JPS58101220A - ヘリカル型吸気ポ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヘリカル型吸気ボー）Ｋ関する。

ヘリカル型吸気ボートは通常吸気弁開りに形成された渦
巻部と、この渦巻部に接線状に接続されかつはほまっす
ぐに延びる入口通路部とＫより構成されゐ。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ｌｌ
＆調低速低貴荷運転時に機関ｉａｉ！富内に強力な旋回
流を発生せしめようとすると吸気ポート形状が流れ抵抗
、の大き々形状になりてしまうので吸入空気量の多い＃
１４関高速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ヘリカル型吸
気ボート入口通路部から分岐されてヘリカル型吸気ボー
ト渦巻部の渦巻終端部に連通する分岐路をシリンダヘッ
ド内に形成し、分岐路内にアクチ島エータによりて作動
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
量よシも大きくなったときにアクチ藤エータを作動させ
て開閉弁を開弁するようにし九ヘリカル型吸気ボート流
路制御装置が本出願人によシ既に提案されている。この
ヘリカル型吸気ボートでは轡関吸入空気滓の多い機関高
速高負荷運転時にヘリカル型吸気ポート入口通路部内に
送シ込まれた吸入空気の一部が分岐路を介してヘリカル
型吸気ボー）１１１４１１９．内に送シ込ｔれる丸めに
吸入空気流に対する流れ抵抗が低下し、斯くして育填効
率を向上することができる。しかしながらこのヘリカル
型吸気ボートで杜分岐路が渦巻終端部の側壁面上に開口
しているために機関高速高負荷運転時に渦巻部内を旋回
しつつ流れる空気流に分岐路から流出した空気流が正面
から衝突し、その結果流れ抵抗が大きくなるために十分
に高い充填効率が得られないという問題がある。

本発明は機関高速高負荷運転時にｌＩｌ＠一部内を旋回
しつつ流れる空気流に分岐路から流出した空気流が正面
から衝突するのを阻止して高い充填効率を確保するよう
にしたヘリカル型吸気ボートを提供することにある。

以下、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図並びに第２図を参照すると、ｌはシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロックｌ内で往復動するピストン、
３はシリンダブロック！上に固定されたシリンダヘッド
、４はピストン２とシリンダヘッド３間にＷｌ或された
燃焼室、５社吸気弁、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
２図に示されるようにヘリカル型吸気ボート６はは埋′
ｔ−）すぐＫｉＦびる入口通路部Ａを、渦巻部Ｂとによ
り構成され、入口通路部ＡＦｉ？ＩＩ４＠！部ＢＫ！ｍ
１ｌｌ状に接続される。第１図から第５図に示されるよ
うに吸気弁５の軸線から麟れた方の入口通路部Ａの側壁
面１１はは埋垂直に配置され、この側壁面１１は吸気弁
５の軸線を中心として湾曲する渦巻部Ｂの側壁面１２に
滑らかに接続する。

一方、吸気弁５の軸ＩＩＩＫ近い方の側壁面１３は第４
図並びに第５図かられかるようにｍ管部Ｂに近い側の入
口通路部Ａの下流側−域において下向きの傾斜面に形成
される。仁の傾斜側１１１面１３の上方部は第４図から
れかるよｌ３ＫＩＩＩ春部Ｂの土壁面１４から下方に突
出する吸入空気ガイド［１０の側−面１．１に滑らかに
接続される。

ｌｌ！３図かられかるように入口通路部ムの上雫面１４
はその巾がｉｌＩ春部ＢＫ向けて徐々に狭くなり、沙い
て渦巻部Ｂの上様面１５に滑らかに接続する。

ｆた、入口通路部Ａの底壁面１６は土壁面１４かも＃１
は一定の間隔をなして渦看部ＢＥ向けて延び、次いで滑
らかな曲壁面１７を経て渦巻部βの出口１１１’Ｆ、１
８Ｋｉｌ’［−ｉ！レル。

