JP2005113694A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼室内のタンブル流を強化しつつ、燃焼室への吸入空気量を十分に確保することができる内燃機関の提供を目的とする。
【解決手段】 内燃機関１は、互いに隣り合う少なくとも２つの吸気ポート３と、各吸気ポート３を開閉する吸気弁Ｖｉとを有しており、燃焼室２内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生するものであり、各吸気ポート３の内周面３ａに設けられており、排気側から遠ざかると共に２つの吸気ポート間の領域に向けて流れる空気を案内して変向させる整流突起５を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関に関する。

一般に、燃焼室内に直接噴射された燃料と空気との混合気を燃焼させて動力を発生する直噴式の内燃機関では、燃焼効率やその出力を向上させる上で、燃焼室内にタンブル流（縦方向の渦流）を形成するのが好ましい。この場合、タンブル流は、例えば、燃料噴射弁から離れるように吸気ポートから流出した後、ピストン頂面に沿って燃料噴射弁側に戻るように形成されるが、燃焼室の内部には、このようなタンブル流（正タンブル流または順タンブル流）と逆向きの逆タンブル流が形成されてしまうことがある。そして、逆タンブル流が正タンブル流と衝突してしまうと、正タンブル流が弱められ、空気と燃料との混合が良好に行われなくなってしまう。

このため、従来から、吸気弁の着座部周囲に位置する開口部周壁の燃料噴射弁寄りの部位を反対側よりも吸気弁に近づけて形成することにより、燃焼室内における逆タンブル流の発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、吸気弁のリフト量が小さいときに、燃焼室開口端部のシュラウド部側からの吸気流（逆タンブル流）をシュラウドにより制限する技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。更に、燃焼室内のタンブル流を強化するために、２つの吸気ポートのそれぞれに、燃焼室に臨んで開口する吸気開口部近傍に位置するように、２つの吸気開口部の中線とシリンダの壁面との交点に向けて吸気ポート内の吸入空気を整流して燃焼室内に導く整流突起が設けられた内燃機関も知られている（例えば、特許文献３参照。）。そして、燃焼室内のタンブル流を強化するための技術としては、更に、下記の特許文献４〜６が存在している。

特開２００１−１２２４７号公報 特開平０７−１６６８６７号公報 特開平１１−１４１３９７号公報 特開２００３−１０６１５１号公報 特表２００１−５２６３５１号公報 特開２００２−５４５３５号公報

しかしながら、上述したような従来の手法を採用しても、正タンブル流を弱めてしまう逆タンブル流の発生を十分に抑制することは困難であった。また、従来の手法によって燃焼室における逆タンブル流の発生を抑制すると、燃焼室への吸入空気量を十分に確保できなくなってしまうこともあった。

そこで、本発明は、燃焼室内のタンブル流を強化しつつ、燃焼室への吸入空気量を十分に確保することができる内燃機関の提供を目的とする。

本発明による内燃機関は、互いに隣り合う少なくとも２つの吸気ポートと、各吸気ポートを開閉する吸気弁とを有しており、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関において、各吸気ポートの内周面に設けられており、排気側から遠ざかると共に２つの吸気ポート間の領域に向けて流れる空気を案内して変向させる整流突起を備えることを特徴とする。

一般に、内燃機関の吸気ポートから燃焼室内に流れ込む空気は、吸気ポートから排気側に向けて流出して正タンブル流を形成するものと、吸気ポートから排気側とは反対側に流出するものとに分けられるが、少なくとも２つの吸気ポートを有する内燃機関の場合、正タンブル流を弱めてしまう逆タンブル流は、主として、排気側から遠ざかると共に２つの吸気ポート間の領域に向けて流れる空気により形成される。

