JPH044443B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車等の車輌に用いられる内燃機
関の吸気ポートに係り、特に可変スワール型の吸
気ポートに係る。

従来技術とその問題点 内燃機関に於て、燃焼室に於ける燃料と空気と
の混合性を向上し、また燃焼室に於ける燃料と空
気との混合気の火炎速度を速くして燃焼効率の改
善を図るべく、吸気が燃焼室内にて旋回運動する
ように吸気を燃焼室内へ導くよう構成された吸気
ポートは従来より種々提案されている。

上述の如き吸気ポートより燃焼室内に流入する
ことにより燃焼室内に生じる吸気の旋回運動はシ
リンダボアの軸線周りの旋回運動であり、この旋
回運動は、吸気スワールと称されており、吸入空
気量の増大に応じて吸気ポートを通過する吸気流
速が速まることに応じてその強度を増大する。

吸入空気量が少く、吸気ポートを通過する吸気
の流速が比較的低い低速、低負荷運転時に於て十
分な吸気スワールが得られるように吸気ポートが
構成されていると、吸入空気量が多く、吸気ポー
トを通過する吸気の流速は比較的速い高速、高負
荷運動時に於ては、吸気スワールが強くなり過
ぎ、所謂オーバスワール現像が生じる。このオー
バスワール現像は、火花点火式内燃機関に於て
は、点火プラグの火花の吹き消えた招来し、直接
噴射式デイーゼル機関に於ては、燃料噴射ノズル
の燃料噴射量の貫徹力を弱くして燃焼室の吸入空
気の有効利用率を低減する原因になり、燃焼性及
び排気ガス性能に悪影響をもたらす。

また、低速、低負荷運転時に於て十分な吸気ス
ワールが生じるよう構成された吸気ポートは、多
くの場合、吸入空気に与える流れ抵抗が大きく、
内燃機関の充填効率を低下する原因になる。

上述の如き事象に鑑みて、吸気ポート内に可動
式の吸気流案内部材が設けられ、該吸気案内部材
によつて吸気スワールの発生度合を可変制御でき
るよう構成された吸気ポートが、特願昭46−
62577号（特公昭51−7243号）、特願昭48−94819
号（特公昭51−38370号）、特願昭47−89438号
（特公昭52−12845号）、特願昭51−27703号（特開
昭51−112010号）、特願昭51−65785号（特開昭51
−148714号）等に於て既に種々提案されている。

しかし、上述の如き従来より提案されている可
変スワール型の吸気ポートに於ては、吸気スワー
ルの強度を広範囲に亙つて可変制御することは望
めず、これに対し近年は、特に自動車用内燃機関
の高出力化及び高速運転化に伴ない吸気スワール
の可変幅の増大がより一層要求されている。

発明の目的 本発明は、従来の吸気ポートに比してスワール
強度の可変幅が大きく、しかも構造簡単にして確
実な可変スワール制御を行う改良された内燃機関
の吸気ポートを提供することを目的としている。

発明の構成 かかる目的は、本発明によれば、シリンダボア
の軸線に実質的に垂直な仮想平面に沿つて延在す
る第一の通路部分と、吸気弁の弁軸周りに延在し
一端にて前記第一の通路部分に接続して他端にて
前記シリンダボアに開口した第二の通路部分とを
有し、前記第二の通路部分には前記吸気弁の弁軸
を支持する円環状断面の弁軸支持部が設けられて
いる内燃機関の吸気ポートに於て、前記弁軸支持
部の周りに回動可能に装着され前記弁軸支持部の
外周面に対し伸開線状に延在する面部を含む第一
の吸気流案内部材と、一端にて前記第一の吸気流
案内部材の伸開端に枢動連結された第二の吸気流
案内部材とを有し、前記第二の吸気流案内部材は
前記第一の通路部分を流れる吸気流に対して傾斜
する第一の位置と前記第一の通路部分を流れる吸
気流に沿う第二の位置との間に移動可能であるこ
とを特徴とする内燃焼関の吸気ポートによつて達
成される。

