JPH0648113Y2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、インレツトマニホールドの吸気内径を内燃機
関の負荷に応じた最適状態に制御するようにした内燃機
関に関するものである。

〔従来技術〕

第１図により説明すると、従来一般の内燃機関における
吸気系は、エアクリーナ１、インレツトマニホールド３
内に設けたスロツトルバルブ２、インレツトバルブ４、
燃焼室８を有するシリンダヘツド５等から構成され、こ
の内、空気量・空気流速を調整するのはスロツトルバル
ブ２のみであつて、インレツトマニホールド３の管内径
は一定に固定されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

したがつて、従来ではパワーアツプを計るためインレツ
トマニホールドの内径を大きくした場合、アイドル時の
燃焼室内への空気流入速度が遅くなり、内燃機関におけ
るアイドリング安定性が悪くなるという問題点があつ
た。

ところで、例えば特開昭58-8242号公報によつて、イン
レツトマニホールドの下流に設けたシヤツタバルブを、
シヤツタバルブ上流の圧力がほぼ一定の圧力となるよう
開閉制御するようにした内燃機関が提案されている。し
かし、このものはインレツトマニホールド内に設けたシ
ヤツタバルブが障害となつて、内燃機関の負荷時に圧力
損失が生ずると共に、アイドリング時にも空気の流れが
乱れるという欠点があつた。

また、特開昭59-194030号公報には、シリンダヘッドの
吸気ポートと吸入管との境界部分において、袋状あるい
は蛇腹状の中空体からなる開閉弁を吸気通路内に突出さ
せ、吸気通路内の圧力変化（内燃機関の負荷変化）に応
じて、吸気通路の通路断面積を調節するようにした流体
通路構造が提案されている。

しかしながら、この流体通路構造によると、開閉弁が吸
気ポート及び吸入管内において偏在する構造であるた
め、この開閉弁によって狭められた吸気通路は吸入管の
片隅に押しやられることになり、吸気ポートと吸入管と
の境界部分において、吸気の流れが吸入管の一方の内壁
面に向かって曲げられて、開閉弁を通過した吸気に乱流
が発生し、これが吸気抵抗となって吸気の充填効率が低
下するため、実際にはエンジン出力を向上させる効果が
殆ど得られないという問題があった。

本考案は以上の問題点に鑑みて、吸気抵抗を生じさせる
ような乱流の発生を防止し、吸気の充填効率を高めると
共に、インレツトマニホールドの吸気内径を内燃機関の
負荷に応じた最適状態となるよう自動制御することによ
り、パワーアツプとアイドリング安定性とを両立させ得
る内燃機関を提供することを目的とするものである。

〔問題を解決するための手段〕

上記目的を達成する為の本考案の内燃機関は、燃焼室に
通ずるインレットマニホールド内に、両端部がこのイン
レットマニホールドの管内径と略等しい内径に保持さ
れ、少なくとも一端部に前記インレットマニホールドの
内壁面に摺動する摺動輪を有し、長さ方向中間部が浮遊
状態にある円筒状の弾性膜よりなる制御筒を設け、この
制御筒の長さ方向中間部を、この制御筒の周囲に配した
スプリングによって、前記インレットマニホールドの中
心方向に向かって付勢してなるものである。

〔作用〕

本考案の内燃機関は以上の構成を有しており、円筒状の
弾性膜よりなる制御筒の周囲にスプリングを配し、この
スプリングによって、制御筒の長さ方向中間部をインレ
ットマニホールドの中心方向に向かって付勢しているた
め、スプリングの弾性力によって絞り込まれる吸気通路
は、通路断面積の大小に関わらず、常にインレットマニ
ホールドの中心部付近に位置することになる。

即ち、制御筒を設けた部分のインレットマニホールドを
周方向に断面にした場合、インレットマニホールドに対
する吸気通路の相対的な位置は、常にインレットマニホ
ールドの中心に対して略対称形になるため、制御筒を通
過する吸気がインレットマニホールド内を偏って流れる
ことを防止でき、吸気に乱流が発生することを防止でき
るので、吸気抵抗を可及的に低減して、吸気の充填効率
を高めることができる。

そして、第１図の如く内燃機関のアイドル時には、イン
レツトマニホールド３内の圧力低下に伴い弾性膜よりな
る制御筒15を、長さ方向中間部の内径がインレツトマニ
ホールド３の管内径よりも小径ｄとなる制御状態に自動
的に縮小変形させ、この制御筒15の小径ｄ穴を通過して
燃焼室に流入する空気流入速度を上昇させ得る。

