JPH0415939Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、気筒毎に２つの吸気ポートを備えた
内燃機関の吸気装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来のこの種の吸気装置としては、例えば、第
３図に示すようなものがある（実開昭57−126530
号参照）。

図に基づいて概要を説明すると、内燃機関の各
気筒毎に燃焼室１に至る２つの吸気ポート２Ａ，
２Ｂとこれらを開閉する吸気弁３Ａ，３Ｂとを備
え、一方の吸気ポート２Ｂの途中には、吸入空気
流量調整用の絞り弁４を備えている。そして、絞
り弁４の絞りを大きくすると、吸気は主として他
方の吸気ポート２Ａを通して吸気弁３ａから燃焼
室１に流入する。この吸気は、燃焼室１に流入
後、その慣性により燃焼室１内を図中反時計回り
に旋回するスワールを発生させる。一方、絞り弁
４の開度量を大きくすると、吸気は２つの吸気ポ
ート２Ａ，２Ｂを通して各吸気弁３Ａ，３Ｂより
燃焼室１に流入する。このとき、２つの吸気流は
燃焼室１内で互いに逆向きに旋回しようとしてぶ
つかり合うため、スワールの発生が抑制される。

即ち、絞り弁４開度を制御することにより機関
運転状態に適合したスワール強さに制御するよう
にしたものである。

＜考案が解決しようとする問題点＞ しかしながら、このような従来の吸気装置にあ
つては、吸気流量調整用の絞り弁を気筒毎に設
け、かつ、これら絞り弁を機関運転条件に応じて
開度制御する制御装置と駆動装置とを設ける必要
があるため、製造コストが高く、また、耐久性、
信頼性の面でも問題があつた。

尚、２つの吸気ポートの分岐点に両吸気ポート
を選択的に開閉させるような吸気装置（特開昭57
−88217号）も提案されているが、このものでも
同様の問題を生じる。また、吸気弁と排気弁の開
弁オーバーラツプ域、つまり、ピストンが上死点
付近にあつて排気行程が終了しようとし、一方吸
気行程が開始されんとする状態では吸気弁と排気
弁とが同時に開弁しているが、このような場合に
吸気ポート中の吸気ガスが吸気弁と排気弁を通過
して排気ポートへ流入してしまう吸気吹き抜けガ
スや、逆に排気ポート中の排気ガスが吸気ポート
へ逆流してしまう逆流ガスの問題がある。ここ
で、吸気ポートを２つ設けると１つの場合に比較
して、ポートの燃焼室への開口が排気ポートに近
づく結果、前記吸気ガスの排気ポートへの吹き抜
けや排気ガスの吸気ポートへの逆流が増大するた
め燃焼性、排気エミツシヨン性能が低下する傾向
にある。

本考案は、このような従来の内燃機関の吸気装
着の問題点に鑑みなされたもので、気筒毎に設け
られる２つの吸気ポートとその上流側の吸気通路
との形状，配置を適切に設定することにより、絞
り弁とその駆動装置及び制御装置を備えることな
く、機関運転条件に応じたスワール強さが得ら
れ、かつ、各ポートの通路断面積及び各ポートと
排気ポートとの位置関係を適切に設定することに
より、高速域での出力性能を可及的に高めつつ、
吸気の排気ポートへの吹き抜けや排気の吸気ポー
トへの逆流を抑制して燃焼性、排気エミツシヨン
性能も良好に維持できるようにした内燃機関の吸
気装着を提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ このため、本考案は、気筒毎に、燃焼室内でス
ワールを生成する機能が高い形状を有した高スワ
ール型吸気ポートと、スワール生成機能が低い形
状を有した低スワール型吸気ポートとを備え、高
スワール型吸気ポートは低スワール型吸気ポート
との分岐点より上流側の吸気通路の軸線方向に延
長して形成し、かつ、分岐点近傍の通路壁が分岐
点上流側の吸気通路の分岐点近傍の通路壁に沿つ
た接線方向、又は、該接線より軸線から離れた側
に位置するように配設し、低スワール型吸気ポー
トは前記分岐点上流側の吸気通路に対して軸線方
向が所定角度を有して分岐するように配設し、更
に、低スワール型吸気ポートの通路断面積を高ス
ワール型吸気ポートの通路断面積よりも大きく形
成すると共に、燃焼室における低スワール型吸気
ポートの開口と燃焼室における排気ポートの開口
との距離を燃焼室における高スワール型吸気ポー
トの開口と前記排気ポートの開口との距離よりも
大きく設定した構成とする。

＜作用＞ 機関の低速域では吸気流量が小さいため、高ス
ワール型吸気ポートの吸気流動による圧力損失は
小さい。

このため、吸気は慣性の影響を強く受け、上流
側の吸気通路に通路壁が滑らかに連なるように延
設された高スワール型吸気ポートと主として流
れ、燃焼室に強いスワールが発生して燃料と空気
との混合性が高められ、燃焼性、排気特性が向上
する。

