JPS6223528A - 内燃機関の吸気ポ−ト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スリーバルブ或いはフォーバルブ型式の内燃
機関に用いられる吸気ポート装置に係り、特に可変吸気
スワール方式の吸気ポート装置に係る。

従来の技術 内燃機関に用いられる可変吸気スワール方式の吸気ポー
ト装置の一つとして、各々吸気弁により１７１ＨＷ］さ
れるストレートポートとヘリカルポートとを有し、前記
ストレートポートの途中に設けられた吸気制御弁により
前記ストレートポートの連通と遮断が行われるよう構成
された吸気ポート装置は既に知られており、これは例え
ば、特開昭５８−４８７１５号公報に示されている。

上述の如き吸気ポート装置に於ては、吸気制御弁が閉弁
している時にはストレートポートが遮断されて吸気の実
質的に全てがヘリカルポートを流れて燃焼室内に流入す
ることにより強い吸気スワールが得られ、可燃混合気の
一８傳空燃比限界が拡大され、これに対し吸気制御弁が
開弁している時にはストレートポートが連通し、吸気が
ヘリカルポートに加えてストレートポートを流れて燃焼
室内に流入するようになり、高い充填効率をもって吸気
が行われる。

発明が解決しようとする問題点 吸気制御弁が閉弁していてストレートポートが遮断され
ている時にはヘリカルポートより燃焼室内に吸入された
吸気は燃焼室のシリンダボア軸線周りに旋回するスワー
ル流を生じ、この吸気流は見掛は上の火炎伝播速度を速
める効果を生じ、可燃混合気の希薄空燃比限界の拡大を
行うが、しかし燃焼室内にスワール流が生じていると、
遠心作用により燃料が燃焼室の外周側へ押しやられ、燃
焼室の半径方向に空燃比の勾配が生じ、燃焼室の中央部
に於ては外周部に比して混合気が薄くなり、このため燃
焼室内に吸入された混合気の平均空燃比が希薄空燃比限
界に近い希薄混合気であると、燃焼室の中央部に於ては
希薄空燃比限界内の可燃混合気が１０られず、特に点火
プラグが燃焼室の中央部ｆｒｉ域に設けられていると、
その点火プラグ付近に於て可燃空燃比の混合気が１ｑら
れず、着火不良を生じる虞れがある。このため従来は燃
焼室内に良好な吸気スワールが得られても可燃混合気の
希薄空燃比限界が十分に有効に拡大されない。

本発明は上述の如き問題点を解決した改良された吸気ポ
ート装置を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、各々吸気弁により
開閉されるストレートポート及びへりカルポートと、前
記ストレートポートの途中に設けられて該ストレートポ
ートの連通と遮断を行う吸気制御弁とを有する内燃機関
の吸気ポート装置に於て、前記吸気制御弁をバイパスし
て延在し前記ストレートポートの燃焼室に対する開口端
の近傍にて前記燃焼室内の点火プラグの配設部へ向けて
開口した補助ストレート通路を有している吸気ポート装
置によって達成される。

上述の如き補助ストレート通路はストレートポートとヘ
リカルポートの何れの通路断面積より小さい通路断面積
を有していて良く、また点火プラグが燃焼室の中央部領
域に設けられている場合には前記補助ストレート通路は
前記点火プラグの配設部へ向けて燃焼室の中央部を径方
向に横切る方向に開口していて良い。

発明の作用及び効果 上述の如き構成によれば、補助ストレート通路を一層て
燃焼室内に吸入される吸気により燃焼室内に該燃焼室を
径方向に横切って点火プラグへの配設部へ向かう直進流
が生じ、これにより吸気制御弁閉弁時に於ては燃焼室内
に生じた吸気（ｉｆｉ！合気）のスワール流により燃焼
室内の外周側に押しやられていた燃料が点火プラグの配
設位置へ向かい、しかも前記補助ストレート通路からも
燃料を含んだ混合気が点火プラグの配設位置へ直接向か
い、燃焼室内に吸入される混合気の平均空燃比が希薄空
燃比に設定されていても点火プラグの配設位置領域に適
正空燃比の可燃混合気が安定して存在するようになり、
可燃混合気の希薄空燃比限界がより一層拡大されるよう
になる。また、補助ストレート通路を経て燃焼室内に吸
入された吸気による直進流とスワール流とが衝突するこ
とによって燃焼室内に多量のマイクロタービュレンスが
発生し、これにより混合気の燃焼性が改善され、このこ
とによっても可燃混合気の希薄空燃比限界がより一層拡
大される。

