JP5381913B2 - Engine cylinder head structure - Google Patents
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Description
本発明は、吸気行程中に第1の排気弁を排気行程中の開閉に続いて再開弁させることが可能に構成されたエンジンのシリンダヘッド構造に関する技術分野に属する。 The present invention belongs to a technical field related to a cylinder head structure of an engine configured to allow a first exhaust valve to be restarted during an intake stroke following opening and closing during the exhaust stroke.
従来より、エンジンの燃焼効率を向上させる観点から、気筒内に吸気スワール流を生成させるようにしたエンジンが知られている。このような吸気スワール流を生成するために、各気筒の吸気ポートを湾曲させて、その吸気ポートの燃焼室側部分が、気筒中心軸線方向から見て、燃焼室側に向かって吸気スワール流進行方向を指向するようにしたり、例えば特許文献1に示されているように、吸気ポートの吸気スワール流進行側縁部に面取りを施したりしている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an engine in which an intake swirl flow is generated in a cylinder is known from the viewpoint of improving the combustion efficiency of the engine. In order to generate such an intake swirl flow, the intake port of each cylinder is curved, and the combustion chamber side portion of the intake port progresses toward the combustion chamber side as seen from the cylinder center axis direction. For example, as shown in Patent Document 1, a chamfer is applied to an intake swirl flow traveling side edge portion of an intake port.
また、例えば特許文献2に示されているように、燃焼改善等の目的で、吸気行程中に排気弁を排気行程中の開閉に続いて再開弁させることにより、排気通路内の既燃ガス(排気ガス)を内部EGRガスとして気筒内に導入するようにしたエンジンも知られている。
Further, for example, as shown in
ところで、吸気行程中に排気弁を再開弁させる場合、内部EGR量が多くなり過ぎると、新気量の減少やスモークの増加等を招くことから、これを防止するために、排気弁のリフト量は、吸気弁のリフト量よりも小さく設定される。これにより、吸気行程中に気筒内に導入される既燃ガスの量が少なくなるとともに、既燃ガスの気筒導入時の流速が遅くなる。このため、再開弁させる排気弁に対応する排気ポートが、燃焼室側に向かって吸気スワール流進行方向を指向していたとしても、また、その排気ポートの吸気スワール流進行側縁部に面取りを施していたとしても、排気ポートの燃焼室側開口の周縁部におけるテーパ面と相俟って、既燃ガスは、排気ポートの燃焼室側開口から気筒内へ導入される際に、吸気スワール流進行方向だけでなく、放射状のあらゆる方向に流れ易くなる。 By the way, when the exhaust valve is restarted during the intake stroke, if the internal EGR amount increases too much, a decrease in the fresh air amount or an increase in smoke will be caused. To prevent this, the lift amount of the exhaust valve Is set smaller than the lift amount of the intake valve. As a result, the amount of burned gas introduced into the cylinder during the intake stroke is reduced, and the flow rate of burned gas when the cylinder is introduced is reduced. For this reason, even if the exhaust port corresponding to the exhaust valve to be restarted is oriented in the direction in which the intake swirl flow proceeds toward the combustion chamber, chamfering is performed on the intake swirl flow advance side edge of the exhaust port. Even if it is applied, combined with the tapered surface at the periphery of the combustion chamber side opening of the exhaust port, the burned gas is introduced into the cylinder from the combustion chamber side opening of the exhaust port. It becomes easy to flow not only in the traveling direction but also in all radial directions.
このように既燃ガスが吸気スワール流進行方向に向かって流れないと、この既燃ガスにより、吸気ポートから気筒内に導入された新気による吸気スワール流を弱める可能性が高くなる。このように吸気スワール流を弱めると、新気と既燃ガスとのミキシングが十分になされなくなり、燃焼性の悪化(スモークの増加)を招く可能性が高くなる。 Thus, if the burnt gas does not flow in the direction in which the intake swirl flow proceeds, the burnt gas increases the possibility of weakening the intake swirl flow due to fresh air introduced from the intake port into the cylinder. When the intake swirl flow is weakened in this way, mixing of fresh air and burned gas is not sufficiently performed, and there is a high possibility that deterioration of combustibility (increase in smoke) will be caused.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸気行程中に排気弁を再開弁させる場合に、新気と既燃ガスとのミキシング性を出来る限り向上させようとすることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and the object of the present invention is to improve as much as possible the mixing of fresh air and burned gas when the exhaust valve is restarted during the intake stroke. There is in trying to let you.
