JP6774500B2 - 断熱インサート部材及びこれを備えるエンジン - Google Patents

Description

本発明は、吸気ポートに配置される断熱インサート部材及びこれを備えるエンジンに関する。

従来、エンジンのシリンダヘッドにおける吸気ポートをタンブルプレートで２つの通路に仕切り分けるとともに、一方の通路の吸気上流側を所定のバルブで開閉可能にした吸気装置が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
この吸気装置は、一方の通路をバルブで閉じて他方の通路からシリンダ内に吸気を斜めに流入させる。この吸気装置を備えるエンジンによれば、燃焼室にタンブル（縦渦）を発生させることができ、これにより燃費を向上させることができる。また、この吸気装置は、前記のバルブを開くことによって両方の通路から吸気をシリンダ内に流入させる。これによりエンジンは、吸気量を増大させることによって出力を増大させる。

特許第４７２８１９５号公報

ところが、従来の吸気装置（例えば、特許文献１等参照）では、タンブルプレートの両側縁が吸気ポートの内壁面に嵌め込み等によって直に取り付けられている。そのため、タンブルプレートが、高温となる燃焼室天井面からシリンダヘッドを介して受熱する。これにより吸気ポートへの伝熱が増大するため吸気ポートの温度が昇温する。吸気ポートの温度が上昇すると吸気充填効率が低下する。

本発明の課題は、従来と比べて吸気ポートの温度の昇温を抑制することができる断熱インサート部材及びこれを備えるエンジンを提供することにある。

前記課題を解決した本発明の断熱インサート部材は、エンジンのシリンダヘッドの吸気ポートに配置され、前記吸気ポートの吸気の流れをガイドするガイド部材と、前記吸気ポートに収まる形状の断熱性支持部材と、を備え、前記ガイド部材は、金属で形成され、前記断熱性支持部材を介して吸気ポート内に支持されており、且つ前記断熱性支持部材よりもさらにエンジンの燃焼室側に延出し、前記断熱性支持部材は、前記吸気ポートの形状と略同一形状の外形を有する筒体で形成され、前記筒体は略角筒体であり、前記略角筒体の４つの隅部には丸みを施されており、前記略角筒体の吸気上流側の端面における４つの隅部のうちの少なくとも１つの隅部のＲは、他の隅部のＲと異なっていることを特徴とする。
また、本発明のエンジンは、シリンダヘッドの吸気ポートに配置され、前記吸気ポートの吸気の流れをガイドするガイド部材と、前記吸気ポートに収まる形状の断熱性支持部材と、を備え、前記ガイド部材は、金属で形成され、前記断熱性支持部材を介して吸気ポート内に支持されており、且つ前記断熱性支持部材よりもさらに燃焼室側に延出し、前記断熱性支持部材は、前記吸気ポートの形状と略同一形状の外形を有する筒体で形成されている断熱インサート部材を備えるエンジンであって、前記吸気ポートと前記断熱性支持部材との間には、クリアランスが形成されていること特徴とする。

本発明によれば、従来と比べて吸気ポートの温度の昇温を抑制することができる断熱インサート部材及びこれを備えるエンジンを提供することができる。

断熱インサート部材を備えるエンジンの吸気ポート近傍の部分拡大断面図である。 図１のＡ矢視図であり、シリンダヘッドの端面側から吸気ポートに挿入された断熱インサート部材を見た図である。 断熱インサート部材が配置される吸気ポートの断面図である。 断熱インサート部材の全体斜視図である。 （ａ）は、断熱インサート部材の正面図であり、（ｂ）は、断熱インサート部材の背面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＶｃ−Ｖｃ断面図である。 （ａ）は、ガイド部材の平面図であり、（ｂ）は、変形例に係るガイド部材の平面図である。 シリンダヘッドに取り付けられた断熱インサート部材の部分拡大図である。 吸気ポート内を吸気が流れる様子を示す概念図である。（ａ）は、タンブルコントロールバルブが第２の吸気通路を閉じた際の吸気の流れを示す概念図であり、（ｂ）は、タンブルコントロールバルブが第２の吸気通路を開いた際の吸気の流れを示す概念図である。 （ａ）から（ｃ）は、ガイド部材の先端部の形状を変化させた際に、吸気の流れが変化する様子を示す概念図である。

本発明を実施するための形態（以下「本実施形態」という）について詳細に説明する。
本発明の断熱インサート部材は、エンジンのインテークマニホールド側からの吸気を燃焼室の所定方向に案内するガイド部材を備えている。このガイド部材は、シリンダヘッドに対して断熱的に吸気ポート内に配置されている。
以下では、この断熱インサート部材を備えるエンジンの全体構成について説明した後に、断熱インサート部材について説明する。

