JPH0430340Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、内燃機関の燃焼室に導入される吸気
の旋回流を、機関の負荷に応じて調節する可変ス
ワール式吸気ポートに関する。

（従来の技術） 内燃機関では燃焼室への空気の吸い込みの際
に、吸気流に旋回流（以後単にスワールと記す）
を生じさせ、これにより混合気生成を促進させ燃
焼効率の向上を計つており、特にデイーゼルエン
ジンではスワールにより燃焼速度を早めデイーゼ
ルスモークの低減をも計られている。

従来、このスワール生成のための手段として、
吸気ポートに流入する吸気に流入方向性を与える
整流板や弁を設けたり、吸気ポートの流路断面を
吸気口の手前で絞つて吸気の流速を早めたり、吸
気ポートの形状を螺旋部として吸気に旋回付勢を
与えるなどの方法が行なわれている。

ところが、従来のストレート式の吸気ポートに
整流板や弁を設けて流入方向性を与える方法では
吸気ポート自体がスワールポートでないため、ス
ワールよりは乱流が発生し易く、この乱流による
吸気の流入抵抗が生じ、吸気の妨げになる場合が
あり、吸気ポートの流路断面を吸気口の手前で絞
つて吸気の流速を早める方法では、絞りによる流
路抵抗が大きく、十分な空気の吸入を必要とする
高負荷時に流路抵抗による吸気量の不足を生じ体
積効率が低下する。

また、吸気ポート自体を螺旋形状として吸気に
スワールを発生させる方法では、機関の低負荷時
にはスワールの生成により燃料と空気との混合気
生成が促進され燃焼効率が向上するが、十分な空
気の吸入を必要とする高負荷時には吸気ポートの
螺旋形状による流路抵抗が大きく、体積効率が低
下する。

そこで、上記吸気ポートの問題点を解決する方
法として、ストレート流路よりなる吸気ポートと
スワール発生用のバイパス路とを別々に設け、ス
トレート流路とバイパス流路とに流入する吸気量
をそれぞれ弁等を用いて制御してスワール生成を
制御する方法が知られているが、この方法ではバ
イパス路を別に設けるという構造の複雑さによる
製作上の困難さや、操作性、コスト等の面で問題
があり、好ましくない。これに対し、第６図、第
７図に示す吸気ポートでは、上部にストレート部
２２、下部に吸気弁側の流路断面を絞つた螺旋部
２３を有する二重構造とし、吸気ポート入口側に
入口の下端一部を残して閉じるバルブ２４を設
け、このバルブ２４の調整により内燃機関の負荷
に応じた吸気量、スワール形状の空気流が得られ
るようにしている。

（考案が解決しようとする問題点） 上記、第６図、第７図に示す吸気ポート２１で
は、吸気ポート入口側に設けたバルブ２４を閉じ
ることによつて入口下側の一部に残された開口部
を通して吸気を導入し、吸気ポート下部に設けた
螺旋部２３を介してスワールを生成し、大量の吸
気量を必要とする高負荷時にはバルブ２４を開く
ことによつてストレート部２２より直接吸気口へ
吸気する。ところが、吸気ポート下部の螺旋部側
壁２３ａが吸気口接線方向へ絞られている構造と
なつているため流路抵抗が大きく、バルブの閉じ
角θが少ない場合には吸気は抵抗の少ないストレ
ート部２２へ回り込むため一定のスワールを生成
しにくく、一定のスワールを生成するためにはバ
ルブ２４の閉じ角θを大きくしなければならな
い。その結果、吸気ポート入口でのバルブ２４に
よる吸気抵抗が増大し、内燃機関のポンプ損失が
大きくなるため、スワールの増加によつて得られ
る燃焼効率の向上による燃費の向上が計れなくな
る。

（問題点を解決するための手段） 本考案では、上記事情に鑑みて創案されたもの
であり、従来技術による問題点を解決するための
手段として、上部にストレート部、下部に螺旋部
を有する二重構造の吸気ポートに、吸気ポート入
口側の上壁部に横向軸を介して枢着されるシヤツ
ター弁を設けるとともに、吸気ポート入口側の側
壁下部から吸気弁及び吸気弁ステム近傍に仕切板
を設ける。

（作用） 上記、吸気ポート入口側に設けたシヤツター弁
は、吸気ポート上部のストレート部に流入する吸
気量を内燃機関の負荷に応じて規制するように作
動し、上記仕切板は上記吸気ポート下部の螺旋部
の一部を成すとともにスワールの旋回方向を一定
に保つように作用し、スワールに対向する逆方向
の流れを防止する。

（実施例） 以下、図面に基づいて本考案の一実施例を説明
する。

第１図は本考案による吸気ポートの空間形状を
表わす概略平面図である。同図において、吸気ポ
ートは上部に吸気を吸気口３へ直接流下するスト
レート部１と、吸気を吸気弁回りに旋回して流下
する旋回部２とを有する二重構造になつている。
このような空間形状を有する吸気ポートは内燃機
関のシリンダーヘツド部の吸気口上部に設けられ
吸気入口側９で図示しない吸気管と接続される。

第２図及び第３図は、シリンダーヘツド部に設
けられた時の、吸気ポートの第１図−線及び
−線に沿つたそれぞれの要部断面図を示して
いる。

第１図、第２図及び第３図において、吸気ポー
トの吸気入口９側の上壁部には横向軸８が回転自
在に設けられており、この横向軸８には、ストレ
ート部１に流入する吸気量を規制するシヤツター
弁４が固定されている。このシヤツター弁４は、
横向軸８の吸気ポート外部の軸端に固定されたシ
ヤツター弁開閉用のレバー１０にリンク系を介し
て接続されている図示しないステツプモータやイ
ンレツトマニホールド内の負圧を利用したダイヤ
フラム式などの弁開閉手段によつて開閉動作す
る。また、弁開閉手段は図示しないコンピユータ
等を用いた制御手段によつて車両の運転状態、即
ち、内燃機関の負荷状態に応じて制御され、シヤ
ツター弁４を開閉制御する。ここで、上記弁開閉
手段及びコンピユータ等による制御手段は、既に
公知技術であるので説明を詳略する。

