JPH0555691B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スリーバルブ或いはフオーバルブ型
式の内燃機関に用いられる吸気ポート装置り係
り、特に可変吸気スワール方式の吸気ポート装置
に係る。

従来の技術 内燃機関に用いられる可変吸気スワール方式の
吸気ポート装置の一つとして、各々吸気弁により
開閉されるストレートポートとヘリカルポートと
を有し、前記ストレートポートの途中に設けられ
た吸気制御弁により前記ストレートポートの連通
と遮断が行われるよう構成された吸気ポート装置
は既に知られており、これは例えば、特開昭58−
48715号公報に示されている。

上述の如き吸気ポート装置に於ては、吸気制御
弁が閉弁している時にはストレートポートが遮断
されて吸気の実質的に全てがヘリカルポートを流
れて燃焼室内に流入することにより強い吸気スワ
ールが得られ、可燃混合気の希薄空燃比限界が拡
大され、これに対し吸気制御弁が開弁している時
にはストレートポートが連通し、吸気がヘリカル
ポートに加えてストレートポートを流れて燃焼室
内に流入するようになり、高い充填効率をもつて
吸気が行われる。

発明が解決しようとする問題点 吸気制御弁が閉弁していてストレートポートが
遮断されている時にはヘリカルポートより燃焼室
内に吸入された吸気は燃焼室のシリンダボア軸線
周りに旋回するスワール流を生じ、この吸気流は
見掛け上の火炎伝播速度を速める効果を生じ、可
燃混合気の希薄空燃比限界の拡大を行うが、しか
し燃焼室内にスワール流が生じていると、遠心作
用により燃料が燃焼室の外周側へ押しやられ、燃
焼室の半径方向に空燃比の勾配が生じ、燃焼室の
中央部に於ては外周部に比して混合気が薄くな
り、このため燃焼室内に吸入された混合気の平均
空燃比が希薄空燃比限界に近い希薄混合気である
と、燃焼室の中央部に於ては希薄空燃比限界内の
可燃混合気が得られず、特に点火プラグが燃焼室
の中央部領域に設けられていると、その点火プラ
グ付近に於て可燃空燃比の混合気が得られず、着
火不良を生じる虞れがある。このため従来は燃焼
室内に良好な吸気スワールが得られても可燃混合
気の希薄空燃比限界が十分に有効に拡大されな
い。

本発明は上述の如き問題点を解決した改良され
た吸気ポート装置を提供することを目的としてい
る。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、各々吸気
弁により開閉されるストレートポート及びヘリカ
ルポートと、前記ストレートポートの途中に設け
られて該ストレートポートの連通と遮断を行う吸
気制御弁とを有する内燃機関の吸気ポート装置に
於て、前記吸気制御弁をバイパスして延在し前記
ストレートポートの燃焼室に対する開口端の近傍
にて前記燃焼室内の点火プラグの配設部へ向けて
開口した補助ストレート通路を有している吸気ポ
ート装置によつて達成される。

上述の如き補助ストレート通路はストレートポ
ートとヘリカルポートの何れの通路断面積より小
さい通路断面積を有していて良く、また点火プラ
グが燃焼室の中央部領域に設けられている場合に
は前記補助ストレート通路は前記点火プラグの配
設部へ向けて燃焼室の中央部を径方向に横切る方
向に開口していて良い。

発明の作用及び効果 上述の如き構成によれば、補助ストレート通路
を経て燃焼室内に吸入される吸気により燃焼室内
に該燃焼室を径方向に横切つて点火プラグへの配
設部へ向かう直進流が生じ、これにより吸気制御
弁閉弁時に於ては燃焼室内に生じた吸気（混合
気）のスワール流により燃焼室内の外周側に押し
やられていた燃料が点火プラグの配設位置へ向か
い、しかも前記補助ストレート通路からも燃料を
含んだ混合気が点火プラグの配設位置へ直接向か
い、燃焼室内に吸入される混合気の平均空燃比が
希薄空燃比に設定されていても点火プラグの配設
位置領域に適正空燃比の可燃混合気が安定して存
在するようになり、可燃混合気の希薄空燃比限界
がより一層拡大されるようになる。また、補助ス
トレート通路を経て燃焼室内に吸入された吸気に
よる直進流とスワール流とが衝突することによつ
て燃焼室内に多量のマイクロタービユレンスが発
生し、これにより混合気の燃焼性が改善され、こ
のことによつても可燃混合気の希薄空燃比限界が
より一層拡大される。

