JP2891173B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
内燃機関の吸気装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4228—Helically-shaped channels
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B31/04—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors
- F02B31/042—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors induction channel having a helical shape around the intake valve axis
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- F02B31/085—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets having two inlet valves
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気装
置に関し、詳細には１つのシリンダに２つの吸気スワー
ルポートを有する内燃機関の吸気装置に関する。
置に関し、詳細には１つのシリンダに２つの吸気スワー
ルポートを有する内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の各シリンダにそれぞれ渦巻き
形状を有する２つの吸気スワールポート（ヘリカルポー
ト）を設けることにより、シリンダ内に強力な吸気旋回
流（吸気スワール）を生じさせるようにした内燃機関の
吸気装置が知られている。この種の吸気装置としては、
例えば特開平７−１５８４５９号に記載されたものがあ
る。同公報の装置は、シリンダに設けた２つのヘリカル
ポートのうち、シリンダ内に生じるスワールの流れ方向
上流側に位置するヘリカルポートでは、通過する吸気流
をスワール方向に十分に回転させ、スワール方向下流側
に位置するヘリカルポートでは通過する吸気流をスワー
ル方向に半回転させてシリンダ内に供給するようにした
ものである。
形状を有する２つの吸気スワールポート（ヘリカルポー
ト）を設けることにより、シリンダ内に強力な吸気旋回
流（吸気スワール）を生じさせるようにした内燃機関の
吸気装置が知られている。この種の吸気装置としては、
例えば特開平７−１５８４５９号に記載されたものがあ
る。同公報の装置は、シリンダに設けた２つのヘリカル
ポートのうち、シリンダ内に生じるスワールの流れ方向
上流側に位置するヘリカルポートでは、通過する吸気流
をスワール方向に十分に回転させ、スワール方向下流側
に位置するヘリカルポートでは通過する吸気流をスワー
ル方向に半回転させてシリンダ内に供給するようにした
ものである。
【０００３】上記公報の装置では、上流側のヘリカルポ
ートは、渦巻き終端部高さが比較的高く形成され、下流
側のヘリカルポートは渦巻き終端部高さが比較的低く形
成されている。そして、上流側側ヘリカルポートを通る
吸気流は、渦巻き終端部までに渦巻き中心軸線まわりに
十分に回転してシリンダ内に供給されるのに対して、下
流側ヘリカルポートを通る吸気流は、渦巻き終端部まで
に渦巻き中心線まわりにシリンダ内スワール方向に半回
転して気筒内に供給されるようになっている。
ートは、渦巻き終端部高さが比較的高く形成され、下流
側のヘリカルポートは渦巻き終端部高さが比較的低く形
成されている。そして、上流側側ヘリカルポートを通る
吸気流は、渦巻き終端部までに渦巻き中心軸線まわりに
十分に回転してシリンダ内に供給されるのに対して、下
流側ヘリカルポートを通る吸気流は、渦巻き終端部まで
に渦巻き中心線まわりにシリンダ内スワール方向に半回
転して気筒内に供給されるようになっている。
【０００４】このように、下流側ヘリカルポートを通過
する吸気流の回転を上流側ヘリカルポートを通過する吸
気流の回転に較べて小さく設定したことにより、下流側
吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気流の、下流側
ヘリカルポート出口の接線方向速度は上流側より小さく
なる。このため、下流側ヘリカルポートを通過した吸気
流がシリンダ壁面に衝突しにくくなるとともに、下流側
ヘリカルポートからの吸気流が、上流側ヘリカルポート
を通過した吸気流により生成されるシリンダ内スワール
と激しく衝突してシリンダ内スワールが減衰する事態が
防止される。
する吸気流の回転を上流側ヘリカルポートを通過する吸
気流の回転に較べて小さく設定したことにより、下流側
吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気流の、下流側
ヘリカルポート出口の接線方向速度は上流側より小さく
なる。このため、下流側ヘリカルポートを通過した吸気
流がシリンダ壁面に衝突しにくくなるとともに、下流側
ヘリカルポートからの吸気流が、上流側ヘリカルポート
を通過した吸気流により生成されるシリンダ内スワール
と激しく衝突してシリンダ内スワールが減衰する事態が
