JPWO2015079512A1 - 内燃機関およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

簡便な構成にて各気筒間の燃焼状態を均一化させることができる内燃機関を提供する。一の給気ポート（５）の接続部（７）の中心軸線（ＣＬ１）は、給気マニホールド１が延在するｘ方向に直交するｙ方向に対して、給気入口（３）から遠ざかる方向に所定の傾斜角度を有して傾斜しており、一の給気ポート（５）の接続部（７）の傾斜角度は、一の給気ポート（５）よりも給気入口（３）側に位置する他の給気ポート（５）の接続部（７）の傾斜角度よりも大きくされている。

Description

本発明は、複数の気筒を備えた内燃機関およびその製造方法に関する。

従来より、給気行程にて内燃機関の気筒内にスワールを生成し、燃焼性の向上を図る手法が知られている。
例えば、下記特許文献１には、気筒の内周面に沿って旋回するスワールを生成するスワール生成ポートとして機能する吸気ポートを備えた構成が開示されている。同文献に記載された発明では、シリンダヘッドの一端側の気筒に設けられたスワール生成ポートである吸気ポートの開口位置と、他端側の気筒に設けられたスワール生成ポートである吸気ポートの開口位置とを互いに逆向きに気筒の中心から偏らせることで、それぞれの気筒内に生成されるスワールの旋回方向を互いに反対向きとするようになっている。これにより、製造時に吸気ポート用中子が収縮したとしても各吸気ポートの開口位置がずれる方向が同一となり、気筒間におけるスワール比のバラツキを抑えることが可能とされている。

また、下記特許文献２に示すように、複数の気筒の端部のそれぞれに渦室を備えた内燃機関が知られている。図７及び図８には、同文献に開示された図が示されている。図７には、複数の気筒１００を有する多気筒内燃機関の給気マニホールド１０１周りが示されている。なお、図７には、複数ある気筒のうちの１つの気筒１００だけを代表して示している。給気マニホールド１０１には、給気を給気マニホールド１０１内に供給する１つの給気導入管１０３が接続されている。給気導入管１０３の下流端すなわち給気マニホールド１０１との接続部が給気マニホールド１０１に対する給気入口１０３ａとなる。給気マニホールド１０１と各気筒１００との間には、給気ポート１０５がそれぞれ設けられている。これら給気ポート１０５によって、各気筒１００へと給気が導かれる。給気ポート１０５と気筒１００との間には、渦室１０７が設けられている。渦室１０７は、給気ポート１０５から導かれた給気に対してスワールを形成する。具体的には、図８に示すように、渦室１０７の中心軸線ＣＬから偏心した位置に渦室入口１０７ａが設けられており、この渦室入口１０７ａから流入した給気が中心軸線ＣＬ周りに旋回するようになっている。図８に示すように、給気バルブ１０９が開いたときに、渦室１０７にてスワールが形成された後の給気が気筒１００内に流入し、気筒１００内で所望のスワール比が得られるようになっている。なお、図７の矢印Ａは、気筒１００内のスワール方向を示している。

特許文献２では、給気マニホールド１０１に給気を供給する給気入口（主流発生起点）１０３ａと、給気ポート１０５との距離が給気ポート１０５毎に異なるため流動分布が異なってしまい、各渦室１０７で形成されるスワール比にバラツキが発生してしまうという課題を解決するために、給気入口１０３ａに対する給気ポート１０５の相対距離に応じて、給気ポート１０５の中心軸線を渦室１０７の中心軸線ＣＬに対して偏心させることによって給気の流動分布を調整し、各渦室１０７スワール比のバラツキを抑制し各気筒１００での給気流動を同等にするようになっている。

特開２００８−２１５１５５号公報 特開２０１３−１３３８１６号公報

図９及び図１０を用いて、給気マニホールドに設けられた給気入口と各給気ポートとの距離に応じて各渦室で形成されるスワール比にバラツキが生じる理由について具体的に説明する。

