JP4450681B2 - リーンバーンエンジンの吸気ポート及びそのコア - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気ポートに関し、より詳しくは、リーンバーンエンジンに使用される吸気ポートの形状に関する。

リーンバーンエンジンは、既存のエンジンより少ない燃料で既存のエンジンと同一の出力を得るために燃焼室内に吸入空気の強いスワール流動を形成し、ここに燃料を噴射して燃焼させる。
従って、燃焼室に吸入される空気が強いスワールを形成するようにするための吸気ポートが必要であり、このために通常の吸気ポートのように直線型からなる直線ポートと吸気の流動方向を変化させるように屈曲を有するスワールポートとが一対となって一燃焼室に空気を供給するようになっている。

上記のような直線ポートとスワールポートは、従来通常互いに違う金型で別途のコアで製作されてシリンダヘッドの鋳造に使用されている。
燃焼室に燃料を噴射するためのインジェクタはバルブ面から所定の距離以内に設けられるのが燃費及び有害ガス排出低減の面で有利である。このようなインジェクタの適正な設置位置は上記のような直線ポートとスワールポートの上にあるにもかかわらず、製作上の困難により、インジェクタが吸気マニホールドに位置するようになる傾向がある。
特開２００２−１９５０４４号公報

本発明の目的は、直線ポートとスワールポートとを一体のコアによって製作すると同時に、インジェクタを、エンジンの燃費及び有害ガス排出低減の面で有利な直線ポートとスワールポート上の適正な設置位置に設けたリーンバーンエンジンの吸気ポート及びそのコアを提供することにある。

上記のような目的を達成するための本発明によるリーンバーンエンジンの吸気ポートは、 吸気ポートとして直線ポートとスワールポートを有し、前記直線ポートと前記スワールポートの長手方向の所定位置に、インジェクタから噴射される燃料が供給される連結部が形成され、
前記連結部以外の部位では前記直線ポートと前記スワールポートとが互いに隔離されるリーンバーンエンジンの吸気ポートであって、
前記連結部は、前記インジェクタの先端が取付けられる取付座面から単一の円で合わさり、前記円から前記直線ポートと前記スワールポートに向けて一定の角度に分枝する２つの円柱と、
前記円柱の周囲に形成された余盛部と、で構成され、
前記連結部の２つの前記円柱が互いに交差する交差面でのみ前記直線ポートと前記スワールポートとが連通するように形成されたことを特徴とする。

さらに、本発明のリーンバーンエンジンの吸気ポートコアは、吸気ポートとして直線ポートとスワールポートを有し、前記直線ポートと前記スワールポートの長手方向の所定位置に、インジェクタから噴射される燃料が供給されるように連結部が形成され、前記連結部が前記インジェクタの取付座面から単一の円で合わさり、前記円から前記直線ポートと前記スワールポートに向けて一定の角度に分枝する２つの円柱と、前記円柱の周囲に形成された余盛部とを含んで構成されるリーンバーンエンジンの２つの前記吸気ポートを一体のコアによって製作するために、
前記連結部の前記円柱と前記直線ポート及び前記スワールポートのそれぞれがなす鋭角の間に形成された前記余盛部の、互いに対向しながら前記円柱と連結される部位から前記直線ポート又は前記スワールポートに向ける面が、前記直線ポートと前記スワールポートとの間の中心面からそれぞれ５゜以上開くように形成された抜き勾配を有し、
前記連結部の２つの前記円柱が交差しながらなす交差面の外郭線と、前記２つの円柱の側面稜線に沿うパーティングラインとを有することを特徴とする。

本発明により、直線ポートとスワールポートとが一体のコアによって製作すると同時に、インジェクタをエンジンの燃費及び有害ガス排出低減の面で有利な直線ポートとスワールポートの上の適正な設置位置に設けることによって、シリンダヘッド製作を容易にして費用を節減させ、エンジンの燃費を向上させて有害ガスの排出低減の効果を極大化させることができる。

以下、本発明の実施例を添付図によって詳述する。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
図１は本発明によるリーンバーンエンジンの吸気ポート形状を示したもので（ａ）は正面図、（ｂ）は左側図面、（ｃ）は右側面図及び（ｄ）は平面図を３角法によって示した図面である。
図２は図１のリーンバーンエンジンの吸気ポート形状を示した斜視図であって、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図にリーンバーンエンジンの吸気ポートを製作するためのコアのパーティングラインを説明した図面である。参考に、図１ないし図３はコアの形状を基に吸気ポートの形状を説明する図面である。

リーンバーンエンジンの吸気ポートを構成する直線ポート１とスワールポート３の長手方向の所定位置にはインジェクタから噴射される燃料を供給できるように連結部５が形成され、連結部５以外の部位では直線ポート１とスワールポート３とが互いに隔離された状態になっている。
所定位置とは、バルブ面から９０〜１２０ｍｍの位置であり、燃費及び有害ガス排出低減の側面から一番有利なインジェクタの設置位置である。
連結部５は、インジェクタの先端が設けられる取付座面から単一の円７で合わさり、円７から直線ポート１とスワールポート３に向けて一定の角度に分枝する２つの円柱９と、円柱９周囲に形成された余盛部とからなっている。

直線ポート１とスワールポート３は、エンジンのリーンバーン運転領域で効果的なスワールを形成するためには互いに充分に隔離されていなければならないが、本実施例では上記のような連結部５を備えながらも、このような直線ポート１とスワールポート３との隔離性を確保するために、連結部５の２つの円柱９が互いに交差する交差面１１でのみ直線ポート１とスワールポート３とが連通するように形成している。