防止される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記公報の装置では、
下流側のヘリカルポート渦巻き終端部高さを上流側ヘリ
カルポート渦巻き終端部高さより低く形成することによ
り、下流側ヘリカルポートを通過する吸気流の回転を小
さくしている。しかし、実際には、下流側ヘリカルポー
トの渦巻き終端部高さを小さく設定しただけでは吸気流
の回転を十分に小さくできず、下流側ヘリカルポートを
通過した吸気流のシリンダ壁面との衝突や上流側ヘリカ
ルポートを通過する吸気流により生成されるシリンダ内
スワールとの干渉を生じてしまい、シリンダ内スワール
の減衰や下流側ヘリカルポートからの吸入空気量の低下
を生じてしまう場合がある。
下流側のヘリカルポート渦巻き終端部高さを上流側ヘリ
カルポート渦巻き終端部高さより低く形成することによ
り、下流側ヘリカルポートを通過する吸気流の回転を小
さくしている。しかし、実際には、下流側ヘリカルポー
トの渦巻き終端部高さを小さく設定しただけでは吸気流
の回転を十分に小さくできず、下流側ヘリカルポートを
通過した吸気流のシリンダ壁面との衝突や上流側ヘリカ
ルポートを通過する吸気流により生成されるシリンダ内
スワールとの干渉を生じてしまい、シリンダ内スワール
の減衰や下流側ヘリカルポートからの吸入空気量の低下
を生じてしまう場合がある。
【０００６】本発明は上記問題に鑑み、シリンダに２つ
の吸気ヘリカルポートを設けた場合に、スワール下流側
のヘリカルポートからの吸気流のシリンダ壁面との衝突
やシリンダ内スワール流との干渉が生じない内燃機関の
吸気装置を提供することを目的としている。
の吸気ヘリカルポートを設けた場合に、スワール下流側
のヘリカルポートからの吸気流のシリンダ壁面との衝突
やシリンダ内スワール流との干渉が生じない内燃機関の
吸気装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、それぞ
れシリンダ内に吸気スワールを生じさせる渦巻形状の第
１と第２の２つの吸気ポートを備えた内燃機関の吸気装
置であって、前記第２の吸気ポートは、前記第１の吸気
ポートに対してシリンダ内吸気スワール流方向下流側に
配置され、前記第１の吸気ポートの渦巻き終端部内壁面
と渦巻き終端部上側内壁面との交差角を前記第２の吸気
ポート渦巻き終端部内壁面と渦巻き終端部上側内壁面と
の交差角より小さい内燃機関の吸気装置が提供される。
れシリンダ内に吸気スワールを生じさせる渦巻形状の第
１と第２の２つの吸気ポートを備えた内燃機関の吸気装
置であって、前記第２の吸気ポートは、前記第１の吸気
ポートに対してシリンダ内吸気スワール流方向下流側に
配置され、前記第１の吸気ポートの渦巻き終端部内壁面
と渦巻き終端部上側内壁面との交差角を前記第２の吸気
ポート渦巻き終端部内壁面と渦巻き終端部上側内壁面と
の交差角より小さい内燃機関の吸気装置が提供される。
【０００８】なお、吸気ポート渦巻き終端部の上側内壁
面とは、渦巻き終端部のシリンダから遠い側に位置する
内壁面をいう。このように、渦巻き終端部内壁面と上側
内壁面との交差角を小さくすることにより、上記内壁面
の交差部（終端部上側の角部）には通過する吸気流の流
れ方向の急変により渦流が生じ大きな負圧が発生する。
このため、第１の（上流側）吸気ポート内を通過する吸
気流は終端部角部に発生する負圧に引かれて吸気ポート
渦巻き終端部まで上側内壁面に沿って流れる。これによ
り、第１の吸気ポート内では、吸気流は渦巻き軸線回り
に充分に回転して吸気ポート出口全周にわたって比較的
大きい略一様な接線速度を持って流出する。すなわち、
第１の吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気流は比
較的小さな渦巻き中心軸線方向の速度成分と、比較的大
きな接線方向速度成分とを有している。このため、第１
の吸気ポートから流入する吸気流によりシリンダ内には
強力なスワールが生成されるようになる。
面とは、渦巻き終端部のシリンダから遠い側に位置する
内壁面をいう。このように、渦巻き終端部内壁面と上側
内壁面との交差角を小さくすることにより、上記内壁面
の交差部（終端部上側の角部）には通過する吸気流の流
れ方向の急変により渦流が生じ大きな負圧が発生する。
このため、第１の（上流側）吸気ポート内を通過する吸
気流は終端部角部に発生する負圧に引かれて吸気ポート
渦巻き終端部まで上側内壁面に沿って流れる。これによ
り、第１の吸気ポート内では、吸気流は渦巻き軸線回り
に充分に回転して吸気ポート出口全周にわたって比較的
大きい略一様な接線速度を持って流出する。すなわち、
第１の吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気流は比
較的小さな渦巻き中心軸線方向の速度成分と、比較的大
きな接線方向速度成分とを有している。このため、第１
の吸気ポートから流入する吸気流によりシリンダ内には
強力なスワールが生成されるようになる。
【０００９】一方、第２の（下流側）吸気ポートの渦巻
き終端部では、上記内壁面の交差角は比較的大きくなっ
ているため、渦巻き終端部上側の角部に発生する負圧は
小さくなり、吸気流のうち渦巻き部上側内壁に沿って終
端部に向けて流れる空気の割合が低下する。このため、
第２の吸気ポートでは渦巻き中心軸線まわりに充分に回
転する前に第２の吸気ポート下面の出口からシリンダ内