一方、機関の高速域では、吸気流量が大きいた
め、低スワール型吸気ポートと比較して強いスワ
ールを生成する高スワール型吸気ポートは吸気流
動抵抗が大きく、圧力損失が増大する。

このため、吸気は慣性に較べて前記圧力損失の
影響の方が大きくなつて、低スワール型吸気ポー
トに分流する割合が増大する。低スワール型吸気
ポートにより生成される吸気流は、スワール比が
低いため流動に伴う圧力損失が小さく、充填効率
が高められ、また、回転速度の増大に応じて良好
な燃焼に要求されるスワール比は減少するので、
燃焼性も改善され、出力，燃費が向上する。ま
た、低スワール型吸気ポートの通路断面積を高ス
ワール型吸気ポートの通路断面積よりも大きく形
成したことにより、高速域での吸気充填効率を高
めて出力性能が可及的に高められる。

更に、排気ポートに近い側の高スワール型吸気
ポートの通路断面積は他方の吸気ポートの通路断
面積よりも小さく設定しているので該吸気ポート
を介して流れる前記吸気吹き抜けガスや排気逆流
ガスの流量を小さく抑えることができ、一方、通
路断面積を他方の吸気ポートより大きく設定した
低スワール型吸気ポートは、排気ポート開口から
離れて開口しているため、吹き抜けや逆流を生じ
にくく、全体として吸気吹き抜けガス及び排気逆
流ガスの流量が可及的に減少する。

＜実施例＞ 以下に、本考案の実施例を図に基づいて説明す
る。

一実施例を示す第１図において、内燃機関は気
筒毎に燃焼室１１内に比較的強いスワール、即ち
スワール比の高いスワールを発生させるヘリカル
状の高スワール型吸気ポート１２と、燃焼室１１
内でのスワール生成機能が弱いストレート状の低
スワール型吸気ポート１３とを備えている。

また、高スワール型吸気ポート１２は、低スワ
ール型吸気ポート１３との分岐点より上流側の吸
気通路１４の軸線方向に延設され、分岐点近傍の
通路壁が吸気通路１４の分岐点近傍の通路壁に沿
つた接線方向に連なるように形成されている。

一方、低スワール型吸気ポート１３は、その軸
線方向が吸気通路１４の軸線方向に対して所定角
度θを有して分岐するように配設してある。

高スワール型吸気ポート１２及び低スワール型
吸気ポート１３の開口端は、夫々吸気弁１５，１
６によつて開閉される。１７は排気ポート、１８
は排気弁である。そして、前記低スワール型吸気
ポート１３の通路断面積を高速型吸気ポート１２
の通路断面積よりも大きく形成すると共に、燃焼
室１１における低スワール型吸気ポート１３の開
口と燃焼室１１における排気ポート１７の開口と
の距離を燃焼室１１における高スワール型吸気ポ
ートの１２開口と前記排気ポート１７の開口との
距離よりも大きく設定してある。

次に作用を説明する。

ヘリカル状に湾曲する高スワール型吸気ポート
１２は、ストレート状の低スワール型吸気ポート
１３に比較して通路抵抗は大であるが、機関の低
速域では、吸気流動が小であるため、高スワール
型吸気ポート１２においても吸気の流動抵抗は小
さく、吸気流動によつて生じる圧力降下は小さ
い。そして、高スワール型吸気ポート１２は、前
記したように分岐点上流側の吸気通路１４から延
設され、分岐点を挾んで通路壁相互が同一接線上
に滑らかに連なつているため、大部分の吸気が慣
性により高スワール型吸気ポート１２から吸気弁
１５を経て燃焼室１１に流入する。

したがつて、燃焼室１１内に強いスワールが生
成され、これにより燃料と空気との混合が促進さ
れて燃焼性が向上し、出力，燃費，排気特性が向
上する。

機関回転数が上昇してくると、吸気流量の増大
に伴つて高スワール型吸気ポート１２の吸気抵抗
増大の影響が強くなり、圧力降下が大となつて吸
気流動が抑えられる。

即ち機関回転数が上昇するに従つて、通路抵抗
大の高スワール型吸気ポート１２と、通路抵抗小
の低スワール型吸気ポート１３との吸気流動によ
る圧力降下の格差が増大し、慣性の影響に比較し
て圧力降下の影響の方が強くなるため、低スワー
ル型吸気ポート１３に分流する割合が増大し、所
定以上の高速域では、低スワール型吸気ポート１
３を流れる吸気の方が多くなる。

このようにして、通路抵抗小の低スワール型吸
気ポート１３からも吸気が行われる結果、高い充
填効率を確保することができる。

また、低スワール型吸気ポート１３の通路断面
積を高スワール型吸気ポート１２の通路断面積よ
り大きく形成したことにより高速域での吸気充填
効率がより高められ、出力性能が可及的に高めら
れる。

