JPS5843566B2 - 内燃機関のヘリカル型吸気ポ−ト - Google Patents

内燃機関のヘリカル型吸気ポ−ト

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JPS5843566B2
JPS5843566B2 JP54076698A JP7669879A JPS5843566B2 JP S5843566 B2 JPS5843566 B2 JP S5843566B2 JP 54076698 A JP54076698 A JP 54076698A JP 7669879 A JP7669879 A JP 7669879A JP S5843566 B2 JPS5843566 B2 JP S5843566B2
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JP
Japan
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wall surface
spiral
inlet passage
intake port
side wall
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猛 奥村
裕 池田
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4228Helically-shaped channels 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のヘリカル型吸気ポートに関する。
従来より特にディーゼル機関においては吸気行程時に燃
焼室内に強力な旋回流を発生するためにほぼまっすぐに
延びる入口通路部と渦巻部とにより構成されるヘリカル
型吸気ポートが使用されている。
しかしながらこのようなヘリカル型吸気ポートをガソリ
ン機関に応用し、機関低速運転時に必要な旋回流を燃焼
室内に発生できるようにディーゼル機関用ヘリカル型吸
気ポートに若干の変更を加えただけではガソリン機関の
使用回転数はディーゼル機関に比べてはるかに高いため
にヘリカル型吸気ポート内を流れる混合気の流れ抵抗が
大きくなり、斯くして機関高速高負荷運転時における充
填効率が低下するという問題がある。
機関高速高負荷運転時における高い充填効率を確保しつ
つ機関低速運転時に強力な旋回流を発生せしめることの
できるヘリカル型吸気ポートとして、はぼまっすぐに延
びる入口通路部と渦巻部とにより構成され、該入口通路
部を形成する周壁面のうちで渦巻部渦巻軸線側に位置す
る入口通路側壁面を下方に向いた傾斜面に形成したヘリ
カル型吸気ポートが本出願人により出願された特願昭5
3−116666号明細書に開示されている。
このヘリカル型吸気ポートでは、吸気弁ステムガイドを
支持するためにほぼ一様の半径方向肉厚を有する円筒状
突起が渦巻部上部内壁面上に突出形成され、この円筒状
突起の周壁面に上述の頃斜面の上半分が滑らかに接続さ
れている。
従って入口通路部内に吸入された混合気は円筒状突起周
りの渦巻部上壁面に沿って旋回し、それによって渦巻部
内に旋回流が発生せしめられる。
しかしながらこのヘリカル型吸気ポートでは渦巻部上壁
面と上述の円筒状突起間に形成される混合気流通路の巾
が比較的広く、従って円筒状突起の周りを流れる混合気
の流速をさほど速めることができないために十分に強力
な旋回流を発生できないという問題がある。
本発明は高速高負荷運転時における高い充填効率を確保
しつつ低速運転時において一層強力な旋回流を燃焼室内
に発生せしめることのできるヘリカル型吸気ポートを提
供することにある。
以下添付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内で往復運動するピストン
、3はシリンダブロック1上に固定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は点火栓を夫々示
す。
なお第1図に示されるようにヘリカル型吸気ポート5の
上壁面上には弁ステムガイド10を保持するために下方
に突出する筒状突起11が一体形成され、この筒状突起
11の先端部から弁ステムガイド10の先端部が突出す
る。
第9図に示されるようにこの筒状突起11の周壁面11
aは下方内向きにわずかに傾斜しており、また第4図並
びに第9図に示されるように渦巻軸線すと周壁面11a
の上縁部との距離をSとし、渦巻軸線すを通って吸気ポ
ート開口端部6a横断面に平行な直線をyとすると、上
述の距離Sは渦巻開始地点Tから渦巻方向Cに向けて徐
々に大きくなって上述の直線yと周壁面11aの上縁部
との交点W付近で最大となり、次いでこの距離Sは渦巻
方向Cに向けて急速に小さくなる。
第9図並びに第4図に前述の特願昭53−116666
