JPH0718344B2

JPH0718344B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JPH0718344B2
Application number: JP61010859A
Authority: JP
Inventors: 哲夫小池
Original assignee: 日野自動車工業株式会社
Priority date: 1986-01-21
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPS62168922A

Description

【発明の詳細な説明】発明に関係ある分野この発明は、内燃機関、殊に、車両に適するように改良
された内燃機関に関する。

背景技術この種の内燃機関では、吸気ポートをダイレクショナル
・ポート、ボルテックス・ポート、ヘリカル・ポート、
シュラウド弁付きポート、およびマスクド・ポートなど
に形成し、シリンダ室にスワールを与え、混合気生成お
よび燃焼の促進を図り、燃焼を改善したり、また、その
ダイレクショナル・ポートやヘリカル・ポートの可変絞
りを配置し、シリンダ室にスワールを与えるに加えて、
機関の負荷に応じて、吸気量を変えて燃焼を改善してき
ている。

ところが、それらの吸気ポートでは、エンジンの回転数
および負荷に応じてスワール比が変えられず、燃焼がそ
れほどに改善されないのが現状である。

また、実開昭54-107713号公報には、内燃機関の吸気装
置が開示されたが、その吸気装置は、偏流マスクが吸気
通路内に位置されて吸気弁ステムに回転可能に支持さ
れ、ラックがその偏流マスクの中空軸部に形成されたピ
ニオンにかみ合わせられ、そして、そのラックが機関負
荷変化に応じて軸移動されて機関中低負荷時、その偏流
マスクをその吸気通路内に突き出して位置し、高負荷
時、その偏流マスクをその吸気通路内壁に沿って退避さ
せるところである。

この吸気装置では、その吸気通路がその偏流マスクで絞
られる際には、吸気の廻込み流が非常に少なくなるの
で、スワールが弱くなって効果は期待するほど得られな
い。それに加えて、この吸気装置では、その偏流マスク
を回転させるそのラックがシリンダ・ヘッドに通される
ので、そのシリンダヘッドは加工が厄介になり、特に、
多気筒機関では、そのシリンダ・ヘッドの加工が非常に
困難になる。

発明の課題この発明の課題は、機関の回転数、負荷、および吸気温
度などに応じて、ポートのスワール比および流両計数を
最適に制御し、火花点火型エンジンにおいては、シリン
ダ室に流入される混合気に最適スワール比を与え、ま
た、圧縮着火型エンジンにおいては、シリンダ室に流入
される吸気に最適スワール比を与え、しかも、その混合
気や吸気の最適な流入量を得て、燃焼の改善を秤、高効
率の燃焼を実現可能にし、熱負荷、燃料消費率、および
低温始動を含めた始動性などを向上し、排ガス特性を改
善し、そして、機関の出力特性を向上し、さらに、シリ
ンダ・ブロックの構造および加工の複雑化を回避すると
ころの内燃機関の提供にある。

また、こ発明の課題は、吸気ポートが主流に副流を伴わ
せる低スワール型である場合において、機関の回転数、
負荷、および吸気温度に応じて、ポートのスワール比お
よび流量計数を最適に制御し、火花点火型エンジンにお
いては、シリンダ室に流入される混合気に最適スワール
比を与え、また、圧縮着火型エンジンにおいては、シリ
ンダ室に流入される吸気に最適スワール比を与え、しか
も、その混合気や吸気の最適な流入量を得て、燃焼の改
善を図り、高効率の燃焼を実現可能にし、熱負荷、燃料
消費率、および低温始動を含めた始動性などを向上し、
排ガス特性を改善し、機関の出力特性を向上し、さら
に、シリンダ・ブロックの構造および加工の複雑化を回
避するところの内燃機関の提供にある。

課題に関する発明の概要：請求する発明の内容上述の課題に関して、この発明の内燃機関は、先ず、シ
リンダ室に開口されてバルブ・シートを取り付けるポー
ト開口、および吸気の流れ方向に関してそのポート開口
の上流側にのどを有してシリンダ・ヘッドに形成される
低スワール型吸気ポートと、そのポート開口を臨んでそ
の吸気ポートの内側壁面に開口されてそのシリンダ・ヘ
ッドに形成されるバルブ・ガイド・ボアに配置されるバ
ルブ・ガイドと、そのバルブ・ガイドにバルブ・ステム
を嵌め合わせて案内させ、そして、そのポート開口を開
閉する吸気バルブと、そのバルブ・ガイドおよびバルブ
・ステムの間に回転可能に支持されて一端をそのバルブ
・ガイドの下端に、他端をそのバルブ・ガイドの上端で
そのシリンダ・ヘッドの外側にそれぞれ突き出させるス
リーブ・シャフトと、その吸気ポート内において、その
スリーブ・シャフトの一端に固定的に支持され、そし
て、その吸気の流れ方向に関してそののどの下流でその
吸気ポートの内側壁面に沿わされる収納位置、およびそ
の吸気の流れ方向に関してそののどの上流でその吸気ポ
ートの内側壁面に突き出される絞り位置の間に回転され
るチューニング・コントロール・バルブと、そのシリン
ダ・ヘッドの外側でそのスリーブ・シャフトの他端に取
り付けられる操作アームと、その操作アームに連結され
てそのチューニング・コントロール・バルブをその収納
位置および絞り位置の間に回転させるアクチュエータ
と、回転数センサ、負荷センサ、および吸気温センサな
どからの信号に応じてそのアクチュエータを駆動するコ
ントローラとを備え、そして、機関の回転数、負荷、よ
び吸気温度などに応じて、ポートのスワール比および流
量係数を最適に制御し、火花点火型エンジンにおいて
は、シリンダ室に流入される混合気に最適スワール比を
与え、同時に、ポートに高い流量係数を与え、また、圧
縮着火型エンジンにおいては、シリンダ室に流入される
吸気に最適スワール比を与え、同時に、ポートに高い流
量係数を与え、その混合気や吸気の最適な流入量を得
て、高効率の燃焼を可能にするところである。

