(57)【要約】【課題】燃焼室内により強い吸気のタンブル流を形成することができる吸気整流体及び吸気ポート構造を提供する。【解決手段】吸気整流体５０は、吸気ポート２０内に配置されたときに吸気バルブ３０のバルブステム３１を挿通する挿通孔５１と、吸気ポート２０内に突出するバルブガイド１２及び吸気ポート上側壁面２１の一部を覆い、吸気ポート内壁面よりも表面粗さが滑らかで、その表面に沿って吸気が流れる整流面５２ｂを有する第１の整流部５２を備え、内燃機関の吸気ポート２０内を流れる吸気を整流する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気ポート内を流れる吸気を整流する吸気整流体であって、
前記吸気ポート内に配置されたときに吸気バルブのバルブステムを挿通する挿通孔と、前記吸気ポート内に突出するバルブガイド及び吸気ポート上側壁面の一部を覆い、前記吸気ポート内壁面よりも表面粗さが滑らかで、その表面に沿って吸気が流れる整流面を有する第１の整流部を備える、
ことを特徴とする吸気整流体。
【請求項２】
前記整流面は、前記吸気ポート上側壁面よりも曲率半径が大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の吸気整流体。
【請求項３】
前記整流面側に突出形成され、前記バルブステムを挿通するとともに、そのバルブステムの周囲を流れる吸気を整流する第２の整流部を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の吸気整流体。
【請求項４】
前記第２の整流部は、前記吸気ポートの上流から前記バルブステムの軸芯に向けて徐々に肉厚が厚くなり、バルブステム軸芯から吸気ポートの下流に向けて徐々に肉厚が薄くなるような流線形状である、
ことを特徴とする請求項３に記載の吸気整流体。
【請求項５】
前記第２の整流部に連設され、吸気が燃焼室の天井側から流入しやすいように吸気の流れ方向を偏向させる偏向部を備える、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の吸気整流体。
【請求項６】
前記偏向部は、前記吸気ポートの幅方向に延設される、
ことを特徴とする請求項５に記載の吸気整流体。
【請求項７】
前記吸気整流体は、樹脂製である、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の吸気整流体。
【請求項８】
前記吸気整流体は、金属製であって、研磨されて表面粗さが滑らかにされている、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の吸気整流体。
【請求項９】
内燃機関の吸気ポート内を流れる吸気を整流する吸気ポート構造であって、
前記吸気ポート内に突出するバルブガイドと、
前記バルブガイドに摺動自在に支持されるバルブステムを有する吸気バルブと、
前記バルブステムを挿通するとともに前記吸気ポート内に突出するバルブガイド及び吸気ポート上側壁面の一部を覆い、吸気ポート内壁面よりも表面粗さが滑らかで、その表面に沿って吸気が流れる整流面を含む第１の整流部を有する吸気整流体と、
を備えることを特徴とする吸気ポート構造。
【請求項１０】
前記整流面は、前記吸気ポート上側壁面よりも曲率半径が大きい、
ことを特徴とする請求項９に記載の吸気ポート構造。
【請求項１１】
前記第１の整流部の整流面側に突出形成され、前記バルブステムを挿通するとともに、そのバルブステムの周囲を流れる吸気を整流する第２の整流部を備える、
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の吸気ポート構造。
【請求項１２】
前記第２の整流部は、前記吸気ポートの上流から前記バルブステムの軸芯に向けて徐々に肉厚が厚くなり、バルブステム軸芯から吸気ポートの下流に向けて徐々に肉厚が薄くなるような流線形状である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の吸気ポート構造。
【請求項１３】
前記第２の整流部に連設され、吸気が燃焼室の天井側から流入しやすいように吸気の流れ方向を偏向させる偏向部を備える、
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の吸気ポート構造。
【請求項１４】
前記偏向部は、前記吸気ポートの幅方向に延設される、
ことを特徴とする請求項１３に記載の吸気ポート構造。
【請求項１５】
前記吸気整流体は、研磨されて表面粗さが滑らかにされている、
