JPH044444B2 - - 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、燃焼室における燃料と空気と
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が比較的速い高速、高負
荷運転時に於ては、吸気スワールが強くなり過
ぎ、所謂オーバスワール現象が生じる。このオー
バスワール現象は、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を招来し、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、底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。

上述の如き事情に鑑みて、吸気ポート内に可動
式の吸気流案内部材が設けられ、該吸気流案内部
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
変スワロー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の軸線周り
に螺旋状にに延在する螺旋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
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
機関の吸気ポートによつて達成される。

また本発明による吸気ポートに於ては、前記第
一の吸気流案内部材は、螺旋板部に加え、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
を含んでいて良い。

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、
前記第二の通路部分を第一の吸気流案内部材の螺
旋板部に案内されて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時部の周りを旋回す
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
ダヘツドに吸気ポート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、即ち図にて水平面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５の軸線周りに螺旋状に延在す
る螺旋板部１１ｂと前記係合部に他端部より弁軸
支持部９の外周面に対して伸開線状に延在する伸
開部１１ｃ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１１ｃ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との間の間隙を漸次減少するよう湾曲形成
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
同じ幅を有しており、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の上縁に非常
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た
案内溝１５に移動可能に係合している。案内溝１
５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
気のすべてが第２図にて矢印Ａで示されている如
く、ます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の弁軸支持部９の一方の側へ
向けて流れ、更に第一の吸気流案内部材１１の伸
開部１１ｃと周壁８とにより案内されて更に流速
を増しつつ第一の吸気流案内部材１１の螺旋板部
１１ｂに案内されて弁軸支持部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より第一の通路部分
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とを直進
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の傾斜度が減少し
且第一の吸気流案内部材１１の螺旋板部１１ｂが
回動変位して第二の通路部分６の有効旋回通路長
が短くな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
されている如く、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内に流入するようになり、
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１１ｃ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多気筒内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。ピン１４の上端部は案内溝１５を経て
シリンダヘツド１の上部に突出しており、該突出
端には駆動レバー１６の長孔１７が係合してい
る。シリンダヘツド１の上部には気密構造の軸受
装置１８によつて駆動軸１９が回動可能に取付け
られており、該駆動軸に枢動レバー１６が固定連
結されている。駆動軸１９にはもう一つのレバー
２０が固定連結されており、該レバーには植設ピ
ン２１によつて制御ロツド２２に駆動されてい
る。制御ロツド２２はシリンダヘツド１の上部に
その気筒配列方向に延在してその軸線方向に移動
可能に取付けられており、制御ロツド２２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
置と前記第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２２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。

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図に示された吸気ポートの二つの作動
状態を示す斜視図、第４図は第１図乃至第３図に
示された吸気ポートを直列多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５図は第４
図の線−に沿う断面図である。 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……螺旋板部、１１ｃ……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
……駆動レバー、１７……長孔、１８……軸受装
置、１９……駆動軸、２０……レバー、２１……
植設ピン、２２……制御ロツド。

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
   前記弁軸の軸線周りに螺旋状に延在する螺旋板部
   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機関の吸気ポート。 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
   れた内燃機間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項乃至第３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。 ５ 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
   婦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
   前記弁軸周りに螺旋状に延在する螺旋板部と前記
   弁軸支持婦の外周面に対し伸開線状に延在する面
   部と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機関の吸気ポ
   ート。 ６ 特許請求の範囲第５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て
   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。 ７ 特許請求の範囲第５項または６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。 ８ 特許請求の範囲第５項乃至第７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。 ９ 特許請求の範囲第５項乃至第８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。