＜エンジン＞
本実施形態では、車両に搭載される火花点火式の直列３気筒エンジンを例にとって説明するが、本発明は、エンジンの気筒数、気筒配列、着火方式等に制限はない。
図１は、断熱インサート部材３０を備えるエンジンＥの吸気ポート１１付近の部分拡大断面図である。なお、以下の説明における上下方向は、車両に搭載したエンジンＥの上下方向に一致させた図１中に示す矢印方向を基準とする。

図１に示すように、本実施形態のエンジンＥは、吸気ポート１１及び排気ポート１２が形成されるシリンダヘッド１０と、このシリンダヘッド１０が組み付けられるシリンダブロック（図示省略）とを備えている。

なお、図示しないが、前記のシリンダブロックには、周知のように、ピストンが配置される円柱状空間からなるシリンダボアが形成されている。そして、前記の直列３気筒エンジンを構成するシリンダブロックは、３つのシリンダボアを有している。
また、このシリンダブロックの下方に配置されるクランクケースには、コネクティングロッドを介してピストンが連設されるクランクシャフトが回転自在に支持されている。

シリンダヘッド１０の前記のシリンダボア（図示省略）と対向する下面には、燃焼室２２の天井部が形成されている。この天井部は、切り妻屋根状のいわゆるペントルーフ型になっている。
また、シリンダヘッド１０の天井部には、燃焼室２２に臨むように、点火プラグ（図示省略）が配置されている。

吸気ポート１１は、吸気をインテークマニホールド２５から燃焼室２２に送り込むためのシリンダヘッド１０に形成された孔である。吸気ポート１１は、シリンダボア（図示省略）を構成する円柱状空間の軸線Ａｘに対して傾斜する方向にシリンダヘッド１０内で延びている。つまり、吸気ポート１１は、吸気の上流側であり燃焼室２２の上方に位置するインテークマニホールド２５側から吸気の下流側に位置する燃焼室２２に向けて傾斜するようにシリンダヘッド１０内で延びている。
この吸気ポート１１内には、後記するように吸気を案内するガイド部材４１を有する断熱インサート部材３０が挿入されている。

図２は、図１のＡ矢視図であり、シリンダヘッド１０の端面側から吸気ポート１１内に挿入された断熱インサート部材３０を見た図である。
図２中、符号２８は、吸気ポート１１の内壁面と断熱インサート部材３０との間に形成されたクリアランスである。符号３１は、後に詳しく説明する断熱インサート部材３０の断熱性支持部材であり、符号４１は、断熱インサート部材３０のガイド部材である。また、符号２３は、吸気ポート１１（分岐通路２０）の下流側開口１８を見通した先にある吸気バルブである。

図２に示すように、インテークマニホールド２５（図１参照）側のシリンダヘッド１０の端面には、吸気ポート１１の上流側開口１７が形成されている。
上流側開口１７の形状は、インテークマニホールド２５（図１参照）の吸気下流側の開口の形状に対応するように形成されている。ちなみに、本実施形態での上流側開口１７の形状は、四隅に丸みが施された略矩形を呈している。

また、吸気ポート１１は、吸気上流側から吸気下流側に向かって（図２の紙面手前側から紙面奥側に向かって）分岐部１５を境に複数（本実施形態では２つ）の分岐通路２０に分かれている。
また、各分岐通路２０が燃焼室２２（図１参照）に臨む下流側開口１８の形状は、円形を呈している。

図３は、吸気ポート１１の構造を説明するシリンダヘッド１０の断面図である。なお、図３中、吸気ポート１１に配置された断熱インサート部材３０は、作図の便宜上、点線で表している。

図３に示すように、吸気ポート１１は、シリンダヘッド１０の３つ燃焼室２２が並ぶ方向（図１では、紙面に対して垂直な方向）に、３つ並ぶように形成されている。ちなみに、これらの燃焼室２２は、前記したように、シリンダブロック（図示省略）に形成される３つのシリンダボア（図示省略）に対応するように設けられている。

吸気ポート１１は、前記したように、吸気上流側であるインテークマニホールド２５側に上流側開口１７を有するとともに、吸気下流側である燃焼室２２側に下流側開口１８を有している。

また、吸気ポート１１には、断熱インサート部材３０の後記する突条部３９を受け入れる一対の溝部２１が形成されている。
溝部２１は、これに嵌め入れられた突条部３９を介して断熱インサート部材３０を吸気ポート１１に支持する。

溝部２１の長さは、突条部３９の長さに応じて設定されている。具体的には、溝部２１に突条部３９が嵌め入れられた断熱インサート部材３０の吸気上流側（図３の矢示後側）の端面は、シリンダヘッド１０の吸気上流側（図３の矢示後側）の端面と面一になる。
溝部２１の幅（図３の矢示前後方向と交差する方向の幅）は、突条部３９の幅（図３の矢示前後方向と交差する方向の幅）に応じて設定され、溝部２１には、突条部３９ががたつきなく収まるようになっている。

