 of the intake port 7 is formed in a substantially straight shape. The upper wall 7a of the intake port 7 has the largest inclination angle with respect to the cylinder axis 2A of the downstream side portion 72 of the valve guide installation portion in the upstream portion 72a of the downstream side portion 72. The angle of inclination of the downstream side portion 72 relative to the cylinder axis 2A is upstream of the valve guide installation portion. Part For the same inclination angle of 71, the upstream portion 72 a is large, and the downstream portion 72 b close to the throat portion 73 is small.
[0026]
Further, the lower wall 7 b of the intake port 7 is formed in a substantially straight shape so that an inclination angle of the upstream side portion 71 of the valve guide installation portion with respect to the cylinder axis 2 </ b> A is larger than that of the downstream portion of the downstream side portion 72. In addition, a corner portion 74 is formed at a connection portion in the lower wall 7 b between the downstream side portion 72 and the throat portion 73. Further, the inclination angle of the lower wall 7b in the downstream side portion 72 of the valve guide installation portion is such that the intersection point P between the extension line 72B and the bottom surface of the umbrella portion of the intake valve 9 in the maximum lift state (maximum open state) is the intake air. It is set so as to be located closer to the center side (exhaust port 8 side) of the combustion chamber 5 than the axis 9A of the valve 9.
[0027]
Further, the shape of the cross section of the intake port 7 located on the upstream side of the throat portion 73 (the cross section perpendicular to the axis 7A of the intake port 7) is transverse as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The opening area on the lower wall 7b side from the vertical center line (horizontal line passing through the center of the maximum width in the vertical direction) C is smaller than the opening area on the upper wall 7a side, and on the lower wall 7b side. The passage center of the opening (the center of gravity of the opening on the lower wall side) Ob is formed so as to be located on the outer side of the center of gravity O of the entire opening, that is, on the side opposite to the installation portion of the adjacent intake port 7. ing.
[0028]
Specifically, the opening on the upper wall 7a side with respect to the vertical center line C is formed in a substantially rectangular shape, and the opening on the lower wall 7b side with respect to the vertical center line C has a substantially triangular shape. By being formed, the opening area on the lower wall 7b side with respect to the vertical center line C in the transverse section is configured to be smaller than the opening area on the upper wall 7a side. Further, the opening on the lower wall 7b side with respect to the vertical center line C is formed in a substantially right-angled triangular shape with the side portion on the adjacent intake port 7 side as a hypotenuse, thereby being positioned on the lower wall 7b side. Center of passage of opening (The center of gravity of the opening on the lower wall side) Ob is formed in an eccentric shape located on the side opposite to the installation portion of the adjacent intake port 7, whereby the intake port 7 has a substantially pentagonal irregular cross-sectional shape.
[0029]
Also, the effective passage area of the intake port 7 shown in FIG. 4A, that is, the area obtained by subtracting the axial area of the intake valve 9 from the passage opening area of the intake port 7 in the downstream side portion 72 of the installation portion of the valve guide 13 is obtained. 4 (b), the intake port 7 is formed so as to be larger than the effective passage area of the intake port 7, that is, the flow opening area of the intake port 7 in the upstream side portion 71 of the installation portion of the valve guide 13. .
[0030]
The change state of the effective passage area is illustrated in FIG. 5, and the effective passage area of the intake port 7 is substantially constant between the upstream side of the intake port 7 and the start end portion α of the guide wall 13a. It is formed (in the example shown in the figure, it is formed so as to decrease in wrinkles as it reaches the downstream side). In addition, the effective passage area gradually decreases from the starting end α to the terminal end (installation part of the valve guide 13) β of the guide wall 13a, and the installation part (β) of the valve guide 13 decreases. On the downstream side, the effective passage area is increased as compared with the upstream side.
