JPH03182625A

JPH03182625A - 吸気通路

Info

Publication number: JPH03182625A
Application number: JP2326140A
Authority: JP
Inventors: Winfried Distelrath; ウインフリート・ディステルラート; Roland-Dieter Zebli; ローラント―デトレフ・ツェブリ
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1991-08-08
Also published as: DE3940838C1; RU1814695C; EP0432374A1; US5138988A

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、ガス流が弁によって制御され、この弁が弁座
と協働する弁頭と、この弁頭に連結された弁軸とを備え
、この弁軸が弁ガイド内に軸方向に移動可能に支承され
、弁軸が、ガス流にさらされるように、弁座リングに隣
接させて吸気通路内に設けられている、内燃機関のシリ
ンダヘッド内の吸気通路に関する。

〔従来の技術〕

西独国特許出願公開第３５０８７６３号明細書記載の公
知の波路の場合には、流路は弁座リングまで連続的に縮
小するように形成されている。この形状は、流れが妨害
されない場合、流路の横断面が連続的に縮小するかまた
はガス流の速度が連続的に上昇するときに、流路内で損
失が最も小さくなるという物理的な根拠に基づいている
。しかし、弁を備えた流路の場合には、妨害されない流
れは実現不可能である。なぜなら、弁が大きな流れ抵抗
を生じ、この流れ抵抗が前記のような流路形状と関連し
て、内燃機関の最適な運転に悪影響を与えるからである
。

更に、西独国特許第２９２２０５８号明細書により、弁
の手前の下流側にある通路区間が円形に形成され、縮小
し、そして渦形流入室として形成したカップに開口して
いる吸気通路が知られている。このカップは通路区間に
対して非対称に配置されている。この場合、スリーブが
弁に隣接させて前記通路区間内に挿入されている。この
実施形は、スリーブが流れ方向の衝撃によって損失を生
じるという欠点がある。他方では、弁に隣接するスリー
ブの画成部が流れ損失を生じる剥離縁を形成する。

この実施形の場合、カップ内での渦形成によって、付加
的な流れ損失が生じる。

（発明が解決しようとする課題〕本発明の課題は、例えば最適の充填によって良好な内燃
機関運転特性が得られるように、ガス流の流速が吸気弁
によって生じる抵抗を考慮して決定される、内燃機関の
シリンダヘッド内の吸気通路を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は、吸気通路が流れ方向Ｓにおいて下流側に所
定の流路形状を有し、この波路形状が第１の吸気通路区
間において弁軸の比較的に直前にある横断面移行範囲ま
で均一な横断面縮小部を備え、その後第２の吸気通路区
間において均一な横断面拡大部を備えていることによっ
て解決される。

本発明の他の特徴は、特許請求の範囲従属項に記載しで
ある。

〔発明の効果〕

本発明によって得られる効果は、シリンダヘッドの吸気
通路区間内のガス流が最適な流速経過を有することにあ
る。それによって、ガス流が横断面移行範囲まで加速さ
れ、その後減速される。減速は流れ抵抗を減少させる。

それによって内燃機関の容積効率が改善される。これに
より、出力が高まり、燃料消費量が少なくなる。

〔実施例〕

図には本発明の実施例が示しである。以下、この実施例
を詳しく説明する。

内燃機関工は図示の範囲に、吸気通路３を有するシリン
ダヘッド２を備えている。この吸気通路は直立した第１
の画成壁ＷＡと水平な第２の画成壁ＷＨとの間で部分的
に弧状に延びている。

図示していないカム軸によって操作される弁４は、吸気
通路３の端部に設けられている。この弁は弁軸６と弁頭
（弁ディスク）７を備えている。

弁頭７は弁座８と協働する。弁軸６は弁ガイド９内で軸
方向に移動可能に設けられている。この弁ガイド自体は
シリンダヘッド２の孔１０内に定置されている。弁軸６
は局部的に、しかも吸気通路３の湾曲部１１の範囲内で
、ガス流にさらされる。

このガス流は弁４によって制御される。弁４が開放する
と、ガス流は燃焼室１２に流入する。

円形横断面を有する吸気通路３は、次のような流路形状
を有する。吸気通路の横断面は、吸気通路３の第１の区
間ＡＫＩにわたって円錐状に一様に縮小しており、しか
も下流側で（流れ方向Ｓで）横断面移行範囲１３まで縮
小している。この横断面移行範囲は流れ方向Ｓに見て、
弁軸６の直前にある。横断面移行範囲１３の後で、吸気
通路の横断面は第２の吸気通路区間ＡＫ■において円錐
状に一様に拡大している。横断面の縮小はＱｌ＞Ｑ２よ
って定義され、横断面の拡大はＱ３＜Ｑ４よって定義さ
れる。横断面拡大Ｑｌ＞Ｑ２は内燃機関の種類や大きさ
に応じて、１８〜２４％である。

