JPH0734884A - ディーゼルエンジンの吸気装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの吸気装置

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JPH0734884A
JPH0734884A JP6115987A JP11598794A JPH0734884A JP H0734884 A JPH0734884 A JP H0734884A JP 6115987 A JP6115987 A JP 6115987A JP 11598794 A JP11598794 A JP 11598794A JP H0734884 A JPH0734884 A JP H0734884A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要なスワール比を確保しつつ体積効率を向
上させ、かつ、燃焼が不均一となるのを防止して出力性
能およびエミッション性能を改善する。 【構成】 気筒毎に二つの吸気ポート３，４を設け、そ
れら吸気ポート３，４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。そして、スワール生成方向
の後ろ側に開口する吸気ポート３の入射角θRを大き
く、前側に開口する吸気ポート４の入射角θFを小さく
し、あるいは、後ろ側の吸気ポート３のスロート部３ａ
の長さを前側の吸気ポート４のそれより大きくする。あ
るいは、少なくとも前側の吸気ポート４のスロート部４
ａにおけるポート軸線を略直線ないしは曲率半径の大き
い曲線とするとともに、そのポート軸線のバルブ軸線へ
の移行部に微小曲率半径の曲線部を設け、後ろ側の吸気
ポート３の入射角θRを大きく、前側の吸気ポート４の
入射角θFを小さくする。

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
気装置、特に気筒毎に複数の吸気ポートを設け、これら
吸気ポートをいずれもシリンダボアに直線的に入射する
スロート部を備えたストレートポートとして、かつ、シ
リンダ軸線に直交する面内での各吸気ポートの入射方向
をいずれもシリンダの接線方向に設定したディーゼルエ
ンジンの吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの体積効率を高める
ため気筒毎に吸気ポートを二つ設けるとともに、スワー
ルによる燃焼性改善を図るためこれら吸気ポートを吸入
空気の流れがシリンダボア内で同一回転方向となるよう
に設定することは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ボアに入射
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
後ろ側に位置する吸気ポートの出口側開口が気筒列方向
に対しシリンダヘッドの吸気側端面に近く、スワール生
成方向の前側に位置する吸気ポートの出口側開口が気筒
列方向に対しシリンダヘッドの吸気側端面から遠くなる
よう所謂千鳥配置とされている。
【０００４】
【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
トとすることが提案されているが、これを実際に行う場
合には、単に二つの吸気ポートをストレートポートとす
るだけでは体積効率が十分に向上せず、また、燃焼が不
均一となってエミッション性能が悪化するという問題が
生ずる。
【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、ディーゼルエンジンにおいて必要なスワール
比を確保しつつ体積効率を向上させ、かつ、燃焼が不均
一となるのを防止して出力性能およびエミッション性能
を改善できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、気筒毎の例え
ば二つの吸気ポートを共にストレートポートとした場合
に、二つの吸気ポート間に吸気流の干渉が生じ、また、
後ろ側の吸気ポートからの吸気流が前側の吸気ポートの
吸気弁に衝突することで体積効率が低下し、また、二つ
のストレートポートから吸気が同方向に流入することに
よってシリンダ内に強いタンブル流（すなわち、縦渦）
が発生し、このタンブル流が持続して圧縮上死点で崩壊
し燃焼室キャビティ内に不均一な空気流動を生成するた
め、燃料噴射ノズルの各噴孔から噴射された燃料噴霧の
広がりが噴孔毎に異なり噴霧の密度分布が不均一となっ
て不均一燃焼を発生させることを見いだし、これらを解
消して体積効率を向上させ均一燃焼を実現させるようデ
ィーゼルエンジンの吸気装置を構成したものである。
【０００７】すなわち、本発明の請求項１に係るディー
ゼルエンジンの吸気装置は、気筒毎に燃焼室に開口する
複数の吸気ポートを設け、これら吸気ポートをいずれも
出口側開口近傍のスロート部が直線的にシリンダボアに
入射するストレートポートとし、シリンダ軸線に直交す
る面内で各吸気ポートをいずれもシリンダの接線方向で
同一スワール生成方向に指向させ、かつ、各吸気ポート
を燃焼室に対し隣合わせでスワール生成方向の前後に開
口させたディーゼルエンジンの吸気装置において、スワ
ール生成方向の前側に開口する吸気ポートを、該吸気ポ
ートから流入する吸気流の流速分布がスワール生成方向
の後ろ側に開口する吸気ポートから流入する吸気流の流
速分布に対しスワール生成方向へより大きく指向する設
定としたことを特徴とする。
【０００８】また、本発明の請求項２に係るディーゼル
エンジンの吸気装置は、スワール生成方向の前側に開口
する吸気ポートを、該吸気ポートのポート軸線と該吸気
ポートの前記出口側開口の中心を通り該出口側開口の開
口面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線
への接線の前記開口面に対する入射角が、スワール生成
方向の後ろ側に開口する吸気ポートのポート軸線主要部
と該吸気ポートの出口側開口の中心を通り該出口側開口
の開口面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート
軸線主流部への接線の前記開口面に対する入射角より小
となる設定としたものである。
【０００９】また、本発明の請求項３に係るディーゼル
エンジンの吸気装置は、スワール生成方向の前側に開口
する吸気ポートを、該吸気ポートのポート軸線主流部と
該吸気ポートの出口側開口の中心を通り該出口側開口の
開口面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸
線への接線の前記開口面に対する入射角が、スワール生
成方向の後ろ側に開口する吸気ポートのポート軸線と該
吸気ポートの出口側開口の中心を通り該出口側開口の開
口面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線
への接線の前記開口面に対する入射角と比較して略同一
もしくはそれ以下で、かつ、該スワール生成方向の前側
に開口する吸気ポートの前記接線の前記バルブ軸線との
交点から該接線の前記吸気ポート内面との交点までのス
ロート部の長さが、スワール生成方向の後ろ側に開口す
る吸気ポートの前記接線の前記バルブ軸線との交点から
該接線の前記吸気ポート内面との交点までのスワール部
の長さより大となる設定としたものである。
【００１０】また、このように複数の吸気ポートを各々
タンジェンシャルに配置する場合に、各ポートは曲率が
小で通気抵抗の小さいものとし、また、シリンダヘッド
を成形を容易となるようなレイアウトにすることが必要
で、そのためには、請求項４の構成のとおり、これら複
数の吸気ポートは、スワール生成方向の後ろ側に開口す
る吸気ポートの出口側開口が気筒列方向に対しシリンダ
ヘッドの吸気側端面に近く、スワール生成方向の前側に
開口する吸気ポートが出口側開口が気筒列方向に対しシ
リンダヘッドの吸気側端面から遠くなるよう千鳥配置と
するのがよい。
【００１１】また、このように吸気ポートを千鳥配置と
することによってシリンダヘッドの上面側にグロープラ
グ取り付けのためのスペースがとれなくなる場合は、請
求項５の構成のとおり、シリンダヘッドにグロープラグ
をヘッド下面側から挿着可能なグロープラグ挿着孔を設
けるのがよい。
