JPS6035540B2 - ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はへＩＪカル型吸気ボートの流路制御装置に関す
る。

へＩＪカル型吸気ボートは通常吸気弁周りに形成された
渦巻部と、この渦巻部に接線状に接続されかつほぼまつ
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ボ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ボート形状が流れ抵
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へＩＪカル型吸
気ボート入口通路部から分岐されてへりカル型吸気ボー
ト渦巻部の渦巻終端部に蓮適する分岐路をシリンダヘツ
ド内に形成し、分岐路内にアクチュェータによって作動
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ェータを作動させ
て開閉弁を開弁するようにしたヘリカル型吸気ボート流
路制御装置が本出願人により既に提案されている。この
ヘリカル型吸気ボートでは機関吸入空気量の多い機関高
速高負荷運転時にへＩＪカル型吸気ボート入口通路部内
に送り込まれた吸入空気の一部が分岐路を介してへＩＪ
カル型吸気ボ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。
本発明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
ル型吸気ボ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発明を詳細に説明する。

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はシリングブロック１上に固定されたシリンダヘツド
、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
たヘリカル型吸気ボート、７は排気弁、８はシリンダヘ
ッド３内に形成された排気ボートを夫々示す。

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３図から第５図に第２図のへりカル型吸気ボート
６の形状を図解的に示す。

このヘリカル型吸気ボート６は第４図に示されるように
流路軸線ａがわずかに轡曲した入口通路部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３図
、第４図並びに第７図に示されるように入口通路部Ａの
渦巻軸線ｂ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の中は渦巻
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７図に示されるように側壁面
９の全体が下向に向いた傾斜面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
ボート上壁面上に形成された円筒状突起１１の周壁面に
滑らかに叢続され、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肌こ接続される。一方、第１図から
第５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の入口関口１５は入口通路部Ａの入口開□近
傍において側壁面９上に形成され、分岐路１４の出口開
□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。この出口閉口１６の上綾部は渦巻部Ｂの上壁
面１３に面一に連結され、更に出口関口１６は渦巻部Ｂ
の上壁面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内には夫々通路開閉弁の作用をなす
港勤弁１８が挿入される。第９図を参照すると、摺敷弁
１８は開閉弁挿入孔１７内に鉄着された中空スリーブ１
９と、中空スリーブ１９中に沼動可能に挿入されかつ分
岐路１４内に突出可能な弁体２０と、ロッド２１を介し
て弁体２０に結合されたピストン２２とを具備し、ロッ
ド２１は中空スリーブ１９内に形成された隔壁２３を貫
通する。中空スリーブ１９の外周面と開閉弁挿入孔１７
の内周面間には一対の○リング２４，２５が挿入され、
隔壁２３上にはロッド２１と密封的に接触するシール部
村２６が取付けられる。弁体２０と隔壁２３間には弁体
２０を常時下方に向けて押圧する圧縮ばね２７が挿入さ
れ、弁体２０の外周面上には第９図並びに第１０図に示
されるように複数個の空気逃し溝２８が形成される。一
方、中空スリーブ１９の上方部には関孔２９が穿設され
、第９図に示す実施例ではこの関孔２９はステムガィド
１０から上方に突出する吸気弁５のステムに指向される
。ピストン２２と隔壁２３間に形成される作動油圧室３
川ま中空スリーブ１９に形成された油導入孔３１を介し
て中空スリーブ１９周りに形成された環状潤滑油通路３
２に蓮適する。この環状潤滑油通路３２は潤滑油路３３
を介して各気筒の摺動弁１８に通ずる集合通路３４に蓮
適する。集合通路３４は下方に延びる潤滑油供給通路３
５、電磁開閉弁３６並びに潤滑油供給通路３７を介して
図示しない機関駆動の潤滑油供給ポンプに後続され、電
磁開閉弁３６のソレノイドは電子制御ユニット３８の出
力端子に接続される。−方、集合通路３４は上方に延び
る潤滑油返戻通路３９、４・断面積の絞り通路４０並び
に潤滑油返戻通路４１を介して図示しない潤滑油溜りに
接続される。なお、第９図からわかるように絞り通路４
０‘ま集合通路４０の上方でかつ作動油圧室３０の上方
に配置されている。電子制御ユニット３８はディジタル
コンピュータからなり、各種の演算処理を行なうマイク
ロプロセッサ（ＭＰＵ）５０、ランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）５１、制御プログラム、演算定数等が予め格
納されているリードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２、入力
ボート５３並びに出力ボート５４が双方向性バス５５を
介して互に接続されている。

