(57)【要約】【課題】スワール方向への吸気の乱れを効率的に発生されることができるエンジンの吸気装置を提供する。【解決手段】分岐ポート２３のうちの少なくとも何れか一方の内面において螺旋状をなして延在する第１のガイド部３８と、この第１のガイド部３８に連続する螺旋状をなし、分岐前の吸気ポート２２の内面に延在する第２のガイド部３９とを設ける。これにより、スワール方向への吸気の乱れを効率的に発生させることができる。すなわち、例えば、分岐ポート２３のポート長が短く形成された吸気ポート２２においても、吸気にスワール成分を発生させるためのガイド部の長さを十分に確保することができ、吸気にスワール成分を効率よく発生させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの気筒に２つの吸気ポート開口部を備え、吸気ポートの下流側が二股の分岐ポートに分岐して前記各吸気ポート開口部を形成するエンジンの吸気装置において、
前記分岐ポートのうちの少なくとも何れか一方の内面において螺旋状をなして延在する第１のガイド部と、
前記第１のガイド部に連続する螺旋状をなし、分岐前の前記吸気ポートの内面に延在する第２のガイド部と、を備えたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項２】
互いに同一方向の螺旋状に巻回する前記第１のガイド部が前記各分岐ポートに設けられ、
前記吸気ポート開口部が開口する燃焼室の一側から見て前記第１、第２のガイド部の巻回方向外側に位置する一方の前記分岐ポートに設けた前記第１のガイド部の巻回ピッチが、他方の前記分岐ポートに設けた前記第１のガイド部のピッチよりも相対的に小さく設定され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】
前記吸気ポート開口部が開口する燃焼室の一側から見て前記第２のガイド部の巻回方向外側に位置する一方の前記分岐ポートにのみ前記第１のガイド部を設けたことを特徴とする請求項１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、吸気ポートの下流側が二股の分岐ポートに分岐して気筒に連通するエンジンの吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、４サイクルエンジンでは、シリンダボア内に吸入した混合気流にタンブル（縦渦）流を発生させることで、燃焼性を改善できることが知られている。
【０００３】
この種のエンジンの吸気装置として、例えば、特許文献１には、１つの気筒に対して２つの吸気ポート（分岐ポート）を備えたエンジンの吸気装置において、燃焼室内に発生する逆タンブル流が正タンブル流と衝突することを防止するため、各分岐ポートの内周面に、排気側から遠ざかると共に２つの吸気ポートの間の領域に向けて流れる空気を案内して変向させる整流突起（ガイド部材）を設けた技術が開示されている。
【０００４】
ところで、エンジンのノッキングを効果的に抑制するためには、吸気にスワール方向の成分を付加し、未燃ガスを気筒内で円周方向にも撹拌する等の対策を行うことが望ましい。このような要望に対し、例えば、上述の特許文献１に開示された技術においては、各分岐ポートに設けたガイド部材によって所望のスワール成分を発生させることも期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１３６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、各分岐ポートにガイド部材を設けただけの構成では、未燃ガスを円周方向に撹拌するに十分なスワール成分を発生させることが困難な場合がある。特に、ポート噴射式のエンジン等においては、インジェクタを可能な限り燃焼室に近づけて噴射燃料の気化を促進するため、分岐ポートの長さを短縮する傾向にあり、このような場合、スワール成分を発生させるに十分なガイド部材を分岐通路内に形成することが困難となる虞がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スワール方向への吸気の乱れを効率的に発生されることができるエンジンの吸気装置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】
