JP2004124835A

JP2004124835A - 内燃機関の吸気装置

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Publication number: JP2004124835A
Application number: JP2002290749A
Authority: JP
Inventors: Taro Sakai; 酒井　太朗; Motoki Arimatsu; 有松　幹城
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-03
Also published as: EP1405994A3; KR100577667B1; CN100354508C; KR20040031606A; US20040065297A1; JP3861789B2; US6868823B2; EP1405994A2; EP1405994B1; CN1493776A

Abstract

【課題】吸気ポート５の開口率を過度に小さくすることなく、シリンダ２内のタンブルを強化する。
【解決手段】吸気ポート５の吸気弁７寄りの位置で下側内壁面５ａに吸気取り入れ口１５が開口しており、ここから還流通路１６が吸気ポート５の上流側へ延び、先端の吸気出口１７が、筒状に突出してスロットル弁１１のすぐ下流側で開口する。スロットル弁１１の開度が小さい部分負荷時には、スロットル弁１１の下流側に低圧領域１９が発生し、ここに臨む吸気出口１７と吸気取り入れ口１５との間で圧力差が生じる。これにより、吸気ポート５の下側の領域から吸気の一部が上流側へと還流し、上側内壁面５ｂに向かって戻される。そのため、吸気弁７の下側の間隙２０ａを通る流量が減少し、上側の間隙２０ｂを通る流量が増大して、タンブルが強化される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリンダに接続された吸気ポートを含む内燃機関の吸気装置、特に、シリンダ内のタンブルやスワール等のガス流動の強化を図った吸気装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、火花点火式内燃機関における希薄混合気の安定した燃焼の実現のためには、タンブルもしくはスワールといったシリンダ内のガス流動が非常に重要であり、より広い運転領域でガス流動を強化できることが必要である。
【０００３】
従来から知られているシリンダ内のガス流動を強化する方法の一つは、特許文献１に見られるように、吸気ポートの通路断面の一部を遮蔽する吸気制御弁を用い、吸気ポート内を流れる吸気流を吸気ポートの一方の側に片寄らせる方法である。例えば、タンブル生成のためには、吸気ポートの下側に吸気制御弁が配置され、吸気ポートの上側に片寄って吸気が流れることで、シリンダ内のタンブルが強化されることになる。
【０００４】
また、ガス流動を強化する他の方法として、特許文献２に見られるように、吸気ポート内に、その長手方向に沿った隔壁を設けるとともに、この隔壁により区画された一方の流路を開閉弁により開閉するようにした構成が知られている。例えば、タンブル生成のためには、吸気ポート内を上下に仕切るように隔壁が設けられ、その下側の流路が開閉弁によって閉じられることになる。これにより、上側の流路のみを通してシリンダ内に吸気が流入するため、前述した例に比べて流速や指向性が高く得られ、一般に、タンブル比はより向上する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５４５３５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平６−１５９０７９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような公知の方法は、いずれも、ガス流動強化時に、吸気ポートの通路断面積を、吸気制御弁等によって実質的に減少させることになり、ベースとなる吸気ポート断面積に対する有効な通路断面積の割合を「開口率」として定義すると、一般に、開口率が小さいほどガス流動が高く得られる。しかしながら、開口率を小とすると、通気抵抗は増大し、シリンダ内に吸入可能な吸気量が減少するので、吸気制御弁等を閉じてガス流動を強化することができる運転条件は、比較的狭い範囲に制限されてしまう。
