(57)【要約】【課題】  吸気バルブによって分けられる吸気流の干渉を抑え、シリンダ内に強いタンブル流を形成することが可能な吸気ポートを備えた内燃機関を提供する。【解決手段】  シリンダ３内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導く吸気ポート２と、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブ４と、を備えた内燃機関１であって、前記吸気バルブを前記吸気ポートが開閉される方向に案内するバルブ案内部５によって前記吸気ポート内に形成されるデッドボリューム５ａ、５ｂが、前記吸気バルブのバルブステム４ａに対して前記吸気ポートの流れ方向を横断する方向に不均等に設けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導く吸気ポートと、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、を備えた内燃機関であって、
前記吸気バルブを前記吸気ポートが開閉される方向に案内するバルブ案内部によって前記吸気ポート内に形成されるデッドボリュームが、前記吸気バルブのバルブステムに対して前記吸気ポートの流れ方向を横断する方向に不均等に設けられていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
一つのシリンダに対して二つの吸気ポートが並べて設けられ、各吸気ポートはシリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導くよう構成された内燃機関であって、
各吸気ポートには、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブがそれぞれ設けられ、
前記吸気バルブを前記吸気ポートが開閉される方向に案内するバルブ案内部によって前記吸気ポート内に形成されるデッドボリュームが、前記吸気バルブのバルブステムに対して前記吸気ポートの並び方向に不均等に設けられていることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ内にタンブル流を形成するために好適な吸気ポートを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気ポートのバルブステムガイド周辺の窪みにふたをし、吸気ポートの上面の吸気流の剥離を抑制してタンブル比を増加させる吸気ポート構造が知られている（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】発明協会公開技報公技番号２００３−５０１８７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の吸気ポートでは、吸気バルブのバルブステムが吸気ポートの流れ方向を横切る方向のほぼ中央に配置されている。この場合、バルブステムによって吸気流が分けられてバルブステムの両側にほぼ対称の吸気流が形成される。これらの吸気流は、バルブステムの下流側で互いに干渉し合って広い剥離領域を形成し、シリンダ内に導かれる吸気の流速を低下させてタンブル流を弱めるおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、吸気バルブによって分けられる吸気流の干渉を抑え、シリンダ内に強いタンブル流を形成することが可能な吸気ポートを備えた内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一の内燃機関は、シリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導く吸気ポートと、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、を備えた内燃機関であって、前記吸気バルブを前記吸気ポートが開閉される方向に案内するバルブ案内部によって前記吸気ポート内に形成されるデッドボリュームが、前記吸気バルブのバルブステムに対して前記吸気ポートの流れ方向を横断する方向に不均等に設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
本発明の第一の内燃機関によれば、バルブ案内部のデッドボリュームが吸気ポートの流れ方向を横断する方向（横断方向）に不均等に設けられるので、バルブステムが横断方向の一方の側に偏って吸気ポート内に配置される。この場合、吸気流がバルブステムによって非対称に分けられるので、これらの吸気流の干渉を抑制することができる。そのため、バルブステムの下流側に形成される剥離領域を低減させて吸気の流速の低下を抑制し、シリンダ内に強いタンブル流を形成することができる。
【０００７】
