JPS58195016A - ヘリカル型吸気ポ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヘリカル型吸気ポートに関する。

ヘリカル型吸気ポートは通常吸気弁周り罠形成された渦
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／−）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
形状圧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（充填効率が低下するというという問題を生ず
る。このような問題を解決するため罠ヘリカル型吸気／
−）入口通路部から分岐されてヘリカル型吸気テート渦
巻部の渦巻終端部に連通する分岐路をシリンダへ、部内
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喪ヘリカル型吸気テー
トが本出願人によ）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）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分岐路が入口通路部から完全に
独立した筒状の通路として形成されているので分岐路の
流れ抵抗が比較的大きく、シかも分岐路を入口通路部に
隣接して形成しなければならないため（入口通路部の断
面積が制限を受けるので十分に満足のいく高い充填効率
を得るのが困雌となっている。更に、ヘリカル型吸気？
−ト社それ自体の形状が複雑であり、しかも入口通路部
から完全に独立した分岐路を併設した場合には吸気チー
トの全体構造が極めて複雑となるのでとのような分岐路
を具えたヘリカル型吸気ポートをシリンダヘッド内に形
′： 成するのはかなり内錐である。

°す 本発明は機関高速高★５−運転時に高い充填効率・、′
　（・ を得ることができると共に製造の容易な新規形状を有す
るヘリカル型吸気ポートを提供することに％る。

以下、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

ｆａ１図並びに第２図を参照すると、１はシリンダブロ
ック、２はシリンダゾロツク１内で往復動するピストン
、３はシリンダプロツク１上に固締され良シリンダヘッ
ド、４はピストン２とシリンダへ、２３間に形成された
燃焼室、５は吸気弁、６はシリンダへ、ド３内に形成さ
れたヘリカル型吸気−一部、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、９は燃焼室４内に
配置され九点火橙、１０は吸気弁５のステム５畠を案内
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−一部６の上１１面１１上には下方に
突出する隔壁１２が一体成形さ１１ れ、この隔壁１字によって渦巻部Ｂと、この渦巻１□）
１ 部Ｂに接線状に、！続され九入口通路部Ａからなるヘリ
カル型吸気ポ：ｒ）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のステムがイド１０の周囲ま
で延びており、第２図かられかるようにこの隔壁１２の
根元部の巾りは入口通路部Ａからステムガイド１０に近
づくＫっれて徐々に広くなる。隔壁１２は吸気ポート６
の入口開口６１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）にステムがイド１０１で延びる＠１側壁面１
４ｍと、先端部１３から時計回シにステムがイド１０１
で延びる第２側壁面１４ｂとを有する。

第１側壁面１４ｍは先端部１３からステムがイド１０の
側方を通って渦巻部Ｂ　ｆ）１１１１１面１５の近傍ま
で延びて渦巻部側１１１１ｒ１５との間に狭窄部１６を
形成する０次いで第１＠壁面１４ｍは渦巻部側壁面１５
から徐々に間隔を隔てるように彎−しつつステムガイド
１０まで延びる。一方、＠２！ＷＡ壁面１４ｂは先端部
１３からステムがイド１０まで＃１ぼまっすぐに延びる
。

第１図から第９図を参照すると、入口通路部Ａの側壁面
１７．１８はほぼ垂直配置され、一方入口通路部人の上
壁面１９は渦巻部Ｂに向けて徐々に下降する。入口通路
部Ａの側壁面１７は渦巻部Ｂの側１１ｒＮ１５に滑らか
に接続され、入口通路部ムの上壁面１９は渦巻部Ｂの上
壁面２０に滑らかＫＷ！続される。渦巻部Ｂの土壁面２
０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６の下
壁面２１は第５図に示すように入口開口６ａの近傍にお
いてはその全体がほぼ水平をなしておプ、側壁面１７に
隣接する底！１面部分２１凰は第８図に示すように渦巻
部Ｂに近づくに従って***して傾斜面を形成する。この
傾斜底壁面部分２１ｍの傾斜角は渦巻部Ｂに近づくにつ
れて徐々に大きくなる。

一方、隔＠１２の第１側壁面１４ｍ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２２は先端部１３から
ステムガイド１０に向うに従って入口通路部６の上壁面
１１との間隔が次第に大きくなるように人口通路部ムか
ら渦巻部Ｂに向けてわずかばかり彎曲しつつ下降する。

隔壁１２の底壁面２２上には第４図のハツチングで示す
領域に底壁面２２から下方に突出するリゾ２３が形成さ
れ、この！Ｊ　ｆ　２３の底面および底壁面２２はわず
かげかシ彎曲した傾斜面を形成する。

