(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スワールポートに隣接してタンジェンシャルポートを設けると共に該タンジェンシャルポートから吹き出される吸気が上記スワールポートで生成されるシリンダ内スワールと順方向となるように上記タンジェンシャルポートを設け、該タンジェンシャルポートの出口部を主ポート部に対し屈曲させて屈曲部を形成すると共に、該屈曲部において、少なくとも上記スワールポートから向かってくる吸気流れに対向する向きの内壁をシャープエッジに形成し、かつ、該シャープエッジの内壁の直下流側に位置する出口部の内壁を、上記出口部の軸線に対して３０°以下の角度で拡径するように傾斜させることで上記タンジェンシャルポートの下流側が拡径され、上記シャープエッジの内壁の直下流側で渦流が発生するようにしたことを特徴とするエンジンの吸気構造。
【請求項２】
上記屈曲部のコーナー内側に位置する内壁をシャープエッジとした請求項１記載のエンジンの吸気構造。
【請求項３】
上記シャープエッジの内壁が、上記タンジェンシャルポートの出口部をポート出口側からポートカッタで切削加工することにより形成される請求項１又は２記載のエンジンの吸気構造。
【請求項４】
上記シャープエッジの内壁の直下流側に位置する出口部の内壁の角度が、５°以上１５°以下にされた請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジンの吸気構造。
【請求項５】
シリンダ内スワールを生成可能なタンジェンシャルポートを設け、該タンジェンシャルポートの出口部を主ポート部に対し屈曲させて屈曲部を形成すると共に、該屈曲部において、シリンダ内スワールに対向する向きの内壁をシャープエッジに形成し、かつ、該シャープエッジの内壁の直下流側に位置する出口部の内壁を、上記出口部の軸線に対して３０°以下の角度で拡径するように傾斜させることで上記タンジェンシャルポートの下流側が拡径され、上記シャープエッジの内壁の直下流側で渦流が発生するようにしたことを特徴とするエンジンの吸気構造。
【請求項６】
吸気ポートの出口部を主ポート部に対し屈曲させて屈曲部を形成すると共に、該屈曲部において、シリンダ内スワールに対向する向きの内壁をシャープエッジに形成し、かつ、該シャープエッジの内壁の直下流側に位置する出口部の内壁を、上記出口部の軸線に対して３０°以下の角度で拡径するように傾斜させることで上記吸気ポートの下流側が拡径され、上記シャープエッジの内壁の直下流側で渦流が発生するようにしたことを特徴とするエンジンの吸気構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの吸気構造に係り、特にシリンダ内スワール増強に不利な吸気干渉を防止するのに好適な構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二つの吸気弁及び吸気ポートを備える多弁吸気式エンジンにおいて、一方の吸気ポートをシリンダ内スワールを生成するためのスワールポート、他方の吸気ポートをそのシリンダ内スワール接線方向に吸気を吹き出すためのタンジェンシャルポートとするものが知られている（特開平１０−３７７５１号公報等参照）。
【０００３】
即ち、図３に示すように、スワールポート１はヘリカルポート等とされ、シリンダ２内にヘリカル状に吸気を吹き出してシリンダ内スワールＳを生成する。タンジェンシャルポート３は、スワールポート１のスワールＳ方向下流側に隣接して設けられ、スワール接線方向に吸気を吹き出しスワールＳを促進する。タンジェンシャルポート３は図示するストレートポートが代表的である。なおタンジェンシャルポート単独でスワールＳを生成するエンジンもある。
【０００４】
図４に示すように、タンジェンシャルポート３はシリンダヘッド４内を斜めに延出し、入口５がシリンダヘッド４の片側の側面（クランク軸方向と垂直な方向における片側の側面）に開口し、出口６がシリンダヘッド４の下面即ち燃焼室天井面に開口する。そして吸気を全体として斜め下方向に導く。図中７はカムキャリア、Ｃはシリンダ軸である。タンジェンシャルポート３の出口部９は主ポート部１０に対し屈曲されており、出口部９は略シリンダ軸Ｃ方向に向けられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スワールポート１とタンジェンシャルポート３とから吹き出される吸気同士で吸気干渉の問題がある。即ち、図３に示すように、スワールポート１からタンジェンシャルポート３側に向かって流れる吸気Ｂに対し、タンジェンシャルポート３からスワールポート１側に向かって流れる吸気Ａが干渉する。こうなるとスワールポート１によって作り出されたスワール成分が減失され、シリンダ内スワールの増強に不利となる。この傾向は吸気弁の開弁リフト量が大きい程顕著である。
【０００６】