[0031]
A mounting hole for an injector 12 extending obliquely downward in the combustion chamber 5 is formed on the outer peripheral side of the combustion chamber between the intake ports 7, 7, and obliquely downward from the injector 12 attached to the mounting hole. That is, at the time of stratified combustion operation of the engine, which will be described later, as shown in FIG. 6, the fuel is injected toward the tumble flow T generated in the combustion chamber 5.
[0032]
An intake manifold 15 is connected to one side of the engine body 1, and a single intake passage 15 a is connected to the intake ports 7, 7 at the downstream portion of the intake manifold 15 as shown in FIG. A common portion 16 is provided that branches off. As shown in FIG. 3, the intake manifold 15 and the intake port 7 are connected in a substantially straight shape when viewed from a direction perpendicular to the longitudinal section of the intake port 7 along the cylinder axis 2A.
[0033]
When viewed from the direction orthogonal to the longitudinal section of the intake port 7 along the cylinder axis 2A, at least the axis 7A of the intake port 7 from the installation portion of the valve guide 13 to the common portion 16 has a substantially straight shape. It is formed (see FIG. 3). Further, the cross-sectional shape of the common portion 16 is similar to the intake port 7, as shown in FIG. 7, the opening on the upper wall 16a side is formed in a substantially rectangular shape, and the opening on the lower wall 16b side is formed. By forming the portion into a substantially triangular shape with a tapered shape, the opening area on the lower wall 16b side is smaller than the opening area on the upper wall 16a side with respect to the vertical center line of the cross section. .
[0034]
At the downstream end of the common portion 16, that is, directly upstream of the intake port 7 formed in the cylinder head 3, the flow of intake air is passed through the lower wall 16 of the opening passage. b A shutter valve 17 is provided to deflect to the side. As shown in FIG. 7A, the shutter valve 17 is installed so that the opening on the upper wall 16 a side of the common portion 16 can be closed, and corresponds to the opening on the lower wall 16 b side of the common portion 16. Has a notch.
[0035]
The shutter valve 1 7 The intake manifold 15 and the intake port 7 constitute a tumble strength adjusting means for generating a tumble flow T in the combustion chamber 5 and adjusting the strength thereof. Specifically, when the drive shaft 17a of the shutter valve 17 is rotationally driven by an actuator (not shown) and the opening on the upper wall 16a side of the common portion 16 is closed by the shutter valve 17, the effective passage area is narrowed. Accordingly, the strength of the tumble flow T generated in the combustion chamber 5 is increased by increasing the flow velocity of the intake air. Further, as shown in FIG. 7B, when the shutter valve 17 is moved to the open state and the effective passage area of the common portion 16 is increased, the flow velocity of the intake air is reduced, so that the strength of the tumble flow T is increased. It has come to be weakened.
[0036]
The fuel injection amount from the injector 12 is controlled according to the operating state of the engine by an ECU (engine control unit) (not shown). That is, the fuel injection amount is controlled in accordance with the engine load, the engine speed, and the like, and the compression stroke injection in which fuel is injected in the compression stroke in order to make the air-fuel mixture unevenly distributed around the spark plug 11 to enter the stratified combustion state. The fuel injection mode of the injector 12 is changed to intake stroke injection in which fuel is injected in the intake stroke in order to diffuse the air-fuel mixture throughout the combustion chamber 5 to achieve a uniform combustion state. The shutter valve 1 7 The intake air amount adjusting means such as an electric throttle (throttle valve operated by an electric actuator), not shown, is controlled by the ECU according to the operating state.
[0037]
FIG. 8 shows a fuel injection form and air-fuel ratio control map in which the horizontal axis represents the engine speed Ne and the vertical axis represents the average effective pressure Pe corresponding to the engine load. In this figure, a region below a predetermined load and a predetermined number of revolutions is defined as a stratified combustion region S. In this region S, compression stroke injection is performed, and the air / fuel ratio is, for example, about A / F = 40. Is much leaner than. On the other hand, the region extending from the high load side to the predetermined load and from the high rotation side to the predetermined rotational speed is defined as the uniform combustion region K. In this region K, the intake stroke injection is performed and Thereby, it is made rich (λ ≦ 1), for example, A / F = 13 to 14.7.