本発明の第二の内燃機関は、一つのシリンダに対して二つの吸気ポートが並べて設けられ、各吸気ポートはシリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導くよう構成された内燃機関であって、各吸気ポートには、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブがそれぞれ設けられ、前記吸気バルブを前記吸気ポートが開閉される方向に案内するバルブ案内部によって前記吸気ポート内に形成されるデッドボリュームが、前記吸気バルブのバルブステムに対して前記吸気ポートの並び方向に不均等に設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項２）。
【０００８】
本発明の第二の内燃機関によれば、バルブステムによって吸気流を吸気ポートの並び方向に非対称に分けることができる。そのため、バルブステムの下流側におけるこれらの吸気流の干渉を抑えて剥離領域を低減させ、シリンダ内に強いタンブル流を形成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上に説明したように、本発明によれば、バルブステムによって非対称に吸気流を分けることができるので、これらの吸気流の干渉を抑えてバルブステム下流の剥離領域を低減させることができる。そのため、流速を低下させることなく吸気をシリンダ内に導き、シリンダ内に強いタンブル流を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の一実施形態に係る内燃機関１の要部を示している。また、図２は内燃機関１に設けられる吸気ポート２の輪郭を、図３は図１のIII-III線における吸気ポート２の縦断面図をそれぞれ示している。図１に示したように、吸気ポート２は、共通の上流部２ａから分岐する二つの下流部２ｂを備えている。内燃機関１のシリンダ３の一方の側には下流部２ｂが並べて設けられている。図３に示したように、各下流部２ｂには、それぞれ吸気ポート２を開閉するための吸気バルブ４と、吸気バルブ４を案内するバルブ案内部５とが設けられている。
【００１１】
図１に示したように、バルブ案内部５は、吸気バルブ４のバルブステム４ａに対して下流部２ｂの並び方向の外側（以下、外側と略称する。）に生じるデッドボリューム５ａが、下流部２ｂの並び方向内側（以下、内側と略称する。）に生じるデッドボリューム５ｂよりも小さくなるように設けられている。そのため、バルブ案内部５には、吸気バルブ４が挿入されるバルブガイド孔５ｃが外側に偏心して設けられる。このようにバルブガイド孔５ｃが外側に偏心して設けられることによりバルブ案内部５の外側の幅Ｌ１が、内側の幅Ｌ２よりも小さくなる。
【００１２】
図４は、図１の吸気ポート２における吸気の流れをコンピュータによりシミュレーションした結果を示している。なお、図４（ａ）は図３に示した断面における吸気の流れを、図４（ｂ）は図３のIVb-IVb線の断面における吸気の流れをそれぞれ示している。比較例として図５に示した内燃機関１の吸気ポート２における吸気の流れを同一条件でシミュレーションした結果を図６に示す。なお、図６（ａ）、（ｂ）は、図５の吸気ポート２において図４（ａ）、（ｂ）に相当する断面における吸気の流れをそれぞれ示している。また、図５（ａ）は、比較例の内燃機関１の要部を示し、図５（ｂ）は比較例の内燃機関１に設けられる吸気ポート２の輪郭を示している。図５において図１及び図２と共通する部分には同一符号を付してある。図５（ａ）に示したように、比較例では、外側のデッドボリューム５ａと内側のデッドボリューム５ｂとが均等に設けられている。即ち、バルブ案内部５の外側の幅Ｌ１と内側の幅Ｌ２とが均等に設けられる。
【００１３】
図４（ｂ）に示したように、図１の吸気ポート２では、バルブステム４ａが外側に偏って配置されるので、バルブステム４ａによって分けられる外側（図４（ｂ）の上側）の吸気流れＦ２と内側（図４（ｂ）の下側）の吸気流れＦ３とが非対称になる。図１の吸気ポート２では内側の方が外側よりも広いため、内側を流れる吸気の流量が多くなる。そのため、吸気流れＦ３がバルブステム４ａの下流（図４（ｂ）の領域Ｂ）で吸気流れＦ２側に流れ込み、バルブステム４ａの下流に生じる剥離領域を低減させる。このようにバルブステム４ａの下流に生じる剥離を低減させることで、吸気バルブ４の背面側（図４（ａ）の領域Ａ）に吸気を流れ易くすることができる。そのため、吸気バルブ４の背面側における吸気（図４（ａ）の吸気流れＦ１）の流速の低下を抑制することができる。
【００１４】
一方、図６（ｂ）に示したように、図５の吸気ポート２では、デッドボリューム５ａ、５ｂが均等に設けられるので、バルブステム４ａが下流部２ｂのほぼ中央に配置される。そのため、バルブステム４ａによって分けられる外側（図６（ｂ）の上側）の吸気流れＦ５と内側（図６（ｂ）の下側）の吸気流れＦ６とが対称に形成される。この場合、吸気流れＦ５と吸気流れＦ６とがバルブステム４ａの下流で干渉し合い、バルブステム４ａの下流（図６（ｂ）の領域Ｄ）に広い剥離領域を生じさせる。このバルブステム４ａの下流の剥離は、図６（ａ）に示したように吸気バルブ４の背面側（図６（ａ）の領域Ｃ）に吸気を流れ難くする。そのため、吸気バルブ４の背面側における吸気（図６（ａ）の吸気流れＦ４）の流速を低下させる。
【００１５】
