JPH0366498B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、内燃機関のダブル吸気ポート式吸気
装置に関し、吸気ポートの一方をピユアーヘリカ
ルポートに、また、他方をパーシヤリーヘリカル
ポートにして、ポート形状及び動弁機構を簡素化
するとともに、体積効率を高く維持し、同時にス
ワール特性を改善できるものを提供する。

＜従来技術＞ 内燃機関のダブル吸気ポート式吸気装置の基本
構造を述べると、例えば、第１図に示すように、
内燃機関Ｅの一つのシリンダ室１に対し２本の吸
気ポート２，３を動弁装置４のカム軸５の軸心Ｓ
と平行な方向Ａに並列させてシリンダヘツド６に
形成し、両吸気ポート２，３の両ポート入口７，
８をシリンダヘツド６の同じ横側面１０に開口す
るとともに、両ポート出口１１，１２をシリンダ
室端面１４に開口して構成したものである。

一般に、ダブル吸気ポート式吸気装置は吸入空
気量を増大したい場合採用されるが、この形式の
従来技術としては、特公昭52−7485号公報に示す
ように、上記基本構造において、ダブル吸気ポー
トの一方をダイレクトポートに、また、他方をヘ
リカルポートに形成し、ダイレクトポートの出口
をシリンダ室中心よりもポート入口側とは直交す
る側に偏位させ、ヘリカルポートの出口をシリン
ダ室中心よりもポート入口側に偏位させ、ヘリカ
ルポートをクランク折曲り状に形成して、両ポー
ト長を略同距離に設定したものがある。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、上記従来技術では、カム軸の軸
心から各吸気ポートまでの距離が互いに大きく異
なるため、両吸気弁とロツカアームとの間に架橋
体を介装し、かつ架橋体の直進ガイド機構を設け
なければならず、動弁装置が複雑化し大形化す
る。

また、ヘリカルポートがクランク状に大きく折
れ曲つているので、吸気抵抗が大きくなつて、ス
ワールが弱まるうえ、動的効果を小さくして体積
効率も低下せしめる。

しかも、ヘリカルポートは、形状が複雑で造り
にくい。さらに、ダブル吸気ポート方式では吸入
空気量を増大するためにその断面積を大きくとつ
ているので、吸気スピードは低下する。

このため、大排気量機関ではともかく、小さい
渦を伴つた比較的強いスワールが必要とされる小
排気量デイーゼル機関にダブル吸気ポートを適用
すると、吸気スピードの低下によりスワールが弱
くなり、適正なスワール特性が得られない。

本発明は、上記問題点を解決する事を技術的課
題とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記課題を達成するための手段を、実施例に対
応する第１図乃至第９図を用いて以下に説明す
る。

即ち、シリンダ室１内で発生させようとする吸
気のスワールが両ポート出口１１，１２の並列部
分間１５を流れる方向Ｂを基準にして、その風上
側に位置する吸気ポート２を吸気流のダイレクト
成分を殺すピユアーヘリカルポートの形状に形成
するとともに、その風下側に位置する吸気ポート
３を吸気流のダイレクト成分の一部を生かすパー
シヤリーヘリカルポートの形状に形成し、両ポー
ト出口１１，１２をシリンダ室中心Ｃよりもポー
ト入口７，８側に偏位する位置でカム軸軸心Ｓと
平行な方向に並べて位置させて構成したものであ
る。

＜発明の効果＞ 本発明は、上記のように構成されている事から
次の効果を奏する。

イ 吸気ポートをダブル方式にして、断面積を大
きくできるので、高速運転時でも吸気抵抗が極
端に大きくはならず、吸入空気量を増大でき
る。

ロ カム軸の軸心から各吸気ポート出口までの距
離が互いに等しくなるため、両吸気ポートの両
吸気弁をカム軸の吸気カムで直接駆動する場合
でもロツカアームを介して駆動する場合でも、
吸気カム又はロツカアームと吸気弁とを直接連
動させる事ができ、架橋体を介装しなくて済む
とともに、架橋体の直進ガイド機構も省略でき
るから、動弁装置を簡素化する事ができる。

