JPS6029815B2 - 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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JPS6029815B2
JPS6029815B2 JP56120633A JP12063381A JPS6029815B2 JP S6029815 B2 JPS6029815 B2 JP S6029815B2 JP 56120633 A JP56120633 A JP 56120633A JP 12063381 A JP12063381 A JP 12063381A JP S6029815 B2 JPS6029815 B2 JP S6029815B2
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spiral
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清 中西
悳太 井上
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
    • F02M35/10229Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like the intake system acting as a vacuum or overpressure source for auxiliary devices, e.g. brake systems; Vacuum chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はへIJカル型吸気ボートの流路制御装置に関す
る。
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
と共に機関低速低負荷運転時に強力な旋回流を燃焼室内
に発生せしめるために、第1吸気弁を介して燃焼室内に
連結されたヘリカル型吸気ボートと、第2吸気弁を介し
て燃焼室内に連結された第2の吸気ボートとを具備し、
機関低速低負荷運転時に第2吸気ボートからの吸入空気
の供給を停止してへりカル型吸気ボートのみから吸入空
気を供給することにより燃焼室内に強力な旋回流を発生
せしめ、機関高速高負荷運転時にはへIJカル型吸気ボ
ートと第2吸気ボートの双方から吸入空気を燃焼室内に
供給するようにした内燃機関が知られている。
このようなへIJ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燃焼室内に強力な旋回
流を発生せしめようとするとへりカル型吸気ボートの形
状が流れ抵抗の大きな形状になってしまうので機関高速
高負荷運転時には、たとえ第2吸気ボートから吸入空気
が供給されても十分に高い充填効率を確保するのが困難
となっている。本発明は機関低速低負荷運転時に強力な
旋回流を燃焼室内に発生できると共に機関高速高負荷運
転時に十分に高い充填効率を得ることのできる内燃機関
を提供することにある。
以下、添附図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図から第3図を参照すると、1はシリンダブロック
、2はシリンダブロック1内で往復勤するピストン、3
はシリンダブロツクー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、5aは第1の吸気弁、5bは第2の吸気弁、6aは
第1吸気弁5aを介して燃焼室4内に連結されたヘリカ
ル型吸気ボート、6bは第2吸気弁5bを介して燃焼室
4内に連結されたまつすぐに延びる第2吸気ポート、7
aは第1排気弁、7bは第2排気弁、8aは第1排気ボ
ート、8bは第2排気ボートを夫々示す。
なお、図には示さないが燃焼室4の頂面中央部には点火
栓が取付けられる。第1吸気弁5a並びに第2吸気弁5
bは図示しない動弁機構によってほぼ同期して開弁せし
められ、一方第1排気弁7a並びに第2排気弁7bも図
示しない勤弁機構によってほぼ同期して関弁せしめられ
る。第4図から第6図にへりカル型吸気ボート6aの形
状を図解的に示す。このヘリカル型吸気ボート6aは第
5図に示されるように流路軸線aがわずかに鷲曲した入
口通路部Aと、第1吸気弁5a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部9の全体が下方に向いた傾
斜部9aに形成される。側壁面9の上半分は吸気弁ステ
ムガィド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。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4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1
4は渦巻終端部Cに接続される。
分岐路14の入口関口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3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内には夫々開閉弁を構成するロータリ弁
18が挿入される。このロータリ弁18は分岐路14内
に配置されかつ子第10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麹20とを具備
し、この弁軸20は開閉弁挿入孔17内に舷着された案
