JPH0613852B2

JPH0613852B2 - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JPH0613852B2
Application number: JP59055313A
Authority: JP
Inventors: 泰三嶋田; 治宮田; 智明田島
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPS60198331A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、たとえば直接噴射式ディーゼルエンジンのシ
リンダ室における吸込空気の旋廻渦流（以下、スワール
という）に対する制御構造を改良した吸気装置に関す
る。

たとえば直接噴射式ディーゼルエンジンのシリンダヘッ
ドには、空気をシリンダ室に導びくための吸気ポートが
設けられ、この吸気ポートに備えた吸気弁がエンジンの
各工程に応じて開閉するようになっている。

上記吸気ポートからシリンダ室に導入された空気は圧縮
され、噴射ノズルから噴出される燃料と混合して爆発燃
焼するが、空気と燃料との混合状態が良い程、燃焼効率
が向上すること周知である。

従来より、空気と燃料との混合状態を良くするための種
々の手段が用いられているが、その一つとしてHSP構造
と呼ばれるハイスワールポート（強制渦流吸気孔）が挙
げられる。

これは、第１図および第２図(A)(B)に示すようになって
いる。図中１はシリンダライナ、２はシリンダ室、３は
シリンダヘッド、４は吸気装置であり、これは吸気ポー
ト５と、吸気弁６とからなる。また、７は排気ポートで
ある。なお、上記シリンダヘッド３にはシリンダ室２に
対向して図示しない燃料の噴射ノズルが備えられる。

上記吸気ポート５は吸気弁６の中心に対して少しの「偏
心」が設けられていて、吸気弁６が下降し吸気ポート５
が開放する吸込行程時に、吸気ポート５で「偏心」を加
えられた吸込空気がシリンダ室２に導びかれ、ここでそ
の円周方向に沿ってスワールを強制的に形成することと
なる。したがって、この空気と、噴射ノズルから噴出さ
れる燃料との混合状態が良くなり、その結果燃焼効率が
向上する。

なお、シリンダ室における吸気の旋回回転数とエンジン
回転数との比率を「スワール比」と呼んでいるが、この
スワール比は後述するように種々の条件から可変である
ことが望ましい。

たとえば、同一シリンダ室にスワール比が異る吸気ポー
トを交互にセットしてエンジン性能を比較すると、第３
図に示すような実験結果となる。図中、ａ曲線は高スワ
ール比のもの、ｂ曲線は中スワール比のもの、ｃ曲線は
低スワール比のものである。図示のように、高スワール
比ａのものはエンジン回転数が低速時ａ_１，中スワール
比ｂのものは中速時ｂ_１，低スワール比ｃのものは高速
時ｃ_１に、それぞれエンジン性能が最良となる。したが
って、スワール比が一定であると、いずれかのエンジン
回転域で性能低下がみられることとなる。

スワール比が一定でありながら、エンジン回転数の変化
に応じてエンジン性能が変る理由は次に述べる。すなわ
ち、第４図に示すように、単位時間における燃料噴射期
間θ_inj〔度クランク角〕中にスワールにのって流され
る噴霧の角度θが、隣の噴霧までの角度θ₀に一致する
ときに最良のエンジン性能が得られる。θがθ₀に達し
なければ噴霧間の空気が充分利用されていないことを意
味していて、θがθ₀を越えれば噴霧と噴霧とが重って
しまい、その重合部では空気不足によって燃料が「むし
焼き」になると解釈される。ここで、〔Ｎ_S：シリンダ室空気旋回速度〔rpm〕，Ｎ_e：エンジ
ン回転速度〔rpm〕，スワール比、Ｂ：シリンダボア径〔mm〕，Ｄ：燃焼室径
〔mm〕］ θ₀＝θからすなわちところで、噴射期間θ_injとエンジン回転速度Ｎ_eとの関
係は第５図に一例を示すように、エンジン回転速度Ｎ_ｅ
が高くなる程θ_injは長くなる。なお説明すれば、第６
図に示すようにエンジン回転速度Ｎ_ｅが高くなる程噴射
ポンプの回転が早まり、噴射圧が上昇して一定量の燃料
を噴射するのに要する時間（噴射時間）は短くなる。し
かしながら、エンジン回転速度Ｎ_eが高くなる程単位時
間（たとえば１ms）の間に回るクランク角度も大きくな
っている。結局、第５図に示すように噴射期間としては
長くなる。