図９に示すように、給気マニホールド１１０の一側（同図において下側）には、等間隔に一方向に並んだ状態で複数（同図では６つ）の給気ポート１１１が接続されている。図７と同様に、各給気ポート１１１の下流端には渦室１１３が設けられており、各渦室１１３の下流側には気筒１１５が接続されている。なお、図９では、複数ある気筒のうちの１つの気筒１１５だけを代表して示している。
給気マニホールド１１０の一端（同図では左端）には給気マニホールド１１０内に給気が供給される給気入口１１７が設けられている。なお、図９の給気入口１１７の位置は、給気マニホールド１１０の一端に設けられている点で、給気マニホールドの間に給気入口１０３ａを位置させた図７の構成とは相違する。

図９に示すように、給気入口１１７から給気マニホールド１１０内に供給された給気は、給気マニホールド１１０が延在する一方向（同図において右方）に沿って流れる。そして、給気は、給気マニホールド１１０に接続された複数の給気ポート１１１のそれぞれに流れ込む。給気ポート１１１に流れ込む給気は、動圧（慣性力）を有しているので、給気ポート１１１に分岐されると、給気入口１１７から見て遠くに位置する外側壁部１１１ａに沿って流れるようになる。給気ポート１１１の外側壁部１１１ａに沿って流れた給気は、渦室１１３へと流れ込み、渦室１１３内で所定のスワールを形成した後に、気筒１１５内に流れ込み所望のスワール比を有する給気流動を形成する。

しかし、複数ある給気ポート１１１のうち、給気入口１１７に近い給気ポート（例えば同図において左から１番目の第１給気ポート１１１（＃１）や左から２番目の第２給気ポート１１１（＃２））は給気が有する動圧によって給気ポート１１１の外側壁部１１１ａに沿って主流が流れる流動分布を得ることができる。これにより、渦室１１３内で所望のスワールが得られるので、図１０に示すように、第１給気ポート１１１（＃１）に接続された第１シリンダ及び第２給気ポート１１１（＃２）に接続された第２シリンダでは所望のスワール比を得ることができる。

一方、給気入口１１７から遠い給気ポート（例えば同図において左から３番目の第３給気ポート１１１（＃３）、左から４番目の第４給気ポート１１１（＃４）及び左から５番目の第５給気ポート１１１（＃５）は、給気入口１１７から遠ざかるほど給気の動圧が下がるので、給気ポート１１１内を流れる給気の主流が外側壁部１１１ａに沿って流れる流動分布を得ることが難しくなる。そうすると、渦室１１３内で所望のスワールが得られなくなり、図１０に示すように、第３給気ポート１１１（＃３）に接続された第３シリンダ、第４給気ポート１１１（＃４）に接続された第４シリンダ及び第５給気ポート１１１（＃５）に接続された第５シリンダでは所望のスワール比を得ることができなくなる。
なお、図９において左から６番目すなわち右端に位置する第６給気ポート１１１（＃６）は、給気入口１１７から最も遠いので動圧が最も小さくなっている。しかし、第６給気ポート１１１（＃６）の外側壁部１１１ａが給気マニホールド１１０の最下流に位置する下流端壁部１１０ａに連続的に接続されているので、この下流端壁部１１０ａに到達した給気が連続的に接続された外側壁部１１１ａに沿って流れることになり、外側壁部１１１ａに沿って主流が流れる流動分布を得ることができる。したがって、図１０に示すように、第６給気ポート１１１（＃６）に接続された第６シリンダでは第３シリンダ、第４シリンダ及び第５シリンダよりも大きなスワール比が得られている。

このように、給気マニホールドに設けられた給気入口と、各給気ポートとの位置関係で、各気筒間で給気流動が異なり、燃焼状態を均一化することができず、効率が低下し、またＮＯｘやすす等の排ガス特性が変化してしまうという問題がある。

