JPS58204925A - 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トに関する。

ヘリカル型吸気ボートは通常吸気弁側りに形成された渦
巻部と、この渦巻部に接線状に接続されかつほぼまつす
ぐに延びる入口通路部とにより構成される。このような
ヘリカル型吸気ボートを用いて吸入中りｌの少ない機関
低速低負荷運転時に機関燃焼案内に強力な旋回流を発生
せしめようとすると吸気ボ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鎗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ヘリカル製吸気ボート入
口進路部から分岐されてヘリカル型吸気ボート渦巻部の
渦巻終端部に連通ずる分岐路を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高負荷運転時に
開閉弁を開弁するようにしたヘリカル型吸気ボートが本
出願人により既に提案されている。このヘリカル型吸気
ボートでは機関高速高負荷運転時にヘリカルＮｇＩＬ気
ボート入口通路部内に送り込まれに吸入空気０）　−部
が分岐路を介してヘリカル型吸気ボート渦巻部内に送り
込ま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
ヘリカル型吸気ボ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ｎているので分岐路
の流れ抵抗が比較的大きく、しかも分岐路を入口通路部
に隣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
ボート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罠分岐路を併設した場合には吸気ボ
ートの全体構造が極めて複雑となるのでこのような分岐
路２具えたヘリカル型吸気ボ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。

本発明は機関高速高負荷運１時に高い充填効率を得るこ
とができると共に製着Ｉの容易な新規形状を有するヘリ
カル型吸気ボートを提供することｉこある。

（３） 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、１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間に形成された燃
焼室、５は吸気弁、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、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５＆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
れるように吸気ボート６の上壁面１１上には下方に突出
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ボニト６が形成される。こ
の隔壁・　１゜ １２は入口通路部Ａ内から吸気弁５のステムカイト１０
の周囲まで延びており、第２図かられかるようにこの隔
壁１２の根本部の巾りは入口通路部（４） Ａに近い側が最も狭く、この最狭部からステムガイド１
０の近傍まではほぼ一様であり、ステムガイドｌＯの周
りで最も広くなる。隔壁１２は吸気ボート６の入口開口
６ｊＬに最も近い側に位置する先端部１３を翌し、更に
隔Ｎ１２は第２図においてこの先端部１３から反時計回
りに延びる第１側壁面１４ａと、先端部１３から時計回
りに延びる第２ｇｌｌ１壁面１４ｂとｉ有する。＠ｌ側
［１ｆｆｉ１４ａは先端部１３からステムガイドｌＯの
側方を通って渦巻部ＢＯ）側壁面１５の近傍まで延びて
渦巻部側壁面１５との間に狭窄部１６を形成する。一方
、第２＠−面１４ｂは先端部１３からステムガイドｌＯ
に向けて始めは第１側壁面１４＆との間隔が増大するよ
うに、次いで第１側壁面１４ａとの間隔がほぼ一様とな
るように延びる１次いでこの第２＠壁面１４ｂはステム
ガイドｌＯの外周に沿って延びて最狭部１６に達する。

第１図から第９図を参照すると、入口通路部への一方の
側壁面１７はｔｌに、ぼ垂直配置され、他方の側壁面１
８はわずかばかり傾斜した下向きの傾斜面から形成され
る。一方、入口通路部Ａの上壁面１９は渦巻部Ｂに向け
て下降し、渦巻部Ｂの上壁面２０に滑らかに接続される
。渦巻部Ｂの上壁面２０は渦巻部Ｂと入口通路部Ａの接
続部から狭窄部１６に向けて下降しつつ徐々に巾を狭め
、次いで狭窄部１６を通過すると徐々に巾を広げる。一
方、入口通路部人の側壁面１７は渦巻部Ｂの側壁面１５
に滑らかに接続され、入口通路部Ａの底壁面２１は渦巻
部Ｂに向けて下降する。

一方、隔壁１２の第１側壁面１４ａはわずかばかり傾斜
し罠下向きの傾斜面からなり、第２側壁面１４ｂはほぼ
垂直をなす、隔壁１２の底壁面２２は、隔壁１２の先端
部１３からステムガイド１０の近傍まで延びる第１底壁
面部分２２ａ、：、ステムガイド１０の周りに位置する
第２底壁面部分２２ｂからなる。第１底壁面部分２２ｍ
は上壁面１９と＃１は平行をなして底壁面２１の近くま
で延びる。一方、上壁面１９から測った第２底壁面部分
２２ｂの高さは第１底壁面部分２２’ａＣＩ）高さより
も低く、更に第２底壁面部分２２ｂと上壁面】９との間
隔は狭窄部１６に向かって徐々に小さくなる。また、第
２底壁面部分２２ｂ上には第４図のハツチングで示す領
域に下方に突出するリブ２３が形成され、このリブ２３
は第１底壁面部分２２ａから狭窄部１６まで延びる。第
８図に示されるように第２底壁面部分２２ｂはリブ２３
に向けて下降する。

