JPH0574693B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スリーバルブ或いはフオーバルブ型
式の内燃機関に用いられる吸気ポート装置に係
り、特に可変吸気スワール方式の吸気ポート装置
に係る。

従来の技術 内燃機関に用いられる可変吸気スワール方式の
吸気ポート装置の一つとして、各々吸気弁により
開閉されるストレートポートとヘリカルポートと
を有し、前記ストレートポートの途中に設けられ
た吸気制御弁により前記ストレートポートの連通
と遮断が行われるよう構成された吸気ポート装置
は既に知られており、これは例えば、特開昭58−
48715号公報に示されている。

上述の如き吸気ポート装置に於ては、吸気制御
弁が閉弁している時にはストレートポートが遮断
されて吸気の実質的に全てがヘルカルポートを流
れて燃焼室内に流入することにより強い吸気スワ
ールが得られ、可燃混合気の希薄空燃比限界が拡
大され、これに対し吸気制御弁が開弁している時
にはストレートポートが連通し、吸気がヘリカル
ポートに加えてストレートポートを流れて燃焼室
内に流入するようになり、高い充填効率をもつて
吸気が行われる。

しかし燃焼室内にスワール流が生じていると、
遠心作用により燃料が燃焼室の外周側へ押しやら
れ、燃焼室の半径方向に好ましからざる空燃比の
勾配が生じ、燃焼室の中央部に於ては外周部に比
して混合気が薄くなり、このため燃焼室内に吸入
された混合気の平均空燃比が希薄空燃比限界に近
い希薄混合気であると、燃焼室の中央部に於ては
希薄空燃比限界内の可燃混合気が得られず、特に
点火プラグが燃焼室の中央部領域に設けられてい
ると、その点火プラグ付近に於て可燃空燃比の混
合気が得られず、着火不良を生じる虞れがある。
このため従来は燃焼室内に良好な吸気スワールが
得られても可燃混合気の希薄空燃比限界が十分に
有効に拡大されない。

上述の如き問題点を解決した改良された吸気ポ
ート装置として、本願出願人と同一の出願人は、
各々吸気弁により開閉されるストレートポート及
びヘリカルポートと、前記ストレートポートの途
中に設けられて該ストレートポートの連通と遮断
を行う吸気制御弁とを有する内燃機関の吸気ポー
ト装置に於て、前記吸気制御弁をバイパスして延
在し前記ストレートポートの燃焼室に対する開口
端の近傍に開口した補助ストレート通路を有して
いる吸気ポート装置を特願昭60−163149号として
既に提案している。

上述の如き構成の吸気ポート装置によれば、補
助ストレート通路を経て燃焼室内に吸入される吸
気により燃焼室内に直進流が生じ、これにより吸
気制御弁閉弁時に於ては燃焼室内に生じた吸気
（混合気）のスワール流により燃焼室内の外周側
に押しやられていた燃料が燃焼室中央部領域にあ
る点火プラグの配設位置へ向かい、しかも前記補
助ストレート通路からも燃料を含んだ混合気が点
火プラグの配設位置へ直接向かい、燃焼室内に吸
入される混合気の平均空燃比が希薄空燃比に設定
されていても点火プラグの配設位置領域に適正空
燃比の可燃混合気が安定して存在するようにな
り、可燃混合気の希薄空燃比限界がより一層拡大
されるようになる。また、補助ストレート通路を
経て燃焼室内に吸入された吸気による直進流とス
ワール流とが衝突することによつて燃焼室内に多
量のマイクロタービユレンスが発生し、これによ
り混合気の燃焼性が改善され、このことによつて
も可燃混合気の希薄空燃比限界がより一層拡大さ
れる。

発明が解決しようとする問題点 上記の同一出願人の先願である特願昭60−
163149号による吸気ポート装置に於ては、補助ス
トレート通路の上流側の開口端は、吸気ポートが
隔壁により隔てられて互いに並列に配置されたス
トレートポートとヘリカルポートとに分岐する分
岐点より上流側にて吸気ポート内に開口してお
り、そのため吸気制御弁によりストレートポート
が遮断された機関運転時に、補助ストレート通路
を経て燃焼室へ導かれる混合気は、ヘリカルポー
トを経て燃焼室へ導かれる混合気と同一性状の混
合気、即ち同一の空燃比を有する混合気である。

しかし、吸気制御弁によりストレートポートが
遮断される機関運転時は、希薄混合時による運転
時であり、このとき混合気の着火不良を回避する
目的で補助ストレート通路を経て燃焼室内の点火
プラグ配設位置へ向けて供給される混合気は、混
合気全体の濃さよりも幾分濃い混合気、即ち空燃
比が全体の空燃比より幾分低い空燃比の混合気で
あるのがより好ましい。

