JPS6113737Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の吸気装置に関する。

通常、吸気ポートはシリンダヘツド内に一体的
に形成されているので吸気ポート内壁面の温度は
高く、従つて吸気ポート内を流れる混合気は吸気
ポート内壁面によつて加熱されて燃料の気化が促
進されることになる。しかしながらこのような利
点がある反面吸入空気量が多いときには吸入空気
温度の上昇によつて体積効率が低下し、更にノツ
キングが発生しやすくなるという問題がある。

本考案は機関高速高負荷運転時における高い充
填効率を確保すると共に充填効率が特に問題とな
らない機関低速低負荷運転時に燃料の気化を積極
的に促進するようにした内燃機関の吸気装置を提
供することにある。

以下、添附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
ダブロツク、２はシリンダブロツク１内で往復動
するピストン、３はシリンダブロツク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
ダヘツド３間に形成された燃焼室、５は吸気弁、
６はシリンダヘツド３内に形成されたヘリカル型
吸気ポート、７は排気弁、８はシリンダヘツド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３図から第５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９ａの巾は渦巻部Ｂに近づくに従
つて広くなり、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。

一方、第１図から第５図に示されるようにシリ
ンダヘツド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Ｃにおいて側壁面１２の上端
に形成される。この出口開口１６の上端縁は渦巻
部Ｂの上壁面１３に面一に連結され、更にこの出
口開口１６は渦巻部Ｂの上壁面１３に沿つて渦巻
方向に旋回する旋回流に対向するように形成され
る。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内には夫々通路開閉弁の作用をな
すロータリ弁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２０とを具備し、この弁軸２０は
開閉弁挿入孔１７内に嵌着された案内スリーブ２
１により回転可能に支承される。弁軸２０は案内
スリーブ２１の頂面から上方に突出し、この突出
端部にアーム２２が固着される。

第１０図を参照すると、吸気ポート６は吸気マ
ニホルド２３のマニホルド枝管２４を介して気化
器２５に接続される。一方、各気筒のロータリ弁
１８のアーム２２の先端は連結ロツド２９によつ
て互に連結され、この連結ロツド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
た制御ロツド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によつて大気から
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３５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から吸気マニホルド２３内に向けて
のみ流通可能な逆止弁３８を介して吸気マニホル
ド２３に連結され、他方では大気連通ポート３９
並びにエアフイルタ４０を介して大気に連通す
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は大気連通ポート３９の開
閉制御をする弁体４２と、弁体４２に連結された
可動プランジヤ吸引用のソレノイド４４から構成
される。電磁弁４１のソレノイド４４は電子制御
ユニツト５０の出力端子に接続される。

一方、第２図に示されるようにヘリカル型吸気
ポート６の入口通路部Ａの外周壁面上には入口通
路部Ａのほぼ全長に亘つて延びる環状溝７０が形
成され、この環状溝７０の内周壁面から間隔を隔
てて吸気ポートライナ７１が挿入される。従つて
吸気ポートライナ７１と環状溝７０の内周壁面間
には環状空隙７２が形成される。なお、第６図並
びに第７図からわかるようにこの環状空隙７２は
いずれの場所においてもほぼ一様の巾を有する。
吸気ポートライナ７１の一端部にはフランジ７３
が形成され、このフランジ７３は吸気マニホルド
枝管２４の取付フランジ２６によつてシリンダヘ
ツド３に固締される。一方、吸気ポートライナ７
１の他端部は吸気ポート６の内壁面上に形成され
た環状溝７４内に嵌着される。吸気ポートライナ
７１の外周面上にはヒーター７５が巻設され、こ
のヒーター７５はリレー７６を介して電源７７に
接続され、このリレー７６は第１０図に示すよう
に電子制御ユニツト５０に接続される。