上記の目的を達成するために、本発明では、気筒毎に、第1及び第2の吸気ポートの燃焼室側開口をそれぞれ開閉する第1及び第2の吸気弁と、第1及び第2の排気ポートの燃焼室側開口をそれぞれ開閉する第1及び第2の排気弁とを備え、吸気行程中に該第1の排気弁を排気行程中の開閉に続いて再開弁させることが可能に構成されたエンジンのシリンダヘッド構造を対象として、上記第1の吸気ポート及び上記第1の排気ポートの燃焼室側部分は、気筒中心軸線方向から見て、燃焼室側に向かって吸気スワール流進行方向をそれぞれ指向しており、上記第1の吸気ポート及び上記第1の排気ポートの燃焼室側開口の周縁部には、燃焼室側に向かって径が大きくなるテーパ面が形成されるように面取りがそれぞれ施され、上記第1の排気ポートにおける上記テーパ面のテーパ角が、上記第1の吸気ポートにおける上記テーパ面のテーパ角よりも小さく設定されている構成とした。 In order to achieve the above object, in the present invention, for each cylinder, first and second intake valves that open and close the combustion chamber side openings of the first and second intake ports, respectively, and first and second A first exhaust valve and a second exhaust valve for opening and closing the combustion chamber side opening of the exhaust port, respectively, and the first exhaust valve can be restarted during the intake stroke following the opening and closing during the exhaust stroke. For the engine cylinder head structure, the combustion chamber side portion of the first intake port and the first exhaust port has an intake swirl flow traveling direction toward the combustion chamber as seen from the cylinder central axis direction. And chamfered so that a tapered surface having a diameter increasing toward the combustion chamber side is formed at the peripheral edge portion of the combustion chamber side opening of the first intake port and the first exhaust port. Are applied to the first exhaust port. Taper angle of the tapered surface of the bets has a configuration that is smaller than the taper angle of the tapered surface in the first intake port.
すなわち、通常は、第1の吸気ポートから気筒内に導入される新気の量が、第1の排気ポート14からの既燃ガスの量よりも多く、また、その新気の気筒導入時の流速が既燃ガスの気筒導入時の流速よりも速いので、第1の吸気ポートにおけるテーパ面のテーパ角が比較的大きくても、燃焼室側に向かって吸気スワール流進行方向を指向する第1の吸気ポートにより、第1の吸気ポートからの新気は、基本的に、吸気スワール流進行方向に向かって流れる。一方、第1の排気ポートにおけるテーパ面のテーパ角が、第1の吸気ポートにおけるテーパ面のテーパ角と同じある場合には、第1の排気ポートが、燃焼室側に向かって吸気スワール流進行方向を指向していたとしても、上記新気よりも導入量が少なくて気筒導入時の流速が遅い既燃ガスは、第1の排気ポートの燃焼室側開口から、吸気スワール流進行方向だけでなく、他の方向にも流れ易くなる。しかし、本発明では、第1の排気ポートにおけるテーパ面のテーパ角が、第1の吸気ポートにおけるテーパ面のテーパ角よりも小さいので、既燃ガスは、第1の排気ポートの燃焼室側開口から、放射状のあらゆる方向には流れ難くなるが、第1の排気ポートが、燃焼室側に向かって吸気スワール流進行方向を指向していることで、その方向には相対的に流れ易くなる。したがって、既燃ガスが、吸気ポートから気筒内に導入された新気による吸気スワール流を弱める可能性が低くなり、新気と既燃ガスとのミキシング性を向上させることができる。よって、新気と既燃ガスとの混合気と燃料とのミキシング性も向上して、燃焼性を向上させることができる。
That is, normally, the amount of fresh air introduced into the cylinder from the first intake port is larger than the amount of burned gas from the
上記エンジンのシリンダヘッド構造において、上記第2の吸気ポートの燃焼室側の部分は、気筒軸線方向から見て、燃焼室側に向かって吸気スワール流進行方向とは異なる方向を指向しており、上記第2の吸気ポートの燃焼室側開口の周縁部には、燃焼室側に向かって径が大きくなるテーパ面が形成されるように面取りが施され、上記第2の吸気ポートにおける上記テーパ面の吸気スワール流進行側部分とシリンダヘッドの燃焼室側の面との角部に、更なる面取りが施され、上記第2の吸気ポートにおける上記テーパ面のテーパ角が、上記第1の吸気ポートにおける上記テーパ面のテーパ角よりも小さく設定されている、ことが好ましい。 In the cylinder head structure of the engine, the combustion chamber side portion of the second intake port is oriented in a direction different from the intake swirl flow traveling direction toward the combustion chamber side when viewed from the cylinder axial direction. The peripheral edge of the combustion chamber side opening of the second intake port is chamfered so as to form a taper surface whose diameter increases toward the combustion chamber side, and the taper surface in the second intake port Further chamfering is applied to the corner between the intake swirl flow traveling side portion of the cylinder head and the combustion chamber side surface of the cylinder head, and the taper angle of the tapered surface of the second intake port is determined by the first intake port. It is preferable that the taper angle is set smaller than the taper angle of the taper surface.
