专利摘要:

公开号:WO1992017701A1
申请号:PCT/JP1992/000377
申请日:1992-03-27
公开日:1992-10-15
发明作者:Syunsuke Matsuo;Osamu Hirako;Nobuaki Murakami;Katsuo Akishino;Keizo Furukawa;Hiromitsu Ando;Kinichi Iwachido;Masayuki Motomochi
申请人:Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha;
IPC主号:F02M35-00
专利说明:
[0001] 明 細 書
[0002] 内燃機関の吸気ポー 卜構造 技術分野
[0003] 本発明は、 内燃機関の吸気ポー ト構造に関し、 特に、 吸気ポー ト からの吸気流が燃焼室内で夕 ンブル流となるように構成された内燃 機関における吸気ポー 卜構造に関する。 背景技術
[0004] 近年、 吸気弁を大型化するこ とな く エンジンの燃焼室の吸気通路 面積を大き く するため、 1 つの燃焼室に 2つの吸気ポー トを設けた 内燃機関が用いられるようになってきている。 かかる内燃機閱では 、 2つの吸気ポ一 トからそれぞれ混合気が燃焼室に流入するように なっている。
[0005] また、 内燃機関の燃焼を改善する手段と して、 吸気行程で例えば 、 F I G. 2 9, F I G. 3 0 に示すような気筒内の縦向きの旋回 流、 所謂タ ンブル流 (タ ンプルスワール) F ( F a , F m) を発生 させるこ とが有効である。
[0006] 例えば、 F I G. 2 9 , F I G. 3 0 は、 かかる夕 ンブ儿流 F a , Fmを発生させるようにした 2吸気ポー ト式内燃機関の 1 つの気 筒の構造を示し、 図において、 符号 2 2はシリ ンダブ口 ッ ク、 2 4 はシリ ンダボア、 2 6 はピス ト ン、 2 8 はシリ ンダへッ ド、 3 () は 燃焼室である。 そして、 3 4 は燃焼室 3 0の上壁部に形成されたべ ン 卜ルーフであって、 4 0 ' , 4 2 ' は各気筒に 2つずつ設けられ た吸気通路であり、 各吸気通路 4 0 ' , 4 2 ' の吸気ポー 卜 4 4 ' には、 それぞれ吸気弁 5 8が設置されている。
[0007] ペン トル ーフ 3 4 は、 各吸気通路 4 0 ' , 4 2 ' からの吸¾流を 、 各吸気通路 4 0 ' , 4 2 ' の延長軸線上のシ リ ン ダボ丁 2 の内 壁面に沿って下方に案内しう るような斜面をそなえ、 吸貧【通¾ 4 0 ' , ,4 2 ' 力、らの吸気流は、 このペン トル一フ 3 4 の案内にも助け られて、 それぞれ矢印 F a , F mで示すような夕 ンブル流方向に進 また、 この例では、 一方の吸気通路 4 2 ' のみにイ ンジェ ク 夕 1 が設けられ、 点火プラグ 1 0はこのイ ンジヱ クタ 1 2を装備した 吸気通路 4 2 ' の吸気ポ一 ト 4 4 ' の近傍に配設されている。
[0008] さ らに、 夕 ンブル流を促進するには、 吸気ポ一 ト 4 4 ' の形状か 重要であり、 一般的には、 F I G. 2 9 , F I G. 3 0に示すよう に吸気ポー ト 4 4 ' を直線状のス ト レ一 トポ一 トに形成したり、 F I G. 3 3に示すように吸気ポ一 卜 4 4 ' を絞ったりするこ とで、 流れを整流するように工夫している。 なお、 F I G. 2 9, F I G . 3 3において、 符号 4 O F, 4 2 Fはス ト レ一 卜ボ一 トでない通 常の吸気ポ一 トを示している。
[0009] そして、 このような吸気ポ一 ト 4 4 ' の断面形状は一般には F I G. 3 1 に示すような円形に形成されるが、 F I G. 3 2に示すよ うな楕円形や長円形に形成される他に略方形に形成されるこ と もあ このようにして発生するタンブル流 (夕 ンブルスヮ一ル) は、 火 炎伝播速度や燃焼安定性の増大に効果があり、 熱発生量 Q, 筒内圧 P, 熱発生率 d Qについての実験デ一夕を示すと、 例えば F I G.
