JPH07217437A

JPH07217437A - ディーゼルエンジンの吸気ポート構造

Info

Publication number: JPH07217437A
Application number: JP6033169A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yuzuriha; 泰浩楪; Toshiharu Masuda; 俊治益田; Masaaki Kashimoto; 正章樫本; Manabu Shibakawa; 学柴川
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 1995-08-15
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JP3511665B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ダブルタンジェンシャルポートによるスワー
ル生成と高体積効率の確保をヘッドボルト等との干渉に
よる吸気抵抗の増大を伴うことなく達成できるようにす
る。【構成】ディーゼルエンジンのシリンダヘッド１にス
ワール生成方向に前後してシリンダ２に開口するフロン
ト側およびリア側の二つの吸気ポート３，４とフロント
側およびリア側の二つの排気ポート５，６とを千鳥配置
で設ける。また、ヘッドボルト用ボス穴７は、シリンダ
中心からの距離が略均一で、相互の間隔が略等間隔とな
るよう配置する。そして、吸気ポート３，４の千鳥角θ
は、ポート径をＤとし、吸気リア側バルブガイドボス９
とヘッドボルトボス１０との距離をＷとして、Ｗ／Ｄの
値が１〜０．８となるよう、例えば１５゜に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの吸
気ポート構造、特に、シリンダヘッドボルトをシリンダ
中心からの距離が略均一でシリンダヘッドボルト相互の
間隔が略等間隔となるようシリンダ周囲に配置したディ
ーゼルエンジンであって、シリンダヘッドに、シリンダ
に対しスワール生成方向の前側および後側に開口すると
ともに、いずれもシリンダに対しスロート部が直線的
に、かつシリンダ軸線に直交する面内で略接線方向に入
射する二つの吸気ポートを設けたディーゼルエンジンの
吸気ポート構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの体積効率を高める
ためシリンダヘッドに二つの吸気ポートを設けるととも
に、燃焼性改善のため、これら吸気ポートを吸入空気の
流れがシリンダ内で同一方向のスワールを形成するよう
構成したものが従来から知られている。

【０００３】ところで、上記のように気筒毎に吸気ポー
トを二つ設けた従来の所謂吸気２弁のディーゼルエンジ
ンでは、二つの吸気ポートの内の一方を、スロート部が
螺旋状にシリンダボアに入射するヘリカルポートとし、
もう一方は、スロート部が直線的にシリンダに入射し、
その入射方向がシリンダの接線方向となるようタンジェ
ンシャル設定のストレートポートとしたものが一般的で
あった。この場合は、吸気ポートの一つがヘリカルポー
トであるためスワール比は高くなるが、ヘリカルポート
の通気抵抗が大きいために体積効率は低下する。しか
し、最近のディーゼルエンジンでは、燃料噴射系が改善
され低スワール比でも燃焼性の確保が可能となったこと
もあって、むしろ低スワール比で高体積効率を追及する
という要求が強い。そこで、より高い体積効率を達成す
るため、二つの吸気ポートをいずれもストレートポート
とし、かつ、それらをタンジェンシャル設定として必要
なスワール比を確保できるようにしたものが提案されて
いる。実開昭６２−１４４号公報に記載されたものはそ
の一例であって、気筒毎に二つの吸気ポートを備え、そ
れらが共にタンジェンシャル設定のストレートポートで
あり、また、これら吸気ポートはスワール生成方向の後
側に開口する吸気ポートの開口部が、スワール生成方向
の前側に開口する吸気ポートの開口部よりもシリンダ軸
線に直交する面内のクランク軸方向に対し垂直なシリン
ダ中心軸に近接し、これら二つの吸気ポートの各開口部
の中心を結ぶ線が前記シリンダ中心線に対し角度をなす
斜め配列で、また、排気ポートも二つで、それが吸気ポ
ートに対し略平行に配置されて、これら吸気ポートと排
気ポートが所謂千鳥配置となっている。