【０００８】
本発明の一態様によるエンジンの吸気装置は、１つの気筒に２つの吸気ポート開口部を備え、吸気ポートの下流側が二股の分岐ポートに分岐して前記各吸気ポート開口部を形成するエンジンの吸気装置において、前記分岐ポートのうちの少なくとも何れか一方の内面において螺旋状をなして延在する第１のガイド部と、前記第１のガイド部に連続する螺旋状をなし、分岐前の前記吸気ポートの内面に延在する第２のガイド部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエンジンの吸気装置によれば、スワール方向への吸気の乱れを効率的に発生されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジンの要部断面図
【図２】吸気ポートの内面形状を立体表示した斜視図
【図３】吸気ポートの内面形状を示す側面図
【図４】吸気ポートの内面形状を示す上面図
【図５】シリンダヘッド側から見た吸気ポートの内面形状を示す平面図
【図６】吸気ポートの内面形状を示す底面図
【図７】ガイド部によって生成されるスワール流の方向を示す説明図
【図８】スワール比についてのシミュレーション結果を示す図表
【図９】タンブル比についてのシミュレーション結果を示す図表
【図１０】吸気のタンブル方向の挙動についてのシミュレーション結果を示す説明図
【図１１】図１０のXI−XI線に沿う断面における吸気のスワール方向の挙動についてのシミュレーション結果を示す説明図
【図１２】吸気ポートの変形例の内面形状を立体表示した斜視図
【図１３】ガイド部を持たない吸気ポートからの吸気のタンブル方向の挙動についてのシミュレーション結果を示す説明図
【図１４】ガイド部を持たない吸気ポートからの吸気のスワール方向の挙動についてのシミュレーション結果を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１はエンジンの要部断面図、図２は吸気ポートの内面形状を立体表示した斜視図、図３は吸気ポートの内面形状を示す側面図、図４は吸気ポートの内面形状を示す上面図、図５はシリンダヘッド側から見た吸気ポートの内面形状を示す平面図、図６は吸気ポートの内面形状を示す底面図、図７はガイド部によって生成されるスワール流の方向を示す説明図、図８はスワール比についてのシミュレーション結果を示す図表、図９はタンブル比についてのシミュレーション結果を示す図表、図１０は吸気のタンブル方向の挙動についてのシミュレーション結果を示す説明図、図１１は図１０のXI−XI線に沿う断面における吸気のスワール方向の挙動についてのシミュレーション結果を示す説明図、図１２は吸気ポートの変形例の内面形状を立体表示した斜視図、図１３はガイド部を持たない吸気ポートからの吸気のタンブル方向の挙動についてのシミュレーション結果を示す説明図、図１４はガイド部を持たない吸気ポートからの吸気のスワール方向の挙動についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
【００１２】
図１に示すエンジン１は、例えば、火花点火式のエンジンを示し、本実施形態においては、水平対向４気筒ガソリンエンジンを示す。このエンジン１のシリンダブロック１０に開口する各気筒１１にはピストン１５が摺動自在に嵌挿され、このピストン１５とシリンダヘッド２０との間には燃焼室１２が画成されている。
【００１３】
各気筒１１に対応する領域において、シリンダヘッド２０の底面には凹面２１が形成され、この凹面２１の一側には、シリンダヘッド２０内に形成された吸気ポート２２の下流端が開口されている。また、凹面２１の他側には、シリンダヘッド２０内に形成された排気ポート２５の上流端が開口されている。ここで、本実施形態のエンジン１は、４バルブ式のエンジンであり、凹面２１には、吸気ポート２２の下流端によって一対の吸気ポート開口部２３ａが開口されるとともに、排気ポート２５の下流端によって一対の排気ポート開口部２６ａが開口される。
【００１４】
具体的に説明すると、シリンダヘッド２０内には、気筒１１毎にそれぞれ対応する吸気ポート２２と排気ポート２５とが設けられている。吸気ポート２２の下流側は二股の分岐ポート２３に分岐され、各分岐ポート２３の下流端には燃焼室１２に開口する吸気ポート開口部２３ａが形成されている。同様に、排気ポート２５の上流側は二股の分岐ポート２６に分岐され、各分岐ポート２６の上流端には燃焼室１２に開口する排気ポート開口部２６ａが形成されている。
