JPS609378Y2 - 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弁胴りに形威された渦
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へり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
威し、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ぃる。

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はシリンダブロッ
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がわずかに彎曲した入口通路部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との接線部においては第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、−刃側壁面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。

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。

このロータリ弁１８は分岐路１４内に配置されかつ第９
図に示すように薄板状をなす弁体１９と、弁体１９と一
体形成された弁軸２０とを具備し、この弁軸２０は開閉
弁挿入孔１７内に嵌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１０図を参照すると、各ロータリ弁１８の上端部に固
着されたアーム２２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、負圧制御装置４９並びに負圧導管５０を介して吸
気マニホルド４７内に接続される。

第１０図に示されるように負圧制御弁装置４９は例えば
超音波溶接によって互に結合された３個のハウジング、
即ち第１ハウジング５１と、第２ハウジング５２と、第
３ハウジング５３とにより構成される。

第１ハウジング１はその内部に負圧導入室５４が形成さ
れ、この負圧導入室５４は負圧導管５０を介して吸気マ
ニホルド４７内に接続される。

一方、第２ハウジング５２内には負圧制御弁装置４９の
軸線上を延びる内部通路５５が形成され、この内部通路
５５はその両端部に夫々負圧ポート５６と大気ポート５
７を有する。

後に詳細に説明するように大気ポート５７の絞り断面積
は負圧ポート５６の絞り断面積よりも大きく形成されて
おり、第１０図に示す実施例では大気ポート２７が０．
８ｍｍの直径を有し、負圧ポート５６は０．６ｒｒｒ！
ｎの直径を有する。

これらの大気ポート５７並びに負圧ポート５６に接続さ
れた内部通路５５は負圧導管４８を介して負圧ダイアフ
ラム装置４０の負圧室４４に接続される。

一方、第１ハウジング５１内に形成された負圧導入室５
４内には負圧ポート５６の開閉制御をする逆止弁５８が
挿入される。

この逆止弁５８は負圧ポート５６を閉鎖可能な弁体５９
と、弁体５９上に担持されたスプリングリテーナ６０と
、弁体５９を負圧ポート５６に向けて付勢するためにス
プリングリテーナ６０と負圧導入室５４の頂面間に挿入
された圧縮ばね６１とにより構成される。

一方、負圧制御弁装置４９内には大気開閉弁６２が一体
的に組込まれており、この大気開閉弁６２はダイアフラ
ム６３を具備する。

このダイアフラム６３の中央部には大気ポート５７の開
閉制御をする弁体６４が固定され、ダイアフラム６３の
周縁部は第２ハウジング５２と第３ハウジング５３間に
おいて挾持される。

ダイアフラム６３と第２ハウジング５２間には大気圧室
６５が形成され、この大気圧室６５は第２ハウジング５
２内に形成された大気導入孔６６並びにエアフィルタ６
７を介して大気に連通せしめられる。

このエアフィルタ６７は第２ハウジング５２上に嵌着固
定されたキャップ６８によって保持される。

一方、ダイアフラム６３と第３ハウジング５３間には負
圧室６９が形成され、この負圧室６９は１次側気化器４
６ａのベンチュリ部に開口する負圧ポート７１並びに２
次側気化器４６ｂのベンチュリ部に開口する負圧ポート
７２に負圧導管７０を介して接続される。

第３ハウジング５３の下端部には調節ねじ７３が螺着さ
れ、一方この調節ねじ７３の頂部に嵌着されたスプリン
グリテーナ７４とダイアフラム６３の弁体６４間には弁
体６４を大気ポート５７に向けて押圧するための圧縮ば
ね７５が挿入される。

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７６が所定開度以上開弁じたときに２次側スロ
ットル弁７７が開弁し、１次側スロットル弁７６が全開
すれば２次側スロットル弁７７も全開する。

両負圧ポート７１，７２に接続された負圧導管７０内に
加わ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、従って負圧導管７０内に加わ
る負圧が予め定められた一定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閉弁６２のダイ
アフラム６３が圧縮ばね７５に抗して下方に移動し、そ
の結果弁体６４が大気ポート５７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
り負圧室４４から離れる方向に移動し、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、■次側スロットル弁７６の開度が小さいときには
負圧導管７０内に加わる負圧が小さなために大気開閉弁
６２のダイアフラム６３は圧縮ばね７５のばね力により
上方に移動し、弁体６４が大気ポート５７を閉鎖する。

更にこのように１次側スロットル弁７６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５８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閉弁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内に発生する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に抗して負圧室４４側に移動し、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
る場合には負圧導管７０内に加オ）る負圧が小さなため
に大気開閉弁６２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。

上述したようにしてロータリ弁１８の開閉弁動作が行な
われるがこのような型式の流路制御装置ではロータリ弁
１８の開閉弁動作に大気ポート５７と負圧ポート５６の
絞り断面積が大きな影響を与え、これらの絞り断面積を
適切に選定しないとロータリ弁１８が閉鎖しっばなしと
なる。

