JPS609376Y2 - ヘリカル型吸気ポ−トの流路制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はヘリカル型吸気ポートの流路制御装置に関する
。

ヘリカル型吸気ポートは通常吸気置局りに形成された渦
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ポ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ポート形状が流れ抵
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ヘリカル型吸気ポート
入口通路部から分岐されてヘリカル型吸気ポート渦巻部
の渦巻終端部に連通ずる分岐路をシリンダヘッド内に形
成腰分岐路内にアクチュエータに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エータを作動させて開閉弁を
開弁するようにしたヘリカル型吸気ポート流路制御装置
がか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ポ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装置は基本作動原理を示して
いるにすぎず、従ってこの流路制御装置を実用化するに
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。

本考案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
ル型吸気ポ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考案を詳細に説明する。

第１図並びに第２図を参照すると、１はシリンタ゛ブロ
ック、２はシリンダブロック１内で往復動するピストン
、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ポート、７は排気弁、８はシリンダ
ヘッド３内に形成された排気ポートを夫々示す。

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３図から第５図に第２図のヘリカル型吸気ポート６の
形状を図解的に示す。

このヘリカル型吸気ポート６は第４図に示されるように
流路軸線ａがわずかに湾曲した入口通路部Ａと、吸気弁
５の弁軸側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３図、第４図並びに第７図に示されるように入口通路
部Ａの渦巻軸線すに近い側の側壁面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の巾
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７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
吸気ポ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
向きの急傾斜壁りに接続される。

一方、第１図から第５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の入口開口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の出口開
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１
７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。

第９図を参照すると、開閉弁挿入孔１７はシリンダヘッ
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１７は分岐路１４の下
壁面を越えたところまで延びる。

開閉弁挿入孔１７を穿設するためのドリルとしては標準
ドリルを用いており、斯くして分岐路１４の下壁面上に
は頂角αがほぼ１２０度の円錐状底面を有する凹溝１９
が形成される。

従って開閉弁挿入孔１７の形状は凹溝１９の形状も含め
わドリルの先端形状に一致している。

一方、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とシリンダヘッド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２１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。

弁軸２５の下端部には円筒状の弁体２６が一体形成され
、弁軸２５の上端部にはアーム２７がワッシャ２８を介
してボルト２９により固締される。

弁体２６の下端面は凹溝１９の円錐状底面と接触可能な
ように頂角αがほぼ１２０度の円錐面に形成される。

第９図並びに第１０図に示されるように分岐路１４とほ
ぼ同一径を有しかつ分岐路１４と整列可能な貫通孔２６
ａが弁体２６内に形成される。

従って弁体２６が第９図に示す位置にあるときには分岐
路１４は弁体２６によって閉鎖されており、弁体２６が
第９図に示す位置から９０度回転して貫通孔２６ａが分
岐路１４と整列すると分岐路１４は全開せしめられる。

一方、ロータリ弁ホルダ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１１図に示すようなＣ
字形の位置決めリング３１が嵌着される。

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２６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が嵌着され、シール部材
３４のシール部３４ａはシール部材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
圧接せしめられる。

従って分岐路１４はシール部材２３．３４により外気か
ら完全に隔離される。

第１２図を参照すると、ロータリ弁１８の上端部にボル
ト２９によって固着されたアーム２７の先端部はアクチ
ュエータを構成する負圧ダイアフラム装置４０のダイア
フラム４１に固着された制御ロット４２に連結ロッド４
３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並ひに大気開放制御弁
５１を介して大気に連通ずる。

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４
４内に連通し、他方では弁ポート５６並びにエアフィル
タ５７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が所定開度以上開弁したときに２次側スロ
ットル弁６４が開弁じ、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ときに、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６０に抗して右方に移動し、その結果弁体５８
が弁ポート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
り下方に移動腰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の開度が小さい
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
の負圧よりも小さくなると閉弁するので大気開放制御弁
５１が開弁じている限り負圧室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、その結果ロータリ弁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
、次いて旋回しつつ燃焼室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高負荷運転時にはロー
タリ弁１８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の急傾斜壁り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Ｃ１即ち分岐路１４の出口開口１
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。

第１３図並びに第１４図に別の実施例を示す。

この実施例でも第９図と同様に分岐路１４の下壁面上に
頂角αがほぼ１２０度の円錐状底面を有する凹溝１９が
形成される。

しかしながらこの実施例では第９図とは異なって弁体２
６が薄板から構成され、この弁体２６′の下端部断面が
凹溝１９の円錐状底面と接触するように頂角がほぼ１２
０度の三角形状に形成される。

この実施例では弁体２６′が第１３図に示す位置にある
ときには分岐路１４が全開状態にあり、弁体２６′が第
１３図に示す位置から９０度回転すると分岐路１４は弁
体２６′によって閉鎖される。

なお、第９図並びに第１３図のいずれに示す実施例にお
いても凹溝１９の円錐状底面の頂点が弁体２６，２６’
の回転支点となっている。

以上述べたように本発明によれば標準ドリルによって穿
設した孔をそのままロー・タリ弁を挿入するための開閉
弁挿入孔として使用でき、しかも穿設した開閉弁挿入孔
内にロータリ弁ホルダを螺着するだけでロータリ弁を組
付けることができるので開閉弁挿入孔の成形が容易であ
ると共にロータリ弁の組付けを容易に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る内燃機関の平面図、第２図は第１
図の■−■線に沿ってみた断面図、第３図はヘリカル型
吸気ポートの形状を示す斜視図、第４図は第３図の平面
図、第５図は第３図の分岐路に沿って切断した側面断面
図、第６図は第４図のＶＩ−ＶＩ線に沿ってみた断面図
、第７図は第４図の■−■線に沿ってみた断面図、第８
図は第４図の■−■線に沿ってみた断面図、第９図はロ
ータリ弁の側面断面図、第１０図は第９図の側面図、第
１１図は位置決めリングの平面図、第１２図は流路制御
装置の全体図、第１３図はロータリ弁の別の実施例を示
す側面断面図、第１４図は第１３図の側面図である。 ５・・・・・・吸気弁、６・・・・・・ヘリカル型吸気
ポート、１４・・・・・・分岐路、１８・・・・・・ロ
ータリ弁、１９・・・・・・凹溝、２１・・・・・・ロ
ータリ弁ホルダ、２５・・・・・・弁軸、２６，２６’
・・・・・・弁体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気弁胴りに形威された渦巻部と、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ずる
   分岐路をシリンダヘッド内に形威し、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ッド内に穿設す
   ると共に該開閉弁挿入孔の奥部底面を頂角がほぼ１２０
   度の円錐面に形成し、該開閉弁挿入孔内にアクチュエー
   タによって作動せしめられる常時閉鎖型開閉弁を挿入す
   ると共に上記奥部円錐面に当接する該開閉弁頭部の断面
   形状を頂角がほぼ１２０度の三角形状に形威し、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エ
   ータを作動させて上記開閉弁を開弁させるようにしたヘ
   リカル型吸気ポートの流路制御装置。