一方、シリンダヘッド３内には入口通路部Ａと渦巻部Ｂ
の渦巻終端部Ｃとを連通ずる分岐路１９が形成され、こ
の分岐路１９内に紘ロータリ弁２０が配置される。この
分岐路１９は入口通路部Ａの下１！ｌ１１６から上壁面
１４１で延びる隔壁２１によつて入口通路部Ａから分離
されておシ、この隔壁２１０渦看部Ｂ側の端部に吸入空
気ガイド壁１０が一体形成される。分岐路１９は＃１は
矩形断面を有し、分岐路１９の下壁面２２は渦巻部出口
舒１８に滑らかに接続される。一方、分岐路１９の上壁
面２３社員巻部Ｂに向けて下降し、第１図、１２図並び
に第３図の接続線Ｐにおいて渦巻部Ｂの上壁面１５に接
続される。第２図かられかるようＫこの接続線Ｐは吸気
弁５の軸線から渦巻半径方向に向かって入口通路ｗ、Ａ
の長手軸線に対しほぼ直角方向に延びる。なお、この接
続Ｉｍｐの近傍における分岐路１９の上壁面部分は半径
Ｒの凹状の湾曲面に形成される。一方、第１図に示され
るようにロータリ弁２０は分岐路１９の底壁面２２から
土壁面２３に亘りて延び、このロータリ弁２０の弁軸２
４はロータリ弁ホルダ２５によりて回動可能に支持され
る。

第６図を参照すると、ロータリ弁２ｏの上端部にボルト
３２によって固着されたアーム３ｏの先端部は負圧ダイ
アフラム装置４０のダイアフラム４１に固着された制御
ロッド４２に連結ロッド４３を介して連結される。負圧
ダイアフラム装置４０はダイアフラム４１によって大気
から隔離された負圧室４４を有し、この負圧室４４内に
ダイアフラム押圧用圧縮ばね４５が挿入される。シリン
ダヘッド３には１次側気化器４６ａ　　と２次側気化器
４６ｂからなるコンパウンド型気化器４６を具えた吸気
マニホルド４７が取付けられ、負圧室４４は負圧導管４
８を介して吸気マニホルド４７内に連結される。この負
圧導管４８内には負圧室４４から吸気マニホルド４７内
に向けてのみ流通可能な逆止弁４９が挿入される。更に
、負圧室４４は大気導管５０並−びに大気開放制御弁５
１を介して大気に連通する。この大気開放制御弁５１は
ダイアフラム５２によりて隔成された負圧室５３と大気
圧室５４とを有し、更に大気圧室５４に隣接して弁室５
５を有する。この弁室５５は一方では大気導管５０を介
して負圧室４４内に連通し、他方では弁ポート５６並び
にエアフィルタ５７を介して大気に連通ずる。弁室５５
内には弁ボート５６の開閉制御をする弁体５８が設けら
れ、この弁体５８は弄ロッド５９を介してダイアフラム
５２に連結される。負圧室５３内にはダイア７２ム押圧
用圧縮ばね６０が挿入され、更に負圧室５３は負圧導管
６１を介して１次側気化器４６ｍのぺ／チ、ＩＪ部６２
に連結される。

気化器４６祉通常用いられる気化器であって１次側スロ
ットル弁６３が所定開度以上開弁したときに２次側スロ
ットル弁６４が開弁し、１次側スロットル弁６３が全開
すれば２次側スロットル弁６４も全開する。１次側気化
器４６ｍのペンチエリ部６２に発生する負圧は機関シリ
ンダ内に供給される吸入空気量が増大するはど大きくな
シ、従りてペンチ凰す部６２に発生する負圧が所定負圧
よシも大きくなつたとＩＫ、即ち機関高速高負荷運転時
に大気開放制御弁５１のダイアフラム５２が圧縮ばね６
０に抗して右方に移動し、そ−の結果弁体５８が弁ボー
ト５６を開弁して負圧ダイアフラム装ｗ４０の負圧１１
４４を大気に開放する。このときダイアフラム４１は圧
縮ばね４５のばね力によシ下方に移動し、その結果ロー
タリ弁２ｏが回転せしめられて分岐路１９を全開する。