本実施形態での溝部２１の断面形状は、突条部３９の断面形状に合わせて半円柱形となっている。この溝部２１の断面形状は、例えば半楕円形、多角形等の他の形状とすることもできる。
図３中、符号１６は、分岐部１５の吸気上流側で吸気ポート１１の内壁面から分岐部１５を立ち上げるための隆起部である。

図１に戻って、排気ポート１２は、燃焼室２２寄りの一部のみ図示しているが、吸気ポート１１と略同じに形成されている。具体的には、排気ポート１２は、燃焼室２２に臨む円形の上流側開口を一対有している。また、排気ポート１２の下流側開口の形状は、図示は省略するが、エキゾーストマニホールドの排気上流側の開口の形状に対応するように、四隅に丸みが施された略矩形を呈している。
なお、本発明では、この排気ポート１２に限定されるものではなく、シリンダヘッド内で集合したエキゾーストマニホールドヘッドポート（ヘッド一体型エキゾーストマニホールド）とすることもできる。

図１に示すように、吸気ポート１１には、吸気ポート１１を開閉する吸気バルブ２３が配置され、排気ポート１２には、排気ポート１２を開閉する排気バルブ２４が配置されている。これらの吸気バルブ２３及び排気バルブ２４は、図示しないカムシャフト及びロッカーアームを有する動弁機構により所定のタイミングで開閉駆動される。

＜断熱インサート部材＞
次に、断熱インサート部材３０について説明する。
図４は、断熱インサート部材３０の全体斜視図である。以下の断熱インサート部材３０の説明における前後方向は、燃焼室２２（図１参照）側である吸気下流側を前方とし、インテークマニホールド２５（図１参照）側である吸気上流側を後方とした図４中に示す矢印方向を基準とする。また、断熱インサート部材３０の上下方向は、前記の前後方向を維持したままでガイド部材４１を水平に設定した際の鉛直方向の上下に一致させた図４中に示す矢印方向を基準とする。

図４に示すように、断熱インサート部材３０は、ガイド部材４１と、断熱性支持部材３１とを備えている。ここでは、まず断熱性支持部材３１について説明した後に、ガイド部材４１について説明する。

断熱性支持部材３１は、ガイド部材４１を吸気ポート１１（図１参照）の内壁面に直に接触しないように吸気ポート１１に支持するものである。
断熱性支持部材３１の形状としては、吸気ポート１１に収まる形状であれば特に制限はない。ちなみに、本実施形態での断熱性支持部材３１は、図１に示すように、吸気ポート１１の内側の形状と略同じ外形を有する筒体で構成されている。

具体的には、断熱性支持部材３１は、図４に示すように、横長の略矩形開口を有する略角筒体で形成されている。
また、この略角筒体は、後記するように、吸気上流側から吸気下流側に渡って次に説明する突条部３９の形成部分を除いて横幅が略同じになっている。また、この略角筒体の後側の上下の開口幅は、前側の上下の開口幅よりも大きくなっている。

断熱性支持部材３１の前記した突条部３９は、断熱インサート部材３０の両側縁を前後方向に延びるように一対形成されている。なお、図４中、一対の突条部３９のうち一方の突条部３９のみ記載し、他方の突条部３９は作図の便宜上、省略している。
図４中、符号４３は、隆起部１６（図３参照）を逃げる凹部であり、符号４７ａは、分岐部１５（図３参照）に、非接触で跨る略Ｖ字の切欠部である。

図５（ａ）は、断熱インサート部材３０の正面図であり、図５（ｂ）は、断熱インサート部材３０の背面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＶｃ−Ｖｃ断面図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施形態の断熱性支持部材３１は、上下幅よりも横幅の大きい断面を有する前記の略角筒体で形成されている。
また、断熱性支持部材３１を構成する略角筒体の肉厚は、断熱性支持部材３１の全体にわたって略同じになっている。

また、図５（ｃ）に示すように、本実施形態の断熱性支持部材３１は、上下幅が互いに異なる前筒部３４と後筒部３５とを備えている。つまり、前筒部３４は、後筒部３５よりも上下幅が小さい。そして、前筒部３４は、後筒部３５よりも断熱性支持部材３１の多くを占めている。具体的には、断熱性支持部材３１の三分の二以上を占めている。
このような前筒部３４は、後筒部３５よりも断熱性支持部材３１の吸気下流側の部分を形成している。つまり、前筒部３４と後筒部３５とを備える断熱性支持部材３１は、吸気下流側の径よりも吸気上流側の径が大きい。