更に、排気ポート１７に近い側の高スワール型
吸気ポート１２の通路断面積は他方の低スワール
型吸気ポート１３の通路断面積よりも小さく設定
しているので該高スワール型吸気ポート１２を介
して流れる前記吸気吹き抜けガスや排気逆流ガス
の流量を小さく抑えることができ、一方、通路断
面積を高スワール型吸気ポート１２よりも大きく
設定した低スワール型吸気ポート１３は、排気ポ
ート１７開口から離れて開口しているため、吹き
抜けや逆流を生じにくく、全体として吸気吹き抜
けガス及び排気逆流ガスの流量が可及的に減少す
る。その結果、燃焼性、排気エミツシヨン性能も
良好に維持できる。

また、低スワール型吸気ポート１３から燃焼室
１１に流出した吸気流によつて高スワール型吸気
ポート１２による燃焼室１１に発生するスワール
が弱められる（スワール比が減少する）。一般に、
機関回転数が上昇するに従つて、良好な燃焼に要
求されるスワール比は減少する（特に直噴式デイ
ーゼル機関において顕著）ため、低スワール型吸
気ポート１３からの吸気流量割合を増大してスワ
ール比を減少させることにより、機関回転数にマ
ツチングしたスワール比を得ることができ、燃焼
性を向上することができる。

したがつて、前記した充填効率の向上と相俟つ
て、中・高速域での出力，燃費，排気特性も向上
できるのである。

そして、従来のように絞り弁とその駆動，制御
装置を設けたものに較べて、吸気ポート形状のみ
で機関運転条件に応じたスワール比に自動的に調
整されるため、極めて低コストで実施でき、信頼
性にも優れる。

第２図は第２の実施例を示し、第１実施例と同
様の構成において、吸気通路２１と低スワール型
吸気ポート２２との分岐点に当たる壁部を高スワ
ール型吸気ポート１２方向に向けて突出させた突
起部２３を形成してある。その他の構成は、第１
の実施例と同一であり、同一符号を付してある。

即ち、突起部２３を形成する吸気通路２１の通
路壁に沿つた接線に対して、高スワール型吸気ポ
ート１２の分岐点近傍の通路壁は軸線から離れた
側に位置することになる。

このものでは、基本的な機能は第１実施例と同
様であるが、突起部２３に沿つて案内される吸気
流により低速域における高スワール型吸気ポート
１２への偏流機能がより高められ、スワール生成
機能が強化される。換言すれば、高スワール型吸
気ポート１２に偏流してスワールが強化される速
度領域を第１実施例より大きくしたものである。

尚、以上示した実施例では、低スワール型吸気
ポートはストレート状としてあるため、全運転領
域でスワール生成機能は殆どないが、低スワール
型吸気ポートもヘリカル型とし、スワール旋回方
向を高速型スワールポートと逆向きとすること等
により、さらに広いスワール比制御範囲を得るこ
とができ、あるいは、各回転速度域とスワール比
とのマツチング性を高めた制御を行うこともでき
る。

＜考案の効果＞ 以上説明したように、本考案によれば、高スワ
ール型吸気ポートと低スワール型吸気ポートの形
状及び上流側の吸気通路との配置関係の工夫によ
り、機関の全運転領域に亘つて運転条件にマツチ
ングしたスワール比に自動的に制御でき、絞り弁
及びその駆動・制御回路等が不要であるため、低
コストで実施でき、信頼性にも優れるものであ
る。また、各吸気ポートの通路断面積と排気ポー
トとの位置関係の適切な設定により、高速域の出
力性能を高めつつ、吸気吹き抜けガス及び排気逆
流ガスの流量を可及的に減少して、燃焼性、排気
エミツシヨン性能を良好に維持できるという効果
も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を示す平面図、第
２図は本考案の第２の実施例を示す平面図、第３
図は従来例を示す平面図である。 １１……燃焼室、１２……高スワール型吸気ポ
ート、１３，２２……低スワール型吸気ポート、
１４，２１……分岐点上流側の吸気通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 気筒毎に、燃焼室内でスワールを生成する機能
   が高い形状を有した高スワール型吸気ポートと、
   スワール生成機能が低い形状を有した低スワール
   型吸気ポートとを備え、高スワール型吸気ポート
   は低スワール型吸気ポートとの分岐点より上流側
   の吸気通路の軸線方向に延長して形成し、かつ、
   分岐点近傍の通路壁が分岐点上流側の吸気通路の
   分岐点近傍の通路壁に沿つた接線方向、又は、該
   接線より軸線から離れた側に位置するように配設
   し、低スワール型吸気ポートは前記分岐点上流側
   の吸気通路に対して軸線方向が所定角度を有して
   分岐するように配設し、更に、低スワール型吸気
   ポートの通路断面積を高スワール型吸気ポートの
   通路断面積よりも大きく形成すると共に、燃焼室
   における低スワール型吸気ポートの開口と燃焼室
   における排気ポートの開口との距離を燃焼室にお
   ける高スワール型吸気ポートの開口と前記排気ポ
   ートの開口との距離よりも大きく設定したことを
   特徴とする内燃機関の吸気装置。