吸気通路３は更に、入口１４と出口１５を備えている。

入口１４と出口１５の中心Ｚ１、Ｚ２は、シリンダヘッ
ド２の上側から見て（第３図）、直線１６上にある。こ
の直線は吸気通路３の中心長手軸線Ａ　Ｋ　Ｈを含んで
いる。

更に、吸気通路３の表面ＯＦはガスの流れを改善するた
めに、滑らかに加工されている。そのためには例えばＮ
Ｃ機械が役立つ。この場合、入口１４と横断面移行範囲
１３との間の第１の吸気通路区間ＡＫＩは、第１の画成
壁ＷＡ側から加工される。第２の吸気通路区間ＡＫＩＩ
は第２の画成壁ＷＨ側から加工される。

第２図には、吸気通路３におけるガス流の流速の経過が
示しである。その際、縦軸には速度がｍ／Ｓで、横軸に
は吸気通路の長さがｍｍで記入しである。実線１７は横
断面移行範囲１３までのガス流の連続的な加速ＢＫと、
その後の連続的な減速■、を示している。−点鎖線１８
は、技術水準によるガス流の流速の経過を示している。

この比較から判るように、−点鎖線１８によるガス流は
、弁座リングの範囲の第１の横断面の直前まで加速され
る。ハツチングで示した三角形１９は、流れ抵抗の減少
を示している。２０で、ガス流は弁隙間速度を有する。

内燃機関のコンセプトに応じて、流路形状は縦軸に沿っ
て適切に定められる。吸気通路３の長さ（６０〜１２０
ａａ）は、シリンダヘッド２の幾何学的寸法に依存する
。

第３図には、互いに平行に延びる二つの吸気通路３．３
′が示しである。両吸気通路３．３′は全長にわたって
互いに分離してかつ円錐状に形成されている。吸気通路
は更に、同じ原理の流路形状を有する。この実施例は、
１気筒当たり少なくとも２個の吸気弁を備えた内燃機関
に適している。

この吸気弁はシリンダヘッド内に設けられ、かつ例えば
２本のカム軸によって操作される。

第４図には同様に、１気筒当たり２個の弁を備えた内燃
機関のための吸気通路２１を示している。

この吸気通路２１は傾向的には、第２図に示すような流
路形状を有する。しかし、吸気通路は流れ方向Ｓに見て
最初は単一通路２２である。この単一通路は隔壁２３に
よって二つの分離した通路範囲２４．２５に分割されて
いる。この通路範囲はズボンの形をしていて、吸気弁に
通じている。隔壁２３の始端は流れ方向Ｓに見て、弁軸
１０の手前の下流側にあり、対称の流線形状成形体を有
する一種の流れ体として形成されている。流れ体の始端
はガス流に対向する尖端部ＳＫ、であり、この尖端部は
適当な製作方法で刃のように形成されている。流れ体は
横中心乎面Ｃ−Ｃの両側で最大幅ＳＫ、、、まで連続的
に拡大している。そこから狭くなった幅ＳＫｒ、、まで
先細となっている。流れ体、すなわち、ＳＫｏ、とＳＫ
、、、の関係は、構造的な条件、最少摩擦損失および圧
力損失を考慮して経験的におよびまたは計算によって定
めることができる。

はぼ円形の通路範囲２４．２５の中心線Ｍ、。

Ｍ２は、吸気通路２２の長平方向または流れ方向Ｓに見
て、やや弧状に延びている（構造タイプに従って）。す
なわち、入口２６と出口２７の間で適度に湾曲している
。

この吸気通路形状の場合には、横断面移行範囲２８．２
９が通路範囲２４．２３に設けられている。ガス流は、
流れ方向Ｓにおいて下流側で弁軸の比較的に直前にある
第１の吸気通路範囲まで、４゜すなわち横断面移行範囲２８．２９まで、加速され、そ
の後第２の吸気通路範囲内で減速される。

