JPH0242122A - ターボチャージャ付き内燃機関の吸気装置 - Google Patents
ターボチャージャ付き内燃機関の吸気装置Info
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- JPH0242122A JPH0242122A JP63192833A JP19283388A JPH0242122A JP H0242122 A JPH0242122 A JP H0242122A JP 63192833 A JP63192833 A JP 63192833A JP 19283388 A JP19283388 A JP 19283388A JP H0242122 A JPH0242122 A JP H0242122A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
- F02B31/08—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
- F02B31/085—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets having two inlet valves
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はターボチャージャ（過給機）を備えた内燃機関
の吸気装置に関する。
の吸気装置に関する。
一気筒当たり２本の吸気ポートを備え、一方の吸気ポー
トをヘリカルスワールポートとし、機関低負荷時、シリ
ンダ壁用りに吸気を旋回させて燃費を改善する一方、他
方の吸気ポートをストレートポートとし、機関高負荷時
の吸入空気量を確保して高速出力を向上しようとした内
燃機関の吸気装置は既に知られている（特開昭５５−１
０７０５８公報参照）。
トをヘリカルスワールポートとし、機関低負荷時、シリ
ンダ壁用りに吸気を旋回させて燃費を改善する一方、他
方の吸気ポートをストレートポートとし、機関高負荷時
の吸入空気量を確保して高速出力を向上しようとした内
燃機関の吸気装置は既に知られている（特開昭５５−１
０７０５８公報参照）。
ところで、排気エネルギを利用して吸気を過給するター
ボチャージャを備えた内燃機関においては２つの吸気ポ
ートを共にストレートポートで構成したものが一般的で
あり、ターボチャージャを備えない内燃機関に比して軸
トルク、出力が向上することが知られている。しかしな
がらこの機関は、高負荷域において出力を上げるために
過給圧を上げようとすると排気温度が過上昇してしまう
ため、この対策として空燃比を濃くしなければならず燃
費が悪化する傾向にある。また燃費悪化対策としてター
ボチャージャを備えた内燃機関に上述したようなヘリカ
ルスワールポート及びストレートポートを設置した場合
、ストレートポートのみのエンジンと比較して空燃比を
薄くでき、燃費も向上するが、吸気流量係数が低下する
ため吸気抵抗が増大して高負荷域での軸トルク、出力の
低下が著しくなる。加えて中、低負荷域ではヘリカルス
ワールポートを介したスワール型燃焼であるためにシリ
ンダ壁への伝熱量が増え排気温度が低下して、排気エネ
ルギが少なくなり、ターボチャージャの過給圧が低下し
、低速時の軸トルク及び出力の低下という問題がある。
ボチャージャを備えた内燃機関においては２つの吸気ポ
ートを共にストレートポートで構成したものが一般的で
あり、ターボチャージャを備えない内燃機関に比して軸
トルク、出力が向上することが知られている。しかしな
がらこの機関は、高負荷域において出力を上げるために
過給圧を上げようとすると排気温度が過上昇してしまう
ため、この対策として空燃比を濃くしなければならず燃
費が悪化する傾向にある。また燃費悪化対策としてター
ボチャージャを備えた内燃機関に上述したようなヘリカ
ルスワールポート及びストレートポートを設置した場合
、ストレートポートのみのエンジンと比較して空燃比を
薄くでき、燃費も向上するが、吸気流量係数が低下する
ため吸気抵抗が増大して高負荷域での軸トルク、出力の
低下が著しくなる。加えて中、低負荷域ではヘリカルス
ワールポートを介したスワール型燃焼であるためにシリ
ンダ壁への伝熱量が増え排気温度が低下して、排気エネ
ルギが少なくなり、ターボチャージャの過給圧が低下し
、低速時の軸トルク及び出力の低下という問題がある。
本発明は斯る現状に鑑み、機関中低負荷域での軸トルク
、出力が充分確保されると共に、高負荷域においても燃
費を悪化することなく軸トルク並びに出力を向上するこ
とができるターボチャージャ付き内燃機関の吸気装置を
提供することを目的とする。
、出力が充分確保されると共に、高負荷域においても燃
費を悪化することなく軸トルク並びに出力を向上するこ
とができるターボチャージャ付き内燃機関の吸気装置を
提供することを目的とする。
上記目的のため本発明によれば、ターボチャージャを備
