JPS5830095Y2 - 内燃機関の吸気通路構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関の吸気通路構造に係り、特に吸気ス
ワールを生ぜしめるための偏心ポート又はへりカルポー
トを含む吸気通路の構造に係る。

内燃機関に於て、その燃焼室内に混合気の乱れがあると
、その乱れに乗って火炎の伝播が行われるので、見掛け
の火炎伝播速度が速ｌす、燃焼速度が速１す、機関の性
能が向上することが知られている。

燃焼室内の混合気に乱れを生じせしめる手段の一つとし
て、内燃機関の吸気ポートより燃焼室内に流入する混合
気の流れによって燃焼室内に混合気の乱れを、即ち吸気
スワールを生じせしめることが知られている。

ところで、一般に内燃機関、特にガソリン機関に於ては
、高速高負荷運転時に於る充填効率を高め、それによっ
て充分な出力を得られるように吸気ポートは吸気抵抗が
小さいポートに形成されている。

このような吸気ポートを有する内燃機関の場合、高速高
負荷運転時には吸入ポートより燃焼室内に流入する混合
気によって燃焼室内に混合気の乱れが生じ、燃焼速度は
充分に速められるが、しかし、低速、低負荷運転時には
吸気ポートより燃焼室内に流入する混合気の流速が小さ
く、燃焼室内に混合気の乱れが発生しないため、燃焼速
度は充分に速められない。

そのため、上述した如き内燃機関に於て、希薄混合気を
使用したり、又排気ガス再循環を多量に行うと、低速、
低負荷運転時には良好な運転性を得ることができない。

これに対処し、シリンダヘッドの一側部に開口した吸気
ポートの混合気取入れ端と燃焼室への開口端とが燃焼室
の横断面上に於て互いに偏倚し前記混合気取入れ端と前
記開口端とが屈曲した通路によって結ばれている偏心ポ
ートや、混合気取入れ端と燃焼室への開口端との間にヘ
リカル状に延びた渦巻部を有するへりカルポートなど、
特殊形状を有する吸気ポートが提案されている。

偏心ポートはその曲がった通路を流れる混合気を通路壁
面に沿わせてその通路の横断面の一方の側に収束し且つ
混合気を燃焼室内に、流入点に於る燃焼室側壁に対して
ほぼ接線の方向に流入して混合気の強い渦流を生じせし
めることを企図しているが、実際には偏心ポートだけで
は吸入空気量が少ないアイドリンク乃至低負荷運転時に
ばあ１り効果を奏ぜず、有効でない。

これは、吸入空気量が少ないときには混合気の流速が遅
く、そのため混合気が曲った通路を流れても、その通路
の横断面の一方の側に収束することがなく、混合気の偏
流を生じないからであると推測される。

へりカルポートはその渦巻部を流れる混合気をその渦巻
部の一方の側に急速に収束し、その混合気に旋回運動を
与え、それを燃焼室内に流入させ燃焼室内に混合気の強
いスワールを生じせしめることを企図している。

へりカルポートは、その形状からして低負荷運転域でも
燃焼室内に充分な混合気の乱れを生じるように構成され
得るが、この場合は吸気抵抗が著しく増大し、高負荷運
転域に於ける充填効率の低下を招くという問題がある。

又、へりカルポートが充填効率の低下を招かない形状に
されていると、偏心ポートと同様、低負荷運転域ではあ
筐り効果を奏しない。

吸気ポートに予めその通路の横断面の一方の側に収束し
た流れを有する混合気を与えれば、偏心ポートやへりカ
ルポートの効果が増大し、吸気ポートが単なる偏心ポー
トや充填効率の低下を招くことがない形状を有するへり
カルポートであっても低負荷運転域にも燃焼室内に充分
な混合気の乱れを生じせしめることができる。

本考案は、偏心ポートやへりカルポートの上述した特性
に着目し、高負荷運転時に充填効率の低下を生ずること
なく低負荷運転時にシリンダ内へ供給される吸気に良好
な乱れを生ぜしめることのできる内燃機関の吸気通路構
造を提供することを目的としている。

