JPH0742407U - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンブルポートを最適角度に設置して、混合
気流を適確に偏流する。 【構成】 屈曲形成される吸気ポート１２の内曲り部１
２ｃの吸気弁上流側に、アシストエアＢを噴出するタン
ブルポート２１を、混合気の流れの方向に対して１３５
度以上の角度θに傾けて、吸気ポート１２内の混合気流
Ａを外側に偏流するように設置する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両用の４サイクルガソリンエンジンにおいて吸気の際にシリンダ 内にタンブル等を発生する吸気装置に関し、詳しくは、タンブルポートのアシス トエアで吸気ポート内の混合気流を偏流する場合のタンブルポート取付け角度に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

エンジンの運転において燃費や出力を向上するためには、燃焼を促進すること が有効である。この燃焼を促進する方法として、吸気行程でシリンダ内に種々の 旋回流を生じると、この旋回流により燃料と空気の混合が促進したり、燃焼時に 乱流を生じて効果が大きい。ここで旋回流として、シリンダ内の円周方向に旋回 する横スワール流を発生した場合は、混合気を均一化するのには有効であるが、 燃焼室内の乱流の効果が低い。一方、シリンダ内の軸方向に旋回するタンブル流 （縦スワール）を発生した場合は、圧縮行程後半でタンブル崩壊する際に大きく 乱れて、燃焼室内に強い乱流を生じることが期待される。

【０００３】 そこでタンブル流を発生するには、吸気ポートから均一の流量分布で吸入され る空気流や混合気流をポートの外曲り側に偏流して、略直線的に排気弁側を経由 してシリンダに導入するように流れの方向を偏向すれば良い。この場合の偏向手 段としては、吸気ポート内部を隔壁で内曲り側と外曲り側とに仕切り、内曲り側 にはタンブル制御弁を付設する方法があるが、これによると構造が複雑化し、且 つポートは扁平化して空気抵抗の増大を招く。一方、吸気ポートの内曲り側にタ ンブルポートを設け、タンブルポートから噴出するアシストエアにより混合気流 を偏向する方法では、上述のような不具合を生じない利点があるが、アシストエ アによる偏流の効果がタンブルポートの取付け状態等により大きく影響するので 、この点を最適に設定することが要求される。

【０００４】 従来、上記吸気ポートの内曲り側にアシストエアのポートを設けたものに関し ては、例えば実開昭６４−２１２５３号公報の先行技術があり、吸入ポートのア シストエア通路の噴口を、インジェクタからの燃料と正面衝突するように吸気上 流に向けて設け、アシストエアにより燃料の微粒化、空気との混合を促進するこ とが示されている。また実開昭６３−３６６５７号公報の先行技術では、吸気ポ ートの内曲り側にエアノズルを傾けて設け、インジェクタからの燃料噴霧にエア ノズルの圧気を噴射し、吸気バルブの傘部を迂回して燃焼室に案内することが示 されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記先行技術の前者にあっては、インジェクタの取付け状態等との 関係でアシストエア通路の噴口の向きが設定される。後者にあっては、エアノズ ルが吸気ポートの内曲り側に偏って流れるインジェクタの燃料噴霧を偏流するよ うに、４５度位の角度で傾斜して設置されている。従って、いずれもアシストエ アを燃料に噴射する構成であり、本考案の混合気流を偏流するものとは技術思想 が異なる。またこの場合のアシストエアでは、吸気ポートの全域に広がって流れ る混合気流に対しては充分に偏流できない。

【０００６】 本考案は、このような点に鑑み、タンブルポートを最適角度に設置して、混合 気流を適確に偏流することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するため本考案は、吸気ポートの吸気弁直上流の内曲り部にタ ンブルポートが、吸気行程の際にアシストエアを噴出するように設けられるエン ジンの吸気装置において、 タンブルポートは混合気の流れの方向に対して１３５度以上の角度に傾けて、 吸気ポート内の混合気流を外側に偏流するように設置することを特徴とする。

