JPS6335166Y2 - - 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
を設けて機関シリンダ内に供給される吸入空気量
が予め定められた一定量を越えたときに開閉弁を
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。しかしながらこのヘリカル型吸気ポー
トでは上述のように吸入空気量が一定量以上にな
つたときに開閉弁を開弁するようにしているので
機関高速低負荷運転時に燃焼が悪化し、機関低速
高負荷運転時に高い出力トルクが得られないとい
う問題がある。次いでこれを第１１図を参照して
説明する。第１１図において縦軸Ｔはトルクを示
し、横軸Ｎは機関回転数を示す。また、第１１図
において曲線Ａは吸入空気量が一定量以上になつ
たときに開閉弁を開弁させるようにした従来の制
御方法における開閉弁の開弁条件を示し、曲線Ａ
よりも上方の領域で開閉弁が開弁する。一方、第
１１図において曲線Ｂは吸気マニホルド内の負圧
が一定値よりも小さくなつたときに開閉弁を開弁
させるようにした場合を示し、この場合には曲線
Ｂよりも上方の領域で開閉弁が開弁する。機関負
荷が低いときには機関回転数が高くてもシリンダ
内に残留する残留ガス量が多く、従つて機関低負
荷高速運転時、即ち第１１図においてハツチング
Ｓで示される領域では残留ガス量が多くなつてい
る。従つて機関低負荷高速運転時において良好な
燃焼を得るには燃焼速度を速める必要があるが従
来のヘリカル型吸気ポートではハツチングＳで示
される領域は開閉弁が開弁しており、従つて燃焼
室内に強力な旋回流が発生せしめられないので燃
焼速度が遅く、その結果良好な燃焼が得られない
という問題がある。また、従来のヘリカル型吸気
ポートでは第１１図のハツチングＴで示される領
域、即ち機関低速高負荷運転時に開閉弁が閉弁し
ているので吸気ポートの流れ抵抗が大きく、斯く
して高い充填効率が得られないために高い出力ト
ルクが得られないという問題がある。従つてこれ
らの問題を解決するためには開閉弁の開弁条件を
第１１図において曲線Ｂに示すようにすることが
好ましい。

本考案は第１１図の曲線Ｂに示すように開閉弁
の開弁条件を設定することによつて機関高速低負
荷運転時における良好な燃焼を確保しつつ、機関
低速高負荷運転時に高い出力トルクを得ることが
できるようにしたヘリカル型吸気ポートを提供す
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図並びに
第２図に示されるように吸気ポート６の上壁面１
１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
元部の巾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１
３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を作成する。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１６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の入口部に開閉弁を
構成するロータリ弁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２４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１２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１５
ａ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に連結される。

機関負荷が小さなときは吸気マニホルド４７内
の負圧は大きく、斯くしてこのとき負圧室４４内
には大きな負圧が加わる。その結果、ダイアフラ
ム４１は圧縮ばね４５に抗して負圧室４４に向け
て移動するのでロータリ弁２５が回動せしめら
れ、その結果第２図に示すようにロータリ弁２５
が分岐路２４を閉鎖する。このように分岐路２４
が閉鎖されると入口通路部Ａ内に送り込まれた混
合気の一部は上壁面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ロータリ弁２
５に衝突して入口通路部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１
５上に押しやられ、次いで側壁面１５に沿つて進
むために渦巻部Ｂ内には強力な旋回流が発生せし
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。また入口通路部Ａ内に送り込まれた混合気
の一部は閉鎖しているロータリ弁２５に衝突し、
ロータリ弁２５の側縁周りを通つて燃焼室４内に
供給される。このとき混合気はロータリ弁２５の
側縁と接触することにより小さな渦を発生し、従
つてこの混合気は小さな渦を発生しつつ燃焼室４
内に流入する。このように機関低速低負荷運転時
には強力な旋回流が燃焼室４内に発生せしめられ
ると共に旋回混合気流中に小さな渦が発生してい
るので着火火炎を燃焼室４内に急速に伝播せしめ
ることができ、斯くして稀薄混合気を用いても安
定した燃焼を確保することができる。

一方、機関高負荷運転時には吸気マニホルド４
７内の負圧が小さくなるためにダイアフラム４１
が圧縮ばね４５のばね力によりロータリ弁２５に
向けて移動し、その結果、ロータリ弁２５が分岐
路２４を開弁する。このときの機関の運転状態が
第１１図において曲線Ｂで示される。ロータリ弁
２５が開弁すると入口通路部Ａ内に送り込まれた
混合気は大別すると３つの流れに分流される。即
ち、第１の流れは隔壁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Ａ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の混合気流の方が
第１の混合気流よりも多くなる。更に、分岐路２
４の出口には第２狭窄部１６ａが形成されている
ために分岐部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混合気流は渦巻部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。

以上述べたように本考案によればロータリ弁は
第１１図の曲線Ｂで示す運転状態において開弁せ
しめられる。その結果、第１１図のハツチングＳ
で示す領域では強力な旋回流が燃焼室内に発生せ
しめられるので燃焼速度が速められ、斯くして多
量の残留ガスが燃焼室内に残留していたとしても
安定した燃焼を得ることができる。更に、第１１
図のハツチングＴで示される領域ではロータリ弁
が開弁せしめられるので充填効率が高くなり、斯
くして高い出力トルクを得ることができる。ま
た、隔壁の下方に下側空間を形成することによつ
てロータリ弁が開弁したときに流路面積が増大す
るばかりでなく吸気ポートの下方空間全体がスト
レートポートのようになり、斯くして吸入空気量
の多い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、第１１図はロータリ弁が開弁すると
きの機関運転状態を示す線図である。 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、４０……負圧ダイアフラム装置、４４……
負圧室。

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
   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、該分岐路内に負圧ダイアフラム装置に
   よつて駆動される開閉弁を挿入すると共に該負圧
   ダイアフラム装置の負圧室を吸気マニホルド内に
   のみ連通せしめるようにしたヘリカル型吸気ポー
   トの流路制御装置。