JPS6232327B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の吸気装置に関する。

従来より特にデイーゼル機関においては吸気行
程時に燃焼室内に強力な旋回流を発生するために
ほぼまつすぐに延びる入口通路部と渦巻部とによ
り構成されるヘリカル型吸気ポートが使用されて
いる。しかしながらこのようなヘリカル型吸気ポ
ートをガソリン機関に応用し、機関低速運転時に
必要な旋回流を燃焼室内に発生できるようにデイ
ーゼル機関用ヘリカル型吸気ポートに若干の変更
を加えただけではガソリン機関の使用回転数はデ
イーゼル機関に比べてはるかに高いためにヘリカ
ル型吸気ポート内を流れる混合気の流れ抵抗が大
きくなり、斯くして機関高速高負荷運転時におけ
る充填効率が低下するという問題がある。

機関高速高負荷運転時における高い充填効率を
確保しつつ機関低速運転時に強力な旋回流を発生
することのできるヘリカル型吸気ポートとして、
吸気ポート入口通路部を形成する周壁面のうちで
渦巻部渦巻軸線側に位置する入口通路部側壁面を
下方に向いた傾斜面に形成したヘリカル型吸気ポ
ートが本出願人により提供されている。このヘリ
カル型吸気ポートでは上述の入口通路部の傾斜側
壁面により入口通路部内を流れる混合気に下向き
の力が与えられ、それによつて混合気の一部が渦
巻部内で旋回することなく燃焼室内に供給される
ために機関高速高負荷運転時における充填効率を
高めることができるがまだ十分とは云えない。

本発明は機関低速運転時に強力な旋回流を燃焼
室内に発生せしめることができると共に機関高速
高負荷運転時における充填効率を一層高めること
のできる内燃機関を提供することにある。

以下添付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
ダブロツク、２はシリンダブロツク１内で往復運
動するピストン、３はシリンダブロツク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
ンダヘツド３間に形成された燃焼室、５は吸気
弁、６はシリンダヘツド３内に形成されたヘリカ
ル型吸気ポート、７は排気弁、８はシリンダヘツ
ド３内に形成された排気ポート、９は点火栓を
夫々示す。なお第２図に示されるようにヘリカル
型吸気ポート５の上端面上には弁ステムガイド１
０を保持するために下方に突出する筒状突起１１
が一体形成され、この筒状突起１１の先端部から
弁ステムガイド１０の先端部が突出する。第１０
図に示されるようにこの筒状突起１１の周壁面１
１ａは下方内向きにわずかに傾斜しており、また
第５図並びに第１０図に示されるように渦巻軸線
ｂと周壁面１１ａの上縁部との距離をＳとし、渦
巻軸線ｂを通つて吸気ポート開口端部６ａ平面に
平行な直線をｙとすると、上述の距離Ｓは渦巻開
始地点Ｔから渦巻方向Ｃに向けて除々に大きくな
つて上述の直線ｙと周壁面１１ａの上縁部との交
点Ｗ付近で最大となり、次いでこの距離Ｓは渦巻
方向Ｃに向けて急速に小さくなる。

第４図から第７図に示されるように吸気ポート
６は吸気ポート軸線がわずかに弯曲した入口通路
部Ａと渦巻部Ｂとにより構成される。入口通路部
Ａの開口端部は第８図に示されるように矩形状に
形成され、一方渦巻部Ｂの混合気出口部１３は渦
巻部Ｂの渦巻軸線ｂと中心とする円筒状に形成さ
れる。第２図に示すように渦巻軸線ｂ、即ち吸気
弁の軸線はシリンダ軸線に対してほぼ23度程度傾
斜しており、一方入口通路部Ａはほぼ水平方向に
延びる。入口通路部Ａの渦巻軸線から離れた方の
側壁部１４はほぼ垂直に配置され、この側壁面１
４は渦巻軸線ｂを中心として弯曲する渦巻部ｂの
側壁面１５に滑らかに接続する。この側壁面１５
は第７図或いは第１０図に示されるように円筒状
出口部１３よりも外方に膨出しており、更にこの
側壁面１５は側壁面１５と渦巻軸線ｂとの距離Ｒ
が始めはほぼ一定であるが矢印Ｃで示す渦巻方向
に行くに従つて徐々に小さくなりかつ渦巻終端部
Ｅにおいて円筒状出口部１３の半径ｒとほぼ等し
くなるように形成される。