【０００８】
この発明は、開口率を過度に小さくすることなくシリンダ内のガス流動を強化することができる内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、内燃機関のシリンダに吸気ポートが接続され、かつこの吸気ポートの下流側の先端を吸気弁が開閉する内燃機関の吸気装置を前提としており、上記吸気ポートの通路断面の一方に吸気流を偏在させることでシリンダ内にガス流動を生じさせるようになっているが、本発明では、特に、吸気ポートの通路断面の中で吸気流を偏在させたい側と反対側の領域から、吸気ポートの上流側の位置に吸気の一部を還流させるようにしている。
【００１０】
すなわち、吸気は、吸気弁が開いたときに吸気ポートから吸気弁を介してシリンダ内に流入するが、本発明では、吸気の一部が上流側へと還流することで、シリンダ内へと流入する吸気が部分的に減少する。つまり、吸気弁の全周についての流量ないしは流速の分布が不均一となり、吸気弁の一方に片寄った位置から、相対的に多くの吸気がシリンダ内に流れ込む。これにより、シリンダ内のガス流動が強化される。
【００１１】
【発明の効果】
この発明に係る内燃機関の吸気装置によれば、一部の吸気の還流によってシリンダ内のガス流動を効果的に向上させることができ、特に、吸気ポートの開口率を過度に小さくする必要がない。従って、通気抵抗の増加に伴うポンピングロスの増加が抑制され、またシリンダ内に流入する吸気量を多く確保できることから広範な運転領域でガス流動の強化が図れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、この発明を筒内直接噴射式火花点火内燃機関の吸気装置に適用した第１実施例を示しており、これは、ガス流動としてタンブルの強化を図った例である。シリンダブロック１に円筒状のシリンダ２が複数形成されているとともに、その頂部を覆うシリンダヘッド３に、ペントルーフ型の燃焼室４が凹設されている。この燃焼室４の２つの傾斜面にそれぞれ開口するように、吸気ポート５および排気ポート６が形成されており、吸気ポート５の先端を吸気弁７が開閉し、かつ排気ポート６の先端を排気弁８が開閉している。ここで、吸気ポート５は、先端部が二股状に分岐しており、各気筒に一対設けられた吸気弁７がそれぞれの先端を開閉している。同様に、排気弁８も各気筒に一対設けられている。そして、これらの４つの弁に囲まれた燃焼室４中心部に、点火栓９が配置されている。なお、シリンダ２内に配置されたピストン１０は、本発明の要部ではないので、頂面が平坦な単純形状として図示してあるが、必要に応じて成層燃焼等に適した所望の形状に構成される場合もある。
【００１４】
上記吸気ポート５の適宜位置には、バタフライバルブ型のスロットル弁１１が配置されている。すなわち、本実施例は、各気筒毎にスロットル弁１１を具備した所謂多連スロットルとして構成されている。上記スロットル弁１１は、気筒列方向に延びる回転軸１１ａに板状の弁体１１ｂが取り付けられたもので、開動作の際に、弁体１１ｂの上側の端部が吸気ポート５の下流側へ向かって、下側の端部が吸気ポート５の上流側へ向かって、それぞれ移動する方向に構成されている。つまり、図示するような中間開度では、スロットル弁１１上流側から流れてきた吸気流を吸気ポート５の上側へ案内する方向に傾斜した姿勢となる。なお、当業者には明らかなように、本明細書において吸気ポート５や吸気流等についての「上」「下」とは、シリンダ２の上下を基準とするものであり、空間上の絶対的な上下の意味ではない。また、「吸気ポート」という用語も、必ずしもシリンダヘッド３内部の部分のみを意味するのではなく、態様によっては、その上流側の一部が、シリンダヘッド３外部の他の部材、例えば吸気マニホルドの一部として構成される場合も含む。例えば、上記のスロットル弁１１が位置する部分は、一般にシリンダヘッド３とは別の部材から構成されているが、この部分を含めて「吸気ポート」と呼ぶものとする。
【００１５】
