JP2007154690A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】同一吸気ポート内で旋回流とタンジェンシャル流との干渉を抑制できる内燃機関の吸気装置を提供する。
【解決手段】内燃機関1のシリンダ2に開口する開口部4aと、シリンダ2の接線方向に延びて開口部4aに続く主流部4bと、主流部4bに隣接し、かつ開口部4aの周方向に沿って湾曲しながら湾曲の終端で主流部4bと合流するようにして開口部4aに続くヘリカル部4cと、を同一ポート内に有する吸気ポート4と、ヘリカル部4cの湾曲の終端と主流部4bとが合流する合流位置に配置され、シリンダ2の中心線CL方向に延びるガイド板10と、を備えている。
【選択図】図1
【解決手段】内燃機関1のシリンダ2に開口する開口部4aと、シリンダ2の接線方向に延びて開口部4aに続く主流部4bと、主流部4bに隣接し、かつ開口部4aの周方向に沿って湾曲しながら湾曲の終端で主流部4bと合流するようにして開口部4aに続くヘリカル部4cと、を同一ポート内に有する吸気ポート4と、ヘリカル部4cの湾曲の終端と主流部4bとが合流する合流位置に配置され、シリンダ2の中心線CL方向に延びるガイド板10と、を備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、内燃機関のシリンダに吸気を導入する内燃機関の吸気装置に関する。
一つのシリンダに対して二つのヘリカルポートが設けられ、これらのヘリカルポートが近接し合う部分において、ポート内部の側部方向に突出する突起を各ポートに形成した内燃機関の吸気装置が知られている(特許文献1)。二つのヘリカルポートが近接し合う部分は、各ポートから導かれる吸入空気が相対する方向に流れ合い、流れが相互に干渉し合うおそれがある。特許文献1の装置は、ポート内部に形成した突起により吸入空気の流れが弱められるので、シリンダ内で各ポートから導かれた吸入空気の流れが互いにぶつかり合うことによる干渉が低減される。また、ヘリカルポートのヘリカル部にスワール制御板を設け、このスワール制御板を内燃機関の運転状態に応じてシリンダに近付く側と遠ざかる側との間で姿勢を変更することにより、シリンダへ導かれる吸入空気の流れ方向を変化させる内燃機関の吸気装置がある(特許文献2)。その他、ヘリカルポートの通路断面をL字状に形成し、シリンダの接線方向に向かうタンジェンシャル流と旋回流とを同一ポート内で生成できるようにした吸気装置が存在する(特許文献3)。
これらの文献の吸気装置は、ヘリカルポートのヘリカル部によって生成された旋回流と、シリンダの接線方向に向かうタンジェンシャル流とがポート内で互いにぶつかり合って干渉するため、タンジェンシャル流の成分が弱められてスワール流の生成に支障を来すおそれがある。特に、特許文献3の吸気装置では、ポートの断面形状をL字状にしてタンジェンシャル流の成分を相対的に高めたにも拘わらず、旋回成分との干渉によってタンジェンシャル流の成分を相対的に高めた効果が十分に発揮できないおそれがある。
そこで、本発明は、同一吸気ポート内で旋回流とタンジェンシャル流との干渉を抑制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。
本発明の内燃機関の吸気装置は、内燃機関のシリンダに開口する開口部と、前記シリンダの接線方向に延びて前記開口部に続く主流部と、前記主流部に隣接し、かつ前記開口部の周方向に沿って湾曲しながら湾曲の終端で前記主流部と合流するようにして前記開口部に続くヘリカル部と、を同一ポート内に有する吸気ポートと、前記吸気ポートの前記ヘリカル部の湾曲の終端と前記主流部とが合流する合流位置に配置され、前記シリンダの中心線方向に延びるガイド部材と、を備えることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。
この吸気装置によれば、吸気ポートの主流部によってシリンダの接線方向に向かうタンジェンシャル流が生成されるとともに、吸気ポートのヘリカル部によって旋回流が生成される。そして、ヘリカル部の湾曲の終端と主流部との合流位置にガイド部材が設けられているので、ヘリカル部によって生成された旋回流が主流部によって生成されたタンジェンシャル流に衝突することが回避される。これにより、吸気ポート内において旋回流とタンジェンシャル流との干渉が抑制され、所望のスワール流をシリンダ内に形成することができる。
本発明の吸気装置においては、前記ガイド部材を、前記開口部に配置された前記内燃機関の吸気バルブの開閉動作に連動させて前記シリンダの中心線方向に駆動するガイド部材駆動機構を更に備えてもよい(請求項2)。この場合は、内燃機関の吸気バルブの開閉動作に連動してガイド部材がシリンダの中心線方向に動作する。そのため、吸気バルブが開方向にリフトされて開口部との間に空間が生じた場合でも、その空間をガイド部材にて仕切ることができる。従って、吸気バルブのバルブリフト量に拘わらず、旋回流とタンジェンシャル流との干渉を抑制する効果を維持することができる。