【０００４】吸気２弁のディーゼルエンジンにおいて必
要なスワール比を確保しつつ高体積効率を得るようにす
るためには、上記のように二つの吸気ポートをいずれも
タンジェンシャル設定のストレートポートとするのが有
利である。そして、このように二つの吸気ポートをいず
れもタンジェンシャルのストレートポートとする場合
に、従来は、例えば実開昭６１−１０５７２４号公報の
第２図および第３図に示されているように、吸気２弁，
排気２弁のエンジンにおいて二つの吸気ポートを、シリ
ンダ軸線に直交する面内のクランク軸方向に対し垂直な
シリンダ中心線に対し平行に配列し、二つの排気ポート
も同様に上記シリンダ中心線に対し平行に配列した所謂
パラレル配置のものが一般的である。また、このように
いずれもタンジェンシャル設定のストレートポートとし
た二つの吸気ポートを備えるディーゼルエンジンにおい
て、これら吸気ポートと排気ポートを千鳥配置としたも
のも前述のとおり従来から知られている。また、特開平
５−９８９７２号公報に記載されたディーゼルエンジン
の場合は、二つの吸気ポートと二つの排気ポートを備
え、それらがやはり千鳥配置となっている。ただし、こ
の場合は、吸気ポートの一方はダイレクトポート（スト
レートポート）で、他方はスワールポートとされてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】吸気２弁のディーゼル
エンジンにおいて二つの吸気ポートをいずれもタンジェ
ンシャル設定のストレートポートとした場合に、例えば
多気筒エンジンのようにシリンダヘッドボルトが各気筒
に対し同じパターンで規則的に各シリンダの周囲に配置
され、シリンダ中心からの距離が略均一で、相互の間隔
が略等間隔となるようなエンジンにおいて、吸・排気ポ
ートを上述のようなパラレル配置にしたときのポート配
置は例えば図７に示すようなものである。図において、
１はシリンダヘッド，２はシリンダ，３および４はシリ
ンダヘッド１の吸気側端面から延びてシリンダ２に対し
スワール生成方向の前側および後側に開口するフロント
側とリア側の二つの吸気ポート，５および６はシリンダ
ヘッド１の排気側端面から延びてシリンダ２に開口する
フロント側とリア側の二つの排気ポートをそれぞれ示
す。また、７はヘッドボルト用メインボス穴、８は同サ
ブボス穴である。また，９は吸気リア側バルブガイドボ
スを示し、１０は上記吸気リア側バルブガイドボス９に
対向するヘッドボルトボスを示す。

【０００６】このようなパラレル配置の場合の問題点と
して、まず、フロント側吸気ポート３が図７に一点鎖線
円Ａで示す領域で吸気リア側バルブガイドボス９と干渉
してヘッドボルトボス１０との間で絞られてしまい、吸
気抵抗が大きくなるという不都合がある。また、この場
合に、図７に一点鎖線Ｂで示す領域でリア側吸気ポート
３と隣接する気筒のフロント側排気ポート５とが接近し
過ぎて、充填効率が低下するといった熱による問題が生
じ、成形性が悪くなるという問題も生じる。また、この
場合に、量産性を確保するためワンアクションで排気ポ
ート用中子を挿入できるようにしようとすると、図７に
斜線を入れた領域Ｃが中子挿入スペースとして必要で、
そのため、この部分に過大な駄肉部ができてしまうとい
う問題もある。

【０００７】吸・排気ポートをパラレル配置とした場合
にはこのような問題があり、特に、多気筒エンジンで
は、ポート配置に合わせてヘッドボルトパターンを自由
に変更するというわけにもいかないため、上述のように
フロント側吸気ポートがバルブガイドボスとヘッドボル
トボスの間で絞られて吸気抵抗が増大するのを避けるこ
とができず、そのために、二つの吸気ポートをいずれも
タンジェンシャル設定のストレートポートとすることに
よって必要なスワール比を確保しつつ体積効率を高めよ
うという本来の狙いが十分に達成できない。一方、吸・
排気ポートを上述のような千鳥配置としたときのポート
配置は例えば図８に示すようなものであって、この場合
は、千鳥角（二つの吸気ポートの各開口部の中心を結ぶ
線がシリンダ軸線に直交する面内のクランク軸方向に対
し垂直なシリンダ中心線に対してなす角度）を任意に大
きくすることにより、バルブガイドボスとヘッドボルト
ボスとの間隔を大きくして吸気ポートに絞りが生ずるの
を防ぐことができる。図８において、１はシリンダヘッ
ド，２はシリンダ，３および４はシリンダヘッド１の吸
気側端面１ａから延びてシリンダ２に対しスワール生成
方向の前側および後側に開口するフロント側とリア側の
二つの吸気ポート，５および６はシリンダヘッド１の排
気側端面１ｂから延びてシリンダ２に開口するフロント
側とリア側の二つの排気ポート，７はヘッドボルト用メ
インボス穴，８は同サブボス穴，９は吸気リア側バルブ
ガイドボス，１０は上記吸気リア側バルブガイドボス９
に対向するヘッドボルトボスを示す。