本実施例では、吸気ポート５の下側の内壁面５ａ（以下、下側内壁面５ａと記す）に、吸気取り入れ口１５が開口しており、吸気ポート５の外部に設けられた還流通路１６の一端がこの吸気取り入れ口１５に接続されている。上記吸気取り入れ口１５は、円形ないしは適宜な形状の単一の孔、あるいは気筒列方向（吸気ポート５の長手方向と直交する方向）に並べた複数の孔、あるいは気筒列方向に細長く形成したスリット、などとして構成することができる。また、この吸気取り入れ口１５は、吸気弁７の近傍位置となるように、できるだけ下流側の位置に形成されている。上記還流通路１６は、吸気ポート５の上流側へ延びており、その他端が、吸気出口１７として、吸気ポート５内のスロットル弁１１の直後の位置つまりごく僅か下流側の位置に開口している。より詳しくは、還流通路１６の端部が吸気ポート５の下側内壁面５ａから上側の内壁面５ｂ（以下、上側内壁面５ｂと記す）に向かって筒状に突出して形成され、かつスロットル弁１１の弁体１１ｂの上側部分のすぐ下流側において、吸気出口１７が上側内壁面５ｂに向かって開口している。
【００１６】
次に上記実施例の構成における作用について説明する。吸気行程において、吸気弁７が開き、かつピストン１０が下降すると、吸気は、スロットル弁１１を通り、かつ吸気弁７周囲の間隙を通して、シリンダ２内に流入する。このとき、スロットル弁１１の開度が比較的小さい部分負荷時には、絞り部となるスロットル弁１１のすぐ下流で局部的な圧力低下が生じ、符号１９として示す低圧領域が発生する。還流通路１６の吸気出口１７は、この低圧領域１９に開口しているので、吸気取り入れ口１５との間で圧力差が生じる。そのため、吸気ポート５内を下側内壁面５ａに沿って流れていた吸気の一部が、吸気取り入れ口１５から吸い込まれ、かつ還流通路１６を通して吸気出口１７へと還流する。特に、この還流した吸気は、吸気ポート５の上側の領域に戻るので、より多くの吸気が吸気ポート５の上側の領域に偏在することになるとともに、吸気出口１７から戻る際に吸気ポート５の上側内壁面５ｂに向かって排出されるので、スロットル弁１１を通過して吸気ポート５の上側を流れる吸気流を、上側内壁面５ｂへ向かって押し付ける作用を果たし、吸気の多くが上側内壁面５ｂに沿って吸気弁７へと流れる。従って、吸気弁７の周囲について見たときに、吸気弁７の下側つまりシリンダ２外周に近い側の間隙２０ａでは、吸気の流量が少ないとともに、流速も低く、また吸気弁７の上側つまり点火栓９に近い側の間隙２０ｂでは、吸気の流量が多いとともに、流速も高くなる。この結果、シリンダ２内では、矢印で示すように、吸気弁７側から排気弁８側を経てピストン１０頂面へと向かうタンブル（いわゆる順タンブル）が強く得られる。特に、上側の間隙２０ｂを通る流れによりタンブルが強められるのみならず、このタンブルを弱めるように作用する下側の間隙２０ａを通る流れが抑制されることから、非常に効果的にタンブルが強化される。
【００１７】
なお、上記実施例は、タンブル（縦渦）を強化するようにした例であるが、吸気取り入れ口１５および吸気出口１７の位置ないしは方向を変更することにより、シリンダ２内にスワール（横渦）を生成するように構成することもでき、あるいはタンブルとスワールとを合成した斜め方向の旋回流成分を強化することもできる。
【００１８】
次に、図２は、この発明の第２実施例を示している。なお、前述した第１実施例と基本的に同一の箇所には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
この実施例は、吸気ポート５の通路断面の一部を遮蔽する吸気制御弁２１を各気筒毎に備えたものであって、スロットル弁は、図示せぬ上流側の吸気通路に配設されている。上記吸気制御弁２１は、気筒列方向に延びる回転軸２１ａに板状の弁体２１ｂが取り付けられたもので、弁体２１ｂの上側が部分的に切り欠かれており、この部分のみを残して吸気ポート５の下側部分を遮蔽するようになっている。また上記回転軸２１ａが図示せぬアクチュエータに連係しており、タンブルを強化すべき運転条件では、図示の姿勢のような閉位置に制御され、また吸気量が大となる運転条件、例えば高速高負荷域では、吸気ポート５の長手方向（吸気流れ方向）に沿った開位置に制御される。なお、図示の閉位置から開く際に、弁体２１ｂの下側の端部が吸気ポート５の上流側へ向かって移動するように構成されており、図示の閉位置では、吸気制御弁２１上流側から流れてきた吸気流を吸気ポート５の上側へ案内する方向に僅かに傾斜している。