上記(3)式によれば、噴射期間θ_injとスワール比との積がある定数Ｋであることが望ましい故、Ｎ_ｅが上
昇してθ_injが長くなる程スワール比は小さい方がよい
ことになる。逆に、スワール比が一定である場合は、あ
るエンジン回転速度Ｎ_e1で噴霧の動きとスワールの動き
が適合していても、エンジン回転速度が上記Ｎ_e1より低
下するとθ_injが短くなるので、(3)式からスワール比が
小さすぎ、燃料と空気との混合が悪化する。一方、エン
ジン回転速度がＮ_e1よりも上昇するとθ_injが長くなる
ので(3)式からスワール比が大きすぎて噴霧と噴霧とが
重り性能悪化を招くこととなる。このように、必ずしも
スワール比とエンジン性能とは比例しない。

また、自動車のエンジンには排ガス規制が設定されてい
るが、排ガス中の主成分であるNOx（窒素酸化物）の発
生量がスワール比と関連する。すなわち、第７図に示す
ような実験結果が得られていて、互いに略比例関係にあ
り高スワール比になるほどNOx の発生量が増大する。

また、エンジンにはエンジン回転数に対する負荷が影響
するので、これとスワール比との関連をみなければなら
ない。第８図に示すように、エンジン回転数が低速のと
きは高スワール比、中速のときは中スワール比、高速の
ときは低スワール比が最適であることは先きに説明した
通り（第３図）であるが、負荷に対しては図に示すハッ
チング部分は低スワール比でよい。たとえば、低速の際
に低負荷であれば高スワール比の必要がなく、低スワー
ル比のものが最適となる。中速においても軽負荷から中
負荷にかけては低スワール比でよく、高速においては負
荷状態に拘りなく低スワール比が最適となる。すなわ
ち、低速、低負荷の場合には、吸気量が余っている状態
であるので、スワール比に関係なく燃焼する。この状態
では、NOx の発生量が増大する高スワール比よりも、発
生量が少い低スワール比のものが最適となる。またスワ
ールは低い方が、燃焼ガスからシリンダ壁へ吸収される
熱損失が減少する。特に軽負荷では、この熱損失の大小
が燃費率の悪化，良化に対応するため、この点からも低
スワールの方が有利である。

従来、第９図(A)に示すように低スワール比のもの、同
図(B)に示すように高スワール比のものが区別して作ら
れた。図中２はシリンダ室、６ａは吸気弁座であり、５
ａは低スワール吸気ポート、５ｂは高スワール吸気ポー
トである。高スワール吸気ポート５ｂは、低スワール吸
気ポート５ａと比較して絞られている。それぞれの吸気
弁座６ａを円周方向に沿って８等分し、１ないし８の番
号を附す。各番号位置からは、図中矢印に示す方向の矢
印の長さに相当する強さの吸気がシリンダ室２へ吸入さ
れる。番号１から４までの吸気ベクトルはシリンダ室２
の中心Ｏの回りを時計回り方向(+)に旋回しようとする
ので順スワール方向成分、番号５から８までの吸気ベク
トルは吸気ポート５ａ，５ｂとシリンダ室２の位置関係
で自然に決まるスワール方向とは逆の反時計廻り方向
(-)であるので、これらを逆スワール成分と呼ぶ。同図
(A)では、上記中心Ｏから各吸気ベクトルに下した垂線
の長さＬ_iと、吸気ベクトルの大きさＶ_ｉとの積である
スワールモーメントＭ_ｉ＝Ｌ_ｉ×Ｖ_ｉを順スワール方向
成分だけで合計したものと、逆スワール方向成分だけで合計したものとの差が比
較的小さくなり、低スワール比となる。これに対して同
図(B)では、順スワール方向モーメントの合計が、吸気
ポート５ｂを絞ることによって大となり、これと逆にス
ワール方向モーメントの合計との差が大で高スワール比
となる。

