JPH0232826Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、一つの燃焼室につき二つの吸気弁を
有する吸気２弁式内燃機関に関するもので、特
に、各吸気弁の弁口を通して燃焼室内に吸入され
る混合気にスワールを形成させるようにした吸気
２弁式内燃機関に関するものである。

（従来の技術） 一般に、内燃機関を吸気２弁式とすると、総吸
気通路面積が大きくなるので、高負荷時における
充填効率が向上して、高出力が得られるようにな
るが、その反面、低負荷域においては混合気の適
切な流速を確保することができなくなり、燃料と
空気との混合性が低下する。そのために、吸気２
弁式内燃機関においては、特に低負荷域における
燃焼の改善が必要となつている。

一方、内燃機関においては、燃焼室内の混合気
にスワールを形成させることによつて、燃料と空
気との混合性が良くなり、特に低負荷域における
燃焼効率が向上して、アイドル安定性が良くなる
とともに燃費が低減され、更に未燃ガスの排出が
抑制されるようになる、ということが知られてい
る。したがつて、内燃機関を吸気２弁式とすると
ともに、燃焼室内に吸入される混合気にスワール
を形成させるようにすれば、全運転域における燃
焼性の向上を期待することができる。

そして、そのようなスワールを形成させる手段
としては、吸気弁口上流の吸気ポートに渦巻き部
を設けたヘリカルポートを用いること、吸気弁の
弁体背面にシユラウドを設けたシユラウド弁を用
いること、あるいは吸気ポートを燃焼室に対して
偏心させて配置すること、などが知られている。

ところで、主吸気系にこのようなスワール形成
手段を設けた場合には、そのスワール形成手段の
ために混合気の流入抵抗が増大するので、そのス
ワールを強力なものとすることは困難であり、特
に低負荷時においてそのスワールの効果が十分に
発揮されないという問題がある。そこで、従来、
例えば特開昭54−99826号公報等に見られるよう
に、低負荷時に主吸気系から切り換えられる補助
吸気系を設け、その補助吸気系によつて強力なス
ワールを発生させるようにしたものが提案されて
いる。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、このようなものでは切り換え弁
等が必要となり、全体的に複雑化することは避け
られない。

本考案は、このような問題点に鑑みてなされた
ものであつて、高い充填効率を確保しながら強力
なスワールを発生させることができるようにし、
それによつて特に低負荷域における燃焼効率を向
上させた、簡単な構造の内燃機関を得ることを主
な目的とするものである。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本考案では、燃焼
室をルーフ形状として、その一方のルーフ面に、
全運転域において吸気が導かれる二つの吸気弁口
を並設し、一方の吸気弁口の吸気ポートを、燃焼
室の周壁面に対してほぼ接線方向に配置されるス
トレートポートとするとともに、他方の吸気ポー
トをヘリカルポートとするようにしている。そし
て、そのストレートポートによつて、シリンダボ
ア周壁面に沿う大径のスワールを形成させ、その
スワールを、ヘリカルポートによつて形成される
スワールにより強化するようにしている。ヘリカ
ルポート側の吸気弁の開弁時期は、ストレートポ
ート側の吸気弁の開弁時期よりも遅くなるように
されている。

（作用） このように構成することにより、燃焼室内には
強力なスワールが形成されてので、混合気の流速
が低い低負荷域においても燃焼効率は高められ
る。また、高負荷域においては、吸気抵抗の小さ
いストレートポートから流入する混合気によつて
充填効率が確保される。

（実施例） 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。

図は、本考案による多気筒内燃機関の一実施例
を示すもので、第１図はその内燃機関のシリンダ
ヘツドの一気筒部分を下面から見た図であり、第
２図はその内燃機関の要部の縦断面図である。