号明細書に開示された筒状突起周壁面並びにその上縁部
を破線M並びにNで夫々示す。
第4図並びに第9図から破線で示される上記特願昭53
−116666号明細書に開示された筒状突起の肉厚に
比べて本発明における筒状突起11の横方向肉厚は特に
交点Wの付近において大巾に厚く形成されていることが
わかる。
なお、図示しない気化器において形成された混合気は吸
気行程時にヘリカル型吸気ポート6並びに吸気弁5を介
して燃焼室4内に導入され、次いでこの混合気は圧縮行
程末期に点火栓9により着火される。
第3図から第6図は第1図のヘリカル型吸気ポート6の
形状を図解的に示す。
本発明によるヘリカル型吸気ポート6は第4図に示され
るように吸気ポート軸線がわずかに彎曲した入口通路部
Aと渦巻部Bとにより横取される。
入口通路部Aの開口端部は第7図に示されるように矩形
状に形成され、一方渦巻部Bの混合気出口部13は渦巻
部Bの渦巻軸線すと中心とする円筒状に形成される。
第1図に示すように渦巻軸線b1即ち吸気弁の軸線はシ
リンダ軸線に対してほぼ23度程度傾斜しており、一方
入口通路部Aはほぼ水平方向に延びる。
入口通路部Aの渦巻軸線から離れた方の第1側壁面14
はほぼ垂直に配置さ札この側壁面14は渦巻軸線すを中
心として彎曲する渦巻部Bの側壁面15に滑らかに接続
する。
この側壁面15は第6図或いは第9図に示されるように
円筒状出口部13よりも外方に膨出しており、更にこの
側壁面15は側壁面15と渦巻軸線すとの距離Rが始め
はほぼ一定であるが矢印Cで示す渦巻方向に行くに従っ
て徐々に小さくなりかつ渦巻終端部Eにおいて円筒状出
口部13の半径rとほぼ等しくなるように形成される。
一方、入口通路部Aの渦巻軸線すに近い方の第2側壁面
16の上方側壁面部分は下方を向いた傾斜面16aに形
成され、この傾斜面16aの巾は渦巻部Bに近づくに従
って広くなって入口通路部Aと渦巻部Bとの接続部、即
ち渦巻開始地点Tにおいては第8図に示すように第2側
壁面16の全体が下方に向いた傾斜面16aに形成され
る。
従って渦巻開始地点Tにおける入口通路部Aの断面形状
はほぼ台形状をなす。
傾斜面16aの上半分は第1図に示す筒状突起11の周
壁面11aの最大肉厚部まで延設されて周壁面11aの
最大肉厚部に滑らかに接続され、一方傾斜面16aの下
半分は渦巻部Bの渦巻終端部Eにおいて渦巻部Bの側壁
面15に接続される。
入口通路部Aの上壁面17は第1図並びに第5図に示す
ように入口通路部Aの開口端部から渦巻部Bに向けてほ
ぼ水平に延び、次いで渦巻部Bの上壁面18は渦巻方向
C(第4図)に沿って徐々に下降し、次いでこの傾斜上
壁面18は入口通路部Aの傾斜面16aに接続する。
前述したように入口通路部Aの傾斜面16aの巾が渦巻
部Bに向けて徐々に広がるように形成されているので入
口通路部Aの土壁面17の巾は渦巻部Bに近づくに従っ
て徐々に狭くなり、一方、渦巻部Bの上壁面18の巾は
渦巻開始地点から渦巻方向Cに向けて交点Wに達するま
で徐々に狭くなり、次いでこの交点を越えると上壁面1
8の巾は1時的に広くなり、次いで渦巻終端部Eに向け
て再び徐々に狭くなる。
従って第4図に示されるように筒状突起11の周壁面1
1aの最大肉厚部と渦巻部Bの側壁面15間には狭窄部
Fが形成され、渦巻部Bの上壁面1Bの巾は狭窄部Fを
堺として入口通路部Aおよび渦巻方向Cの双方に向けて
拡開する。
第1図並びに第5図に示すように入口通路部Aの下壁面
19は上壁面17とほぼ平行をなして渦巻部Bに向けて
ほぼ水平に延び、次いで第1図に示されるように滑らか
な曲壁面20を経て円筒状出口部13に接続される。
なお、第4図かられかるように下壁面19の巾は渦巻部
Bに近づくに従って徐々に狭くなる。
機関運転時、入口通路部A内に送り込まれた混合気の一
部は第1図において矢印にで示すように上壁面17.1
8に沿って進行し、他の混合気は入口通路部Aの傾斜面
16aに衝突して下向きの力を与えられて第1図におい
て矢印りに示すように旋回することなく円筒状出口部1
3内に流入する。
第4図に示されるように上壁面17.18の巾は狭窄部
Fに向けて徐々に狭くなるために上壁面17.18に沿
って流れる混合気の流路は次第に狭ばまり、斯くして混
合気流は増速されつつ狭窄部Fに向かう。
次いでこの狭窄部を通過すると混合気流は筒状突起周壁
面11aによって矢印Zで示すように強制的に渦巻部B
の側壁面15上に押しやられ、斯くして上壁面17.1
8に沿って狭窄部Fに向かってきた混合気全体が側壁面
15に沿って渦巻方向Cに旋回することになる。
斯くして渦巻部B内には旋回しつつ下降する旋回流が発
生せしめられ、この旋回流によって第1図において矢印
りで示すように円筒状出口部13内に流入した混合気に
旋回流が与えられることになる。
次いで旋回しつつ下降する旋回流は円筒状出口部13の
内壁面に沿って何ら抵抗を受けることなく滑らかに旋回
することにより渦巻軸線す回りの強力な旋回流が円筒状
