JPH02230920A - エンジンの吸気装置 - 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、燃焼室内に流入される混合気に擾乱を発生さ
せて燃焼を速めることにより燃費を改善することが可能
なエンジンの吸気装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとずる課題］従来から
、燃焼室内へ流入するａ合気に流動を発生させて燃費を
改善する手段としてスキッシュ及びスワールが知られて
いる。

上記スキッシュは、燃焼室内にスキッシュエリアを設け
、ピストンヘッドにで該スキッシュエリアの混合気を燃
焼室の中心方向或いはその外周方向へ移動させることに
より上記混合気に流動を発生させるものであるが、流動
のエネルギーが小さく、燃費を大きく改善することに困
難性がある。

加えて、近年のエンジンは出力向上の要諸に従ってマル
チバルブ化される傾向にあり、燃焼室内に上記スキッシ
ュエリアを設けることが困難となりつつある。

一方、上記スワールは吸入ポートを介して燃焼室に流入
される北合気にシリンダボア軸心を中心とする旋回流を
発生させるもので、混合気に付与される流動のエネルギ
ーが大きい。しかしこのスワールを発生させるためにヘ
リ力ルポートやシュラウド弁を使用すると、これらヘリ
力ルボー上，シュラウド弁が吸気抵抗となり、出力の上
昇が困難となる可能性がある。

そのため、例えば実開昭５６−３８１２２号公報，特開
昭６０−１　５６９３２号公報等には可変吸気装置が開
示されている。

この先行技術を第６図乃至第８図を参照しＴ′”明する
と、複数或いは単数の吸気ポート１に連通ずる吸気通路
２の中途に隔壁３を形成することによりこの吸気通路２
が燃焼室４の外側に連通ずるヘリカル通路２ａと燃焼室
４の中央部側に連通ずるバイパス通路２ｂとに一部連通
した状態で区画されている。また、上記バイパス通路２
ｂの上流側にＳＣＶ　（スワールコントロールバルブ）
５が配設されている。

そして、エンジンの低速低負荷運転時にはＳＣ■５を閉
弁し、ヘリカル通路２ａを介してＵ合気を燃焼室４へ流
入させることにより、該混合気に第８図（ａ）に示す如
くシリンダボアの中心軸を中心として旋回しつつピスト
ンヘッド６側へ移動するスワール（横スワール）を発生
させる。一方エンジンの高速高負荷運転時には、上記Ｓ
ＣＶ５を開弁することにより吸気がスムーズに流入され
るようになっている。

しかしながら、このようなスワールはシリンダボアの中
心軸を中心として旋回する渦であり、次の圧縮行程でピ
ストンヘッド６が上昇されることにより第８図（ｂ）に
示す如く燃焼室４が狭少化されても旋回流が圧縮される
だけの所謂剛体流となる。そのため、上記スヮールは混
合気の均一化には貢献するものの混合気に擾乱を発生さ
せることはでぎず、燃焼速度を早めて燃費をそれ以上改
善することは困難である。

［発明の目的］ 本発明はこれらの事情に鑑みてなされたものであり、燃
焼室内へ流入された混合気にピストンヘッドの上昇によ
って大きなエネルギーによる擾乱を発生させて燃焼速度
を早め、燃費を改善することが可能なエンジンの吸気装
置の提供を目的としている。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明によるエ
ンジンの吸気装置は、吸気ポートに、吸気行程時に該吸
気ポートから燃焼室に流入する混合気にシリンダボアの
軸方向に旋回づる渦巻状のタンブリングを発生させる吸
気通路を連設したものである。

かかる構成により、吸気行程時に吸気ポートを介して燃
焼室内へ流入する混合気にタンブリングを発生させると
共に、圧縮行程時にこの混合気の流れに擾乱を発生させ
て該混合気の燃焼速度を高め、燃費を改善する。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図乃至第４図は本発明の第一実施例に係り、第１図
はエンジンの要部側面図、第２図は第１図のＩＩ−Ｉ断
面図、第３図はタンブリングコントロールバルブ開閉機
構の構成図、第４図は燃焼室内における混合気の流動状
態を示す説明図である。

