JPH09166025A

JPH09166025A - 内燃エンジン

Info

Publication number: JPH09166025A
Application number: JP7325684A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Hatake; 道博畠
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1997-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易にして気筒内の吸気流を好適に層状化で
き燃焼効率の高い内燃エンジンを提供する。【解決手段】気筒毎にそれぞれ２つ設けられ、双方が
気筒中心軸線Ｃを含む平面Ｘで分割した気筒内の一方の
側に臨んで開口する吸気口(6,8)と、同様に分割した他
方の側に臨んで開口する排気口(10,12)と、気筒中心軸
線Ｃと直行する平面視で上記平面Ｘに対して斜めに設け
られ、吸気口の一方(6)に連通して気筒内に新気を導く
第１の吸気通路(7)と、第１の吸気通路と略平行に設け
られ、吸気口の他方(8)に連通して気筒内に新気を導く
第２の吸気通路(9)と、排気口から排ガスを逃がす排気
通路(11,13)と、気筒中心軸線Ｃ上で気筒内に臨んで配
設された点火プラグ(14)と、第１の吸気通路に向けて燃
料を噴射する燃料噴射装置(46)とを備えており、第１の
吸気通路は通路延長上（Ｚ’軸上）に気筒中心軸線Ｃを
含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載された
内燃エンジンに係り、詳しくは、層状吸気作用を有する
内燃エンジンに関する。

【０００２】

【関連する背景技術】内燃エンジンにおいては、燃焼効
率を高めるべく、気筒内の吸気流を層状化するとともに
シリンダ内に供給する燃料をできるだけ点火プラグ周辺
に集中させることが望まれる。そこで、例えば図５に示
すような内燃エンジンが考案されている。

【０００３】図５に示す内燃エンジン１０１では、シリ
ンダヘッド１０２にシリンダ孔１０４に臨んで吸気ポー
ト１０６，１０８及び排気ポート１１０，１１２が設け
られている。さらに、シリンダヘッド１０２には、吸気
ポート１０６，１０８と連通して吸気通路１０７，１０
９が形成されており、排気ポート１１０，１１２と連通
して排気通路１１１，１１３が形成されている。そし
て、シリンダヘッド１０２の吸気開口１１６周りには吸
気通路１０７，１０９と連通する吸気管１３２が接続さ
れており、排気開口１１８周りには排気通路１１１，１
１３と連通する排気管１４０が接続されている。

【０００４】同図に示すように、吸気通路１０７，１０
９には、それぞれ略中央に隔壁１７０，１７２が設けら
れている。この隔壁１７０，１７２によって、吸気流が
シリンダ孔１０４の中央部、即ち点火プラグ１１４に向
かう吸気流とシリンダ孔１０４の側壁面に沿う吸気流
（スワール流）とに分けられる。そして、吸気管１３２
に設けられたインジェクタ１４６から、隔壁１７０，１
７２によって挟まれる領域に向けて燃料が噴射される。
これにより、吸気流がシリンダ孔１０４中央部を流れる
吸気流と側壁面に沿って流れるスワール流との２つの流
れに層状化され、且つ燃料が点火プラグ１１４周りに集
中することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の内燃
エンジンの場合のように吸気通路１０７，１０９に隔壁
１７０，１７２を設けることは生産性から見て容易なこ
とではなく、余計な生産コストを必要とすることになり
好ましいことではない。また、図５から明らかなよう
に、点火プラグ１１４に向かう吸気流とシリンダ孔１０
４の側壁面に沿うスワール流には、それぞれ吸気ポート
１０６からの吸気流によって起こるものと吸気ポート１
０８からの吸気流によって起こるものの２つがあり、こ
れらは互いに衝突するような流れとなっている。従っ
て、シリンダ孔１０４内を流れる吸気流はそれほど層状
化が図られたものとはなっておらず、燃焼効率の高いも
のとはなっていない。