【００１５】
また、吸気ポート２２及び排気ポート２５の各分岐ポート２３，２６には、吸気ポート開口部２３ａ及び排気ポート開口部２６ａをそれぞれ開閉する吸気弁２７及び排気弁２８が設けられている。さらに、シリンダヘッド２０には点火プラグ３０が保持され、この点火プラグ３０の先端部に形成された点火部３０ａが、吸気ポート開口部２３ａと排気ポート開口部２６ａとの間において、気筒１１内に臨まされている。
【００１６】
一方、分岐ポート２３よりも上流側（分岐前）において、吸気ポート２２内には、インジェクタ３１の噴射口３１ａが臨まされていると共に、当該吸気ポート２２の上流側の内部を面積の狭い副通路２２ａと通路面積の広い主通路２２ｂとに区画する隔壁３２が配設されている。また、吸気ポート２２の上流端には、タンブルジェネレータバルブ（ＴＧＶ）ユニット３５を介して、吸気通路３６が接続されている。ＴＧＶユニット３５内には、主通路２２ｂ側を開閉するためのタンブルジェネレータバルブ（ＴＧＶ）３５ａが収容され、このＴＧＶ３５ａは、例えば、エンジン１の低・中負荷運転時に閉方向に制御される。これにより、副通路２２ａ内を流通する吸気の流速が速められ、燃焼室１２内にタンブル流が発生する。
【００１７】
さらに、このような構成のエンジン１において、例えば、図２乃至図７に示すように、吸気ポート２２の内面には、吸気を螺旋状にガイドするためのガイド部３７が設けられている。
【００１８】
具体的に説明すると、ガイド部３７は、例えば、各分岐ポート２３の内面にそれぞれ設けられた第１のガイド部３８と、各分岐ポート２３よりも上流側（分岐前）において吸気ポート２２の内面に設けられた第２のガイド部３９とを有して構成されている。
【００１９】
各第１のガイド部３８は、例えば、各分岐ポート２３内に突出する突条で構成されている。これら第１のガイド部３８は互いに同方向に巻回する螺旋状をなし、分岐ポート２３の上流側から下流側へと延在されている。
【００２０】
この場合において、各第１のガイド部３８の巻回ピッチは、互いに同ピッチとすることも可能であるが、吸気ポート開口部２３ａが開口する燃焼室１２の一側から見て各第１のガイド部３８の巻回方向の外側に位置する一方の分岐ポート２３側（すなわち、図７において左側に位置する分岐ポート２３側）のピッチを他方の分岐ポート２３側のピッチよりも相対的に小さくすることが好ましい。
【００２１】
第２のガイド部３９は、例えば、吸気ポート２２内に突出する突条で構成されている。この第２のガイド部３９は、各第１のガイド部３８に連続して当該第１のガイド部３８と同方向に巻回する螺旋状をなし、吸気ポート２２の上流側から下流側（各分岐ポート２３の直上流）へと延在されている。
【００２２】
このような構成において、吸気通路３６から吸気ポート２２内に導入された吸気は、第２のガイド部３９及び第１のガイド部３８によって旋回方向の成分が付加された後、燃焼室１２内に導入される。これにより、燃焼室１２内に導入された吸気には、スワール方向の成分が付加される。この場合において、上述のように、一方の分岐ポート２３側に設けられた第１のガイド部３８の巻回ピッチを、他方の分岐ポート２３側に設けられた第１のガイド部３８の巻回ピッチよりも相対的に小さく設定（すなわち、密に設定）することにより、例えば、図７に示すように、一方の分岐ポート２３からの吸気のスワール方向の成分を他方の吸気ポート２２からの吸気のスワール方向の成分よりも相対的に大きくすることができ、燃焼室１２内を効率的に撹拌することが可能となる。
【００２３】
次に、上述の構成による吸気のシミュレーション結果について図８乃至図１１を参照して説明する。なお、図８乃至図１１に示すシミュレーション結果は、例えば、エンジン１の低・中負荷運転時のものであり、ＴＧＶ３５ａは閉動作されている。
【００２４】