吸気制御弁開弁時にはストレートポートとヘリカルポー
トからに加えて補助ストレー１〜通路からも燃焼室内に
吸気が吸入され、充填効率の向上により機関出力の向上
が図られる。尚、吸気制御弁が開弁じている時にはヘリ
カルポートより燃焼室内に流入した吸気によるスワール
流とストレートポート及び補助ストレート通路より燃焼
室内に流入した吸気のストレート流とが互いに衝突する
ことにより燃焼室内に多聞のマイクロタービュレンスが
発生し、また混合気の空燃比の均一化が行われ、急速燃
焼が行われる。

また上述の如き構成によれば、点火プラグが燃焼室の中
央部領域に設けられていても混合気の着火性に問題を生
じることがなく、点火プラグが燃焼室の一方に偏った位
置に設けられている場合に比して燃焼室内に於ける混合
気の火炎伝播距離が短くなり、所謂コンパクトネスな燃
焼が可能になり、可燃混合気の希薄空燃比限界の拡大と
メカニカルオクタン価の向上が図られる。

実施例 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図及び第２図は本発明による内燃機関の吸気ポート
装置の一つの実施例を示している。図に於て、１はシリ
ンダブロックを、２はシリンダヘッドを各々示しており
、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とはシリンダ
ボア３内に設けられたピストン４と共働して燃焼室５を
郭定している。

シリンダヘッド２にはストレートポート６とへリカルポ
ート７とが設けられており、更にまた二つの排気ポート
８が設けられている。ストレートポート６とヘリカルポ
ート７は各々個別の吸気弁９及び１ｏによってその燃焼
室５に対する開口端を開閉されるようになっており、排
気ポート８はそれぞれ個別の排気弁１１により燃焼室５
に対する開口端を開閉されるようになっている。

シリンダヘッド２には燃焼室５の中央部領域に向けて開
口した点火プラグホール１２が設けられており、該点火
プラグホールには点火プラグ１３が取付けられている。

シリンダヘッド２には吸気制御弁１４が取付けられてい
る。吸気制御弁１４はバタフライ弁型の開閉弁であって
ストレートポート６の途中を開閉してストレートポート
６の連通と遮断を制御するようになっている。吸気制御
弁１４は、図には示されていないが、適当な制御装置に
よって例えば機関負荷が所定値以下である時には閉弁さ
れ、機関負荷が所定値以上である時には開弁されて良い
。

シリンダヘッド２にはその吸気側端面より吸気制御弁１
４をバイパスして延在してストレートポート６の燃焼室
５に対する開口端の近傍にて燃焼室５内の点火プラグ１
３の配設部へ向けて開口した補助ストレート通路１５が
設けられている。即ち、補助ストレート通路１５は、一
端にシリンダヘッドの吸気側端面に開口した吸気人口１
６を、他端にストレートポート６の燃焼室５に対する開
口端の近傍に開口した吸気出口１７を有しており、スト
レートポー１−〇の下方にあって吸気入口１６より吸気
出口１７へ向けて下り傾斜になっている。

補助ストレート通路１５の通路断面積はストレー１−ポ
ート６及びヘリカルポート７の何れの通路断面積より小
さく、これらの１１５程度に設定されている。補助スト
レート通路１５の吸気人口１７は、第２図に良く示され
ている如く、ストレートポート６の燃焼室５に対する開
口端の近傍のうちストレートポート６の一側方に隣接し
て設けられたヘリカルポート７の側に設けられている。

補助ストレート通路１５の吸気入口１６はシリンダヘッ
ド２の吸気側端面にストレートポート６及びヘリカルポ
ート７と接続して設けられた吸気マニホールド１８のマ
ニホールド吸気通路２０に下部ポケット１９を経て連通
しており、これより吸気を供給されるようになっている
。

上述の如き構成によれば、吸気制御弁１４が閉弁してい
てストレートポート６が遮断されている時には吸気の多
くは、ヘリカルポート７より燃焼室５内に流入し、シリ
ンダボア中心軸線周りのスワール流Ａを生じる。これと
同時に吸気の一部は、補助ストレート通路１５を経て燃
焼室５内に流入し、燃焼室５のほぼ中央部を径方向に横
切って点火プラグ１３へ向かう直進流Ｂを生じる。これ
によりスワール流Ａは直進流Ｂに引込まれて燃焼室５の
中心部へ向かい、スワール流Ａの遠心作用により燃焼室
５の外周領域に多く存在していた燃料が点火プラグ１３
の配設部へ向かい、しかも直進流Ｂ自身も燃料を含んで
いてこれが点火プラグ１３の配設部へ直接向かい、点火
プラグ１３の周辺に存在する混合気が燃焼室５の外周部
に存在する混合気に比して極端に幼くなることがなくな
る。

これによって燃焼室５内に供給される混合気の平均空燃
比が希薄空燃比であっても点火プラグ１３の付近に適正
空燃比の可燃混合気が安定して存在するようになり、混
合気の着火が確実なものとなり、またスワール流Ａと直
進流Ｂとの衝突によって燃焼室５内に多量のマイクロタ
ービュレンスが発生するようになり、これらのことによ
り可燃混合気の希薄空燃比限界が拡大される。また直進
流Ｂはスワール流Ａの終端部にてスワール流入と衝突す
るから、直進流Ｂがスワール流△を大きく減衰させるこ
とがない。

