JPH06101485A

JPH06101485A - 層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造

Info

Publication number: JPH06101485A
Application number: JP4255118A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Hirako; 廉平子; Hiromitsu Ando; 弘光安東; Shogo Omori; 祥吾大森; Yasuki Tamura; 保樹田村; Michihiro Hatake; 道博畠
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1994-04-12
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JP2697514B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、層状燃焼内燃機関の吸気ポート構
造に関し、筒内の吸気のタンブル流の層状化を促進し
て、理論空燃比よりも少ない量の燃料の混合気でも安定
した希薄燃焼状態を保持できるようにすることを目的と
する。【構成】２つの吸気弁５８，５８によってそれぞれ開
閉される２つの燃焼室開口を有した吸気ポート４６をそ
なえ、吸気ポート４６からの吸気流が燃焼室３０内でタ
ンブル流となるような内燃機関において、燃焼室頂部の
中央部分に着火手段１１が配設されるとともに、吸気ポ
ート４６内を着火手段１１側の中央通路４とその両側の
側方通路５とに二分する２つの隔壁２１が設けられ、中
央通路４の上面側へ向けて燃料を噴射する燃料噴射手段
１２が吸気ポート内４６の下面側内壁８又はその近傍に
設けられ、燃料濃度の異なる層状のタンブル流が形成さ
れるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、層状燃焼内燃機関の吸
気ポート構造に関し、特に、２つの吸気弁によってそれ
ぞれ開閉される２つの燃焼室開口を有している吸気ポー
トからの吸気流が燃焼室内で層状化されたタンブル流と
なるように構成された、層状燃焼内燃機関の吸気ポート
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、吸気弁を大型化することなくエン
ジンの燃焼室の吸気通路面積を大きくするため、１つの
燃焼室に２つの吸気ポート通路を設けた内燃機関が用い
られるようになってきている。かかる内燃機関では、２
つの吸気ポート通路が、１つの吸気ポートから分岐して
形成され、これらの２つの吸気ポート通路からそれぞれ
混合気が燃焼室に流入するようになっている（以下、こ
のような内燃機関を２吸気ポート式内燃機関という）。

【０００３】また、内燃機関の燃焼を改善する手段とし
て、吸気行程において、例えば、図２１，図２２に示す
ような気筒内の縦向きの旋回流、所謂タンブル流Ｆ（Ｆ
ａ，Ｆｍ）を発生させることが有効である。例えば、図
２１，図２２は、かかるタンブル流Ｆａ，Ｆｍを発生さ
せるようにした２吸気ポート式内燃機関の１つの気筒の
構造を示し、図において、符号２２はシリンダブロッ
ク、２４はシリンダボア、２６はピストン、２８はシリ
ンダヘッド、３０は燃焼室である。そして、３４は燃焼
室３０の上壁部に形成されたペントルーフであって、４
０′，４２′は吸気ポート４４′から分岐して、各気筒
に２つずつ設けられた吸気ポートの通路部分（以下、吸
気ポート部分という）であり、吸気ポート４４′には、
それぞれ吸気弁５８が設置されている。

【０００４】ペントルーフ３４は、各吸気ポート部分４
０′，４２′からの吸気流を、各吸気通路４０′，４
２′の延長軸線上のシリンダボア２４の内壁面に沿って
下方に案内しうるような斜面をそなえ、各吸気ポート部
分４０′，４２′からの吸気流は、このペントルーフ３
４の案内にも助けられて、それぞれ矢印Ｆａ，Ｆｍで示
すようなタンブル流方向に進む。

【０００５】さらに、タンブル流を促進するには、吸気
ポート４４′の形状が重要であり、一般的には、図２
１，図２２に示すように吸気ポート４４′を直線状のス
トレートポートに形成したり、図２５に示すように吸気
ポート４４′を絞ったりすることで、流れを整流するよ
うに工夫している。なお、図２１，図２５において、符
号４０Ｆ，４２Ｆはストレートポートでない通常の吸気
ポートを示している。

【０００６】そして、このような吸気ポート４４′の断
面形状は一般には図２３に示すような円形に形成される
が、図２４に示すような楕円形や長円形に形成される他
に略方形に形成されることもある。また、この例では、
図２２に示すように、一方の吸気ポート部分４２′のみ
にインジェクタ１２が設けられ、点火プラグ１１は、こ
のインジェクタ１２を装備した吸気ポート部分４２′の
吸気弁５８の近傍に配設されている。このため、この点
火プラグ１１の近傍には、インジェクタ１２から噴射さ
れた燃料と吸気された空気とによる混合気が吸気ポート
部分４２′及び吸気ポート４４′を通じて燃焼室３０に
流入し、この混合気のタンブル流Ｆｍが形成される。ま
た、吸気ポート部分４０′の吸気ポート４４′からは、
空気のみが燃焼室３０に流入して、この空気のタンブル
流Ｆａが形成される。

【０００７】これにより、燃焼室３０内では、混合気の
タンブル流Ｆｍと空気のタンブル流Ｆａとの層状化した
タンブル流が形成される。このようにして発生するタン
ブル流は、火炎伝播速度や燃焼安定性の増大に効果があ
り、熱発生量Ｑ，筒内圧Ｐ，熱発生率ｄＱについての実
験データを示すと、例えば図２６のようになり、標準
（タンブル流を特に発生させない一般的な場合）に比べ
てタンブル流を発生させた場合の方が、熱発生量Ｑ，図
示平均有効圧Ｐ，熱発生率ｄＱのサイクル変動が小さ
く、燃焼安定性が良好であることがわかる。

【０００８】したがって、混合気の燃料濃度が低くい状
態、いわゆる希薄燃焼時であっても機関を安定な状態で
運転することができる。なお、図中、符号４７は排気通
路６０に連通する排気ポート、５９は排気弁である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
タンブル流Ｆａ，Ｆｍを発生させるようにした２吸気ポ
ート式内燃機関において、点火プラグ１１が２つの吸気
弁５８，５８の中心から等距離に位置している（例え
ば、燃焼室頂部の中央部分）と、混合気の濃いタンブル
流を燃焼室３０内の点火プラグ１１近傍（すなわち燃焼
室３０内の中心付近）に形成して、吸気を層状化する必
要がある。しかし、２つの吸気ポート部分４０′，４
２′が並列的に配設されていると、両方の吸気弁５８，
５８から吸入された混合気の中央部分のみを濃くするこ
とは困難であり、希薄燃焼時にエンジンの燃焼状態を安
定した状態に保てないという課題がある。

【００１０】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、筒内の吸気のタンブル流を層状化を促進しなが
ら、燃焼室中央頂部の燃焼用着火手段近傍の空燃比を濃
く，燃焼室周辺部のタンブル流の空燃比を薄くして、理
論空燃比よりも少ない量の燃料の混合気でも安定した希
薄燃焼状態を保てるようにした、層状燃焼内燃機関の吸
気ポート構造を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造は、２つ
の吸気弁によってそれぞれ開閉される２つの燃焼室開口
を有した吸気ポートをそなえ、該吸気ポートからの吸気
流がそれぞれ燃焼室内でタンブル流となるように構成さ
れた内燃機関において、上記燃焼室頂部の中央部分に燃
焼用の着火手段が配設されるとともに、上記吸気ポート
内の上面に吸気流線方向に沿って延設され、該吸気ポー
ト内を上記着火手段側の中央通路とその両側の側方通路
とに二分する２つの隔壁が設けられ、上記中央通路の上
面側内壁へ向けて燃料を噴射する燃料噴射手段が該吸気
ポート内の下面側内壁又はその近傍に設けられ、上記タ
ンブル流が燃料濃度の異なる層状のタンブル流となるよ
うに構成されていることを特徴としている。