吸気制御弁開弁時にはストレートポートとヘリ
カルポートからに加えて補助ストレート通路から
も燃焼室内に吸気が吸入され、充填効率の向上に
より機関出力の向上が図られる。尚、吸気制御弁
が開弁している時にはヘリカルポートより燃焼室
内に流入した吸気によるスワール流とストレート
ポート及び補助ストレート通路より燃焼室内に流
入した吸気のストレート流とが互いに衝突するこ
とにより燃焼室内に多量のマイクロタービユレン
スが発生し、また混合気の空燃比の均一化が行わ
れ、急速燃焼が行われる。

また上述の如き構成によれば、点火プラグが燃
焼室の中央部領域に設けられていても混合気の着
火性に問題が生じることがなく、点火プラグが燃
焼室の一方に偏つた位置に設けられている場合に
比して燃焼室内に於ける混合気の火炎伝播距離が
短くなり、所謂コンパクトネスな燃焼が可能にな
り、可燃混合気の希薄空燃比限界の拡大とメカニ
カルオクタン価の向上が図られる。

実施例 以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図及び第２図は本発明による内燃機関の吸
気ポート装置の一つの実施例を示している。図に
於て、１はシリンダブロツクを、２はシリンダヘ
ツドを各々示しており、シリンダブロツク１とシ
リンダヘツド２とはシリンダボア３内に設けられ
たピストン４と供働して燃焼室５を郭定してい
る。

シリンダヘツド２にはストレートポート６とヘ
リカルポート７とが設けられており、更にまた二
つの排気ポート８が設けられている。ストレート
ポート６とヘリカルポート７は各々個別の吸気弁
９及び１０によつてその燃焼室５に対する開口端
を開閉されるようなつており、排気ポート８はそ
れぞれ個別の排気弁１１により燃焼室５に対する
開口端を開閉されるようになつている。

シリンダヘツド２には燃焼室５の中央部領域に
向けて開口した点火プラグホール１２が設けられ
ており、該点火プラグホールには点火プラグ１３
が取付けられている。

シリンダヘツド２には吸気制御弁１４が取付け
られている。吸気制御弁１４はバタフライ弁型の
開閉弁であつてストレートポート６の途中を開閉
してストレートポート６の連通と遮断を制御する
ようになつている。吸気制御弁１４は、図には示
されていないが、適当な制御装置によつて例えば
機関負荷が所定値以下である時には閉弁され、機
関負荷が所定値以上である時には開弁されて良
い。

シリンダヘツド２にはその吸気側端面より吸気
制御弁１４をバイパスして延在してストレートポ
ート６の燃焼室５に対する開口端の近傍にて燃焼
室５内の点火プラグ１３の配設部へ向けて開口し
た補助ストレート通路１５が設けられている。即
ち、補助ストレート通路１５は、一端にシリンダ
ヘツドの吸気側端面に開口した吸気入口１６を、
他端にストレートポート６の燃焼室５に対する開
口端の近傍に開口した吸気出口１７を有してお
り、ストレートポート６の下方にあつて吸気入口
１６より吸気出口１７へ向けて下り傾斜になつて
いる。

補助ストレート通路１５の通路断面積はストレ
ートポート６及びヘリカルポート７の何れの通路
断面積より小さく、これらの1/5程度に設定され
ている。補助ストレート通路１５の吸気出口１７
は、第２図に良く示されている如く、ストレート
ポート６の燃焼室５に対する開口端の近傍のうち
ストレートポート６の一側方に隣接して設けられ
たヘリカルポート７の側に設けられている。補助
ストレート通路１５の吸気入口１６はシリンダヘ
ツド２の吸気側端面にストレートポート６及びヘ
リカルポート７と接続して設けられた吸気マニホ
ールド１８のマニホールド吸気通路２０に下部ポ
ケツト１９を経て連通しており、これより吸気を
供給されるようになつている。

上述の如き構成によれば、吸気制御弁１４が閉
弁していてストレートポート６が遮断されている
時には吸気の多くは、ヘリカルポート７より燃焼
室５内に流入し、シリンダボア中心軸線周りのス
ワール流Ａを生じる。これと同時に吸気の一部
は、補助ストレート通路１５を経て燃焼室５内に
流入し、燃焼室５のほぼ中央部を径方向に横切つ
て点火プラグ１３へ向かう直進流Ｂを生じる。こ
れによりスワール流Ａは直進流Ｂに引込まれて燃
焼室５の中心部へ向かい、スワール流Ａの遠心作
用により燃焼室５の外周領域に多く存在していた
燃料が点火プラグ１３の配設部へ向かい、しかも
直進流Ｂ自身も燃料を含んでいてこれが点火プラ
グ１３の配設部へ直接向かい、点火プラグ１３の
周辺に存在する混合気が燃焼室５の外周部に存在
する混合気に比して極端に薄くなることがなくな
る。これによつて燃焼室５内に供給される混合気
の平均空燃比が希薄空燃比であつても点火プラグ
１３の付近に適正空燃比の可燃混合気が安定して
存在するようになり、混合気の着火が確実なもの
となり、またスワール流Ａと直進流Ｂとの衝突に
よつて燃焼室５内に多量のマイクロタービユレン
スが発生するようになり、これらのことにより可
燃混合気の希薄空燃比限界が拡大される。また直
進流Ｂはスワール流Ａの終端部にてスワール流Ａ
と衝突するから、直進流Ｂがスワール流Ａを大き
く減衰させることがない。