このような点に鑑みて、この内燃機関では、各吸気ポートの内周面に、排気側から遠ざかると共に２つの吸気ポート間の領域に向けて流れる空気を案内して変向させる整流突起が設けられている。これにより、この内燃機関では、整流突起によって、正タンブル流を弱めてしまう逆タンブル流の発生が抑制される。そして、本来であれば逆タンブル流を形成したであろう空気は、整流突起によって変向された上で燃焼室へと流れ込むので、燃焼室への吸入空気量は十分に確保される。この結果、この内燃機関によれば、燃焼室内のタンブル流を強化しつつ、燃焼室への吸入空気量を十分に確保することが可能となり、燃料と空気とを良好に混合させて燃料効率や出力特性を向上させることができる。

この場合、整流突起は、２つの吸気ポート間の領域から遠ざかるように空気を案内すると好ましく、排気側に空気を案内するものであってもよい。

本発明によれば、燃焼室内のタンブル流を強化しつつ、燃焼室への吸入空気量を十分に確保することができる内燃機関の実現が可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明による内燃機関を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関１は、燃焼室２の内部でガソリン等の燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室２内でピストン（図示省略）を往復移動させることにより動力を発生するものである。なお、図１には１気筒のみが示されるが、内燃機関１は多気筒エンジンとして構成されると好ましく、本実施形態の内燃機関１は、例えば４気筒エンジンとして構成される。

また、本実施形態の内燃機関１は、いわゆる４バルブエンジンとして構成されており、各燃焼室２には、吸気ポート３および排気ポート４がそれぞれ２つずつ設けられている。各燃焼室２の２つの吸気ポート３は、それぞれ図示されない吸気通路に接続され、各燃焼室２の２つの排気ポート４は、それぞれ図示されない排気通路に接続されている。そして、内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気ポート３を開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポート４を開閉する排気弁（図示省略）とが燃焼室２ごとに２体ずつ配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁は、例えば、可変バルブタイミング機能を有する動弁機構（図示省略）によって開閉させられる。

更に、内燃機関１は、何れも図示されない点火プラグおよびインジェクタをそれぞれ複数有しており、点火プラグとインジェクタとは、燃焼室２ごとに少なくとも１体ずつ備えられている。本実施形態では、いわゆるサイドインジェクション方式が採用され、インジェクタは、燃焼室２に連なる吸気ポート３の下方に位置するようにシリンダヘッドに装着されている。そして、各インジェクタは、対応する燃焼室２の内部に側方から燃料を直接噴射する。

ここで、内燃機関の吸気ポートから燃焼室内に流れ込む空気は、基本的に、吸気ポートから排気側に向けて流出して正タンブル流を形成するものと、吸気ポートから排気側とは反対側に流出するものとに分けられる。すなわち、２つの吸気ポート３を有する内燃機関１の場合、何ら対策を施さなければ、吸気ポート３から燃焼室２に吸入される空気の流量分布は、一般に図２に示されるようなものとなり、吸気ポート３から排気側すなわち同図中ＡまたはＢ方向に流出する空気により、燃焼室２内で正タンブル流が形成される。

一方、吸気ポート３から排気側とは反対側に流出する空気の流れに着目すると、燃焼室２の内周面２ａとの距離が短いことに起因して、吸気ポート３の燃焼室２の内周面２ａに近い領域から図２におけるＤ方向へと流れる空気の量は少ない。このため、正タンブル流を弱めてしまう逆タンブル流は、主として、排気側から遠ざかると共に２つの吸気ポート３同士間の領域に向けて流れる空気（同図中Ｃ方向に流れる空気）により形成されることになる。

このような点に鑑みて、内燃機関１では、図１および図３に示されるように、各吸気ポート３の内周面３ａに、排気側から遠ざかると共に２つの吸気ポート３同士の間の領域に向けて流れる空気を案内して変向させる整流突起５が設けられている。すなわち、整流突起５は、図１、図３および図４に示されるように、各吸気ポート３の内周面３ａを四等分した際に、排気側から遠く、かつ、２つの吸気ポート３同士間の領域の近くに位置する領域内に形成されている。本実施形態では、各整流突起５は、概ね三角形の平面形状を有しており、吸気ポート３の内周面３ａから突出している。そして、三角形状の整流突起５の斜辺部は、吸気ポート３の内周面３ａに沿って、２つの吸気ポート３同士の間の領域から遠ざかり、かつ、燃焼室２に向けて（下方に）延在する。

