JPH0217689B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの吸気装置、特に２ポート
等の複数の吸気ポートをエンジンの燃焼室に開口
させるとともに、各吸気ポートに対してこれを開
閉する吸気弁を配置した型式の吸気装置に関する
ものである。

（従来技術） 従来より、レシプロエンジンにおいて、各燃焼
室に対して、ほぼ均等な開口面積を有する２つの
吸気ポートを開口させて大きな開口面積を確保す
るとともに、シリンダヘツド内に形成する吸気通
路を各吸気ポートに燃焼室の軸方向に沿つた大角
度で接続して吸気を燃焼室にストレートに流入さ
せることにより、エンジンの充填効率を最大限向
上させ、エンジンの高出力化を図つたエンジンの
吸気構造はよく知られている。

かかる２ポート型式の吸気構造は、高負荷運転
時の高出力化を図るという点で有利であるが、そ
の反面、吸気量の少ない低負荷運転時には、吸気
流速が弱まり、燃焼性が低下し、燃費の面でも、
エミツシヨンの面でも不利となる欠点がある。

かかる欠点を解消するため、低負荷用吸気通路
とシヤツターバルブを介設した高負荷用吸気通路
とを上記２つの吸気ポートに夫々接続し、エンジ
ンの低負荷運転時には、シヤツターバルブを閉じ
て、低負荷用吸気通路のみから吸気を行なうよう
にしたものが知られている（例えば、特開昭56−
44419号公報参照）。

しかしながら、かかる対策は低負荷対策として
必らずしも有効ではない。即ち、もともと高出力
化のため２つの吸気ポートの開口面積を最大限確
保するようにしたものであるため、１つの吸気ポ
ートのみを使用するとしても吸気量が少ない極低
負荷運転時には、開口面積が依然大きすぎて吸気
流速を有効に向上させることができず、燃焼性の
向上に不可欠なスワールを有効に形成できない。

かかる不具合は、低負荷用吸気通路の通路面積
を絞れば、それで解消しうるように思えるが、高
出力化を図る目的から吸気通路のポート接続部は
前述したように、燃焼室の軸方向に沿つた方向に
形成されているため、吸気流速を早めることによ
つて燃焼室内に流速の早い流れが生成されたとし
ても燃焼室の周方向に沿つた有効なスワールとし
て生成されない。このため、この吸気の流れは圧
縮行程において早期に減衰されてしまうといつた
問題がある。そうかといつて、流速をきるだけ高
めようとして、低負荷用吸気通路を絞りすぎれ
ば、それだけ賄いうる負荷範囲が制限され、比較
的低い負荷域でシヤツターバルブを開いて高負荷
用吸気通路からも吸気を供給する必要が生ずる。
その場合、２つの吸気ポートは、燃焼室の水平方
向中心線に関して対向的に形成されているため、
低負荷用吸気ポートから吸入される吸気流と高負
荷用吸気ポートから吸入される吸気流とが衝突し
て、スワールが消滅されないまでもますます弱め
られてしまい、スワールによる良好な燃焼性を確
保し難い欠点がある。

（発明の目的） 本発明は、エンジンの高出力化をねらつた２吸
気ポート方式を実質的に変更することなしに、エ
ンジンの低負荷運転時において燃焼室内に燃焼性
の向上を図るのに有効なスワールを生成すること
ができる吸気構造を備えたエンジンの吸気装置を
提供せんとするものである。

（発明の構成） このため、本発明は、吸入空気を供給する２つ
の吸気ポートをエンジンの燃焼室にそれぞれ開口
させ、各吸気ポートにそれぞれ吸気弁を配置して
なるエンジンの吸気装置において、 上記２つの吸気ポートに接続される吸気通路内
に開閉弁を配設して、該開閉弁を低負荷運転時に
は閉じ高負荷運転時には開くようにして、エンジ
ンの運転状態に応じて上記吸気通路の通路面積を
増減制御する一方、上記開閉弁よりも上流の吸気
通路の底部から分岐し上記吸気ポートの一つに接
続されてなる補助吸気通路を吸気通路の底壁部分
に該吸気通路に沿つて設けるとともに、該補助吸
気通路を断面が気筒の軸方向が短い偏平形状で、
かつ、通路面積が上記吸気通路に比べて小さく形
成したことを基本的な特徴としている。