一方、１次側スロットル弁６３の開度が小さいときＫは
ベンチ凰す部６２に発生する負圧が小さな九めに大気開
放制御弁５１のダイアフラム５２は圧縮ばね６０のばね
力によシ左方に移動し、弁体５８が弁ポート５６を閉鎖
する。更にこのように１次側スロットル弁６３の開度が
小さいときＫは吸気マニホルド４７内には大きな負圧が
発生している。

逆止弁４９は吸気マニホルド４７内の負圧が負圧ダイア
フラム１置４０の負圧室４４内の負圧よシ４大きく表る
と開弁し、吸−マニホルド４７内の負圧が負圧室４４内
Ｏ負圧よシも小さくなると閉弁するので大気開放制御弁
５１が閉弁している限シ貴圧室４４内の負圧は吸気マニ
ホルド４７内に発生した最大角圧に維持される。負圧室
４４内に負圧が加わるとダイアフラム４１は圧縮ばね４
５に抗して上昇し、その結果ロータリ弁２０が回動せし
められて分岐路１９が閉鎖される。従ワて機関低速低負
荷運転時に社ロータリ弁２０によって分岐路１９が閉鎖
されることになる。なお、高負荷運転時でありて４機関
回転数が低い場合、並びに機関回転数が−〈ても低負荷
運転が行なわれている場合にはペンチ島り部６２に発生
する負圧が小さなために大気開放遮断弁５１は閉鎖され
続けている、従りてこのような低速高負荷運転時並びに
高速低負荷運転時には負圧室４４内の負圧が前述の最大
角圧に維持されているのでロータリ弁２０によりて分岐
路１９が閉鎖されている。

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
時にはロータリ弁２０が分岐路１９を遮断している。従
りてこのとき、入口通路部Ａ内に送シ込★れた混合気の
一部は第１図において矢印Ｘで示すように上１！ｌ１ｉ
１４，１！ＳＫ沿０　’ＣＡ　行Ｌ、ａの混合気は入口
通路ｍＡの傾斜側壁面１３に衝突し、下向きの力を与え
られて第１図において矢印ＬＫ示すように旋回すること
なくＩＩ春部出口部１８内に流入す石。前述したように
上壁面１４の巾は次＃ｌ！Ｋｌｌ！くなるために上壁面
１４に沿ワて流れる混合気の流路は次第に狭ばｔ！Ｉ、
斯くして土壁面１４に沿う混合気流社次第に増速される
。次いでこの増速された混合気流は渦巻部Ｂの上壁面１
５に沿りて進行し、斯くして？ＩＩＩ看部Ｂ内には強力
な旋回流が発生せしめられる。矢印りで示すようＫ１１
ｌ看部出口部１８内に流入した混合気はこの旋回流によ
つて旋回力が与えられ、次いで旋回混合気は吸気弁５と
その弁座間に形成される間隙をＩＩ−）て燃焼室４内に
流入して燃焼室４内に強力な旋回流を発生せしめる。

一方、吸入空気量が多い機関高速高負荷運転時にはロー
タリ弁２０が開弁するので入口通路部Ａ内に送シ込まれ
た混合気の一部が流れ抵抗の小さな分岐路１９を介して
ｍ春部Ｂ内に送シ込まれる。

前述したように分岐路１９の上壁面２３は接続線Ｐの近
傍において湾曲しているので分岐路１９内から流出し要
理合気は第１図において矢印６に示すように吸気弁５の
かさ部背面に向けて流れる。

従りて渦巻部ＢＯ上様面１５に沿って旋回しつつ流れる
混合気流は分岐路１９から流出する混合気流によりて減
速されることなく流路方向が下向きに偏向せしめられる
だ村である。斯くして渦巻部Ｂの上壁面１５に沿りて流
れる混合気流が受ける流れ抵抗は小さく、斯くして高い
充填効率を得ることができる。なお、前述したように綻
続ＳＩＰは吸気弁５の軸線から渦巻半径方向に向けて入
口通路部ムの長手軸線に対しは埋置角方向に延びている
。発明者による実験によればこの接続線Ｐがこの位置よ
シも分岐路１９に近い側に位置するように、或いは分岐
路１９から離れた側に位置するように分岐路１９の上置
面２３を１ｍ４部Ｂの上壁面１５に接続すゐと充填効率
が低下することが判明している。また、入口通路部ムに
軸側側壁面１３を設けゐことによりて入ロ通路部ム内に
送シ込ｉれた混合気の一部は通常の吸気ボート内を流れ
る混合気と同様に旋凹する仁となく滑らかな曲壁面１７
に沿りて渦饗部出口部１８に流出するために流入抵抗は
小さくなシ、斯くして高速高負荷運転時における充填効
率が更に高くなる。