これらの図において、符号１１は例えば水平対向型に形
成されたエンジン本体、１２はシリンダブロック、１３
はシリンダヘッドである。

上記シリンダブロック１２のシリンダボア１４内にはピ
ストン１５が摺動自在に配設されていると共に、ピスト
ン１５のピストンヘッド１５ａと上記シリンダヘッド１
３とで燃焼室１６が構成されている。

第２図に示す如く、上記シリンダヘッド１３には一対の
吸気ポート１７が形成され、この吸気ポート１７にバル
ブステム１８先端に形成ざれたバルブヘッド１８ａが接
離自在に対設されて、上記ピストン１５に連動して吸気
ボー１・１７が所定のタイミングで開閉されるようにな
っている。

また、上記シリンダヘツ［Ｓ１３にはシリンダボアの軸
心に対して直角方向上方へ湾曲された吸気通路１９が展
成され一〇おり、この吸気通路１９の下流側が分岐点２
０を介して分岐されて上記一対の吸気ポート１７のそれ
ぞれに連通されている。

この一対の吸気ポート１７は、上記シリンダボア１４の
中心線０−Ｏに対して平行に設けられており、その端部
が上記シリンダボア１４中心線〇一〇に略一致されてい
る。

また、上記吸気通路１９の分岐点２０上流側から吸気ポ
ート１７へかけて隔壁２２が設けられている。この隔壁
２２は上記吸気通路１９の略中央部に設けられ、その下
流側端部が吸気ポート１７の中心線と略一致されている
。そして上記吸気通路１９の下流側は、この隔壁２２に
よって上記シリンダボア１４の中央部側に間口するタン
ブリング通路１９ａとシリンダボア１４の外周側に開口
するバイパス通路１９ｂとに区画ざれている。

一方、シリンダヘッド１３にはピストン１５の動ぎに連
動した所定のタイミングで燃料が噴出されるインジエク
タ２３が設けられていて、該インジエクタ２３の噴出口
２３ａが吸気通路１つ内の隔壁２２上流側端部よりも僅
かに上流側に露呈されている。

この噴出口２３ａは上記タンブリング通路１９ａに対向
されている。また、該噴出口２３ａの噴出中心線は上記
吸気ポート１７のシリンダボア１４中央側に指向されて
おり、上記吸気ポート１７ａが開口されると共に噴出口
２３ａより燃料が噴出されると、該燃料が上記吸気通路
１９を流下される吸入空気と混合さ終、第１図に示す如
く、上記隔壁２２の下流端と直交づる方向性を有して上
記燃焼空１６内へ流入されるように構成されている。そ
のため、燃焼室１６へ流入される混合気は、第１図に示
す如く上記シリンダボア１４の軸方向に旋回するタンブ
リングとなって燃焼室１６内へ流入されるようになって
いる。

更に、上記バイパス通路１９ｂの上流端には該バイパス
通路１９ｂを開閉するＴＣＶ　（タンブリングコントロ
ールバルブ）２４が設けられている。

該ＴＣＶ２４には上記吸気通路１９の外側へ突出する中
心軸２４ａが設けられており、この中心軸２４ａの上記
吸気通路１９の外側へ突出された部位にアクチュエータ
の一例である負圧応動＠ｉ置２５が連設されている。

第３図に示す如く、この負圧応動装置１５は一対のケー
シング２５ａ，２５ｂにて構成され、このケーシング２
５ａ．２５ｂ内がダイＶフラム２６を介して大気に連通
する大気室２６ａと連通路２９により吸気通路１９の図
示しないスロットルバルブ下流側に連通する負圧全２　
６　ｂに区画されている。また、上記ダイヤフラム２６
にはロツド２７が固定ざれており、このロツド２７が上
記大気室２５ａを介して負圧応動装置２５の外側へ摺勤
自在に突出されている。