発明の効果 かかる構成によれば、第一の吸気流案内部材と
第二の吸気流案内部材により第一の通路部分より
吸気弁の弁軸支持部に至り該弁軸支持部に接続さ
れた連続した吸気流案内面が構成され、前記第二
の吸気流案内部材が前記第一の位置にある時に
は、前記吸気流案内面により吸気流が第二の通路
部分の吸気弁の弁軸支持部の一方の側へ偏流して
前記第二の通路部分を前記弁軸支持部の周りに旋
回しつつシリンダボア内に流入することによりシ
リンダボア内に比較的強力な吸気スワールが生
じ、これに対し前記第二の吸気流案内部材が前記
第二の位置にある時には、前記吸気流案内面が吸
気流に対し実質的な偏流作用を行わなくなり、こ
れにより吸気流は吸気弁の弁軸支持部の周りを旋
回することなくシリンダボア内に直進流入し、シ
リンダボア内に吸気スワールが殆ど或いは全く生
じなくなり、従来のものに比して吸気スワールの
強度が広範囲に亙つて変化する。

実施例の説明 以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図乃至第３図は本発明による内燃機関の吸
気ポートの一つの実施例を示している。図に於
て、１はシリンダヘツドを示しており、該シリン
ダヘツドに吸気ボート２が設けられている。

吸気ポート２は、所謂偏心吸気ポートであり、
シリンダボア５０の軸線に実質的に垂直な仮想平
面、即ち図にて水平に沿つて延在し一端に吸気入
口３を有する四角形状断面の第一の通路部分４
と、吸気弁の弁軸５の周りに偏心延在して一端に
て第一の通路部分４に接続し他端にてシリンダボ
ア５０に開口した円形状断面の第二の通路部分６
とを有している。第二の通路部分６は、弁軸５の
周りに偏心延在する円筒状の周壁８を有し、シリ
ンダボア５０に対する開口端、即ち吸気出口７は
弁軸５と同心の円形に形成され、該吸気出口には
前記吸気弁が選択的に着座する円環状の弁座部材
（図示省略）が取付けられている。第二の通路部
分６には前記吸気弁の弁軸５を支持する円環状断
面の弁軸支持部９が設けられている。

弁軸支持部９の外周部には円環状の周溝１０が
形成されており、該周溝９には第一の吸気流案内
部材１１のスナツプリング状の係合部１１ａが弁
軸５の軸線周りに回動可能に嵌合している。第一
の吸気流案内部材１１は係合部１１ａと該係合部
の一端部より弁軸支持部９の外周面に対して伸開
線状に延在する伸開部１１ｂとを一体に有する比
較的薄い板部材により構成されており、伸開部１
１ｂはその伸開端より伸開基部へ向かうに従い第
二の通路部分６の周壁８と間の間隙を漸次減少す
るように湾曲形成されている。第一の吸気流案内
部材１１の伸開端にはヒンジピン１２によつて第
二の吸気流案内部材１３の一端部が枢動連結され
ている。第二の吸気流案内部材１３は比較的薄い
平な板部材により構成されており、第一の通路部
分４内に延在している。

第一の吸気流案内部材１１と第二の吸気流案内
部材１３とは共に第一の通路部分４の高さ寸法と
同じ軸を有しており、第二の吸気流案内部材１３
は、その上縁にて第一の通路部分４の上壁に非常
に小さい間隙をおいて近接し、また下縁にて第一
の通路部分４の下壁に非常に小さい間隙をおいて
近接している。第二の吸気流案内部材１３の他端
近傍部にはその上縁及び下縁より突出したピン１
４が固定されており、該ピンはその両端部にて
各々第二の通路部分４の上壁及び下壁に設けられ
た案内溝１５に移動可能に係合している。案内溝
１５は第一の通路部分４の中央部より一側部へ向
けて第一の通路部分４の延在方向に対し傾斜して
設けられており、該案内溝に案内されて第二の吸
気流案内部材１３は、第１図に於て実線及び第２
図に示されている如く、第一の通路部分４を流れ
る吸気流に対して傾斜する第一の位置と、第１図
に於て仮想線及び第３図に示されている如く、第
一の通路部分４を流れる吸気流に沿う第二の位置
との間に移動するようになつている。第二の吸気
流案内部材１３は前記第一の位置にある時には前
記他端にて第一の通路部分４の側壁に当接するよ
うになつている。

