JPH08128327A - 内燃機関の低負荷時スワール発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】低負荷時の吸気流速を加速して良好なスワール
を形成させ、しかも、既存の内燃機関にも適用できる内
燃機関の低負荷時スワール発生装置を提供する。 【構成】低負荷時スワール発生装置１は、高負荷用のメ
インポート８と、低負荷用のサブポート５との２つの吸
気通路を有し、サブポート５は、吸気流入口より吸気流
出口を小さく形成し、且つ装置本体から伸び出したサブ
ポート５のノズル部を燃焼室７の吸気口７ａ付近に開口
させ、メインぽーと８に設けた切換弁９を機関低負荷時
に閉止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の低負荷時ス
ワール発生装置に関し、更に詳細には、機関低負荷時の
吸気流速を加速し、シリンダ内のスワールを効果的に発
生させる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃焼室内に良好なスワールを
発生させ、効率よく燃料を燃焼させるために、吸気通
路、特に吸気ポートの構造に種々の提案がなされている
ことは周知である。例えば特開昭５４−５２２２０号公
報に記載された吸気装置は、気化器の下流側の吸気通路
及び吸気ポート内に、気化器側入口と燃焼室側出口との
間で９０°のひねりを入れた隔壁を設け、低負荷用の比
較的小さい断面積の一次吸気通路と、高負荷用の比較的
大きい断面積の二次吸気通路とに区画し、吸気ポートの
周方向に旋回する流れを生じさせるようにしたものであ
る。

【０００３】しかしながら、このように吸気通路及び吸
気ポート内に９０°捻った隔壁を形成する構造は、加工
が複雑となるにも関わらず十分なスワールが得られない
という問題がある。そこで特開昭５８−１４８２２８号
公報に記載された吸気装置は、気化器より下流の吸気通
路内を、比較的小さい断面積の低負荷吸気通路と、比較
的大きい断面積の高負荷吸気通路とに隔壁によって区画
し、低負荷運転時に閉止する切換弁を高負荷吸気通路に
取り付け、且つ低負荷吸気通路の出口を吸気ポートの中
心軸に対して一方に偏らせ、吸気ポートの周方向の旋回
流を生じさせるようにし、低負荷吸気通路から流出した
吸気が吸気ポート（好ましくはヘリカル形の）内を旋回
しながら流れるように、吸気ポート内壁に案内溝を形成
したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記特開昭５
８−１４８２２８号公報に記載された手段は、吸気ポー
ト内に隔壁を設けないので加工がより簡単となる反面、
混合気の流速が吸気ポート内で流速が低下するという問
題、吸気弁が開いてシリンダから吸気ポート内に燃焼ガ
スが逆流すると、吸気流を案内溝に沿って流すという整
流効果が著しく阻害されるという問題などがある。

【０００５】本発明は、機関低負荷時の吸気を加速して
燃焼室に供給して良好なスワールを発生させることがて
き、しかも、既存の内燃機関にも適用できる内燃機関の
低負荷時スワール発生装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明の内燃機関の低負荷時スワール発生装置の構
成は、内燃機関の吸気ポートに取り付け、機関低負荷時
の吸気流速を加速する装置であって、高負荷用のより大
きな断面積を有するメインポートと、低負荷用のより小
さな断面積を有するサブポートとの２つの吸気通路を有
し、メインポートに機関低負荷運転時に閉止する切換弁
を取り付け、サブポートの吸気流入口面積より吸気流出
口面積を小さく形成し、且つサブポートの吸気流出口を
燃焼室の吸気口付近に開口させたものである。

【０００７】前記サブポート形状を、吸気流入口より吸
気流出口の面積を小さくする手段としては、吸気の下流
に向かって断面積を逓減させるようにすることが、流動
抵抗を少なくするので好ましいが、途中から断面積を狭
くするなど、適宜実際に即した形状とすることができ
る。更にサブポートの吸気流出口は、燃焼室内にスワー
ルを形成するに適した方向を向けて吸気が吹き出す方向
及び切り口を与えるようにする。

【０００８】またサブポートの断面形状は、特に限定は
なく、円形、欠円形、楕円形、角を丸面取りした長方形
状、これらに類似の形状とするなど、実際に則して適宜
の形状とすることができる。また、上流側の断面形状と
下流側の断面形状とが異なってもよい。高負荷運転時の
サブポートは開放したままとすることができる。しかし
ながらサブポートの流通抵抗は、メインポートの流通抵
抗より遙かに高い流通抵抗であるため、高負荷運転時に
は大部分の吸気はメインポートを通じて燃焼室に供給さ
れる。したがって、メインポートは、流通抵抗が発生し
ないように十分大きな断面とするように予め設計するこ
とが望ましい。

