JPH01208517A

JPH01208517A - 直噴式多気筒ディーゼル機関

Info

Publication number: JPH01208517A
Application number: JP63031097A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Hasegawa; 俊平長谷川; Yasusuke Takahashi; 易資高橋; Yoshiaki Mishima; 三嶋　良章
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-08-22
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: DE3903831C2; GB2215777B; DE3903831A1; JPH0745817B2; GB8903192D0; US4944266A; GB2215777A

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】Ａ１発明の目的（１）産業上の利用分野本発明は、ピストンを摺動自在に嵌合するシリンダを有
するシリンダブロックと、このシリンダブロックの上面
に結着されるシリンダヘッドと、前記ピストン及びシリ
ンダヘッド間に画成される燃焼室に燃料を直接噴射すべ
くシリンダヘッドに装着される燃料噴射ノズルとを備え
、前記燃焼室に吸気を導入するための互いに独立した第
１及び第２吸気ポートをシリンダヘッドに設け、その第
２吸気ポートに、該吸気ポートを機関の低速運転域で不
作動状態にし高速運転域で作動状態にする吸気制御装置
を付設した直噴式ディーゼル機関の改良に関する。

（２）従来の技術直噴式ディーゼル機関の燃焼性能を支配するパラメータ
の一つにスワール比、即ち吸気旋回速度と機関回転速度
との比が挙げられる。

そこで従来のかかるディーゼル機関では、常時作動する
一方の吸気ポートのみをヘリカル状に形成し、機関の低
速運転域では該吸気ポートを通して吸気を導入すること
により、燃焼室で強力な吸気スワールを得て燃焼効率を
高め、高速運転域では第１及び第２吸気ポートを通して
吸気を導入することにより吸気スワールを弱めつつ、吸
気充填効率を高めて出力性能の向上を図るようにしてい
る（例えば特開昭６１−１４４２６号公報参照）。

（３）発明が解決しようとする課題しかしながら、従来のものでは、機関の高速運転域で作
動する吸気ポートが直線状に形成されているため、高速
運転域では、ヘリカル状の吸気ポートにより吸気に与え
られたスワールが直線状の吸気ポートを通過した吸気の
直線流によって燃焼室で大幅に減衰され、その結果、良
好な燃焼状態が得難くなる。

特に高速運転域では、両吸気ポートの作動によりヘリカ
ル状の吸気ポートにおける吸気流速を高めることに限界
があり、吸気スワールの強化が困難となるので、燃焼室
での吸気スワールの減衰は尚更である。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、
高速運転域では燃焼室で吸気に必要なスワールを生起さ
せつつ吸気充填効率を高め、燃焼性能及び出力性能の両
方を満足させることができる、前記直噴式ディーゼル機
関を提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成（１）課題を解決するための手段上記目的を達成するために、本発明１よ、第１及び第２
吸気ポートの両方を、各吸気ポートを通して燃焼室に導
入される吸気に同一方向のスワールを生起させるよう同
一方向のヘリカル状に形成したことを第１の特徴とする
。

また本発明は、第１の特徴に加えて、第１及び第２吸気
ポートをシリンダ中心に関して略点対称位置に配置した
ことを第２の特徴とする。

さらに本発明は、第１または第２の特徴に加えて、第２
吸気ポートを第１吸気ポートより小径にしたことを第３
の特徴とする。

（２）作　用第１の特徴によれば、機関の高速運転域では、第１及び
第２吸気ポートの両方が作動するので、吸気ポートの総
合有効開口面積が増加して、吸気充填効率が向上する。

しかも、両吸気ポートの作動に伴い各吸気ポートでの吸
気流速が低下して、各吸気ポートにより生起される吸気
スワールが弱くなっても、両吸気ポートをそれぞれ通過
した吸気は燃焼室で同一方向のスワールを生じて、その
スワールを互いに助長させ、燃焼室で必要な吸気スワー
ルが得られる。

第２の特徴によれば、機関の高速運転域において、両吸
気ポートにより生起される吸気スワールがシリンダ内で
より効果的に助長し合うので、各吸気ポートによるスワ
ールか弱くてもシリンダ内では比較的強力なスワールを
生成することができる。

第３の特徴によれば、吸気制御装置により第２吸気ポー
トが作動されたり、不作動にされたとき、総合吸気量の
急激な変化、即ち機関出力の急激な変化はな（、したが
って機関の低速運転域と高速運転域の間の切換わり時の
ショックを小さくすることができる。

（３）実施例以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

ディーゼル機関の機関本体Ｅは、シリンダブロックｌと
、その上面にガスケット３を介して重合されるシリンダ
へラド２とを備え、この両者１゜２は複数本のボルト４
．４・・・により結着される。

