JPH029912A - 波動式過給型吸気システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、吸入効率を最高に高められる波動式過給型
吸気システムに係るものである。

〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来、
吸気通路内に発生する圧力波を積極的に利用する動的過
給型の吸気方式が存在する。これは吸気のもつ慣性を利
用した作用として圧力波が発生するもので、吸気バルブ
が閉じ始めると、それまでシリンダ内へ流れていた混合
気が吸気バルブにせき止められて、せき止められたバル
ブ付近の圧力が、いままで流れていた混合気の慣性力と
して高圧となり圧力波として発生しながら、混合気の流
れと反対方向に干渉していく作用であり、さらに、排気
の圧力を利用して圧力波を発生させる場合もある。それ
は、吸気バルブが開いた瞬間に燃焼室内に残っていた高
圧の排気が混合気を急激に圧縮して圧力波として発生さ
せ干渉していく作用であり、いづれも圧力波が混合気の
流れと反対方向へ干渉していく作用を利用して他の燃焼
室へ混合気を押し込むように考えられたものである。

したがって、吸気筒間に干渉効果が得られるような吸気
通路の長さや形状が研究されているわけであるが、 この吸気通路の長さや形状により圧力液を積極的に利用
する方式のものは、どんなものでも共通した欠点がある
。それは、圧力液を有効利用できるように吸気通路の有
効長をセッティングすると、ある特定のエンジン回転域
のみでしか吸入効果が高まらず、エンジン回転全域にわ
たって広く吸入効率を高めることはできないということ
にある。

なぜなら、エンジンの各回転域には、それぞれの吸入効
率を最大限高めるのに理想的な吸気通路の有効長がある
からであり、一本の吸気通路を設定すると、どうしても
吸入効率が最大となるエンジン回転域が限定されてしま
った。したがって、エンジンの全体的な回転域にわたっ
て吸入効率を高めるためには様々な長さを持たせた吸気
通路を何本も用意してエンジン回転に合わせて吸気通路
の長さを選択する切換えスイッチを付けるのが望ましい
が、当然そのようなことは、エンジンを納めるスペース
の関係上絶対に不可能であるし、吸気通路の長さを選択
する切換スイッチにも干渉してくる圧力波を削がない工
夫をおこなわないと、理論上での圧力波の吸入効率と、
実際測定した実質吸入効率との間に大きな差が出てくる
ことになる。したがって、吸気通路を数本も取 り付けたとしても効率上の限界がある。

〔問題を解決するための手段〕

そこで本発明は、このような欠点を解決するもので、 波動発生装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（
Ｇ）を吸気通路（７）に設けて、吸気通路（７）へ波動
を伝える構造として、波動発生装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）と波動の制御手段とを連結さ
せて波動自体や発生タイミングなどを制御する構造とし
た。

また、吸気通路（７）内で発生する波動を検出する手段
を備えても良い。

また、吸気通路（７）途上に設けたターボ・チャージャ
ーやスーパー・チャージャーなどの過給装置のなかへ波
動を発生させる構造としても良い。

〔作用〕

波動発生装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（
Ｇ）から発生される波動と吸気通路（７）内で自然発生
される圧力波（波動）との間には、様々な方法により本
発明のシステムを作動させることができる。

まず、本発明に用いる波動発生装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）が一定の波動のみしか発生で
きない場合と、スピーカーなどのように特定間の様々な
波動を発生することができる場合。

また、吸気通路（７）内で発生する圧力波に関係なく波
動発生装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ
）より波動を吸気通路（７）内へ伝達させる方法や、圧
力波との関係をマイコンなどの制御手段で調節しようと
する方法などがあり、特に波動をマイコンで制御しよう
とする方法には更に詳細な制御方法がある。以下、圧力
波との合成方法には、第一に圧力波と、それに重ねる波
動との進行方向が同一であるか無いかによっても異なる
が、圧力波の干渉である脈動流自体を自在に調節して、
丁度、バルブが開いて混合エアがシリンダ内に流入する
際に合成波の山が来るように波動タイミングと、時には
波動の大きさを制御してエンジン回転広域にわたっても
制御していく方法。第二に波動発生装置（Ａ）（Ｂ）（
Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）から発生させる波動を吸
気通路（７）内に充満させて、その中を圧力波が干渉し
ていくときに圧力波との合成波動が形成させて、エンジ
ン回転に合わせて充満させる波動の大きさと、時にはタ
イミングを制御していく方法さらには本発明の波動発生
装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）の波
動発生面へ、燃料噴射装置から燃料を噴射すれば当たる
ような状態にすることにより、波動を吸気通路（７）内
へ送り込む働きだけでなく、同時に波動の干渉効果を利
用して短時間で噴射された燃料を広める働きもするうえ
、波動発生面へ噴射された燃料は、発生面からの波動エ
ネルギーの伝達により、分子活動が活発化されて微粒化
が促進される効果もある。