【０００９】前記本発明の内燃機関の低負荷時スワール
発生装置は、内燃機関の吸気マニホルドと吸気ポートと
の間に取り付け、機関低負荷時の吸気流速を加速する装
置であって、高負荷用のより大きな断面積を有するメイ
ンポートと、低負荷用のより小さな断面積を有するサブ
ポートとの２つの吸気通路を有し、メインポートに機関
低負荷時に閉止する切換弁を取り付け、サブポートの吸
気流入口面積より吸気流出口面積を小さく形成し、且つ
サブポートの吸気流出口を燃焼室の吸気口付近にノズル
状に伸び出させた形状とすることができる。

【００１０】前記サブポートのノズル状部分（以下ノズ
ル部という）を装置本体と別体とし、それぞれ作製後組
み着けて一体とすることもできる。別体とした前記ノズ
ル部は、鉄、アルミなどの板金加工又は精密鋳造、樹脂
による射出成形などで形成したり、ノズル部を２つ割り
とし、組付けの際に一体にすることもできる。但し、本
発明の装置の材料、加工方法などには、特に限定はな
く、任意の手段を採用することができる 本発明の低負荷時スワール発生装置を適用する内燃機関
は、ガソリンエンジンに取り付けてもよく、またディー
ゼルエンジンに取り付けることもできる。

【００１１】

【作用】サブポートの吸気流入口をメインポートの断面
積より狭くし、更にサブポートの吸気流出口の面積を、
前記サブポートの吸気流入口より更に狭くして、吸気を
燃焼室の吸気口付近に流出させるようにした請求項１に
記載の構成は、機関の低負荷運転時に吸入される少量の
吸気を、断面積の小さいサブポートの吸気流入口から流
入させ、更に吸気流出口を減少させて吸気流速を、より
少ない流通抵抗の下に加速し、燃焼室の吸気口付近に流
出させ、燃焼室中に良好なスワールを形成させるように
作用する。

【００１２】前記構成の低負荷時スワール発生装置を、
吸気マニホルド及び吸気ポートとの間に介装し、サブポ
ートの吸気流出口を、吸気ポート内に伸び出させた請求
項２に記載の構成は、従来の内燃機関を変更する部分を
少なくして加工・保守コストを可及的に逓減させること
ができ、しかも既存の内燃機関に取り付けることを可能
にする作用がある。

【００１３】

【実施例】以下添付の図面を参照して実施例により本発
明を具体的に説明する。図１〜２に示す実施例１はガソ
リンエンジンについて実施したものであり、低負荷時ス
ワール発生装置１は、シリンダヘッド２に形成した吸気
ポート３と吸気マニホルド４との間に取り付け、内部に
サブポート５を取り付けている。

【００１４】低負荷時スワール発生装置１の装置本体１
ａは、両端部にフランジ１ｂを取り付けた筒体からな
り、この筒体内に配置したサブポート５の本体部５ａを
装置本体１ａと一体的に形成し、下流側に伸び出したノ
ズル部５ｂを設けたサブポート５を設け、吸気流入口５
ｃから吸気流出口５ｄに向けて断面積を逓減させた錐体
状に形成し、吸気流出口５ｄをインジェクター６から噴
射される燃料流６ａに吸気を吹き付けるように開口させ
たものであり、前記本体部５ａ内をサブポート５で区画
した残りの部分をメインポート７とし、このメインポー
ト７を開閉する切換弁８を取り付けた構造をしている。

【００１５】サブポート５は、本体部５ａを装置本体１
ａと一体的に精密鋳造などにより形成し、ノズル部５ｂ
を一体に組み立てた後、圧入により組付け、断面積が、
吸気流入口５ｃから吸気流出口５ｄにかけて逓減する円
錐形状に形成したものである。なお、前記ノズル部５ｂ
は、鉄、アルミ、樹脂などにより製造し、圧入でなくね
じ止めなどで固定することもできる。

【００１６】そして図２に示すとおり、サブポート５の
吸気流出口５ｄは、吸気ポート３に取り付けたインジェ
クター６から燃焼室７の吸気口７ａに向かって噴射され
る燃料噴流６ａに向かって吹き付ける位置に開口させ
た。なお、実施例１のサブポート５は前記のとおり軸心
に対して直線状としたが、吸気ポート３の形状によって
は、ノズル部５ｂを曲がった形状としてもよい。