また、この発明の内燃機関は、シリンダ室に開口されて
バルブ・シートを取り付けるポート開口、そのシリンダ
・ヘッドに形成されるバルブ・ガイド・ボアに配置され
るバルブ・ガイドと、そのバルブ・ガイドにバルブ・ス
テムを嵌め合わせて案内させ、そして、そのポート開口
を開閉する吸気バルブと、そのバルブ・ガイドおよびバ
ルブ・ステムの間に回転可能に支持されて一端をそのバ
ルブ・ガイドの下端に、他端をそのバルブ・ガイドの上
端でそのシリンダ・ヘッドの外側にそれぞれ突き出させ
るスリーブ・シャフトと、その吸気ポート内において、
そのスリーブ・シャフトの一端に固定的に支持されるバ
ルブ本体、そのバルブ本体に形成されるポート絞り面、
そのバルブ本体の前方端において、そのポート絞り面か
らそのバルブ・ステムに向けて伸長される副流案内面、
およびそのバルブ本体の後方端において、そのポート絞
り面からそのバルブ・ステムに向けて伸長される廻込み
主流案内面よりなり、その吸気の流れ方向に関してその
のどの下流でその吸気ポートの内側壁面に沿わされる収
納位置、およびその吸気の流れ方向に関してそののどの
上流でその吸気ポートの内側壁面に突き出される絞り位
置の間に回転されるチューニング・コントロール・バル
ブと、そのシリンダ・ヘッドの外側でそのスリーブ・シ
ャフトの他端に取り付けられる操作アームと、その操作
アームに連結されてそのチューニング・コントロール・
バルブをその収納位置および絞り位置の間に回転させる
アクチュエータと、回転数センサ、負荷センサ、および
吸気温センサなどからの信号に応じてそのアクチュエー
タを駆動するコントローラとを備え、そして機関の回転
数、負荷、および吸気温度などに応じて、主流に加え
て、副流および廻込み主流を制御し、ポートのスワール
比および流量係数を最適に制御し、火花点火型エンジン
においては、シリンダ室に流入される混合気に最適スワ
ール比を与え、同時に、ポートに高い流量係数を与え、
また、圧縮着火型エンジンにおいては、シリンダ室に流
入される吸気に最適なスワール比を与え、同時に、ポー
トに高い流量係数を与え、その混合気や吸気の最適な流
入量を正確、かつ、確実に得て、高効率の燃焼を可能に
するところである。

具体例の説明以下、この発明の内燃機関の特定された具体例につい
て、図面を参照して説明する。

第１ないし５図は、トラックに搭載されるに適するよう
になされたところのこの発明の内燃機関の具体例10を部
分的に示している。

この内燃機関10は、ディーゼル・エンジンに具体化さ
れ、低スワール型吸気ポート12に配置され、そして、そ
の吸気ポート12のポート開口21に取り付けられたバルブ
・シート22を着座される吸気バルブ15が動弁機構（図示
せず）によって開閉動作される構造に製作されている。

そのディーゼル・エンジン10では、機関の回転数、負
荷、および吸気温度に応じて、シリンダ室31に流入され
る吸気に最適なスワール比が与えられ、同時に、その吸
気ポート12に高い流量係数（Cms）が与えられ、吸気の
最適な流入量が正確、かつ、確実に得られる手数が備え
られている。

