(57)【要約】本発明は内燃機関に関し、より詳細には、吸気ポートに設けられた燃料混合手段にて燃料と空気との混合を促進し、燃焼室に導入される吸気の流動特性を改善し、且つ機関の性能を改善し得る内燃機関に関する。  本発明に係る内燃機関において、燃焼室に燃料と空気との混合気を供給するための吸気ポートに燃料混合手段が設けられている。燃料混合手段は、吸気ポートを通過する気流を乱すため、複数個の翼が形成される気流乱し部材を備えている。前記気流乱し部材は、吸気ポート内に回転可能に設けられ、燃料と空気とが混合されるように渦流または乱流を形成し、燃焼室に供給する。
2007527974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に空気、または燃料と空気との混合気を供給するための吸気ポートが形成されるシリンダーヘッドを備える内燃機関において、
前記吸気ポートを通過する気流を乱すため、複数個の翼が形成される気流乱し部材を備え、前記吸気ポートに挿入される燃料混合手段を有することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記燃料混合手段は、
前記吸気ポートに挿入され固定される中空円筒状の支持リングと、
前記支持リングの内周面から中空の中心方向に延びる支持台と、
貫通穴が形成されており、前記貫通穴が前記支持リングの中空と同じ方向に配置されるように、外周面が前記支持台に固定されるハブと、
前記ハブの貫通穴に挿入され支持される支持軸をさらに有し、
前記気流乱し部材は、前記支持軸により支持され、前記複数の翼は、気流乱し部材の外周面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記支持リングは、内周面から中空の中心方向に延びるガイド翼を有することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記支持軸は、前記ハブの貫通穴に挿入されて回転可能に支持されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項５】
中空円筒状であり、一端に形成されるフランジが吸気ポートの入口にかかるように吸気ポートに挿入され、他端は前記支持リングの燃焼室側端部の反対側端部に結合される支持リング延長部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記気流乱し部材は、前記支持軸に回転可能に支持されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記支持軸は、
前記支持台に一端が固定される延長部と、前記延長部の他端から折曲して延び、前記延長部より直径が短い折曲部を有し、
前記気流乱し部材は、前記折曲部により回転可能に支持されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記支持軸に回転可能に支持され、複数個の翼が形成される補助気流乱し部材をさらに備えることを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記補助気流乱し部材は、
中空円筒状であり、前記複数の翼は、内周面に形成され、前記翼を含む内径が前記気流乱し部材の翼を含む外径よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記気流乱し部材及び補助気流乱し部材の複数の翼は各々螺旋状であり、螺旋状の進行方向が互いに反対方向であることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記気流乱し部材及び補助気流乱し部材のうちの少なくとも一方の複数の翼各々の半径方向の端を囲むように、円筒状に形成される縁をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記燃料混合手段は、
吸気ポートの入口に設けられるベアリングをさらに有し、
前記気流乱し部材は、中空円筒形状であり、複数の翼が前記中空の内周面に形成されており、一端は前記ベアリングにより回転可能に支持され、他端は吸気ポートに挿入されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記燃料混合手段は、
一端に形成されたフランジが吸気ポートの入口にかかるように吸気ポートに挿入される中空円筒状の支持リングと、
前記支持リングの内周面に固定されるベアリングをさらに有し、