に流出する空気の割合が増大する。すなわち、第２の吸
気ポートからシリンダ内に流出する吸気流は、比較的大
きな渦巻き中心軸線方向の速度成分を有し、渦巻き部２
１に沿って接線方向速度成分が増大する速度分布を有す
る。このため、第２の吸気ポート出口のシリンダ内壁に
近い側では吸気はシリンダ内壁に沿って流入し、シリン
ダ内壁と吸気との衝突が生じない。また、第２の吸気ポ
ート出口のシリンダ内壁から遠い側では第２の吸気ポー
トから流出する吸気流の接線方向速度が小さく、吸気は
やや斜め下方を向けてシリンダ内に流入するため、第１
の吸気ポートを通過する吸気により生成されるスワール
と第２の吸気ポートを通過する吸気との衝突が生じず、
シリンダ内のスワールの減衰が防止される。
き終端部では、上記内壁面の交差角は比較的大きくなっ
ているため、渦巻き終端部上側の角部に発生する負圧は
小さくなり、吸気流のうち渦巻き部上側内壁に沿って終
端部に向けて流れる空気の割合が低下する。このため、
第２の吸気ポートでは渦巻き中心軸線まわりに充分に回
転する前に第２の吸気ポート下面の出口からシリンダ内
に流出する空気の割合が増大する。すなわち、第２の吸
気ポートからシリンダ内に流出する吸気流は、比較的大
きな渦巻き中心軸線方向の速度成分を有し、渦巻き部２
１に沿って接線方向速度成分が増大する速度分布を有す
る。このため、第２の吸気ポート出口のシリンダ内壁に
近い側では吸気はシリンダ内壁に沿って流入し、シリン
ダ内壁と吸気との衝突が生じない。また、第２の吸気ポ
ート出口のシリンダ内壁から遠い側では第２の吸気ポー
トから流出する吸気流の接線方向速度が小さく、吸気は
やや斜め下方を向けてシリンダ内に流入するため、第１
の吸気ポートを通過する吸気により生成されるスワール
と第２の吸気ポートを通過する吸気との衝突が生じず、
シリンダ内のスワールの減衰が防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は、本発明の吸気装置
を適用した内燃機関のシリンダヘッドの平面略示図であ
る。図１において、１はシリンダ、１０、２０はそれぞ
れシリンダヘッド３内に延設された第１と第２の吸気ポ
ートを示す。吸気ポート１０、２０は、それぞれシリン
ダヘッド３端面の吸気管接続開口部３１、３２からシリ
ンダヘッド３内を延び、シリンダ１上部で渦巻き部１
１、１２を形成している。渦巻き部１１、１２の下部は
シリンダ１内に開口しており、図１には図示を省略して
いるが、それぞれこれらの開口部を開閉する傘部を有す
る吸気弁が設けられている。また、吸気弁の弁軸はそれ
ぞれ渦巻き部１１、１２の中心軸線を通り、図示しない
動弁機構に接続されている。さらに、シリンダ１直径に
対して吸気弁と略対称となる位置には図示しない２つの
排気弁が設けられている。
実施形態について説明する。図１は、本発明の吸気装置
を適用した内燃機関のシリンダヘッドの平面略示図であ
る。図１において、１はシリンダ、１０、２０はそれぞ
れシリンダヘッド３内に延設された第１と第２の吸気ポ
ートを示す。吸気ポート１０、２０は、それぞれシリン
ダヘッド３端面の吸気管接続開口部３１、３２からシリ
ンダヘッド３内を延び、シリンダ１上部で渦巻き部１
１、１２を形成している。渦巻き部１１、１２の下部は
シリンダ１内に開口しており、図１には図示を省略して
いるが、それぞれこれらの開口部を開閉する傘部を有す
る吸気弁が設けられている。また、吸気弁の弁軸はそれ
ぞれ渦巻き部１１、１２の中心軸線を通り、図示しない
動弁機構に接続されている。さらに、シリンダ１直径に
対して吸気弁と略対称となる位置には図示しない２つの
排気弁が設けられている。
【００１１】本実施形態では、吸気ポート１０、２０の
渦巻き部１１、１２は図１で見て時計方向の渦巻き状に
形成されており、吸気ポート１０、２０を通過する吸気
流によりシリンダ内には図１にＳで示した時計方向のス
ワールが形成される。このため、本実施形態では第１の
吸気ポート１０はスワールＳ流れ方向上流側に位置し、
第２の吸気ポート２０は下流側に位置することになる。
渦巻き部１１、１２は図１で見て時計方向の渦巻き状に
形成されており、吸気ポート１０、２０を通過する吸気
流によりシリンダ内には図１にＳで示した時計方向のス
ワールが形成される。このため、本実施形態では第１の
吸気ポート１０はスワールＳ流れ方向上流側に位置し、
第２の吸気ポート２０は下流側に位置することになる。
【００１２】図２は、吸気ポート１０、２０の形状を示
す斜視図である。吸入空気は、それぞれ吸気管（図示せ
ず）に接続される開口部３１、３２から第１と第２の吸
気ポート１０、２０内に流入し、吸気ポート１０、２０
内の流路１３、２３を通過して渦巻き部１１、２１に流
入し、渦巻き部１１、２１内でそれぞれ渦巻き中心軸線
まわりに回転しつつ渦巻き部下面（吸気ポート出口）か
らシリンダ１内に流入する。このため、渦巻き部下面か
らシリンダ内に流入する吸気流は、渦巻き中心軸線方向
（下向き）の速度成分に加えて渦巻き部下面の円周接線
方向の速度成分を有するようになり、吸気ポートから流
入した吸入空気はシリンダ壁面に沿って旋回するように
なる。これによりシリンダ１内にスワールＳが生成され
る。図１、図２において、１５、２５で示したのは、そ
れぞれ第１と第２の吸気ポートの渦巻き終端部である。
本実施形態では、第２の吸気ポートの渦巻き終端部２５