スワール状態を可変化した従来構造は、たとえば特公昭
51-7243号公報にみられる。これは第１０図(A)(B)に示
すようになっていて、図中１２がシリンダ室、１５が吸
気ポート、１６ａが吸気弁座である。上記吸気ポート１
５は低スワール型をベースとした構造となっていて、仕
切壁１７によって左右に二分割されたポート１５ａ，１
５ｂとなり、その一方のポート15ｂは開閉弁１８により
開閉自在である。

同図(A)に示すように開閉弁１８を開放すると、両方の
ポート１５ａ，１５ｂに吸気が導びかれ、吸気弁座１６
ａを通過する流速が遅いのでシリンダ室１２では低スワ
ール状態となる。同図(B)に示すように開閉弁１８を閉
成すると、一方のポート１５ａのみに吸気が導びかれ
る。吸気流路断面積が半減し、吸気弁座１６ａ内径面積
以上に絞られるので吸気の流速が速くなり、シリンダ室
１２では高スワール状態となる。各状態でのスワール成
分は、図中矢印に示す方向と強さが得られる。

この種構造のものでは、必要に応じてスワール比を可変
できるが、以下に述べる欠点がある。すなわち、低スワ
ール状態においては第１１図(A)に示すように、シリン
ダ室１２において単に一つの剛体うず的な旋回流れが生
じるだけであり、同図(B)に示すように剛体うずの中に
シリンダ室１２の中心から放射状に噴射される噴霧Ｆ…
は図中矢印で示す剛体うずから横風をうける程度の効果
しか与えられないため、充分な噴霧Ｆ…と空気の混合が
得られない。さらに高スワール状態では、同図(C)に示
すように吸気が一方のポート１５ａを導びかれ、仕切板
１７の端部を通過したところで流路面積が急拡大するこ
ととなる。したがって、剥離による複数の渦流が生じた
り、逆流などの損失がある。また、流路断面積が半減
し、かつポート１５ａの断面積が狭いため多大な流路抵
抗が生じるとともに吸気弁座１６ａの一部分からしか吸
気がシリンダ室１２に流出しないので、流量係数が低く
吸気量が不足する。

スワールについての基本的な考え方として、高スワール
状態を得たい場合はシリンダ室に対して吸気を水平方向
（周方向）から流入させるのが望ましく、このとき吸気
量は小である。低スワール状態を得たい場合はシリンダ
室に対して吸気を垂直方向（軸方向）から流入させるの
が望ましく、このとき吸気量は大となる。

ところが、第１０図(A)(B)に示す従来構造のものでは、
単に吸気ポート１５を二分しただけであり、各スワール
状態の切換えにともなって吸気方向も変換するまでには
至らず、いずれの状態でも吸気量の低減化として現れて
いる。

なお、この他種々の構造がみられるが、全て充分な吸気
量を常に確保したままスワール状態を可変することがで
きず、また複雑な構造でコストに悪影響を与えている。

本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その
目的とするところは、簡単な構造で製作が容易でありな
がら、スワール流の強さの制御ができ、かつ常に充分な
吸気量を確保できるエンジンの吸気装置を提供しようと
するものである。

以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。
第１２図および第１３図（Ａ）（Ｂ）に示すように、図
中２１はシリンダライナ、２２はシリンダ室、２３はシ
リンダヘッド、２４は吸気装置である。この吸気装置２
４は、シリンダヘッド２３に設けられていて、２５はそ
の吸気ポート、２６は吸気弁、２７は吸気弁座、２８は
スワール制御通路、３０は排気ポートである。