[0038]
In the uniform combustion region K, the shutter valve 17 is fully opened to reduce the airflow resistance of the intake air. In the stratified combustion region S, the shutter valve 17 is closed as the engine load and the engine speed decrease. By shifting, the flow of the intake air is deflected toward the lower wall 7b side of the intake port 7, whereby the control for gradually increasing the flow velocity of the intake air and increasing the tumble strength is executed.
[0039]
In the above-described configuration, in the stratified combustion region S on the low load and low rotation side, the fuel is injected from the injector 12 disposed at the periphery of the combustion chamber 5 in the compression stroke, and the air-fuel mixture is unevenly distributed around the spark plug 11. By stratifying, it becomes possible to ignite and burn in a state in which the air-fuel ratio is significantly lean. Further, in the uniform combustion region K on the high-load high-rotation side, fuel is injected during the intake stroke, and the air-fuel mixture is diffused throughout the combustion chamber 5, so that the air-fuel ratio is substantially stoichiometric or slightly rich. With the value set, the air-fuel mixture is ignited and burned.
[0040]
Thus, the fuel injection mode and the air-fuel ratio can be changed according to the operating state of the engine. Correspondingly, in the stratified combustion region S, the lower the engine speed, the more the shutter valve 17 is driven in the closing direction. As a result, the strength of the tumble flow T is increased. For this reason, as shown in FIG. 6, in the state where the energy of the fuel spray Fa injected from the injector 12 and the energy of the tumble flow T are properly balanced, they collide in the combustion chamber 5 and atomize the fuel. The fuel spray Fa is decelerated by the tumble flow T and mixed with air, and the air-fuel mixture is rolled up and drifts around the spark plug 11. The air-fuel mixture is appropriately stratified around.
[0041]
As described above, the opening on the upper wall 7a side with respect to the vertical center line C in the cross section of the intake port 7 is formed in a substantially rectangular shape, and the opening on the lower wall 7b side with respect to the vertical center line C is constricted. The opening area of the opening on the lower wall side 7b side is reduced by, for example, forming a substantially triangular shape. Upper wall 7a Since the shutter valve 17 is closed and the intake air flow N is deflected toward the lower wall 7b during the low load and low rotation stratified combustion operation, the intake air flow N is lowered downward. The flow velocity can be effectively increased by concentrating on the opening on the wall side. Therefore, the strength of the tumble flow T generated in the combustion chamber 5 can be effectively increased, and the tumble flow T is prevented from disappearing early and the tumble flow T remains until the latter half of the compression stroke. It is possible to improve the combustion stability by promoting the stratification of the air-fuel mixture.
[0042]
Further, the opening on the lower wall 7b side where the opening area of the intake port 7 is small, the passage center (the center of gravity of the opening on the lower wall side) Ob is outward from the position of the center of gravity O in the entire opening of the intake port 7. Since the shutter valve 17 is disposed on the opening side (upper wall 7a side) having a large opening area and is opened and closed, this portion is opened and closed. The main flow of the intake air flow N is guided to the passage center Ob side at the same time as the intake air flow N having reached the lower wall 7b is deflected, so that the intake air flow N is directed outward as shown in FIG. A vector N1 to be displaced is generated. As shown in FIG. 9, the intake flow N swirls along the inner surface of the side wall portion from the lower wall 7 b side according to the vector N <b> 1, and the main flow (N <b> 2) of the intake flow N is the installation portion of the intake valve 9. Will flow around into the combustion chamber 5. Therefore, during the stratified combustion operation of the engine, it is possible to prevent the intake air flow rate from being weakened due to the collision of the intake air flow N with the valve shaft of the intake valve 9, the spark plug 11, etc. A tumble flow T is generated.