内スリーブ21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2図並びに第11図
に示されるようにへりカル型吸気ボート6aは枝管23
を介してサージタンク24に連結され、このサージタン
ク24はアクセルペダルに連結されたスロツトル弁25
並びにェアフローメータ(図示せず)を介して大気に蓮
適する。各枝管23には燃料噴射弁26が取付けられ、
これらの燃料噴射弁26から対応するへ0リカル型吸気
ボート6a内に燃料が噴射される。一方、第3図並びに
第11図に示すように第2吸気ボート6bは枝管27を
介してサージタンク24に連結され、この枝管27内に
は吸気遮断弁28が挿入される。吸気遮断弁28の弁軸
29は枝タ管27から上方に突出し、その突出端部にア
ーム30が固着される。第11図を参照すると、各気筒
のロータリ弁18のアーム22は連結ロッド31を介し
て互に連結され、この連結ロッド31は第1負圧ダイア
フラム装置32のダイアフラム33に固着された制御ロ
ッド34に連結される。
第1ダイアフラム装置32はダイアフラム33によって
大気から隔離された負圧室35を有し、負圧室35内に
ダイアフラム押圧用圧縮ばね36が挿入される。この負
圧室35は大気に蓮通可能な電磁切換弁37並びに負圧
導管38を介して負圧アキュムレータ39に連結され、
電磁切換弁37のソレノィド40は電子制御ユニット5
0の出力端子に接続される。一方、各気筒の吸気遮断弁
28のアーム3川ま連結ロッド40を介して互に連結さ
れ、この連結ロッド40は第2負圧ダイアフラム装置4
1のダイアフラム42に固着された制御ロッド43に連
結される。第2ダイアフラム装置41はダイアフラム4
2によって大気から隔離された負圧室44を有し、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。この負圧室44は大気に蓮通可能な電磁切換弁46
並びに負圧導管47を介して負圧アキュムレータ39に
連結され、電磁切換弁46のソレノィド48は電子制御
ユニット50の出力端子に接続される。第11図に示す
ように負圧アキュムレータ39は負圧アキュムレータ3
9からサージタンク24内に向けてのみ流通可能な逆止
弁49を介してサージタンク24内に連結される。従っ
て逆止弁49はサージタンク24内の負圧が負圧アキュ
ムレータ39内の負圧よりも大きくなると関弁し、サー
ジタンク24内の負圧が負圧アキュムレー夕39内の負
圧よりも小さくなると閉弁するので負圧アキムレータ3
9内の負圧はサージタンク24内に発生する最大員圧に
維持される。電子制御ユニット50はディジタルコンビ
ユー夕からなり、各種の演算処理を行なうマイクロプロ
セッサ(MPU)51、ランダムアクセスメモリ(RA
M)52、制御プログラム、演算定数等が予め格納され
ているリードオンリメモリ(ROM)53、入力ボート
54並びに出力ボート55が双方向性バス56を介して
互に接続されている。
更に、電子制御ユニット50内には各種のクロック信号
を発生するクロツク発生器57が設けられる。入力ボー
ト54には負圧センサ58がAD変換器59を介して接
続され、更に入力ボート54には回転数センサ60が接
続される。負圧センサ58はサージタンク24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
9において対応する2進数に変換されてこの2進数が入
力ボート54並びにバス56を介してMPU51に読み
込まれる。回転数センサ60はクランクシャフトが所定
クランク角度回転する毎にパルスを発生し、このパルス
が入力ボート54並びにバス56を介してMPU51に
読み込まれる。一方、出力ボート55は電力増中回路6
1,62を介して夫々電磁切換弁37,46のソレノィ
ド40,48に接続される。第12図は電磁切換弁37
,46を作動すべき機関回転数N(r.p.m)とサー
ジタンク24内の負圧P(一肌Hg)の関係を示してい
る。
第12図において曲線Tは第1の設定空気量を示してお
り、曲線Sは第2の設定空気量を示しており、第12図
から第2設定空気量Sのほうが第1設定空気量Tよりも
大きいことがわかる。第12図において曲線Sの下方領
域では電磁切襖弁37のソレノィド40が消勢されて第
1ダイアフラム装置32の負圧室35が負圧アキュムレ
ータ39に連結されており、ハッチングで示す曲線Sの
上方領域ではソレノィド40が付勢されて負圧室35が
大気に蓮通せしめられている。一方、第12図において
曲線Tの下方領域では電磁切換弁46のソレノィド48
が消勢されて第2ダイアフラム装置41の負圧室44が
負圧アキュムレータ39に連結されており、ハッチング
で示す曲線Tの上方領域ではソレノィド48が付勢され
て負圧室44が大気に通過せしめられている。第12図
の曲線S,Tで示す機関回転数Nと負圧Pとの関係は関
数の形で或はデータテーブルの形で予めROM53内に
格納されている。MPU51では回転数センサ60の出
力信号から機関回転数Nが計算され、この機関回転数N
と負圧Pを表わす負圧センサ58の出力信号とがROM
53内に記憶された関数S,Tと比較される。このとき
機関回転数Nと負圧Pとの交点が曲線Tと曲線Sとの間
にあるとすると出力ボート55にはMPU51から電磁
切換弁46のソレノィド48を付勢すべきデータと、電
磁切換弁37のソレノィド40を消勢すべきデータが書
込まれる。第12図において機関回転数Nと負圧Pとの
交点が曲線Tの下方領域にあると前述したように両電磁
