JPS5845574B2 - 内燃機関の吸気通路装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃焼室内に吸気のスワール（Ｓｗｉｒｌ渦流
）を生じさせるようにした。

内燃機関の吸気通路装置に関するものである。

燃焼室内で吸気のスワールを生じさせることは、燃料と
空気との混合が良好すなわち燃料の微粒化及び均質化が
促進されると共に、火炎伝播速度が大きくなり、エンジ
ンの性能向上に大きく役立つことは従来から良く知られ
ている。

とりわけ、排気ガス浄化や低燃費実現のため、希薄燃焼
や大量のＥＧＲ（排気ガス再燃焼）を行うようになって
きた今日にあっては、吸気にスワールを生じさせること
は特に効果的である。

このため、従来、いわゆるヘリカルポートと呼ばれるよ
うにエンジンの吸気ポートの形状を、ヘリカル状（渦巻
状）とし、ここを通過するときに渦巻流とされた吸気を
燃焼室内に導くようにしたものがある。

しかしながら、上記従来のものは、エンジンの中速中負
荷運転から高速高負荷運転域では吸気量も多いため、へ
りカルポートにより流れを制御□□して十分なスワール
を発生させることができる反面、いわゆる一般実用域と
いわれるアイドリング時や低速低負荷運転時にあっては
、吸気量が多いため、高速高負荷運転に支障のないよう
に決定されたヘリカルポートの形状では吸気弁前後の圧
力差により吸気の流れ状態を制御することが不可能とな
り、燃焼室内に十分なスワールを発生させることが困難
であった。

この点を改善すべく、へりカルポートにあってはその形
状を一般実用域でも十分なスワールが発生するようにす
ることも考えられるが、この場合は当然の如く吸入抵抗
が極めて大きくなって容積効率の低下をもたらし、この
容積効率はエンジンの回転数が高くなる程低下する。

したがって、極めて高速回転が行われるガソリンエンジ
ンでは前記のような従来手段は事実上採用し得す、ガソ
リンエンジンに比してはるかに回転数の低いディーゼル
エンジンにのみこのような手段が利用されていた。

本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので
、ガソリンエンジンのように高速回転がなされるものに
あっても、容積効率を低下させることなく、その全運転
域に渡って十分なスワールを発生させることができるよ
うにした内燃機関の吸気装置を提供することを目的とす
る。

本発明は、吸気量が少い場合でも、吸気を、ヘリカルポ
ートの全断面積に渡って流すことなくその壁面に沿った
流れとすれは、該ヘリカルポートにより十分に制（財）
されるという点に着目してなされたものである。

この条件を満足するため、本発明は、吸気量が少い場合
は、吸気を絞り弁により収束された偏流としてヘリカル
ポート壁筋に沿った流れとすると共に、この偏流状態が
吸気弁に至るまでの間十分に維持されるように、絞り弁
を吸気弁の近傍である吸気管路が取付けられるシリンダ
ヘッド端面の直前に位置させ、さらに、該両弁間に整流
板を設けて上記偏流状態の維持をなお一層高めるように
したことを特徴とする。

以下に本発明を図示実施例につき説明する。

本発明の実施例を示す第１図、第２図において、１はエ
ンジンのシリンダ、２はパツキン３を介シてシリンダ１
上に載置、固定されたシリンダヘッド、４はシリンダ１
内に摺動自在に嵌挿されたピストンで、これ等三者１，
２．４により燃焼室５が画成されている。

シリンダヘッド２には、それぞれ燃焼室５内へ開口する
吸気ポート６及び排気ポート７が形成される一方、該両
ポート６．７を開閉するための吸気弁８及び排気弁９が
それぞれバルブガイド１０を案内として摺動自在に保持
されている。

この両弁８，９は、ばね１１にて、両ポート６．７の燃
焼室５内への開口端周縁部に取丼けたバルブシート１２
に着座すべくすなわち閉弁ずべく附勢されて、カム１３
が回転することによりロッカアーム１４を介して適宜量
閉制（財）される。

