JPS6021468Y2 - ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はヘリカル型吸気ポートの流路制御装置に関する
。

ヘリカル型吸気ポートは通常吸気置局りに形威された渦
巻部と、この渦巻部に接線状に接続されかつほぼまっす
ぐに延びる入口通路部とにより構成される。

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が
ある。

このような問題を解決するためにヘリカル型吸気ポート
入口通路部から分岐されてヘリカル型吸気ポート渦巻部
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
威し、分岐路内にアクチュエータによって作動される常
時閉鎖型開閉弁を設けて機関吸入空気量が所定量よりも
大きくなったときにアクチュエータを作動させて開閉弁
を開弁するようにしたヘリカル型吸気ポート流路制御装
置が本出願人により既に提案されている。

このヘリカル型吸気ポートでは機関吸入空気量の多い機
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
気流に対する流れ抵抗が低下し、斯くして高い充填効率
を得ることができる。

しかしながらこの流路制御装置は基本作動原理を示して
いるにすぎず、従ってこの流路制御装置を実用化するに
は組立工数、製造の容易さ、確実な作動、製造コストの
面で種々の問題が残されている。

本考案は本願出願人により既に提案されている上述の基
本作動原理を実用化するのに適した構造を有するヘリカ
ル型吸気ポート流路制御装置を提供することにある。

以下、添附図面を参照して本考案を詳細に説明する。

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はシリンダブロック１上に固定されたシリンダヘッド
、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を夫々示す。

なお、図には示さないが燃焼室４内に点火栓が配置され
る。

第４図から第６図に第２図のヘリカル型吸気ポート６の
形状を図解的に示す。

このヘリカル型吸気ポート６は第５図に示されるように
流路軸線ａがわずかに彎曲した入口通路部Ａと、吸気弁
５の弁軸周りに形成された渦巻部Ｂとにより構成され、
入口通路部Ａは渦巻部Ｂに接線状に接続される。

第４図、第５図並びに第８図に示されるように入口通路
部Ａの渦巻軸線すに近い側の側壁面９の上方側壁面９ａ
は下方を向いた傾斜面に形成され、この傾斜面９ａの巾
は渦巻部Ｂに近づくに従って広くなり、入口通路部Ａと
渦巻部Ｂとの接続部においては第８図に示されるように
側壁面９の全体が下方に向いた傾斜面９ａに形成される
。

側壁面９の上半分は吸気弁ガイド１０（第２図）周りの
吸気ポート上壁面上に形成された円筒上突起１１の周壁
面に滑らかに接続され、一方側壁面９の下半分は渦巻部
Ｂの渦巻終端部Ｃにおいて渦巻部Ｂの側壁面１２に接続
される。

なお、渦巻部Ｂの上壁面１３は渦巻終端部Ｃにおいて下
向きの急傾斜壁りに接続される。

一方、第１図から第６図に示されるようにシリンダヘッ
ド３内には入口通路部Ａから分岐されたほぼ一様断面の
分岐路１４が形成され、この分岐路１４は渦巻終端部Ｃ
に接続される。

分岐路１４の入口開口１５は入口通路部Ａの入口開口近
傍において側壁面９上に形成され、分岐路１４の出口開
口１６は渦巻終端部Ｃにおいて側壁面１２の上端部に形
成される。

この出口開口１６の上端縁は渦巻部Ｂの上壁面１３に面
一に連結され、更にこの出口開口１６は渦巻部Ｂの土壁
面１３に沿って渦巻方向に旋回する旋回流に対向するよ
うに形成される。

シリンダヘッド３内には分岐路１４を貫通して延びる開
閉弁挿入孔１７が穿設され、この開閉弁挿入孔１７内に
は夫々開閉弁を構成するロータリ弁１８が挿入される。

第１０図を参照すると、開閉弁挿入孔１７はシリンダヘ
ッド３内に上方からドリルにより穿設された一様直径の
円筒孔からなり、この開閉弁挿入孔１７は分岐路１４の
下壁面を越えたところまで延びる。

従って分岐路１４の下壁面上には開閉弁挿入孔１７によ
って剤皮された凹溝１９が形成される。

また、開閉弁挿入孔１７の上端部には内ねじ山２０が螺
設され、このねじ山２０にロータリ弁ホルダ２１が螺着
される。

ロータリ弁ホルダ２１はその外周壁面上に外周フランジ
２２を有し、この外周フランジ２２とシリンダヘッド３
間にシール部材２３が挿入される。

一方、ロータリ弁ホルダ２１内には貫通孔２４が穿設さ
れ、この貫通孔２４内にロータリ弁１８の弁軸２５が回
転可能に挿入される。

弁軸２５の下端部には薄板状の弁体２６が固着され、弁
軸２５の上端部にはアーム２７がワッシャ２８を介して
ボルト２９により固締される。

第１４図に示されるように弁体２６はその前縁２６ａ並
びに後縁２６ｂが模型断面形状をなす流線型をなしてお
り、それによって弁体２６が第１０図に示す位置にある
ときに弁体２６により生ずる流れ抵抗を極力小さくする
ようにしている。