切換弁37,46のソレノィド40,48は消勢される
ので両負圧ダイアフラム装置32,41の負圧室35,
44は負圧アキュムレー夕39に接続され、斯くして両
負圧室35,44内には負圧が作用している。
このとき、ロータリ弁18は分岐路14を閉鎖し、吸気
遮断弁28が全閉している。従って吸入空気はへりカル
型吸気ボート6aの入口通路部A並びに渦巻部Bを介し
て燃焼室4内に供給される。このとき入口通路部A内に
送り込まれた吸入空気は渦巻部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。次いで、第12図において機関回転数
Nと負圧Pとの交点が曲線Tと曲線Sとの間の領域にな
ると電磁切襖弁46のソレノィド48が付勢されるため
に第2ダイアフラム装置41の負圧室44は大気に運通
せしめられる。
その結果、ダイアフラム42は圧縮ばね45のばね力に
より下降して吸気遮断弁28が全開し、斯くして第2吸
気ボート6bからも吸入空気が燃焼室4内に供給される
。この第2吸気ボート6bは流れ抵抗の小さなまつすぐ
に延びる形状をなしており、従って吸気遮断弁28が全
開するとへりカル型吸気ボート6aから供給される吸入
空気量が減少するために旋回流は弱められ、更に流れ抵
抗の小さな第2吸気ポ−ト6bから吸入空気が供給され
るために充填効率が高くなる。次いで第12図において
機関回転数Nと負圧Pとの交点が曲線Sの上方領域にな
ると電磁切換弁37のソレノィド40が付勢されるため
に第1ダイアフラム装置32の負圧室35は大気に蓮通
せしめられる。
その結果、ダイアフラム33は圧縮ばね36のばね力に
より下降してロータリ弁18が回転せしめられ、ロータ
リ弁18が分岐路14を全開する。このとき入口通路部
A内に送り込まれた空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渦
巻終端部C、即ち分岐路14の出口開ロー6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が開弁すると大量
の空気が分岐路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に傾斜面9
aを設けることによって入口通路部Aに送り込まれた空
気の一部は下向きの力を与えられ、その結果この空気は
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。以上述べたように本発明によれば吸入空気量の
少ない機関低速低負荷運転時にはへIJカル型吸気ボー
トのみから吸入空気を燃焼室内に供給することによって
燃焼室内に強力な旋回流を発生でき、吸入空気量が増大
したときには第2吸気ボートからも吸入空気を供給する
ことによって充填効率を向上でき、吸入空気量が更に増
大した機関高速高負荷運転時にはへりカル型吸気ポ−ト
の分岐路を全開することによって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図は本発明に係る内燃機関のシリンダヘッドの平面
断面図、第2図は第1図のローD線に沿ってみた側面断
面図、第3図は第1図のm−m線に沿ってみた側面断面
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6図は第4図の平面図、第6図は第1図の分岐路に
沿って切断した側面断面図、第7図は第5図の肌一皿線
に沿ってみた断面図、第8図は第5図の側一肌線に沿っ
てみた断面図、第9図は第5図のK−K線に沿ってみた
断面図、第10図はロータリ弁の斜視図、第11図は流
路制御装置の全体図、第12図は電磁切換弁の作動領域
を示す図である。 5a・・…・第1吸気弁、5b・・・・・・第2吸気弁
、6a・…・・ヘリカル型吸気ボート、6b・・・・・
・第2吸気ボート、14・・…・分岐路、18・・・・
・・ロータリ弁、28・・…・吸気遮断弁、31・・・
・・・第1ダイアフラム装置、41・・・・・・第2ダ
イアフラム装置、37,46・・・・・・電磁切換弁。 第1図第2図 第3図 第6図 第7図 第8図 第9図 第4図 第5図 第10図 第12図 第11図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1吸気弁を介して燃焼室内に連結されたヘリカル
    型吸気ポートと、第2吸気弁を介して該燃焼室内に連結
    された第2の吸気ポートとを具備し、該第2吸気ポート
    内に吸入空気量が予め定められた第1の設定空気量を越
    えたときに開弁する吸気遮断弁を設けた内燃機関におい
    て、上記ヘリカル型吸気ポートが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、該入口通路
    部から分岐されて該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すると共に該分岐路内に吸
    入空気量が上記第1設定空気量よりも大の予め定められ
    た第2の設定空気量を越えたときに開弁する開閉弁を設
    けたヘリカル型吸気ポートの流路制御装置。
JP56120633A 1981-08-03 1981-08-03 ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 Expired JPS6029815B2 (ja)

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