また、第４図の如く内燃機関の高負荷時には、インレツ
トマニホールド３内の圧力上昇に伴い弾性膜よりなる制
御筒15を、マニホールド３の内径と略等しい内径Ｄとな
る制御状態に自動的に拡大変形させ、この制御筒15の内
径Ｄ穴を通過して燃焼室に流入する空気流量を増大させ
得る。

尚、上述した制御筒の拡縮は、この制御筒の少なくとも
一端部に摺動輪を設けているため、インレットマニホー
ルド内の圧力変化に敏感に反応してスムーズに動作し、
極めて応答性に優れたものとなる。

〔実施例〕

以下、本考案を一実施例として示す図面について詳細に
説明する。

第１図の如く内燃機関の吸気系は、エアクリーナ１、ス
ロツトルバルブ２、インレツトマニホールド３、インレ
ツトバルブ４、燃焼室８を有するシリンダヘツド５等か
ら構成され、このインレツトマニホールド３のスロツト
ルバルブ２と燃焼室との間の吸気通路には、空気流速自
動調整装置20が設けられており、この空気流速自動調整
装置20は次のように構成されている。

つまり、第２図にその詳細を示す如く、インレツトマニ
ホールド３内には所定長さにわたつてマニホールド３の
管内径よりも大径に形成された径大部６が設けられ、こ
の径大部６内には耐油性のゴム等よりなる弾性膜で両端
の内径がマニホールド３の管内径に略等しく、長さ方向
中間部がマニホールド３の管内径よりも小径となる略鼓
形状に形成された制御筒15が配設されている。この制御
筒15の長さは内燃機関のアイドル時には径大部６の長さ
よりも予め短くなるよう形成されており、この制御筒15
の長さ方向中央部の外径にはバネ受座７が放射方向に４
個（３個でもよい）突出されている。

また、制御筒15の両端は径大部６の内径にその外径が摺
動自在に嵌合するそれぞれの摺動輪9,9に一体的に固定
され、制御筒15の両端がインレツトマニホールド３の管
内径と略等しい内径に保持されている。さらに径大部６
には径大部６の長さ方向中央部に位置するバネ受穴11が
放射方向に４個（３個でもよい）形成されると共に、両
摺動輪9,9の長さ方向中央部側への移動を規制する規制
部10,10がそれぞれ突出されている。

この制御筒15側のバネ受座７と、径大部６側のバネ受穴
11との間には、４個（３個でもよい）のコイルスプリン
グ13が介在されており、この自動制御筒15の内径ｄは内
燃機関のアイドル時に最適となる空気流速となるように
設定されている。

そして、制御筒15を構成する弾性膜は、長さ方向にわた
つて中央部部分が軟質ゴム、その両側の中間部分がやや
硬質ゴム、またその両側の両端側部分が中間部部分より
もやや硬質ゴム等で構成するか、または、その弾性膜の
肉厚が長さ方向の中央部分が最も薄く、両側に至るにし
たがつて次第に厚くなるように構成するかなどにより、
長さ方向中央部分と両側との剛性が異なるゴムの組み合
せから構成されている。

したがつて、スロットルバルブの全開時等、高負荷時に
は、インレツトマニホールド３内の圧力上昇に伴い弾性
膜よりなる制御筒15は、第４図の如く両側の摺動輪9,9
が規制部10,10から離間し径大部６に沿つて摺動すると
同時に、長さ方向中間部がコイルスプリング13の附勢力
に抗してマニホールド３内径に略等しい内径Ｄとなる制
御状態に自動的に拡大変形することで、マニホールド３
の燃焼室８に通ずる吸気通路の最大状態を確保し得る。
このため、この制御筒15の最大内径Ｄを通過して燃焼室
に流入する空気流量が増大しパワーアツブができる。こ
の場合、各コイルスプリング13がバネ受穴11内に没入し
て制御筒15は、マニホールド３の管内径と等しい最大内
径Ｄが確保されるので、従来のインレツトマニホールド
内に設けたシヤツタバルブが障害となり内燃機関の負荷
時に圧力損失を生ずるという欠点を解消できる。

また、内燃機関のアイドル時には、インレツトマニホー
ルド３内の圧力低下に伴い弾性膜よりなる制御筒15は、
第１図の如くその両端の摺動輪9,9が規制部10,10に接当
する位置で長さ方向中間部の内径がコイルスプリング13
の附勢力に相俟つてマニホールド３の管内径よりも小径
ｄとなる制御状態に自動的に縮小変形することで、マニ
ホールド３の燃焼室８に通ずる吸気通路の最小状態を確
保し得る。このため、制御筒15の最小内径ｄを通過して
燃焼室内に流入する空気の流入速度が上昇してスワール
の発生が良好となるので、内燃機関のアイドル時におけ
る燃焼を安定させ、アイドリング安定性を向上できる。
この場合、制御筒15全体は長さ方向中間部が小径となり
両端部が大径となる略鼓状態に変形しているので、従来
のインレツトマニホールド内に設けたシヤツタバルブが
障害となりアイドリング時に空気の流れが乱れるという
欠点を解消できる。