【０００８】

【作用】 上記構成による本考案では、エンジン運転時の吸気行程で吸気弁が開くと、空 気と燃料の混合気が吸気ポートにより燃焼室に吸入される。このとき吸気ポート の内曲り部のタンブルポートからアシストエアが、混合気流に対して１３５度以 上の大きい角度で、真っ向から対向して高速で噴出することで、混合気流の大部 分は効果的に外側に沿って流れるように偏流される。そして外側に偏流される混 合気流は、吸気ポートから吸気弁のヘッド部を介して燃焼室の排気側ペントルー フの壁面に沿いシリンダの下方に略直線的に流れる。このため燃焼室の内部には 、シリンダ軸方向に旋回する強いタンブル流が発生し、これにより部分負荷の広 い運転領域の燃焼が促進される。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１において、全体の構成 について説明する。符号１はエンジン本体であり、シリンダブロック２のシリン ダ３にはピストン４が往復移動可能に挿入され、シリンダヘッド５においてシリ ンダ３の頂部に燃焼室６が設けられる。燃焼室６は屋根型であり、吸気側ペント ルーフ６ａと排気側ペントルーフ６ｂとが所定の角度でハ字形に形成され、両ペ ントルーフ６ａ，６ｂの間の頂部中心に点火プラグが取付けられる。

【００１０】 吸気系では、スロットル弁１０の下流の吸気マニホールド１１がシリンダヘッ ド５に連結して、吸気マニホールド１１が吸気ポート１２を介して燃焼室６の吸 気側ペントルーフ６ａに連通される。吸気ポート１２には吸気弁１３が、弁座１ ４に接離して開閉するように設置され、吸気マニホールド１１の端部にインジェ クタ１５が、吸気ポート１２に指向して燃料噴射するように取付けられる。また 吸気ポート１２等にはタンブル発生手段２０が、吸気の際にシリンダ３内にタン ブル流Ｃを発生するように設けられている。

【００１１】 タンブル発生手段２０は、吸気ポート１２の配置と燃焼室６の形状を利用し、 更にアシストエアを用いて構成される。即ち、吸気ポート１２が所定の角度で傾 斜する直線部１２ａを有し、この直線部１２ａが屈曲部１２ｂを介して燃焼室６ の吸気側ペントルーフ６ａに連通される。そして直線部１２ａの中心線は燃焼室 ６の排気側ペントルーフ６ｂの傾斜角と等しく設定され、これにより吸気ポート １２の混合気流Ａを外側に偏流することで、混合気流を燃焼室６の排気側ペント ルーフ６ｂの壁面に沿いシリンダ３の下方に略直線的に流して、タンブル流Ｃを 発生することが可能になっている。

【００１２】 また吸気ポート１２の内部全域に広がって流れる混合気流Ａを外側に偏流させ るため、吸気ポート１２の内側の直線部１２ａと屈曲部１２ｂとの境界、即ち混 合気流Ａを剥離して偏向し易い内曲り部１２ｃにタンブルポート２１が、略Ｕ字 形に屈曲し混合気流Ａの方向と所定の角度θに傾斜して連設される。そしてタン ブルポート２１は通路２２を介してスロットル弁１０の上流側に、吸気ポート１ ２とスロットル弁１０上流の差圧によりアシストエアＢを混合気流Ａに向けて噴 出するように連通され、通路２２の途中にソレノイド弁２３が設けられる。ソレ ノイド弁２３は制御ユニット２４の信号により、部分負荷の領域で開くように動 作する。

【００１３】 続いて、タンブルポート２１の取付け角度θと混合気流Ａの偏流状態について 説明する。先ず、混合気流Ａの方向に対するタンブルポート２１の角度θを４５ 度、９０度、１３５度、・・と変化した場合の吸気ポート１２の流量比ｅ（ｅ＝ 外曲り側流量Ｑｂ／内曲り側流量Ｑａ）を、２次元モデルでシュミレーションし た結果を示すと、図２のようになる。即ち、角度θが４５度では流量比ｅが１． １弱であり、タンブルポート２１の下流の流量分布が図３（ａ）のように、上流 と略同様に均一でほとんど偏流しない。９０度では流量比ｅが略１．２の状態が 所定の距離継続し、図３（ｂ）のように少し偏流する。１３５度では流量比ｅが 更に大きい略１．３で、図３（ｃ）のように多く偏流し、１３５度以上では更に 偏流効果が増す。これによりタンブルポート２１の取付け角度θが大きいほど偏 流の効果が大きく、特に１３５度以上が望ましいことがわかる。

【００１４】 そこでタンブルポート２１は、図１のように混合気流Ａの方向に対して例えば １３５度の角度θに傾斜して設置される。そしてタンブルポート２１からのアシ ストエアＢを、吸気ポート１２の内部全域に広がって流れる混合気流Ａの内側に 真っ向から対向して噴出し、強く外側に偏向作用するように構成される。