この態様においては、ガイド部材駆動機構として、前記ガイド部材と前記吸気バルブのバルブステム部とを連結する連結手段が設けられていてもよい(請求項3)。この場合、ガイド部材と吸気バルブのバルブステム部とが連結手段で連結されるので、ガイド部材を吸気バルブの開閉動作と連動してシリンダの中心線方向に動作させることができる。しかも、シリンダの中心線方向に関するガイド部材の長さを吸気バルブのストロークに合わせて設定することにより、例えば吸気ポートが形成されたシリンダヘッドを貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔にガイド部材を配置する等の特別な加工をシリンダヘッドに施さなくても吸気ポートの内壁とガイド部材との干渉を容易に回避しつつガイド部材を駆動することができる。従って、シリンダヘッドの設計及び加工に要するコストを低減することができる。
本発明の吸気装置においては、前記ガイド部材が前記シリンダの接線方向に延びていてもよい(請求項4)。この場合には、旋回流とタンジェンシャル流との干渉を回避しつつ、それと同時に主流部で生成されるタンジェンシャル流をシリンダの接線方向に向かって案内することもできる。従って、タンジェンシャル流の指向性を向上できるので、スワール流の形成に有利である。
以上説明したように、本発明によれば、、吸気ポートのヘリカル部の湾曲の終端と主流部とが合流する合流位置に、シリンダの中心線方向に延びるガイド部材を配置したので、同一吸気ポート内で旋回流とタンジェンシャル流との干渉を抑制することができる。
(第1の形態)
図1は本発明の吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を模式的に示した斜視図である。内燃機関1はディーゼルエンジンとして構成されていて、シリンダ2へ吸気を導入するための二つの吸気ポート4、5と、燃焼後の排気をシリンダ2から排出するための二つの排気ポート6、6とを備えている。なお、吸気ポート5及び排気ポート6、6については開口部を破線で示して形状の図示を省略した。吸気ポート5は周知のヘリカルポートである。二つの吸気ポート4、5のそれぞれの開口部4a、5aには、吸気バルブ7が一つずつ配置されている(吸気ポート5については図示を省略した)。二つの排気ポート6、6においても、それぞれの開口部に図示しない排気バルブが一つずつ配置されている。
図1は本発明の吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を模式的に示した斜視図である。内燃機関1はディーゼルエンジンとして構成されていて、シリンダ2へ吸気を導入するための二つの吸気ポート4、5と、燃焼後の排気をシリンダ2から排出するための二つの排気ポート6、6とを備えている。なお、吸気ポート5及び排気ポート6、6については開口部を破線で示して形状の図示を省略した。吸気ポート5は周知のヘリカルポートである。二つの吸気ポート4、5のそれぞれの開口部4a、5aには、吸気バルブ7が一つずつ配置されている(吸気ポート5については図示を省略した)。二つの排気ポート6、6においても、それぞれの開口部に図示しない排気バルブが一つずつ配置されている。
図2〜図7は図1に示した吸気ポート4の詳細を示し、図2は吸気ポート4を上方から見た平面図、図3〜図7は図2のa〜eの各断面を示した断面図である。これらの図に示すように、吸気ポート4はシリンダ2の接線方向t(図2)に延びて開口部4aに続く主流部4bと、この主流部4bに隣接し、かつ開口部4aの周方向s(図2)に沿って湾曲しながら湾曲の終端で主流部4bと合流するようにして開口部4aに続くヘリカル部4cとを同一ポート内に有している。開口部4aには吸気バルブ7を着座させるためのバルブシート9が嵌め込まれている。主流部4bはヘリカル部4cよりもシリンダ2に近い側(図3〜図7の下側)に位置し、ヘリカル部4cに隣接している。そして、図5及び図6にそれぞれ示すように、主流部4はシリンダ2を横切る方向の横幅がヘリカル部4cの横幅よりも大きくなるように形成されて、吸気ポート4の断面形状が略L字状を呈している。また、図1、図3、図6及び図7に示すように、ヘリカル部4cは開口部4aの周方向s(図2)に沿って湾曲する過程で、シリンダ2の中心線CL(図1)の方向の縦幅が漸次小さくなるように構成されている。また、ヘリカル部4cは開口部4aに近付くに従い、徐々に横幅が狭くなるように形成されている。
以上の吸気ポート4によれば、図1に示すように主流部4bによってシリンダ2の接線方向に向かうタンジェンシャル流f1と、ヘリカル部4cによって旋回流f2とがそれぞれ生成される。その結果、タンジェンシャル流f1によりシリンダ2内にスワール流Fswが形成される。
図2に示すように、この形態の吸気装置は、吸気ポート4のヘリカル部4c湾曲の終端と主流部との合流位置Xにおいて、タンジェンシャル流f1と旋回流f2とが互いにぶつかり合って干渉することを回避するため、ガイド部材としてのガイド板10が配置されている。ガイド板10は、図1及び図2に示すように、シリンダ2の中心線CLの方向に延びるとともに、シリンダ2の接線方向tに延びるように構成された板状体である。ガイド板10は、図3及び図7に示すように、シリンダヘッド8を貫くように形成されてシリンダ2の上下方向に延びる貫通孔8aに配置される。ガイド板10は吸気ポート4に対して静止していてもよいが、この形態の吸気装置では、図8に示すように、吸気バルブ7の開閉動作に連動させてガイド板10を駆動するガイド板駆動機構21が設けられている。
