JPH04265449A - 内燃機関の吸気ポート - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関において吸気
通路から気筒の燃焼室へ開口する部分にポペット型の吸
気弁を有する吸気ポートに関し、特に吸気流に旋回運動
を与えないように殆ど真っ直ぐに伸びる所謂ストレート
状の吸気ポートに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６の（ａ）及び（ｂ）に従来のストレ
ート状吸気ポートの構造を示す。ストレート状の吸気ポ
ート１とは、内燃機関のシリンダヘッド２に設けられる
吸気通路３の一部であって、吸気スワールを発生させな
いで吸気の充填効率を高める場合に用いられ、燃焼室４
への弁開口５の中心に向かって略真っ直ぐに伸びている
吸気通路の最終部分を指す。通常この部分にはポペット
型の吸気弁６が弁開口５を開閉するように設けられる。 吸気弁６の軸部であるステム７は、シリンダヘッド２に
取り付けられた軸受とシールを兼ねる円筒状のステムガ
イド８の中を通って案内される。吸気弁６は、ステム７
の図示しない端部の側に設けられるカム等からなる動弁
機構によって、ステム７の方向に往復駆動されることに
より弁開口５を開閉する。この場合、ステムガイド８の
内側端部は、吸気ポート１の内壁面から吸気の流路の中
へかなりの長さに突出しているのが普通である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】吸気通路３の内面壁は
、吸気流の抵抗にならないように、一般に滑らかな形状
になっているが、吸気ポート１においては、流路内に吸
気弁６のステム７やステムガイド８等が突出しているの
で、その前方の壁面に隆起部９のようなものを設けるこ
ともあるが、それでもステム７やステムガイド８の部分
では流路の断面形状が急に、且つ大きく変化することに
なる。そのため、吸気弁６のステム７やステムガイド８
の上流側で吸気流の圧力が若干高くなり、逆にそれらの
下流側では若干低くなるので、下流側の周辺では圧力が
元に戻ろうとして流れが乱れる。つまり、吸気流の慣性
と圧力変化によって、図６の（ａ）及び（ｂ）に示した
ように、ステムガイド８の下流側には吸気の渦１０が発
生する。このようにして渦１０が発生すると、吸気通路
３を流れる吸気流の平均流速が低下し、同時に流量も減
少するから、結果として内燃機関の充填効率、従って出
力等が低下することになる。

【０００４】なお、本出願人が先に提案したように、吸
気弁のステムの下流側に吸気流に沿って隔壁を設けるこ
とにより、吸気ポートを流れの方向に沿う複数の部分に
分割するものが知られている（実開昭６３−１５６４２
５号公報参照）が、本発明は吸気流の渦の発生を抑制す
るという目的を有するものであるから、この目的に対し
てそのように長く且つ突出量の大きい隔壁を設けると、
その分だけ吸気通路の断面積が減少するため、吸気抵抗
が増大して却って吸気の流量が低下するというような、
本発明の目的に反する結果を招くことにもなりかねない
。

【０００５】本発明は、このように兼ね合いの難しい相
反する条件が絡み合っている吸気ポート、殊にストレー
ト状の吸気ポートの形状を改良して、吸気ポート内に吸
気の乱流である渦が発生するのを抑制しながら、同時に
流れの抵抗が増大するのも避けて、ストレート状の吸気
ポートの特長である大流量による高い吸気充填効率を十
分に発揮させるための、比較的簡単な手段を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、ストレート状の吸気通路が
機関の燃焼室へ開口する部分において、前記燃焼室の開
口を開閉するポペット型の吸気弁と、前記吸気弁のステ
ムを案内するために前記吸気通路の内壁面から突出する
ステムガイドと、前記ステムガイドの下流側に前記吸気
通路の内壁面から吸気流の方向に沿う突条の形で隆起す
るガイドとを有し、前記ガイドの上流側部分の端面が前
記ステムガイドと近接するように略平行となっていると
共に、前記ガイドの下流側部分が前記ステムガイドの先
端付近から鋭い稜線を描いて、下流に向かって前記ステ
ムガイドの直径の１〜１．４倍程度の長さだけ伸びてお
り、前記ガイドの周辺が滑らかに前記吸気通路の内壁面
に交わることによって、前記ガイドが吸気流を前記ステ
ムガイドの下流側領域から前記開口に向かって転向させ
るように構成されていることを特徴とする内燃機関の吸
気ポートを提供する。