このことにより、第2の吸気ポートにおけるテーパ面のテーパ角が、第1の吸気ポートにおけるテーパ面のテーパ角よりも小さいので、第2の吸気ポートからの新気は、第2の吸気ポートの燃焼室側開口から、放射状のあらゆる方向には流れ難くなるが、吸気スワール流進行側に更なる面取りが施されていることで、上記新気は、吸気スワール流進行方向に相対的に流れ易くなる。このため、第2の吸気ポートからの新気により、第1の排気ポートからの既燃ガスが吸気スワール流進行方向に向かって流れるのが阻害される可能性が低くなる。したがって、新気と既燃ガスとのミキシング性をより一層向上させることができる。 As a result, the taper angle of the taper surface of the second intake port is smaller than the taper angle of the taper surface of the first intake port, so that fresh air from the second intake port is absorbed by the second intake port. Although it is difficult to flow in any radial direction from the opening on the combustion chamber side, further chamfering is applied to the intake swirl flow advance side, so that the above-mentioned fresh air flows relatively easily in the intake swirl flow advance direction. Become. For this reason, the possibility that the burned gas from the first exhaust port will be inhibited from flowing in the direction of travel of the intake swirl flow due to the fresh air from the second intake port is reduced. Therefore, the mixing property between fresh air and burned gas can be further improved.
上記エンジンのシリンダヘッド構造において、上記第1の吸気ポート及び上記第1の排気ポートにおける上記テーパ面の吸気スワール流進行側部分とシリンダヘッドの燃焼室側の面との角部に、更なる面取りがそれぞれ施されている、ことが好ましい。 In the cylinder head structure of the engine, further chamfering is provided at corners of the tapered swirl flow advance side portion of the first intake port and the first exhaust port and the combustion chamber side surface of the cylinder head. Are preferably applied respectively.
このことで、第1の吸気ポートからの新気及び第1の排気ポートからの既燃ガスが吸気スワール流進行方向に向かってより一層流れ易くなり、新気と既燃ガスとのミキシング性をより一層向上させることができる。 This makes it easier for the fresh air from the first intake port and the burned gas from the first exhaust port to flow in the direction of the intake swirl flow, and the mixing of fresh air and burned gas is improved. This can be further improved.
以上説明したように、本発明のエンジンのシリンダヘッド構造によると、第1の排気ポートにおけるテーパ面のテーパ角を、第1の吸気ポートにおけるテーパ面のテーパ角よりも小さく設定したことにより、第1の排気ポートからの既燃ガスの量が第1の吸気ポートからの新気の量よりも少なくかつ該既燃ガスの流速が該新気の流速よりも遅くても、既燃ガスを吸気スワール流進行方向に向かって流れ易くして、新気と既燃ガスとのミキシング性を向上させることができ、よって、燃焼性を向上させることができる。 As described above, according to the cylinder head structure of the engine of the present invention, the taper angle of the taper surface in the first exhaust port is set smaller than the taper angle of the taper surface in the first intake port. Even if the amount of burned gas from one exhaust port is less than the amount of fresh air from the first intake port and the flow rate of the burned gas is slower than the flow rate of the fresh air, the burned gas is sucked It is easy to flow in the direction of travel of the swirl flow, and the mixing property between the fresh air and the burned gas can be improved, so that the combustibility can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係るシリンダヘッド構造を採用したエンジン1の概略構成を示す。