一方、入口通路部Ａの渦巻軸線ｂに近い方の側
壁面１６の上方側壁部１６ａは下方を向いた傾斜
面に形成され、この傾斜側壁部１６ａの巾は渦巻
部Ｂに近づくに従つて広くなり、入口通路部Ａと
渦巻部Ｂとの接続部においては第９図に示すよう
に側壁面１６の全体が下方に向いた傾斜壁面に形
成される。第４図からわかるように傾斜側壁部１
６ａの上方部は円筒状突起１１の周壁面１１ａに
滑らかに接続される。一方側壁面１６の下方部は
渦巻部Ｂの渦巻終端部Ｅにおいて渦巻部Ｂの側壁
面１５に接続される。

入口通路部Ａの上壁面１７は第２図並びに第６
図に示すように入口通路部Ａの開口端部から渦巻
部Ｂに向けてほぼ水平に延び、次いで渦巻部Ｂの
上壁面１８は渦巻方向Ｃ（第５図）に沿つて徐々
に下降し、次いでこの上壁面１８は急傾斜の渦巻
終端壁２１に連結され、この渦巻終端壁２１の下
端が入口通路部Ａの側壁面１６に接続する。前述
したように入口通路部Ａの傾斜側壁部１６ａの巾
が渦巻部Ｂに向けて徐々に広がるように形成され
ているので入口通路部Ａの上壁面１７の巾は渦巻
部Ｂに近づくに従つて徐々に狭くなり、一方、渦
巻部Ｂの上壁面１８の巾は渦巻開始地点から渦巻
方向Ｃに向けて交点Ｗに達するまで徐々に狭くな
り、次いでこの交点を越えると上壁面１８の巾は
１時的に広くなり、次いで渦巻終端部Ｅに向けて
再び徐々に狭くなる。

第２図並びに第６図に示すように入口通路部Ａ
の下端面１９は上壁面１７とほぼ平行をなして渦
巻部Ｂに向けてほぼ水平に延び、次いで第２図に
示されるように滑らかな曲壁面２０を経て円筒状
出口部１３に接続される。なお、第５図からわか
るように下端面１９の巾は渦巻部Ｂに近づくに従
つて徐々に狭くなる。

一方、第１図に示されるようにシリンダヘツド
３には吸気マニホルド２２が固締され、この吸気
マニホルド２２のマニホルド集合部２３の上方に
は気化器２４が配置される。気化器２４は１次側
気化器２４ａと２次側気化器２４ｂからなり、こ
れら１次側気化器２４ａと２次側気化器２４ｂ内
には夫々１次側スロツトル弁２５と２次側スロツ
トル弁２６が設けられる。第１図に示すように吸
気マニホルド２２は４本のマニホルド枝管２７を
有し、これらの各マニホルド枝管２７は夫々対応
する吸気ポート６に連結される。一方、２次側ス
ロツトル弁２６はスロツトル軸２８から夫々左右
に延びる左側弁体２６ａと右側弁体２６ｂとを有
し、スロツトル弁２６開弁時にスロツトル軸２８
に対して下方に回動する左側弁体２６ａの直下の
マニホルド集合部２３の下壁面２９には混合気流
入口３０が開口する。この混合気流入口３０は副
吸気通路３１を介して分配通路３２に連結され
る。一方、第３図、第４図並びに第５図に示すよ
うに渦巻部Ｂの渦巻終端部Ｅに位置しかつ渦巻終
端壁２１に隣接した渦巻部上壁面１８には吸気弁
５のかさ部背面に向けて開口する混合気流出口３
３が形成され、この混合気流出口３３は枝通路３
４を介して分配通路３２に連結される。