【００１２】また、請求項２記載の本発明の層状燃焼内
燃機関の吸気ポート構造は、上記請求項１記載の構成に
加えて、上記隔壁と上記吸気ポート内の上面側内壁との
間に空間が設けられていることを特徴としている。ま
た、請求項３記載の本発明の層状燃焼内燃機関の吸気ポ
ート構造は、上記請求項１記載の構成に加えて、上記隔
壁が、上記吸気ポートの上面側内壁から下面側内壁に到
達するように延設されていることを特徴としている。

【００１３】また、請求項４記載の本発明の層状燃焼内
燃機関の吸気ポート構造は、２つの吸気弁によってそれ
ぞれ開閉される２つの燃焼室開口を有した吸気ポートを
そなえ、該吸気ポートからの吸気流がそれぞれ燃焼室内
でタンブル流となるように構成された内燃機関におい
て、上記燃焼室頂部の中央部分に燃焼用の着火手段が配
設されるとともに、該吸気ポートが、該吸気ポート内の
上面から下面側へ、且つ、吸気流線方向に沿って延設さ
れる２つの隔壁と、両隔壁の下端部を接続し該吸気ポー
ト内を上下方向に仕切る補助隔壁とにより、着火手段側
と反着火手段側とに区画され、且つ、該着火手段側に燃
料を供給する燃料供給手段が設けられ、上記タンブル流
が燃料濃度の異なる層状のタンブル流となるように構成
されていることを特徴としている。

【００１４】

【作用】上述の請求項１記載の本発明の層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造では、２つの吸気弁によって開閉さ
れる２つの燃焼室開口を有した吸気ポートから燃焼室内
に吸気が送られて、タンブル流が形成される。この時、
吸気ポート内では、隔壁により、内部の吸気が着火手段
側の中央通路と、その両側の側方通路とに２分される。
また、燃料は燃料噴射手段によって、中央通路の下面側
から上方へ噴射されて吸気流と混合される。

【００１５】そして、上記の隔壁によって中央側通路に
は混合気のみが流入し、側方通路には空気のみが流入す
るので、燃焼室に流入した吸気流は、比較的燃料濃度の
高い混合気のタンブル流と、その両側の側方に空気のタ
ンブル流とが形成される。このような構造では、燃焼室
内全体としては希薄な状態の混合気を、着火手段側に比
較的濃い混合気のタンブル流を形成することにより、燃
焼状態が確実に安定する。

【００１６】また、請求項２記載の本発明の層状燃焼内
燃機関の吸気ポート構造のように、隔壁と上記吸気ポー
ト内の上面側内壁との間に空間が設けられている場合
も、この隔壁により、燃焼室内では混合気の層と空気の
層とのタンブル流が層状化され、着火手段近傍のタンブ
ル流の外側の流れが混合気により形成される。これによ
り、混合気の着火が確実に行なわれ、安定した燃焼状態
となる。

【００１７】また、請求項３記載の本発明の層状燃焼内
燃機関の吸気ポート構造のように、上記隔壁が上記吸気
ポートの上面側内壁から下面側内壁に到達するように延
設されている場合も、混合気の層と空気の層とが完全に
分離されて燃焼室内に流入する。さらに、請求項４記載
の本発明の層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造では、吸
気ポート内の上面から下面側へ延びる隔壁と、両隔壁の
下端を接続して吸気ポート内を上下に仕切る補助隔壁と
により、吸気流は着火手段側近傍とその周辺域の反着火
手段側とに区画され、着火手段側にのみ混合気が供給さ
れるので、燃焼室内では、混合気の着火が確実に行なわ
れる。

【００１８】さらに、燃料は吸気ポート内の補助隔壁に
よって隔離され、吸気ポート内の側方のみでなく、吸気
ポート内の下方への流入が防止される。これにより、や
はり着火手段側近傍には、着火手段側のタンブル流外側
の流れの混合気が集まって、混合気の着火が確実に行な
われる。

【００１９】

【実施例】以下、図面により、本発明の層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造について説明すると、図１〜図１０
は本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関の吸気
ポート構造を示すもので、図１はその構成を示す模式的
斜視図、図２はその構成を示す模式的上面図であって図
１におけるＡ矢視図、図３はその構成を示す模式的な部
分断面図であって図２におけるＣ−Ｃ断面図、図４はそ
の構成を示す模式的な部分断面図であって図３における
Ｂ−Ｂ断面図、図５はその作用を示す模式図、図６
（ａ）〜（ｄ）はその燃料噴射の仕方のバリエーション
を示す模式図、図７〜図１０はそれぞれその作用及び効
果を説明するためのグラフである。

【００２０】図１に示すように、この第１実施例の吸気
ポート構造を有する内燃機関の各気筒には、シリンダブ
ロック２２に形成されたシリンダボア２４とピストン２
６とシリンダヘッド２８とで囲撓されて燃焼室３０が形
成されており、この燃焼室３０内には、吸気ポート４６
が導かれている。そして、この吸気ポート４６は、途中
でポート隔壁（吸気ポート分岐部）４６Ｃによって２つ
の吸気ポート部分４６Ａ，４６Ｂに２分されたサイアミ
ーズポートとなっており、各吸気ポート部分４６Ａ，４
６Ｂの燃焼室開口には、それぞれ吸気弁５８が設置され
ている。また、排気ポート４７もサイアミーズポートと
なっており、この燃焼室３０内には、２つの排気ポート
部分４７Ａ，４７Ｂ部分も導かれ、それぞれ図示しない
排気弁が設置されている。

【００２１】なお、各吸気ポート部分（以下、この吸気
ポート部分についても単に吸気ポートという）４６Ａ，
４６Ｂは、図示しない吸気通路（インテークマニホール
ド）に連通接続されている。また、図中１Ａ，１Ｂは吸
気ポート４６Ａ，４６Ｂの各軸心線を示している。ま
た、各排気ポート４７Ａ，４７Ｂは下流側で合流して、
やはり共通の排気通路４７に連通接続されている。

【００２２】また、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの分岐部
４６Ｃ直前付近には、後述する燃料噴射手段としてのイ
ンジェクタ１２が取り付けられ、このインジェクタ１２
により、燃料が吸気ポート４６Ａ，４６Ｂに噴射される
ようになっている。そして、この実施例では、吸気ポー
ト４６Ａ，４６Ｂの分岐部４６Ｃ付近より下流側では、
各吸気ポート４６Ａ，４６Ｂは互いに平行に形成されて
いる。これにより、各吸気ポート４６Ａ，４６Ｂからの
吸気は、互いに平行な状態で燃焼室３０に流入するよう
になっている。

【００２３】また、各吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの軸心
線１Ａ，１Ｂは、図２，図３及び図５に示すように、互
いに平行な２直線になっている。つまり、各吸気ポート
４６Ａ，４６Ｂは互いに平行な直線状のストレートポー
トに形成されているのである。更に、このストレートポ
ートの断面形状は、図４に示すように、吸気ポート４６
Ａ，４６Ｂのタンブル流側半部（つまりタンブル流を形
成する主成分流が流れる吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの上
側半部）４６Ａ−１，４６Ｂ−１が、他半部（つまりタ
ンブル流を阻止するような成分流が流れる吸気ポート４
６Ａ，４６Ｂの下側半部）４６Ａ−２，４６Ｂ−２より
も拡幅されており、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの吸気流
心Ｆ１がタンブル流側（つまり吸気ポート４６Ａ，４６
Ｂの上側半部４６Ａ−１，４６Ｂ−１）へ偏心されてい
る。これにより、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂからの吸気
流が燃焼室３０内でタンブル流を形成し易いようになっ
ている。この第１実施例では、吸気ポート４６Ａ，４６
Ｂは、図４に示すような略逆三角形の断面を有するよう
に形成されている。