第２の吸気通路範囲は前記横断面移行範囲の後の−様な
横断面拡大によって得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の吸気装置およびシリンダヘッドの範
囲の部分横断面図、第２図は吸気装置内でガス流の流速
の経過を示すグラフ、第３図は第１図の矢印方向Ａから
見た図、第４図は他の実施例の、第３図と同様な図であ
る。１・・・内燃機関、　　２・・・シリンダヘッド、３・
・・吸気通路、　４・・・弁座、　６・・弁軸、　７・
・・弁頭、　８・・・弁座、　９・・・弁ガイド、　　
１０・・・弁軸、　　１３・・・横断面移行範囲、　Ｓ
・・・流れ方向、　ＡＫ＋・・・第１の吸気通路区間、
　ＡＫＩＩ・・・第２の吸気通路区間、　Ｑ１、Ｑ２．
Ｑ３．Ｑ４・・・横断面

Claims

【特許請求の範囲】１、ガス流が弁によって制御され、この弁が弁座と協働
する弁頭と、この弁頭に連結された弁軸とを備え、この
弁軸が弁ガイド内に軸方向に移動可能に支承され、弁軸
が、ガス流にさらされるように、弁座リングに隣接させ
て吸気通路内に設けられている、内燃機関のシリンダヘ
ッド内の吸気通路において、吸気通路（３）が流れ方向
Ｓにおいて下流側に所定の流路形状を有し、この流路形
状が第１の吸気通路区間（ＡＫ I ）において弁軸（１
０）の比較的に直前にある横断面移行範囲（１３）まで
均一な横断面縮小部（Ｑ１＞Ｑ２）を備え、その後第２
の吸気通路区間（ＡＫII）において均一な横断面拡大部
（Ｑ３＜Ｑ４）を備えていることを特徴とする吸気通路
。２、吸気通路（３）の入口（１４）と出口（１５）が円
形であり、入口と出口の中心（Ｚ１、Ｚ２）が直線（１
６）上にあり、吸気通路（３）の中心長手平面が前記直
線を含んでいることを特徴とする、請求項１記載の吸気
通路。３、横断面移行範囲（１３）までの第１の吸気通路区間
（ＡＫ I ）の横断面縮小部（Ｑ１＞Ｑ２）が円錐状で
あることを特徴とする、請求項１記載の吸気通路。４、横断面縮小率（Ｑ１＞Ｑ２）が１８〜２４％である
ことを特徴とする、請求項３記載の吸気通路。５、内燃機関のシリンダヘッドが１気筒当たり少なくと
も２個の入口弁を備え、この入口弁がそれぞれ分離され
たシリンダヘッドの吸気通路内のガス流を制御する、請
求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の吸気通
路において、吸気通路（３、３′）が同じ原理の流路形
状を備えていることを特徴とする吸気通路。６、内燃機関のシリンダヘッドが１気筒当たり少なくと
も２個の入口弁を備え、この入口弁が吸気通路内のガス
流を制御し、流れ方向Ｓ下流側において吸気通路が先ず
単一通路であり、その後弁軸の手前から延びる隔壁によ
って、分離された二つの通路範囲に分割されている、請
求項１から請求項５までのいずれか一つに記載の吸気通
路において、流路形状が単一通路（２２）と通路範囲（
２４、２５）に沿って延びていることを特徴とする吸気
通路。７、通路範囲（２４、２５）の間の隔壁（２３）が、対
称の流線形の断面形状を有する流れ体として形成されて
いることを特徴とする、請求項５記載の吸気通路。８、流れ体がガス流に対向する尖端部（ＳＫ＿ｓ）から
第１の流れ体区間（ＳＫ＿ｍ＿ａ＿ｘ）にわたって拡大
し、この区間から断面形状が狭くなった幅（ＳＫ＿ｒ＿
ｅ＿ｄ）まで縮小していることを特徴とする、請求項６
記載の吸気通路。９、ガス流に対向する尖端部（ＳＫ＿ｓ）が刃のように
形成されていることを特徴とする、請求項６または請求
項７記載の吸気通路。１０、第１の吸気通路区間（ＡＫ I ）が第１の画成壁
（ＷＡ）側から形成され、第２の吸気通路区間（ＡＫI
I）が第２の画成壁（ＷＨ）側から加工されることを特
徴とする、請求項１記載の、表面が加工によって滑らか
である吸気通路。１１、請求項１記載の吸気通路内のガス流の流速に影響
を与えるための方法において、第１の吸気通路区間（Ａ
Ｋ I ）のガス流の流速が横断面移行範囲（１２）まで
連続的に上昇し、その後第２の吸気通路区間（ＡＫII）
で連続的に低下することを特徴とする方法。