はシリンダ内壁との干渉を避けるため、第１の吸気ポー
トの渦巻き終端部１５に較べて渦巻き回転角の小さい位
置に設けられている。すなわち、図１に示すように、第
２の吸気ポートの渦巻き終端部２５と渦巻き中心とを結
ぶ線と、第１と第２の両方の吸気ポートの渦巻き中心を
通る線とのなす角度（図１にα2 で示す角度）は、第１
の吸気ポート渦巻き終端部１５のもの（図１にα1 で示
す）より小さくなっている。
す斜視図である。吸入空気は、それぞれ吸気管（図示せ
ず）に接続される開口部３１、３２から第１と第２の吸
気ポート１０、２０内に流入し、吸気ポート１０、２０
内の流路１３、２３を通過して渦巻き部１１、２１に流
入し、渦巻き部１１、２１内でそれぞれ渦巻き中心軸線
まわりに回転しつつ渦巻き部下面（吸気ポート出口）か
らシリンダ１内に流入する。このため、渦巻き部下面か
らシリンダ内に流入する吸気流は、渦巻き中心軸線方向
（下向き）の速度成分に加えて渦巻き部下面の円周接線
方向の速度成分を有するようになり、吸気ポートから流
入した吸入空気はシリンダ壁面に沿って旋回するように
なる。これによりシリンダ１内にスワールＳが生成され
る。図１、図２において、１５、２５で示したのは、そ
れぞれ第１と第２の吸気ポートの渦巻き終端部である。
本実施形態では、第２の吸気ポートの渦巻き終端部２５
はシリンダ内壁との干渉を避けるため、第１の吸気ポー
トの渦巻き終端部１５に較べて渦巻き回転角の小さい位
置に設けられている。すなわち、図１に示すように、第
２の吸気ポートの渦巻き終端部２５と渦巻き中心とを結
ぶ線と、第１と第２の両方の吸気ポートの渦巻き中心を
通る線とのなす角度（図１にα2 で示す角度）は、第１
の吸気ポート渦巻き終端部１５のもの（図１にα1 で示
す）より小さくなっている。
【００１３】図３(A) 、(B) は、それぞれ第１と第２の
吸気ポートの渦巻き終端部１５、２５の吸気流流線（図
３(A) 、(B) に矢印で示す）を含む平面での断面形状を
示している。図３(A) 、(B) に示すように、第１の吸気
ポートの渦巻き終端部１５断面高さは第２の吸気ポート
の渦巻き終端部２５の断面高さより高くなっている。ま
た、第１の吸気ポート渦巻き終端部１５の上側内壁面１
５ａと渦巻き終端内壁面１５ｂ（渦巻き部１１の流路終
端壁面）とが交差する角度θ1 （図３(A) ）は比較的小
さく（すなわち、流路終端壁面の傾斜が急に）形成され
ているのに対して、第２の吸気ポート渦巻き終端部２５
の上側内壁面２５ａと渦巻き終端内壁面２５ｂとの交差
角度θ2 （図３(B) ）は比較的大きく（すなわち、流路
終端壁面の傾斜が緩やかに）形成されている。
吸気ポートの渦巻き終端部１５、２５の吸気流流線（図
３(A) 、(B) に矢印で示す）を含む平面での断面形状を
示している。図３(A) 、(B) に示すように、第１の吸気
ポートの渦巻き終端部１５断面高さは第２の吸気ポート
の渦巻き終端部２５の断面高さより高くなっている。ま
た、第１の吸気ポート渦巻き終端部１５の上側内壁面１
５ａと渦巻き終端内壁面１５ｂ（渦巻き部１１の流路終
端壁面）とが交差する角度θ1 （図３(A) ）は比較的小
さく（すなわち、流路終端壁面の傾斜が急に）形成され
ているのに対して、第２の吸気ポート渦巻き終端部２５
の上側内壁面２５ａと渦巻き終端内壁面２５ｂとの交差
角度θ2 （図３(B) ）は比較的大きく（すなわち、流路
終端壁面の傾斜が緩やかに）形成されている。
【００１４】図４は、上記のように内壁面交差角度θ1
とθ2 とを変えたことによる第１と第２の吸気ポートを
通過する吸気流の状態の変化を説明する図である。図４
(A) は、第１の吸気ポート渦巻き部１１における吸気流
の状態を示す図である。前述のように、本実施形態では
渦巻き部１１終端部上部の角部での壁面交差角θ1 が小
さく設定されており、終端部内壁面１５ｂの傾斜が急に
なっている。このため、渦巻き部１１を流れる吸気流は
終端内壁面に沿って比較的急激に流れ方向が変わり、流
れの剥離により角部（図４(A) に符号Ａで示す部分）に
は渦流が生成される。この渦流により、角部Ａには負圧
が発生するため、渦巻き部１１内を流れる吸気流はこの
負圧に引かれて渦巻き終端部に向けて流れるようにな
り、渦巻き部１１内で吸気流が充分に回転するようにな
る。これにより、渦巻き部１１下部の吸気ポート出口か
らは、その全周にわたって略一様な大きな接線方向速度
成分を有する吸気流がシリンダ内に流入する。
とθ2 とを変えたことによる第１と第２の吸気ポートを
通過する吸気流の状態の変化を説明する図である。図４
(A) は、第１の吸気ポート渦巻き部１１における吸気流
の状態を示す図である。前述のように、本実施形態では
渦巻き部１１終端部上部の角部での壁面交差角θ1 が小
さく設定されており、終端部内壁面１５ｂの傾斜が急に
なっている。このため、渦巻き部１１を流れる吸気流は
終端内壁面に沿って比較的急激に流れ方向が変わり、流
れの剥離により角部（図４(A) に符号Ａで示す部分）に
は渦流が生成される。この渦流により、角部Ａには負圧
が発生するため、渦巻き部１１内を流れる吸気流はこの
負圧に引かれて渦巻き終端部に向けて流れるようにな
り、渦巻き部１１内で吸気流が充分に回転するようにな
る。これにより、渦巻き部１１下部の吸気ポート出口か
らは、その全周にわたって略一様な大きな接線方向速度
成分を有する吸気流がシリンダ内に流入する。
【００１５】一方、図４(B) に示すように第２の吸気ポ
