JPS6329176Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関の吸気装置の構造に関し、と
くに二つの吸気ポートの分岐点がシリンダヘツド
内にあるサイアミーズポートにおける燃料噴射弁
の配設構造に関するものである。

〔従来の技術〕

自動車用内燃機関において、低中速域における
低燃費化と高速域における出力性能とを両立させ
るために、吸気ポートをデユアルポートとし、一
方をヘリカルポートとするとともに、他方をスト
レートポートに構成した内燃機関の吸気通路は既
に提案されている（例えば特開昭53−112308号公
報）。デユアル吸気ポート方式を採用するに際し
ては、特開昭53−39527号公報の第６図に示され
ているように、両ポートがシリンダヘツド内で分
岐するサイアミーズポートに構成することがあ
る。

また、デユアルポートにおいては、特開昭55−
44004号公報に示されているように、噴霧燃料の
ポート壁面への付着によつて、燃焼に悪影響を与
えることがあるので、これを回避することが望ま
れている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、デユアルポート構成にした場合、シ
リンダヘツドからの伝熱面積が増加して、吸気が
暖められやすく、ノツキングを起しやすい傾向に
ある。また、両ポートから燃焼室へ流入する吸気
が相互に干渉して、燃焼室内のスワールや乱れが
弱められやすい傾向にあり、燃焼の改善を困難に
しているところがある。

本考案は、ポート壁面への燃焼付着を少なくす
ることを考慮し、過渡応答特性を含めて、デユア
ルポートにおける燃焼改善を総合的に図ることを
課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を達成するための、本考案の内燃機関
の吸気装置は、次のものから成る。すなわち、ほ
ぼ直線状に延び終端で渦巻状をなしてほぼ鉛直下
方に延び下端で燃焼室に開口するヘリカルポート
からなる主吸気ポートと、ほぼ直線状に延び終端
で折れ曲つてほぼ鉛直下方に直線状に延びるスト
レートポートからなる副吸気ポートとを、１つの
サイアミーズポート導入部からシリンダヘツド内
で分岐させて主吸気ポートと副吸気ポートの分岐
点がシリンダヘツド内にあるサイアミーズポート
を構成し、燃料噴射弁を、主吸気ポートと副吸気
ポートとを隔てる隔壁の始まる位置より下流側で
副吸気ポート側に設置したことを特徴とする内燃
機関の吸気装置。

この場合、副吸気ポートは点火プラグ対向側の
端ガス発生部位である面積の大きなスキツシユエ
リアに開口していることが望ましい。

〔作用〕

まず、シリンダヘツド内で分岐するサイアミー
ズポート構成によつて、独立デユアル吸気ポート
に比べてシリンダヘツド内におけるポートの占め
る容積が小さくなつて、燃焼室まわりの冷却水通
路のとりまわしが容易になり、燃焼室壁面の冷却
が効果的に行なえてノツキングの防止、それによ
る燃費の改善が容易となる。

また、副吸気ポートが終端に鉛直下方に延びる
部分を有する構成によつて、副吸気ポートで噴射
され、副吸気ポートから燃焼室に導入される混合
気を、燃焼室に、鉛直下方に向かう状態に近づけ
て導入でき、主吸気ポートから導入される吸気に
よつて生じる燃焼室内スワールとほぼ直角に衝突
させてマイクロタービユランスを多量発生させる
ことができるとともに、スワールにものせること
ができる。これによつて燃焼が改善され、出力向
上、排気ガス対策上の有利性が得られる。

さらに、燃料噴射弁を、副吸気ポート側でかつ
隔壁の始まる点より下流側とした構成により、噴
射された燃料は、大部分が副吸気ポートから燃焼
室に導入され、これによつて副吸気ポートの吸気
弁を燃料蒸発により気化熱によつて効果的に冷却
でき、ノツキングが問題となるスキツシユエリア
の壁面を冷却し、ノツキングの防止、それによる
圧縮比増加可能による燃費の改善、軸トルクの向
上が得られる。

上記のような構成をとることによつて、綜合的
に、噴射された燃料は短い距離を経て副吸気ポー
トから燃焼室内に即座に導入されることとなり、
かつ壁面の濡れ面積も小となるので、極めて過渡
応答のよいエンジンが得られ、かつ端ガス発生部
位にある副吸気弁は傘部背面に衝突した燃料の気
化潜熱で効果的に冷却されるので、ノツキングも
著しく抑制されるという作用効果が得られる。

〔実施例〕

以下に、本考案の内燃機関の吸気装置の望まし
い実施例を図面を参照して説明する。

第１図ないし第４図は、本考案の実施例に係る
吸気装置を有するエンジンシリンダヘツド部近傍
の構造を示している。図中、１はシリンダヘツ
ド、２はシリンダボアで想像線で示されている。
このシリンダボア２内の領域には、二つの吸気ポ
ート３，４と一つの排気ポート５が開口してお
り、各ポート３，４，５はそれぞれ吸気弁６，７
および排気弁８によつて開閉されるようになつて
いる。

二つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートすな
わち主吸気ポート３は、他方の吸気ポートすなわ
ち副吸気ポート４より通路断面積が大で、かつ通
路の長さも長くされており、経路に渦巻部３ｂを
有すること及び後述する壁面１５の壁面１６方向
への膨出によつて全体的に見てヘリカル形状に形
成されている。さらに詳しくは、吸気ポート３は
入口側のほぼぼ直線状に延びる導入部３ａと、そ
れに連なつて下流側に延びる渦巻部３ｂとからな
つており、渦巻部３ｂはその出口の端部で下方に
向つて折れ曲つて断面円形部を介してシリンダヘ
ツド燃焼室リセス９に開口している。

他方の吸気ポートである副吸気ポート４は、主
吸気ポート３の導入部３ａのヘリカル形状の内周
側壁面の比較的下部の部分から分岐しており、二
つの吸気ポート３，４は双子状のポートいわゆる
サイアミーズポートを構成している。副吸気ポー
ト４はほぼまつすぐに延びてその終端で下方に折
れ曲り、比較的長い断面円形のほぼ鉛直下方に向
かう通路を介して、点火プラグ１０対向側の面積
の大きなスキツシユエリアの上面を形成するシリ
ンダヘツド下部平坦面１１に開口している。

二つの吸気ポート３，４は隔壁１２によつて隔
てられるが、この隔壁１２の始まる位置１３、す
なわち主吸気ポート３と副吸気ポート４の分岐位
置はシリンダヘツド１内にあり、かつサイアミー
ズポート入口部１４から平面視で燃焼室側に近い
位置にある。隔壁１２は、通路断面の上部側程サ
イアミーズポート入口部１４に近い側すなわち上
流側に延びており、通路断面の下部にうつる程下
流側に後退している。したがつて、主吸気ポート
３と副吸気ポート４とは通路断面の上部程上流側
の位置から隔てられ、通路断面の下部程下流側の
位置で互いに隔てられることになる。

隔壁１２のうち主吸気ポート３側のヘリカル形
状の内周側壁面を構成する壁面１５は、通路断面
の上部に近づく程、また下流にいく程、ヘリカル
形状の外周側壁面１６側に膨出しており、このた
めヘリカル形状の主吸気ポート３は、上面１７に
近い程、また下流側程その流路が狭まつている。

電子制御式燃料噴射装置の燃料噴射弁１８は、
副吸気ポート４側の上壁面１９に設けられてい
る。燃料噴射弁１８は、副吸気ポート４に装着さ
れた吸気弁７の傘部７ａの燃焼室側からみて裏側
の位置に設けられ、かつ傘部７ａとの距離が比較
的近い位置に設けられている。図示例では燃料噴
射弁１８の噴射口２０の位置は隔壁１２の始まる
位置１３より僅かに下流でかつ隔壁１２の通路断
面下端部２１よりは下流側にあり、かつ副吸気ポ
ート４の長手方向に延びる中心線の上方に配設さ
れている。そして燃料噴射弁１８の燃料噴射方向
は、下流側に斜め下方に向けられており、噴射の
中心線２２の延長が吸気弁７の傘部７ａの裏側に
あたるように設置されている。また、燃料噴射弁
１８の噴射口２０の部分は、望ましくは、副吸気
ポート４の上壁部１９に形成された凹部２３に収
められて設けられており、流れに突出して流れ抵
抗を増大させないようになつている。

つぎに上記の構成を有する吸気装置の作用につ
いて説明する。まず吸気の流れについては、低中
速域では、主吸気ポート３の方が副吸気ポート４
よりも通路断面積が大であるので、主吸気ポート
３側に多く流れようとする。主吸気ポート３に流
れ込んだ吸気は導入部３ａで通路がせまることに
よつて増速され隔壁１２の膨出によつて外周壁面
１６に偏流して旋回流を生じつつ、上面１７の下
降に伴つて下向きの力を与えられる。やがて渦巻
部３ｂ内に流れ込んで強力な旋回流を生成し、主
吸気弁６と弁座間の間隙を通つて燃焼室に流入し
て燃焼室内に強力な渦流いわゆるスワールを発生
する。