図８中に実線で示すように、本実施形態におけるエンジン１では、分岐ポート２３内に第１のガイド部３８を設けると共に、これら分岐ポート２３の分岐前の吸気ポート２２内にも第１のガイド部３８と連続する第２のガイド部３９を設けることにより、燃焼室１２内を撹拌するに十分なスワール成分（スワール比）が、吸気の略全行程において効率的に発生していることを確認できた。このことは、例えば、図１１に示すように、燃焼室１２内の各部における吸気の挙動からも明らかであり、燃焼室１２内において吸気が十分に撹拌されていることが確認できる。なお、図８中の破線で示す特性は、比較例として第１，第２のガイド部３８，３９を持たないエンジンによるスワール比を示すものであり、図１４は、図１１との比較例として、第１，第２のガイド部３８，３９を持たないエンジンによる燃焼室内の各部における吸気の挙動を示すものである。
【００２５】
一方、図９中に実線で示すように、本実施形態におけるエンジン１では、第１，第２のガイド部３８，３９を持たないエンジンの特性（図９中の破線を参照）に比べてタンブル比が低下しているものの、燃焼室１２内に所定のタンブル比によるタンブル流を発生可能であることが確認できた。このことは、例えば、図１０に示すように、燃焼室１２内の各部における吸気の挙動からも明らかである。なお、図１３は、図１０との比較例として、第１，第２のガイド部３８，３９を持たないエンジンによる燃焼室内の各部における吸気の挙動を示すものである。
【００２６】
ここで、例えば、ポート内における第１，第２のガイド部３８，３９の長さや巻回ピッチ等を適宜チューニングすることにより、スワール成分を重視した吸気特性或いはタンブル成分を重視した吸気特性を適宜設定できることは勿論である。
【００２７】
また、例えば、図１２に示すように、分岐ポート２３のうちの一方にのみ第１のガイド部３８を設けることにより、一方の分岐ポート２３をスワール成分の発生を重視した分岐ポートとして機能させ、他方の分岐ポート２３をタンブル成分の発生を重視した分岐ポートとして機能させることが可能となる。この場合において、スワール成分を燃焼室１２内の略全域で効率よく発生させるため、吸気ポート開口部２３ａが開口する燃焼室１２の一側から見て第２のガイド部３９の巻回方向外側に位置する一方の分岐ポート２３（図１２中においては右側の分岐ポート２３）に第１のガイド部３８を設けることが望ましい。
【００２８】
このような実施形態によれば、分岐ポート２３のうちの少なくとも何れか一方の内面において螺旋状をなして延在する第１のガイド部３８と、この第１のガイド部３８に連続する螺旋状をなし、分岐前の吸気ポート２２の内面に延在する第２のガイド部３９とを設けたことにより、スワール方向への吸気の乱れを効率的に発生させることができる。すなわち、例えば、分岐ポート２３のポート長が短く形成された吸気ポート２２においても、吸気にスワール成分を発生させるためのガイド部の長さを十分に確保することができ、吸気にスワール成分を効率よく発生させることができる。
【００２９】
なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の実施形態においては、第１，第２のガイド部をぞれぞれ突条で構成した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、凹溝で構成することも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  …  エンジン
１０  …  シリンダブロック
１１  …  気筒
１２  …  燃焼室
１５  …  ピストン
２０  …  シリンダヘッド
２１  …  凹面
２２  …  吸気ポート
２２ａ  …  副通路
２２ｂ  …  主通路
２３  …  分岐ポート
２３ａ  …  吸気ポート開口部
２５  …  排気ポート
２６  …  分岐ポート
２６ａ  …  排気ポート開口部
２７  …  吸気弁
２８  …  排気弁
３０  …  点火プラグ
３０ａ  …  点火部
３１  …  インジェクタ
３１ａ  …  噴射口
３２  …  隔壁
３５  …  タンブルジェネレータバルブユニット
３５ａ  …  タンブルジェネレータバルブ
３６  …  吸気通路
３７  …  ガイド部
３８  …  第１のガイド部
３９  …  第２のガイド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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