【００２０】
吸気取り入れ口１５および還流通路１６は、前述した第１実施例と同様に構成されているが、その端部の吸気出口１７は、吸気制御弁２１の直後の位置、詳しくは、弁体２１ｂの上端縁のすぐ下流側の位置に開口している。
【００２１】
この第２実施例においては、吸気制御弁２１が閉じることによって、吸気ポート５の下側の領域が遮蔽されるので、吸気の多くが上側内壁面５ｂに沿って流れることになる。このような吸気流の案内と同時に、上記吸気制御弁２１は、絞り部として機能するため、そのすぐ下流で局部的な圧力低下が生じ、符号１９として示す低圧領域が発生する。第１実施例と同様に、還流通路１６の吸気出口１７は、この低圧領域１９に開口しているので、吸気取り入れ口１５との間で圧力差が生じ、吸気ポート５内を下側内壁面５ａに沿って流れていた吸気の一部が、吸気取り入れ口１５から上流の吸気出口１７へと還流することになる。
【００２２】
特に、この実施例では、吸気制御弁２１の作用により基本的に吸気ポート５内の上側の領域に吸気流が偏在することになり、吸気制御弁２１通過後に下側の領域へと拡がった比較的少ない吸気の流れからさらに一部の吸気が還流作用により取り除かれるので、第１実施例に比べて、シリンダ２内のタンブルがより確実に強化される。
【００２３】
また、単に吸気制御弁２１のみを用いた構成に比較して、還流通路１６を設けることにより、吸気弁７の下側の間隙２０ａを通る吸気流と上側の間隙２０ｂを通る吸気流との流量差および流速差が拡大し、シリンダ２内のタンブルが強く得られる。つまり、吸気制御弁２１の開口率が同一であれば、より大きなタンブル比を得ることができる。また、同一のタンブル比を確保する場合には、上記のように還流通路１６を設けることにより、吸気制御弁２１の開口率をより大きく設定することが可能となる。その結果、通気抵抗の減少が図れ、より広い運転領域で吸気制御弁２１を閉じることが可能となる。
【００２４】
次に、図３は、第３実施例を示す。この実施例においては、還流通路１６の先端の吸気出口１７が、吸気ポート５の下側内壁面５ａに開口している。なお、この吸気出口１７は、下流側の吸気取り入れ口１５とともに気筒列方向に細長いスリット状に開口している。そして、この吸気出口１７のすぐ上流側に、吸気制御弁２１が配置されている。この吸気制御弁２１は、弁体２１ｂの一端部を支持する回転軸２１ａが、上記下側内壁面５ａに沿って位置し、図示する閉位置では、弁体２１ｂが吸気ポート５内に起立して、吸気ポート５の下側の領域を遮蔽する。そのため、やはり吸気出口１７が臨む弁体２１ｂの下流側に、低圧領域１９が発生し、吸気取り入れ口１５から吸気の一部が取り込まれて上流側の吸気出口１７へと還流する。従って、前述した実施例と同様に、シリンダ２内のタンブルが強化される。また、弁体２１ｂが下流側に回動した開位置では、吸気ポート５内の流れを妨げないように弁体２１ｂが下側内壁面５ａに沿って位置するとともに、吸気出口１７の開口部を覆うようになっている。そのため、この状態では、吸気が還流通路１６へと流れ込むことがなく、吸気ポート５内の円滑な流れを維持することができる。
【００２５】
次に、図４は、上記第３実施例の変形例となる第４実施例を示している。この実施例は、回転軸２１ａとともに回動する弁体２１ｂの先端縁に、９０°折れ曲がった折曲部２１ｃをさらに備えている。この折曲部２１ｃは、弁体２１ｂが図示のように閉位置にあるときに、吸気ポート５の下流側へ向かって延びた形となる。従って、吸気ポート５の上側の領域を通る吸気流が弁体２１ｂの背面に回り込むことが抑制され、低圧領域１９がより下流側の位置まで発達する。なお、上記折曲部２１ｃは、弁体２１ｂが開位置に回動したときには、破線で示すように、吸気出口１７内に入り込むので、吸気ポート５内の流れを阻害することがない。
【００２６】