前記気流乱し部材は、中空円筒形状であり、複数の翼が前記中空の内周面に形成されており、前記ベアリングにより回転可能に支持されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１４】
前記気流乱し部材の内周面から中空の中心方向に延びる支持台と、
貫通穴が形成されており、前記貫通穴が前記気流乱し部材の中空と同じ方向に配置されるように、外周面が前記支持台に固定されるハブと、
前記ハブの貫通穴に挿入され支持される支持軸と、
前記支持軸により支持され、外周面に複数個の翼が形成される補助気流乱し部材をさらに備えることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記支持軸は、前記ハブの貫通穴に挿入されて回転可能に支持されることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関。
【請求項１６】
前記補助気流乱し部材は、前記支持軸に回転可能に支持されることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関。
【請求項１７】
前記補助気流乱し部材の翼を含む外径が、前記気流乱し部材の翼を含む内径よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、より詳細には、吸気ポートに設けられた燃料混合手段を備える内燃機関に関する。燃料混合手段により燃焼室に供給される燃料と空気との混合が促進され、燃焼室に供給される気流の流動特性が良好になり、性能が改善される内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の内燃機関のシリンダーヘッドに形成される吸気ポートの断面図である。
【０００３】
シリンダーヘッド１５には、燃焼室１７に連結され、燃焼室に燃料と空気との混合気を供給するための吸気ポート１６が形成されている。前記吸気ポート１６の入口には、吸気マニフォルド１８が結合され、特にガソリン機関においては、前記吸気ポート１６の入口と吸気マニフォルド１８との結合部の吸気マニフォルド側に燃料噴射装置１９が設けられる。燃料噴射装置１９から噴射される燃料は、吸気マニフォルド１８を通過する空気と混合されて燃焼室１７に供給される。このとき、燃料と空気の流れにおいて層流状態が続くと、燃料と空気との混合が不均一になり、燃焼室１７における不完全燃焼及びノッキングの発生が増加する。従って、燃焼室に供給される気体の流れを乱すことによって燃料と空気とが均一に混合されるようにすることが、内燃機関の性能改善において重要な課題である。
【０００４】
そのために、吸気マニフォルドまたは吸気マニフォルドとエアークリーナとの間に挿入し、空気の流れを乱して渦流（ｖｏｒｔｅｘ）または乱流（ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）が発生するように誘導する、従来のスワールユニット（ｓｗｉｒｌｉｎｇ ｕｎｉｔ）等が種々の形態に開発されている。
【０００５】
しかしながら、従来のスワールユニット等は、吸気マニフォルドまたは吸気マニフォルドとエアークリーナとの間に配置されるので、スワールユニットを通過する空気が、燃料噴射装置または燃焼室に達する前に管内摩擦によって渦流または乱流が大幅に消失してしまう。この結果、燃料が効率よく混合されず、燃焼室に供給される混合気が燃焼室内で渦流または乱流を起こすこともできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、シリンダーヘッドの吸気ポートにおいて気流を乱して、渦流または乱流を形成するようにする燃料混合手段を備えることで、燃料と空気との混合を均一にし得る内燃機関を提供することを目的とする。また、本発明は、燃焼室に近い地点で渦流または乱流を形成し、燃料、空気、または燃料と空気との混合気が燃焼室に渦流または乱流状態で進入するようにすることによって、不完全燃焼及びノッキングを防止し、且つ機関の性能を向上させ得る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】
【０００７】
本発明に係る吸気ポートに設けられた燃料混合手段を備える内燃機関は、燃焼室に空気、または燃料と空気との混合気を供給するための吸気ポートが形成されるシリンダーヘッドを備える内燃機関において、前記吸気ポートを通過する気流を乱すため、複数個の翼が形成される気流乱し部材を備え、前記吸気ポートに挿入される燃料混合手段を有することを特徴とする。
【０００８】
前記燃料混合手段により、吸気ポート内の気流を乱して、渦流または乱流を形成することで、燃料と空気との混合を促進することができる。
