JPH0359247B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はシリンダーヘツドに関し、特にシリン
ダー内で三つの吸入空気流が衝突できるように構
成されたシリンダーヘツドに関するものである。

（従来の技術） 従来、直接噴射機関に対してはシリンダー内の
スワールが強ければ強い程、燃焼効率を高められ
ると考えられてきたので、従来の直接噴射機関の
吸気系の構造（すなわち、吸気ポートを含むシリ
ンダーヘツドの構造及び吸気弁等の構造）もシリ
ンダー中への吸入空気流のすべてをスワールに変
換させるように構成されていた。しかしながら、
直接噴射機関に関する最近の研究によると、シリ
ンダー中のスワールが強ければ燃焼効率が向上す
るという従来の理論は必ずしも正しくなく、むし
ろ、シリンダー中で複数の吸入空気流を衝突さ
せ、そこに大きな乱れを生じさせる方がより良く
燃料の混合状態が改善し、高い燃焼効率を得られ
ることが判つてきた。

前述のような吸気流を主流と副流に分割してシ
リンダー内で互いに衝突させ、以てシリンダー内
の流れに乱れを生じさせるものとしては、特公昭
52−12845号公報や特開昭50−32309号公報に見ら
れるとおりである。

（発明が解決しようとする課題） ところが、前記公知の吸気流をシリンダー内で
衝突させるものにおいては、吸気流が二つだけに
分割されたものであるからシリンダー内での衝突
の確率が低いという難点及び乱れがシリンダー内
の一部でしか生じないという難点があつた。

又、両方の吸気流共に横方向に旋回する流れで
あるから、このような吸気流を衝突させることは
不確実である。

しかも、吸気流を分割する手段が吸気ポート開
口縁の上流に位置しているため、流入する吸気流
の方向が機関回転数の影響を受け易く、機関の運
転状態の変動によつてはシリンダーへ流入する吸
気流の方向に変化が生じ、衝突が行われない場合
も生じることがあつた。

このような欠点を改善するものとして、本出願
人は三つの吸気流をシリンダー内で衝突させるも
のを提案している。（特開昭55−10972号公報参
照） ところが、上記既提案の吸気ポートの構造は複
雑であり、かつ分割された吸気流が共に横方向の
旋回流となつているので、衝突の確率が未だ低い
ものとなつていた。又、吸気流を分割する手段が
吸気ポート開口縁よりも上流に位置しているた
め、流入する吸気流が機関回転数の影響をうけ易
く、乱れの発生に悪影響を与えていた。

そこで、本発明の目的は、前記欠点を改善し、
三つの吸気流をシリンダー内で衝突させると同時
に、該三つの吸気流が確実に一つの旋回流と二つ
の直降流となつてシリンダー内で衝突するように
して一層燃焼を改善したシリンダーヘツドの構造
を提供せんとするにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の特徴とするところは、シリンダーヘツ
ド下面の吸気ポート開口縁を３箇所のみ面取り加
工することによつて該シリンダーヘツド下面に第
一及び第二並びに第三の吸気案内溝を形成し、前
記第一の吸気案内溝は傾斜角を小さくし、かつ溝
巾及び溝長を大きくし、前記第二の吸気案内溝及
び第三の吸気案内溝を前記第一の吸気案内溝の位
置と離れた吸気ポート開口縁位置に互いに隣接し
て設けてその傾斜角を大きくし、かつ溝巾及び溝
長を小さくし、第一の吸気案内溝に沿つて流れる
吸気流がシリンダー中で旋回流となるようにする
とともに、該第二及び第三の吸気案内溝に沿つて
流れる吸気流がシリンダー内で直降流となるよう
にしてなるところにある。

（作 用） 本発明によると、一方が旋回流であり、他方が
直降流であるため、確実に両吸気流を衝突させる
ことができ、シリンダー内に広く乱流状態を生じ
させることができる。

（実施例） 以下に本発明の実施例について説明するが、こ
れに先立つてまず、第１図及び第２図を参照して
従来公知のシリンダーヘツド及び吸気系の構造並
びに吸気の状態などについて説明する。