次に、図５および図６は、第５実施例を示している。この実施例では、前述した外部の還流通路１６は具備していない。これに代えて、図５に示すように、吸気ポート５をその断面で上下２つの領域に区画するように、吸気ポート５の長手方向に沿った隔壁３１が設けられている。この隔壁３１は、シリンダヘッド３を鋳造する際に金属板を鋳込むことによって構成されており、その下流端３１ａができるだけ下流側つまり吸気弁７に近い位置となるように配置されている。なお、図示例では、この隔壁３１が存在する長手方向の部分で吸気ポート５がほぼ直線状をなし、これに対応して隔壁３１もほぼ直線状をなしているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、吸気ポート５が湾曲している場合には、これに沿うように湾曲した隔壁３１が設けられる。
【００２７】
上記の隔壁３１が存在する部分では、吸気ポート５内が、上側の通路状部分つまり第１流路５Ａと下側の通路状部分つまり第２流路５Ｂとに分割される。そして、下側の第２流路５Ｂを入口側つまり上流端で遮蔽するように、吸気制御弁２１が設けられている。この吸気制御弁２１は、隔壁３１の延長線上、特に、隔壁３１の上流端３１ｂの上流側に隣接して回転軸２１ａが位置し、かつこの回転軸２１ａに、弁体２１ｂの一端が支持されている。従って、開位置では、上記弁体２１ｂが隔壁３１の上流端３１ｂ部分と直線状に連続するような姿勢となり、吸気流と平行となるため、通路抵抗が最小となる。なお、第２流路５Ｂを遮蔽した図示の閉位置では、吸気制御弁２１上流側から流れてきた吸気流を上側の第１流路５Ａへ案内する方向に弁体２１ｂが僅かに傾斜している。
【００２８】
上記の吸気制御弁２１が図示のように閉位置にあると、この部分が絞り部となって吸気流が第１流路５Ａのみを流れるように絞られるので、やはり、隔壁３１の上流端３１ｂより僅かに下流側で低圧領域１９が発生する。この実施例では、この低圧領域１９に臨むように、隔壁３１の上流側の端部近傍に、吸気出口１７が開口形成されている。この吸気出口１７は、図６に示すように、気筒列方向（吸気ポート５の長手方向と直交する方向）に沿って細長いスリット状に開口している。
【００２９】
従って、この実施例では、吸気制御弁２１が図示の閉位置にあるときに、下側の第２流路５Ｂが遮蔽され、上側の第１流路５Ａのみを通して吸気がシリンダ２側へ流れることになるが、これと同時に、下側の第２流路５Ｂが前述した還流通路と同様に機能し、矢印で示すように、吸気の一部が還流する。つまり、第２流路５Ｂの下流端が吸気取り入れ口１５となり、この部分の圧力と上記低圧領域１９との圧力差によって、吸気取り入れ口１５から吸気が取り込まれるとともに、吸気ポート５の上流側へ向かって逆に流れ、かつ吸気出口１７から第１流路５Ａへと合流する。そのため、吸気弁７の下側の間隙２０ａを通る吸気流がより少なくなると同時に、上側の間隙２０ｂを通る吸気流がより多くなり、シリンダ２内のタンブルが強く得られる。
【００３０】
なお、上記実施例では、吸気ポート５を隔壁３１により上下に分割してタンブルの強化を図っているが、隔壁３１を配置する方向を適宜に設定することにより、スワールの強化や、スワールとタンブルとを合成した方向の旋回流の強化を図ることも可能である。
【００３１】
次に、図７および図８は、上記の第５実施例をさらに一部変更した第６実施例を示している。この実施例では、吸気制御弁２１の回転軸２１ａは、隔壁３１の延長線上で、かつ隔壁３１の上流端３１ｂから僅かに離れて位置している。そして、弁体２１ｂは、下側の第２流路５Ｂを遮蔽する部分に加えて、回転軸２１ａを挟んで反対側に延びた延長部２１ｄを有している。この延長部２１ｄの回転軸２１ａからの突出量は、隔壁３１の上流端３１ｂと回転軸２１ａとの間の距離にほぼ等しい。従って、弁体２１ｂが隔壁３１の上流端３１ｂ部分と直線状に整列した開位置にあるときに、上記延長部２１ｄが、上記上流端３１ｂと上記回転軸２１ａとの間の間隙を埋めるような形となり、殆ど隙間なく隔壁３１と弁体２１ｂとが連続するようになっている。また、この実施例では、隔壁３１には、前述したスリット状の吸気出口は形成されていない。
【００３２】