即ち、本発明においては、開閉弁が閉じられる
エンジンの低負荷運転時、吸気は専ら吸気通路の
底部側に形成された補助吸気通路からこの通路が
接続された吸気ポートを介して早い流速でエンジ
ンの燃焼室に供給される。その場合、補助吸気通
路は、吸気通路の底部側に形成されていることか
ら、シリンダヘツドとシリンダブロツクとの合せ
面に対して必然的に浅い角度をなし、燃焼室内に
流入した吸気は、燃焼室の周方向に旋回するスワ
ールを生成する。

また、開閉弁が開かれるエンジンの高負荷運転
時には、複数の吸気ポートから充填効率よく吸気
が吸入され、本来の高出力を保証することができ
る。

なお、本発明と一見類似した吸気装置が特開昭
55−25511号公報に開示されている。該公報には、
「１個の気筒に２個の吸気弁を備え、主吸気通路
の燃焼室近傍に設けられた分岐管によつて形成さ
れた２個の分岐吸気通路を備えた内燃機関におい
て、吸気の一部を燃焼室内へ斜めに噴出する副吸
気通路を備えると共に、この副吸気通路の噴出口
はシリンダ内壁面の前記分岐管に対し略対称をな
す位置を指向するよう各分岐吸気通路に形成され
ていることを特徴とする内燃機関。」が記載され
ている。

しかしながら、このものは、２つの噴出口から
噴出された吸気が燃焼室の周壁に衝突した後、燃
焼室の略中心に臨設した点火プラグ付近で互いに
干渉して乱流を生ずるようにすることを目的とし
ているもので、燃焼室の周方向に強いスワールを
生成することをねらいとしている本発明とは観点
が全く異なるものである。

（発明の効果） したがつて、本発明によれば、エンジンの高出
力化という２吸気ポート方式本来の目的を何んら
損なうことなしに、低負荷運転時における燃焼性
の向上、さらには、燃費性能およびエミツシヨン
性能の向上を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例についてより具体的に説
明する。

第１図に示すように、エンジンＥの１つの気筒
１の燃焼室２には、エンジンＥのシリンダブロツ
ク（第２図の３参照）の幅方向中心線ｌに関して
ほぼ対称に、ほぼ同径の第１、第２の吸気ポート
４，５が開口され、長手方向中心線ｍをはさんで
第２吸気ポート５と対向する位置には、排気ポー
ト６が開口されている。

第１、第２吸気ポート４，５に吸気を供給する
吸気通路７は、シリンダヘツド（第２図の８参
照）内において徐々に分岐され、第１、第２吸気
ポート４，５の手前では、上記幅方向中心線ｌに
ほぼ沿つて突出するように形成された仕切壁９に
よつて二叉に分岐され、これら分岐吸気通路１
０，１１が、第１、第２吸気ポート４，５にそれ
ぞれ接続されている。図示の如く、吸気通路７の
中心線l′は、前記幅方向中心線ｌに対して第１吸
気ポート４側に僅かに偏心させて、第２吸気ポー
ト５に比して第１吸気ポート４にストレートに接
続される設定とし、その上流側にはシヤツターバ
ルブ１２を介設している。このシヤツターバルブ
１２は具体的に図示しないが、周知の開閉制御機
構（例えば、スロツトルバルブに連結されるリン
リ機構）によりエンジンＥの低負荷運転時には吸
気通路７を閉じ、高負荷運転時には、負荷に応じ
て開くようにその開閉が制御される。そして、吸
気通路７のシヤツターバルブ１２より上流側に
は、吸気通路７の中心線l′に関して、第２吸気ポ
ート５側にかた寄せて補助吸気通路１３の上流側
開口１３ａを吸気通路７の底壁に開口させてい
る。この補助吸気通路１３は、第１吸気ポート４
に近接して開口した下流側開口１３ｂを有し、上
記中心部l′を横切るようにゆるやかに湾曲して、
上流側開口１３ａと下流側開口１３ｂとを連通す
る。この補助吸気通路１３は、第２図により具体
的に示すように、吸気通路７の底部を形成する底
壁１４に形成され、その下流側開口１３ｂは上記
仕切壁９の上流側端部、即ち分岐吸気通路１０，
１１の分岐点より下流で吸気弁１５によつて開閉
される第１吸気ポート４にできるだけ接近した位
置に設定されている。