このエンジン1は、車両に搭載されたディーゼルエンジンであって、複数(本実施形態では、4つ(図2参照))の気筒2(図1では、1つのみ示す)が設けられたシリンダブロック3と、このシリンダブロック3上に配設されたシリンダヘッド4と、シリンダブロック3の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン9とを有している。このエンジン1の各気筒2内には、ピストン5が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン5の頂面には深皿形燃焼室6が形成されている。このピストン5は、コンロッド7を介してクランク軸8と連結されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an engine 1 employing a cylinder head structure according to an embodiment of the present invention. This engine 1 is a diesel engine mounted on a vehicle, and a cylinder block provided with a plurality (four in this embodiment (see FIG. 2)) of cylinders 2 (only one is shown in FIG. 1). 3, a
上記シリンダヘッド4には、各気筒2毎に第1及び第2の吸気ポート12,13並びに第1及び第2の排気ポート14,15が形成されている。これら第1及び第2の吸気ポート12,13は、シリンダヘッド4の燃焼室6側の面(下面)と、シリンダヘッド4の一側の側面(吸気側の側面)とに開口し、第1及び第2の排気ポート14,15は、シリンダヘッド4の燃焼室6側の面と、シリンダヘッド4の他側の側面(排気側の側面)とに開口している。
The
また、シリンダヘッド4には、各気筒2毎に、第1及び第2の吸気ポート12,13の燃焼室6側開口41,42をそれぞれ開閉する第1及び第2の吸気弁16,17と、第1及び第2の排気ポート14,15の燃焼室6側開口43,44をそれぞれ開閉する第1及び第2の排気弁18,19とが配設されている。
The
さらに、シリンダヘッド4には、燃料を噴射するインジェクタ20と、エンジン1の冷間時に吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ25とが設けられている。上記インジェクタ20は、その燃料噴射口が燃焼室6の天井面から該燃焼室6に臨むように配設されていて、圧縮行程で燃焼室6に燃料を直接噴射供給するようになっている。尚、インジェクタ20は、燃料供給管21を介して不図示のコモンレールに連結されていて、該燃料供給管21及びコモンレールを介して不図示の燃料タンクから燃料が供給されるように構成されている。余剰燃料は、リターン管22を通じて燃料タンクへ戻される。
Further, the
上記シリンダヘッド4の上記一側の側面(吸気側の側面)には、各気筒2の第1及び第2の吸気ポート12,13に連通するように吸気通路30が接続されている。この吸気通路30の上流端部には、吸入空気を濾過する不図示のエアクリーナが配設されており、このエアクリーナで濾過した吸入空気が吸気通路30及び吸気ポート12,13を介して各気筒2内に供給される。吸気通路30における下流端近傍には、サージタンク33が配設されている。このサージタンク33よりも下流側の吸気通路30は、各気筒2毎の第1及び第2の吸気ポート12,13にそれぞれ対応して分岐する独立通路30a,30bとされ、これら各独立通路30a,30bの下流端が各気筒2の吸気ポート12,13にそれぞれ接続されている。
An
一方、シリンダヘッド4の上記他側の側面(排気側の側面)には、各気筒2内から既燃ガス(排気ガス)を排出するための排気通路40が接続されている。この排気通路40の上流側の部分は、各気筒2毎の第1及び第2の排気ポート14,15にそれぞれ対応して分岐する独立通路40a,40bとされ、これら各独立通路40a,40bの上流端が各気筒2の排気ポート14,15にそれぞれ接続されている。全気筒2の独立通路40a,40bの下流端は集合して1つにされる。
On the other hand, an
