JPS6032009B2 - ヘリカル型吸気ポ−ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はへりカル型吸気ボートに関する。

へＩＪ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し、て吸入空気量
の少ない機関低速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。このような問題が解決するためにへりカル型吸気ボ
ート入口通路部から分岐されてへＩＪカル型吸気ボート
渦巻部の渦者終端部に蓮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ェータを作動させて
開閉弁を関弁するようにしたヘリカル型吸気ボート流路
制御装置が出願人により既に案内されている。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路を介してへＩＪ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。しかしながらこのようなヘリカル型吸気ボ
ートはそれ自体の形状が複雑であり、しかも分岐路を併
設した場合には形状が極めて複雑となるのでこのような
分岐路を備えたヘリカル型吸気ボートをシリンダヘッド
内に形成するのはかなり困難となっている。本発明は製
造の容易な新規な形状のへりカル型吸気ボートを提供す
るとにある。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はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロックー内で往復勤するピストン、
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「 ７ａ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１図から第８図に示されるように吸気ボート６の
上壁面８上には下方に突出する水平断面三角形状の隔壁
９が一体形成これ、この隔壁９によって渦巻部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
ヘリカル型吸気ボート６が形成される。この隔壁９は入
口通路部Ａのやや下流領域から吸気弁５のステム５ａ周
りまで延び、即ち吸気弁ステム５ａ周りから吸気ボート
６の上流に向けて延び吸気弁ステム５ａに近づくに従っ
て水平断面内における中が徐々に広くなる。隔壁９の両
側壁面９ａ，９ｂは２０ｏから３０ｏの角度をなしてま
つすぐに延びており、入口通路部Ａに面する側壁面９ｂ
は渦巻部Ｂの側壁面１０の近傍まで延びて渦巻部側壁面
１０との間に狭窄部１８を形成する。従って入口通路部
Ａの上壁面８は渦巻部Ｂ‘こ近づくに従って中が徐々に
狭くなる。一方、第４図から第６図に示されるように隔
壁９の側壁面９ａはほぼ垂直配置され、隔壁９の側壁面
９ｂはその全体が下向きの傾斜面に形成される。また、
第３図から第６図に示されるように隔壁９の下壁面９ｃ
は入口通路部Ａ内において吸気ボート６のほぼ半分の高
さ位置にあり、渦巻部Ｂに近づくに従って入口通路部Ａ
の下壁面１１から徐々に離れる。入口通路部Ａの上壁面
８は前述したように渦巻部Ｂに近づくに従って中が徐々
に狭くなり、次いで渦巻部Ｂの上壁面１２に滑らかに接
続する。入口通路部Ａの下壁面１１は上壁面８とほぼ平
行に延び、滑らかな曲壁部１３を経て円筒状出口部１４
に接続される。吸気弁ステム５ａから離れた側の入口通
路部Ａの側壁面１５は円筒状出口部１４から外方に膨出
した渦巻部Ｂの側壁面１０１こ滑らかに接続される。吸
気弁ステム５ａに近い側の入口通路部Ａの側壁面、即ち
隔壁９の側壁面９ｂは前述したように下向きの頭斜面か
ら形成される。一方、第２図から第８図に示されるよう
にシリングヘッド３内には入口通路部Ａと渦巻部Ｂの渦
巻終織部Ｃとを蓮適する分岐路１９が形成され、この分
岐路１９の入口部に開閉弁を構成するロータリ弁２０が
配置される。

この分岐路１９は隔壁９によって入口通路部Ａから分離
されており、分岐路１９の長手方向下側空間はその全長
に亘つて入口通路部Ａに蚤適している。分岐路１９の上
壁面２１はほぼ一様な中を有しかつ入口通路部Ａの上壁
面８と同一平面内にある。一方、隔壁９の側壁面９ａに
対向する分岐略１９の側壁面２２はほぼ垂直に配置され
る。更に、入口通路部Ａと分岐路１９に共通の下壁面１
１は渦巻部Ｂに近づくに従って中が徐々に広くなる。第
３図並びに第６図からわかるようにロータリ弁２川ま分
岐路１９の上壁面２１から入口通路部Ａと分岐路１９に
共通な下壁面１１まで延びる。第９図に示されるように
ロータリ弁２０はロータリ弁ホルダ２６と、ロータリ弁
ホルダ２６内において回転可能に支持れた弁軸２７とに
より構成され、このロータリ弁ボルダ２６はシリンダヘ
ツド３に穿設された開閉弁挿入孔２８内に螺着される。

弁軸２７の下端部には薄板状の弁体２９が形成され、こ
の弁体２９の下端部は底壁面１１上で支持される。一方
、弁軸２７の上端部にはアーム３０がワツシャ３１を介
してボルト３２により固締される。また、弁軸２７の外
周面上にはリング溝３３が形成され、このリング溝３３
内には弁体２９の位置決めをするための例えばＥ字形位
置決めリング３４が嫁込まれる。更に、ロータリ弁ホル
ダ２６の上端部にはシール部村３５が鞍着され、シール
部材３５のシール部３６は弾性リング３７によって弁軸
２７の外周面上に圧接せしめられる。第１０図を参照す
ると、ロータリ弁２０の上端部にボルト３２によって固
着されたアーム３０の先端部は負圧ダイアフラム装置４
０のダイアフラム４１に固着された制御ロッド４２に連
結ロッド４３を介て連結される。

