JPS6248926A - 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パルプ型式の内燃
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、各々吸気弁により開閉されるスト
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
質的に全てがへり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
希薄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。

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
径方向に好ましからざる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得られず、特に
点火プラグが燃焼室の中央部領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得られ
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＠薄空燃比限界が十分に有効に拡大さ
れない。

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
として、本願出願人と同一の出願人は、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
気ポート装置を特願昭６０−１６３１４９号として既に
提案している。

上述の如き構成の吸気ポート装置によれば、補助ストレ
ート通路を経て燃焼室内に吸入される吸気により燃焼室
内に直進流が生じ、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（混合気）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燃焼室中央
部領域にある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。

発明が解決しようとする問題点 上述の如き吸気ポート装置は一応所期の目的を達成し、
しかも補助ストレート通路は吸気制御弁が閉弁している
時にストレートポートへ供給された燃料を燃焼室に速や
かに導き、過渡運転時の燃料供給の応答性を向上せしめ
ると云う効果を生ずる。

本発明はこの補助ストレート通路の燃料応答性向上効果
がより顕著に生じるように更に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１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
て延在して一端にて閉弁位置にある前記吸気制御弁の直
上流に１１口し他端にて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。

前記ストレートポートと前記ヘリカルポートとは隔壁に
より互いに区分されており、この隔壁は前記補助ストレ
ート通路の吸気入口側の開口部の配設部にまで延在して
いて良い。

また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の吸気入
口側の開口部が閉弁位置にある吸気制御弁の直上流に設
けられていることにより該補助ストレート通路は吸気制
御弁が閉弁している時に該吸気制御弁に付着した燃料及
び該吸気制御弁より上流側のストレートポートの壁面に
付着した燃料の全てを燃焼室へ向けて速やかに送り込む
作用を行い、これにより吸気制御弁及びストレートポー
トの壁面に付着した燃料は速やかに燃焼室に供給され、
過渡運転時の燃料供給の応答性がより一層向上するよう
になる。

ストレートポートとヘリカルポートとを区分する隔壁が
前記補助ストレート通路の吸気入口側の開口部の配設部
にまで延在していれば、吸気ポートに供給された燃料の
うち補助ストレート通路を経て燃焼室へ向かう燃料の流
量が増大し、燃焼室の中央部には着火性に優れたより濃
い混合気が存在するようになり、良好な成層燃焼が行わ
れるようになる。

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とヘリカルポ
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１０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
ブラグホ〜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、機関角筒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には吸気制御弁１４をバイパスして延
在した補助ストレート通路１５が設けられている。補助
ストレート通路１５は、一端に閉弁位置にある吸気制御
弁１４の直上流に開口した吸気入口１６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、ストレートポート６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−トポ−
トロ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の吸気出口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（プられている。

ストレートポート６とヘリカルポート７とはその通路部
分の途中までを隔壁２ａにより互いに区分されており、
該両者は共通の吸気入口部２２を有し、この吸気入口部
２２には吸気マニホールド１８のマニホールド吸気通路
２０が連通接続されていて吸気マニホールド１８に取付
けられた燃料インジェクタよりガソリンの如き液体の燃
料が噴射供給されるようになっている。

隔壁２ａは、第２図に於て符号２ｂで示されている如く
補助ストレート通路１５の吸気入口１６の部分にまで延
長して設けられている。

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
切って燃焼室中央部の点火プラグ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薄くな
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Ａと衝突するから、直進流Ｂがスワール流Ａを
大きく減衰させることがない。

吸気ポートへ供給された燃料の一部はストレートポート
６へ向かい、その燃料は吸気制御弁１４が閉弁している
時には該吸気制御弁及び該吸気制御弁より上流側のスト
レートポート６のＶ面に付着するが、これら付着燃料は
吸気入口１６より補助ストレート通路１５内に流入し、
その吸気出口１７よりストレートポート６の燃焼室５に
対する開口端近傍に流出し、これより燃焼室５内に吸入
される。これにより吸気制御弁閉弁時に放て吸気制御弁
１４及び該吸気制御弁より上流側のストレートポート６
の壁面に燃料が付着したことに起因する過渡運転時の燃
料供給の応答性の悪化が回避され、同時にストレートポ
ート６からは燃焼室内に比較的小さい空燃比の濃い混合
気が供給され、このことによって点火プラグ１３の周辺
に着火性に優れた適度に濃い混合気が安定して存在する
ようになり、混合気の着火がより確実なものになり、可
燃混合気の希薄空燃比限界がより一層拡大される。

隔壁２ａが延長部２ｂを有していることにより吸気制御
弁１４が閉弁している時にストレートポート６に供給さ
れる燃料間が増大し、これに応じて補助ストレート通路
１５を経て燃焼室５内に供給される燃料量が増大し、燃
焼室中央部領域の点火プラグ１３の配設部に着火性に優
れた適度に濃い混合気がより一層安定して存在するよう
になる。

吸気制御弁１４が開弁じている時には、ヘリカルポート
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。

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・・・吸気用０．１８・・
・吸気マニホールド、１つ・・・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、２２・・・吸気入口部 特　許　出　願　人　　　トヨタ自動車株式会社代　　
　理　　　人　　　弁理士　　明石　８毅へＩ　　　　
　　　−

Claims (4)

【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て一端にて閉弁位置に
   ある前記吸気制御弁の直上流に開口し他端にて前記スト
   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、
   前記ストレートポートと前記ヘリカルポートとは隔壁に
   より互いに区分され、前記隔壁は前記補助ストレート通
   路の吸気入口側の開口部の配設部にまで延在しているこ
   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項また第２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。
4. （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかの吸気
   ポート装置に於て、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。