ハ 風下側の吸気ポートは、パーシヤリーヘルカ
ルポートの形状になつていて吸気の一部が旋回
流となることから、ダイレクトポートよりも強
いスワールを起こすことができる。

しかも、両ポート出口がカム軸の軸心と平行
に並んでいて、両ポート入口に開口するヘツド
横側面から上記出口までの距離の一方が他方に
比べて極端に短くなることがないので、風上側
のピユアーヘリカルポートは風下側のパーシヤ
リーヘルカルポートとほぼ等しい長さになる。
この結果、吸気ポートを緩やかなわん曲状に形
成でき、吸気抵抗を小さくしてスワールを強く
することができる。

これにより、前述したように、一般のダブル
吸気ポートでは吸入空気量を増大できる反面、
吸気スピードが低下してスワールが弱まるため
にエンジンを小形化するには不利であるのに対
し、本発明のダブル吸気ポート式吸気装置で
は、小排気量エンジンの場合であつても強いス
ワールを得ることができるので燃料と空気との
混合性能を高めることができ、もつて空気利用
率を向上させることができる。

また、燃料と空気との混合性能が高くできる
ことから、排気ガスを浄化することができ、し
かも燃費を向上することができる。

ニ シリンダ室内のスワールの流れに接線方向で
接続されるようにした風下側の吸気ポートをパ
ーシヤリーヘルカルポートに形成するので、こ
のポートから吸入される吸気の一部はダイレク
ト成分となつてシリンダ内壁に沿つた接線方向
に吸気抵抗の少ない状態で勢いよく流れ込むこ
とになる。

この結果、上述のように強いスワールを得る
ものでありながら、しかも、ピユアーヘリカル
ポートに形成する場合に比べて体積効率を高く
できる。

また、ピユアーヘリカルポートは、緩やかな
わん曲状に形成されるので体積効率を大きく維
持できる。

これにより、両ヘリカルポートからの吸入空
気量を増大でき、しかも、上述のようにスワー
ルを強力にして空気利用率を向上できるので、
機関のトルク及び出力を高める事ができ、エン
ジンの高性能化を図る事ができる。

ホ ピユアーヘリカルポートは、緩やかなわん曲
状に形成できるので、冒述従来例の場合よりも
はるかに簡単な形にでき、容易に造る事ができ
る。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

第１図はシリンダヘツド要部横断平面図、第２
図は縦型デイーゼルエンジンの要部縦断側面図、
第３図はシリンダヘツドの要部平面図であつて、
縦型デイーゼルエンジンＥはシリンダブロツク１
６に所定間隔を隔てて複数のシリンダ室１を設
け、各シリンダ室１に上下動自在にピストン１７
を内嵌する。

各シリンダ室１の前・後に吸気系及び排気系の
各動弁カム軸５，６５を軸架し、動弁カム軸５を
進角装置１８を介して吸気動弁装置４に、また、
動弁カム軸６５を排気動弁装置６０に各々連動す
る。

尚、符号１９はシリンダブロツク１６を左右に
貫く共通伝動軸で、進角装置１８及び一方の吸気
ポート、例えば後述のパーシヤリーヘリカルポー
トに連なる短絡路２０を開閉する吸気経路装置切
換弁２１を駆動するものである。

シリンダブロツク１６上にはシリンダヘツド６
を載置固定し、シリンダヘツド６の各シリンダ室
１に対応する部位に２本の吸気ポート２，３と排
気ポート２２を配置し、シリンダ室１の中心Ｃに
ユニツトインジエクタ取付孔２４を、さらに、当
該中心Ｃから排気ポート２２寄りにグロープラグ
取付孔２５を各々空ける。

上記吸気ポート２，３は前記動弁カム軸５に平
行な方向Ａに並列させてシリンダヘツド６に形成
され、その両ポート入口７，８をシリンダヘツド
６の同じ前側面１０に開口するとともに、そのポ
ート出口１１，１２をシリンダ室中心Ｃよりもポ
ート入口７，８側に偏位する部位でカム軸心Ｓと
平行な方向に並べて位置させる。