上記吸気ポート２５は、シリンダ室２２に開口する吸気
弁座２７に連通する。吸気弁座２７の開口直前部分に
は、湾曲成された渦室２５ａが形成される。吸気ポート
２５を導かれる吸込空気は、上記渦室２５ａにより旋回
渦流であるスワールを与えられ、ここからシリンダ室２
２に導かれる。そして、上記吸気弁２６および吸気弁座
２７の中心を、上記シリンダ室２２の中心から偏心して
位置するよう設定してある。このことから、上記吸気ポ
ート２５の渦室２５ａは、シリンダ室２２での吸気の渦
方向を、上記吸気弁２６を中心に対してシリンダ室２２
の外方から巻き込むように導くようになっている。そし
てこのような吸気ポート２５は、シリンダ室２２に対し
て吸気をほぼ水平方向（周方向）から流入させる形状で
あるから、上記渦室２５ａの渦巻き方向と同一の順スワ
ール方向であって、高スワール比のスワール流をシリン
ダ室２２内に形成する。上記吸気弁２６は、タイミング
をとって吸気弁座２７を開閉するように駆動される。上
記スワール制御通路２８は、上記渦室２５ａの周壁で、
上記吸気弁座２７の直上の位置に設けられシリンダ室２
２に直接開口する一端開口部２８ａと、この開口部２８
ａに外部空気を導入する制御通路２８ｂとからなる。制
御通路２８ｂの他端開口部には、制御弁であるたとえば
バタフライ弁２９が設けられ、マイコンで構成される制
御回路からの信号によって開閉駆動されるようになって
いる。そして、制御通路２８ｂの開口部２８ａ直前部位
では、シリンダ軸方向である垂直方向に沿って延びて形
成されている。したがって、開口部２８ａから導出され
る吸気は、吸気ポート２５の上方からシリンダ軸方向に
沿って導かれるようになっている。制御通路２８ｂの他
端部は吸気ポート２５の上方に、この吸気ポート２５に
沿って延び、かつ開口している。

同図（Ｃ）に、このような吸気装置２４を鋳物から形成
するのにもちいられる中子を示す。図中の符号は、先に
説明したように形成される部位を示す。

しかして、上記吸気弁２６が下降して吸気ポート２５が
開放する吸込行程時に、吸気ポート２５に沿って導かれ
た吸込空気が吸気弁座２７を介してシリンダ室２２に導
出される。このとき、渦室２５ａは吸込空気を旋回渦流
であるスワールとして、かつ上記吸気弁２６および吸気
弁座２７の中心が、上記シリンダ室２２の中心から偏心
しているところから、吸気弁２６中心に対してシリンダ
室２２の外方から巻き込むように、シリンダ室２２壁面
に沿って導く。この空気は、シリンダ室２２において図
示しない噴射ノズルから噴出される燃料と混合し、燃焼
する。

なお説明すれば、上記吸気ポート２５自体は、基本的に
順スワールで、しかも高スワール流を形成するような形
状であり、この吸気ポート２５を流れる吸込空気が吸気
弁座２７と吸気弁２６との間を通過するときに、吸気弁
２６の周縁上におけるシリンダ中心軸に対し直交する方
向の速度成分がシリンダ室２２内で順スワール方向と、
反対の逆スワール方向との流れを生ずる。しかしなが
ら、逆スワール方向の流れを生ずる速度成分は、その構
造上、通常の状態において極めて小さい。

このため、全体のスワール強さを弱めたい場合には、上
記逆スワール方向の流れを生ずる速度成分を発生する吸
気弁座２７近傍に、スワール制御通路２８からの吸気を
流して逆スワール流を生成させ、シリンダ室２２内で順
スワール方向の流れと衝突させることにより、全体の順
スワール強さを弱めるよう制御できる。