【０００８】しかしながら、吸・排気ポートを上述のよ
うな千鳥配置とした場合にも問題点はある。すなわち、
フロント側吸気ポートに絞りが生ずるのを防ぐために
は、通常のヘッドボルトパターンの場合、上記千鳥角を
ある程度大きくしなければならないが、この角度が大き
いと、リア側吸気ポート４の図８に一点鎖線Ｄで示す領
域（曲がり部分）の曲がり度合（ポート中心線の曲率）
が大きくならざるを得ず、また、この部分の曲がり度合
が過度に大きくならないようにしようとすれば、曲がり
部分からシリンダまでのスロート部を含む出口側直線部
分が短くなってしまい、そのため、吸気の流れがどうし
てもシリンダ中心側に偏向することになって、効率的な
スワールの生成ができなくなる。また、エンジンの動弁
系が所謂ＳＯＨＣ（シングル・オーハーヘッド・カムシ
ャフト）式である（図８に二点鎖線で示す）場合に、千
鳥角が大きいと、動弁系のレイアウトが難しくなるだけ
でなく、吸・排気間でロッカーアームの長さの差が大き
くなり、一方のレバー比が過度に大きくなって、そのレ
バー比の大きい方でエンジンの回転限界が決まり、その
ため回転限界が低くなってしまうという問題も生ずる。

【０００９】本発明は吸気２弁のディーゼルエンジンに
おいて二つの吸気ポートをいずれもタンジェンシャル設
定のストレートポート（所謂ダブルタンジェンシャルポ
ート）とする場合のこのような問題点を解決するための
ものである。

【００１０】すなわち、本発明の目的は、ダブルタンジ
ェンシャルポートによるスワール生成と高体積効率の確
保を、ヘッドボルト等他部材との干渉による吸気抵抗の
増大を回避しつつ達成することである。

【００１１】また、本発明の他の目的は、ダブルタンジ
ェンシャルポートとしたことにより、隣接する気筒の吸
気ポートと排気ポートとが干渉し、あるいは接近し過ぎ
て熱による充填量低下等の問題が発生するのを防止する
ことである。

【００１２】また、本発明の特に請求項６に係るディー
ゼルエンジンの吸気ポート構造は、上記目的に加え、動
弁系がＳＯＨＣ式である場合の動弁系レイアウト性を確
保するとともに、回転限界の低下を防止することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、規則性のある
標準的なヘッドボルトパターンを変更しないことを前提
としたときに、ダブルタンジェンシャルポートの千鳥配
置の角度に最適な設定範囲というものがあり、吸気ポー
トが絞られるバルブガイドボスとヘッドボルトボスとの
間の間隙距離と吸気ポート径との比を角度設定のための
指標とすることにより最適な角度設定が可能になるとい
う知見に基づくものである。

【００１４】すなわち、本発明に係るディーゼルエンジ
ンの吸気ポート構造は、シリンダヘッドボルトをシリン
ダ中心からの距離が略均一でシリンダヘッドボルト相互
の間隔が略等間隔となるようシリンダ周囲に配置したデ
ィーゼルエンジンの吸気ポート構造であって、シリンダ
ヘッドに、シリンダに対しスワール生成方向の前側およ
び後側に開口するとともに、いずれもシリンダに対しス
ロート部が直線的に、かつ、シリンダ軸線に直交する面
内で略接線方向に入射するフロント側とリア側の二つの
吸気ポートを設け、これら二つの吸気ポートを、スワー
ル生成方向の後側に開口するリア側吸気ポートの前記シ
リンダへの開口部が、スワール生成方向の前側に開口す
るフロント側吸気ポートの前記シリンダへの開口部より
も、シリンダ軸線に直交する面内のクランク軸方向に対
し垂直なシリンダ中心線に近接し、これら二つの吸気ポ
ートの各開口部の中心を結ぶ線が前記シリンダ中心線に
対し角度をなすよう、斜め配列にし、かつ、前記フロン
ト側吸気ポートのポート径をＤとし前記リア側吸気ポー
ト開閉用の吸気バルブを案内する吸気リア側バルブガイ
ドボス外周と前記シリンダヘッドボルトを通すシリンダ
ヘッドのヘッドボルトボスの外周との距離をＷとしたと
きのＷ／Ｄの値を前記角度設定のための指標とし、Ｗ／
Ｄ＝１となるときの角度を上限値として前記角度を設定
したことを特徴とする。また、前記角度は、Ｗ／Ｄ＝
０．８となるときの角度を下限値として設定するのがよ
い。

