JPS6335167Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、デユアル吸気ポート方式を採用した
内燃機関の吸気通路の構造に関するものである。

〔従来の技術〕

自動車用内燃機関の燃費の低減と出力性能の維
持を両立させるために、吸気ポートを二つ設け、
そのうち一方をヘリカルポートに、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。この既に提案されているデユア
ル吸気ポートにおいては、両ポートへの流れの割
合の調整は、一方のポートたとえばストレートに
絞り弁を設けてそれを開閉させて行なうものと、
両ポートには特別な絞り弁は設けず、ヘリカルポ
ート側を通路断面積を大にし、低中速域において
は通路断面積大による小流路抵抗によりヘリカル
ポート側に多くの吸気を流し、高速域においては
ヘリカルポートの形状による流路抵抗の増大によ
りストレートポート側に多くの吸気を流すように
して、自然流量調整により行なうものとがある。

〔考案が解決しようとする課題〕

このうち、後者の絞り弁を設けない自然流量調
整方式には、絞り弁を設けないための構造の単純
化と流量抵抗減少という利点があるものの、絞り
弁という確実な流量調整手段をもたず、もつぱら
形状によつて流れを制御するため、その流量制御
が難しいという難点がる。たとえば、自然流量調
整が正確に行なわれなければ低中速域における燃
費の低減と高速域における高出力性能の両立とが
円滑に得られないばかりでなく、高速における高
スワールは火炎の吹き消し等を引き起すという問
題が生じることになる。

本考案は、上記のような問題を解消するため
に、従来のポート形状のみによる流量調整に別の
流量調整手段を付加し、絞り弁をもたないデユア
ル吸気ポートの自然流量調整をより確実にかつ円
滑に行なわせしめることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するための、本考案に係る内燃
機関の吸気通路は次のように構成される。すなわ
ち、ほぼ水平方向にほぼ直線状に延びる導入部と
該導入部の下流側端に接続し通路が渦巻状に形成
され渦巻の軸心が下方に延びる渦巻部とを有する
ヘリカルポートからなる主吸気ポートと、ほぼ水
平方向にほぼ直線状に延び下方に折れ曲つてほぼ
直線状に延びるストレートポートである副吸気ポ
ートとを、前記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り上流側端がシリン
ダヘツド側壁面と一致し下端側端が燃焼室に開口
するサイアミーズポートに構成し、該サイアミー
ズポートの上流側端をシリンダヘツド側壁面に取
付けられる吸気マニホルドの吸気マニホルド内吸
気通路の下流側端に接続した内燃機関の吸気通路
において、前記吸気マニホルド内吸気通路の互い
に対向する一対の側壁面のうち、前記サイアミー
ズポートの主吸気ポートのヘリカル形状の外周側
側壁面に接続する側の側壁面に、前記吸気マニホ
ルド内吸気通路の下流側端部近傍に於いて対向す
る吸気マニホルド内吸気通路側壁面に向つて水平
方向に弧面を形成するように膨出し前記弧面の半
径が吸気流が低速の時は吸気流を弧面に沿わせ吸
気流が高速の時は吸気流を弧面の流れ方向中央部
から下流側にかけて弧面から剥離させるように定
められ前記弧面の下流側端が前記サイアミーズポ
ートの前記主吸気ポートのヘリカル形状の外周側
側壁面に接線方向に滑らかに接続する湾曲部を形
成したことを特徴とする内燃機関の吸気通路。

〔作用〕

上記本考案の内燃機関の吸気通路においては、
吸気マニホルド内吸気通路を流れてきた吸気は機
関の低中速運転状態で吸気の流速が遅いため、吸
気マニホルド内吸気通路出口近傍において、前記
湾曲部壁面から剥離せずに該湾曲部壁面に沿つて
流れ、したがつてヘリカルポートである主吸気ポ
ートの方に多く流れ、主吸気ポートによつて生成
される燃焼室内スワールを強め、燃焼を改善する
とともにリーンリミツトを拡大させる。また、機
関の高速運転状態では吸気の流速が速くなるた
め、吸気は湾曲部壁面の流れ方向中央部から下流
側にかけて湾曲部壁面から剥離し、ストレートポ
ートの方に多く流れ、したがつて高充填効率を確
保して高出力性能を確保できる。