ート渦巻き終端部２５における内壁の交差角度θ2 は第
１の吸気ポートの交差角度θ2 より大きくなっている。
このため、渦巻き終端部では、吸気流は緩やかに方向を
変えてシリンダ内に流入するようになり、角部（図４
(B) に符号Ｂで示す）には渦流が生じず、負圧が発生し
ない。このため、渦巻き終端部２５では吸気流のうち、
充分に回転しないまま、比較的大きな渦巻き中心軸線方
向速度成分（図４(B) で下向き方向の速度成分）を持っ
てシリンダ内に流入する吸気が増大する。すなわち、第
１の吸気ポートから流入する吸気流は、図４(A) に示す
ように水平方向に近い角度でシリンダ１内に流入するの
に対して、第２の吸気ポートから流入する吸気流は図４
(B) に示すように下向きに近い角度でシリンダ１内に流
入するようになる。
ート渦巻き終端部２５における内壁の交差角度θ2 は第
１の吸気ポートの交差角度θ2 より大きくなっている。
このため、渦巻き終端部では、吸気流は緩やかに方向を
変えてシリンダ内に流入するようになり、角部（図４
(B) に符号Ｂで示す）には渦流が生じず、負圧が発生し
ない。このため、渦巻き終端部２５では吸気流のうち、
充分に回転しないまま、比較的大きな渦巻き中心軸線方
向速度成分（図４(B) で下向き方向の速度成分）を持っ
てシリンダ内に流入する吸気が増大する。すなわち、第
１の吸気ポートから流入する吸気流は、図４(A) に示す
ように水平方向に近い角度でシリンダ１内に流入するの
に対して、第２の吸気ポートから流入する吸気流は図４
(B) に示すように下向きに近い角度でシリンダ１内に流
入するようになる。
【００１６】図５は、図４の第１と第２の吸気ポートか
らシリンダ内に流入する吸気流の接線方向速度の分布を
示す図である。上記のように角度θ1 を小さく設定した
ことにより、第１の吸気ポート１０からシリンダ１内に
流入する吸気流は吸気ポート１０出口全周に渡って略均
一な大きな接線方向速度成分を有しており、この接線速
度成分によりシリンダ１内壁に沿った強力なスワールＳ
が生成される。すなわち、吸気ポート１０では、上記角
度θ1 を小さく設定したことにより、シリンダ１内に生
成するスワールＳの強さが増大する。
らシリンダ内に流入する吸気流の接線方向速度の分布を
示す図である。上記のように角度θ1 を小さく設定した
ことにより、第１の吸気ポート１０からシリンダ１内に
流入する吸気流は吸気ポート１０出口全周に渡って略均
一な大きな接線方向速度成分を有しており、この接線速
度成分によりシリンダ１内壁に沿った強力なスワールＳ
が生成される。すなわち、吸気ポート１０では、上記角
度θ1 を小さく設定したことにより、シリンダ１内に生
成するスワールＳの強さが増大する。
【００１７】一方、第２の吸気ポート２０からシリンダ
内に流入する吸気流は、角度θ2 を大きく設定したこと
により、充分に渦巻き部２１内で回転しないうちに（す
なわち、接線方向速度成分が大きくならないうちに）吸
気ポート２０出口から流出する吸気の割合が多くなり、
吸気流の接線速度成分の分布は第１の吸気ポート１０側
に近い側ほど小さくなる（すなわち、吸気ポート２０出
口では、時計回り方向に吸気流接線方向速度成分が増大
する速度分布になる）。このため、第２の吸気ポート２
０出口の最もシリンダ内壁に近い部分では接線方向速度
成分は最も大きくなり、この部分からシリンダ１内に流
入する吸気流はシリンダ内壁面に衝突せず、シリンダ内
壁面に沿って流れるようになる。また、第２吸気ポート
２０まわりの吸入空気量の分布は図５(B) の接線方向速
度分布に略一致するため、第２吸気ポートの最もシリン
ダ内壁に近い部分（接線方向速度成分が最も大きくなる
部分）では吸気流量が最も大きくなる。すなわち、第２
吸気ポートから流入する吸気流の大部分は、シリンダ内
壁に沿って流れ、第１の吸気ポートから流入する吸気流
により生成されたスワールＳを更に強める方向に作用す
る。また、第２の吸気ポート出口周囲では反時計まわり
方向に接線速度成分が低下するため、シリンダ内壁面か
ら離れるにつれ吸気流の接線方向速度は低下し、シリン
ダ内スワールＳとの干渉が生じにくくなる。さらに、角
度θ2 を大きく設定したことにより、、第２の吸気ポー
トから流入する吸気流のうち、渦巻き部２１内で充分に
回転せずに比較的大きな下向き速度成分を持ってシリン
ダ１内に流入するものの割合が多くなるため、第２の吸
気ポートでは吸気抵抗の増大が防止され、第２の吸気ポ
ート２０を通過する吸入空気流量が増大する。
内に流入する吸気流は、角度θ2 を大きく設定したこと
により、充分に渦巻き部２１内で回転しないうちに（す
なわち、接線方向速度成分が大きくならないうちに）吸
気ポート２０出口から流出する吸気の割合が多くなり、
吸気流の接線速度成分の分布は第１の吸気ポート１０側
に近い側ほど小さくなる（すなわち、吸気ポート２０出
口では、時計回り方向に吸気流接線方向速度成分が増大
する速度分布になる）。このため、第２の吸気ポート２
０出口の最もシリンダ内壁に近い部分では接線方向速度
成分は最も大きくなり、この部分からシリンダ１内に流
入する吸気流はシリンダ内壁面に衝突せず、シリンダ内
壁面に沿って流れるようになる。また、第２吸気ポート
２０まわりの吸入空気量の分布は図５(B) の接線方向速
度分布に略一致するため、第２吸気ポートの最もシリン
ダ内壁に近い部分（接線方向速度成分が最も大きくなる