【００２４】さらに、図１に示すように、ピストン２６
の頂面には、ピストン２６が上死点に達した時にシリン
ダヘッド２８とピストン２６との間に空間が確保される
ように凹所３５が形成されている。そして、ピストン２
６の頂面には、この凹所３５に近接して、凹所３５より
も隆起した隆起部３９も設けられている。この隆起部３
９は、隆起部３９と凹所３５との間に形成された斜面３
７により、凹所３５になだらかに接続している。

【００２５】また、この凹所３５は、図示しない排気弁
の下方に形成されており、隆起部３９は吸気弁５８，５
８の下方に形成されている。したがって、図１に示すよ
うに、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂのタンブル流側半部４
６Ａ−１，４６Ｂ−１から流入した吸気流Ｆａ，Ｆｍ
は、この凹所３５から斜面３７を経て隆起部３９に達す
るようになっており、これにより、タンブル流の形成を
促進するようになっている。

【００２６】また、図１及び図５に示すように、燃焼室
３０の上方の頂部の中心部分には、着火手段としての点
火プラグ１１が配設されており、吸気ポート４６Ａ，４
６Ｂの間の基準面３上に位置している。なお、ここで基
準面３とは、両吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの中央に位置
する仮想面である。ところで、図１〜図３，図５に示す
ように、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内には、それぞれ吸
気ポート４６Ａ，４６Ｂ内を左右方向に二分するような
隔壁２１が設けられ、この隔壁２１によって、各吸気ポ
ート４６Ａ，４６Ｂ内では、それぞれ、吸気流の基準面
３側の通路（点火プラグ側の中央通路）４とこの基準面
３の外側の通路（中央通路の両側の側方通路）５とに吸
気の流れ方向に沿って二分されるようになっている。

【００２７】この隔壁２１は、図２，図３に示すよう
に、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの軸心線１Ａ，１Ｂに沿
って、略垂直に形成されており、インジェクタ１２の配
設位置近傍から下流側に亘って延設されている。また、
これらの隔壁２１，２１は互いに略平行に配設されてお
り、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの下流側では、吸気弁５
８の軸線２に沿って吸気弁５８のステム部５７及び傘部
５６近傍まで延設されている。また、隔壁２１は吸気弁
５８の傘部５６やステム部５７には接触しないように、
これらと適当なクリアランスを確保して形成されてお
り、吸気弁５８の作動には何ら影響を及ぼさないように
なっている。

【００２８】そして、この第１実施例では、隔壁２１は
吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの上面側内壁８から下面側内
壁７に亘って形成されており、各吸気ポート４６Ａ，４
６Ｂ内は中央通路４と側方通路５とに分離されるように
なっている。これにより、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内
において中央通路４と側方通路５とに分岐した流れは、
隔壁２１で整流されながら互いに分離した状態を保ちつ
つ燃焼室３０内に流入するようになっている。したがっ
て、このような隔壁２１により、この吸気の流れは、図
５に示すように、燃焼室３０に流入すると、空気に燃料
の混合された混合気の層Ｆｍと空気のみの層Ｆａ，Ｆａ
との３つの層（中央通路４とその両側の側方通路５との
計３つの流れ）に分離した状態、つまり、層状化した状
態でタンブル流に形成されるようになっている。

【００２９】また、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内では、
隔壁２１の断面積分だけ吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの断
面積が減少しているので、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの
流量係数が低下してエンジン全開性能が低下することが
考えられる。このため、この吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ
は、図２，図４の斜線部１３に示すように、略逆三角形
の断面の上側半部４６Ａ−１，４６Ｂ−１を、この断面
積分を相殺するように十分に大きくして、エンジン全開
時の流量係数を確保するようになっている。

【００３０】また、上述したように、隔壁２１は流量係
数を確保するためその断面積を極力小さくするのが望ま
しく、このため、隔壁２１はその厚みが極力薄くなるよ
うに形成されている。そこで、この実施例では、図２に
示すように、隔壁２１の厚みをバルブステム５７に近づ
くにしたがって、除々にバルブステム５７の径と略同等
の厚さにしている。これにより、吸気流の流れがバルブ
ステム５７によって乱されることがなくなり、吸気は燃
焼室３０に円滑に流入するようになっている。

【００３１】なお、図５において、隔壁２１については
その変形例を示しており、このように隔壁２１の厚みを
バルブステム５７の上流側では極力薄く形成し、バルブ
ステム５７に近づくにしたがって、除々にバルブステム
５７の径と略同等の厚さになるように形成しても良い。
これにより、バルブステム５７近傍の吸気流の流れをさ
らに整えることができるのである。

【００３２】また、この図５に示す変形例では、隔壁２
１の上流端が吸気ポート４６の途中から形成されている
が、この隔壁２１は、混合気と空気とを中央側通路４と
側方通路５に分岐させて、インジェクタ１２から噴射さ
れた燃料の側方通路５への拡散を防げれば良く、隔壁２
１の上流端は、図５に示すように、必ずしも吸気ポート
４６の上流端まで延設しなくても良い。

【００３３】ところで、上述の燃料噴射手段としてのイ
ンジェクタ１２は、図１，図５に示すように、２つの吸
気ポート４６Ａ，４６Ｂの分岐部４６Ｃ付近の下側に配
設されている。また、このインジェクタ１２は２つの吸
気ポート４６Ａ，４６Ｂ間の吸気流の基準面（中心面）
３に沿って配設されており、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ
の下流の上面方向に向けて燃料を噴射するようになって
いる。なお、図３及び図５中の符号６はインジェクタ噴
射軸線であり、インジェクタ１２の噴射方向を示すもの
である。

【００３４】つまり、図３，図５のインジェクタ噴射軸
線６に示すように、インジェクタ１２は、吸気ポート４
６Ａ，４６Ｂ間の下部側からこれら吸気ポート４６Ａ，
４６Ｂの下流側の斜め上方に向けて燃料を噴射するよう
になっている。そして、斜め上方に噴射された燃料は、
吸気ポート４６Ａ，４６Ｂに設けられた隔壁２１，２１
により、これら吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内の中央通路
４を通じて燃焼室３０内に吸気されるようになってお
り、点火プラグ側の両側の側方通路５には、空気のみが
流れるようになっている。

【００３５】そして、燃料はインジェクタ噴射軸線６に
沿って、上面側内壁８に向けて噴射されるので、点火プ
ラグ１１近傍に形成された混合気のタンブル流Ｆｍで
は、このタンブル流Ｆｍの内側の流れよりも点火プラグ
１１近傍の外側の流れの方が濃い混合気となり、燃焼室
内３０で確実に着火するようになっている。また、イン
ジェクタ１２の噴射バリエーションとしては、図６の
（ａ）〜（ｄ）に示すようなタイプが考えられる。

【００３６】（ａ）はサイアミーズ型吸気ポート４６
Ａ，４６Ｂの分岐部４６Ｃに向けて燃料を噴射すもの
で、分岐部４６Ｃに燃料を積極的に衝突させた後、拡散
した燃料を吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内の中央側通路４
に流すようにしたものである。この吸気ポート４６Ａ，
４６Ｂの分岐部４６Ｃは、インジェクタ１２の噴射方向
に対してほぼ直交するような面を有しており、この面に
衝突した燃料を拡散させるようになっている。

【００３７】次に、（ｂ）は燃料噴射孔を２つそなえた
インジェクタ１２を用いるタイプのもので、各燃料噴射
孔から噴射された２つ燃料の流れは、それぞれ、各吸気
ポート４６Ａ，４６Ｂの中央側通路４に直接流入してい
くようになっている。この場合は、吸気ポート４６Ａ，
４６Ｂの分岐部４６Ｃは曲面状に形成されて、吸気流の
吸入抵抗を低減している。