本実施形態では、エンジン1は、吸気行程中に第1の排気弁18を排気行程中の開閉に続いて再開弁させることが可能に構成されていて、エンジン1の運転状態が所定の運転領域にあるときには、吸気行程中に、第1及び第2の吸気弁16,17と共に第1の排気弁18を開閉動作させて、排気通路40(独立通路40a,40b)内の既燃ガス(排気ガス)を内部EGRガスとして気筒2(燃焼室6)内に導入する。上記所定の運転領域は、制御マップで予め設定された、低回転低負荷の運転領域(特にエンジン水温が所定値以下であるエンジン冷間時における低回転低負荷の運転領域が好ましい)である。一方、エンジン1の運転状態が上記所定の運転領域以外の運転領域にあるときには、吸気行程中に上記第1の排気弁18の上記再開弁を行わせない(通常通りに第1及び第2の吸気弁16,17を開弁させる)。すなわち、エンジン1は、吸気行程中に第1の排気弁18を排気行程中の開閉に続いて再開弁させる第1バルブ特性と、吸気行程中に上記第1の排気弁18の上記再開弁を行わせない第2バルブ特性とに、バルブ特性を切替可能な可変動弁機構を備えていて、この可変動弁機構により、エンジン1の運転状態に応じて、バルブ特性を切り替えるように構成されている。上記可変動弁機構の具体的な構成は、ここでは省略するが、上記特許文献2に記載された構成や、第1の排気弁18を、電磁コイルによって吸引駆動する電磁駆動式を採用することができる。尚、吸気行程中、第2の排気弁19は再開弁することはなく、閉弁状態を維持している。これは、第2の排気ポート15が、気筒2の中心軸線方向から見て、燃焼室側に向かって後述の吸気スワール流進行方向とは反対の方向を指向しており、第2の排気ポート15からの既燃ガスが吸気スワール流を弱める可能性が高いからである。
In the present embodiment, the engine 1 is configured so that the
吸気行程における第1の排気弁18の再開弁時のリフト量は、第1及び第2の吸気弁16,17のリフト量よりも小さく設定される。これは、内部EGR量が多くなり過ぎると、新気量の減少やスモークの増加等を招くからである。
The lift amount when the
図2に示すように、各気筒2毎の第1及び第2の吸気ポート12,13の燃焼室6側開口41,42並びに第1及び第2の排気ポート14,15の燃焼室6側開口43,44は、気筒2の中心軸線方向から見て、4角形の4つの頂点にそれぞれ位置する。すなわち、気筒2の中心軸線方向の燃焼室6側とは反対側(上側)から見て、時計回りに、第2の吸気ポート13の燃焼室6側開口42、第1の吸気ポート12の燃焼室6側開口41、第2の排気ポート15の燃焼室6側開口44、及び、第1の排気ポート14の燃焼室6側開口43の順に並んでいる。
As shown in FIG. 2, the
各気筒2内には、上側から見て時計回りの吸気スワール流Sが生成されるようになされている。本実施形態では、第1の吸気ポート12の燃焼室6側の部分が、気筒2の中心軸線方向から見て、燃焼室6側に向かって吸気スワール流進行方向(正確には、第1の吸気ポート12の燃焼室6側開口41の近傍を流れる吸気スワール流の進行方向)を指向するように形成されている(図2参照)。これにより、第1の吸気ポート12からの新気が吸気スワール流進行方向に向かって流れ易くなる。一方、第2の吸気ポート13の燃焼室6側の部分は、気筒2の中心軸線方向から見て、燃焼室6側に向かって吸気スワール流進行方向とは異なる方向(吸気スワール流進行方向(正確には、第2の吸気ポート13の燃焼室6側開口42の近傍を流れる吸気スワール流の進行方向)とは反対の方向)を指向しているが、後述の如く、第2の吸気ポート13からの新気が吸気スワール流進行方向に向かって流れ易くなるようになされている。こうして吸気スワール流Sが生成されることになる。
In each
また、第1の排気ポート14の燃焼室6側の部分も、気筒2の中心軸線方向から見て、燃焼室6側に向かって吸気スワール流進行方向(正確には、第1の排気ポート14の燃焼室6側開口43の近傍を流れる吸気スワール流の進行方向)を指向している(図2参照)。しかし、第1の排気ポート14から気筒2内に導入される既燃ガスの量が、第1の吸気ポート12から気筒2内に導入される新気の量よりも少なくて、当該既燃ガスの気筒2導入時の流速が当該新気の気筒2導入時の流速よりも遅いので、第1の排気ポート14が、燃焼室6側に向かって吸気スワール流進行方向を指向していたとしても、既燃ガスは、第1の排気ポート14の燃焼室6側開口43から、吸気スワール流進行方向だけでなく、他の方向にも(放射状のあらゆる方向に)流れ易くなる。本実施形態では、後述の如く、第1の排気ポート14からの既燃ガスも、吸気スワール流進行方向に向かって流れ易くなるようになされている。
In addition, the portion of the
図3及び図4に示すように、シリンダヘッド4において、第1の吸気ポート12の燃焼室6側開口41の周縁部には、燃焼室6側に向かって径が大きくなるテーパ面51が形成されるように面取りが施されている。この面取りにより、その開口41からバルブシート80が挿入し易くなる。また、同様に、第2の吸気ポート12の燃焼室6側開口42の周縁部にも、燃焼室6側に向かって径が大きくなるテーパ面52(図3のみに示す)が形成されるように面取りが施されている。さらに、第1及び第2の排気ポート14,15の燃焼室6側開口43,44の周縁部にも、燃焼室6側に向かって径が大きくなるテーパ面53,54(図3のみに示す)が形成されるように面取りがそれぞれ施されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
第1の吸気ポート12におけるテーパ面51のテーパ角をθ1(図4参照)とし、第2の吸気ポート13におけるテーパ面52のテーパ角をθ2とし、第1の排気ポート14におけるテーパ面53のテーパ角をθ3とし、第2の排気ポート15におけるテーパ面54のテーパ角をθ4とする。
The taper angle of the
本実施形態では、
θ3<θ1
の関係を満たすようになされている。
In this embodiment,
θ3 <θ1
To meet the relationship.