第１図は従来のシリンダーヘツド１の吸気ポー
ト開口部付近の縦断面図である。同図に於てシリ
ンダーヘツド１の下面２に開口した吸気ポート３
内には、吸気弁４及び弁座５が配置されている。
吸気ポート３の開口縁にはその全周に渡つて面取
り部６が設けられているが、この面取り部６は吸
気ポート開口縁の熱応力軽減や、吸気効率の向上
等を目的として設けられたものであり、吸入空気
流の方向づけのために設けられたものではない。

従つて前記の如き構造のシリンダーヘツド１を
有した従来の内燃機関では、吸気行程に於て吸気
弁４が開くと、吸気は第２図の矢印Ａのように吸
気ポート開口部の全周から一様にシリンダー中に
流入するが、これらの吸入空気流には吸気ポート
３内で予め第２図の矢印Ｂの方向の旋回力が与え
られているため、シリンダー中では吸入空気流の
ほとんどすべてがスワールに変じることになる。

前記の如き構造の公知のシリンダーヘツドに於
てはシリンダー中への吸入空気流のほとんどがス
ワールに変換されるが、このようなシリンダーヘ
ツドを有した機関では必ずしもよい燃焼効率が得
られないことは既に述べたとおりである。

本発明は、吸入空気流を二つの直降流と旋回流
との三つに分割した後、シリンダー内でそれぞれ
の吸入空気流を確実に衝突させることのできる、
改良されたシリンダーヘツドを提供するものであ
る。

以下に第２図乃至第７図を参照して本発明の実
施例について説明する。

本発明のシリンダーヘツド７（第４図乃至第７
図）に於ては、その下面８に開口した吸入ポート
９の開口縁１０を三箇所のみ大きく面取り加工す
ることによつて該シリンダーヘツド下面８に三つ
の吸気案内溝１１，１２，１２′を形成したこと
を特徴とする。この吸気案内溝１１，１２，１
２′のうち、第一の吸気案内溝１１は第３図及び
第４図に示されるように吸気ポート開口縁をシリ
ンダーヘツド下面８に対して比較的小さな傾斜角
θ₁で面取り加工したもので、吸気ポート開口縁１
０から半径方向外方に向いて比較的長い溝長l₁で
張り出しており、又、第３図に示すように吸気ポ
ート開口縁１０における溝巾W₁は比較的大きい。

これに対して、吸気案内溝１２，１２′は第３
図及び第５図に示すように吸気案内溝１１と対向
する吸気ポート開口縁１０の位置に互いに隣接し
て配置され、吸気ポート開口縁１０をシリンダー
ヘツド下面８に対して比較的大きな傾斜角θ₂で切
欠いたものとなつており、吸気ポート開口縁１０
から半径方向外方に向いて比較的短い溝長l₂で張
り出していて、又、吸気ポート開口縁１０におけ
る溝巾W₂も比較的小さい。吸気案内溝１２′は吸
気案内溝１２と並んで設置されているが、溝の寸
法等は吸気案内溝１２と等しいので説明を省略す
る。又、吸気案内溝１１と吸気案内溝１２，１
２′との位置関係は対向する位置に限定されるも
のではないが、互いの干渉を防止するためには離
れた位置とすることが望ましい。

これらの吸気案内溝１１，１２，１２′の溝巾
はその先端に行くに従つて狭まつており、これに
よつて吸気の方向性が強められるようになつてい
る。又、吸気案内溝１１，１２，１２′の溝面は
それぞれの溝巾中心線に対して対称な曲面として
成形されている。

吸気ポート開口縁１０の他の部分は第６図に示
されるように面取り加工が施されておらず、直角
な稜として遺されるか、あるいはごく小さく面取
りがなされている。尚、１３は弁座である。

