JPH02176116A - 内燃機関の燃焼室 - 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、２吸気弁式内燃機関の燃焼室において、吸気
マニホールドより吸気ポートを介して燃焼室に通ずる燃
料の混合気通路内に、スワールコントロールバルブ（以
下ＳＣｖと称す）を有するスワール生成用側溝を形成す
ると共に、燃焼室の形状によりスワール生成とスキッシ
ュ効果との相乗効果により全運転領域における燃焼の改
善を図り、出力、燃費を向上できるようにした内燃機関
の燃焼室に関する。

〔従来の技術〕

一般に車両用エンジンの吸気系では、燃焼室の形状によ
って燃焼の改善を図り、出力を向上させるようにしたも
のが提案されている。

そこで従来、特開昭５８−１１７３１５号公報に示すよ
うに、ヘリカル状の吸気通路から流入する吸気主流を減
衰させないように、燃焼室の吸気側凹球面の曲率半径を
できるだけ大きくした燃焼室形状によって燃焼の改善を
図るようにした先行技術が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記の先行技術では、吸気流がプラグ部壁に
衝突して曲げられるため、吸気流のエネルギ損失が大き
くなって旋回流（スワール）の減衰が生じ、期待される
程のスワールおよびスキッシュ流の効果が得られないの
で、特に低負荷時では燃焼が安定しないという問題があ
る。

本発明は、上述した問題点を課題として提案されたもの
で、２吸気弁式内燃機関において、吸気マニホールドよ
り混合気が流通する吸気ボート入口部にＳＣｖを設置す
ると共に、上記ＳＣＶの上流側吸気マニホールドから一
方の吸気ボートの吸気弁直上流にかけて混合気を案内す
る螺旋状の側溝を形成して、スワールの生成と混合気流
速とを増大させると共に、燃焼室の形状を改良してスワ
ール効果を高め、エンジンの全運転領域での燃焼の改善
を図り、出力、燃費を向上できるようにした内燃機関の
燃焼室を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による内燃機関の燃
焼室は、内燃機関の燃焼室に混合気を導入する混合気通
路の吸気ボート入口部にバタフライ式スワールコントロ
ールバルブを設置してなる２吸気弁式内燃機関の燃焼室
において、上記スワールコントロールバルブの上流側吸
気マニホールドから吸気ボートの一方側の吸気弁孔直上
流にかけて、上記スワールコントロールバルブをバイパ
スして混合気を案内する螺旋状の側溝を形成し、上記ス
ワールコントロールバルブを、全閉状態で上記側溝側に
おける上記スワールコントロールバルブの上端縁が、上
記側溝側と反対側の上端縁より上流側に位置するように
、所定の傾き角をもって配設し、上記燃焼室内の吸、排
気弁孔の間に形成されるスキッシュエリアを、上記側溝
を形成した吸気弁孔側と反対側の吸、排気弁孔間および
左右の吸気弁孔、排気弁孔との間に形成し、上記吸５排
気弁孔の左右に対して非対称形に形成してなることを特
徴とするものである。

〔作　　　用〕

このような構成において、本発明では、２吸気弁式内燃
機関のアイドリング時および低負荷時に、吸気管負圧に
よって作動するアクチュエータを介してＳＣｖが吸気マ
ニホールドを閉塞状態となし、吸気マニホールド内を流
通する混合気は、ＳＣＶの上流側吸気マニホールドの側
溝から一方の吸気ボートの吸気弁直上流にかけて形成さ
れた側溝に沿って流れ、吸気弁孔より燃焼室内に流入す
る。

このとき、上記ＳＣｖの上端縁の傾角は混合気の流れを
そぎ取る方向に配設されており、しかも吸気ボートの側
溝は螺旋状に形成されているので、混合気のスワール生
成と混合気流速とを増大させると共に、燃焼室のスキッ
シュ流が増大してスワールとスキッシュとの相乗効果に
より、低速、低負荷運転時の燃焼の改善を図ることがで
きる。

また、エンジン負荷が中、高負荷になると、ＳＣｖを作
動させる吸気管負圧が小となってＳＣＶを開き、混合気
は２吸気弁孔より燃焼室に流入する。このとき、吸気マ
ニホールドより吸気ボートにかけての通路断面積は十分
に確保されると共に、吸気ボートより燃焼室内に流入す
る混合気は、側溝によって壁面流が形成されると共に、
燃焼室のスキッシュ流により燃焼室内での十分な混合気
の乱流が生じ、燃焼が促進されるなど、低負荷から中、
高負荷運転時の全運転領域における出力、燃費が向上す
る。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明を適用した２吸気弁弁式水平対向形４気
筒エンジンの吸気系を示す概略構成図である。図におい
て、符号ｌはエンジンの本体であり、クランクケース２
の左右バンク３，８のシリンダヘッド４，４に燃焼室５
．５ををし、この燃焼室５，５には第３図に示すように
２つの吸気弁孔６°ａ、６’ｂに吸気弁８ａ、　６ｂお
よび２つの排気弁孔７°ａ２，７°ｂに排気弁７ａ、　
７ｂが設けられ、燃焼室５，５の略中心に点火プラグ取
付穴８が形成されている。

そして上記２つの吸気弁孔８’ａ、６°ｂには二叉状の
吸気ボート９ａ、９ｂが、２つの排気弁孔７°ａ。

７°ｂには排気ポート１０が連通し、吸気弁８ａ、　８
ｂおよび排気弁７ａ、　７ｂをそれぞれ吸気系動弁機構
１１゜１１および排気系動弁機構１２．１２により所定
のタイミングで開閉動作するようになっている。

次いで、吸気系について述べると、左右バンク３．３側
のシリンダへラド４，４に形成された吸気ボート９ａ、
　９ｂには、第３図に示すように５ＣＶ１３、１３を設
置したＳＣＶボデー１４．１４を介して湾曲した等長の
吸気マニホールド１５が連結されており、上記吸気マニ
ホールド１５の略中央部には、図示しないエアクリーナ
から吸入された空気を導入する吸気管１６が連結されて
いる。そしてこの吸気管１６には、燃料噴射用インジェ
クタ■７および吸入空気量を制御するスロットル弁１８
が設置されている。

以下、左右バンク３．３が対称であることから、右側バ
ンク３側について説明する。

先ず、上記ＳＣｖボデー１４は、エンジン本体１のシリ
ンダヘッド４に連結するフランジ１４ａを有し、吸気マ
ニホールド１５のフランジ１５ａと共にスペーサ１９お
よびガスケット１９ａ　、　１９ｂを介して連結するよ
うになっていいる。

また、上記ＳＣｖボデー１４内には、バタフライ式の５
ＣＶ１３を固着したＳＣｖ用シャフト２０が設置されて
おり、上記ＳＣｖ用シャフト２０は、第４図に示すよう
にダイヤフラム式のアクチュエータ２１により作動ロッ
ド２１ｂおよびリンク２２を介して回動できるようにな
っている。

上記アクチュエータ２Ｉのダイヤフラム室２１ａには、
吸気マニホールド１５内の吸気管負圧が負圧通路２３を
介して導入され、運転状態に応じて変化する吸気管負圧
によって作動ロッド２１ｂを上下動させ、５ＣＶ１３の
開度を制御するものであり、第４図ないし第６図に示す
ように上記５ＣＶ１３の作動角範囲における全閉位置お
よび全閉位置は、それぞれストッパ２４ａ　、　２４ｂ
によって規制される。

さらに、上記ＳＣｖ用シャフト２０は、第５図に示すよ
うに右側バンク３側に配役されている２つの気筒に対応
しており、ＳＣ■ボデー１４内の５ＣＶ１３．１３が一
体的に連動するようになっている。

一方、上記ＳＣＶボデー１４に設置された５ＣＶ１３は
、第２図および第７図に示すように、全閉状態で傾角β
が５度〜３０度の範囲に設定されており、しかも上記５
ｃｖｔａの上端縁部により混合気の流れをそぎ取る方向
で混合気通路の上壁面に沿って、ひねり角α（３０度〜
４５度）を有する側溝３０が形成されている。

また、上記ＳＣｖボデー１４の上流側に連結した吸気マ
ニホールド１５および下流側に連結したシリンダヘッド
４の一方の吸気ボート９ａには、第１図および第３図に
示すように、上記ＳＣｖボデー１４に形成した側溝３０
に連通して混合気の流れを妨げない形状の側溝３１．３
２が形成されている。

すなわち、上記吸気マニホールド１５の混合気通路上壁
面に沿って形成された側溝３１は、５ＣＶ１３の上流側
吸気マニホールド１５内に適正な長さに延長され、かつ
吸気ボート９ａに形成された側溝３２は、吸気弁６ａに
おける吸気弁孔６’ａの直上流まで延長されている。

また、上記吸気ボート９ａの側溝３２は、第３図および
第８図に示すようにやや螺旋状態に形成され、吸気弁孔
６’ａの直上流部は燃焼室５の接線方向に向っており、
上記側溝３２を流れる混合気にスワールが生成されるよ
うになっている。

さらに、上記エンジン本体ｌの燃焼室５には、第３図の
斜線部で示すような非対称形のスキッシュエリア２５が
形成されている。

すなわち、上記スキッシュエリア２５は、燃焼室５内の
吸気弁孔８’ａ、６°ｂおよび排気弁孔７゛ａ。

７°ｂの周囲に形成されているが、２つの吸気弁孔６°
ａ、８’ｂおよび排気弁孔７’ａ、７°ｂの左右に対し
て非対称形に形成されており、吸気マニホールド１５か
ら吸気ボート９ａにかけて形成された側溝３１゜３２よ
り導入される一方の吸気弁孔６°ａの下流側には、スキ
ッシュエリアを設けていない。

なお、図において、符号３５はシリンダヘッド４内に冷
却水が流通するウォータジャケット、３゛６は吸気マニ
ホールド■５内の吸気予熱を行なう冷却水通路をそれぞ
れ示している。

また、本発明による実施例は、吸気管１６にインジェク
タ１７を設置したシングルポイントインジェクションタ
イプであるが、吸気マニホールド１５より各気筒に対応
する側溝３１．３１の直上流にインジェクタを設置して
なるマルチポイントインジェクションタイプにすること
ができるものであり、説明を省略する。

次いで、このように構成された内燃機関の燃焼室の作用
を説明する。

先ず、アイドリング状態を含む低負荷運転時は、吸気マ
ニホールド１５の吸気管負圧によりアクチュエータ２１
のダイヤフラム室２１ａ内に負圧が導入され、作動ロッ
ド２１ｂを持ち上げるので、５ＣＶ１３はＳＣｖボデー
１４内で閉塞状態となる。このとき混合気は、吸気マニ
ホールド１５の側溝３１に誘導されてＳＣｖボデー１４
の側溝３０を通過すると共に、吸気ボート９ａの側溝３
２に沿って流れ、吸気弁６ａが開くことにより燃焼室５
内に導入される。

上記吸気マニホールド１５の側溝３１を混合気の流れは
、一部が５ｃｖｉａによってそぎ取られるので、吸気ボ
ート９ａの螺旋状側溝３２を通る混合気は層状に流れ、
しかもスワール比が上がって燃焼室５内に混合気の乱流
が形成されるが、吸気弁６ａの下流側にスキッシュエリ
アがないので、後述する如くスワール比が減衰されるこ
となく吸気行程から圧縮行程終期までスワールが存続し
、低負荷時での燃焼が良好に行なわれる。

一方、エンジン負荷が増大して中、高負荷運転になると
、５ＣＶ１３を作動させる吸気管負圧が小さくなり、ア
クチュエータ２１の作動ロッド２１ｂが下降して５ＣＶ
１３を開き、混合気は吸気ボート９ａ。

９ｂより燃焼室５内に導入される。このとき、吸気ボー
ト９ａより流入した混合気には側溝３２による壁面流が
生じて、燃焼室５内に乱流が発生し、スキッシュ効果と
の相乗効果によって燃焼が促進される。

第９図および第１０図は本発明による他の実施例であり
、シリンダヘッド４側の一方の吸気ボート９ａに形成し
た側溝３２にのみ隔壁３３を設け、低負荷時および中、
高負荷時に吸気ボート９ａの側溝３２を流れる混合気の
スワール比が一層増大し、燃焼の改善を図ることができ
る。

第１１図は、第９図における側溝３２に隔壁３３を設け
、上記燃焼室５内のスキッシュエリア２５による吸気定
常流試験の結果を示すものであり、■はスキッシュエリ
ア２５を、吸気弁孔６°ｂと排気弁孔７’ｂとの間に形
成し、吸気弁孔６°ａと排気弁孔７°ａとの間には設け
ない、いわゆる非対称形に形成したもの、■はスキッシ
ュエリア２５に対し、対称形のスキッシュエリア２６を
吸気弁６ａの下部に形成したもの、■は全くスキッシュ
エリアを設けないものとした場合、■の非対称形のスキ
ッシュエリア２５であれば、全くスキッシュエリアのな
い■の場合と同等のスワール比が生成されることが確認
された。

したがって、エンジンが圧縮行程終期にさしかかると、
上記スワール比は押えられて乱流に変わるが、同時にス
キッシュ流の押し込み効果によって乱流の生成は更に促
進され、スワールとスキッシュとの相乗効果が得られる
。

また、エンジンが中、高負荷になると、５ＣＶ１３が全
閉状態となり、混合気は２つの吸気弁６ａ、。

６ｂをほぼ均等に流れ、スワールは減少するが燃焼室５
内でのスキッシュ効果が増大して、乱流が生成され、燃
焼が改善される。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、吸気マニホール
ドより吸気ボートを介して燃焼室に通じる混合気通路の
吸気ボート入口部にスワールコントロールバルブを設置
してなる２吸気弁式内燃機関の燃焼室において、上記ス
ワールコントロールバルブの上流側吸気マニホールドか
ら吸気ボートの一方側の吸気弁孔直上流にかけて、混合
気を案内する螺旋状の側溝を形成すると共に、燃焼室内
の吸、排気弁孔の間に形成されるスキッシュエリアを、
側溝を形成した吸気弁孔側と反対側の吸。

誹無弁孔問および左右の吸気弁孔、排気弁孔との間に形
成して、スワールの生成と混合気流速の増大、およびス
キッシュ流の向上を図るように構成したので、エンジン
低負荷時は、混合気のスワール生成とスキッシュ流との
相乗効果によって燃焼速度が増大されるため、燃焼の安
定性が向上して出力が向上すると共に、リーン限界が拡
大されて燃費の向上を図ることができる。

さらに、中、高負荷においても、スキッシュ効果により
燃焼が向上され、出力、燃費の向上を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による２吸気弁式水平対向型４気筒エン
ジンの吸気系を示す概略措成図、第２図はシリンダヘッ
ドの吸気ボート入口部を示す正面図、第３図は第１図の
■−■断面図、第４図はアクチュエータを示す一部破断
した正面図、第５図は第１図のｖ−■断面図、第６図は
第５図のＶｌ−■断面図、第７図は第２図の■−■断面
図、第８図は本発明による吸気ボートの各位置における
断面形状を示す説明図、第９図は吸気ボートの他の実施
例を示す説明図、第１０図は第９図の２矢視図、第１１
図は燃焼室形状とスワール此の関係を示す実験結果の説
明図である。 ■・・・エンジン本体、４・・・シリンダヘッド、５・
・・燃焼室、６ａ、　６ｂ・・・吸気弁、６°ａ、６°
ｂ・・・吸気弁孔、９ａ、　９ｂ・・・吸気ボート、１
３・・・スワールコントロールバルブ、１４・・・スワ
ールコントａ−ルバルブボデ−２０・・・スワールコン
トロールバルブ用シャフト、２１・・・アクチュエータ
、３０・・・側溝、　３１．３２・・・側溝。 特許出願人　　　　富士重工業株式会社代理人　弁理士
　　小　橋　信　浮 量

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の燃焼室に混合気を導入する混合気通路の吸気
   ポート入口部にバタフライ式スワールコントロールバル
   ブを設置してなる２吸気弁式内燃機関の燃焼室において
   、 上記スワールコントロールバルブの上流側吸気マニホー
   ルドから吸気ポートの一方側の吸気弁孔直上流にかけて
   、上記スワールコントロールバルブをバイパスして混合
   気を案内する螺旋状の側溝を形成し、 上記スワールコントロールバルブを、全閉状態で上記側
   溝側における上記スワールコントロールバルブの上端縁
   が、上記側溝側と反対側の上端縁より上流側に位置する
   ように、所定の傾き角をもって配設し、 上記燃焼室内の吸、排気弁孔の間に形成されるスキッシ
   ュエリアを、上記側溝を形成した吸気弁孔側と反対側の
   吸、排気弁孔間および左右の吸気弁孔、排気弁孔との間
   に形成し、上記吸、排気弁孔の左右に対して非対称形に
   形成してなることを特徴とする内燃機関の燃焼室。