JPS5930169Y2 - 渦流燃焼機関 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は吸入混合気あるいは吸入空気を旋回させて渦流
燃焼状態を誘起することにより燃焼を改善するようにし
た内燃機関に関する。

一般に、内燃機関のシリンダ内に導入した吸気を旋回さ
せて、いわゆるスワールを形成すると、特に部分負荷運
転時の燃焼が改善されることが知られている。

これはスワールによりガス流動が活発になり、燃焼速度
が向上するからである。

殊に、近時の排気対策を旋した自動車用内燃機関にあっ
ては、有害物質の排出を抑制するために、排気の一部を
混入した混合気や希薄混合気など燃焼上不利な混合気を
効率よく燃焼させなければならないので、スワールを生
起して渦流燃焼状態を誘起することは重要な技術的課題
になっている。

こめため、吸気ポートをシリンダ円筒面に対して接線方
向に方向づけたり、ポートに旋回翼を設けたりしてスワ
ールを形成するようにした内燃機関が実用化さイするｌ
こ至っている（特公昭５４−１６０５９号公報参照）。

しかしながら、スワールが強すぎると燃焼速度が過大に
なって騒音を著しく発したり、あるいは失火したりする
一方、スワールは機関回転が高速になるほど激しくなる
性質があるので、機関の全運転域にわたって適度なスワ
ールを形成するθつはなかなか難かしいという新たな問
題も生じている。

そこで本考案は、機関回転速度に応じて開閉タイミング
の変る第３弁を介して開閉する渦流生成室を設け、高速
になるほど渦流生成室の開時期を早めることにより上記
スワール制御の問題を解決するようにした渦流燃焼機関
を提供するものである。

以下、図面に示した実施例に基づいて本考案を説明する
。

第１図または第２図において、１は機関のシリンダ、２
はシリンダヘッド、３は吸気弁、４は排気弁、５は吸・
排気弁３，４を駆動するカム軸、６は吸気弁ロッカアー
ム、７は吸気弁カム、８はバルブスプリング、そして９
はピストンである。

カム軸５は図示しない伝達機構を介して機関クランク軸
と同期的に回転し、吸・排気弁３，４を所定のタイミン
グで開閉するのであるが、このカム軸５と並列的に第２
のカム軸１０が設けられる。

カム軸５の一端には大きな歯巾の平歯車１１が固設され
、この平歯車１１とかみ合う第２の平歯車１２を介して
第２のカム軸１０が１：１の速度比で回転する。

第２の平歯車１２は、カム軸１０の一端に形成した斜歯
スプライン１３と嵌合し、第１の平歯車１１とかみ合い
つつスプライン１３に沿って摺動する。

平歯車１２の摺動は、機関駆動されるオイルポンプ１４
の吐出圧力に基づいて作動する油圧シリンダ装置１５を
介して規制される。

油圧シリンダ装置１５はカム軸１０と対向して設けられ
、平歯車１２の一端面にスプライン１３との摺動長さを
許容するように突設した押し部材１６を介して、軸方向
の油圧ピストン１７の油圧力を平歯車１２に作用させる
。

また、両カム軸５，１０を支持する軸受部材１８と平歯
車１２の他端面との間にはコイルスプリング１９が介装
され、その弾発力に基づいて平歯車１２は油圧シリンダ
内圧１５の方向へ付勢される。

なお、斜歯のスプライン１３は、カム軸１０が図で時計
方向（第２図）に回転する場合を前提として、左ネジ方
向に形成され、従って油圧シリンダ装置１５の作動力が
コイルスプリング１９の弾発力に抗して平歯車１２を移
動させると、平歯車１２は第１の平歯車１１とかみ合っ
ているため、カム軸５に対するカム軸１０の位相角を相
対的に時計方向へと進める。

また、平歯車１１の歯巾ないし平歯車１２の最大移動中
とスプライン１３の斜歯角（ねじれ角）は、平歯車１２
の最大移動中に対応して、カム軸１０の位相が吸気弁カ
ム７の作動角にして吸入行程途中から圧縮行程途中まで
に相当する角度（例えば９０度程度）だけずれるように
設定される。

他方、シリンダヘッド２には、カム軸１０に形成した第
２のカム２０を介して開閉、駆動される第３弁２１と、
第３弁２１を介してシリンダ１（燃焼室）と連通ずる渦
流生成室２２とが設けられる。

渦流生成室２２は、シリンダ１０つ中心線に対して傾斜
し、または偏心して設けられる。

後述するように、この渦流生成室２２には第３弁２１が
開弁じている間に吸気の一部が出入りするのであるが、
前述のように渦流生成室２２を偏向的に形成することに
より、渦流生成室２２から燃焼室へと噴出する気流がス
ワールを形成するように図るのである。

ただし、渦流生成室２２を傾斜させたりする替りに、第
３図に示したように、第３弁２１の頭部２１ａにミュラ
ウド（導風板）２１ｂを設けて方向性の強いスワールを
形成するものとしてもよい。

また、カム２０は、第４図ａ、ｂに示したように、吸気
弁３に較べて短い時間だけ第３弁２１を開弁させ、従っ
てそのリフＩ−Ｌ１ も小さくなるように形成され乙（
第４図ａ、ｂで、Ｌ２は吸気弁３のリフトカーブを表す
）。