えた内燃機関において、一気筒当たり、ストレート形状
の第１吸気ポートと、燃焼室内で気筒長手方向のスワー
ルを生成せしめる第２吸気ポートと、該第２吸気ポート
を機関中、低負荷域において閉じることのできる吸気制
御弁とを備えてなるターボチャージャ付き内燃機関の吸
気装置が提供される。
えた内燃機関において、一気筒当たり、ストレート形状
の第１吸気ポートと、燃焼室内で気筒長手方向のスワー
ルを生成せしめる第２吸気ポートと、該第２吸気ポート
を機関中、低負荷域において閉じることのできる吸気制
御弁とを備えてなるターボチャージャ付き内燃機関の吸
気装置が提供される。
機関中、低負荷域では吸気制御弁は閉弁し、吸気はスト
レート形状の第１吸気ポートのみを介して燃焼室へ流入
するためスワールは生成されず排気温度は低下しない（
排気エネルギの確保）。
レート形状の第１吸気ポートのみを介して燃焼室へ流入
するためスワールは生成されず排気温度は低下しない（
排気エネルギの確保）。
また機関高負荷域では吸気制御弁は開弁じ吸気はストレ
ート形状の第１吸気ポートに加え第２吸気ポートからも
燃焼室へ流入するため、燃焼室内に生成されたスワール
により排気温度の過上昇が防止され（燃費の向上）、ヘ
リカル型のポート形状でない第２吸気ポート形状により
吸気流量係数も悪化することなく高出力が確保される。
ート形状の第１吸気ポートに加え第２吸気ポートからも
燃焼室へ流入するため、燃焼室内に生成されたスワール
により排気温度の過上昇が防止され（燃費の向上）、ヘ
リカル型のポート形状でない第２吸気ポート形状により
吸気流量係数も悪化することなく高出力が確保される。
以下、添付図面を参照して゛本発明の吸気装置実施例を
説明する。
説明する。
第１図は本発明による吸気装置の１気筒当たりの吸、排
気ポート配置を示す気筒上視図である。
気ポート配置を示す気筒上視図である。
本図において１はシリンダヘッド、２は気筒（シリンダ
）、３はストレート状の第１吸気ポート、４は燃焼室内
に後述するスワールを生成するための第２吸気ポート、
５は排気ポート、６は燃料噴射弁、７は添加プラグであ
る。また第２図は、第１図に示す第２吸気ポート４内■
−■線に沿ったシリンダヘッド断面図を示しており、第
２吸気ポート４の吸気上流側には後述する機関負荷に応
じて、サージタンク８からの吸気通路９を介した吸気流
れを阻止、或いは達成するための吸気制御弁１０が設け
られ、例えばエア７０メータ、回転数センサ又は吸気圧
センサ（図示せず）等の負荷検出手段の出力信号を人力
する制御回路（ＥＣＵ）１１によって開閉制御される。
）、３はストレート状の第１吸気ポート、４は燃焼室内
に後述するスワールを生成するための第２吸気ポート、
５は排気ポート、６は燃料噴射弁、７は添加プラグであ
る。また第２図は、第１図に示す第２吸気ポート４内■
−■線に沿ったシリンダヘッド断面図を示しており、第
２吸気ポート４の吸気上流側には後述する機関負荷に応
じて、サージタンク８からの吸気通路９を介した吸気流
れを阻止、或いは達成するための吸気制御弁１０が設け
られ、例えばエア７０メータ、回転数センサ又は吸気圧
センサ（図示せず）等の負荷検出手段の出力信号を人力
する制御回路（ＥＣＵ）１１によって開閉制御される。
またサージタンク８より吸気上流側には、排気ポート５
及び排気通路１２内を流れる排気ガスのエネルギにより
回転して吸気過給するターボチャージャ１３が設置され
る。尚、本図において１４は吸気弁、１５は排気弁、１
６は燃焼室を夫々示している。
及び排気通路１２内を流れる排気ガスのエネルギにより
回転して吸気過給するターボチャージャ１３が設置され
る。尚、本図において１４は吸気弁、１５は排気弁、１
６は燃焼室を夫々示している。
第３図及び第４図は、吸気行程時、第１図に示す第１吸
気ポート３、及び第２吸気ポート４を介して燃焼室１６
内に流入する吸気流れ方向を示す図である。第３図に示
したように、第１吸気ポート３はストレートポート状に
形成されるため、ポート３内を流動する吸気は吸気弁１
４全周に沿って比較的均等に燃焼室１６へと流入する。
気ポート３、及び第２吸気ポート４を介して燃焼室１６
内に流入する吸気流れ方向を示す図である。第３図に示
したように、第１吸気ポート３はストレートポート状に
形成されるため、ポート３内を流動する吸気は吸気弁１
４全周に沿って比較的均等に燃焼室１６へと流入する。
これに対し、第４図に示す第２吸気ポート４は第１吸気
ポート３に類似した断面形状を有するも、吸気弁１４近
傍の吸気ポート上壁４ａに凹部１７が形成され、ポート
上壁４ａに沿って流動する吸気を、吸気ポート下壁４ｂ
に沿う流れに向かって偏向させるようにする。その結果
、吸気はシリンダ周壁面２ａに近く位置する吸気弁傘部
１４ａに集中することになり、燃焼室１６内に取り込ま
れた吸気は図中矢印で示すように、シリンダ周壁面２ａ
に沿って下降し、ピストン１８の頂面１８で反射して上
昇する、所謂気筒長手方向のスワール（縦スワール）が
