JPS603316Y2 - 燃料直接噴射式エンジンのスワ−ルポ−ト形吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は燃料直接噴射式エンジンの吸気装置に関し、充
填効率を高め且つ燃焼用空気の渦流生成を促進させるこ
とにより、エンジン出力向上と燃料消費率の低減を図る
ことを目的とする。

即ち、燃焼用の吸入空気の吸気路の湾曲形状を同じ向き
の曲率のみを有する同一の回り方向となる形状に形成し
、且つ燃焼用空気を吸気口から上記と同一の回り方向で
燃焼室の周壁に沿うように燃焼室内に吸入させることに
よって、吸気路内での燃焼用空気の流れの抵抗を極力減
少させ、その運動慣性の損失を最少限にして、燃焼用空
気の充填効率を高め、かつ燃焼室内での渦流の生皮を良
好にし、これによって、熱効率の向上とエンジン出力の
改善及び燃料消費率と燃料消費量の低減を図ることを目
的とするものである。

従来のエンジンでは、例えば第６図、第７図に示すよう
に、燃焼用空気は吸気管９からシリンダヘッド２内の吸
気路７に吸入の後、吸気路７′奥端部の吸気口３部分で
旋回し乍ら燃焼室１の周壁１ａに沿うような形で燃焼室
１内に吸入され渦流Ｓを形成する。

燃焼用空気の吸気路７′はシリンダヘッド２の側面８で
吸気管９をフランジ接続する為、吸気管９の軸心と側面
８との交差角αを大きくする必要性から、シリンダヘッ
ド２の側面８から大角度のαで突入の後、異なる向きの
曲率側へ反転してから吸気口３部分へ螺旋状に回り込む
ように形成されていた。

このように吸気路７′を緩Ｓ字状に形成する場合、吸入
された燃焼用空気には吸気路７の曲率の反転する部分で
流路抵抗によって圧力損失を生じるから、燃焼室１への
燃焼用空気の充填効率の低下を招き、又燃焼室１内での
渦流の流速も低下して、エンジンの熱効率及び出力の低
下が避けられなかった。

本考案は、上記の問題を解決する為に、吸気路を同じ向
きの曲率のみからなる湾曲状に形成腰この吸気路から吸
入される燃焼用空気が同一旋回方向を維持しながら、吸
気口から燃焼室内へ吸入された後、燃焼室内で同一旋回
方向の渦流となるように吸気路及び吸気口を形成するこ
とによって、上記の目的を遠戚するものである。

次に、本考案の実施例を図に基き説明する。

燃料直接噴射式エンジンの燃焼室１のシリンダヘッド２
に吸気口３及び排気口４を設け、この吸気口３及び排気
口４が各々吸気弁５、排気弁６で開閉される。

吸気口３は燃焼室１の上面の中央から右側に偏る位置に
形成され、排気口４は左側に偏る位置に形成される。

エンジンの吸入行程において、燃焼用空気を燃焼室１内
へ吸入する為の吸気路７は吸気口３に対して斜上方から
その曲率が刻々増加するような螺旋状の湾曲形で吸気口
３の右寄斜後方部分に滑らかに連続するよう形成される
。

この吸気路７は吸気口３からシリンダヘッド２内を透設
されて、シリンダヘッド２の側面８に至り、シリンダヘ
ッド２外においては、その側面８にフランジ接続された
吸気管９で形成されるが、吸気管９内で吸気路７の終端
置部７ｂの湾曲部７ａに滑らかに連続する直線部７ｄを
吸気路７の始端置部７ｃに形成して、吸気慣性向上用の
直線部７ｄとする。

この吸気管９の吸気慣性向上用の直線部７ｄはシリンダ
ヘッド２の側面８にほぼ沿う状態に配置しである。

吸気マニホールドを経て吸気路７に吸入された吸入空気
は、上記の抵抗の小さい直線部７ｄで吸入負圧によりそ
の運動量を増加させながら吸気路７の湾曲部７ａに流入
し、この螺旋状湾曲部７ａで連続的に又極めて緩やかに
その運動方向を変えながら、吸気路７の奥端部に至り、
この奥端部の螺旋状周壁の案内作用で約−回転近く螺旋
状に旋回しながら、吸気口３から吸入されて燃焼室１の
周壁１ａに沿う渦流Ｓとなる。

即ち、シリンダヘッド２の側から見て、吸入空気が吸気
口３から燃焼室１に入って旋回する流れに対して、これ
と同じ向きで同じ旋回方向になる湾曲状になるように吸
気路７をシリンダヘッド２に透設し、このシリンダヘッ
ド２に透設された吸気路７に対してこれと同じ向きで同
じ湾曲方向で滑らかに連続する湾曲状に吸気路７を吸気
管９内に形成するものである。

次に、燃料直接噴射式エンジンにおいて、本考案の吸気
装置を装備したエンジン（以下、本考案エンジンと略称
する）と従来の吸気装置を装備したエンジン（以下、従
来エンジンと略称する）について吸気装置の性能を比較
する為に実施した実験結果について、第３図、第４図に
基き説明する。