以上のように構成された本発明の作用を説明す
る前に、吸気流のシリンダーへの流入について説
明して置く。

本発明では、吸気流を三つにするところに第１
の特徴があり、これによつてシリンダー内での衝
突の確率を上げるものである。又、三つの吸気流
の内、一つを旋回流とし、二つを直降流とするこ
とに第２の特徴があり、このようにすれば横方向
の旋回流と縦方向の直降流との衝突が確実となる
からである。

又、吸気ポート開口縁に溝を形成して旋回流と
直降流とを起こさせる構造とすることにより、吸
気流を分割する構造を簡単化すると同時に、機関
回転数の影響を受けにくくするところに第３の特
徴がある。

吸気ポート開口縁に微少な障害物や案内を形成
するだけで吸気流の流れに大きな影響を与えるこ
とは容易に理解できるところである。

本発明では吸気ポート開口縁に案内溝を形成
し、該案内溝の傾斜角と溝長によつて旋回流と直
降流とを生じさせるところが特徴点である。

以上の点を踏まえて、本発明の作用を以下に説
明する。

機関の吸気行程時に第３図の矢印Ｃのように吸
気ポート９中に吸入空気の内、一部が吸気案内溝
１１に沿つて第４図の矢印Ｄのようにシリンダー
１４（第７図）内に流入し、残部が他の吸気案内
溝１２，１２′に沿つてシリンダー内の他の場所
に流入する。そして、吸気案内溝１１に沿つてシ
リンダー内に流入した一方の吸気流は第７図に示
すようにシリンダー軸線を中心とするスワールＳ
となり、他方、吸気案内溝１２，１２′に沿つて
流入した吸気流はほぼ真つ直ぐに降下する直降流
L₁，L₂となる。

スワールＳと直降流L₁，L₂とはシリンダー１
４内で確実に衝突し、この衝突によつてシリンダ
ー１４内に強い乱れが生ずる。この乱れによつて
噴射された燃料の混合が促進されるものである。

（発明の効果） 以上に説明した本発明によると、以下のような
効果を奏する。

本発明では吸気流を三つに分割しているのでシ
リンダー内での衝突の確率が向上すると同時に、
シリンダー内の全域に渡つて乱れを起こさせるこ
とができるものとなる。

三つに分割された吸気流が一つの横方向の旋回
流と二つの縦方向の直降流となつているので、衝
突が確実に生ずるものとなる。

吸気流を分割する吸気案内溝が吸気ポート開口
縁に形成されているので、吸気流が機関回転数の
影響を受けにくく、機関の運転条件の変動に拘わ
らず衝突が確実に生ずるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシリンダーヘツドの吸気ポート
開口部付近の縦断面図、第２図は第１図の−
矢視図、第３図は本発明のシリンダーヘツドの吸
気ポート開口部付近の底面図、第４図は第３図の
−矢視断面図、第５図は第３図の−矢視
断面図、第６図は第３図の−矢視断面図、第
７図は本発明のシリンダーヘツドを装備した機関
における吸気流の状態を示した図である。 １，７：シリンダーヘツド、２，８：シリンダ
ーヘツド下面、３，９：吸気ポート、１０：吸気
ポート開口縁、１１，１２，１２′：吸気流案内
溝、１４：シリンダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダーヘツド下面の吸気ポート開口縁を
   ３箇所のみ面取り加工することによつて該シリン
   ダーヘツド下面に第一及び第二並びに第三の吸気
   案内溝を形成し、 前記第一の吸気案内溝は傾斜角を小さくし、か
   つ溝巾及び溝長を大きくし、 前記第二の吸気案内溝及び第三の吸気案内溝を
   前記第一の吸気案内溝の位置と離れた吸気ポート
   開口縁位置に互いに隣接して設けてその傾斜角を
   大きくし、かつ溝巾及び溝長を小さくし、 第一の吸気案内溝に沿つて流れる吸気流がシリ
   ンダー中で旋回流となるようにするとともに、該
   第二及び第三の吸気案内溝に沿つて流れる吸気流
   がシリンダー内で直降流となるようにしてなるこ
   とを特徴とするシリンダーヘツド。