【０００９】
また、本発明に係る吸気ポートに設けられた燃料混合手段を有する内燃機関において、前記燃料混合手段は、前記吸気ポートに挿入され固定される中空円筒状の支持リングと、前記支持リングの内周面から中空の中心方向に延びる支持台と、貫通穴が形成されており、前記貫通穴が前記支持リングの中空と同じ方向に配置されるように、外周面が前記支持台に固定されるハブと、前記ハブの貫通穴に挿入され支持される支持軸をさらに有することを特徴とする。また、前記気流乱し部材は、前記支持軸により支持され、前記複数の翼は、気流乱し部材の外周面に形成される。このとき、前記支持リングは、気流の乱しを促進するために、内周面から中空の中心方向に延びるガイド翼を含んでいてもよい。なお、気流乱し部材の回転による吸気効率の低下を最小に抑えるため、前記支持軸は、前記ハブの貫通穴に挿入されて回転可能に支持されることが望ましい。勿論、前記気流乱し部材が前記支持軸に回転可能に支持されていてもよい。そして、気流乱し部材が燃焼室に最大に近い地点に位置するように、中空円筒状であり、一端に形成されるフランジが吸気ポートの入口にかかるように吸気ポートに挿入され、他端は前記支持リングの燃焼室側端部の反対側端部に結合される支持リング延長部をさらに含むことが望ましい。
【００１０】
このとき、前記支持軸は、前記支持台に一端が固定される延長部と、前記延長部の他端から折曲して延び、前記延長部より直径が短い折曲部を有し、前記気流乱し部材は、前記折曲部により回転可能に支持されることが望ましい。
【００１１】
また、本発明に係る吸気ポートに設けられた燃料混合手段を備える内燃機関は、前記支持軸に回転可能に支持され、複数個の翼が形成される補助気流乱し部材をさらに備えることが、燃料と空気との混合を促進できるため好ましい。このとき、前記補助気流乱し部材とは、中空円筒状であり、前記複数の翼は、内周面に形成され、前記翼を含む内径が前記気流乱し部材の翼を含む外径よりも大きいことが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る吸気ポートに設けられた燃料混合手段を備える内燃機関において、前記気流乱し部材及び補助気流乱し部材の複数の翼は各々螺旋状であり、螺旋状の進行方向を互いに逆方向にすることが、空気と燃料との効率的な混合のために望ましい。
【００１３】
また、本発明に係る吸気ポートに設けられた燃料混合手段を備える内燃機関において、強度補強のために、前記気流乱し部材及び補助気流乱し部材のうちの少なくとも一方の複数の翼各々の端を囲むように、円筒状に形成される縁をさらに有することが望ましい。
【００１４】
また、本発明に係る吸気ポートに設けられた燃料混合手段を備える内燃機関において、前記燃料混合手段は、気流乱し部材と、前記吸気ポートの入口に設けられるベアリングを有し、前記気流乱し部材は、中空円筒状であり、複数個の翼が前記中空の内周面に形成され、一端は前記ベアリングにより回転可能に支持され、他端は吸気ポートに挿入されることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明に係る吸気ポートに設けられた燃料混合手段を備える内燃機関において、前記燃料混合手段は、一端に形成されるフランジが吸気ポートの入口にかかるように、吸気ポートに挿入される中空円筒状の支持リングと、前記支持リングの内周面に固定されるベアリングをさらに有し、前記気流乱し部材は、中空円筒形状であり、複数個の翼が前記中空の内周面に形成されており、前記ベアリングにより回転可能に支持されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る吸気ポートに設けられる燃料混合手段を備える内燃機関は、前記気流乱し部材の内周面から中空の中心方向に延びる支持台と、貫通穴が形成され、前記貫通穴が前記気流乱し部材の中空と同じ方向に配置されるように、外周面が前記支持台に固定されるハブと、前記ハブの貫通穴に挿入され支持される支持軸と、前記支持軸により支持され、外周面に複数個の翼が形成される補助気流乱し部材をさらに備えることを特徴とする。このとき、前記支持軸は、前記ハブの貫通穴に挿入されて回転可能に支持されることが望ましい。勿論、前記補助気流乱し部材が前記支持軸に回転可能に支持されていてもよい。そして、前記補助気流乱し部材の翼を含む外径が、前記気流乱し部材の翼を含む内径よりも小さいことが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図２は、本発明に係る内燃機関の第１実施形態の吸気ポートの断面図であり、図３は、図２の実施形態の燃料混合手段の分解斜視図であり、図４は、図２の実施形態の燃料混合手段の結合斜視図であり、図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