さらに詳述すれば、そのディーゼル・エンジン10は、シ
リンダ室31に開口されてバルブ・シート22を取り付ける
ポート開口21、および吸気の流れ方向に関してそのポー
ト開口21の上流側にのど32を有してシリンダ・ヘッド11
に形成される低スワール型吸気ポート12と、そのポート
開口21を臨んでその吸気ポート12の内側壁面20に開口さ
れてそのシリンダ・ヘッド11に形成されるバルブ・ガイ
ド・ボア23に配置されるバルブ・ガイド14と、そのバル
ブ・ガイド14にバルブ・ステム16を嵌め合わせて案内さ
せ、そして、そのポート開口21を開閉する吸気バルブ15
と、そのバルブ・ガイド14およびバルブ・ステム16の間
に回転可能に支持されて一端をそのバルブ・ガイド14の
下端に、他端をそのバルブ・ガイド14の上端でそのシリ
ンダ・ヘッド11の外側にそれぞれ突き出させるスリーブ
・シャフト17と、その吸気ポート12内において、そのス
リーブ・シャフト17の一端に固定的に支持され、そし
て、その吸気の流れ方向に関してそののどの下流でその
吸気ポート12の内側壁面20に沿わされる収納位置24、お
よびその吸気の流れ方向に関してそののど32の上流でそ
の吸気ポート12の内側壁面20に突き出される絞り位置25
の間に回転されるチューニング・コントロール・バルブ
18と、そのシリンダ・ヘッド11の外側でそのスリーブ・
シャフト17の他端に取り付けられる操作アーム19と、そ
の操作アーム19に連結されてそのチューニング・コント
ロール・バルブ18をその収納位置24および絞り位置25の
間に回転させるアクチュエータ（図示せず）と、回転数
センサ（図示せず）、負荷センサ（図示せず）、および
吸気温センサ（図示せず）に電気的に接続されてそれら
センサからの信号に応じてそのアクチュエータを駆動す
るコトローラ（図示せず）とを備える。そして、このデ
ィーゼル・エンジン10では、バルブ取付けボス13が、そ
のポート開口21を臨んでその吸気ポート12の内側壁面20
に突き出されてそのシリンダ・ヘッド11に形成されるの
で、そのバルブ・ガイド14は、その吸気ポート12の内側
壁面20に相当するところのそのバルブ取付けボス13の下
端面に開口され、そして、そのポート開口21に臨まされ
てそのシリンダ・ヘッド11に形成されるバルブ・ガイド
・ボア23に配置される。

その吸気ポート12は、そのチューニング・コントロール
・バルブ18が収納位置24にある状態で、ボート自身の形
状が設計されるのであるが、その場合、種々の吸気ポー
トにおいても、そのポート形状は、機関回転数の全域に
おいて、低スワール比で、流量係数（Cms）が高くなる
ように設計される。

例えば、その吸気ポート12をヘリカル・ポートに製作す
る場合には、その吸気ポート12のポート形状は、通常の
ヘリカル・ポートをダイレクショナル・ポートに近づけ
られたものになる。

その低スワール型吸気ポート12は、第１図から理解され
るように、ヘリカル・ポートを前提としたポート形状に
製作されている。

そのスリーブ・シャフト17は、その吸気バルブ15のバル
ブ・ステム16とそのバルブ・ガイド14との間に嵌め合わ
せられ、そのバルブ・ステム16のまわりに回転可能に支
持され、しかも、一端をそのバルブ・ガイド14の下端
に、他端をバルブ・ガイド14の上端にそれぞれ突出さ
せ、そのチューニング・コントロール・バルブ18および
操作アーム19を取り付け可能にしている。

そのチューニング・コントロール・バルブ18は、第２お
よび３図から理解されるように、そのバルブ取付けボス
13の下方において、そのバルブ・ガイド14の下端に突き
出されるそのスリーブ・シャフト17の一端、すなわち、
そのスリーブ・シャフト17の下端に固定され、そのスリ
ーブ・シャフト17がバルブ・ステム16のまわりに回転さ
れるに伴われて、収納位置24と絞り位置25とに回転され
る。勿論、その収納位置24は、第１図に示されるよう
に、その低スワール型吸気ポート12の内側壁面20に沿わ
される位置、すなわち、その吸気の流れ方向に関してそ
ののど32の下流でその吸気ポート12の内側壁面20に沿わ
される位置であり、また、その絞り位置25は、同様に第
１図に示されるように、その吸気の流れ方向（ｘ）に関
して、その収納位置24から上流側に回転的に移動される
位置であって、そのチューニング・コントロール・バル
ブ18が、そのバルブ取付けボス13の下方、およびその低
スワール型吸気ポート12の内側壁面20から突き出される
位置、すなわち、その吸気の流れ方向に関してそののど
32の上流でその吸気ポート12の内側壁面20に突き出され
る位置である。

さらに、そのチューニング・コントロール・バルブ18の
その絞り位置25について、詳述すると、その絞り位置25
は、第１図において、そのバルブ・ステム16の軸線
（ｚ）を通って、その吸気の流れ方向（ｘ）をのど32の
位置で切る軸線（ｙ）から時計廻り方向に30〜40度まで
回転される範囲である。

そして、このチューニング・コントロール・バルブ18で
は、その絞り位置25が、そのバルブ・ステム16の軸線
（ｚ）のまわりの時計廻り方向の最大回転角度で35度に
設定され、そのチューニング・コントロール・バルブ18
がそのスリーブ・シャフト17の35度回転に伴われて、そ
の低スワール型吸気ポート12を絞るところの絞り量の変
化は、第５図において、5,10,15,20,30,35度の回転角度
に対応された絞り線S₅,S₁₀,S₁₅,S₂₀,S₂₅,S₃₀,S₃₅で示さ
れている。

その操作アーム19は、第２および４図から理解されるよ
うに、そのスリーブ・シャフト17の他端、すなわち、上
端に固定され、そのシリンダ・ヘッド11に形成されたポ
ケット26内において、そのバルブ・ステム16のまわりに
揺動される。

その操作アーム19は、先端にヨーク27を備え、そのアク
チュエータで駆動される操作ロッド28に形成された操作
レバー29のボール・ヘッド30をそのヨーク27に受け入れ
ている。

そのアクチュエータは、ステップ・モータからなり、そ
のシリンダ・ヘッド11上に配置され、また、モータ・シ
ャフト（図示せず）にギア（図示せず）を固定し、その
シリンダ・ヘッド11上において軸線方向に往復動可能に
配置されたその操作ロッド27のラック部分（図示せず）
にそのギアを噛み合わせている。

そのようにして、そのアクチュエータ、すなわちステッ
プ・モータは、その操作ロッド28、操作レバー29、操作
アーム19、およびスリーブ・シャフト17を経てそのチュ
ーニング・コントロール・バルブ18をその収納位置24と
絞り位置25とに回転させる。

そのコントローラは、回転数センサ（図示せず）、負荷
センサ（図示せず）、および吸気温センサ（図示せず）
を電気的に接続し、そして、それらセンサからの信号に
応じてそのステップ・モータに流れるパルス電流（電気
パルス）を制御してそのステップ・モータを駆動する。

そのコントローラは、勿論、入力および出力回路、演算
回路、記憶回路、制御回路、および電源回路などから構
成されている。

そのように、アクチュエータで操作されるチューニング
・コントロール・バルブ18を備えたその低スワール型吸
気ポート12では、スワール比に対する流量係数（Cms）
の関係を従来の吸気ポートと比較して示すならば、その
低スワール型吸気ポート12の流量係数（Cms）は、第７
図において、特性線（ｆ）で示され、また、従来の吸気
ポートのそれは，同様に、第７図において、特性線
（ｇ）で示され、そして、その第７図から理解されるよ
うに、流量係数（Cms）が高くなっている。

次に、そのように構成されるそのディーゼル・エンジン
10が運転される際の吸気制御について述べるに、今、そ
のディーゼル・エンシン10が低速・高負荷で運転されて
いると、そのコントローラはその回転数センサ、負荷セ
ンサ、および吸気温センサからの信号に応じて演算し、
そのステップ・モータに流れるパルス電流（電気パル
ス）を決定する。

そのようにして、そのコントローラで制御されたパルス
電流（電気パルス）でそのステップ・モータが回転され
ると、そのステップ・モータのギアをラック部分に噛み
合わせた操作ロッド27は第４図において、上方に移動さ
れる。

その操作ロッド28の動きに伴われて、操作アーム19はそ
の操作レバー29によって、その吸気バルブ15のバルブ・
ステム16のまわりに時計廻り方向に回転され、第１図に
２点鎖線で示された絞り位置25の最大回転角度（35°）
側にそのチューニング・コントロール・バルブ18を回転
させる。

従って、この低スワール型吸気ポート12の流量係数（Cm
s）は、第６図において、流量係数線（Ｆ）上の点Ａで
示された値になり、また、スワール比は、第６図におい
て、スワール比線（Ｇ）上の点で示された値になる。

このように、この低スワール型吸気ポート12は、低速・
高負荷運転において、そのチューニング・コントロール
・バルブ18の絞り量が多くなり、流量係数（Cms）が低
くなり、そして、スワール比が高くなった吸気をシリン
ダ室31に流入させ、所謂、高スワール化した吸気をシリ
ンダ室31に導入して、燃焼の改善を図る。

また、そのディーゼル・エンジン10が中速・高負荷で運
転されると、そのコントローラは、その回転数センサ、
負荷センサ、および吸気温センサからの信号に応じて演
算し、そのステップ・モータに流れるパルス電流（電気
パルス）を決定する。

そのステップ・モータがそのコントローラからのパルス
電流（電気パルス）で回転されると、そのステップ・モ
ータのギアをラック部分に噛み合わせた操作ロッド27
は、低速運転の位置から第４図において、下方に移動さ
れる。

そのようなその操作ロッド28の動きに伴われて、操作ア
ーム19は操作レバー29によって、その吸気バルブ15のバ
ルブ・ステム16のまわりに反時計廻り方向に回転され、
第１図に２点鎖線で示された絞り位置25の中間回転角度
側にそのチューニング・コントロール・バルブ18を回転
させる。

そのように、そのチューニング・コントロール・バルブ
18がその収納位置24側に戻されると、その際の吸気ポー
ト12の流量係数（Cms）は、第６図において、流量係数
（Ｆ）上の点Ｂで示された値になり、また、スワール比
は第６図において、スワール比線（Ｇ）上の点ｂで示さ
れた値になる。

この中速・高負荷運転において、この吸気ポート12に
は、流量係数（Cms）およびスワール比の最適値が付与
され、そのディーゼル・エンジン10に最適燃焼を与え
る。