【００１２】また、本発明に係るディーゼルエンジンの
吸気装置は、好ましくは請求項６の構成のとおり、スワ
ール生成方向の前側に開口する吸気ポートおよびスワー
ル生成方向の後側に開口する吸気ポートの各スロート部
におけるポート軸線に対し前記出口側開口の中心を通り
該出口側開口の開口面に垂直な各バルブ軸線との交点近
傍にそれぞれ所定曲率半径の軸線移行部を設け、スワー
ル生成方向の前側に開口する吸気ポートのポート軸線に
設けた前記軸線移行部の曲率半径を、スワール生成方向
の後ろ側に開口する吸気ポートのポート軸線に設けた前
記軸線移行部の曲率半径よりも小とし、スワール生成方
向の前側に開口する吸気ポートの前記ポート軸線の前記
バルブ軸線に対する傾きを、スワール生成方向の後ろ側
に開口する吸気ポートの前記ポート軸線の前記バルブ軸
線に対する傾きよりも大とする。そして、その場合には
請求項１０の構成のとおり、スワール生成方向の前側に
開口する吸気ポートの前記軸線移行部の曲率中心を該吸
気ポートの内側に設定し、スワール生成方向の後側に開
口する吸気ポートの前記軸線移行部の曲率中心を該吸気
ポートの外側に設定するのがよい。
【００１３】また、本発明に係るディーゼルエンジンの
吸気装置は、請求項７の構成のとおり、スワール生成方
向の前側に開口する吸気ポートの前記スロート部におけ
るポート軸線を略直線により構成し、スワール生成方向
の後ろ側に開口する吸気ポートの前記スロート部におけ
るポート軸線を該吸気ポートのポート軸線に設けた前記
軸線移行部より曲率半径の大きい曲線により構成するこ
とができる。
【００１４】また、本発明に係るディーゼルエンジンの
吸気装置は、請求項８の構成のとおり、スワール生成方
向の後ろ側に開口する吸気ポートの前記スロート部にお
けるポート軸線を該吸気ポートのポート軸線に設けた前
記軸線移行部より曲率半径の大きい曲線により構成し、
スワール生成方向の前側に開口する吸気ポートの前記ス
ロート部におけるポート軸線を前記曲線より更に曲率半
径の大きい曲線により構成することができる。
【００１５】また、本発明に係るディーゼルエンジンの
吸気装置は、請求項９の構成のとおり、スワール生成方
向の前側に開口する吸気ポートの前記スロート部におけ
るポート軸線を略直線により構成し、また、スワール生
成方向の後ろ側に開口する吸気ポートの前記スロート部
におけるポート軸線を略直線により構成し、かつ、スワ
ール生成方向の前側に開口する前記吸気ポートのポート
軸線の前記バルブ軸線に対する傾きを、スワール生成方
向の後ろ側に開口する前記吸気ポートのポート軸線の前
記バルブ軸線に対する傾きよりも大とすることができ
る。
【００１６】また、本発明に係るディーゼルエンジンの
吸気装置は、請求項１０の構成のとおり、スワール生成
方向の前側に開口する吸気ポートの前記スロート部にお
けるポート軸線を略直線により構成し、また、スワール
生成方向の後ろ側に開口する吸気ポートの前記スロート
部におけるポート軸線を略直線により構成することがで
きる。
【００１７】
【作用】本発明の請求項１に係るディーゼルエンジンの
吸気装置によれば、気筒毎の複数の吸気ポートが、いず
れもスロート部が直線的にシリンダボアに入射するスト
レートポートで、シリンダ軸線に直交する面内での入射
方向がシリンダの接線方向に設定されることにより、ヘ
リカルポートを用いた場合のような通気抵抗の増大が避
けられ、必要な強さのスワールをシリンダ内に生成させ
ることができるようになる。そして、スワール生成方向
の前側に開口する吸気ポートが、該吸気ポートから流入
する吸気流の流速分布がスワール生成方向の後ろ側に開
口する吸気ポートから流入する吸気流の流速分布に対し
スワール生成方向へより大きく指向する設定とされるこ
とにより、前側の吸気ポートからの吸気流の主流方向の
ベクトルが前方に大きくなって、強いスワールが得ら
れ、また、後ろ側の吸気ポートからの吸気流は、その主
流方向が前側の吸気ポートからの吸気流の主流方向に比
べて下向きとなり、弁軸方向の慣性力が大きくなって、
前側の吸気ポートからの吸気流に比べて吸気弁を通過す
る際の広がりが小さくなり、その結果、前側の吸気ポー
トからの吸気流との干渉が少なくなり、また、前側の吸
気ポートの吸気弁に衝突する割合も少なくなって、体積
効率が向上する。また、このように吸気流の主流方向が
吸気ポートによって異なることにより、それぞれの主流
がピストンに衝突した後の流動方向が異なってきて、強
いタンブル流の生成が抑制され、また、吸気ポートによ
って主流方向が異なり、シリンダ中心方向のベクトルに
差ができることによって、タンブル流は回転面がシリン
ダ中心と一致しないものとなり、その結果、タンブル流
の持続性が低下する。したがって、燃料噴射時期である
圧縮上死点付近においてタンブル流が崩壊することによ
る燃焼室キャビティ内空気流動の不均一化が抑制され、
空気流動の不均一化に伴う不均一燃焼の発生が防止さ
れ、燃焼が不均一となることによるエミッションの悪化
が防止される。
【００１８】また、請求項２に係るディーゼルエンジン
の吸気装置によれば、スワール生成方向の前側に開口す
る吸気ポートが、該吸気ポートのポート軸線と該吸気ポ
ートの前記出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口
面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線へ
の接線の前記開口面に対する入射角が、スワール生成方
向の後ろ側に開口する吸気ポートのポート軸線主要部と
該吸気ポートの出口側開口の中心を通り該出口側開口の
開口面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸
線主流部への接線の前記開口面に対する入射角より小と
なる設定とされることにより、後ろ側の吸気ポートから
の吸気流は、その主流方向が前側の吸気ポートからの吸
気流の主流方向に比べて下向きとなり、バルブ軸線方向
の慣性力が大きくなって、前側の吸気ポートからの吸気
流に比べて吸気弁を通過する際の広がりが小さくなり、
その結果、前側の吸気ポートからの吸気流との干渉が少
なくなり、また、前側の吸気ポートの吸気弁に衝突する
割合も少なくなって、体積効率が向上する。また、吸気
流の主流方向が吸気ポートによって異なることにより、
それぞれの主流がピストンに衝突した後の流動方向が異
なってきて、強いタンブル流の生成が抑制され、また、
吸気ポートによって主流方向が異なり、シリンダ中心方
向のベクトルに差ができることによって、タンブル流は
回転面がシリンダ中心と一致しないものとなり、その結
果、タンブル流の持続性が低下する。したがって、燃料
噴射時期である圧縮上死点付近においてタンブル流が崩
壊することによる燃焼室キャビティ内空気流動の不均一
化が抑制され、空気流動の不均一化に伴う不均一燃焼の
発生が防止され、燃焼が不均一となることによるエミッ
ションの悪化が防止される。
【００１９】また、請求項３に係るディーゼルエンジン
の吸気装置によれば、スワール生成方向の前側に開口す
る吸気ポートが、該吸気ポートのポート軸線主流部と該
吸気ポートの出口側開口の中心を通り該出口側開口の開
口面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線
への接線の前記開口面に対する入射角が、スワール生成
方向の後ろ側に開口する吸気ポートのポート軸線と該吸
気ポートの出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口
面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線へ
の接線の前記開口面に対する入射角と比較して略同一も
しくはそれ以下で、かつ、該スワール生成方向の前側に
開口する吸気ポートの前記接線の前記バルブ軸線との交
点から該接線の前記吸気ポート内面との交点までのスロ
ート部の長さが、スワール生成方向の後ろ側に開口する
吸気ポートの前記接線の前記バルブ軸線との交点から該
接線の前記吸気ポート内面との交点までのスワール部の
長さより大となる設定とされることにより、後ろ側の吸
気ポートからの吸気流は、バルブ軸線方向の慣性力が大
きくなって、主流方向が前側の吸気ポートからの吸気流
の主流方向に比べて下向きとなるとともに、前側の吸気
