JPS58222917A - 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開りに形成された渦
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ょシ構成される。このよう寿
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彦
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ｐＫヘリカル型吸気ボー
ト入口通路部内に送シ込せ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ト渦巻部内に送り込まれる
だめに吸入空気の流路断面私が増大し、斯くして充填効
率を向上することかできる。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
た筒吠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′ａＷ８部に隣
接して形成しなけれはならないために入口通路部の断狗
私゛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υ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ガ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タヘッド
、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５ａを案内す
るステムガイドを夫々示す、第１回部ひに第２図に示さ
れるように吸気ボート６の土壁面１１上には下方に突出
する隔＠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から力る　　　　　１１’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の根元部の巾りは
入口通路部ＡからステムカイトＩＯに近づくにつれて徐
々に広くなる。隔壁１２け吸気ボート６の入口開口６ａ
に最も近い側に位置する先端部】３を看し、更に隔壁１
２は第２図においてこの先端部１３から反時計回りにス
テムガイドｌＯまで延びる第１側壁面１４ａ　と、先端
部１３から時計回りにステムガイド１０まで延びる第２
側壁面１４ｂとを有する。第１側壁面１４ａは先端部１
３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。次いで第１側壁面１４ａ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
ムガイド１０まで延びる。一方、第２側壁面１４ｂは先
端部１３からステムガイドＩＯまで＃丘は塘つすぐに延
びる。。

第１図から第９図を参照すると、入口通路部Ａの側壁面
１７．１８はほぼ垂直配置され、一方入口通路部Ａの土
壁面１９は渦巻部Ｂに向けて徐々に下降する。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の土壁面１９け渦巻部Ｂの上壁面
２０に滑らかに接続される。渦巻部Ｂの土壁面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６の下壁面２
１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り、側壁面１７に隣接す
る底壁面部分２１ａ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面を形成する。この傾斜底壁
面部分２１ａ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。

一方、隔壁１２の第１側壁面１４ａはわずかばかシ傾斜
した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１
１との間隔が次第に大きくなるように入口通路部人から
渦巻部Ｂに向けてわずかばか多彎曲しつつ下降する。隔
壁Ｉ２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ブ２３が形成され
、とのリブ２３の底面および底壁面２２けわずかけかシ
彎曲した傾斜面を形成する。

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ははは一様
な巾を有し、渦巻終端部Ｃに向けて徐々に下降して渦巻
部Ｂの上壁面２０に滑らかに接続さ′れる。隔壁１２の
第２側壁面１４ｂに対面する分岐路２４の側壁面２７は
はｔ１垂直をなし、更にこの側壁面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上に形成されたリブ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１Ｏ図に示されるようにロータリ弁２ＢＦｉ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Ｋこの弁体３１は分岐路２４の
土壁面２６がら底壁面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。一方、第１図、第３図および第７
図に示されるように弁体３１の下端部に対向する底壁面
２１上には円錐状の凹溝３６が形成され、この円錐状凹
溝３６内に弁体３１の下端部が侵入する。弁体３１の下
端部は第７図に示されるようｒ（中央平坦部３７ａ　と
、その両側に位置する傾斜部３７ｂ、３７ｃがらなり、
傾斜部３７ｂ。

３７ｃ　と凹溝３６の底壁面間には一様なわずかな間隙
が形成される。

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４】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。シリンダヘッド３には１
次側り化器４６ａと２次側気化器４６ｂからなるコンパ
ゆンド型気化器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。この負圧室４４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け大気導管
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５１ｄダイアフラム５２Ｖ（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並びにエアフィルタ５７を介し
て大気に連通する。