この実施形態の内燃機関は、シリンダーヘッド５０に形成され、燃焼室７０に燃料と空気との混合気を供給する通路となる吸気ポート６０に挿入固定される燃料混合手段１００を有する。
【００１９】
燃料混合手段１００は、前記吸気ポート６０に挿入される中空円筒状の支持リング１１０を有する。支持リング１１０は、通常のシリンダーヘッドが鋳造によって製造されるため、吸気ポートに対する切削や形状の変更が困難な点を考慮して、燃料混合手段を別に作製し、吸気ポート内に挿入し固定可能にするためのものである。燃料混合の効果を向上させるため、支持リング１１０の内周面から中空の中心方向に複数個のガイド翼１１１が形成されることが望ましい。そして、支持リング１１０は、吸気ポート６０の入口から燃焼室７０に最も近い地点に本実施形態の気流乱し部材１３０が位置するように、支持リング延長部１８０を有することが望ましい。支持リング延長部１８０は、中空円筒状であり、一端部にフランジ１８１を有して吸気ポートの入口にかかるようにし、長手方向の形状は、吸気ポート６０の屈曲形状に合わせられ、支持リング１１０とは別に作成して支持リングと溶接するのが製造上の便宜から好ましい。
【００２０】
支持リング１１０の内周面において、中空の中心方向に複数個の支持台１１４が延びている。前記支持台１１４は、支持リングの中空内を通過する燃料と空気との混合気の流れを妨げることがないよう、前記混合気の流れ方向に垂直な断面積が小さい必要がある。支持リング１１０の中空には、前記支持台１１４により固定されるハブ１１２が配置される。ハブ１１２には、貫通穴１１３が前記支持リングの中空と同じ方向に形成されている。
【００２１】
前記ハブ１１２の貫通穴１１３には、支持軸１２０が両端が露出するように貫通して挿入される。支持軸１２０の一端は、気流乱し部材１３０に挿入され、他端は、補助気流乱し部材１４０に挿入される。気流乱し部材１３０と、補助気流乱し部材１４０とにおいて、複数個の翼が外周面に螺旋状に形成されている。気流乱し部材１３０のみを有しても渦流または乱流を形成できるが、さらに強い渦流または乱流を形成するために、補助気流乱し部材１４０は、気流乱し部材１３０の翼と反対方向の螺旋状をなすようにすることで、気流乱し部材とは反対方向に回転するようにすることが好ましい。
【００２２】
気流乱し部材１３０が前記ハブ１１２に対して回転できれば良いので、前記支持軸１２０がハブ１１２に対して回転可能に支持され、気流乱し部材１３０が支持軸１２０に固定されている場合と、支持軸１２０がハブ１１２に固定され、気流乱し部材１３０が支持軸１２０に対して回転可能に支持されている場合とがいずれも可能である。本実施形態の燃料混合手段は、気流乱し部材１３０は支持軸１２０に固定されており、支持軸１２０がハブ１１２に対して回転可能に支持されている。
【００２３】
ハブ１１２と支持軸１２０との間にベアリング１２２、１３１を挿入して回転摩擦を低減し、軸方向への振動防止と裕隔確保のため、スプリング１５０を挿入することが望ましい。そして、補助気流乱し部材１４０は、気流乱し部材１３０に対して反対方向に回転しなければならないため、上記のいずれの場合において、支持軸１２０に対して回転可能に支持されることが望ましい。この際にも、補助気流乱し部材１４０と支持軸１２０との間にベアリング１４１を挿入して回転摩擦を減らす必要がある。
【００２４】
前記気流乱し部材１３０と補助気流乱し部材１４０とが、支持軸１２０の軸方向に離脱するのを防止するため、キャップ１６０、１７０を支持軸１２０の両側端にそれぞれ結合することが望ましい。さらに、前記キャップ１６０、１７０は、混合気の流れを妨げないような流線型であることが好ましい。
【００２５】
一方、本実施形態の燃料混合手段１００において、気流乱し部材と補助気流乱し部材とがハブを間に置いて両側に配置されるが、ハブを基準として一側に、気流乱し部材と補助気流乱し部材とが両方とも位置していても構わない。
【００２６】
上述の構造を有する本実施形態の燃料混合手段１００を、吸気マニフォルド８０を通過する空気と、燃料噴射装置９０から噴射される燃料の混合気とが通れば、混合気の流れが気流乱し部材１３０を回転させながら、１次的に渦流または乱流が形成され、気流乱し部材１３０とは反対方向に補助気流乱し部材１４０を回転させながら、２次的に渦流または乱流が形成される。この過程で、支持リング１１０のガイド翼１１１により渦流または乱流の形成がより強くなり、燃料と空気との混合が均一となるように誘導する。従って、支持リング１１０のガイド翼１１１の形状も気流乱し部材及び補助気流乱し部材の翼のように螺旋状をなすことが好ましい。なお、渦流または乱流が形成される地点が燃焼室に近い吸気ポートの内部であるため、燃焼室に進入する混合気が渦流または乱流状態であり、燃焼室の内部における不完全燃焼を防止することができる。