〔実施例〕

そこで本発明の構造を図面を見ながら説明すると、 第１図は本発明の第１実施例を示す構造図。波動発生装
置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）をいろんな場所に取り付け
てある。

まず、波動発生装置（Ａ）の位置に設けた場合、波動は
発生する圧力波との相関関係を経験的に演算して算出し
、そのエンジン回転での吸入効率を最高にするのに必要
な波動を、タイミング、流動の振幅、周期などの特性を
も総合的に踏まえて判断して、波動発生装置（Ｅ）へ発
生指令する。このとき、混合気の濃度または吸気通路（
７）内温度の違いにより圧力波の発生や干渉に微妙な影
響を与えることが考えられるため、各種センサ出力に基
づく補正係数の演算をおこなうようにすれば、より正確
な性能となる。また、圧力波を感知する方法として二つ
目は、吸気通路（７）に波動感知センサー（５）を設け
て、マイコン（３）へ接続すれば、自然発生する圧力波
を正確に感知できる。ここで定義するマイコン（３）と
は、波動発生装置（Ｅ）へ単一波動発生の指令を出した
り、指令停止させるような単純なものでも自動的に制御
するものであれば全て含まれる。また、本案で複数個の
波動発生装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（
Ｇ）を設けた場合には、それぞれの発生装置エアを震動
させてキャブレター（２）を通過する際に燃料と混和し
、エネルギーを伴なったままで吸気通路（７）の中へ入 っていく。つぎに、波動発生装置（Ｂ）の位置に設ける
か、キャブレター（２）に内蔵した場合は、波動発生装
置（Ａ）の場合と同様に、アクセルの踏み込みに応じて
発生する波動を調節し燃料の気化を促進する作用をもた
せるとともに燃料が微粒化し易くなる。ところで吸気通
路（７）内部に設けるという点では波動発生装置（Ｃ）
（Ｄ）は同じもので、この他どこの場所に波動を発生さ
せる装置を設けても良い。

第２図は、本発明をマイコンなどの制御手段で制御する
場合の回路図。図面では二つの圧力波感知方法を一つの
回路図で示しているが、圧力波を感知する方法として、
ひとつはメーター類（４）やアクセル状態など様々な箇
所から現時点での正確なエンジン回転数をマイコン（３
）が読込み、事前にインプットされた情報によりエンジ
ンの回転数と吸気バルブ付近から別個にマイコン（３）
と接続して各箇所が独立して最良な波動発振をおこなう
ようにマイコン（３）のプログラムより制御するもので
も良いし、複数個の波動発生装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（
Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）を連結してマイコン（３）に接
続し、一律に波動の発生制御をおこなうものでも良い。

また、マイコン（３）のプログラムも加速時と一定速度
を維接するときでは変えても良いし、例えは加速時の波
動合成方法も、吸気通路（７）で合成波を形成させなが
ら更に吸気バルブが開いた位置にある波動発生装置（Ｄ
）から波動を強烈に発生せて更なる合成波を一時的に形
成させて押し込むものでも良い。又は干渉している合成
波に関わらず強烈な波動を合成波の進行方向と同一方向
へ押し込むのでも良い。またエンジンの回転数によって
波動発生のプログラムを変えるものでも良い。さらには
、従来の複数の長さの異なった吸気通路（７）の切換に
よって吸入効率を高める方式に、本発明による波動発生
装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）を組
み米めば、より一層の広範囲に渡って吸入効率を高めら
れるだけでなく、装置からの波動の発生域が狭い場合で
も長さの切換えができるぶんだけ広範囲をカバーできる
ようになる。

第３図は、本発明の波動発生装置の一考察による構造図
。図のように波動発生口にカバー（６）が取り付けてあ
り、発生する波動はカバー（６）を媒介にして吸気通路
（７）管内へ伝わるものでも良いし、カバー（６）を取
りはずしてあるものでも良い。または、図のような音楽
用スピーカー式の波動発生装置（Ｅ）でも良いし、ホー
ン型の先端振動部をもつものでも良いし、セラミック振
動板によるものでも良い。