これらの図から明らかなように、シリンダブロ
ツク１の上面にはシリンダヘツド２が組み付けら
れている。シリンダブロツク１にはシリンダボア
１ａが設けられており、このシリンダボア１ａ
に、ピストン１ｂが摺動自在に嵌合されている。
そして、これらシリンダボア１ａ、シリンダヘツ
ド２の下面、及びピストン１ｂの頂面により、燃
焼室Ｃが形成されるようになつている。

この燃焼室Ｃはルーフ形状とされており、した
がつてシリンダヘツド２の下面には、それぞれ両
側方に傾斜する一対のルーフ面２ａ，２ｂが形成
されている。第１図に示されているように、その
一方のルーフ面２ａには、第１吸気弁口３と第２
吸気弁口４とが並設されている。これらの吸気弁
口３，４は、それぞれ吸気弁（図示せず）によつ
て開閉されるようになつている。

第１吸気弁口３には、燃焼室Ｃの周壁面、すな
わちシリンダボア１ａの周壁面に対してほぼ接線
方向に延びる第１吸気ポート５が接続されてい
る。この吸気ポート５はストレートポートで、そ
の吸気弁口３が開口するルーフ面２ａが傾斜して
いるので、シリンダボア１ａの軸線に対して大き
な角度をなしている。すなわち、第２図で見て水
平に近いものとなつている。なお、この吸気ポー
ト５は、第１図に示されているようにその吸気弁
口３の上流隣接部をゆるやかな螺旋形状として、
第１吸気弁口３から燃焼室Ｃ内に吸入される吸気
を偏向させるようにすることが望ましい。このよ
うにすることによつて、第１吸気ポート５を通し
て燃焼室Ｃの周壁面の接線方向に吸入された吸気
が、シリンダボア１ａの周壁面に沿つてスムーズ
に旋回するようになり、その旋回流が強化され
る。

また、第２吸気弁口４には、ヘリカルポート形
状の第２吸気ポート６が接続されている。この第
２吸気ポート６は、その吸気弁口４の上流隣接部
が大きな湾曲の螺旋形状をなし、ここを通して燃
焼室Ｃ内に吸入された吸気が、第１吸気ポート５
によつて形成された旋回流の方向に向かい、その
旋回流と同方向に旋回するようにされている。

これら第１及び第２吸気ポート５，６は、シリ
ンダヘツド２の一側に開口する共通の集合ポート
７から分岐するようにされ、その集合ポート７を
通して共通の気化器から混合気が供給されるよう
になつている。第１図から明らかなように、この
集合ポート７の軸線Ｙ−Ｙは、燃焼室Ｃの中心を
通つて第１及び第２吸気弁口３，４の中間を横切
る軸線Ｘ−Ｘ、すなわちシリンダヘツド２に対し
て横方向の燃焼室中心軸線より、第２吸気弁口４
側に片寄つて位置するようにされている。このよ
うにすることによつて、第１吸気ポート５がより
直線状となるとともに、特に第２吸気ポート６の
曲率が著しく小さくなるので、混合気の流入抵抗
が小さくなり、各吸気ポート５，６によつて形成
されるスワールを、それぞれ強いものとすること
ができる。

こうして、燃焼室Ｃには、低負荷域から高負荷
域にわたる全運転域において、第１及び第２吸気
弁口３，４の両方を通して吸気が吸入されるよう
になつている。

シリンダヘツド２の他方のルーフ面２ｂには、
第１吸気弁口３に対向する位置に点火源８が、ま
た、第２吸気弁口４に対向する位置に排気弁口９
が、それぞれ並設されている。この実施例では、
点火源８としては点火プラグが用いられている。
このような三つの弁口３，４，９の配置によつ
て、点火プラグは燃焼室Ｃの中央部に近接して位
置させることができるようになる。排気弁口９
は、排気弁（図示せず）によつて開閉されるよう
になつており、これに連なる排気ポート１０は、
シリンダヘツド２の他側に設けられた開口１１を
通して、排気マニホルドに接続されるようになつ
ている。