【０００６】本発明は、上述した事情に基づいてなされ
たもので、その目的とするところは、簡易にして気筒内
の吸気流を好適に層状化でき燃焼効率の高い内燃エンジ
ンを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、気筒毎にそれぞれ２つ設けら
れ、双方が気筒中心軸線を含む平面で分割した気筒内の
一方の側に臨んで開口する吸気口と、前記気筒毎にそれ
ぞれ少なくとも１つ設けられ、前記気筒中心軸線を含む
平面で分割した気筒内の他方の側に臨んで開口する排気
口と、前記気筒中心軸線と直行する平面視で前記気筒中
心軸線を含む平面に対して斜めに設けられ、前記吸気口
の一方に連通して前記気筒内に新気を導く第１の吸気通
路と、前記第１の吸気通路と略平行に設けられ、前記吸
気口の他方に連通して前記気筒内に新気を導く第２の吸
気通路と、前記排気口から排ガスを逃がす排気通路と、
前記気筒中心軸線上で気筒内に臨んで配設された点火プ
ラグと、前記第１の吸気通路に向けて燃料を噴射する燃
料噴射装置とを備え、前記第１の吸気通路は、通路延長
上に前記気筒中心軸線を含むことを特徴としている。

【０００８】従って、第１の吸気通路から気筒内に供給
される新気には燃料を含んでおり、この燃料を含む新気
は、気筒中心軸線、つまり点火プラグの方向に向けて導
かれる。一方、第２の吸気通路は第１の吸気通路と略平
行に配設されているため、第２の吸気通路から供給され
る燃料を含まない新気は、点火プラグから離間するよう
にして気筒内の壁面に沿って供給される。これにより、
容易にして吸気の層状化が進み、第１の吸気通路からの
燃料を含む新気は気筒中心軸線方向でタンブル流となり
点火プラグの着火性が向上し、一方、第２の吸気通路か
らの新気は気筒内の壁面に沿う１本の良好なスワール流
となり、全体として燃焼効率が向上する。

【０００９】また、請求項２の発明では、前記２つの吸
気口は、それぞれ前記気筒中心軸線を含む平面から同一
距離であり且つ前記気筒中心軸線から同一距離の位置に
設けられていることを特徴としている。従って、吸気口
の配置バランスを好適なものとしながら、吸気の層状化
が良好に実現される。

【００１０】また、請求項３の発明では、直列に複数の
気筒を有し、前記気筒毎の気筒中心軸線を含む平面は、
前記複数の気筒の全ての気筒中心軸線を含む平面に対し
て所定の角度を有してなることを特徴としている。従っ
て、第１及び第２の吸気通路の複数の気筒の全ての気筒
中心軸線を含む平面に対する傾きは気筒毎の気筒中心軸
線を含む平面に対する傾きよりも所定の角度だけ直角に
近くなり、第１及び第２の吸気通路の配設性が向上し、
内燃エンジンのコンパクト化が図られる。

【００１１】また、請求項４の発明では、前記排気口は
２つからなり、それぞれ前記２つの吸気口に対し前記気
筒中心軸線を挟んで対称に位置していることを特徴とし
ている。従って、吸気口及び排気口の配置バランスを好
適なものとしながら、吸気と排気とが良好に実施され、
且つ吸気の層状化が良好に実現される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態としての実施例を詳細に説明する。図１に
は、車両に搭載された本発明に係る内燃エンジン（以
下、単にエンジンという）１の平面図の一部を示してあ
り、同図においては、シリンダヘッド２の横断面図をも
併せて示してある。エンジン１は、例えばレシプロ式直
列４気筒ダブルオーバヘッドカム型ガソリンエンジンで
ある。また、図２には、図１中のＡ−Ａ線に沿うエンジ
ン１の縦断面図を示してあり、以下、図１及び図２に基
づき説明する。