【００１５】図１はこの発明の上記構成を説明する模式
図である。図において、１はシリンダヘッド，２はシリ
ンダ，３および４はシリンダヘッド１の吸気側端面１ａ
から延びてシリンダ２に対しスワール生成方向の前側お
よび後側に開口するフロント側とリア側の二つの吸気ポ
ート，５および６はシリンダヘッド１の排気側端面１ｂ
から延びてシリンダ２に開口するフロント側とリア側の
二つの排気ポート，７はヘッドボルト用メインボス穴，
８は同サブボス穴，９は吸気リア側バルブガイドボス，
１０は上記吸気リア側バルブガイドボス９に対向するヘ
ッドボルトボスを示す。また、図には前記θ，Ｄおよび
Ｗを示す。また、図２は、吸気リア側バルブガイドボス
９とヘッドボルトボス１０の間におけるフロント側吸気
ポート３の断面形状（斜線部）を示すものである。図に
おいてＳは上記斜線部の断面積、Ｓｏは円形で絞りのな
い断面部分（ポート径Ｄの部分）の断面積を示す。

【００１６】前記角度（千鳥角）θが小さいと、Ｗ／Ｄ
（％）の値は小さく、Ｓ／Ｓｏ（％）が小さくて絞られ
た状態となる。そして、θが大きくなるとＷ／Ｄは１
（１００％）に向けて次第に大きくなり、Ｓ／Ｓｏも１
（１００％）に近づく。

【００１７】図３は、横軸にＷ／Ｄ（％）をとり、縦軸
にＳ／Ｓｏをとって、Ｗ／Ｄに対応して面積比Ｓ／Ｓｏ
が実際にどのように変化するかを一例として示す。この
例から、Ｗ／Ｄが０．８（８０％）のあたりの面積比Ｓ
／Ｓｏが０．９（９０％）で、Ｗ／Ｄがそれより大きけ
れば９０％以上の面積比Ｓ／Ｓｏが確保できることが判
る。吸気抵抗の増大を抑えるためには、この面積比Ｓ／
Ｓ₀が０．９（９０％）となるあたりが限界である。ま
た、図４はＷ／Ｄと千鳥角（θ）の関係を一例として示
すもので、この図から、面積比Ｓ／Ｓ₀が０．９（９０
％）のときのＷ／Ｄの値である０．８（８０％）は、例
えば千鳥角７．５゜に対応し、千鳥角が大きいとＷ／Ｄ
が大きくなって、千鳥角３０°のあたり（この例では２
７°）でＷ／Ｄが１（１００％）に達し、したがって、
それより千鳥角を大きくしても、絞りによる吸気抵抗の
増加を抑えるという点では意味がなくなることがわか
る。

【００１８】また、前記角度の上限値は、上述のＷ／Ｄ
の値を指標とするのに加えて、シリンダヘッドの吸気側
端面に開口する前記フロント側吸気ポートの入口側直線
部分と該ポートの前記スロート部を含む出口側直線部分
との間の曲がり部分の曲がり度合を所定範囲に設定した
ときに前記出口側直線部分が所定長さ以上確保できるよ
う、前記曲がり度合に応じて設定し、例えば３０°以下
の値とするのがよい。

【００１９】また、本発明の上記構成は、シリンダヘッ
ドに二つの排気ポートを備え、これら排気ポートはシリ
ンダへの各開口部の中心を結ぶ線が前記二つの吸気ポー
トの開口部の中心を結ぶ線と略平行になるよう配置され
たディーゼルエンジンに適用するのが有利である。

【００２０】また、本発明は、二つの吸気ポートを備え
るとともに二つの排気ポートを備え、各吸気ポートおよ
び各排気ポートを開閉する吸気弁および排気弁を備え、
シリンダヘッドの側部に配置した１本のカム軸によって
これら吸気弁および排気弁を駆動するシングル・オーバ
ヘッド・カムシャフト式の動弁系を備えたディーゼルエ
ンジンに適用することができ、それにより、ＳＯＨＣ式
動弁系のレイアウト性を確保するとともに回転限界の低
下を防止するという所期の目的を達成することができ
る。