したがって、吸気ポート２５自体は基本的に順方向のス
ワール流を形成するような形状であり、しかも高スワー
ルを生成する形状であるため、この高スワール流を可変
化することによってスワール強さを広範囲に亘って制御
可能となる。

しかも、上記スワール制御通路２８の一端開口部２８ａ
が、逆スワール方向の流れを生ずる速度成分を発生する
吸気弁座２７の直上の位置に、シリンダ室２２内を臨む
ように設けられるので、スワール制御通路２８を流れる
吸気が、吸気ポート２５を流れる吸気と混ざり合わず
に、直接シリンダ室２２内に導かれて逆スワール流を生
成する。

この流れは、吸気ポート２５の流れに対して吸気抵抗と
なるような影響を与えずにすみ、吸気ポート２５を流れ
る吸気量を確保した上で、スワール強さを大きく可変制
御ができることとなる。

一方、スワール制御通路２８の他端部は、吸気ポート２
５の上方に、同吸気ポート２５に沿って延びる。この一
端開口部２８ａの直前部分は、上記シリンダ軸方向に略
沿った方向に延びて形成され、上記吸気ポート２５の上
方からシリンダ軸方向に吸気を導くように構成したの
で、空気が吸気ポート２５の上方の高い位置からシリン
ダ軸方向に沿ったシリンダ室２２に流入する。

このため、スワール制御通路２８からの流入が吸気ポー
ト２５内に滞留せずに円滑にシリンダ室２２に流れ込
み、スワール制御通路２８からの吸気量が充分確保され
る。

さらに、スワール制御通路２８に、同通路２８を開閉作
動する制御弁であるバタフライ弁２９を設けたから、こ
れを開閉することによって、シリンダ室２２における逆
スワール流の強さを制御でき、結果としてシリンダ室２
２内の順スワール流の強さを制御できて、エンジン運転
状況に適したスワールを得ることが可能となる。

全体のスワール強さの強い高スワール状態は第１４図
（Ａ）（Ｂ）、スワール強さの弱い低スワール状態は第
１５図（Ａ）（Ｂ）から説明できる。すなわち各図
（Ａ）において吸気弁座２７を８等分し、１ないし８の
番号を附す。各番号の位置が、図中矢印に示す方向と、
矢印の長さに相当する強さの吸気がシリンダ室２２に吸
入される。番号１から４までのスワール成分は、シリン
ダ室２２においても吸気ポート２５における吸気方向が
シリンダ室２２中心Ｏ_１回りに作る時計回り方向（＋）
に沿うので順スワール方向成分となり、これらのモーメ
ントは順スワール方向モーメントとなる。番号５から８
のスワール成分は、上記中心Ｏ_１の回りに反時計回り方
向（−）に回転しようとするので逆スワール成分とな
り、これらのモーメントは逆スワール方向モーメントと
なる。各図（Ｂ）において、各番号のスワール成分モー
メントの大きさを、順，逆方向別に矢印で示す。なお、
Ｏ_２は吸気弁座２７の中心点である。第１４図（Ａ）
（Ｂ）の場合は、上記バタフライ弁２９によりスワール
制御通路２８が閉成されて吸気ポート２５だけの吸気の
流れであるところから、順スワール方向モーメントの総
和と逆スワール方向モーメントの総和との差が充分大き
く全体として高スワール状態となる。そしてこのような
吸気ポート２５は、シリンダ室２２に対して吸気をほぼ
水平方向（周方向）から流入させる形状であるから、高
スワール比を得るのに最適な構造と言える。ところが、
第１５図（Ａ）（Ｂ）の場合は、吸気ポート２５ととも
にバタフライ弁２９がスワール制御通路２８を開放して
いるところから、このスワール制御通路２８からも吸気
がシリンダ室２２に導びかれ、特に番号６，７附近の逆
スワール方向モーメントが大となる。この方向のモーメ
ントの総和は順スワール方向モーメントの総和に近づ
く。シリンダ室２２における順スワール方向の吸気に、
スワール制御通路２８から導かれた逆スワール方向の吸
気が衝突し、かつ互いに相殺し合って低スワール状態を
得る。ただし、吸気流量としては、本来、吸気ポート２
５から流入する分に加えてスワール制御通路２８から流
入する分が確保される。さらに、制御通路２８ｂの開口
部２８ａ直前部分がシリンダ軸方向にほぼ沿った方向で
ある垂直方向に近く立っているので、シリンダ室２２の
軸方向に向かって吸気を導くことができ、流入が円滑で
ある。したがって、低スワール状態であって、しかも吸
気量は充分である。特に、エンジンが高回転域の場合に
は低スワール状態が良いことは先きに説明した通りであ
るが、スワール制御通路２８を開放すれば充分な吸気量
を確保してその状態が得られる。