上記のように構成された第６実施例においては、吸気制御弁２１の弁体２１ｂが図示するように下側の第２流路５Ｂを遮蔽した閉位置にあるときに、隔壁３１の上流端３１ｂと回転軸２１ａとの間の間隙が吸気出口１７として開放される。この間隙からなる吸気出口１７は、やはり、弁体２１ｂの下流に発生する低圧領域１９に臨んだものとなるので、前述した第５実施例と同様に、下側の第２流路５Ｂを介して吸気の一部が還流する。特に、この実施例では、図示の閉位置において、弁体２１ｂの延長部２１ｄが隔壁３１よりも上方つまり第１流路５Ａ側に突出しているので、その背面側でより効果的に低圧領域１９が発達し、吸気出口１７を通した吸気の還流が確実に行われる。また、高速高負荷域などで吸気制御弁２１が開位置となったときには、前述のように延長部２１ｄによって吸気出口１７が閉塞されるため、吸気流の乱れが抑制される。
【００３３】
次に、上記第６実施例の構成を代表例として、本発明のより具体的な作用効果を説明する。図９は、第６実施例の吸気装置における実際の吸気の流れを解析したものであり、各部の流れの速さおよび方向を、微細なベクトルつまり矢印でもって示している。矢印の粗密は、流量を示し、矢印が密に集まっている部位は、流量が大であることを意味する。また、図１０は、比較例として、吸気出口１７となる間隙を閉塞したものの吸気の流れを同様に示している。つまり、図１０の構成は、単に隔壁３１と吸気制御弁２１とで吸気流を偏在させるようにした従来技術に相当する。なお、両者とも吸気制御弁２１の開口率は同一（約２０％）である。
【００３４】
これらの図を対比すれば明らかなように、比較例である図１０のものでは、上側の第１流路５Ａを通過した吸気流は、隔壁３１の下流端３１ａよりも下流で下方へも拡散していくので、吸気弁７の下側の間隙２０ａを通る吸気流が少なからず存在する。なお、隔壁３１の下側の第２流路５Ｂでは殆ど流れが見られず、淀んだ状態となる。これに対し、本発明を示す図９では、吸気弁７寄りの下側領域から下側の第２流路５Ｂを通して吸気が還流し、この結果、吸気弁７の下側の間隙２０ａを通る吸気流が極端に減少する。また、これに伴って上側の間隙２０ｂを通る吸気流が増加する。従って、効果的にタンブルを強化できる。
【００３５】
図１１は、図９の実施例と図１０の比較例とについて、吸気弁７の周囲の各部を通る吸気流量を解析した結果を示す。つまり、吸気弁７の周囲３６０°をＡ〜Ｈに８分割し、それぞれの４５°の範囲での流量をプロットしたものである。ここで、Ｂ〜Ｃが前述した下側の間隙２０ａに相当し、Ｆ〜Ｇが上側の間隙２０ｂに相当する。図示するように、破線で示す比較例の特性に比べて、実線で示す実施例の特性は、Ｂ〜Ｃの範囲で流量がより少なくなり、Ｆ〜Ｇの範囲で流量がより多くなる。
【００３６】
また図１２は、実際にシリンダ２内に形成されるタンブルの強さを示すタンブル比を、解析により求めた結果を示す。破線が図１０の比較例の特性であり、実線が図９の実施例の特性である。図示するように、本発明によれば、同一の開口率の下で、より大きなタンブル比を得ることができる。
【００３７】
また、図１３は、シリンダ２内と吸気制御弁２１上流側との圧力差を一定に与えた状態で、バルブリフトに伴ってシリンダ２内に生じるタンブルのタンブル比を測定したもので、やはり、破線が図１０の比較例の特性を、実線が図９の実施例の特性を、それぞれ示す。このような評価においても、本発明によって、タンブルの強化がなされていることが明らかである。
【００３８】
図１４は、図９もしくは図１０のように隔壁３１と吸気制御弁２１とを用いた吸気装置におけるタンブルの強さと吸入空気量との関係を示している。なお、ここでは、タンブルの強さを、吸気行程中のタンブル比の最大値でもって表している。一般に、タンブルが弱いと燃焼が遅く不安定となる傾向があり、タンブルが強いと燃焼が速く安定となる。図の実線で示す特性は、図１０の比較例の場合の関係を示しており、開口率を小さく設定するほどタンブルが強くなるものの吸入空気量が少なくなり、逆に、開口率を大きく設定するほど吸入空気量が多く得られるもののタンブルが弱くなる、という相関関係がある。吸入空気量が少なくなることは、タンブルの生成が可能な運転領域（つまり吸気制御弁２１を閉じることができる運転領域）が狭いことを意味し、吸入空気量が多いことは、逆にその運転領域が広いことを意味する。本発明（例えば図９の構成）によれば、破線で示すような領域に、タンブル強さと吸入空気量との相関を得ることができる。つまり、同一のタンブル強さであれば、吸入空気量をより大きく確保でき、また同一の吸入空気量（開口率）であれば、タンブルをより強く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る吸気装置の第１実施例を示す断面図。
