(57)【要約】【課題】  全閉時に吸気ポートの上壁側に開口部を有するタンブル制御弁を備えた吸気装置において、高回転域の吸気量が多い領域でのオーバータンブルを抑制しつつ、低回転域の吸気量が少ない領域でのタンブル流を強化するエンジンの吸気装置を提供する。【解決手段】  吸気ポート10をシリダボア50に対して斜め上方から入射する向きで見た場合の吸気ポート軸心CL10の断面で、閉弁時に上方側が開口するタンブル制御弁20を吸気ポート上流側に有し、スロート部14の直上流の吸気ポート下壁11に、バルブシート上端16の開口縁から次第にバルブ軸線CL40に近付いた後に遠ざかる張出し部12を有し、該張出し部12を有する位置の吸気ポート断面d-dの断面積が、バルブシート上端16の開口部を除いて最狭である。又、吸気ポート上壁13が前記吸気ポート上流側からバルブガイドボス41下端部付近まで略ストレート状の滑らかな壁面で形成されている。【選択図】      図１
2005105946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアに対して斜め上方から入射する吸気ポートを設け、該吸気ポート内に、バルブ軸線がシリンダ軸線に対して傾斜する吸気バルブと、該吸気バルブを支えるバルブガイドボスの一部と、タンブル制御弁とが配置されるエンジンの吸気装置において、
前記吸気ポートをシリダボアに対して斜め上方から入射する向きで見た場合の吸気ポート軸心の断面で、
閉弁時に上方側が開口するタンブル制御弁を吸気ポート上流側に有し、
スロート部直上流の吸気ポート下壁に、吸気ポート上流側に向かってバルブシート上端の開口縁から次第にバルブ軸線に近付いた後に遠ざかる張出し部を有し、
該張出し部を有する位置の吸気ポート断面の断面積が、バルブシート上端より上流側の吸気ポートにおいて最狭であることを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項２】
前記バルブガイドボス下端部付近の吸気ポート断面より上流側で、吸気ポート内断面の高さが上流に向かって大きくなるように吸気ポートの下壁が上壁に対して傾斜していることを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気装置。
【請求項３】
前記吸気ポートをシリダボアに対して斜め上方から入射する向きで見た場合の吸気ポート軸心の断面で、前記吸気ポート上壁が前記吸気ポート上流側からバルブガイドボス下端部付近まで略ストレート状の滑らかな壁面であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気装置。
【請求項４】
前記バルブガイドボス下端部付近の吸気ポート断面で、前記バルブガイドボスの左右上壁に吸気ポート内方に張出す埋設部を有することを特徴とする請求項３記載のエンジンの吸気装置。
【請求項５】
インジェクタホールを前記タンブル制御弁下流に備え、該インジェクタホールを挟んで上流と下流の吸気ポート上壁面が略ストレートとなるように形成されていることを特徴とする請求項３記載のエンジンの吸気装置。
【請求項６】
前記吸気ポート中心線に対して直角の吸気ポート断面の形状が、バルブガイドボス下端部付近の吸気ポート断面の上下流で、上流側の矩形から下流側の円形に漸次変化していることを特徴とする請求項３記載のエンジンの吸気装置。
【請求項７】
前記吸気ポート軸心は、前記タンブル制御弁位置からバルブガイドボス下端部付近の吸気ポート断面まで略直線であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のエンジンの吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの吸気装置、特に、シリンダボアに対して斜め上方から入射する吸気ポートを設け、該吸気ポート内に、バルブ軸線がシリンダ軸線に対して傾斜する吸気バルブと、該吸気バルブを支えるバルブガイドボスの一部と、タンブル制御弁とが配置されるエンジンの吸気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気装置において、エンジンの吸気量を調整する吸気量制御のスロットルバルブの他に、アイドル時を含む低速域で気筒内のタンブル流を強化することで燃焼性の向上を図るタンブル制御弁を設ける吸気装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、タンブル制御弁の全開状態で、シリンダボアに対して斜め上方から入射する吸気ポートの下壁面側に切欠きを設けて、吸気を噴射状態にして気筒内のタンブル流を強化する吸気装置が提案されている。
【０００４】
又、特許文献２では、バルブシートの内周面をシリンダボアに対して斜め上方から入射する吸気ポートに沿った方向に傾斜させて、タンブル流を強化する吸気装置が提案されている。
【０００５】
又、特許文献３には、吸気ポート上流のインジェクタホールにより発生する渦によるタンブル流の低下を防止するために、吸気流を調整する整流部を設けて、タンブル流の強化を図る吸気装置が提案されている。
【０００６】
又、特許文献４には、シリンダボアに対して斜め上方から入射する吸気ポートの下方側壁面に、スロート部に突出する突出長さが可変の可動プレートを設け、低回転域ではタンブル流の強化を図り、高回転域では高出力を得る吸気制御装置が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１０７７６４号
【特許文献２】特開２００１−１７３５１３
【特許文献３】特開２００１−１４０７１５
【特許文献４】特開平０６−０５８１５３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のタンブル制御弁を備えた吸気装置において、以下のような問題点があった。
【０００８】
図７は、従来のタンブル制御弁２０を備えた吸気装置の構成例と、タンブル制御弁２０の全開すなわち高回転域での状態を示す図である。図７の（ａ）で、３０はインジェクタホール、４０は吸気バルブで４１は吸気バルブのバルブガイドボスである。図７の（ｂ）は、図７の（ａ）のバルブガイドボス下端部での吸気ポートの断面を下流側から見たｄ１−ｄ１断面図である。バルブガイドボス４１が、吸気ポート内に突出していることが分かる。
【０００９】
図７の（ａ）の高回転域では、吸気は大量且つ高速に吸気ポート内全体を流れる。高回転域では、高出力を得るためオーバータンブル流を抑制して燃焼性を向上させる。オーバータンブル流の抑制のためには、バルブシート部全周からできるだけ均等に気筒内に吸気が行われる必要がある。ところが、図７の（ａ）に示すように、吸気ポートのバルブシート上流域Ａで高速の吸気流が吸気ポート下壁から剥離して、吸気主流が平面視において吸気ポートの軸線の先端側（シリンダボア中央側）に指向してしまうと共に、図７の（ａ）に破線の矢印で示すシリンダボア外周側に回り込む吸気流が弱くなって、バブルシート部全周においてシリンダボア中央側に片寄って気筒内に吸気されることになる。その結果、このバルブシート部分の吸気抵抗が増大して吸気充填効率が低下し、更には気筒内の燃料の偏在を招き、高出力が妨げられる。
【００１０】
一方、図８に示すタンブル制御弁２０の全閉すなわちアイドルなどの低回転域では、吸気ポート上壁の抵抗、特に図７の（ｂ）に示すようにバルブガイドボスの突起による抵抗で、吸気ポートの上壁に沿って流れる吸気流（タンブル流を強化すべき気流）が弱くなったり上壁から剥離して、気筒内のタンブル流が強化されないと共に、図８の（ａ）をＸ方向から見た、つまり平面視した図８の（ｂ）から明らかなように、吸気流がＢで示すようにバルブガイドボス周囲に回り込むことによりタンブル流の強化が難しい状況にある。
【００１１】
すなわち、シリンダボアに対して斜め上方から入射する吸気ポートで、高回転域における吸気ポート下壁からの吸気流の剥離によるオーバータンブルの問題が、又、全閉時に吸気ポートの上壁側に開口部を有するタンブル制御弁を備えた吸気装置であっても、低回転域における吸気ポート上壁やバルブガイドボスの影響によるタンブル流の低下の問題があった。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑み、シリンダボアに対して斜め上方から入射する吸気ポートで、全閉時に吸気ポートの上壁側に開口部を有するタンブル制御弁を備えた吸気装置において、高回転域の吸気量が多い領域でのオーバータンブルを抑制しつつ、低回転域の吸気量が少ない領域でのタンブル流の強化を図るエンジンの吸気装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を解決するために、本発明のエンジンの吸気装置は、シリンダボアに対して斜め上方から入射する吸気ポートを設け、該吸気ポート内に、バルブ軸線がシリンダ軸線に対して傾斜する吸気バルブと、該吸気バルブを支えるバルブガイドボスの一部と、タンブル制御弁とが配置されるエンジンの吸気装置において、前記吸気ポートをシリダボアに対して斜め上方から入射する向きで見た場合の吸気ポート軸心の断面で、閉弁時に上方側が開口するタンブル制御弁を吸気ポート上流側に有し、スロート部直上流の吸気ポート下壁に、吸気ポート上流側に向かってバルブシート上端の開口縁から次第にバルブ軸線に近付いた後に遠ざかる張出し部を有し、該張出し部を有する位置の吸気ポート断面の断面積が、バルブシート上端より上流側の吸気ポートにおいて最狭であることを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記バルブガイドボス下端部付近の吸気ポート断面より上流側で、吸気ポート内断面の高さが上流に向かって大きくなるように吸気ポートの下壁が上壁に対して傾斜している。
【００１５】
又、前記吸気ポートをシリダボアに対して斜め上方から入射する向きで見た場合の吸気ポート軸心の断面で、前記吸気ポート上壁が前記吸気ポート上流側からバルブガイドボス下端部付近まで略ストレート状の滑らかな壁面である。また、前記バルブガイドボス下端部付近の吸気ポート断面で、前記バルブガイドボスの左右上壁に吸気ポート内方に張出す埋設部を有する。また、インジェクタホールを前記タンブル制御弁下流に備え、該インジェクタホールを挟んで上流と下流の吸気ポート上壁面が略ストレートとなるように形成されている。また、前記吸気ポート中心線に対して直角の吸気ポート断面の形状が、バルブガイドボス下端部付近の吸気ポート断面の上下流で、上流側の矩形から下流側の円形に漸次変化している。
【００１６】
又、前記吸気ポート軸心は、前記タンブル制御弁位置からバルブガイドボス下端部付近の吸気ポート断面まで略直線である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、シリンダボアに対して斜め上方から入射する吸気ポートで、閉弁時に吸気ポートの上壁側（上方側）に開口部を有するタンブル制御弁を備えた吸気装置において、高回転域の吸気量が多い領域でのオーバータンブルを抑制しつつ、低回転域の吸気量が少ない領域でのタンブル流の強度を高めるエンジンの吸気装置を提供できる。
【００１８】
すなわち、低速域の燃焼性向上と高速域の充填効率向上による燃費及び出力性能の向上が図れる。
【００１９】
具体的には、バルブガイドの位置を低く維持したままで、吸気ポートの上壁と下壁によって滑らかに吸気を絞り、かつ、吸気ポート下壁の張出し部によって吸気ポートの最小断面積部分を形成したことにより、高回転域においては、吸気ポート下壁からの吸気流の剥離が抑制され、バルブシート部全周においてシリンダボア外周側から燃焼室への吸気流出が十分に成される（この部位の吸気流が強化される）ことで、吸気量が多い運転領域でありながら、吸気抵抗の増大が抑制されつつオーバータンブルの生成が抑制される。また、低回転域においては、タンブル制御弁によって勢いづいた吸気流が、タンブル流が強化されるように吸気ポート内でスムースに導かれ、吸気量が少ない運転領域でありながら、充分なタンブル流が確保できる。そして、これらの効果を、バルブガイド位置が低い状態で奏でられるため、エンジンの全高が抑えられたコンパクトなエンジンとしながら達成できる。
【００２０】
又、吸気ポート上壁の埋設部の設定によって、吸気ポート上流における矩形の成形が容易であると共に、タンブル流の強化のために壁面に沿った偏流を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って、本発明のエンジンの吸気装置の実施形態を詳細に説明する。尚、以下の本実施形態では、吸気装置の内、本発明の主要部分であるバルブシートからタンブル制御弁までの吸気ポートについてのみ図示及び記載するが、本発明の吸気装置はタンブル制御弁上流の構成をも含むものである。
【００２２】
＜本実施形態のエンジンの吸気装置の構成例＞
図１の（ａ）は、本実施形態のエンジンの吸気装置の構成例を示す図である。尚、本実施形態の吸気ポートは実線で、図７及び図８に示した従来例は破線で示してある。図１の吸気ポート１０における図７及び図８の従来例からの改善については、各矢印１１ａ，３０ａ，４２ａ，４３ａで示されている。又、本実施形態のタンブル制御弁は、吸気ポートのほぼ中央に弁軸を有する形状で図示されているが、弁軸が吸気ポート壁面にある形状など他の形状であっても、本発明の要旨を変更するものではない。
【００２３】
ＣＬ１０は吸気ポート１０のポート軸心を示しており、１１は、吸気ポート下壁を示している。従来は破線で示すように、ほぼ吸気ポートの上壁と平行な形状でバルブシートに接続されており、下壁がスロート径内に吸気バルブの軸線に近付くことはない。これに対して、本実施形態では、吸気ポート下壁１１がバルブシート１５の上端１６から吸気ポート１０の上流側に向かって、吸気バルブ４０のバルブ軸線ＣＬ４０に近付いてから離れるように形成されて、スロート部１４の直上流に張出し部１２を形成しており、矢印１１ａだけ吸気ポート断面を絞っている。例えば、実験結果によれば、スロート径が３１．５ｍｍの場合に、吸気ポート下壁１１のバルブ軸線ＣＬ４０への接近は１ｍｍ以上であるのが好ましい。又、この張出し部１２に関わる吸気ポート下壁１１の任意の位置であって、バルブ軸線ＣＬ４０からスロート径の２／３（２１．０ｍｍ）離れた位置Ａが、バルブシート下端１７からスロート径の３／４（２４．０ｍｍ）以上にあるのが好ましいとの結果が出ている。しかしながら、この値に限定される訳ではない。
【００２４】
２０は、閉弁時に上方側（吸気ポート上壁１３側）が開口する開口部（切欠き部）が形成されたタンブル制御弁である。３０は、インジェクタ先端部が臨むインジェクタホールである。４０は吸気バルブで、４１は吸気バルブ４０のバルブガイドボス、４２はバルブガイドボス４１上流でバルブガイドボス４１の突起の吸気流への影響を減少させるための埋設部、４３はバルブガイドボス４１下流の埋設部である。矢印４２ａは埋設部４２の従来例からの変更方向を、矢印４３ａは埋設部４３の従来例からの変更方向を示している。５０はエンジンの気筒（シリンダボア）を示し、ＣＬ５０はシリンダ軸線を示す。
【００２５】
図１の（ｂ）は、図１のバルブシート１５の開口部からタンブル制御弁２０までの吸気ポート１０の断面積を示した図である。図示のように、バルブシート１５の開口部及びタンブル制御弁２０の位置を除くと、本実施形態の吸気ポート下壁１１の張出し部１２と埋設部４２及び４３とにより、ｄ1−ｄ1断面（d2-d2断面と同一）の断面積が最小になるように絞られているのが分かる。
【００２６】
図２は、図１の吸気ポート１０のｄ１−ｄ１，ｄ２−ｄ２，ｅ−ｅ断面での断面図である。図２の（ａ）は、図１のバルブガイドボス４１下端部での吸気ポート１０の断面を下流側から見たｄ１−ｄ１断面図である。図２の（ｂ）は、図１のバルブガイドボス４１下端部での吸気ポート１０の断面を上流側から見たｄ２−ｄ２断面図であり、ｄ１−ｄ１断面図と同一断面である。図２の（ｃ）は、図１のバルブシート上端１６部分の断面を上流側から見たｅ−ｅ断面図である。
【００２７】
図２において、各参照番号及び変更矢印は、図１に対応している。図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、張出し部１２と埋設部４２及び４３によって、バルブガイドボス４１下端部及び上流では吸気ポート１０は突起を減らした矩形状である。そして、図２の（ｃ）に示すように、バルブシート上端１６部分の断面は円形である。ここでは図示しないが、バルブガイドボス４１が、吸気ポート１０内に突出していることが分かる。バルブガイドボス４１下端部からバルブシート１５に向かって、吸気ポート断面は漸次形状を矩形から円形に変化するよう形成されている。
【００２８】
＜本実施形態のエンジンの吸気装置の動作例＞
（高回転域（タンブル制御弁全開）時の動作例）
図３は、本実施形態の吸気装置の、高回転域（タンブル制御弁全開）における吸気状態を示す図である。又、図４は、図３の各切断面での断面を示す図である。尚、図３及び図４の参照番号は、図１及び図２の同じ要素に対応する。
【００２９】
吸気ポート１０内の矢印は、高回転域での吸気流の概略の流れを示している。図示のように、高回転域ではタンブル制御弁２０は全開であり、吸気ポート上壁１３に沿った吸気流は気筒（シリンダボア）５０内にタンブル流を起こし、一方、吸気ポート下壁１１に沿った吸気流は、バルブシート１５の上流のＡ領域においても吸気ポート下壁１１から剥離することなくシリンダボア５０内に流入するので、上壁に沿う強いタンブル流を抑制すると共に、シリンダボア外周面に回り込む気流を増大させて、高出力を可能とする。