また第１６図（Ａ）（Ｂ）に示すように、吸気ポート２
５からの順方向高スワール（図中白矢印で示す）と、ス
ワール制御通路２８からの逆方向スワール（図中黒矢印
で示す）とがシリンダ室２２で互いに干渉し合い、回転
方向の異る２つの渦を発生させるとともにこれらの周辺
にも多数の小さな渦あるいは乱れを多数生じさせる。こ
れら多数の渦あるいは乱れは、圧縮工程後も若干残留し
て同図（Ｃ）に示すように噴霧Ｆ…と空気との混合を良
好化し、燃焼効率の改善、スモークおよび排気ガスの低
減に役立つ。高スワール状態では、第１７図に示すよう
に流線形の滑らかな吸気ポート２５形状に沿って吸気は
必要最小限の速度で円滑に、かつ損失なく導びかれる。
しかも、吸気弁座２７の全周からシリンダ室２２に導び
かれるので、スワールも高く、吸気量も非常に多い。

なお、高スワール状態でスワール制御通路２８の開口部
２８ａが吸気ポート２５中の吸気の流れに悪影響を及ぼ
すことはない。これは第１８図から説明できる。すなわ
ち、同図は吸気ポート２５の展開図であって、各矢印は
吸気ポート２５の各位置における吸気の方向と強さを表
す。符号ａは吸気ポート２５の入口側であり、以下アル
ファベット順に吸気弁座２７に近づく。符号ｋは吸気ポ
ート２５の終端部となり、周壁には上記開口部２８ａが
設けられる。入口側ａ，ｂでは吸気の方向は並行であ
り、強さは略同一である。しかし、ｄ，ｅ付近からは吸
気ポート２５のスワール形状に沿うので吸気の流速が速
くなる。しかしながら、終端部ｉ，ｊ，ｋ付近では既に
主流はシリンダ室２２に吸込まれ、残りの流速の遅い流
れが存在するにすぎない。さらに、開口部２８ａは凸形
状ではなく凹形状であるので吸気の流れの抵抗にならな
い。これらのことから、高スワール状態時などのスワー
ル制御通路２が機能していない場合において、スワール
性能に悪影響を及ぼすことはない。空気と燃料の混合エ
ネルギが本来不充分であるエンジンの低回転域に対し、
噴霧状態に拘りなく適合して燃料効率の向上等、良好な
エンジン性能を得る。

なお、吸気ポート２５は高スワール型としたので、第１
９図に示すようにポート端部である渦室２５ａの天井の
高さを破線で示す低スワール型のものより低くすること
ができ、傾斜角も小さくできる。さらに、ポート巻き終
り部２５ｂの突出量が小さくなり、形成し易い。