余盛部は、直線ポート１とスワールポート３に連結されるそれぞれの円柱９が直線ポート１とスワールポート３に連結される部位で断面積が拡大するように形成される。これは連結部５に噴射される燃料が壁面に凝縮するウォールウェッティング（ｗａｌｌ ｗｅｔｔｉｎｇ）現象を防止できる形状としたものである。
即ち、円柱９から燃焼室方向に円柱９の下側へ断面積が広くなるように形成された第１余盛部１３と、円柱９から吸気マニホールド方向に直線ポート１またはスワールポート３がなす鋭角の間に形成された第２余盛部１５とを備えるようにした。

従って、上記のように形成されたリーンバーンエンジンの吸気ポートでは、直線ポート１とスワールポート３との十分な隔離状態を確保して従来のような円滑な吸気のスワール形成が可能であると同時に、直線ポート１とスワールポート３の適正な位置にインジェクタが設けられるようにすることによって、エンジンの燃費及び有害ガス排出低減の性能を最適化させることができる。

一方、連結部５の中の円柱９と直線ポート１及びスワールポート３がなす鋭角の間に形成された第２余盛部１５は、互いに対向しながら円柱９と連結される部位から直線ポート１とスワールポート３に向ける面１７が直線ポート１とスワールポート３との間の中心面からそれぞれ５゜以上開くように形成した。
これは上記のような形状を有する吸気ポートを製作するためのコアを製作する金型の抜き勾配（ｄｒａｆｔ）を考慮したものである。
図３には、上記の吸気ポートを製作するためのコアのパーティングライン（Ｐ／Ｌ）を示す。連結部５の２つの円柱９が交差しながらなす交差面１１の外郭線と、２つの円柱９の側面稜線１９に沿うパーティングライン（Ｐ／Ｌ）とを有する。

従って、上記のようなパーティングラインと抜き勾配を有し、直線ポート１とスワールポート３とが単一体からなるコアを製作すれば、容易に直線ポートとスワールポートとを一体に形成したリーンバーンエンジン用吸気ポートを実現することができ、直線ポートとスワールポートのコアを別途製作する事による不便さと費用などを大きく減少させることができる。

本発明によるリーンバーンエンジンの吸気ポート形状を示したもので（ａ）は正面図、（ｂ）は左側図面、（ｃ）は右側面図及び（ｄ）は平面図を３角法によって示した図面である。 図１のリーンバーンエンジンの吸気ポート形状を示した斜視図である。 図１（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図にリーンバーンエンジンの吸気ポートを製作するためのコアのパーティングラインを表示した図面である。

符号の説明

１ 直線ポート
３ スワールポート
５ 連結部
９ 円柱
１１ 交差面
１３ 第１余盛部
１５ 第２余盛部
１９ 稜線

Claims (4)

1. 吸気ポートとして直線ポートとスワールポートを有し、前記直線ポートと前記スワールポートの長手方向の所定位置に、インジェクタから噴射される燃料が供給される連結部が形成され、
   前記連結部以外の部位では前記直線ポートと前記スワールポートとが互いに隔離されるリーンバーンエンジンの吸気ポートにおいて、
   前記連結部は、前記インジェクタの先端が取付けられる取付座面から単一の円で合わさり、前記円から前記直線ポートと前記スワールポートに向けて一定の角度に分枝する２つの円柱と、
   前記円柱の周囲に形成された余盛部と、で構成され、
   前記連結部の２つの前記円柱が互いに交差する交差面でのみ前記直線ポートと前記スワールポートとが連通するように形成されたことを特徴とするリーンバーンエンジンの吸気ポート。
2. 前記余盛部は、前記直線ポートと前記スワールポートに連結されるそれぞれの前記円柱が前記直線ポートと前記スワールポートに連結される部位で断面積が拡大されるように形成され、
   前記連結部中の前記円柱と前記直線ポート及び前記スワールポートがなす鋭角の間に形成された部分は互いに対向しながら前記円柱と連結される部位から前記直線ポートと前記スワールポートに向ける面が前記直線ポートと前記スワールポートとの間の中心面からそれぞれ５゜以上開くように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のリーンバーンエンジンの吸気ポート。
3. 前記連結部は、バルブ面から９０〜１２０ｍｍの位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のリーンバーンエンジンの吸気ポート。
4. 吸気ポートとして直線ポートとスワールポートを有し、前記直線ポートと前記スワールポートの長手方向の所定位置に、インジェクタから噴射される燃料が供給されるように連結部が形成され、前記連結部が前記インジェクタの取付座面から単一の円で合わさり、前記円から前記直線ポートと前記スワールポートに向けて一定の角度に分枝する２つの円柱と、前記円柱の周囲に形成された余盛部とを含んで構成されるリーンバーンエンジンの２つの前記吸気ポートを一体のコアによって製作するために、
   前記連結部の前記円柱と前記直線ポート及び前記スワールポートのそれぞれがなす鋭角の間に形成された前記余盛部の、互いに対向しながら前記円柱と連結される部位から前記直線ポート又は前記スワールポートに向ける面が、前記直線ポートと前記スワールポートとの間の中心面からそれぞれ５゜以上開くように形成された抜き勾配を有し、
   前記連結部の２つの前記円柱が交差しながらなす交差面の外郭線と、前記２つの円柱の側面稜線に沿うパーティングラインとを有することを特徴とするリーンバーンエンジンの吸気ポートコア。

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