このため、補助吸気通路１３を流下する吸気の
全量は、第１吸気ポート４から燃焼室２内に流入
することとなる。そして、補助吸気通路１３は、
第１吸気ポート４の直上流で気筒１の軸方向に大
きな曲率で湾曲されている分岐吸気通路１０に対
し、シリンダブロツク３とシリンダヘツド８との
合せ面Ａに対して僅かな傾き角をなすように交差
しており、したがつて、燃焼室２の周方向に指向
した方向性を有するようになる。

上記補助吸気通路１３の上流側開口１３ａより
僅か下流には、吸気通路７を開閉するシヤツター
バルブ１２を下流に向つて斜め下向きに傾斜させ
て配設し、さらにシヤツターバルブ１２より僅か
下流の吸気通路７の上壁１６に予め設けた取付部
１６ａには、燃料噴射弁１７を取付けている。こ
の場合、燃焼噴射口１８は、シヤツターバルブ１
２の回転軸１２ａより僅か下流側でかつ吸気通路
７の中心線l′上に位置するように設定している
（第１図参照）。よく知られているように、燃料噴
射弁１７によつて噴射された燃料は、ある距離ま
では拡がらずに直進し、それ以降コーン状に拡散
する。したがつて、上記のように、燃料噴射口１
８を吸気通路７の中心線l′上に設定すれば、中心
線l′が、第１吸気ポート４側に予め偏心されてい
るため、コーン状に拡散する燃料の第１、第２吸
気ポート４，５に対する配分比は、第１吸気ポー
ト４側で多くなる。

このため、第１吸気ポート４から専ら吸気が行
なわれるエンジンＥの低負荷運転時において、よ
り多くの燃料が吸気とミキシングされることとな
り、混合気の燃焼性が向上される。

また、シヤツターバルブ１２を補助吸気通路１
３の上流側開口１３ａと燃料噴射口１８との間
で、斜め下方に傾けて配置して、第２図に実線で
示す全閉位置イから仮想線で示す全開位置ロまで
時針廻りに開く設定とすれば、シヤツターバルブ
１２の閉時におけるシヤツターバルブ下流の吸気
通路ボリユームを最小限とすることができる。燃
料噴射弁１７の設置位置は、第１、第２吸気ポー
ト４，５の仕切壁９の上流側で、燃料を両方の分
岐吸気通路１０，１１にまたがつてコーン状に分
散させる必要があることから、むやみに下流に設
定することはできないが、その上流側に設置する
必要があるシヤツターバルブ１２を上記のように
配設すれば、燃料噴射弁１７に最も近接し、しか
も最小の専有スペースでシヤツターバルブ１２を
設置することができるため、シヤツターバルブ１
２の閉時デツドボリユームとなるシヤツターバル
ブ１２下流の吸気通路ボリユームを最小限とする
ことができる。

なお、第１吸気ポート４を開閉する吸気弁１
５、第２吸気ポート５を開閉する吸気弁（図示せ
ず）および排気ポート６を開閉する排気弁１９
は、周知のオーバーヘツドカム機構２０により、
エンジンＥの回転に同期した所定のタイミングで
夫々開閉駆動される。

また、第１図に示すように、点火プラグ２１
は、第１、第２吸気ポート４，５および排気ポー
ト６が設けられていない部分、より具体的には、
補助吸気通路１３が開口する第１吸気ポート４に
燃焼室２の縦方向中心線ｍをはさんで対向する位
置に配置する。

このプラグ配置では、補助吸気通路１３によつ
て形成されるスワールの旋回軌跡上に点火プラグ
２１が位置することになるため、点火プラグ２１
によつて混合気を良好な着火性でもつて着火させ
ることができる。

次に、第３図１〜９に、第４図の断面１〜９に
対応した吸気通路７のシリンダヘツド８内の断面
形状の変化を示すように、最初円形断面の吸気通
路７は、下流に向かうにしたがつて、楕円形状か
らかいこ形状に変化して、最後は２つの円形断面
を有する分岐吸気通路１０，１１に分岐される。