かかる目的は、本考案によれば、偏心ポート又はへりカ
ルポートを構成する吸気通路と、前記吸気通路中に配置
されたバタフライ型吸気絞り弁とを含み、前記吸気絞り
弁は弁軸と該弁軸の両側に実質的に対称に延びる二つの
半片部を有する弁体とを有し、前記吸気通路の壁面は前
記弁体が前記弁軸によって回動されるとき前記弁体の一
方の半片部であって吸気の流れ方向で見て上流側へ移動
する方の半片部の周縁が描く軌跡面に沿う壁面部を有し
ており、これによって前記弁体が前記弁軸によってその
全閉位置より弁開方向へ回動されるとき該絞り弁は所定
の開度に達する昔では前記弁体の他方の半片部の側に於
てのみ開かれ、このとき他方の半片部の側に生ずる開口
の位置は該開口を経て流れる吸気が偏心ポート又はへり
カルポートの横断面の所定の一方の側に収束する位置に
定められていることを特徴とする内燃機関の吸気通路構
造によって達成される。

かかる吸気通路構造によれば、高負荷時に充填効率の低
下をきたすことのないような吸気の素直が流れを導く程
度に比較的緩やかな湾曲部を有する偏心ポート又はへり
カルポートであっても、低負荷運転時には前記バタフラ
イ型吸気絞り弁を回動させることにより、そのとき傾斜
される弁体の傾斜面に沿って吸気の全てを前記弁体の前
記他方の半片部の側に生ずる開口を経て偏心ポート又は
へりカルポートの横断面の任意の一方の側に収束せしめ
、比較的緩やかな湾曲形状に形成された偏心ポート又は
へりカルポートの湾曲壁面にこの収束した吸気流を導き
、かかる緩やかな湾曲面を最も有効に作動せしめること
によってシリンダ室内へ流入する吸気に強い旋回力を与
えることができる。

以下に添付の図を用いて本考案を実施例について詳細に
説明する。

添付の第１図は本考案による吸気絞り弁を備えた内燃機
関の一実施例を示す縦断面図、第２図はそれの横断面図
、第３図は本発明による吸気絞り弁を取出して示す拡大
縦断面図である。

図に於て、１はシリンダブロックであり、その中に形成
されたシリンダボア２内にピストン３を図にて上下方向
に移動自在な態様にて受入れてお９、又上部に前記シリ
ンダボア２の上端に閉じるようにシリンダヘッド４を取
付けられており、これと共働して前記ピストン３の上方
に燃焼室５を郭定している。

前記シリンダヘッド４は、前記燃焼室５の天井面に開口
して吸気弁６によって開閉される吸気ポート７と、排気
弁８によって開閉される排気ポート９とを有している。

前記吸気弁６と排気弁８とはカム軸１０、ロッカアーム
軸１１，１２、ロッカアーム１３，１４等を含むそれ自
身周知のオーバヘッドカム式の動弁装置によって所定の
タイ□ングにて開閉されるようになっている。

又前記シリンダヘッド４には第２図に良く示されている
如く、点火プラグ１５が取付けられている。

前記吸気ポート７は、偏心ポートとして構成されており
、第２図に良く示されている如く、前記シリンダヘッド
４の一側面に開口した混合気取入れ端７ａと前記燃焼室
５内に開口した開口端７ｂとが前記燃焼室５の横断面上
に於て互いに偏倚しており、その両端を曲がった通路７
ｃによって結ばれている。

前記吸気ポートＴには気化器１６によって造成された混
合気が供給されるようになっている。

気化器１６は、この実施例の場合、ＳＵ型キャフレタと
して知られている可変ベンチュリ型気化器であり、横方
向に延びた吸気通路１１を含むボデー１８を有している
。

ボデー１８は一端にて前記シリンダヘッド４の一側面に
連結され、前記吸気通路１７の一端を前記吸気ポート７
の混合気取入れ端７ａに接続している。

この実施例の場合、気化器１６は二つの気筒に混合気を
供給するようになっており、そのため前記吸気通路１７
はその一端部側にて二股状に分かれ、各気筒の吸気ポー
トＴに接続されている。

ボデー１８は燃料を貯容するフロート室１９を有してお
り、前記フロート室１９内の燃料は前記吸気通路１７の
下底壁に開口したメータリングオリフィス２０より前記
吸気通路１７内に吸出されるようになっている。

又ボデー１８は前記メータリングオリフィス２０に対向
する位置にてサクションピストン２１を図にて上下方向
に移動自在に担持している。

サクションピストン２１はその先端部にて前記吸気通路
１７０下底壁部と共働して可変のベンチュリ部２２を郭
定している。

前記サクションピストン２１はカバー２３とダイヤフラ
ム２４と共働して負圧室乃を郭定しており、この負圧室
２５内の負圧によって圧縮コイルばね２６の作用に抗し
て図にて上方へ変位されるようになっている。