[0043]
On the other hand, in the uniform combustion region K with high load and high rotation, the shutter valve 17 is opened, so that the intake air flow resistance in the intake port 7 is suppressed to a small value and the intake air is smoothly circulated. A sufficient amount of intake air can be ensured.
[0044]
In the above embodiment, the axis 7A of the intake port 7 in the upstream side portion 71 of the installation portion of the valve guide 13 is substantially straight when viewed from the direction perpendicular to the longitudinal section of the intake port 7 along the cylinder axis 2B. And the cross-sectional shape of the intake port 7 so that the opening area of the opening on the lower wall 7b side located on the outer peripheral side of the combustion chamber of the intake port 7 is relatively smaller than the opening on the upper wall 7a side. Therefore, during the stratified combustion operation of the engine, by closing the shutter valve 17 disposed on the upper wall 7a side, the intake air flow N deflected below the intake port 7 is caused to flow into the lower wall portion 7b. It can be distributed smoothly along.
[0045]
Note that the axis 7 </ b> A may be gently curved so that large intake air turbulence does not occur in the intake port 7. Further, the intake port 7 located on the upstream side of the throat portion 73 has a cross-sectional shape in which the opening area of the opening located on the upper wall 7a side relative to the vertical center line C is relatively smaller than the lower wall 7b side. In addition, the opening on the lower wall 7b side may be configured to be opened and closed by the shutter valve 17.
[0046]
In the above embodiment, in an engine having a pair of intake ports 7 and 7 whose downstream ends open into the combustion chamber 5, the injector 12 is disposed on the outer peripheral side of the combustion chamber between the intake ports 7 and 7. An ignition plug 11 is arranged on the combustion chamber center side between the intake ports 7 and 7, and an opening located on the lower wall 7b side of the intake port 7 is formed at the center of the passage. (The center of gravity of the opening on the lower wall side) Since Ob has an eccentric shape located on the opposite side of the intake port 7 adjacent to the position of the center of gravity O of the entire opening, there is no problem that the injector 12 interferes with the installation portion of the spark plug 11 and the intake valve 9. The injector 12 can be disposed in this portion by effectively utilizing the space formed on the lower wall side 7b between the intake ports 7 and 7. Therefore, there is an advantage that the injector 12 can be disposed at an appropriate position without damaging the above-described effect of increasing the strength of the tumble flow T by deflecting the intake air flow toward the lower wall 7b during the stratified combustion operation.
[0047]
In particular, as shown in the above embodiment, when the opening on the upper wall 7a side of the intake port 7 is formed in a substantially rectangular shape, and the opening on the lower wall 7b side is formed in a substantially triangular shape with a narrowed bottom. Can form a space for disposing the injector 12 between the intake ports 7 and 7 on the lower wall 7b side with a simple configuration, so that the intake port 7 and 7 can be compactly brought close to the intake port 7 and 7. It can be arranged. When the engine is in the low-rotation operation region, the upper wall 7 formed in a substantially rectangular shape. a By closing the opening on the side by the shutter valve 17 and deflecting the flow of the intake air to the opening on the lower wall 7b side formed in a substantially triangular shape, the flow velocity of the intake air can be effectively increased, and the intake air The intake flow can be swirled efficiently along the inner surface of the side wall of the port 7.
[0048]
Further, as shown in the above embodiment, a pair of intake ports 7 and 7 whose downstream ends open into the combustion chamber 5 and a common branching from the single intake passage 15a toward the pair of intake ports 7 and 7 are provided. In the spark ignition type engine provided with the portion 16, the common portion 1 is seen from the installation portion of the valve guide 13 of the intake port 7 when viewed from the direction perpendicular to the longitudinal section of the intake port 7 along the cylinder axis 2A. 6 Is formed in a substantially straight shape, the intake air can be smoothly circulated from the common portion 16 along the intake port 7, and when the engine is in the low rotation operation region, the shutter valve The intake air flow deflected to the lower wall 7b side is used as the passage center of the opening on the lower wall 7b side. (The center of gravity of the opening on the lower wall side) By guiding to the Ob side, the intake air can be effectively swung from the lower wall 7 side along the inner surface of the side wall portion.
