JPS58200030A - ヘリカル型吸気ポ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヘリカルｍ吸気ポートに関する。

ヘリカル型吸気ポートは通常吸気弁脚りに形成された渦
巻部と、この渦巻部に接線状に接続されかつほぼまっす
ぐに蝙びる入口通路部とによシ構成される。このような
ヘリカル型吸気ポートを用いて吸入空気量の少ない機関
低速低負荷運転時に機関燃焼室内に強力な旋回流を発生
せしめようとすると吸気ポート形状が流れ抵抗の大きな
形状になってしまうので吸入空気量の多い機関高速高負
荷運転時に充填効率が低下するという問題を生ずる。こ
のような問題を解決するためにヘリカル型吸気／−）入
口通路部から分岐されてヘリカル屋吸気ポート渦巻部の
渦巻終端部に連通ずる分岐路をシリンダヘッド内に形成
し、分岐路内に開閉弁を設けて機関高速高負荷運転時に
開閉弁を開弁するようにしたヘリカル製吸気４−トが本
出願人より既に提案されている。このヘリカル型吸気ポ
ートで紘機関高速高負荷運転時にヘリカル型吸気ポート
入口通路部内に送り込まれた吸入空気の一部が分岐路を
介してヘリカル型吸気ポート渦巻部内に送り込まれるた
めに吸入空気の流路断面積が増大し、斯くして充填効率
を向上することかできる。

しかしながらこのヘリカル型吸気ポートでは分岐路が入
口通路部から完全に独立した筒状の通路として形成され
ているので分岐路の流れ抵抗が比較的大きく、しかも分
岐路を入口通路部に隣接して形成しなければならないた
めに入口通路部の断面積が制限を受けるので十分に満足
のいく高い充填効率を得るのが困難となっている。更に
、ヘリカル型吸気ポートはそれ自体の形状が複雑であり
、しかも入口通路部から完全に独立した分岐路を併設し
た場合には吸気ポートの全体構造が極めて複雑と表るの
でこのような分岐路を具えたヘリカル型吸気ポートをシ
リンダヘッド内に形成するのはかなシ困離である。

本発明は機関開運高負荷運転時に高い充填効率を得るこ
とができると共に製造の容易な新規形状を有するヘリカ
ル型吸気ポートを提供することにある。

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図並びに第２図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロック１内で往復動するピストン、
３はシリンダプロツク１上に固締され九シリンダヘッド
、４はピストン２とシリンダヘッド３間に形成された燃
焼室、５は吸気弁、６はシリンダヘッド３内に形成され
たヘリカル型吸気ポート、７は排気弁、８はシリンダヘ
ッド３内に形成された排気ポート、９は燃焼ｍ４内に配
置された点火栓、１０は吸気弁５のステム５ａｔ−案内
するステムガイドを夫々示す。第１図並びに＠２図に示
されるように吸気ポート６の下壁面１１上には下方に突
出する隔１ｉ１２が一体成形され、この隔壁１２によっ
て渦巻部Ｂと、この渦巻部ＢＫ接線状に接続され九人口
通路部Ａからなるヘリカル型吸気ポート６が形成される
。この隔壁１２は入口通路部Ａ内から吸気弁５のステム
ガイド１０の周囲まで延びてお９、第２図かられかるよ
うにこの隔壁１２０根元部の巾りは入口通路部Ａからス
テムガイド１ｏに近づくにつれて徐々に広くなる。隔壁
１２は吸気ボート６０入口開口６ａに最も近い側に位置
する先端１ｉＢ１３を有し、更に隔壁１２は第２図にお
いてこの先端部１３がら反時計回りにステムガイド１０
１で延びる第１側壁面１４１と、先端部１３がら時計回
りにステムガイド１０まで延びる第２側壁面１４ｂとを
有する。第１　ｆｌＡ’ｍ１ｌｉ］１４　ｍは先端部１
３がらステムガイド１０の側方を通って渦巻部Ｂの側壁
面１５の近傍まで延びて渦巻部側壁面１５との間に狭窄
部１６を形成する。次いで第１側壁面１４ｍは渦巻部側
壁面１５から徐々に間隔を隔てるように彎曲しりつステ
ムがイド１ｏまで延びる。一方、第２側壁面１４ｂは先
端部１３がらステムガイド１０までほぼまっすぐに延び
る。この第２側壁血１４ｂ上には吸気弁ステム５ａの軸
線周りに部分円筒状の凹溝１４ｃが形成され、この凹＊
　ｌ　４　ｅの上端部にステムガイド１ｏの下端部が嵌
着される。ステムガイド１０Ｆｉ円筒状をなしておシ、
従って第２図に示されるようにステムガイド１ｏは第２
側壁１１ｉ１４ｂがら渦巻部Ｂ内に突出する。