このリゾ２３は吸気デート６の入口開口６ａＫ最も近い
側に位置する先端部２３ｍを有し、更に隔壁１２は第４
図においてこの先端部２３ｍから反時計回）Ｋ延びる第
１側壁面２３ｂと、先端部２３ｍから時計回シに延びる
第２側壁面２３ｅとを有する。第１側壁面２３ｂは狭窄
部１６に向かつて延びて隔壁１２の第１１１１１１面１
４島に滑らかに接続する。また、第２側憧面２３ｅは隔
壁１２の第２側壁面１４ｂとほぼ同一面内にある。一方
、第４図のハツチングで示され：′るリゾ２３の底壁面
は第２図に示さｉる隔壁１２の根本部の断面形状に対し
てほぼ相位形をなしご更に第１図に示されるようにこの
リゾ２３の底’ｊ：、、１：　ｌｄ先端部２３ｍからス
テムがイドＩＯＫ向う　　って入口通路部６の上壁面１
１との間隔が次第に大きくなるようにλ口通路部Ａから
渦巻部Ｂに向けてわずかばかり彎曲しつつ下降する。

一方、シリンダヘッド３内には渦巻部Ｂの渦巻終端部Ｃ
と入口通路部人とを連通ずる分岐路２４が形成され、こ
の分岐路２４０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によって入口通路部人から分
離されてお９、分岐路２４の下側空間全体が入口通路部
ＡＫ連通している０分岐路２４の土壁面２６はほぼ一様
な巾を有し、渦巻終端部ＣＫ向けて徐々に下降して渦巻
部Ｂの上壁面２０に滑らかに接続される。隔壁１２のｆ
ｓ２側壁面１４ｂに対面する分岐路２４０側−面２７は
ほぼ垂直をなし、更に仁の側壁面２７はほぼ入口通路部
Ａの側壁面１８の延長上に位置する。なお、第１図から
れかるように隔壁１２の底壁面２２上に形成されたリプ
２３の先端の弁体３１の下流近　に位置してお９、従っ
てリゾ２３はロータリ弁　　が閉鎖位置にあるときの弁
体３１の下流近傍からステムガイドｌＯに向けて延びて
いる。

第１θ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はシリンダへ、ド３に穿設されたねじ孔
３０内に螺着される。

弁軸２９の下端部処は薄板状の弁体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ｉ［２１ｔで延びる。一方、弁軸２
９の上端部にはアーム３２が固定される。また、弁軸２
９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によって弁軸２９のシ
ール作用が行なわれる。

第１１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に固着され九制御ロッド４２に連結
口、ド４３ｔ−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。シリンダヘッド３には
１次側気化器４６ｍと２次側気化器４６ｂからなるコン
ｔ４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４４ｄ負圧導管４８を介して吸気マ
ニホルド４７内に連続される。この電圧導管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によって隔
成された負圧室５３と大気圧室５４とを有し、更に大気
圧室５゛４に隣接して弁室５５を有する。？：、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／　−）　５６並びにエアフィルタ５
７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４６ｍのペンチ為す部
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４６ｍのペンチエリ部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、従ってペンチエリ部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１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６
０に抗して右方に移動し、その結果弁体５８が弁／−）
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１・１．’ｌｉ、ｌｌｌ のときダイアフラム４′入は圧縮ばね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状側スロットル弁
６３の開度が小さいときＫはペンチエリ部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／−）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Ｋは吸気マニホ
ルｌ’４７内には大きな負圧が発生している。逆止弁４
９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内の負圧よシ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
シ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４
７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１１
、 抗して上昇し、［，１，その結果ロータリ弁２５が回動
せしめられて分ｉ路２４が閉鎖される。従って機関、、
、□１：・（ 低速高負荷運転時にはロータリ弁２５によって分岐路２
４が閉鎖されることになる。なシ、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ペンチ、す部６
２に発生する負圧が小さなために大気開放遮断弁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
時並びに高速低負荷運転時に紘負圧室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
って分岐路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。仁
のとき、入口通路部Ａ内に送プ込まれ要理合気の一部は
上壁面１９．２０に沿って進み、残）の混合気のうちの
一部の混合気はロータリ弁２５に衝突して入口通路部ム
の側壁面１７の方へ向きを変える。次いでこの混合気は
リブ２３の第１側壁面２３ｂ（第４図）Ｋ案内されて狭
窄部１６に向かって流れる。ζこでもしリブ２３が設け
られていないとするとロータリ弁２５に衝突した混合気
は弁体３１の裏側に回り込んで渦を発生し、この渦が渦
巻部Ｂの側壁面１５に沿って旋回する混合気流の速度を
減速させる作用をなす。更に１この渦の大きさは一定し
ておらず、しかもこの渦は不規則に発生するために上述
の如く旋回混合気流の流速が減速されるだけではなくて
旋回流の強さが一定とはならない。ところかり１２３を
設けるとロータリ弁２５に衝突した混合気はリブ２３に
よシ案内されて狭窄部１６に向かって流れ、旋回流の発
生に積極的に寄与することになる。

