(57)【要約】【課題】過給効果を有するとともに、燃焼効率を向上させることのできる内燃機関の吸気構造を提供する。【解決手段】シリンダヘッド１内において、吸気マニホールド２から燃焼室４までを連通する吸気ポート１ａに、吸気マニホールド２から圧縮空気供給路８を介して供給される、電動ポンプ９で圧縮された圧縮空気を吸気ポート１ａ内に噴出するリング状の微小空間１ｄを備えたエジェクタ機構を設けた内燃機関の吸気構造とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド内において、吸気マニホールドから燃焼室までを連通する吸気ポートに、圧縮空気供給路から供給された圧縮空気を前記吸気ポート内に噴出する微小空間を備えたエジェクタ機構を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
【請求項２】
前記シリンダヘッドが二つの吸気ポートを備え、前記二つの吸気ポートのうち、一方の吸気ポートのみに前記エジェクタ機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項３】
前記圧縮空気供給路が、前記吸気マニホールドに接続されるとともに、前記吸気マニホールド内の空気を圧縮して前記微小空間へ供給する圧縮手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関の吸気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジンなどの内燃機関において、内燃機関の出力を上げるために、例えば、軸の両端に取付けたタービンホイールとコンプレッサホイールを、各々排気マニホールド及び吸気マニホールドに設け、排気によるタービンホイールの回転を利用して同軸上のコンプレッサホイールを駆動することにより過給動作を行い、強制的に燃焼室へ空気を圧入するターボチャージャが用いられている。
【０００３】
このようなターボチャージャは、内燃機関の回転数が一定の値を超えた場合に効果を有するが、上記回転数が一定の値に満たない場合は効果が得られない。そこで、例えば特許文献１に記載されているように、軸の外側に永久磁石を取り付け、その外側にモータステータを配置して、内燃機関の回転数が低いとき、軸をモータロータとして駆動する電動機一体型のターボチャージャが知られている。
【０００４】
また、上述したもののほかに、例えば特許文献２に記載されているように、二つの吸気バルブのうち一方を閉じて燃焼室に供給される空気の流れを変化させ、燃焼室にスワール流を発生させることによって燃料と空気とをよく混ぜ合わせ、燃料の燃焼効率を向上させる技術も周知となっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４８７９９号公報
【特許文献２】特開２００３−２０１９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される電動機一体型ターボチャージャにおいては、軸の高速回転に伴う発熱を抑制するための構造、また回転バランスを安定させるための構造が必要となるなど、煩雑な問題が発生するおそれがある。
【０００７】
また、特許文献２では、例えばスワール流を発生させるために二つの吸気バルブのうちの一方を閉じると、空気又は混合気の供給量が減るため、内燃機関の出力が抑制されるおそれがある。
【０００８】
また、一般的なシリンダヘッドでは、吸気バルブのリフト量が低いときは、空気量に対して有効断面積が狭いため吸気ポートにおける流速は音速に近く、燃料と空気とが良く混ぜ合わされて燃焼効率が上がる。しかし、リフト量が大きくなると十分な有効断面積が得られるため、吸気ポートにおける流速は下がり、燃料と空気とが良く混ぜ合わされないため燃焼効率が下がってしまう。
【０００９】
このようなことから本発明は、過給効果を有するとともに、燃焼効率を向上させることのできる内燃機関の吸気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】