図8は、ガイド板駆動機構21の詳細を模式的に示した説明図である。この図に示すように、ガイド板駆動機構21は吸気バルブ7を開閉駆動するためのバルブリフタ33に結合されたコネクション部材23と、ガイド板10をコネクション部材23へ押し付ける方向に付勢する付勢手段としてのコイルスプリング25と、を備えている。周知のように、吸気バルブ7は、内燃機関1のクランク軸(不図示)の回転を駆動源とした動弁機構30によって開閉駆動される。動弁機構30は、クランク軸にて駆動されるカム軸31と、このカム軸31に設けられたカム32と、カム32と接触して吸気バルブ7を開閉する方向に動作するバルブリフタ33と、吸気バルブ7を追従させるためのバルブスプリング34と、を備えている。
これにより、動弁機構30のカム32が回転すると、カム32のプロファイルに応じてバルブリフタ33が矢印方向に変位し、その変位により吸気バルブ7が開閉駆動される。ガイド板駆動機構21のコネクション部材23は、バルブリフタ33と結合しているため、ガイド板10はコネクション部材23によって吸気バルブ7の開閉動作と連動してシリンダ2の中心線CLの方向(図の上下方向)に駆動される。なお、図8の形態において、コネクション部材23とガイド板10とを連結することにより、コイルスプリング25を省略することもできる。
以上の形態によれば、内燃機関1の吸気バルブ7の開閉動作に連動してガイド板10がシリンダ2の中心線CL方向に動作する。そのため、吸気バルブ7が開方向にリフトされて開口部4aとの間に空間が生じた場合でも、その空間をガイド板10にて仕切ることができる。従って、吸気バルブ7のバルブリフト量に拘わらず、旋回流f2とタンジェンシャル流f1との干渉を抑制する効果を維持することができる。また、ガイド板10は図2に示すように、シリンダ2の接線方向tに延びるように構成されているので、旋回流f2とタンジェンシャル流f1との干渉を回避しつつ、それと同時に主流部4bで生成されるタンジェンシャル流f1をシリンダ2の接線方向tに向かって案内することもできる。従って、タンジェンシャル流f1の指向性を向上できるので、スワール流の形成に有利である。
(第2の形態)
次に、本発明の吸気装置の第2の形態を図9及び図10を参照しながら説明する。この形態は、ガイド板10を駆動する機構が第1の形態と相違することを除き、第1の形態と同様の構成である。従って、第1の形態と共通する構成については、図1〜図7が適宜に参照される。図9は第2の形態に係るガイド板駆動機構22を示し、図10は第1の形態の図3に対応する第2の形態に係る吸気ポートの断面を示している。
次に、本発明の吸気装置の第2の形態を図9及び図10を参照しながら説明する。この形態は、ガイド板10を駆動する機構が第1の形態と相違することを除き、第1の形態と同様の構成である。従って、第1の形態と共通する構成については、図1〜図7が適宜に参照される。図9は第2の形態に係るガイド板駆動機構22を示し、図10は第1の形態の図3に対応する第2の形態に係る吸気ポートの断面を示している。
図9に示すように、第2の形態では、ガイド板10を駆動するガイド板駆動機構22として、吸気バルブ7のバルブステム部7aとガイド板10とを連結する連結手段としての連結部材24が設けられている。これにより、動弁機構30が吸気バルブ7を開閉駆動すると、吸気バルブ7の開閉動作と連動してガイド板10が連結部材24にてシリンダ2の中心線CLの方向に駆動される。また、この形態に係るガイド板10は、図10に示すように、吸気ポート4の内壁とのクリアランスCrが吸気バルブ7のストロークSt以上となるようにシリンダ2の中心線CLの方向に関する長さが設定されている。そのため、第1の形態のようにシリンダヘッド8を貫く貫通孔8a(図3)を設けるといったシリンダヘッド8に対する特別の加工を施すことなく、吸気ポート4の内壁とガイド板10との干渉を容易に回避しつつガイド板10を駆動できる。従って、第2の形態によれば、シリンダヘッド8の設計及び加工に要するコストを低減することができる。
本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の形態で実現してもよい。本発明の吸気装置は、シリンダ内にスワール流を形成することが要望されるディーゼルエンジンに適用されることに適しているが、他の形式の内燃機関への本発明の適用を排除するものではなく、例えばガソリンエンジンに適用することもできる。
また、一つのシリンダに対して二つ以上の複数の吸気ポートを設ける形態に限定されず、一つのシリンダに対して一つの吸気ポートを設ける形態に本発明の吸気装置を適用することもできる。一つのシリンダに対して複数の吸気ポートを設けた場合には、本発明を一部の吸気ポートに対して適用してもよいし、全ての吸気ポートに適用してもよい。
本発明に係る吸気ポートとしては、上述した各形態のように、通路断面を略L字状に形成し、シリンダの接線方向に向かうタンジェンシャル流と旋回流とを同一ポート内で生成できるようにした形態に制限されず、主流部とヘリカル部との間で横幅が同一の周知の吸気ポートに本発明を適用することもできる。
