JPH07119472A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JPH07119472A
JPH07119472A JP5260708A JP26070893A JPH07119472A JP H07119472 A JPH07119472 A JP H07119472A JP 5260708 A JP5260708 A JP 5260708A JP 26070893 A JP26070893 A JP 26070893A JP H07119472 A JPH07119472 A JP H07119472A
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combustion chamber
cylinder
intake port
engine
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Toshio Yamaji
敏雄 山地
Nobumitsu Tanaka
伸光 田中
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Subaru Corp
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Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼改善を図ること。 【構成】 吸気ポート３１の上流側直線部３３の中心線
３５を排気ポート３２側の燃焼室４１の傾斜辺４１ａに
沿った傾斜延線３６と略平行になるように設定したの
で、燃焼室４１内部へは排気ポート３２側の燃焼室４１
の傾斜辺４１ａに沿わせた状態で吸気を送り込むことが
できることから、吸気がシリンダ４０内部の下方に向け
てスムースに流れ込み、シリンダ４０内部にてタンブル
を効率良く発生させることができので、燃焼改善が図れ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポート形状等の適正化
を図ることによりタンブル流の発生を容易に行わせるよ
うにしたエンジンの吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンへの燃料供給手段とし
て、燃料消費率の向上や排気ガスの清浄化等を図ること
が可能なインジェクション方式が主流となっている。こ
のインジェクション方式には、気筒内にインジェクタを
有する筒内直接噴射と吸気通路内にインジェクタを有す
る吸気マニホールド噴射（吸気ポート噴射）とがある。
【０００３】ここで、後者の吸気マニホールド噴射の場
合、吸気マニホールド内を流れる空気に燃料を噴射する
方式としているが、低負荷時の際には吸気ポートを流れ
る空気の流速が遅いことから、インジェクタからの噴射
燃料が十分に微粒化されずに気筒内に流入することがあ
り、このような場合燃焼効率の低下を招いてしまう。
【０００４】このような不具合を解消するために、気筒
内にスワールやタンブルを発生させ、燃料と空気のミキ
シングを効率良く行わせるようにした技術が多数提案さ
れている。
【０００５】その一つとして、たとえば実開平３−９９
８３３号公報には、図５に示すような吸気ポートが開示
されている。
【０００６】すなわち、吸気ポート１の中心線２を含む
縦断面内で、吸気ポート１の上流側流路中心線が直線部
を有し、かつその上流側流路中心線が吸気弁シート３の
排気弁４側の排気弁シート５部分と接するようにポート
形状を構成している。
【０００７】ところが、このような構成では、バルブ挟
み角の小さなエンジンの場合、丸で囲んだＢ部分の吸気
弁シート３の直線部分が長くなってしまい、タンブルを
発生させるための吸入空気流に対して十分な指向性を与
えることができないと考えられる。また、吸気ポート１
の有効断面積が極端に小さくなってしまうことから、出
力低下が発生してしまうという不具合がある。
【０００８】また、特開平２−３０１６１８号公報に
は、図６及び図７に示すような内燃機関の燃焼室構造が
開示されている。
【０００９】すなわち、燃焼室に吸気弁６と排気弁７を
設け、燃焼室壁面を吸気弁６と排気弁７の各弁シートの
円錐状シート面に連なる円錐面により構成するととも
に、これら円錐面が交差する燃焼室壁面の綾線の位置を
吸気弁６よりも排気弁７側に近づけるように設定してい
る。
【００１０】このような構成では、円錐面が交差する燃
焼室壁面の綾線の位置を吸気弁６よりも排気弁７側に近
づけるように設定しているので、縦スワールの強化が図
れるようになっている。
【００１１】ところが、このような構成では、燃焼室形
状が円錐状になっていると、シート部においてマスク効
果が出てしまい、吸気効率が下がってしまうばかりか、
燃焼室形状が凸凹となっていることから燃焼の悪化を招
いてしまう。
【００１２】更に、実願昭６１−１４１４５７号では、
図８に示す内燃機関の吸気装置が開示されている。
【００１３】すなわち、吸気ポート８を燃焼室９への出