[0010] 3 4のようになり、 標準 (タンブル流を特に発生させない一般的な 場合) に比べてタ ンブルスワール (タ ンブル流を発生させた場合) の方が、 熱発生量 Q, 筒内圧 P, 熱発生率 d Qのサイ クル変動が小 さ く、 燃焼安定性が良好であるこ とがわかる。
[0011] なお、 図中、 符号 4 7は排気通路 6 0に連通する排気ボ— 卜、 5 9は排気弁である。
[0012] しかしながら、 上迚のように、 断而形状が円形や楕円形の吸気ボ 一卜 4 4 ' の場合には、 タ ンブル流を強く するのに、 吸気ボ一 卜 4
[0013] 4 ' をス ト レ一 卜ボー 卜に形成すると、 吸気ポ一 ト 4 4 ' かパ'几つ" シー ト 6 2に対して鋭角的に進入する構造となって、 流路断面積が 必然的に小さ く なり、 F I G . 3 3 に示すように吸気ポー ト 4 4 ' を絞るこ とでも当然ながら流路断面積が小さ く なつて、 最大流量の 低下を招く こ とになる。 つま り、 タンブル流の強さ (夕 ンブル強さ ) を強くすると最大流量 (流量係数) は低下するという相反する関 係にある。 このような最大流量の低下は、 機関の全開性能の低下を 招き好ま しく ない。
[0014] ところで、 タ ンブル流を強くするには、 吸気弁 5 8 の中心線を境 界にして吸気ポ一 トの上方の夕 ンブル流側の流れ ( F I G . 2 9 , F I G . 3 3に示す矢印 a参照) の流量 (流速) の方がこれと反対 側の流れ ( F I G . 2 9 , F I G . 3 3 に示す矢印 b参照) の流量
[0015] (流速) より も大きい必要がある。
[0016] そこで、 このような流量 (流速) の不均衡を積極的に形成できれ ば、 最大流量 (流量係数) を低下させるこ となく 夕 ンブル流の強さ
[0017] (タ ンブル強さ) を強くするこ とができる。
[0018] また、 近年、 理論空燃比より も少ない量の燃料の混合気によって 内燃機関を運転し、 振動低減化と低燃費化を図るべく、 2つの吸気 ポー トをそなえ、 これらの両吸気ポー トから混合気を供給する もの も提案されているが、 この場合、 点火プラグが 2つの吸気ポー トの 中間に位置するため、 少ない量の燃料で運転を行なう と、 着火性が 悪く なるおそれがあり、 これにより少ない量の燃料での運転が行な いにく いという課題がある。 発明の開示 ,
[0019] 本発明は、 上述の課題に鑑み創案されたもので、 最大流量 (流量 係数) を低下させずにタ ンブル流の強さ (タ ンブル強さ) を強く で きるほか、 着火性を悪化させるこ となく 、 理論空燃比より も少ない 量の燃料の混合気による内燃機関の運転を可能にした、 内燃機関の 吸気ポー ト構造を提供するこ とを目的とする。 このため、 第 〗 の発明にかかる内燃機関の吸気ポー ト構造は、 吸 気ポー トからの吸気流が燃焼室内で夕 ンブル流となるように構成さ れた内燃機関において、 該吸気ポ一 トからの吸気流が該夕 ンブル流 を促進しうるように、 該吸気ポー トが、 そのタンブル流側半部を他 半部より も拡幅されて該吸気ポ一 卜の吸気流心をタ ンブル流側へ偏 心されているこ とを特徴と している。
[0020] この場合、 上記吸気ポー トを、 上記タ ンブル流側半部を上記他半 部より も拡幅されて略三角形状の断面を有するように形成したり、 上記夕ンブル流側半部を上記他半部より も拡幅されて野球のホーム ベース形状の断面を有するように 4 形成したり、 上記タ ンブル流側半 部を上記他半部より も拡幅されて舌形状の断面を有するように形成 したりするこ とが好ま しい。 更には、 上記吸気ポー トが、 上記タン ブル流側半部を上記他半部より も拡幅されて、 その最大幅部が該吸 気ポ一 トに内接する位置でのバルブステムの断面中心より も外方に 偏倚した位置に設けられて、 該最大幅部から該他半部側端部に直つ て徐々 に幅狭になるように形成されるこ とが好ま しい。
[0021] また、 第 2の発明にかかる内燃機関の吸気ポー ト構造は、 複数の 吸気ポー トからの吸気流がそれぞれ燃焼室内でタ ンブル流となるよ うに構成された内燃機関において、 該吸気ポ— 卜からの吸気流が該 タ ンブル流を促進しうるように、 該吸気ポ一 卜が、 その夕ンブル流 側半部を他半部より も拡幅されて該吸気ポ一 トの吸気流心を夕ンブ ル流側へ偏心されて構成されるとともに、 該吸気ポ一 ト内を該燃焼 室の着火手段側と反着火手段側とに流体の流れ方向に沿って二分す る隔壁が設けられ、 且つ、 該隔壁で仕切られた該吸気ポ一 卜内の着 火手段側に燃料を供給する燃料供給手段が設けられたこ とを特徴と している。
[0022] この場合、 上記吸気ポー トを、 上記タ ンブル流側半部を上記他半 部より も拡幅されて略三角形状の断面を有するように形成したり、 上記夕ンブル流側半部を上記他半部より も拡幅されて野球のホ--ム ベース形状の断面を有するように形成したり、 上記タ ンブル流側半 部を上記他半部より も拡幅されて舌形状の断面を有するように形成 したりするこ とが好ま しい。
[0023] また、 この場合、 該隔壁を、 全ての吸気ポー トにそれぞれ設けて も、 上記吸気ポー トのうちの一部の吸気ポー トに設けてもよい。 従って、 上述の第 1 の発明にかかる内燃機関の吸気ポー ト構造で は、 吸気ポー トのタ ンブル流側半部が他半部より も拡幅されて吸気 ポー 卜の吸気流心が夕ンブル流側へ偏心されているので、 タ ンブル 流を形成する流れの成分である吸気ポー トの夕 ンブル流側半部から の吸気流成分が強く なる一方で、 タンブル流を阻止する成分となる 吸気ポ一 卜の他半部からの吸気流成分が弱く なって、 吸気ポー トの 流路断面積を縮小せずに夕 ンブル流の強さを増加できるようになり 、 これにより、 走行燃費の向上や運転限界の向上等の効果が得られ る。 また、 上記吸気ポー トを、 そのタ ンブル流側半部を他半部より も拡幅して、 吸気ポー トが略三角形状の断面, 野球のホームベース 形状の断面, 舌形状の断面を有するように形成するこ とで、 上述の 効果の得られる吸気ポー 卜の形状を、 比較的容易に規定するこ とが できる。 さ らに、 吸気ポー トのタ ンブル流側半部を他半部より も拡 幅して、 その最大幅部が該吸気ポー トに内接する位置でのバルブス テムの断面中心より も外方に偏倚した位置に設け、 該最大幅部から 該他半部側端部に亘って徐々 に幅狭になるように形成するこ とで、 上述の効果が得られる吸気ポー 卜の形状を、 比較的容易に規定する こ とができ、 しかも、 効果的である。