ポートからの吸気流に比べて吸気弁を通過する際の広が
りが小さくなり、その結果、前側の吸気ポートからの吸
気流との干渉が少なくなり、また、前側の吸気ポートの
吸気弁に衝突する割合も少なくなって、体積効率が向上
し、また、やはりタンブル流の持続性が低下して、不均
一燃焼の発生が防止され、エミッションの悪化が防止さ
れる。
【００２０】また、請求項４に係るディーゼルエンジン
の吸気装置によれば、スワール生成方向の後ろ側に開口
する吸気ポートの出口側開口が気筒列方向に対しシリン
ダヘッドの吸気側端面に近く、スワール生成方向の前側
に開口する吸気ポートの出口側開口が気筒列方向に対し
シリンダヘッドの吸気側端面から遠くなる千鳥配置とさ
れたことにより、各ポートは無理のないレイアウトとな
って、曲率が小さくて通気抵抗が小さい、また、シリン
ダヘッドの成形が容易なものとなり得る。
【００２１】また、請求項５に係るディーゼルエンジン
の吸気装置によれば、吸気ポートが千鳥配置とされたも
のにおいてシリンダヘッドの下面側からグロープラグを
挿着することが可能となる。
【００２２】また、請求項６に係るディーゼルエンジン
の吸気装置によれば、スワール生成方向の前側に開口す
る吸気ポートおよびスワール生成方向の後側に開口する
吸気ポートの各スロート部におけるポート軸線に対し前
記出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口面に垂直
な各バルブ軸線との交点近傍にそれぞれ所定曲率半径の
軸線移行部が設けられ、スワール生成方向の前側に開口
する吸気ポートのポート軸線に設けられた軸線移行部の
曲率半径が、スワール生成方向の後ろ側に開口する吸気
ポートのポート軸線に設けられた軸線移行部の曲率半径
よりも小とされ、スワール生成方向の前側に開口する吸
気ポートのポート軸線のバルブ軸線に対する傾きが、ス
ワール生成方向の後ろ側に開口する吸気ポートのポート
軸線のバルブ軸線に対する傾きよりも大とされたことに
より、前側の吸気ポートからの吸気流の主流方向のベク
トルが前方に大きくなって、強いスワールが得られ、ま
た、後ろ側の吸気ポートからの吸気流は、その主流方向
が前側の吸気ポートからの吸気流の主流方向に比べて下
向きとなり、弁軸方向の慣性力が大きくなって、前側の
吸気ポートからの吸気流に比べて吸気弁を通過する際の
広がりが小さくなり、その結果、前側の吸気ポートから
の吸気流との干渉が少なくなり、また、前側の吸気ポー
トの吸気弁に衝突する割合も少なくなって、体積効率が
向上する。また、このように吸気流の主流方向が吸気ポ
ートによって異なることにより、それぞれの主流がピス
トンに衝突した後の流動方向が異なってきて、強いタン
ブル流の生成が抑制され、また、吸気ポートによって主
流方向が異なり、シリンダ中心方向のベクトルに差がで
きることによって、タンブル流は回転面がシリンダ中心
と一致しないものとなり、その結果、タンブル流の持続
性が低下する。したがって、燃料噴射時期である圧縮上
死点付近においてタンブル流が崩壊することによる燃焼
室キャビティ内空気流動の不均一化が抑制され、空気流
動の不均一化に伴う不均一燃焼の発生が防止され、燃焼
が不均一となることによるエミッションの悪化が防止さ
れる。また、スワール生成方向の前側に開口する吸気ポ
ートおよびスワール生成方向の後側に開口する吸気ポー
トの各スロート部におけるポート軸線に対し前記出口側
開口の中心を通り該出口側開口の開口面に垂直な各バル
ブ軸線との交点近傍にそれぞれ所定曲率半径の軸線移行
部が設けられたことにより、出口側開口部におけるポー
ト形状のつながりが滑らかとなる。また、特にスワール
生成方向の前側に開口する吸気ポートは、軸線移行部の
曲率半径が小さいことにより、該吸気ポートからの吸気
流の主流方向が軸線移行部でバルブ軸線方向に偏向され
るのが防止されて、ポート軸線がバルブ軸線に対し大き
く傾けられたことにより強調された前方側への主流ベク
トルが維持され、スワールが効率的に生成される。
【００２３】また、本発明の請求項７に係るディーゼル
エンジンの吸気装置によれば、スワール生成方向の前側
に開口する吸気ポートのスロート部におけるポート軸線
が略直線により構成され、スワール生成方向の後ろ側に
開口する吸気ポートのスロート部におけるポート軸線が
該吸気ポートのポート軸線に設けた前記軸線移行部より
曲率半径の大きい曲線により構成され、それにより、特
にスワール生成方向の前側に開口する吸気ポートからの
吸気流は主流方向のポート軸線の方向への依存度が大き
くなり、効率的なスワールの生成が可能となる。
【００２４】また、本発明の請求項８に係るディーゼル
エンジンの吸気装置によれば、スワール生成方向の前側
に開口する吸気ポートの前記スロート部におけるポート
軸線が曲率半径の大きい曲線により構成されるることに
より、特にスワール生成方向の前側に開口する吸気ポー
トからの吸気流の主流方向のポート軸線の方向への依存
度が大きくなり、効率的なスワールの生成が可能とな
る。
【００２５】また、本発明の請求項９に係るディーゼル
エンジンの吸気装置によれば、スワール生成方向の前側
に開口する吸気ポートのスロート部におけるポート軸線
が略直線により構成され、また、スワール生成方向の後
ろ側に開口する吸気ポートのスロート部におけるポート
軸線が略直線により構成されて、スワール生成方向の前
側に開口する吸気ポートのポート軸線のバルブ軸線に対
する傾きが、スワール生成方向の後ろ側に開口する吸気
ポートのポート軸線のバルブ軸線に対する傾きよりも大
とされることにより、各吸気ポートからの吸気流の主流
方向のポート軸線の方向への依存度が大きくなり、特に
前側の吸気ポートからの吸気流の主流方向のベクトルが
前方に大きくなって、強いスワールが得られ、また、後
ろ側の吸気ポートからの吸気流は、その主流方向が前側
の吸気ポートからの吸気流の主流方向に比べて下向きと
なり、弁軸方向の慣性力が大きくなって、前側の吸気ポ
ートからの吸気流に比べて吸気弁を通過する際の広がり
が小さくなり、その結果、前側の吸気ポートからの吸気
流との干渉が少なくなり、また、前側の吸気ポートの吸
気弁に衝突する割合も少なくなって、体積効率が向上す
る。また、このように吸気流の主流方向が吸気ポートに
よって異なることにより、それぞれの主流がピストンに
衝突した後の流動方向が異なってきて、強いタンブル流
の生成が抑制され、また、吸気ポートによって主流方向
が異なり、シリンダ中心方向のベクトルに差ができるこ
とによって、タンブル流は回転面がシリンダ中心と一致
しないものとなり、その結果、タンブル流の持続性が低
下する。したがって、燃料噴射時期である圧縮上死点付
近においてタンブル流が崩壊することによる燃焼室キャ
ビティ内空気流動の不均一化が抑制され、空気流動の不
均一化に伴う不均一燃焼の発生が防止され、燃焼が不均
一となることによるエミッションの悪化が防止される。
【００２６】また、本発明の請求項１０に係るディーゼ
ルエンジンの吸気装置によれば、スワール生成方向の前
側に開口する吸気ポートのスロート部におけるポート軸
線が略直線により構成され、スワール生成方向の後ろ側
に開口する吸気ポートのスロート部におけるポート軸線
が略直線により構成されることにより、特にスワール生
成方向の前側に開口する吸気ポートからの吸気流は主流
方向のポート軸線の方向への依存度が大きくなり、効率
的なスワールの生成が可能となる。そして、前側の吸気
ポートからの吸気流の主流方向のベクトルが前方に大き
くなって、強いスワールが得られ、また、後ろ側の吸気
ポートからの吸気流は、その主流方向が前側の吸気ポー
トからの吸気流の主流方向に比べて下向きとなり、弁軸
方向の慣性力が大きくなって、前側の吸気ポートからの
吸気流に比べて吸気弁を通過する際の広がりが小さくな
り、その結果、前側の吸気ポートからの吸気流との干渉
が少なくなり、また、前側の吸気ポートの吸気弁に衝突
する割合も少なくなって、体積効率が向上する。また、
このように吸気流の主流方向が吸気ポートによって異な
ることにより、それぞれの主流がピストンに衝突した後
の流動方向が異なってきて、強いタンブル流の生成が抑
制され、また、吸気ポートによって主流方向が異なり、
シリンダ中心方向のベクトルに差ができることによっ
て、タンブル流は回転面がシリンダ中心と一致しないも
のとなり、その結果、タンブル流の持続性が低下する。
したがって、燃料噴射時期である圧縮上死点付近におい