【００１７】前記メインポート８は、装置本体１ａの筒
部内にサブポート５が占める部分の残部として形成し、
切換弁９によって開閉できるように形成した（図はメイ
ンポート８を閉止した状態を示している）。切換弁９
は、バタフライ弁からなり、弁軸９ａにリンク腕９ｂを
取り付け、制御装置（図示せず）により回転させるよう
に形成した。

【００１８】吸気は、通常の内燃機関と同様に、エアク
リーナ10を通過した後、スロットルバルブ11を設けた吸
気通路12から吸気マニホルド４を通じて、低負荷時スワ
ール発生装置１に流入する。そして、機関高負荷時には
切換弁９が開弁しているので、吸気は主として流通抵抗
の少ないメインポート８を通り、吸気ポート３内で燃料
を混入し、燃焼室７内に吸引される。

【００１９】また機関低負荷時には切換弁９が閉止され
るので、吸気はサブポート５から吸気ポート３内の燃料
噴流６ａに向けて吹き出し、燃焼室７内に吸引される。
前記したとおり、機関低負荷時には断面積の大きい高負
荷用吸気通路12ａのスロットルバルブ11が閉止され、断
面積の小さい低負荷用吸気通路12ｂのスロットル11によ
って流路が絞られるため、吸気流量は少量となる。

【００２０】しかしながら、サブポート５の断面積は小
さく、しかも下流側ほど面積が逓減する構造となってい
るため、吸気の流速がサブポート５内で、より少ない流
通抵抗の下に加速され、運動のエネルギーを蓄積しなが
ら燃料噴流６ａに向けて吹き出し、燃焼室７内に良好な
スワールを形成させた。燃焼室７内の燃焼ガスは排気ポ
ート３ａから排出される。

【００２１】以上のとおり実施例１の低負荷時スワール
発生装置１は、従来のガソリンエンジンを設計変形する
ことなく、吸気ポート３に外着けするだけで、良好なス
ワールを発生させることができる。なお、図２に示す符
号13ａは吸気弁、13ｂは排気弁、14はシリンダボディ、
15はシリンダボア、16はピストン、17はチョークバルブ
である。

【００２２】図３は、前記サブポート５の吸気流出口５
ｄの開口方向を例示的に示したものであり図３のＡは、
下方に吸気を吹き出すように下斜め方向にカットしたも
のであり、図３のＢは、斜め上方に向けて吸気を吹き出
すようにカットしたものである。ノズル部５ｂの形状
は、以上の外、実際に即して適宜変形して実施すること
ができる。

【００２３】図４，５に示す実施例２の低負荷時スワー
ル発生装置１のチューブ状のサブポート５は、吸気流入
口５ｃを欠円形、吸気流出口５ｄを円形に形成し、装置
本体１ａから伸びだしたノズル部５ｂから断面積を縮小
するように形成した。実施例２の切換弁９は、弁軸９ａ
を垂直に取り付け、各気筒の弁軸９ａ（１個のみ図示）
を駆動するリンク（リンク腕９ｂのみ図示）構造をより
簡単にした外は実施例１と同様に形成し、同じ部材には
同じ符号を付し説明を省略する。以上のとおり実施例２
の弁軸９ａはサブポート５を貫通して取り付けたが、貫
通穴から多少吸気が漏れても、量的にはロスとならない
ので、気密性は特に厳密にする必要はない。

【００２４】図６のＡ〜Ｆは、低負荷時スワール発生装
置１の吸気流入口５ｃ側の形状を例示したものであり、
図６のＡは、サブポート５及びメインポート８共に円形
断面とし、鋳造により一体形成したものである。図６の
Ｂは、円形断面のメインポート８に、偏平形状のサブポ
ート５を外接させ、鋳造により一体形成したものであ
る。

【００２５】図６のＣは、角を丸面取りした四角形状断
面のメインポート８に、同様に角を丸面取りした四角形
状断面のサブポート５を外接させ、鋳造により一体形成
したものである。図６のＤは、角を丸面取りした四角形
状断面のメインポート８に、同様に角を丸面取りした四
角形状断面のサブポート５を外接して取り付け、鋳造に
より一体形成したものである。

【００２６】図６のＥは、角を丸面取りした四角形状断
面の本体部５ａの内部に、楕円様のサブポート５を配置
し、鋳造により一体形成したものであり、メインポート
８は、上方の残部空間に形成した。図６のＦは、角を丸
面取りした丸みのある四角形状断面のチューブ状に形成
した本体部５ａの内部に、内接するように偏平断面のチ
ューブ状サブポート５を取り付けたものである。