【００２７】
図６は、本発明に係る内燃機関の第２実施形態の燃料混合手段の断面図である。本実施形態は、上述の第１実施形態と類似する構成を採用しているので、違いのみを説明する。
【００２８】
本実施形態の燃料混合手段２００は、気流乱し部材２３０と補助気流乱し部材２４０がハブ２１２を基準として同じ側に一列に配置されている。また、補助気流乱し部材２４０が中空円筒状であり、複数個の翼が内周面に形成されている。前記補助気流乱し部材２４０の翼を含む内径、つまり向かい合う二つの翼の中空の中心に近い端間の距離が、気流乱し部材２３０の翼を含む外径よりも大きいことが好ましい。すると、前記気流乱し部材２３０の一部または全部が前記補助気流乱し部材の中空内で回転するように配置される。このとき、気流乱し部材２３０の翼と補助気流乱し部材２４０翼とが、混合気の流れ方向に垂直な同一の平面内に位置し得るので、前記平面を通過する混合気により強い渦流または乱流が形成されることができる。
【００２９】
図７は、本発明に係る内燃機関の第３実施形態の燃料混合手段の分解斜視図であり、図８は、図７の実施形態の燃料混合手段の結合斜視図であり、図９は、図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３０】
本実施例の燃料混合手段３００は、中空円筒状の支持リング３１０を有する。
【００３１】
支持リング３１０の中空には気流乱し部材３３０が挿入され、回転可能に支持される。気流乱し部材３３０は、中空円筒状であり、内周面から中空の中心方向に翼が延びている。回転摩擦を低減するために、ベアリング３３１、３３２を前記気流乱し部材と支持リングとの間に挿入することが好ましく、混合気の通過断面積を広くするためには、スラストベアリングを挿入することがより好ましい。さらに、支持リング３１０にベアリング３３１、３３２を挿入し固定するため、固定リング３３３を挿入する。
【００３２】
本実施形態の燃料混合手段３００が、吸気ポートの内部において燃焼室に最大限近く位置するように、支持リング３１０は、支持リング延長部３８０を有することが望ましい。支持リング延長部３８０には、フランジ３８１が形成されており、長手方向の形状が吸気ポートの形状に合わせられるべきであることは、上述の第１実施形態と同様である。
【００３３】
一方、本実施形態の燃料混合手段３００が吸気ポートの入口に設けられる場合は、支持リング延長部３８０が不要であるばかりでなく、支持リング３１０も不要である。この際には、吸気ポートの入口に直接スラストベアリングを設け、スラストベアリングにより気流乱し部材が回転可能に支持されるようにすることが望ましい。
【００３４】
上述の構造を有する本実施形態の燃料混合手段を、燃料と空気との混合気が通過すれば、気流乱し部材３３０を回転させながら、渦流または乱流が形成される。これにより、燃料と空気との混合が均一となり、渦流または乱流が形成される地点が燃焼室に近い吸気ポートの内部であるため、燃焼室に進入する混合気が渦流または乱流状態であり、燃焼室の内部における不完全燃焼を防止することができる。さらに、スラストベアリングを用いて混合気の通過面積を最大に確保することができる。そして、気流乱し部材３３０の回転による振動が上述の実施形態に比べて少ない構造となっているため、耐久性が向上し、且つ安定した性能を確保することができる。
【００３５】
図１０は、本発明に係る内燃機関の第４実施形態の燃料混合手段の断面図である。
【００３６】
本実施形態は、上述の第３実施形態と類似する構成を採用しているので、違いのみを説明する。
【００３７】
気流乱し部材４３０の内周面には、支持台４３４が中空の中心に向かって延びている。前記支持台４３４は、上述の第１実施形態における支持台と同様に、気流乱し部材の中空内を通過する燃料と空気との混合気の流れを妨げることがないよう、前記混合気の流れ方向に垂直な断面積が小さい必要がある。支持台４３４の端にはハブ４３５が固定され、前記ハブ４３５には、貫通穴が前記気流乱し部材の中空と同じ方向に配置されるように設けられており、前記貫通穴には、支持軸４３６が挿入されて支持されている。前記支持軸４３６には、外周面に複数個の翼が形成される補助気流乱し部材４３７が挿入されている。このとき、補助気流乱し部材４３７は、気流乱し部材と反対方向に回転可能にすることが、渦流または乱流の形成のために好ましい。