生成されることになる。尚、この第２吸気ポート４は前
述したように第１吸気ポート３に類似した形状であるた
め、その吸気流量係数は、第１吸気ポート３のそれと同
等であり、吸気弁層りに吸気を旋回させて燃焼室内にシ
リンダ周壁面に沿って流動する、所謂横スワールを生成
するヘリカルスワールポートの吸気流量係数よりもはる
かに高い。
ポート３に類似した断面形状を有するも、吸気弁１４近
傍の吸気ポート上壁４ａに凹部１７が形成され、ポート
上壁４ａに沿って流動する吸気を、吸気ポート下壁４ｂ
に沿う流れに向かって偏向させるようにする。その結果
、吸気はシリンダ周壁面２ａに近く位置する吸気弁傘部
１４ａに集中することになり、燃焼室１６内に取り込ま
れた吸気は図中矢印で示すように、シリンダ周壁面２ａ
に沿って下降し、ピストン１８の頂面１８で反射して上
昇する、所謂気筒長手方向のスワール（縦スワール）が
生成されることになる。尚、この第２吸気ポート４は前
述したように第１吸気ポート３に類似した形状であるた
め、その吸気流量係数は、第１吸気ポート３のそれと同
等であり、吸気弁層りに吸気を旋回させて燃焼室内にシ
リンダ周壁面に沿って流動する、所謂横スワールを生成
するヘリカルスワールポートの吸気流量係数よりもはる
かに高い。
次に第１〜第４図を参照して本発明の吸気装置の作動、
並びに作用を説明する。
並びに作用を説明する。
機関が中、低負荷域にある時、ＥＣ［Ｉ １１は吸気制
御弁閉じ信号を出力し、第２吸気ポート４と吸気通路９
を遮断する（第２図点線位置）。その結果、吸気は第１
吸気ポート３を介してのみ燃焼室１６内へと流入するこ
ととなり、第３図を参照して説明したようにスワールを
生成せず、この時の排気ガス温度は、スワールを生成し
て燃焼した際の排気ガス温度に比べ高くなる。即ちター
ボチャージャへのエネルギ供給は吸気ストレートポート
２本構成とした従来の吸気装置と変わらずターボチャー
ジャ１１の過給圧も低下することはない。即ち、機関中
、低負荷域でのトルクは充分確保されることとなる。尚
、この運転域における吸気の供給は、第１吸気ポート３
を介する吸気量だけで充分確保される。
御弁閉じ信号を出力し、第２吸気ポート４と吸気通路９
を遮断する（第２図点線位置）。その結果、吸気は第１
吸気ポート３を介してのみ燃焼室１６内へと流入するこ
ととなり、第３図を参照して説明したようにスワールを
生成せず、この時の排気ガス温度は、スワールを生成し
て燃焼した際の排気ガス温度に比べ高くなる。即ちター
ボチャージャへのエネルギ供給は吸気ストレートポート
２本構成とした従来の吸気装置と変わらずターボチャー
ジャ１１の過給圧も低下することはない。即ち、機関中
、低負荷域でのトルクは充分確保されることとなる。尚
、この運転域における吸気の供給は、第１吸気ポート３
を介する吸気量だけで充分確保される。
次に機関が高負荷にある時、ＥＣＩＩ １１は吸気制御
弁開弁信号を出力し、第２吸気ポート４と吸気通路７を
連通ずる（第２図実線位置）。その結果、吸気は常時給
気する第１吸気ポート３に加えて、第２吸気ポート４か
らも燃焼室１６内へと流入することとなり、第３図に示
す吸気流れに第４図に示すような吸気流れが加わり燃焼
室１６内に前述した気筒長手方向の縦スワールが生成さ
れることになる。この場合、燃焼後の排気ガス温度は、
吸気ストレートポート２本構成の従来吸気装置と比べ、
排気ガス温度が低くなる。即ち、上記従来構成のターボ
チャージャ付き内燃機関において高負荷時の排気ガス温
度の過上昇を防止するために多くの燃料を供給しなけれ
ばならなかったのに対し、本発明によれば排気ガス温度
が低下した分だけ、供給燃料を減少させることができ、
高負荷時の空燃比の希薄（リーン）化、即ち燃費低減を
達成することができる。換言すれば、この空燃比のリー
ン化により失火限界より余裕が生まれた分だけ過給圧を
上げて軸トルク、出力を向上することが可能となる。ま
た本実施例による第２吸気ポート４は、ヘリカルスワー
ルポートに比べ吸気流量係数が高いた袷、高負荷時、ヘ
リカルスワールポート、及びストレートポートにより吸
気を供給するタイプの従来吸気装置と比較して高負荷時
の吸気充填効率が向上し、出力も向上することができる
。
弁開弁信号を出力し、第２吸気ポート４と吸気通路７を
連通ずる（第２図実線位置）。その結果、吸気は常時給
気する第１吸気ポート３に加えて、第２吸気ポート４か
らも燃焼室１６内へと流入することとなり、第３図に示
す吸気流れに第４図に示すような吸気流れが加わり燃焼
室１６内に前述した気筒長手方向の縦スワールが生成さ
れることになる。この場合、燃焼後の排気ガス温度は、
吸気ストレートポート２本構成の従来吸気装置と比べ、
排気ガス温度が低くなる。即ち、上記従来構成のターボ
チャージャ付き内燃機関において高負荷時の排気ガス温
度の過上昇を防止するために多くの燃料を供給しなけれ
ばならなかったのに対し、本発明によれば排気ガス温度
が低下した分だけ、供給燃料を減少させることができ、