また、図５（ｃ）に示すように、断熱性支持部材３１は、前筒部３４と後筒部３５との間に連結筒部３６とを備えている。この連結筒部３６は、後筒部３５側から前筒部３４側に向けて上下幅を徐々に縮小することによって側面視でファンネルを形成している。
ちなみに、本実施形態での前筒部３４及び後筒部３５のそれぞれの上下幅は、吸気上流側から吸気下流側に向けて、つまり図５（ｃ）の紙面右側から紙面左側に向けて、略同じであるものを想定している。しかし、前筒部３４及び後筒部３５のそれぞれの上下幅は、吸気上流側から吸気下流側に向けて、徐々に縮減することもできる。

また、本実施形態での前筒部３４の前端部３４ａは、上部よりも下部の方が前方に向けて、より延出している。言い換えれば、前筒部３４の前端部３４ａは、側面視で前方に下り勾配となるように傾斜している。
なお、図５（ｃ）に示すように、上下の凹部４３，４３は、図１に示す上下それぞれの隆起部１６，１６の大きさに応じて、下側の凹部４３のほうが上側の凹部４３よりも大きくなっている。

また、図５（ａ）に示す断熱性支持部材３１の下流側開口３３と、図５（ｂ）に示す断熱性支持部材３１の上流側開口３７とは、四隅に丸みが施された略矩形を呈している。
また、図５（ａ）に示すように、断熱性支持部材３１の下流側開口３３は、下側の凹部４３を挟む位置の下壁面３８，３８が上方に向けて（略角筒体の内側に向けて）僅かに湾曲している。

このような略角筒体からなる断熱性支持部材３１の内側は、図５（ａ）から図５（ｃ）に示すように、後記する板体からなるガイド部材４１で上下に仕切り分けられている。
つまり、断熱性支持部材３１の内側には、ガイド部材４１の上方に第１の吸気通路１３が形成され、ガイド部材４１の下方に第２の吸気通路１４が形成されている。
なお、第２の吸気通路１４の吸気上流側の開口は、タンブルコントロールバルブ２６（図１参照）にて後記する所定のタイミングで開閉される。

そして、前記したように、断熱性支持部材３１の上流側開口３７（図５（ｂ）参照）においては、上側の一対の隅部Ｃ１，Ｃ１のＲ（図５（ｂ）参照）が、下側の一対の隅部Ｃ２，Ｃ２のＲ（図５（ｂ）参照）よりも小さくなるように設定されている。したがって、第１の吸気通路１３の上流側開口３７ａ（図５（ｂ）参照）の開口面積は、第２の吸気通路１４の上流側開口３７ｂ（図５（ｂ）参照）の開口面積よりも大きくなるように設定されている。

以上のような断熱性支持部材３１は、断熱性を有する合成樹脂で形成されている。この合成樹脂としては、成形が容易で耐熱性を有するものであれば特に制限はないが、中でもポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）が最も望ましい。

次に、ガイド部材４１（図４参照）について説明する。
ガイド部材４１は、前記したようにインテークマニホールド２５（図１参照）側からの吸気を燃焼室２２（図１参照）の所定方向に案内するものである。本実施形態でのガイド部材４１は、後記するように第２の吸気通路１４（図１参照）をタンブルコントロールバルブ２６（図１参照）が閉じた際に、燃焼室２２（図１参照）内にタンブル（縦渦）を形成するタンブルプレートとして機能する。

ガイド部材４１は、図４に示すように、板体で形成されている。本実施形態でのガイド部材４１は、アルミニウム合金等の金属で形成されているものを想定しているが、合成樹脂で形成することもできる。

ガイド部材４１は、図５（ａ）から図５（ｃ）に示すように、断熱性支持部材３１の内側を上下に二分するように配置される。ガイド部材４１の幅方向の両縁は、図示しないが、断熱性支持部材３１に埋設されている。これによりガイド部材４１は、断熱性支持部材３１の内側を上下に仕切るように断熱性支持部材３１に支持される。

ガイド部材４１は、図４に示すように、断熱性支持部材３１に支持される被支持部４４と、断熱性支持部材３１の前端から、さらに前方に向けて延出する延出部４５と、を備えている。ちなみに、本実施形態でのガイド部材４１は、被支持部４４のほうが延出部４５よりも前後方向に長く設定されている。具体的には、被支持部４４の前後方向の長さは、延出部４５の例えば三倍以上になるように設定されている。

図６（ａ）は、本実施形態でのガイド部材４１の平面図であり、図６（ｂ）は、変形例に係るガイド部材４１の平面図である。
図６（ａ）に示すように、延出部４５は、断熱性支持部材３１（図４参照）内に配置される被支持部４４から延出する途中で、前記の吸気ポート１１（図２参照）の分岐通路２０（図２参照）に対応して分岐している。本実施形態での延出部４５は、一対の分岐板４７を有している。