さらに、そのディーゼル・エンジン10が高速・高負荷で
運転されると、そのコントローラは、その回転数セン
サ、負荷センサおよび吸気温センサからの信号に応じて
演算し、そして、そのステップ・モータに流れるパルス
電流（電気パルス）を決定する。

そのステップ・モータがそのコントローラからのパルス
電流（電気パルス）で回転されると、そのステップ・モ
ータのギアをラック部分に噛み合わせた操作ロッド27
は、中速・高負荷運転の位置、すなわち、第４図におい
て、さらに下方に移動される。

その操作ロッド28の動きに伴われて、操作アーム19はそ
の操作レバー29によって、その吸気バルブ15のバルブ・
ステム16のまわりに反時計廻り方向に回転され、第１図
に実線で示された収納位置24にそのチューニング・コン
トロール・バルブ18を回転させる。

そのように、そのチューニング・コントロール・バルブ
18がその収納位置24に戻されると、この場合のその吸気
ポート12の流量係数（Cms）は、第６図において、流量
係数線（Ｆ）上の点Ｃで示された値になり、また、スワ
ール比は、同様に、第６図において、スワール比線
（Ｇ）上の点ｃで示された値になる。

この高速・高負荷運転では、そのチューニング・コント
ロール・バルブ18が収納位置24にに引っ込められるの
で、その吸気ポート12は、ポート自身の状態になり低ス
ワール比で、高流量係数（Cms）になり、そのディーゼ
ル・エンジン10の燃焼の改善を図る。

上述の動作説明から理解されるように、このディーゼル
・エンジン10では、その吸気ポート12が機関の高速域の
吸気に適合された形状になされ、そのチューニング・コ
ントロール・バルブ18がそのコントローラで制御された
ステップ・モータでその吸気ポート12の内側壁面20に沿
わされる収納位置24と、吸気の流れに関して、その収納
位置24よりも上流側において、そのバルブ取付けボス13
の下方からその低スワール型吸気ポート12の内側壁面20
に突出される絞り位置25とに回転されるので、吸気ポー
ト12には、そのディーゼル・エンジン10の回転数、およ
び吸気温度に適合される流量係数（Cms）およびスワー
ル比が得られる。

前述のディーゼル・エンジン10において、そのチューニ
ング・コントロール・バルブ18は、第５図に示されるよ
うに、回転角度に対応して絞り量がS₅,S₁₀,S₁₅,S₂₀,
S₂₅,S₃₀,S₃₅に変化されるものとして説明されたが、第
７図に示されるように、回転角度に対応して、絞り量が
Ｓ′₅,Ｓ′₁₀,Ｓ′₁₅,Ｓ′₂₀,Ｓ′₂₅,Ｓ′₃₀,Ｓ′₃₅に
変化される形状に製作される場合であっても同様の効果
が得られる。

また、前述されたそのディーゼル・エンジン10におい
て、アクチュエータは、ステップ・モータとして説明さ
れたが、電磁型、空気圧型、および、油圧型に具体化す
ることも勿論、可能である。

第９ないし13図は、トラックに搭載されるに適するよう
になされたこの発明の内燃機関の具体例40を部分的に示
している。

この内燃機関40は、ディーゼル・エンジンに具体化され
たもので、しかも、前述のディーゼル・エンジン10に比
して、低スワール型吸気ポート42が吸気の流れにおいて
主流60に副流61を伴なわせる形状に形成され、チューニ
ング・コントロール・バルブ43がそのチューニング・コ
ントロール・バルブ43の前方からポート開口45に向かう
ところのその副流61を制御可能にし、また、そのチュー
ニング・コントロール・バルブ43の後方に廻り込みなが
らそのポート開口45に向かうところのその主流62を制御
可能にし、機関の回転数、負荷および吸気温度に応じ
て、シリンダ室31に流入される吸気に最適なスワール比
がより正確に与えられると同時に、その吸気ポート42に
高い流量係数（Cms）がより正確に与えられ、吸気の最
適な流入量がより正確、かつ、確実に得られる構造に製
作されている。

そのディーゼル・エンジン40は、シリンダ室31に開口さ
れてバルブ・シート46を取り付けるポート開口45、およ
び吸気の流れ方向に関してそのポート開口45の上流側に
のど53を有してシリンダ・ヘッド41に形成される低スワ
ール型吸気ポート42と、そのポート開口45を臨んでその
吸気ポート42の内側壁面44に開口されてそのシリンダ・
ヘッド41に形成されるバルブ・ガイド・ボア23に配置さ
れるバルブ・ガイド14と、そのバルブ・ガイド14にバル
ブ・ステム16を嵌め合わせて案内させ、そして、そのポ
ート開口45を開閉する吸気バルブ15と、そのバルブ・ガ
イド14およびバルブ・ステム16の間に回転可能に支持さ
れて一端をそのバルブ・ガイド14の下端に、他端をその
バルブ・ガイド14の上端でそのシリンダ・ヘッド41の外
側にそれぞれ突き出させるスリーブ・シャフト17と、そ
の吸気ポート42内において、その吸気の流れ方向に関し
てそののど53の下流でその吸気ポート42の内側壁面44に
沿わされる収納位置47、およびその吸気の流れ方向に関
してそののど53の上流でその吸気ポート42の内側壁面44
に突き出される絞り位置48の間に回転されるチューニン
グ・コントロール・バルブ43と、そのシリンダ・ヘッド
41の外側でそのスリーブ・シャフト17の他端に取り付け
られる操作アーム19と、その操作アーム19に連結されて
そのチューニング・コントロール・バルブ43をその収納
位置47および絞り位置48の間に回転されるアクチュエー
タ（図示せず）と、回転数センサ（図示せず）、負荷セ
ンサ（図示せず）、および吸気温センサ（図示せず）か
らの信号に応じてそのアクチュエータ駆動するコントロ
ーラ（図示せず）とを備える。

