JPH0121345B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の吸気系構造に係わり、と
くにデユアル吸気ポートでしかも分岐点がシリン
ダヘツド内にあるサイアミーズポートにおける燃
料噴射弁の配設構造に関するものである。

自動車用内燃機関において、低燃費化と高出力
性能を両立させるために、吸気ポートをデユアル
ポートとし、一方をヘリカルポートとするととも
に他方をストレートポートに構成した内燃機関の
吸気通路は既に提案されている。デユアルポート
方式を採用するに際しては、通路壁への燃料液滴
を少なくして運転性の向上をはかり、シリンダヘ
ツドにおける吸気通路の占める空間を小にして燃
焼室の冷却効果の向上をはかる等のために、両ポ
ートがシリンダヘツド内で分岐するサイアミーズ
ポートに構成することが望まれる。この場合、燃
料噴射弁は燃料の混合を良くするために旋回流の
生じるヘリカルポート側に配置されることになる
が、噴射された燃料は一部、燃焼室内に吸気と共
に入らずに直接通路壁面に衝突し、そこを濡ら
し、その濡らし量が大になりすぎると応答遅れや
混合比のサイクル間変動を招くという問題が生じ
る。

本発明は、上記のようなサイアミーズポートに
おける燃料の壁面付着量の過大による応答遅れや
燃焼変動のおそれを、サイアミーズポートにおけ
る燃料噴射弁の配設の仕方により解消または軽減
することを目的とするものである。

この目的を達成するために、本発明の内燃機関
の吸気系においては、ヘリカルポートからなる主
吸気通路とストレートポートからなる副吸気ポー
トとが分岐点位置がシリンダヘツド内にあるサイ
アミーズポートに構成されており、かつ、燃料噴
射弁は、主吸気ポートの上面に設けられていて、
しかも噴射角を頂角として形成される斜め下方に
向かう円錐状の噴霧コアがヘリカルポート下面と
交わる位置を両ポートの隔壁の下部よりサイアミ
ーズポート入口側に存在せしめるように設置され
ている。このように構成することによつて通路の
下面に向つた噴霧燃料は一部が副吸気ポート内に
吸い込まれて流れ、その分ポート壁面の濡らし量
は低減され、したがつて応答の改善、燃焼変動の
軽減が得られることとなる。

以下に、本発明の内燃機関の吸気系の望ましい
実施例を、図面を参照しながら説明する。

第１図および第２図は吸気通路近傍の構造を示
しているが、図中、１はシリンダヘツド、２はシ
リンダボアで想像線で示されている。このシリン
ダボア２内の領域には、二つの吸気ポート３，４
と一つの排気ポート５とが開口しており、各ポー
ト３，４，５はそれぞれ吸気弁６，７および排気
弁８によつて開閉されるようになつている。

二つの吸気ポートのうち、一方の吸気ポートす
なわち主吸気ポート３は、他方の吸気ポートすな
わち副吸気ポート４より通路断面積が大で、かつ
ヘリカル形状に形成されている。さらに詳しくは
吸気ポート３は入口側のほゞ直線状に延びる導入
部３ａと、それに連なつて下流側に延びる渦巻部
３ｂとからなつており、渦巻部３ｂはその出口側
の端部で下方に向つて折れ曲つて断面円形部を介
してシリンダヘツド燃焼室リセス９に開口してい
る。

他方の吸気ポートである副吸気ポート４は、主
吸気ポート３の導入部３ａのヘリカル形状の内周
側壁面の下部から分岐しており、二つの吸気ポー
ト３，４は双子状のポートいわゆるサイアミーズ
ポートを構成している。副吸気ポート４はほゞま
つすぐに延びてその終端で下方に折れ曲り、比較
的長い断面円形のほゞ鉛直下方に向かう通路を介
して、点火プラグ１０対向側の面積の大きなスキ
ツシユエリアの一側面を形成するシリンダヘツド
下部平坦面１１に開口している。

二つの吸気ポート３，４は隔壁１２によつて隔
てられるが、この隔壁１２の始まる位置１３、す
なわち主吸気ポート３と副吸気ポート４の分岐位
置はシリンダヘツド１内にあり、かつサイアミー
ズポート入口部１４から燃焼室側に入り込んだ位
置にある。隔壁１２は、通路断面の上部側程サイ
アミーズポート入口部１４に近い側すなわち上流
側に延びており、通路断面の下部にうつる程下流
側に後退している。したがつて、主吸気ポート３
と副吸気ポート４とは通路断面の上部程上流側の
位置から隔てられ、通路断面の下部程下流側の位
置で互いに隔てられることになる。

隔壁１２のうち主吸気ポート３側のヘリカル形
状の内周側壁面を構成する壁面１５は、通路断面
の上部に近づく程、また下流にいく程、ヘリカル
形状の外周側壁面１６側に膨出しており、このた
め、ヘリカル形状の主吸気ポート３は、上面１７
に近い程、また下流側程その流路が狭まつてい
る。

燃料噴射弁１８は主吸気ポート３側の上面１７
に設けられており、燃料は下流側に斜め下方に向
つて噴射され、噴射口２２を頂点とし噴射角を頂
角とする円錐状の噴霧コア１９が形成される。燃
料噴射弁１８はこの円錐状の噴霧コア１９とサイ
アミーズポート下面２４との交わる位置、すなわ
ち第１図において噴霧コア１９の下側の線がサイ
アミーズポートの下側見切り線と交わる点２０
が、両ポート３，４の隔壁１２の下端部２１より
サイアミーズポート入口部１４側に位置するよう
に、その位置、噴射方向が設定されている。この
ため、燃料噴射弁１８は、円錐状噴霧コア１９の
一部がすなわち第１図ないし第３図において斜線
を施した部分が副吸気ポート４側にかかるように
配設されている。また、燃料噴射弁１８の噴射口
２２は、主吸気ポート３の上面１７に形成された
凹部２３に収められて設けられており、流れに突
出して流れ抵抗を増大させないようになつてい
る。