[0024] また、 第 2の発明にかかる内燃機関の吸気ポー ト構造では、 吸気 ポー トの夕 ンブル流側半部が他半部より も拡幅されて吸気ポー 卜の 吸気流心が夕 ンブル流側へ偏心されているので、 夕 ンブル流を形成 する流れの成分である吸気ポー トのタ ンブル流側半部からの吸気流 成分が強く なる一方で、 タ ンブル流を阻止する成分どなる吸気ポー 卜の他半部からの吸気流成分が弱く なるほか、 吸気ポー ト (全ての 吸気ポー ト又は一部の吸気ポ一 ト) 内は隔壁によって着火手段側と 反着火手段側とに仕切られているので、 着火手段側に燃料を供給し て、 燃料を層状化させることができ、 これにより着火手段には燃料 の濃い層の混合気が供給され、 着火性を悪化させることなく燃焼室 全体では最小限の量の燃料の混合気を送ることができる。 その結果 、 簡素な構成により、 最大流量 (流量係数) を低下させずにタンブ ル流の強さ (タンブル強さ) を強くできるほか、 着火性を悪化させ ることなく、 理論空燃比よりも少ない量の燃料の混合気による内燃 機関の運転が可能になる。
[0025] 10
[0026] 図面の簡単な説明
[0027] F I G. 1〜F I G. 7は本発明の第 1実施例としての内燃機関 の吸気ポー ト構造を示すもので、 F I G. 1はその模式的な縦断面 図、 F I G. 2はその吸気の流れ方向に直行する面の模式的な断面 図 (F I G. 1の A— A矢視断面図) 、 F I G. 3はその断面形状 に対比するために示す従来の吸気ポ一 ト構造の模式的な断面図 (F I G. 1の A— A矢視断面に対応する図) 、 F I G. 4はその要部 断面形状を座標上に示す図、 F I G. 5は本内燃機関の吸気ポ一 ト 構造を座標上から設定した場合の断面形状の右半部を示す図、 F I G. 6 , F I G. 7はそれぞれその効果を示すグラフであり、
[0028] F I G. 8〜F I G. 1 0は本発明の第 2実施例としての内燃機 関の吸気ポー ト構造を示すもので、 F I G. 8はその模式的な縦断 面図、 F I G. 9はその吸気の流れ方向に直行する面の模式的な断 面図 (F I G. 8の B— B矢視断面図) 、 F I G. 1 0はその効果 を示すグラフであり、
[0029] F I G. 1 1〜 F I G. 1 5はいずれも本発明の内燃機関の吸気 ポ一 ト構造の変形例を示す断面図 (F I G. 1の A— A矢視断面に 対応する図) であり、
[0030] F I G. 1 6〜F I G. 2 2は本発明の第 3実施例としての内燃 機関の吸気ポー ト構造を示すもので、 F I G. 1 6はその模式的平 面図、 F I G. 1 7はその模式的部分縦断面図、 F I G. 1 8はそ の流れ方向に直交する面の模式的断面図、 F I G. 1 9〜F 〗 G. 2 1 はそれぞれその流れ方向に直交する面の断面形状の種々の例を F I G. 1 8に対応させて示す模式的断面図、 F I G. 2 2はその 変形例を F I G. 1 6に対応させて示す模式的平面図であり、
[0031] F I G. 2 3〜 F I G. 2 8は本発明の第 4実施例としての内燃 機関の吸気ポー ト構造を示すもので、 F I G. 2 3はその模式的平 面図、 F I G. 2 4はその流れ方向に直交する面の模式的断面図、 F I G. 2 5〜F I G. 2 7はそれぞれその流れ方向に直交する面 の断面形状の種々の例を F I G. 2 4に対応させて示す模式的断面 図、 F I G. 2 8はその変形例を F I G. 2 3に対応させて示す模 式的平面図であり、
[0032] F I G. 2 9〜F I G. 3 3は従来の内燃機関の吸気ポー ト構造 を示すもので、 F I G. 2 9はその燃焼室回り と併せて示す模式的 な縦断面図、 F I G. 3 0はその燃焼室回り と併せて示す模式的な 斜視図、 F I G. 3 1 はその吸気の流れ方向に直行する面の模式的 な断面図 (F I G. 2 9の C— C矢視断面図) 、 F I G. 3 2はそ の吸気の流れ方向に直行する面の模式的な断面の他の例を示す断面 図 (F I G. 2 9の C一 C矢視断面に対応する図) 、 F I G. 3 3 はその他の例を示す模式的な縦断面図であり、
[0033] F I G . 3 4はタンブル流による効果を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態
[0034] 以下、 図面を参照しながら、 本発明の実施例について説明する。
[0035] まず、 第 1実施例について説明すると、 本吸気ポ一 ト 4 4を有す る内燃機関の各気筒の全体構造は、 例えば F I G. 2 9, 3 0に示 す従来例とほぼ同様に構成されており、 F I G. 1 に示さない部分 については、 これらの F I G . 2 9, 3 0を参照する。 なお、 点火 プラグ 1 0 はイ ンジェ クタ 1 2が配設された方の吸気ポ一 ト 4 4 の 近傍に配設されている。
[0036] つま り、 この吸気ポー ト 4 4 にかかる内燃機関の各気筒は、 シリ ンダブロ ッ ク 2 2 に形成されたシリ ンダボア 2 4 と ピス ト ン 2 6 と シリ ンダへッ ド 2 8 とで規定されて燃焼室 3 0が形成され、 この燃 焼室 3 0内に、 吸気通路 4 0 , 4 2の各吸気ボ一 ト 4 4が導かれ、 それぞれ吸気弁 5 8が設置されている。
[0037] 燃焼室 3 0の上壁部には、 ペン トル一フ 3 4が形成されて、 ぺン トルーフ 3 4 には、 各吸気通路 4 0 , 4 2からの吸気流を、 各吸気 通路 4 0, 4 2の延長軸線上のシリ ンダボア 2 の内壁面に沿って 下方に案内しう るような斜面がそなえられている。 このペン トル一 フ 3 4 の案内によっても、 矢印 Fで示すようなタ ンブル流の発生が 促進されるようになっている。
[0038] そして、 この内燃機関の吸気ポー ト 4 4 は、 F I G . 1 に示すよ うに、 直線状のス ト レ一 トポ一 卜に形成されており、 このス ト レ一 トポー トの断面形状は、 F I G . 2に示すように、 吸気ポー ト 4 4 の夕 ンブル流側半部 (つま り夕ンブル流を形成する主成分流が流れ る吸気ポ一 ト 4 4 の上側半部) 4 4 aカ^ 他半部 (つま りタ ンブル 流を阻止するような成分流が流れる吸気ポー ト 4 の下側半部) 4 4 b より も拡幅されており、 吸気ポ一 ト 4 4 の吸気流心が夕ンブル 流側 (つま り吸気ポ一 ト 4 4の上側半部 4 4 a ) へ偏心されている これにより、 吸気ポ一 卜 4 4からの吸気流が燃焼室 3 0内で夕ン ブル流 Fを形成し易いようになっている。
[0039] この第 1 実施例では、 吸気ポ一 ト 4 は、 略逆三角形の断面を有 するように形成されている。 なお、 F I G . 2 において、 5 8 Aは >くルブステ厶を示す。
[0040] このような略逆三角形の吸気ポ— ト 4 4 の断面 4 5の側部形状を 座標上に表すと、 例えば F I G . 4 に示すようになる。 この F I G . 4において、 xは吸気ポー ト断面 4 5の上端からの距離を示し、 yは吸気ポー ト断面 4 5の左右中心線からの距離 (幅) を示してい る。
[0041] なお、 この F I G . 4における鎖線は、 F I G. 3に示すような 従来の長円形断面の吸気ポー ト 4 4 ' の断面 4 5 ' の側部形状を示 しており、 この吸気ポー ト 4 4 の断面 4 5が上部 ( F I G. 4 中左 部) のタンブル流側半部 4 4 aで拡幅して、 その流心がタンブル流 側半部 4 4 aへ偏心していることがわかる。
[0042] また、 F I G. 5は、 F I G. 4の両端部を滑らかに連続して、 本吸気ポー ト 4 4の断面全体の形状を完成させた状態を、 従来の円 形断面の吸気ポー ト 4 4 ' の断面 4 5 ' に併せて示している。
[0043] この F I G. 4 , F I G. 5 に示す吸気ポー ト 4 4 は、 その断面 において、 角部を面取りされた曲線状に形成され、 その最大幅部 ( yの値が最大の部分) Pmが、 吸気ポー ト 4 4 に内接する位置での バルブステム 5 8 Aの断面中心 (符号 C参照) より もさらにタンブ ル流側 ( Xが 0の側) に偏心した位置に設けられている。
[0044] そして、 吸気ポー ト 4 4の幅は、 この最大幅部 P mから他半部側 端部 ( Xが大き くなる側の端部) に亘つて徐々に幅狭になるように 形成されており、 この吸気ポー ト 4 4 と等しい流路断面積であって 一般的な円形又は楕円形又は長円形の断面形状を有する吸気ポー ト 4 4 の断面形状 4 5 ' と、 この吸気ポー ト 4 4の断面形状 4 5 との 交差点 P cは、 ポー ト中心 ( X方向の中心) より もタンブル流側 ( Xが 0の側) に位置されている。
[0045] 本発明の第 1 実施例としての内燃機関の吸気ポー ト構造は、 上述 のように構成されているので、 吸気ポー ト 4 4のタンブル流側半部 4 4 aからの吸気流成分が、 吸気ポー ト 4 4の他半部 4 4 bからの 吸気流成分より も大幅に強くなる。
[0046] 吸気ポー ト 4 4の夕ンブル流側半部 4 4 aからの吸気流成分は夕 ンブル流を形成する流れの成分であり、 吸気ポー 卜 4 4の他半部 4 4 bからの吸気流成分は夕ンブル流を阻止する成分であるので、 上 述の流量の不均衡により、 吸気ポ一 トの全体の流路断面積を縮小せ ずに、 つま り、 吸気ポ一 ト 4 4全体の吸気流の流量 (流速) を一定 にしながらも、 夕ンブル流の強さを増加できるようになる。
[0047] 特に、 吸気ポー ト 4 4 の最大幅部 P mを、 吸気ポ一 ト 4 4 に内接 する位置でのバルブステム 5 8 Aの断面中心 (符号 C参照) より も タ ンブル流側 ( Xが 0の側) に位置させるこ とや、 一般的な円形又 は楕円形又は長円形の断面形状を有する吸気ポ一 トの断面との交差 点 P cを、 ポー ト中心 ( X方向の中心) より もタンブル流側 ( Xが 0 の側) に位置されるこ とに留意するこ とで、 バルブステム 5 8 A によって夕 ンブル流側の吸気流が阻害されても、 充分な吸気流が夕 ンブル流側を流れるようになり、 上述の効果が容易で且つ確実に得 られる。
[0048] このような効果は、 例えば夕ンブル強さに対する流量係数を示す F I G . 6を参照してもわかる。 F I G . 6 において、 黒点は従来 の円形又は楕円形又は長円形又は略方形の断面形状でス ト レ一 トポ ― トの吸気ポ一 トの測定値を示し、 直線 1 はこれらの測定値から 得られる特性を示しており、 タ ンブル流の強さ (タ ンブル強さ) を 強くする と最大流量 (流量係数) は低下するという相反する関係 ( ト レ一 ドオフの関係) があるこ とがわかる。 これに対して、 点 P 1 は本吸気ポ一 卜 4 4 のデ一夕を示しており、 タンブル流の強さ (夕 ンブル強さ) を強く しても最大流量 (流量係数) は低下しないこ と 力 わカヽる o
[0049] また、 F I G . 7は空燃比に対する定速走行燃費のデ一夕につい て、 本吸気ポ一 ト 4 4 のもの (△印で示す) と従来の一般的な円形 又は楕円形又は長円形の断面形状を有する吸気ポー 卜のもの (〇印 で示す) とを対比して示しており、 最良燃費が L V 2から L V 1 へ と向上するこ とや、 最大空燃比の運転限界が L M 2から L M 1 へと 向上するこ とがわかる。 次に、 第 2実施例について説明すると、 この吸気ポー 卜 4 4 Aを 有する内燃機関の各気筒の全体構造は、 前述の第 1 実施例とほぼ同 様であるので説明を省略するが、 この吸気ポー 卜 4 4 Aは、 F I G . 8 に示すように、 ス ト レー トポー トではある力 その上部 (タ ン ブル流側) が極端にス ト レー ト化されておらずやや脹らみをもって 形成されている。
[0050] そして、 吸気ポー ト 4 4 Aの断面は、 F I G . 9 に示すように、 略三角形ではあるが、 面取りが大き く取られて、 第 1 ¾施例のもの より も円形に近いものになっている。
[0051] 本発明の第 2実施例と しての内燃機関の吸気ポー ト構造は、 上述 のように構成されているので、 上述の第 1 実施例とほぼ同様の効果 が得られ、 例えばタンブル強さに対する流量係数については、 F I G . 1 0 に示すように、 従来の円形又は楕円形又は長円形又は略方 形の断面形状でス ト レー トポー 卜の吸気ポ— トの特性 (直線し 1 参 照) に対して、 タ ンブル強さ と流量係数とを高いレベルに設定でき るこ とがわかる。
[0052] 吸気ポー ト 4 4 の断面形状と しては、 F I G . 1 1 〜F I G . 1 5 に示すようなものも考えられる。 F I G . 1 1 に示す吸気ポ一 卜 4 4 Bの断面形状は、 面取り部の小さい三角形状に形成されている 。 F I G . 1 2に示す吸気ポー ト 4 4 Cの断面形状は、 各辺が半径 Rの曲線で構成して脹らみのある三角形状と してその角部を小さ く 面取り したものである。 F I G . 1 3に示す吸気ポー ト 4 4 Dの断 面形状は、 左右 (幅方向) の 2辺を半径 Rの曲線で構成して凹みの ある三角形状と してその角部を小さ く面取り したものである。 F I G . 1 4 に示す吸気ポー ト 4 4 Eの断面形状は、 左右 (幅方向) の 2辺の上部を互いに並行にしてその下方を次第に幅狭にしていった 形状 (野球のホームベース形状.) である。 F I G . 1 5 に示す吸気 ポー 卜 4 4 Fの断面形状は、 他半部 4 4 bに丸みを持たせた舌形状 であ o。 これらの各断面形状の吸気ポ一 卜 4 4 B, 4 4 C, 4 4 D, 4 4 E, 4 4 Fによっても、 上述とほぼ同様の効果が得られる。
[0053] なお、 吸気ポー ト 4 4 の断面の規定を、 中心線 C L ( F I G. 5 参照) を境界と して、 これより も下方 ( F I G. 5では中心線 C L より も右方) の面積 S 2カ^ これより も上方 ( F I G. 5では中心 線 C Lより も左方) の面積 S 1 の- 定割合 (例えば 9 5パ—セン ト ) 以下になるように、 つま り、 S 2 ≤ S 1 X 0. 9 5が成り立つよ うに設定すると規定しても、 上述とほぼ同様の効果が得られる。 次に、 第 3実施例を F I G. 1 6〜F I G. 2 2を用いて説明す る。
[0054] さて、 この第 3実施例では、 F I G, 1 6, F I G. 1 7に示す ように、 本吸気ポー ト構造を有する内燃機関の各気筒に、 シリ ンダ ブロ ッ ク 2 2に形成されたシリ ンダボア 2 4 とビス 卜 ン 2 6 とシリ ンダへッ ド 2 8 とで規定されて燃焼室 3 0が形成され、 この燃焼室 3 0内に、 2つの吸気ポ一 ト 4 6 A, 4 6 Bが導かれ、 それぞれ吸 気弁 5 8が設置されている。 また、 この燃焼室 3 0内には、 2つの 排気ポー ト 4 7 A, 4 7 B も導かれ、 それぞれ排気弁が設置されて いる。
[0055] なお、 各吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bは上流側で合流して共通の吸 気通路 4 3 に連通接続されるとともに、 各排気ポ一 ト 4 7 A, 4 7 Bは下流側で合流して共通の排気通路 6 0 に連通接続されている。 また、 シリ ンダ 2 5の中心部には、 着火手段と しての点火プラグ 1 0が吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bの中間に位置するようになってい る。
[0056] さ らに、 燃焼室 3 0の上壁部には、 ペン トル一フ 3 4が形成され て、 このペン 卜ルーフ 3 4 には、 各吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bから の吸気流を、 各吸気ポ一 ト 4 6 A, 4 6 Bの延長軸線上のシリ ンダ ボア 2 4 の内壁面に沿って下方に案内しうるような斜面がそなえら れている。 このペン 卜ルーフ 3 4 の案内によっても、 タ ンブル流の 発生が促進されるようになっている。
[0057] また、 この内燃機関の各吸気ポ一 ト 4 6 A, 4 6 Bは、 F I G . 1 7に示すように、 直線状のス ト レー トポー トに形成されており、 更にこのス ト レー トポー 卜の断面形状は、 F I G . 1 8 に示すよう に、 吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bのタンブル流側半部 (つま りタ ンブ ル流を形成する主成分流が流れる吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bの上側 半部) 4 6 A— 1 , 4 6 B — 1 カ^ 他半部 (つま り夕 ンブル流を阻 止するような成分流が流れる吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bの下側半部 ) 4 6 A - 2 , 4 6 B — 2 より も拡幅されており、 吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bの吸気流心がタンブル流側 (つま り吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bの上側半部 4 6 A— 1 , 4 6 B - 1 ) へ偏心されている。 こ れにより、 吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bからの吸気流が燃焼室 3 0内 でタ ンブル流を形成し易いようになつている。
[0058] そして、 この第 3実施例では、 吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bは、 略 逆三角形の断面を有するように形成されている。
[0059] ところで、 吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 B内には、 それぞれ吸気ポ一 ト 4 6 A, 4 6 Bを縦に 2分するような隔壁 2 1 が設けられ、 この 隔壁 2 1 によって、 各吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 B内は点火プラグ側 (中央側) と反点火プラグ側 (外側) とに混合気の流れ方向に沿つ て二分されるようになっている。
[0060] また、 吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bの合流部付近には燃料供給手段 としてのイ ンジェクタ 1 2が取り付けられ、 このイ ンジヱ クタ 1 2 は吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bの隔壁 2 1 で仕切られた中央側に燃料 を送るようになつている ( F I G . 1 6, F I G . 1 8参照) 。 なお、 吸気弁 5 8のバルブステムは隔壁 2 1 を縦方向に貫通して いる。
[0061] また、 隔壁 2 1 付きの吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bについて、 その 夕 ンブル流側半部 4 6 A — 1 , 4 6 B — 1 を、 他半部 4 6 A — 2 , 4 6 B — 2 より も拡幅するための断面形状と しては、 F I G . 1 8 に示すようなもののほか、 F I G . 1 9 に示すように野球のホーム ベース形状にしたものや、 F I G . 2 0 に示すように他半部 4 6 A 一 2, 4 6 B ~ 2に丸みを持たせて舌形状にしたものや、 F I G . 2 1 に示すように隔壁 2 1 で仕切られた各吸気ポ— ト部分をそれぞ れ野球のホームべ一ス形状にしたもの等、 種々のものが考えられる このような構成により、 吸気はイ ンジヱ クタ 1 2で噴射された燃 料と混合されて各吸気ポ一 ト 4 6 A , 4 6 Bから燃焼室 3 0内に流 入し、 この混合気は燃焼室 3 0内で圧縮 ■ 膨張 (爆発) された後、 各排気ポ一 ト 4 7 A , 4 7 Bから排気通路 6 0 に排出されるが、 吸 気に際しては、 吸気ポー ト 4 6 A , 4 6 Bの隔壁 2 1 で仕切られた 外側には空気だけが送られ、 燃料は、 吸気ポー ト 4 6 A , 4 6 Bの 隔壁 2 1 で仕切られた中央側にのみ送られるので、 燃料と空気が層 状化され、 点火プラグ 1 0には燃料の濃い層の混合気が供給される 。 このため、 燃焼室 3 0全体には燃料の少ない混合気が送られ、 点 火プラグ 1 0 には着火に十分な量の燃料が送られる。 従って、 燃料 の濃い場所を点火プラグ 1 0の近く に作るこ とができるので、 着火 性を悪化させるこ となく理論空燃比より も少ない量の燃料の混合気 によってェンジンを運転するこ とができる。
[0062] また、 各吸気ポ一 ト 4 6 A , 4 6 Bの夕ンブル流側半部 4 6 A— 1 , 4 6 B — 1 からの吸気流成分が、 他半部 4 6 A— 2 , 4 6 B - 2からの吸気流成分より も大幅に強く なる。
[0063] すなわち、 吸気ポ一 ト 4 6 A, 4 6 Bの夕 ンブル流側半部 4 6 A — 1 , 4 6 B - 1 からの吸気流成分は夕 ンブル流を形成する流れの 成分であり、 吸気ポー ト 4 6 A , 4 6 Bの他半部 4 6 Λ— 2 , 4 6 B - 2からの吸気流成分は夕ンブル流を阻止する成分であるので、 上述の流量の不均衡により、 吸気ポ一 トの全体の流路断面積を縮小 せずに、 つま り、 吸気ポー 卜全体の吸気流の流量 (流速) を一定に しながらも、 タ ンブル流の強さを増加できるようになるのである。 なお、 この第 3実施例は、 F I G. 2 2に示すように、 吸気ポ一 ト 4 6 A, 4 6 Bを 2つ、 排気ポー ト 4 7を 1 つそなえた 3弁式の 内燃機関にも、 同様にして適用するこ とができる。
[0064] 次に第 4実施例を F I G. 2 3〜 F I G. 2 8を用いて説明する さて、 この第 4実施例にかかる吸気ポー ト構造を有する内燃機関 においては、 上記第 3実施例のように、 両吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bに隔壁 2 1 を設けずに、 F I G. 2 3, F I G. 2 4 に示すよう に、 一方の吸気ポー ト 4 6 Aだけを隔壁 2 1 で中央側と外側とに二 分し、 この一方の吸気ポー ト 4 6 Aにイ ンジヱクタ 1 2を取り付け るようにしたもので、 その他の構造は前述の第 3実施例に示したも のと同様の構成である。
