JPS608457A

JPS608457A - 吸気マニホルド

Info

Publication number: JPS608457A
Application number: JP58116189A
Authority: JP
Inventors: Toyoichi Umehana; 豊一梅花; Hiroshi Tanaka; 比呂志田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-06-29
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1985-01-17

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】本発明は、可変ベンチュリ型多連式気化器を備えた多気
筒内燃＄１関の吸気マニホルドに関する。

可変ベンチュリ型気化器においては、吸気のタイミング
に合せて吸気マニホルド内に生じる脈動が気化器部位ま
で伝わって可変ベンチュリをばたつかせるのを抑制する
ために、脈動を抑えることが望まれる。

脈動抑制のためには、位相差が互に異なる各気筒の脈動
を互に干渉させ、圧力変動の山と谷とを互に打ち消し合
うように作用させ合うのが効果的であり、そのために各
気筒の吸気通路をバランスチューブにて連通ずることが
有効である。

固定ベンチュリ型多連式気化器を備えた多気筒内燃機関
の吸気マニホルドの例ではあるが、第１図に示すように
、各気化器に接続された吸気マニホルド１をバランスチ
ューブ２により連通して、脈動抑制をはかったものはあ
る。しかし、第１図の例では、吸気マニホルド１はうイ
ザ部３において連通されていたので、バランスチューブ
２を通って吸気が一方の吸気マニホルドから他方の吸気
マニホルドに容易に流れ、第２図に示すように各気化器
を通る吸気ＭＡ、Ｂにとくに高速域においてアンバラン
スが生じ、混合気分配悪化、出力低下を招くという問題
があった。

また、サイドドラフト式気化器に接続される例ではある
が、第３図に示すように吸気マニホルド４の全分岐ポー
ト５をバランスチューブ６により連通したものもある。

しかし、全分岐ポー１〜５を連通ずると、第４図に示す
ように、バランスチューブ６によって連通しない場合α
に比べて連通した場合βはトルク、出力が約５％も低下
し、しかもバランスチューブ６が分岐ボート５の上に排
泄されるため高さが大になってダウンドラフト式には採
用し難いという問題があった。

すなわち、バランスチューブ連通構造による脈動抑制に
は、流量アンバランス、出力低下という両立し難い問題
があった。これを解消するために、本出願人により、本
出願前に第５図に示すような、可変ベンチュリ型気化器
に接続される吸気マニホルド７であって、吸気ボート部
８または分岐部９をバランスチューブ１０で連通ずると
ともに、ライザ部１１をも別のバランスチューブ１２で
連通した新しい吸気マニホルド７が提案されている。こ
のような構造の吸気マニホルド７では、後に述べるよう
に、可変ベンチュリに伝わる脈動の抑制、各気化器間の
流量アンバランスの抑制、出力低下防止が効果的に達成
される。

本発明は、上記の第５図に示したような新規な吸気マニ
ホルドの構造を他の機器、とくにＥＧＲ槻器との関係の
観点から更に発展させ、内燃機関にＥＧＲシステムを具
備させた場合に該ＥＧＲシステムに良好な作動を与える
吸気マニホルドの構造を提供することを目的とするもの
である。

この目的を達成する本発明の吸気マニホルドは、可変ベ
ンチュリ型多連式気化器の各々の気化器に接続された各
吸気マニホルドが、気化器の直下の部分で第１のバラン
スチューブにより連通されるとともに、気１ヒ器から遠
ざかった位置で第２のバランスチューブにより連通され
、第１のバランスチューブ側にＥＧＲガスの供給通路が
接続されたものから成る。ＥＧＲガスの供給通路には、
空燃比補償用空気のフィードバンク通路が接続される場
合もある。

このようなＥＧＲシステムとの関連１造を有する吸気マ
ニホルドにおいては、第１のバランスチューブの中央に
ＥＧＲガス供給通路が接続されることにより、ＥＧＲあ
るいは空気分配が良好にされている。また、第２のバラ
ンスチューブにより脈動が減衰されているので、Ｍｌの
バランスチューブに導入されるＥＧＲガスは、吸気脈動
の影響を受りることが少ない。

なお、各気化器に接続される吸気マニホルドは２本のバ
ランスチューブにて接続されているので、第５図に示し
た気化器と同様の作用効果、すなわち可変ベンチュリに
伝わる脈動の抑制、各気化器間の流量アンバランスの抑
制、出力低下の防止の作用効果は当然に得られる。