てタンブル流が崩壊することによる燃焼室キャビティ内
空気流動の不均一化が抑制され、空気流動の不均一化に
伴う不均一燃焼の発生が防止され、燃焼が不均一となる
ことによるエミッションの悪化が防止される。
【００２７】また、本発明の請求項１１に係るディーゼ
ルエンジンの吸気装置によれば、スワール生成方向の前
側に開口する吸気ポートの前記軸線移行部の曲率中心が
該吸気ポートの内側に設定されることにより、該軸線移
行部が吸気流の主流方向に影響しない程度のものとな
り、そのため、該軸線移行部において実質的に吸気流の
主流方向はバルブ軸線方向に偏向されるようなことがな
くなり、ポート軸線をバルブ軸線に対し大きく傾けたこ
とにより強調される前方側への主流ベクトルが維持され
る構成となって、スワールが効率的に生成される。ま
た、スワール生成方向の後側に開口する吸気ポートの軸
線移行部の曲率中心が該吸気ポートの外側に設定される
ことにより、該軸線移行部は吸気流の主流方向をバルブ
軸線方向に偏向させる程度に大きくなり、それにより、
後ろ側の吸気ポートからの吸気流の主流方向は該軸線移
行部においてバルブ軸線方向に偏向され、その主流方向
が前側の吸気ポートからの吸気流の主流方向に比べて下
向きとなり、弁軸方向の慣性力が大きくなって、前側の
吸気ポートからの吸気流に比べて吸気弁を通過する際の
広がりが小さくなり、その結果、前側の吸気ポートから
の吸気流との干渉が少なくなり、また、前側の吸気ポー
トの吸気弁に衝突する割合も少なくなって、体積効率が
向上する。また、このように吸気流の主流方向が吸気ポ
ートによって異なることにより、それぞれの主流がピス
トンに衝突した後の流動方向が異なってきて、強いタン
ブル流の生成が抑制され、また、吸気ポートによって主
流方向が異なり、シリンダ中心方向のベクトルに差がで
きることによって、タンブル流は回転面がシリンダ中心
と一致しないものとなり、その結果、タンブル流の持続
性が低下する。したがって、燃料噴射時期である圧縮上
死点付近においてタンブル流が崩壊することによる燃焼
室キャビティ内空気流動の不均一化が抑制され、空気流
動の不均一化に伴う不均一燃焼の発生が防止され、燃焼
が不均一となることによるエミッションの悪化が防止さ
れる。
【００２８】
【実施例】図１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模式的に示す
横断面図、図２は同シリンダヘッドの吸気ポートを模式
的に示す縦断面図である。
【００２９】図１および図２において、１はシリンダヘ
ッド、２はシリンダボアを示す。シリンダヘッド１に
は、一端側から延設されてシリンダボア２に連通する二
つの吸気ポート３，４と、他端側から延設されてやはり
シリンダボア２に連通する二つの排気ポート５，６が形
成されている。これら吸気ポート３，４と排気ポート
５，６は、二つの吸気ポート３，４の内の一方の吸気ポ
ート３が気筒列方向（図１で上下方向）に対しシリンダ
ヘッド１の吸気側端面１ａに近い位置で、他方の吸気ポ
ート４がそれより排気側端面１ｂに近い位置でそれぞれ
シリンダボア２に開口し、また、二つの排気ポート５，
６の内の一方の排気ポート５が排気側端面１ｂに近い位
置で、他方の排気ポート６がそれより吸気側端面１ａに
近い位置でそれぞれシリンダボア２に開口し、そして、
シリンダボア２への開口位置において二つの吸気ポート
３，４同士が、また、二つの排気ポート５，６同士がそ
れぞれ隣接し、それぞれが千鳥配置のポート配列とされ
ている。
【００３０】二つの吸気ポート３，４は、いずれもスロ
ート部３ａ，４ａが直線的にシリンダボア２に入射する
ストレートポートであって、吸気流がいずれもシリンダ
ボア２内に同方向に流入して図１で時計回り方向のスワ
ールを生成するよう、シリンダ軸線に直交する面（図１
の図示面）内での入射方向がいずれもシリンダボア２の
接線方向とされ、また、各スロート部３ａ，４ａにおけ
るポート軸線とバルブ軸線ＶR，ＶFとの交点における各
ポート軸線への接線の各ポート出口開口面に対する入射
角は、スワール生成方向の後ろ側に位置する吸気ポート
３の入射角θRが大きく、スワール生成方向の前側に位
置する吸気ポート４の入射角θFが小さくされている。
ここで、前側の吸気ポート４の入射角θFは、後ろ側の
吸気ポート３の入射角が大きくされたことによるスワー
ル比の低下を補うよう通常よりも入射角が小さくされ
る。なお、スロート部３ａ，４ａの長さは略同一であ
る。
【００３１】図３はシリンダヘッド１の下面図ある。ま
た、図４は組み付け状態で示すシリンダヘッド１の一部
断面図であって、７はシリンダブロック、８はピストン
であり、９はピストン８頂部の燃焼室キャビティを示
す。
【００３２】シリンダヘッド１には、ピストン８の燃焼
室キャビティ９の中央に位置するよう多孔式の燃料噴射
ノズル１０が配置されている。また、シリンダヘッド１
には燃焼室キャビティ９の内側でヘッド下面側からグロ
ープラグ１１を挿着可能なようグロープラグ挿着孔１２
が設けられ、該グロープラグ挿着孔１２からヘッド側方
にターミナル挿着孔１３が延設されている。グロープラ
グ挿着孔１２にはヘッド下面側からグロープラグ１１が
挿着され、ターミナル挿着孔１３にはヘッド側方からプ
ラグターミナル１４が挿着される。図３の斜線部分は燃
料噴射ノズル１０から噴射された燃料の噴霧を示してい
る。なお、図５は、グロープラグ１１の位置が燃焼室キ
ャビティ９から外れる場合に、燃焼室キャビティ９に出
っ張り部９ａを設けて、この出っ張り部９ａの位置でグ
ロープラグ１１を挿着するようにしたものを示す。
【００３３】このようにスワール生成方向の後ろ側に位
置する吸気ポート３の入射角θRが大きくされ、スワー
ル生成方向の前側に位置する吸気ポート４の入射角θF
が小さくされたことによって、図６に実線矢印で示すよ
うに後ろ側の吸気ポート３からの吸気流の主流方向が前
側の吸気ポート４からの吸気流の主流方向に比べて下向
きとなり、後ろ側の吸気ポート３からの吸気流が吸気弁
１５を通過する際の広がりは前側の吸気ポート４からの
吸気流が吸気弁１６を通過する際の広がりに対して小さ
くなる。そのため、両吸気ポート３，４からの吸気流の
干渉が少なくなるとともに後ろ側の吸気ポート３からの
吸気流れが前側の吸気ポート４の吸気弁１６に衝突する
割合も少なくなる。
【００３４】図６の二点鎖線は、両吸気ポートの入射角
θ'F，θ'Rに差がない場合の吸気ポート形状とそれぞれ
の吸気ポートからの吸気流の主流方向を示すものであ
る。この場合、両吸気ポートからの吸気流が干渉を起
し、また、後ろ側の吸気ポートからの吸気流が前側の吸
気ポートの吸気弁に衝突する割合が大きい。
【００３５】また、このように一方の吸気ポート３の入
射角θRが大きく、他方の吸気ポート４の入射角θFが小
さくされて各吸気ポート３，４からの吸気流の主流方向
がそれぞれ異なるようにされた場合に、図７に示すよう
に各吸気ポート３，４からの吸気流はシリンダ軸線方向
のベクトルが入射角θR，θFに応じてそれぞれ異なり、
その結果、強いタンブル流の生成が抑制されるとともに
タンブル流（実線矢印で示す）は回転面がシリンダ中心
と一致しないものとなって持続性が低下する。これに対
して、両吸気ポート３，４の入射角θ'F，θ'Rに差がな
い場合には、各吸気ポート３，４からの吸気流はシリン
ダ軸線方向のベクトルが同じ長さであって、強いタンブ
ル流が発生しやすく、また、タンブル流は図７に二点鎖
線で示すように回転面がシリンダ中心と一致し、持続性
が高くて、圧縮上死点付近まで持続するものとなる。
【００３６】上記のように複数の吸気ポート３，４はス
ワール生成方向の後ろ側に位置する吸気ポート３が気筒
列方向に対しシリンダヘッド１の吸気側端面１ａに近
く、スワール生成方向の前側に位置する吸気ポート４が
気筒列方向に対しシリンダヘッド１の吸気側端面１ａか
ら遠くなる千鳥配置とされたことにより、各ポート３，
４は無理のないレイアウトとなって、曲率が小さく、通
気抵抗の小さいものとなり、また、シリンダヘッド１の
成形が容易なものとなる。また、グロープラグ１１はヘ
ッド下面側から挿着可能である。
【００３７】図８は本発明の他の実施例の吸気ポートを
縦断面で示す模式図である。この図８に示す実施例で
は、スワール生成方向の後ろ側に位置する吸気ポート３
の入射角θRはスワール生成方向の前側に位置する吸気