高負荷時の空燃比の希薄（リーン）化、即ち燃費低減を
達成することができる。換言すれば、この空燃比のリー
ン化により失火限界より余裕が生まれた分だけ過給圧を
上げて軸トルク、出力を向上することが可能となる。ま
た本実施例による第２吸気ポート４は、ヘリカルスワー
ルポートに比べ吸気流量係数が高いた袷、高負荷時、ヘ
リカルスワールポート、及びストレートポートにより吸
気を供給するタイプの従来吸気装置と比較して高負荷時
の吸気充填効率が向上し、出力も向上することができる
。
尚、上述した第２吸気ポート４の別実施例としては例え
ば第５図に示すように、凹部１７ （第４図）を形成せ
ずに先の第１吸気ポート３よりも燃焼室１６に対し傾斜
してシリンダヘッド２内に形成し、吸気ポート４′を経
る流入吸気が燃焼室上壁１６を沿って流動し前述した縦
スワールとは旋回方向が逆のスワールを生成するように
しても良い。
ば第５図に示すように、凹部１７ （第４図）を形成せ
ずに先の第１吸気ポート３よりも燃焼室１６に対し傾斜
してシリンダヘッド２内に形成し、吸気ポート４′を経
る流入吸気が燃焼室上壁１６を沿って流動し前述した縦
スワールとは旋回方向が逆のスワールを生成するように
しても良い。
さらに、第１図に示した実施例に関連し、その燃料と空
気との混合をさらに促進するため第６図に示すように各
吸気ポートに対応して夫々、燃料噴射弁６ａ、５ｂを設
は吸気制御弁１０開弁時、燃料噴射弁６ｂからも燃料が
供給されるようにしても良い。
気との混合をさらに促進するため第６図に示すように各
吸気ポートに対応して夫々、燃料噴射弁６ａ、５ｂを設
は吸気制御弁１０開弁時、燃料噴射弁６ｂからも燃料が
供給されるようにしても良い。
また吸気ポート構造に関連しては、第７図に示すように
第１吸気ポート３と第２吸気ポート４とを吸気上流側で
連結し、連結部中央に燃料噴射弁６を配置して、高負荷
時の燃料空気混合を促進するようにしても良い。
第１吸気ポート３と第２吸気ポート４とを吸気上流側で
連結し、連結部中央に燃料噴射弁６を配置して、高負荷
時の燃料空気混合を促進するようにしても良い。
以上説明したように本発明によれば、機関が中、低負荷
域にある場合、吸気はストレート形状の第１吸気ポート
より供給されるため、スワールは生成されず、排気ガス
温度の低下を防止することができターボチャージャへの
エネルギ供給が損なわれず上記運転域における軸トルク
、出力を充分確保することができる。また、機関高負荷
域においては、吸気はストレート形状の第１吸気ポート
に加え、燃焼室内に気筒長手方向のスワールを生成せし
める第２吸気ポートからも供給されるため、スワール型
燃焼の達成により排気ガス温度の過上昇を防止すること
ができ、従ってストレートポート構成の従来吸気装置と
比較して燃費を向上することが可能となる。
域にある場合、吸気はストレート形状の第１吸気ポート
より供給されるため、スワールは生成されず、排気ガス
温度の低下を防止することができターボチャージャへの
エネルギ供給が損なわれず上記運転域における軸トルク
、出力を充分確保することができる。また、機関高負荷
域においては、吸気はストレート形状の第１吸気ポート
に加え、燃焼室内に気筒長手方向のスワールを生成せし
める第２吸気ポートからも供給されるため、スワール型
燃焼の達成により排気ガス温度の過上昇を防止すること
ができ、従ってストレートポート構成の従来吸気装置と
比較して燃費を向上することが可能となる。
第１図は本発明による吸気装置を示す気筒断面図；
第２図は第１図■−■線に沿った部分的機関断面図；
第３図は第１吸気ポートの縦断面図；第４図は第２吸気
ポートの縦断面図；第５図は第２吸気ポートの変形実施
例を示す断面図；第６図は第１図とは別の変形実施例を
示す図：第７図は第６図実施例とは異なる実施例を示す
図。 ３・・・第１吸気ポート、 ４・・・第２吸気ポート、
１０・・・吸気制御弁、 １３・・・ターボチャージャ。 第１図 ３・・・第１吸気ポート ４・・・第２吸気ポート １０・・・吸気制御弁 第 図 忍 図 第 因
ポートの縦断面図；第５図は第２吸気ポートの変形実施
例を示す断面図；第６図は第１図とは別の変形実施例を
示す図：第７図は第６図実施例とは異なる実施例を示す
図。 ３・・・第１吸気ポート、 ４・・・第２吸気ポート、
１０・・・吸気制御弁、 １３・・・ターボチャージャ。 第１図 ３・・・第１吸気ポート ４・・・第２吸気ポート １０・・・吸気制御弁 第 図 忍 図 第 因
Claims (1)
- １、ターボチャージャを備えた内燃機関において、一気
筒当たり、ストレート形状の第１吸気ポートと、燃焼室
内で気筒長手方向のスワールを生成せしめる第２吸気ポ
ートと、該第２吸気ポートを機関中、低負荷域において
閉じることのできる吸気制御弁とを備えてなるターボチ