第二の吸気流案内部材１３が前記第一の位置に
ある時には、第二の吸気流案内部材１３と第一の
吸気流案内部材１１とにより吸気流を第二の通路
部分６の弁軸支持部９の一方の側へ導き且吸気入
口３の側より吸気出口７へ向かうに従い吸気通路
断面積が次第に減少して吸気流に対し絞り効果を
与えるヘリカル状の吸気通路がそれら吸気流案内
部材の一方の側に形成される。従つて、この時に
は吸気入口３より第一の通路部分４内に流入した
吸気はそのすべてが第２図にて矢印Ａで示されて
いる如く、まず第二の吸気流案内部材１３と第一
の通路部分の側壁とにより案内されて絞り効果に
より流速を増しつつ第二の吸気流案内板１３の一
方の側を第二の通路部分６の弁軸支持９部の一方
の側へ向けて流れ、更に第一の吸気流案内部材１
１の伸開部１１ｂと周壁８とにより案内されて更
に流速を増しつつ弁軸支持部９の周りを旋回しつ
つ吸気出口７よりシリンダボア５０内に流入す
る。これによりシリンダボア５０内には比較的強
力な吸気スワールが発生する。

第二の吸気流案内部材１３が前記第一の位置よ
り前記第二の位置へ向けて移動すると、第二の吸
気流案内部材１３の前記他端が第一の通路部分４
の側壁より離れ、吸気入口３より一の通路部分４
内に流入した吸気は第二の吸気流案内部材１３の
両側を流れるようになる。第二の吸気流案内部材
１３の一方の側を流れる吸気は第二の通路部分６
の弁軸案内部９の一方の側に導かれて弁軸案内部
９の周りを旋回しつつシリンダボア５０内に流入
するが、吸気流案内部材１３の他方の側を流れる
吸気は第一及び第二の通路部分４と６と直進して
シリンダボア５０内に流入し、これによりシリン
ダボア５０内に生じる吸気スワールが弱くなる。
吸気スワールの強度は第二の吸気流案内部材１３
が前記第一の位置より前記第二の位置へ向かうに
従い前記一方の側を流れる吸気の流量の減少に伴
ない前記他方の側を流れる吸気の流量が増大し且
第二の吸気流案内部材１３の傾斜度が減少するこ
とにより低下する。

第二の吸気流案内部材１３が、第３図に良く示
さている如く、前記第二の位置に位置するように
なると、第二の吸気流案内部材１３は第一の通路
部分４を流れる吸気流に沿つて延在するようにな
ることにより該吸気流案内部材は吸気流に対し実
質的な偏流作用を行わなくなり、吸気ポート３よ
り第一の通路部分４内に流入した吸気の全てが、
第３図にて矢印Ｂで示されている如く、直進して
シリンダボア５０内に流入するようなり、シリン
ダボア５０内に吸気スワールが生じなくなる。

第一の吸気流案内部材１１は第二の吸気流案内
部材１３が前記第一の位置より第二の位置へ向か
うに従つて第１図で見て反時計廻り方向に回動
し、この回動に伴なつて伸開部１１ｂと第二の通
路部分６の周壁８との間の間隙が増大することに
より第一の吸気流案内部材１１が吸気流に与える
流れ抵抗が減少し、充填効率が向上する。