以下に、本発明、の吸気マニホルドの望ましい実施例を
図面を参照して説明する。

第６図および第７図は本発明の一実施例に係る吸気マニ
ホルドを示している。図はダウンド、ラフト可変ベンチ
ユリ型２連式気化器を備えた４気筒エンジンの吸気マニ
ホルドを例にとって示している。図中２１は吸気マニホ
ルドの全体を示しており、２２．２３は２Ｍ式気化器の
それぞれの気化器２４．２５に接続される吸気マニホル
ドの構成部分を示している。吸気マニホルド２２．２３
は互に同一形であり、ダウンドラフト式可変ベンチュリ
型気化器２４．２５の直下に位置して気化器２４．２５
からの流れをエンジン側に直角に変えるライザ部２６．
２７と、ライザ部２６．２７からエンジン側に向ってほ
ぼ水平に延びる集合部２８．２つと、集合部２８．２９
の流れをそれぞれの気筒に分岐する分岐部３０，３１と
、分岐部３０，３１から下流側に互に独立に各気筒に向
って延びる分岐ポート３２．３３．３４．３５とから構
成されている。吸気マニホルド２１の分岐ボート３２．
３３．３４．３５はシリンダヘッド３６に形成されたそ
れぞれの吸気ボート３７に接続され、吸気弁を経てそれ
ぞれ＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒に接続さ
れる。

吸気マニホルド２１の分岐ボート３２．３３．３４．３
５のうら分岐ボート３２．３３は、気１ヒ器２４によっ
て吸気、燃料供給の大部分を受持たれ、分岐ボート３４
．３５（ま気化器２５によって吸気、燃料供給の大部分
を受持たれる。

分岐ボート３２．３３は分岐部３０から分かれて下流に
いくに従い互に離れるように拡がり、そこからエンジン
側に向かう方向に湾曲して互に平行に延び、シリンダヘ
ッド３６の吸気ボート３７へと連通している。同様に、
分岐ボート３４．３５は分岐部３１から分れて下流にい
くに従い互に離れるように拡がり、そこからエンジン側
に向う方向に湾曲して互に平行に延び、シリンダヘッド
３６の吸気ボート３７へと連通している。

ライザ部２６．２７から上方には気化器２４．２５のそ
れぞれのスロットルバルブ３８がある。

気化器２４．２５は可変ベンチュリ型気化器であり、構
造自体は公知のものであるが、ベンチュリ部３つに発生
する負圧がサクションピストン４１の内側とケース４０
で構成されるサクションチャンバ４８に導ひかれ、サク
ションスプリング４２とのつりあいにより、ザクジョン
ピストン４１の位置、すなわちベンチュリ部３つの開口
面積が決定される。尚ザクジョンピストン４１にはニー
ドル４３が固定されており、ニードル径によって燃料最
が制御されるようになっている。なお、４４は可変ベン
チュリ気化器４０のフロート室４５を大気に連通してフ
ロート室４５の圧力を一定にするためのベントである。

２連式気化器を構成する各々の気化器２４．２５に接続
する吸気マニホルド２２．２３は、それぞれのライザ部
２６．２７において、第１のバランスチューブ４６によ
り連通されている。

該第１のバランスチューブ４６はライザ部２６．２７の
側壁を貫通して水平方向に延びている。

したがって吸気マニホルド２２．２３は気化器２４．２
５の直下の部分において第１のバランスチューブ４６に
より連通されている。

また、２連式気化器を構成するそれぞれの気化器２４．
２５に接続する吸気マニホルド２２．２３は、気化器２
４．２５から遠ざかった位置で第２のバランスチューブ
４７により連通されている。図示例では、第２のバラン
スチューブ４７は、各吸気マニホルド２２．２３の分岐
部３０．３１を互に連通している。第２のバランスチュ
ーブ４７の連通部位は分岐部３０．３１に限るものでは
なく、それぞれの気化器２４．２５に接続する複数の分
岐ボートのうちの何れか１本の分岐ボート、すなわち気
化器２４に接続する分岐ボート３２．３３のうちの何れ
か１本の分岐ボートたとえば＃２気筒に接続する分岐ボ
ート３３と、気化器２５に接続する分岐ボート３４．３
５のうちの何れか１本の分岐ボートたとえば＃３気筒に
接続する分岐ボート３４とを、互に第２のバランスチュ
ーブ４７によって連通してもよい。図示例では、第２の
バランスチューブ４７は分岐部３０．３１の側壁の間に
設けられて水平方向に直線状に延びている。