一方、シリンダヘッド３内には渦巻部Ｂの渦巻終端部Ｃ
と入口通路部Ａとを連通する分岐路２４が形成され、こ
の分岐路２４の人口部にロータリ弁２５が配置される。

この分岐路２４は隔壁】２によって入口通路部Ａから分
離されており１分岐路２４の下側空間全体が入口通路部
Ａに連通している。分岐路２４の上壁面２６は＃１は一
様な巾を育し、渦巻終端部Ｃに向けて下降して渦巻部Ｂ
の上壁面２０に滑らかに接続される。なお、＠７図□１ に示されるように底壁面２１から濁った分岐路１：１：
自＾ ２４の上壁面２６の高さ…は入口通路部Ａの土壁面１９
の高さルエ９も高くなっている。隔壁１２の第２側壁面
１４ｂに対面する分岐路２４の１１１Ｉ壁（７） 面２７はほぼ垂［をなし、ｔた分岐路２４下方の底壁面
部分２１ａは隆起せしめられて傾斜面を形成する。この
傾斜底壁面部分２１ａは第１図に示すように吸気ボート
６の入口開口６ａの近傍から渦巻部Ｂまで延びる。一方
、第１図、第４図および第８図かられかる工うに分岐路
２４の出口近傍の渦巻部Ｂの側壁面部分１５ａはわずか
に傾斜した下向きの傾斜面に形成され、隔１ｉ１２の第
２ｔｔｌｌｌ壁面１４ｂはこの傾斜ｆｉｌｌＷ面部分１
５ａに向けて張〕出している。従って第２［壁面１４ｂ
と傾斜側壁面部分１．５ａ間には第２の狭窄部１６ａが
形成される。

第９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
に支持された弁軸２９とにより構成され、このロータリ
弁ホルダ２８はシリンダヘッド３に穿設されたねじ孔３
０内に螺着される。

・ル・・、：１．・、１．： 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ｎ５るＬうにこの弁体３１は分岐路２４
の上壁面２６から底壁面２１まで延び（８） る。一方、弁軸２９の上端部にはアーム３２が固定され
る。ｔ７Ｃ，弁軸２９の外周面上にはリング＃＄３３が
形成され、このリング＃１３３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３
５によって弁軸２９のシール作用が行なわれる。

第１Ｏ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ｉ４
０のダイアフラム４１に固着さｎだ制御ロンド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、この負王室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４６ｍと２次側気化器４６ｂからなるコ
ンパウンド鍜気化器４６紮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内に連結される。との負圧導管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は
一方では大気導管５０を介して負王室４４内に連通し、
他方では弁ボート５６並びにエアフィルタ５７′Ｉ！−
介して大気に連通する。

弁室５５内には弁ボート５６の開閉側（８１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が挿入され、更に負圧室５
３は負圧導管６１）介して１次側気化器４６ｍのベンチ
、９部６２に連結される。

気化器４６ｉｔ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友ときに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４６ａのベンチエリ部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ほど大きくな
り、従うてベンチエリ部６２に発生する負圧が所定負圧
工りも大きくなったときに、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４１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ベンチ
ュリ部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のばね刀によ
）左方に移動し、弁体５６が弁ボート５６を閉鎖する。

