JPS5840007B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の吸気装置に関する。

通常特にガソリン機関においては高速高負荷運転時にお
ける充填効率を高め、それによって十分な出力を得られ
るように吸気ポートは流体抵抗が小さなポート形状に形
成される。

しかしながらこのようなポート形状にした場合、高速高
負荷運転時には自然発生のかなり強力な乱れが燃焼室内
に生ずるので燃焼速度は十分に速められるが低速低負荷
運転時には燃焼室内に十分な乱れが発生せず、従って燃
焼速度を十分′に速めることができないという問題があ
る。

低速低負荷運転時に強力な乱れを発生させる方法として
、吸気ポートをヘリカル形状にしたり或いはシュラウド
弁を用いて燃焼室内に強制的：σど旋回廉番発生させる
方法があるがこれらの方法では吸入混合気流に対する抵
抗が増大するため高速高負荷運転時における充填効率が
低下するという問題がある。

従って高速高負荷運転時における高い充填効率を確保し
つつ低速低負荷運転時における燃焼速度を増大せしめる
には吸気ポートを流体抵抗の小さなポート形状から形成
すると共に低速低負荷運転時に燃焼室内に強力な乱れを
発生させるようにしなければならない。

また低速低負荷運転時における燃焼を改善する方法とし
て燃焼室内に強力な乱れを発生させる以外に燃料の気化
を促進させることが挙げられる。

即ち、低速低負荷運転時には気化器ベンチュリ部を流れ
る空気の流速が遅く、従って噴出燃料と空気流との相対
速度が遅いために燃料を十分に微粒化することができず
、その結果多量の燃料が液状のままで燃焼室内に供給さ
れ、これが燃焼を悪化させしかも排気エミッションを悪
化させる一原因となっている。

これらの問題点を解決するために気化器スロットル弁後
流の吸気通路内に第２スロツトル弁を設けると共に気化
器スロットル弁と第２スロットル弁間の吸気通路から小
断面積の副吸気通路を分岐してこれを第２スロツトル弁
後流の吸気通路内に連結し、第２スロツトル弁を気化器
スロットル弁後流Ｏと発止する負圧に応動する負圧ダイ
ヤフラム装置に連結した吸気装置が本出願人により提案
されている。

この吸気装置では低負荷運転時に負圧ダイヤフラム装置
の作用により第２スロツトル弁は全閉状態に保持され、
従ってこのとき混合気は副吸気通路を介して、第２スロ
ツトル弁後流の吸気通路内に噴出する。

上述したように、副吸気通路の断面積は小さく、従って
混合気が副吸気通路内を高速度で流れるために、副吸気
通路内において燃料の気化が促進さ札更に、副吸気通路
から吸気通路内に高速度で噴出した混合気流により、燃
焼室内に強力な乱れが与えられる。

一方、機関負荷が高くなるにつれて、第２スロツトル弁
が徐徐に開弁するために、混合気は吸気通路並びに副吸
気通路の双方を介して燃焼室内に供給さへ また機関高
負荷運転時には第２スロツトル弁が全開するために、大
部分の混合気は吸気通路を介して燃焼室内に供給される
ことになる。

上述のようにこの吸気装置では、低負荷運転時に第２ス
ロツトル弁が全開するために、第２スロツトル弁の上流
側と下流側とは、断面積の小さな副吸気通路のみを介し
て連結され、従って第２スロツトル弁の上流側と下流側
との圧力差が極めて大きくなるために、混合気は副吸気
通路から吸気通路内に高速度で噴出し、斯くして燃焼室
内には極めて強力な乱れが与えられる。

一方、機関負荷が高くなるにつれて第２スロツトル弁が
徐々に開弁するために第２スロツトル弁の上流側と下流
側との圧力差は徐徐に小さくなり、従って副吸気通路か
ら吸気通路内に噴出する混合気の流速は徐々に低下する
。

しかしながらこの吸気装置を用いた場合には低負荷運転
時に必要以上に強力な乱れが燃焼室内に発生せしめられ
るためにかえって燃焼が悪化し、一方負荷が高くなるに
つれて副吸気通路から噴出する混合気の流速が低下する
ために燃焼室内に発生する乱れは徐々に弱くなり、その
結果負荷が高い場合には逆に良好な燃焼を得るのに必要
な強さの乱れを燃焼室内に発生できないという問題があ
る。

本発明は気化器から燃焼室に至る吸気装置を改善して高
負荷高速運転時における高い充填効率を確保しつつ部分
負荷運転時に常時適度な乱れを燃焼室内に発生せしめる
ことのできる内燃機関を提供することにある。

以下、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

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はシリンダヘッド３内に形成された吸気ポート
、６は吸気類７は排気ポート、８は排気弁、９は点火栓
、１０は吸気マニホルド、１１は気化器、１２は気化器
スロットル軸を夫々示し、この気化器スロットル弁１２
は車両運転室に配置されたアクセルペダルにより作動さ
れる。