したがって、吸気マニホルド２２．２３は気化器２４．
２５の直下の部分において第１のバランスチューブ４６
により連通され、気化器２４．２５の直下の部分からエ
ンジン側に離れた部分において第２のバランスチューブ
４７により連通される。第１のバランスチューブ４６の
通路断面積と第２のバランスデユープ４７の通路断面積
の和は、脈動抑制と燃料の吹出し防止上からは大ぎい方
がよいが、一方の吸気マニホルド２２．２３から他方の
吸気マニホルド２３．２２に流入する流量を抑えるため
には小の方がよく、分岐ボート３２．３３．３４．３５
の何れか１本の通路断面積以下程度に設定される。

そして、この必要通路断面積が第１のバランスチューブ
４６と第２のバランスチューブ４７に振り分けられるの
で、ライザ部２６．２７を連通する第１のバランスチュ
ーブ４６の通路断面積は第１図に示したようなライザ部
のみを連通ずるバランスチューブ２の通路断面積よりは
るかに小さい。

第１のバランスチューブ４６には、長手方向の中央、ま
たは中央付近に、ＥＧＲガスの供給通路４８が接続され
ている。ＥＧＲガスの供給通路４８にはＥＧＲバルブ４
９が設けられ、ＥＧＲバルブ４９に接続されるＥＧＲ通
路５０と前記ＥＧＲガスの供給通路４８とを連通したり
遮断したりする。ＥＧＲバルブ４９は、ＥＧＲ通路５０
を開閉するバルブ５１および該バルブ５１を駆動するダ
イヤフラム５２などから構成される。ＥＧＲ通路５０は
他端をエンジンの排気系に接続される。

ＥＧＲガスの供給通路４８には、空燃比補償用空気のフ
ィードバック通路５３も接続されている。該フィードバ
ック通路５３は他端がエアクリーナに接続されている。

このフィードバック通路５３は設けられない場合もある
。フィードバック通路５３が設けられる場合は、ＥＧＲ
ガスの供給通路４８は、空燃比補償用空気の供給通路も
兼ねる。

つぎに、上記のように構成された実施例の吸気マニホル
ドにおける作用について説明づる。

まず、吸気はベンチュリ部３９、スロットルバルブ３８
を通って、吸気マニホルド２２．２３に至り、吸気マニ
ホルド２２．２３のライザ部２６．２７でエンジン方向
に流れの向きを変え、かつＥＧＲガス、空燃比補償用空
気が導入される場合はライザ部２６．２７で与えられ、
続いて集合部２８．２９を通って分岐部３０．３１に至
り、分岐部３０，３１で流れが各気筒に分割され、分岐
ボート３２．３３．３４．３５を通ってそれぞれ＃１気
筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒へと流れる。このと
き、＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒には、吸
気タイミ〉グに合わせて互に位相の異なる吸気圧力変動
すなわち脈動が生じている。

この脈動は、第１のバランスチューブ４６と第２のバラ
ンスチューブ４７を介して、それぞれの気化器２４．２
５に接続する吸気マニホルド２２．２３間を伝わること
ができ、互に位相の異なる圧力変動は、圧力変動の山と
谷とが重なり合って互に打ち消し合うので、脈動は抑制
される。圧力変動の伝帳は第１のバランスチューブ４６
および第２のバランスチューブ４７を介しての圧力波の
伝帳によって行なわれ、圧力波さえ伝幡できる連通路が
あれば、実際の吸気の第１および第２のバランスチュー
ブ４６．４７内の流れを伴なわずして一瞬にして伝帳で
きるので、ライザ部２６．２７と分岐３０，３１とのみ
をそれぞれ第１のバランスチューブ４６、第２のバラン
スチューブ４７にて連通しておけば、全吸気マニホルド
２１内が連通できて効果的に脈動は抑制される。したが
ってベンチュリ部３９に伝わる脈動が抑制され、アイド
リング時に生じやすいベンチュリ部３９のサクションピ
ストン４１のばたつきが抑えられ、気化器の性能が良好
に維持される。

一方、流量のバランスの観点から見ると、＃１気筒、＃
２気筒に接続する分岐ボート３２．３３は互にほぼ対称
になっているので、分岐ボート３２．３３を流れる混合
気の流量はほぼ均等になろうとする。また同様の理由で
分岐ボート３４．３５を流れる混合図の流量はほぼ均等
になろうとする。これを第１および第２のバランスチュ
ーブ４６．４７にて連通ずることにより分岐ボート３２
．３３．３４．３５間、したがって気化器２４．２５間
の流口バランスがくずれＪ：うとする。

