JPH061054B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、機関吸気通路の吸入ポート付近の実質的な
通路形状ないし通路面積を運転状態に応じて変化させる
ことにより、燃焼室内の吸気性状及び燃焼を最適制御す
るようにした内燃機関の吸気装置に関する。

（従来の技術） 主に火花点火機関のノッキング防止及び燃費向上や運転
性改善を目的として、燃焼室内の吸気流を運転状態に応
じて可変制御するようにした技術が提案されている。

その一つに、燃焼室内に吸気の乱れまたはスワール（以
下単に「吸気乱流」という）を生起するための比較的小
径の副吸気通路を吸気マニフォールドからシリンダヘッ
ドにかけて形成し、所定の運転状態下でこの副吸気通路
への吸気流量割合を増加させて高速の吸気流を供給する
ことにより強い吸気乱流を生起するようにしたものがあ
る。（例えば特開昭54-74021号公報等参照。） （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この種の吸気装置にあっては、本来の吸
気通路の他に副吸気通路を設ける構成上、副吸気通路を
形成すべきシリンダヘッドや吸気マニフォールド等の形
状ないし構造が複雑化するので、その鋳造行程での加工
工数が多くなり、歩留りも悪化する等の生産上の問題が
生じる。

この発明は、このような問題点に着目してなされたもの
で、副吸気通路あるいはその他の補助的な通路を設ける
ことなしに機関運転状態に応じた適切な吸気制御が可能
な吸気装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明では、機関吸気通路
に運転状態に応じて開閉作動する制御弁を介装するとと
もに、この制御弁に、これを全閉にした状態で、吸気弁
リフト時に弁座との間に生じる開口部の投影面積が略最
大となる方向線との交点を中心として通孔を形成し、か
つ全閉時に前記方向線と通孔断面とが略直交するように
制御弁を形成した。

（作用） 一般に、十分な吸気乱流を生起する必要があるのは吸気
流量及び流速が減少して燃焼室内吸気流動が不活発にな
りがちな低速または低負荷運転時である。

いま、このような運転状態のときに制御弁を全閉にする
と、吸入ポートを流れようとする吸気流は制御弁の通孔
に集中するためその流速を増して機関燃焼室へと向か
う。

このとき、低速または低負荷域の流量範囲で必要な吸気
流速が得られるように通孔の開口面積ないし吸気通路と
の面積比を設定すると、通孔通過時の吸気流線の乱れが
少なく、しかも通孔通過後の吸気流の方向性は通孔の向
きに依存して変化することから、吸気流は通孔断面に対
しほぼ直角な方向、つまり上記吸気弁とその弁座との間
の開口部の投影面積を最大とする方向線に沿って進む。

このため、通孔通過後の高速吸気流は上記開口部を介し
て直線的に進み、その流速を低下させることなく直接燃
焼室に入る。

従って、低速・低負荷運転時にあっても必要十分な燃焼
室内吸気乱流が得られる。

なお、吸気流量が増大する高速ないし高負荷運転時に
は、制御弁を全開にすることにより過剰な吸気乱流の発
生を抑えて適切な燃焼速度を得るとともに、吸入抵抗を
減らして所期の出力性能を確保することができる。

次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（実施例） 第１図または第２図において、１は内燃機関のシリンダ
ヘッド、２は燃焼室、３は排気弁、４は吸気弁、５は点
火栓、６は機関吸気通路の一部を構成する吸入ポート、
７は吸気マニフォールドである。吸入ポート６は基本的
には高速高負荷時に適度な吸気性状が得られる形状をな
している。

８は吸入ポート６の入口部に介装した円形板状の制御
弁、８はシリンダヘッド１に吸入ポート６を貫通するよ
うに回転自由に支持した弁軸で、弁軸９は図示しないア
クチュエータに連接し、例えば低速ないし低負荷時には
全閉、高速ないし高負荷時には全開となるように制御弁
８の開度を段階的もしくは連続的に制御する。

１０は制御弁８に、その全閉時に方向線Ａ−Ａ（第１
図）と交わる点を中心として形成した略円形の通孔であ
る。方向線Ａ−Ａは、この場合図示したように吸気弁４
がほぼ最大にリフトしたときにその弁座１１との間に生
じる開口部１２の略中心を通り、かつ該開口部の投影面
積が最大になる方向に沿った線である。つまり、通孔１
０は制御弁８から見て前記開口部の面積が最も大きくな
るような位置に形成する。