【００２７】以上説明した燃焼室７の吸気口７ａは吸気
ポート３の下側に開口しているので、吸気流入口５ｃは
本体部５ａの下側に取り付けた。したがって、図６のＡ
〜Ｆはいずれもサブポート５をメインポート８の下側に
取り付けたが、これは本発明にとって本質的ではなく、
所望により他の位置に取り付けることができる。更に前
記実施例はいずれも低負荷時スワール発生装置を独立部
材として形成したが、本発明はこれに限定されず、予め
吸気ポートや吸気マニホルドに組み込んで実施すること
もできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の低負荷時ス
ワール発生装置は、次の効果を得ることがてきる。即
ち、低負荷時に閉止する切換弁を取り付け、且つより大
きな断面積を与えた高負荷用のメインポート、及びより
面積の小さい吸気流入口と、更に面積を小さくした吸気
流出口とを有し、且つ燃焼室の吸気口付近に流出させる
ようにしたサブポートを設けた請求項１記載の構成は、
機関の高負荷運転時には、主として流通抵抗の少ないメ
インポートを通じて吸気を供給されるので、機関性能に
影響を与えるおそれがなく、しかも機関の低負荷運転時
に吸入される少量の吸気を、小さい吸気流入口としたサ
ブポートに流入させ、しかも吸気流出口を更に縮小させ
て流速を加速し、燃焼室の吸気口付近に流出させ、燃焼
室中に良好なスワールを形成させることができる。

【００２９】また、前記低負荷時スワール発生装置を、
吸気マニホルド及び吸気ポートとの間に介装し、サブポ
ートの流出口部を、吸気ポート内に伸び出させた請求項
２記載の構成は、内燃機関及び吸気系統の設計変更部分
を可及的に少なくして加工コスト及び保守コストを低く
抑えることができ、また既存の内燃機関に取り付けるこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による内燃機関の低負荷時ス
ワール発生装置の３面図であり、Ａは正面図であり、Ｂ
はＡのＢ−Ｂ線断面図であり、ＣはＡのＣ−Ｃ線断面図
である。

【図２】図１に示す低負荷時スワール発生装置をガソリ
ンエンジンに組み込んだ状態を示す要部縦断面図であ
る。

【図３】図３のＡは前記サブポートの吸気出口形状の変
形例であり、Ｂは別の変形例である。

【図４】本発明の実施例２による内燃機関の低負荷時ス
ワール発生装置の正面図である。

【図５】図３に示す低負荷時スワール発生装置の拡大斜
視図である。

【図６】図６のＡ〜Ｆはいずれもメインポート及びサブ
ポートの吸気入口側の形状を例示したものである。

【符号の説明】

１ 低負荷時スワール発生装置 １ａ 装置本体 ２ シリンダヘッド ３ 吸気ポート ４ 吸気マニホルド ５ サブポート ５ａ 本体部 ５ｂ ノズル部 ５ｃ 吸気流入口 ５ｄ 吸気流出口 ６ａ 燃料噴流 ７ 燃焼室 ７ａ 吸気口 ８ メインポー
ト ９ 切換弁 ９ａ 弁軸 12 吸気通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気ポートに取り付け、機関
   低負荷時の吸気流速を加速する装置であって、高負荷用
   のより大きな断面積を有するメインポートと、低負荷用
   のより小さな断面積を有するサブポートとの２つの吸気
   通路を有し、メインポートに機関低負荷運転時に閉止す
   る切換弁を取り付け、サブポートの吸気流入口面積より
   吸気流出口面積を小さく形成し、且つサブポートの吸気
   流出口を燃焼室の吸気口付近に開口させた内燃機関の低
   負荷時スワール発生装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の吸気マニホルドと吸気ポート
   との間に取り付け、機関低負荷時の吸気流速を加速する
   装置であって、高負荷用のより大きな断面積を有するメ
   インポートと、低負荷用のより小さな断面積を有するサ
   ブポートとの２つの吸気通路を有し、メインポートに機
   関低負荷時に閉止する切換弁を取り付け、サブポートの
   吸気流入口面積より吸気流出口面積を小さく形成し、且
   つサブポートの吸気流出口を燃焼室の吸気口付近にノズ
   ル状に伸び出させた内燃機関の低負荷時スワール発生装
   置。