(57)【要約】【課題】吸気ポートの通気抵抗を低く抑えつつ燃焼室に強いタンブル流を発生させることによって燃焼室での混合気の燃焼を安定化させ、燃費や排ガス特性の改善とエンジン出力の向上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。【解決手段】燃焼室９に連なる吸気ポート２４内に吸気の流れ方向を該吸気ポート２４の上面側に偏向させる偏向板２６を配設することによって燃焼室９内に混合気（吸気）のタンブル流を発生させるエンジン１の吸気装置において、前記偏向板２６の断面形状を吸気の流れ方向上流側から下流側に向かって吸気ポート２４の上面側に凹状に湾曲する翼形状とし、該偏向板２６を吸気の流れ方向に所定隙間δを隔てて複数配設するとともに、各偏向板２６を吸気の流れ方向上流側から下流側に向かうに連れて吸気ポート２４の底面から離れるよう配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に連なる吸気ポート内に吸気の流れ方向を該吸気ポートの上面側に偏向させる偏向板を配設することによって燃焼室内にタンブル流を発生させるエンジンの吸気装置において、
前記偏向板の断面形状を吸気の流れ方向上流側から下流側に向かって吸気ポートの上面側に凹状に湾曲する翼形状とし、該偏向板を吸気の流れ方向に所定隙間を隔てて複数配設するとともに、各偏向板を吸気の流れ方向上流側から下流側に向かうに連れて吸気ポートの底面から離れるよう配置したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項２】
前記吸気ポートをシリンダヘッドとこれに接続される吸気マニホールドに亘って形成し、前記偏向板をシリンダヘッドと吸気マニホールドの各吸気ポートにそれぞれ配設したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気ポートに配設された偏向板によって吸気の流れを偏向させて燃焼室内にタンブル流を発生させるエンジンの吸気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
４サイクルエンジンにおいては、スロットル開度が小さい低負荷時には吸気ポートを流れる吸気の流速が低いため、燃焼室での混合気の撹拌が不十分となり、燃焼室での混合気の燃焼が不安定となって燃費や排ガス特性が悪化するという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば図２に示すように、シリンダヘッド１０８に形成された吸気ポート１１０のバルブシート１３０に近い底面に突起状のジャンプ台１３１を形成し、吸気マニホールド１２２の吸気ポート１２３からシリンダヘッド１０８の吸気ポート１１０ヘと図示矢印方向に流れる空気（吸気）をジャンプ台１３１によって吸気ポート１１０の上面側へ偏向させ、吸気行程において燃焼室１０９に流入する混合気に図示矢印のようなタンブル流を発生させ、このタンブル流によって燃焼室１０９の混合気を十分撹拌してその燃焼を安定化させることが従来から行われている（特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平７−０２５２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図２に示すように吸気ポート１１０に突起状のジャンプ台１３１を形成すると、燃焼室１０９にタンブル流を発生させて混合気の燃焼安定化を図ることができる反面、ジャンプ台１３１によって空気（吸気）の流れの一部が阻害されるため、吸気ポート１１０の通気抵抗が著しく増大してポンピングロスが大きくなり、所望の最高エンジン出力を得ることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、吸気ポートの通気抵抗を低く抑えつつ燃焼室に強いタンブル流を発生させることによって燃焼室での混合気の燃焼を安定化させ、燃費や排ガス特性の改善とエンジン出力の向上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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、燃焼室に連なる吸気ポート内に吸気の流れ方向を該吸気ポートの上面側に偏向させる偏向板を配設することによって燃焼室内に吸気のタンブル流を発生させるエンジンの吸気装置において、前記偏向板の断面形状を吸気の流れ方向上流側から下流側に向かって吸気ポートの上面側に凹状に湾曲する翼形状とし、該偏向板を吸気の流れ方向に所定隙間を隔てて複数配設するとともに、各偏向板を吸気の流れ方向上流側から下流側に向かうに連れて吸気ポートの底面から離れるよう配置したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記吸気ポートをシリンダヘッドとこれに接続される吸気マニホールドに亘って形成し、前記偏向板をシリンダヘッドと吸気マニホールドの各吸気ポートにそれぞれ配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、吸気ポートに配設された偏向板の断面形状を吸気の流れ方向上流側から下流側に向かって吸気ポートの上面側に凹状に湾曲する翼形状としたため、該偏向板の凹状の上面に沿って流れる吸気を吸気ポートの上面側に偏向させることができるとともに、各偏向板の凸状の下面に沿って流れる吸気を吸気ポートの上面側へ引き上げることができる。
