(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダへのスワールポートとして１気筒毎にタンジェンシャルポートとヘリカルポートを備えるエンジンにおいて、
ヘリカルポートのバルブガイドボスの下端面にその周縁部を隔壁として残すようにバルブガイドボスの取付穴を拡径する凹部を形成し、
凹部の底面をタンジェンシャルポートのバルブガイドボスの下端面と略同じ高さに設定した、
ことを特徴とするエンジンの吸気ポート。
【請求項２】
凹部は鋳型または機械加工で形成した、
ことを特徴とする請求項１に記載の吸気ポート。
【請求項３】
シリンダへのスワールポートとして１気筒毎にタンジェンシャルポートとヘリカルポートを備えるエンジンにおいて、
ヘリカルポートのバルブガイドボスの下端面をタンジェシャルポートのバルブガイドボスの下端面と略同じ高さに設定し、
ヘリカルポートのスロート部と旋回通路部との連通部分に沿う隔壁を形成し、
隔壁は、その内壁面がヘリカルポートのバルブガイド外径に対して拡径された位置に形成されている、
ことを特徴とするエンジンの吸気ポート。
【請求項４】
隔壁の辺縁部を機械加工でエッジに形成した、
ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の吸気ポート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの吸気ポートの改良に関する。詳しくは、ディーゼルエンジンの吸気ポートとして、スワール比が６を越える強いスワールの生成可能なヘリカルポートの形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直噴式ディーゼルエンジンの場合、噴射された燃料と空気の混合を促進して燃焼性を高めるため、スワールが積極的に利用される。スワールはエンジンの吸気行程を通してシリンダの軸回りに生じる旋回空気流であり、その生成に吸気ポートが重要な役割を有する。このうち、ポート下流端末部を渦巻き状に形成し、吸気がここを通過する際に吸気バルブの軸回りの旋回流を生成するヘリカルポートがよく採用される。ヘリカルポートは燃焼室の天井面に開口するスロート部と、スロート部に上方から連通する渦巻き状の旋回通路部（スクロール部）と、その上流側の直線通路部とから構成される。
【０００３】
特開昭５９ー１２１２３号公報に開示されるものは、スワールの強化と容積効率の向上との両立が図れるよう、吸気ポートの平面図上における渦巻き形状を規定するが、旋回通路部とのスロート開口部の高さを変更すると、スワールの生成能力が変化してしまう。そのため、ヘリカルポートの平面図上の渦巻き形状のみを規定しても、スワールの強化と容積効率の向上を高レベルで両立させるのは難しい。
【０００４】
この点を改善すべく、ヘリカルポートにおいて、スロート開口部の高さを、エンジン性能から要求されるスワール比，シリンダの開口径，ピストンのストローク，旋回通路部の開始位置の通路断面積、旋回通路部における吸気の降下角度，スロート部の開口径，スロート開口部の流量重心位置と最適流出位置とがスロート中心に対してなす角度、の関数で定義することにより、スワール比が６を越える強いスワールも生成できるようにしたものがある（特開平８ー２４４９８２号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、高スワール比を得るため、スロート開口部の高さを低く設定すると、スロート部の天井壁を形成するバルブガイドボスの下端面も下がるため、バルブガイドの長さが大きくなる。４バルブの直噴式ディーゼルエンジンでは、スワールポートとしてヘリカル型とタンジェンシャル型を併用することが多い。その場合、タンジェンシャルポートの方は、バルブガイドボスの下端面が比較的高い位置に設定されるため、スロート開口部の高さが低いヘリカルポート側とバルブガイドの長さが変わってしまう。このため、長さ違いのバルブガイドが必要となり、部品コストや設備コストなどを上昇させるという問題が生じる。
【０００６】
この発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、タンジェンシャルポートのバルブガイドとヘリカルポートのバルブガイドを共用できるようにする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、シリンダへのスワールポートとして１気筒毎にタンジェンシャルポートとヘリカルポートを備えるエンジンにおいて、ヘリカルポートのバルブガイドボスの下端面にその周縁部を隔壁として残すようにバルブガイドの取付穴を拡径する凹部を形成し、凹部の底面をタンジェンシャルポートのバルブガイドボスの下端面と略同じ高さに設定する。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明における凹部は、鋳型または機械加工で形成する。