口部における中心軸線１０が吸気弁の中心軸線１１より
も水平になるように形成し、ピストン１２の頂面の吸気
弁１３とは反対側に凹部１４を形成している。
【００１４】このような構成では、ピストン１２の頂面
の吸気弁１３とは反対側に設けられた凹部１４によって
タンブル流の形成が効率的に行われるようになっている
ものの、シリンダ１５の中心軸に対してオフセットした
位置に凹部１４が配設されているため、ピストン１２の
下死点後のタンブル流を維持することができない。ま
た、ピストン１２が上死点前にある場合であっても、凹
部１４がオフセットしているため、発生したタンブル流
が乱されてしまうという不具合があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の図５に示した吸気ポートでは、圧縮時に強い流れ
が得られ、燃焼室内の火炎伝播速度を増大させることが
できることから、燃焼時間の短縮が図れるようになって
いるものの、バルブ挟み角の小さなエンジンの場合、吸
気ポート下流端の直線部分が長くなってしまい、タンブ
ルを発生させるための吸入空気流に対して十分な指向性
を与えることができないと考えられ、またバルブ挟み角
の小さなエンジンの場合では、吸気ポート１の有効断面
積が極端に小さくなってしまうことから、出力低下が発
生してしまうという不具合がある。
【００１６】また、図６及び図７に示した内燃機関の燃
焼室構造では、円錐面が交差する燃焼室壁面の綾線の位
置を吸気弁６よりも排気弁７側に近づけるように設定し
ているので、縦スワールの強化が図れるようになってい
るものの、燃焼室形状が円錐状になっていると、シート
部においてマスク効果が出てしまい、吸気効率が下がっ
てしまうばかりか、各バルブ付近は円錐面であるため、
燃焼室形状が凸凹となっていることから燃焼の悪化を招
いてしまう。
【００１７】更に、図８に示した内燃機関の吸気装置で
は、ピストン１２の頂面の吸気弁１３とは反対側に設け
られた凹部１４によってタンブル流の形成が効率的に行
われるようになっているものの、シリンダ１５の中心軸
に対してオフセットした位置に凹部１４が配設されてい
るため、ピストン１２の下死点後のタンブル流を維持す
ることができないばかりか、ピストン１２が上死点前に
ある場合であっても、凹部１４がオフセットしているた
め、発生したタンブル流が乱されてしまうという不具合
があった。
【００１８】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、タンブルの発生を効率良く行わせることに
より、燃焼改善を図ることができるエンジンの吸気装置
を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
シリンダのペントルーフ型の燃焼室に開通されている吸
気ポートによって吸気を行うエンジンの吸気装置におい
て、前記吸気ポートの直線部分の中心線が前記吸気ポー
トの近傍に設けられている排気ポート側の燃焼室の傾斜
辺に対して略平行状態をとるように設定されていること
を特徴とする。
【００２０】請求項２記載の発明は、シリンダのペント
ルーフ型の燃焼室に開通されている吸気ポートによって
吸気を行うエンジンの吸気装置において、前記燃焼室の
ペントルーフ角度（図２参照）が、吸気側角度をθ1 と
し、排気側角度をθ2 としたとき、θ1 ＜θ2 に設定さ
れているとともに、バルブ挟み角が小さく設定されてい
ることを特徴とする。
【００２１】請求項３記載の発明は、シリンダ内部に摺
動自在に配設されているピストンの頂面部に球面形状の
凹部が形成されていることを特徴とする。
【００２２】請求項４記載の発明は、シリンダ内部に摺
動自在に配設されているピストンの頂面部にカマボコ形
状の凹部が形成されていることを特徴とする。
【００２３】請求項５記載の発明は、シリンダ内部に摺
動自在に配設されているピストンの頂面部に前記燃焼室
の凹部輪郭に合わせた凹部が形成されていることを特徴
とする。
【００２４】
【作用】本発明のエンジンの吸気装置では、吸気ポート
の直線部分の中心線が吸気ポートの近傍に設けられてい
る排気ポート側の燃焼室の傾斜辺に対して略平行状態を
とるように設定したので、吸気がシリンダ内部の下方に
向けてスムースに流れ込むので、シリンダ内部にてタン
ブルを効率良く発生させることができ、燃焼改善が図れ
る。
【００２５】また燃焼室のペントルーフ角度を、吸気側
角度をθ1 とし、排気側角度をθ2としたとき、θ1 ＜
θ2 に設定したので、吸気ポートの直線部の中心線がシ
リンダ軸心と直交する側に近づき、また吸気バルブ軸に
対して平行する側に近づくため、吸気ポート内部の圧力
が小さくなり、タンブルの発生が効率良く行われるとと
もに、シリンダ内部への吸気効率が高められることから
エンジン出力の向上が図れるばかりか、バルブ挟み角が
小さく設定されているので、動弁系のコンパクト化が図
れる。
【００２６】更に、シリンダ内部に摺動自在に配設され
ているピストンの頂面部に球面形状の凹部を形成したの
で、シリンダの圧縮時における燃焼室内部のタンブル流