【００１５】 次に、この実施例の作用について説明する。先ずエンジン運転時の吸気行程で 吸気弁１３が開くと、ピストン４の往運動に伴う吸入負圧により、空気がスロッ トル弁１０の開度で流量調整し、吸気マニホールド１１と吸気ポート１２により 所定の気筒に自然吸入される。またアイドリングや低、中負荷の部分負荷領域で 吸気行程中にインジェクタ１５により燃料噴射されると、燃料が空気に混合して 一緒に吸入され、こうして空気と燃料の混合気がシリンダ３に流入する。

【００１６】 また部分負荷の運転領域ではスロットル弁１０の開度が小さいため、吸気ポー ト１２とスロットル弁１０上流の差圧が比較的大きい。またこの運転領域の吸気 行程では、制御ユニット２４によりソレノイド弁２３が開くように制御されるた め、上記差圧によりスロットル弁１０の上流から通路２２を介して空気が吸引さ れ、このアシストエアＢがタンブルポート２１から吸気ポート１２内の混合気流 Ａに向かって高速で噴出する。

【００１７】 ここでタンブルポート２１は、吸気ポート１２の内側で混合気流Ａの方向に対 して１３５度の大きい角度θで設置されることで、そのタンブルポート２１から のアシストエアＢが、吸気ポート１２の内部全域に広がって流れる混合気流Ａの 内側に真っ向から対向して衝突する。そこで混合気流Ａの大部分が、アシストエ アＢにより内曲り部１２ｃから容易に剥離して外側に沿って流れるように偏流さ れる。こうして空気と燃料の混合気は、吸気ポート１２の全体で吸気抵抗の非常 に小さい状態で外側に偏流しつつ円滑に吸入される。

【００１８】 また吸気ポート１２の直線部１２ａは燃焼室６の排気側ペントルーフ６ｂの傾 斜角と等しく傾斜することから、外側に偏流される混合気流Ａは吸気ポート１２ から吸気弁１３のヘッド部１３ａを介して燃焼室６の排気側ペントルーフ６ｂの 壁面に沿いシリンダ３の下方に略直線的に流れる。このため燃焼室６の内部には 、図１のようにシリンダ軸方向に旋回する強いタンブル流Ｃが発生する。

【００１９】 また圧縮行程では、シリンダ３内の混合気がピストン４の移動で圧縮されるこ とで、タンブル流Ｃも崩れるが、圧縮行程後半でタンブル流崩壊する際に混合気 の流れが乱れて、燃焼室６内に乱流を生じる。そこで燃焼室６の点火プラグによ り着火されると、混合気は乱流により速い燃焼速度で燃焼するのであり、こうし て部分負荷の広い領域の燃焼が促進される。

【００２０】 高負荷時には、ソレノイド弁２３が閉じるように制御されてアシストエアＢの 噴出は停止する。このため多量の混合気が吸気ポート１２の全域で均一な流量分 布で良好に吸入され、高い出力性能が得られる。尚、ソレノイド弁２３は、吸気 行程のみで開くように制御されるので、吸気ポート１２の負圧がスロットル弁１ ０上流の大気圧で減少することが防止される。

【００２１】 以上、本考案の実施例について説明したが、複数の吸気弁を有するエンジンに も適応することができる。

【００２２】

【考案の効果】

以上に説明したように本考案によると、吸気ポートの吸気弁直上流の内曲り部 にタンブルポートを設けてタンブル流等を発生する方式において、タンブルポー トは混合気の流れの方向に対して１３５度以上の角度に傾けて、吸気ポート内の 混合気流を外側に偏流するように設置して構成されるので、混合気流を強く偏向 して強いタンブル流を発生することができる。このため部分負荷の全域の燃焼が 促進して、燃費を向上し、燃焼を安定化することができる。吸気ポート内には隔 壁やバルブ等の手段が無いことから、吸気抵抗が常に小さくなって吸気効率を高 く保つことができる。タンブルポートの取付け角度を設定し、ポート負圧でアシ ストエアを噴出する構成であるから、設計自由度が大きく、構造も簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るエンジンの吸気装置の実施例を示
す縦断面図である。

【図２】タンブルポートの取付け角度に対する混合気流
の流量比の関係を示す線図である。

【図３】タンブルポートの取付け角度を変化した際の混
合気流の偏流状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１２ 吸気ポート １２ｃ 内曲り部 ２１ タンブルポート

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気ポートの吸気弁直上流の内曲り部に
   タンブルポートが、吸気行程の際にアシストエアを噴出
   するように設けられるエンジンの吸気装置において、 タンブルポートは混合気の流れの方向に対して１３５度
   以上の角度に傾けて、吸気ポート内の混合気流を外側に
   偏流するように設置することを特徴とするエンジンの吸
   気装置。