【０００７】

【作用】ストレート状の吸気通路に流入した吸気は、旋
回することなく燃焼室の開口に設けられた吸気弁の付近
まで到達するが、吸気弁の付近にはステムやステムガイ
ド等が吸気通路の内壁面から流れの中に突出しているの
で、それらの陰に吸気の低圧部分が生じて渦を発生しよ
うとする。しかしながら、本発明によって、ステムガイ
ドの下流側には、吸気通路の内壁面から吸気流の方向に
沿う突条の形のガイドが隆起して設けられており、しか
も、そのガイドは、上流側の端部がステムガイドに近接
していると共に、下流側部分が前記ステムガイドの先端
付近から鋭い稜線を描いて下流にむかって伸びているの
で、ステムガイドの下流側には低圧の部分が発生しない
ばかりか、ガイドに当たった吸気流は燃焼室への開口に
向かって転向させられ、乱流を生じることなく円滑に機
関の燃焼室へ吸入される。従って、吸気の流速及び流量
が低下することがなく、短時間に多量の吸気が燃焼室へ
入ることができるので、機関の充填効率が向上する。

【０００８】

【実施例】図１〜図３に本発明の一実施例を示す。前記
従来技術において述べた吸気ポート１、シリンダヘッド
２、吸気通路３、燃焼室４、弁開口５、吸気弁６、吸気
弁のステム７、ステムガイド８、及び隆起部９等につい
ては、この実施例においても実質的に同様の構造となし
得るから、同じ符号数字をもって表すことにより重複す
る説明を省略する。

【０００９】本発明の特徴に対応して、図１〜図３に示
した実施例は、ストレート状の吸気ポート１内に高さＨ
だけ突出するステムガイド８の下流側において、吸気ポ
ート１（吸気通路３）の内壁面１２から流路内へ山形に
突出している比較的小さなガイド（或いは突条）１１を
有する。ガイド１１の上流側部分１１ａは、ステムガイ
ド８との間に僅かな隙間１３を残してそれと略平行に長
さＵだけ吸気ポート１の内壁面１２から立ち上がる端面
１１ｃを有する。ガイド１１の下流側部分１１ｂは、そ
の側面形状が図１（ａ）に、また断面形状が図１（ｂ）
に示されていることから理解されるように、ステムガイ
ド８の先端付近から下流側に向かう尾根状の稜線１１ｄ
を形成して、高さを減少しながら滑らかに内壁面１２と
交わる形状を有している。ガイド１１の周囲が吸気ポー
ト１の内壁面１２と滑らかに交わっていることは言うま
でもない。

【００１０】この場合、ステムガイド８の直径Ｄを基準
として、隙間１３の大きさＧは０．２Ｄ以下（最良の値
は０）、稜線１１ｄの長さＬは、図１（ａ）に示した方
向に測って、１．０〜１．４Ｄ程度、ガイド１１の幅Ｗ
はＤと同程度以下にし、ステムガイド８から下流方向へ
の投影の幅内に略入るようにする。また、ステムガイド
８の高さＨを基準として、ガイド１１の上流側部分１１
ａの長さＵは１．０〜１．５Ｈ程度にする。図１（ｂ）
に示す稜線の頂角Ｔは２０°〜６０°程度の鋭角の範囲
から選び、先端の丸みＲは小さくて鋭いほうが良いので
、Ｒ０〜Ｒ３程度の値とする。ガイド１１の下流側の稜
線１１ｄの傾斜角Ａ（シリンダヘッド２の下面に対する
もの）は、吸気ポート１の中心線の傾斜角θを基準とし
て、θ±１０°程度に選ぶ。