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４６ａと２次側気化器
４６ｂと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５
１を介して大気に運遍する。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５
５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
にェアフィルタ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４６ａ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が所定関度以上開弁たときに
２次側スロツトル弁６４が関弁し、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のベンチュリ部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、従ってベンチュリ部６２に発生する負圧
が所定負圧よりも大きくなったきに、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６０１こ抗して右方に移動し、その結果弁体５８
が弁ボート５６を関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２０が回転せしめ
られて分岐路１９を全開する。一方、１次側スロットル
弁６３の開度が小さい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が弁ポート５６を閉鎖する。更にこのように１
次側スロットル弁６３の関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内の負圧よりも大きくなると関弁し
、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に抗し
て上昇し、その結果ロータリ弁２０が回動せしめられて
分岐路１９が閉鎖される。従って機関低速負荷運転時に
はロータリ弁２川こよって分岐路１９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制御弁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員圧に維持
されているのでロータリ弁２０によって分岐路１９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２０が分岐路１９を遮
断ている。

従ってこのとき、入口通路部Ａ内に送り込まれた混合気
の一部は第１図において矢印Ｋで示すように上壁面８に
沿って進行し、他の混合気は隔壁９の頭斜側壁面９ｂに
衝突し、下向きの力を与えられて第１図において矢印Ｌ
‘こ示すように旋回することなく円筒状出口部１４内に
流入する。前述たように上壁面８の中は渦巻部Ｂに近づ
くに従って次第に狭くなるために上壁面８に沿って流れ
る混合気の流路は次第に狭ばまり、斯くして上陸面８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９の側壁面９ｂは渦巻部Ｂの側壁面ＩＱの近傍まで
延びているので上壁面８に沿って進む混合気流は渦巻部
Ｂの側壁面１０上に押しやられ、斯くして上壁面８に沿
って流れて増遠された混合気の大部分が渦巻部Ｂの上塗
面１２に沿って流されるために渦巻部Ｂ内には強力な旋
回流が発生せしめられる。矢印Ｌで示すように円筒状出
口部１４内に流入した混合気はこの旋回流によって旋回
力が与えられ、次いで旋回混合気は吸気弁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。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２０１こ衝突し、ロータリ弁２０の側緑周りを通
って燃焼室４内に供給される。このとき混合気はロータ
リ弁２０の側緑と接触することにより小さな渦を発生し
、従ってこの混合気は４・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、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２０が開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１９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２０が開弁するとによって全
体の流路面積が増大するばかりでなく一部の混合気が流
れ抵抗の小さな分岐路１９を介て渦巻部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に傾斜側壁面９ｂを設けることによって入
口通路部Ａ内に送り込まれた混合気の一部は通常の吸気
ボート内を流れる混合気と同様に旋回することなく滑ら
かな曲壁部１３に沿って円筒状入口部１４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が更に高くなる。これまで述べてき
たようなヘリカル型吸気ポ−ト６をシリンダヘッド３内
に形成するにはまず木型を用いてへりカル型吸気ボート
形状を有する中子を造形し、次いでこの中子を用いてシ
リンダヘッド３内にへＩＪカル型吸気ボート６を形成す
る。

４図から第７図において直線Ｐ，Ｑは木型を用いて中子
を造形する際の上型と下型との分割線を示しており「
これらの図面から中子を２つ割の木型によって造形でき
ることがわかる。

以上述べたように本発明によれば中子を２つ割りの木型
から造形できるのでへりカル型吸気ボートの製造が極め
て容易になる。

隅更に、壁の下方に下側空間を形成することによってロ
ータリ弁が関弁したときに流路面積が増大するばかりで
なく吸気ボートの下方空間全体がストレートボートのよ
うになり、斯くして吸入空気量の多い機関高速高負荷運
転時に高い次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図のローロ線に沿っ
てみた平面断面図、第３図は第２図のｍ−ｍ線に沿って
みた側面断面図、第４図は第３図のＷ−Ｎ線に沿ってみ
た断面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ線に沿ってみた断面
図、第６図は第３図のＷ−の線に沿ってみた断面図、第
７図は第３図の肌一肌線に沿ってみた断面図、第８図は
へりカル型吸気ボートの形状を図解的に示す傾斜図、第
９図はロータリ弁の側面断面図、第１０図はロータリ弁
の駆動制御装置の全体図である。 ５・・…・吸気弁、６……吸気ボート、９・・…・隔壁
、１９・・…・分岐路、２０・・・・・・ロータリ弁、
Ａ…・・・入口通路部、Ｂ・・・・・・渦巻部。 第５図第１図第２図 第４図 第３図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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気弁ステム周りから
   吸気ポート上流に向けて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すると共に該隔壁により吸気弁ス
   テム周りに渦巻部を形成し、該隔壁の下方に入口通路部
   分と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
   設けたヘリカル型吸気ポート。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のヘリカル型吸気ポート
   において、上記入口通路部に面する隔壁側壁面を渦巻部
   側壁面近傍まで延設して該隔壁側壁面と渦巻部側壁面間
   に狭窄部を形成し、入口通路部上壁面の巾を該狭窄部に
   向けて徐々に狭めるようにしたヘリカル型吸気ポート。