【０００９】
又、偏向板を吸気の流れ方向に所定隙間を隔てて複数配設するとともに、各偏向板を吸気の流れ方向上流側から下流側に向かうに連れて吸気ポートの底面から離れるよう配置したため、各偏向板の下面に沿って流れる吸気がその下流側に配設された偏向板との間の隙間を通って下流側の偏向板の上面側へ流れることによって徐々に吸気ポートの上面側へ引き上げられ、吸気ポートの上面側（複数の偏向板の上方）を流れる吸気の量と流速が増大する。
【００１０】
以上の結果、吸気ポートの上面側へと流れが偏向された吸気が燃焼室に勢い良く流入するため、燃焼室には吸気のタンブル流が発生し、このタンブル流によって燃焼室の混合気の撹拌が良好に行われて混合気の燃焼が安定化し、燃費や排ガス特性が改善される。又、偏向板は吸気の流れの向きを変えるだけで吸気の流れを阻害しないため、吸気ポートの通気抵抗が低く抑えられ、通気抵抗に伴うポンピングロスが低減されてエンジン出力の向上が図られる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、吸気の流れ方向の広い範囲に亘って偏向板を配設することができるため、各偏向板の曲率半径を大きくすることができ、各偏向板に沿って流れる吸気の流動抵抗を低く抑えてエンジン出力の更なる向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明に係る吸気装置を備えたエンジン要部の縦断面図であり、図示のエンジン１は自動車用の直列４気筒の４サイクルエンジンであって、そのシリンダブロック２に図１の紙面垂直方向に形成された４つのシリンダ３（図１には１つのみ図示）にはピストン４が上下摺動可能に嵌挿されている。又、シリンダブロック２の下部にはクランクケース５が取り付けられており、このクランクケース５内には図１の紙面垂直方向に長いクランク軸６が回転可能に配されている。そして、前記ピストン４はコンロッド７を介してクランク軸６に連結されており、ピストン４のシリンダ３内での上下の往復直線運動はコンロッド７によってクランク軸６の回転運動に変換される。尚、図示しないが、シリンダブロック２の下部には、潤滑オイルを収容するオイルパンが取り付けられている。
【００１４】
他方、シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド８が被着されており、このシリンダヘッド８には各気筒毎に燃焼室９と吸気ポート１０及び排気ポート１１がそれぞれ形成されている。そして、各気筒において、吸気ポート１０と排気ポート１１が燃焼室９にそれぞれ開口する開口部１０ａ，１１ａは吸気バルブ１２と排気バルブ１３によってそれぞれ適当なタイミングで開閉されてシリンダ３内での所要のガス交換がなされる。
【００１５】
即ち、吸気バルブ１２と排気バルブ１３は、シリンダヘッド８に挿通固着された円筒状のバルブガイド１４，１５にそれぞれ摺動可能に挿通保持されており、これらはバルブスプリング１６，１７によってそれぞれ閉じ方向に付勢されている。
【００１６】
又、シリンダヘッド８の上部には、図１の紙面垂直方向に長い吸気カム軸１８と排気カム軸１９が回転可能且つ互いに平行に配されており、これらの吸気カム軸１８と排気カム軸１９には気筒毎に吸気カム１８ａと排気カム１９ａがそれぞれ一体に形成されている。そして、各吸気カム１８ａと各排気カム１９ａは、吸気バルブ１２と排気バルブ１３の各上端に取り付けられたバルブリフタ２０，２１の上面に当接している。尚、図示しないが、吸気カム軸１８と排気カム軸１９を含む動弁系は、シリンダヘッド８の上部に被着されたヘッドカバーによって覆われている。
【００１７】
而して、エンジン１が動作して前記クランク軸６が回転駆動されると、このクランク軸６の回転は不図示の伝動機構によって前記吸気カム軸１８と排気カム軸１９に伝達され、これらの吸気カム軸１８と排気カム軸１９がクランク軸６の１／２の速度で回転駆動される。このように吸気カム軸１８と排気カム軸１９が回転駆動されると、これらに一体に形成された吸気カム１８ａと排気カム１９ａがバルブリフタ２０，２１を介して吸気バルブ１２と排気バルブ１３をバルブスプリング１６，１７の付勢力に抗してそれぞれ適当なタイミングで押し下げ、シリンダヘッド８の吸気ポート１０が燃焼室９に開口する開口部１０ａと排気ポート１１が燃焼室９に開口する開口部１１ａをそれぞれ適当なタイミングで開閉するため、各シリンダ３内において所要のガス交換がなされる。尚、図１はエンジン１の吸気行程を示しており、この吸気行程においては吸気カム軸１８の吸気カム１８ａによって吸気バルブ１２が押し下げられて開口部１０ａが開口している。