【００３０】
図４の（ａ）は、図３のバルブガイドボス４１下端部での吸気ポート１０の断面を下流側から見たｄ１−ｄ１断面図である。図４の（ｂ）は、図３のインジェクタホール３０の終わりから埋設部４２の始まりに変わる位置の断面を上流側から見たｃ−ｃ断面図である。
【００３１】
図４の（ａ）乃至（ｂ）に示すように、吸気ポート１０の開口形状はほぼ矩形状態で、その断面積が異なるのみで渦流の発生が無く、しかも、図３に示されているように、タンブル制御弁２０により上下に２分された吸気流がスロート部１４までスムースに導かれるよう吸気ポート１０が形成されているのが分かる。
【００３２】
（低回転域（タンブル制御弁全閉）時の動作例）
図５は、本実施形態の吸気装置の、低回転域（タンブル制御弁全閉）における吸気状態を示す図である。又、図６は、図５を矢印Ｘ方向に上方から吸気ポート１０を見た図である。尚、図５及び図６の参照番号は、図１乃至図４の同じ要素に対応する。
【００３３】
吸気ポート１０内の矢印は、低回転域での吸気流の概略の流れを示している。図示のように、低回転域ではタンブル制御弁２０は全閉であるが、吸気ポート上壁１３側には開口部が残されている。タンブル制御弁２０により堰き止められて開口部から噴射される吸気流は、バルブガイドボス４１等の抵抗あるいは図８（ｂ）に示したような回り込みを減少させた吸気ポート１０であって、吸気ポート上壁１３に沿ってこの上壁１３から剥離することなく、領域Ｂに示すようにシリンダボア５０に流入し（図５、図６参照）、シリンダボア５０内に最大限のタンブル流を起こす。かかるタンブル流により低回転域における燃焼性の向上が図れる。
【００３４】
図６には、本実施形態におけるバルブガイドボス４１等の抵抗あるいは図８（ｂ）に示したような回り込みを減少させた吸気ポート上壁１３に沿う吸気流の状態が、更に明瞭に示されている。
【００３５】
尚、本実施形態に示した具体例はほんの一例であり、本発明の要旨は吸気ポート下壁の張出し部と吸気ポート上壁でのバルブガイドボスの埋設、そしてバルブガイドボス下端付近での吸気ポート断面積の最小化であり、これらを実現する他の形状の吸気ポートや他の形状のタンブル制御弁の利用も本発明の技術思想に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態のエンジンの吸気装置を構成する吸気ポートの構成例を示す図である。
【図２】図１の吸気ポートの各断面から見た吸気通路断面図である。
【図３】本実施形態の吸気ポートの高回転域での動作例を示す図である。
【図４】図３の吸気ポートの各断面から見た吸気通路断面図である。
【図５】本実施形態の吸気ポートの低回転域での動作例を示す図である。
【図６】図５の吸気ポートを上方から見たときの吸気流の概略の流れを示す図である。
【図７】従来のエンジンの吸気装置を構成する吸気ポートの高回転域での動作例を示す図である。
【図８】従来のエンジンの吸気装置を構成する吸気ポートの低回転域での動作例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０        吸気ポート
ＣＬ１０    吸気ポート軸心
１１        吸気ポート下壁
１２        張出し部
１３        吸気ポート上壁
１４        スロート部
１５        バルブシート
１６        バルブシート上端
２０        タンブル制御弁
３０        インジェクタホール
４０        吸気バルブ
ＣＬ４０    バルブ軸線
４１        バルブガイドボス
４２，４３  埋設部
５０        シリンダボア
ＣＬ５０    シリンダ軸線
【図１】
2005105946.tif 000003
【図２】
2005105946.tif 000004
【図３】
2005105946.tif 000005
【図４】
2005105946.tif 000006
【図５】
2005105946.tif 000007
【図６】
2005105946.tif 000008
【図７】
2005105946.tif 000009
【図８】
2005105946.tif 000010