部分）では吸気流量が最も大きくなる。すなわち、第２
吸気ポートから流入する吸気流の大部分は、シリンダ内
壁に沿って流れ、第１の吸気ポートから流入する吸気流
により生成されたスワールＳを更に強める方向に作用す
る。また、第２の吸気ポート出口周囲では反時計まわり
方向に接線速度成分が低下するため、シリンダ内壁面か
ら離れるにつれ吸気流の接線方向速度は低下し、シリン
ダ内スワールＳとの干渉が生じにくくなる。さらに、角
度θ2 を大きく設定したことにより、、第２の吸気ポー
トから流入する吸気流のうち、渦巻き部２１内で充分に
回転せずに比較的大きな下向き速度成分を持ってシリン
ダ１内に流入するものの割合が多くなるため、第２の吸
気ポートでは吸気抵抗の増大が防止され、第２の吸気ポ
ート２０を通過する吸入空気流量が増大する。
【００１８】すなわち、第２の吸気ポートの渦巻き終端
部２５の内壁面交差角θ2 を大きく設定したことによ
り、第２の吸気ポート２０から流入する吸気流がシリン
ダ１壁面と衝突したりシリンダ１内のスワールと干渉を
生じたりする問題が解決される。上記のように第１と第
２の吸気ポートを形成した結果、第１の吸気ポート１０
から流入する吸気は第２の吸気ポート２０から流入する
吸気流と干渉することなくシリンダ１内に強力なスワー
ルを形成し、シリンダ内に供給される燃料を微細下し燃
焼を向上させる。一方、第２の吸気ポート２０から流入
する吸気は、シリンダ１壁面やシリンダ内スワールと衝
突することがないため第２の吸気ポートでの吸気抵抗が
減少し、第２の吸気ポートから流入する吸気量が増大す
る。
部２５の内壁面交差角θ2 を大きく設定したことによ
り、第２の吸気ポート２０から流入する吸気流がシリン
ダ１壁面と衝突したりシリンダ１内のスワールと干渉を
生じたりする問題が解決される。上記のように第１と第
２の吸気ポートを形成した結果、第１の吸気ポート１０
から流入する吸気は第２の吸気ポート２０から流入する
吸気流と干渉することなくシリンダ１内に強力なスワー
ルを形成し、シリンダ内に供給される燃料を微細下し燃
焼を向上させる。一方、第２の吸気ポート２０から流入
する吸気は、シリンダ１壁面やシリンダ内スワールと衝
突することがないため第２の吸気ポートでの吸気抵抗が
減少し、第２の吸気ポートから流入する吸気量が増大す
る。
【００１９】例えば、ディーゼルエンジンではスロット
ル弁を設けないため、エンジン性能はシリンダ内のスワ
ールの状態に大きな影響を受ける。すなわち、エンジン
低回転領域では、シリンダ内に強力なスワールを生成し
て燃焼状態を向上させる必要があり、一方エンジン高回
転領域ではシリンダ内に充分な吸気を供給して空気過剰
率の低下を防止する必要がある。
ル弁を設けないため、エンジン性能はシリンダ内のスワ
ールの状態に大きな影響を受ける。すなわち、エンジン
低回転領域では、シリンダ内に強力なスワールを生成し
て燃焼状態を向上させる必要があり、一方エンジン高回
転領域ではシリンダ内に充分な吸気を供給して空気過剰
率の低下を防止する必要がある。
【００２０】従って、本発明の吸気装置をディーゼルエ
ンジンに適用した場合には、エンジン低回転時にも第１
の吸気ポートからの吸気流によりシリンダ内に強力なス
ワールを生成して燃焼状態を向上できるのみならず、エ
ンジン高回転時には第２の吸気ポートからの吸入空気量
を充分に確保できるため、低回転から高回転にいたる広
い回転領域でエンジン性能を向上させることが可能とな
る。
ンジンに適用した場合には、エンジン低回転時にも第１
の吸気ポートからの吸気流によりシリンダ内に強力なス
ワールを生成して燃焼状態を向上できるのみならず、エ
ンジン高回転時には第２の吸気ポートからの吸入空気量
を充分に確保できるため、低回転から高回転にいたる広
い回転領域でエンジン性能を向上させることが可能とな
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、シリンダに２つの吸気
スワールポートを設ける際に、下流側スワールポートか
らシリンダ内に流入する吸気流とシリンダ内壁面との衝
突やシリンダ内スワールとの干渉を防止することができ
る。このため、シリンダ内スワールの減衰や下流側吸気
ポートの吸気抵抗の増大が生じず。シリンダ内に強力な
スワールを生成しながら吸入空気量の低下を防止するこ
とが可能となる。
スワールポートを設ける際に、下流側スワールポートか
らシリンダ内に流入する吸気流とシリンダ内壁面との衝
突やシリンダ内スワールとの干渉を防止することができ
る。このため、シリンダ内スワールの減衰や下流側吸気
ポートの吸気抵抗の増大が生じず。シリンダ内に強力な
スワールを生成しながら吸入空気量の低下を防止するこ
とが可能となる。
【図１】本発明の一実施形態の概略構成を示す平面図で
ある。
ある。
【図２】図１の吸気ポートの形状を示す斜視図である。
【図３】図１の吸気ポート渦巻き終端部の形状を示す図
である。
である。
【図４】図１の吸気ポート渦巻き部の吸気流の状態を示
す図である。
す図である。
【図５】図１の吸気ポートからシリンダ内に流入する吸
気流の状態を説明する図である。
気流の状態を説明する図である。
１…シリンダ １０…第１の（上流側）吸気ポート ２０…第２の（下流側）吸気ポート １１、２１…渦巻き部 １５、２５…吸気ポート渦巻き終端部 １５ａ、２５ａ…渦巻き終端部上側内壁面 １５ｂ、２５ｂ…渦巻き終端部内壁面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 31/02 F02F 1/42