しかし、このうち分岐部３０．３１を連通する第２のバ
ランスチューブ４７に関しては、スロットルバルブ３８
の全開時における大流量の吸気流れは分岐部３０．３１
近傍でそのまま流れ方向に流れ続けようとする方向性を
もっており、第２のバランスチューブ４７内に流れよう
とはしない。すなわち第２のバランスデユープ４７を通
って一方の気化器２４の分岐部３ｏがら他方の気化器２
５の分岐部３１に流れるためには、第２のバランスチュ
ーブ４７への入口で流れの向きを変えなければならない
が、分岐部３０．３１近傍の流れは既に方向性をもって
いるので、第２のバランスチューブ４７内へ流れようと
はし難い。

また、第１のバランスチューブ４６、すなわちライザ部
２６．２７を連通する第１のバランスチューブ４６に関
しては、ライザ部２６．２７の底壁面に突当って流れの
向きを変えた吸気は第１のバランスチューブ４６内にも
流れ込むから、伯の気化器側の吸気マニホルド内に第１
のバランスチューブ４６を通って流れようとするが、面
記の如く第１のバランスチューブ４６の通路断面積は小
さいので、流れ抵抗が大となり、実際には第１のバラン
スチューブ４６を通って他の気化器側の吸気マニホルド
に流れる吊は小である。

これを第１図に示した先行例と比較すると、第１図の装
置ではライザ部のみにバランスチュー７２が設（プられ
ており、そのバランスチューブ２の通路断面積は大きい
ので、気化器からライザ部３に突き当って横方向のあら
ゆる方向に流れを変える吸気は容易にバランスチューブ
２内に流入しかつ流れ抵抗の小さいバランスデユープ２
を通って、容易に他の気化器側の吸気マニホルド１に流
入でき、各気化器間の流口のバランスがくずれやすい。

これに対し、本発明実施例のように２つのバランスチュ
ーブを設けて、ライザ部２６．２７を連通する第１のバ
ランスチューブ４６の通路断面積を小さくしたものにお
いては、吸気が他の気筒の吸気マニホルドに流入し難く
、各気化器間の流口のバランスもくずれ難い。したがっ
て、気化器間の流量のアンバランスが抑制される。

第８図は本発明実施例における吸気マニホルドを取付け
たエンジン吸気系のエンジン回転数と各気化器２４．２
５の流器との関係を示している。同図と第２図との比較
から分かるように、本発明では高負荷回転領域に至る迄
流量のアンバランスが生じ難く、たとえアンバランスが
生じても僅かである。

分岐ボート３２．３３．３４．３５を流れる各流口が安
定してバランスされると、気筒への吸入空気問も大とな
り、したがってエンジン出力も高くなる。また、各気化
器２４．２５を流れる吸気流量も安定するので、空燃比
も出〕ｊ空燃比に保ち易く、出力の低下防止がはかられ
、かつ混合気の過度のリッチ化、リーン化が抑制されて
排気ガス対策上も有利となる。

また、第２のバランスチューブ４７によって分岐部３０
．３１を連通し、かつ第１のバランスチューブ４６によ
ってライザ部２６．２７を連通しても、第３図の例の如
く全分岐ボートを連通した場合に比べて、出力の低下を
抑えることができる。第４図に本発明のトルク曲線γが
示されているが、トルク曲線γは分岐ボートを連通しな
い場合のトルク曲線αに近（１゜つぎに、ＥＧＲガス、
空燃比補償用空気の導入についてであるが、第１のバラ
ンスチューブ４６には、排気マニホルドからＥＧＲ通路
５０を通り、ＥＧＲバルブ４９で制御されたＥＧＲガス
がＥＧＲガスの供給通路４８を経て循環される。また、
空燃比補償用空気もエアクリーナを介し、ＥＧＲガスの
供給通路４８を介しく第１のバランスチューブ４６内に
導入される。

このとき、ＥＧＲガスの供給通路４８は、第１のバラン
スチューブ４６の中央またはその近傍に設けられている
ので、各吸気マニホルド２２．２３に流れようとする傾
向は同じであり、かつ第８図に示すようにスロット・ル
バルブ全開時の流量のアンバランス領域が仕ばめられる
ので、各気筒への混合気分配は良好になる。なお、スロ
ットルバルブ全開時には、ＥＧＲカスあるいは空燃比補
償用空気の制御は行なわれない。