【００１１】図２に示したように、吸気ポート１の断面
形は上流側からＳ１，Ｓ２　，Ｓ３　のように変化する
が、鎖線で示した基準の形からの変化が最も著しいのは
、ステムガイド８を含むＳ２　からＳ３　にかけての領
域である。図３の（ｂ）において矢印で示したように、
吸気ポート１を流れる吸気は、この領域でステムガイド
８や吸気弁のステム７を避けて横向きにそれらの両脇を
流れ、前述のように、それらの下流側において減圧によ
る渦を発生しようとするが、本発明の実施例ではステム
ガイド８の下流側に山形のガイド１１を設けているため
、ステムガイド８の下流側にも減圧部分は発生せず、横
向きの流れはガイド１１によって図２の矢印で示すよう
に下向きに転向させられる。このようにして渦の発生が
抑えられるので、流量係数が著しく向上する。図４は、
ガイド１１を設けたもの（実線）と設けないもの（破線
）について、吸気弁の弁リフト量（ｍｍ）に対する実用
流量係数の測定結果を比較して示したものである。図中
にδとして示したように、ガイド１１の有無により、弁
リフト量の大きい領域で著しい差が現れている。

【００１２】図１（ｂ）に示すガイド１１の先端の頂角
Ｔの大きさも重要で、これを鋭角にした場合（実線）と
鈍角にした場合（破線）について弁リフト量（ｍｍ）に
対する吸気の流量を比較して示したものが図５である。 この場合も吸気弁の弁リフト量の大きい領域すなわち大
流量のときに、著しい差が現れている。両者の差は、頂
角Ｔの違いのみでなく、図１（ｂ）に示した断面形にお
ける先端の丸みＲの大きさにも関係している。ガイド１
１の長さＬは大きい方が乱流を抑える作用が強くなるが
、その反面、あまり大きくすると吸気流に対する抵抗と
なり得るので、実験の結果、前述のようにステムガイド
８の直径Ｄと同程度か、長くても１．４倍程度以下にす
るのがよいことが判った。

【００１３】

【発明の効果】本発明の吸気ポートは前記のような構成
を有するので、ステムガイドの下流側に短い突条の形の
ガイドを設けたことによって、ステムガイド等の陰に低
圧部分を発生させることがなく、その部分に渦や乱流が
生じないので、吸気の流速、流量が低下せず、その機関
は高い充填効率を得ることができ、高出力をもたらすこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部を拡大して示すもので、
（ａ）は側断面、（ｂ）は一部の横断面図である。

【図２】吸気通路の断面形の変化を示すとともに、吸気
ポート全体の構成をも示す断面図である。

【図３】吸気ポートの平面図であって、（ａ）は全体を
、（ｂ）はその一部を拡大して示す。

【図４】本発明の効果を確認するための実験結果を示す
弁リフト量に対する実用流量係数の関係図である。

【図５】同じく、本発明の効果を確認するための実験結
果を示す弁リフト量に対する流量の関係図である。

【図６】従来例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ
）は平面図である。

【符号の説明】

１…吸気ポート ７…吸気弁のステム ８…ステムガイド １０…吸気の渦 １１…ガイド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ストレート状の吸気通路が機関の燃焼
   室へ開口する部分において、前記燃焼室の開口を開閉す
   るポペット型の吸気弁と、前記吸気弁のステムを案内す
   るために前記吸気通路の内壁面から突出するステムガイ
   ドと、前記ステムガイドの下流側に前記吸気通路の内壁
   面から吸気流の方向に沿う突条の形で隆起するガイドと
   を有し、前記ガイドの上流側部分の端面が前記ステムガ
   イドと近接するように略平行となっていると共に、前記
   ガイドの下流側部分が前記ステムガイドの先端付近から
   鋭い稜線を描いて、下流に向かって前記ステムガイドの
   直径の１〜１．４倍程度の長さだけ伸びており、前記ガ
   イドの周辺が滑らかに前記吸気通路の内壁面に交わるこ
   とによって、前記ガイドが吸気流を前記ステムガイドの
   下流側領域から前記開口に向かって転向させるように構
   成されていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート。