(57)【要約】【課題】シリンダ内に強いタンブル流を安定して形成することができる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Ｔが形成されるように吸気を前記シリンダの中心線ＣＣに対して当該シリンダの一方の側３ａに偏るように導く吸気ポート２を備えた内燃機関１であって、前記吸気ポートの壁面のうち前記一方の側に対して遠方に位置する側の壁面２ｂと前記吸気ポートに連なるバルブシート６のスロート部６ａとの境界に、前記吸気ポートの内側に張り出した段差部７を備える。【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前記シリンダの中心線に対して当該シリンダの一方の側に偏るように導く吸気ポートを備えた内燃機関であって、
前記吸気ポートの壁面のうち前記一方の側に対して遠方に位置する側の壁面と前記吸気ポートに連なるバルブシートのスロート部との境界に、前記吸気ポートの内側に張り出した段差部を備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記段差部は、前記吸気ポートの流れ方向と対向する張出面を備えてい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】
シリンダ内に正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を備えた内燃機関であって、
前記吸気ポートの壁面のうち前記シリンダの外周に位置する側の壁面と前記吸気ポートに連なるバルブシートのスロート部との境界に、前記吸気ポートの内側に張り出した段差部を備えたことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼の改善を目的として種々の構造の吸気ポートが提案されている。例えば、燃料の霧化の促進を目的として、吸気ポートの出口部を狭めて肩部を設けた吸気ポートが知られている（特許文献１参照）。また、シリンダ内に形成されるスワール流と対向する流れを抑制するために、タンジェンシャルポートの出口部をエッジ状に加工した吸気ポートが知られている（特許文献２参照）。その他、本発明に関連する技術として特許文献３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６０−２６２８４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９５０４４号公報
【特許文献３】
特開２０００−６４８４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の燃焼の改善策の一つとして、シリンダの軸線方向に沿って旋回する吸気のタンブル流をシリンダ内に形成することが知られている。そのタンブル流は、吸気ポートから送られる吸気をシリンダの中心線に対して一方の側に偏るようにシリンダ内に導くことにより形成される。ところが、従来のタンブル流形成用の吸気ポートにおいては、一部の吸気が吸気バルブに沿って流れの方向を変えてシリンダ内の反対側の領域に流入する。この吸気流はタンブル流と対向する方向に流れてタンブル流を弱めることがある。上述した従来の吸気ポートの構造は燃料の霧化促進やスワール流の強化を目的としており、タンブル流を形成する場合の上記の問題については何ら考慮されていない。
【０００５】
さらに、吸気ポートを備えたシリンダヘッドは鋳造品にバルブシート等を機械加工して製作されているため、鋳造時の型ずれの影響で、吸気ポートとバルブシートとの位置関係にばらつきが生じることがある。そのため、吸気ポートの出口部の内壁がエッジ状やアール状に加工され、それらの部分の形状のばらつきの影響で吸気流の流入状態にもばらつきが生じ、タンブル流を安定して形成することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、シリンダ内に強いタンブル流を安定して形成することができる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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関は、シリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を前記シリンダの中心線に対して当該シリンダの一方の側に偏るように導く吸気ポートを備えた内燃機関であって、前記吸気ポートの壁面のうち前記一方の側に対して遠方に位置する側の壁面と前記吸気ポートに連なるバルブシートのスロート部との境界に、前記吸気ポートの内側に張り出した段差部を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
本発明の内燃機関によれば、吸気ポートの壁面のうち一方の側に対して遠方に位置する側の壁面（遠方側壁面）に沿って導かれる吸気の流れが段差部によって乱されるので、一方の側と反対側のシリンダ内に導かれる吸気の流速を抑えることができる。そのため、タンブル流と対向する流れがタンブル流に与える影響を抑え、吸気ポートの壁面のうち一方の側に対して近傍に位置する側の壁面（近傍側壁面）に沿ってシリンダ内に導かれた吸気によりシリンダ内に強いタンブル流を形成することができる。
【０００９】
また、段差部は機械加工を実施しない遠方側壁面とスロート部との境界に設けられているので、鋳造時に型ずれが発生して加工位置がずれても、段差部の位置が変わることがない。従って、遠方側壁面に沿って導かれる吸気流が確実に乱されるので、タンブル流の強さのばらつきが抑制されてタンブル流が安定して形成される。
【００１０】
前記段差部は、前記吸気ポートの流れ方向と対向する張出面を備えていてもよい（請求項２）。この場合、張出面は遠方側壁面に沿って導かれる吸気を壁面から剥離させるので、吸気の流速を確実に抑えることができる。
【００１１】
本発明の他の内燃機関は、シリンダ内に正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を備えた内燃機関であって、前記吸気ポートの壁面のうち前記シリンダの外周に位置する側の壁面と前記吸気ポートに連なるバルブシートのスロート部との境界に、前記吸気ポートの内側に張り出した段差部を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項３）。
【００１２】
本発明の他の内燃機関によれば、段差部により吸気ポートの壁面のうちシリンダの外周に位置する側の壁面（外周側壁面）に沿って流入する吸気の流れを乱すことができる。そのため、外周側壁面に沿って流入する吸気によりシリンダ内に形成される逆タンブル流が抑えられ、吸気ポートの壁面のうち外周側壁面と反対側に位置する壁面に沿って流れる吸気流によりシリンダ内に安定して正タンブル流を形成することができる。
【００１３】
また、段差部は機械加工の実施しない吸気ポートの壁面とスロート部との境界に設けられている。従って、鋳造時の型ずれに起因した機械加工時のずれが発生しても段差部が同じ位置になるので、タンブル流を安定して形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係る内燃機関１の要部を、図２及び図３は内燃機関１に接続された吸気ポート２の構造を示している。なお、図１は図２のＩ−Ｉ線における内燃機関１の縦断面を示し、図２は吸気ポート２を図１において右側から見たときの輪郭を示し、図３は吸気ポート２の出口部周辺を拡大して示している。
【００１５】
図１及び図２から明らかなように、内燃機関１のシリンダ３にはシリンダ３の中心線ＣＣを挟んで左右に吸気ポート２と排気ポート４とが設けられている。吸気ポート２は図２に示す分岐部２ａから二つに分かれてシリンダ３に接続されている。各吸気ポート２の終端にはバルブシート６が設けられている。各吸気ポート２は、バルブシート６と吸気バルブ５とが接触又は離れることによりシリンダ３に対して開閉される。
【００１６】
吸気ポート２は、シリンダ３の側方からシリンダ３の中心線ＣＣに向かってほぼ一定の傾きを維持しつつ延びている。そのため、吸気ポート２に沿って流れる吸気はシリンダ３の中心線ＣＣに対する一方の側３ａ（図１の左側）に偏って導かれる。
【００１７】
図３から明らかなように、吸気ポート２の壁面のうち一方の側３ａに対して遠方に位置する側の壁面２ｂとバルブシート６のスロート部６ａとの境界には、段差部７が設けられている。段差部７は、吸気ポート２における吸気の流れ方向と対向する張出面７ａを備えている。張出面７ａのバルブシート６の底からの高さＨは、図１に示すシリンダヘッド８の機械加工時に加工を実施する位置よりも高く設定されている。また、段差部７は、シリンダヘッド８の鋳造時に型ずれが発生しても無くならないように、型ずれ量の許容値以上の寸法で形成されている。
【００１８】
以上の構成によれば、図１に示すように、吸気ポート２の壁面のうち一方の側３ａに対して近傍に位置する壁面２ｃに沿って一方の側３ａに導かれる吸気流Ａは、そのままの流速でシリンダ３内に流入する。それに対して、壁面２ｂに沿って導かれる吸気流Ｂは、張出面７ａによって壁面２ｂから剥離し、流速が弱められてからシリンダ３内の中心線ＣＣを挟んで一方の側３ａと反対側の他方の側３ｂ（図１の右側）に流入する。このように他方の側３ｂに流入する吸気流Ｂの流速が弱められることにより、吸気流Ａによって形成されたタンブル流Ｔに対向する流れが弱くなり、タンブル流Ｔをより強く形成することができる。
【００１９】
また、張出面７ａを高さＨの位置に設けたことにより、シリンダヘッド８の鋳造時の型ずれに起因してバルブシート６の周囲にエッジができたとしても、それよりも上流側で吸気流Ｂを剥離させることでエッジの影響を抑え、製品毎のタンブル流のばらつきを抑制することができる。
【００２０】
図４は、上述した実施形態の吸気ポート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。また、比較例として図５に示した段差部のない吸気ポート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５において図１〜３と共通する部分には同一符号を付してある。図４及び図６において、図中の各線は吸気の流れを示している。そのため、線が集まっている場所は吸気の流量が多いことを示す。図６から明らかなように比較例の吸気ポート２では吸気流Ｂに剥離が発生しないため、吸気バルブ５とバルブシート６との間を通過して他方の側３ｂに流入する吸気の流量が多い。それに対して本実施形態の吸気ポート２では、図４に示すように段差部７によって吸気流Ｂが壁面２ｂから強制的に剥離されるので、吸気流Ｂの流速が弱められ、他方の側３ｂに流入する吸気の流量が減少する。
【００２１】
本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本実施形態ではシリンダ内に正タンブル流を形成しているが、本発明はシリンダ内に逆タンブル流を形成する吸気ポートを備えた内燃機関にも適用可能である。また、一つのシリンダに対して吸気ポートが一つ又は三つ以上に分岐して設けられる場合にも本発明の吸気ポートの構造は適用可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、吸気ポートの壁面とスロート部との境界に段差部を設けたことにより、タンブル流と対向する流れを抑制して、強いタンブル流を形成することができる。また、シリンダヘッドの鋳造時に型ずれが発生しても段差部の設けられている位置が変化しないため、安定してタンブル流を形成することができる。これにより、内燃機関毎のスモークの発生量、出力及び燃費のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る吸気ポートを備えた内燃機関の要部を示す図。
【図２】図１の吸気ポートを排気ポート側とシリンダの中心線を挟んで反対側から見たときの輪郭を示す図。
【図３】図１の吸気ポートの出口部周辺を示した図。
【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】比較例の段差のない吸気ポートの出口部周辺を示した図。
【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。
【符号の説明】
１  内燃機関
２  吸気ポート
２ｂ  吸気ポートの壁面のうち一方の側に対して遠方に位置する側の壁面
３  シリンダ
３ａ  シリンダの中心線に対するシリンダの一方の側
５  吸気バルブ
６  バルブシート
６ａ  スロート部
７  段差部
７ａ  張出面
Ａ、Ｂ  吸気流
ＣＣ  シリンダ中心線
Ｔ  タンブル流
【図１】
2004316609.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004316609.tif 000006
【図５】
2004316609.tif 000007
【図６】
2004316609.tif 000008