JPS6035535B2 - 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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JPS6035535B2
JPS6035535B2 JP56051149A JP5114981A JPS6035535B2 JP S6035535 B2 JPS6035535 B2 JP S6035535B2 JP 56051149 A JP56051149 A JP 56051149A JP 5114981 A JP5114981 A JP 5114981A JP S6035535 B2 JPS6035535 B2 JP S6035535B2
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    • F02B31/08—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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    • F02F1/4228—Helically-shaped channels 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

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装置に関する
。
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。本発明は機関吸入空気量が少ないと対こ燃焼室内
に強力な旋回流を発生できると共に機関高速高負荷運転
時に充填効率の低下することのないヘリカル型吸気ボー
ト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はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロックー内で往復運動するピストン
、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダヘッ
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はシリング
ヘッド３内に形成された排気ボート、９は点火栓を夫々
示す。
なお、第１図に示されるようにへりカル型吸気ボート６
の上壁面上には弁ステムガィド１０を保持するために下
方に突出する円筒状突起１１が一体形成され、この円筒
状突起１１の先端部から弁ステムガィド１０の先端部が
突出する。図示しない気化器において形成された混合気
は吸気行程時にへりカル型吸気ボート６並びに吸気弁５
を介して燃焼室４内に導入され、次いでこの混合気は圧
縮行程末期に点火栓９により着火される。第３図から第
６図は第１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４図に示されるように
吸気ボート軸線がわずかに湾曲した入口通路部Ａと渦巻
部Ｂとにより構成される。入口通路部Ａの開□端部は第
７図に示されるように矩形状に形成され、一方渦巻部Ｂ
の混合気出口部１３は渦巻部Ｂの渦巻藤線ｂを中心とす
る円筒状に形成される。第１図に示すように渦巻軸線ｂ
、即ち吸気弁の軸線はシリンダ軸線に対して傾斜してお
り、一方入口通路部Ａはほぼ水平方向に延びる。入口通
路部Ａの渦巻軸線から離れた方の側壁面１４はほぼ垂直
に配置され、この側壁面１４は渦巻軸線ｂを中心として
湾曲する渦巻部Ｂの側壁面１５に滑らかに接続する。こ
の側壁面１５は第６図或いは第９図に示されるように円
筒状出口部１３よりも外方に膨出しており、更にこの側
壁面１５は側壁面１５と渦巻軸線ｂとの距離Ｒが始めは
ほぼ一定であるが矢印Ｃで示す渦巻方向に行くに従って
徐々に小さくなりかつ渦巻終織部Ｅにいて円筒状出口部
１３の遭逢とほぼ等しくなるように形成される。一方、
入口通路部Ａの渦巻軸線ｂに近い方の側壁面１６の上方
側壁面１６ａは下方を向いた傾斜面に形成され、この傾
斜面１６ａ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との援続部においては第８図に
示すように側壁面１６の全体が下方に向いた傾斜壁面に
形成される。
側壁面１６の上半分は第１図に示す円筒状突起１１の周
壁面に滑らかに接続され、一方側壁面１６の下半分は渦
巻部Ｂの渦巻終端部Ｅにおいて渦巻部Ｂの側壁面１５に
接続される。入口通路部Ａの上壁面１７は第１図並びに
第５図に示すように入口通路部Ａの開□端部から渦巻部
Ｂに向けてほぼ水平に延び、次いで渦巻部Ｂの上壁面１
８は渦巻方向Ｃ（第４図）に沿って徐々に下降し、次い
でこの傾斜上壁面１８は入口通路部Ａの側壁面１６に接
続する。
前述したように入口通路部Ａの傾斜面１６ａの中が渦巻
部Ｂに向けて徐々に広がるように形成されているので入
口通路部Ａの上壁面１７の中は渦巻部Ｂに近づくに従っ
て徐々に狭くなり、一方前述したように渦巻部Ｂの側壁
面１５と渦巻軸線ｂとの距離Ｒは始めはほぼ一定である
が渦巻方向Ｃに徐々に小さくなるように形成されている
ので渦巻部Ｂの上壁面１８の中は渦巻方向Ｃに向かうに
従って徐々に狭くなる。従って入口通路部Ａの上壁面１
７は渦巻部Ｂに向かってその中が狭くなりつつほぼ水平
に延び、次いでこの上壁面１７に滑らかに接続された渦
巻部Ｂの上壁面１８はその中が更に狭くなりつつ渦巻方
向Ｃに向けて下降することになる。なお、この上壁面１
８は渦巻終端部Ｅにおいて第３図、第４図並びに第９図
に示されるように下向きの急傾斜壁Ｆ‘こ接続される。
第１図並びに第５図に示すように入口通路部Ａの下壁面
１９は上壁面１７とほぼ平行をなして渦巻部Ｂに向けて
ほぼ水平に延び、次いで第１図に示されるように滑らか
な曲壁面２０を経て円筒状出口部１３に接続される。
なお、第４図からわかるように下壁面１９の中は渦巻部
Ｂに近づくに従って徐々に狭くなる。一方、第２図から
第６図に示す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２１が形成され、
この分岐路２１は渦巻終端部Ｅに接続される。
分岐路２１の入口開□２２は入口通路部Ａの入口閉口の
近傍において側壁面１６上に形成され、分岐路２１の出
口閉口２３は渦巻終端部Ｅにおいて側壁面１５の上端部
に形成される。この出口開□２３の上端緑は渦巻部Ｂの
上壁面１８に面一に連結され、更にこの出口閉口２３は
渦巻部Ｂの上壁面１８に沿って渦巻方向Ｃ（第４図）に
旋回する旋回流に対向するように形成される。第５図に
示されるようにシリンダヘッド３内には分岐路２１と交
差する円孔２４が形成され、この円孔２４内に開閉弁２
５が超動可能に挿入される。円孔２４の上端部には案内
スリーブ２６が懐着固定され、開閉弁２５に一体形成さ
れた弁ロッド２７が案内スリーブ２６を貫通して上方に
突出する。一方、シリンダヘッド３にはしバー２８がピ
ボット２９により回動可能に取付けられる。このレバー
２８の一端部は弁ロッド２７の上端部に連結され、レバ
ー２８の他織部は負圧ダイアフラム装置３０のダイアフ
ラム３１に制御ロッド３２を介して連結される。負圧ダ
イアフラム装置３川まダイアフラム３１によって隔離さ
れた負圧室３３と、大気圧室３４を具備し、負圧室３３
内にダイアフラム押圧用圧縮ばね３５が挿入される。一
方、吸気ボート６には吸気管３６が接続され、この吸気
管３６には図示しない気化器が接続される。負圧ダイア
フラム装置３０の負圧室３３は負圧導管３７並びに電磁
切換弁３８を介して吸気管３６内に接続され、電磁切換
弁３８のソレノィド３９は電子制御ユニット４０１こ接
続される。更に、吸気管３６には吸気管３６内の負圧が
検出するための負圧センサ４１が取付けられ、この負圧
センサ４１は電子制御ユニット４０に接続される。また
、機関クランクシャフトの回転数を検出するために回転
数センサ４２が電子制御ユニット４川こ接続される。電
子制御ユニット４０はディジタルコンピュータからなり
、各種の演算処理を行なうマイクロプロセッサ（ＭＰＵ
）４３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４４、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
ンメモリ（ＲＯＭ）４５、入力ボート４６並びに出力ボ
ート４７が双方向バス４８を介して互に連結されている
。
更に、電子制御ユニット４０内には各種のクロック信号
を発生するクロック発生器４９が設けられる。負圧セン
サ４１はＡＤ変換器５０を介して入力ボート４６に接続
され、回転数センサ４２は直接入力ボート４６に接続さ
れる。負圧センサ４１は吸気管３６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川こおいて
対応する２進数に変換されてこの２進数が入力ボート４
６並びにバス４８を介してＭＰＵ４３に続み込まれる。
回転数センサ４２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４６並びにバス４８を介してＭＰＵ４３に読み込まれ
る。一方、出力ボート４７は電力増中回路５１を介して
亀滋切襖弁３８のソレノィド３９に接続される。第１０
図は電磁切襖弁３８を作動すべき機関回転数Ｎ（ｒ．ｐ
．ｍ）と吸気管３６内の負圧Ｐ（一柳日のとの関係を示
している。
なお、第１０図にいて実線Ｚよりも上の領域、即ちハッ
チングで示す領域において電磁功襖弁３８が作動せしめ
られる。第１０図において実線Ｚで示す機関回転数Ｎと
負圧Ｐとの関数は関数の形で或いはデータテーブルの形
で予めＲＯＭ４５内に格納されている。Ｍ円Ｕ４３では
回転数センサ４２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ＡＤ変換器５０
の出力信号とがＲＯＭ４５に記憶された関数Ｚと比較さ
れ機関回転数Ｎと負圧Ｐが第１０図のハッチングで示す
領域にあるときには出力ボート４７に駆動信号が書き込
まれる。そのとき、ソレノィド３９が付勢されるために
電磁切換弁３９の切摸作用によって負圧室３３は大気に
開放される。斯くしてダイアフラム３１が圧縮ばね３５
のばね力により左方に移動するためにレバー２８は反時
計回りに回動せしめられ、それによって開閉弁２５が上
昇するために分岐路２１は開通せしめられる。一方、機
関回転数Ｎと負圧Ｐが第１０図においてハッチング領域
にない場合にはソレノィド３９が消勢されるために電磁
切換弁３８の切換作用によって負圧室３３が吸気管３６
内に蓮通せしめられる。このとき‘こはダイアフラム３
１が圧縮ばね３５に抗して右方に移動し、開閉弁２５が
分岐路２１を閉鎖する。第１０図においてハッチングで
示す領域は吸入空気量が多い領域を示しており、従って
吸入空気量が多いときには開閉弁２５が閥弁し、吸入空
気量が少ないときには開閉弁２５が閉弁することがわか
る。上述したように吸入空気量が少ない磯開低速低負荷
運転時には開閉弁２５は分岐路２１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の一部
は第１図において矢印Ｋで示すように上壁面１７，１８
に沿って進行し、他の混合気は入口通路部Ａの傾斜面１
６ａに衝突して下向きの力を与えられて第１図において
矢印Ｌに示すように旋回することなく円筒状出口部１３
内に流入する。前述したように上壁面１７，１８の中は
次第に狭くなるために上壁面１７，１８に沿って流れる
混合気の流路は次第に狭はまり、また上壁面１８は渦巻
方向Ｃに向けて下降しているので上壁面１７，１８に沿
う混合気流は次第に増遠されつつ下向きの力を与えられ
る。斯くして渦巻部Ｂ内には旋回しつつ下降する旋回流
が発生せしめられ、この旋回流によって第１図において
矢印Ｌで示すように円筒状出口部１３内に流した混合気
に旋回流が与えられる。次いで旋回しつつ下降する旋回
流は円筒状出口部１３の内壁面に沿って何ら抵抗を受け
ることなく滑らかに旋回することにより渦巻軸線ｂ回り
の強力な旋回流が円筒状出口部１３に形成される。次い
でこの旋回混合気は吸気弁５とその弁座間に形成された
間隙を通して燃焼室４内に流入し、燃焼室４内に強力な
旋回流を発生せしめる。一方、吸入空気量の多い機関高
速高負荷運転時には開閉弁２５が開弁するので入口通路
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２１を介して渦巻部Ｂ内に送り込まれる。
前述したように分岐路２１の出口関口２３の上端緑は渦
巻部Ｂの上壁面１８に面一に連結されているので分岐路
２１から流出した混合気は渦巻部Ｂの上壁面１８に沿っ
て旋回する全混合気流と正面衝突して渦巻部Ｂの上壁面
１８に沿う全混合気流を減速せしめる。即ち、渦巻部Ｂ
内に発生する旋回流のうち渦巻部Ｂの上壁面１８に沿う
旋回流が最も強力であり、この強力な旋回力をもつ全混
合気流が減速せしめられる。このように機関高速高負荷
運転時には開閉弁２６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強力な旋回力をもつ全混
合気流が減速せしめられることにより旋回流が大中に弱
められるので高い充填効率を確保することができる。ま
た上述したように傾斜面１６ａ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
な曲壁面２０‘こ沿って円筒状出口部１３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
時における充填率が更に高くなる。第１１図に別の実施
例を示す。この実施例では分岐路２１内に薄板状ロータ
リ型開閉弁６０が配置され、この開閉弁６０の上端部に
固定されたアーム６１の先端部が負圧ダイアフラム装置
３０の制御ロッド３２に連結される。従ってこの実施例
では開閉弁６０をその轍線回りに回動せしめることによ
って分刊皮路２１の開閉制御が行なわれる。Ｌ久上述べ
たように本発明によれば分岐路の出口関口の上端緑が渦
巻部の上壁面に面一に連結されているので開閉弁が開弁
したときに分岐路から流出する混合気により渦巻部の上
壁面に沿って強力な旋回力をもって旋回する全混合気流
を減速せしめることができ、斯くして旋回流を大中に弱
めることができるので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図は本発明に係るヘリカル型吸気ボートを具えた内
燃機関の側面断面図、第２図は第１図のローロ線に沿っ
てみた断面図、第３図は第１図のへりカル型吸気ボート
の形状を示す斜視図、第４図は第３図の矢印Ｗに沿って
みた側面図、第５図は第３図の矢印Ｖに沿ってみた稀路
制御装置の全体図、第６図は第３図の矢印のに沿ってみ
た側面図、第７図は第４図の肌一肌線に沿ってみた断面
図、第８図は第４図の側一肌線に沿ってみた断面図、第
９図は第４図のＫ−Ｋ線に沿ってみた断面図、第１０図
は開閉弁の開弁領域を示す図、第１１図は別の実施例の
斜視図である。 ６……吸気ボート、２１・・・・・・分岐路、２２・・
・・・・入口閉口、２３……出口開□、２５，６０・…
・・開閉弁、３０・・・・・・負圧ダイアフラム装置、
３８・・・・・・電磁切襖弁。 第２図 第７図 第１図 第３図 第４図 第６図 第５図 第８図 第９図 第１０図 第１１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た分岐路の出口開口を該渦巻部の
    渦巻終端部に連通せしめ、該出口開口を渦巻部の上壁面
    に沿う旋回流に対向するように渦巻部側壁面の上端部に
    形成すると共に該出口開口の上端部を渦巻部上壁面に面
    一に連結せしめ、吸入空気量に応動して吸入空気量が予
    め定められた量よりも大きくなつたときに開弁する開閉
    弁を該分岐路内に設けたヘリカル型吸気ポートの流路制
    御装置。
JP56051149A 1981-04-07 1981-04-07 ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 Expired JPS6035535B2 (ja)

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