ャージャ付き内燃機関の吸気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63192833A JPH0242122A (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | ターボチャージャ付き内燃機関の吸気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63192833A JPH0242122A (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | ターボチャージャ付き内燃機関の吸気装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0242122A true JPH0242122A (ja) | 1990-02-13 |
Family
ID=16297738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63192833A Pending JPH0242122A (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | ターボチャージャ付き内燃機関の吸気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0242122A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4445777A1 (de) * | 1993-12-22 | 1995-06-29 | Nissan Motor | Ottomotor |
| EP1081366A2 (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Intake port structure in four-stroke cycle internal combustion engine |
| US6467454B1 (en) * | 1999-07-09 | 2002-10-22 | Daimlerchrysler Ag | Spark-ignition internal combustion engine |
| WO2007140711A1 (fr) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Peizhou Han | Moteur à combustion interne régénératif avec échangeur air-air, entraîné par plateau cyclique, avec un bloc-cylindres qu'on peut faire pivoter |
-
1988
- 1988-08-03 JP JP63192833A patent/JPH0242122A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4445777A1 (de) * | 1993-12-22 | 1995-06-29 | Nissan Motor | Ottomotor |
| DE4445777B4 (de) * | 1993-12-22 | 2008-04-10 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama | Ottomotor |
| US6467454B1 (en) * | 1999-07-09 | 2002-10-22 | Daimlerchrysler Ag | Spark-ignition internal combustion engine |
| EP1081366A2 (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Intake port structure in four-stroke cycle internal combustion engine |
| EP1081366A3 (en) * | 1999-09-03 | 2002-03-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Intake port structure in four-stroke cycle internal combustion engine |
| WO2007140711A1 (fr) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Peizhou Han | Moteur à combustion interne régénératif avec échangeur air-air, entraîné par plateau cyclique, avec un bloc-cylindres qu'on peut faire pivoter |
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