更にこのロンド２７はリンク機構２７ａを介して上記Ｔ
ＣＶ２４の中心軸２４ａに連設されている。そして、低
負荷時、負圧全２６ｂに供給される吸入管負圧が大きく
なり上記ダイヤフラム２６がスプリング２８の付勢力に
抗して負圧室２６ｂ側に湾曲されるとロツド２７が後退
することによりリンク機構２７ａを介して中心＠２４ａ
が回勤されて上記バイパス通路１９ｂが閉塞され、高負
荷時には負圧室２６ｂに供給ざれる吸入管負圧が小さく
なりダイヤフラム２６がスプリング２８の付勢力により
大気室２６ａ側へ湾曲されると、上記バイパス通路１９
ｂが間弁されるようになっている。なお、このバイパス
通路１９ｂには図示しないストツバが設けられ、ＴＣＶ
２４が閉弁方向に回動された際に該ＴＣＶ２４が更に回
動してこのバイパス通路１９ｂが開弁されることが防止
されている。

次に、前述の構成による実施例の作用を説明する。

エンジンが始動されると、ピストン１５のエンジンの吸
気行程に相当するタイミングでの吸気ポート１７より離
間する方向への摺勤が開始ざれると共に、吸気ポート１
７が開弁され、更に、インジェクタ２３の噴出口２３ａ
より燃料が噴出ざれる。

すると、燃焼室１６に発生する負圧により外気が吸気通
路１９内へ流入されると共に、この吸入空気とインジェ
クタ２３より噴出された燃料が混合されて上記吸気通路
１９内を流下される。

低負荷運転時、上記インジェクタ２３の噴出口２３ａは
タンブリング通路１９ａに指向されていると共に、負圧
応動装置２５の負圧室２６ｂに作用する吸入管負圧が大
きいためスプリング２８の付勢力に抗してロッド２７が
後退動作しリンク機構２７ａを介して中心軸２４ａが回
動されバイパス通路１９ｂはＴＣＶ２４により閉塞され
るため、燃料と吸入空気とが混合された混合気はタンブ
リング通路１９ａのみを介して流下されて、分岐点２０
を介して分岐され、吸気ポート１７の該タンブリング通
路１９ａに連通された側を介して燃焼室１６内へ流入さ
れる。

上記タンブリング通路１９ａはシリンダボア１４の中央
部側に開口されていて、燃料が吸気ポート１７を介して
燃焼室１６へ流入される際には上記隔壁２２の下流端と
直交する方向性を有して流入されるよう構成されている
。そのため、上記混合気は、第１図及び第４図に示す如
く、燃焼室１６内にてシリンダボア１４の軸心と略平行
にピストン１５側へ移動され、次いで、このピストン１
５のピストンヘッド１５ａに当接して移動の方向が変更
されて再び上記吸気ポート１７方向へ移動するタンブリ
ング（縦スワール）となる。

上記ピストン１５が更に吸気ポート１７より離間ずる方
向へ移動されるに従って、燃焼室１６内には更に混合気
が流入されるため、これら混合気の流下する軌跡は第４
図（ａ）に示づ如く重層するタンブリングの状態となる
。

次いでエンジンが圧縮行程に移行されると、インジエク
タ２３による燃料の噴射が停止されると共にパルブヘッ
ド１８ａにより吸気ポート１７が閉塞ざれ、そして上記
ピストン１５の吸気ポート１７方向への移動が開始され
る。

すると、このピストン１５のピストンヘッド１５ａにて
、慣性により吸気ポート１７と離間する方向へ移動され
つつある混合気が停止されると共に、移動されるピスト
ンヘッド１５ａによって、上記吸気ポート１７側へ移動
しつつある混合気が更に付勢される。

その結果、燃焼室１６内の混合気には擾乱が発生して、
この擾乱により吸入空気と燃料とが充分混合されると共
に、上記混合気には燃焼室１６内の各部にて種々の方向
性を有する充分な流動が生じる。