一対の分岐板４７を分ける略Ｖ字の切欠部４７ａは、図３に示すように、吸気ポート１１の吸気下流側に設けられた分岐部１５を跨ぐように配置されている。つまり一対の分岐板４７の少なくとも先端部は、吸気ポート１１（図２参照）の分岐通路２０（図２参照）内に配置される。

また、断熱性支持部材３１に両縁が埋設される被支持部４４は、埋設代を考慮して延出部４５よりも幅広に形成されている。そして、被支持部４４と延出部４５との段差部には、応力緩和部４６が設けられている。
本実施形態での応力緩和部４６は、平面視で円弧形状の切り欠きで形成されている。
このような応力緩和部４６は、円弧形状の切り欠きに限定されない。

応力緩和部４６は、図６（ｂ）に示すように、被支持部４４と延出部４５との間を繋ぐ傾斜切欠きで形成することもできる。

また、本実施形態での応力緩和部４６は、図４に示すように、断熱性支持部材３１よりも前方に（吸気下流側に）設けられているが、被支持部４４と延出部４５との境界部を断熱性支持部材３１内にシフトさせて、断熱性支持部材３１内に設けることもできる。

以上のような断熱インサート部材３０（図４参照）は、前記したように、吸気ポート１１（図２参照）の上流側開口１７（図２参照）から挿入されることでシリンダヘッド１０（図２参照）に取り付けられる。
具体的には、図３に示すように、吸気ポート１１の溝部２１に、断熱性支持部材３１の突条部３９が嵌め入れることで断熱インサート部材３０はシリンダヘッド１０に取り付けられる。

図２に示すように、シリンダヘッド１０に取り付けられた断熱インサート部材３０の断熱性支持部材３１は、突条部３９を除いて、シリンダヘッド１０との間にクリアランス２８が形成されるように配置される。

図７は、シリンダヘッド１０に取り付けられた断熱インサート部材３０の部分拡大図である。
図７に示すように、断熱性支持部材３１とシリンダヘッド１０との間のクリアランス２８は、吸気ポート１１の吸気上流側から吸気下流側の全域に渡って形成される。

そして、図示しないが、断熱性支持部材３１から延出する本実施形態でのガイド部材４１の延出部４５は、吸気ポート１１の内壁面（分岐部１５の外表面を含む）と接触していない状態となっている。

また、本実施形態の断熱インサート部材３０は、図７に示すように、断熱性支持部材３１の吸気上流側の端部に、ゴム等の弾性部材からなる押当部材２７を介してインテークマニホールド２５が当接することで吸気ポート１１内に、がたつきなく支持されている。なお、押当部材２７は、図示しないが突条部３９（図３参照）の吸気上流側の端面に配置することもできる。
図７中、符号１９は、シリンダヘッド１０とインテークマニホールド２５との間に配置されるシール部材である。また、図７中、吸気ポート１１の分岐部１５（図２参照）及びタンブルコントロールバルブ２６（図１参照）の記載は省略している。

次に、本実施形態に係る断熱インサート部材３０を備えるエンジンＥの奏する作用効果について説明する。
図８は、インテークマニホールド２５から燃焼室２２に向かって吸気が流れる様子を示す概念図である。図８（ａ）は、タンブルコントロールバルブ２６が第２の吸気通路１４を閉じた際の吸気の流れを示す概念図である。図８（ｂ）は、タンブルコントロールバルブ２６が第２の吸気通路１４を開いた際の吸気の流れを示す概念図である。

例えば、エンジンＥの低回転（低燃費領域）の運転時には、図８（ａ）に示すように、第２の吸気通路１４がタンブルコントロールバルブ２６によって閉じられる。これによって吸気Ｆ１は、インテークマニホールド２５から第１の吸気通路１３を介して燃焼室２２に向かって流れる。第２の吸気通路１４には、吸気は流れない。
なお、この吸気には、図示しないインジェクタから噴射された燃料が含まれている。

これにより燃焼室２２内には、前記のように、シリンダボア（図示省略）を構成する円柱状空間の軸線Ａｘ（図１参照）に対して傾斜する方向に優先的に吸気が供給される。燃焼室２２内には、タンブル（縦渦）が形成されて低燃費運転が実施される。

また、例えばエンジンＥの高回転（高出力領域）の運転時には、図８（ｂ）に示すように、第２の吸気通路１４を閉じるタンブルコントロールバルブ２６が開かれる。これによって、第１の吸気通路１３による吸気Ｆ１に加えて、第２の吸気通路１４を介しての吸気Ｆ２が燃焼室２２内に供給される。エンジンＥに対する吸気量が増大することによって、高出力運転が実施される。