〔実施例〕

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

第１図および第２図は本考案の第１実施例に係
る吸気通路を有するシリンダヘツド部および吸気
マニホルド部を示している。図中、１はシリンダ
ヘツド、２は各気筒のシリンダボアで想像線（第
２図）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（主吸気ポー
ト３、副吸気ポート４）と一つの排気ポート５と
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。

主吸気ポート３と副吸気ポート４とは分岐点が
シリンダヘツド内にある双子状ポート、いわゆる
サイアミーズポートを構成し、このサイアミーズ
ポートの上流側端はシリンダヘツド１の側壁面と
一致し、サイアミーズポートの下流側端（主吸気
ポート３の下流側端と副吸気ポート４の下流側
端）は燃焼室に開口する。二つの吸気ポートのう
ち主吸気ポート３は、副吸気ポート４より通路断
面積が大で、かつヘリカル形状に形成されてい
る。さらに詳しくは、主吸気ポート３は、入口側
のほぼ水平にほぼ直線状に延びる導入部３ａとそ
れに連なつて延びる出口側の渦巻部３ｂとからな
つている。渦巻部３ｂは通路が渦巻状で渦巻の軸
心は下方に延びている。副吸気ポート４はほぼ直
線状にほぼ水平に延びさらに下方に折れ曲つて直
線状に下方に延びている。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
から分岐している。主、副吸気ポート３，４は、
隔壁９によつて隔てられるが、この隔壁９の始ま
る位置、すなわち主吸気ポート３と副吸気ポート
４の分岐点１０はシリンダヘツド１内にあり、か
つサイアミーズポートの流入部１１より燃焼室側
に入り込んだ位置にある。

主吸気ポート３、副吸気ポート４を含むサイア
ミーズポートを取出して示すと第３図および第４
図に示すようになつている。まず、主吸気ポート
３の構造についてであるが、主吸気ポート３の導
入部３ａの上壁面１２は流入部１１から下流に行
くに従い徐々に下がつている。また、隔壁９のう
ち主吸気ポート３のヘリカル形状の内周側側壁面
を構成する壁面１３は上壁面１２に近づく程また
下流に行く程ヘリカル形状の外周側側壁面１４側
に向つて膨出しており、すなわちヘリカルポート
である主吸気ポート３はその導入部３ａにおいて
上部側程また下流側程流路が狭まつている。そし
て導入部３ａの終端で、渦巻の軸心が下方に折れ
曲がり通路が渦巻状の渦巻部３ｂを介して、燃焼
室リセス１５に開口している。一方、副吸気ポー
ト４はほぼ水平にかつほぼ真直に延び、終端でほ
ぼ下方に折れ曲つて、比較的長い、断面円形の通
路部を介して点火プラグ１６の対向側に位置する
大きな面積を有するスキツシユエリア１７に開口
している。また、排気ポート５は、シリンダヘツ
ド燃焼室リセス１５に開口している。１８，１
９，２０はそれぞれ各ポート３，４，５のバルブ
ステムガイドである。