[0049]
Moreover, in the above embodiment, the installation portion of the shutter valve 17 and the common portion 16 are provided in the intake manifold 15, and the intake manifold 15 and the intake port 7 formed in the cylinder head 3 are connected along the cylinder axis 2A. Since the connection is made in a substantially straight shape when viewed from the direction perpendicular to the longitudinal section of the intake port 7, the intake manifold 15 provided with the common portion 16 and the like is effectively used when the engine is in a low-rotation operation region. As a result, the flow velocity of the intake air can be increased, and the swirling of the intake air can be effectively promoted.
[0050]
In particular, as shown in the above embodiment, a pair of intake ports 7 and 7 whose downstream ends open into the combustion chamber, and a common portion 16 that branches from the single intake passage 15a toward the pair of intake ports 7 and 7. The shutter valve 17 is disposed at the downstream end portion of the common portion 16 and the upper wall 7a, 16a side of the intake passage between the portion immediately upstream of the throat portion 73 and the common portion 16 is provided. Are formed in a substantially rectangular shape, and the openings on the lower walls 7b and 16b are formed in a substantially triangular shape with a constriction, so that when the intake air flow reaches the common portion 16 from the single intake passage 15a. The intake flow N can collide with the upper surface of the umbrella portion of the intake valve 9 during the stratified combustion operation of the engine because the swirling of the intake flow can be further effectively promoted according to the outward vector N1 generated in the engine. You There is an advantage that the a, can be suppressed more effectively.
[0051]
Further, in the above-described embodiment, the inclination angle of the upper wall 7a of the intake port 7 with respect to the cylinder axis 2A is set so that the downstream side portion 72 of the valve guide 13 is compared with the upstream side portion 71 of the installation portion of the valve guide 13. The upstream portion 72a is formed to be large and the downstream portion 72b is formed to be small, and the inclination angle of the lower wall 7b of the intake port with respect to the cylinder axis 2A is compared with the upstream side portion 71 of the installation portion of the valve guide 13. Since the downstream side portion 72 is formed so as to be large, during the stratified combustion operation at low load and low rotation, the shutter valve 17 is closed as shown in FIG. When the intake air flow N reaches the downstream portion 72, it is guided along the lower wall 7b to the upper wall 7a side (exhaust port 8 side).
[0052]
Therefore, while suppressing the main flow of the intake flow N from colliding with the combustion chamber outer peripheral side portion 9b of the upper surface 9a of the intake valve 9, the combustion chamber central portion 9a or the upper wall on the upper surface of the umbrella portion of the intake valve 9 is suppressed. An appropriate tumble flow T is generated by flowing the intake air into the combustion chamber 5 at a predetermined angle along 7a, and the tumble flow T is prevented from disappearing early and the tumble flow T is reduced to the second half of the compression stroke. Since it can be made to remain, stratification of the air-fuel mixture can be promoted and combustion stability can be effectively improved.
[0053]
In the present invention configured as described above, and a comparative example in which the inclination angle of the upper wall and the lower wall of the intake port 7 with respect to the cylinder axis 2A is formed substantially straight as shown in FIG. As a result of an experiment for measuring the change, the data as shown in FIG. 12 was obtained. In the above data, the vertical axis represents the flow coefficient Cf representing the ventilation resistance, and the horizontal axis represents the tumble ratio Tr. The tumble ratio Tr is a value obtained by dividing the value obtained by measuring and integrating the longitudinal angular velocity of the intake air flow for each valve lift by the engine angular velocity.