本発明は、この点に鑑み、上記先願と同じ要領
にてストレートポートを遮断した機関運転時に補
助ストレート通路を経て燃焼室内の点火プラグ配
設位置へ向けて供給される混合気の濃度を、混合
気全体の濃度より幾分高くすることができるよう
改良された吸気ポート装置を提供することを目的
としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、隔壁によ
り隔てられて互いに並列に配置され混合気を燃焼
室へ導くストレートポート及びヘリカルポート
と、前記各ポートの燃焼室側開口端を選択的に開
閉する吸気弁と、前記ストレートポートの途中に
設けられ該ストレートポートを選択的に遮断する
吸気制御弁と、前記ストレートポートの前記吸気
制御弁より上流側の部分と下流側の部分とを該吸
気制御弁をバイパスして連通し前記吸気弁の開弁
時に混合気を燃焼室内の点火プラグ配設位置へ向
けて導く補助ストレート通路とを有することを特
徴とする内燃機関の吸気ポート装置によつて達成
される。

発明の作用及び効果 上記の如く補助ストレート通路の上流側開口端
が、隔壁によりヘリカルポートと隔てられたスト
レートポート内であつて吸気制御弁より上流側の
部分に開口するよう設けられているときには、ス
トレートポートが吸気制御弁により遮断されてい
る機関運転時に、吸気ポートの上流側よりストレ
ートポートとヘリカルポートの分岐点迄流れた混
合気は、ここで一旦ヘリカルポート内へ向かう混
合気とストレートポート内へ向かう混合気とに分
かれ、ストレートポート内へ向かつた混合気は、
その一部は補助ストレート通路を経て燃焼室へ向
かうが、残りの混合気は吸気制御弁により流れを
遮られ、混合気に含まれていた燃料液滴の一部
は、ストレートポートの入口部の壁面に付着す
る。こうしてストレートポートの入口部の壁面に
付着した燃料は、補助ストレート通路を経て流れ
る混合気に加わることとなり、かくして補助スト
レート通路より燃焼室内の点火プラグ配設位置へ
向けて供給される混合気は、混合気全体の空燃比
よりも低い空燃比の混合気、即ちより濃い混合
気、となり、希薄混合気による機関運転時に、点
火プラグ周りの混合気を全体の空燃比よりも低い
空燃比とすることにより、混合気の着火性を改善
する効果が得られる。

実施例 以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図及び第２図は本発明による内燃機関の吸
気ポート装置の一つの実施例を示している。図に
於て、１はシリンダブロツクを、２はシリンダヘ
ツドを各々示しており、シリンダブロツク１とシ
リンダヘツド２とはシリンダボア３内に設けられ
たピストン４と共働して燃焼室５を郭定してい
る。

シリンダヘツド２にはストレートポート６とヘ
リカルポート７とが設けられており、更にまた二
つの排気ポート８が設けられている。ストレート
ポート６とヘリカルポート７は各々個別の吸気弁
９及び１０によつてその燃焼室５に対する開口端
を開閉されるようになつており、排気ポート８は
それぞれ個別の排気弁１１により燃焼室５に対す
る開口端を開閉されるようになつている。

シリンダヘツド２には燃焼室５の中央部領域に
向けて開口した点火プラグホール１２が設けられ
ており、該点火プラグホールには点火プラグ１３
が取付けられている。

シリンダヘツド２には吸気制御弁１４が取付け
られている。吸気制御弁１４はバタフライ弁型の
開閉弁であつてストレートポート６の途中を開閉
してストレートポート６の連通と遮断を制御する
ようになつている。吸気制御弁１４は、図には示
されていないが、適当な制御装置によつて例えば
機関負荷が所定値以下である時には閉弁され、機
関負荷が所定値以上である時には開弁されて良
い。

シリンダヘツド２には吸気制御弁１４をバイパ
スして延在した補助ストレート通路１５が設けら
れている。補助ストレート通路１５は、一端に閉
弁位置にある吸気制御弁１４の直上流に開口した
吸気入口１６を、他端にストレートポート６の燃
焼室５に対する開口端の近傍に開口した吸気出口
１７を有しており、ストレートポート６の下方に
あつて吸気入口１６より吸気出口１７へ向けて下
り傾斜になつている。

補助ストレート通路１５の通路断面積はストレ
ートポート６及びヘリカルポート７の何れの通路
断面積より小さく、これらの1/5程度に設定され
ている。補助ストレート通路１５の吸気出口１７
は、第２図に良く示されている如く、ストレート
ポート６の燃焼室５に対する開口端の近傍のうち
ストレートポート６の一側方に隣接して設けられ
たヘリカルポート７の側に設けられている。

ストレートポート６とヘリカルポート７とはそ
の通路部分の途中までを隔壁２ａにより互いに区
分されており、該両者は共通の吸気入口部２２を
有し、この吸気入口部２２には吸気マニホールド
１８のマニホールド吸気通路２０が連通接続され
ていて吸気マニホールド１８に取付けられた燃料
インジエクタよりガソリンの如き液体の燃料が噴
射供給されるようになつている。