吸気ポート６は、後に詳述するようにヘリカルポートと
なっており、これには吸気マニホルドを介することなぐ
直凄キャブレタ１５が接続されている。

このキャブレタ１５は、可変ベンチュリ型の一種である
ＳＵ型キャブレタで、その吸気管路となる入口通路１６
と吸気ポート６とがエンジンの吸気通路を構成し、第２
図に示すとおり１基のギャブレタで２つの燃焼室５に吸
気を供給する関係上、該入口通路１６はその吐出口側部
分で二本に分岐された形となっている。

そして、入口通路１６内には、その分岐部分直下流側に
おいてすなわち吸気弁８の近傍に位置させて、それぞれ
絞り弁１７Ａが配設され、このようにして一つの吸気ポ
ート６に対して１つの絞り弁１７Ａが設けられてる。

この２つの絞り弁１７Ａは、一本の回動軸１８Ａを共用
してキャブレタ１５の本体１９に軸支され、この回動軸
１８Ａに連動するアクセルペダル（図示略）を操作する
ことにまり回動さイ１、吸気通路を後述のようにして開
閉操作することとなる。

キャブレタ１５の他の部分の構成は従来と同様であるが
、これを簡単に説明すると、２０は絞り弁１７Ａの上流
側において第１図上下方向に変位自在に保持されたサク
ションピストンで、該サクションピストン２０の一端側
（第１図下端側）は入口通路１６内に突出し、また他端
側は、本体１９とこれに固定されたモヤツブ２１との間
に張設されたダイアフラム２２に連結されている。

ダイアフラム２２の上方側に画成されたサクションチャ
ンバ２３が入口通路１６内と連通し、ダイアフラム２２
の下方側に画成されたエアチャンバ２４が大気と連通し
、該両チャンバ２３と２４との圧力差による力がはね２
５の附勢力と釣合った位置で、サクションピストン２０
が静止する。

このサクションピストン２０の下端部に取付けたメータ
リングニードル２６は、フロート室２７に連通ずる燃料
吐出部としてのメインジェット２８内に挿入されている
。

このような構成により、吸入負モが変化してサクション
ピストン２０が変位すると、その下方に形成されるベン
チュリ部２９の有効開口面積も変化してここを流れる空
気量も変化するが、ベンチュリ部２９の空気流速は空気
量に関係なくほぼ一定となるものである。

勿論、空気量に応じた燃料がメインジェット２８より吸
引されて、一定の空燃比となった混合気が下流側へ導ひ
かれる。

前記吸気ポート６は前述の如くヘリカルポートとなって
いるが、エンジンの高速回転時には容積効率が低下しな
いように、吸入抵抗の小さな形状に決定されている。

すなわち、後に詳述するように絞り弁１７Ａの作用なし
に単に吸入ポート６の形状のみにて吸気流れを制御した
場合には、ここを流れる吸気量が多い場合にのみ十分な
スワールを発生させることができるようになっている。

また、前記絞り弁１７Ａは両側開口型のバタフライ弁と
なっているが、その弁開度が小さい間すなわち開弁角θ
＝３０８〜４０％までの間は、第１図上端側からのみ徐
々に開口されるように、入口通路１６の下壁の一部が回
動軸１８を中心とする球面壁に形成されている。

さらに、吸気ポート６内には、第３図にも示すとおり該
吸気ポート６を、第１図上側と下側との２つのポー１”
６ａ、６ｂに区画さるように板状の整流板３０Ａが配設
されている。

この整流板３０Ａは吸気ポート６の流路中心よりも若干
土壁側に位置し、上側に位置する偏流用ポート６ａの断
面積が下側に位置する本ポート６ｂの断面積に対して約
士〜士となるように設定され、また偏流用ポー２ トロａの長さく整流板３０Ａの長さ）が、吸気ホト６の
全長に対して１〜Ｌ８度以上になるよう２ に設定されている。

次に、上記構成装置の作用について説明する。

いま、アクセルペダルを大きく操作して、中速中負荷運
転あるいは高速高負荷運転を行うと、ベンチュリ部２９
の有効開口面積が犬となると共に絞り弁１７Ａの開弁角
θも３０〜４０より大きくなり、吸気ポート６を流れる
吸気量が多くなる。

