JPS6229623Y2 - - 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を具えた内燃機
関に関する。

ヘリカル型吸気ポ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
なつ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を生ず
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する分岐路
をシリンダヘツド内に形成し、分岐路内に開閉弁
を設けて機関高速高負荷運転時に開閉弁を開弁す
るようにしたヘリカル型吸気ポートが本出願人に
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の流路断面積が
増大し、斯くして充填効率を向上することができ
ると共に機関低負荷運転時には燃焼室内に旋回流
を発生せしめることができる。しかしながら良好
な燃焼を得るためには圧縮行程末期まで旋回流を
持続させることが必要であり、そのためには燃焼
室の構造を旋回流が減衰しないような構造にする
必要がある。しかしながら従来ではこのような燃
焼室の構造については考慮が払われていないのが
現状である。

本考案は上述のようなヘリカル型吸気ポートに
より燃焼室内に形成された旋回流が減衰するのを
阻止し、それによつて機関低負荷運転時には一層
良好な燃焼が得られると共に機関高負荷運転時に
ノツキングが発生するのを阻止するようにした内
燃機関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上に固締
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、９は燃焼室４内に配
置された点火栓、１０は吸気弁５のステム５ａを
案内するステムガイドを夫々示す。第１図に示さ
れるようにピストン２の頂面上には円形状の輪郭
形状を有する凹溝２ａが形成される。この凹溝２
ａの径は第１図に示す横断面内においてウエツジ
型燃焼室４の巾とほぼ等しく形成される。第１図
並びに第２図に示されるように吸気ポート６の上
壁面１１上には下方に突出する隔壁１２が一体成
形され、この隔壁１２によつて渦巻部Ｂと、この
渦巻部Ｂに接線状に接続された入口通路部Ａから
なるヘリカル型吸気ポート６が形成される。この
隔壁１２は入口通路部Ａ内から吸気弁５のステム
ガイド１０の周囲まで吸入空気流の流れ方向に延
びており、第２図からわかるようにこの隔壁１２
の根本部の巾Ｌは入口通路部Ａに近い側が最も狭
く、この最狭部からステムガイド１０の近傍まで
はほぼ一様であり、ステムガイド１０の周りで最
も広くなる。隔壁１２は吸気ポート６の入口開口
６ａに最も近い側に位置する先端部１３を有し、
更に隔壁１２は第２図においてこの先端部１３か
ら反時計回りに延びる第１側壁面１４ａと、先端
部１３から時計回りに延びる第２側壁面１４ｂと
を有する。第１側壁面１４ａは先端部１３からス
テムガイド１０の側方を通つて渦巻部Ｂの側壁面
１５の近傍まで延びて渦巻部側壁面１５との間に
狭窄部１６を形成する。一方、第２側壁面１４ｂ
は先端部１３からステムガイド１０に向けて始め
は第１側壁面１４ａとの間隔が増大するように、
次いで第１側壁面１４ａとの間隔がほぼ一様とな
るように延びる。次いでこの第２側壁面１４ｂは
ステムガイド１０の外周に沿つて延びて狭窄部１
６に達する。

第１図から第９図を参照すると、入口通路部Ａ
の一方の側壁面１７はほぼ垂直配置され、他方の
側壁面１８はわずかばかり傾斜した下向きの傾斜
面から形成される。一方、入口通路部Ａの上壁面
１９は渦巻部Ｂに向けて下降し、渦巻部Ｂの上壁
面２０に滑らかに接続される。渦巻部Ｂの上壁面
２０は渦巻部Ｂと入口通路部Ａの接続部から狭窄
部１６に向けて下降しつつ徐々に巾を狭め、次い
で狭窄部１６を通過すると徐々に巾を広げる。一
方、入口通路部Ａの側壁面１７は渦巻部Ｂの側壁
面１５に滑らかに接続され、入口通路部Ａの底壁
面２１は渦巻部Ｂに向けて下降する。

一方、隔壁１２の第１側壁面１４ａはわずかば
かり傾斜した下向きの傾斜面からなり、第２側壁
面１４ｂはほぼ垂直をなす。隔壁１２の底壁面２
２は、隔壁１２の先端部１３からステムガイド１
０の近傍まで延びる第１底壁面部分２２ａと、ス
テムガイド１０の周りに位置する第２底壁面部分
２２ｂからなる。第１底壁面部分２２ａは上壁面
１９とほぼ平行をなして底壁面２１の近くまで延
びる。一方、上壁面１９から測つた第２底壁面部
分２２ｂの高さは第１底壁面部分２２ａの高さよ
りも低く、更に第２底壁面部分２２ｂと上壁面１
９との間隔は狭窄部１６に向かつて徐々に小さく
なる。また、第２底壁面部分２２ｂ上には第４図
のハツチングで示す領域に下方に突出するリブ２
３が形成され、このリブ２３は第１底壁面部分２
２ａから狭窄部１６まで延びる。第８図に示され
るように第２底壁面部分２２ｂはリブ２３に向け
て下降する。