【００１３】図１に示すように、シリンダヘッド２に
は、シリンダブロック３に設けられたシリンダ孔（気
筒）４内に臨んで、新気をシリンダ孔４内に供給する２
つの吸気ポート（吸気口）６，８及びシリンダ孔４内か
らの燃焼ガスの排気を行う２つの排気ポート（排気口）
１０，１２が開口してしている。また、シリンダヘッド
２には、シリンダ孔４の気筒中心軸線Ｃ上に位置して点
火プラグ１４が取付けられている。ここに、シリンダ孔
４、吸気ポート６，８、排気ポート１０，１２及び点火
プラグ１４等はエンジン１の気筒数に一致した数だけ存
在するが、ここでは、代表として一つの気筒（例えば、
第１気筒）に関して説明する。

【００１４】同図に示すように、吸気ポート６と排気ポ
ート１０は、気筒中心軸線Ｃ上の点火プラグ１４を挟ん
で点対称に位置しており、一方、吸気ポート８と排気ポ
ート１２も、点火プラグ１４を挟んで点対称に位置して
いる。つまり、吸気ポート６，８と排気ポート１０，１
２とは、互いにシリンダ孔４の中心を通る気筒中心軸線
Ｃを含む平面Ｘを挟んで対称に配設されている。

【００１５】ところで、同図に示すように、平面Ｘは、
直列に並んだ各シリンダ孔４の気筒中心軸線Ｃを結ぶ平
面Ｙに対して所定の傾きを有している。詳しくは、平面
Ｘとシリンダ孔４の気筒中心軸線Ｃで直行する面を平面
Ｘ’とし、同様に平面Ｙと直行する面を平面Ｙ’とする
と、平面Ｘ’は平面Ｙ’に対して所定の角度θaだけ傾
いている。従って、このエンジン１の場合には、従来の
通常のエンジンとは異なり、吸気ポート６，８及び排気
ポート１０，１２が気筒中心軸線Ｃ回り（図１では左回
り）に所定角度θaだけ回転して配設されているのであ
る。

【００１６】また、シリンダヘッド２の側壁面には、吸
気開口１６及び排気開口１８がそれぞれ設けられてお
り、吸気開口１６は、吸気通路７を介して吸気ポート６
に連通するとともに吸気通路９を介して吸気ポート８に
連通している。一方、排気開口１８は、排気通路１１を
介して排気ポート１０に連通するとともに排気通路１３
を介して排気ポート１２に連通している。

【００１７】ここに、吸気通路７，９は、それぞれ互い
に略平行に軸線Ｚに沿うようにして形成されている。こ
の軸線Ｚは、上記平面Ｙ’に対し、上記所定角度θaと
相反する方向（図１では右回り）に所定角度θbだけ傾
いたものとなっている。つまり、吸気通路７，９は、上
記平面Ｘに対しては、所定角度θaと所定角度θbとの和
（θa＋θb）だけ傾いている。詳しくは、これらの角度
の和（θa＋θb）は、同図から明らかなように、吸気通
路７の延長上に、点火プラグ１４を含む気筒中心軸線Ｃ
が位置するように設定されている（図１中に軸線Ｚ’で
示す）。一方、排気通路１１，１３は、平面Ｘに略垂直
に延びており、平面Ｘや平面Ｙ’に対しての角度の制約
はない。

【００１８】そして、シリンダヘッド２には、吸気開口
１６と連通してインテークマニホールド３０の吸気管３
２が接続され、一方、排気開口１８と連通して排気管４
０が接続されている。ここに、吸気管３２は、上記吸気
通路７，９と滑らかに連続するよう、吸気通路７，９と
同様に平面Ｙ’に対し所定角度θbを有してシリンダヘ
ッド２に取付けられている。一方、排気管４０について
も、排気通路１１，１３と滑らかに連続するよう、排気
通路１１，１３と同様にして平面Ｘに対し略垂直方向に
延びている。

【００１９】インテークマニホールド３０には、主吸気
管３６からの新気を各気筒へ分配供給するとともに各気
筒への供給圧を平準化するサージタンク部３４が形成さ
れている。なお、主吸気管３６は、サージタンク部３４
と一体に形成されているが、吸気管３２に向け滑らかに
新気を供給可能なよう、吸気管３２が平面Ｙ’に対し所
定角度θbだけ振られた側（即ち、図１では紙面左側）
に設けられている。