[0054]
From the above data, in the stratified combustion region where the shutter valve (S valve) 7 is fully closed, in the comparative example, the tumble ratio Tr cannot be increased as much as shown by the broken line, whereas in the present invention example, As shown by the solid line, it was confirmed that the tumble ratio Tr can be sufficiently increased, and the maximum value of the tumble ratio Tr is increased by ΔTr1 as compared with the comparative example.
[0055]
Furthermore, in the above embodiment, the intake port 7 is formed so that the effective passage area of the intake port 7 in the downstream side portion 72 of the installation portion of the valve guide 13 is larger than that in the upstream side portion. There is an advantage that it is possible to effectively prevent the occurrence of a situation where the intake air amount becomes insufficient due to an increase in intake air flow resistance during a uniform combustion operation with a large amount. An example of the present invention in which the effective passage area of the intake port 7 in the downstream side portion 72 is made larger than that of the upstream side portion 71, and the effective passage area of the intake port 7 in the downstream side portion 72 as shown in FIG. In the comparative example smaller than 71, an experiment for measuring a change in the airflow resistance of intake air was performed, and data as shown in FIG. 12 was obtained.
[0056]
From the above data, in the uniform combustion region where the shutter valve (S valve) 7 is fully open, in the comparative example, the flow rate coefficient Cr cannot be reduced so much as shown by the broken line in the comparative example. In the example, the flow rate coefficient Cr can be sufficiently reduced by fully opening the shutter valve (S valve) 7 as shown by the solid line, and the minimum value of the intake resistance is reduced by ΔCf compared to the comparative example. It was confirmed that it was possible.
[0057]
In addition, in the comparative example (FIG. 11) in which the effective passage area of the intake port 7 in the downstream side portion 72 is smaller than that in the upstream side portion 71, the shutter valve (S Even if the valve is fully opened, ~ side Since it is unavoidable that the flow velocity of the intake air in the portion 72 is increased to some extent, it tends to be in an over-tumble state where an unnecessarily large tumble flow T is generated. For this reason, at the time of the uniform combustion operation, a part of the fuel injected from the injector 12 is carried by the tumble flow T and easily adheres to the ceiling portion of the combustion chamber 5, the inner wall surface of the cylinder, the upper surface of the piston, etc. However, there is a problem that the amount of smoke and HC generated increases and the emission performance deteriorates, and that abnormal combustion such as knocking is likely to occur due to the high combustion temperature.
[0058]
On the other hand, when the intake port 7 is formed so that the effective passage area of the intake port 7 in the downstream side portion 72 of the installation portion of the valve guide 13 is larger than the upstream side portion 71 as in the above embodiment. In the uniform combustion operation with a large required intake air amount and fuel injection amount, the flow velocity of the intake air in the downstream portion 72 does not become excessively high, so that the tumble ratio Tr is set as compared with the comparative example as shown in FIG. It can be reduced by ΔTr2. Therefore, by preventing the occurrence of the overtumble, there is an advantage that the emission property can be maintained in a good state and the occurrence of knocking can be effectively prevented.
[0059]
Moreover, as shown in FIG. 11, in the comparative example in which the effective passage area of the intake port 7 in the downstream side portion 72 is smaller than that in the upstream side portion 71, the shutter valve is used during the uniform combustion operation with a large required intake amount and fuel injection amount. Even when the (S valve) is in the maximum open state, the flow velocity of the intake air cannot be significantly reduced in the downstream portion 72, so that there is a tendency that an overtumble state is generated in which an unnecessarily large tumble flow T is generated. Therefore, during the uniform combustion operation, the fuel spray is carried by the tumble flow T and easily adheres to the ceiling portion of the combustion chamber 5, the inner wall surface of the cylinder, the upper surface of the piston, etc. and There is a problem that the amount of HC generated is increased and the emission property is deteriorated, and the combustibility is excessively improved due to the overtumble, so that knocking is likely to occur.