したがって、吸気は、吸気ポート６をその全断面積に渡
って通過するときにその流れが制御されて十分にスワー
ル状とされた後、燃焼室５内へ導ひかれることとなる。

アイドリング時やアクセルペダル操作の小さい低速低負
荷運転時のような一般実用域では、ベンチュリ部２９の
有効開口面積も小さくなると共に絞り弁１７Ａの開弁角
θも３０°−４００以下の大きさとなり、吸気ポート６
を流れる吸気量が少くなる。

このとき、ベンチュリ部２９を通過した吸気は、絞り弁
１７Ａ上端側の狭い開口部分を通過するときに、収束さ
れると共に、吸気通路の中心部分より偏心した偏流とな
り、偏流用ポート６ａのみをＲれて吸気ポート６の壁面
に沿いつつ燃焼室５内へ導ひかれる。

このように、吸気は、その量こそ少いが収束された偏流
となって吸気ポート６の壁面に沿いつつ流れるため、こ
の場合も吸気ポート６の形状により流イｔが制御されて
十分なスワール状態となった後、燃焼室５内へ導ひかれ
る。

ここで、偏流を吸気ポート６に対してその上壁部２ａに
沿って流入させるようにしたので、へりカルポートの特
質上、順次続く整流壁部２ｂ、円周壁部２ｃにより最も
効率よくスワールを与えることができる。

そして、整流板３０Ａを設けであるため、吸気ポート６
（偏流用ポート６ａ）を流れる間に偏流状態が十分維持
される。

本発明は以上述べたように、吸気量の少ない一般実用域
では、吸気の流れを収束された偏流とすることにより、
吸気ポートによる吸気の制御□□機能をその吸気抵抗を
増すことなく高めるようにしたので、高速回転が行われ
るガソリンエンジンにあってもその容積効率の低下をも
たらすことなく全運転域に渡って燃焼室内で十分なスワ
ールを発生させることができ、さらに絞り弁と吸気弁と
の間に上記偏流状態を維持するべく整流板を設けたので
、吸気ポートの一上記制御機能をより一層高めることが
できる。

また、本発明にあっては、上記の他、以下のような効果
をも合せもつものである。

■ 多量ＥＧＲ１希薄燃焼、多量残留カス燃焼を行うこ
とが可能となって高い熱効率を得ることができ、運転性
能の向上と共に低燃費のエンジンを提供できる。

特に、上記燃戦方式により排気ガス中の有害成分を大幅
に低減させることができるので、排気ガス規制の厳しい
ガソリンエンジンに適用できることは実用上極めて効果
的である。

■ 絞り弁を吸気弁の近傍に設ける関係上吸気マニホー
ルドを廃止することができ、軽量、小型化を図れると共
にコストダウンを図る。

■ 上記■から明らかなように、吸気通路を短くできる
ので、エンジンの過度応答性が良好になると共に減速時
におけるＨｅの低減を図れる。

■ 要求オクタン価が向上するので高圧縮比とすること
ができ、運転全域での熱効率を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は
第１図の吸気通路方向に沿う平面断面簡略図、第３図は
第２図Ｉ−Ｉ線断面図である。 ２・・・・・・シリンダヘッド、６・・・・・・吸気ポ
ート、８・・・・・・吸気弁、 １６・・・・・・入口通路（吸気管路）、１７Ａ・・・
・・・絞り弁、 ３０Ａ・・・・・・整流板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気通路の一部である吸気管路が取付けられるシリ
   ンダヘッド端面の直前に、両側開口型のバクフライ弁か
   らなる絞り弁を設け、該絞り弁と吸気弁との間の吸気通
   路をへりカルポートで構成すると共に、前記吸気管路の
   下壁面に球面で接続された段差部を設け、しかも、前記
   絞り弁は所定開度まで前記球面に沿って回転し、前記吸
   気管路の上面壁を開口せしめて吸気を偏流させる構成と
   し、さらに、該偏流状態を維持させるべく前記絞り弁と
   吸気弁との間に偏流用通路を画成する整流板を配設した
   ことを特徴とする内燃機関の吸気通路装置。