JPS6035538B2 - ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はへりカル型吸気ボートの流路制御装置に関する
。

へりカル型吸気ボートは通常吸気弁周りに形成された渦
巻部と、この渦巻部に接線状に接続されかつほぼまつす
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ボ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ボート形状が流れ抵
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。本発明は機関低速低負荷運転時に強力な旋回流を
発生させつつ機関高速高負荷運転時に高い充填効率を得
ることのできるヘリカル型吸気ボート流路制御装置を提
供することにある。以下、添附図面を参照して本発明を
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ツド
、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
たヘリカル型吸気ボート、７は排気弁、８はシリンダヘ
ッド３内に形成された排気ボートを夫々示す。

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３図から第５図に第２図のへりカル型吸気ボート
６の形状を図解的に示す。

このヘリカル型吸気ボート６は第４図に示されるように
流路軸線ａがわずかに湾曲した入口通路部Ａと、吸気弁
５の弁軸周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３図
、第４図並びに第７図に示されるように入口通路部Ａの
渦巻軸線ｂ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ｇａの中は渦巻
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７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
ボ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
渦巻終織部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
て上壁面１３から下方に向けて急激に傾斜する急傾斜壁
Ｄに接続される。一方、第１図から第５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が形成これ、この分岐路１
４は渦巻終織部Ｃに接続される。

分岐路１４の入口関口１５は入口通路部Ａの入口閉口近
傍において側壁面９上に形成され、分岐路１４の出口閉
口１６は渦巻終端部Ｃにおいて急傾斜壁Ｄに隣接した側
壁面１２の上端部に形成される。更に、シリンダヘツド
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１７内には開閉弁を構成
するロータリ弁１８が挿入される。このロータリ弁１８
は分岐路１４内に配置されかつ第９図に示すように薄板
状をなす弁体１９と、弁体１９と一体形成された弁軸２
０とを具備し、この弁軸２０は開閉弁挿入孔１７内に接
着された案内スリーブ２１により回転可能に支承される
。弁軸２川ま案内スリ−プ２１の頂面から上方に突出し
、この突出織部にアーム２２が固着される。第１０図を
参照すると、吸気ボート６は枝管２３を介して共通のサ
ージタンク２４に接続され、更にサージタンク２４はェ
アダクト２５並びにェアフロメータ２６を介して大気に
運通する。

第２図並びに第１０図を参照すると各枝管２３には吸気
ボート６内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁２
７が取付けられ、またェアダクト２５内にはアクセルペ
ダルに連結されたスロットル弁２８が挿入される。一方
、各気筒のロータリ弁１８のアーム２２の先端部は連結
ロッド２９によって互に連結され、この連結ロッド２９
は負圧ダイアフラム装置３０のダイアフラム３１に固着
された制御ロッド３２に連結される。負圧ダイアフラム
装置３０はダイアフラム３１によって大気から隔離され
た負圧室３３を有し、この負圧室３３内にダイアフラム
押圧用圧縮ばね３４が挿入される。負圧室３３は導管３
５を介して大気連通制御弁３６の弁室３７に連結される
。弁室３７は一方では弁室３７からサージタンク２４内
に向けてのみ流通可能な逆止弁３８を介してサージタン
ク２４に連結され、他方では大気達通ボート３９並びに
ェアフイルタ４０を介して大気に蓮適する。更に、大気
連通制御弁３６は電磁弁４１を具備し、この電磁弁４１
は大気達通ボート３９の開閉制御をする弁体４２と、弁
体４２に連結された可動プランジャ４３と、可動プラン
ジャ吸弓用のソレノイド４４から構成される。電磁弁４
１のソレノィド４４は電子制御ユニット５０の出力端子
に接続される。電子制御ユニット５０はディジタルコン
ピュータからなり、各種の演算処理を行なうマイクロプ
ロセッサ（ＭＰＵ）５１、ランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ）５２、制御プログラム、演算定数等が予め格納さ
れているリードオンリメモリ（ＲＯＭ）５３、入力ボー
ト５４並びに出力ボート５５が双方向性バス５６を介し
て互に接続されている。

更に、電子制御ユニット５０内には各種のクロツク信号
を発生するクロック発生器５７が設けられる。入力ボー
ト５４にはＡＤ変換器５８を介してェアフローメータ２
６が接続される。このェアフローメータ２６は吸入空気
量に比例した出力電圧を発生し、この電圧がＡＤ変換器
５８において対応する２進数に変換されてこの２進数が
入力ボート５４並びにバス５６を介してＭＰＵ５１に入
力される。一方、出力ボート５５は電力増中回路５９を
介して電磁弁４１のソレノィド４４に接続される。吸入
空気量が予め定められた空気量以上になるとＭＰＵ５１
から出力ボート５５に電磁弁駆動データが書込まれ、こ
のときソレノィド４４が付勢されるために弁体４２が大
気連通ボート３９を閉口する。その結果、負圧室３３内
は大気圧となるのでダイアフラム３１は圧縮ばね３４の
ばね力により下方に移動し、斯くしてロー夕ＩＪ弁１８
が回動せしめられて分岐路１４を全開する。一方、吸入
空気量が予め定められた空気量よりも少なくなると出力
ボート５５へのソレノィド駆動データの書込みが停止さ
れ、それによってソレノィド４４が消勢されるために弁
体４２が弁ボート３９を閉鎖する。このとき逆止弁３８
はサージタンク２４内の負圧が負圧ダイアフラム装置３
０の負圧室３３内の負圧よりも大きくなると関弁し、サ
ージタンク２４内の負圧が負圧室３３内の負圧よりも小
さくなるのと閉弁するので弁体４２が閉弁している限り
負圧室３３内の負圧はサージタンク２４内に発生した最
大負圧に維持される。負圧室３３内に負圧が加わるとダ
イアフラム３１は圧縮ばね３４に抗して上昇し、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。第１１図に別の実施例を示す。