更に、電子制御ユニット３８内には各種のクロック信号
を発生するクロツク発生器５６が設けられる。入力ボー
ト５３には負圧センサ５７がＡＤ変換器５８を介して接
続され、更に入力ボート５３には回転数センサ５９が接
続される。負圧センサ５７は図示しない気化器後流の吸
気マニホルド内の負圧に比例した出力電圧を発生し、こ
の電圧がＡＤ変換器５８において対応する２進数に変換
されてこの２進数が入力ボート５３並びにバス５５を介
してＭＰＵ５０に読み込まれる。回転数センサ５９はク
ランクシャフトが所定クランク角度回転する毎にパルス
を発生し、このパルスが入力ボート５３並びにバス５５
を介してＭＰＵ５川こ読み込まれる。一方、出力ボート
５４は電力増中回路６０を介して電磁開閉弁３６のソレ
ノィド‘こ接続される。第１１図は電磁開閉弁３６を作
動すべき機関回転数Ｎ（ｒ．ｐ．ｍ）と吸気マニホルド
内の負圧Ｐ（一肌日夕）との関係を示している。

なお、第１１図の実線Ｗよりも上のハッチング領域にお
いて電磁開閉弁３６が作動せしめられる。第１１図にお
いて実線Ｗで示す機関回転数Ｎと負圧Ｐとの関係は関数
の形で或いはデータテーブルの形で予めＲＯＭ５２内に
格納されている。ＭＰＵ５０では回転数センサ５９の出
力信号から機関回転数Ｎが計算され、この機関回転数Ｎ
と負圧Ｐを表わす負圧センサ５７の出力信号とがＲＯＭ
５２に記憶された関数Ｗと比較されて機関回転数Ｎと負
圧Ｐが第１１図のハッチング領域にあるときには出力ボ
ート５４に駆動信号が書き込まれる。このとき、電磁開
閉弁３６のソレノィドが付勢されるために電磁開閉弁３
６が関弁せしめられ、その結果加圧された潤滑油が潤滑
油供給通路３７、電磁開閉弁３６並びに潤滑油供給通路
３５を介して集合通路３４内に供給される。次いでこの
潤滑油は一方では絞り通路４０並びに潤滑油返戻通路４
１を介して潤滑油溜りに返戻され、他方では環状潤滑油
通路３２を介して作動油圧室３０内に流入する。このと
き絞り通路４０の断面積はかなり小さいので集合通路４
０内の圧力はかなり高く、従ってピストン２２が圧縮は
ね２７に抗して上昇するために弁体２０が上昇して分岐
路１４を開□せしめる。なお、弁体２０の外周面には空
気逃し溝２８が形成されているので弁体２０が上昇して
も弁体２０と燭２３間の中空スリ−ブ内部室が加圧され
ることがなく、斯くして弁体２０は容易に上昇する。ピ
ストン２２が上昇すると関孔２９が作動油圧室３０内に
開口するために作動油圧室３０内の潤滑油が開孔２９か
ら流出し、その結果作動油圧室３０内の潤滑油圧が低下
するためにピストン２２は開孔２９が作動油圧室３０内
に閉口したところで停止する。従って開孔３９はピスト
ン２２の上昇位置を規制するストッパの役割を果す。更
に、前述したように開孔２９は吸気弁５のステムに指向
されているために開孔２９から噴出する潤滑油によって
吸気弁５のステムとガイド１０間の潤滑を行なうことが
できる。なお、関孔２９はシリンダヘッド上の潤滑を必
要とする箇所、例えば動弁機構のカム面上に指向させる
ことができる。一方、機関回転数Ｎと負圧Ｐとの交点が
第１１図のハッチング領域でない領域に移ると電磁開閉
弁３６のソレノィドが消勢されるために電磁開閉弁３６
が閉弁する。