【００２１】

【作用】本発明の請求項１記載のディーゼルエンジンの
吸気ポート構造によれば、シリンダヘッドに、シリンダ
に対しスワール生成方向の前側および後側に開口すると
ともに、いずれもシリンダに対しスロート部が直線的
に、かつ、シリンダ軸線に直交する面内で略接線方向に
入射するフロント側とリア側の二つの吸気ポートを設
け、所謂ダブルタンジェンシャルポートとしたことによ
って、高体積効率が得られ、また、必要なスワールが確
保される。また、これら二つの吸気ポートを、スワール
生成方向の後側に開口するリア側吸気ポートの前記シリ
ンダへの開口部が、スワール生成方向の前側に開口する
フロント側吸気ポートの前記シリンダへの開口部より
も、シリンダ軸線に直交する面内のクランク軸方向に対
し垂直なシリンダ中心線に近接し、これら二つの吸気ポ
ートの各開口部の中心を結ぶ線が前記シリンダ中心線に
対し角度をなすよう、斜め配列にしたことにより、フロ
ント側吸気ポートに対して吸気リア側バルブガイドボス
とヘッドボルトボスの間の距離が確保され、フロント側
吸気ポートがこれらの部材と干渉して吸気抵抗が増大す
るのが回避される。そして、前記フロント側吸気ポート
のポート径をＤとし前記リア側吸気ポート開閉用の吸気
バルブを案内する吸気リア側バルブガイドボス外周と前
記シリンダヘッドボルトを挿入するシリンダヘッドのヘ
ッドボルトボスの外周との距離をＷとしたときのＷ／Ｄ
の値を前記角度設定のための指標とし、Ｗ／Ｄ＝１とな
るときの角度を上限値として前記角度を設定したことに
より、前記角度が無意味に大きくなるのが防止される。

【００２２】また、本発明の請求項２に係るディーゼル
エンジンの吸気ポート構造によれば、Ｗ／Ｄ＝０．８と
なるときの角度を下限値として前記角度を設定すること
により、吸気抵抗の増大が抑えられる。

【００２３】また、本発明の請求項３および４に係るデ
ィーゼルエンジンの吸気ポート構造によれば、前記角度
の上限値を前記曲がり度合に応じて設定し、例えば３０
゜以下の値とすることにより、シリンダヘッドの吸気側
端面に開口する前記フロント側吸気ポートの入口側直線
部分と該ポートの前記スロート部を含む出口側直線部分
との間の曲がり部分の曲がり度合を所定範囲に設定しつ
つ前記出口側直線部分を所定長さ以上確保することが可
能となり、吸気のシリンダ中心側への偏向を防止して効
率的なスワールを生成することが可能となる。

【００２４】また、本発明の請求項５に係るディーゼル
エンジンの吸気ポート構造によれば、当該ディーゼルエ
ンジンが、シリンダヘッドに二つの排気ポートを備え、
これら排気ポートはシリンダへの各開口部の中心を結ぶ
線が前記二つの吸気ポートの開口部の中心を結ぶ線と略
平行になるよう配置されたものである場合に、排気ポー
トの曲がり度合を小さくすることができ、そのため、隣
接する気筒の吸気ポートと排気ポートとが干渉するのが
防止され、あるいは接近し過ぎることによって熱による
充填量低下等の問題が発生するのが防止される。

【００２５】また、本発明の請求項６に係るディーゼル
エンジンの吸気ポート構造によれば、当該ディーゼルエ
ンジンが二つの吸気ポートとともに二つの排気ポートを
備え、各吸気ポートおよび各排気ポートを開閉する吸気
弁および排気弁を備え、シリンダヘッドの側部に配置し
た１本のカム軸によってこれら吸気弁および排気弁を駆
動するシングル・オーバヘッド・カムシャフト式の動弁
系を備えたものである場合に、前記角度が上記のように
設定され極端な斜め配列とはならないことによって、動
弁系のレイアウトが困難となるのが防止され、また、吸
気側と排気側でレバー比が極端に相異して回転限界が低
くなってしまうのが防止される。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２７】図５は本発明の一実施例のディーゼルエン
ジンにおけるシリンダヘッドのポート配置を示す模式平
面図、図６は同実施例のディーゼルエンジンにおけるシ
リンダヘッドの上部構造を示す部分平面図である。

【００２８】図５において、１はシリンダヘッド，２は
シリンダを示す。この実施例のディーゼルエンジンは直
列多気筒であって、シリンダヘッド１には、各気筒につ
いて、吸気側端面から延びてシリンダ２に対しスワール
生成方向の前側および後側に開口するフロント側とリア
側の二つの吸気ポート３，４と、排気側端面から延びて
シリンダ２に開口するフロント側とリア側の二つの排気
ポート５，６が形成されている。