【００１０】
第３の発明では、シリンダへのスワールポートとして１気筒毎にタンジェンシャルポートとヘリカルポートを備えるエンジンにおいて、ヘリカルポートのバルブガイドボスの下端面をタンジェシャルポートのバルブガイドボスの下端面と略同じ高さに設定し、ヘリカルポートのスロート部と旋回通路部との連通部分に沿う隔壁を形成する。
【００１１】
第４の発明では、第１の発明または第３の発明において、隔壁の辺縁部を機械加工でエッジに形成する。
【００１３】
【作用】
第１の発明では、高スワール比を得るため、ヘリカルポートのスロート開口部の高さを低く設定する場合、ヘリカルポートのバルブガイドボスの下端面も下がるが、周縁部を隔壁として残す凹部の底面により、タンジェンシャルポートのバルブガイドボスの下端面と略同じ高さの取付面が確保されるため、ヘリカルポートのバルブガイドとしてタンジェンシャルポートと同じバルブガイドが使用可能になる。
【００１４】
第２の発明では、凹部はバルブガイドの取付穴の回りに限定されるため、機械加工でも簡単に形成できる。
【００１５】
第３の発明では、高スワール比を得るため、ヘリカルポートのスロート開口部の高さは隔壁により低く設定される。ヘリカルポートのバルブガイドボスの下端面はタンジェンシャルポートのバルブガイドボスの下端面と略同じ高さのため、ヘリカルポートのバルブガイドとしてタンジェンシャルポートと同じバルブガイドが使用可能になる。
【００１６】
第４の発明では、隔壁は鋳造で形成されるが、隔壁の辺縁部を機械加工することにより、隔壁の高さ精度が向上する。また、隔壁のエッジで吸気の流にれ方向の制御が良好に働くため、スワール生成効率の向上も得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１，図２において、シリンダ１にはヘリカルポート２とタンジェンシャルポート３が接続される。これらのポート２，３はシリンダヘッドの一側壁に開口し、シリンダ１へ向けて延びるように形成される。図示しないが、シリンダ１に２本の排気ポートが接続される。また、シリンダ１の中央部には燃料噴射弁が臨み、その噴射弁から燃料が噴射されると、シリンダ１に吸入される空気と混合し、ピストンで圧縮された状態で着火燃焼する。
【００１８】
ヘリカルポート２は直線通路部３０と旋回通路部２０およびスロート部１０とから構成される。スロート部１０はシリンダヘッド下面に開口する円筒形に形成され、その上部のスロート開口部１０ａを介して旋回通路部２０に連通される。旋回通路部２０は直線通路部３０とスロート部１０を接続して渦巻き状に湾曲する。スロート部１０の中心線Ｐ上に吸気バルブ（図示せず）は配置され、バルブガイド４にその軸部を介して摺動自由に支持される。バルブガイド４は圧入により、バルブガイドボス６の取付穴６ａに嵌め付けられる。
【００１９】
タンジェンシャルポート３はその下流側がシリンダ１の平面図上の接線と略平行になるよう形成される。シリンダ１側のポート開口部３ａの中心線Ｑ上に吸気バルブ（図示せず）は配置され、バルブガイド５にその軸部を介して摺動自由に支持される。バルブガイド５はバルブガイドボス９の取付穴９ａに嵌め付けられる。
【００２０】
ヘリカルポート２においては、高スワール比が得られるよう、スロート開口部１０ａの高さが低く設定される。タンジェンシャルポート３はバルブガイドボス９の下端面が比較的高い位置に設定される。そのため、ヘリカルポートのバルブガイドボス６の下端面はタンジェンシャルポート３のバルブガイドボス９の下端面よりも低くなる。
【００２１】
スロート開口部１０ａの高さを低く維持しながら、バルブガイド４，５の取付面を合わせるため、ヘリカルポート２のバルブガイドボス６の下端面にその取付穴６ａを拡径する凹部７が設けられる。凹部７は鋳型または機械加工により形成され、その底面をバルブガイド４の取付面としてタンジェンシャルポート３のバルブガイドボス９の下端面と略同じ高さに設定される。バルブガイドボス６は凹部７の周囲に残され、スロート開口部１０ａの高さを低く維持する隔壁８を形成する。
【００２２】
ヘリカルポート２のバルブガイド４は、タンジェンシャルポート３のバルブガイド５と同じ長さのものが使用される。バルブガイドボス６の長さよりもバルブガイド４は短くなり、その下端位置は凹部７へ引っ込められる。なお、タンジェンシャルポート３においては、バルブガイドボス９の下端面からバルブガイド５が突き出す量を大きめに取る一方、ヘリカルポート２においては、バルブガイド４が凹部７へ突き出す量を小さめに取ると、凹部７のへこみ量を最小限に抑えられる。
【００２３】