すなわち、第1の吸気ポート12から気筒2内に導入される新気の量が、第1の排気ポート14から気筒2内に導入される既燃ガスの量よりも多く、また、その新気の気筒2導入時の流速が既燃ガスの気筒2導入時の流速よりも速いので、第1の吸気ポート12におけるテーパ面51のテーパ角θ1が比較的大きくても、燃焼室6側に向かって吸気スワール流進行方向を指向する第1の吸気ポート12により、第1の吸気ポート12からの新気は、吸気スワール流進行方向に向かって流れ易くなる。一方、θ3がθ1と同じであるとすると、上述の如く、既燃ガスは、第1の排気ポート14の燃焼室6側開口43から、吸気スワール流進行方向だけでなく、他の方向にも流れ易くなる。そこで、第1の排気ポート14におけるテーパ面53のテーパ角θ3を、第1の吸気ポート12におけるテーパ面51のテーパ角θ1よりも小さく設定する。これにより、既燃ガスは、第1の排気ポート14の燃焼室6側開口43から、放射状のあらゆる方向には流れ難くなるが、第1の排気ポート14が、燃焼室6側に向かって吸気スワール流進行方向を指向していることで、その方向には相対的に流れ易くなる。
That is, the amount of fresh air introduced into the
第1の吸気ポート12におけるテーパ面51のテーパ角θ1は、70°乃至90°に設定されることが好ましく、第1の排気ポート14におけるテーパ面53のテーパ角θ3は、40°乃至60°に設定されることが好ましい。
The taper angle θ1 of the
また、本実施形態では、第1の吸気ポート12からの新気が吸気スワール流進行方向に向かってより一層流れ易くなるようにするために、シリンダヘッド4において、第1の吸気ポート12におけるテーパ面51の吸気スワール流進行側部分とシリンダヘッド4の燃焼室6側の面(第1の吸気ポート12が開口する面)との角部に、更なる面取りが施されて、この更なる面取りにより、第1の吸気ポート12の燃焼室6側開口41の周縁部には、全周のテーパ面51に加えて、その燃焼室6側における吸気スワール流進行側部分のみに、第1の吸気ポート12の燃焼室6側開口41の中心線に対して傾斜した傾斜面61が形成されている(図3及び図4参照)。この傾斜面61は、テーパ面51に対して吸気スワール流進行側に偏心したテーパ面の一部であるとも言える。
Further, in the present embodiment, in order for the fresh air from the
同様に、第1の排気ポート14からの既燃ガスが吸気スワール流進行方向に向かってより一層流れ易くなるようにするために、シリンダヘッド4において、第1の排気ポート14におけるテーパ面53の吸気スワール流進行側部分とシリンダヘッド4の燃焼室6側の面(第1の排気ポート14が開口する面)との角部に、更なる面取りが施されて、この更なる面取りにより、第1の排気ポート14の燃焼室6側開口43の周縁部には、全周のテーパ面53に加えて、その燃焼室6側における吸気スワール流進行側部分のみに、第1の排気ポート14の燃焼室6側開口43の中心線に対して傾斜した傾斜面63が形成されている(図3参照)。この傾斜面63は、テーパ面53に対して吸気スワール流進行側に偏心したテーパ面の一部であるとも言える。
Similarly, in order to make it easier for the burned gas from the
第1の吸気ポート12の燃焼室6側開口41の中心線に対する傾斜面61の傾斜角(図4に示すα)は、θ1/2よりも大きくなる。また、第1の排気ポート14の燃焼室6側開口43の中心線に対する傾斜面63の傾斜角は、θ3/2よりも大きくなる。本実施形態では、両傾斜面61,63の傾斜角は同じにしている。
The inclination angle (α shown in FIG. 4) of the
燃焼室6側に向かって吸気スワール流進行方向とは反対の方向を指向している第2の吸気ポート13からの新気を、吸気スワール流進行方向に向かって流れ易くするために、本実施形態では、シリンダヘッド4において、第2の吸気ポート13におけるテーパ面52の吸気スワール流進行側部分とシリンダヘッド4の燃焼室6側の面(第2の吸気ポート13が開口する面)との角部に、更なる面取りが施されているとともに、
θ2<θ1
の関係を満たすようになされている。
In order to facilitate the flow of fresh air from the
θ2 <θ1
To meet the relationship.