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
ラム押圧用圧縮はね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４６ａ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のタイアフラム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は圧縮け
ね４５のげ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け圧縮ばね６０のはね力によ
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欣側スロツトル弁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
圧タイアフラム装置４０の負圧室４４内の負圧よシ吃大
きくなると開弁し、吸気→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２
４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瓢ｖ部６
２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角荷運転
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ｌ“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″４１．′１
（Ｉｎ、Ｌ・ｔｏ、ｌ、ＡＤｉＭ！”酊送シ９　　　　
１、・・まれた混合気の一部は土壁面Ｊ９．２０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人の側壁面１７の方へ向き
を変えた後に渦巻部Ｂの側壁面１５に沿って逸む。前述
したように土壁面３９．２０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土壁面３９．２０に沿っ
て流れる混合気の流路は次第に挟ばまυ、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＠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
回流が発生せしめられる。このように機関低速低負荷運
転時には混合気の一部が弁体３１に衝突するために弁体
３１の下端部と底壁面２１とを完全に閉鎖した場合には
混合気中に含まれるガム質等の不純物が弁体３１の下端
部と底壁面２１間に堆積し、その結果弁体３１が底壁面
２１に固着してしまうという問題を生ずる。従ってこの
ような問題を回避するために本発明では弁体３１の下端
部と底壁面２１間に隙間を設けてガム質尋の不純物が堆
積するのを阻止するようにしている。しかしながらこの
ような間隙を単に設けただけではとの間隙を通して漏れ
る混合気の量が多くなるために渦巻部Ｂに発生する旋回
流が弱められてしまう。そとで本発明では第１図、第３
図および第７図に示すように底壁面２１上に凹溝３６を
形成し、との凹溝３６内において弁体３１の下端部に間
隙を形成するようにして混合気の漏れ量が少々くガるよ
うにしている。即ち、第１２図（ａ）　Ｋ示すように平
坦な底壁面２１と弁体３１の下端部間に間隙Ｊを形成し
た場合には混合気がこの間隙Ｊ内を通過しやすく、従っ
て混合気の漏れ量は多くガる。これに対して第１２図（
ｂ）に示すように底壁面２１上に凹溝３６を形成してこ
の凹溝３６の壁面と弁体３１の下端部間に同じ寸法の間
隙！を形成した場合には混合気流路が矢印で示すように
屈曲せしめられるために混合気流に対する流れ抵抗が大
きくかり、斯くして混合気の漏れ量が少なくなる。第１
３図にこの間隙１と旋回流の強さとの関係を示す。第１
３図において縦軸５は単位時間当りの旋回流の旋回回数
を示し、横軸は間隙１を示す。また、第１３図において
実線は第７図および第１２図（ｂ）に示すように下壁面
２１）、に凹溝３６を形成した場合を示し、破線は第１
２図（ａ）に示すように凹溝３６を形成しない場合を示
す。第１３図から凹溝３６を形成しかい場合には間隙を
増大させると旋回流の旋回回数Ｓがそれに伴なって低下
してしまうととがわかる。これに対して凹溝３６を形成
した場合には間隙形が１０ｗ以下であれば旋回流の旋回
回数Ｓが低下しないことがわかる。従って、Ｍ】３図か
ら底壁面２１上に凹溝３６を形成して間ＩＩｉ、Ｉ３を
ｉｏａｍ以下にすれに弁体３１の下端部を完全密封した
場合と同じ強さの旋回流を得られることがわかる。

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内に送郵込まれ
た混合気、け大別すると３コの流わに分流される。即ち
、第１の流れは隔壁１２の第１側壁面１４ａ　と入口通
路部Ａの側壁面１７間に流入し、次いで渦巻部人の上壁
面２ｏ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の流れ抵抗は第ｉｌｌ！ｌ＠面１４ａ　と側
壁面１７間の流れ抵抗に比べて小さく、従りて第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、渦巻部Ｂ内を旋回しつつ流わ゛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ことに々る。

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。また、
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
充填効率か得られることになる。

壕だ、本発明によるヘリカル型吸気ポートは吸気ボート
６の上様面上に隔＠１２を一体成形すれはよいのでヘリ
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
には弁体にガム質叫の不純物が堆積するのを阻止しつつ
分岐路内に混合気が漏洩するのを阻止できるので燃焼室
内に強力な旋回流を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ととＫ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
。

【図面の簡単な説明】

第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ｎ−ｎ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
気ポートの形状を図解的に示す側面図、第４図はヘリカ
ル型吸気ポートの形状を図解的に示す平面図、第５図は
第３図および第４図の■−■線に沿ってみた断面図、第
６図は第３図および第４図のｖｒ−ｖｔｉに沿ってみた
断面図、第７図は笛３図および第４図の■ｌ　−Ｖｌｌ
線に沿ってみた断面図、第８図は第３図および第４図の
■−ｖｉ＠に沿ってみた断面図、第９図は第３図および
第４図の［−１Ｘ線に沿ってみた断面図、第１Ｏ図はロ
ータリ弁の側面断面図、１１１図はロータリ弁の駆動制
御装置を示す図、第１２図は弁体下端部に形成された間
隙内の混合気の流わを説明するための図、給１３図は旋
回流の強さを示すグラフである。 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、　　３１・・・弁体、３６・・・凹溝。 第５図 第７図 ＠９図 ８７− 第８図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁層シに形成された渦巻部と、骸渦巻部に接線状に
   接続さねかつはホマ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、吸気ポート士壁面か
   ら下方に突出しかつ入口通路部から吸気弁ステム周シま
   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圧おいて上記入
   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、該分岐路内に該分岐路の上
   壁面から底壁面まで延びるロータリ弁を挿着して該ロー
   タリ弁により分岐路内を流れる吸入空気流を制御し、更
   に該ロータリ弁の下端部に対向する分岐路底壁面上に凹
   溝を形成して該ロータリ弁下端部を該凹溝内に挿入配置
   したヘリカル型吸気ボート。