第１図から第９図を参照すると、入口通路部Ａの側壁面
１７．１８はほぼ垂直配置され、一方入口通路部Ａの上
壁面１９は渦ｉ部Ｂに向けて徐々に下降する。入口通路
ｓｈの側壁面１７は渦巻部Ｂの側壁面１５に滑らかに接
続され、入口通路部Ａの上壁面１９は渦巻部Ｂの上壁面
２ｏに滑らかに接続される。渦巻部Ｂの上壁面２ｏは渦
巻部Ｂと入口通路部Ａの接続部から狭窄部１６に向けて
下降しつつ徐々に巾を狭め、次いで狭窄部１６を通過す
ると徐々に巾を広げる。一方、入口通路部６の下壁面２
１Ｆｉ第５図に示すように入口開口６ａの近傍において
はその全体がほぼ水平をなしておシ、側壁面１７に隣接
する底壁面部分２１ｍは第８図に示すように渦巻部Ｂに
近づくに従って隆起して傾斜面を形成する。この傾斜底
壁面部分２１ｍの傾斜角は渦巻部Ｂに近づくにつれて徐
々に大きくなる。

一方、隔壁１２の第１側壁面１４畠はわずかばかり傾斜
した下向きの傾斜面がらなシ、第２１１１４１面１４ｂ
はほぼ垂直をなす。隔壁１２の底壁面２２は先端部１３
からスデムガイド１０に向うに従って入口通路部Ａの上
壁面１１との間隔が次第に大きくなるように入口通路部
Ａから渦巻部１に向けてわずかばかり彎曲しつつ下降す
る。隔壁１２の底壁面２２上には第４図のハツチングで
示す領域に底壁面２２から下方に突出するリプ２３が形
成され、このりゾ２３の底面および底壁面２２はわずか
げかシ彎曲した傾斜面を形成する。

一方、シリンダヘッド３内には渦巻部Ｂの一巻終端部Ｃ
と入口通路部Ａとを連通ずる分岐路２４が形成され、こ
の分岐路２４の入口部にロータリ弁２５が配置される。

この分岐路２４は隔壁１２によって入口通路部Ａから分
離されており、分岐路２４の下側空間全体が入口通路部
Ａに連通している。分岐路２４の上壁面９：・２６はほ
ぼ一様な巾を有し、渦巻終端部Ｃに向けて徐々に下降し
て渦巻部Ｂの上壁面２０に滑らかに接続される。隔壁１
２の第２側壁面１４ｂに対面する分岐路２４の側壁面２
７はほぼ垂直をなし、更にこの１ＩｌｌＷｋ向２７はほ
ぼ入口通路部人の側壁面１８の延長上に位置する。なお
、第１図かられかるように隔壁１２上に形成されたりプ
２３はロータリ弁２５の近傍から吸気弁５に向けて延び
ている。

第１０図に示されるようにロータリ弁２５はロータリ弁
ホルダ２８と、ロータリ弁ホルダ２８内において回転可
能に支持された弁軸２９とにより構成され、このロータ
リ弁ホルダ２８はシリンダヘッド３に穿設されたねじ孔
３０内に螺着される。

弁軸２９の下端部には薄板状の弁体３１が一体形成され
、第１図に示されるようにこの弁体３１は分岐路２４の
土壁面２６から底壁面２１ｆ、で延びる。一方、弁軸２
９の上端部に、はアーム３２が固定される。ま九、弁軸
２９の外周面上にはリング＃１３３が形成され、このり
フグ溝３３内にはＥ字型位置決めリング３４が嵌込まれ
る。更にロータリ弁ホルダ２８の上端部にはシール部材
３５が嵌着され、このシール部材３５によって弁軸２９
の　　　　　　□１シール作用が行なわれる。

第１１図を参照すると、ロータリ弁２５の上端部に固着
されたアーム３２の先端部は負圧ダイアフラム装置４０
のダイアフラム４１に固着された制御ロッド４２に連結
ロッド４３を介して連結される。負圧ダイアフラム装置
４０４１ダイアフラム４１によって大気から隔離された
負圧室４４′Ｊｋ有し、この負圧室４４内にダイアワラ
ム押圧用圧縮ばね４５が挿入される。シリンダヘッド３
には１次側気化器４６ｍと２次側気化器４６ｂからなる
コンパウンド型気化器４６を具えた吸気マニホルド４７
が堰付けられ、負圧′１Ａ４４は負圧導管４８を介して
吸気マニホルド４７内に連結される。この負圧導管４８
内には負圧室４４から吸気マニホルド４７内に向けての
み流通可能な逆止弁４９が挿入される。更に、負圧室４
４は大気導＄５０並びに大気開放制御弁５１を介して大
気に連通ずる。