ポート４の入射角θFと略同一で、スワール生成方向の
後ろ側に位置する吸気ポート３のスロート部３ａの長さ
ＬRはスワール生成方向の前側に位置する吸気ポート４
のスロート部４ａの長さＬFより大となる設定とされて
いる。この実施例の場合も、後ろ側の吸気ポート３から
の吸気流はスロート部３ａが長いことによって慣性力が
大きくなり、前側の吸気ポート４からの吸気流に比べて
主流方向が下向きになって吸気弁を通過する際の広がり
が小さくなる。その結果、前側の吸気ポート４からの吸
気流との干渉が少なくなり、また、前側の吸気ポート４
の吸気弁に衝突する割合も少なくなる。また、各吸気ポ
ート３，４からの吸気流の主流方向がそれぞれ異なるこ
とによって強いタンブル流の生成が抑制される。また、
各吸気ポート３，４からの吸気流の主流方向が異なるこ
とにより、強いタンブル流の生成が抑制され、また、タ
ンブル流は回転面がシリンダ中心と一致しなくなって持
続性が低下する。
【００３８】なお、以上の実施例は、スワール生成方向
の後ろ側に位置する吸気ポートを、シリンダ軸線に直交
する面に対する入射角がスワール生成方向の前側に位置
する吸気ポートのシリンダ軸線に直交する面に対する入
射角と比較して大となるような設定としたか、スロート
部の長さがスワール生成方向の前側に位置する吸気ポー
トのスロート部の長さと比較して大となるような設定と
したかのいずれかであるが、これらを組み合わせて、ス
ワール生成方向の後ろ側に位置する吸気ポートを入射角
がスワール生成方向の前側に位置する吸気ポートの入射
角より大で、かつ、スロート部の長さがスワール生成方
向の前側に位置する吸気ポートのスロート部の長さより
大となるよう設定することも可能である。
【００３９】図９は本発明の更に他の実施例のディーゼ
ルエンジンにおけるシリンダヘッドの吸気ポートの配置
を模式的に示す横断面図、図１０は図９に示すポート軸
線ＡFを通るＸ−Ｘ断面の縦断面図、図１１は図９に示
すポート軸線ＡRを通るＸＩ−ＸＩ断面の断面図であ
る。
【００４０】図９，図１０および図１１において、１は
シリンダヘッド、２はシリンダボアを示す。シリンダヘ
ッド１には、一端側から延設されてシリンダボア２に連
通する二つの吸気ポート３，４が形成されている。これ
ら吸気ポート３，４は、一方の吸気ポート３が気筒列方
向（図９で上下方向）に対しシリンダヘッド１の吸気側
端面１ａに近い位置で、他方の吸気ポート４がそれより
排気側端面に近い位置でそれぞれシリンダボア２に開口
し、シリンダボア２への開口位置において二つの吸気ポ
ート３，４同士が隣合わせで、千鳥配置のポート配列と
されている。なお、図示しないが、シリンダヘッド１に
は二つの排気ポートが形成され、その排気ポート同士が
やはり隣合わせで千鳥配置とされている。
【００４１】二つの吸気ポート３，４は、いずれもスロ
ート部３ａ，４ａが直線的にシリンダボア２に入射する
ストレートポートであって、吸気流がいずれもシリンダ
ボア２内に同方向に流入して図９で時計回り方向のスワ
ールを生成するよう、シリンダ軸線に直交する面（図９
の図示面）内での入射方向がいずれもシリンダボア２の
接線方向とされ、また、各スロート部３ａ，４ａにおけ
るポート軸線ＡR，ＡFとバルブ軸線ＶR，ＶFとの交点に
おける各ポート軸線ＡR，ＡFへの接線の各ポート出口側
開口面に対する入射角は、スワール生成方向の後ろ側に
開口する吸気ポート３の入射角θRが大きく、スワール
生成方向の前側に開口する吸気ポート４の入射角θFが
小さくされている。
【００４２】また、スワール生成方向の前側に開口する
吸気ポート４およびスワール生成方向の後側に開口する
吸気ポート３には、図１０および図１１に示すように各
スロート部３ａ，４ａにおけるポート軸線ＡR，ＡFに対
し出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口面に垂直
な各バルブ軸線ＶR，ＶFとの交点近傍にそれぞれ所定曲
率半径ｒR，ｒFの軸線移行部が設けられ、また、スワー
ル生成方向の前側に開口する吸気ポート３のポート軸線
ＡFに設けられた軸線移行部の曲率半径ｒFは、スワール
生成方向の後ろ側に開口する吸気ポート４のポート軸線
ＡRに設けられた軸線移行部の曲率半径ｒRよりも小とさ
れている。そして、スワール生成方向の前側に開口する
吸気ポート４のスロート部４ａにおけるポート軸線ＡF
は略直線により構成され、スワール生成方向の後ろ側に
開口する吸気ポート３のスロート部３ａにおけるポート
軸線ＡRは該吸気ポート３のポート軸線ＡRに設けた上記
軸線移行部の曲率半径ｒRより大きい曲率半径ＲRの曲線
により構成されている。ここで、各吸気ポート３，４の
上記軸線移行部におけるバルブ軸線ＶR，ＶFに対し直角
な横断面で見たときのポート内径が例えば２７ｍｍφで
あるときに、ｒRは例えば１６ｍｍ程度、ｒFは例えば
７．５ｍｍ程度であって、ｒRの中心は後ろ側の吸気ポ
ート３の内側に位置し、ｒFの中心は前側の吸気ポート
４の内側に位置する。また、ＲRは例えば１００ｍｍ程
度である。スワール生成方向の前側に開口する吸気ポー
ト４のポート軸線ＡFは、上記略直線部分の上流が上記
ＲRよりも小さい曲率半径ＲF（例えば４５ｍｍ程度）の
曲線となっている。また、スワール生成方向の後ろ側に
開口する吸気ポート３も、スロート部３ａにおけるポー
ト軸線ＡRを上記のような曲線でなく、略直線により構
成することも可能である。
【００４３】このようにスワール生成方向の後ろ側に開
口する吸気ポート３の入射角θRが大きく（ポート軸線
ＡRに対する傾きが小さく）され、スワール生成方向の
前側に開口する吸気ポート４の入射角θFが小さく（ポ
ート軸線ＡFに対する傾きが大きく）されたことによ
り、前側の吸気ポート４からの吸気流の主流方向のベク
トルが前方に大きくなって、強いスワールが得られ、ま
た、後ろ側の吸気ポート３からの吸気流は、主流方向が
前側の吸気ポート４からの吸気流の主流方向に比べて下
向きとなり、弁軸方向の慣性力が大きくなって、前側の
吸気ポートからの吸気流に比べて吸気弁を通過する際の
広がりが小さくなり、その結果、前側の吸気ポート４か
らの吸気流との干渉が少なくなり、また、前側の吸気ポ
ート４の吸気弁に衝突する割合も少なくなって、体積効
率が向上する。また、このように吸気流の主流方向が吸
気ポートによって異なることにより、それぞれの主流が
ピストンに衝突した後の流動方向が異なってきて、強い
タンブル流の生成が抑制され、また、吸気ポートによっ
て主流方向が異なり、シリンダ中心方向のベクトルに差
ができることによって、タンブル流は回転面がシリンダ
中心と一致しないものとなり、その結果、タンブル流の
持続性が低下する。したがって、燃料噴射時期である圧
縮上死点付近においてタンブル流が崩壊することによる
燃焼室キャビティ内空気流動の不均一化が抑制され、空
気流動の不均一化に伴う不均一燃焼の発生が防止され、
燃焼が不均一となることによるエミッションの悪化が防
止される。また、スワール生成方向の前側に開口する吸
気ポート４およびスワール生成方向の後側に開口する吸
気ポート３の各スロート部４ａ，３ａにおけるポート軸
線ＡF，ＡRに対し各バルブ軸線ＶF，ＶRとの交点近傍に
それぞれ所定曲率半径ｒF，ｒRの軸線移行部が設けられ
たことにより、出口側開口部におけるポート形状のつな
がりが滑らかとなる。また、特にスワール生成方向の前
側に開口する吸気ポート４は、軸線移行部の曲率半径ｒ
Fが小さいことにより、該吸気ポート４からの吸気流の
主流方向が軸線移行部でバルブ軸線ＶFの方向に偏向さ
れるのが防止されて、ポート軸線ＡFがバルブ軸線ＶFに
対し大きく傾けられたことにより強調された前方側への
主流ベクトルが維持され、スワールが効率的に生成され
る。
【００４４】図９には、流速とその方向を表すベクトル
（矢印）によって各吸気ポート３，４からの吸気流の流
速分布を示している。また、図９において、２１はヘッ
ドボルト孔（大径）、２２はサブヘッドボルト孔（小
径）である。吸気ポート３，４はこれらのヘッドボルト
孔２１，２２と干渉しない配置となっている。
【００４５】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、ストレートポートとした複数の吸気ポート間の吸気
流の干渉を低減するとともに後ろ側の吸気ポートからの
吸気流が前側の吸気ポートの吸気弁に衝突する割合を低