【００２０】吸気管３２内には、吸気管３２内に向けて
燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）４６が取
付けられている。詳しくは、インジェクタ４６は、吸気
通路７に向けて燃料を噴射するように取付けられてお
り、これにより、インジェクタ４６から噴射される燃料
は、その略全量が点火プラグ１４の方向、即ち気筒中心
軸線Ｃに向けて噴射される。

【００２１】図中符号５０，５２は、吸気ポート６，８
及び排気ポート１０，１２に設けられたバルブ（図２中
には一対の吸気バルブ６０，６２のみを示す）の開閉を
行う一対のカムシャフトを示しており、カムシャフト５
０が吸気バルブ６０，６２の開閉を行う。図２に示すよ
うに、吸気バルブ６０，６２は、各バルブ頭部６１，６
３がエンジン１の長手方向、つまりカムシャフト５０の
延びる方向で見て一致するように配設されている。そし
て、吸気バルブ６０，６２は、これらバルブ頭部６１，
６３がカムシャフト５０のカム部５２ａによって押され
ることで同時に開弁する。なお、バルブ６０，６２のバ
ルブ構成については公知でありここでは説明を省略す
る。

【００２２】以下、このように構成されたエンジン１の
吸気作用について説明する。ピストン（図示せず）の下
降に伴い気筒が吸気行程となると、吸気バルブ６０，６
２はカムシャフト５０のカム部５２ａに押されて開弁す
る。これにより、新気がインテークマニホールド３０か
ら、図１中にそれぞれ矢印Ｆａ，Ｆｂで示すような吸気
流となって吸気通路７及び吸気通路９に流入する。これ
と同時にインジェクタ４６から燃料が噴射される。

【００２３】このとき、インジェクタ４６から噴射され
る燃料は、上述したように、吸気通路７に向けて噴射さ
れるため、燃料は吸気流Ｆａによって吸気通路７、吸気
ポート６を経てシリンダ４内に供給される。つまり、燃
料の殆どは、シリンダ４の中央、即ち点火プラグ１４の
方向に供給されるのである。なお、吸気通路７の吸気バ
ルブ６付近は、吸気バルブ６０の向きとの関係から下方
に向いており、これにより、吸気流Ｆａは、図２中に示
すように、シリンダ４の中央方向且つ下方に向けて吸気
される。

【００２４】一方、吸気通路９を流れる燃料を殆ど含ま
ない吸気流Ｆｂは、シリンダ４の側壁面に沿うようにし
てシリンダ４内に供給される。従って、吸気流Ｆｂはシ
リンダ４内で１本の旋回流となって流れる。なお、吸気
流Ｆｂは、図２中に示すように、吸気流Ｆａよりも緩や
かな角度でもって斜め下方に向け吸気される。図３及び
図４には、シリンダ４内を流れる吸気流Ｆａ及び吸気流
Ｆｂの詳細を示してある。詳しくは、図３には、吸気流
Ｆａ及び吸気流Ｆｂを平面で見た図を示してあり、図４
には、吸気流Ｆａ及び吸気流Ｆｂを斜め上方から見た図
を示してある。

【００２５】これら図３及び図４から明らかなように、
シリンダ４の中央部に下方に向けて流入した吸気流Ｆａ
は、シリンダ４の中央部において気筒中心軸線Ｃの方
向、つまりシリンダ４の縦方向に旋回する。即ち、燃料
を含む吸気流Ｆａは、シリンダ４の中央部においてタン
ブル流となるのである。これにより、燃料が点火プラグ
１４に良好に達することになり、着火性が向上すること
となる。

【００２６】一方、シリンダ４の側壁面に沿って斜め下
方に向け供給された吸気流Ｆｂは、気筒中心軸線Ｃ周
り、即ち上記タンブル流となって流れる吸気流Ｆａの回
りを１本のスワール流となって旋回する。これにより、
吸気の層状化が好適に図られることになり、シリンダ４
の中央部で点火プラグ１４の着火により開始されるタン
ブル流の燃焼が、このスワール流によって良好にシリン
ダ４内全域に伝搬され、極めて良好な燃焼が実現され燃
焼効率が高まるのである。