上記更なる面取りにより、第2の吸気ポート13の燃焼室6側開口42の周縁部には、全周のテーパ面52に加えて、その燃焼室6側における吸気スワール流進行側部分のみに、第2の吸気ポート13の燃焼室6側開口42の中心線に対して傾斜した傾斜面62が形成されている(図3参照)。この傾斜面62は、テーパ面52に対して吸気スワール流進行側に偏心したテーパ面の一部であるとも言える。尚、第2の吸気ポート13の燃焼室6側開口42の中心線に対する傾斜面62の傾斜角は、θ2/2よりも大きくなる。また、本実施形態では、該傾斜角は、上記傾斜面61,63の傾斜角と同じにしている。
By the further chamfering, at the peripheral edge of the
このように、第2の吸気ポート13におけるテーパ面52のテーパ角θ2が、第1の吸気ポート12におけるテーパ面51のテーパ角θ1よりも小さく設定されているので、第2の吸気ポート13からの新気は、第2の吸気ポート13の燃焼室6側開口42から、放射状のあらゆる方向には流れ難くなるが、吸気スワール流進行側の傾斜面62により、吸気スワール流進行方向に相対的に流れ易くなる。
Thus, since the taper angle θ2 of the taper surface 52 in the
第2の吸気ポート13におけるテーパ面52のテーパ角θ2は、40°乃至60°に設定されることが好ましく、本実施形態では、テーパ角θ3と同じにしている。
The taper angle θ2 of the tapered surface 52 in the
尚、吸気行程では、第2の排気弁19が閉じられているので、第2の排気ポート15におけるテーパ面54のテーパ角θ4については、吸気スワール流とは無関係に設定すればよく、通常は、テーパ角θ1と同じにすればよい。また、テーパ面54の吸気スワール流進行側部分とシリンダヘッド4の燃焼室6側の面(第2の排気ポート15が開口する面)との角部に、更なる面取りを施す必要はなく、第2の排気ポート15の燃焼室6側開口44の周縁部にはテーパ面54しか存在しない。
In the intake stroke, since the
したがって、本実施形態では、第1の排気ポート14におけるテーパ面53のテーパ角θ3が、第1の吸気ポート12におけるテーパ面51のテーパ角θ1よりも小さく設定されているので、第1の排気ポート12からの既燃ガスの量が第1の吸気ポートからの新気の量よりも少なくかつ該既燃ガスの流速が該新気の流速よりも遅くても、既燃ガスを吸気スワール流進行方向に向かって流れ易くすることができる。この結果、新気と既燃ガスとのミキシング性を向上させることができ、よって、新気と既燃ガスとの混合気と燃料とのミキシング性も向上して、燃焼性を向上させることができる。
Therefore, in the present embodiment, the taper angle θ3 of the taper surface 53 in the
また、第2の吸気ポート13におけるテーパ面52のテーパ角θ2が、第1の吸気ポート12におけるテーパ面51のテーパ角θ1よりも小さく設定されているので、第2の吸気ポートからの新気は、吸気スワール流進行方向に流れ易くなる。ここで、第2の吸気ポート13の燃焼室6側開口42が、第1の排気ポート14の燃焼室6側開口43と隣接するため、第2の吸気ポートからの新気が吸気スワール流進行方向とは反対の方向に向かうと、第1の排気ポート14からの既燃ガスが吸気スワール流進行方向に向かって流れるのが阻害される可能性が高くなる。しかし、第2の吸気ポートからの新気は、吸気スワール流進行方向に流れ易くなっているので、第2の吸気ポート13からの新気により、第1の排気ポート14からの既燃ガスが吸気スワール流進行方向に向かって流れるのが阻害される可能性は低く、より強い吸気スワール流Sを生成することが可能になる。よって、新気と既燃ガスとのミキシング性をより一層向上させることができる。
Further, since the taper angle θ2 of the tapered surface 52 in the
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be substituted without departing from the spirit of the claims.
例えば、上記実施形態では、第1の吸気ポート12及び第1の排気ポート14の燃焼室6側開口41,43の周縁部に、傾斜面61,63をそれぞれ形成したが、傾斜面61,63は必ずしも必要なものではなく、なくしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、第2の吸気ポート13におけるテーパ面52のテーパ角θ2を、第1の吸気ポート12におけるテーパ面51のテーパ角θ1よりも小さく設定したが、これに限らず、θ2≧θ1であっても、本発明を適用することができる。但し、上述の如く、新気と既燃ガスとのミキシング性の向上の観点からは、θ2<θ1の方が好ましい。
Further, the taper angle θ2 of the taper surface 52 in the
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The above-described embodiments are merely examples, and the scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, and all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、吸気行程中に第1の排気弁を排気行程中の開閉に続いて再開弁させることが可能に構成されたエンジンのシリンダヘッド構造に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for an engine cylinder head structure that is configured to allow a first exhaust valve to be restarted during an intake stroke following opening and closing during the exhaust stroke.