機関運転時、気化器２４において形成された混
合気は吸気マニホルド２２を介して吸気ポート６
の入口通路部Ａ内に送り込まれる。次いで入口通
路部Ａ内に送り込まれた混合気の一部は第２図に
おいて矢印Ｋで示すように上壁面１７，１８に沿
つて進行し、他の混合気は入口通路部Ａの傾斜側
壁部１６ａに衝突して下向きの力を与えられて第
２図において矢印Ｌに示すように旋回することな
く円筒状出口部１３内の流入する。第５図に示さ
れるように上壁面１７，１８の巾は交点Ｗに向け
て徐々に狭くなるために上壁面１７，１８に沿つ
て流れる混合気の流路は次第に狭ばまり、斯くし
て混合気流は増速されつつ交点Ｗに向かう。次い
でこの交点Ｗを通過すると混合気流は円筒突起周
壁面１１ａによつて矢印Ｚで示すように強制的に
渦巻部Ｂの側壁面１５上に押しやられ、斯くして
上壁面１７，１８に沿つて交点Ｗに向かつてきた
混合気全体が側壁面１５に沿つて渦巻方向Ｃに旋
回することになる。斯くして渦巻部Ｂ内には旋回
しつつ下降する旋回流が発生せしめられ、この旋
回流によつて第２図において矢印Ｌで示すように
円筒状出口部１３内に流入した混合気に旋回流が
与えられることになる。次いで旋回しつつ下降す
る旋回流は円筒状出口部１３の内壁面に沿つて何
ら抵抗を受けることなく滑らかに旋回することに
より渦巻軸線ｂ回りの強力な旋回流が円筒状出口
部１３において形成されることになる。次いでこ
の旋回混合気は吸気弁５とその弁座間に形成され
る隙間を通して燃焼室４内に流入し、燃焼室４内
に強力な旋回流を発生せしめることになる。

一方、前述したように渦巻終端部Ｅは急傾斜の
渦巻終端壁２１を有しており、斯くして渦巻部Ｂ
の上壁面１８に沿つて流れる旋回流は渦巻終端部
Ｅにおいて渦巻終端壁２１に沿つて急激に下降せ
しめられる。その結果、渦巻終端部Ｅの上壁面１
８上には吸気マニホルド２２内の負圧よりも大き
な負圧が発生し、吸気マニホルド２２内の負圧と
渦巻終端部Ｅの負圧との圧力差は吸入空気量が増
大するにつれて大きくなる。吸入空気量が少ない
とき、即ち１次側スロツトル弁２５のみが開弁し
て２次側スロツトル弁２６が破線（第２図）で示
すように全閉状態にあるときには吸気マニホルド
２２内の負圧と渦巻終端部Ｅの負圧との圧力差は
極めて小さく、従つてこのとき副吸気通路３１、
分配通路３２並びに枝通路３４を介して混合気が
吸気ポート６の渦巻部Ｂ内に供給されることはな
い。一方、吸入空気量が増大して第２図に示すよ
うに第２スロツトル弁２６が開弁すると吸気マニ
ホルド２２内の負圧と渦巻終端部Ｅの負圧との圧
力差は大きくなり、しかも２次側気化器２４ｂか
ら供給される混合気は矢印Ｑで示すように高速度
で混合気流入口３０内に流入するために混合気流
入口３０には大きな動圧が作用する。このように
吸入空気量が増大すると混合気流入口３０に大き
な動圧が作用し、しかもマニホルド集合部２３内
の負圧と渦巻終端部Ｅの負圧との圧力差が大きく
なるために大量の空気が副吸気通路３１、分配通
路３２並びに枝通路３４を介して混合気流出口３
３から渦巻部Ｂ内に流入する。更にこのとき入口
通路部Ａ内に送り込まれた混合気の一部は傾斜側
壁部１６ａによつて通常の吸気ポート内を流れる
混合気と同様に旋回することなく滑らかな曲壁面
２０に沿つて円筒状出口部１３内に流入するため
に流入抵抗は小さくなる。このように吸入空気量
の大きな機関高速高負荷運転時には吸気ポート６
内を流れる混合気の流入抵抗は小さく、しかも混
合気流出口３３から混合気が旋回することなく燃
焼室４内に送り込まれるので極めて高い充填効率
を確保することができる。更に、機関高速高負荷
運転時には前述したように混合気流出口３３から
混合気が噴出するがこの混合気は渦巻部Ｂ内を流
れる混合気を燃焼室内に向けてひきずり、それに
より増速させるために吸気ポート６を介して燃焼
室内に供給される混合気が混合気流出口３３から
噴出する混合気によつて増量せしめられ、斯くし
て更に充填効率を向上できることになる。これに
反し、吸入空気量が少ないときに混合気流出口３
３から混合気が供給されると吸気ポート６から燃
焼室内に供給される混合気量が減少するので旋回
流が弱められてしまう。従つて吸入空気量が少な
いときには混合気流出口３３から混合気を流出さ
せないようにすることが必要とされる。しかしな
がら吸気ポート６内には吸気行程始めに既燃ガス
の吹返し作用により正圧が発生し、従がつて第１
図に示すように各気筒の吸気ポート６を分配通路
３２により互いに連結すると吸入空気量が少ない
ときであつても正圧の発生している吸気ポートか
ら混合気が分配通路３２を介して吸気行程末期に
ある他の気筒の吸気ポート６内に噴出するので旋
回流が弱められる危険性がある。このような危険
性を回避した別の実施例が第１１図から第１３図
に示される。この実施例では第１３図に示すよう
にマニホルド集合部２３の下壁面２９上に４個の
混合気流入口４０が形成され、各吸気ポート６内
に通ずる各枝通路３４は夫々別個の混合気導管４
１を介して対応する混合気流入口４０に連結され
る。この実施例では正圧の発生している吸気ポー
ト６内の混合気が他の気筒の吸気ポート６内の流
入することがないので吸入空気量が少ないときに
吸気ポート６内に発生する旋回流が弱められるこ
とはない。一方、吸入空気量が増大すると第１図
に示す実施例と同様に混合気流入口４０に動圧が
作用するために多量の混合気が混合気導管４１を
介して吸気ポート６内に供給される。