一方、前述したように上壁面１９．２０の巾は狭窄部１
６に近づくに従って次第に狭くなるために上壁面１９　
、２０に沿って流れる混合気の流路は次第に狭ばｔシ、
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１
４ｍは渦巻部Ｂの側壁面１５の近傍まで砥びているので
土壁面１９．２０に沿って進む混合気流は渦巻部Ｂの側
壁面１５上に押しやられ、次いで側壁面１５に沿って進
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。次いで温容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って燃焼室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。

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内に送夛込まれ
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１４ｍ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２
ｏに沿って旋回しつつ流れる混合気流であ夛、＠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
であシ、第３の流れは入口通路部Ａの底壁面２１に沿っ
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１４ｍと側壁面１７
間の流れ抵抗に比べて小さく、従って第２の混合気流の
方が第１の混合：気流よシも多くなる。

更に、渦巻部Ｂ内を旋回しる。；う流れる第１混合気１
に 流の流れ方向は第２混合気、−１１：；よって下向きに
偏向され、斯くして第１混合気流の旋回力が弱められる
ことになる。このように流れ抵抗の小さな分岐路２４か
らの混合気流が増大し、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ととく
なる。また、前述したように隔壁２１の底壁面は下向き
の傾斜面から形成されているので第３の混合気流はこの
傾斜面に案内されて流れ方向が下向きに偏向され、斯く
して更に高い充填効率が得られることになる。

上述したようにすｆ２３を設けることによって旋回流を
強めることができるが更にリプ２３の先端部２３畠とロ
ータリ弁２５の弁体３１の端部との位置関係が旋回流の
強さに影響を与えることが判明している。即ち、第４図
に示されるように吸気−一ト６の長手軸線方向と直角方
向において測ったすｆ２３の先端部２３ｍと弁体３１の
端部との間隔をｔとすると、この間隔りが第１２図に示
すように旋回流の強さに影響を与える。なお、第３図に
おいて縦軸Ｓ！ｓ位時間当シの旋回流の旋回回数を示し
、横軸％上記の間隔ｔを示す。第一ζ。

１２図かられかるように間隔ｔが１ｍよシも小さいとき
は旋回流の旋回回数Ｓに影響を与えないが間隔ｔが１諷
よシも大きくなると混合気が分岐路２４内に流入して旋
回流が弱められる。従って、第１２図から間隙ｔを１ｍ
以下にする必要があることがわかる。

一方、本発明によるヘリカル型吸気／−４は吸気／−）
６の土壁面上に隔壁１２を一体成形すればよいのでヘリ
カル型吸気ポートを容易に製造することができる。

以上述べたように本発明によれば機関低速低負荷運転時
には分岐路が連断されて多量の混合気が渦巻部の上壁面
に沿って流動せしめられ、しかもロータリ弁に衝突した
混合気がリゾにより案内されて旋回流の発生に寄与する
ために強力な旋回流を燃焼室内に発生せしめることがで
きる。一方、機関高速高負荷運転時には分岐路を開口す
ることにより多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、更に入口通路部の底壁面
に沿って流れる混合気流が隔壁の底壁面によって流れ方
向を下向きに偏向せしめられるために高い充填効率を確
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１−１線に沿ってみた本発明に係る内
燃機関の側面断面図、第２図は第１図の■−ｎ線に沿っ
てみた平面断面図、第３図は本発明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４−トの形状を図解的に示す平面図、第５図は
第３図および第４図の■−ｖ線に沿ってみた断面図、第
６図は第３図および第４図のＭ−Ｍ線に沿ってみた断面
図、第７図は第３図および第４図の■−■線に沿ってみ
た断面図、第８図は第３図および第４図の■−■線に沿
ってみた断面図、第９図は第３図および第４図のに−Ｉ
Ｘ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図はロータリ弁の駆動制御装置を示す図
、第１２図は旋回流の強さを示すグラフである。 ４・・・燃焼室、６・・・ヘリカル型吸気テート、１２
・−隔壁、２３・・・リブ、２４・・・分岐路、２５・
・・ロータリ弁、３１・・・弁体。 ＃ｓ１図 第２図 ３１！３！ｉ！／ 第４１１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁層〕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っすぐに延びる入口通路部とによ）
   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路肩部に連通する
   分岐路を上記入口通路部に併設し、吸気−一ト上壁面か
   ら下方に突出しかつ入口通路部から吸気弁ステム周りま
   で延びる隔壁によって該分岐路が入口通路部から分岐さ
   れ、核分岐路の下側空間全体が横断面内において上記入
   口通路部に連通すると共に咳入口通路部と分岐路との通
   路壁を一体的に連結形成し、該分岐路内に開閉弁を設け
   て＃開閉弁によ多分岐路内を流れる吸入空気流を制御し
   、更に上記隔壁の底面上に該開閉弁の下流近傍から吸気
   弁ステム周りまで延びかつ下方に突出したリゾを形成し
   たヘリカル型吸気ポート。