【００１８】
又、シリンダヘッド８の吸気側の端面には、シリンダヘッド８に各気筒毎に形成された前記吸気ポート１０に連なる吸気マニホールド２２が取り付けられており、各吸気マニホールド２２の内部の吸気ポート２３とシリンダヘッド８の吸気ポート１０とは相連通して１つの吸気ポート２４を形成している。尚、図示しないが、吸気マニホールド２２の上流端にはスロットルボディとエアクリーナが接続されている。又、シリンダヘッド８の吸気側には、シリンダヘッド８の吸気ポート１０を流れる空気に適量の燃料を適当なタイミングで噴射するインジェクタ２５が取り付けられており、このインジェクタ２５によって噴射される燃料と吸気ポート１０を流れる空気が混合されて所定の空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気が形成される。更に、シリンダヘッド８の排気側の端面には、排気ポート１１に連なる不図示の排気マニホールドが取り付けられている。
【００１９】
而して、本実施の形態においては、シリンダヘッド８と吸気マニホールド２２の各吸気ポート１０，２３によって形成される１つの連続した吸気ポート２４には、複数（図示例では３枚）の偏向板２６が空気の流れ方向に配設されている。
【００２０】
ここで、各偏向板２６は、その断面形状が空気の流れ方向上流側から下流側に向かって吸気ポート２４の上面側に凹状に湾曲する翼形状とされており、３枚の偏向板２６は空気の流れ方向に所定隙間δを隔てて配設されている。又、３枚の偏向板２６は、シリンダヘッド８と吸気マニホールド２２の各吸気ポート１０，２３にそれぞれ配設されており（図示例では、吸気マニホールド２２の吸気ポート２３に１枚の偏向板２６が配設され、シリンダヘッド８の吸気ポート１０に２枚の偏向板２６が配設されている）、これらの偏向板２６は、空気の流れ方向上流側から下流側に向かうに連れて吸気ポート２４の底面から離れるように（つまり、吸気ポート２４を流れる空気を吸気ポート２４の上面側に偏向させて絞るように）配置されている。
【００２１】
次に、本発明に係る吸気装置の作用について説明する。
【００２２】
エンジン１が動作して各気筒のピストン４がシリンダ３内で下動する吸気行程においては、図１に示すように吸気バルブ１２が開き、シリンダ３内に発生する負圧に引かれて空気（新気）が不図示のエアクリーナを通過して浄化され、不図示のスロットルバルブによって調量された後に吸気マニホールド２２とシリンダヘッド８の各吸気ポート２３，１０（両吸気ポート２２，１０を連ねた吸気ポート２４）を燃焼室９に向かって図示矢印方向に流れる。
【００２３】
而して、本実施の形態では、前述のように吸気ポート２４に配設された各偏向板２６の断面形状を吸気の流れ方向上流側から下流側に向かって吸気ポート２４の上面側に凹状に湾曲する翼形状としたため、図１に矢印にて示すように、該偏向板２６の凹状の上面に沿って流れる空気を吸気ポート２４の上面側に偏向させることができるとともに、各偏向板２６の凸状の下面に沿って流れる吸気を吸気ポート２４の上面側へ引き上げることができる。
【００２４】
又、本実施の形態では、３枚の偏向板２６を吸気の流れ方向に互いに所定隙間δを隔てて配設するとともに、各偏向板２６を空気の流れ方向上流側から下流側に向かうに連れて吸気ポート２４の底面から離れるよう配置したため、各偏向板２６の下面に沿って流れる空気がその下流側に配設された偏向板２６との間の隙間δを通って下流側の偏向板２６の上面側へ流れることによって徐々に吸気ポート２４の上面側へ引き上げられ、吸気ポート２４の上面側（複数の偏向板２６の上方）を流れる空気の量と流速が増大する。
【００２５】
上述のように吸気ポート２４を流れる過程で複数の偏向板２６によって流れ方向が吸気ポート２４の上面側へと偏向された空気には、インジェクタ２５から適量の燃料が噴射され、この燃料と空気が混合することによって所望の空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気が形成される。そして、この混合気は、吸気ポート２４の上面側へと流れが偏向された状態で開口部１０ａから燃焼室９に勢い良く流入するため、燃焼室９には混合気のタンブル流が発生し、このタンブル流によって燃焼室９で混合気の撹拌が良好に行われる。この結果、特に混合気量の少ない低負荷運転時においても燃焼室９での混合気の燃焼が安定化し、希薄燃焼が可能となって燃費や排ガス特性が改善される。
【００２６】