ところで音楽用スピーカー式のものでコーン紙に相当す
る部分を金属製にすることによって高周波動を発喚させ
たり耐熱性を向上させたりできる。

第４図は、本発明の第２実施例を示す断面図。

第１図の波動発生装置（Ｄ）を吸気バルブ方向に向って
波動を発生できるように設けたもので、各燃焼室の吸気
バルブに向って同様に設けている。

これにより、吸気行程が終わりバルブが閉じる瞬間に波
動を発生することで、吸気バルブに反射されて圧力波の
干渉方向と合致した合成波を形成しながら別の吸気行程
での吸入効率を有効に高められるだけでなく、吸気バル
ブに向って設けられている波動発生装置（Ｄ）は吸気行
程のときに強烈な波動を発生させることにより、合成波
を有効利用する上に、強烈な波動をシリンダ内へ押し込
ませる働きも兼ねることができる。さらに、吸気通路（
７）を隔てて波動発生装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）と
対称に燃料噴射ノズルを設けたりして結果的に噴霧燃料
が波動発生面へ当たるようにすれば、燃料を微粒化させ
ることにもなる。また、波動発生装置（Ｄ）の位置に代
わって波動発生装置（Ｃ）のあたりに設ければ、吸気通
路（７１）内での根管であるため圧力波が他の燃焼室に
干渉する際に必らずこの付近も通過するので少ない数で
も効率よく調節できるだけでなく、装置のコストも安く
済む。

第５図は、本発明の第３実施例を示す構造図。ターボ・
チャージャーのタービン（８）に向かって波をぶつける
ように取り付けた波動発生装置（Ｆ）（Ｇ）は、タービ
ン・ハウジング内やタービン（８）の羽根と羽根の間な
どで装置から発生された波動が干渉し合い、タービン・
ハウジングから吸気管へ出ると同時に干渉効果を持った
波動は、自然発生した圧力波と合成されることにより吸
入効率を高めることになる。

その上、混合気の中を干渉する合成液や圧力波などを含
む波動を利用することによって、タービン（８）のほう
から伸縮性のある混合気を途々に圧縮していき最後にシ
リンダ内へ圧縮された混合気が押し込まれることで起こ
るターボ・ラグという反応遅れを、本発明のように吸入
時での波動の押し込み効果のある干渉を積極的に利用す
ることにより、無くすこともできる。

ところで吸入効率を高める方法として、吸気行程で吸気
バルブが開いた時に合成波の山が干渉しながらシリンダ
内に入れば良く、このときの合成波を形成するには、圧
力波の山と発生波動の山とを重ね合わせる方法でも、う
なり現象を利用して合成波に重ね合わせる方法でも良い
。

ところで本発明はガソリン車だけでなく軽油や水素、又
はアルコールなどを燃焼とした燃焼機関全てに応用でき
るし、当然ターボ車やスーパーチャージャなどを取付け
たものでも良い。

〔考案の効果〕

本発明はエンジン回転に合わせて微妙に変化する圧力波
に、本発明の波動発生装置により波動を発生させること
により、合成波として調節し、エンジン回転に合わせて
常に吸入効率を高めるだけでなく、強力な波動を発生さ
せて吸気行程で混合気を押し込み吸入効率を高めること
もできる。

また、吸気通路内で発生させる干渉効果をエンジン回転
広域において妨げないため、混合気がシリンダ内へ流入
する流速が早まり、アクセル開度に応じた反応が鋭くな
る。さらにターボ・チャージャーを取り付けた場合、タ
ービン内の吸気通路へ波動を発生させることにより高速
回転でも「ふんづまり現象」を起こさない効果も加わる
。また管内の波動により混合気の微粒化が促進されるこ
とも考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構造図。第２図は本
発明をマイコンで制御する場合の回路図。 第３図は本発明の波動発生装置の一考察による構造図。 第４図は本発明の第２実施例を示す断面図。第５図は本
発明の第３実施例を示す構造図。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ），（
Ｇ）……波動発生装置 １．……エア・クリーナー ２．……キャブ・レター ３．……マイコン ４．……メーター類 ５．……波動感知センサー ６．……カバー ７．……吸気通路 ８．……タービン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、波動発生装置を吸気通路に設けて、吸気通路内へ
   波動を伝える構造として、波動発生装置と波動の制御手
   段とを連結させて波動自体や発生タイミングなどを制御
   する構造としたことを特徴とする波動式過給型吸気シス
   テム。 ２）、吸気通路内で発生する波動を検出する手段を備え
   た特許請求の範囲第１貢記載の波動式過給型吸気システ
   ム。 ３）、吸気通路途上に設けた過給装置のなかへ波動を発
   生させる構造とした特許請求の範囲第１貢及び第２貢記
   載の波動式過給型吸気システム。