一方、シリンダヘツド３内には渦巻部Ｂの渦巻
終端部Ｃと入口通路部Ａとを連通する分岐路２４
が形成され、この分岐路２４の入口部にロータリ
弁２５が配置される。この分岐路２４は隔壁１２
によつて入口通路部Ａから分離されており、分岐
路２４の下側空間全体が入口通路部Ａに連通して
いる。分岐路２４の上壁面２６はほぼ一様な巾を
有し、渦巻終端部Ｃに向けて下降して渦巻部Ｂの
上壁面２０に滑らかに接続される。なお、第７図
に示されるように底壁面２１から測つた分岐路２
４の上壁面２６の高さH₁は入口通路部Ａの上壁
面１９の高さH₂よりも高くなつている。隔壁１
２の第２側壁面１４ｂに対面する分岐路２４の側
壁面２７はほぼ垂直をなし、また分岐路２４下方
の底壁面部分２１ａは隆起せしめられて傾斜面を
形成する。この傾斜底壁面部分２１ａは第１図に
示すように吸気ポート６の入口開口６ａの近傍か
ら渦巻部Ｂまで延びる。一方、第１図、第４図お
よび第８図からわかるように分岐路２４の出口近
傍の渦巻部Ｂの側壁面部分１５ａはわずかに傾斜
した下向きの傾斜面に形成され、隔壁１２の第２
側壁面１４ｂはこの傾斜側壁面部分１５ａに向け
て張り出している。従つて第２側壁面１４ｂと傾
斜側壁面部分１５ａ間には第２の狭窄部１６ａが
形成される。

第９図に示されるようにロータリ弁２５はロー
タリ弁ホルダ２８と、ロータリ弁ホルダ２８内に
おいて回転可能に支持された弁軸２９とにより構
成され、このロータリ弁ホルダ２８はシリンダヘ
ツド３に穿設されたねじ孔３０内に螺着される。
弁軸２９の下端部には薄板状の弁体３１が一体形
成され、第１図に示されるようにこの弁体３１は
分岐路２４の上壁面２６から底壁面２１まで延び
る。一方、弁軸２９の上端部にはアーム３２が固
定される。また、弁軸２９の外周面上にはリング
溝３３が形成され、このリング溝３３内にはＥ字
型位置決めリング３４が嵌込まれる。更にロータ
リ弁ホルダ２８の上端部にはシール部材３５が嵌
着され、このシール部材３５によつて弁軸２９の
シール作用が行なわれる。

第１０図を参照すると、ロータリ弁２５の上端
部に固着されたアーム３２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
制御ロツド４２に連結ロツド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によつ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。シリンダヘツド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、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す
る。この大気開放制御弁５１はダイアフラム５２
によつて隔成された負圧室５３と大気圧室５４と
を有し、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４４内に連通し、他方では弁ポート
５６並びにエアフイルタ５７を介して大気に連通
する。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は弁ロツ
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６
０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のベンチユリ部６２に
連結される。

気化器４６は通常用いられる気化器があつて１
次側スロツトル弁６３が所定開度以上開弁したと
きに２次側スロツトル弁６４が開弁し、１次側ス
ロツトル弁６３が全開すれば２次側スロツトル弁
６４も全開する。１次側気化器４６ａのベンチユ
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
つてベンチユリ部６２に発生する負圧が所定負圧
よりも大きくなつたときに、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２５が
回転せしめられて分岐路２４を全開する。一方１
次側スロツトル弁６３の開度が小さいときにはベ
ンチユリ部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
ロツトル弁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
大きくなると開弁し、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５１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
抗して上昇し、その結果ロータリ弁２５が回動せ
しめられて分岐路２４が閉鎖される。従つて機関
低速低負荷運転時にはロータリ弁２５によつて分
岐路２４が閉鎖されることになる。なお、高負荷
運転時であつ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
る場合にはベンチユリ部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。従つてこのような低速高負荷運転時並びに
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２５
によつて分岐路２４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２５が分岐路２４を閉
鎖している。このとき、入口通路部Ａ内に送り込
まれた混合気の一部は第１図および第２図におい
て矢印Ｒで示すように上壁面１９，２０に沿つて
進み、残りの混合気のうちの一部の混合気は第１
図および第２図において矢印Ｓで示すようにロー
タリ弁２５の手前で入口通路部Ａの側壁面１７の
方へ向きを変えた後に渦巻部Ｂの側壁面１５に沿
つて進む。前述したように上壁面１９，２０の巾
は狭窄部１６に近づくに従つて次第に狭くなるた
めに上壁面１９，２０に沿つて流れる混合気の流
路は次第に狭ばまり、斯くして上壁面１９，２０
に沿う混合気流は次第に増速される。更に、前述
したように隔壁１２の第１側壁面１４ａは渦巻部
Ｂの側壁面１５の近傍まで延びているので上壁面
１９，２０に沿つて進む混合気流は渦巻部Ｂの側
壁面１５上に押しやられ、次いで第１図および第
２図において矢印Ｔで示すように側壁面１５に沿
つて進むために渦巻部Ｂ内には強力は旋回流が発
生せしめられる。次いで混合気は旋回しつつ吸気
弁５とその弁座間に形成される間隙を通つて燃焼
室４内に流入して燃焼室４内に強力な旋回流を発
生せしめる。このときもしピストン２の頂面に凹
溝２ａが形成されていないとすると燃焼室４内に
発生した旋回流はウエツジ型燃焼室４の内壁面に
よつてゆがめられると共に小さな渦に変換され、
斯くして、旋回流が減衰してしまうことになる。
しかしながら本考案では前述したようにピストン
２の頂面に円形輪郭形状の凹溝２ａが形成されて
いるので旋回流は凹溝２ａの滑らかな円筒状周壁
面に沿つて流れ、斯くして旋回流は圧縮行程末期
まで持続することになる。その結果、良好な燃焼
が得られるために排気エミツシヨンが良好とな
り、燃料消費率が向上することになる。