第１図並びに第２図に示すように吸気マニホルド１０は
スペーサ１３を介してシリンダヘッド３に固締され、こ
のスペーサ１３内に各気筒に対応して夫々第２スロツト
ル弁１４が設けられる。

これら各第２スロツトル弁１４は共通のスロットル軸１
５に固定さへ第１図に示すようにこのスロットル軸１５
の端部に固定されたアーム１６の先端部はダイヤフラム
式スロットル弁駆動装置１７の制御ロッド１８に連結さ
れる。

このスロットル弁駆動装置１７はダイヤフラム１９によ
り隔成された負圧室２０と大気圧室２１とを有し、ダイ
ヤフラム１９に制御ロッド１８が固定される。

また、負圧室１７内にはダイヤフラム押圧用圧縮ばね２
２が挿入される。

更に第１図に示すようにスロットル弁駆動装置１１にダ
イヤフラム式負圧制御弁２３が併設される。

この負圧制御弁２３はダイヤフラム２４により隔成され
た高圧室２５と低圧室２６とを有し、低圧室２６内にダ
イヤフラム押圧用圧縮ばね２７が挿入される。

この低圧室２６は負圧導管２８を介して第２スロツトル
弁１４後流のスペーサ１３内に連結される。

また第１図に示すように、負圧制御弁２３は弁室２９と
、この弁室２９内に配置されかつダイヤフラム２４に連
結された弁体３０を有する。

この弁室２９内には弁体３０に対面して大気孔３１と負
圧ポート３２とが開口し、この負圧ポート３２並びに高
圧室２５は負圧導管３３を介して第２スロツトル弁１４
の上流側に連結される。

一方、弁室２９は導管２９′を介して負圧室２０に連結
される。

一方、第１図並びに第２図に示すように、スペーサ１３
の下側部内にはシリンダヘッド３の長手方向に延びる分
配通路３４が形成さへ この分配通路３４と各気筒の各
吸気ポート５内とを連結する４本の枝通路３５がシリン
ダヘッド３内に形成される。

これらの各枝通路３５は吸気弁６の近傍において吸気ポ
ート５内に開口し、しかもこれら各枝通路３５の開口は
吸気弁開弁時に吸気弁６とその弁座間に形成される間隙
に向けて指向される。

また、分配通路３４の中央部は副吸気通路３６を介して
吸気マニホルド集合部１０ａ内に開口する混合気流人開
口３７に連結される。

機関運転時、気化器スロットル弁１２後流の吸気マニホ
ルド１０内には負圧が発生し、この負圧が負圧導管３３
を介して負圧制御弁２３の高圧室２５に加わる。

一方、第２スロツトル弁１４の後流側にはその上流側よ
りも大きな負圧が発生し、この第２スロツトル弁１４の
後流側に発生する負圧が負圧導管２８を介して負圧制御
弁２３の低圧室２６に加わる。

このとき、第２スロツトル弁１４の上流側と下流側の圧
力差、即ち高圧室２５と低圧室２６との圧力差が圧縮ば
ね２７のばね力により定まる設定圧力差より大きいと第
１図に示すようにダイヤフラム２４が圧縮ばね２７に抗
して左方に移動し、その結果弁体３０が弁ポート３２を
閉鎖すると共に大気孔３１を開口する。

その結果空気がスロットル弁駆動装置１７の負圧室２０
内に流入して負圧室２０内の負圧が小さくなるとダイヤ
フラム１９は圧縮ばね２２のばね力により下降し、斯く
して第２スロツトル弁１４は矢印Ａ方向に回転する。

その結果、第２スロツトル弁１４の後流側の負圧が小さ
くなり、それに伴なって高圧室２５と低圧室２６との圧
力差が設定圧力差より小さくなるとダイヤフラム２４は
圧縮ばね２７のばね力により右方に移動し、その結果弁
体３０は大気孔３１を閉鎖すると共に負圧ポート３２を
開口する。

従ってこのとき負圧室２０内の負圧が大きくなるために
ダイヤフラム１９は圧縮ばね２２に抗して上昇し、斯く
して第２スロツトル弁１４は矢印Ａと反対向きに回転す
る。

第２スロツトル弁１４が矢印Ａと反対向きに回転すると
再び第２スロツトル弁１４の後流側の負圧が大きくなる
ために弁体３０が弁ポート３２を閉鎖すると共に大気孔
３１を開口し、その結果第２スロツトル弁１４は再び矢
印Ａ方向に回転せしめられる。

このような動作が繰返されて第２スロツトル弁１４の上
流側と下流側の圧力差が一定に保持される。

なお、第２スロツトル弁１４の上流側と下流側の保持す
べき圧力差は負圧制御弁２３の圧縮ばね２７のばね力に
よって任意に設定することができる。

上述のように第２スロツトル弁１４の上流側と下流側と
の圧力差は一定に保持されるので吸入空気量の少ないと
きは第２スロツトル弁１４の開度は小さく、吸入空気量
が増大するとそれに伴なって第２スロツトル弁１４の開
弁量が増大することがわかる。

一方、気化器スロットル弁１２が大きく開弁している高
負荷運転時には気化器スロットル弁１２後流の吸気マニ
ホルド１０内の負圧が極めて小さくなるために負圧制御
弁２３の高圧室２５と低圧室２６との圧力差は常時、設
定圧力差より小さくなり、斯くして弁体３０は大気孔３
１を閉鎖すると共に負圧ポート３２を開口する。

従ってこのときスロットル弁駆動装置１７の負圧室２０
内には常時気化器スロットル弁１２後流の吸気マニホル
ド１０内の負圧が加わるがこの負圧は上述のように極め
て小さなためにダイヤフラム１９は圧縮ばね２２のばね
力によりその最下端位置まで下降し、その結果第２スロ
ツトル弁１４は全開状態に保持されることになる。

部分負荷運転時には上述したように第２スロツトル弁１
４の上流側と下流側との間に圧力差が生じるので気化器
１１において形成された混合気の一部は副吸気通路３６
、分配通路３４並ひに枝通路３５を介して吸気行程時の
気筒の吸気マニホルド５内に噴出する。

第１図並びに第２図に示されるように副吸気通路３６、
分配通路３４並ひに枝通路３５の断面積は吸気ポート５
の断面積よりもはるかに小さく、従って混合気はこれら
通路３６゜３４．３５内を高速度で流れるためにこの間
に燃料の気化が促進される。

一方、枝通路３５からは混合気が吸気ポート５内に高速
度で噴出するが前述したように枝通路３５の開口は吸気
弁開弁時に吸気弁６とその弁座間に形成される間隙に指
向されているので枝通路３５から噴出した混合気は上記
間隙を通って高速度で燃焼室４内に流入し、斯くして燃
焼室４内には第２図において矢印Ｗで示すような強力な
旋回流が発生せしめられる。

その結果、燃焼速度は大巾に速めら札所くして安定した
燃焼を得ることができる。

また、上述したように部分負荷運転時には負荷の大きさ
に拘らず第２スロツトル弁１４の上流側と下流側との圧
力差が一定に保持されるために負荷の大きさに拘らず枝
通路３５から吸気ポート５内に噴出する混合気の流速は
ほぼ一定となり、斯くして部分負荷運転全域に亘って適
度な乱れを燃焼室４内に発生させることができる。

一方、高負荷運転時には上述のように第２スロツトル弁
１４が全開するために大部分の混合気は吸気マニホルド
枝管を介して吸気ポート５内に流入し、斯くして高い充
填効率を確保することができる。

第３図は別の実施例を示す。

この実施例では第２スロツトル弁３８が吸気マニホルド
集合部１０ａと気化器スロットル弁１２の間の気化器エ
アホーン３９内に設けられ、負圧制御弁２３の高圧室２
５並びに負圧ポート３２は負圧導管３３を介して第２ス
ロツトル弁３８の上流に連結されると共に低圧室２６は
負圧導管２８を介して第２スロツトル弁３８の後流に連
結される。

従ってこの実施例でも第１図と同様に第２スロツトル弁
３８の上流側と下流側の圧力差は一定に保持される。

なおこの実施例では副吸気通路３６の混合気流人開口４
０は気化器スロットル弁１２と第２スロツトル弁３８の
間の気化器エアホーン３９内に開口する。

従って部分負荷運転時に第１図と同様に気化器１１にお
いて形成された混合気の一部が副吸気通路３６を介して
枝通路３５から高速度で吸気ポート５内に噴出する。

なお第３図に示す実施例では第２スロツトル弁３８を１
個しか必要としないという利点がある。

以上述べたように本発明によれば、部分負荷運転時に負
荷の大きさによらず混合気を枝通路から吸気ポート内へ
ほぼ一定の速度で噴出できるために負荷の大きさに拘ら
ず燃焼室内に適度な乱れを発生せしめることができる。

その結果部分負荷運転領域全体に亘って燃焼速度を速め
ることができるので安定した燃焼を確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の側面断面図、第２図は
第１図の平面図、第３図は第１図の別の実施例を示す側
面断面図である。 ５・・・・・・吸気ポート、１０・・・・・・吸気マニ
ホルド、１２・・・・・・気化器スロットル弁、１４，
３８・・・・・・第２スロツトル弁、１７・・・・・・
スロットル弁駆動装置２３・・・・・・負圧制御弁、３
４・・・・・・分配通路、３５・・・・・・枝通路、３
６・・・・・・副吸気通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気化器スロットル弁後流の吸気通路内に第２スロツ
   トル弁を設けると共に気化器スロットル弁と第２スロッ
   トル弁間の吸気通路から小断面積の副吸気通路を分岐し
   てこれを該第２スロツトル弁後流の吸気通路内に連結し
   た内燃機関の吸気装置であって、上記第２スロツトル弁
   に連結された負圧応動型スロットル弁駆動装置を具備す
   ると共に該第２スロツトル弁の上流側と下流側の圧力差
   に応動して該圧力差が一定になるように上記負圧応動型
   スロットル弁駆動装置の負圧室に加える負圧を制御する
   負圧制御弁を具備する内燃機関の吸気装置。