サイアミーズポートの流入部１１には吸気マニ
ホルド２１の一つの出口部２２が接続される。吸
気マニホルド出口部２２は、断面がほぼ矩形状で
あり、その上壁面２３、下壁面２４、および側壁
面２５，２６を有している。側壁面２５，２６の
うち、サイアミーズポートの主吸気ポート３のヘ
リカル形状の外周側側壁面と対向する側壁面に連
なる側壁面２５は、サイアミーズポート流入部１
１の主吸気ポート３のヘリカル形状の外周側側壁
面と対向する側壁面に滑らかに接続している。ま
た、吸気マニホルド出口部２２の側壁面２５，２
６のうち、サイアミーズポートの主吸気ポート３
のヘリカル形状の外周側側壁面に連なる側壁面２
６は、吸気マニホルド出口部において、対向する
側壁面２５に向つて所定の半径Ｒをもつて部分円
筒面状に、すなわち水平方向にみて弧面を形成す
るように膨出し湾曲部２７を形成している。湾曲
部２７の下流側端は、サイアミーズポートの、主
吸気ポート３のヘリカル形状の外周側側壁面に滑
らかに接続している。望ましくは、湾曲部２７の
弧面の下流側端の接線がシリンダヘツド内サイア
ミーズポートの前記外周側側壁面２６の流入端の
接線と合致している。そして、前記弧面の半径Ｒ
は、吸気流の流速が低速の時（機関低中速域に対
応）は吸気流を弧面に沿わせ、吸気流の流速が高
速の時（機関高速域に対応）は吸気流を弧面の流
れ方向中央部（膨出量最大の点）から下流側にか
けて弧面から剥離させるような、半径と定められ
ており、たとえば、シリンダヘツド１内サイアミ
ーズポートの流入部１１の通路断面の水平方向の
幅をｄとすると、Ｒがｄに等しいかまたはほぼ等
しい半径に設定されることが望ましい。なお２８
は燃料噴射弁である。

つぎに上記のように構成された実施例の吸気通
路における作用について説明する。

まず、吸気通路内における吸気の流れについて
であるが、低中速域においては、吸気の流速が遅
いため、吸気マニホルド２１からシリンダヘツド
内サイアミーズポートに流入する吸気は、吸気マ
ニホルド２１の出口部２２の近傍において湾曲部
２７の側壁面から剥離せずに流れ、湾曲部２７の
側壁面に沿つて流れようとするため、ヘリカルポ
ートである主吸気ポート３側に多く流れる。すな
わち湾曲部２７側壁面に沿つて流れにコアンダ効
果が生じ、湾曲部２７側壁面に密着して流れるた
め、流れが主吸気ポート３側に指向し、より多く
の流れが主吸気ポート３に流れる。ヘリカルポー
トである主吸気ポート３に流れ込んだ吸気は、導
入部３ａで流路が次第に狭ばまるので増速され、
かつ上壁面１２が徐々に下がつているので下向き
の力を与えられ、渦巻部３ｂ内に流れ込んでそこ
で強力な旋回流を生じつつ主吸気弁６とその弁座
間に形成された間隙を通して燃焼室内に流入し、
燃焼室内に強力な旋回流いわゆるスワールを生成
させる。すなわち、低中速域における燃焼室内の
旋回流は湾曲部２７による吸気の主吸気ポート３
側への指向によりさらに強められ、これによつて
燃焼が安定し、リーンリミツトが向上され、低燃
費化が促進される。

一方、高速域では吸気流速が速くなるため、流
れは湾曲部２７の流路断面が拡大していく部分に
おいて湾曲部２７の側壁面より剥離し、ストレー
トポートである副吸気ポート４側に流れが指向
し、副吸気ポート４側により多くの流れが流れよ
うとする。また、主吸気ポート３がヘリカル形状
によるための主吸気ポート３の流れ抵抗が次第に
増加したとき、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、湾曲部２７の側
壁面からの剥離による副吸気ポート４側への流量
増大と協働して、高充填効率が確保されて高出力
の性能が維持される。また副吸気ポート４を通る
流れの流量増大は、それだけ主吸気ポート３によ
るスワールの低下を意味し、高速域における高ス
ワールによる火炎の吹き消えも抑止される。

〔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
気通路によるときはつぎの効果が得られる。

まず、吸気マニホルド内吸気通路出口部に、サ
イアミーズポートの主吸気ポートのヘリカル形状
の外周側側壁面に連なる側壁面に対向側壁面に向
つて弧面を形成するように膨出する湾曲部を形成
したので、低中速域におけるヘリカルポートであ
る主吸気ポート側への流れ指向、高速域における
ストレートポートである副吸気ポート側への流れ
指向が確実となり、単なるサイアミーズポートの
みによる流量制御に比べて、流れの自動調整をよ
り確実に行なうことができ、確実な低中速域にお
ける低燃費化、高速域における高出力化をはかる
ことができる。また、高速域においてスワールを
弱めることができるので、火炎の吹き消え現象が
生じることはない。