一方、吸入空気量が多い機関高速高負荷運転時
にはロータリ弁２５が開弁するので入口通路部Ａ
内に送り込まれた混合気は大別すると３コの流れ
に分流される。即ち、第１の流れは第３図および
第４図において矢印Ｘで示すように隔壁１２の第
１側壁面１４ａと入口通路部Ａの側壁面１７間に
流入し、次いで渦巻部Ｂの上壁面２０に沿つて旋
回しつつ流れる混合気流であり、第２の流れは第
３図および第４図において矢印Ｙで示すように分
岐路２４を介して渦巻部Ｂ内に流入する混合気流
であり、第３の流れは第３図において矢印Ｚで示
すように入口通路部Ａの底壁面２１に沿つて渦巻
部Ｂ内に流入する混合気流である。分岐路２４の
流れ抵抗は第１側壁面１４ａと側壁面１７間の流
れ抵抗に比べて小さく、従つて第２の混合気流Ｙ
の方が第１の混合気流Ｘよりも多くなる。更に、
分岐路２４の出口には第２狭窄部１６ａが形成さ
れているために分岐路２４から流入した第２混合
気流は第２狭窄部１６ａを通過する際に流速を速
められ、次いでこの第２混合気流Ｙは第３図に示
されるように渦巻部Ｂの側壁面１５に沿つて旋回
する第１混合気流の上側に斜めに衝突して第１混
合気流Ｘの流れ方向を下向きに偏向せしめる。こ
のように流れ抵抗の小さな分岐路２４から多量の
混合気が供給され、更に第１混合気流の流れ方向
が下向きに偏向されるので高い充填効率が得られ
ることになる。また、上述したように機関高速高
負荷運転時には分岐路２４から流出する混合気流
によつて旋回流が弱められ、従つて燃焼室４内に
はさほど強力ではないが旋回流が発生する。この
旋回流はピストン２の頂面に凹溝２ａが形成され
ているために圧縮行程末期まで持続せしめられ、
斯くして火炎の伝播速度が速められるためにノツ
キングの発生を抑制することができる。

以上述べたように本考案によれば隔壁の下方に
は下側空間が存在するために吸気ポート断面積が
大きく、斯くして機関高速高負荷運転時には高い
充填効率を得ることができる。また、ピストン頂
面に円形状の輪郭形状を有する凹溝を形成するこ
とによつて燃焼室内に発生した旋回流を圧縮行程
末期まで持続せしめることができるので燃焼速度
を速めることができ、斯くしてノツキングの発生
を抑制しつつ良好な排気エミツシヨンと燃料消費
率を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の−線に沿つてみた本考案
に係る内燃機関の側面断面図、第２図は第１図の
−線に沿つてみた平面断面図、第３図は本考
案によるヘリカル型吸気ポートの形状を図解的に
示す側面図、第４図はヘリカル型吸気ポートの形
状を図解的に示す平面図、第５図は第３図の−
線に沿つてみた断面図、第６図は第３図の−
線に沿つてみた断面図、第７図は第３図の−
線に沿つてみた断面図、第８図は第３図の−
線に沿つてみた断面図、第９図はロータリ弁の
側面断面図、第１０図はロータリ弁の駆動制御装
置を示す図である。 ４……燃焼室、６……ヘリカル型吸気ポート、
１２……隔壁、２４……分岐路、２５……ロータ
リ弁。

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、吸気ポート上壁面
   から下方に突出しかつ吸入空気流の流れ方向に延
   びる隔壁を吸気ポート内に形成して該隔壁の両側
   に入口通路部と該入口通路部から分岐した分岐路
   とを形成し、該隔壁の下方に入口通路部と分岐路
   とを連通する下側空間を形成すると共に分岐路を
   渦巻部の渦巻終端部に連通し、該分岐路内に開閉
   弁を設けて機関高負荷運転時に該開閉弁を開弁さ
   せ、更にピストン頂面に円形状の輪郭形状を有す
   る凹溝を形成した内燃機関。