一方、ロータリ弁ホルダ２１の上端面とほぼ同じ位置に
ある弁軸２５の外周壁面上にはリング溝３０が形成され
、このリング溝３０内には第１２図に示すようなＣ字形
の位置決めリング３１が嵌着される。

この位置決めリング３１はロータリ弁ホルダ２１の上端
面内縁に形成された円錐面３２と係合して弁体２６を予
め定められた位置に位置決めする。

一方、ロータリ弁ホルダ２１の上端部には補強枠３・３
により包囲されたシール部材３４が嵌着され、シール部
材３４のシール部３４ａはシール部材３４の外周壁面上
に挿入された弾性リング３５によって弁軸２５の外周面
上に圧接せしめられる。

従って分岐路１４はシール部材２３．３４により外気か
ら完全に隔離される。

シール部材３４はロータリ弁ホルダ２１上に固着される
のでロータリ弁１８が回転せしめら、れると弁軸２５は
シール部材３４のシール部３４ａに対して相対回転する
。

従ってシール部材３４のシール部３４ａはその表面を四
弗化エチレン被膜によって覆い、弁軸２５との摩擦抵抗
を減少せしめることが好ましい。

第１０図に示されるように弁体２６の巾は開閉介挿入孔
１７の直径よりもわずかに小さく、また弁体２６の下端
部は凹溝１９の底面かられずかな間隔を隔てて配置され
る。

一方、第２図並びに第３図かられかるように分岐路１４
下方近傍のシリンダヘッド３内には機関冷却水通路３６
が形成され、分岐路１４の側方近傍には排気ポート８が
配置される。

第１３図を参照すると、ロータリ弁１８の上端部にボル
ト２９によって固着されたアーム２７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４０はダイアフラム４１によって
大気から隔離された負圧室４４を有し、この負圧室４４
内にダイアフ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４６ａ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が取付けられ、負圧室４４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４４は大気導管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と大気圧室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４
４内に連通し、他方では弁ポート５６並びにエアフィル
タ５７を介して大気に連通ずる。

弁室５５内には弁ボート５６の開閉制御をする弁体５８
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縮ばね６０が挿
入され、更に負圧室５３は負圧導管６１を介して１次側
気化器４６ａのベンチュリ部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次側スロ
ットル弁６３が所定開度以上開弁したときに２次側スロ
ットル弁６４が開弁じ、１次側スロットル弁６３が全開
すれば２次側スロットル弁６４も全開する。

１次側気化器４６ａ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、従ってベンチュリ部６２に発生する負圧
が所定負圧よりも大きくなったときに、即ち機関高速高
負荷運転時に大気開放制御弁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１８が回転せしめ
られて分岐路１４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ド４７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
フラム装置４０の負圧室４４内の負圧よりも大きくなる
と開弁じ、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圧室４４内の負圧は吸気マニ
ホルド４７内に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１８が回
動せしめられて分岐路１４が閉鎖される。

従って機関低速低負荷運転時にはロータリ弁１８によっ
て分岐路１４が閉鎖されることになる。

なお、高負荷運転時であっ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時が行なわれて
いる場合にはベンチュリ部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１８によって分岐路１４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１８が分岐路１４を遮断している。

このとき入口通路部Ａ内に送り込まれた混合気は渦巻部
Ｂの上壁面１３に沿って旋回しつつ渦巻部Ｂ内を下降し
、次いで旋回しつつ燃焼室４内に流入するので燃焼室４
内には強力な旋回流が発生せしめられる。

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１８が開弁するので入口通路部Ａ内に送り込まれ
た混合気の一部が流れ抵抗の小さな分岐路１４を介して
渦巻部Ｂ内に送り込まれる。

前述したように分岐路１４の出口開口１６の上端縁は渦
巻部Ｂの土壁面１３に面一に連結されているので分岐路
１４から流出した混合気は渦巻部Ｂの上壁面１３に沿っ
て旋回する全混合気流と正面衝突して渦巻部Ｂの上壁面
１３に沿う全混合気流を減速せしめる。