例えば負圧ダイアフラム装置４０の作動負圧が一７０Ｔ
ｒ！ｎＨｇから一１００ｍｍＨｇ程度であって大気ポー
ト５７と負圧ポート５６の絞り断面積を等しくした場合
において、吸気マニホルド４７内の負圧が一３００ｍｍ
Ｈｇ程度であるときに大気開閉弁６２を開弁したとする
と内部通路５５内へは一方では大気ポート５７から大気
が流入し、他方では内部通路５５内の空気が逆止弁５８
を介して吸気マニホルド４７内に流出する。

その結果、内部通路５５内は大見開閉弁６２が開弁じて
いたとしても大気圧とならず、吸気マニホルド４７内の
負圧と大気圧との中間の負圧、例えば−１５０ｍｍＨｇ
となる。

従ってこのとき負圧ダイアフラム装置４０の負圧室４４
の負圧は一１５０ｍＨｇとなるのでダイアフラム４１は
負圧室４４側に移動した状態に保持され、斯くして大気
開閉弁６２が開弁じたとしてもロータリ弁１８が閉鎖状
態に保持されることになる。

一方、このような問題を解決するために大気ポート５７
の絞り断面積を負圧ポート５６の絞り断面積の例えば２
倍以上にした場合には今度は大気開閉弁６２が開弁でき
なくなるためにロータリ弁１８が閉鎖しっばなしになる
という問題を生ずる。

即ち、大気開閉弁６２の負圧室６９内には気化器ベンチ
ュリ部の負圧が導びかれているために負圧室６９内の負
圧は小さく、従って負圧ポート５６に大きな負圧が作用
しているとこの負圧ポート５６に作用する負圧によって
弁体６４を上方に引張る力が負圧室６９内の負圧によっ
て弁体６４を下方に引張る力よりも強くなり、斯くして
大気開閉弁６２が開弁することができなくなる。

これらの問題点を解決すべく本考案者が実験を繰返した
結果、大気ポート５７の絞り断面積を負圧ポート５６の
絞り断面積よりもわずかばかり大きくするとロータリ弁
１８の開閉弁動作が大気開閉弁６２の開閉弁動作に応じ
て応答よく行なわれることが判明したのである。

第１０図に示す実施例では大気開閉弁６２のダイアフラ
ム６３は２３７７１７７１程度の直径を有し、この場合
前述したように大気ポート５７並びに負圧ポート５６は
夫々０・８ｗＩＬ並びに０．６７ｒ＋ｍ程度の直径を有
することが好ましい。

無滴大気ポート５７並ひに負圧ポート５６の直径はロー
タリ弁１８の個数、或いは大きさによって変化するが車
両用内燃機関では大気ポート５７の直径を０．６ｍｍか
ら１．５ｍｍの範囲、負圧ポート５６の直径を０．４ｒ
Ｉｒ！ｎから１．２ｒｒｖｎの範囲に選定することが好
ましい。

なお、この場合でも大気ポート５７の絞り断面積は負圧
ポート５６の絞り面積よりも大きくすることが必要であ
ることは云うまでもない。

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。

この混合気は入口通路部Ａから渦巻部Ｂ内に流入して渦
巻部Ｂの上壁面１３に沿って流れる混合気流に正面から
衝突し、その結果この渦巻部上壁面１３に沿って流れる
混合気流は減速せしめられて旋回流が弱められる。

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
でなく旋回流が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、入口通路部Ａに傾斜側壁部％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
力を与えられて、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。

以上述べたように本考案によれば吸入空気量が予め定め
られた空気量以上になったときに確実にロータリ弁を開
弁せしめることができる。

また、ロータリ弁駆動用負圧ダイアフラム装置の負圧室
に加える制御圧を一体的に形成された唯一個の負圧制御
弁装置によって制御することができるので流路制御装置
を小型化できると共に信頼性を向上することができる。

【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、
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
タリ弁の斜視図、第１０図は流路制御装置の全体図であ
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、４０・・・・・・負圧ダイアフラム装置、４
９・・・・・・負圧制御弁装置、５８・・・・・・逆止
弁、６２・・・・・・大気開閉弁。

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て該分岐路内に負圧
   ダイアフラム装置によって作動せしめられる開閉弁を挿
   入し、該負圧ダイアフラム装置の負圧室を負圧ポートを
   介して気化器スロットル弁後流の吸気通路内に連結する
   と共に該負圧室から該吸気通路内に向けてのみ流通可能
   な逆止弁を該負圧ポートに設け、更に上記負圧ダイアフ
   ラム装置の負圧室を大気ポートを介して大気に連通せし
   めると共に該大気ポートに負圧ダイアプラム弐大気開放
   弁を設けて該大気開放弁のダイアフラム負圧室を気化器
   ベンチュリ部に連結し、上記大気ポートの絞り断面積を
   上記負圧ポートの絞り断面積よりもわずかばかり大きく
   形威して気化器ベンチュリ部の負圧が予め定められた一
   定圧よりも小さなときには上記吸気通路内に発生する負
   圧を上記逆止弁を通して上記負圧室内に蓄積することに
   より上記開閉弁を閉弁状態に保持し、気化器ベンチュリ
   部の負圧が上記一定圧よりも大きなときには上記負圧室
   を上記大気開放弁を通して大気に開放することにより上
   記開閉弁を開弁せしめるようにしたヘリカル型吸気ポー
   トの流路制御装置。