このように、弾性膜よりなる制御筒15の変形によりイン
レツトマニホールド３の吸気通路が内燃機関の負荷に応
じた最適状態に自動制御されるので、パワーアツプを計
るためインレツトマニホールドの内径を大きくした場合
でも、アイドリング安定性を向上させ得るので、パワー
アツプとアイドリング安定性を両立できる。

また、アイドリング時、リーン側での燃焼を向上させる
ことにより、HC,COの排出を少なくできる。さらに、弾
性膜よりなる制御筒15は生体の血管、気管のようにダン
パ効果があるので、吸気脈動を抑制してエアフローセン
サー等による計量を正確にできると共に、この吸気脈動
の低減から充填効率が上げられるので、燃費が向上す
る。

〔考案の効果〕

本考案の内燃機関は、上述したように、円筒状の弾性膜
よりなる制御筒の周囲にスプリングを配し、このスプリ
ングによって、制御筒の長さ方向中間部をインレットマ
ニホールドの中心方向に向かって付勢しているため、ス
プリングの弾性力によって絞り込まれる吸気通路を、通
路断面積の大小に関わらず、常にインレットマニホール
ドの中心部付近に位置させることができる。

従って、制御筒を設けた部分のインレットマニホールド
を周方向に断面にした場合、インレットマニホールドに
対する吸気通路の相対的な位置を、常にインレットマニ
ホールドの中心に対して略対称形にすることができるた
め、制御筒を通過する吸気がインレットマニホールド内
を偏って流れることを防止でき、吸気に乱流が発生する
ことを防止できるので、吸気抵抗を可及的に低減して、
吸気の充填効率を高め、エンジン出力を向上させること
ができる。

また、前記制御筒の少なくとも一端部に摺動輪を設けて
おり、その端部は自由端となるため、制御筒が拡縮する
際に、この制御筒自体がその変形により生じる弾性力を
反力として受けることが無く、極めてスムーズに変形・
復元し、燃焼室に通ずるインレツトマニホールドの吸気
内径を内燃機関の負荷に応じて最適状態に自動制御でき
る。

したがつて、パワーアツプを計るためインレツトマニホ
ールドの内径を大きくした場合でも、アイドリング安定
性を向上させ得るので、従来のようにインレツトマニホ
ールド内に設けたシヤツタバルブによつて内燃機関の負
荷時に圧力損失が発生したり、アイドリング時に空気の
流れを乱すことなく、パワーアツプとアイドリング安定
性を同時に両立できる。

更に加えて、機関の低速回転時には制御筒の内径が小さ
くなり、長さ方向中間部が浮遊状態にある制御筒とイン
レットマニホールドとの間に存在する空気が断熱材とし
て機能するため、インレットマニホールドから吸入気へ
の熱伝達を可及的に低減することができ、しかも、吸入
気の流速を速めることができるので、吸気ポート内壁か
ら吸入気への熱伝達も小さくすることができ、その結
果、低速回転時の空気充填率を大幅に向上させることが
できると共に、吸気温の低下により、ノッキングの発生
も防止することができる。

また、本考案をインジェクション式のエンジンに採用
し、インジェクターの直前に本考案の空気流速自動調整
装置を配置した場合には、上述したように、吸気通路断
面積の大小に関わらず、吸入気の流心を常にインレット
マニホールドの中心部付近に位置させることができるの
で、燃料噴霧の気化促進を安定して行うことができ、そ
の結果、燃料消費率を低減することができると共に、ノ
ッキングの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は要部のみを示
すインレツトマニホールドの概略縦断側面図、第２図は
制御筒の拡大縦断側面図、第３図は第１図のA-A矢視断
面図、第４図は拡大状態を示す制御筒の作用説明図であ
る。 ３……インレツトマニホールド、６……径大部、８……
燃焼室、９……摺動輪、10……規制部、13……コイルス
プリング、15……制御筒、20……空気流速自動調整装
置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室に通ずるインレットマニホールド内
   に、両端部がこのインレットマニホールドの管内径と略
   等しい内径に保持され、少なくとも一端部に前記インレ
   ットマニホールドの内壁面に摺動する摺動輪を有し、長
   さ方向中間部が浮遊状態にある円筒状の弾性膜よりなる
   制御筒を設け、この制御筒の長さ方向中間部を、この制
   御筒の周囲に配したスプリングによって、前記インレッ
   トマニホールドの中心方向に向かって付勢してなる内燃
   機関。