上述した特許文献１は、気筒間におけるスワール比のバラツキを抑える発明が開示されているものの、渦室を備えた構成ではないため、渦室内で均等なスワール比を得るという問題を解決する示唆が存在しない。
また、上述した特許文献２は、渦室を備えた構成ではあるが、渦室の中心に対して給気ポート全体を偏心させる構成を採用しているので、大幅な設計変更を伴うといった問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡便な構成にて各気筒間の燃焼状態を均一化させることができる内燃機関およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の内燃機関およびその製造方法は以下の手段を採用する。
本発明の内燃機関は、一方向に所定の間隔を有して配置された複数の気筒と、前記一方向に延在するとともに、給気が供給される給気入口が設けられた給気マニホールドと、各前記気筒の端部にそれぞれ接続されてスワールを形成する複数の渦室と、前記給気マニホールドと各前記渦室とを接続する複数の給気ポートとを備えた内燃機関において、各前記給気ポートは、前記給気マニホールドに対して接続される接続部を有し、一の前記給気ポートの前記接続部の中心軸線は、前記給気マニホールドが延在する前記一方向に直交する直交方向に対して、前記給気入口から遠ざかる方向に所定の傾斜角度を有して傾斜しており、該一の前記給気ポートの前記接続部の前記傾斜角度は、該一の前記給気ポートよりも前記給気入口側に位置する他の前記給気ポートの前記接続部の傾斜角度よりも大きくされていることを特徴とする。

給気入口から給気マニホールド内に供給された給気は、給気マニホールドが延在する一方向に沿って流れる。そして、給気は、給気マニホールドに接続された複数の給気ポートのそれぞれに流れ込む。給気ポートに流れ込む給気は、動圧（慣性力）を有しているので、給気ポートに分岐された直後の接続部では、給気入口から見て遠くに位置する外側壁部に沿って流れるようになる。給気ポートの接続部の外側壁部に沿って流れた給気は、渦室へと流れ込み、渦室内で所定のスワールを形成した後に、気筒内に流れ込み所望のスワール比を有する給気流動を形成する。
複数ある給気ポートのうち、給気入口に近い給気ポートは給気が有する動圧によって給気ポートの外側壁部に沿って給気の主流が流れる流動分布を得ることができる。給気ポートの外側壁部に沿って給気の主流が流れる流動分布が得られると、渦室内にスワールが形成される旋回中心と給気の主流との距離を大きくとれるので、より強いスワール比を得ることができる。
一方、給気入口から遠い給気ポートは、給気入口から遠ざかるほど給気の動圧が下がるので、給気ポート内を流れる給気の主流が外側壁部に沿って流れる流動分布を得ることが難しくなる。これでは、渦室内の旋回中心と給気の主流との距離を大きくとることができず、所望のスワール比を得ることができない。
そこで、本発明は、給気ポートの接続部の中心軸線を、給気マニホールドが延在する一方向に直交する直交方向に対して、給気入口から遠ざかる方向に傾斜させることとした。このように接続部を給気入口から遠ざかる方向に傾斜させることにより、給気ポートに流れ込んだ給気を外側壁部で所定の迎え角をもって迎え入れる構成とする。これにより、給気ポートに流れ込んだ給気の主流が外側壁部に近づくとともに外側壁部に沿って流れるようになり、結果として外側壁部に沿って主流が流れる流動分布を得ることができる。
そして、一の給気ポートの接続部の傾斜角度を、給気入口側に位置する他の給気ポートの接続部よりも大きくすることで、給気の動圧が小さくなった接続部ほど傾斜角度を大きくして給気の主流をより外側壁部側に沿って流すことができる。これにより、各給気ポートの位置に応じて給気ポートを流れる給気の流動分布を他の給気ポートと同様に調整することができ、渦室に流れ込む給気の流動分布を各給気ポートで揃えることができる。したがって、各渦室におけるスワール比がそれぞれ同等となり、結果として気筒内に流れ込む給気の流動分布を各気筒にて同等とすることができる。各気筒にて同等の給気流動が得られるので、各気筒の燃焼状態を一致させることができ、効率の低下や排ガス特性の変化を回避することができる。
また、給気ポートの接続部を傾斜させるという簡便な変更だけで各気筒の燃焼状態を均一化させることができるので、給気ポート全体の形状を変更するといった大幅な設計変更を伴うことがない。
なお、本発明の傾斜角度としては、渦室に流れ込む給気の流動分布によって決定されるが、例えば、下限は５°、８°及び１０°のいずれかとされ、上限は６０°、５０°及び３０°のいずれかとされる。