また、サイアミーズポートの採用および主、副
吸気ポートの分岐点がシリンダヘツド内にあるこ
とのため、独立二ポートに比べて仕切壁が減少
し、ポート内壁面積を少なくすることができるの
で、壁面への燃料付着量を少なくでき、未燃炭化
水素低減および運転性の向上をはかることができ
る。

また、サイアミーズポート化されているため、
独立二ポートに比べて燃焼室上壁面部位でのウオ
ータジヤケツトの占めるスペースが大きくなり、
燃焼室壁冷却効果が良くなり、ノツク限界の向上
を通して低燃費化に貢献できる。

さらに、デユアル吸気システムにおいて、主、
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としたので、主、副吸気ポー
ト製作用中子部分が一体の一体中子でサイアミー
ズポートを製作でき、燃焼室内ポート配置の製作
精度が向上し、量産エンジンでの性能のばらつき
を抑えることができる。これによつて可燃空燃比
限界をリーン側に伸ばすための正確な吸気コント
ロールを可能とすることができる。

【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
気通路の縦断面図、第２図は第１図の吸気通路の
横断面図、第３図は第１図および第２図のうちサ
イアミーズポートのみを取出して示した斜視図、
第４図は第３図のサイアミーズポートを別の角度
からみた斜視図、である。 １……シリンダヘツド、２……シリンダボア、
３……主吸気ポート（ヘリカルポート）、３ａ…
…導入部、３ｂ……渦巻部、４……副吸気ポート
（ストレートポート）、５……排気ポート、６，７
……吸気弁、８……排気弁、９……隔壁、１０…
…分岐点、１１……サイアミーズポート流入部、
１２……主吸気ポート上壁面、１３……主吸気ポ
ート内周側側壁面、１４……主吸気ポート外周側
側壁面、１５……燃焼室リセス、１６……点火プ
ラグ、１７……スキツシユエリア、２１……吸気
マニホルド、２２……吸気マニホルド出口部、２
７……湾曲部、２８……燃料噴射弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ほぼ水平方向にほぼ直線状に延びる導入部と該
   導入部の下流側端に接続し通路が渦巻状に形成さ
   れ渦巻の軸心が下方に延びる渦巻部とを有するヘ
   リカルポートからなる主吸気ポートと、ほぼ水平
   方向にほぼ直線状に延び下方に折れ曲つてほぼ直
   線状に延びるストレートポートである副吸気ポー
   トとを、前記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り上流側端がシリンダ
   ヘツド側壁面と一致し下端側端が燃焼室に開口す
   るサイアミーズポートに構成し、該サイアミーズ
   ポートの上流側端をシリンダヘツド側壁面に取付
   けられる吸気マニホルドの吸気マニホルド内吸気
   通路の下流側端に接続した内燃機関の吸気通路に
   おいて、前記吸気マニホルド内吸気通路の互いに
   対向する一対の側壁面のうち、前記サイアミーズ
   ポートの主吸気ポートのヘリカル形状の外周側側
   壁面に接続する側の側壁面に、前記吸気マニホル
   ド内吸気通路の下流側端部近傍に於いて対向する
   吸気マニホルド内吸気通路側壁面に向つて水平方
   向に弧面を形成するように膨出し前記弧面の半径
   が吸気流が低速の時は吸気流を弧面に沿わせ吸気
   流が高速の時は吸気流を弧面の流れ方向中央部か
   ら下流側にかけて弧面から剥離させるように定め
   られ前記弧面の下流側端が前記サイアミーズポー
   トの前記主吸気ポートのヘリカル形状の外周側側
   壁面に接線方向に滑らかに接続する湾曲部を形成
   したことを特徴とする内燃機関の吸気通路。