本実施形態に係る断熱インサート部材３０を備えるエンジンＥにおいては、このような低回転（低燃費領域）運転、及び高回転（高出力領域）の運転が行われる際、吸気ポート１１は、断熱されている。具体的には、タンブルコントロールバルブ２６は、断熱性支持部材３１を介して吸気ポート１１に配置されている。
これに対して、従来の吸気装置（例えば、特許文献１等参照）では、前記したように、タンブルプレートが吸気ポートの内壁面に直に取り付けられている。そのため、タンブルプレートが、高温となる燃焼室天井面からシリンダヘッドを介して受熱する。

本実施形態によれば、タンブルコントロールバルブ２６が断熱性支持部材３１を介して吸気ポート１１に取り付けられているので、従来と比べて吸気ポート１１の温度の昇温を抑制することができる。よって、本実施形態によれば、従来よりも吸気充填効率を向上させることができる。

また、本実施形態でのガイド部材４１は、断熱性支持部材３１よりもさらに燃焼室２２側に延出している。よって、本実施形態によれば、ガイド部材４１を長く確保することができ、より効率よく燃焼室２２内にタンブルを形成することができる。

また、本実施形態でのガイド部材４１は板体であり、吸気ポート１１の延びる方向にガイド部材４１の板面が沿うように配置されている。よって、本実施形態によれば、吸気の圧損を低減でき、安定して吸気を案内することができる。したがって、本実施形態によれば、より確実に燃焼室２２内にタンブルを形成することができる。

また、本実施形態での断熱性支持部材３１は、吸気ポート１１の形状と略同一形状の外形を有する筒体（略角筒体）で形成されている。よって、本実施形態によれば、吸気ポート１１の内壁面を介しての吸気ポート１１に対する伝熱をも抑制することができる。

また、本実施形態での断熱性支持部材３１は、吸気ポート１１の分岐部１５よりも吸気上流側に配置されている。よって、本実施形態によれば、吸気ポート１１に対する断熱性支持部材３１の組付け性が良好となる。
また、ガイド部材４１は、断熱性支持部材３１よりも延出する途中から分岐し、分岐板４７（図３参照）の少なくとも先端部が、分岐通路２０（図２参照）内に配置されている。
よって、本実施形態によれば、吸気ポート１１の吸気下流側においても安定して吸気を案内することができ、より確実に燃焼室２２内にタンブルを形成することができる。

また、本実施形態でのガイド部材４１は、被支持部４４と延出部４５との段差部に応力緩和部４６（図４参照）が形成されている。よって、本実施形態によれば、たとえガイド部材４１に撓みが生じたとしても機械的強度に優れる。

また、本実施形態での筒体（略角筒体）からなる断熱性支持部材３１は、上流側開口１７の４つの隅部Ｃ１，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２のうち、上側の隅部Ｃ１，Ｃ１のＲと、下側の隅部Ｃ２，Ｃ２のＲの大きさが異なっている。よって、本実施形態によれば、吸気ポート１１に対する断熱性支持部材３１の上下のユーザによる見極めが容易となる。これにより、吸気ポート１１に対する誤組みを防止することができ、組付け効率が向上する。
なお、本発明においては、４つの隅部Ｃ１，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２のうち、少なくとも１つの隅部のＲが他の隅部のＲと異なるように設定すればよい。

また、本実施形態での筒体（略角筒体）からなる断熱性支持部材３１は、第１の吸気通路１３の上流側開口３７ａ（図５（ｂ）参照）の開口面積が、第２の吸気通路１４の上流側開口３７ｂ（図５（ｂ）参照）の開口面積よりも大きくなるように設定されている。よって、本実施形態によれば、タンブルコントロールバルブ２６（図１参照）を開閉駆動するコントロールシャフト（図示省略）の配置によって発生するポンピングロスを低減することができる。

また、本実施形態に係る断熱インサート部材３０において、断熱性支持部材３１は合成樹脂で形成され、ガイド部材４１は金属で形成されている。そして、金属は、一般に合成樹脂よりも熱膨張率が小さい。よって、本実施形態によれば、断熱インサート部材３０が高熱に曝された際に、ガイド部材４１は断熱性支持部材３１の熱膨張による変形を抑制することができる。

また、本実施形態に係る断熱インサート部材３０においては、前筒部３４の前端部３４ａ（図５（ｃ）参照）が側面視で前方に下り勾配となるように傾斜している。また、断熱インサート部材３０が配置されるエンジンＥの吸気ポート１１（図１参照）は、シリンダボア（図示省略）を構成する円柱状空間の軸線Ａｘ（図１参照）に対して傾斜する方向にシリンダヘッド１０内で延びている。したがって、吸気ポート１１内に配置された断熱性支持部材３１は、吸気バルブ２３（図１参照）に干渉することなく、吸気ポート１１の内壁面を効果的に覆うことができる。よって、本実施形態によれば、吸気ポート１１に対する断熱性能が一段と向上させることができる。