[0060]
On the other hand, when the intake port 7 is formed so that the effective passage area of the intake port 7 in the downstream side portion 72 of the installation portion of the valve guide 13 is larger than the upstream side portion 71 as shown in the above embodiment. In the uniform combustion operation with a large required intake amount and fuel injection amount, the flow velocity of the intake air in the downstream portion 72 does not become excessively high, so that the occurrence of the overtumble is prevented and the emission property is improved. There is an advantage that it can be maintained and the occurrence of knocking can be effectively prevented.
[0061]
Furthermore, in the above embodiment, when the intake valve 9 is at the maximum lift, the intersection P between the extension line 72B of the lower wall 7b in the downstream side portion 72 of the installation portion of the valve guide 13 and the bottom surface of the intake valve 9 is Since the inclination angle of the lower wall 7b is set so as to be located on the center side of the combustion chamber 5 with respect to the axis 9A of 9, the main flow of the intake air flow N of the intake valve 9 during the low load low rotation stratified combustion operation There is an advantage that collision with the upper surface of the umbrella portion can be effectively suppressed.
[0062]
Further, as shown in the above embodiment, when the corner portion 74 is formed at the connection portion between the downstream side portion 72 and the throat portion 73 of the installation portion of the valve guide 13 on the lower wall 7 b side of the intake port 7, the engine During the stratified combustion operation, the intake flow N along the lower wall 7 is disturbed to form a turbulent flow composed of a small vortex, and the turbulent flow causes the intake flow N to move to the upper wall 7a side (exhaust port 8 installation portion). Side) is promoted. Therefore, by providing the turbulent flow forming guide portion including the corner portion 74 and the like at the connecting portion between the downstream side portion 72 and the throat portion 73 as described above, the main flow of the intake flow N is changed to the intake valve 9. While suppressing collision with the combustion chamber outer peripheral side portion 9b on the upper surface of the umbrella portion, the ground on the upper surface of the depopulated portion of the intake valve 9 burns in the combustion chamber 5 at a predetermined angle along the side portion 9a or the upper wall 7a. There is an advantage that the action of making the proper tumble flow T into a substantially triangular shape can be effectively obtained by flowing in the intake air.
[0063]
In the above-described embodiment, a straight-line engine that directly injects fuel into the combustion chamber 5 from the injector 12 disposed at the peripheral edge of the combustion chamber 5 has been described. However, fuel is injected into the intake port 7. The present invention can also be applied to a port injection type engine configured as described above.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the intake port whose downstream end opens into the combustion chamber, the intake valve that opens and closes the intake port, and a part of the periphery of the intake port are blocked in the low-speed region of the engine. A shutter valve that deflects the flow of intake air, and is provided on the upper wall located on the combustion chamber center side of the intake port so that a part of the valve guide wall that supports the intake valve protrudes into the intake port. In a spark ignition engine, the above Provided at the most downstream part of the intake port The cross-sectional shape of the intake port located on the upstream side of the throat part is such that the opening area of the opening located on either the upper wall side or the lower wall side relative to the vertical center line of the opening is relative to the other. And an opening with a small opening area is formed. Center of gravity of opening Is arranged in an eccentric shape located on the outer side of the center of gravity position, and the shutter valve is disposed on the opening side having a large opening area so as to open and close this portion. Inflow of intake air into the combustion chamber while preventing the main flow of the intake flow from colliding with the upper surface of the umbrella portion of the intake valve generates an appropriate tumble flow and promotes stratification of the air-fuel mixture in the combustion chamber Therefore, there is an advantage that the combustion stability can be effectively improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main configuration of an engine including an intake device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of an engine combustion chamber and an intake system.
FIG. 3 is an explanatory view showing a vertical cross-sectional shape of an intake port.
FIG. 4 is an explanatory view showing a cross-sectional shape of an intake port.
FIG. 5 is a graph showing a change state of an effective passage area of the intake port.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a fuel injection state.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a specific structure of a shutter valve.