【００２９】また、図において、７はヘッドボルト用メ
インボス穴、８は同サブボス穴である。これらメインボ
ス穴７およびサブボス穴８は、シリンダヘッド１をシリ
ンダ２に連結するためのシリンダヘッドボルト（図示せ
ず）を通すもので、メインボス穴７は吸気側と排気側に
一列に配置されたものが各気筒に対してシリンダ２の周
囲に四つずつで、隣接する気筒間の二つを左右気筒で共
用する形に並び、サブボス８は吸気側と排気側にやはり
一列に配置されたものが各気筒について二つずつ、シリ
ンダ中心線上に並ぶ。そして、このうち、各気筒に対す
る四つのメインボス７は、それぞれの気筒について、シ
リンダ２の中心からの距離が略均一で、相互の間隔が略
等間隔となるよう配置されている。

【００３０】また、９は吸気リア側バルブガイドボスを
示し、１０は上記吸気リア側バルブガイドボス９に対向
するヘッドボルトボスを示す。

【００３１】フロント側吸気ポート３およびリヤ側吸気
ポート４は、いずれも、タンジェンシャル設定のストレ
ートポート、すなわち、シリンダ２に対しスロート部が
直線的に、かつ、シリンダ軸線に直交する面（図５およ
び図６の面）内で略接線方向に入射するものであって、
リヤ側吸気ポート４のシリンダ２への開口部がフロント
側吸気ポート３のシリンダ２への開口部よりもシリンダ
軸線に直交する上記面内のクランク軸方向に対し垂直な
シリンダ中心線（図５において上下サブボス穴８，８の
中心を通る線）に近接し、これら二つの吸気ポート３，
４の各開口部の中心を結ぶ線が上記中心線に対し１５゜
の角度をなす斜め配列とされている。

【００３２】また、二つの排気ポート５，６は、シリン
ダ２への開口部の中心を結ぶ線が前記二つの吸気ポート
の開口部の中心を結ぶ線と略平行となる配置とされてい
る。

【００３３】また、図６に示すように、シリンダヘッド
２の上部には各吸気ポート３，４および各排気ポート
５，６を開閉する吸気弁１１，１２および排気弁１３，
１４が設けられている。そして、これら吸気弁１１，１
２および排気弁１３，１４を駆動する動弁系は、ＳＯＨ
Ｃ式であって、シリンダヘッド１の上部吸気側に配置さ
れた１本のカム軸１５と、このカム軸１５に設けられた
吸気カム１６および排気カム１７により揺動駆動される
吸気側と排気側の二つのロッカーアーム１８，１９と、
これらロッカーアーム１８，１９により押圧駆動されて
二つの吸気弁１１，１２および二つの排気弁１３，１４
をそれぞれ同時に駆動する吸気側および排気側の二つの
クロスヘッド２０，２１とからなっている。

【００３４】この実施例においては、吸気ポート構造が
所謂ダブルタンジェンシャルポートであることにより、
高体積効率が得られ、また、必要なスワールが確保され
る。また、二つの吸気ポート３，４が上記のように１５
゜の角度（千鳥角）で斜め配列となっていることによ
り、上述のＷ／Ｄの値は例えば８５．６（図４参照）
で、Ｓ／Ｓ₀の値は９５％程度が確保でき、したがっ
て、これらバルブガイドボス９とメインボス７の間でフ
ロント側吸気ポート３の吸気抵抗増大が回避される。ま
た、この実施例のポート配置によれば、隣接する気筒の
吸気ポートと排気ポートとが干渉するのが防止され、あ
るいは接近し過ぎることによって熱による充填量低下等
の問題が発生するのが防止される。また、この実施例に
よれば、ＳＯＨＣ式の動弁系のレイアウトが困難でな
く、また、動弁系のレバー比が極端に大きくなって回転
限界が低くなるのが防止される。

【００３５】なお、上記実施例においては、所謂千鳥角
を１５゜としたものを説明したが、この角度は、上記Ｗ
／Ｄの値が１になるときの角度を上限値とし、Ｗ／Ｄの
値が０．８になるときの角度を下限値として、また、フ
ロント側吸気ポートの曲がり度合を所定範囲に設定した
ときに該ポートの出口側直線部分が所定長さ以上確保で
きることを条件として、例えば３０゜以下の範囲で任意
に設定できるものである。

