JPS6023467Y2 - ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はヘリカル型吸気ポートの流路制御装置に関する
。

ヘリカル型吸気ポートは通常吸気弁胴りに形威された渦
巻部と、こ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より構成される。

このようなヘリカル型吸気ポ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ポート形状が流れ抵
抗の大きな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が
ある。

このような問題を解決するためにヘリカル型吸気ポート
入口通路部から分岐されてヘリカル型吸気ポート渦巻部
の渦巻終端部に連通ずる分岐路をシリンダヘッド内に形
威し、分岐路内にアクチュエータによって作動される常
時閉鎖型開閉弁を設けて機関吸入空気量が所定量よりも
大きくなったときにアクチュエータを作動させて開閉弁
を開弁するようにしたヘリカル型吸気ポート流路制御装
置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ポートでは機関吸入空気量の多い機
関高速高負荷運転時にヘリカル型吸気ポート入口通路部
内に送り込まれた吸入空気の一部が分岐路を介してヘリ
カル型吸気ポート渦巻部内に送り込まれるために吸入空
気流に対する流れ抵抗が低下し、斯くして高い充填効率
を得ることができる。

しかしながらこの流路制御装置は基本作動原理を示して
いるにすぎず、従ってこの流路制御装置を実用化するに
は組立工数、製造の容易さ、確実な作動、製造コストの
面で種々の問題が残されている。

本考案は本願出願人により既に提案されている上述の基
本作動原理を実用化するのに適した構造を有するヘリカ
ル型吸気ポート流路制御装置を提供することにある。

以下、添付図面を参照して本考案を詳細に説明する。

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を夫々示す。

なお、図には示さないが燃焼室４内に点火栓が配置され
る。

第４図から第６図に第２図のヘリカル型吸気ポート６の
形状を図解的に示す。

このヘリカル型吸気ポート６は第５図に示されるように
流路軸線ａがわずかに彎曲した入口通路部Ａと、吸気弁
５の弁軸側りに形成された渦巻部Ｂとにより構成され、
入口通路部Ａは渦巻部Ｂに接線状に接続される。

第４図、第５図並びに第８図に示されるように入口通路
部Ａの渦巻軸線すに近い側の側壁面９の上方側壁面９ａ
は下方を向いた傾斜面に形成され、この傾斜面９ａの巾
は渦巻部Ｂに近づくに従って広くなり、入口通路部Ａと
、渦巻部Ｂとの接続部においては第８図に示されるよう
に側壁面９の全体が下方に向いた傾斜面９ａに形成され
る。

側壁面９の上半分は吸気弁ガイド１０（第２図）周りの
吸気ポート上壁面上に形成された円筒状突起１１の周壁
面に滑らかに接続され、一方側壁面９の下半分は渦巻部
Ｂの渦巻終端部Ｃにおいて渦巻部Ｂの側壁面１２に接続
される。

なお、渦巻部Ｂの上壁面１３は渦巻終端部Ｃにおいて下
向きの急傾斜壁りに接続される。

一方、第１図から第６図に示されるようにシリンダヘッ
ド３内には入口通路部Ａから分岐されたほぼ一様断面の
分岐路１４が形成され、この分岐路１４は渦巻終端部Ｃ
に接続される。

分岐路１４の入口開口１５は入口通路部Ａの入口開口近
傍において側壁面９上に形成され、分岐路１４の出口開
口１６は渦巻終端部Ｃにおいて側壁面１２の上端部に形
成される。

更に、シリンダヘッド３内には分岐路１４を貫通して延
びる開閉弁挿入孔１７が穿設され、この開閉弁挿入孔１
７内には夫々開閉弁を構成するロータリ弁１８が挿入さ
れる。

第１０図を参照すると、開閉弁挿入孔１７はシリンダヘ
ッド３内に上方からドリルにより穿設された一様直径の
円筒孔からなり、この開閉弁挿入孔１７は分岐路１４の
下壁面を越えたところまで延びる。

従って分岐路１４の下壁面上には開閉弁挿入孔１７によ
って削成された凹溝１９が形成される。

また、開閉弁挿入孔１７の上端部には内ねじ山２０が螺
設され、この内ねじ山２０にロータリ弁ホルダ２１が螺
着される。

ロータリ弁ホルダ２１はその外周壁面上に外周フランジ
２２を有し、この外周フランジ２２とシリンダヘッド３
間にシール部材２３が挿入される。

一方、ロータリ弁ホルダ２１内には貫通孔２４が穿設さ
れ、この貫通孔２４内にロータリ弁１８の弁軸２５が回
転可能に挿入される。

弁軸２５の下端部には薄板状の弁体２６が固着され、弁
軸２５の上端部にはアーム２７がワッシャ２８を介して
ポルト２９により固締される。

ロータリ弁ホルダ２１の頂面とほぼ同じ高さ位置にある
弁軸２５の外周壁面上にはリング溝３０が形成され、こ
のリング溝３０内には第１２図に示すようなＣ字形のプ
レート状位置決めリング３１、或いは第１４図に示すよ
うなＣ字形のプレート状位置決めリング３１′が嵌着さ
れる。