【００３８】また、（ｃ）のように燃料噴射孔が１つの
インジェクタ１２を用いて、各隔壁２１，２１には燃料
が付着しないように、中央側通路４内に向けて直接燃料
を噴射するようにしたタイプものも考えられる。この場
合、燃料が吸気とともに滑らかに吸入されるように、吸
気ポート４６Ａ，４６Ｂの分岐部４６Ｃを鋭角的に形成
している。

【００３９】また、（ｄ）は上述の（ｃ）とは逆に、燃
料を積極的に各隔壁２１，２１までに亘って広角に向け
て噴射するタイプのものである。この場合は、吸気ポー
ト４６Ａ，４６Ｂの分岐部４６Ｃは、抵抗を減らすべ
く、上記（ｂ）と同様に曲面状に丸められている。そし
て、この実施例では、上述の噴射バリエーションのいず
れかを用いている。

【００４０】なお、上述の（ａ）〜（ｄ）はインジェク
タ１２の噴射バリエーションを示すものであって、イン
ジェクタ１２の配設位置や噴射軸線６はいずれも同一で
ある。本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関の
吸気ポート構造は、上述のように構成されているので、
吸気された空気は、インジェクタ１２で噴射された燃料
と混合されて各吸気ポート４６Ａ，４６Ｂから燃焼室３
０内に流入し、燃焼室３０内で圧縮・膨張（爆発）され
た後、各排気ポート４７Ａ，４７Ｂから排出される。

【００４１】また、各吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内で
は、タンブル流側半部４６Ａ−１，４６Ｂ−１からの吸
気流成分が、他半部４６Ａ−２，４６Ｂ−２からの吸気
流成分よりも大幅に強くなる。すなわち、吸気ポート４
６Ａ，４６Ｂのタンブル流側半部４６Ａ−１，４６Ｂ−
１からの吸気流成分はタンブル流を形成する流れの成分
であり、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの他半部４６Ａ−
２，４６Ｂ−２からの吸気流成分はタンブル流を阻止す
る成分であるので、上述の流量の不均衡により、吸気ポ
ート４６Ａ，４６Ｂの全体の流路断面積を縮小せずに、
つまり、吸気ポート全体の吸気流の流量（流速）を一定
にしながらも、タンブル流の強さを増加できるようにな
るのである。

【００４２】この時、吸気に際しては、吸気ポート４６
Ａ，４６Ｂの隔壁２１で仕切られた外側の通路５には空
気だけが送られ、一方、燃料は、吸気ポート４６Ａ，４
６Ｂの隔壁２１で仕切られた中央側の通路４にのみ送ら
れるので、燃料と空気が層状化され、図１に示すよう
に、点火プラグ１１には燃料の濃い混合気の層Ｆｍが形
成され、その両隣には空気の層Ｆａが形成される。

【００４３】つまり、各吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ及び
その内部に設けられた隔壁２１は略平行に配設されてい
るので、図５に示すように、各吸気ポート４６Ａ，４６
Ｂの中央側通路４から燃焼室３０に流入してきた混合気
の層Ｆｍと隔壁２１で仕切られた外側の通路５から燃焼
室３０に流入してきた空気の層Ｆａとが燃焼室３０内で
も分離，層状化されるのである。

【００４４】これにより、燃焼室３０全体には燃料の少
ない混合気が送られても、点火プラグ１１近傍には着火
に十分な量の燃料が送られる。そして、燃料の混合され
た混合気が点火プラグ１１の近くに流通するので、着火
性を悪化させることなく理論空燃比よりも少ない量の燃
料の混合気でエンジンを運転することができる。また、
このように吸気流の層状化を促進することにより、燃焼
室３０内のタンブル流の形成も強化される。つまり、吸
気流を各吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの中央側通路４と側
方通路５とに分岐させて、これらの分岐した吸気流を平
行な状態を保って燃焼室３０に流入させることにより、
吸気流が整流されてタンブル流が形成され易くなるので
ある。

【００４５】これにより、燃焼室３０全体には燃料の少
ない混合気が送られても、燃焼室３０の中央側の点火プ
ラグ１１近傍には着火に十分な量の燃料が送られる。し
たがって、着火性を悪化させることなく理論空燃比より
も少ない量の燃料の混合気でエンジンを運転することが
できる。また、インジェクタ１２により、燃料はインジ
ェクタ噴射軸線６に沿って上方（上面側内壁８方向）に
向けて噴射されるので、点火プラグ１１近傍に形成され
た混合気のタンブル流Ｆｍ（図１参照）では、このタン
ブル流Ｆｍの内側の流れよりも点火プラグ１１近傍の外
側の流れの方が濃い混合気となり、これにより、混合気
は燃焼室内３０で確実に着火して、安定した希薄燃焼状
態を保つことができる。

【００４６】また、図７のグラフに示すように、吸気ポ
ート４６Ａ，４６Ｂに隔壁２１を設けて混合気の層状化
を促進することにより、より希薄な混合気で機関を運転
することができる。ここで、図７のグラフの横軸は空燃
比（Ａ／Ｆ）であり、縦軸はＮＯｘ排出量及びＰｉ（図
示平均有効圧）変動率である。また、線ａ及び線ｃは、
吸気ポートに隔壁２１を設けた機関の特性を示し、線ｂ
及び線ｄは、隔壁２１を有さない通常のタンブル流の吸
気ポートをそなえた機関の特性を示している。また、線
ａ，線ｂはＮＯｘ排出に関し、線ｃ，線ｄはＰｉ変動率
に関している。

【００４７】まず、線ａと線ｂとは、Ａ／ＦとＮＯｘ排
出量との関係を示したものであるが、この図に示すよう
に、隔壁２１を設けた機関（線ａ参照）では、通常のタ
ンブル流を用いた機関（線ｂ参照）よりもＡ／Ｆの値が
リーン（薄い）側でＮＯｘの排出量がピークとなる。ま
た、線ｃと線ｄとは、Ａ／ＦとＰｉ変動率との関係を示
したものである。ここで、Ｐｉ変動率とは機関の燃焼安
定性を判断する目安となるもので、このＰｉ変動率が高
過ぎると、機関の燃焼が安定せず、トルク変動を伴った
不快な運転状態となる。なお図中の基準線ｅは一般的に
不快感のない状態で運転できる燃焼安定限界のＰｉ変動
率である。

【００４８】この図に示すように、気筒内での安定した
燃焼状態が得られるＰｉ変動率の限界値に対して、隔壁
２１を設けた機関（線ｃ参照）では、通常のタンブル流
を用いた機関（線ｄ参照）よりもさらにリーン側のＡ／
Ｆで機関を運転することが可能であり、また、この時の
ＮＯｘの排出量も大幅に低減することができる。つま
り、よりリーンなＡ／Ｆでも安定した燃焼状態を得るこ
とができ、燃焼限界のＡ／Ｆを向上させることができる
ことを示している。

【００４９】したがって、本構造により極めて低燃費で
あって、且つ、ＮＯｘをほとんど排出しない機関を実現
することができる。また、図８，図９に示すように、吸
気ポート４６Ａ，４６Ｂの略逆三角形の断面の上側半部
４６Ａ−１，４６Ｂ−１を十分に大きくすることによ
り、エンジン全開時の流量係数を確保することができ
る。

【００５０】つまり、図８はポート断面積と平均タンブ
ル比及び平均流量係数との関係を示すものである。ここ
で線ａはポート断面積と平均タンブル比との関係を示
し、線ｂはポート断面積と平均流量係数との関係を示し
ている。また、図８中□印は、通常のタンブル流の吸気
ポートをそなえた機関の平均流量係数を示すものであ
り、■印は、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ断面の上側半部
４６Ａ−１，４６Ｂ−１を十分に大きした吸気ポートを
そなえた機関の平均流量係数を示すものである。