FIG. 8 is a map showing a combustion region of the engine.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a flow state of intake air.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a flow state of intake air.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a configuration of a comparative example for the present invention.
FIG. 12 is a data diagram showing a correspondence relationship between a tumble ratio and a flow resistance.
[Explanation of symbols]
2A Cylinder axis
5 Combustion chamber
7 Intake port
7a Upper wall
7b Lower wall
7A Axis of intake port
7B Lower wall extension
9 Intake valve
11 Spark plug
12 Injector
13 Valve guide
17 Shutter valve
C Vertical center line
71 Upstream side
72 Downstream side
73 Throat

Claims

An intake port whose downstream end opens into the combustion chamber, an intake valve that opens and closes the intake port, and a shutter valve that closes a part of the periphery of the intake port in a low engine speed region and deflects the flow of intake air A spark ignition type engine, wherein a part of a valve guide wall that supports the intake valve protrudes into the intake port on an upper wall located on the combustion chamber center side of the intake port. The cross-sectional shape of the intake port located upstream of the throat portion provided in the most downstream portion of the opening is an opening located on either the upper wall side or the lower wall side of the vertical center line of the opening an opening area is formed such relatively smaller than the other, a small opening in the opening area, the center of gravity of the opening is positioned laterally outward side of the center of gravity of the entire opening of the intake port eccentric And Jo, and the large opening side of the opening area by arranging the shutter valve, an intake apparatus for a spark ignition engine, characterized by being configured to open and close the part.

When viewed from the direction perpendicular to the longitudinal section of the intake port along the cylinder axis, the intake port axis located upstream of the valve guide installation is formed in a substantially straight shape, and on the outer peripheral side of the combustion chamber of the intake port. 2. A cross section of the intake port is formed so that the opening area of the opening on the lower wall side positioned is relatively smaller than the opening on the upper wall side positioned on the combustion chamber center side. The spark-ignition engine intake device described.

A pair of intake ports whose downstream ends open into the combustion chamber are provided, an injector is disposed on the outer peripheral side of the combustion chamber between the two intake ports, and an ignition plug is disposed on the combustion chamber center side between the two intake ports. the opening of the lower wall side of the port, the center of gravity of the entire opening of the center of gravity is the intake port of the opening, according to claim, characterized in that the eccentric shape located on the opposite side of the adjacent intake port 2 The spark-ignition engine intake device described.

4. The spark ignition engine according to claim 3, wherein the opening on the upper wall side of the intake port is formed in a substantially rectangular shape, and the opening on the lower wall side is formed in a substantially triangular shape with a constriction. Intake device.

The downstream end includes a pair of intake ports that open into the combustion chamber and a common portion that branches from the single intake passage toward the pair of intake ports, and is orthogonal to the longitudinal section of the intake port along the cylinder axis. The intake device for a spark ignition engine according to any one of claims 1 to 4, wherein when viewed from the direction, the portion from the valve guide installation portion of the intake port to the common portion is formed in a substantially straight shape.

The installation portion and the common portion of the shutter valve are provided in the intake manifold, and the intake manifold and the intake port formed in the cylinder head are substantially omitted when viewed from a direction perpendicular to the longitudinal section of the intake port along the cylinder axis. 6. The spark ignition engine intake device according to claim 5, wherein the intake device is connected in a straight shape.

Provided with a pair of intake ports whose downstream ends open into the combustion chamber, and a common portion that branches from the single intake passage toward the pair of intake ports, and a shutter valve disposed at the downstream end of the common portion In addition, an opening on the upper wall side of the intake passage between the portion immediately upstream of the throat portion and the common portion is formed in a substantially rectangular shape, and the opening on the lower wall side is formed in a substantially triangular shape that is constricted. The intake device for a spark ignition engine according to any one of claims 2 to 6, wherein the intake device is formed.