このプレート状リング３１．３１’の下壁面はロータリ
弁ホルダ２１の頂面に密着せしめられる。

一方、ロータリ弁ホルダ２１の上端部には補強枠３３に
より包囲されたシール部材３４が嵌着され、このシール
部材３４の内壁面はプレート状リング３１．３１’の土
壁面に圧接せしめられる。

従って位置決めリング３１．３１’はロータリ弁ホルダ
２１の頂面とシール部材３４間において挟持されて弁体
２６を予め定められた位置に位置決めする。

シール部材３４のシール部３４ａはシール部材３４の外
周面上に挿入された弾性リング３５によって弁軸２５の
外周面上に圧接せしめられる。

従って分岐路１４はシール部材２３，３４により外気か
ら完全に隔離される。

シール部材３４はロータリ弁ホルダ２１上に固着される
のでロータリ弁１Ｂが回転せしめられると弁軸２５はシ
ール部材３４のシール部３４ａに対して相対回転する。

従ってシール部材３４のシール部３４ａはその表面を四
弗化エチレン被膜によって覆い、弁軸２５との摩擦抵抗
を減少せしめることが好ましい。

第１０図に示されるように弁体２６の巾は開閉弁挿入孔
１７の直径よりもわずかに小さく、また弁体２６の下端
部は凹溝１９の底面かられずかな間隔を隔てて配置され
る。

一方、第２図並びに第３図かられかるように分岐路１４
下方近傍のシリンダヘッド３内には機関冷却水通路３６
が形成され、分岐路１４の側方近傍には排気ポート８が
配置される。

第１３図を参照すると、ロータリ弁１８の上端部にボル
ト２９によって固着されたアーム２７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４１によって
大気から隔離された負圧室４４を有し、この負圧室４４
内にダイアフラム押圧用圧縮ばね４５が挿入される。

シリンダーベッド３には１次側気化器４６ａと２次側気
化器４６ｂからなるコンパウンド型気化器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。

この負圧導管４８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は大気導管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５１は夕゛イアフラム５２によって
隔成された負圧室５３と大気圧室５４とを有腰更に大気
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４
４内に連通し、他方では弁ポート５６並びにエアフィル
タ５７を介して大気に連通ずる。

弁室５５内には弁ポート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ばね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したときに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
が所定負圧より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のダイアフラム５２が
圧縮ばね６０に抗して右方に移動し、その結果弁体５８
が弁ポート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は圧縮ばね４５のばね力によ
り下方に移動し、その結果ロータリ弁１８が回転せしめ
られて分岐路１４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は圧縮ばね６０のばね
力により左方に移動し、弁体５８が弁ポート５６を閉鎖
する。

更にこのように１次側スロットル弁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内の負圧が負圧ダイア
フラム装置４０の負圧室４４内の負圧よりも大きくなる
と開弁腰吸気マニホルド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５
１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に抗し上昇し、その結果ロータリ弁１８が回動
せしめられて分岐路１４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１８によっ
て分岐路１４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は閉鎖され続けている。

従ってこのような低速高負荷運転時運ひに高速低負荷運
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１８によって分岐路１４が閉鎖
されている。

上述したように吸入空気量が少ない機関低速低負荷運転
時にはロータリ弁１８が分岐路１４を遮断している。

このとき入口通路部Ａ内に送り込まれた混合気は渦巻部
Ｂの上壁面１３に沿って旋回しつつ渦巻部Ｂ内を下降し
、次いで旋回しつつ燃焼室４内に流入するので燃焼室４
内には強力な旋回流が発生せしめられる。

一方、吸入空気量が多い機関高速高負荷運転時にはａ−
タリ弁１８が開弁するので入口通路部Ａ内に送り込まれ
た混合気の一部が流れ抵抗の小さな分岐路１４を介して
渦巻部Ｂ内に送り込まれる。

渦巻部Ｂの上壁面１３に沿って進む混合気流は渦巻終端
部Ｃの急傾斜壁りによって下向きに流路が偏向せしめら
れるために渦巻終端部ＣＪ即ち分岐路１４の出口開口１
６には大きな負圧が発生する。

従って入口通路部Ａと渦巻終端部Ｃとの圧力差が大きい
のでロータリ弁１８が開弁すると大量の混合気が分岐路
１４を介して渦巻部Ｂ内に送り込まれる。

このように機関高速高負荷運転時にはロータリ弁１８が
開弁することによって全体の流路面積か増大するはかり
でなく大量の吸入空気が流れ抵抗の小さな分岐路１４を
介して渦巻部Ｂ内に送り込まれるので高い充填効率を確
保することができる。