さらに、本発明の内燃機関は、前記給気入口から見て遠くに位置する前記給気ポートの前記接続部ほど、前記傾斜角度が順次大きく設定されていることを特徴とする。

給気の動圧は給気入口からの距離に応じて減少していくが、給気ポートの接続部の傾斜角度が大きくして長い流動距離をとることとした。これにより、給気の慣性力を利用して外側壁部に給気の主流を近づけることができるので、給気の動圧が低くても外側壁部に沿って主流が流れる流動分布を得ることができる。したがって、給気入口から見て遠くに位置して動圧が低い給気ポートの接続部ほど、傾斜角度を順次大きくすることで、各渦室に流れ込む流動分布を同等とすることができ、各気筒で同等の給気流動を得ることができる。

さらに、本発明の内燃機関は、前記給気ポートは、前記接続部と、該接続部よりも前記渦室側に位置する渦室導入部とが接続されることによって形成されており、前記接続部は、前記給気マニホールドを形成する給気マニホールド鋳型によって製造され、前記渦室導入部は、前記渦室及び前記気筒の前記端部を形成するシリンダヘッド鋳型によって製造されることを特徴とする。

渦室及び気筒の端部を形成するシリンダヘッド鋳型は、内燃機関本体側の形状を決定する鋳型なので頻繁に設計変更することが困難である。これに対して、給気マニホールド鋳型は、内燃機関本体とは別に形状を決定することができるので、シリンダヘッド鋳型に比べて頻繁に設計変更することが可能である。
そこで、本発明では、給気ポートを接続部と渦室導入部に分け、形状変更を伴わない給気ポートの渦室導入部をシリンダヘッド鋳型で製造することとし、形状変更を伴う給気ポートの接続部を給気マニホールド鋳型によって製造することとした。これにより、所望形状の給気ポートの接続部を有する給気マニホールドを安価に製造することができる。

また、本発明の内燃機関の製造方法は、一方向に所定の間隔を有して配置された複数の気筒と、前記一方向に延在するとともに、給気が供給される給気入口が設けられた給気マニホールドと、各前記気筒の端部にそれぞれ接続されてスワールを形成する複数の渦室と、前記給気マニホールドと各前記渦室とを接続する複数の給気ポートと、を備えた内燃機関の製造方法において、各前記給気ポートは、前記給気マニホールドに対して接続される接続部を有し、一の前記給気ポートの前記接続部の中心軸線は、前記給気マニホールドが延在する前記一方向に直交する直交方向に対して、前記給気入口から遠ざかる方向に所定の傾斜角度を有して傾斜しており、該一の前記給気ポートの前記接続部の前記傾斜角度は、該一の前記給気ポートよりも前記給気入口側に位置する他の前記給気ポートの前記接続部の傾斜角度よりも大きくされ、前記給気ポートは、前記接続部と、該接続部に接続されるとともに該接続部よりも前記渦室側に位置する渦室導入部とを備え、前記給気マニホールドを形成する給気マニホールド鋳型によって前記接続部を製造する接続部製造工程と、前記渦室及び前記気筒の前記端部を形成するシリンダヘッド鋳型によって前記渦室導入部を製造する渦室導入部製造工程と、前記接続部と前記渦室導入部とを接続して前記給気ポートを製造する給気ポート製造工程とを有することを特徴とする。

渦室及び気筒の端部を形成するシリンダヘッド鋳型は、内燃機関本体側の形状を決定する鋳型なので頻繁に設計変更することが困難である。これに対して、給気マニホールド鋳型は、内燃機関本体とは別に形状を決定することができるので、シリンダヘッド鋳型に比べて頻繁に設計変更することが可能である。
そこで、本発明では、給気ポートを接続部と渦室導入部に分け、形状変更を伴わない給気ポートの渦室導入部をシリンダヘッド鋳型で製造することとし、形状変更を伴う給気ポートの接続部を給気マニホールド鋳型によって製造することとした。これにより、所望形状の給気ポートの接続部を有する給気マニホールドを安価に製造することができる。

本発明によれば、給気ポートの接続部を傾斜させて給気ポートの流動分布を調整することによって、各気筒の給気流動のバラツキが抑制され燃焼状態を均一化させることができる。これにより、内燃機関の効率悪化および排ガス特性の悪化を最小限に抑えることができる。
また、給気ポートの接続部を傾斜させるという簡便な変更だけでよいので、給気ポート全体を変更するといった大幅な設計変更を伴うことがない。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の給気マニホールドに接続された各給気ポートの傾斜角度を示した平面図である。 図１の第６給気ポート付近を示した部分拡大平面図である。 図２の比較例としての給気ポート付近を示した部分拡大平面図である。 本発明の一実施形態に係る内燃機関の製造方法を示した部分拡大平面図である。 図１の第１変形例を示した平面図である。 図１の第２変形例を示した平面図である。 従来の内燃機関の給気マニホールド周りを示した斜視図である。 図７の渦室の構成を示した部分拡大縦断面図である。 各気筒間で給気流動が異なることを説明するため、給気マニホールド周りを示した平面図である。 図９のシリンダ毎のスワール比を示したグラフである。

以下に、本発明の内燃機関およびその製造方法にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の内燃機関は、図７及び図９と同様に、複数の気筒を有する多気筒内燃機関とされている。

図１には、多気筒内燃機関の給気マニホールド１周りが示されている。給気マニホールド１は、図１において横方向であるｘ方向（一方向）に延在するとともに、その一端（図１において左端）には給気が供給される給気入口３が設けられている。給気入口３は、給気マニホールド１に供給される給気の主流の位置とされる。

給気マニホールド１の一側（同図において下方）には、等間隔にｘ方向に並んだ状態で複数（同図では６つ）の給気ポート５が接続されている。給気ポート５は、図２に示されているように、入口側に位置する接続部７と、この接続部の下流側に接続されて渦室９へと給気を導く渦室導入部１１とから構成されている。接続部７は、給気入口３から見て遠くに位置する外側壁部７ａと、給気入口３から見て近くに位置する内側壁部７ｂとを有している。外側壁部７ａと内側壁部７ｂは、給気の各流れ位置で略同一の流路断面積を有するように設けられている。なお、図１には、給気ポート５の接続部７のみが示されている。

図２に示されているように、給気ポート５の下流には渦室１１が接続されている。渦室１１は、各気筒１３の端部に接続されている。渦室１１では、図８を用いて説明したように、渦室入口に導かれた給気が中心軸線ＣＬ回りに旋回し所定のスワールを形成するようになっている。各気筒１３に接続された渦室１１のそれぞれは、同一形状とされている。なお、図２では、複数ある（本実施形態では６つの）気筒のうちの１つの気筒１３だけを代表して示している。

各気筒１３は、給気マニホールド１が延在するｘ方向に沿って等間隔で配置されている。本実施形態では、図１に示された給気ポート５に応じて６つの気筒１３が設けられているが、同図では図示を省略している。

図２に示すように、給気ポート５の接続部７の中心軸線ＣＬ１は、給気マニホールド１が延在するｘ方向に直交するｙ方向（直交方向）に対して、給気入口３（図１参照）から遠ざかる方向に所定の傾斜角度を有して傾斜している。具体的には、給気入口３から数えて６番目すなわち右端の第６給気ポート５（＃６）の第６接続部７（＃６）は、３０°の傾斜角度を有しており、給気入口３から数えて５番目の第５給気ポート５（＃５）の第５接続部７（＃５）は、２４°の傾斜角度を有している。

これに対して、図３には、図２の比較例が示されている。この比較例では一般的な給気ポート形状が示されており、給気ポートの接続部７’は傾斜角度が０°となっている。図２と図３を比較すれば分かるように、本実施形態では、給気ポート５の入口である接続部７の形状を比較例に対して変更しただけであり、給気ポート５の下流側の渦室導入部１１の形状を変更していない。

図１に示されているように、一の給気ポート５の接続部７の傾斜角度は、この一の給気ポート５よりも給気入口３側に位置する他の給気ポート５の接続部７の傾斜角度よりも大きく設定されている。より具体的には、給気ポート５の接続部７の傾斜角度は、給気入口３から見て遠くに位置する給気ポート５の接続部７ほど、傾斜角度が順次大きく設定されている。さらに具体的には、給気入口３から数えて１番目すなわち左端の第１給気ポート５（＃１）の第１接続部７（＃１）は、傾斜角度を有しておらず、傾斜角度は０°とされている。そして、給気入口３から見て順次遠くなる第２接続部（＃２）から第６接続部（＃６）にかけて、傾斜角度は、それぞれ、６°、１２°、１８°、２４°、３０°というように順次大きくなるように設定されている。
なお、傾斜角度としては、渦室９に流れ込む給気の流動分布によって決定されるが、例えば、下限は５°、８°及び１０°のいずれかとされ、上限は６０°、５０°及び３０°のいずれかとされる。

次に、上記構成の内燃機関の製造方法について説明する。
本実施形態では、給気ポート５は、鋳造後に、接続部７と、渦室導入部１１とを接続することによって形成するようになっている。すなわち、接続部７は、給気マニホールド１を形成する給気マニホールド鋳型によって製造する（図４の符号Ｐ１参照）。その一方で、渦室導入部１１は、渦室９及び気筒１３の端部を形成するシリンダヘッド鋳型によって製造する（図４の符号Ｐ２参照）。このようにして、接続部７と渦室導入部１１とは、それぞれ別の鋳型で製造される。

次に、本実施形態の内燃機関およびその製造方法の作用効果について説明する。
図１に示すように、例えば空気とされた給気が給気入口３から給気マニホールド１内に供給される。給気マニホールド１内に導入された給気は、ｘ方向に流れつつ各給気ポート５内へと流れ込む。各給気ポート５内へと流れ込んだ給気は、給気ポート５の入口である接続部７に流入した後に渦室導入部１１を通り、渦室９内へと流れ込む。渦室９内へ流れ込んだ給気は、渦室９の中心軸線ＣＬ回りに旋回することによってスワールを形成し、給気バルブ（図８参照）が開いたタイミングで気筒１３内に流れ込み、所望のスワール比を有する給気流動を形成する。

本実施形態では、図１及び図２に示したように、給気ポート５の接続部７を、給気マニホールド１が延在するｘ方向に直交するｙ方向に対して、給気入口３から遠ざかる方向に傾斜させることとした。このように接続部７を給気入口３から遠ざかる方向に傾斜させることにより、給気ポート５に流れ込んだ給気を接続部７の外側壁部７ａで所定の迎え角をもって迎え入れる構成とする。これにより、給気ポート５に流れ込んだ給気の主流が外側壁部７ａに近づくとともに外側壁部７ａに沿って流れるようになり、結果として外側壁部７ａに沿って主流が流れる流動分布を得ることができる。したがって、渦室９内には外側壁部７ａに沿って主流が流れる流動分布を持った給気が流れ込むので、渦室９の旋回中心である中心軸線ＣＬから主流を可及的に大きく離して偏流を作ることができ、所望のスワール比を得ることができる。
そして、一の給気ポート５の接続部７の傾斜角度を、給気入口３側に位置する他の給気ポート５の接続部７よりも大きくすることで、給気の動圧（すなわちｘ方向の慣性力）が小さくなった接続部７ほど傾斜角度を大きくして給気の主流をより外側壁部７ａ側に沿って流すことができる。これにより、各給気ポート５の位置に応じて給気ポート５を流れる給気の流動分布を他の給気ポート５と同様に調整することができ、渦室９に流れ込む給気の流動分布を各給気ポート５で揃えることができる。したがって、各渦室９におけるスワール比がそれぞれ同等となり、結果として気筒１３内に流れ込む給気の流動状態を各気筒１３にて同等とすることができる。このように各気筒にて同等の給気流動が得られるので、各気筒の燃焼状態を一致させることができ、効率の低下や排ガス特性の変化を抑制することができる。