補助気流乱し部材４３７が前記ハブ４３５に対して相対的に回転できれば良いので、前記ハブ４３５により支持軸４３６が回転可能に支持されていてもよく、前記支持軸４３６に対して補助気流乱し部材４３７が回転可能に支持されていてもよい。但し、組立て時の便宜のためには、前者がより好ましい。補助気流乱し部材４３７の翼を含む外径が、気流乱し部材４３０の翼を含む内径よりも小さいことが好ましい。このとき、上述の第２実施形態ののように、補助気流乱し部材４３７の一部または全部が気流乱し部材４３０の中空内に配置され得るので、より強い渦流または乱流を形成することができる。なお、補助気流乱し部材４３７及び気流乱し部材４３０の翼は各々螺旋状をなすが、互いに反対方向の螺旋状をなすようにして、互いに反対方向に回転するようにすることがより好適である。
【００３８】
図１１は、本発明に係る内燃機関の第５実施形態の燃料混合手段の分解斜視図であり、図１２は、図１１の燃料混合手段の結合斜視図であり、図１３は、図１１の燃料混合手段が吸気ポートに形成されている状態を示す断面図である。
【００３９】
本実施形態の内燃機関は、シリンダーヘッドに形成され、燃焼室に燃料と空気との混合気を供給する通路となる吸気ポートの入口に挿入し固定される支持リング５１０を有する。前記支持リング５１０は、代表的には中空円筒状であってもよく、挿入し固定されるべき吸気ポートの入口の形状に応じた楕円または多角形のリング状であってもよい。
【００４０】
また、前記支持リング５１０は、中空を通過する空気と燃料との混合気の流量を最大限確保しつつ、必要な強度を得るために、図１３に示すように、半径方向の断面の内周面側が半円形であることが好ましい。
【００４１】
前記支持リング５１０の内周面から中空の中心に向かって支持台５２０が延びている。空気と燃料の混合気の流れを妨げないとともに、特定の方向にガイドするため、前記支持台５２０は、支持リング５１０の支持軸の方向に一定の幅を有する翼状のものが好適であり、混合気の流れの方向に対して傾いて配置されていてもよい。さらに、支持台５２０は、以下に述べる支持軸５３０を支持するため、必要なだけの複数個を備えることができる。
【００４２】
前記支持台５２０には、支持軸５３０の一端が固定されている。支持軸５３０は、支持リング５１０の支持軸の方向に延びる延長部５３１と、前記延長部から折曲して延びる折曲部５３２からなる。前記延長部５３１の長さは、吸気ポートの屈曲形状に応じて決められるが、少なくとも支持リング５１０の外に突出るほどの長さであることが好ましい。そして、前記折曲部５３２としては、延長部５３１より直径がさらに小さいものが良い。支持軸５３０が折曲しているため、吸気ポートが折曲した形状であっても、以下のように、支持軸の単に配設される気流乱し部材を吸気ポートの深い部分に位置させることができる。
【００４３】
前記支持軸５３０の折曲部５３２の端は、気流乱し部材５４０に挿入される。そのために、気流乱し部材５４０は、外周面に複数個の翼が形成される中空円筒状であり、さらに、前記支持軸５３０は、気流乱し部材５４０の中空に挿入される。渦流または乱流の形成を増加させるため、気流乱し部材５４０の他に補助気流乱し部材５５０をさらに設けることが望ましい。補助気流乱し部材５５０は、気流乱し部材５４０と同じ形状を有してもよい。このとき、気流乱し部材５４０と補助気流乱し部材５５０それぞれの中空に支持軸５３０の折曲部５３２が順次挿入されて、気流乱し部材５４０と補助気流乱し部材５５０が一列に配置されるようにする。気流乱し部材５４０と補助気流乱し部材５５０の外周面に形成される翼は各々螺旋状をなすようにし、気流乱し部材と補助気流乱し部材とがそれぞれ支持軸により回転可能に支持されると、混合気の流れによって二つの気流乱し部材５４０、５５０が回転するようになり、混合気に渦流または乱流が形成されることとなる。この場合、二つの気流乱し部材５４０、５５０の翼がなす螺旋状を互いに反対方向にして、二つの気流乱し部材５４０、５５０がそれぞれ反対方向に回転するようにしてもよい。さらに、二つの気流乱し部材５４０、５５０のうちのいずれか一つ、または二つの気流乱し部材全部を支持軸に固定してもよく、固定される気流乱し部材は、混合気の流れによって回転しない代わりに、混合気の流れをガイドすることとなる。
【００４４】
一方、二つの気流乱し部材５４０、５５０に設けられる翼は、選択的に外郭の縁を有する形態に作製することができる。前記外郭の縁５５１は、各翼の半径方向の端に内径面が接しており、その支持軸が気流乱し部材の支持軸と実質的に一致する薄い円筒状であることが好ましい。縁５５１を有する気流乱し部材５５０は、翼面に沿って気流乱し部材の回転中心から半径方向に離脱する一部の混合気、つまり混合気の全体的な流動方向とずれるように進む混合気を抑制することもできる。