ことを特徴とする請求項９から１４のいずれか一つに記載の吸気ポート構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気整流体及び内燃機関の吸気ポート構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内燃機関において、燃料の燃焼性能を改善するため、燃焼室内へ流入する吸気によって燃焼室内にタンブル流等のガス流動を発生させる技術が広く知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の内燃機関では、吸気バルブ近傍の吸気ポート上側壁面を吸気ポート内部に突出するように突出部を形成し、吸気バルブ近傍の吸気流れを整流するとともに吸気ポート上側を流れる吸気流速を速めて、燃焼室内にタンブル流を形成する。
【特許文献１】特開２００４−１４３９５４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、吸気ポートが形成されるシリンダヘッドは鋳造される。そのため、吸気ポートの内壁面には鋳型（砂型）の跡が残って、その表面が粗くなる。したがって、特許文献１に記載の発明のように吸気ポートの吸気バルブ近傍に突出部を形成しても、その表面粗さによって吸気流れが阻害され、タンブル流の向上効果が低減してしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、燃焼室内により強い吸気のタンブル流を形成することができる吸気整流体及び吸気ポート構造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】
【０００６】
本発明の吸気整流体（５０）は、吸気ポート（２０）内に配置されたときに吸気バルブ（３０）のバルブステム（３１）を挿通する挿通孔（５１）と、吸気ポート（２０）内に突出するバルブガイド（１２）及び吸気ポート上側壁面（２１）の一部を覆い、吸気ポート内壁面よりも表面粗さが滑らかで、その表面に沿って吸気が流れる整流面（５２ｂ）を有する第１の整流部（５２）を備え、内燃機関の吸気ポート（２０）内を流れる吸気を整流する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の吸気整流体は、表面粗さが吸気ポート内壁面よりも滑らかな整流面を有する第１の整流部を備える。そのため、吸気ポート内を流れる吸気のうち、整流面に沿って流れる吸気の吸気流速の低下を防止できる。これにより、吸気ポート上側の吸気流量は、吸気ポート下側の吸気流量よりも増加し、燃焼室内により強いタンブル流を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態の内燃機関の吸気ポート構造を示す概略図である。
【００１０】
図１に示すように、内燃機関の吸気系１００は、シリンダヘッド１０に形成された吸気ポート２０を備える。
【００１１】
シリンダヘッド１０は、図示しないシリンダブロックとピストンとによって燃焼室１１を形成する。シリンダヘッド１０は、吸気マニホールドからの吸気を燃焼室１１へ流す吸気ポート２０を形成する。また、吸気ポート２０の上側のシリンダヘッド１０には、吸気バルブ３０を摺動可能に支持するバルブガイド１２が、吸気ポート２０内に突出するように設置されている。
【００１２】
吸気ポート２０は、図示しない吸気マニホールドと燃焼室１１とを連通する。この吸気ポート２０は、吸気マニホールド側（上流側）からの吸気を吸気ポートの開口部１３側（下流側）に流す。開口部１３の近傍の吸気ポート２０には、吸気バルブ３０によって燃焼室１１と吸気ポート２０とをシールするバルブシート４０が設置されている。
【００１３】
吸気バルブ３０は、バルブステム３１とバルブヘッド３２とを備える。吸気バルブ３０は、図示しないピストンの上下動に応動して吸気ポート２０を開閉する。吸気バルブ３０のバルブステム３１は、バルブガイド１２に対して摺動する。そして、吸気バルブ３０のバルブヘッド３２は、バルブシート４０に対して、その下面側から離着座することによって吸気ポート２０を開閉する。
【００１４】
上記した吸気バルブ３０のバルブステム３１には、吸気整流体５０が挿通される。吸気整流体５０は、吸気ポート２０内の吸気流れを整流するとともに燃焼室１１内にタンブル流を形成する。
【００１５】
図２は、吸気ポート２０の内部の吸気流れを整流する吸気整流体５０を示す図である。図２（Ａ）は吸気整流体５０の側面図であり、図２（Ｂ）は吸気整流体５０の平面図である。また、図２（Ｃ）は吸気整流体５０の下面図である。
【００１６】
吸気整流体５０は、図２（Ａ）から図２（Ｃ）に示す通り、バルブステム３１を挿通する挿通孔５１と、吸気流れを整流する第１整流部５２及び第２整流部５３と、吸気流れを偏向する偏向翼５４とを備える。
【００１７】