Claims (1)
- 【請求項１】 それぞれシリンダ内に吸気スワールを生
じさせる渦巻形状の第１と第２の２つの吸気ポートを備
えた内燃機関の吸気装置であって、 前記第２の吸気ポートは、前記第１の吸気ポートに対し
てシリンダ内吸気スワール流方向下流側に配置され、前
記第１の吸気ポートの渦巻き終端部内壁面と渦巻き終端
部上側内壁面との交差角は前記第２の吸気ポート渦巻き
終端部内壁面と渦巻き終端部上側内壁面との交差角より
小さい内燃機関の吸気装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8098689A JP2891173B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 内燃機関の吸気装置 |
| US08/835,622 US5855194A (en) | 1996-04-19 | 1997-04-09 | Intake system for an internal combustion engine |
| DE69710243T DE69710243T2 (de) | 1996-04-19 | 1997-04-18 | Einlassystem für Brennkraftmaschine |
| ES97106481T ES2167636T3 (es) | 1996-04-19 | 1997-04-18 | Un sistema de admision para un motor de combustion interna. |
| EP97106481A EP0802319B1 (en) | 1996-04-19 | 1997-04-18 | An intake system for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8098689A JP2891173B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 内燃機関の吸気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09287461A JPH09287461A (ja) | 1997-11-04 |
| JP2891173B2 true JP2891173B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=14226485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8098689A Expired - Fee Related JP2891173B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 内燃機関の吸気装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5855194A (ja) |
| EP (1) | EP0802319B1 (ja) |
| JP (1) | JP2891173B2 (ja) |
| DE (1) | DE69710243T2 (ja) |
| ES (1) | ES2167636T3 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2332709A (en) * | 1997-12-24 | 1999-06-30 | Ford Global Tech Inc | I.c. engine inlet port with flat wall portion |
| US6109234A (en) * | 1998-10-16 | 2000-08-29 | Ford Global Technologies, Inc. | Cylinder head intake system |
| JP4680828B2 (ja) * | 2006-05-11 | 2011-05-11 | 本田技研工業株式会社 | エンジンの吸気ポ−ト構造 |
| JP4887963B2 (ja) * | 2006-08-02 | 2012-02-29 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の吸気装置 |
| JP2008057374A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の吸気装置 |
| US7637234B2 (en) * | 2007-08-07 | 2009-12-29 | Scuderi Group, Llc | Split-cycle engine with a helical crossover passage |
| FR2926333A3 (fr) * | 2008-01-15 | 2009-07-17 | Renault Sas | Systeme d'admission comportant un conduit d'admission generateur de mouvement tourbillonnaire. |