1 内燃機関
2 シリンダ
4 吸気ポート
4a 開口部
4b 主流部
4c ヘリカル部
7 吸気バルブ
7a バルブステム部
10 ガイド板(ガイド部材)
21、22 ガイド板駆動機構(ガイド部材駆動機構)
24 連結部材(連結手段)
t シリンダの接線方向
s 開口部の周方向
CL シリンダの中心線
X 合流位置
2 シリンダ
4 吸気ポート
4a 開口部
4b 主流部
4c ヘリカル部
7 吸気バルブ
7a バルブステム部
10 ガイド板(ガイド部材)
21、22 ガイド板駆動機構(ガイド部材駆動機構)
24 連結部材(連結手段)
t シリンダの接線方向
s 開口部の周方向
CL シリンダの中心線
X 合流位置
Claims (4)
- 内燃機関のシリンダに開口する開口部と、前記シリンダの接線方向に延びて前記開口部に続く主流部と、前記主流部に隣接し、かつ前記開口部の周方向に沿って湾曲しながら湾曲の終端で前記主流部と合流するようにして前記開口部に続くヘリカル部と、を同一ポート内に有する吸気ポートと、前記吸気ポートの前記ヘリカル部の湾曲の終端と前記主流部とが合流する合流位置に配置され、前記シリンダの中心線方向に延びるガイド部材と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
- 前記ガイド部材を、前記開口部に配置された前記内燃機関の吸気バルブの開閉動作に連動させて前記シリンダの中心線方向に駆動するガイド部材駆動機構を更に備える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。
- 前記ガイド部材駆動機構として、前記ガイド部材と前記吸気バルブのバルブステム部とを連結する連結手段が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の吸気装置。
- 前記ガイド部材が前記シリンダの接線方向に延びていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005348049A JP2007154690A (ja) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | 内燃機関の吸気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005348049A JP2007154690A (ja) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | 内燃機関の吸気装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007154690A true JP2007154690A (ja) | 2007-06-21 |
Family
ID=38239397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005348049A Pending JP2007154690A (ja) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | 内燃機関の吸気装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007154690A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2003739A2 (en) | 2007-06-12 | 2008-12-17 | Hirose Electric Co., Ltd. | Electrical connector |
GB2484747A (en) * | 2010-10-18 | 2012-04-25 | Gm Global Tech Operations Inc | I.c engine inlet port with a tangential pipe and a helical pipe leading to a common cylinder inlet |
-
2005
- 2005-12-01 JP JP2005348049A patent/JP2007154690A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2003739A2 (en) | 2007-06-12 | 2008-12-17 | Hirose Electric Co., Ltd. | Electrical connector |
GB2484747A (en) * | 2010-10-18 | 2012-04-25 | Gm Global Tech Operations Inc | I.c engine inlet port with a tangential pipe and a helical pipe leading to a common cylinder inlet |
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