この実施例では第２図に示す燃焼噴射弁２７に代えて気
化器６０を具備し、更に大気達通制御弁３６の弁室３７
は逆止弁３８を介して吸気マニホールド６１内に接続さ
れる。従って弁体４２が大気達遠ボート３９を閉鎖して
いる限り負圧室３３内は吸気マニホルド６１内に発生す
る最大員圧に維持される。一方、電子制御ユニット５０
の入力ボート５４にはアクセルペダル６２に運動するポ
テンショメータ６３がＡＤ変換器６４を介して接続され
、更に入力ボート５４には回転数センサ６５が接続され
る。ポテンシヨメータ６３はアクセスペダル６２に連結
されかつアクセルペダル６２と共に回動する摺動子６６
と、固定抵抗６７とを具備し、このポテンショメータ６
３はアクセルペダル６２の踏込み量に比例した出力電圧
を発生する。このポテンショメータ６３の出力電圧はＡ
Ｄ変換器６４において対応する２進数に変換されてこの
２進数が入力ボート５４並びにバス５６を介してＭＰＵ
５１に入力される。一方、回転数センサ６５は機関クラ
ンクシャフトが所定クランク角度回転する毎にパルスを
発生し、このパルスが入力ボート５４並びにバス５６を
介してＭＰＵ５１に入力される。第１２図は電磁弁４１
を作動すべき機関回転数Ｎ（ｒ．ｐ．ｍ）とアクセルペ
ダル６２の踏込み量、即ち機関負荷Ｌとの関係を示して
いる。

なお、第１２図の実線Ｗよりも上のハッチング領域にお
いて電磁弁４１が作動せしめられる。第１２図において
実線Ｗで示す機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関係は予め
ＲＯＭ５３内に格納されている。ＭＰＵ５１では回転数
センサ６５の出力信号から機関回転数Ｎが計算され、こ
の機関回転数Ｎと負荷Ｌを表わすポテンショメータ６３
の出力信号とがＲＯＭ５３に記憶された関数Ｗと比較さ
れて機関回転数Ｎと負荷Ｌとの交点が第１２図のハッチ
ング領域にあるときには出力ボート５５にソレノイド駆
動信号が書込まれる。このときソレノィド４４が付勢さ
れ、斯くしてロータリ弁１８が分岐路１４を全開する。
一方、機関回転数Ｎと負荷Ｌとの交点が第１２図のハッ
チング領域でない領域に移ると電磁弁４１のソレノィド
４４が消勢され、ロータリ弁１８が分岐路１４を全閉す
る。第１２図の実線Ｗは吸入空気量がほぼ一定値である
機関回転数Ｎと負荷Ｌとの関係を示している。従って第
１１図に示す実施例においても吸入空気量が所定量以上
になるとロータリ弁１８が全開することがわかる。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
、次いて旋回しつつ燃焼室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ロータリ弁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の急煩斜壁Ｄ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Ｃ、即ち分岐路１
４の出口開□１６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
全体の流路面積が増大するば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。以上述べた
ように本発明によれば分岐路の出口関口を渦巻終端部に
形成された急傾斜壁に隣接して渦巻部側壁面の上端部に
形成することによってロータリ弁関弁時に分岐路の出口
閉口に大きな負圧を発生させることができる。

その結果、大量の混合気が流れ抵抗の小さな分岐路を介
して渦巻部内に送り込まれるために機関高速高負荷運転
時に高い充填効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の平面図、第２図は第１
図のローロ線に沿ってみた断面図、第３図はへりカル型
吸気ボートの形状を示す斜視図、第４図は第３図の平面
図、第５図は第３図の分岐路に沿って切断した側面断面
図、第６図は第４図のＭ−の線に沿ってみた断面図、第
７図は第４図の肌一肌線に沿ってみた断面図、第８図は
第４図の側一皿線に沿ってみた断面図、第９図はロータ
リ弁の斜視図、第１０図は流路制御装置の全体図、第１
１図は流路制御装置の別の実施例の全体図、第１２図は
ロータリ弁の関弁領域を示す図である。 ５・・・・・・吸気弁、６・・・・・・ヘリカル型吸気
ボート、１４・・・・・・分岐路、１８…・・・ロータ
リ弁、３０・・・・・・負圧ダイアフラム装置、４１・
・・・・・電磁弁。 簾ｌ図繁６図 第７図 ※２図 第３図 孫４図 第５図 孫８図 第９図 鱗ｌ○図 珠ーー図 策に図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気弁周りに形成された渦巻部と、該渦巻部に接線
   状に接続されかつほぼまつ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、上記渦
   巻部の上壁面を渦巻部の渦巻終端部において該上壁面か
   ら下方に向けて急激に傾斜する急傾斜壁に連結し、上記
   入口通路部から分岐された分岐路の出口開口を該渦巻終
   端部に連通せしめると共に該出口開口を該急斜壁に隣接
   した渦巻部側壁面の上端部に形成し、吸入空気量に応動
   して吸入空気量が予め定められた量よりも大きくなつた
   ときに開弁する開閉弁を該分岐路内に設けたヘリカル型
   吸気ポートの流路制御装置。