【００５１】また、○は、通常のタンブル流の吸気ポー
トをそなえた機関の平均タンブル比を示すものであり、
●は、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ断面の上側半部４６Ａ
−１，４６Ｂ−１を十分に大きした吸気ポートをそなえ
た機関の平均タンブル比を示すものである。そして、本
発明の吸気ポート４６Ａ，４６Ｂでは、上側半部４６Ａ
−１，４６Ｂ−１を十分に大きくして、ポート断面積を
確保することにより、図に示すように、平均タンブル
比，平均流量係数ともに向上させることができる。

【００５２】これにより、タンブル比と流量係数との関
係は図９に示すようなものとなる。また、この図９にお
いて△印は従来のタンブル流を用いた機関，☆印は隔壁
２１を設けてはいるがこの隔壁２１により吸気ポート４
６Ａ，４６Ｂ内の断面積が低下している機関，★印は本
構造をそなえた機関であって吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ
の断面の上側半部４６Ａ−１，４６Ｂ−１を十分に大き
くしたものである。

【００５３】つまり、この図９に示すように、吸気ポー
ト４６Ａ，４６Ｂに隔壁２１を設けるだけでは、吸気流
の層状化を促進しても流量係数が低下してしまい、全開
性能の低下が考えられる。ここで、★印に示すように、
吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの断面の上側半部４６Ａ−
１，４６Ｂ−１を十分に大きくすることにより、タンブ
ル比及び流量係数を向上させることができる。したがっ
て、隔壁２１を設けることによる吸気ポート４６Ａ，４
６Ｂの断面積の減少を補うことができ、機関の全開性能
を確保することができる。

【００５４】また、図１０は機関の回転速度とトルク及
び出力とを示すものであって、図中、線ａ及び線ｃは本
構造をそなえた機関の特性を示すグラフ、線ｂ及び線ｄ
は従来の吸気ポート構造をそなえた機関の特性を示すグ
ラフである。まず、線ａ及び線ｂは機関の回転速度とト
ルクとの関係を示しているが、この２つの曲線にほとん
ど差はなく、本構造をそなえた機関が従来よりも希薄な
混合気で運転しても従来の機関と同等のトルクを実現し
ていることを示している。

【００５５】そして、線ｃ及び線ｄは機関の回転速度と
出力との関係を示すものであるが、これらの線ｃと線ｄ
とについても上述のトルク特性と同様に、ほとんど差は
なく、従来よりも希薄な混合気で運転しても従来の機関
と出力を得ることができることを示している。したがっ
て、図１０に示すように、本構造をそなえた機関は吸気
ポート４６Ａ，４６Ｂのタンブル比及び流量係数を大き
くすることにより、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内に隔壁
２１，２１を設けても、従来の機関と同等のトルク，出
力特性の内燃機関を実現することができる。

【００５６】このように、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂに
隔壁２１，２１を設けて、且つ、吸気ポート４６Ａ，４
６Ｂの略逆三角形の断面の上側半部４６Ａ−１，４６Ｂ
−１を十分に大きくすることにより、トルク，出力とも
従来の内燃機関よりも低下させることなく、従来の内燃
機関よりも希薄な混合気で安定した燃焼状態を保つこと
ができ、ＮＯｘを低下することができる。また、同時に
燃費も向上させることができる。

【００５７】さらに、図３に示すように、隔壁２１の下
流側端部を吸気弁５８の軸線２の上流側のみに形成する
ことにより、製造工程を簡略なものとすることができ、
製造コストも低く抑制することができる。なお、この第
１実施例は、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂを２つ、排気ポ
ート４７を１つそなえた３弁式の内燃機関にも、同様に
して適用することができる。

【００５８】次に本発明の第２実施例としての層状燃焼
内燃機関の吸気ポート構造について説明すると、図１１
はその構成を示す模式的な部分断面図であって第１実施
例における図３（図２におけるＣ−Ｃ断面図）に対応す
る図である。この第２実施例は、上述の第１実施例にお
ける隔壁２１の形状のみが異なっており、その他の構造
は上述の第１実施例と同様の構成となっている。つま
り、インジェクタ１２は、図３、図５に示す第１実施例
と同様に、２つの吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの分岐部４
６Ｃ付近に、吸気流の基準面３に沿って配設されてお
り、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの下流に向けて燃料を噴
射するようになっている。しかも、図３のインジェクタ
噴射軸線６に示すように、インジェクタ１２は、吸気ポ
ート４６Ａ，４６Ｂ間の下部側からこれら吸気ポート４
６Ａ，４６Ｂの下流側の上方に向けて燃料を噴射するよ
うになっている。

【００５９】そして、この第２実施例では、図１１に示
すように、隔壁２１Ａは吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの上
面側内壁８から下面側内壁７に亘って形成されており、
特に、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内の吸気弁５８のステ
ム部５７の先端にも隔壁２１Ｂが設けられている。これ
により、中央通路４と側方通路５とは完全に分離される
ようになっている。また、吸気弁５８のバルブステム５
７は隔壁２１Ａ，２１Ｂを縦方向に貫通するよう設けら
れている。

【００６０】これにより、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内
において中央通路４と側方通路５とに分岐した吸気流の
流れは、吸気弁５８から燃焼室３０内に流入するまで、
完全に分離した状態を保つようになっている。このよう
な隔壁２１Ａ，２１Ｂにより、この流れは燃焼室３０に
流入してからも混合気の層Ｆｍと空気の層Ｆａ，Ｆａと
の３つの層（中央通路４とその両側の側方通路５との計
３つの流れ）に分離した状態、つまり、層状化した状態
を保つことができるようになっている。

【００６１】本発明の第２実施例としての層状燃焼内燃
機関の吸気ポート構造は、上述のように構成されている
ので、前述の第１実施例と同様な効果を得ることができ
る他、吸気流の層状化をさらに促進することができる。
つまり、吸気弁５８ステム部５７の先端に、隔壁２１Ａ
の延長線上に沿って隔壁２１Ｂを追加するという簡単な
構成により、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内で分岐した吸
気流を完全に分離して、燃焼室３０内において混合気の
層状化をより確実に実現することができる。そして、こ
れにより希薄な混合気を確実に燃焼することができる。

【００６２】次に本発明の第３実施例としての層状燃焼
内燃機関の吸気ポート構造について説明すると、図１２
はその構成を示す模式的な部分断面図であって第１実施
例における図３（図２におけるＣ−Ｃ断面図）対応する
図、図１３はその内部形状を示す模式的な部分断面図で
あって図１２におけるＥ−Ｅ断面図である。この第３実
施例においても、第２実施例と同様に、上述の第１実施
例における隔壁２１，２１の形状のみが異なっており、
その他の構造は上述の第１及び第２実施例と同様の構成
となっている。つまり、インジェクタ１２は、図３、図
５に示す第１実施例と同様に、２つの吸気ポート４６
Ａ，４６Ｂの分岐部４６Ｃ付近に、吸気流の基準面３に
沿って配設されており、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの下
流に向けて燃料を噴射するようになっている。しかも、
図３のインジェクタ噴射軸線６に示すように、インジェ
クタ１２は、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ間の下部側から
これら吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内の上方に向けて燃料
を噴射するようになっている。

【００６３】この第３実施例の隔壁２１Ｃは、図１２，
図１３に示すように、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの上半
部側に互いに平行に形成されており、この上半部のみが
縦方向に二分されるようになっている。したがって、各
吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの下半部では、中央通路４と
側方通路５とは仕切られずに、これらの２つ通路４，５
が１つの通路として形成されるようになっている。