図５はタンジェンシャルポート内の吸気の流れを示すシミュレーション結果である。これから分かるように、吸気（流線で示す）は吸気弁８の開弁時にシリンダ２内に流れ込むが、そのとき吸気弁８を避けるためシリンダ軸方向と直角な成分をもって横方向に広がる。そして主ポート部１０から出口部９に屈曲しさらに吸気弁８に阻害されてきつく曲げられるＵターン状の流れＡが生じ、これがスワールポート出口直後のスワールＳ1 （図３参照）、特にタンジェンシャルポート３に向かってくる流れＢに向かい合って衝突し、スワールＳ1 を減殺する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンジンの吸気構造は、スワールポートに隣接してタンジェンシャルポート（ストレートポートを含む）を設けると共にこのタンジェンシャルポートから吹き出される吸気が上記スワールポートで生成されるシリンダ内スワールと順方向となるように上記タンジェンシャルポートを設け、このタンジェンシャルポートの出口部を主ポート部に対し屈曲させて屈曲部を形成すると共に、屈曲部において、少なくともスワールポートから向かってくる吸気流れに対向する向きの内壁をシャープエッジに形成し、かつ、シャープエッジの内壁の直下流側に位置する出口部の内壁を、出口部の軸線に対して３０°以下の角度で拡径するように傾斜させることでタンジェンシャルポートの下流側が拡径され、シャープエッジの内壁の直下流側で渦流が発生するようにしたものである。
【０００８】
シャープエッジで流れが剥離し、その直下流側で渦流が発生するため、スワールポートからの流れに対向する流れが消失し、スワールの減殺を防止できる。
【０００９】
ここで、上記屈曲部のコーナー内側に位置する内壁をシャープエッジとするのが好ましい。
【００１０】
また、上記シャープエッジの内壁が、上記タンジェンシャルポートの出口部をポート出口側からポートカッタで切削加工することにより形成されるのが好ましい。
【００１２】
上記シャープエッジの内壁の直下流側に位置する出口部の内壁の角度が、５°以上１５°以下にされるのが好ましい。
【００１３】
また本発明に係るエンジンの吸気構造は、シリンダ内スワールを生成可能なタンジェンシャルポートを設け、このタンジェンシャルポートの出口部を主ポート部に対し屈曲させて屈曲部を形成すると共に、屈曲部において、シリンダ内スワールに対向する向きの内壁をシャープエッジに形成し、かつ、シャープエッジの内壁の直下流側に位置する出口部の内壁を、出口部の軸線に対して３０°以下の角度で拡径するように傾斜させることでタンジェンシャルポートの下流側が拡径され、シャープエッジの内壁の直下流側で渦流が発生するようにしたものである。
【００１４】
さらに本発明に係るエンジンの吸気構造は、吸気ポートの出口部を主ポート部に対し屈曲させて屈曲部を形成すると共に、屈曲部において、シリンダ内スワールに対向する向きの内壁をシャープエッジに形成し、かつ、シャープエッジの内壁の直下流側に位置する出口部の内壁を、出口部の軸線に対して３０°以下の角度で拡径するように傾斜させることで吸気ポートの下流側が拡径され、シャープエッジの内壁の直下流側で渦流が発生するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。なお上記従来例と同様の部分については図中同一符号を付し説明を省略する。
【００１６】
本実施形態におけるエンジンの吸気構造は上述した従来のものと大略同様で、異なるのはタンジェンシャルポートのみである。平面視も図３と同様である。このエンジンもスワールＳ方向上流側にスワールポート１、下流側にタンジェンシャルポート３を有している。なおここでは１気筒分のみ示すが、多気筒の場合各気筒に対し同じ構成が採られる。本実施形態のエンジンは４弁直噴ディーゼルエンジンである。
【００１７】
図１及び図２に示すように、タンジェンシャルポート３も従来とほぼ同様である。タンジェンシャルポート３はシリンダヘッド４内を斜めに延出し、入口５がシリンダヘッド４の片側の側面に開口し、出口６がシリンダヘッド４の下面即ち燃焼室天井面に開口する。そして吸気を全体として斜め下方向に導く。タンジェンシャルポート３は、入口５から吸気流れ方向に沿ってほぼ直線的に斜め下方向に向かう主ポート部１０と、主ポート部１０に対し屈曲して連なり、略シリンダ軸Ｃ方向に向かう出口部９とから主に構成される。そしてここでは主ポート部１０と出口部９との接続部分である屈曲部１１に特徴がある。
【００１８】
即ち、ここでは屈曲部１１のコーナー内側に位置する内壁１２をシャープエッジに形成してある。従来（破線で示す）は滑らかなアール形状であったのに対し、本実施形態では意図的に鋭利な角を作っている。そしてこれは、以下に述べるように簡単な加工のみによって実現される。
【００１９】
即ち、図２に示すように、出口部９はポートカッタ１３により切削加工される。ポートカッタ１３を出口６側（シリンダヘッド下面側）から出口部９軸方向に挿入し、出口部９を切削加工していく。特にポートカッタ１３の切削部分である先端部１３ａがテーパ状に形成されるため、出口部９もテーパ状に加工される。これによりシャープエッジの内壁１２が簡単に出来上がるのである。この場合、シャープエッジの内壁１２は、図３における角度αの周方向領域、即ち屈曲部１１のコーナー内側全体にポート約半周に亘って形成される。
【００２０】
出口６の周縁部にはバルブシートを嵌着させるための段差溝１４が形成されるが、ポートカッタ１３はこの段差溝１４を拡径加工しないような形状とされる。なお出口６の上方にはバルブガイド挿入穴１５が形成される。
【００２１】