前記負圧室２５はサクションホール２７を経て前記ベン
チュリ部２２に連通しており、謂ゆるベンチュリ負圧を
導入されるようになっている。

又前記サクションピストン２１は案内ロッド２８を介し
てメータリングニードル２９を担持しており、このメー
タリングニードル２９はその先端部にて前記メータリン
グオリフィス２０に係合し、前記メータリングオリフィ
ス２０の実効開口面積を可変に設定するようになってい
る。

かかる構成によって、前記ベンチュリ部２２に於る負圧
（ベンチュリ負圧）が増大すると、サクションピストン
２１は図にて上方へ変位され、ベンチュリ部２２を開き
、該ベンチュリ部２２に於る負圧を低減させ、又逆に前
記ベンチュリ部２２に於る負圧が低減すると、前記サク
ションピストン２１は図にて下方へ移動シ、ベンチュリ
部２２を狭め、該ベンチュリ部２２に於る負圧を増大せ
しめる。

従ってかかる構成によれば、機関の運転中、ベンチュリ
部２２の負圧はほぼ一定の値に維持され、そのベンチュ
リ部の実効通路断面積は、そのときの吸入空気量に比例
した値となる。

又とねと関連してメータリングニードル２９の長さ方向
に沿ってその断面変化を適当に設計しておけば、メータ
リングオリフィス２０に於る実効開口面積を吸気通路１
７を通って流れる空気の量に比例させることができ、こ
れによって吸入空気量の如何に拘らず、その混合気濃度
をほぼ一定に維持することができる。

又前記ボデー１８は前記ベンチュリ部２２より上流側の
吸気通路１７内にチョーク弁３０を有しており、゛この
チョーク弁３０は弁軸３１によって駆動されるようにな
っている。

又前記ボデー１８は前記ベンチュリ部２２より下流側の
前記吸気通路１７内にバタフライ型の吸気絞り弁３２を
有している。

吸気絞り弁３２は、第２図に良く示されている如く、各
気筒毎に円板状の弁体３３を有しており、この弁体３３
は共通の弁軸３４にねじ３５によって担持され、且つ該
弁軸３４によって開閉されるようになっている。

弁軸３４は図には示されていないアクセル系に駆動連結
され、アクセルペダルの踏込みに応じ前記弁体３３を開
き方向に回動させるようになっている。

前記弁体３３は前記弁軸３４の両側に実質的に対称に延
びる半円状の二つの半片部３３ａと３３ｂとを有してい
る。

又吸気絞り弁３２が設けられている部分の吸気通路１７
の壁面は、前記弁体３３が前記弁軸３４によって回動さ
れるとき、前記弁体３３の下方の半片部３３ａの周縁が
描く軌跡面に沿う壁面部３６を有１２ている。

これによつて前記弁体３３が前記弁軸３４によってその
全閉位置より弁開方向へ回動されるとき前記弁体おは所
定の角度に達するｌでは上側の半片部３３ｂの側に於て
のみ開かれる。

弁体３３がその片方のみに於て開かれる、謂ゆる片開き
は、弁体３３が全閉位置より３０〜４０°位１で開かれ
る間続けられて良い。

従って弁体３３の開弁角が小さい低負荷運転時は、弁体
３３の下側の半片部３３ａの周縁が壁面部３６に対応し
てその間に実質的な間隙を生ぜず、弁体３３はその上側
に於てのみ開（から、吸気通路１７内を流れる混合気は
前記弁体３３の上側の半片部３３ｂと吸気通路１７の土
壁部との間に生じる間隙を通って吸気ポート７へ流れる
。

これにより混合気は吸気通路１７の上側に収束され、吸
気ポート７０通路７Ｃの上壁面に沿って流れ、開口端７
ｂより燃焼室５内に流入し、燃焼室５内に強い渦流を生
じる。

弁体３３の下側の半片部３３ａが壁面部３６より離れる
開度に１で弁体３３が開かれると、その半片部３３ａと
吸気通路１７の壁面との間にも間隙ができるため、混合
気はこの間隙を通っても吸気ポート７へ流れ始める。

このように弁体３３の開弁角が所定値より大きいときに
は、弁体３３が両開き状態になることにより、弁体３３
があることによる充填効率の低下が防止される。

混合気の流れを収束することができる吸気絞り弁として
、一端を枢支された板状の弁体を含むフラッパ型の吸気
絞り弁があるが、これにあっては弁体が閉じているとき
、及び弁体の開度が小さいとき、吸気負圧によって弁開
又は弁閉方向の力を及ぼされるため、弁体の開度維持が
不安定になったり、又弁体の駆動に大きな力を必要とす
る等の不具合がある。