■ 実験に供したエンジン 燃料直接噴射式立型ディーゼルエンジン、シリンダ径×
ストローク＝１１６閣＄Ｘ１０５ｍｍ１■ 実験結果 第３図は作業負荷性能実験結果を示し、各負荷に対応す
るエンジン回転数と正味平均有効圧力（Ｐｍｅ）、排気
温度（ＥＴ）、ボッシュスモーク濃度（Ｂｏｓｃｈ ｓ
ｍｏｋｅ）の関係を示す実験結果である。

この実験結果から、正味平均有効圧力・排気温度・Ｂｏ
ｓｃｈ ｓｍｏｋｅの各性能面において、本考案エンジ
ンは従来エンジンよりも格段と優れていることが判る。

特に、正味平均有効圧力が約４％〜８％改善されている
ことは、これに相当するエンジン軸出力の向上を示すも
のである。

更に、Ｂｏｓｃｈ ｓｍｏｋｅの改善は、従来エンジン
では未燃焼のまま排気さねれていた燃料が一層完全燃焼
して軸出力に寄与していることを示し、排気温度の低下
は、燃焼エネルギーが軸出力に有効に寄与していること
を示し、上記と併せてエンジンの熱効率が改善されたこ
とを示している。

第４図は、分力性能実験結果を示し、定格回転数２２０
Ｏｒｐｍにおける燃料噴射量に対応するエンジン軸出力
と燃料消費率（ｂｅ）、燃料消費量（Ｂｅ）、排気温度
（ＥＴ ）、Ｂｏｓｃｈ ｓｍｏｋｅの関係を示す実験
結果である。

この実験結果から、上記各性能が全般的に改善され優れ
た性能となっていることが判る。

特に、燃料消費率が約１６％以上も大幅に改善され、こ
れに対応して燃料消費量も低減することが判る。

本考案エンジンにおけるこれらの性能改善は、吸気路の
形状改善によって、燃焼用空気の充填効率が改善された
こと及び燃焼室内での渦流の生成促進で、燃焼性が向上
したことによるものである。

本考案の上記実施例の変形例として、第５図に示すよう
に、吸気管９をシリンダヘッド２の側面８にフランジ接
続する部分の構造について、シリンダヘッド２の側面８
から吸気管接続用突部２ａを設け、この突部２ａの吸気
管接続面２ｂと吸気路７軸心の交差角βを約６０度〜９
０度程度に大きく形成することによって、吸気管９のフ
ランジ接続部の固定用ボルト等の螺締を容易にする。

本考案は、上記のように構成されるので、次の効果を奏
する。

吸気路が同じ向きの曲率を有する湾曲状に形成され、燃
焼用の吸入空気はこの吸気路内で徐々に滑らかに方向を
変えながら、吸気路の奥端に至り同じ螺旋状旋回方向を
維持したまま、吸気口から燃焼室内に吸入された後も、
同じ旋回方向で燃焼室周壁に沿う渦流となるので、吸入
空気の圧力損失が極めて小さくなるから、吸入空気の充
填効率が格段と向上する。

これと同時に、燃焼室内での燃焼用空気の渦流の流速が
増加して活発な渦流となるから、燃焼用空気と噴射燃料
が混合し易くなる。

これらの結果として、燃焼室内での燃焼がより完全燃焼
に近づいて、エンジン軸出力・熱効率の向上及び燃料消
費率・燃焼消費量の改善および排気中の黒煙の低減が実
現される。

また、吸気管に吸気慣性向上用直線部を形成しているの
で、抵抗の小さい直線部内において吸入負圧で吸入空気
の運動量が格段と増加するので、上述の効果が更に増強
されるうえ、吸気慣性向上用の直線部はシリンダヘッド
の側面にほぼ沿う状態で配設しであるので、シリンダヘ
ッド部を小形に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本考案の実施例に関腰第１図は、要部
横断平面図、第２図は第１図の■−■線断部分図、第３
図・第４図はエンジン性能実験結果の線図、第５図は別
実施例の第１図相当部分図、第６図・第７図は従来技術
に係る第１図相当図である。 １・・・燃焼室、３・・・吸気口、７・・・吸気路、７
ｂ・・・終端置部、７ｃ・・・始端置部、７ｄ・・・吸
気慣性向上用直線部、９・・・吸気管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃料直接噴射式エンジンの燃焼室１の上面の中央から偏
   る位置に吸気口３を開口し、吸気口３から吸気路７を溝
   室し、シリンダヘッド２側から見て、吸入空気が吸気口
   ３から燃焼室１に入って旋回する流れに対して、これと
   同じ向きで同じ回り方向になる湾曲状に吸気路７をシリ
   ンダヘッド２に透設し、このシリンダヘッド２に透設さ
   れた吸気路７に対してこれと同じ向きで同じ湾曲方向で
   滑らかに連続する湾曲状に吸気路７を吸気管９内に形成
   し、吸気管９内に形成された吸気路７の始端置部７ｃに
   その終端置部７ｂの湾曲部に滑らかに連続する吸気慣性
   向上用直線部７ｄを形成し、この直線部７ｄをシリンダ
   ヘッド側面にほぼ沿わせて配設したことを特徴とする燃
   料直接噴射式エンジンの吸気装置。