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明の請求項１に係る内燃機関の吸気構造は、シリンダヘッド内において、吸気マニホールドから燃焼室までを連通する吸気ポートに、圧縮空気供給路から供給された圧縮空気を前記吸気ポート内に噴出する微小空間を備えたエジェクタ機構を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に係る内燃機関の吸気構造は、請求項１記載の内燃機関の吸気構造において、前記シリンダヘッドが二つの吸気ポートを備え、前記二つの吸気ポートのうち、一方の吸気ポートのみに前記エジェクタ機構を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係る内燃機関の吸気構造は、請求項１または請求項２記載の内燃機関の吸気構造において、前記圧縮空気供給路が、前記吸気マニホールドに接続されるとともに、前記吸気マニホールド内の空気を圧縮して前記微小空間へ供給する圧縮手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明に係る内燃機関の吸気構造によれば、吸気ポートにエジェクタ機構を設けたことにより、微小空間から空気が噴出される際に生じる負圧によって吸気ポートを流通する空気または混合気の流速が上昇し、燃焼室に供給される空気または混合気の流量が増加するため、燃焼効率を向上させることができる。これにより燃費の向上、さらに内燃機関の出力の上昇につながる。さらに、ターボチャージャと比較して、必要なときのみエジェクタ機構を作用させ、吸気ポートに供給される空気又は混合気の流速を増加させることが可能であるため、より燃費を向上させることができる。
【００１４】
また、二つの吸気ポートを有するシリンダヘッドにおいて、一方の吸気ポートのみにエジェクタ機構を設ければ、二つの吸気ポートの流速差によって燃焼室にスワール流を発生させることができる。これにより燃焼効率を上昇させることができ、燃費の向上及び内燃機関の出力の上昇につながる。さらに従来と比べて、二つの吸気ポートの流速差を得るために片側の吸気ポートを閉じる必要がないため、燃焼室に供給される空気または混合気の流量が抑制されないため、出力が低下するおそれがない。
【００１５】
さらに、吸気マニホールド内の空気を圧縮手段で圧縮して、圧縮空気供給路を通じて微小空間へ供給することにより、吸気マニホールドから圧縮空気供給路を介して燃焼室に供給される空気が粉塵等を含まないため、燃焼室等が汚損されることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る内燃機関の吸気構造は、シリンダヘッドに設けられ、吸気マニホールドから燃焼室までを連通する吸気ポートにエジェクタ機構を設けるものである。エジェクタ機構とは、圧縮空気供給路と、圧縮空気供給路から供給された圧縮空気を吸気ポート内へ噴出する微小空間とを備え、圧縮空気が噴出する際に生じる負圧を利用して周囲の空気または混合気の流速を上昇させるものであり、本実施形態においては、圧縮空気供給路から微小空間に供給された圧縮空気は、吸気ポート内に噴出する。なお、微小空間へ供給する圧縮空気は、圧縮手段としての電動ポンプによって生成する。
【００１７】
上述した本実施形態に係る内燃機関の吸気構造によれば、燃焼室に供給される空気または混合気の流量を強制的に増やすことができるため、従来と比較して燃費または内燃機関の出力を低減させることなく過給効果を得るとともに、燃焼効率を上昇させることが可能となる。
【実施例】
【００１８】
本発明の一実施例を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の構造を模式的に示す断面図、図２は本実施例の内燃機関の吸気構造の要部を模式的に示す断面図である。
【００１９】
図１に示すように、シリンダヘッド１の下面に燃焼室４が設けられている。また、シリンダヘッド１の両側面には各々吸気マニホールド２及び排気マニホールド３が接続されている。シリンダヘッド１には、吸気ポート１ａおよび排気ポート１ｂが形成されており、吸気ポート１ａは吸気マニホールド２と燃焼室４とを連通し、排気ポート１ｂは燃焼室４と排気マニホールド３とを連通している。
【００２０】
吸気ポート１ａ、排気ポート１ｂの燃焼室４側の開口部には、それぞれの開閉を行なう吸気バルブ５１、排気バルブ５２が設けられている。なお、シリンダヘッド１の下方にはシリンダブロック６及びシリンダ内を上下に摺動するピストン７が設けられている。また、燃焼室上方には点火プラグ１２が設けられている。
【００２１】
さらに、図２に示すように、吸気ポート１ａには、エジェクタ機構が設けられている。エジェクタ機構とは、面積の小さい通路を介して流体を噴出させ、この際に生じる負圧を利用して周囲の流体の流速を上昇させるものであり、少量の圧縮空気から大量の空気出力を得ることができる。以下に、本実施例におけるエジェクタ機構の具体的な構造を説明する。
【００２２】
吸気ポート１ａには、吸気マニホールド２側の開口部に、大径部1ｃが形成されている。大径部１ｃは、燃焼室４側の断面が徐々に小径となり錐体形を形成している。さらに、吸気ポート１ａと接続される吸気マニホールド２の端部は、内径が吸気ポート１ａの径とほぼ等しいとともに、外周形状が、大径部１ｃと相似形状を有している。
【００２３】
詳しくは、吸気ポート１ａの開口端は吸気マニホールド２と嵌合し、吸気ポート１ａの開口端より内方においては、吸気ポート１ａと吸気マニホールド２との間にリング状の微小空間１ｄが設けられている。この微小空間１ｄには、圧縮空気供給路８が連結されている。圧縮空気供給路８は圧縮空気を生成する、圧縮手段としての電動ポンプ９に連通している。上記微小空間１ｄは、図中矢印で示される圧縮空気が吸気バルブ５１へ向かう方向に傾いている。
【００２４】
なお、吸気マニホールド２は、他端にエアクリーナ１０が接続されているとともに、スロットル１１が設けられている。エアクリーナ１０は空気中の粉塵等を除去し、スロットル１１は、例えば図示しないアクセルと連動して、エアクリーナ１０を介して供給される空気の流量を制御している。そして、エアクリーナ１０とスロットル１１との間に上記圧縮空気供給路８の他端が接続され、エアクリーナ１０を介して粉塵等を除去された空気が電動ポンプ９へ供給される構造となっている。
【００２５】
以下、本実施例の作用効果を説明する。本実施例に係る内燃機関の吸気構造によれば、吸気ポート１ａにエジェクタ機構を設け、電動ポンプ９によって圧縮された空気が微小空間１ｄを介して吸気ポート１ａ内へ噴出する際に生じる負圧によって、吸気マニホールド２から供給される空気が引き込まれ、吸気ポート１ａを流通する空気の流速が上昇する。
【００２６】
例えば、シリンダヘッド１が一つまたは複数の吸気ポートを有し、全ての吸気ポートに上述したエジェクタ機構を設けた場合、吸気ポートを流通する空気の流量が増加するため、燃焼室４へ大量の空気を供給することが可能となる。これにより、燃焼効率を上げることができ、したがって燃費及び内燃機関の出力を向上させることが可能となる。
【００２７】
さらに、二つの吸気ポートを有するシリンダヘッド１において、一方の吸気ポートにのみエジェクタ機構を設けた場合、エジェクタ機構を設けた吸気ポートは、吸気ポートを流通する空気の流量が増加するため、燃焼室４へ大量の空気または混合気が供給される。一方、エジェクタ機構を設けない吸気ポートは、通常の吸気の流量である。二つの吸気ポートの流速差により、燃焼室４内において、空気又または混合気の流れを変化させてスワール流を発生させることができる。これにより混合気の燃焼効率が上昇し、これに伴う燃費及び内燃機関の出力の向上が可能となる。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施例の構成に限定されるものではなく、通常用いられるシリンダヘッド１において、全て又は一部の吸気ポートに、面積の小さい通路を介して流体を噴出させ、この際に生じる負圧を利用して周囲の流体の流速を上昇させるエジェクタ機構を設けることにより、効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、自動車のエンジンなどの内燃機関の吸気構造に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の構造を模式的に示す概略説明図である。
【図２】本発明の実施例に係る内燃機関の吸気構造の要部を模式的に示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  シリンダヘッド
１ａ  吸気ポート
１ｄ  微小空間
２  吸気マニホールド
４  燃焼室
８  圧縮空気供給路
９  電動ポンプ
【図１】
2007154712.tif 000003
【図２】
2007154712.tif 000004