この大気開放制御弁５１はダイアフラム５２によって隔
成された負圧室５３と大気圧蔓５４とを有し、更に大気
圧室５４に隣接して弁室５５を有する。この弁室５５は
一方では大気導管５０を介して負圧室４４内に連通し、
他方では弁／　−）　５６並びにエアフィルタ５７を介
して大気に連通ずる。

弁′Ｍ５５内には弁ポート５６の開閉制御をする弁体５
Ｂが設けられ、この弁体５８は弁ロッド５９を介してダ
イアフラム５２に連結される。負圧室５３内にはダイア
フラム押圧用圧ｍはね６０が挿入され、史に負圧室５３
は負圧導管６１を介して１次側気化器４６ｍのベンチ、
り部６２に連結される。

気化器４６は通常用いられる気化器であって１久側スロ
ツトル弁６３か所定開度以上開弁したときに２久側スロ
ツトル弁６４が開弁し、１次側スロットル升６３が全開
すれば２久側スロツトル弁６４も全開する。１次側気化
器４６１のベンチュリ部６２に発生する負圧は機関シリ
ンダ内に供給される吸入空気量が増大するほど大きくな
り、従ってベンチ、１Ｊｓ６２に発生する負圧が所定員
圧よりも大金くなったときに、即ち機関高速高負荷運ｂ
ｔｗに大気開放制御弁５１のダイアフラム５２が圧縮ば
ね６０に抗して右方に移動し、その結果弁体５８が弁ポ
ート５６を開弁して負圧ダイアフラム装置４０の負圧室
４４を大気に開放する。このときダイアフラム４１は圧
縮ばね４５のばね力により下方に移動し、その結果ロー
タリ弁２５が回転せしめられて分岐路２４を全開する。

一方１次側スロットル弁６３の開度が小さいときにはベ
ンチュリ部６２に発生する負圧が小さなために大気開放
制御弁５１のダイアフラム５２は圧縮ばね６０のばね力
により左方に移動し、弁体５８が弁ポート５６を閉鎖す
る。更にこのように１次側スロットル弁６３の開度が小
さいときには吸気マニホルｙ４７内には大きな負圧が発
生している。逆止弁４９は吸気マニホルド４７内の負圧
が負圧ダイアプラム装置４０の負圧室４４内の負圧より
も大きくなると開弁し、吸気マニホルド４７内の負圧が
負圧室４４内の負圧よりも小さくなると閉弁するので大
気開放制御弁５１が閉弁している限り負え室、４内。貝
柱吸気：“”ｑ＝＄ｋ　）−４□４発生した最大負圧に
維持される。負圧室４４内に負圧が加わるとダイアフラ
ム４１は圧縮ばね４５に抗して上昇し、その結果ロータ
リ弁２５が回動せ低速低負荷運転時にはロータリ弁２５
によって分岐路２４が閉鎖されることになる。なお、高
負荷運転時でＴｏりても機関回転数が低い場合、並びに
機関回転数が高くても低負荷運転が行なわれている場合
にはベンチ、！ＪＷ６２に発生する負圧が小さなために
大気開放遮断弁５１は閉鎖され続けている。従ってこの
ような低速高負荷運転時並びに高速低負荷運転時には負
圧室４４内の負圧が前述の最大負圧に維持されているの
でロータリ弁２５によって分岐路２４が閉鎖されている
。

上述したように吸入空気量が少ない機関低速低負荷運転
時にはロータリ弁２５が分岐路２４を閉鎖している。こ
のとき、入口通路部Ａ内に送り込まれた混合気の一部は
上壁面１９．２０に沿って進み、残りの混合気のうちの
一部の混合気はロータリ弁２５に衝突して入口通路部Ａ
の側壁面１７の方へ向きを変え先後に渦巻部Ｂの１Ｉｌ
ｉ壁面１５に沿って進む。前述したように上壁面１９．
２０の巾は狭窄部１６に近づくに従って次第に狭くなる
ために土壁面１９．２０に沿って流れる混合気の流路は
次第に狭はまり、斯くして上壁面１９゜２０に沿う混合
気流は次第に増速される。更に、前述したように隔壁１
２の第１ＩＩｌｌＩ１面１４ｍは渦巻部Ｂの側壁面１５
の近傍まで延びているので上壁面１９．２０に沿って進
む混合気流は渦巻部Ｂの側壁面１５上に押しやられ、次
いでｍｅ面１５に沿って進むために渦巻部Ｂ内には強力
な旋回流が発生せしめられる。次いで混合気は旋回しつ
つ吸気弁５とその弁座間に形成される間隙を通って燃焼
室４内に流入して燃焼室４内に強力な旋回流を発生せし
める。