また、副吸気ポート４に流れ込んだ吸気には、
燃料噴射弁１８より燃料が噴射され、空気と混合
される。混合気は短いストレートの副吸気ポート
内を短時間で通つて副吸気弁７と弁座間の間隙を
通つて燃焼室内に下方に向つて流入する。この場
合、即座に燃焼室内に流入できかつ壁面への燃料
付着とそれに伴なう遅れの気化がほとんどないの
で、応答性は極めて良好である。また、燃焼室内
には主吸気ポート３を通つて流入した吸気による
スワールが発生しているので、副吸気ポート４を
通つて流入した燃料分を多く含む混合気はスワー
ルにつれまわりし、混合気にもスワールが生じ
て、比重の重い燃料分は、したがつて濃い混合気
は、スワールによる遠心力により燃焼室内の外周
側に寄り、燃焼室中央部が薄い混合気となる。点
火プラグ１０は燃焼室の外周側にあるので、点火
プラグ１０まわりには濃いすなわちリツチな混合
気の流れが生じ成層燃焼による着火性、燃焼性の
良好化がはかられる。また、燃焼室内にはスワー
ルおよびマイクロタービユレンスが多量に発生し
ているので、燃焼の安定化がはかられ、リーンリ
ミツトの向上を通して、燃費の改善がはかられ
る。

一方、高速域では、サイアミーズポートを流れ
る混合気の流量が増えるが、主吸気ポート３がヘ
リカルポートであることにより流れ抵抗が次第に
増加し、ストレートポートである副吸気ポート４
に流れる流量割合が増え、高充填効果が確保され
て、高出力を出すことができる。

なお、燃料噴射弁１８から噴射される燃料は、
副吸気ポート４の吸気弁７と弁座との間隙を通し
て燃焼室に吸い込まれるが、一部は吸気弁７の傘
部７ａの燃焼室側からみた裏面に衝突してそこを
濡らす。吸気弁７は混合ガスの燃焼により高温に
なつているので、吸気弁７に付着した燃料液滴は
吸気弁７傘部７ａの熱を奪つて気化し、これによ
つて傘部７ａの温度を下げる。吸気弁７は、最も
ノツキングを発生しやすい点火プラグ１０対向側
のスキツシユエリアにあり、その温度が低下され
るのであるから、ノツキングの発生は大幅に抑制
されることとなる。

〔考案の効果〕

以上の通りであるから、本考案の内燃機関の吸
気装置によるときは、燃料噴射弁を通路の短い副
吸気ポート側に設けたので燃料を急速にシリンダ
内に供給することができ、過渡応答性を向上でき
る。また端ガス発生部位のスキツシユエリア側が
充分に冷却されるため、高負荷時のノツキングが
改善され、高圧縮比化が可能となり、高圧縮比化
を通しての燃費の改善をはかることができる。さ
らに、リツチな混合気の流れを点火プラグまわり
に形成でき、着火性、燃焼性の向上をはかること
ができるという種々の効果が得られる。

また、シリンダヘツド内サイアミーズポート構
成としたことによる他の効果も得られる。たとえ
ば、独立二ポートに比べて仕切壁が減少し、壁面
への燃料液滴付着を少なくし、未燃炭化水素の放
出の低減、運転性の向上をはかることができる。
また、独立二ポートに比べて燃焼室壁上面でのウ
オータジヤケツトの占める空間を大にでき、冷却
効果の向上とそれに伴なうノツク限界の向上を通
して低燃比化をはかることができる。さらにサイ
アミーズポート化によつて製作時に一体中子を使
用でき、燃焼室内ポート配置の製作精度を向上で
き、量産エンジンの性能のばらつきを抑えること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る内燃機関の吸
気装置の断面図、第２図は第１図の吸気装置の断
面図、第３図は第１図および第２図においてサイ
アミーズポートのみを取出して示した平面図、第
４図は第３図のサイアミーズポートの斜視図、で
ある。 １……ヘツド、３……主吸気ポート、４……副
吸気ポート、５……排気ポート、７……副吸気ポ
ートに装着された吸気弁、７ａ……吸気弁７の傘
部、９……燃焼室リセス、１０……点火プラグ、
１１……スキツシユエリアの一例のシリンダヘツ
ド下端平坦面、１２……隔壁、１３……隔壁の始
まる位置、１８……燃料噴射弁、１９……副吸気
ポートの上壁面、２０……噴射口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ほぼ直線状に延び終端で渦巻状をなしてほぼ
   鉛直下方に延び下端で燃焼室に開口するヘリカ
   ルポートからなる主吸気ポートと、ほぼ直線状
   に延び終端で折れ曲つてほぼ鉛直下方に直線状
   に延びるストレートポートからなる副吸気ポー
   トとを、１つのサイアミーズポート導入部から
   シリンダヘツド内で分岐させて主吸気ポートと
   副吸気ポートの分岐点がシリンダヘツド内にあ
   るサイアミーズポートを構成し、燃料噴射弁
   を、主吸気ポートと副吸気ポートとを隔てる隔
   壁の始まる位置より下流側で副吸気ポート側に
   設置したことを特徴とする内燃機関の吸気装
   置。 (2) 前記副吸気ポートが点火プラグ対向側の面積
   の大きなスキツシユエリアに開口している実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の内燃機関の吸
   気装置。