【００３６】また、上記実施例においては、ＳＯＨＣ式
の動弁系を備えたものを説明したが、本発明の請求項１
〜５に係るディーゼルエンジンの吸気ポート構造は、Ｓ
ＯＨＣ以外の動弁系を備えたディーゼルエンジンに対し
ても適用できるものである。

【００３７】また、上記実施例においては、吸気２弁，
排気２弁のディーゼルエンジンについて説明したが、本
発明は排気側についてはポート数が特定されるものでは
ない。

【００３８】また、上記実施例においては、直列多気筒
のディーゼルエンジンについて説明したが、本発明はそ
の他の、例えば単気筒のディーゼルエンジンに対しても
適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は以上にように構成されているの
で、シリンダヘッドに、シリンダに対しスワール生成方
向の前側および後側に開口するとともに、いずれもシリ
ンダに対しスロート部が直線的に、かつ、シリンダ軸線
に直交する面内で略接線方向に入射するフロント側とリ
ア側の二つの吸気ポートを設け、所謂ダブルタンジェン
シャルポートとしたことによって、高体積効率を確保
し、また、必要なスワールを確保しつつ、これら二つの
吸気ポートを、スワール生成方向の後側に開口するリア
側吸気ポートの前記シリンダへの開口部が、スワール生
成方向の前側に開口するフロント側吸気ポートの前記シ
リンダへの開口部よりも、シリンダ軸線に直交する面内
のクランク軸方向に対し垂直なシリンダ中心線に近接
し、これら二つの吸気ポートの各開口部の中心を結ぶ線
が前記シリンダ中心線に対し角度をなすよう、斜め配列
にしたことにより、フロント側吸気ポートに対して吸気
リア側バルブガイドボスとヘッドボルトボスの間の距離
を確保し、フロント側吸気ポートがこれらの部材と干渉
し吸気抵抗が増大するのを回避することができ、かつ、
前記フロント側吸気ポートのポート径をＤとし前記リア
側吸気ポート開閉用の吸気バルブを案内する吸気リア側
バルブガイドボス外周と前記シリンダヘッドボルトを挿
入するシリンダヘッドのヘッドボルトボスの外周との距
離をＷとしたときのＷ／Ｄの値を前記角度設定のための
指標とし、Ｗ／Ｄ＝１となるときの角度を上限値として
前記角度を設定したことにより、前記角度が無意味に大
きくなるのを防止して、動弁系のレイアウト性を改善
し、回転限界の低下を回避することができる。しかも、
規則性のある標準的なシリンダヘッドボルトパターンを
変更する必要がない。

【００４０】また、本発明によれば、Ｗ／Ｄ＝０．８と
なるときの角度を下限値として前記角度を設定すること
により、吸気抵抗の増大を抑え、高体積効率の確保とス
ワール確保というダブルタンジェンシャルポートの機能
を損なわないようにできる。

【００４１】また、本発明によれば、前記角度の上限値
を前記曲がり度合に応じて設定し、例えば３０゜以下の
値とすることにより、シリンダヘッドの吸気側端面に開
口する前記フロント側吸気ポートの入口側直線部分と該
ポートの前記スロート部を含む出口側直線部分との間の
曲がり部分の曲がり度合を所定範囲に設定しつつ前記出
口側直線部分を所定長さ以上確保するようにでき、その
ため、吸気のシリンダ中心側への偏向を防止して効率的
なスワール生成を確保するようにできる。

【００４２】また、本発明によれば、当該ディーゼルエ
ンジンが、シリンダヘッドに二つの排気ポートを備え、
これら排気ポートはシリンダへの各開口部の中心を結ぶ
線が前記二つの吸気ポートの開口部の中心を結ぶ線と略
平行になるよう配置されたものである場合に、排気ポー
トの曲がり度合を小さくすることができ、そのため、隣
接する気筒の吸気ポートと排気ポートとが干渉するのを
防止し、あるいは接近し過ぎることによって熱による充
填量低下等の問題が発生するのを防止することができ
る。

【００４３】また、本発明によれば、二つの吸気ポート
とともに二つの排気ポートを備え、各吸気ポートおよび
各排気ポートを開閉する吸気弁および排気弁を備え、シ
リンダヘッドの側部に配置した１本のカム軸によってこ
れら吸気弁および排気弁を駆動するシングル・オーバヘ
ッド・カムシャフト式の動弁系を備えたディーゼルエン
ジンにおいて、前記角度を最適範囲に設定し、ポート配
列が極端な斜め配列にならないようにすることによっ
て、動弁系のレイアウトが困難となるのを防止し、ま
た、回転限界が低くなるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を説明する模式図