挿通孔５１は、バルブステム３１の軸径よりも僅かに大きい径で形成されており、バルブステム３１を摺動自由に挿通する。
【００１８】
第１整流部５２は、上面５２ａと下面５２ｂを有する。第１整流部５２の上面５２ａは、バルブガイド１２が配置される吸気ポート２０の上側壁面２１と密着するように形成されている（図１参照）。また、第１整流部５２の下面５２ｂは整流面となり、吸気ポート２０の上側壁面２１の曲率半径を大きくするような形状に形成されている。
【００１９】
第２整流部５３は、第１整流部５２の下側にバルブステム３１の軸方向に沿って形成されている。第２整流部５３は、吸気ポート２０の上流からステム軸芯に向けて徐々に肉厚が厚くなり、ステム軸芯から吸気ポート２０の下流に向けて徐々に肉厚が薄くなるような流線形状となっている。
【００２０】
偏向翼５４は第２整流部５３の下側に連接され、ステム軸芯から吸気ポート２０の幅方向の両側へと突出形成されている。偏向翼５４は、上側壁面２１との間隔が上流側で大きく、下流側で小さくなるように上側壁面２１に対して傾き、吸気流れを吸気ポート２０の上側に導く。
【００２１】
上記した吸気整流体５０を、合成樹脂等によって形成する。そのため、金属等と比較して軽量である。また、吸気整流体５０は、シリンダヘッド等のように鋳造する場合よりも表面粗さを滑らかにできる。なお、吸気整流体５０は、第１整流部５２、第２整流５３及び偏向翼５４を一体形成するだけでなく、別々に形成して結合するようにしてもよい。
【００２２】
本実施形態では、上記した吸気整流体５０を吸気ポート２０に備えたことによって、吸気ポート２０内の吸気流れを整流するとともに燃焼室１１内にタンブル流を形成する。
【００２３】
本実施形態の作用について図３から図５に基づいて説明する。
【００２４】
図３は、吸気ポート２０の内部を流れる吸気流れを示す図である。図３（Ａ）は、吸気整流体５０の第１整流部５２の作用を示す。図３（Ｂ）は吸気ポート２０内に生じる２次流れを示し、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）におけるＣ−Ｃ断面を示す。
【００２５】
図３（Ａ）に示すように、吸気整流体５０は、吸気バルブ３０のバルブステム３１を挿通する。そして、第１整流部５２は、バルブガイド２３が配置される吸気ポート２０の上側壁面２１の凹部２２を覆うように設置される。第１整流部５２は、その上面５２ａと吸気ポート２０の上側壁面２１とが接着される。
【００２６】
なお、吸気整流体５０を安定して吸気ポート２０内に固定するためには、第１整流部５２の上面５２ａはできる限り大きな面とすることが望ましい。
【００２７】
このように第１整流部が吸気ポート２０内に配置されると、第１整流部が設置される前と比較して、吸気ポート２０の上側壁面２１の曲率半径は大きくなる。
【００２８】
図３（Ｂ）に示すように、吸気ポート２０を曲率半径の大きい曲り管として考えると、吸気ポート２０の曲り部２３を流れる吸気には、吸気ポート２０の下側壁面２４から上側壁面２１に向けて遠心力が作用する。すると、その遠心力によって、図３（Ｃ）に示すように、吸気ポート２０内には、吸気が吸気ポート２０の内周壁に沿って下側壁面２４から上側壁面２１に流れ、上側壁面２１から吸気ポート２０の中央に流れ込む循環流（以下「２次流れ」という）が生じる。この２次流れは、吸気ポート２０内の吸気抵抗となり、吸気流れを阻害する。
【００２９】
しかしながら、本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、吸気整流体５０の第１整流部５２によって吸気ポート２０の曲率半径を大きくすることができるため、吸気の二次流れが抑制されて、二次流れに起因する吸気流量の低下を抑制できる。
【００３０】
また、第１整流部５２を備えることで、吸気ポート２０の断面が小さくなるため、この部分を通過する吸気の流速が増加する。第１整流部５２は合成樹脂等で製造されており、下面５２ｂの表面粗さは吸気ポート内壁面よりも滑らかなため、特に下面５２ｂに沿って流れる吸気流速を低下させない。そのため、吸気ポート２０の上側の吸気流量は、吸気ポート２０の下側の吸気流量よりも増加する。
【００３１】
図４は、吸気整流体５０の第２整流部５３の図１のＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。
【００３２】