本考案による吸気ポートでは、上記の構成に加
えて下部の螺旋部の構成部材でありスワールの旋
回方向を一定に保つ仕切板５を吸気ポート入口側
下部側壁から吸気弁７及び吸気弁ステム６近傍に
向けて張り出して設けてある。この仕切板５はシ
リンダーヘツド部成形時に鋳物で一体的に、ある
いは別に作成して固着する等により取付けられて
いる。本考案ではこの仕切板５を設けることによ
り第６図、第７図に示した従来技術による吸気ポ
ートのように螺旋部の流路側壁を絞ることなくス
ワールポートを形成することができるため流路抵
抗を小さくすることができる。

第４図は、第１図、第２図及び第３図に示した
吸気ポートのシヤツター弁４の開閉状態に対する
吸気の流入方向を示した概略図で、同図ａはシヤ
ツター弁４を開いた状態で示す。このシヤツター
弁開の時は吸入空気の主流は吸気ポート上部のス
トレート部１の上壁に沿つて直接吸気口３へ流下
するため、仕切板５は吸入空気主流の流れに抵抗
とならない。

同図ｂは弁４を閉じた場合を示し、この時はス
トレート部へ流入する吸気はシヤツター弁４によ
つて規制され、ストレート部（図示せず）へはほ
とんど流入せず、吸気ポート下部の螺旋部２へ流
入し吸気弁回りにスワールを生成して吸気口３へ
流下する。この時、スワールの生成を阻害する逆
方向の流れは仕切板５によつて防止され、一定の
スワールが得られる。

第１図、第２図でシヤツター弁４を半開状態と
した時は吸入空気はストレート部１及び螺旋部２
の両流路へ流入されるが、ストレート部１の下層
を流れる空気は仕切板５の作用により螺旋部方向
への流れに整流され螺旋部２の流れと合流してス
ワールを生成して吸気口３へ流下し、ストレート
部１の上層へ周り込んだ流れは直接吸気口３へ流
下しスワールと合流して燃焼室内に導入される。
このように、本考案における吸気ポートでは仕切
板を設けることにより螺旋部の側壁を絞らずにス
ワールポートを形成することができるため、スワ
ールポートの流路抵抗を小さくすることができ、
吸気ポート入口の弁開度に応じたスワールを生成
することができる。

第５図は前記従来技術による吸気ポート（旧ポ
ート）と本考案による吸気ポート（新ポート）の
スワール量と吸入空気量の関係を表わす図で、図
中に対応する弁開度θをも示してある。同図より
明らかなように、本考案による吸気ポートでは弁
開度θに応じた吸気量、スワール量が得られてお
り、弁開度が小さい時、即ち吸気量の多い場合に
も適度なスワールが生成される。

（考案の効果） 以上、実施例に基づき説明したように、本考案
による吸気ポートでは上部にストレート部、下部
に螺旋部を有する二重構造のポート形状とすると
ともに、吸気ポート入口側上壁部にストレート部
へ流下する吸気量を規制する弁を設け、さらに入
口側下部側壁から吸気弁及び吸気弁ステム近傍へ
仕切板を張り出して設けることにより、ストレー
ト部へ流入する吸気量を弁の開度で調整し、弁開
度に応じた吸気量、スワール量の吸気を得ること
ができるので、内燃機関の負荷に応じた吸気を得
られる。即ち、低負荷時にはシヤツター弁を全閉
としなくても適度なスワールを生成することがで
きるため低負荷時においても十分な吸気量が得ら
れシリンダー内のポンプ損失を小さくでき、燃焼
効率の向上による燃費の向上が計られ、高負荷時
にはシヤツター弁を開くことによりストレート部
から直接吸気することができるため流路抵抗の低
減により大量の空気を吸気することができ、体積
効率の向上による内燃機関の高出力化が計れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による吸気ポートの空間形状
を表わす平面図、第２図は、第１図に示す空間形
状を有する吸気ポートをシリンダーヘツド部に設
けた時の第１図−線に沿つた要部断面図、第
３図は、第２図と同様に第１図−線に沿つた
要部断面図、第４図ａ，ｂは、それぞれシヤツタ
ー弁の開時、閉時における吸気流の方向を示す概
略図、第５図は、吸気量とスワール量及び弁開度
との関係を表わす特性図、第６図は、従来技術に
よる吸気ポートの空間形状を示す平面図、第７図
は、第６図の側面図である。 １……ストレート部、２……螺旋部、３……吸
気口、４……シヤツター弁、５……仕切板、６…
…吸気弁ステム、７……吸気弁、８……横向軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気弁開放時に燃焼室の吸気口に吸気を流下す
   るストレート部と、吸気を吸気弁回りに旋回させ
   て流下する螺旋部とを有する二重構造の吸気ポー
   トであつて、上記吸気ポート入口側上壁部に横向
   軸を介して枢着され上記ストレート部に流入する
   吸気量を規制するシヤツター弁と、上記吸気ポー
   ト入口側の側壁下部から吸気弁及び吸気弁ステム
   近傍に張り出され上記螺旋部の吸気旋回方向を一
   定に保つ仕切板とを設けたことを特徴とする可変
   スワール式吸気ポート。