そして、シリンダ室１内で発生させようとする
吸気のスワールが両ポート出口１１，１２の並列
部分間１５を流れる方向Ｂを基準にして、その風
上側に位置する吸気ポート２をピユアーヘリカル
ポートに、また、風下側に位置する吸気ポート３
をパーシヤリーヘリカルポートに各々形成する。

上記ダブル吸気ポートのうち、風上側のピユア
ーヘリカルポート２は、第４図及び第５図に示す
ように、ポート出口１１の周辺を円筒状に高く立
ち上げて、ポート入口７から流入した吸気を当該
ポート出口１１でダイレクト成分を殺し、円筒内
壁１１ａに沿わせてシリンダ室１に略放射状に吹
き入れてスワールを発生させる（第８図参照）。

風下側のパーシヤリーヘリカルポート３は、第
６図及び第７図に示すように、ポート出口１２の
一部１２ａを円筒状に立ち上げ、他の部分１２ｂ
をポートの入口８から出口１２へ略上下方向に吹
き抜け可能に縦長に形成して、吸気の一部を当該
縦長部分１２ｂからダイレクトにシリンダ室１に
流入せしめるとともに、残部吸気を円筒内壁１２
ａに沿わせてスワールを発生させる（第８図参
照）。

一方、排気ポート２２は、そのポート出口２６
を共通にしてシリンダヘツド６の後側面２７に開
口し、そのポート入口２８，２９を二つに分岐さ
せたうえでシリンダ室中心Ｃよりもポート出口２
６側に偏位させ、排気系の動弁カム軸心Ｓに平行
な方向に並べて位置させる。

前記の吸気動弁装置４をタペツト３０、プツシ
ユロツド３１、ロツカアーム３２より構成し、動
弁カム軸５の上方に位置するシリンダブロツク１
６及びシリンダヘツド６の対応箇所にプツシユロ
ツド嵌挿孔３３を空ける。

そして、これにプツシユロツド３１を遊嵌し、
同じくプツシユロツド嵌挿孔３３に上下動自在に
嵌挿したタペツト３０を介して当該プツシヨロツ
ド３１の下端３４を進角装置１８に接当せしめ
る。

尚、排気系の動弁装置６０も同様に構成する。

また、シリンダヘツド６の上壁３５の前方及び
後方に各々複数のブラケツト３６を介して２本の
ロツカアーム軸３７，３８を軸架し、前方のロツ
カアーム軸３７に二股状の吸気用ロツカアーム３
２を、また、後方のロツカアーム軸３８に二股状
の排気用ロツカアーム３９を各シリンダ室１毎に
揺動自在に枢支する。

そして、低速時には油圧によつて従動アーム３
２ｂが主動アーム３２ａから外れて、ピユアーヘ
リカルポートを休止するように構成される。

前・後のロツカアーム軸３７，３８の中間に
は、各シリンダ室１毎に２本の吸気弁４０，４１
及び２本の排気弁４３，４５が上下動自在に配置
され、吸気弁４０，４１の下端４６を吸気ポート
出口１１，１２に臨ませ、その上端４７を上記吸
気用ロツカアーム３２の二つの出力端４８，６６
に接当させる。

このとき、ピユアーヘリカルポート２に臨む吸
気弁４０には出力端６６が、また、パーシヤリー
ヘリカルポート３に臨む吸気弁４１には出力端４
８が各々接当する。

そして、排気弁４３，４５の下端５０を排気ポ
ート入口２８，２９に臨ませ、その上端５１を上
記排気用ロツカアーム３９の二つの出力端５２，
５３に接当させる。

尚、吸気用ロツカアーム３２はクラツチ機構６
２を介して主動アーム３２ａと従動アーム３２ｂ
が係合し、主動アーム３２ａには出力端４８が、
また、従動アーム３２ｂには出力端６６が形成さ
れる。

そして、低速時には油圧装置によつて従動アー
ム３２ｂが主動アーム３２ａから外れて、主動ア
ーム３２ａがパーシヤリーヘリカルポート３に臨
む吸気弁４１を片弁作動せしめる。

従つて、ピユアーヘリカルポートは休止され、
吸気はパーシヤリーヘリカルポートに集中するの
で、スワールを強くできる。

符号５４はユニツトインジエクタ嵌挿孔２４に
嵌入されるユニツトインジエクタで吸・排気ポー
トの略中央に配置され、また、符号５５はグロー
プラグ嵌挿孔２５に嵌入されるグロープラグで排
気ポート２２寄りに配置される。