また、本実施形態に係るエンジンＥにおいては、吸気インポート１１の内壁面と断熱インサート部材３０との間にクリアランス２８（図７参照）が形成されている。よって、本実施形態によれば、吸気インポート１１内で断熱インサート部材３０が熱変形する許容範囲が広がる。また、クリアランス２８は、吸気インポート１１の内壁面から断熱性支持部材３１への熱伝導を抑制する。

また、本実施形態に係るエンジンＥにおいては、断熱インサート部材３０は、吸気インポート１１に上流開口部１７側から挿入配置されている。また、上流開口部１７（図２参照）に臨む断熱インサート部材３０の端面には、弾性部材からなる押当部材２７（図７参照）が当接している。
よって、本実施形態によれば、断熱インサート部材３０は、吸気インポート１１内に安定配置される。

次に参照する図９（ａ）から図９（ｃ）は、ガイド部材４１（分岐板４７）の先端形状を変化させた際に、吸気Ｆ１，Ｆ２の流れが変化する様子を示す概念図である。
まず、図９（ｃ）のガイド部材４１について説明する。
図９（ｃ）に示すように、ガイド部材４１（分岐板４７）の先端形状は、次に説明する図９（ａ）及び図９（ｂ）のガイド部材４１と異なって、ガイド部材４１（分岐板４７）の先端部に傾斜面４８（図９（ａ）及び図９（ｂ）参照）を有していない。
したがって、図９（ｃ）に示すガイド部材４１では、第１の吸気通路１３を流れる吸気Ｆ１、及び第２の吸気通路１４を流れる吸気Ｆ２のそれぞれは、ガイド部材４１の前方で吸気Ｆ１，Ｆ２の流れを形成しない領域を形成する。このことはガイド部材４１の前部端面での吸気Ｆ１，Ｆ２の流線剥離による。

これに対して図９（ａ）に示すガイド部材４１（分岐板４７）の先端部には、第１の吸気通路１３側に面する側にテーパ面４８を備えている。このテーパ面４８は、吸気下流側に向かうほど第２の吸気通路１４側に近づくように傾斜している。
このようなガイド部材４１によれば、第２の吸気通路１４がタンブルコントロールバルブ２６で閉じられて、第１の吸気通路１３にのみ吸気Ｆ１が流れる際に、吸気Ｆ１はガイド部材４１の前部で流線剥離せずに第１の吸気通路１３の有効断面積が広がる。
したがって、図９（ａ）に示すガイド部材４１によれば、タンブルコントロールバルブ２６が第２の吸気通路１４を閉じた際のポンピングロスが低減される。

次に、図９（ｂ）に示すガイド部材４１について説明する。このガイド部材４１（分岐板４７）の先端部には、第２の吸気通路１４側に面する側にテーパ面４８を備えている。このテーパ面４８は、吸気下流側に向かうほど第１の吸気通路１３側に近づくように傾斜している。
このようなガイド部材４１によれば、第２の吸気通路１４を閉じるタンブルコントロールバルブ２６が開かれて、第１の吸気通路１３及び第２の吸気通路１４のそれぞれに吸気Ｆ１，Ｆ２が流れる。この際、吸気Ｆ２はガイド部材４１の前部で流線剥離せずに第２の吸気通路１４の有効断面積が広がる。これにより吸気インポート１１におけるポンピングロスが低減される。
また、第１の吸気通路１３では、吸気Ｆ１の直進性が良好に維持されることで、より効果的にタンブルを燃焼室２２（図１参照）に発生させる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、燃焼室２２にタンブルを形成する断熱インサート部材３０について説明したが、本発明の断熱インサート部材３０は、吸気の流れ方向を軸とした軸回りにガイド部材４１の板面の角度を変化させることで、燃焼室２２にスワールを形成することもできる。

１０ シリンダヘッド
１１ 吸気ポート
１２ 排気ポート
１３ 第１の吸気通路
１４ 第２吸気通路
１５ 分岐部
１６ 隆起部
１７ 吸気ポートの上流側開口
１８ 吸気ポートの下流側開口
２０ 分岐通路
２１ 溝部
２２ 燃焼室
２３ 吸気バルブ
２４ 排気バルブ
２５ インテークマニホールド
２６ タンブルコントロールバルブ（所定のバルブ）
２７ 押当部材
２８ クリアランス
３０ 断熱インサート部材
３１ 断熱性支持部材
３２ 前端部
３３ 断熱性支持部材の下流側開口
３４ 前筒部
３５ 後筒部
３６ 連結筒部
３７ 断熱性支持部材の上流側開口
３７ａ 第１の吸気通路の上流側開口
３７ｂ 第２の吸気通路の上流側開口
３９ 突条部
４１ ガイド部材
４３ 凹部
４４ 被支持部
４５ 延出部
４６ 応力緩和部
４７ 分岐板
４７ａ 切欠部
４８ テーパ面
Ｃ１ 隅部
Ｃ２ 隅部
Ｅ エンジン