【００６４】つまり、図３に示すように、燃料はインジ
ェクタ噴射軸線６に沿って上方に向けて噴射されるよう
になっているので、この吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内の
上半部側のみを仕切ることで、吸気流を層状化するよう
になっている。そして、この第３実施例では、隔壁２１
Ｃ以外の構成は、第１実施例と同様に構成されている。

【００６５】本発明の第３実施例としての層状燃焼内燃
機関の吸気ポート構造は、上述のように構成されている
ので、上述の第１実施例と同様な効果を得ることができ
る他、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの重量を低減しながら
も吸気流を十分に層状化することができる。また、本実
施例では、第１実施例と同様、インジェクタ１２は２つ
の吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの分岐部４６Ｃ付近の吸気
通路の下方に配設されて、吸気通路の下面側内壁７から
吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの上方に向けて燃料を噴射す
るようになっているので、隔壁２１Ｃが吸気ポート４６
Ａ，４６Ｂ内の上半部側のみを二分することで、吸気流
を十分に層状化することができる。そして、この第３実
施例の隔壁２１Ｃは、第２実施例の隔壁２１の下半部を
省略することにより、この下半部の製造コストを削減す
ることができ、また、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの重量
を低減することができる。さらに、吸気ポート４６Ａ，
４６Ｂ内の流量係数の増加にも寄与しうる。

【００６６】次に本発明の第４実施例としての層状燃焼
内燃機関の吸気ポート構造について説明すると、図１４
はその構成を示す模式的な部分断面図であって第１実施
例における図３（図２におけるＣ−Ｃ断面図）に対応す
る図、図１５はその内部形状を示す模式的な部分断面図
であって図１４におけるＦ−Ｆ断面図である。この第４
実施例は、上述の第１実施例の吸気ポート４６Ａ，４６
Ｂ内の構造が異なっており、その他の構造は上述の第１
〜３実施例と同様の構成となっている。つまり、インジ
ェクタ１２は、図３、図５に示す第１実施例と同様に、
２つの吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの分岐部４６Ｃ付近
に、吸気流の基準面３に沿って配設されており、吸気ポ
ート４６Ａ，４６Ｂの下流に向けて燃料を噴射するよう
になっている。しかも、図３のインジェクタ噴射軸線６
に示すように、インジェクタ１２は、吸気ポート４６
Ａ，４６Ｂ間の下部側からこれら吸気ポート４６Ａ，４
６Ｂの下流側の上方に向けて燃料を噴射するようになっ
ている。

【００６７】図１４，図１５に示すように、吸気ポート
４６Ａ，４６Ｂ内の垂直方向には、上述の第３実施例と
同様に隔壁２１Ｃが設けられており、吸気ポート４６
Ａ，４６Ｂを左右方向に二分している。そして、この隔
壁２１Ｃの下辺沿いには、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂを
上下方向に二分するように、補助隔壁としての略水平な
隔壁２１Ｆが設けられている。したがって、この隔壁２
１Ｆにより、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内は、上半部４
６Ａ−１，４６Ｂ−１と下半部４６Ａ−２，４６Ｂ−２
とに仕切られるようになっており、さらに上半部４６Ａ
−１，４６Ｂ−１は、隔壁２１Ｃにより、中央側（点火
プラグ側）通路４と側方（反点火プラグ側）通路５とに
二分されるようになっている。

【００６８】また、この略水平な隔壁２１Ｆは、インジ
ェクタ１２の配設位置よりも下流側に延設されており、
これにより、インジェクタ１２から噴射された燃料は吸
気ポート４６Ａ，４６Ｂ内の上半部４６Ａ−１，４６Ｂ
−１に流入するようになっている。本発明の第４実施例
としての層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造は、上述の
ように構成されているので、インジェクタ噴射軸線６に
沿って上面側内壁８に向けて噴射された燃料は、隔壁２
１Ｆにより、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの上半部側４６
Ａ−１，４６Ｂ−１に流入する。また、噴射された燃料
は、隔壁２１Ｃにより、この上半部側４６Ａ−１，４６
Ｂ−１の中央通路４に流入する。

【００６９】したがって、上述の第１実施例と同様に、
略垂直な隔壁２１Ｃにより、燃料と空気が層状化され
る。そして、図１に示すように、点火プラグ１１近傍に
は中央通路４に流入した混合気による混合気のタンブル
流Ｆｍが形成され、その両隣には側方通路５に流入した
空気によるタンブル流Ｆａが形成される。さらに、略水
平な隔壁２１Ｆにより、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの下
半部４６Ａ−２，４６Ｂ−２には空気のみが流入するの
で、混合気のタンブル流Ｆｍの外側は、中央通路４から
の混合気により形成され、タンブル流の内側は、下半部
４６Ａ−２，４６Ｂ−２からの空気により形成される。

【００７０】これにより、混合気のタンブル流Ｆｍの外
側は、燃料濃度の高い混合気となり、これが点火プラグ
１１近傍に集中する。これにより、混合気は燃焼室内３
０で確実に着火，燃焼することができ、従来よりも希薄
な燃料でも安定した燃焼状態を得ることができる。次に
本発明の第５実施例としての層状燃焼内燃機関の吸気ポ
ート構造について説明すると、図１６はその構成を示す
模式的斜視図であって図１に対応する図，図１７はその
構成を示す模式的な部分断面図であって図１６における
Ｘ−Ｘ断面図，図１８はその構成を示す模式的な部分断
面図であって図１６におけるＶ−Ｖ断面図ある。

【００７１】この第５実施例は、上述の第４実施例に対
してインジェクタ１２の配設位置と吸気ポート４６Ａ，
４６Ｂ内の補助隔壁２１Ｆに対応する構成のみが異なっ
ており、その他の構造は上述の第４実施例と同様の構成
となっている。つまり、この実施例では、吸気ポート４
６Ａ，４６Ｂ内の垂直方向には隔壁２１Ｃが設けられて
おり、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂを左右方向に二分して
いる。そして、この隔壁２１Ｃの下辺を接続するように
補助隔壁としての略水平な隔壁２１Ｇが設けられてい
る。

【００７２】そして、この第５実施例では、インジェク
タ１２は、２つの吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの分岐部４
６Ｃ付近の上部に配設されている。そして、このインジ
ェクタ１２は２つの吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ間の吸気
流の基準面３に沿って配設されており、インジェクタ１
２は、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ間の下部側から吸気ポ
ート４６Ａ，４６Ｂの下流側の下方側に向けて燃料を噴
射するようになっている。

【００７３】図１７，図１８に示すように、この補助隔
壁２１Ｇの上流端は、垂直方向の隔壁２１Ｃと同様にイ
ンジェクタ１２の配設位置近傍まで設けられており、こ
の水平な隔壁２１Ｇは、インジェクタ１２から噴射され
た燃料を吸気ポート４６内の下方に拡散させないように
なっている。つまり、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの分岐
部４６Ｃよりも上流側では、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ
内の上部に、例えば、図１７ような長方形断面の中央側
通路４が設けられており、側方通路５と二分されてい
る。また、分岐部４６Ｃよりも下流側では、この中央側
通路４が各吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内の基準面３側の
上部に形成されている。

【００７４】本発明の第５実施例としての層状燃焼内燃
機関の吸気ポート構造は、上述のように構成されている
ので、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの下方に向けて噴射さ
れた燃料は、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内に設けられた
水平隔壁２１Ｇにより、側方通路５への流入が妨げられ
る。そして、噴射された燃料は上半部４６Ａ−１，４６
Ｂ−１の中央通路４に流入して、側方通路５には空気の
みが流入する。