さらに、第１のバランスチューブ４６の［ｆｆ１ｆ７に
おいては、第２のバランスチューブ４７によって既に脈
動が減衰されているので、第１のバランスデユープ４６
に導入されるＥＧＲガスあるいは空燃比補償用空気の分
配への吸気脈動の影彎を小にできる。したがって気筒へ
の分配の良好化が助長される。

以上の説明から明らかなように、本発明の吸気マニホル
ドにおいては、各気化器の受けもつ吸気マニホルドを気
化器の直下の位置および気化器から遠ざかった位置でバ
ランスチューブにて連通するとともに気化器直下の位置
で連通ずるバランスチューブにＥＧＲガスの供給通路を
接続したので、本発明によるときは、ＥＧＲガスの各気
筒ノ＼の分配を良好にできるとともに、アイドリング時
の脈動の低減とスロットルバルブ全開時の流量のアンバ
ランスの抑制、エンジンの出力の向上等を効果的にはか
ることができるという効果が得られる。

なお、上記説明においては、ダウンドラフト式気化器に
接続される吸気マニホルドを例にとったが、サイドドラ
フト式気化器に接続される吸気マニホルドであってもよ
く、また４気筒用吸気マニホル１：に限らず２連式気化
器の各気化器に３本の分岐ボートが接続される６気筒用
吸気マニホルドであってもよく、さらに２連式以外の多
連式気化器であってもよく、これらは本発明の技術的思
想に含む。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術としての、固定ベンチュリ型多連式気
化器のバランスチューブ付吸気マニホルドの平面図、第２図は第１図の多連式気化器のバランスチューブ付吸
気マニホルドにおけるエンジン回転数と各気化器の吸気
流量との特性図、第３図は全吸気ボートをバランスチューブにて連通した
場合の断面図、第４図はバランスチューブを設けた場合と設けない場合
との比較を示すエンジン回転数とトルクとの特性図、第５図は本出願人が先に提案したバランスチューブ連通
タイプの吸気マニホルドの平面図、第６図は本発明の一
実施例に係る吸気マニホルドの平面図、第７図は第６図の吸気マニホルドとその近傍の断面図、第８図は第６図の吸気マニホルドを取付けたエンジン吸
気系のエンジン回転数と各気化器の吸気流量との特性図
、である。２１・・・・・・吸気マニホルド（全体）２２．２３・
・・・・・各気化器に接続される吸気マニホルド（部分
）２４．２５・・・・・・気化器２６．２７・・・・・・ライザ部２８．２９・・・・・・集合部３０．３１・・・・・・分岐部３２．３３．３４．３５・・・・・・分岐ボート３６・
・・・・・シリンダヘッド３７・・・・・・シリンダヘッドの吸気ポー１−３８・
・・・・・スロットルバルブ３９・−・・・・ベンチュリ部４１・・・・・・サクションピストン４４・・・・・・ベント４６・・・・・・第１のバランスチューブ４７・・・・
・・第２のバランスチューブ４８・・・・・・ＥＧＲガ
スの供給通路４９・・・・・・ＥＧＲバルブ５０・・・・・・ＥＧＲ通路５３・・・・・・空燃比補償用空気のフィードバック通
路第１図第２図エレジ゛シ回勉数Ｎ　中ｍチ第３図第４図ニシン′し回す云数〜　ｒｐ斤、÷ エンジン回牽へ歩（Ｎヲ手続補正口昭和５８年　９月２２日特許庁長官　殿１、事件の表示昭和５８年特許願第１１６１８９号２、発明の名称　吸気マニホルド３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　愛知県登田市トヨタ町１番地名　称　（３２０）　トヨタ自動車株式会社モリタマサ
トン代表者　森田正俊４、代理人　〒１０７住　所　東京都港区赤坂１丁目７番５＠　昭和ビル６、
補正の対象　図面７、補正の内容（１）図面の第７図を、本手続補正書に添付した第７図
に補正する。８、添付書類の目録図面　１通

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　可変ベンチュリ型多連式気化器に接続した多気
筒エンジンの吸気マニホルドにおいて、各々の気化器に
接続する吸気マニホルドを気化器の直下の位置で第１の
バランスチューブにより連通するとともに気化器より遠
ざかった位置で第２のバランスチューブにより連通し、
気化器直下に設けた前記第１のバランスチューブにＥＧ
Ｒガスの供給通路を接続したことを特徴とする吸気マニ
ホルド。
（２）　前記ＥＧＲガスの供給通路に空燃比補償用空気
のフィードバック通路も接続した特許請求の範囲第１項
記載の吸気マニホルド。