減することができて、必要なスワール比を確保しつつ体
積効率を向上させることが可能となり、また、強いタン
ブル流の発生を抑えるとともにタンブル流の持続性を低
下させて圧縮上死点付近で不均一な空気流動が生ずるの
を防止し燃料噴霧の密度分布を均一にして均一燃焼を実
現することが可能となる。
【００４６】特に、請求項１に係るディーゼルエンジン
の吸気装置によれば、気筒毎の複数の吸気ポートを、い
ずれもスロート部が直線的にシリンダボアに入射するス
トレートポートで、シリンダ軸線に直交する面内での入
射方向がシリンダの接線方向に設定することにより、ヘ
リカルポートを用いた場合のような通気抵抗の増大を避
けることができ、必要な強さのスワールをシリンダ内に
生成させることができるようになる。そして、スワール
生成方向の前側に開口する吸気ポートを、該吸気ポート
から流入する吸気流の流速分布がスワール生成方向の後
ろ側に開口する吸気ポートから流入する吸気流の流速分
布に対しスワール生成方向へより大きく指向する設定と
することにより、前側の吸気ポートからの吸気流の主流
方向のベクトルをより前方に大きくして強いスワールを
得るようにでき、また、後ろ側の吸気ポートからの吸気
流を、主流方向が前側の吸気ポートからの吸気流の主流
方向に比べて下向きとし、弁軸方向の慣性力を大きくし
て、前側の吸気ポートからの吸気流に比べ吸気弁を通過
する際の広がりが小さくすることができ、その結果、前
側の吸気ポートからの吸気流との干渉を少なくし、ま
た、前側の吸気ポートの吸気弁に衝突する割合も少なく
して、体積効率を向上させることができる。また、この
ように吸気流の主流方向を吸気ポートによって異ならせ
ることにより、それぞれの主流がピストンに衝突した後
の流動方向を異ならせて、強いタンブル流の生成を抑制
することができ、また、吸気ポートによって主流方向を
異ならせ、シリンダ中心方向のベクトルに差ができるよ
うにすることによって、タンブル流を回転面がシリンダ
中心と一致しないものとすることができ、その結果、タ
ンブル流の持続性を低下させることができて、燃料噴射
時期である圧縮上死点付近においてタンブル流が崩壊す
ることによる燃焼室キャビティ内空気流動の不均一化を
抑制し、空気流動の不均一化に伴う不均一燃焼の発生を
防止して、燃焼が不均一となることによるエミッション
の悪化を防止することができる。
【００４７】また、請求項２に係るディーゼルエンジン
の吸気装置によれば、スワール生成方向の前側に開口す
る吸気ポートを、該吸気ポートのポート軸線と該吸気ポ
ートの前記出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口
面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線へ
の接線の前記開口面に対する入射角が、スワール生成方
向の後ろ側に開口する吸気ポートのポート軸線主要部と
該吸気ポートの出口側開口の中心を通り該出口側開口の
開口面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸
線主流部への接線の前記開口面に対する入射角より小と
なる設定とすることにより、後ろ側の吸気ポートからの
吸気流を、その主流方向が前側の吸気ポートからの吸気
流の主流方向に比べて下向きとし、バルブ軸線方向の慣
性力を大きくして、前側の吸気ポートからの吸気流に比
べて吸気弁を通過する際の広がりが小さくすることがで
き、その結果、前側の吸気ポートからの吸気流との干渉
を少なくし、また、前側の吸気ポートの吸気弁に衝突す
る割合も少なくして、体積効率を向上させることができ
る。また、吸気流の主流方向を吸気ポートによって異な
らせることにより、それぞれの主流がピストンに衝突し
た後の流動方向を異ならせて、強いタンブル流の生成を
抑制することができ、また、吸気ポートによって主流方
向を異ならせ、シリンダ中心方向のベクトルに差ができ
ることにすることによって、タンブル流を回転面がシリ
ンダ中心と一致しないものとし、タンブル流の持続性を
低下させることができて、燃料噴射時期である圧縮上死
点付近においてタンブル流が崩壊することによる燃焼室
キャビティ内空気流動の不均一化を抑制し、空気流動の
不均一化に伴う不均一燃焼の発生を防止して、燃焼が不
均一となることによるエミッションの悪化を防止するこ
とができる。
【００４８】また、請求項３に係るディーゼルエンジン
の吸気装置によれば、スワール生成方向の前側に開口す
る吸気ポートを、該吸気ポートのポート軸線主流部と該
吸気ポートの出口側開口の中心を通り該出口側開口の開
口面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線
への接線の前記開口面に対する入射角が、スワール生成
方向の後ろ側に開口する吸気ポートのポート軸線と該吸
気ポートの出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口
面に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線へ
の接線の前記開口面に対する入射角と比較して略同一も
しくはそれ以下で、かつ、該スワール生成方向の前側に
開口する吸気ポートの前記接線の前記バルブ軸線との交
点から該接線の前記吸気ポート内面との交点までのスロ
ート部の長さが、スワール生成方向の後ろ側に開口する
吸気ポートの前記接線の前記バルブ軸線との交点から該
接線の前記吸気ポート内面との交点までのスワール部の
長さより大となる設定とすることにより、後ろ側の吸気
ポートからの吸気流のバルブ軸線方向の慣性力を大きく
し、主流方向を前側の吸気ポートからの吸気流の主流方
向に比べ下向きとして、前側の吸気ポートからの吸気流
に比べて吸気弁を通過する際の広がりを小さくするとと
もに、前側の吸気ポートからの吸気流との干渉を少なく
し、また、前側の吸気ポートの吸気弁に衝突する割合も
少なくして、体積効率が向上させることができ、また、
タンブル流の持続性を低下させて、不均一燃焼の発生を
防止し、エミッションの悪化が防止することができる。
【００４９】また、請求項４に係るディーゼルエンジン
の吸気装置によれば、スワール生成方向の後ろ側に開口
する吸気ポートの出口側開口を気筒列方向に対しシリン
ダヘッドの吸気側端面に近く、スワール生成方向の前側
に開口する吸気ポートの出口側開口が気筒列方向に対し
シリンダヘッドの吸気側端面から遠くなる千鳥配置とし
たことにより、各ポートを無理のないレイアウトとし、
曲率が小さくて通気抵抗が小さい、また、シリンダヘッ
ドの成形が容易なものとすることができる。また、請求
項５に係るディーゼルエンジンの吸気装置によれば、吸
気ポートを千鳥配置としたものにおいてシリンダヘッド
の下面側からグロープラグを挿着することが可能とな
る。
【００５０】また、請求項６に係るディーゼルエンジン
の吸気装置によれば、スワール生成方向の前側に開口す
る吸気ポートおよびスワール生成方向の後側に開口する
吸気ポートの各スロート部におけるポート軸線に対し前
記出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口面に垂直
な各バルブ軸線との交点近傍にそれぞれ所定曲率半径の
軸線移行部を設け、スワール生成方向の前側に開口する
吸気ポートのポート軸線に設けた軸線移行部の曲率半径
を、スワール生成方向の後ろ側に開口する吸気ポートの
ポート軸線に設けた軸線移行部の曲率半径よりも小と
し、スワール生成方向の前側に開口する吸気ポートのポ
ート軸線のバルブ軸線に対する傾きを、スワール生成方
向の後ろ側に開口する吸気ポートのポート軸線のバルブ
軸線に対する傾きよりも大とすることにより、前側の吸
気ポートからの吸気流の主流方向のベクトルを前方によ
り大きくして、強いスワールを得ることができ、また、
後ろ側の吸気ポートからの吸気流を、その主流方向が前
側の吸気ポートからの吸気流の主流方向に比べて下向き
とし、弁軸方向の慣性力を大きくして、前側の吸気ポー
トからの吸気流に比べて吸気弁を通過する際の広がりが
小さくし、前側の吸気ポートからの吸気流との干渉を少
なくし、また、前側の吸気ポートの吸気弁に衝突する割
合も少なくして、体積効率を向上させることができる。
また、このように吸気流の主流方向を吸気ポートによっ
て異ならせることにより、それぞれの主流がピストンに