| EP2131025A1 (en) * | 2008-06-06 | 2009-12-09 | General Electric Company | Intake channels for internal combustion engines |
| JP2013502533A (ja) * | 2009-08-20 | 2013-01-24 | ピナクル・エンジンズ・インコーポレイテッド | 高スワールエンジン |
| GB2484504B (en) * | 2010-10-12 | 2016-08-10 | Gm Global Tech Operations Llc | Two-duct intake port configuration for a combustion chamber of an internal combustion engine |
| US9657633B2 (en) * | 2012-04-25 | 2017-05-23 | International Engine Intellectual Property Company, Llc. | Swirl-inducing intake valve arrangement |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3020896A (en) * | 1959-08-07 | 1962-02-13 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Cylinder head with air intake passages |
| US3898966A (en) * | 1971-03-30 | 1975-08-12 | Hans List | Cylinder-head of an internal combustion engine with two intake valves for each cylinder |
| BR8203421A (pt) * | 1981-06-15 | 1983-06-07 | Deere & Co | Abertura de admissao helicoidal |
| DE3507767A1 (de) * | 1985-03-05 | 1986-09-11 | Knorr-Bremse AG, 8000 München | Ladungsdrall- und/oder -turbulenzeinrichtung fuer verbrennungsmotore |
| JPS61241419A (ja) * | 1985-04-16 | 1986-10-27 | Kubota Ltd | 内燃機関のダブル吸気ポ−ト式吸気装置 |
| JPS61250340A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-07 | Kubota Ltd | 内燃機関のダブル吸気ポ−ト式吸気装置 |
| JPS61286528A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関のサイヤミ−ズ型吸気ポ−ト装置 |
| JP3156471B2 (ja) * | 1993-12-08 | 2001-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の吸気装置 |
| JP3521531B2 (ja) * | 1995-03-13 | 2004-04-19 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の複吸気装置 |
-
1996
- 1996-04-19 JP JP8098689A patent/JP2891173B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-04-09 US US08/835,622 patent/US5855194A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-18 ES ES97106481T patent/ES2167636T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-18 EP EP97106481A patent/EP0802319B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-18 DE DE69710243T patent/DE69710243T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5855194A (en) | 1999-01-05 |
| DE69710243T2 (de) | 2002-08-14 |
| DE69710243D1 (de) | 2002-03-21 |
| EP0802319A1 (en) | 1997-10-22 |
| EP0802319B1 (en) | 2002-02-06 |
| ES2167636T3 (es) | 2002-05-16 |
| JPH09287461A (ja) | 1997-11-04 |
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Legal Events
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