これにより、排気側から遠ざかると共に２つの吸気ポート３同士の間の領域に向けて流れる空気、すなわち、図中Ｃ方向への空気は、内周面３ａに達すると、整流突起５に衝突し、整流突起５の斜辺部により、２つの吸気ポート３同士の間の領域から遠ざかり、かつ、燃焼室２の内周面２ａに近づくように（図中Ｄ方向に）案内されることになる。そして、本来であれば逆タンブル流を形成したであろう空気、すなわち、図中Ｃ方向の空気流の大部分は、整流突起５によって図中Ｄ方向に変向された上で燃焼室２へと流れ込む。従って、内燃機関１では、燃焼室２内で正タンブル流を弱めてしまう逆タンブル流の発生が抑制されると共に、燃焼室２への吸入空気量が十分に確保されることになる。この結果、内燃機関１によれば、燃焼室２内のタンブル流を強化しつつ、燃焼室２への吸入空気量を十分に確保することが可能となり、燃料と空気とを良好に混合させて燃料効率や出力特性を向上させることができる。

図５は、本発明による内燃機関の他の実施形態を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関１Ａの整流突起５Ａも、図５および図６に示されるように、各吸気ポート３の内周面３ａを四等分した際に、排気側から遠く、かつ、２つの吸気ポート３同士間の領域の近くに位置する領域内に形成されている。そして、本実施形態においても、各整流突起５Ａは、概ね三角形の平面形状を有しており、吸気ポート３の内周面３ａから突出している。そして、本実施形態の整流突起５Ａは、吸気ポート３の内周面３ａに沿って、２つの吸気ポート３同士の間の領域に近づくと共に、排気側かつ燃焼室２に向けて（下方に）延在する斜辺部を有する。

このように構成される内燃機関１Ａでは、図６に示されるように、排気側から遠ざかると共に２つの吸気ポート３同士の間の領域に向けて流れる空気、すなわち、図中Ｃ方向への空気は、内周面３ａに達すると、整流突起５Ａに衝突し、整流突起５Ａの一方の斜辺部により、排気側に（図中Ａ方向に）案内されることになる。そして、本来であれば逆タンブル流を形成したであろう空気、すなわち、図中Ｃ方向の空気流の大部分は、整流突起５Ａによって図中Ａ方向に変向された上で燃焼室２へと流れ込む。従って、内燃機関１Ａでは、燃焼室２内で正タンブル流を弱めてしまう逆タンブル流の発生が抑制されると共に、燃焼室２への吸入空気量が十分に確保されることになる。この結果、内燃機関１Ａによっても、燃焼室２内のタンブル流を強化しつつ、燃焼室２への吸入空気量を十分に確保することが可能となり、燃料と空気とを良好に混合させて燃料効率や出力特性を向上させることができる。

本発明による内燃機関を示す概略構成図である。 吸気ポートから燃焼室に吸入される空気の流量分布を説明するための模式図である。 本発明による内燃機関を示す概略構成図である。 図１および図３の内燃機関において吸気ポートから燃焼室に吸入される空気の流量分布を説明するための模式図である。 本発明による内燃機関の他の実施形態を示す概略構成図である。 図５の内燃機関において吸気ポートから燃焼室に吸入される空気の流量分布を説明するための模式図である。

符号の説明

１，１Ａ 内燃機関
２ 燃焼室
３ 吸気ポート
３ａ 内周面
４ 排気ポート
５，５Ａ 整流突起
Ｖｉ 吸気弁

Claims (3)

1. 互いに隣り合う少なくとも２つの吸気ポートと、各吸気ポートを開閉する吸気弁とを有しており、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関において、
   前記各吸気ポートの内周面に設けられており、排気側から遠ざかると共に前記２つの吸気ポート間の領域に向けて流れる空気を案内して変向させる整流突起を備えることを特徴とする内燃機関。
2. 前記整流突起は、前記２つの吸気ポート間の領域から遠ざかるように前記空気を案内することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記整流突起は、前記排気側に前記空気を案内することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
   

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