JPS58200029A - 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ポートに関する。

ヘリカル型吸気ポートは通常吸気弁脚）に形成された渦
巻部と、との渦巻部に接線状に接続されかつほぼまっす
ぐに延びる入口通路部とにより構成される。このような
ヘリカル型吸気／−）を用いて吸入空気量の少ない機関
低速低負荷運転時に機関炉焼室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な
形状になってしまうので吸入空気量の多い機関高速高負
荷運転時に充填効率が低下するという問題を生ずる。こ
のような問題を解決するためにへり、カル型吸気／−）
入口通路部から分岐されてヘリカル型吸気ポート渦巻部
の渦巻終端部に連通ずる分岐路ｔシリンダヘッド内に形
成し、分岐路内に開閉弁を設けて機関高速１９１１Ｉ′
ｊｉ４．＄Ｉ運転時に開閉弁を開弁するようにしたヘリ
カル型吸気ポートが本出願人により既に提案されている
。このヘリカル型吸気ｚｌｅ　−トでは機関高速高負荷
運転時にヘリカル型吸気ポート入口通路部内に送り込ま
れた吸入空気の一部が分岐路を介してヘリカル型吸気ポ
ート渦巻部内に送９込壕れるために吸入空気の流路断面
積が増大し、斯くして充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の吸気ポートでは分岐路が
入口通路部から完全に独立した筒状の通路として形成さ
れているので分岐路の流れ抵抗が比砿的大きく、シかも
分岐路を人口通路部にｔｉｌｌ接して形成しなければな
らないために入口通路部の断面積が制限を受けるので十
分に満足のいく高い充填効率を得るのが困難となってい
る。更に、ヘリカル型吸気／−）はそれ自体の形状が複
雑であり、しかも入口通路部から完全に独立し九分岐路
を併設し友場合には吸気ポートの全体構造が極めてり鑵
となるのでこのような分岐Ｘｔ−具えたヘリカル型吸気
ポートをシリンダヘッド内に形成するのはかなり困難で
ある。

本発明は機関＾巡高負門運転時に高い充填効率ｔ−得る
ことができると共に製造の谷易な新規形状を有するヘリ
カル型吸気、ｊ？−）ｔ−提供することりこめる。

以下、添附図面を参■料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、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダゾロ、りｌ内で往復動するピストン、
３けシリンダプロ、りｌ上に固締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間に形成された
炉焼室、５は吸気弁、６はシリンダヘッド３内に形ｂｖ
され六り１、リカル型吸気、ｔ？−）、７は排気弁、８
はシリンダヘッド３内に形成σれた排気ポート、９は燃
焼室４内に配置された点火栓、１０は吸気弁５のステム
５ａを案内するステムガイドを夫々示す。第１図並びに
第２図に示されるように吸気ポート６の土壁面１１土Ｖ
Ｃは下方に突出する隔壁１２が一体成形され、この隔壁
１２によって渦巻部Ｂと、この渦巻部Ｂに接線状に接続
された入口通路部Ａからなるヘリカル型吸気ポート６が
形成される。この隔壁１２は入口通路ｍＡ内から吸気弁
５のステムガイド１０の胸囲まで砥びており、第２図か
られかるようにこの隔壁１２の根元部の巾りは人口通路
部Ａからステムガイド１ｏに近づくにつれて徐々に広く
なる。隔壁１２Ｆｉ吸気４−トロの入口開口６ａに最も
近い側に位置する先端部１３を有し、更に隔Ｉｌｌ　２
ｔｊ第２図においてこの先端部１３がら反時計回妙にス
テムガイド１０まで延びる第１側壁面１４畠と、先端部
１３から時計回シにステムガイド１０まで延びる第２側
壁面１４ｂとを有する自模１＠管面１４畠は先端部１３
がらステムガイド１０の一方を通って渦巻部Ｂ（Ｄ＠壁
面１５の近傍まで延びて渦巻部側壁面１５゛との間に挟
窄部１６を形成する。次いで＠１側壁面１４轟は渦巻部
側壁面１５から徐々に間隔を隔てるように彎曲しつつス
テムガイＰｌｏｔで延びる。一方、第２側壁面１４ｂ＃
′ｉ先端部１３からステムガイドｌＯまでほぼまっすぐ
に延びる。

第１図から第９１管参照すると、人口通路ｓＡの側壁ｆ
ｉｉ１７．１８はほぼ垂直配置され、一方人口通路部ム
の上壁面１９は渦巻部Ｂに向けて徐々に下降する。入口
通路部ムの＠４１ＩＩＩＮ１７Ｆｉ輌巻部Ｂ　Ｏ＠＠ｍ
　ｌ　５に滑らかに接続され、入口通路部Ａの上壁１１
１１９は渦巻部Ｂの土壁面２ｏに清らかに接続部ｒする
。渦巻部Ｂの土壁面２ｏは渦巻部Ｂと人【」通路幅Ａの
接続部から狭窄［１６に向けて下降しつつ徐々に巾を法
め、次いで挟窄部１６を通過すると徐々に巾を広げる。