はピストン頂面部の球面凹部によってその流れが乱され
ることなく維持されるので、燃焼改善が図れる。
【００２７】更にまた、ピストン頂面部の凹部をカマボ
コ形状とすることによっても、またピストンの頂面部に
燃焼室の凹部輪郭に合わせて形成した凹部によっても、
同様に、シリンダの圧縮時における燃焼室内部のタンブ
ル流の乱れが発生しないので、燃焼改善が図れる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づい
て説明する。図１は、本発明のエンジンの吸気装置の一
実施例を示すものである。同図に示すように、エンジン
の吸気装置の吸気通路２５には、内部を上下に隔てる隔
壁２６が設けられている。隔壁２６の上流側には、コン
トロールバルブ２７が回動自在に配設されている。低負
荷時の際には、コントロールバルブ２７が回動によって
同図に示す状態をとり、吸気通路２５内部の下側部分を
閉塞すると、吸気は吸気通路２５内部の上側部分を高速
で流れる。
【００２９】吸気通路２５の下流側には、図示省略の噴
射口を後述の吸気ポート３１に向けた状態をとる燃料噴
射用のインジェクタ２８が設けられている。また吸気通
路２５の下流側には、燃焼室４１に開通された吸気ポー
ト３１が設けられている。吸気ポート３１の近傍には、
排気ポート３２が設けられている。
【００３０】ここで、吸気ポート３１には、上流側の直
線部３３とこれに続く湾曲部３４とが設けられている。
また、吸気ポート３１の形状は、直線部３３の中心線３
５が排気ポート３２側の燃焼室４１の傾斜辺４１ａに沿
った傾斜延線３６と略平行になるように設定されてい
る。
【００３１】このような構成のエンジンの吸気装置で
は、低負荷時の際に、コントロールバルブ２７が回動に
よって吸気通路２５内部の下側部分を閉塞することによ
り、吸気が吸気通路２５の上側部分を高速で流れ、更に
吸気ポート３１を経てシリンダ４０内部に流れ込む。こ
のとき、吸気ポート３１の直線部３３は、排気ポート３
２側の燃焼室４１の傾斜辺４１ａに沿った傾斜延線３６
と略平行になるように設定されていることから、排気ポ
ート３２側の燃焼室４１の傾斜辺４１ａに沿わせた状態
で吸気が送り込まれ、吸気がシリンダ４０内部の下方に
向けてスムースに流れ込むので、シリンダ４０内部にて
タンブルを効率良く発生させることができ、燃焼改善が
図れる。
【００３２】図２は、図１のエンジンの吸気装置の構成
を変えた場合の他の実施例を示すものである。なお、以
下に説明する図において、図１と共通する部分には同一
符号を付し重複する説明を省略する。
【００３３】同図に示すように、燃焼室４１の排気ポー
ト３２側の傾斜辺４１ａとシリンダ軸心４２とのなす角
度θ2 は、燃焼室４１の吸気ポート３１側の傾斜辺４１
ｂとシリンダ軸心４２とのなす角度θ1 に対して大きく
されている。また、バルブ挟み角θ3 は、図１のバルブ
挟み角に比べて分かるとおり小さくされている。
【００３４】このような構成のエンジンの吸気装置で
は、燃焼室４１の排気ポート３２側の傾斜辺４１ａとシ
リンダ軸心４２とのなす角度θ2 を、燃焼室４１の吸気
ポート３１側の傾斜辺４１ｂとシリンダ軸心４２とのな
す角度θ1 に対して大きくすることにより、吸気ポート
３１の直線部３３の中心線３５がシリンダ軸心４２に対
して直交する方向に近づけられ、また吸気バルブ軸３８
に対して直線部３３の中心線３５が平行状態に近づけら
れるので、吸気ポート３１の湾曲部３４の曲率半径を大
きくとることができ、吸気ポート３１内部の圧力損失を
小さくすることができることから、吸気がシリンダ４０
内部の下方に向けてスムースに流れ込む。
【００３５】このように、この実施例では、燃焼室４１
の排気ポート３２側の傾斜辺４１ａとシリンダ軸心４２
とのなす角度θ2 を、燃焼室４１の吸気ポート３１側の
傾斜辺４１ｂとシリンダ軸心４２とのなす角度θ1 に対
して大きくし、吸気ポート３１の直線部３３の中心線３
５をシリンダ軸心４２に対して直交する方向に近づける
ようにしたので、中心線３５がシリンダ軸心４２と直交
する側に近づけられ、また吸気バルブ軸３８に対して平
行する側に近づけられるため、吸気ポート３１の湾曲部
３４の曲率半径を大きくとることができるので、吸気ポ
ート３１内部の圧力損失が小さくなり、タンブルの発生
が効率良く行われるとともに、シリンダ４０内部への吸
気効率が高められることからエンジン出力の向上が図れ
る。また、バルブ挟み角θ3 を小さくしたので、動弁系
のコンパクト化が可能となる。
【００３６】図３は、エンジンの吸気装置の構成を変え
た場合の他の実施例を示すものである。同図に示すよう
に、シリンダ４０に摺動自在に配設されているピストン
４３のピストン頂面部４４には、球面凹部４５が形成さ
れている。
【００３７】このような構成のエンジンの吸気装置で
は、シリンダ４０の圧縮時における燃焼室４１内部にお
けるタンブル流はピストン頂面部４４の球面凹部４５に
よってその流れが乱されることなく維持されるので、燃
焼改善が図れる。
【００３８】図４は、図３のピストン４３のピストン頂
面部４４の形状を変えた場合の他の実施例を示すもので