このディーゼル・エンジン40では、そのチューニング・
コントロール・バルブ43がその吸気ポート42内におい
て、そのスリーブ・シャフト17の一端に固定されたバル
ブ本体49と、そのバルブ本体49に形成されたポート絞り
面50と、そのバルブ本体49の前方端において、そのポー
ト絞り面50からそのバルブ・ステム16に向けて伸長され
た副流案内面51と、そのバルブ本体49の後方端におい
て、そのボート絞り面50からそのバルブ・ステム16に向
けて伸長された廻込み主流案内面52とより構成され、殊
に、そのチューニング・コントロール、バルブ43は、そ
の副流案内面51および廻込み主流案内面52を備えるため
に、ブロック状に製作されている。

そのように構成されたチューニング・コントロール・バ
ルブ43では、その低スワール型級気ポート42に流れる吸
気において、主流60に副流61が伴なわれるが、しかし、
そのチューニング・コントロール・バルブ43は、機関の
回転数、負荷、および吸気温度に応じて、その収納位置
47とその絞り位置48との間に回転される際、そのチュー
ニング・コトロール・バルブ43の前方からポート開口45
に向かうところのその副流61や、そのチューニング・コ
ントロール・バルブ43の後方に廻り込みながらそのポー
ト開口45に向かうところの主流60、所謂、廻込み主流62
を制御し、そのシリダ室31に流入される吸気に最適なス
ワール比を正確に付与し、同時に、その吸気ポート42に
高い流量係数（Cms）を保たせ、吸気の最適な流入量、
換言すると、充分な吸気流入量を確保させる。

このチューニング・コントロール・バルブ43では、その
副流61は強くされたり、そして、弱められるように制御
され、また、その廻込み主流62は、そのチューニング・
コントロール・バルブ43の後方に乱流を起させぬよう、
そして、廻込み距離を変えるように制御される。

上述のように構成されたディーゼル・エンジン40が運転
される際の吸気のチューニングの制御は、前述のデーゼ
ル・エンジン10の場合と同様に行なわれる。しかし、こ
のディーゼル・エンジン40における吸気のチューニング
の制御は、そのディーゼル・エンジン10のそれよりも正
確、かつ、確実に行なわれる。

先に図面を参照して説明されたところのこの発明の特定
された具体例から明らかであるように、この発明の属す
る技術の分野における通常の知識を有する者にとって、
この発明の内容は、その発明の性質（nature）および本
質（substannce）に由来し、そして、それらを内在させ
ると客観的に認められるその他の態様に容易に具体化さ
れる。勿論、この発明の内容は、その発明の課題に相応
し（be commensurate with）、そして、その発明の成立
に必須である。

発明の便益上述から理解されるように、この発明の内燃機関は、シ
リンダ室に開口されてバルブ、シートを取り付けるボー
ト開口、および吸気の流れ方向に関してそのポート開口
の上流側にのどを有してシリンダ・ヘッドに形成される
低スワール型吸気ポートと、そのポート開口を臨んでそ
の吸気ポートの内側壁面に開口されてそのシリンダ・ヘ
ッドに形成されるバルブ・ガイド・ボアに配置されるバ
ルブ・ガイドと、そのバルブ・ガイドにバルブ・ステム
を嵌め合わせて案内させ、そして、そのポート開口を開
閉する吸気バルブと、そのバルブ・ガイドおよびバルブ
・ステムの間に回転可能に支持されて一端をそのバルブ
・ガイドの下端に、他端をそのバルブ・ガイドの上端で
そのシリンダ・ヘッドの外側にそれぞれ突き出させるス
リーブ・シャフトと、その吸気ポート内において、その
スリーブ・シャフトの一端に固定的に支持され、そし
て、その吸気の流れ方向に関してそののどの下流でその
吸気ポートの内側壁面に沿わされる収納位置、およびそ
の吸気の流れ方向に関してそののどの上流でその吸気ポ
ートの内側壁面に突き出される絞り位置の間に回転され
るチューニング・コントロール・バルブと、そのシリン
ダ・ヘッドの外側でそのスリーブ・シャフトの他端に取
りつけられる操作アームと、その操作アームに連結され
てそのチューニング・コントロール・バルブをその収納
位置および絞り位置の間に回転させるアクチュエータ
と、回転数センサ、負荷センサ、および吸気温センサな
どからの信号に応じてそのアクチュエータを駆動するコ
ントローラとを備えるので、この発明の内燃機関では、
機関の回転数、負荷、および吸気温度などに応じて、ポ
ートのスワール比および流量係数（Cms）が最適に制御
され、火花点火型エンジンにおいては、シリンダ室に流
入される混合気に最適スワール比が与えられ、また、圧
縮着火型エンジンにおいては、シリンダ室に流入される
吸気に最適スワール比が与えられ、しかも、その混合気
や吸気の最適な流入量、換言すると、その混合気や吸気
の充分な流入量が得られ、燃焼の改善が図られ、高効率
の燃焼が実現され、熱負荷、燃料消費率、および低温始
動を含めた始動性などが向上され、排ガス特性が改善さ
れ、そして、機関の出力特性が向上され、加えて、その
シリンダ・ヘッドの構造および加工の複雑化が回避され
て実用的になる。