第１吸気弁口３、第２吸気弁口４をそれぞれ開
閉する吸気弁、及び排気弁口９を開閉する排気弁
は、一般に用いられている簡単な構造のシングル
オーバーヘツドカム機構によつて作動されるよう
になつている。そして、第２吸気弁口４の吸気弁
開弁時期は、第１吸気弁口３の吸気弁開弁時期よ
りも遅くなるようにされている。

このように構成された内燃機関において、その
作動時には、第１吸気ポート５及び第２吸気ポー
ト６を通して燃焼室Ｃ内に混合気が吸入される。
このとき、前述のように、第１吸気ポート５を通
して吸入された吸気の流れは、図に矢印Ａで示さ
れているようにシリンダボア１ａの周壁面に沿つ
た大きなスワールとなる。また、第２吸気ポート
６をを通して吸入された吸気の流れは、図に矢印
Ｂで示されているように、第１吸気ポート５によ
つて形成されたスワールＡの方向に向かいこれと
ともに旋回する大きなスワールとなる。したがつ
て、燃焼室Ｃ内には、二つの大きなスワールＡ，
Ｂが形成され、しかもこれらが同方向に旋回して
互いに強化し合うので、強力にスワールが発生す
ることになる。特に、前述のように第１吸気弁口
３の吸気弁開弁時期が第２吸気弁口４の吸気弁開
弁時期より早くなるように設定されているので、
まず、ストレートポートから高速で流入する混合
気によつて強力なスワールＡが形成され、そのス
ワールＡに先導されて、ヘリカルポートによつて
形成されたスワールＢが合流することになる。そ
のために、これらのスワールＡ，Ｂは、二つの吸
気弁が同時に開弁する場合に比べて、一層効果的
に強化される。また、前述のように第１及び第２
吸気ポート５，６の共通の集合ポート７の軸線Ｙ
−Ｙを、排気弁口９に対向する第２吸気弁口４の
側に偏位させておけば、各スワールＡ，Ｂ自体が
それぞれ強化されるので、それらが強化し合つて
形成されるスワールは一層強力なものとなる。

このようにして、二つの吸気ポート５，６から
吸入された吸気が互いに強化し合つて強力なスワ
ールを形成するので、混合気の流速が小さい低負
荷域においても、燃焼室Ｃ内には十分なスワール
が形成されることになる。そして、このように強
いスワールが燃焼室Ｃ内に存在することにより、
圧縮行程の終期に点火源８によつて点火される
と、その火炎が急速に伝播し、燃焼室Ｃ内の燃焼
が短時間で行われるようになる。このとき、前述
のような三つの弁口３，４，９の配置により点火
源８が燃焼室Ｃの中央部近くに配置されていれ
ば、火炎伝播距離が短くなるので、より速やかな
燃焼が行われる。

また、第２吸気ポート６により形成されたスワ
ールＢが、第１吸気弁口３に対向する点火源８付
近に向かい、そこで第１吸気ポート５により形成
されたスワールＡと合流するので、その点火源８
は強力なスワールにさらされることになる。それ
によつて、点火プラグ等の点火源８の電極が掃気
され、付着物等が除去されるので、混合気は、失
火することなく確実に着火される。