第４図及び第５図は第１図乃至第３図に示され
た吸気ポートを直列四気筒燃機関に適用した一つ
の実施例を示している。尚、第４図及び第５図に
於て第１図乃至第３図に対応する部分は第１図乃
至第３図に付した符号と同一の符号により示され
ている。シリンダヘツド１には気筒配列方向に延
在する孔２０に制御ロツド１６がその軸線方向に
移動可能に挿入されており、該制御ロツドには各
気筒の吸気ポートに於けるピン１４に係合するフ
オーク部材１７が取付けられており、制御ロツド
１６がその軸線方向、即ち図にて上下方向に駆動
されることにより第二の吸気流案内部材１３が前
記第一の位置と前記二の位置との間に移動するよ
うに構成されている。制御ロツド１６はその一端
にてダイヤフラム装置の如き適宜のアクチユエー
タに駆動連結され、例えば内燃機関の吸入空気量
の増大に応じて図にて上方へ駆動されるようにな
つている。

尚、第４図は第二の吸気流案内部材１３が前記
第一の位置にある時の状態を、第５図は第二の吸
気流案内部材１３が前記第二の位置にある時の状
態を各々示している。

第６図乃至第９図は各々本発明による吸気ポー
トの他の一つの実施例を示している。尚、第６図
乃至第９図に於て第１図に対応する部分は第１図
に付した符号と同一の符号により示されている。

第６図及び第７図に示された実施例に於ける吸
気ポートは吸気ポート形状が第１図に示されたそ
れとは異なつている。第６図に示された実施例に
於ける吸気ポートはストレート型のものであり、
この型の吸気ポートに於ても上述した実施例と同
様の作用効果が得られる。第７図に示された実施
例に於ける吸気ポートはヘリカル吸気ポートであ
り、該実施例に於ては、第二の吸気流案内部材１
３は第一の通路部分４の側壁形状と同様に湾曲し
ており、第二の位置にある時には第一の通路６の
一側壁に接合して実質的は吸気流の偏向作用を行
わないようになつている。ヘリカル吸気ポートに
於ては、第二の吸気流案内部材１３が前記第二の
位置にあつても吸気スワールが全く生じなくなる
ことはなく、これは直接噴射式デイーゼル機関の
如く、高速、高負荷運転時にも弱い吸気スワール
が必要なものに於て有用である。

第８図に示された実施例に於ては、案内溝１５
が第一の通路部分４の延在方向に延長され、第二
の吸気流案内部材１３が前記第一の位置より第二
の通路６の側へ平行移動した第三の位置に選択的
に位置し得るようになつている。第二の吸気流案
内部材１３が前記第三の位置にある時には第一の
吸気流案内部材１１が前記第一の位置にある時よ
り更に図にて時計廻り方向に回動し、伸開部１１
ｂと第二の通路部分６と周壁８との間の間隙を更
に減少するようになつている。

第二の吸気流案内部材１３が前記第三の位置に
ある時には第一の吸気流案内部材１１の伸開部１
１ｂと第二の通路部分６の周壁８との間の間隙が
減少し、該部分を通過する吸気の流速がより一層
速くなることによりシリンダボア５０内に生じる
吸気スワールの強度がより一層増大するようにな
る。尚、この実施例に於ても前記第二の吸気流案
内部材１３が前記第二の位置にある時にはシリン
ダボア５０内には吸気スワールが発生しなくな
る。

第９図に示された実施例に於ては第一の吸気流
案内部材はブロツク部材により構成され、該ブロ
ツク部材は、弁軸案内部９の外周に嵌合する円形
の嵌合孔１８と、弁軸支持部９の外周面に対し伸
開線上に延在する伸開面部１９を外周面に有して
いる。かかる実施例に於ても、第一の吸気案内部
材１１と第二の吸気流案内部材１３とはヒンジピ
ン１２により枢動連結され、第二の吸気流案内部
材１３が前記第一の位置と前記第二の位置との間
を移動することにより上述した実施例と同様の作
用効果が得られる。