また、この発明の内燃機関は、シリンダ室に開口されて
バルブ・シートを取り付けるポート開口、および吸気の
流れ方向に関してそのポート開口の上流側にのどを有し
てシリンダ・ヘッドに形成される低スワール型吸気ポー
トと、そのポート開口を臨んでその吸気ポートの内側壁
面に開口されてそのシリンダ・ヘッドに形成されるバル
ブ・ガイド・ボアに配置されるバルブ・ガイドと、その
バルブ・ガイドにバルブ・ステムを嵌め合わせて案内さ
せ、そして、そのポート開口を開閉する吸気バルブと、
そのバルブ・ガイドおよびバルブ・ステムの間に回転可
能に支持されて一端をそのバルブ・ガイドの下端に、他
端をそのバルブ・ガイドの上端でそのシリンダ・ヘッド
の外側にそれぞれ突き出させるスリーブ・シャフトと、
その吸気ポート内において、そのスリーブ・シャフトの
一端に固定的に支持されるバルブ本体、そのバルブ本体
に形成されるポート絞り面、そのバルブ本体の前方端に
おいて、そのポート絞り面からそのバルブ・ステムに向
けて伸長される副流案内面、およびそのバルブ本体の後
方端において、そのポート絞り面からそのバルブ・ステ
ムに向けて伸長される廻込み主流案内面よりなり、その
吸気の流れ方向に関してそののどの下流でその吸気ポー
トの内側壁面に沿わされる収納位置、およびその吸気の
流れ方向に関してそののどの上流でその吸気ポートの内
側壁面に突き出される絞り位置の間に回転されるチュー
ニング・コントロール・バルブと、そのシリンダ・ヘッ
ドの外側でそのスリーブ・シャフトの他端に取り付けら
れる操作アームと、その操作アームに連結されてそのチ
ューニング・コントロール・バルブをその収納位置およ
び絞り位置の間に回転させるアクチュエータと、回転数
センサ、負荷センサ、および吸気温センサなどからの信
号に応じてそのアクチュエータを駆動するコントローラ
とを備えるので、この発明の内燃機関では、吸気ポート
が主流に副流を伴なわせて低スワール型である場合にお
いても、機関の回転数、負荷、および吸気温度などに応
じて、その主流に加えてその副流および廻込み主流が制
御され、そのチューニング・コントロール・バルブのま
わりに生じる乱流が効果的に低減され、その乱流による
影響が緩和され、ポートのスツール比および流量係数
（Cms）が最適に制御され、火花点火エンジンにおいて
は、シリンダ室に流入される混合気に最適スワール比が
与えられ、同時に高い流量係数（Cms）が与えられ、ま
た、圧縮着火型エンジンにおいては、シリンダ室に流入
される吸気に最適なスワール比が与えられ、同時にポー
トに高い流量係数（Cms）が与えられ、その混合気や吸
気の最適な流入量が正確で確実に得られ、燃焼の改善が
図られ、高効率の燃焼が実現可能になり、熱負荷、燃料
消費率、および低温始動を含める始動性などが向上さ
れ、排ガス特性が改善され、そして、機関の出力特性が
向上され、加えて、そのシリンダ・ヘッドの構造および
加工の複雑化が回避され、その結果、主流に副流を伴な
わせる低スワール型吸気ポートを備える内燃機関が実用
的になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トラックに搭載されるに適するように、ディ
ーゼル・エンジンに具体化されたこの発明の内燃機関に
おける低スワール型吸気ポート部分の概略平面図、第２
図は、第１図の2-2線に沿って示した断面図、第３図
は、第１図の3-3線に沿って示した断面図、第４図は、
第２図の4-4線に沿って示した断面図、第５図は、回転
角度に対応したチューニング・コントロール・バルブの
絞り量の変化を示す低スワール型吸気ポートの断面図、
第６図は、エンジン回転数に関する低スワール型吸気ポ
ートの流量係数（Cms）およびスワール比を示す特性
図、第７図は、第１図に示す吸気ポートおよび従来の吸
気ポートのスワール比に対する流量係数（Cms）を示す
特性図、第８図は、変形されたチューニング・コントロ
ール・バルブの絞り量の変化を回転角度に対応させて示
すストレート・ポートの断面図、第９図は、トラックに
搭載されるに適するように、ディーゼル・エンジンに具
体化されたこの発明の内燃機関であって、吸気の流れに
おいて、主流に副流を伴なわせる低スワール型吸気ポー
ト部分の概略平面図、第10図は、第９図の10-10線に沿