又、複数（３枚）の偏向板２６は吸気ポート２４において空気の流れの向きを変えるだけで空気の流れを阻害しないため、吸気ポート２４の通気抵抗が低く抑えられ、通気抵抗に伴うポンピングロスが低減されてエンジン１の出力向上が図られる。
【００２７】
更に、本実施の形態では、複数（３枚）の偏向板２６をシリンダヘッド８と吸気マニホールド２２の各吸気ポート１０，２３に亘って配設した（１枚の偏向板２６を吸気マニホールド２２の吸気ポート２３に配設し、残り２枚の偏向板２６をシリンダヘッド８の吸気ポート１０に配設した）ため、これら複数の偏向板２６を空気の流れ方向の広い範囲に亘って配設することができる。この結果、各偏向板２６の曲率半径を大きくすることができ、各偏向板に沿って流れる空気の流動抵抗を低く抑えてエンジン１の更なる出力向上を図ることができる。
【００２８】
而して、上述のようにシリンダヘッド８の各燃焼室９に流入してタンブル流を生起した混合気は、その後、吸気バルブ１２が閉じてピストン４がシリンダ３内を上動する圧縮行程において圧縮されるが、この過程で燃焼室９の混合気のタンブル流は崩壊して強力な乱流に変化する。この乱流によって燃料と空気の混合が促進され、乱流化した混合気は、ピストン４が上死点近傍に達した時点で不図示の点火プラグによって着火・燃焼せしめられ、この混合気の燃焼によって発生する高圧を上面に受けるピストン４がシリンダ３内を下動する膨張行程に移行する。
【００２９】
そして、ピストン４が下死点を過ぎてシリンダ３内を再び上動する排気行程に移行すると、排気バルブ１３が開き、混合気の燃焼によって燃焼室９に発生した高温・高圧の排気ガスはシリンダヘッド８の開口部１１ａから排気ポート１１へと勢い良く流出し、不図示の排気マニホールド及びこれに連なる不図示の排気管、触媒コンバータ、サイレンサ等を通って大気中に排出される。
【００３０】
而して、エンジン１においては、以上のサイクルが繰り返されて当該エンジン１が連続運転される。
【００３１】
ところで、燃焼室での混合気の燃焼において、乱流化した混合気に着火がなされると、燃料と酸素との反応によって形成される火炎の表面に凹凸ができ、反応可能な表面積が増えて火炎の伝播速度が高められ、混合気のより安定した燃焼が可能となる。燃費向上のために筒内にＥＧＲガスを導入してポンピングロスを低減させる技術を成立させる場合や、空燃比（Ａ／Ｆ）をリーンにしてポンピングロスを低減させる技術を成立させる場合においても、混合気の安定した燃焼を実現することは必須であり、そのためには燃焼室でのタンブル流の強化が有効となる。このタンブル流の強化によって混合気の燃焼が安定化し、エンジン始動直後の点火タイミングを遅角させることによって、点火した混合気が燃焼して熱に変わる現象を遅らせ、排気行程時の排気ガス温度を高くし、エンジンの始動直後に触媒に到達する排気ガスの温度を高めて触媒の早期活性化を図り、結果的にＴＨＣの低減化を図ることが可能となる。
【００３２】
尚、以上は特に燃料噴射式の自動車用４サイクルエンジンの吸気装置に本発明を適用した形態について説明したが、本発明は、キャブレタによって混合気を形成するエンジンや筒内噴射（直噴）エンジン等、他の任意の４サイクルエンジンに備えられる吸気装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る吸気装置を備えたエンジン要部の縦断面図である。
【図２】吸気装置の従来例を示すエンジン要部の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１          エンジン
２          シリンダブロック
３          シリンダ
４          ピストン
５          クランクケース
６          クランク軸
７          コンロッド
８          シリンダヘッド
９          燃焼室
１０        シリンダヘッドの吸気ポート
１０ａ      吸気ポートの開口部
１１        排気ポート
１１ａ      排気ポートの開口部
１２        吸気バルブ
１３        排気バルブ
１４，１５  バルブガイド
１６，１７  バルブスプリング
１８        吸気カム軸
１８ａ      吸気カム
１９        排気カム軸
１９ａ      排気カム
２０，２１  バルブリフタ
２２        吸気マニホールド
２３        吸気マニホールドの吸気ポート
２４        吸気ポート
２５        インジェクタ
２６        偏向板
δ          偏向板間の隙間
【図１】
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【図２】
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