一方、入口通路部６の下壁面２１は第５図に示すように
入口開口６ａの近傍においてはその全体がほぼ水平をな
してお）、側壁面１７に隣接する底壁面部分２１ｍは第
８図に示すように渦巻部Ｂに近づくに従って隆起して傾
斜ｒｋｊを形成する。この傾斜底壁面部分２１ｍの傾斜
角は渦巻部Ｂに近づくにつれて徐々に大きくなる。更に
、第７図並びに第８図に示されるように傾斜゛底壁面部
分２１ａは底壁面２１０はば中央部に形成された凹部３
６に向けて傾斜する。この凹部３６Ｆｉ吸気弁５のかさ
部周りに形成され九円筒状出ロスロート３７まで延びる
。底壁面２１近傍のシリンダヘッド３内には冷却水通路
３８が形成され、従って抵１１１２１は薄肉壁３９ａを
介して冷却水により加熱される。一方、傾斜底壁面部分
２１ｍの延長でめる渦巻部側壁面１５の傾斜ＩＩ壁面１
５ｍに近接して冷却水通路３８が形成され、従ってこの
傾斜ｌｌｌ１壁面１５ｍも薄肉壁３９ｂｔ介して冷却水
により加熱される。

一方、１１４１１１２　Ｆ）７１．１８４ｍ面１４　ｍ
はわずかげかプ傾斜した下向きの傾斜面からなり、第２
１１１１壁面１４ｂＩｆｉはぼ垂直をなす。隔壁１２の
底壁面２２は先端部１３からステムガイド１０に向うに
従って入口通路部６の土壁面１１との間隔が次第に大き
くなるように人口通路部Ａから渦巻＠Ｂに向けてわずか
ばかり彎曲しつつ下降する。隔壁１２の底壁面２２上に
は第４図のハツチングで示す領域に底壁面２２から下方
に突出するリプ２３が形成され、このリゾ２３の底面お
よび底壁面２２はわずかげかシ彎曲した傾斜面全形成す
る。

−力、シリンダヘッド３内には渦巻部Ｂの渦巻Ｍ端ｓＣ
と入口通路部Ａとｔ連通する分岐路２４１１′ が形成場れ、この分岐路２４の人口部にロータリ弁２５
が配置される。この分ｖＬ路２４は隔壁１２によって入
口通路部Ａから分離されており、分岐路２４の下１１１
１空間全体が入口通路ｉＡに連通している。分岐路２４
の上壁面２６はほぼ一様な巾を有し、渦巻終趨部Ｃに向
けて徐々に下降して渦巻部Ｂの土壁面２０に清らかに接
続される。隔壁１２の第２側壁面１４ｂに対面する分岐
路２４の＠壁面２７はほぼ垂直をなし、四にこの＠Ｖ面
２７はほぼ入口通路部Ａの側壁面１８の延長上に位置す
る。なお、第１図かられかるように隔壁１２上に形成さ
れ九リプ２３はロータリ弁２５の近傍から吸気弁５に向
けて延びている。

第１０図に示されるようにロータリ弁２５はロータリ弁
ホルダ２８と、ロータリ弁ホルダ２８内において回転可
能に支持きれた弁軸２９とにより構成され、このロータ
リ弁ホルダ２８はシリンダへ、ド３に穿設されたねじ孔
３０内に螺着さ゛れる。

弁軸２９の下端部には薄板状の弁体３１が一体形成され
、第１図に示されるようＶにの弁体３１は分ＭＭ２４０
Ｊ：Ｉｉ［１ｆｉ２６２１）−らｅ＊ｍ２ｓ−＊ｒａｏ
−ｔ。

る。一方、弁軸２９の上端部にはアーム３２が固定場れ
る。また、弁軸２９の外周面上にはリング＃３３が形成
され、このリング＃＃３３内にはＥ字型位置決めリング
３４が嵌込まれる。更にロータリ弁ホルダ２８の上端部
にはシール部材３５が嵌着され、このシール部材３５に
よって弁軸２９のシール作用が行なわれる。