そして、そのスワールの方向は、混合気が、着
火された直後に高温状態の排気弁側に向かう方向
となつているので、その燃焼の立ち上がりが一層
促進される。

更に、第２吸気弁口４を通して燃焼室Ｃ内に吸
入される混合気は、ヘリカルポート形状の第２吸
気ポート６によつて、前述のように点火源８の方
向に向けられる。そのために、第２吸気弁口４か
らそれに対向する排気弁口９に向けて直接流れる
混合気は極めて少なくなる。また、第１吸気弁口
３と排気弁口９とは十分に離れている。したがつ
て、吸気弁口３，４及び排気弁口９が同時に開か
れるバルブオーバーラツプ時においても、吸気弁
口３，４から排気弁口９へと吹き抜ける混合気は
極めてわずかとなる。しかも、第２吸気弁口４の
吸気弁開弁時期が第１吸気弁口３の吸気弁開弁時
期よりも遅れるようにされているので、第２吸気
弁口４と排気弁口９とのバルブオーバーラツプは
小さくなつている。したがつて、混合気の吹き抜
けはほとんどなくすことができる。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば、ルーフ形状の燃焼室の一方のルーフ面に二つ
の吸気弁口を設け、他方のルーフ面に排気弁口を
設けて、クロスフロー型の燃焼室とするようにし
ているので、吸排気効率を高めることができ、特
に吸気弁口を二つ設けることによつて、高い充填
効率を確保することができる。そして、それらの
吸気弁口に連なる吸気ポートの一方を、吸気抵抗
の小さいストレートボートとしているので、高負
荷域における充填効率の低下も防止することがで
きる。

しかも、燃焼室をルーフ形状とすることによ
り、吸気抵抗の小さいストレートポートによつて
強力なスワールを形成させることができる。そし
て、そのストレートポートから遅れて開弁される
他方のヘリカルポートによつて、そのスワールを
強化するスワールを形成させるようにしているの
で、燃焼室内に極めて強力なスワールを発生させ
ることができる。その結果、低負荷域においても
十分なスワールが形成されるようになり、燃焼効
率の向上、燃費の低減化等を図ることができる。
また、燃焼室内の残留ガスとの混合性も良くな
り、有害ガスの排出を抑制することができる。

更に、点火源を、燃焼室内に形成されるスワー
ルによつて常に掃気される位置に配置することが
できるので、良好な着火性を維持することができ
るとともに、その点火源の燃焼室中央寄りの配置
と相まつて、急速燃焼の促進を図ることができ
る。また、排気弁口の適切な配置により、混合気
の吹き抜けもほとんどなくすことができるので、
吹き抜けによる燃費の上昇やエミツシヨンの増加
なども防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による吸気２弁式内燃機関の
一実施例を示す、シリンダヘツドの一部の切り欠
き底面図、第２図は、同内燃機関の縦断面図であ
る。 １……シリンダブロツク、１ａ……シリンダボ
ア、２……シリンダヘツド、２ａ，２ｂ……ルー
フ面、３……第１吸気弁口、４……第２吸気弁
口、５……第１吸気ポート、６……第２吸気ポー
ト、７……集合ポート、８……点火源、９……排
気弁口、Ａ……スワール、Ｂ……スワール、Ｃ…
…燃焼室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 燃焼室Ｃをルーフ形状として、その一方のル
   ーフ面２ａに、低負荷域及び高負荷域のいずれ
   においても吸気が導かれる第１吸気弁口３と第
   ２吸気弁口４とを並設し、 前記第１吸気弁口３に連なる第１吸気ポート
   ５を、前記燃焼室Ｃの周壁面に対してほぼ接線
   方向に配置されるストレートポートとするとと
   もに、 前記第２吸気弁口４に連なる第２吸気ポート
   ６を、前記第１吸気ポート５により形成される
   スワールＡが強化される方向のスワールＢを形
   成するヘリカルポートとし、 前記第１吸気弁口３を開閉する吸気弁の開弁
   時期より、前記第２吸気弁口４を開閉する吸気
   弁の開弁時期を遅くしたことを特徴とする、 吸気２弁式内燃機関。 (2) 前記第１吸気ポート５及び第２吸気ポート６
   が、シリンダヘツド２の一側に開口する共通の
   集合ポート７から分岐しており、その集合ポー
   ト７の軸線Ｙ−Ｙが、前記燃焼室Ｃの中心を通
   り前記第１及び第２吸気弁口３，４の中間を横
   切る軸線Ｘ−Ｘより、前記第２吸気弁口４が位
   置する側に偏位していることを特徴とする、 実用新案登録請求の範囲第１項記載の吸気２
   弁式内燃機関。