そして、吸気弁７の下側に位置する偏平な長方
形状の断面を有し、かつ吸気通路７の通路断面積
に比して十分小さい通路断面積を有する補助吸気
通路１３は、最初吸気通路７の第２吸気ポート５
側（図の右側）に偏心した位置から、徐々に第１
吸気ポート４側（図の左側）に変位していき、第
１吸気ポート４に接続される分岐吸気通路１０の
底面に交わつて最終的には、第１吸気ポート４の
直上流で開口する。

第４図に示すように、吸気通路７の底面を形成
する底壁１４内に補助吸気通路１３を形成するこ
とにより、補助吸気通路１３は、シリンダブロツ
ク３とシリンダヘツド８との合せ面Ａに対して比
較的小さい傾斜角度に形成され、また平面形状と
してみたときに、第２吸気ポート５側から第１吸
気ポート４側にクロスしてなめらかに湾曲されて
いることにより、特に、シヤツターバルブ１２が
全閉されているエンジンＥの低負荷運転時におい
て、専ら補助吸気通路１３を通して流下する吸気
は絞り込まれて流速を早め、燃焼室２の周方向を
指向しつつ第１吸気ポート４から燃焼室２内に流
れ込んで、燃焼室２内に周方向のスワールを生成
する。

このスワールは、周方向に形成されているた
め、容易には減衰されず、圧縮行程終期におい
て。点火プラザ２１の点火により良好に着火燃焼
する。

以上の実施例では、シヤツターバルブ１２の下
流で吸気通路７を分岐させるとともに、補助吸気
通路１３を第２吸気ポート５側から第１吸気ポー
ト４側にクロスさせて形成したが、本発明はこれ
に限定されるものではない。

即ち、第５図に示すように、補助吸気通路２３
を第１吸気ポート４に接続される分岐吸気通路１
０の延長線に沿つてストレート形成してもよい。

また、第６図および第７図に示すように、第
１、第２吸気ポート４，５に夫々接続される分岐
吸気通路２４，２５をシリンダヘツド８の上流の
吸気マニホールド側まで独立させて形成し、各分
岐吸気通路２４，２５に相互に連動するシヤツタ
ーバルブ２６，２７を夫々配設した吸気通路構造
にも本発明を適用することができる。

その場合、第６図に示すように、補助吸気通路
２８を、第２吸気ポート５に接続される分岐吸気
通路２５のシヤツターバルブ２７上流から、第１
吸気ポート４側にクロスするように形成してもよ
く、第７図に示すように、第１吸気ポート４に接
続される分岐吸気通路２４のシヤツターバルブ２
６上流から、第１吸気ポート４にストレートに接
続される補助吸気通路２９を形成してもよい。

なお、第５図〜第７図において、第１図と同じ
ものには、同一番号を付して、これ以上の説明を
省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すエンジンの要部
断面説明図、第２図は第１図の−線方向の縦
断面図、第３図１〜９は吸気通路断面形状の変化
を示す各断面説明図、第４図は第３図１〜９の各
断面位置を示す縦断面説明図、第５図、第６図、
第７図は各々本発明の他の実施例を示す第１図と
同様のエンジンの要部断面説明図である。 ２……燃焼室、４，５……第１、第２吸気ポー
ト、７……吸気通路、１０，１１……分岐吸気通
路、１２……シヤツターバルブ、１３……補助吸
気通路、１４……底壁、１５……吸気弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸入空気を供給する２つの吸気ポートをエン
   ジンの燃焼室にそれぞれ開口させ、各吸気ポート
   にそれぞれ吸気弁を配置してなるエンジンの吸気
   装置において、 上記２つの吸気ポートに接続される吸気通路内
   に開閉弁を配設して、該開閉弁を低負荷運転時に
   は閉じ高負荷運転時には開くようにして、エンジ
   ンの運転状態に応じて上記吸気通路の通路面積を
   増減制御する一方、上記開閉弁よりも上流の吸気
   通路の底部から分岐し上記吸気ポートの一つに接
   続されてなる補助吸気通路を吸気通路の底壁部分
   に該吸気通路に沿つて設けるとともに、該補助吸
   気通路を断面が気筒の軸方向が短い偏平形状で、
   かつ、通路面積が上記吸気通路に比べて小さく形
   成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。