あり、ピストン４３のピストン頂面部４４には、同図に
示す形状のカマボコ状の凹部４６が形成されている。
【００３９】このような構成のエンジンの吸気装置で
は、シリンダ４０の圧縮時における燃焼室４１内部にお
けるタンブル流はピストン頂面部４４のカマボコ状の凹
部４６によってその流れが乱されることなく維持される
ので、上記同様に、燃焼改善が図れる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンジン
の吸気装置によれば、吸気ポートの上流側直線部分の中
心線が吸気ポートの近傍に設けられている排気ポート側
の燃焼室の傾斜辺に対して略平行状態をとるように設定
したので、吸気がシリンダ内部の下方に向けてスムース
に流れ込むので、シリンダ内部にてタンブルを効率良く
発生させることができ、燃焼改善が図れる。
【００４１】また燃焼室のペントルーフ角度を、吸気側
角度をθ1 とし、排気側角度をθ2としたとき、θ1 ＜
θ2 に設定したので、吸気ポートの直線部の中心線がシ
リンダ軸心と直交する側に近づき、また吸気バルブ軸に
対して平行する側に近づくため、吸気ポート内部の圧力
が小さくなり、タンブルの発生が効率良く行われるとと
もに、シリンダ内部への吸気効率が高められることから
エンジン出力の向上が図れるばかりか、バルブ挟み角が
小さく設定されているので、動弁系のコンパクト化が図
れる。
【００４２】更に、シリンダ内部に摺動自在に配設され
ているピストンの頂面部に球面形状の凹部を形成したの
で、シリンダの圧縮時における燃焼室内部のタンブル流
はピストン頂面部の球面凹部によってその流れが乱され
ることなく維持されるので、燃焼改善が図れる。
【００４３】更にまた、ピストン頂面部の凹部をカマボ
コ形状とすることによっても、またピストンの頂面部に
燃焼室の凹部輪郭に合わせて形成した凹部によっても、
同様に、シリンダの圧縮時における燃焼室内部のタンブ
ル流の乱れが発生しないので、燃焼改善が図れる。した
がって、タンブルの発生が効率良く行われるので、燃焼
改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジンの吸気装置の一実施例を示す
図である。
【図２】図１の燃焼室の形状を変えた場合の他の実施例
を示す図である。
【図３】図１のピストン形状を変えた場合の他の実施例
を示す図である。
【図４】図３のピストン形状を変えた場合の他の実施例
を示す図である。
【図５】従来の吸気ポートを示す図である。
【図６】従来の吸気ポートを示す図である。
【図７】図６の吸気ポートのＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】従来の内燃機関の吸気装置を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
２５ 吸気通路 ２６ 隔壁 ２７ コントロールバルブ ２８ インジェクタ ３１ 吸気ポート ３２ 排気ポート ３３ 直線部 ３４ 湾曲部 ３５ 中心線 ４０ シリンダ ４１ 燃焼室 ４２ シリンダ軸心 ４４ ピストン頂面部 ４５ 球面凹部 ４６ 凹部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダのペントルーフ型の燃焼室に開
    通されている吸気ポートによって吸気を行うエンジンの
    吸気装置において、 前記吸気ポートの上流側直線部分の中心線が前記吸気ポ
    ートの近傍に設けられている排気ポート側の燃焼室の傾
    斜辺に対して略平行状態をとるように設定されているこ
    とを特徴とするエンジンの吸気装置。
  2. 【請求項２】 シリンダのペントルーフ型の燃焼室に開
    通されている吸気ポートによって吸気を行うエンジンの
    吸気装置において、 前記燃焼室のペントルーフ角度が、吸気側角度をθ1 と
    し、排気側角度をθ2としたとき、θ1 ＜θ2 に設定さ
    れているとともに、バルブ挟み角が小さく設定されてい
    ることを特徴とするエンジンの吸気装置。
  3. 【請求項３】 前記シリンダ内部に摺動自在に配設され
    ているピストンの頂面部に球面形状の凹部が形成されて
    いることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの
    吸気装置。
  4. 【請求項４】 前記シリンダ内部に摺動自在に配設され
    ているピストンの頂面部にカマボコ形状の凹部が形成さ
    れていることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジ
    ンの吸気装置。
  5. 【請求項５】 前記シリンダ内部に摺動自在に配設され
    ているピストンの頂面部に前記燃焼室の凹部輪郭に合わ
    せた凹部が形成されていることを特徴とする請求項１又
    は２記載のエンジンの吸気装置。
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