Claims (10)

1. エンジンのシリンダヘッドの吸気ポートに配置され、
   前記吸気ポートの吸気の流れをガイドするガイド部材と、
   前記吸気ポートに収まる形状の断熱性支持部材と、を備え、
   前記ガイド部材は、金属で形成され、前記断熱性支持部材を介して吸気ポート内に支持されており、且つ前記断熱性支持部材よりもさらにエンジンの燃焼室側に延出し、
   前記断熱性支持部材は、前記吸気ポートの形状と略同一形状の外形を有する筒体で形成され、
   前記筒体は略角筒体であり、前記略角筒体の４つの隅部には丸みを施されており、
   前記略角筒体の吸気上流側の端面における４つの隅部のうちの少なくとも１つの隅部のＲは、他の隅部のＲと異なっていることを特徴とする断熱インサート部材。
2. 請求項１に記載の断熱インサート部材において、
   前記略角筒体からなる前記断熱性支持部材の内側は、板体からなる前記ガイド部材によってそれぞれ略角筒体からなる第１の吸気通路と第２の吸気通路とに仕切り分けられるとともに、
   前記第２の吸気通路は、所定のバルブによって開閉自在になっており、
   前記略角筒体の吸気上流側の端面における前記４つの隅部のうち、前記第１の吸気通路の端面における２つの前記隅部のＲは、前記第２の吸気通路の端面における２つの前記隅部のＲよりも小さいことを特徴とする断熱インサート部材。
3. 請求項１に記載の断熱インサート部材において、
   前記ガイド部材は板体であり、前記吸気ポートの延びる方向に前記ガイド部材の板面が沿うように配置されていることを特徴とする断熱インサート部材。
4. 請求項１に記載の断熱インサート部材において、
   前記断熱性支持部材は、前記吸気ポートのうち、前記燃焼室に向かう途中で複数の分岐通路に分岐させる分岐部よりも吸気上流側に配置され、
   前記ガイド部材は、前記断熱性支持部材よりも延出する途中から前記分岐通路に対応して分岐し、分岐した前記ガイド部材の少なくとも先端部は、前記分岐通路内に配置されていることを特徴とする断熱インサート部材。
5. 請求項３に記載の断熱インサート部材において、
   前記ガイド部材としての前記板体は、前記吸気ポートを第１の吸気通路と第２の吸気通路とに仕切り分けるとともに、
   前記第２の吸気通路は、所定のバルブによって開閉自在になっており、
   前記ガイド部材の吸気下流側の端部のうち、前記第１の吸気通路に面する側に、吸気下流側に向かうほど前記第２の吸気通路側に近づくように傾斜するテーパ面が形成されていることを特徴とする断熱インサート部材。
6. 請求項１に記載の断熱インサート部材において、
   前記ガイド部材は、板体であり、前記断熱性支持部材に支持される被支持部と、前記断熱性支持部材から延出する延出部と、を備え、
   前記被支持部は、前記延出部よりも幅広に形成され、
   前記被支持部と前記延出部との段差部には、応力緩和部が形成されていることを特徴とる断熱インサート部材。
7. 請求項１に記載の断熱インサート部材において、
   前記断熱性支持部材は合成樹脂で形成されていることを特徴とする断熱インサート部材。
8. 請求項１に記載の断熱インサート部材において、
   前記断熱性支持部材の吸気下流側の端部は、吸気下流側に向けて下り勾配となる傾斜面を有していることを特徴とする断熱インサート部材。
9. シリンダヘッドの吸気ポートに配置され、
   前記吸気ポートの吸気の流れをガイドするガイド部材と、
   前記吸気ポートに収まる形状の断熱性支持部材と、を備え、
   前記ガイド部材は、金属で形成され、前記断熱性支持部材を介して吸気ポート内に支持されており、且つ前記断熱性支持部材よりもさらに燃焼室側に延出し、
   前記断熱性支持部材は、前記吸気ポートの形状と略同一形状の外形を有する筒体で形成されている断熱インサート部材を備えるエンジンであって、
   前記吸気ポートと前記断熱性支持部材との間には、クリアランスが形成されていること特徴とするエンジン。
10. 請求項１に記載の断熱インサート部材を備えるエンジンであって、
    前記断熱インサート部材は、前記吸気ポートの上流開口部側に端面を臨ませており、前記断熱インサート部材の前記端面に当接する弾性部材からなる押当部材によって、前記断熱インサート部材は、前記吸気ポート内に保持されていることを特徴とするエンジン。

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