【００２７】以上、詳細に説明したように、本発明の内
燃エンジン１では、吸気ポート６，８及び排気ポート１
０，１２をシリンダ４の気筒中心軸線Ｃ周りに所定の角
度θaだけ回転させて配設し、さらに、吸気通路７，９
を共に吸気ポート６，８及び排気ポート１０，１２とは
異なる方向に所定角度θbだけ回転させて配設したの
で、吸気通路７からシリンダ４内に流入する吸気流Ｆａ
を気筒中心軸線Ｃ方向、つまり点火プラグ１４方向とし
てタンブル流とする一方、吸気通路９からシリンダ４内
に流入する吸気流Ｆｂをシリンダ４の側壁面に沿う方向
として１本のスワール流にでき、容易にして吸気を層状
化して燃焼効率を向上させることができる。特に、本発
明のエンジン１では、燃料を吸気通路７側の吸気流Ｆａ
にのみ含ませるようにできるため、燃料を容易且つ良好
に点火プラグ１４周りに集中させることができ、これに
より、燃料の着火性を向上させ、燃料を短時間で燃焼さ
せることが可能となる。また、吸気流Ｆｂはシリンダ４
の側壁面に略平行にしてシリンダ４内に吸気されるの
で、吸気流Ｆｂが減速することなくスムースに流れ、極
めて良好なスワール効果が実現される。

【００２８】また、本発明の内燃エンジン１では、上記
層状化を実現するために、吸気通路７，９を角度を付け
て配設するのみならず、吸気ポート６，８及び排気ポー
ト１０，１２をも気筒中心軸線Ｃ周りに所定の角度θa
だけ回転させて配設しているので、インテークマニホー
ルド３０をシリンダヘッド２の両端からはみ出さないよ
うにしてシリンダブロック３と並列に配設でき、吸気管
３２の長さを短く設定して吸気の圧力損失を少なくしな
がら、エンジン１を従来のものと同程度の大きさのコン
パクトなものに維持できる。

【００２９】なお、上記実施例では、排気ポート１０，
１２の２つの排気ポートを設けるようにしたが、これに
限られず、排気ポートを１つのみとしてもよく、また３
つ以上設けるようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
請求項１の内燃エンジンによれば、気筒毎にそれぞれ２
つ設けられ、双方が気筒中心軸線を含む平面で分割した
気筒内の一方の側に臨んで開口する吸気口と、気筒毎に
それぞれ少なくとも１つ設けられ、気筒中心軸線を含む
平面で分割した気筒内の他方の側に臨んで開口する排気
口と、気筒中心軸線と直行する平面視で気筒中心軸線を
含む平面に対して斜めに設けられ、吸気口の一方に連通
して気筒内に新気を導く第１の吸気通路と、第１の吸気
通路と略平行に設けられ、吸気口の他方に連通して気筒
内に新気を導く第２の吸気通路と、排気口から排ガスを
逃がす排気通路と、気筒中心軸線上で気筒内に臨んで配
設された点火プラグと、第１の吸気通路に向けて燃料を
噴射する燃料噴射装置とを備え、第１の吸気通路は、通
路延長上に気筒中心軸線を含むようにしたので、第１の
吸気通路から気筒内に供給する新気には燃料を含ませる
ようにでき、この燃料を含む新気を気筒中心軸線、つま
り点火プラグの方向に向けて導くことができ、一方、第
２の吸気通路を第１の吸気通路と略平行に配設すること
で、第２の吸気通路から供給する燃料を含まない新気
を、気筒内の壁面に沿って供給することができる。従っ
て、容易にして吸気の層状化を行うことができ、つま
り、第１の吸気通路からの燃料を含む新気を気筒中心軸
線方向でタンブル流として点火プラグの着火性を向上さ
せることができ、一方、第２の吸気通路からの新気を気
筒内の壁面に沿う１本の好適なスワール流にでき、これ
により全体として燃焼効率を向上させることができる。