[0065] すなわち、 燃焼室 3 0内に、 2つの吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bが 導かれ、 それぞれ吸気弁 5 8が設置されるとともに、 2つの排気ポ — ト 4 7 A, 4 7 B も導かれ、 それぞれ排気弁が設置され、 更には 各吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bは上流側で合流して共通の吸気通路 4 3 に連通接続されるとともに、 各排気ポー ト 4 7 A, 4 7 Bは下流 側で合流して共通の排気通路 6 0 に連通接続されている。
[0066] さ らに、 シリ ンダ 2 5の中心部には、 着火手段としての点火ブラ グ 1 0が吸気ポー 卜 4 6 A, 4 6 Bの中間に位置するように設けら れており、 燃焼室 3 0の上壁部には、 ペン トル一フ 3 4が形成され て、 ペン トル一フ 3 4 には、 各吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bからの吸 気流を、 各吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bの延長軸線上のシリ ンダボア 2 4 の内壁面に沿って下方に案内しうるような斜面がそなえられて いる。
[0067] また、 この内燃機関の各吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bは、 直線状の ス ト レー トポ一 トに形成されており、 更にこのス 卜 レー トポー トの 断面形状は、 F I G. 2 4 に示すように、 吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bのタ ンブル流側半部 (つま り 夕 ンブル流を形成する主成分流が流 れる吸気ポ一 ト 4 6 A, 4 6 Bの上側半部) 4 6 A— 1 , 6 B ~ 1 力 他半部 (つま り タ ンブル流を阻止するような成分流が流れる 吸気ポ一 ト 4 6 A, 4 6 Bの下側半部) 4 6 A— 2 , 4 6 B— 2 よ り も拡幅されており、 吸気ポ一 ト 4 6 A, 4 6 Bの吸気流心がタ ン 5 ブル流側 (つま り吸気ポ一 ト 4 6 A, 4 6 Bの上側半部 4 6 A— 1 , 6 B - 1 ) へ偏心されている。 これにより、 吸気ボ一 ト 4 6 A , 4 6 Bからの吸気流が燃焼室 3 0内で夕ンブル流を形成し易いよ うになつている。 そして、 この実施例でも、 吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bは、 略逆三角形の断面を有するように形成されている。
[0068] 10 さ らに、 一方の吸気ポ一 卜 4 6 A内には、 吸気ポ一 トを縦に 2分 するような隔壁 2 1 が設けられ、 この隔壁 2 】 によって、 吸気ポー ト 4 6 A内は点火プラグ側 (中央側) と反点火プラグ側 (外側) と に混合気の流れ方向に沿って二分されるようになっている。 また、 一方の吸気ポ一 ト 4 6 Aには燃料供給手段と してのィ ンジ クタ 1
[0069] 】5 2が取り付けられ、 イ ンジェ クタ 1 2は吸気ポ一 ト 4 6 Aの隔壁 2 1 で仕切られた中央側に燃料を送るようになつている ( F I G. 2 3 , F I G. 2 参照) 。
[0070] なお、 隔壁 2 1 付きの吸気ポ一 ト 4 6 Aおよび隔壁 2 1 無しの吸 気ポー ト 4 6 Bについても、 前述の第 3実施例と同様に、 そのタ ン 0 ブル流側半部 4 6 A— 1 , 4 6 B - 1 を、 他半部 4 6 A— 2 , 4 6 B - 2 より も拡幅するための断面形状と しては、 F I G. 2 4 に示 すようなもののほか、 F I G. 2 5 に示すように野球のホームべ一 ス形状にしたものや、 F I G. 2 6 に示すように他半部 4 6 A— 2 , 4 6 B - 2に丸みを持たせて舌形状にしたものや、 F I G. 2 7 Γ) に示すように隔壁 2 1 で仕切られた吸気ポ一 卜部分 4 7 Aをそれぞ れ野球のホ一厶ベ一ス形状にするとともに、 隔壁 2 1 無しの吸気ポ — ト 4 6 Bを野球のホームべ—ス形状にしたもの等、 種々のものが 考えられる。
[0071] このような構成により、 吸気に際しては、 吸気ポ一 ト 4 6 Aの隔 壁 2 1 で仕切られた外側および吸気ポー ト 4 6 Bにはそれぞれ空気 だけが送られ、 燃料は、 吸気ポー ト 4 6 Aの隔壁 2 1 で仕切られた 中央側にのみ送られるので、 前述の第 3実施例と同様にして、 燃料 と空気が層状化され、 点火プラグ 1 0 には燃料の濃い層の混合気が 供給される。 このため、 燃焼室 3 0全体には燃料の少ない混合気が 送られ、 点火プラグ 1 0 には着火に十分な量の燃料が送られる。 従 つて、 燃料の濃い場所を点火プラグ 1 0の近く に作るこ とができ、 着火性を悪化させるこ となく理論空燃比より も少ない量の燃料の混 合気によってエンジンを運転するこ とができるほか、 各吸気ポー ト 4 6 A , 4 6 Bのタ ンブル流側半部 4 6 A — 1 , 4 6 B— 1 力ヽらの 吸気流成分が、 他半部 4 6 A— 2, 4 6 B - 2からの吸気流成分よ り も大幅に強く なる。 すなわち、 吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bのタ ン ブル流側半部 4 6 A - 1 , 4 6 B - 1 からの吸気流成分は夕 ンブル 流を形成する流れの成分であり、 吸気ポー ト 4 6 A, 4 6 Bの他半 部 4 6 A - 2 , 4 6 B— 2からの吸気流成分は夕ンブル流を阻止す る成分であるので、 上述の流量の不均衡により、 吸気ポー トの全体 の流路断面積を縮小せずに、 つま り、 吸気ポー ト全体の吸気流の流 量 (流速) を一定にしながらも、 タ ンブル流の強さを増加できるよ うになるのである。
