JPS58204927A - 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周シに形成された渦
巻部と、この渦巻部に接線状に接続されかつほぼまっす
ぐに延びる入口通路部とによｐ構成される。このような
ヘリカル型吸気ポート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燃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ヘリカル型吸気ポート入
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ポートが本
出願人によ多読に提案されている。このヘリカル型吸気
Ｉ−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シ込まれた吸入空気の−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シ込まれる
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
抗が比較的大きく、シ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、ヘリカル型吸気ポートは
それ自体の形状が複雑であシ、シかも入口通路部から完
全に独立した分岐路を併設した場合には吸気ポートの全
体構造が極めて複雑となるのでこのような分岐路を具え
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。

本発明は機関高速高負荷運転時に高い充填効率を得るこ
とができると共に製蕃゛の容易な新規形状を有するヘリ
カル型吸気ポ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、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロック１内で往復動スルピストン、
３はシリンダブロック１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
たシリカル型吸気ポート、７は排気弁、８はシリンダヘ
ッド３内に形成された排気ポート、９は燃焼室４内に配
置された点火役、１０は吸気弁５のステム５息を案内す
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、との渦巻部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は入口通路部Ａ内から吸気弁５のステムガイ
ド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Ａに近い側が
最も狭く、この最狭部からステムがイド１０の近傍まで
はほぼ一様であシ、ステムガイド１０の周シで最も広く
なる。隔壁１２は吸気ポート６の入口開口６ａに最も近
い側に位置する先端部１３を有し、更に隔壁１２は第２
図においてこの先端部１３から反時計回シに延びる第１
側壁面１４ａと、先端部１３から時計回りに延びる第２
側壁面１４ｂとを有する。第１側壁面１４ｍは先端部１
３からステムがイド１０の側方を通って渦巻部Ｂの側壁
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側壁面１４ｂは先端部１
３からステムガイド１０に向けて始めは第１側壁面１４
ｍとの間隔が増大するように、次いで第１側壁面１４＆
との間隔がほぼ一様となるように延びる。次いでこの第
２側壁面１４ｂはステムがイド１０の外周に沿って延び
て狭窄部１６に達する。

第１図から第９図を参照すると、入口通路部Ａの一方の
側壁面１７はほぼ垂直配置され、他方の側壁面１８はわ
ずかげかシ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の土壁面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Ａ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１４＆はわずかげかシ傾斜
した下向きの傾斜面からなシ、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２２ｍと、ステムガイド１０の周シに位置する第
２底壁面部分２２ｂからなる。第１底壁面部分２２ｍは
上壁面１９とほぼ平行をなして底壁面２１の近くまで延
びる。一方、土壁面１９から測った第２底壁面部分２２
ｂの高さは第１底壁面部分２２ｍの高さよシも低く、更
に第２底壁面部分２２ｂと上壁面１９との間隔は狭窄ｍ
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
突出するリプ２３が形成され、このリプ２３は第４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はリプ２３に向けて下
降する〇 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とを連通ずる分岐路２４が形成され、こ
の分岐路２４の入口部にロータリ弁２５が配置される。

この分岐路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の下側空間全体が入口通路部
Ａに連通している。分岐路２４の土壁面２６はほぼ一様
な巾を有し、渦巻終端部Ｃに向けて下降して渦巻部Ｂの
土壁面２０に滑らかに接続される。なお、第７図ｉ′・ に示されるように底壁面２１か６測った分岐路２４・・
ｊ の上壁面２６の高さＨｌは入口通路部Ａの上壁面１９の
高さＨ２よりも高くなっている。隔壁１２の第２側壁面
１４ｂに対面する分岐路２４の側壁面２７はほぼ垂直を
なし、また分岐路２４下方の底壁面部分２１ｍは隆起せ
しめられて傾斜面を形成する。この傾視底壁面部分２１
ｍ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図かられかるように分岐路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、隔壁１２の第２側壁面１４ｂはこの
傾斜側壁面部分１５直に向けて張り出している。従って
第２側壁面１４ｂと傾斜側壁面部分１５ａ間には第２の
狭窄部１６ｍ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とによシ構成され、このロータリ
弁ホルダ２８はシリンダへラド３に穿設されたねじ孔３
０内に螺着される。

帛・星、： 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まで延びる。一方、弁軸２９
の上端部にはアーム３２が固定される。また、弁軸２９
の外周面上にはリング溝３３が形成され、このリング溝
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１０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４６ＪＬ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
ずる。