第１１図を参照すると、ロータリ弁２５の上端部に固着
されたアーム３２の先端部は負圧ダイアフラム装置４０
のダイアフラム４１に固着された制御口、ド４２に連結
口、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、との負圧室４４内にダイアフラム押圧
用圧縮ばね４５が挿入されるｍＶ’）ンダヘッド３には
１次個気化器４６＆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４８を介して吸気マニ
ホルド４７内に連結芒れる。との負圧導管４８内には負
圧Ｗ１４４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１負圧室４４は大
気導管５０並びに大気開放制御弁５１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によって隔
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５５を有する。この弁室５５＃
ｉ一方では大気導管５０１ｒ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／　−）　５６の開閉制御をする弁体
５８が設けられ、この弁体５８は弁ロッド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
アフラム押圧用圧縮ばね６０が挿入これ、更に負圧室５
３は負圧導管６１を介して１次個気化器４６＆のベンチ
ュリ部６２に連結される。

気化器４６は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じたときに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次側スロットルガロ４も全開する。１次側気化
器４６ｍのベンチュリ部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ほど大きくな
り、従ってペンチ、り部６２に発生する負圧が所定負圧
より一大きくなったときに、即ち機ｔＪＪＡ扁速高負荷
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６０に抗して右方に移動し、その結果弁体５８が弁
／　−）　５６を開弁して負圧ダイアフラム装置４０の
負圧室４４を大気に開放する。このときダイアフラム４
１は圧縮ばね４５のばね力により下方に移動し、その結
果ロータリ弁２５が回転せしめられて分岐路２４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
にはペンチ、９部６２に発生する負圧が小さなために大
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／−）５６ｔ
−閉鎖する。艷にこのように１次側スロ、トル弁６３の
開度が小ざいときＶＣＩｉ＠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ｇ！Ｌ！ニホ
ルド４７内の負圧が負圧ダイアフラム装置４０の負圧−
４４内の負圧よりも大きくなると開弁し、吸気マニホル
ド４７内の負圧が負圧１Ｊ４４内の負圧よりも小さくな
ると閉弁するので大気開放制御弁５１が閉弁している限
り負圧室４４内の負圧は吸気マニホルド４フ内に発生し
九最大負圧に維持される。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４５に抗して上昇し、そ
の結果ロータリ弁２５が回動せしめられて分岐路２４が
閉鎖される。従って機関低速低負荷運転時にはロータリ
弁２５によって分岐路２４が閉鎖されることになる。な
お、高負荷運転時であっても機関回転数が低い場合、並
びに機関回転数が高くても低負荷運転が行なわれている
場合にはペンチ、すｓ６２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。従ってこ
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負圧に維持されている
のでロータリ弁２５−によって分岐Ｗ＆２４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２５が分岐路２４を閉鎖している。こ
のとき、入口通路部Ａ内に送）込まれた混合気の一部は
上壁面１９．２０に沿って進み、残りの混合気のうちの
一部の混合気はロータリ弁２５に衝突して入口通路部Ａ
のａｌｌ　６１１面１７の方へ向きを変えた後に渦巻１
ｔｌｓＢのＩｉｌＩｍ１面１５に沿って進む、前述した
ように上壁面１９．２０の巾は挟窄部１６に近づくに従
って次第に挾くなるために上壁面１９．２０に沿って流
れる混合気の流路は次第に挾ばまり、斯くして上壁面１
９゜２０に沿う混合気ｉは次第に増速される。更に、前
述したように隔壁１２の第１ａ壁面１４ｍは渦巻部Ｂの
側壁面１５の近傍まで延びているので土壁面１９．２０
に沿って進む混合気流は渦巻部Ｂの側壁面１５上に押し
やられ、次いで＠Ｉ曖画面１５沿って進むために渦巻部
Ｂ内には強力な旋回流が発生せしめられる。次いで混合
気は７１１！回しつつ吸気弁５とその弁座間に形成され
る間隙を通って燃焼室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＾負荷運転時Ｋｔ；ｊ
ロータリ弁２５が開弁するので入口通路ｓＡ内に送り込
まれた混合気は大別すると３つの流れに分流される。即
ち、第１の流れは隔壁１２の第１＠壁面１４ｍと入口通
路部Ａの側壁面１７間に流入し、次いで渦巻部Ａの上壁
面２０に沿って旋回しつつ流れる混合気流であり、第２
の流れは分岐路２４を介して渦巻部Ｂ内に流入する混合
気流であり、第３の流れは入口通路部Ａの底壁面２１に
沿って渦巻部Ｂ内に流入する混合気流である。

分岐路２４の流れ抵抗社第ｉｌｌ壁面１４龜と＠壁面１
７間の流れ抵抗に比べて小さく、従って第２の混合気流
の方が第１の混合気流よりも多くなる。

史に１渦巻部Ｂ内を旋回しつつ流れる第１混合気流の流
れ方向は第２混合気流によって下向きに偏向され、斯く
して第１混合気流の旋回力が弱められるととＫなる。こ
のように流れ抵抗の小さな分岐路２４からの混合気流が
増大し、更に第１混合気流の流れ方向が下向きに偏向さ
れるので高い充填効率が得られることになる。ｔた、前
述したように隔壁２１の底壁面は下向きの傾斜面から形
成されているので第３の混合気流はこの傾斜面に案内さ
れて流れ方向が下向きに偏向され、斯くして更に高い充
填効率が得られることになる。