スワール制御通路２８の開口部２８ａの位置は、シリン
ダ室２２におけるスワール性能に微妙な影響を与えるの
で、最適位置を設定することが必要である。そこで、第
２０図に示すように、番号１から８までのポイントを定
め、それぞれに開口部２８ａを設けてスワール特性を観
察した。その結果を第２１図に示す。各番号変化は上記
位置に開口部２８ａを設けた場合のスワール比と流量係
数の関係である。なお、スワール比３はアイドリング時
に相当し、これより低スワール比になるにしたがって高
速高負荷運転となる。図中実線変化Ｓの理想の吸気ポー
ト性能を得る上記関係であり、実際構造では実現が困難
とされているが、より接近するよう努力が払われてい
る。図からも明らかなように、番号７，６，８，１の順
でスワール比の変化幅は大であり、番号ないし５は変化
幅が小である。また、番号６，７は流量係数の増大が著
しく、番号１ないし５および８は増加が少い。なお、図
中二点鎖線変化Ｐは従来の特公昭５１−７２４３号公報
にみられる構造によるものである。

同図の結果から、渦室２５ａ周壁において最も大幅にス
ワールを変化させ得る個所は第２２図（Ａ）（Ｂ）にハ
ッチングで示すＢ領域であることがわかった。また、渦
室２５ａ周壁において低スワール時（高速高負荷時）に
最も流量係数が増大し良好な可変スワール特性が得られ
る個所は、第２３図（Ａ）（Ｂ）でハッチングで示すＣ
領域であるとの結論が得られた。したがって、スワール
比と流量係数との関係から、番号６，７の位置が最も有
効である。ただし、その開口方向は吸気ポート２５から
導びかれる吸気の主流に対して鋭角が少くとも直角に合
流できるような方向を選択しなければならない。第２４
図に上記番号６，７，８，１の開口部位置を示す。図中
６′，７′，８′，１′はそれぞれの番号６，７，８，
１の直上方部位であって、上下位置は異っても互いに同
一効果が得られることは、先きの結論からかわる。（な
お、上記実施例と同一個所は同番号を附して説明を省略
する。）なお、上記実施例においては直接噴射式ディーゼルエン
ジンについて説明したが、これに限定されるものではな
く、たとえばガソリンエンジンにも適用できること言う
迄もない。

なお、上記実施例における制御弁であるバタフライ弁２
９は完全開、閉、の二動作としたが、これに限定される
ものではなく、中開き状態とすれば中スワール状態が得
られることは言う迄もなく、開度に応じたスワール状態
が得られる。したがって、必ずしもバタフライ弁である
必要はなく、開度調節が可能な弁であればよい。

この他、本発明の要旨を変えない範囲内で種々変形実施
可能であること言う迄もない。

以上説明したように本発明は、吸気ポート自体は基本的
に順方向のスワール流を形成するような形状であり、し
かも高スワールを生成する形状であるため、この高スワ
ール流を可変化することによってスワール強さを広範囲
に亘って制御できる効果がある。

しかも、スワール制御通路の一端開口部を、逆スワール
方向の流れを生ずる速度成分を発生する吸気弁座の直上
の位置に、シリンダ室内を臨むように設けたので、スワ
ール制御通路を流れる吸気が、吸気ポートを流れる吸気
と混ざり合わずに、直接シリンダ室内に導かれて逆スワ
ール流を生成する。吸気ポートの流れに対して吸気抵抗
となるような影響を与えずにすみ、吸気ポートを流れる
吸気量を確保した上で、スワール強さを大きく可変制御
ができる効果がある。

また、空気が吸気ポートの上方の高い位置からシリンダ
軸方向に沿ってシリンダ室に流入するようにしたので、
スワール制御通路からの流入が吸気ポート内に滞留せず
に円滑にシリンダ室に流れ込み、スワール制御通路から
の吸気量を充分確保てきる。