また、入口通路部Ａに傾斜面部９ａを設けることによっ
て入口通路部Ａに送り込まれた混合気の一部は下向きの
力を与えられ、その結果この混合気は旋回することなく
入口通路部Ａの下壁面に沿って渦巻部Ｂ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
における充填効率を更に高めることができる。

上述した如く機関低速低負荷運転時にはロータリ弁１８
が分岐路１４を全閉するがこのときにロータリ弁１８上
流の分岐路１４内に燃料が蓄積するとロータリ弁１８が
開弁したときに蓄積燃料が機関シリンダ内に送り込まれ
るために機関シリンダ内に供給される混合気は一時的に
過濃となり、斯くして排気エミッションが悪化するとい
う問題がある。

しかしながら本考案では第１０図かられかるように弁体
２６の下端部と凹溝１９の底面間には間隙が形成されて
いるために混合気は少量ながらもこの間隙を通って渦巻
部Ｂ内に送り込まれ、斯くして燃料が蓄積するを抑制す
ることができる。

また、ロータリ弁１８の配置により凹溝１９を設けざる
を得す、このような凹溝１９を設けると必然的に凹溝１
９内に燃料が溜まりやすくなる。

しかしながら本考案では前述したように分岐路１４の近
傍に機関冷却水通路３６と排気ポート８が配置されてい
るので凹溝１９の底面は冷却水並びに排気ガスによって
加熱され、斯くして凹溝１９内の燃料の気化を促進でき
るので燃料が蓄積するのを抑制することができる。

本考案によればトリルにより穿設した開閉弁挿入孔内に
ロータリ弁ホルダを螺着するだけでロータリ弁を組付け
ることができるのでロータリ弁の組付は作業が容易であ
る。

また、ロータリ弁の位置決めをするために弁軸に形成さ
れたリング溝内に横方向から挿入できるＥ字型或いはＣ
字型リングを用いているのでＥ字型或いはＣ字型リング
取付時に弁軸に傷が付くことなく、斯くしてシール部材
によるシール性を向上することができる。

また、Ｅ字型或いはＣ字型リングはロータリ弁ホルタ頂
面とシール部材間で挾持されるのでＥ字型或いはＣ字型
リングが抜は落ちるのを阻止することができる。

このように本考案ではシール部材力殆−タリ弁弁軸のシ
ール作用とＥ字型或いはＣ字型リングの抜は落ち防止作
用との２つの作用を同時に行なうのでそれだけ構造を簡
素化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る内燃機関の平面図、第２図は第１
図の■−■線に沿ってみた断面図、第３図は第２図の■
−■線に沿ってみた断面図、第４図はヘリカル型吸気ポ
ートの形状を示す斜視図、第５図は第４図の平面図、第
６図は第４図の分岐路に沿って切断した側面断面図、第
７図は第５図の■−■線に沿ってみた断面図、第８図は
第５図の■−■線に沿ってみた断面図、第９図は第５図
のＩＸ−ＩＸ線に沿ってみた断面図、第１０図はロータ
リ弁の側面断面図、第１１図は第１０図の側面図、第１
２図は位置決めリングの平面図、第１３図は流路制御装
置の全体図、第１４図は位置決めリングの別の実施例の
平面図である。 ５・・・・・・吸気弁、６・・・・・・ヘリカル型吸気
ポート、１４・・・・・・分岐路、１８・・・・・・ロ
ータリ弁、２１・・・・・・ロータリ弁ホルダ、２５・
・・・・・弁軸、２６・・・・・・弁体、３０・・・・
・・リング溝、３１・・・・・・Ｅ字型位置決めリング
、３１′・・・・・・Ｃ字型位置決めリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気弁胴りに形威された渦巻部と、該渦巻部に接線状に
   接続されかつほぼまっすぐに延びる入口通路部とにより
   構成されたヘリカル型吸気ポートにおいて、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
   分岐路をシリンダヘッド内に形威し、更に該分岐路を横
   切って延びる開閉弁挿入孔をシリンダヘッド内に形威し
   てロータリ弁を具えたロータリ弁ホルダを該開閉弁挿入
   孔内に挿着し、該ロータリ弁弁軸の下端部に該分岐路内
   に配置された弁体を具備すると共にロータリ弁ホルダ頂
   面とほぼ同じ高さ位置のロータリ弁弁軸上端部外周壁面
   上にリング溝を形威し、該リング溝内にロータリ弁位置
   決め用Ｅ字型或いはＣ字型プレート状リングを嵌着する
   と共に該プレート状リングの下壁面をロータリ弁ホルダ
   頂面に密着させ、ロータリ弁弁軸上端部外周壁面上に圧
   接されるシール部を有するシール部材をロータリ弁ホル
   ダ上端部に嵌着固定すると共に該シール部材の内壁面を
   上記プレート状リングの土壁面に圧接してプレート状リ
   ングをロータリ弁ホルダ頂面とシール部材間で挟持する
   ようにしたヘリカル型吸気ポートの流路制御装置。