一方、前述したように吸気／−トロの底Ｉ＃而２１のほ
ぼ中央部には凹部３６が形成され、傾斜底壁面部分２１
ａＦｉこの凹部３６内に向けて傾斜している。従って傾
斜底壁面部分２１ａ上管流れる液状燃料は凹部３６内に
集められ、次いで集められた液状燃料が円筒状出口スロ
ート３７内に流入する。このように底壁面２１上を流れ
る液状燃料を集めることによって液状燃料はいち早く燃
焼室４内に供給され、斯くして供給燃料に対する応答性
を向上することができる。更に、傾斜底壁面部分２１ｍ
に近接して冷却水通路３８が設けられているので傾斜底
壁面部分２１ａ上を流れる液状燃料は冷却水によって加
熱され、また同様に凹部３６内を流れる液状燃料も加熱
されるので炉科の気化を促進することができる。

１゜ また、本発明によるヘリカル型吸気／−）は吸気ポート
６の土壁面上に隔壁１２を一体成形すればよいのでヘリ
カル型吸気ポートを容易に製造することができる。

以上述べ友ように本発明によれば機関低速低負荷運転時
には分岐路ｔ−迩断して多量の混合気を渦巻部の上壁面
に沿って流すことにより強力な旋回流を燃焼室内に発生
せしめることができる。一方、機関高速高負荷運転時に
は分岐路を開口すること罠より多量の混合気が流れ抵抗
の小さな分岐路を介して渦巻部内に送り込まれるので高
い充填効率を得ることができる。更に１吸気、ｊ？−）
底壁面の中央部に凹部を設けて液状燃料を凹部内に集め
ることによシ液状燃料をいち早く燃焼室内に供給するこ
とかでき、斯くして燃料供給に対する応答性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

＃！１図は第２図の１−１線に沿ってみた本発明に係る
内燃機関の側面断面図、第２図は第１図の…−■線に沿
ってみた平面断面図、第３図、は本発明によるへりカ順
吸気ポートの形状を図解的に　　　　　　、１゜示す１
ｉｉｌｒｋＪ図、第４図はヘリカル型吸気、ｊ？−）の
形状を図解的に示す平面図、第５図は第３図および菖４
図のＶ−Ｖ＊に沿ってみ九断面図、第６図は第３図およ
び第４図のＶ＋−■−に沿ってみた断面図、第７図は第
３図および第４図の４−■線に沿ってみた断面図、第８
図は第３図および納４図の■−■線に沿ってみた断面図
、第９図は第３図および第４図のＤ（−ＤＣ線に沿って
み友断面図、第１０図はロータリ弁の側面断面図、第１
１図はロータリ弁の駆動制御装置ｒｅ示す図である。 ４・・・燃焼室、６・・・ヘリカル型吸気／−）、１２
・・・隔壁、２４・・・分岐路、２５・・・ロータリ弁
、３６・・・凹部、３８・・・冷却水通路。 特許出願人 トヨタ自動本工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　　青　木　　　朗 弁理士　西舘和之 弁理士　中山恭介 弁理士　　山　口　昭　之 第１図 第２図 第５図 第７図 第９図 第８図 ７ｐ１１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁筒りに形成された渦巻部と、該渦巻部に接線状に
   接続されかつ＃１ぼま゛っすぐに嬌びる入Ｌ１通路部と
   により構成されたヘリカル型吸気ポートにおいて、上記
   入口通路部から分岐されて土紀渦巻部の渦巻終端部に連
   通ずる分岐路を上＠己人口＾路部に併設し、吸気ポート
   上壁面から下刃に突出しかつ入口通路部から吸気弁ステ
   ム族りまで嫉ひる隔壁によって該分岐路が入口通路部か
   ら分醗され、該分岐路の下側空間全体が横断面内におい
   て上紀入口通路部に連通ずると共に該入口ｌｌ１回路部
   と分岐路との通路壁を一体的に連結形成し、該分岐路内
   に開閉弁を設けて核間閉弁により分岐路内を流れる吸入
   空気を制御し、更に吸気、ｔ５　　）底壁面のほぼ中央
   部に円筒状出口スロートまで絋ひるｌＩ！ｊ部を形成す
   ると共に該吸気ポート底壁面を販凹Ｓに向けて傾斜させ
   たヘリカル型吸気ポート。