次に、カム２０とカム７との作動時期関係を油圧シリン
ダ装置１５の作用と併せて説明する。

まず機関低速時であるが、オイルポンプ１４の吐出圧力
は第５図に示したように機関速度に略比例するため、油
圧シリンダ装置１５のピストン１７に作用する油圧力は
コイルスプリング１９の弾発力よりも相対的に小さくな
る。

従って、この油圧力とコイルスプリング１９の弾発力と
のバランスに基づいて、機関速度が低いほど平歯車１２
はカム軸１０の端部方向へ移動し、平歯車１２に対する
カム２０の位相を第２図で反時計方向へずらす。

その反対に、機関速度が高まれはオイルポンプ１４の吐
出圧力も強くなるので、油圧ピストン１７に作用する油
圧力がコイルスプリング１９の弾発力に対抗して平歯車
１２を押し、カム２０の位相を相対的に時計方向へずら
す。

カム２０の位相は、上述のように平歯車１２が移動した
位置に応じて、高速時はど吸入行程側へ偏って第３弁２
１の開閉時期を早め（第４図す参照）、低速時はど圧縮
行程側へ偏って開閉時期を遅らせる（第４図ａ参照）よ
うに設定されるのである。

次に上記第３弁２１の開閉タイミングに応じた渦流生成
室２２の作用について説明する。

まず低速時であるが、既に述べたように低速時には第３
弁２１が圧縮行程で開閉するため、閉併する瞬間のシリ
ンダ内圧に対応した高圧力が渦流生成室２２に密封され
る。

この高圧は次の圧縮行程において第３弁２１が開いた瞬
間に外部（シリンダ１）へ逃げ、このときシリンダ１内
に強いスワールを生起する。

これは、第３弁２１が閉弁する瞬間に渦流生成室２２に
作用する圧力は第３弁２１が開弁した瞬間のシリンダ内
圧よりも高いからである。

そして、第３弁２１が閉弁するころにはシリンダ内圧が
上昇しているため、渦流生成室２２は再び高圧が蓄えら
れ、次回に備える。

その反面、高速時Ｉこは吸入行程で第３弁２１が開閉す
るため、渦流生成室２２には極く僅かなガスの出入りが
あるにすぎない。

つまり、高速時には極く微弱なスワールが生起され得る
に止まり、しかもこのようなスワールは圧縮行程で減衰
してしまうので、燃焼時のガス流動を促すまでには至ら
ない。

従って、上述から明らかなように、低速時はど強いスワ
ールによる渦流燃焼状態を誘起して良好な運転性を確保
する一方、高速時はど燃焼時のガス流動を抑えて燃焼騒
音を低減させることができるのである。

なお、上記実施例では、第３弁２１の弁駆動装置トして
、斜出スプライン１３に沿って摺動する平歯車１２を備
えたものを例示したが、勿論、斜出角を持たない通常の
スプラインに沿って斜出歯車が摺動するようにした機構
でも同様の作用を得ることができる。

以上の通り本考案によイ１ば、第３弁を介して開閉する
渦流生成室を設けるとともに、機関低速時はど第３弁の
開弁時期を圧縮行程へ偏らせ、高速時のスワールを減殺
するようにしたので、低〜中速域の機関性能を良好に維
持する一方、高速域の燃焼騒音が低減する渦流燃焼機関
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本考案の一実施例を示す平面
図、正面断面図である。 第３図は第３弁の他の実施例を示す要部斜視図である。 第４図ａ。ｂはそれぞれ低速時、高速時の第３弁の開閉
タイミングを表した説明図である。 第５図は機関速度とオイルポンプ吐出圧力との関係を表
す説明図である。 １・・・・・・シリンダ、２・・・・・・シリンタヘッ
ド、３・・・・・・吸気弁、５・・・・・・吸排気カム
軸、７・・・・・・吸気弁カム、１０・・・・・・カム
軸（第２）、１１，１２・・・・・・平歯車、１３・・
・・・・斜出スプライン、１４・・・・・・オイルポン
プ、１５・・・・・・油圧シリンダ装置、１９・・・・
・・コイルスプリング、２０・・・・・・カム、２１・
・・・・・第３弁、２２・・・・・・渦流生成室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １．第３弁を介して機関シリンダとのみ連通ずる渦流生
   成室と、吸排気カム軸と連動しかつ機関回転速度に応し
   て吸気行程から圧縮行程の範囲で第３弁の開閉タイミン
   グを変える弁駆動装置とを備え、機関回転速度が高まる
   ほど第３弁の開弁時期を早めるようにした渦流燃焼機関
   。 ２、弁駆動装置は、第３弁を駆動するカム軸と、このカ
   ム軸に形成した斜歯スプラインと係合して吸排気カム軸
   の回転力を第３弁のカム軸に伝達する歯車と、機関回転
   速度に略比例する油圧力に基づいて前記歯車を斜歯スプ
   ラインに沿って摺動させる油圧シリンダ装置とを備えて
   なることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に
   記載の渦流燃焼機関。