って示した断面図、第11図は、第９図に示すディーゼル
・エンジンにおいて、収納位置にあるチューニング・コ
ントロール・バルブを前方から見た図、第12図は、第９
図に示すディーゼル・エンジンにおいて、絞り位置にあ
るチューニング・コントロール・バルブを前方から見た
図、および、第13図は、第９図に示すディーゼル・エン
ジンにおいて、収納位置にあるチューニング・コントロ
ール・バルブを後方から見た図である。 12,42……低スワール型吸気ポート、13……バルブ取り
付けボス、14バルブ・ガイド、15……吸気バルブ、16…
…バルブ・ステム、17……スリーブ・シャフト、18,43
……チューニング・コントロール・バルブ、19……操作
アーム、49……バルブ本体、50……ボート絞り面、51…
…副流案内面、52……廻込み主流案内面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ室に開口されてバルブ・シートを
取り付けるポート開口、および吸気の流れ方向に関して
そのポート開口の上流側にのどを有してシリンダ・ヘッ
ドに形成される低スワール型吸気ポートと、そのポート開口を臨んでその吸気ポートの内側壁面に開
口されてそのシリンダ・ヘッドに形成されるバルブ・ガ
イド・ボアに配置されるバルブ・ガイドと、そのバルブ・ガイドにバルブ・ステムを嵌め合わせて案
内させ、そして、そのポート開口を開閉する吸気バルブ
と、そのバルブ・ガイドおよびバルブ・ステムの間に回転可
能に支持されて一端をそのバルブ・ガイドの下端に、他
端をそのバルブ・ガイドの上端でそのシリンダ・ヘッド
の外側にそれぞれ突き出させるスリーブ・シャフトと、その吸気ポート内において、そのスリーブ・シャフトの
一端に固定的に支持され、そして、その吸気の流れ方向
に関してそののどの下流でその吸気ポートの内側壁面に
沿わされる収納位置、およびその吸気の流れ方向に関し
てそののどの上流でその吸気ポートの内側壁面に突き出
される絞り位置の間に回転されるチューニング・コント
ロール・バルブと、そのシリンダ・ヘッドの外側でそのスリーブ・シャフト
の他端に取り付けられる操作アームと、その操作アームに連結されてそのチューニング・コント
ロール・バルブをその収納位置および絞り位置の間に回
転させるアクチュエータと、回転数センサ、負荷センサ、および吸気温センサなどか
らの信号に応じてそのアクチュエータを駆動するコント
ローラとを備える内燃機関。
【請求項２】シリンダ室に開口されてバルブ・シートを
取り付けるポート開口、および吸気の流れ方向に関して
そのポート開口の上流側にのどを有してシリンダ・ヘッ
ドに形成される低スワール型吸気ポートと、そのポート開口を臨んでその吸気ポートの内側壁面に開
口されてそのシリンダ・ヘッドに形成されるバルブ・ガ
イド・ボアに配置されるバルブ・ガイドと、そのバルブ・ガイドにバルブ・ステムを嵌め合わせて案
内させ、そして、そのポート開口を開閉する吸気バルブ
と、そのバルブ・ガイドおよびバルブ・ステムの間に回転可
能に支持されて一端をそのバルブ・ガイドの下端に、他
端をそのバルブ・ガイドの上端でそのシリンダ・ヘッド
の外側にそれぞれ突き出させるスリーブ・シャフトと、その吸気ポート内において、そのスリーブ・シャフトの
一端に固定的に支持されるバルブ本体、そのバルブ本体
に形成されるポート絞り面、そのバルブ本体の前方端に
おいて、そのポート絞り面からそのバルブ・ステムに向
けて伸長される副流案内面、およびそのバルブ本体の後
方端において、そのポート絞り面からそのバルブ・ステ
ムに向けて伸長される廻込み主流案内面よりなり、その
吸気の流れ方向に関してそののどの下流でその吸気ポー
トの内側壁面に沿わされる収納位置、およびその吸気の
流れ方向に関してそののどの上流でその吸気ポートの内
側壁面に突き出される絞り位置の間に回転されるチュー
ニング・コントロール・バルブと、そのシリンダ・ヘッドの外側でそのスリーブ・シャフト
の他端に取り付けられる操作アームと、その操作アームに連結されてそのチューニング・コント
ロール・バルブをその収納位置および絞り位置の間に回
転させるアクチュエータと、回転数センサ、負荷センサ、および吸気温センサなどか
らの信号に応じてそのアクチュエータを駆動するコント
ローラとを備える内燃機関。