【図２】本発明の構成に係るポート断面図

【図３】本発明の構成に係るポート面積比の特性図

【図４】本発明の構成に係る千鳥角の特性図

【図５】本発明の一実施例のディーゼルエンジンにおけ
るシリンダヘッドのポート配置を示す模式平面図

【図６】本発明の一実施例のディーゼルエンジンにおけ
るシリンダヘッドの上部構造を示す部分平面図

【図７】従来のディーゼルエンジンにおいて吸・排気ポ
ートをパラレル配置とする場合の一例を示す模式図

【図８】従来のディーゼルエンジンにおいて吸・排気ポ
ートを千鳥配置配置とする場合の一例を示す模式図

【符号の説明】

１シリンダヘッド２シリンダ３フロント側吸気ポート４リア側吸気ポート５フロント側排気弁６リア側排気弁７メインボス穴９吸気リア側バルブガイドボス１０ヘッドボルトボス１１吸気弁１２吸気弁１３排気弁１４排気弁１５カム軸１８吸気側ロッカーアーム１９排気側ロッカーアーム２０吸気側クロスヘッド２１排気側クロスヘッド

フロントページの続き (72)発明者柴川学広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドボルトをシリンダ中心か
らの距離が略均一でシリンダヘッドボルト相互の間隔が
略等間隔となるようシリンダ周囲に配置したディーゼル
エンジンの吸気ポート構造であって、シリンダヘッド
に、シリンダに対しスワール生成方向の前側および後側
に開口するとともに、いずれもシリンダに対しスロート
部が直線的に、かつ、シリンダ軸線に直交する面内で略
接線方向に入射するフロント側とリア側の二つの吸気ポ
ートを設け、これら二つの吸気ポートを、スワール生成
方向の後側に開口するリア側吸気ポートの前記シリンダ
への開口部が、スワール生成方向の前側に開口するフロ
ント側吸気ポートの前記シリンダへの開口部よりも、シ
リンダ軸線に直交する面内のクランク軸方向に対し垂直
なシリンダ中心線に近接し、これら二つの吸気ポートの
各開口部の中心を結ぶ線が前記シリンダ中心線に対し角
度をなすよう、斜め配列にし、かつ、前記フロント側吸
気ポートのポート径をＤとし前記リア側吸気ポート開閉
用の吸気バルブを案内する吸気リア側バルブガイドボス
外周と前記シリンダヘッドボルトを通すシリンダヘッド
のヘッドボルトボスの外周との距離をＷとしたときのＷ
／Ｄの値を前記角度設定のための指標とし、Ｗ／Ｄ＝１
となるときの角度を上限値として前記角度を設定したこ
とを特徴とするディーゼルエンジンの吸気ポート構造。
【請求項２】Ｗ／Ｄ＝０．８となるときの角度を下限
値として前記角度を設定した請求項１記載のディーゼル
エンジンの吸気ポート構造。
【請求項３】前記角度の上限値は、シリンダヘッドの
吸気側端面に開口する前記フロント側吸気ポートの入口
側直線部分と該ポートの前記スロート部を含む出口側直
線部分との間の曲がり部分の曲がり度合を所定範囲に設
定したときに前記出口側直線部分が所定長さ以上確保で
きるよう、前記曲がり度合に応じて設定したものである
請求項１または２記載のディーゼルエンジンの吸気ポー
ト構造。
【請求項４】設定された前記上限値が３０°以下の値
である請求項３記載のディーゼルエンジンの吸気ポート
構造。
【請求項５】当該ディーゼルエンジンは、シリンダヘ
ッドに二つの排気ポートを備え、これら排気ポートはシ
リンダへの各開口部の中心を結ぶ線が前記二つの吸気ポ
ートの開口部の中心を結ぶ線と略平行になるよう配置さ
れたものである請求項２記載のディーゼルエンジンの吸
気ポート構造。
【請求項６】当該ディーゼルエンジンは、二つの排気
ポートを備え、各吸気ポートおよび各排気ポートを開閉
する吸気弁および排気弁を備え、シリンダヘッドの側部
に配置した１本のカム軸によってこれら吸気弁および排
気弁を駆動するシングル・オーバヘッド・カムシャフト
式の動弁系を備えたものである請求項１または５記載の
ディーゼルエンジンの吸気ポート構造。