吸気制御弁１４が開弁じている時には、へりカルポート
７に加えてストレートポート６からも燃焼室５内に吸気
が流入し、これにより充填効率が向上し、またこの時も
吸気の一部が補助ストレート通路１５を経て燃焼室５内
に流入することにより充填効率がより一層向上する。

また、マニホールド吸気通路２ｏの底部を伝わって流れ
る壁面付着燃料は下部ポケット部１９より下り勾配の補
助ストレート通路１５を経て速やかにストレートポート
６の燃焼室５に対する開口端近傍部へ向かい、燃料供給
の応答性も向上する。

第３図及び第４図は本発明による内燃機関の吸気ポート
装置の他の一つの実施例を示している。

尚、第３図及び第４図に於て第１図及び第２図に対応す
る部分は第１図及び第２図に付した符号と同一の符号に
より示されている。

かかる実施例に於ては、補助ストレート通路１５の吸気
入口１６は吸気ポート入口の底部に設けられている。

この実施例に於ても、吸気の一部が補助ストレート通路
１５を経て燃焼室５内に流入することにより燃焼室５の
ほぼ中央部を径方向に横切って点火プラグ１３へ向かう
直進流Ｂが生じ、上述した実施例と同様の効果が得られ
る。

また、吸気マニホールド１８に燃料インジェクタ２１が
設けられて該燃料インジェクタより吸気ポートへ向けて
燃料噴射が行われる場合、燃料インジェクタ２１より吸
気ポートへ向けて噴射された燃料のうちストレートポー
ト６へ向かった燃料はこの時に吸気制御弁１４が閉弁し
ていても補助ストレート通路１５を経て燃焼室５内に流
入し、このことによっても吸気制御弁１４が閉弁してい
る状態下に於ける可燃混合気の希薄空燃比限界が拡大さ
れる。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく
、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは
当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の吸気ポート装置の一つ
の実施例を示す縦断面図、第２図は第１図に示された本
発明による吸気ポート装置の平断面図、第３図は本発明
による内燃機関の吸気ポート装置の他の一つの実施例を
示す縦断面図、第４図は第３図に示された本発明による
吸気ポート装置の平断面図である。 １・・・シリンダブロック、２・・・シリンダヘッド。 ３・・・シリンダボア、４・・・ピストン、５・・・燃
焼室。 ６・・・ストレートポート、７・・・ヘリカルポート、
８・・・排気ポート、９．１０・・・吸気弁、１１・・
・排気弁。 １２・・・点火プラグホール、１３・・・点火プラグ、
１４・・・吸気制御弁、１５・・・補助ストレート通路
、１６・・・吸気入口、１７・・・吸気出口、１８・・
・吸気マニホ−／Ｌ、ド、１９・・・下部ポケット部、
２０・・・マニホールド吸気通路、２１・・・燃料イン
ジェクタ特　許　出　願　人　　　トヨタ自動車株式会
社代　　　理　　　人　　　弁理士　　明石　昌毅（白
　光） 手続補正毎 昭和６０年２月１２日 １、事件の表示　昭和６０年特許願第１６３１４９号２
）発明の名称 内燃機関の吸気ポート装置 ３゜補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　愛知県豊田市トヨタ町１番地名　称　　（３
２０）トヨタ自動車株式会社４、代理人 居　所　　・１０４東京都中央区新川１丁目５番１９号
茅場町長岡ビル３階　電話５５１−４１７１（１）明細
書第９頁第１４行の１吸気人口」を「吸気出口」と訂正
する。 （２）第１図乃至第４図を各々添付の図の如く訂正する
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々吸気弁により開閉されるストレートポート及
   びヘリカルポートと、前記ストレートポートの途中に設
   けられて該ストレートポートの連通と遮断を行う吸気制
   御弁とを有する内燃機関の吸気ポート装置に於て、前記
   吸気制御弁をバイパスして延在し前記ストレートポート
   の燃焼室に対する開口端の近傍にて前記燃焼室内の点火
   プラグの配設部へ向けて開口した補助ストレート通路を
   有している吸気ポート装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項の吸気ポート装置に於て、
   前記補助ストレート通路は前記ストレートポートと前記
   ヘリカルポートの何れの通路断面積より小さい通路断面
   積を有していることを特徴とする吸気ポート装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項の吸気ポート装置に於て、
   前記点火プラグは前記燃焼室の中央部領域に設けられ、
   前記補助ストレート通路は前記点火プラグの配設部へ向
   けて燃焼室の中央部を径方向に横切る方向に開口してい
   ることを特徴とする吸気ポート装置。