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５ｏ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内には弁ポート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５３は
負圧導管６１を介して１次側気化器４６鳳のベンチュリ
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４６ａ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、従ってベンチュリ部６２に発生する負圧が所定負圧
よシ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、ｊｅ
　−）　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
け圧縮ばね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装置４０
の負圧室４４内の負圧よシ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
いる限り負圧室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
ってこのよう彦低速高負荷運転時並びに高速低負荷運転
時にば負圧室４４内の負圧が前述、□工、ｉｊ前い、。

７６−１弁２５ によって分岐路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内に送シ込まれた混合気の一部は
上壁面１９．２０に沿って進み、残シの混合気のうちの
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の方へ向きを変えた後に渦巻部Ｂの側壁面
１５に沿って進む。前述したように土壁面１９．２０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１９；２０に沿って流れる混合気の流路は次第に
狭ばまり、斯くして土壁面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１４ｍは渦巻部Ｂの側壁面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の側壁面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１４＆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側壁面１４１と側壁面１７．１５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内に送シ込まれ
た混合気は大別すると３コの流れに分流される。即ち、
第１の流れは隔壁１２の第１側壁面１４１と入口通路部
Ａの側壁面１７間に流入し、次いで渦巻部Ａの土壁面２
０に沿って旋回しつつ流れる混合気流であシ、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１４ｍと側壁面１７
間の流れ抵抗に比べて小さく、従って第２の混合気流の
方が第１の混合気流よシも多くなる。

更に、前述したように渦巻部Ｂの側壁面部分１５ｍと隔
壁１２の第２側壁面１４ｂとの間には分岐路２４の巾よ
シも狭い第２狭窄部１６ｍが形成され、良に隔壁１２の
第２底壁面部分２２ｂからステムガイド１０の下端部が
突出しているので側壁面部分１５鼻とステムガイド１０
間も分岐路２４の巾よシも狭い狭窄部となっている。こ
のように分岐路２４の出口には側壁面部分１５ｍと隔壁
１２の第２側壁面１４ｂ間、および側壁面部分１５鳳と
ステムがイド１０間に狭窄部が形成されているために分
岐路２４から流入した第２混合気流の一部はこれらの狭
窄部を通過する際に流速を速められ、次いでこの混合気
は渦巻部Ｂの側壁面１５に沿って旋回する第１混合気流
の上側に斜めに衝突する。

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。また、１ＩＩＩ壁面部分１５ｍが
ステムガイド１０に向けて膨出しているために分岐路２
４から流出した残力の第２混合気流は吸気弁ステム５ａ
に沿って滑らかに下降し、１１ 斯くしてこの第２混合気流に対する流れ抵抗は小さくな
る。このように機関高速−負荷運転時には流れ抵抗の小
さな分岐路２４から多量の混合気が供給され、第１混合
気流の流れ方向が下向きに偏向され、更に第２混合気流
が滑らかに燃焼室内に流入するので高い充填効率を得る
ことができる。

また、本発明によるヘリカル型吸気ポートは吸気ポート
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
沿って流すことによシ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によル多量の混合気が流れ抵抗が
小さな分岐路を介して渦巻部内に送シ込まれ、第１混合
気流が下向きに偏向され、第２混合気流が滑らかに燃焼
室内に流入す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】

１゜ 第１図は第２図の’ｌ　−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
沿って与た平面断面図、第３図は本発明によるヘリカル
型吸気ポートの形状を図解的に示す側面図、第４図はへ
りカリ型吸気ポートの形状を図解的に示す平面図、第５
図は第３図の■−Ｖ線に沿ってみた断面図、第６図は第
３図のＭ−■線に沿ってみた断面図、第７図は第３図の
■−■線に沿ってみた断面図、第８図は第３図の■−■
線に沿ってみた断面図、第９図はロータリ弁の側面断面
図、第１０図はロータリ弁の駆動制御装置を示す図であ
る。 ４・・・燃焼室、６・・・ヘリカル型吸気ポート、１２
・・・隔壁、２４・・・分岐路、２５・・・ロータリ弁
。 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　　育　木　　　朗 弁封１±　西舘和之 弁理士　中山恭介 弁理士　　山　口　昭　之 第５図　　　　　第６図 第４図 第７図　　　　　　　第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁用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ポートにおいて、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、吸気ポート上壁面か
   ら下方に突出しかつ入口通路部から吸気弁ステム周Ｊｅ
   ｔで延びる隔壁によって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
   入口通路部に連通ず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
   けて該開閉弁によ多分岐路内を流れる吸入空気流を制御
   し、更に渦巻終端部における渦巻部側壁面と上記隔壁の
   側壁面との間隔を分岐路の巾よ）も狭めてそれらの間に
   狭窄部を形成するようにしたヘリカル型吸気Ｉ−ト。