更にこのように１次側スロットル弁１１１、．０．ｌｌ ６３の開度が小さいときには吸気、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（１１） と開弁し、吸気マニホルド４７内の負圧が負圧室４４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９負圧室４４内の負圧は吸気マニ
ホルド４７内に発生した最大負圧に維持される。負王室
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ベンチュリ部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１］ に維持されている？でロータリ弁２５によって分岐路２
４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（１２） 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内に送り込まれた混合気
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の側壁面１７の方へ向きを変え７Ｃ後に渦巻部
Ｂの側壁面Ｉ５に沿って進む。前述したように土壁面１
９．２０の巾は狭窄部１６に近づくに従って次第に狭く
なるために上壁面３９．２０に沿って流れる混合気の流
路は次第に狭ばまり、斯くして上壁面１９．２０に沿う
混合気流は次第に増速される。更に、前述したように隔
壁１２の第１側壁面１４ａは渦巻部Ｂのｌ１ｌｌ壁ｊｌ
１５の近傍まで延びているので上壁面１９．２０に沿っ
て進む混合気流は渦巻部Ｂの側！１面１５上に押しやら
れ、次いで側壁面１５に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。次いで混合気は旋
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。このように旋回流は隔壁１２の第１側壁面
１４ａと側壁面１７．１５間を流れる混合気流によって
発生せしめられ、斯くして第１＠壁面１４ａと側壁面１
７．１５間の空間がヘリカル通路を形成する。

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２５が開弁するので入口通路部Ａ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ＩＩ壁！０１７間に流入し１次いで渦巻部人の上壁
面２０に沿りて旋回しつつ流れる混合気流であｐ、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の流れ抵抗は第１側壁面１４ａとｗｉｉｉ面
１７間の流れ抵抗に比べて小さく、従って第２の混合気
流ｌの方が第１の混合気流よりも多くなる。

更に、前述し罠工うに底壁ＹｋＵ２１から測った分岐路
２４の上壁面２６の高さＨｌはヘリカル通路の上壁面１
９の高さ烏エクも高いために分岐路２４を通過り、１こ
第２混会気流は旋回する第１混合気流の上側に斜めに衝
突し７、その結果第１混合気流は下向きに偏向せしめら
れて燃焼室４内に流入する。

更に分岐路２４の出口には第２狭窄部１６ａが形成され
ているために分岐路２４から流入した混合気流は第２狭
窄部１６ａを通過する際に流速２速められ、斯くして第
１混会気流は一層下向きに偏向せしめられる。このよう
に流れ抵抗の小さな分岐路２４から多量の混合気が供給
さｎ、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。

′＝！罠、本発明によるヘリカル型吸気ボートは吸気ボ
ート６カ上壁面上に隔壁１２を一体成形すればよいので
ヘリカル型吸気ボートを容易に製造することができる。

以上述べたように本発明によれば機関低速低負荷運転時
には分岐路を遮断して多量の混合気を渦巻部の上壁面に
沿・て流すこと□ｊｌ曾ン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（１５） す弁。

によジ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、更に旋回する混合気の流れ方向
が分岐路から流入する混合気流によって下向きに偏向せ
しめられるので高い充填効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図のＩ−Ｉ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図は本発明によるヘリカル型吸
気ボートの形状を図解的に示す側面図、第４図はヘリカ
ル型吸気ボートの形状を図解的に示す平面図、第５図は
＠３図のＶ−■線に沿ってみた断面図、第６図は第３図
の■−■線に沿ってみた断面図、ｔｘＴ図は第３図の■
−■線に沿つてみ友断面図、＠８図は第３図の■−■線
に沿ってみた断面図、第９図はロータリ弁のｆｉ１１面
断面図、第１０図はロータリ弁の駆動制御装・１ ｆｉｉを示す図である。 ４・・・・・・燃焼室、６・・・・・・ヘリカル型吸気
ボート、１２・・・・・・隔壁、２４・・・・・・分岐
路、２５・−・・・・ロータ（１６） 特杵出願人 トヨタ自動車工業株式会社 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３図　　　　　　　　−＋Ｖ 第５図　　　　　　　第６図 帛４図 第７図　　　　　も８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁側りに形成された渦巻部と、該渦巻部に接線状に
   接続されかつほぼまっすぐに延びる入口通路部とにより
   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渦巻終端部に連通ずる
   分岐路を上記入口通路部に併設し、吸気ボート上壁面か
   ら下方に突出しかつ入口通路部から吸気弁ヌテムｌ；り
   ま゛で延びる隔壁にょうで該分岐路が入口通路部から分
   離され、該分岐路の下側空間全体が横断面内において上
   記入口通路部に連通すると共に該入口通路部と分岐路と
   の通路壁を一体的に連結形成し、該分岐路内に開閉弁を
   設けて該開閉弁により分岐路内を流れる吸入空気流を制
   御し、上記隔壁の一側に形成された上記分岐路の上壁面
   の高さを該隔壁の他側に形成されたヘリカル通路の上壁
   面の高さＬ９も高くしたヘリカル型吸気ボート。