上述の如く構成された吸気ポートに於ては構造
簡単にして比較的広範囲に亙つて高精度に吸気ス
ワールの強度を制御することができ、内燃機関の
性能を大幅に改善するこができる。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について
詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限ら
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々
の実施例が可能であることは当業者にとつて明ら
かであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の吸気ポートの
一つの実施例を示す平断面図、第２図及び第３図
は各々第１図に示された空気ポートの二つの作動
状態を示す斜視図、第４図及び第５図は第１図乃
至第３図に示された吸気ポートを直列四気筒内燃
機関に適用した一つの実施例を示す平断面図、第
６図乃至第９図は各々本発明による内燃機関の吸
気ポートの他の実施例を示す平断面図である。 １……シリンダヘツド、２……吸気ポート、３
……吸気入口、４……第一の通路部分、４……吸
気弁の弁軸、６……第二の通路部分、７……吸気
出口、８……周壁、９……弁軸案内部、１０……
周溝、１１……第一の吸気流案内部材、１１ａ…
…係合部、１１ｂ……伸開部、１２……ヒンジピ
ン、１３……第二の吸気流案内部材、１４……ピ
ン、１５……案内溝、１６……制御ロツド、１７
……フオーク部材、１８……嵌合孔、１９……伸
開面部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダボアの軸線に実質的に垂直な仮想平
   面に沿つて延在する第一の通路部分と、吸気弁の
   弁軸周りに延在し一端にて前記第一の通路部分に
   接続し他端にて前記シリンダボアに開口した第二
   の通路部分とを有し、前記第二の通路部分には前
   記吸気弁の弁軸を支持する円環状断面の弁軸支持
   部が設けられている内燃機関の吸気ポートに於
   て、前記弁軸支持部の周りに回動可能に装着され
   前記弁軸支持部の外周面に対し伸開線状に延在す
   る面部を含む第一の吸気流案内部材と、一端にて
   前記第一の吸気流案内部材の伸開端に枢動連結さ
   れた第二の吸気流案内部材とを有し、前記第二の
   吸気流案内部材は前記第一の通路部分を流れる吸
   気流に対して傾斜する第一の位置と前記第一の通
   路部分を流れる吸気流に沿う第二の位置との間に
   移動可能であることを特徴とする内燃焼関の吸気
   ポート。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された内燃機関
   の吸気ポートに於て、前記第二の吸気流案内部材
   は該第二の吸気流案内部材の端縁部より突出した
   ピンにて前記第一の通路部分の壁部に形成された
   案内溝に移動可能に係合して前記第一の位置と前
   記第二の位置との間に移動可能であることを特徴
   とする内燃機関の吸気ポート。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載さ
   れた内燃機関の吸気ポートに於て、前記第一の吸
   気流案内部材と前記第二の吸気流案内部材は各々
   板部材により構成されていることを特徴とする内
   燃機関の吸気ポート。 ４ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載さ
   れた内燃機関の吸気ポートに於て、前記第一の吸
   気流案内部材は外周面に前記面部を含むブロツク
   部材により構成され、前記第二の吸気流案内部材
   は板状部材により構成されていることを特徴する
   内燃機関の吸気ポート。 ５ 特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに
   記載された内燃機関の吸気ポートに於て、前記第
   二の吸気流案内部材は前記第二の位置にある時に
   は他端にて前記第一の通路部分の壁面に当接する
   よう構成されていることを特徴とする内燃機関の
   吸気ポート。 ６ 特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れかに
   記載された内燃機関の吸気ポートに於て、前記第
   一の吸気流案内部材の前記面部はその伸開端より
   伸開端部へ向かうに従い前記第二の通路部分の周
   壁との間隔を漸次減少するよう形成されているこ
   とを特徴とする内燃機関の吸気ポート。