第７図から第１１図に別の実施例を示す。この実施例で
は入口通路部ムの上着面１４並びに渦巻部Ｂの上置面１
５から垂下する隔壁フ０が設けられ、この１１８１７０
によりて分岐路１９祉入口通路部Ａから分離されている
。なお、第７図並びに第１θ図かられかるようＫこの隔
１！？（ｌ入口通路部ムの下壁面１６には連結されてい
ない。従りて分岐路１９の長手方向下側空間はその全長
に亘つて横断面内において入口通路部Ａ内に連通してい
る。また、ロータリ弁２０は分岐路１９の上壁面２３か
ら入口通路部Ａと分岐路１９の共通底壁１６１で延びて
いる。この実施例における分岐路１９の上壁面２３と渦
巻部Ｂの土壁面１５との接続線Ｐの位置、並びに分岐路
１９の上壁面２３の形状は第１図から第６図に示す実施
例と同様なので説明を省略する。この実施例においても
ロータリ弁２０が閉弁すると入口通路部Ａ内に送）込ま
れた混合気は分岐路】９を経ることなく渦巻部Ｂ内に供
給され、一方ロータリ弁２０が開弁すると入口通１８！
Ｒ１内に送り込まれた混合気の一部が分岐路１９内を通
って渦巻部Ｂ内に送シ込まれる。

以上述べたように本発明によれば分岐路の上壁面と渦巻
部の上壁面とをそれらの接続線が吸気弁軸線から１１１
巻方向に向けて入口通路部の長手軸線に対し＃１ぼ直角
に延びるように連結し、更に接続線近傍の分岐路上壁面
を凹状湾曲面から形成するととｋよって機関低負荷運転
時における旋回流を弱めることなく、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の１−１１１に沿りてみた吸気ボートの
側面断ｍ図、第２図は熱１図の断面平面図、第３図は吸
気ポートの形状を示す斜視図、第４図は第２図のｍＶ−
ＩＶ、ＩＩに沿りてみた断面図、第５図は第２ＷＪのＶ
−ＶＭＫ沿りてみた断面図、第６図は流路制御装置の全
体図、第７図は１８図の猪−■線に沿つてみた吸気ポー
トの別の実施例の側面断面図、第８図は第７図の断面平
面図、第９図は第７図の吸気ポートの形状を示す斜視図
、第１０図は第８図のＸ−Ｘ１ｉＫ沿りてみた断面図、
第１１図社第８図のＸｌ−Ｘ１線に沿ってみた断面図で
ある。 ６・・・吸気ポー）、　　　１９・・・分岐路、２０・
・・ロータリ弁、　　　　Ａ・・・入口通路部、Ｂ・・
・ｆＩ４春部、　　　　　　Ｐ・・・接続線、特許出願
人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 ｆｐ理士青木　朗 弁理士西舘和之 弁理土中山恭介 弁理士　山　口　昭　之 第　１図 ＄２図 第４図 第５ｖＡ 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁Ｒシに形成された渦＠部と、該渦巻部に接線状に
   接続されかつは埋まりすぐに延びる入口通路部とＫより
   構成されたヘリカル型吸気ボートにおいて、上記入口通
   路部から分岐されて上記渦巻部のＪ１巻終端部に連通ず
   る分岐路を上記入口通路部に併設すると共に該分岐路内
   に開閉制御弁を配ツし、吸気弁軸線からＩＩＩ看半径方
   向に向けて該入口通路部の長手軸線に対しは埋直角に延
   びる直線上において上記分岐路上壁面をｌＩ１巻部上壁
   面に枦続し、該渦＠部上壁面近傍の分岐路上壁面を渦Ｓ
   ｍ上壁面から斜め上方に延びる凹状湾曲面から形ψした
   ヘリカル型吸気ボート。