衝突した後の流動方向を異ならせて、強いタンブル流の
生成を抑制し、また、吸気ポートによって主流方向を異
ならせ、シリンダ中心方向のベクトルに差ができるよう
にすることによって、タンブル流を回転面がシリンダ中
心と一致しないものとし、その結果、タンブル流の持続
性を低下させることができ、燃料噴射時期である圧縮上
死点付近においてタンブル流が崩壊することによる燃焼
室キャビティ内空気流動の不均一化を抑制し、空気流動
の不均一化に伴う不均一燃焼の発生を防止して、燃焼が
不均一となることによるエミッションの悪化を防止する
ことができる。また、スワール生成方向の前側に開口す
る吸気ポートおよびスワール生成方向の後側に開口する
吸気ポートの各スロート部におけるポート軸線に対し出
口側開口の中心を通り該出口側開口の開口面に垂直な各
バルブ軸線との交点近傍にそれぞれ所定曲率半径の軸線
移行部を設けたことにより、出口側開口部におけるポー
ト形状のつながりを滑らかにすることができる。また、
特にスワール生成方向の前側に開口する吸気ポートを、
軸線移行部の曲率半径が小さいものとすることにより、
該吸気ポートからの吸気流の主流方向が軸線移行部でバ
ルブ軸線方向に偏向されるのを防止して、ポート軸線を
バルブ軸線に対し大きく傾けたことにより強調した前方
側への主流ベクトルを維持し、スワールを効率的に生成
することができる。
【００５１】また、本発明の請求項７に係るディーゼル
エンジンの吸気装置によれば、スワール生成方向の前側
に開口する吸気ポートのスロート部におけるポート軸線
を直線により構成し、スワール生成方向の後ろ側に開口
する吸気ポートのスロート部におけるポート軸線を該吸
気ポートのポート軸線に設けた前記軸線移行部より曲率
半径の大きい曲線により構成することにより、特にスワ
ール生成方向の前側に開口する吸気ポートからの吸気流
の主流方向のポート軸線の方向への依存度を大きくし
て、効率的なスワールの生成を行うようにできる。
【００５２】また、本発明の請求項８に係るディーゼル
エンジンの吸気装置によれば、スワール生成方向の前側
に開口する吸気ポートの前記スロート部におけるポート
軸線を曲率半径の大きい曲線により構成すことによっ
て、特にスワール生成方向の前側に開口する吸気ポート
からの吸気流の主流方向のポート軸線の方向への依存度
を大きして、効率的なスワールの生成を行うようにでき
る。
【００５３】また、本発明の請求項９に係るディーゼル
エンジンの吸気装置によれば、スワール生成方向の前側
に開口する吸気ポートのスロート部におけるポート軸線
を直線により構成し、また、スワール生成方向の後ろ側
に開口する吸気ポートのスロート部におけるポート軸線
を直線により構成し、スワール生成方向の前側に開口す
る吸気ポートのポート軸線のバルブ軸線に対する傾き
を、スワール生成方向の後ろ側に開口する吸気ポートの
ポート軸線のバルブ軸線に対する傾きよりも大とするこ
とにより、各吸気ポートからの吸気流の主流方向のポー
ト軸線の方向への依存度を大きくし、特に前側の吸気ポ
ートからの吸気流の主流方向のベクトルを前方により大
きくして、強いスワールを得うようにでき、また、後ろ
側の吸気ポートからの吸気流を、主流方向が前側の吸気
ポートからの吸気流の主流方向に比べて下向きで、弁軸
方向の慣性力が大きく、前側の吸気ポートからの吸気流
に比べて吸気弁を通過する際の広がりが小さくて、前側
の吸気ポートからの吸気流との干渉が少ないものとし、
また、前側の吸気ポートの吸気弁に衝突する割合を少な
くして、体積効率を向上させることができる。また、こ
のように吸気流の主流方向を吸気ポートによって異なら
せることにより、それぞれの主流がピストンに衝突した
後の流動方向を異ならせて、強いタンブル流の生成を抑
制し、また、吸気ポートによって主流方向を異ならせ、
シリンダ中心方向のベクトルに差ができるようにするこ
とによって、タンブル流を回転面がシリンダ中心と一致
しないものとし、タンブル流の持続性を低下させ、燃料
噴射時期である圧縮上死点付近においてタンブル流が崩
壊することによる燃焼室キャビティ内空気流動の不均一
化を抑制し、空気流動の不均一化に伴う不均一燃焼の発
生を防止して、燃焼が不均一となることによるエミッシ
ョンの悪化を防止することができる。
【００５４】また、本発明の請求項１０に係るディーゼ
ルエンジンの吸気装置によれば、スワール生成方向の前
側に開口する吸気ポートのスロート部におけるポート軸
線を直線により構成し、スワール生成方向の後ろ側に開
口する吸気ポートのスロート部におけるポート軸線を直
線により構成することにより、特にスワール生成方向の
前側に開口する吸気ポートからの吸気流の主流方向のポ
ート軸線の方向への依存度を大きくし、効率的なスワー
ルの生成を可能とすることができる。そして、前側の吸
気ポートからの吸気流の主流方向のベクトルを前方によ
り大きくして、強いスワールを得、また、後ろ側の吸気
ポートからの吸気流を、その主流方向が前側の吸気ポー
トからの吸気流の主流方向に比べて下向きとし、弁軸方
向の慣性力を大きくし、前側の吸気ポートからの吸気流
に比べて吸気弁を通過する際の広がりを小さくして、前
側の吸気ポートからの吸気流との干渉を少なくし、ま
た、前側の吸気ポートの吸気弁に衝突する割合を少なく
して、体積効率を向上させることができる。また、この
ように吸気流の主流方向を吸気ポートによって異ならせ
ることにより、それぞれの主流がピストンに衝突した後
の流動方向を異ならせて、強いタンブル流の生成を抑制
し、また、吸気ポートによって主流方向を異ならせ、シ
リンダ中心方向のベクトルに差ができるようにすること
により、タンブル流を回転面がシリンダ中心と一致しな
いものとして、タンブル流の持続性を低下させ、燃料噴
射時期である圧縮上死点付近においてタンブル流が崩壊
することによる燃焼室キャビティ内空気流動の不均一化
を抑制し、空気流動の不均一化に伴う不均一燃焼の発生
が防止して、燃焼が不均一となることによるエミッショ
ンの悪化を防止することができる。
【００５５】また、本発明の請求項１１に係るディーゼ
ルエンジンの吸気装置によれば、スワール生成方向の前
側に開口する吸気ポートの前記軸線移行部の曲率中心を
該吸気ポートの内側に設定することにより、該軸線移行
部が吸気流の主流方向に影響せず、該軸線移行部におい
て実質的に吸気流の主流方向がバルブ軸線方向に偏向さ
れることがないようにし、ポート軸線をバルブ軸線に対
し大きく傾けたことにより強調する前方側への主流ベク
トルを維持して、スワールを効率的に生成するようにで
きる。また、スワール生成方向の後側に開口する吸気ポ
ートの軸線移行部の曲率中心を該吸気ポートの外側に設
定することにより、該軸線移行部を吸気流の主流方向を
バルブ軸線方向に偏向させる程度に大きくし、それによ
り、後ろ側の吸気ポートからの吸気流の主流方向を該軸
線移行部においてバルブ軸線方向に偏向し、その主流方
向を前側の吸気ポートからの吸気流の主流方向に比べて
下向きとして、弁軸方向の慣性力を大きくし、前側の吸
気ポートからの吸気流に比べて吸気弁を通過する際の広
がりを小さくして、前側の吸気ポートからの吸気流との
干渉を少なくし、また、前側の吸気ポートの吸気弁に衝
突する割合を少なくして、体積効率を向上させることが
できる。また、このように吸気流の主流方向を吸気ポー
トによって異ならせることにより、それぞれの主流のピ
ストンに衝突した後の流動方向を異ならせて、強いタン
ブル流の生成を抑制し、また、吸気ポートによって主流
方向を異ならせ、シリンダ中心方向のベクトルに差がで
きるようにすることによって、タンブル流を回転面がシ
リンダ中心と一致しないものとし、タンブル流の持続性
を低下させることができ、燃料噴射時期である圧縮上死
点付近においてタンブル流が崩壊することによる燃焼室
キャビティ内空気流動の不均一化を抑制し、空気流動の
不均一化に伴う不均一燃焼の発生を防止して、燃焼が不
均一となることによるエミッションの悪化を防止するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるシリンダヘッドのポ
ート配置を模式的に示す横断面図
【図２】図１に示すシリンダヘッドの吸気ポート構造を
模式的に示す縦断面図
【図３】図１に示すシリンダヘッドの下面図
【図４】図１に示すシリンダヘッドの組み付け状態で示
す一部断面図
【図５】図１に示すシリンダヘッドの変形例を示す下面