つぎに上記の構成を有する吸気系の作用につい
て説明する。まず吸気の流れについては、低中速
域では、主吸気ポート３の方が副吸気ポート４よ
りも通路断面積が大であるので、主吸気ポート３
側に多く流れる。主吸気ポート３に流れ込んだ混
合気は導入部３ａで通路が狭ることによつて増速
され隔壁１２の膨出によつて外周壁面１６側に偏
流して旋回流を生じつつ、上面１７の下降に伴な
つて下向きの力を与えられる。やがて渦巻部３ｂ
内に流れ込んで強力な旋回流を生成し、主吸気弁
６と弁座間の間隙を通つて燃焼室内に流入して燃
焼室内に強力な渦流いわゆるスワールを発生す
る。このため燃焼が安定し、リーンリミツトを向
上でき、低燃費化が促進される。

また、高速域では、サイアミーズポートを流れ
る混合気の流量が増えるが、主吸気ポート３のヘ
リカル形状によることの流れ抵抗が次第に増加
し、ストレートポートである副吸気ポート４に流
れる流量割合が増え、高充填効果が確保されて、
高出力を出すことができる。

上記の流れに、燃料はヘリカルポート側の上面
１７から斜め下方に向けて噴射されるが、噴射さ
れた燃料の大部分は、ヘリカルポート渦巻部３ｂ
により生成された強力な旋回流により、燃焼室内
に吸入される際引きちぎられ、微粒化されて、充
分なミキシング状態で、空気との混合気を形成す
る。そして、残りの一部の燃料は、直接サイアミ
ーズポートの下部壁面２４に衝突しようとし、通
路下面２４を濡らそうとする。しかし、前記噴霧
コア１９の通路下面２４と交わる位置２０が、隔
壁１２の下端部２１より上流側にあるため、噴霧
コア１９の前記斜線を施した部分は副吸気ポート
４側にかかり、この部分にある噴射燃料は副吸気
ポート４側に吸い込まれて、通路下面２４を濡ら
すことなくそのまま吸気とともに燃焼室内に入
り、燃焼される。したがつて噴射燃料がすべてヘ
リカルポート側に流れる場合に比べて、または副
吸気ポートがない単一ポートの場合に比べて、ポ
ート壁面の濡れ量は大幅に少なくなる。この現象
は、望ましいことに高速域において強く表われ
る。すなわち、高速域においては多量の燃料が噴
射されて壁面の濡れがそれだけ多くなろうとする
が、同時に多量の吸気が副吸気ポート４側の方に
強く流れようと志向するので、下面に向つた燃料
が下面に付着することなく強く副吸気ポート４に
流れ込み、燃料の壁面付着を効果的に軽減する。

以上の通りであるから、本発明の内燃機関の吸
気系によるときは、つぎの効果が得られる。

まずサイアミーズポートにおいて燃料噴射弁を
下面に向かう噴射燃料が副吸気ポート側にも流れ
込むように配設したので、燃料のポート壁面付着
量を小に抑えることができ、付着燃料が遅れて気
化して燃焼室に入つてくることによる応答遅れを
小にでき、応答性を大幅に改善することができ
る。そして、この応答性の改善は、シリンダヘツ
ド内サイアミーズ方式をとつたために燃料付着が
とくに激しい高速域においても強く効果を発揮す
ることができる。また、サイクル毎の燃料変動が
小となるので、燃料変動を小にすることができ、
運転性の向上をはかることができる。

また、シリンダヘツド内サイアミーズポート構
成としたことによる他の効果も得られる。たてえ
ば独立二ポートに比べて仕切壁が減少し、壁面へ
の燃料液滴を少なくし、未燃炭化水素の放出の低
減、運転性の向上をはかることができる。また、
独立二ポートに比べて燃焼室壁上面でのウオータ
ジヤケツトの占める空間を大にでき、冷却効果の
向上とそれに伴なうノツク限界の向上を通して低
燃費化をはかることができる。さらにサイアミー
ズ化によつて製作時に一体中子を使用でき、燃焼
室内ポート配置の製作精度を向上でき、量産エン
ジンの性能のばらつきを抑えることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内燃機関の吸
気系を備えたシリンダヘツド部の縦断面図、第２
図は第１図のシリンダヘツド部の横断面図、第３
図は第１図からサイアミーズポートのみを取出し
て示した平面図、第４図は第３図のサイアミーズ
ポートの斜視図、である。 １……シリンダヘツド、２……シリンダボア、
３……主吸気ポート、３ａ……導入部、３ｂ……
渦巻部、４……副吸気ポート、１２……隔壁、１
４……サイアミーズポート入口部、１５……ヘリ
カルポート内周側壁面、１６……ヘリカルポート
外周側壁面、１７……上面、１８……燃料噴射
弁、１９……噴霧コア、２０……噴霧コアと通路
下面との交わる位置、２１……隔壁下端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ヘリカルポートからなる主吸気ポートとスト
   レートポートからなる副吸気ポートとを両ポート
   の分岐点がシリンダヘツド内にあるサイアミーズ
   ポートに構成し、燃料噴射弁を、主吸気ポート側
   に設け、しかも噴射角を頂角として形成される円
   錐状の噴霧コアがサイアミーズポート下面と交わ
   る位置を両ポートの隔壁の下部よりサイアミーズ
   ポート入口側に存在せしめるように設置したこと
   を特徴とする内燃機関の吸気系。