電子制御ユニツト５０はデイジタルコンピユー
タからなり、各種の演算処理を行なうマイクロプ
ロセツサ（MPU）５１、ランダムアクセスメモ
リ（RAM）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メモリ
（ROM）５３、入力ポート５４並びに出力ポート
５５が双方向性バス５６を介して互に接続されて
いる。更に、電子制御ユニツト５０内には各種の
クロツク信号を発生するクロツク発生器５７が設
けられる。入力ポート５４にはAD変換器５８を
介して負圧センサ５９が接続され、更に入力ポー
ト５４には回転数センサ６０が接続される。負圧
センサ５９は吸気マニホルド２５内の負圧に比例
した出力電圧を発生し、この電圧がAD変換器５
８において対応する２進数に変換されてこの２進
数が入力ポート５４並びにバス５６を介して
MPU５１に入力される。一方、回転数センサ６
０はクランクシヤフトが所定クランク角度回転す
る毎にパルスを発生し、このパルスが入力ポート
５４並びにバス５６を介してMPU５１に入力さ
れる。一方、出力ポート５５の出力端子は電力増
巾回路６１の入力端子に接続され、電子増巾回路
６１の出力端子は一方では電磁弁４１のソレノイ
ド４４に接続され、他方ではリレー７６に接続さ
れる。従つてソレノイド４４とリレー７６は同時
に付勢されることがわかる。このリレー７６は付
勢されるヒーター７５への電力の供給が停止され
るためにヒーター７５の加熱作用は停止され、一
方リレー７６が消勢されるとヒーター７５への電
力が供給が開始されるのでヒーター７５の加熱作
用が開始される。一方、電磁弁４１のソレノイド
４４が付勢されると弁体４２が大気連通ポート３
９を開口する。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、斯くしてロータリ弁１
８が回動せしめられて分岐路１４を全開する。一
方、電磁弁４１のソレノイド４４が消勢されると
弁体４２が大気連通ポート３９を閉鎖する。この
とき逆止弁３８は吸気マニホルド２３内の負圧が
負圧ダイアフラム装置３０の負圧室３３内の負圧
よりも大きくなると開弁し、吸気マニホルド２５
内の負圧が負圧室３３内の負圧よりも小さくなる
と閉弁するので弁体４２が閉弁している限り負圧
室３３内の負圧は吸気マニホルド２３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図は電磁弁４１並びにリレー７６を作動
すべき機関回転数Ｎ（r.p.m）と吸気マニホルド
内の負圧Ｐ（−mmＨｇ）との関係を示している。
なお、第１１図の実線Ｗよりも上方のハツチング
で示される領域において電磁弁４１のソレノイド
４４が付勢されると共にリレー７６が付勢され、
実線Ｗよりも下方の領域においてソレノイド４４
が消勢されると共にリレー７６が消勢される。第
１１図の実線Ｗはほぼ吸入空気量が一定のところ
を示しており、従つて、吸入空気量が所定量以上
になるとソレノイド４４が付勢され、同時にリレ
ー７６が付勢されることがわかる。第１１図にお
いて実線Ｗで示される機関回転数Ｎ（r.p.m）と
負圧（−mmＨｇ）との関係は関数或いはデータテ
ーブルの形で予めROM５３内に記憶されてい
る。MPU５１内では負圧センサ５９と回転数セ
ンサ６０の出力信号から負圧Ｐ並びに回転数Ｎが
第１１図に示すハツチング領域にあるか否かが判
別され、ソレノイド４４並びにリレー７６を付勢
すべきデータ、或いは消勢すべきデータが出力ポ
ート５５に書込まれる。

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に沿つて旋回
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、このときリレー
７６が消勢されているためにヒーター７５には電
力が供給され、その結果吸気ポートライナ７１は
ヒーター７５によつて加熱される。斯くして吸気
ポート６内を流れる燃料の気化が促進されること
になる。一方、吸入空気量が多い機関高速高負荷
運転時にはリレー７６が付勢されるのでヒーター
７５による加熱作用は停止される。更に、このと
きにはロータリ弁１８が開弁するので入口通路部
Ａは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に送り込まれ
る。前述したように分岐路１４の出口開口１６の
上端縁は渦巻部Ｂの上壁面１３に面一に連結され
ているので分岐路１４から流出した混合気は渦巻
部Ｂの上壁面１３に沿つて旋回する全混合気流と
正面衝突して渦巻部Ｂの上壁面１３に沿う全混合
気流を減速せしめる。即ち、渦巻部Ｂ内に発生す
る旋回流のうちで渦巻部Ｂの上壁面１３に沿う旋
回流が最も強力であり、この強力な旋回力をもつ
全混合気流が減速せしめられる。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
ことによつて全体の流路面積が増大するばかりで
なく強力な旋回力をもつ全混合気流が減速せしめ
られることにより旋回流が大巾に弱められ、しか
も吸気ポートライナ７１周りの環状空隙７２が断
熱層の役目を果すので混合気が吸気ポート６の入
口通路部Ａ内において加熱されるのが阻止され
る。その結果機関高速高負荷運転時には高い充填
効率を確保することができる。また上述したよう
に傾斜面９ａを設けることによつて入口通路部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の下壁面に沿つて渦巻部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考案によれば吸入空気量が
多い機関高速高負荷運転時には吸気ポートライナ
周りの環状空隙による断熱作用と、ロータリ弁が
開弁することによつて高い充填効率を得ることが
できる。一方、機関低速低負荷運転時には吸気ポ
ートライナを加熱することによる燃料の気化の促
進と、ロータリ弁が閉弁することによる強力な旋
回流の発生とにより安定した燃焼を確保すること
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−線に沿つてみた断面図、第３
図は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図の平面図、第５図は第３図の分岐
路に沿つて切断した側面断面図、第６図は第４図
の−線に沿つてみた断面図、第７図は第４図
の−線に沿つてみた断面図、第８図は第４図
の−線に沿つてみた断面図、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１１図は電磁弁並びにリレーの作動領域を
示す図である。 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、７１……
吸気ポートライナ、７５……ヒーター。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
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
   を具備した内燃機関において、上記入口通路から
   分岐されて上記渦巻部の渦巻終端に連結された分
   岐路を具備すると共に該分岐路内に開閉弁を配置
   し、上記入口通路部内に該入口通路部内壁面から
   間隔を隔てて吸気ポートライナを挿入して該入口
   通路部内壁面と吸気ポートライナ間に空隙を形成
   すると共に該吸気ポートライナの外周面上にヒー
   ターを巻設し、上記開閉弁を閉鎖したときに該ヒ
   ーターを加熱させると共に該開閉弁を開弁したと
   きに該ヒーターの加熱作用を停止せしめるように
   した内燃機関の吸気装置。