[0072] なお、 この第 4実施例も、 F I G . 2 8 に示すように、 吸気ポー ト 4 6 A , 4 6 Bを 2つ、 排気ポー ト 4 7を 1 つそなえた 3弁式の 内燃機関に、 同様にして適用するこ とができる。 産業上の利用可能性
[0073] 本発明の内燃機関の吸気ポー ト構造によれば、 最大流量 (流量係 数) を低下させずにタ ンブル流の強さを強く できるほか、 着火性を 悪化させるこ とな く、 理論空燃比より も少ない量の燃料の混合気に よる内燃機関の運転が可能になるので、 特に自動車に搭載する内燃 機関用の吸気ポー ト構造に用いるのに適している。
权利要求:
Claims 請 求 の ®¾ 囲
1. 吸気ポー 卜 ( 4 4 ) からの吸気流が燃焼室 ( 3 0 ) 内で夕 ンブ ル流となるように構成された内燃機関において、
5 該吸気ポー ト ( 4 4 ) からの吸気流が該タ ンブル流を促進しう る ように、 該吸気ポ一 卜 ( 4 4 ) 力 、 その夕ンブル流側半部 ( 4 4 a ) を他半部 ( 4 4 b) よ り も拡幅されて該吸気ポー ト ( 4 4 ) の吸 気流心を夕ンブル流側へ偏心されているこ とを特徴とする、 内燃機 関の吸気ポー ト構造。
10 2. 上記吸気ポ一 ト ( 4 4 ) カ 上記夕 ンブル流側半部 ( 4 4 a ) を上記他半部 ( 4 4 b) より も拡幅されて略三角形状の断面を有す るように形成されているこ とを特徴とする、 請求の範固第 1項記載 の内燃機関の吸気ポ一 ト構造。
3. 上記吸気ポー ト ( 4 4 ) 力、'、 上記夕ンブル流側半部 ( 4 4 a) 〗5 を上記他半部 ( 4 4 b) より も拡幅されて野球のホームべ一ス形状 の断面を有するように形成されているこ とを特徴とする、 請求の範 囲第 1項記載の内燃機関の吸気ポ一 ト構造。
4. 上記吸気ポー ト ( 4 4 ) 力 、 上記夕 ンブル流側半部 ( 4 4 a ) を上記他半部 ( 4 4 b) より も拡幅されて舌形状の断面を有するよ 0 うに形成されているこ とを特徴とする、 請求の範囲第 1項記載の内 燃機関の吸気ポ— ト構造。
5. 上記吸気ポ一 ト ( 4 4 ) 力 上記夕ンブル流側半部 ( 4 4 a ) を上記他半部 ( 4 4 b) より も拡幅されて、 その最大幅部が該吸気 ポー ト ( 4 4 ) に内接する位置でのバルブステム ( 5 8 A) の断面 5 中心より も外方に偏倚した位置に設けられて、 該最大幅部から該他 半部 ( 4 4 b) 側端部に亘つて徐々 に幅狭になるように形成されて いるこ とを特徴とする、 請求の範囲第 1項記載の內燃機 i の吸気ポ ― ト構造。
6. 複数の吸気ポ一 ト ( 4 6 A, 4 6 B) からの吸気流がそれぞれ 燃焼室 ( 3 0 ) 内で夕 ンブル流となるように構成された内燃機関に おいて、
該吸気ポー ト ( 4 6 A, 4 6 B ) からの吸気流が該夕 ンブル流を 促進しう るように、 該吸気ポー ト ( 4 6 A, 4 6 B ) 力、'、 そのタ ン ブル流側半部 ( 4 6 A— 1 , 4 6 B - 1 ) を他半部 ( 4 6 A - 2 , 4 6 B - 2 ) より も拡幅されて該吸気ポー ト ( 4 6 A, 4 6 B ) の 吸気流心をタ ンブル流側へ偏心されて構成されるとともに、
該吸気ポー ト ( 4 6 A, 4 6 B ) 内を該燃焼室 ( 3 0 ) の着火手 段側と反着火手段側とに流体の流れ方向に沿って二分する隔壁 ( 2 1 ) が設けられ、
且つ、 該隔壁 ( 2 1 ) で仕切られた該吸気ポー ト ( 4 6 A, 4 6 B ) 内の着火手段側に燃料を供給する燃料供給手段 ( 1 2 ) が設け られたこ とを特徴とする、 内燃機関の吸気ポー ト構造。
7. 上記吸気ポー ト ( 4 6 A, 4 6 B ) 力 上記夕ンブル流側半部 ( 4 6 A - 1 , 4 6 B— 1 ) を上記他半部 ( 4 6 A - 2, 4 6 B—
2 ) より も拡幅されて略三角形状の断面を有するように形成されて いるこ とを特徴とする、 請求の範囲第 6項記載の内燃機関の吸気ポ ― ト構造。
8. 上記吸気ポー ト ( 4 6 A, 4 6 B ) カ^ 上記夕 ンブル流側半部 ( 4 6 A - 1 , 4 6 B - 1 ) を上記他半部 ( 4 6 A - 2, 4 6 B—
2 ) より も拡幅されて野球のホームベース形状の断面を有するよう に形成されているこ とを特徴とする、 請求の範囲第 6項記載の内燃 機関の吸気ポ— ト構造。
9. 上記吸気ポー ト ( 4 6 A, 4 6 B ) 力、'、 上記夕 ンブル流側半部 ( 4 6 A - 1 , 4 6 B— 1 ) を上記他半部 ( 4 6 A— 2 , 4 6 B—
2 ) より も拡幅されて舌形状の断面を有するように形成されている こ とを特徴とする、 請求の範囲第 6項記載の内燃機関の吸気ポー ト 構造。
1 0. 該隔壁 ( 2 1 ) 力 、 全ての吸気ポー ト ( 4 6 A, 4 6 B ) に それぞれ設けられていることを特徴とする、 請求の範囲第 6項記載 の内燃機関の吸気ポ一 ト構造。
1 1 . 該隔壁 ( 2 1 ) 力 、 上記吸気ポ一 ト ( 4 6 A, 4 6 B) のう ちの一部の吸気ポー 卜 ( 4 6 A) に設けられていることを特徴とす る、 請求の範囲第 6項記載の内燃機関の吸気ポ— ト構造。
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