また、図１に示したように、給気入口３から見て遠くに位置する給気ポート５の接続部７ほど、傾斜角度を順次大きく設定することとした。これは、給気の動圧は給気入口３からの距離に応じて減少していくが、給気ポート５の接続部７の傾斜角度が大きくして長い流動距離をとることとした。これにより、給気の慣性力を利用して外側壁部７ａに給気の主流を近づけることができるので、給気の動圧が低くても外側壁部７ａに沿って主流が流れる流動分布を得ることができる。したがって、給気入口３から見て遠くに位置して動圧が低い給気ポート５の接続部７ほど、傾斜角度を順次大きくすることで、各渦室９に流れ込む流動分布を同等とすることができ、各気筒１３で同等の給気流動を得ることができる。

また、給気ポート５の接続部７を傾斜させるという簡便な変更だけで各気筒１３の燃焼状態を均一化させることができるので、給気ポート５全体の形状を変更するといった大幅な設計変更を伴うことがない。
また、気筒毎に着火タイミングを制御するといった燃焼制御を行っている内燃機関に比べて、このような燃焼制御を省略することができるので、低コストとされた内燃機関を提供することができる。

また、図４に示したように、接続部７を、給気マニホールド１を形成する給気マニホールド鋳型によって製造し、渦室導入部１１を、渦室９及び気筒１３の端部を形成するシリンダヘッド鋳型によって製造することとした。その理由は次の通りである。渦室９及び気筒１３の端部を形成するシリンダヘッド鋳型は、内燃機関本体側の形状を決定する鋳型なので頻繁に設計変更することが困難である。これに対して、給気マニホールド鋳型は、内燃機関本体とは別に形状を決定することができるので、シリンダヘッド鋳型に比べて頻繁に設計変更することが可能である。そこで、本実施形態では、給気ポート５を接続部７と渦室導入部１１に分け、形状変更を伴わない給気ポート５の渦室導入部１１をシリンダヘッド鋳型で製造することとし、形状変更を伴う給気ポート５の接続部７を給気マニホールド鋳型によって製造することとした。これにより、所望形状の給気ポート５の接続部７を有する給気マニホールドを安価に製造することができる。

なお、上述した実施形態では、図１に示したように接続部７の傾斜角度が給気入口３から遠くなるにしたがい順次大きく設定されるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、給気入口３から導入される給気の動圧が小さくなり給気ポート５の接続部７に流れ込んだ給気が外側壁部７ａへと向かう傾向が少ない接続部７のみを傾斜させるようにしても良い。具体的には、図５に示すように、第３給気ポート５（＃３）までは給気の主流の動圧が所定値以上に維持されていると考えられる場合には、第４給気ポート５（＃４）から第６給気ポート（＃６）のそれぞれの接続部７のみを傾斜するようにしても良い。

また、図６に示すように、第６給気ポート５（＃６）の外側壁部７ａが給気マニホールド１の最下流に位置する下流端壁部１ａに連続的に接続されている場合には、下流端壁部１ａに衝突した給気が連続的に接続された外側壁部７ａに沿って流れることになり、外側壁部７ａに沿って主流が流れる流動分布が得られるので、第６給気ポート５の接続部７（＃６）に傾斜角度を設ける必要は無い。