本発明の内燃機関１によれば、下流部２ｂを流れる吸気のうち内側の吸気流れＦ３をバルブステム４ａの下流において外側の吸気流れＦ２側に流れ込ませることによって、バルブステム４ａの下流の剥離領域を低減させることができる。そのため、吸気バルブ４の背面側に吸気を流れ易くし、この吸気の流速の低下を抑制する。従って、この吸気バルブ４の背面側を通ってシリンダ３に導かれる吸気（図４（ａ）の吸気流れＦ１）により、シリンダ３内に強いタンブル流を形成することができる。これにより、シリンダ３内において燃料と空気とがよく混合されるので、燃焼効率を向上させることができる。また、内燃機関１の燃焼が改善されるので、燃費や内燃機関１の性能を向上させることができる。なお、外側のデッドボリューム５ａと内側のデッドボリューム５ｂとの大きさは、例えば以下に示す方法により設定される。下流部２ｂにおいてバルブステム４ａの外側を内側より狭くすることで、バルブステム４ａの外側を流れる吸気流れと内側を流れる吸気流れとに流量差を生じさせることができる。そこで、バルブステム４ａの下流において内側の吸気流れが外側に流れ込むような流量差が生じるように、外側のデッドボリューム５ａと内側のデッドボリューム５ｂとを設定する。
【００１６】
図７は、吸気の流量とタンブル流の強さ（タンブル比）との関係を示している。なお、タンブル比とは、シリンダ内に形成されるタンブル流の回転速度と内燃機関１の回転速度との比である。図７の線Ｌは、バルブ案内部５のデッドボリューム５ａ、５ｂが下流部２ｂの並び方向に均等に設けられた吸気ポート２における吸気の流量とタンブル流の強さとの関係を示している。デッドボリューム５ａ、５ｂが均等に設けられている場合、吸気の流量が増加するに従ってバルブステム４ａの下流に生じる剥離領域も増加するため、吸気バルブ４の背面側に吸気が流れ難くなりタンブル流が弱くなる。一方、本発明の内燃機関１によれば、デッドボリューム５ａ、５ｂが均等に設けられている内燃機関と比較して同じ吸気流量でもシリンダ３内に強いタンブル流を形成することができる。そのため、吸気の流量とタンブル流の強さとの関係を図７の点Ｐの方向へ変化させることができる。
【００１７】
図８は、本発明の内燃機関の他の実施形態を示している。なお、図８において図１と共通する部分には同一符号を付してある。図８に示したように、この実施形態の内燃機関１では、外側のデッドボリューム５ａが内側のデッドボリューム５ｂよりも大きくなるようにバルブ案内部５が設けられている。即ち、バルブ案内部５には、外側の幅Ｌ１が内側の幅Ｌ２よりも大きくなるようにバルブガイド孔５ｃが設けられる。この場合、下流部２ｂ内にバルブステム４ａが内側に偏って配置されるので、外側を流れる吸気流れＦ７をバルブステム４ａの下流において内側に流れ込ませることができる。そのため、図１の内燃機関１と同様にバルブステム４ａの下流の剥離領域を低減させることができる。従って、吸気バルブ４の背面側の吸気の流速低下を抑制し、この吸気バルブ４の背面側を流れる吸気によってシリンダ３内に強いタンブル流を形成することができる。
【００１８】
本発明は以上の形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。例えば、各吸気ポートに設けられるバルブ案内部のデッドボリュームは、大きくする側を内側又は外側に一致させなくともよい。例えば、一方の吸気ポートのバルブ案内部は内側のデッドボリュームが大きくなるように設けられ、他方の吸気ポートのバルブ案内部は外側のデッドボリュームが大きくなるように設けられていてもよい。即ち、バルブ案内部のデッドボリュームがバルブステムに対して吸気ポートの流れ方向を横断する方向に不均等に設けられていればよい。このようにデッドボリュームを不均等に設けることで、バルブステム下流における吸気流れの干渉を抑制し、シリンダ内に強いタンブル流を形成することができる。
【００１９】
一つのシリンダに対して設けられる吸気ポートの数は二つに限定されない。一つのシリンダに対して設けられる吸気ポートの数は一つでも良いし、三つ以上でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の要部を示す図。
【図２】図１の吸気ポートの輪郭を示す図。
【図３】図１のIII-III線における吸気ポートの縦断面を示す図。
【図４】図１の吸気ポートを利用した場合の吸気バルブ付近における吸気の流れをコンピュータによりシミュレーションした結果を示す図。
【図５】バルブ案内部のデッドボリュームが吸気ポートの並び方向に均等に設けられている内燃機関の要部を示す図。
【図６】図５の吸気ポートを利用した場合の吸気バルブ付近における吸気の流れをコンピュータによりシミュレーションした結果を示す図。
【図７】吸気の流量とタンブル流の強さとの関係の一例を示す図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る内燃機関の要部を示す図。
【符号の説明】
【００２１】
１  内燃機関
２  吸気ポート
３  シリンダ
４  吸気バルブ
４ａ  バルブステム
５  バルブ案内部
５ａ、５ｂ  デッドボリューム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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