1 ディーゼルエンジン
2 気筒
4 シリンダヘッド
12 第1の吸気ポート
13 第2の吸気ポート
14 第1の排気ポート
15 第2の排気ポート
16 第1の吸気弁
17 第2の吸気弁
18 第1の排気弁
19 第2の排気弁
51 第1の吸気ポートにおけるテーパ面
52 第2の吸気ポートにおけるテーパ面
53 第1の排気ポートにおけるテーパ面
61 第1の吸気ポートにおける傾斜面
52 第2の吸気ポートにおける傾斜面
53 第1の排気ポートにおける傾斜面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
上記第1の吸気ポート及び上記第1の排気ポートの燃焼室側部分は、気筒中心軸線方向から見て、燃焼室側に向かって吸気スワール流進行方向をそれぞれ指向しており、
上記第1の吸気ポート及び上記第1の排気ポートの燃焼室側開口の周縁部には、燃焼室側に向かって径が大きくなるテーパ面が形成されるように面取りがそれぞれ施され、
上記第1の排気ポートにおける上記テーパ面のテーパ角が、上記第1の吸気ポートにおける上記テーパ面のテーパ角よりも小さく設定されていることを特徴とするエンジンのシリンダヘッド構造。 For each cylinder, first and second intake valves that open and close the combustion chamber side openings of the first and second intake ports, respectively, and first and second that open and close the combustion chamber side openings of the first and second exhaust ports, respectively. And a second exhaust valve, and an engine cylinder head structure configured to allow the first exhaust valve to be restarted during an intake stroke following opening and closing during the exhaust stroke,
The combustion chamber side portions of the first intake port and the first exhaust port are each directed in the direction in which the intake swirl flow proceeds toward the combustion chamber when viewed from the cylinder center axis direction.
Chamfering is performed on the peripheral portion of the combustion chamber side opening of the first intake port and the first exhaust port so as to form a tapered surface whose diameter increases toward the combustion chamber side,
A cylinder head structure for an engine, wherein a taper angle of the taper surface in the first exhaust port is set smaller than a taper angle of the taper surface in the first intake port.
上記第2の吸気ポートの燃焼室側の部分は、気筒軸線方向から見て、燃焼室側に向かって吸気スワール流進行方向とは異なる方向を指向しており、
上記第2の吸気ポートの燃焼室側開口の周縁部には、燃焼室側に向かって径が大きくなるテーパ面が形成されるように面取りが施され、
上記第2の吸気ポートにおける上記テーパ面の吸気スワール流進行側部分とシリンダヘッドの燃焼室側の面との角部に、更なる面取りが施され、
上記第2の吸気ポートにおける上記テーパ面のテーパ角が、上記第1の吸気ポートにおける上記テーパ面のテーパ角よりも小さく設定されていることを特徴とするエンジンのシリンダヘッド構造。 The cylinder head structure of the engine according to claim 1,
The portion on the combustion chamber side of the second intake port is oriented in a direction different from the intake swirl flow traveling direction toward the combustion chamber when viewed from the cylinder axial direction.
The peripheral edge of the combustion chamber side opening of the second intake port is chamfered so as to form a tapered surface whose diameter increases toward the combustion chamber side,
Further chamfering is applied to the corners of the tapered swirl flow advance side portion of the second intake port and the surface of the cylinder head on the combustion chamber side,
A cylinder head structure for an engine, wherein a taper angle of the taper surface in the second intake port is set smaller than a taper angle of the taper surface in the first intake port.
上記第1の吸気ポート及び上記第1の排気ポートにおける上記テーパ面の吸気スワール流進行側部分とシリンダヘッドの燃焼室側の面との角部に、更なる面取りがそれぞれ施されていることを特徴とするエンジンのシリンダヘッド構造。 The engine cylinder head structure according to claim 1 or 2,
Further chamfering is performed on the corners of the tapered swirl flow advance side portion of the tapered surface and the combustion chamber side surface of the cylinder head in the first intake port and the first exhaust port, respectively. The cylinder head structure of the engine.
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