JPS6258019A - 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ボー１〜装置に係り、特に可変吸
気スワニ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１７ｉ’ｌ　ｌ
！Ｉ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ｌ〜レートポートの連通と′ａ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Ｊ３す
、これは例えば、特開昭５８−４８７１５号公報に示さ
れている。

Ｆ述の如ぎ吸気ポート装置に於ては、吸気Ｍ　’！２０
ブｊが閉弁している時にはスｌ〜レートポートが’ＪＭ
ｌＯ′ｉ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じ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、しかしこの反面、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
ても可燃混合気の希薄空燃比限界が十分に有効に拡大さ
れない。

また吸気ポートに流入したガソリンの如き液体の燃料が
吸気υＪ１２ｎ弁に付着することにより該吸気制御弁が
閉弁している時には、謂ゆる壁面付着燃料が増大し、過
渡運転時の燃料供給の応答性−が悪化する問題が生じる
。特にこのことは吸気制御弁が設けられているストレー
トポートの側に偏って燃料が供給される場合に顕苔なり
のとなる。

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覆る内燃機関
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ｉｔ、ＩＩ
　’ｍ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於て開口した補助通
路と、１）ζＳ記補助通路の途中と前記ヘリカルポート
とを連通接続する連通路とを有している吸気ポート装置
によつｒ：達成される。

前記補助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、更
に前記連通路は前記補助通路より通路断面積が小さくて
良く、また前記連通路はヘリカルポートを流れる吸気の
流れに対し直交す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の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
に多量メ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。

補助通路は吸気制御弁が閉弁している時に該吸気制御弁
に付着した燃料を燃焼室へ向けて送り込む作用を行い、
これにより吸気制御弁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の悪化が回
避される。また補助通路を流れる燃料の一部は連通路を
経てヘリカルポートより燃焼室に流入し、これによりた
とえ燃料インジェクタにより燃料がストレート通路へ向
（）て偏って供給されても燃料供給の応答性が悪化する
ことなく、燃焼室の中央部領域には濃い混合気が存在し
、燃焼室の側周部には薄い混合気が存在し、良好な成層
燃焼が行われる。

また前記連通路はヘリカルポートに対し該ヘリカルポー
トを流れる吸気の流れに対し直交する方向に開口してい
て良く、この場合には連通路よりヘリカルポートへ流出
する燃料は霧吹き作用により霧化を促進され、燃焼性に
優れた希薄混合気が作られる。

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上述の如く混合気の着火性
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Ａ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１−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
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Ｉｆｉ関負荷が所定値以下である時には閉
弁され、Ｉａ関負負荷所定値以上である時には開弁され
て良い。

ストレートポート６とヘリカルポート７の通路部分は隔
壁２ａにより互いに区分されており、この隔壁２ａには
吸気制御弁１４をバイパスして延在した補助通路１５と
該補助通路の途中をヘリカルポート７の通路部分に連通
接続する連通路２２とが設けられている。

補助通路１５は、一端に閉弁位首にある吸気制御弁１４
の直上流に開口した吸気入口１６を、他端にストレート
ボー１へ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を有している。

補助通路１５の通路断面積はストレートポート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。

連通路２２は、補助通路１５の通路断面積より更に小さ
く、しかもヘリカルポート７を流れる吸気の流れに対し
直交する方向にヘリカルポート７の通路部分に開口して
いる。

ストレートポート６とヘリカルポートト７とは共通の吸
気入口部２３を有しており、この吸気入口部２３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２１よリ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。

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、補助通路１５を経てストレートポ
ート６より燃焼室５内に流入し、燃焼室５のほぼ径方向
に横切って進む直進流Ｂを生じる。これによりスワール
流△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燃焼室中央部の点火プラグ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
り、逆に点火プラグ１３の周辺には濃い混合気が存在ザ
るようになる。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１
３の付近には平均空燃比より小さい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△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。

吸気制御弁１４が閉弁している時に該吸気制御弁に付着
した燃料は吸気入口１６より補助通路１５内に流入し、
その多くは吸気出口１７よりストレートポート６へ流れ
てこれより燃焼室５内に吸入され、残りは連通路２１よ
りヘリカルポート７へ流れて該ヘリカルポートより燃焼
室５内に吸入される。これにより吸気制御弁１４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、また付着燃料は概ね補助通路１５
と連通路２１との通路断面積比により決まる適当な配分
比をもってストレートポート６とヘリカルポート７より
燃焼室５内に吸入されることにより燃焼室５内に於ける
混合気の空燃比の相違が極端になることがなく、良好な
成層燃焼が行われる。

まＩζ連通路２２よりヘリカルポート７へ流れた燃料は
ヘリカルポート７を流れる吸気による霧吹き作用により
霧化を促進され、これによりヘリカルポート７からは霧
化を促進された燃料を含む良″ａの混合気が供給される
。

吸気制御弁１４が閉弁している時には、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′２′５内に
吸気が流入し、これにより充填効率が向Ｆ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、これに限定されるしのではなく、
本発明の範囲内にて神々の実施例が可能であることは当
ｍＷ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・・・補助通路、１６・・
・吸気入口、１７・・・吸気出口、１８・・・吸気マニ
ホールド。 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、２２・・・連通
路。 ２３・・・吸気入口部

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
   補助通路と、前記補助通路の途中と前記ヘリカルポート
   とを連通接続する連通路と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、
   前記連通路は前記補助通路より通路断面積が小さいこと
   を特徴とする吸気ポート装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項の吸気ポート
   装置に於て、前記連通路は前記ヘリカルポートを流れる
   吸気の流れに対し直交する方向に前記ヘリカルポートに
   開口していることを特徴とする吸気ポート装置。