一方、吸入空気量が多い機関高速高負荷運転時にはロー
タリ弁２５が開弁するので入口通路部Ａ内に送り込まれ
た混合気は大別すると３つの流れに分流される。即ち、
第１の流れは隔［１２の第１側壁面１４ｍと入口通路部
Ａの側壁面１７間に流入し、次いで渦巻部Ｂの上様面２
０に沿って旋回しつつ流れる混合気流であ）、第２の流
れは分岐路２４を介して渦巻部Ｂ内に流入する混合気流
であり、第３の流れは入口通路部Ａの底壁面２１に沿っ
て渦巻部Ｂ内に流入する混合気流である。

分岐路２４の流れ抵抗は第１側壁面１４ｍと側壁面１７
間の流れ抵抗に比べて小さく、従って第２の混合気流の
方が第１の混合気流よりも多くなる。

更に、渦巻部Ｂ内を旋回しつつ流れる第１混合気流の流
れ方向は第２混合気流によって下向きに偏向され、斯く
して第１混合気流の旋回力が弱められることになる。ま
た、前述したようにステムガイド１０が渦巻部Ｂ内に突
出しているために渦巻部Ｂの土壁面２０近傍は流れ抵抗
が大きくなり、そ、の結果分岐路２４から渦巻部Ｂ内に
流入する第２混合気流は下向きに偏向されるために第１
混合気流は一層下向きに偏向される。このように流れ抵
抗の小さな分岐路２４からの混合気流が増大し、史にＷ
、１混合気流の流れ方向が下向きに偏向されるので高い
充填効率が得られることになる。また、前述したように
隔壁２１の底壁面は下向きの傾斜面から形成されている
ので第３の混合気流はこの傾斜面に案内されて流れ方向
が下向きに偏向され、斯くして更に尚い充填効率が得ら
れることになる。

一方、前述したようにステムガイド１０は輌巻部Ｂ内に
突出しているのでステムガイド１０は餉巻部Ｂ内を旋回
する混合気流、および分岐ｍ２４から渦巻部Ｂ内に流入
する混合気流に［接さらされる。従ってステムガイド１
０が混合気流によって冷却されるために吸気弁ステム５
＆の焼付塾を阻止できると共に混合気中の燃料の気化を
促進することができる。

また、本発明によるヘリカル型吸気ポートは吸気ポート
６の上檎圓上に隔壁１２を一体成形すればよいのでヘリ
カル型吸気ポートを容易に製造することができる。

以上述べ友ように本発明によれば機関低速低負荷運転時
には分岐路を連断じて多量の混合気を祇巻部の上ｍｔＩ
Ｄｆｃａって流すことによシ強力な旋回１、： 流を燃焼室内に発生せしめることができる。一方、機関
高速高負荷運転時には分岐路を開口することにより多量
の混合気が流れ、抵抗の小さな分岐路を介して渦巻部内
に送り込まれ、更にステムガイドによって混合気流が下
向きに偏向せしめられるために高い充填効率を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の１−１線に沿ってみた本発明に係る内
燃機関の側面断面図、第２図は第１図の■−■線に沿っ
てみた平面断面図、第３図は本発明によるヘリカル製吸
気４−トの形状を図解的に示す１１面図、第４図はヘリ
カル型吸気／−）の形状を図解的に示す平面図、第５図
は第３図および第４図の■−ｖ線に沿ってみた断面図、
第６図は第３図および第４図のＶｔ−Ｖｔ線に沿ってみ
た断面図、第７図は第３図および第４図の■−■線に沿
ってみた断面図、第８図は第３図および第４図の■−■
線に沿ってみた断面図、第９図は第３図および第４図の
■−Ｘ線に沿ってみた断面図、第１０図はロータリ弁の
側面断面図、第１１図はロータリ弁の駆動制御装置を示
す図である。 ４・・・燃焼室、６・・・ヘリカル型吸気４−ト、１０
・・・ステムガイド、１２・・・隔壁、２４・・・分岐
路、２５・・・ロータリ弁。 第２図 第４図 第５図 第７！ａ 第９１！１ Ｗｐ１８図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁周シに形成された渦巻部と、該渦巻部に接線状に
   接続されかつほぼまっすぐに延びる入口通路部とによシ
   構成されたヘリカル型吸気ポートにおいて、上記入口通
   路部から分岐されて上配堝巻部の渦巻終端部に連通する
   分岐路を上記入口通路部に併設し、吸気／−）土壁面か
   ら下方に突出しかつ入口通路部から吸気弁ステム周りま
   で延びる隔壁によって該分岐路が入口通路部から分離さ
   れ、該分岐路の下側空間全体が横断面内において上記入
   口通路部に連通すると共に該入口通路部と分岐路との通
   路壁を一体的に連結形成し、該分岐路内に開閉弁を設け
   て該開閉弁により分岐路内を流れる吸入空気流を制御し
   、更に上記吸気弁を支持するステムガイドの一部を渦巻
   部内に謹呈するようにしたヘリカル型吸気ポート。