吸気制御弁１４が開弁している時には、ヘリカ
ルポート７に加えてストレートポート６からも燃
焼室５内に吸気が流入し、これにより充填効率が
向上し、またこの時も吸気の一部が補助ストレー
ト通路１５を経て燃焼室５内に流入することによ
り充填効率がより一層向上する。

また、マニホールド吸気通路２０の底部を伝わ
つて流れる壁面付着燃料は下部ポケツト部１９よ
り下り勾配の補助ストレート通路１５を経て速や
かにストレートポート６の燃焼室５に対する開口
端近傍部へ向かい、燃料供給の応答性も向上す
る。

第３図及び第４図は本発明による内燃機関の吸
気ポート装置の他の一つの実施例を示している。
尚、第３図及び第４図に於て第１図及び第２図に
対応する部分は第１図及び第２図に付した符号と
同一の符号により示されている。

かかる実施例に於ては、補助ストレート通路１
５の吸気入口１６は吸気ポート入口の底部に設け
られている。

この実施例に於ても、吸気の一部が補助ストレ
ート通路１５を経て燃焼室５内に流入することに
より燃焼室５のほぼ中央部を径方向に横切つて点
火プラグ１３へ向かう直進流Ｂが生じ、上述した
実施例と同様の効果が得られる。

また、吸気マニホールド１８に燃料インジエク
タ２１が設けられて該燃料インジエクタより吸気
ポートへ向けて燃料噴射が行われる場合、燃料イ
ンジエクタ２１より吸気ポートへ向けて噴射され
た燃料のうちストレートポート６へ向かつた燃料
はこの時に吸気制御弁１４が閉弁していても補助
ストレート通路１５を経て燃焼室５内に流入し、
このことによつても吸気制御弁１４が閉弁してい
る状態下に於ける可燃混合気の希薄空燃比限界が
拡大される。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について
詳細に説明したが、本発明は、これらに限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施
例が可能であることは当業者にとつて明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の吸気ポート装
置の一つの実施例を示す縦断面図、第２図は第１
図に示された本発明による吸気ポート装置の平断
面図、第３図は本発明による内燃機関の吸気ポー
ト装置の他の一つの実施例を示す縦断面図、第４
図は第３図に示された本発明による吸気ポート装
置の平断面図である。 １…シリンダブロツク、２…シリンダヘツド、
３…シリンダボア、４…ピストン、５…燃焼室、
６…ストレートポート、７…ヘリカルポート、８
…排気ポート、９，１０…吸気弁、１１…排気
弁、１２…点火プラグホール、１３…点火プラ
グ、１４…吸気制御弁、１５…補助ストレート通
路、１６…吸気入口、１７…吸気出口、１８…吸
気マニホールド、１９…下部ポケツト部、２０…
マニホールド吸気通路、２１…燃料インジエク
タ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各々吸気弁により開閉されるストレートポー
   ト及びヘリカルポートと、前記ストレートポート
   の途中に設けられて該ストレートポートの連通と
   遮断を行う吸気制御弁とを有する内燃機関の吸気
   ポート装置に於て、前記吸気制御弁をバイパスし
   て延在し前記ストレートポートの燃焼室に対する
   開口端の近傍にて前記燃焼室内の点火プラグの配
   設部へ向けて開口した補助ストレート通路を有し
   ている吸気ポート装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の吸気ポート装置に於
   て、前記補助ストレート通路は前記ストレートポ
   ートと前記ヘリカルポートの何れの通路断面積よ
   り小さい通路断面積を有していることを特徴とす
   る吸気ポート装置。 ３ 特許請求の範囲第１項の吸気ポート装置に於
   て、前記点火プラグは前記燃焼室の中央部領域に
   設けられ、前記補助ストレート通路は前記点火プ
   ラグの配設部へ向けて燃焼室の中央部を径方向に
   横切る方向に開口していることを特徴とする吸気
   ポート装置。