また、本実施形態では、一例として６気筒の内燃機関について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２気筒以上５気筒以下であってもよく、また７気筒以上であってもよい。
また、本実施形態では、１つの気筒１３に対して１箇所から給気を行う構成として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの気筒１３に対して複数箇所から給気を行うものであってもよい。

１ 給気マニホールド
３ 給気入口
５ 給気ポート
７ 接続部
７ａ 外側壁部
９ 渦室
１１ 渦室導入部
１３ 気筒

図２に示されているように、給気ポート５の下流には渦室９が接続されている。渦室９は、各気筒１３の端部に接続されている。渦室９では、図８を用いて説明したように、渦室入口に導かれた給気が中心軸線ＣＬ回りに旋回し所定のスワールを形成するようになっている。各気筒１３に接続された渦室９のそれぞれは、同一形状とされている。なお、図２では、複数ある（本実施形態では６つの）気筒のうちの１つの気筒１３だけを代表して示している。

Claims (4)

1. 一方向に所定の間隔を有して配置された複数の気筒と、
   前記一方向に延在するとともに、給気が供給される給気入口が設けられた給気マニホールドと、
   各前記気筒の端部にそれぞれ接続されてスワールを形成する複数の渦室と、
   前記給気マニホールドと各前記渦室とを接続する複数の給気ポートと、
   を備えた内燃機関において、
   各前記給気ポートは、前記給気マニホールドに対して接続される接続部を有し、
   一の前記給気ポートの前記接続部の中心軸線は、前記給気マニホールドが延在する前記一方向に直交する直交方向に対して、前記給気入口から遠ざかる方向に所定の傾斜角度を有して傾斜しており、
   該一の前記給気ポートの前記接続部の前記傾斜角度は、該一の前記給気ポートよりも前記給気入口側に位置する他の前記給気ポートの前記接続部の傾斜角度よりも大きくされていることを特徴とする内燃機関。
2. 前記給気入口から見て遠くに位置する前記給気ポートの前記接続部ほど、前記傾斜角度が順次大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記給気ポートは、前記接続部と、該接続部よりも前記渦室側に位置する渦室導入部とが接続されることによって形成されており、
   前記接続部は、前記給気マニホールドを形成する給気マニホールド鋳型によって製造され、
   前記渦室導入部は、前記渦室及び前記気筒の前記端部を形成するシリンダヘッド鋳型によって製造されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
4. 一方向に所定の間隔を有して配置された複数の気筒と、
   前記一方向に延在するとともに、給気が供給される給気入口が設けられた給気マニホールドと、
   各前記気筒の端部にそれぞれ接続されてスワールを形成する複数の渦室と、
   前記給気マニホールドと各前記渦室とを接続する複数の給気ポートと、
   を備えた内燃機関の製造方法において、
   各前記給気ポートは、前記給気マニホールドに対して接続される接続部を有し、
   一の前記給気ポートの前記接続部の中心軸線は、前記給気マニホールドが延在する前記一方向に直交する直交方向に対して、前記給気入口から遠ざかる方向に所定の傾斜角度を有して傾斜しており、
   該一の前記給気ポートの前記接続部の前記傾斜角度は、該一の前記給気ポートよりも前記給気入口側に位置する他の前記給気ポートの前記接続部の傾斜角度よりも大きくされ、
   前記給気ポートは、前記接続部と、該接続部に接続されるとともに該接続部よりも前記渦室側に位置する渦室導入部とを備え、
   前記給気マニホールドを形成する給気マニホールド鋳型によって前記接続部を製造する接続部製造工程と、
   前記渦室及び前記気筒の前記端部を形成するシリンダヘッド鋳型によって前記渦室導入部を製造する渦室導入部製造工程と、
   前記接続部と前記渦室導入部とを接続して前記給気ポートを製造する給気ポート製造工程と、
   を有することを特徴とする内燃機関の製造方法。

Images