JPS6014170B2 - ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 - Google Patents

ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置

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JPS6014170B2
JPS6014170B2 JP56099737A JP9973781A JPS6014170B2 JP S6014170 B2 JPS6014170 B2 JP S6014170B2 JP 56099737 A JP56099737 A JP 56099737A JP 9973781 A JP9973781 A JP 9973781A JP S6014170 B2 JPS6014170 B2 JP S6014170B2
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    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/08Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
    • F02B31/082Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets the main passage having a helical shape around the intake valve axis; Engines characterised by provision of driven charging or scavenging pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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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菱鷹に関する
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。このような問題を解決するためにへりカル型吸翁
ボート入口通路部から分岐されてへりカル型吸気ボート
渦巻部の渦巻終端部に蓬適する分岐路をシリンダヘッド
内に形成し、分岐路内にアクチュェー外こよって作動さ
れる常時閉鎖型開閉弁を設けて機関吸入空気量が所定量
よりも大きくなったときにアクチュヱータを作動させて
開閉弁を閥弁するようにしたヘリカル型吸気ボート流路
制御装置が本出願人により既に提案されている。このヘ
リカル型吸気ボートでは機関吸入空気量の多い機関高速
高負荷運転時にへりカル型吸気ボ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略を介してへりカル型
吸気ボート渦巻部内に送り込まれるために吸入空気流に
対する流れ抵抗が低下し、斯くして高い充填効率を得る
ことができる。しかしながらこの流路制御袋鷹は基本作
動原理を示しているにすぎず、従ってこの流離制御菱直
を実用化するには組立工数、製造の容易さ、確実な作動
、製造コストの面で種々の問題が残されている。本発明
は本願出願人により既に提案されている上述の基本作動
原理を実用化するのに適した構造を有するヘリカル型吸
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‘まシリンダブロ
ック、2はシリンダブロック1内で往復鰯するピストン
、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4図から第6図に第2図のへIJ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5図に示されるように
流路軸線aがわずかに轡曲した入口通路部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4図
、第5図並びに第8図に示されるように入口通路部Aの
渦巻藤線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8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1 1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。なお、渦巻部Bの上壁面13は渦巻終端部Cにお
いて下向きの急傾斜壁Dに接続される。一方、第1図か
ら第6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の入口閉口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の出口閉
口16は渦巻終端部Cにおいて側壁面12の上端部に形
成される。更に、シリンダヘッド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内には夫々関閉弁を構成するロータリ弁1
8が挿入される。第10図を参照すると、開閉弁挿入孔
17はシリンダヘツド3内に上方からドリルにより穿設
された一様直径の円筒孔からなり、この開閉弁挿入孔1
7は分岐路14の下壁面を越えたところまで延びる。従
って分岐路14の下壁面上には開閉弁挿入孔17によっ
て削成された凹簿19が形成される。また、開閉弁挿入
孔17の上端部には内ねじ山20が螺設され、この内ね
じ山20にロータリ弁ホルダ21が螺着される。ロータ
リ弁ホルダ21はその外周壁面上に外周フランジ22を
有し、この外周フランジ22とシリングヘッド3間にシ
ール部材23が挿入される。一方、ロータリ弁ホルダ2
1内には貫通孔24が穿設され、この貫通孔24内にロ
ータリ弁18の弁軸25が回転可能に挿入される。弁鍬
25の下端部には薄板状の弁体26が固着され、弁軸2
5の上端部にはアーム27がワツシヤ28を介してボル
ト29により固縦される。ロmタリ弁ホルダ21の上端
面とほぼ同じ高さ位置にある弁軸25の外周壁面上には
リング溝30が形成され、このリング溝30内には第1
2図に示すようなC字形の位置決めリング31が鰍着さ
れる。この位置決めリング31はロータリ弁ホルダ21
の上端面内縁に形成された円錐面32と係合して弁体2
6を予め定められた位置に位置決めする。一方、ロータ
リ弁ホルダ21の上端部には補強枠33により包囲され
たシール部材34が隣着され、シール部材34のシール
部34aはシール部村34の外周面上に挿入された弾性
リング35によって弁軸25の外周面上に圧嬢せしめら
れる。従って分岐燐14はシール部村23,34により
外気から完全に隔離される。シール部村34はロータリ
弁ホルダ21上に固着されるのでロータリ弁18が回転
せしめられると弁軸25はシール部材34のシール部3
4aに対して相対回転する。従ってシール部材34のシ
ール部34aはその表面を四弗化エチレン被膜によって
覆い、弁軸25との摩擦抵抗を減少せしめることが好ま
しい。第10図に示されるように弁体26の中は開閉弁
挿入孔17の直径よりもわずかに小さく、また弁体26
の下端部は凹溝19の底面からわずかな間隔を隔てて配
置される。
一方、第2図並びに第3図からわかるように分岐路14
下方近傍のシリンダヘッド3内には機関冷却水通路36
が形成され、分岐路14の側方近傍には排気ボート8が
配置される。第13図を参照すると、。
‐タリ弁18の上端部にボルト29によって固着された
アーム27の先端部は負圧ダイアフラム装置40のダイ
アフラム41の固着された制御ロッド42に連結ロッド
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によって大気から隔離された員圧室4
4を有し、この負氏室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4
7内に連結される。この倉圧導管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を介して大気に蓮適する。こ
の大気開放制御弁51はダイアフラム52によって隅成
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内に蓮通し、他
方では弁ボート56並びにェアフイルタ57を介して大