【図２】第２実施例を示す断面図。
【図３】第３実施例を示す断面図。
【図４】第４実施例を示す断面図。
【図５】第５実施例を示す断面図。
【図６】この第５実施例の吸気装置を上方から見た平面図。
【図７】第６実施例を示す断面図。
【図８】この第６実施例の吸気装置を上方から見た平面図。
【図９】この第６実施例の吸気装置における吸気の流れを示す説明図。
【図１０】比較例の吸気装置における吸気の流れを示す説明図。
【図１１】吸気弁の周囲を通る吸気流の分布を実施例と比較例とで対比して示す特性図。
【図１２】シリンダ内のタンブル比を実施例と比較例とで対比して示す特性図。
【図１３】バルブリフトに伴うタンブル比の特性を実施例と比較例とで対比して示す特性図。
【図１４】タンブルの強さと吸入空気量との関係を示す特性図。
【符号の説明】
５…吸気ポート
７…吸気弁
１１…スロットル弁
１５…吸気取り入れ口
１６…還流通路
１７…吸気出口
１９…低圧領域
２１…吸気制御弁
３１…隔壁

Claims

内燃機関のシリンダに吸気ポートが接続され、かつこの吸気ポートの下流側の先端を吸気弁が開閉する内燃機関の吸気装置において、
上記吸気ポートの通路断面の中で吸気流を偏在させたい側と反対側の領域から、吸気ポートの上流側の位置に吸気の一部を還流させることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
還流した吸気を、吸気ポート内の吸気流を偏在させたい側に戻すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
吸気ポート下流側の吸気弁近傍位置に吸気取り入れ口が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置。
吸気ポートの内壁面に開口した吸気取り入れ口を一端に備えた還流通路が、吸気ポートの外部に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
吸気ポートをその断面で２つの領域に区画するように、吸気ポートの長手方向に沿った隔壁が設けられており、この隔壁により形成された一方の通路状部分の先端が吸気取り入れ口となって該通路状部分が還流通路として用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
上流側に絞り部を有し、この絞り部によって局部的に発生する低圧領域に、還流した吸気が戻されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
還流通路の一端が、吸気ポートの下流側位置において吸気取り入れ口として開口し、かつ他端が上記低圧領域へ向かって吸気出口として開口し、上記絞り部により生じる両者間の圧力差によって吸気が還流することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の吸気装置。
上記絞り部が、スロットル弁によって構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の内燃機関の吸気装置。
上記絞り部が、吸気ポートの通路断面の一部を遮蔽する吸気制御弁によって構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の内燃機関の吸気装置。
シリンダの上下方向を基準として、吸気ポートの上側に吸気流を偏在させるように、吸気ポートの下側の領域から上流側へ還流させることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
上流側で、吸気ポートの上側の領域に還流吸気を戻すことを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の吸気装置。
還流通路の端部が、吸気ポートの上側の内壁面に向かって筒状に突出して形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の吸気装置。