さらに、スワール制御通路に、同通路を開閉作動する制
御弁を設けたから、この弁を開閉することによって、シ
リンダ室における逆スワール流の強さを制御でき、結果
としてシリンダ室内の順スワール流の強さを制御でき
て、エンジン運転状況に適したスワールを得ることが可
能となるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の従来例を示すエンジン要部の斜視図、
第２図（Ａ）は吸気装置の横断平面図、同図（Ｂ）は同
図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、第３図は一般のデ
ィーゼルエンジンにおけるスワール比のエンジン回転数
に対するエンジン性能の特性図、第４図は燃料噴霧状態
を説明する図、第５図はエンジン回転速度に対する噴射
期間の特性図、第６図は同じく回転速度に対する噴射時
間の特性図、第７図はスワール比に対するＮＯ_Ｘ発生状
態の特性図、第８図はスワール比のエンジン回転数に対
する最適負荷状態の特性図、第９図（Ａ）（Ｂ）は互い
にスワール状態が異り、かつスワール成分を説明する
図、第１０図（Ａ）（Ｂ）はさらに異る従来例における
スワール状態が異り、かつスワール成分を説明する図、
第１１図（Ａ）はその概略斜視図、同図（Ｂ）は噴霧状
態を説明する図、同図（Ｃ）は吸気状態を説明する図、
第１２図は本発明の一実施例を示すエンジン要部の斜視
図、第１３図（Ａ）は吸気装置の横断平面図、同図
（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、同図
（Ｃ）は中子の斜視図、第１４図（Ａ）は高スワール状
態でのスワール成分を説明する図、同図（Ｂ）は同状態
におけるスワール方向モーメントを説明する図、第１５
図（Ａ）は低スワール状態でのスワール成分を説明する
図、同図（Ｂ）は同状態におけるスワール方向モーメン
トを説明する図、第１６図（Ａ）は低スワール状態を説
明する斜視図、同図（Ｂ）は同じくスワール状態を説明
する斜視図、同図（Ｃ）はその噴霧状態を説明する図、
第１７図は吸気状態を説明する斜視図、第１８図は吸気
ポートの展開図、第１９図は吸気ポートの斜視図。第２
０図は開口部位置を選択するための平面図、第２１図は
各開口部でのスワール比と流量係数との特性図、第２２
図（Ａ）は第２１図のデータを説明する吸気装置の平面
図、同図（Ｂ）はその断面図、第２３図（Ａ）は同じく
第２１図のデータを説明する吸気装置の平面図、同図
（Ｂ）はその断面図、第２４図は同じくエンジン要部の
斜視図である。２３……シリンダヘッド、２５ａ……渦室、２５……吸
気ポート、２７……吸気弁座、２６……吸気弁、２２…
…シリンダ室、２８……スワール制御通路、２９……制
御弁（バタフライ弁）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田島智明東京都大田区下丸子４丁目21番１号三菱自動車工業株式会社東京自動車製作所丸子工場内 (56)参考文献実開昭58−16323（ＪＰ，Ｕ) 特公昭57−19292（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのシリンダヘッド下面に形成され
た吸気弁座と、同吸気弁座を開閉するように設けられた
吸気弁と、同吸気弁の中心をシリンダ室中心から偏心し
て配置し同吸気弁中心に対して上記シリンダ室外方から
巻込むように形成された渦室と、同渦室を有して吸込空
気に上記渦室の渦巻き方向と同一の順スワール方向の流
れを形成するとともに高スワール流を上記シリンダ室内
に形成する吸気ポートと、同吸気ポートの吸込空気が上
記吸気弁座と上記吸気弁との隙間を通過する際に生ずる
上記吸気弁の周縁上における上記シリンダ中心軸に対し
て直交する方向の速度成分が上記順スワール方向と反対
の逆スワール方向の流れを生成する上記吸気弁座の直上
の位置に上記シリンダ室内を直接臨んで開口した一端部
と上記吸気ポートの上方に開口した他端部とを有したス
ワール制御通路と、同スワール制御通路を開閉作動する
制御弁とを備え、さらに同スワール制御通路の一端部近
傍は上記シリンダ中心軸方向に沿って延びて形成され吸
気を下方向に導き直接シリンダ室内に流入せしめて上記
逆スワール流を形成し、上記シリンダ室内において上記
逆スワール流を上記順スワール流と衝突させて上記順ス
ワール流の強さを制御するように構成したことを特徴と
するエンジンの吸気装置。