JPS58204934A - 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層りに形成された渦
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
ヘリカル型吸気ボ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ボート入
口通路部から分岐されてヘリカル型哄気ボート渦巻部の
渦巻終端部に連通ずる分岐路をシリンダヘッド内圧形成
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型吸気ボー
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
を介してヘリカル凰吸気ボ〜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、へ、カヤ型吸え、ｊ？−
）　ｔｒ、ｉそ、自体あ・１．・形状、１．雑、あり、
し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
このような分岐路を具えたヘリ（３） 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転時に高い充填効率を得るこ
とができると共に製造の容易な新規形状を肩するヘリカ
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、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロック１内で往復動するピストン、
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−１９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。＠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が一体成形さく４） 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
シ、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
ステムガイドｌＯの近傍まではほぼ一様であり、ステム
ガイド１００周りで最も広くなる。隔壁１２は吸気ボー
ト６０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１
３から時計回りに延びる第２側壁面１４ｂとをＭする。

第１側壁面１４ａは先端部１３からステムガイド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１４１）は先端部１３からステムガイド１０
に向けて始めは第１側壁面１４ａ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。次いでこの第２側壁而１４ｂはステム
カイト１０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
ずかばかり傾斜した下向きの傾斜面から形成される。一
方、人口通路部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中を広げる。一方、入
口通路部Ａの側壁面１７ｉｊ渦巻部Ｂの側壁面１５に清
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１Ｏ１ｌｌ壁而１４ａはわずかげか
シ傾斜した下向きの傾斜面からなり、第２側壁面１４　
ｂｉｄはぼ垂直をなす。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と、ステムガイド１０の周シに
位置する第２底壁面部分２２１）からなる。第１底壁面
部分２２ａ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、上壁面１９から測った第２底
壁面部分２２ｂの菖さは第１底壁面部分２２ａの高さよ
シも低く、従って第１底壁面部分２２ａと第２底壁面２
２ｂ間には段部２２ｃが形成される。また、第２底壁面
部分２２ｂと土壁面１９との間隔は狭窄部１６に向かっ
て徐々に小さくなる。第２底壁面部分２２ｂからはステ
ムガイド１０の下端部が下方に突出し、このステムガイ
ド１０の突出下端部と段部２２ｃ間には間隙Ｋが形成さ
れる。

一方、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、との
リプ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
リブ門・′３に同けて下降す４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（７） 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の下側壁間全
体が入口通路部Ａに連通している。分岐路２４の上壁Ｉ
ｆ］２６はほぼ一様な巾を有し、渦巻終端部Ｃに向けて
Ｆ降して渦巻部Ｂの上壁面２０に滑らかに接続される。

なお−第７図に示されるようにＭ、壁面２１から測った
分岐路２４の上壁面２６の託さＨ，は入口通路ｓＡの上
壁面１９の高さＨ２よりも茜くなっている。隔壁１２の
第２側壁而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２１
ａは隆起せしめられて傾ｆ＋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６０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、１１１１：・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春の傾斜函に形成され、Ｖ；ｐｈ
壁１２の第２側壁而１４ｂはこの傾斜側壁面部分１５ａ
に向けて（８） 張シ出している。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１６ａが形成される。

１１１！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とによ多構成され、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３０内に喋着される０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の土壁面２６から底壁面２１１
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＃Ｉ２９の外周面上にはリング溝３
３が形成され、このリング＃３３内にはＥ字製位置決め
リング３４が嵌込まれる。更にロータリ弁ホルダ２Ｂ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・１１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、との負圧室４４内にダイアフラム押
圧用王縮ばね４５が挿入される。シリンダヘッド３には
１次側気化器４ｆｉａ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。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５１を介して大気に連
通する０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を介して負圧室４４内に
連通し、他方では弁ボート５６並ヒにエアフィルタ５７
ｆ：介して大気に連通ずる０弁室５５内には弁ポート５
６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内にけダイアフラム押圧用圧縮ばね６０が
挿入され、更に負圧室５３Ｆｉ負圧導管６１を介して１
次側気化器４６ａのベンチエリ部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
り一従ってベンチエリ部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、イイアフラム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
弁ボート５６を開弁して負圧ダイアフラム装置１４０の
負圧室４４を大気に開放する。こ（１１） のときダイアフラム４１は圧縮ばね４５のばね力によシ
下方に邪動し、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６
３の開度が小さいときにはベンチュＩＪ　ｉＴ（６２て
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ＦＥａばね６０のばね力例より左方に移
動し、弁体５８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６３の開ｒｖが小さいときには
吸気マニホルド４７内て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内の負圧よりも大きくなる
と開弁し、吸気マニホルド・１７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１： 圧力切口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（１２） 低速低負荷運転時にはロータリ弁２５によって分岐路２
４が開−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具り部６
２に発生する負圧が小さな六めに大気開放制御弁５１は
閉鎖され続けている。従ってこのよう表低速高負荷運転
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内に送り込まれた混合気の一部は
一ヒ壁面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。前述したように上壁面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１
５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。なお、
このとき＠４図において矢印Ｐで示されるように混合気
の一部が入口通路部ＡからステムガイドｌＯと段部２２
ｃ間の間隙Ｋを通って渦巻部Ｂ内に流入するが吸入空気
量が少ないために間隙Ｋを通って流れる混合気流は少な
く、従ってこの混合気流によって旋回流が弱められるこ
とはない。

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■側壁面１４　ａと人口通路
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（２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。

このときには吸入空気槽が多く、従って第４図の矢印Ｐ
で示すようにステムガイド１０と段部２２ｃ間の間隙Ｋ
を通って渦巻部Ｂ内に流入する混合気流が増大するため
に隔壁１２の第１側壁面１４ａと側壁面１７間を流れる
第１混合気流は広がりつつ渦巻部Ｂ内に流入し、斯くし
て旋回流の発生が抑制されることになる。懐に、このと
きＫは多量の混合気が流れ抵抗の小さな分岐路を介して
渦巻ｓＢ内に送り込まれる。このように流れ抵抗の小・
１１１１： さな分岐路２４から多量の混合気が供給され、更に第１
混合気流による旋回流の発生が抑制されるために冒い充
填効率が得られることになる。

また、本発明によるヘリカル型吸気ボートは吸気ボート
６の上壁面上に隔壁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。

以上述べたように不発明によれば８１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土壁面
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に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、更に第１
混合気流による旋回流の発生が抑制されるので高い充填
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図は弗１図の１−Ｍ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ーミニ
挾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
は第３図のＶ−Ｖ線に沿ってみた断面図、第６図は第３
図の■−（１５） ■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、′＃１８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
ボート２１２・・・・・隔壁、２４・・・・・・分岐路
、２５・・・・・・ロータリ弁、Ｋ・・・・・・間隙。 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許圧願代理人 弁理士　背　木　　　　朗 弁理士　西　舘　和　之 ′４Ｐ埋士　中　山　恭　介 弁理士　山　口　昭　之 （１６） 沃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁周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シ
   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ステム周りま
   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
   て該開閉弁によシ分岐路内を流れる吸入空気流を制御し
   、更罠上記隔壁が隔壁上流端から吸気弁ステム近傍まで
   延びる第１底面部分と、吸気弁ステム周りに形成された
   第２底壁面部分とを具備し、該第２底壁面部分は＠１１
   壁面部分よシも上方に位置すると共に第１底壁面部分と
   第２底壁面部分間に段部が形成され、上記吸気弁ステム
   を支持するステムガイドの下端部が該第２底壁面部分か
   ら下方に突出し、上記段部とステムガイド間に間隙を形
   成したヘリカル型吸気ボート。