シリンダブロックｌは、図示しないクランク軸の軸線方
向に配列された複数本のシリンダ５．５・・・を有し、
各シリンダ５にピストン６が摺動自在に嵌合される。ピ
ストン６の上面には凹部７が形成されており、この凹部
７はピストン６とシリンダヘッド２との対向面間に画成
される燃焼室８の一部をなしている。

シリンダへラド２には、各シリンダ５毎に互いに独立し
た第１及び第２吸気ポート９＋、９ｇ、並びに−本の排
気ポート１０が設けられ、第２吸気ポート９□は第１吸
気ポート９Ｉより小径に形成される。

第１吸気ポート９．及び排気ポー）１０の内端はシリン
ダ５，５・・・の配列方向に並んで燃焼室８に開口し、
それらの外端はシリンダヘッド２の一側面に開口する。

また第２吸気ポート９．の内端は排気ポート１０と対向
して燃焼室８に開口し、その外端はシリンダヘッド２の
他側面に開口する。

こうして、第１及び第２吸気ボー）９ｔ、９ｇは、シリ
ンダ５の中心に関して略点対称位置に配置される。

また、第１．第２吸気ボー）９３．９ｇ、並びに排気ポ
ー）１０の内端は、それらのピストン６への投影面と前
記凹部７とがそれぞれ一部で重なるように配置される。

第１．第２吸気ポート９＋、９ｔ、並びに排気ポート１
０の内端には第１．第２弁座１２．．１２□、並びに排
気弁座１３が形成され、これらと協働して対応するポー
トを開閉する第１．第２吸気弁１４＋、１４ｇ、並びに
排気弁１５がシリンダヘッド２に付設される。これらの
弁を開閉するための動弁装置は周知のものであるから図
示を省略する。

さらに、第１．第２吸気ポート９１．９．は内端に連な
る下流部分が同一方向のヘリカル状に形成され、ここを
通過する吸気に、対応する吸気弁１４、．１４□の軸線
周りのスワールを与えるようになっている。

第２吸気ポート９意には吸気制御装置１６が付設される
。この吸気制御装置１６は、第２吸気ポート９２を機関
の低速運転域で不作動状態にし、高速運転域で作動状態
にするものであって、例えば第２吸気ボー）９ｇに設け
られる開閉弁１７と、これを機関の低速運転域で閉弁し
高速運転域で開弁する作動装置１８とから構成される。

また上記吸気制御装置１６は、第２吸気弁１４２の動弁
装置に付設される公知の弁体上機構としてもよく、この
場合、機関の低速運転域で該機構の作動により第２吸気
弁１４□の閉弁状態を保ち、高速運転域では該機構を不
作動にして第２吸気弁を動弁装置により通常通りに開閉
作動する。

シリンダヘッド２には、また、図示しない燃料噴射ポン
プに連なる燃料噴射ノズル１９が第２吸気ポート９□の
一側に隣接して装着され、この燃料噴射ノズル１９の噴
口は、対応するピストン６が上死点にきたときその凹部
７の中央部に臨むように配置される。

次にこの実施例の作用ついて説明すると、機関のアイド
リングを含む低速運転域では、吸気制御装置１６により
第２吸気ポート９．が不作動状態にされるので、吸気は
第１吸気ポート９．のみを通って燃焼室８に導入され、
また高速運転域では、吸気制御装置１６により第２吸気
ポート９□が作動状態にされるので、吸気は第１．第２
両吸気ポー）９１．９□を通って燃焼室８に導入される
。

而して、機関の低速運転域では、第１吸気ポート９１の
みを通る吸気流速は比較的高いので、その吸気は第１吸
気ポート９．のヘリカル状下流部分で強力なスワールが
与えられて燃焼室８に導入される。したがって、その後
、燃料噴射ノズル１９から燃料が燃焼室８に噴射される
と、酸室８で空気と燃料との良好な混合ガスが生成され
、燃焼効率を高めることができる。その結果、第４図の
線ａ−ｂに示すように低速トルクの向上が図られる。

また高速運転域では、第１及び第２吸気ポート９３．９
□の両方を吸気が通るようになるから、吸気抵抗が減少
し、したがって燃焼室８への吸気充填効率が大となり、
出力性能の向上がもたらされる。

この場合、第２吸気ポート９□は第１吸気ポート９＋よ
り小径になっているから、第２吸気ポート９□の作動に
よるも、総合吸気量の急激な変化、即ち機関出力の急激
な変化は起こらず、ショックが少ない。

しかも、両吸気ポート９．，９□を吸気が通ることから
、各吸気ボー）９．．９□での吸気流速が低下して、各
吸気ポート９０．９□のヘリカル状下流部分で吸気に与
えられるスワールか弱くなっても、これらスワールの方
向は同一であるから、両吸気ポー）９．．９□から燃焼
室８に導入された吸気は互いにスワールを助長させる。