図
【図６】図１に係る実施例の吸気ポートからの吸気流の
主流方向を説明する模式説明図
【図７】図１に係る実施例のタンブル流の生成状態を説
明する模式説明図
【図８】本発明の他の実施例における吸気ポートを縦断
面で示す模式図
【図９】本発明の更に他の実施例におけるシリンダヘッ
ドの吸気ポートの配置を模式的に示す横断面図
【図１０】図９に示すポート軸線ＡFを通るＸ−Ｘ断面
の縦断面図
【図１１】図９に示すポート軸線ＡRを通るＸＩ−ＸＩ
断面の縦断面図
【符号の説明】
１ シリンダヘッド １ａ 吸気側端面 ２ シリンダボア ３ 吸気ポート ３ａ スロート部 ４ 吸気ポート ４ａ スロート部 ７ シリンダブロック ８ ピストン ９ 燃焼室キャビティ １０ 燃料噴射ノズル １１ グロープラグ １２ グロープラグ挿着孔 θF，θR 入射角 ＡF，ＡR ポート軸線 ＶF，ＶR バルブ軸線 ｒF，ｒR，ＲR，ＲF 曲率半径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫本 正章 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 気筒毎に燃焼室に開口する複数の吸気ポ
    ートを設け、これら吸気ポートをいずれも出口側開口近
    傍のスロート部が直線的にシリンダボアに入射するスト
    レートポートとし、シリンダ軸線に直交する面内で各吸
    気ポートをいずれもシリンダの接線方向で同一スワール
    生成方向に指向させ、かつ、各吸気ポートを燃焼室に対
    し隣合わせでスワール生成方向の前後に開口させたディ
    ーゼルエンジンの吸気装置において、スワール生成方向
    の前側に開口する吸気ポートを、該吸気ポートから流入
    する吸気流の流速分布がスワール生成方向の後ろ側に開
    口する吸気ポートから流入する吸気流の流速分布に対し
    スワール生成方向へより大きく指向する設定としたこと
    を特徴とするディーゼルエンジンの吸気装置。
  2. 【請求項２】 スワール生成方向の前側に開口する吸気
    ポートを、該吸気ポートのポート軸線と該吸気ポートの
    前記出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口面に垂
    直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線への接線
    の前記開口面に対する入射角が、スワール生成方向の後
    ろ側に開口する吸気ポートのポート軸線主要部と該吸気
    ポートの出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口面
    に垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線主流
    部への接線の前記開口面に対する入射角より小となる設
    定とした請求項１記載のディーゼルエンジンの吸気装
    置。
  3. 【請求項３】 スワール生成方向の前側に開口する吸気
    ポートを、該吸気ポートのポート軸線主流部と該吸気ポ
    ートの出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口面に
    垂直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線への接
    線の前記開口面に対する入射角が、スワール生成方向の
    後ろ側に開口する吸気ポートのポート軸線と該吸気ポー
    トの出口側開口の中心を通り該出口側開口の開口面に垂
    直なバルブ軸線との交点における該ポート軸線への接線
    の前記開口面に対する入射角と比較して略同一もしくは
    それ以下で、かつ、該スワール生成方向の前側に開口す
    る吸気ポートの前記接線の前記バルブ軸線との交点から
    該接線の前記吸気ポート内面との交点までのスロート部
    の長さが、スワール生成方向の後ろ側に開口する吸気ポ
    ートの前記接線の前記バルブ軸線との交点から該接線の
    前記吸気ポート内面との交点までのスワール部の長さよ
    り大となる設定とした請求項１記載のディーゼルエンジ
    ンの吸気装置。
  4. 【請求項４】 複数の吸気ポートは、スワール生成方向
    の後ろ側に開口する吸気ポートの前記出口側開口が気筒
    列方向に対しシリンダヘッドの吸気側端面に近く、スワ
    ール生成方向の前側に開口する吸気ポートの前記出口側
    開口が気筒列方向に対しシリンダヘッドの吸気側端面か
    ら遠くなるよう千鳥配置とした請求項１記載のディーゼ
    ルエンジンの吸気装置。
  5. 【請求項５】 シリンダヘッドに、グロープラグをヘッ
    ド下面側から挿着可能なグロープラグ挿着孔を設けた請
    求項４記載のディーゼルエンジンの吸気装置。
  6. 【請求項６】 スワール生成方向の前側に開口する吸気
    ポートおよびスワール生成方向の後側に開口する吸気ポ
    ートの各スロート部におけるポート軸線に対し前記出口
    側開口の中心を通り該出口側開口の開口面に垂直な各バ
    ルブ軸線との交点近傍にそれぞれ所定曲率半径の軸線移
    行部を設け、スワール生成方向の前側に開口する吸気ポ
    ートのポート軸線に設けた前記軸線移行部の曲率半径
    を、スワール生成方向の後ろ側に開口する吸気ポートの
    ポート軸線に設けた前記軸線移行部の曲率半径よりも小
    とし、スワール生成方向の前側に開口する吸気ポートの
    前記ポート軸線の前記バルブ軸線に対する傾きを、スワ
    ール生成方向の後ろ側に開口する吸気ポートの前記ポー
    ト軸線の前記バルブ軸線に対する傾きよりも大とした請
    求項１記載のディーゼルエンジンの吸気装置。
  7. 【請求項７】 スワール生成方向の前側に開口する吸気
    ポートの前記スロート部におけるポート軸線を略直線に
    より構成し、スワール生成方向の後ろ側に開口する吸気
    ポートの前記スロート部におけるポート軸線を該吸気ポ
    ートのポート軸線に設けた前記軸線移行部より曲率半径
    の大きい曲線により構成した請求項１または６記載のデ
    ィーゼルエンジンの吸気装置。
  8. 【請求項８】 スワール生成方向の後ろ側に開口する吸
    気ポートの前記スロート部におけるポート軸線を該吸気
    ポートのポート軸線に設けた前記軸線移行部より曲率半
    径の大きい曲線により構成し、スワール生成方向の前側
    に開口する吸気ポートの前記スロート部におけるポート
    軸線を前記曲線より更に曲率半径の大きい曲線により構
    成した請求項１または６記載のディーゼルエンジンの吸
    気装置。
  9. 【請求項９】 スワール生成方向の前側に開口する吸気
    ポートの前記スロート部におけるポート軸線を略直線に
    より構成し、また、スワール生成方向の後ろ側に開口す
    る吸気ポートの前記スロート部におけるポート軸線を略
    直線により構成し、かつ、スワール生成方向の前側に開
    口する前記吸気ポートのポート軸線の前記バルブ軸線に
    対する傾きを、スワール生成方向の後ろ側に開口する前
    記吸気ポートのポート軸線の前記バルブ軸線に対する傾
    きよりも大とした請求項１記載のディーゼルエンジンの
    吸気装置。
  10. 【請求項１０】 スワール生成方向の前側に開口する吸
    気ポートの前記スロート部におけるポート軸線を略直線
    により構成し、また、スワール生成方向の後ろ側に開口
    する吸気ポートの前記スロート部におけるポート軸線を
    略直線により構成した請求項６記載のディーゼルエンジ
    ンの吸気装置。
  11. 【請求項１１】 スワール生成方向の前側に開口する吸
    気ポートの前記軸線移行部の曲率中心を該吸気ポートの
    内側に設定し、スワール生成方向の後側に開口する吸気
    ポートの前記軸線移行部の曲率中心を該吸気ポートの外
    側に設定した請求項６記載のディーゼルエンジンの吸気
    装置。
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