隔壁２ａは、第２図に於て符号２ｂで示されて
いる如く補助ストレート通路１５の吸気入口１６
の部分にまで延長して設けられている。

上述の如き構成によれば、吸気制御弁１４が閉
弁していてストレートポート６が遮断されている
時には吸気の多くは、ヘリカルポート７より燃焼
室５内に流入し、シリンダボア中心軸線周りのス
ワール流Ａを生じる。これと同時に吸気の一部
は、補助ストレート通路１５を経て燃焼室５内に
流入し、燃焼室５のほぼ中央部を径方向に横切つ
て燃焼室中央部の点火プラグ１３へ向かう直進流
Ｂを生じる。これによりスワール流Ａは直進流Ｂ
に引込まれて燃焼室５の中心部へ向かい、スワー
ル流Ａの遠心作用により燃焼室５の外周領域に多
く存在していた燃料が点火プラグ１３の配設部へ
向かい、しかも直進流Ｂ自身も燃料を含んでいて
これが点火プラグ１３の配設部へ直接向かい、点
火プラグ１３の周辺に存在する混合気が燃焼室５
の外周部に存在する混合気に比して極端に薄くな
ることがなくなる。これによつて燃焼室５内に供
給される混合気の平均空燃比が希薄空燃比であつ
ても点火プラグ１３の付近に適正空燃比の可燃混
合気が安定して存在するようになり、混合気の着
火が確実なものとなり、またスワール流Ａと直進
流Ｂとの衝突によつて燃焼室５内に多量のマイク
ロタービユレンスが発生するようになり、これら
のことにより可燃混合気の希薄空燃比限界が拡大
される。また直進流Ｂはスワール流Ａの終端部に
てスワール流Ａと衝突するから、直進流Ｂがスワ
ール流Ａを大きく減衰させることがない。

吸気ポートへ供給された燃料の一部はストレー
トポート６へ向かい、その燃料は吸気制御弁１４
が閉弁している時には該吸気制御弁及び該吸気制
御弁より上流側のストレートポート６の壁面に付
着するが、これら付着燃料は吸気入口１６より補
助ストレート通路１５内に流入し、その吸気出口
１７よりストレートポート６の燃焼室５に対する
開口端近傍に流出し、これより燃焼室５内に吸入
される。従つてストレートポートからは燃焼室内
に比較的小さい空燃比の濃い混合気が供給され
る。しかも補助ストレート通路１５は点火プラグ
１３の配設部に向けて開口しているので点火プラ
グ１３の周辺に着火性に優れた適度に濃い混合気
が安定して存在するようになり、混合気の着火が
より確実なものになり、可燃混合気の希薄空燃比
限界がより一層拡大される。

隔壁２ａが延長部２ｂを有していることにより
吸気制御弁１４が閉弁している時にストレートポ
ート６に供給される燃料量が増大し、これに応じ
て補助ストレート通路１５を経て燃焼室５内に供
給される燃料量が増大し、燃焼室中央部領域の点
火プラグ１３の配設部に着火性に優れた適度に濃
い混合気がより一層安定して存在するようにな
る。

吸気制御弁１４が開弁している時には、ヘリカ
ルポート７に加えてストレートポート６からも燃
焼室５内に吸気が流入し、これにより充填効率が
向上し、またこの時も吸気の一部が補助ストレー
ト通路１５を経て燃焼室５内に流入することによ
り充填効率がより一層向上する。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について
詳細に説明したが、本発明は、これに限定される
ものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例
が可能であることは当業者にとつて明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の吸気ポート装
置の一つの実施例を示す縦断面図、第２図は第１
図に示された本発明による吸気ポート装置の平断
面図である。 １……シリンダブロツク、２……シリンダヘツ
ド、３……シリンダボア、４……ピストン、５…
…燃焼室、６……ストレートポート、７……ヘリ
カルポート、８……排気ポート、９，１０……吸
気弁、１１……排気弁、１２……点火プラグホー
ル、１３……点火プラグ、１４……吸気制御弁、
１５……補助ストレート通路、１６……吸気入
口、１７……吸気出口、１８……吸気マニホール
ド、１９……下部ポケツト部、２０……マニホー
ルド吸気通路、２１……燃料インジエクタ、２２
……吸気入口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 隔壁により隔てられて互いに並列に配置され
   混合気を燃焼室へ導くストレートポート及びヘリ
   カルポートと、前記各ポートの燃焼室側開口端を
   選択的に開閉する吸気弁と、前記ストレートポー
   トの途中に設けられ該ストレートポートを選択的
   に遮断する吸気制御弁と、前記ストレートポート
   の前記吸気制御弁より上流側の部分と下流側の部
   分とを該吸気制御弁をバイパスして連通し前記吸
   気弁の開弁時に混合気を燃焼室内の点火プラグ配
   設位置へ向けて導く補助ストレート通路とを有す
   ることを特徴とする内燃機関の吸気ポート装置。