次に、本実施形態の作用を述べる。
【００２２】
上記構成によれば、図１に示すように、吸気がシャープエッジの内壁１２を通過するときに剥離し、その直下流側で渦流Ｒが発生する。従って、吸気全体は渦流Ｒを回避して流れるようになり、渦流Ｒの方向へは吸気が吹き出されない。従って、図３乃至図５にＡで示すような流れは殆どなくなり、スワールポート１から向かってくる流れＢとの干渉もなくなる。これによってスワールポート１によって生成されたスワールＳ1 を減失せず、シリンダ内全体のスワールＳを増強できる。
【００２３】
また、渦流Ｒが発生してもタンジェンシャルポート３からの吹出し流Ｃは特に影響を受けず、むしろ渦流Ｒによってこれを回避する流れＣが後押しされる格好となり、流れＣをさらに加速させてスワールＳの増強に有利となる。
【００２４】
こうして、二つのポート１，３から吹き出される気流が、いずれもシリンダ内スワールＳに対し順方向となり、スワールＳの増強が可能となる。
【００２５】
また上述したようにかかるシャープエッジの内壁１２は、テーパ状のポートカッタ１３を用いることによって簡単に作製でき、コスト増加等をもたらすものではない。もっとも厳密にいえば、図１に破線で示すようにポート素材形状の若干の変更が必要な場合もあるが、これはシリンダヘッド鋳造時の簡単な型又は中子の変更に止まり、大きなコスト増加等をもたらすものではない。
【００２６】
ポートカッタ１３により機械加工するためシャープエッジを高精度に加工でき、渦流発生の精度を高くすることができる。即ち、本実施形態のように、シャープエッジの内壁１２は、単なる鋳放しでなく機械加工によりできるものであるのが好ましい。
【００２７】
上記趣旨からして、シャープエッジの内壁は、屈曲部１１の周方向に沿った内壁のうち、少なくともスワールポート１から向かってくる吸気流れに対向する向きの部分に設ける必要がある。即ち、図３に示すように、流れＢに対向する向きの内壁部分、言い換えれば流れＡを生成させてしまうような内壁部分に設ける必要がある。本実施形態では屈曲部１１の半周領域α全体にシャープエッジの内壁１２を設け、その領域全体に渦流Ｒを発生させており、上記のようなスワールポート１の流れに対する対向領域を含むため、特に問題はない。また、図３にＤで示すような主ポート部逆流方向に吹き出す流れ、即ち、スワールポート１からの流れに直接影響はないが、シリンダ内スワールＳの増強に不向きの流れの発生も防止できる。
【００２８】
ところで、図２に示すように、出口部９の軸線に対するポートカッタ１３のテーパ角θは、少なくとも０°以上３０°以下、好ましくは５°以上１５°以下とするのが良い。これによりシャープエッジの内壁１２の直下流側に位置する出口部９の内壁１６、言い換えれば出口部９の周方向に沿った内壁のうち、シャープエッジの内壁１２と同じ周方向領域に位置する内壁１６が、出口部９の軸線に対しテーパ角θと同角度で傾斜することになり、シャープエッジの形成ひいては渦流Ｒの発生に好適となる。
【００２９】
本発明の実施の形態は上述のものに限られない。例えば、本実施形態ではスワールポートとタンジェンシャルポートとの二つの吸気ポートを備えたものであったが、一つの吸気ポート即ちタンジェンシャルポートのみ備え、これのみでシリンダ内スワールを生成するものも可能である。この場合、シリンダ内スワールに対向する向きの内壁をシャープエッジに形成する。こうすれば、渦流発生により、スワールを減失させるような流れの発生を阻止できるからである。
【００３０】
さらには、吸気ポートを通常の吸気ポートとすることもできる。要はシリンダ内スワールが発生するものにあって、そのスワールに対向する向きの内壁をシャープエッジに形成すれば、同様の作用効果が得られる。従って、吸気ポートの形式やエンジンの種類（ディーゼル・ガソリンの別）等に特に限定はなく、本発明は極めて幅広く利用できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３２】
（１）  ポート間の吸気干渉を防止し、シリンダ内スワールを増強できる。
【００３３】
（２）  低コストで容易に実現可能であり、しかも高精度なスワール増強効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のタンジェンシャルポートを示す縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】従来及び本実施形態の吸気構造を示す平面図である。
【図４】従来のタンジェンシャルポートを示す縦断面図である。
【図５】従来のタンジェンシャルポート内流れのシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
１  スワールポート
３  タンジェンシャルポート
６  出口
９  出口部
１０  主ポート部
１１  屈曲部
１２  内壁
１３  ポートカッタ
Ｒ  渦流
Ｓ  シリンダ内スワール
θ  テーパ角
【図１】
0004320954.tif 000002
【図２】
0004320954.tif 000003
【図３】
0004320954.tif 000004
【図４】
0004320954.tif 000005
【図５】
0004320954.tif 000006