特にシリンダ５の中心に関して略点対称位置に配置され
た第１及び第２吸気ポー）９１．９□を通過した吸気相
互のスワール助長効果は大きい。その結果、燃焼室８で
は必要な吸気スワールが確保され、燃焼性能の低下は生
じない。これによって、第４図の線ｂ−ｃに示すように
高速トルクの向上が図られる。

この場合のスワール比を低速運転域でのスワール比の２
０〜５０％とすると、吸気充填効率と燃焼性能の両方を
満足し得ることがテストにより確認されている。

ここで両吸気ポー）９．．９□作動時の総合スワール比
ＳＲは次式により求めることができる。

［Ｚｍ＋（α２−α＋）　＋Ｚｍｚ　（α４−α３）］
２但し、ＳＲＩ・・・第１吸気ポート９．のみ不動時の
スワール比ＳＲｚ・・・第２吸気ポート９ｔのみ作動時のスワール
比Ｚｍｌ・・・第１吸気ポート９．の平均バルブ有効開口
面積ｚｌ・・・第２吸気ポート９□の平均バルブ有効開口面
積 α１・・・第１吸気弁１４＋の開弁クランク角α２・・
・第１吸気弁１４＋の閉弁クランク角α３・・・第２吸
気弁１４．の開弁クランク角α４・・・第２吸気弁１４
８の閉弁クランク角Ｃ０発明の効果以上のように本発明の第１の特徴によれば、第１及び第
２吸気ポートの両方を、各吸気ポートを通して燃焼室に
導入される吸気に同一方向のスワールを生起させるよう
同一方向のヘリカル状に形成したので、第１及び第２吸
気ポートの両方が作動する機関の高速運転域でも、両吸
気ポートを通して導入された吸気が燃焼室で互いにスワ
ールを助長することにより、必要なスワールを確保でき
、したがって出力性能は勿論、燃焼性能をも満足させる
ことができ、燃費の低減及び排気・嘔モークの減少に寄
与し得る。

また第２の特徴によれば、第１及び第２吸気ポートをシ
リンダ中心に関して略点対称位置に配置したので、両吸
気ポートを通過した吸気相互のスワール助長効果を一層
高めることができる。

さらに第３の特徴によれば、第２吸気ポートを第１吸気
ポートより小径にしたので、第２吸気ポートが作動状態
または不作動状態に変わったときの総合吸気量の急激な
変化をなくし、出力ショックを少なくすることができる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、直噴式ディーゼ
ル機関の横断面図（第２図１−Ｉ線断面図）、第２及び
第３図は第１図の■−■線及び■−■線に沿う上記機関
の縦断面図、第４図は本発明による機関の回転数−出力
トルク特性線図である。ｌ・・・シリンダブロック、２・・・シリンダヘッド、
６・・・ピストン、８・・・燃焼室、９＋、９ｇ・・・
第１゜第２吸気ポート、ｌＯ・・・排気ポート、１４＋
、１４□・・・第１．第２吸気弁、１５・・・排気弁、
１６・・・吸気制御装置、１９・・・燃料噴射ノズル特
許出願人　　本田技研工業株式会社代理人　弁理士　　落　　合　　　　　健同　　　　　
　　１）　　中　　　隆　　　秀第１図第４図回　　転　　数（ｒｐｍ　）第３図手続補正書、味、平成　元年　２　月−９■

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　ピストンを摺動自在に嵌合するシリンダを有す
るシリンダブロックと、このシリンダブロックの上面に
結着されるシリンダヘッドと、前記ピストン及びシリン
ダヘッド間に画成される燃焼室に燃料を直接噴射すベく
シリンダヘッドに装着される燃料噴射ノズルとを備え、
前記燃焼室に吸気を導入するための互いに独立した第１
及び第２吸気ポートをシリンダヘッドに設け、その第２
吸気ポートに、該吸気ポートを機関の低速運転域で不作
動状態にし高速運転域で作動状態にする吸気制御装置を
付設した直噴式ディーゼル機関において、第１及び第２
吸気ポートの両方を、各吸気ポートを通して燃焼室に導
入される吸気に同一方向のスワールを生起させるよう同
一方向のヘリカル状に形成したことを特徴とする、直噴
式ディーゼル機関。
（２）　第（１）項記載のものにおいて、第１及び第２
吸気ポートをシリンダ中心に関して略点対称位置に配置
したことを特徴とする、直噴式ディーゼル機関。
（３）　第（１）項または第（２）項記載のものにおい
て、第２吸気ポートを第１吸気ポートより小径にしたこ
とを特徴とする、直噴式ディーゼル機関。