【００４５】
図１１乃至図１３において、補助気流乱し部材５５０のみ縁５５１を有するものとして示したが、気流乱し部材５４０も同一形状の縁を有することができる。以上に説明されない符合は、それぞれ支持軸５３０に対して気流乱し部材５４０及び補助気流乱し部材５５０が円滑に回転できるように挿入されるベアリング５７０、５８０と、二つの気流乱し部材５４０、５５０に支持軸５３０を挿入してから、支持軸５３０の端に結合して、二つの気流乱し部材５４０、５５０の離脱を防ぐとともに、混合気の流れに対する抵抗を減らすため、流線型に形成されるキャップ５６０である。
【００４６】
上述の本実施形態の使用状態は、図１３に示すように、シリンダーヘッド５０に形成される吸気ポート６０の入口に支持リング５１０が挿入されて固定される。そして、吸気マニフォルド８０を通過する空気及び燃料の混合気が、気流乱し部材５４０または補助気流乱し部材５５０を通過しながら発生する強い渦流または乱流により均一に混合された状態で燃焼室に供給される。
【００４７】
図１４は、本発明に係る内燃機関の第６実施形態の燃料混合手段が吸気ポートに形成されている状態を示す断面図である。
【００４８】
本実施形態が、上述の実施形態と異なる点は、補助気流乱し部材６５０の翼の形状である。補助気流乱し部材６５０の翼は、中空円筒状の外周面から半径方向に延びた後、再び回転支持軸の方向に延びている。この場合、補助気流乱し部材６５０の翼が気流乱し部材６４０の翼の外側で回転することができる。即ち、気流乱し部材６４０の翼と補助気流乱し部材６５０の翼が、回転支持軸に垂直な同一の断面内に位置し得るため、前記断面を通過する混合気にさらに強い渦流または乱流を形成させることができる。なお、本実施形態の補助気流乱し部材６５０においても、上述の実施形態のような縁６５１を有することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
上述のように、本発明によれば、シリンダーヘッドの吸気ポートで気流を乱して渦流または乱流を発生させる燃料混合手段を有することで、燃料と空気とが均一に混合することができる。また、本発明は、燃焼室に近い地点に渦流または乱流を形成し、燃料と空気との混合気が燃焼室に渦流または乱流状態で流入するようにすることによって、不完全燃焼及びノッキングを防止し、且つ機関の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来の内燃機関のシリンダーヘッドに形成される吸気ポートの断面図。
【図２】本発明に係る内燃機関の第１実施形態の吸気ポートの断面図。
【図３】図２に示す実施形態の燃料混合手段の分解斜視図。
【図４】図２の実施形態の燃料混合手段の結合斜視図。
【図５】図４に示すＡ−Ａ線断面図。
【図６】本発明に係る内燃機関の第２実施形態の燃料混合手段の断面図。
【図７】本発明に係る内燃機関の第３実施形態の燃料混合手段の分解斜視図。
【図８】図７の実施形態の燃料混合手段の結合斜視図。
【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図。
【図１０】本発明に係る内燃機関の第４実施形態の燃料混合手段の断面図。
【図１１】本発明に係る内燃機関の第５実施形態の燃料混合手段の分解斜視図。
【図１２】図１１に示す燃料混合手段の結合斜視図。
【図１３】図１１に示す燃料混合手段が吸気ポートに形成されている状態を示す断面図。
【図１４】本発明に係る内燃機関の第６実施形態の燃料混合手段が吸気ポートに形成されている状態を示す断面図。
【図１】
2007527974.tif 000003
【図２】
2007527974.tif 000004
【図３】
2007527974.tif 000005
【図４】
2007527974.tif 000006
【図５】
2007527974.tif 000007
【図６】
2007527974.tif 000008
【図７】
2007527974.tif 000009
【図８】
2007527974.tif 000010
【図９】
2007527974.tif 000011
【図１０】
2007527974.tif 000012
【図１１】
2007527974.tif 000013
【図１２】
2007527974.tif 000014
【図１３】
2007527974.tif 000015
【図１４】
2007527974.tif 000016
【国際調査報告】
2007527974.tif 000017