これに対し本考案による吸気絞り弁は、弁軸３４の両側
に対称に延びた二つの半片部３３ ａ ） ３３ ｂを
有する弁体３３を有しており、その弁体３３の吸気通路
下流側の面には弁軸３４の両側に実質的に等しく吸気負
圧が作用するので、弁体３３は吸気負圧により弁開及び
弁閉方向の力を及ぼされることがない。

従って、本発明による吸気絞り弁によれば、混合気の流
れを吸気通路横断面の一側部に収束することができ、し
かも弁体の開度維持が不安定になることがなく、又弁の
駆動に大きな力を必要とすることがない。

又この実施例の場合、弁軸３４はその弁体取付部にてそ
の軸の半分を削除され、半円状断面を有しており、弁体
３３の吸気通路上流側の面にはねじ３５０頭部しか突出
していないので、弁体３３の面に沿って流れる混合気の
流れが乱されることが小なく、又、全開時の有効開口面
積が大きくなり、通路損失が小さくなる。

第４図は本考案による吸気絞り弁の他の一つの実施例を
示している。

尚、第４図に於て第３図に対応する部分は、第３図に付
した符号と同一の符号により示されている。

第３図に示された実施例に於ては、壁面部３６の終端が
吸気通路１７内に少し突出しているが、第４図に示され
た実施例に於ては、壁面部３６の終端が吸気通路１７内
に突出していない。

第４図に示された吸気絞り弁も第３図に示されたそれと
同様に作用するので、それの説明は省略する。

以上に於ては本考案を特定の実施例について詳細に説明
したが、本考案はこれらに限られるものではなく、本考
案の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者
にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による吸気絞り弁を備えた内燃機関の一
つの実施例を示す縦断面図、第２図はそれの横断面図、
第３図は本考案による吸気絞り弁を取出して示す拡大縦
断面図、第４図は本考案による吸気絞り弁の他の一つの
実施例を示す拡大縦断面図である。 １・・・・・・シリンダブロック、２・・・・・・シリ
ンダボア、３・・・・・・ピストン、４・・・・・・シ
リンダヘッド、５・・・・・・燃焼室、６・・・・・・
吸気弁、７・・・・・・吸気ポート、８・・・・・・排
気弁、９・・・・・・排気ポート、１０・・・・・・カ
ム軸、１１．１２・・・・・・ロッカアーム軸、１３，
１４・・・・・・ロッカアーム、１５・・・・・・点火
プラグ、１６・・・・・・気化器、１７・・・・・・吸
気通路、１８・・・・・・ボデー、１９・・・・・・フ
ロート室、２０・・・・・・メータリングオリフィス、
２１・・・・・・サクションピストン、２２・・・・・
・ベンチュリ部、２３・・・・・・カバー、２４・・・
・・・ダイヤフラム、２５・・・・・・負圧室、２６・
・・・・・圧縮コイルばね、２Ｔ・・・・・・サクショ
ンホール、２８・・・・・・案内ロッド、２９・・・・
・・メータリングニードル、３０・・・・・・チョーク
弁、３１・・・・・・弁軸、３２・・・・・・吸気絞り
弁、３３・・・・・・弁体、３４・・・・・・弁軸、３
５・・・・・・ねじ、３６・・・・・・壁面部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 偏心ポート又はへりカルポートを構成する吸気通路と、
   前記吸気通路中に配置されたバタフライ型吸気絞り弁と
   を含み、前記吸気絞り弁は弁軸と該弁軸の両側に実質的
   に対称に延びる二つの半片部を有する弁体とを有し、前
   記吸気通路の壁面は前記弁体が前記弁軸によって回動さ
   れるとき前記弁体の一方の半片部であって吸気の流れ方
   向で見て上流側へ移動する方の半片部の周縁が描く軌跡
   面に沿う壁面部を有しており、これによって前記弁体が
   前記弁軸によってその全閉位置より弁開方向へ回動され
   るとき該絞り弁は所定の開度に達する１では前記弁体の
   他方の半片部の側に於てのみ開かれ、このとき他方の半
   片部の側に生ずる開口の位置は該開口を経て流れる吸気
   が偏心ポート又はヘリカルポートの横断面の所定の一方
   の側に収束する位置に定められていることを特徴とする
   内燃機関の吸気通路構造。