【００７５】したがって、上述の第１〜４実施例と同様
に、略垂直な隔壁２１Ｃにより、燃料と空気が層状化さ
れる。そして、図１に示すように、点火プラグ１１近傍
には中央通路４に流入した混合気による混合気のタンブ
ル流Ｆｍが形成され、その両隣には側方通路５に流入し
た空気によるタンブル流Ｆａが形成される。そして、隔
壁２１Ｇがインジェクタ１２の配設位置よりも上流側か
ら下流側に亘って延設されているので、燃料を確実に吸
気ポート４６Ａ，４６Ｂの上半部４６Ａ−１，４６Ｂ−
１の中央通路４に流入させることができ、これにより、
点火プラグ１１近傍のタンブル流Ｆｍの外側は、中央通
路４からの混合気により形成され、タンブル流の内側
は、側方通路５の下半部４６Ａ−２，４６Ｂ−２からの
空気により形成される。

【００７６】したがって、混合気のタンブル流Ｆｍの外
側は、燃料濃度の高い混合気となり、これが点火プラグ
１１近傍に集中する。これにより、混合気は燃焼室内３
０で確実に着火，燃焼することができ、従来よりも希薄
な燃料でも安定した燃焼状態を得ることができる。次に
本発明の第６実施例としての層状燃焼内燃機関の吸気ポ
ート構造について説明すると、図１９はその構成を示す
模式的な部分断面図であって第１実施例における図３
（図２におけるＣ−Ｃ断面図）に対応する図である。

【００７７】この第６実施例における隔壁２１Ｄも、第
１実施例と同様に吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの上面側内
壁８から下面側内壁７に亘って形成されており、各吸気
ポート４６Ａ，４６Ｂを左右方向に二分するように設け
られている。そして、これらの隔壁２１Ｄ，２１Ｄによ
って、各吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内は中央側（点火プ
ラグ側）通路４と側方（反点火プラグ側）通路５とに吸
気の流れ方向に沿って二分されるようになっている。

【００７８】そして、図１９に示すように、この隔壁２
１Ｄは、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの上流側から吸気弁
５８の傘部５６の手前まで延設されており、第２実施例
の隔壁２１Ｂに対して、傘部５６近傍の部位を省略して
形成されている。なお、インジェクタ１２は、図３、図
５に示す第１実施例と同様に、２つの吸気ポート４６
Ａ，４６Ｂの分岐部４６Ｃ付近に、吸気流の基準面３に
沿って配設されており、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの下
流に向けて燃料を噴射するようになっている。しかも、
図３のインジェクタ噴射軸線６に示すように、インジェ
クタ１２は、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ間の下部側から
これら吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの下流側の上方に向け
て燃料を噴射するようになっている。そして、この上方
に噴射された燃料は、吸気とともに吸気ポート４６Ａ，
４６Ｂに設けられた隔壁２１Ｄ，２１Ｄにより案内され
て、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内の中央通路４を通じて
燃焼室３０内に吸気されるようになっている。

【００７９】本発明の第６実施例としての層状燃焼内燃
機関の吸気ポート構造は、上述のように構成されている
ので、上述の第１実施例と同様な効果を得ることができ
る。つまり、燃料はインジェクタ噴射軸線６に沿って、
上方に向けて噴射されるので、点火プラグ１１近傍に形
成された混合気のタンブル流Ｆｍでは、このタンブル流
Ｆｍの内側の流れよりも点火プラグ１１近傍の外側の流
れの方が濃い混合気となり、燃焼室内３０で確実に着火
する。

【００８０】また、隔壁２１Ｄを吸気弁５８の傘部５６
近傍の部位を省略して形成することにより、あまり精度
の高い製造技術を必要としないで吸気ポート４６Ａ，４
６Ｂを成形することができ、製造工数を低減することが
できる。次に本発明の第７実施例としての層状燃焼内燃
機関の吸気ポート構造について説明すると、図２０はそ
の構成を示す模式的な部分断面図であって第１実施例に
おける図３（図２におけるＣ−Ｃ断面図）に対応する図
である。

【００８１】この第７実施例の隔壁２１Ｅは、第６実施
例の隔壁２１Ｄに対して、吸気弁５８のステム部５７近
傍の部位を省略して設けられている。つまり、図示する
ように、この隔壁２１Ｅの端部は、吸気弁５８のステム
５７とほぼ平行に形成され、これにより、隔壁２１Ｅの
端部は、一直線状に形成されている。また、この吸気弁
５８のステム部５７と隔壁２１Ｅの端部との隙間は、大
きすぎると吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内の吸気の流れが
乱れることが考えられので、この隙間はあまり大きくな
り過ぎないように設けられている。

【００８２】そして、インジェクタ１２は、図３、図５
に示す第１実施例と同様に、２つの吸気ポート４６Ａ，
４６Ｂの分岐部４６Ｃ付近に、吸気流の基準面３に沿っ
て配設されており、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの下流に
向けて燃料を噴射するようになっている。しかも、図３
のインジェクタ噴射軸線６に示すように、インジェクタ
１２は、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ間の下部側からこれ
ら吸気ポート４６Ａ，４６Ｂの下流側の上方に向けて燃
料を噴射するようになっている。そして、この上方に噴
射された燃料は、吸気流とともに、吸気ポート４６Ａ，
４６Ｂに設けられた隔壁２１Ｅ，２１Ｅにより案内され
て、吸気ポート４６Ａ，４６Ｂ内の中央通路４を通じて
燃焼室３０内に吸気されるようになっている。

【００８３】本発明の第７実施例としての層状燃焼内燃
機関の吸気ポート構造は、上述のように構成されている
ので、上述の第１実施例と同様な効果を得ることがで
き、また、隔壁２１Ｅの形状も単純なものとなるので、
製造コストや工数を低減することができる。なお、上記
第１〜７実施例では、主に吸気ポート４６Ａについて図
示しているが、各実施例における吸気ポート４６Ａと吸
気ポート４６Ｂとはほぼ同様に構成されている。

【００８４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造によれば、２
つの吸気弁によってそれぞれ開閉される２つの燃焼室開
口を有した吸気ポートをそなえ、該吸気ポートからの吸
気流がそれぞれ燃焼室内でタンブル流となるように構成
された内燃機関において、上記燃焼室頂部の中央部分に
燃焼用の着火手段が配設されるとともに、上記吸気ポー
ト内の上面に吸気流線方向に沿って延設され、該吸気ポ
ート内を上記着火手段側の中央通路とその両側の側方通
路とに二分する２つの隔壁が設けられ、上記中央通路の
上面側内壁へ向けて燃料を噴射する燃料噴射手段が該吸
気ポート内の下面側内壁又はその近傍に設けられ、上記
タンブル流が燃料濃度の異なる層状のタンブル流となる
ように構成されるので、各吸気ポートから吸気された吸
気流を、空気の層と混合気の層とに層状化することがで
き、しかも、上記タンブル流の内側の流れよりも着火手
段近傍の外側の流れの方を濃い混合気とすることがで
き、燃焼室内での着火を確実なものとすることができ
る。

【００８５】また、請求項２記載のように、上記隔壁と
上記吸気ポート内の上面側内壁との間に空間が設けられ
ていると、吸気ポート内の混合気の流れと空気の流れと
を分離することができ、混合気のタンブル流と空気のタ
ンブル流との層状化を促進することができる。これによ
り、希薄な混合気であっても安定した燃焼状態を保ちな
がら、燃費向上や排気ガス低減効果をより確実に得られ
るという利点がある。また、吸気ポートの重量を低減す
ることができるという利点もある。

【００８６】また、請求項３記載のように、上記隔壁
が、上記吸気ポートの上面側内壁から下面側内壁に到達
するように延設されると、吸気ポート内の混合気の流れ
と空気の流れとを完全に分離することができ、混合気の
層と空気のみの層との層状化をさらに強化することがで
きる。したがって、希薄な混合気であっても安定した燃
焼状態を保ちながら、燃費向上や排気ガス低減効果をよ
り確実に得られるという利点がある。