混合気流出口３３（第３図）からの混合気の流
出量を増大せしめる一つの方法として混合気流入
口４０に加わる動圧を高める方法があり、混合気
流入口４０に加わる動圧を高めるには２次側気化
器２４ｂから供給された混合気を混合気流入口４
０に適切に案内することが必要である。第１４図
並びに第１５図に示される実施例では混合気流入
口４０を取巻くガイド筒４２がマニホルド集合部
２３の底壁面２９上に形成され、このガイド筒４
２によつて２次側気化器２４ｂから供給された混
合気が混合気流入口４０に案内される。一方、第
１６図から第１７図に示す実施例では２次側気化
器２４ｂの下端部からマニホルド集合部２３内に
突出するガイド管４３が設けられ、このガイド筒
４３によつて２次側気化器２４ｂから供給された
混合気が混合気流入口４０に案内される。

以上述べたように本発明によれば機関低速運転
時に強力な旋回流を燃焼室内に発生せしめること
ができると共に機関高速高負荷運転時に極めて高
い充填効率を確保することができる。

【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−線に沿つてみた側面断面図、
第３図は第１図の−線に沿つてみた側面断面
図、第４図は第２図の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図の矢印に沿つ
てみた平面図、第６図は第４図の矢印に沿つて
みた側面図、第７図は第４図の矢印に沿つてみ
た側面図、第８図は第５図の−線に沿つてみ
た断面図、第９図は第５図の−線に沿つてみ
た断面図、第１０図は第５図の−線に沿つて
みた断面図、第１１図の別の実施例の平面図、第
１２図は第１１図のXII−XII線に沿つてみた側面断
面図、第１３図は第１２図の−線に沿つ
てみた断面図、第１４図は更に別の実施例の側面
断面図、第１５図は第１４図の−線に沿
つてみた断面図、第１６図は更に別の実施例の側
面断面図、第１７図は第１６図の−線に
沿つてみた断面図である。 ５……吸気弁、６……ヘリカル型吸気ポート、
７……排気弁、２４……気化器、２５……１次側
スロツトル弁、２６……２次側スロツトル弁、３
０……混合気流入口、３１……副吸気通路、３２
……分配通路、３３……混合気流出口、３４……
枝通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気弁を取巻くように渦巻開始部から渦巻終
   端部まで延びる渦巻部と、該渦巻部の渦巻開始部
   に接線状に連結された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
   を具備し、吸気マニホルド集合部の上方に１次側
   気化器と２次側気化器からなる気化器を配置する
   と共に該２次側気化器のスロツトル弁がスロツト
   ル弁開弁時にスロツトル軸に対して下方に回動す
   る弁部を有し、該弁部直下の吸気マニホルド集合
   部下壁面上に上向きに開口する混合気流入口を形
   成し、上記渦巻終端部に渦巻部上壁面から下方に
   向けて急傾斜で下降する渦巻終端壁を形成すると
   共に該渦巻終端壁に隣接した渦巻部上壁面上に吸
   気弁かさ部背面に向けて開口する混合気流出口を
   形成し、これら混合気流入口と混合気流出口とを
   副吸気通路により連結した内燃機関の吸気装置。