符号５６は、吸・排気弁を閉弁付勢する閉弁バ
ネである。

前記吸気系のプツシユロツド３１の上端３１ａ
を吸気用ロツカアーム３２の入力端６３に接当
し、動弁カム軸５の回転により２本の吸気弁４
０，４１を開・閉可能に駆動する。

この場合、吸気系のロツカアーム軸３７と動弁
カム軸５と吸気ポート２，３の二つの出口１１，
１２とは共に平行に並ぶので、二股状の吸気用ロ
ツカアーム３２の腕の長さを等しくでき、ロツカ
アーム３２による二つの吸気弁４０，４１の押圧
力を均等にできる。

尚、このことは排気系についても同じである。

そこで、本ダブル吸気ポートの機能を、第９図
を用いて説明すると、ピユアーヘリカルポート２
ではシリンダ室１の中心Ｃからシリンダ壁にかけ
て略均一な強度のスワールを発生させることがで
きる一方、パーシヤリーヘリカルポートではダイ
レクト成分が一部生きていることから、当該ポー
トに近いシリンダ壁付近、即ち、離心率の値が負
の大きな数値をとる部位に近づくにつれ、スワー
ル強度を大きくできることが判る。

従つて、この両ヘリカルポートが示す機能が相
乗的に作用してシリンダ内に強力なスワールを起
こすことができる。

尚、本発明は、二つの吸気ポート出口を動弁カ
ム軸心に平行に設定して動弁機構を簡単にできる
ので、単気筒はもとより、内燃機関の気筒数が多
くなるにつれて、この簡略化の効果はより大きく
なる。

また、本発明では、吸気系はダブル方式を前提
とするが、排気系は１本或いは複数本のいずれに
しても差支えない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はシリン
ダヘツドの要部横断平面図、第２図は縦型デイー
ゼルエンジンの要部縦断側面図、第３図はシリン
ダヘツドの要部平面図、第４図はピユアーヘリカ
ルポートの縦断正面図、第５図は第４図の−
線断面図、第６図はパーシヤリーヘリカルポート
の縦断正面図、第７図は第６図の−線断面
図、第８図はダブル吸気ポートの吸気の流れを示
す概略図、第９図は吸気ポート出口のシリンダ室
における離心率とスワール強度を示す関係図であ
る。 １……シリンダ室、２，３……吸気ポート、４
……動弁装置、５……４のカム軸、６……シリン
ダヘツド、７，８……吸気ポートの入口、１０…
…６の横側面、１１，１２……吸気ポートの出
口、１４……シリンダ室端面、１５……１１と１
２の並列部分間、Ｅ……内燃機関、Ｓ……５の軸
心、Ａ……Ｓと平行な方向、Ｂ……スワールの方
向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関Ｅの一つのシリンダ室１に対し２本
   の吸気ポート２，３を動弁装置４のカム軸５の軸
   心Ｓと平行な方向Ａに並列させてシリンダヘツド
   ６に形成し、両吸気ポート２，３の両ポート入口
   ７，８をシリンダヘツド６の同じ横側面１０に開
   口するとともに、両ポート出口１１，１２をシリ
   ンダ室端面１４に開口して構成した内燃機関のダ
   ブル吸気ポート式吸気装置において、シリンダ室
   １内で発生させようとする吸気のスワールが両ポ
   ート出口１１，１２の並列部分間１５を流れる方
   向Ｂを基準にして、その風上側に位置する吸気ポ
   ート２を吸気流のダイレクト成分を殺すピユアー
   ヘリカルポートの形状に形成するとともに、その
   風下側に位置する吸気ポート３を吸気流のダイレ
   クト成分の一部を生かすパーシヤリーヘリカルポ
   ートの形状に形成し、両ポート出口１１，１２を
   シリンダ室中心Ｃよりもポート入口７，８側に偏
   位する位置でカム軸軸心Ｓと平行な方向に並べて
   位置させて構成した事を特徴とする内燃機関のダ
   ブル吸気ポート式吸気装置。