【００８７】また、請求項４記載のように、２つの吸気
弁によってそれぞれ開閉される２つの燃焼室開口を有し
た吸気ポートをそなえ、該吸気ポートからの吸気流がそ
れぞれ燃焼室内でタンブル流となるように構成された内
燃機関において、上記燃焼室頂部の中央部分に燃焼用の
着火手段が配設されるとともに、該吸気ポートが、該吸
気ポート内の上面から下面側へ、且つ、吸気流線方向に
沿って延設される２つの隔壁と、両隔壁の下端部を接続
し該吸気ポート内を上下方向に仕切る補助隔壁とによ
り、着火手段側と反着火手段側とに区画され、且つ、該
着火手段側に燃料を供給する燃料供給手段が設けられ、
上記タンブル流が燃料濃度の異なる層状のタンブル流と
なるように構成されると、上記タンブル流の内側（周内
部分）の流れよりも着火手段近傍の外側（周外部分）の
流れの方を濃い混合気とすることができる。したがっ
て、燃焼室内での着火を確実なものとすることができ、
希薄な混合気であっても安定した燃焼状態を保ちなが
ら、燃費向上や排気ガス低減効果をより確実に得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関
の吸気ポート構造を示す模式的な斜視図である。

【図２】本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関
の吸気ポート構造の構成を示す模式的上面図であって図
１におけるＡ矢視図である。

【図３】本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関
の吸気ポート構造の構成を示す模式的な部分断面図であ
って図２におけるＣ−Ｃ断面図である。

【図４】本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関
の吸気ポート構造の構成を示す模式的な部分断面図であ
って図３におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図５】本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関
の吸気ポート構造の作用を示す模式図である。

【図６】本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関
の吸気ポート構造における燃料噴射の仕方のバリエーシ
ョンを示す模式図である。

【図７】本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関
の吸気ポート構造の効果を示すグラフである。

【図８】本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関
の吸気ポート構造の効果を示すグラフである。

【図９】本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機関
の吸気ポート構造の効果を示すグラフである。

【図１０】本発明の第１実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の効果を示すグラフである。

【図１１】本発明の第２実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の構成を示す模式的な部分断面図で
あって第１実施例における図３（図２におけるＣ−Ｃ断
面図）対応する図

【図１２】本発明の第３実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の構成を示す模式的な部分断面図で
あって第１実施例における図３（図２におけるＣ−Ｃ断
面図）対応する図である。

【図１３】本発明の第３実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の内部形状を示す模式的な部分断面
図であって図１２におけるＥ−Ｅ断面図である。

【図１４】本発明の第４実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の構成を示す模式的な部分断面図で
あって図３（図２におけるＣ−Ｃ断面図）に対応する図
である。

【図１５】本発明の第４実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の内部形状を示す模式的な部分断面
図であって図１４におけるＦ−Ｆ断面図である。

【図１６】本発明の第５実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の構成を示す模式的な斜視図であっ
て図１に対応する図である。

【図１７】本発明の第５実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の構成を示す模式的な部分断面図で
あって図１６におけるＸ−Ｘ断面図である。

【図１８】本発明の第５実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の構成を示す模式的な部分断面図で
あって図１６におけるＶ−Ｖ断面図である。

【図１９】本発明の第６実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の構成を示す模式的な部分断面図で
あって第１実施例における図３（図２におけるＣ−Ｃ断
面図）対応する図である。

【図２０】本発明の第７実施例としての層状燃焼内燃機
関の吸気ポート構造の構成を示す模式的な部分断面図で
あって第１実施例における図３（図２におけるＣ−Ｃ断
面図）対応する図である。

【図２１】従来の層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造を
燃焼室回りと併せて示す模式的な縦断面図である。

【図２２】従来の層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造を
燃焼室回りと併せて示す模式的な斜視図である。

【図２３】従来の層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造の
吸気の流れ方向に直行する面の模式的な断面図（図２１
のＤ−Ｄ矢視断面図）である。

【図２４】従来の層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造の
吸気の流れ方向に直行する面の模式的な断面の他の例を
示す断面図（図２１のＤ−Ｄ矢視断面に対応する図）で
ある。

【図２５】従来の層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造の
他の例を示す模式的な縦断面図である。

【図２６】従来のタンブル流を利用した層状燃焼内燃機
関におけるタンブル流による効果を示すグラフである。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ吸気ポート軸心線２吸気弁軸線３吸気ポート基準面４基準面側（点火プラグ側）通路５基準面外側（反点火プラグ側）通路６インジェクタ噴射軸線７吸気ポート下面側内壁８吸気ポート上面側内壁１１着火手段としての点火プラグ１２燃料噴射手段としてのインジェクタ１３吸気ポート斜線部２１，２１Ａ〜２１Ｅ隔壁２１Ｆ，２１Ｇ補助隔壁２２シリンダブロック２４シリンダボア２５シリンダ２６ピストン２８シリンダヘッド３０燃焼室３４ペントルーフ４０′，４２′ 吸気通路４６Ａ，４６Ｂ，４４′，４０Ｆ，４２Ｆ吸気ポート４６Ａ−１，４６Ｂ−１吸気ポートの上側半部４６Ａ−２，４６Ｂ−２吸気ポートの下側半部４７，４７Ａ，４７Ｂ排気ポート５６バルブ傘部５７バルブステム部５８吸気弁５９排気弁６０排気通路Ｆａ空気のタンブル流Ｆｍ混合気のタンブル流Ｆ１吸気ポート内の流心

フロントページの続き (72)発明者田村保樹東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者畠道博東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの吸気弁によってそれぞれ開閉され
る２つの燃焼室開口を有した吸気ポートをそなえ、該吸
気ポートからの吸気流がそれぞれ燃焼室内でタンブル流
となるように構成された内燃機関において、上記燃焼室頂部の中央部分に燃焼用の着火手段が配設さ
れるとともに、上記吸気ポート内の上面に吸気流線方向に沿って延設さ
れ、該吸気ポート内を上記着火手段側の中央通路とその
両側の側方通路とに二分する２つの隔壁が設けられ、上記中央通路の上面側内壁へ向けて燃料を噴射する燃料
噴射手段が該吸気ポート内の下面側内壁又はその近傍に
設けられ、上記タンブル流が燃料濃度の異なる層状のタ
ンブル流となるように構成されていることを特徴とす
る、層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項２】上記隔壁と上記吸気ポート内の上面側内
壁との間に空間が設けられていることを特徴とする、請
求項１記載の層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項３】上記隔壁が、上記吸気ポートの上面側内
壁から下面側内壁に到達するように延設されていること
を特徴とする、請求項１記載の層状燃焼内燃機関の吸気
ポート構造。
【請求項４】２つの吸気弁によってそれぞれ開閉され
る２つの燃焼室開口を有した吸気ポートをそなえ、該吸
気ポートからの吸気流がそれぞれ燃焼室内でタンブル流
となるように構成された内燃機関において、上記燃焼室頂部の中央部分に燃焼用の着火手段が配設さ
れるとともに、該吸気ポートが、該吸気ポート内の上面から下面側へ、
且つ、吸気流線方向に沿って延設される２つの隔壁と、
両隔壁の下端部を接続し該吸気ポート内を上下方向に仕
切る補助隔壁とにより、着火手段側と反着火手段側とに
区画され、且つ、該着火手段側に燃料を供給する燃料供給手段が設
けられ、上記タンブル流が燃料濃度の異なる層状のタン
ブル流となるように構成されていることを特徴とする、
層状燃焼内燃機関の吸気ポート構造。