この状態で該混合気に着火されると、充分に混合され且
つ流動されている混合気は、速い燃焼速度で燃焼される
ため、燃費が改善される。

一方、高負荷運転時には、負圧応動装置２５の負圧室２
６ｂに供給される負圧が小さくなり，（大気圧に近づク
）、ダイヤフラム２６がスプリング２８の付勢力によっ
て大気室２６ａ側へ湾曲される。

その結果、ロツド２７が突出動作されてリンク機構２７
ａを介してＴＣＶ２４の中心軸２４ａへ伝達されること
により、この中心軸２４ａが回動され、バイパス通路１
９ｂが間弁ざれる。すると、吸入空気はこのバイパス通
路１９ｂをも介して燃焼室１６内へ流入ざれて、ｕ合気
及び吸入空気に流下抵抗が大きくなることが防止される
。

尚、本実施例ではＴＣＶ２４が介装されたバイパス通路
１９ｂが吸入通路１９に設けられているため、エンジン
の高速高負荷運転時に吸気の抵抗が大きくなることが防
止されるという効果を有する。

また、本実施例では本発明による吸気装置が水平対向型
に構成されたエンジンに使用されている例を説明したが
、本発明はこれに限定されるべきものではなく、例えば
Ｖ型やＬ型等他の形式に構成されたエンジンに使用可能
であることは勿論である。なお、その場合にはインジエ
クタ２３より噴出される燃料が吸気通路１９内に｝帛留
することがないように上記インジエクタ２３の指向方向
や隔壁２２の形状等を配慮することが望ましい。

更に、本実論例ではアクチュエータの一例として負圧応
動装置２５が使用された例を挙げたが、このアクチュエ
ータは例えば電動等他の構成にすることも可能である。

第５図は本発明の第二実施例に係るエンジンの要部側面
図である。尚、前述の第一実施例と同じ部材及び同様の
作用をなす部材には同一符号を付して説明を省略づる。

この実施例では、隔壁２２を介して吸気通路１９内に設
けられているタンブリング通路１９ａがシリンダボア１
４の外周側に開口されている。また、シリンダヘッド１
３に設けられている吸気通路１９の曲率が上記第一実施
例と比較して小さく形成されていると共に、インジエク
タ２３が上記隔壁２２の上流端から比較的離間した上流
側へ位置されて、この部位より上記ダンブリング通路１
９ａへ指向されているものである。

このような構成による吸気装置はエンジンの低速低負荷
時に燃焼室１６内へ流入される混合気に上記第一実施例
と反対方向のタンブリングが発生されるもので、第一実
施例と同様の効果を有する。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によるエンジンの吸気装置
では、燃焼室内へ流入ざれた混合気に大きなエネルギー
による擾乱を発生させることが可能であり、この擾乱に
より上記混合気の燃焼速度を早め、燃費を改善すること
が可能であるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の第一実施例に係り、第１図
は例えば水平対向型に構成されたエンジンの要部側面図
、第２図は第１図の■一■断面図、第３図はタンブリン
グコントロールバルブ開閉機構の構成図、第４図は燃焼
室内における混合気の流動状態を示す説明図、第５図は
本発明の第二実施例に係るエンジンの要部側面図、第６
図乃至第８図は従来の技術に係り、第６図はエンジンの
側面図、第７図はエンジンの平面図、第８図は燃焼室内
における混合気の流動状態を示す説明図である。 １　１　・ １　４　・ １５ａ １　６　・ １　７　・ １　９　・ ・エンジン本体 ・シリンダボア ・ピストンヘッド ・燃焼室 ・吸気ポート ・吸気通路 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気ポートに、吸気行程時に該吸気ポートから燃焼室に
   流入する混合気にシリンダボアの軸方向に旋回する渦巻
   状のタンブリングを発生させる吸気通路を連設したこと
   を特徴とするエンジンの吸気装置。