出口部13において形成されることになる。
次いでこの旋回混合気は吸気弁5とその弁座間に形成さ
れた隙間を通して燃焼室4内に流入し、燃焼室4内に強
力な旋回流を発生せしめることになる。
前記特願昭53−116666号明細書に記載されたヘ
リカル型吸気ポートのように、即ち第4図および第9図
において夫々破線N、Mで示すように筒状突起11がほ
ぼ円部状をなす場合には渦巻部側壁面15と筒状突起1
1間の間隔が比較的広いために筒状突起11周りを流れ
る混合気流の増速作用が十分に行なわれず、斯くしてさ
ほど強力な旋回流を得ることができない。
しかしながら本発明によるヘリカル型吸気ポート6では
交点W(第4図)付近において筒状突起11が肉厚に形
成されてそるので渦巻部側壁面15と筒状突起11間の
間隔が狭くなっている。
その結果、筒状突起11周りを流れる混合気流が十分に
増速され、しかも増速された混合気流が渦巻部Bの側壁
面15に沿って同一方向に旋回せしめられるので機関低
速運転時であっても燃焼室4内に強力な旋回流を発生せ
しめることができる。
また上述したように傾斜面16aを設けることによって
入口通路部A内に送り込まれた混合気の一部は通常の吸
気ポート内を流れる混合気と同様に旋回することなく滑
らかな曲壁面20に沿って円筒状出口部13内に流入す
るために流入抵抗は小さくなり、斯くして高速高負荷運
転時においても充填効率が低下することはない。
以上述べたように本発明によれば新規な形状のヘリカル
型吸気ポートによって機関高速高負荷運転時における高
い充填効率を確保しつつ機関低負荷運転時に強力な旋回
流を燃焼室内に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるヘリカル型吸気ポートを具えた内
燃機関の側面断面図、第2図は第1図の■−■線に沿っ
てみた断面図、第3図は第1図のヘリカル型吸気ポート
の形状を示す斜視図、第4図は第3図の矢印■に沿って
みた平面図、第5図は第3図の矢印■に沿ってみた側面
図、第6図は第3図の矢印■に沿ってみた側面図、第7
図は第4図の■−■線に沿ってみた断面図、第8図は第
4図の■−■線に沿ってみた断面図、第9図は第4図の
N−IX線に沿ってみた断面図である。 6・・・・・・ヘリカル型吸気ポート、11・−・・・
・筒状突起、11a・・・・・・周壁面、13・・・・
・・円筒状出口部、14.15,16・・・・・・側壁
面、16a・・・・・・傾斜面、17.18・・・・・
・上壁面、19・・・・・・下壁面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 はぼまっすぐに延びる入口通路部と渦巻部とにより
    構成されたヘリカル型吸気ポートであって、該入口通路
    部が渦巻部渦巻軸線から離れた側に位置するほぼ垂直配
    置の第1側壁面と、該渦巻軸線側に位置しかつ該第1側
    壁面に対面するほぼ垂直配置の第2側壁面と、はぼ水平
    面内を延びる土壁面および下壁面とにより構成され、そ
    れによって該入口通路部が全長に亘ってほぼ矩形断面形
    状を有するヘリカル型吸気ポートを具備した内燃機関に
    おいて、上記渦巻軸線側に位置する第2側壁面の上方部
    を下向きの傾斜面に形成すると共に該傾斜面の巾を上記
    渦巻部に近づくにつれて次第に広くしかつ渦巻開始地点
    における第2側壁面のほぼ全体を下向きの傾斜面に形成
    して該渦巻開始地点における入口通路部の断面形状を上
    壁面の巾が下壁面の巾よりも狭い台形状に形成し、吸気
    弁ステムガイドを支持するために該渦巻部の土壁面から
    下方に突出して該弁ステムガイド周りを包囲する筒状突
    起の横方向肉厚を渦巻開始地点から渦巻方向に向けて徐
    々に厚くすると共に該入口通路部の開口端横断面に平行
    でかつ上記渦巻軸線を通る直線が該筒状突起周壁面と渦
    巻開始地点側において互いに交わる交点付近において最
    大肉厚となるように形成して上記傾斜面を該筒状突起の
    最大肉厚周壁面まで延設し、該最大肉厚周壁面と渦巻部
    側壁面間に狭窄部を形成すると共に該狭窄部を堺として
    渦巻部上壁面の巾を入口通路部および渦巻方向の双方に
    向けて拡開するようにした内燃機関のヘリカル型吸気ポ
    ート。
JP54076698A 1979-06-20 1979-06-20 内燃機関のヘリカル型吸気ポ−ト Expired JPS5843566B2 (ja)

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JPS562422A JPS562422A (en) 1981-01-12
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