このとき作動油圧室３０内の潤滑油は絞り通路４０を介
して徐々に流出するためにピストン２２が徐々に下降し
、弁体２０が分岐路１４を遮断する。前述したように絞
り通路４０は集合通路３４並びに作動油圧室３０よりも
上方に設けられているのでピストン２２が最下降位置ま
で達しても集合通路３４並びに作動油圧室３川ま潤滑油
で満たされている。従って再び電磁開閉弁３６が開弁し
たとき作動油圧室３０内を即座に加圧でき、斯くして分
岐路１４を即座に開□することができる。第１１図にお
いてハッチングで示す領域は吸入空気量が多い領域を示
しており、従って吸入空気量が多いときには糟勤弁１８
が開弁し、吸入空気量が少ないときには酒動弁１８が閉
弁することがわかる。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摺動弁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内に下降し
、次いて旋回しつつ燃焼室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摺動弁１８が開弁
するので入口通路部Ａ内に送り込まれた浪合気の一部が
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の出口開ロー６の
上端緑は渦巻部Ｂの上壁面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の上端
面１３に沿う旋回流が最も強力であり、この旋回力をも
つ全混合気流が減速せしめられる。このように機関高速
高負荷運転時には摺動弁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
中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９ａ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。以上述べ
たように本発明によれば分岐路の出口開□の上端緑が渦
巻部の上壁面に面一に連結されているので摺動弁が開弁
したときに分岐路から流出する混合気により渦巻部の上
壁面に沿って強力な旋回力をもって旋回する全混合気流
を減速せしめることができ、斯くして旋回流を大中に弱
めることができるので高い充填効率を得ることができる
。

また本発明によれば機関が本体具備している潤滑油圧を
用いて簡単な機構で分岐路の開閉制御を行なうことがで
きるので信頼性を向上できると共に製造コストを低減す
ることができる。更に潤滑油圧による油圧制御を採用す
ることによって摺動弁の寸法を小型化できるのでスペー
スの狭いシリンダヘツドもこ容易に取付けることができ
る。更に、摺動弁のピストン作動油圧室が潤滑油返戻用
絞り通路を介して常時潤滑油溜りに蓮適しているために
電磁開閉弁に漏れが生じても漏れた加圧潤滑油は絞り通
路を介して潤滑油溜り｝こ返戻されるので沼勤弁が誤作
動することはなく、更に絞り通路が作動油圧室よりも上
方に配置されているので作動油圧室は潤滑油で常時満た
され、従って電磁開閉弁が関弁したときに分岐路を即座
に関口することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の平面図、第２図は第１
図の０−ロ線に沿つみた断面図、第３図はへりカル型吸
気ボートの形状を示す斜視図、第４図は第３図の平面図
、第５図は第３図の分岐路に沿って切断した側面断面図
、第６図は第４図のＷ−の線に沿ってみた断面図、第７
図は第４図の肌−肌線に沿ってみた断面図、第８図は第
４図の肌−脚線に沿ってみた断面図、第９図は流路制御
装置の全体図、第１０図は第９図のＸ−Ｘ線に沿ってみ
た断面図、第１１図は損動弁の開弁領域を示す図である
。 ５・・…・吸気弁、６・・・・・・ヘリカル型吸気ボー
ト、１４・・・・・・分岐路、１８…・・・摺動弁、２
０・・・・・・弁体、３６・・…・電磁開閉弁。 第２図 孫６図 孫ｌ図 第３図 繁７図 第８図 孫ｌｌ図 務４図 第５図 鱗９図 鯖ｌ○図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気弁周りに形成さた渦巻部と、該渦巻部に接線状
   に接続されかつほぼまつ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おいて、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の上端部に形
   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、該分岐路内に該分岐路の開閉制御をする
   油圧駆動の摺動弁を挿入し、該摺動弁の作動油圧室を吸
   入空気量に応動する切換弁を介して油圧源に接続して吸
   入空気量が所定量以上のときに該摺動弁を開弁するよう
   にしたヘリカル型吸気ポートの流路制御装置。