【００３１】また、請求項２の内燃エンジンによれば、
２つの吸気口は、それぞれ気筒中心軸線を含む平面から
同一距離であり且つ気筒中心軸線から同一距離の位置に
設けられているので、吸気口の配置バランスを好適なも
のとしながら、吸気の層状化を良好に実現できる。ま
た、請求項３の内燃エンジンによれば、直列に複数の気
筒を有し、気筒毎の気筒中心軸線を含む平面は、複数の
気筒の全ての気筒中心軸線を含む平面に対して所定の角
度を有してなるので、第１及び第２の吸気通路の複数の
気筒の全ての気筒中心軸線を含む平面に対する傾きを気
筒毎の気筒中心軸線を含む平面に対する傾きよりも所定
の角度だけ直角に近くでき、第１及び第２の吸気通路の
配設性を向上させて内燃エンジンのコンパクト化を図る
ことができる。

【００３２】また、請求項４の内燃エンジンによれば、
排気口は２つからなり、それぞれ２つの吸気口に対し気
筒中心軸線を挟んで対称に位置しているので、吸気口及
び排気口の配置バランスを好適なものにでき、吸気と排
気とを良好に実施しながら吸気の層状化を良好に実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃エンジンを示す平面図の一部であ
る。

【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿う内燃エンジンの断面図
である。

【図３】シリンダ内での吸気流Ｆａと吸気流Ｆｂとを平
面で見た図である。

【図４】シリンダ内での吸気流Ｆａ及び吸気流Ｆｂを斜
め上方から見た図である。

【図５】従来の内燃エンジンを示す平面図の一部であ
る。

【符号の説明】

１内燃エンジン２シリンダヘッド３シリンダブロック４シリンダ孔（気筒）６吸気ポート（吸気口）７吸気通路（第１の吸気通路）８吸気ポート（吸気口）９吸気通路（第２の吸気通路）１０排気ポート（排気口）１１排気通路１２排気ポート（排気口）１３排気通路１４点火プラグ３０インテークマニホールド３２吸気管４０排気管４６インジェクタ（燃料噴射装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気筒毎にそれぞれ２つ設けられ、双方が
気筒中心軸線を含む平面で分割した気筒内の一方の側に
臨んで開口する吸気口と、前記気筒毎にそれぞれ少なくとも１つ設けられ、前記気
筒中心軸線を含む平面で分割した気筒内の他方の側に臨
んで開口する排気口と、前記気筒中心軸線と直行する平面視で前記気筒中心軸線
を含む平面に対して斜めに設けられ、前記吸気口の一方
に連通して前記気筒内に新気を導く第１の吸気通路と、前記第１の吸気通路と略平行に設けられ、前記吸気口の
他方に連通して前記気筒内に新気を導く第２の吸気通路
と、前記排気口から排ガスを逃がす排気通路と、前記気筒中心軸線上で気筒内に臨んで配設された点火プ
ラグと、前記第１の吸気通路に向けて燃料を噴射する燃料噴射装
置とを備え、前記第１の吸気通路は、通路延長上に前記気筒中心軸線
を含むことを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２】前記２つの吸気口は、それぞれ前記気筒
中心軸線を含む平面から同一距離であり且つ前記気筒中
心軸線から同一距離の位置に設けられていることを特徴
とする、請求項１記載の内燃エンジン。
【請求項３】直列に複数の気筒を有し、前記気筒毎の気筒中心軸線を含む平面は、前記複数の気
筒の全ての気筒中心軸線を含む平面に対して所定の角度
を有してなることを特徴とする、請求項１または２記載
の内燃エンジン。
【請求項４】前記排気口は２つからなり、それぞれ前
記２つの吸気口に対し前記気筒中心軸線を挟んで対称に
位置していることを特徴とする、請求項１乃至３のいず
れか記載の内燃エンジン。