即ち、渦巻部Ｂ内に発生する旋回流のうちで渦巻部Ｂの
上壁面１３に沿う旋回流が最も強力であり、この強力な
旋回力をもつ全混合気流が減速せしめられる。

しかもロータリ弁１Ｂの弁体２６の周縁部が模型断面形
状に形成されているので弁体２６による流れ抵抗は小さ
く、従って分岐路１４の出口開口１６から流出する混合
気の流速を速めることができるので旋回流の減速作用は
更に強くなる。

このように機関高速高負荷運転時にはロータリ弁１８が
開弁することによって全体の流路面積が増大するばかり
でなく強力な旋回力をもつ全混合気流が減速せしめられ
ることにより旋回流が大巾に弱められるので高い充填効
率を確保することができる。

また上述したように傾斜面１６ａを設けることによって
入口通路部Ａに送り込まれた混合気の一部は下向きの力
を与えられ、その結果この混合気は旋回することなく入
口通路部Ａの下壁面に沿って渦巻部Ｂ内に流入するため
に流入抵抗は小さくなり、斯くして高速高負荷運転時に
おける充填効率を更に高めることができる。

上述した如く機関低速低負荷運転時にはロータリ弁１８
が分岐路１４を全閉するがこのときにロータリ弁１８上
流の分岐路１４内に燃料が蓄積するとロータリ弁１８が
開弁したときに蓄積燃料が機関シリンダ内に送り込まれ
るために機関シリンダ内に供給される混合気は一時的に
過濃となり、斯くして排気エミッションが悪化するとい
う問題がある。

しかしながら本考案では第１０図かられかるように弁体
２６の下端部と凹溝１９の底面間には間隙が形成されて
いるために混合気は少量ながらもこの間隙を通って渦巻
部Ｂ内に送り込まれ、斯くして燃料が蓄積するのを抑制
することができる。

また、ロータリ弁１８の配置により凹溝１９を設けざる
を得す、このような凹溝１９を設けると必然的に凹溝１
９内に燃料が溜まりやすくなる。

しかしながら本考案では前述したように分岐路１４の近
傍に機関冷却水通路３６と排気ポート８が配置されてい
るので凹溝１９の底面は冷却水並びに排気ガスによって
加熱され、斯くして凹溝１９内の燃料の気化を促進でき
るので燃料が蓄積するのを抑制するとかできる。

以上に述べたように本考案によればロータリ弁の弁体周
縁部が模型断面形状に形成されているのでロータリ弁に
よる流れ抵抗は小さく、斯くしてロータリ弁が開弁した
ときに混合気を分岐路出口開口から高速度で流出せしめ
ることができる。

そして本考案では分岐路の出口開口の上端縁が渦巻部の
上壁面に面一に連結されているのでこの高速度で流出す
る混合気により渦巻部の土壁面に沿って強力な旋回力で
もって旋回する全混合気流が大巾に減速せしめられる。

その結果、旋回流が大巾に弱められるので高い充填効率
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る内燃機関の平面図、第２図は第１
図の■−■線に沿ってみた断面図、第３図は第２図の■
−■線に沿ってみた断面図、第４図はヘリカル型吸気ポ
ートの形状を示す斜視図、第５図は第４図の平面図、第
６図は第４図の分岐路に沿って切断した側面断面図、第
７図は第５図の■−■線に沿ってみた断面図、第８図は
第５図の■−■線に沿ってみた断面図、第９図は第５図
のＩＸ−ＩＸ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図は第１０図の側面図、第１２
図は位置決めリングの平面図、第１３図は流路制御装置
の全体図、第１４図は第１０図のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿
ってみた断面図である。 ５・・・・・・吸気弁、６・・・・・・ヘリカル型吸気
ポート、１４・・・・・・分岐路、１８・・・・・・ロ
ータリ弁、２５・・・・・・弁軸、２６・・・・・・弁
体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気弁胴りに形威された渦巻部と、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り
   構成されたヘリカル型吸気ポートにわいて、上記入口通
   路部から分岐された分岐路の出口開口を該渦巻部の渦巻
   終端部に連通せしめ、該出口開口を渦巻部の上壁面に沿
   う旋回流に対向するように渦巻部側壁面に上端部に形成
   すると共に該出口開口の上端縁を渦巻部上壁面に面一に
   連結せしめ、該分岐路を横切って延びる開閉弁挿入孔を
   シリンダヘッド内に形威してロータリ弁を具えたロータ
   リ弁ホルダを該開閉弁挿入孔内に挿着し、該ロータリ弁
   弁軸に固定された弁体を該分岐路内に配置すると共に該
   弁体周縁部を模型断面形状にしたヘリカル型吸気ポート
   の流路制御装置。