このような構成により、タンジェンシャルポート３のバルブガイド５とヘリカルポート２のバルブガイド５が同じ長さの共用部品となるため、部品コストや管理コストの削減ばかりでなく、生産設備（バルブガイドの打ち込み加工機やパーツフィーダなど）が１種類で済むため、設備コストの削減も得られる。また、ヘリカルポート２のバルブガイド４が短くなるので、バルブの摺動摩擦の低減により、耐久性や燃費なども向上する。
【００２４】
部品の共用化という面からは、タンジェンシャルポート３のバルブガイド５の長さをヘリカルポート２のバルブガイド４の長さに合わせることも考えられる。つまり、長い方のバルブガイド４を共用化しても良いが、その場合はタンジェンシャルポート３へのバルブガイド５の突出量が大きくなるため、ポート流量係数やスワール比の低下を招きやすい。言い方を変えれば、短い方を共用化することにより、これらの不具合も回避できる。
【００２５】
図３において、凹部７がスロート部１０への吸気流に与える影響を説明する。高スワール比を得るには、旋回通路部２０からスロート部１０へ流入する吸気の流れをスロート部１０の側壁側へ集中し、スロート部１０の中心へ向かう流れＡは少なくする必要がある。図（ａ）の場合、旋回通路部２０とスロート部１０との間に隔壁８があり、その内側は凹部７を形成するため、スロート部１０の中心側へ吸気を巻き込む負圧が発生しにくい。このため、図（ｂ）の場合に生じやすい流れＡが少なくなり、スワールを効率よく生成することができる。
【００２６】
図４，図５の実施形態では、ヘリカルポート２のバルブガイドボス９の下端面はタンジェンシャルポート３のバルブガイドボス９の下端面と略同じ高さに設定される。スロート開口部１０ａの高さを低く設定するため、スロート部１０と旋回通路部２０との間に隔壁８が設けられる。隔壁８は鋳型により形成され、旋回通路部２０との境界全域に亘って延ばされる。
【００２７】
これによると、スロート部１０の天井壁としてバルブガイドボス９の下端面がフラットに広がるため、前記の凹部７に較べるとカーボンなどの堆積は少なくなり、スワール生成能力を良好に維持できる。また、隔壁８は旋回通路部２０とスロート部１０との境界全域に亘るから、図５中のＸ領域においても、隔壁８による吸気の流れ方向の制御が良好に働くため、スワールの生成効率も向上する。
【００２８】
隔壁８はいずれの場合においても、図６のようにその辺縁部を機械加工によりエッジ１１に形成することが望ましい。隔壁８の辺縁部がエッジ１１になると、吸気の流れ方向の制御性が向上し、スワールの生成効率はさらに高まる。また、隔壁８の高さ精度はスワールの生成に大きな影響を及ぼすが、機械加工により隔壁８の高さのバラツキを抑えられる。つまり、隔壁８の高さ精度が良好に確保され、スワール比の気筒毎およびエンジン毎のバラツキも小さくなる。
【００３０】
【発明の効果】
第１の発明によれば、高スワール比を得るため、ヘリカルポートのスロート開口部の高さを低く維持しながら、凹部を設けることにより、ヘリカルポートのバルブガイドとして、タンジェンシャルポートのバルブガイドを共用できる。その結果、部品コストや設備コストの削減に加えて、ヘリカルポートのバルブガイドを短くなるので、バルブの摺動摩擦の低減により、耐久性や燃費なども向上するという効果が得られる。
【００３１】
第２の発明によれば、凹部はバルブガイドボスの下端全面でなく、バルブガイドの取付穴の周辺に限定されるため、機械加工でも簡単に形成できる。
【００３２】
第３の発明によれば、高スワール比を得るため、ヘリカルポートのスロート開口部の高さを隔壁で低く維持しながら、ヘリカルポートのバルブガイドボスの下端面をタンジェンシャルポートのバルブガイドボスの下端面と同じ高さに設定することにより、両者のバルブガイドを共用することが可能になる。その結果、第１の発明と同じ効果が得られる。
【００３３】
第４の発明によれば、隔壁の高さ精度の向上が得られるほか、エッジによる吸気の流れ方向の制御が良好に働くため、スワールの生成効率も高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表す吸気ポートの平面図である。
【図２】同じく吸気ポートの縦断面的な透視図である。
【図３】同じくスロート部への吸気流の説明図である。
【図４】別の実施形態を表す吸気ポートの縦断面的な透視図である。
【図５】同じくヘリカルポートの平面図である。
【図６】別の実施形態を表す機械加工の説明図である。
【符号の説明】
１  シリンダ
２  ヘリカルポート
３  タンジェンシャルポート
４，５  バルブガイド
６，９  バルブガイドボス
７  凹部
８  隔壁
１０  スロート部
１０ａ  スロート開口部
１１  エッジ
２０  旋回通路部
３０  直線通路部
【図１】
0003541597.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003541597.tif 000006
【図６】
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