気に蓮適する。弁室55内には弁ボート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5
9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46
aのベンチュリ部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
定関度以上関弁したときに2次側スロツトル弁64が関
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46aのベンチュリ部62に発生する負圧
は機関シリング内に供V給される吸入空気量が増大する
ほど大きくなり、従ってベンチュリ部62に発生する負
圧が所定員圧よりも大きくなったときに、即ち機関高速
高負樹運転時に大気開放制御弁51のダイアフラム52
が圧縮‘まね60‘こ抗して右方に移動し、その結果弁
体58が弁ボート56を閥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18が回転せしめ
られて分岐路14を全開する。一方、1次側スロツトル
弁63の開度が4・さし、ときにはベンチュリ部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が弁ボート56を閉鎖する。更のこのよう
に1次側スロートル弁63の関度が小さいときには吸気
マニホルド47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閥弁
し、吸気マニホルド47内の負圧が貸圧室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−タリ弁18が回動せしめられ
て分岐路14が閉鎖される。従って機関低速低負荷運転
時にはロータリ弁18によって分岐路14が閉鎖される
ことになる。なお、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ベンチュリ部62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18によって分岐路14
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、吸入空
気量が多い機関高速局員荷運転時にはロータリ弁18が
閥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の急傾斜壁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の出口閉口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が関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に傾斜側壁部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。上述し
た如く機関低速低負荷運転時にはロータリ弁18が分岐
路14を全閉するがこのときにロータリ弁18上流の分
岐路14内に燃料が蓄積するとロータリ弁18が関弁し
たときに蓄積燃料が機関シリンダ内に送り込まれるため
に機関シリンダ内に供給される混合気は一時的に過濃と
なり、斯くして排気ェミッションが悪化するという問題
がある。
しかしながら本発明では第10図からわかるように弁体
26の下端部と凹溝19の底面間には間隙が形成されて
いるために混合気は少量ながらもこの間隙を通って渦巻
部B内に送り込まれ、斯くして燃料が蓄積するのを抑制
することができる。またロータリ弁18の配置により凹
簿19を設けざるを得ず、このような凹溝19を設ける
と必然的に凹溝19内に燃料が潜まりやすくなる。しか
しながら本発明では前述したように分岐路14の近傍に
機関冷却水通路36と排気ボート8が配置されているの
で凹溝19の底面は冷却水並びに排気ガスによって加熱
され、斯くして凹溝19内の燃料の気化を促進できるの
で燃料が蓄積するのを抑制することができる。第14図
はロータリ弁18の別の実施例を示す。
この実施例では弁体26と弁軸25とが別体に形成され
、弁体26の頂部に一対形成された突起70が弁軸25
の下端部に形成された孔71内に鉄着される。また、ロ
ータリ弁ホルダ21のフランジ22とシリンダヘツド3
間にはシール部村23に代えて0リング72が挿入され
る。第15図はロータリ弁18の更に別の実施例を示す
この実施例では弁軸25の下端部にディスク状拡大部7
3が一体形成され、この拡大部73の下側面上に形成さ
れた直径方向に延びる礎74内に薄板状の弁体26が蝦
着された後溶接される。また、弁軸25とロータリ弁ホ
ルダ21間には○リング75が挿入され、この0リング
75によって分岐路14が外気から隔離される。従って
この場合には第14図に示すようなシール部材34を省
略することができる。本発明によればドリルにより穿設
した開閉弁挿入孔内にロ−タリ弁ホルダを螺着するだけ
でロータリ弁を紙付けることができるのでロータリ弁の
組付け作業が容易である。
また、ロータリ弁の構造が簡単かつ4・型化されている
のでロータリ弁の製造コストを低減できると共にスペー
スの狭いシリンダヘツド‘こ容易に取付けることができ
る。更に分岐路内壁面が機関冷却水並びに排気ガスによ
って加熱される構造になっているので分岐路内の燃料の
気化を促進でき、しかもロータリ弁全閉時でもロータリ
弁を介して混合気が流通できる構造となっているのでロ
ータリ弁関弁時に分岐路内に燃料が蓄積するのを抑制で
き、その結果ロータリ関弁直後に機関シリンダ内に週濃
な混合気が供給されることがないので良好な排気ェミツ
ションを確保することができる。
【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図は第2図のm
−m線に沿ってみた断面図、第4図はへりカル型吸気ボ
ートの形状を示す斜視図、第5図は第4図の平面図、第
6図は第4図の分岐路に沿って切断した側面断面図、第
7図は第5図の肌−弧線に沿ってみた断面図、第8図は
第5図の肌一肌線に沿ってみた断面図、第9図は第5図
のK一K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図は第10図の側面図、第12図
は位置決めリングの平面図、第13図は流路制御装置の
全体図、第14図はロータリ弁の別の実施例の側面断面
図、第15図はロータリ弁の更に別の実施例の側面断面
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
、36・・…・冷却水通路。 第1図 第2図 第14図 第15図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第12図 第9図 第10図 第11図 第13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、上記入
    口通路部から分岐されて上記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、更に該分岐路
    を上方から下方に向けて横切りかつ該分岐路底壁面より
    も下方まで延びる開閉弁挿入孔をシリンダヘツド内に形
    成し、該開閉弁挿入孔内にアクチユエータによって作動
    される常時閉鎖型開閉弁を挿入して機関吸入空気量が所
    定量よりも大きくなったときに上記アクチユエータを作
    動させて上記開閉弁を開弁するようにし、更に上記開閉
    弁挿入孔底壁面の下方近傍に機関冷却水通路を形成して
    該冷却水通路内を流通する冷却水により上記開閉弁挿入
    孔底壁面を加熱するようにしたヘリカル型吸気ポートの
    流路制御装置。
JP56099737A 1981-06-29 1981-06-29 ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 Expired JPS6014170B2 (ja)

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EP (1) EP0068481B1 (ja)
JP (1) JPS6014170B2 (ja)
AU (1) AU536285B2 (ja)
CA (1) CA1208090A (ja)
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