また、制御弁８は、全閉した時に通孔１０の断面が方向
線Ａ−Ａと直交するように図る。

上記構成において、制御弁８が全閉する低速ないし低負
荷運転時には、既述したように吸気は通口１０に集中し
て流速を増し、方向線Ａ−Ａに沿って直接燃焼室２に流
入する。また、この場合平面上で見ると第２図に示した
ように燃焼室２の中心からややオフセットした吸入ポー
ト６のさらに接線方向に沿って吸気が流れ込むことにな
るため、燃焼室２内には矢印Ｓで示した方向に強いスワ
ールが生じる。従って、このように吸気流量の少ない運
転域にあっても良好な燃焼状態を確保できる。

一方、吸気流量が増加する高速ないし高負荷運転時には
制御弁８を全開にすると、吸気ポート６を流れる吸気は
通孔１０を介しての絞りをうけることなく、吸気ポート
６の形状に依存した方向性を以て燃焼室２に流入する。
従って、吸気充填率及び出力の低下を来すようなことが
なく、また過度の吸気乱流を生じて燃焼騒音が増大する
ような不都合を招くことはない。

次に、この発明の他の実施例を第３図以下に示す。

第３図は、流量係数を高めるために吸気ポート底面６Ａ
の吸気弁座１１とつながる部分の曲率を小さくしたもの
で、この場合該底面と方向線Ａ−Ａとの距離が小さくな
り通孔１０からの吸気流に干渉するおそれが生じること
から、第４図にも示したようにほぼ方向線Ａ−Ａに沿っ
た滑らかな溝部６Ｂを底面６Ａに形成することにより前
記干渉を回避するようにしてある。なお、このようにし
て吸入ポート６の流量係数を改善することにより制御弁
８全開時の機関出力が向上することは言うまでもない。

また第５図は、２個の吸気弁４Ａ、４Ｂと、これに対応
して途中から分岐する２つのポート部６Ａ、６Ｂを有す
る吸入ポート６とを設けた３弁式機関への適用例を示し
たもので、制御弁８には、一方のポート部６Ａにおける
方向線Ａ−Ａについて、吸気弁４Ａとその弁座１１Ａと
の間の開口部の形状に略合致した長円形の通孔１０を設
けてある。また、制御弁８はシリンダヘッド１と吸気マ
ニフォールド７との間に挟持したハウジング１５に弁軸
９を介して可回転支持してある。なお、１６は全閉時に
ポート６の底面に沿って流れる燃料を妨げないように制
御弁８に形成した切欠部である。ポート６の壁面に沿っ
た燃料の流れを許容するには、この他に例えば制御弁８
の外径ををポート内径より幾らかに小さくして環状の隙
間を設けたり、あるいはポート６の壁面に制御弁８を迂
回するように溝ないし切欠を形成するようにしてもよ
い。

上記の点を除いては第３図、第５図とも第１の実施例と
同様であるので、同一の部分に同一の符号を付してその
説明を省略する。

（発明の効果） 以上説明した通り、この発明では、吸気ポート等の機関
吸気通路に介装した制御弁の所定位置に吸気流を加速す
る通孔を設けて、制御弁全閉時に通孔を介しての高速吸
気流を直接的に燃焼室へと供給することにより燃焼室内
に強い吸気乱流を生起し得るようにした。すなわち、こ
の発明によれば吸気流動を促すための補助的な通路を要
することなく燃焼の改善を実現できるのであり、従って
シリンダヘッドや吸気マニフォールドの構造を比較的単
純化してその生産性を高めることができるという効果を
生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は同じ
く底面図である。第３図は同じく他の実施例の縦断面
図、、第４図はそのＢ−Ｂ断面図である。第５図はさら
に他の実施例の底面図である。 １…内燃機関のシリンダヘッド、２…燃焼室、４…吸気
弁、６…吸入ポート、７…吸気マニフォールド、８…制
御弁、１０…通孔、１１…吸気弁座、１２…吸気弁と弁
座との間の開口部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川 晃三郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 実開 昭56−83634（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関吸気通路に運転状態に応じて開閉作動
   する制御弁を介装するとともに、この制御弁に、これを
   全閉にした状態で、吸気弁リフト時に弁座との間に生じ
   る開口部の投影面積が略最大となる方向線との交点を中
   心として通孔を形成し、かつ全閉時に前記方向線と通孔
   断面とが略直交するように制御弁を形成したことを特徴
   とする内燃機関の吸気装置。