吸気整流体５０の第２整流部５３は、第１整流部５２の下側に連接され、吸気ポート２０の上側に位置するように配置される。この第２整流部５３は、図４に示すように、吸気ポート２０の上流からバルブステム３１の軸芯に向けて徐々に肉厚が厚くなり、その軸芯から吸気ポート２０の下流に向けて徐々に肉厚が薄くなるような流線形状である。そのため、吸気ポート２０の上流から流れる吸気は、吸気第２整流部５３の流線形状に沿って流れ、吸気バルブ３０のバルブステム３１に突き当たって渦流となることが抑制される。そのため、渦流の発生によって生じる吸気ポート２０の上側を流れる吸気流量の低下は抑制され、吸気ポート２０の上側の吸気流量が吸気ポート２０の下側の吸気流量よりも増加する。
【００３３】
図５は、吸気整流体５０の偏向翼５４の作用を示す図である。
【００３４】
吸気整流体５０の偏向翼５４は、第２整流部５３の下側に連接され、吸気ポート２０の幅方向に突出形成される。偏向翼５４は、バルブステム３１の軸芯Ａに対して所定の傾きθとなるように形成され、吸気ポート２０の内部を流れる吸気を上側壁面２１に向けて偏向する。したがって、吸気ポート２０の上流から流れる吸気の一部が、偏向翼５４によって吸気ポート２０の上側壁面２１に偏向され、吸気ポート２０の上側の吸気流量が吸気ポート２０の下側の吸気流量よりも増加する。
【００３５】
このように、本実施形態では、吸気ポート２０の上側に吸気整流体５０を備えたことによって、吸気ポート２０の上側の吸気流量が吸気ポート２０の下側の吸気流量よりも増加するので、この吸気流量差によって燃焼室１１内にタンブル流を形成することができる。
【００３６】
なお、吸気ポート２０内に吸気整流体５０の第１整流部５２のみを設置することによっても、下面５２ｂを沿って流れる吸気流速の低下を抑制できるので、吸気ポート２０上側の吸気流量を増加させることができ、燃焼室１１内にタンブル流を形成することができる。
【００３７】
以上により、本実施形態は下記の効果を得ることができる。
【００３８】
本発明では、バルブガイド１２の近傍の吸気ポート２０に、バルブステム３１を挿通するように吸気整流体５０を備える。この吸気整流手段５０の第１整流部５２は、吸気ポート２０の曲率半径を大きくするため、吸気の二次流れを抑制することができる。また、第１整流部５２は合成樹脂で製造されており、表面粗さを滑らかに形成することができる。そのため、第１整流部５２の下面５２ｂに沿って流れる吸気流速の低下を防止でき、吸気ポート２０の上側の吸気流量が吸気ポート２０の下側の吸気流量よりも増加する。
【００３９】
吸気整流体５０の第２整流部５３は吸気流れの方向に流線形状であるため、吸気ポート２０の上流から流れる吸気は第２整流部５３に沿って流れる。そのため、吸気が吸気バルブ３０のバルブステム３１に突き当たって渦流となることが抑制され、渦流の発生によって生じる吸気流量の低下を防止できる。そのため、吸気ポート２０の上側の吸気流量が、吸気ポート２０の下側の吸気流量よりも低下することが抑制される。
【００４０】
吸気整流体５０の偏向翼５４は、バルブステム３１の軸芯に対して所定の傾きθを有しているため、吸気ポート２０の上流から下流に流れる吸気の一部を吸気ポート２０の上側に偏向することができる。そのため、吸気ポート２０の上側の吸気流量は、吸気ポート２０の下側の吸気流量よりも増加する。
【００４１】
このように本実施形態では、吸気ポート２０の上側の吸気流量を、吸気ポート２０の下側の吸気流量よりも増加させることによって、燃焼室内により強いタンブル流を形成することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。
【００４３】
例えば、吸気整流体５０は、合成樹脂によって製造しているが、金属等で成形して表面粗さが滑らかになるように研磨して形成するようにしてもよい。また、吸気整流体５０は吸気ポート２０とは別部材として説明したが、吸気ポートに一体形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態の内燃機関の吸気ポート構造を示す図である。
【図２】吸気整流体を示す図である。
【図３】第１整流部の作用を示す図である。
【図４】第２整流部の作用を示す図である。
【図５】偏向翼の作用を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  吸気系
１０  シリンダヘッド
１１  燃焼室
１２  バルブガイド
１３  開口部
２０  吸気ポート
２１  上側壁面
３０  吸気バルブ
３１  バルブステム
３２  バルブヘッド
４０  バルブシート
５０  吸気整流体
５１  挿通孔
５２  第１整流部（第１の整流部）
５２ａ  上面
５２ｂ  下面（整流面）
５３  第２整流部（第２の整流部）
５４  偏向翼（偏向部）
【図１】
2008002384.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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