JP2899734B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気装置に
係わり、特に低速低負荷運転時に燃焼室内にスワールを
形成するための副吸気通路と低速高負荷運転時に燃焼ガ
スの逆流を防止するためのリード弁とを有する内燃機関
の吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸気管を主吸気通路と副吸気
通路に分割するとともに、リード弁と吸気制御弁とを設
け、低速低負荷運転時に燃焼室内にスワールが形成され
ることを確保するとともに低速負荷運転時に燃焼ガスが
吸気管に逆流することを防止することのできる内燃機関
の吸気装置が提案されている（特開昭５８−２１０３２
２号公報参照）。

【０００３】この吸気装置では、吸気制御弁によって以
下の２モードの制御が行われる。 （１）低速低負荷運転時には副吸気通路を介して燃焼室
に空気を供給することによって、燃焼室内にスワールが
発生することを促進して排気ガスの性状が悪化すること
を防止する。 （２）副吸気通路による空気だけでは空気量が不足する
低速高負荷運転時には吸気制御弁で副吸気通路を閉鎖し
てリード弁を介して主吸気通路から燃焼室に空気を供給
することによって、十分な量の空気を供給するとともに
燃焼ガスが吸気通路に逆流することを防止する。

【０００４】しかし高速運転時にもリード弁を介して空
気が供給されるために、リード弁における圧力損失を無
視することができなくなり吸気が不足する場合もある。
上記の問題点を解決するために、本出願人は吸気制御弁
で吸気通路を全開とする第３のモードを追加する吸気装
置を提案している（特願平４−９３７１）。図３は上記
提案にかかる吸気装置の断面図であって、四角柱の周囲
３１ａ、３１ｂ、３１ｃおよび３１ｄにリード弁３１ｆ
を、出口に吸気制御弁３３を設置したリード弁組立体３
１を吸気管３２内部に挿入してことにより構成されてい
た。

【０００５】また図４は吸気制御弁の制御方法を説明す
るグラフであって、横軸に内燃機関回転数、縦軸に例え
ばアクセルペダル踏み込み量で表される内燃機関負荷を
とる。即ち内燃機関の運転状態は、 低速低負荷領域…Ｉ 低速高負荷領域…II 高速領域 …III に区分され、各運転状態に応じて吸気制御弁の位置を制
御して、それぞれ破線で示されるようにスワール生成用
の副吸気通路５を通過する経路、一点鎖線で示されるよ
うにリード弁通路４を通過する経路、実線で示されるよ
うに主吸気通路２を通過する経路により燃焼用空気を供
給している。

【０００６】従って、低速低負荷領域では燃焼室内にス
ワール流が生成され、低速高負荷領域ではリード弁３１
ｆを介して空気が吸入されるので、吹き返し流が発生し
てもリード弁通路４を逆流した吹き返し流はリード弁３
１ｆによって吸気上流に達するのを防止され、高速領域
では主吸気通路２から空気を吸入するので大量の空気を
燃焼室内に供給できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一方吸気効率を向上さ
せる手段として、いわゆる慣性過給がある。即ち吸気管
内における空気の気柱共鳴を利用して吸気効率を高める
ものであるが、特定の運転領域で気柱共鳴を確実に発生
させるためには吸気管の内部構造を厳密に定める必要で
ある。

【０００８】上記提案にかかる四角柱状のリード弁組立
体を使用した吸気装置を備える内燃機関において、高速
領域で慣性過給を行わせようとすると、主吸気通路２の
実質的な通路径拡大部となっているリード弁通路４は吸
気脈動の反転部として作用させることが考えられる。そ
のためには主吸気通路２とリード弁通路４との連通部分
となるリード弁通路４の下流開口部の位置や面積を変更
して、所望の高速域で機関出力を向上させることができ
る。しかしながら、リード弁通路４の下流開口部がリー
ド弁組立体１の下流端と吸気管の内壁で以て形成されて
いるため、前記下流開口部を設計変更しようとすると、
吸気管ばかりでなくリード弁組立体自体も設計変更する
必要がある。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みなされたもの
であって、リード弁通路を慣性過給用の脈動反転部とし
て利用する内燃機関にも容易に適用可能なリード弁を具
備する吸気装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる内燃機関
の吸気装置は、内燃機関の燃焼室に燃焼用空気を供給す
る主吸気通路と、主吸気通路とは主吸気通路の通路壁を
介して隔てられた容積室と、主吸気通路と容積室を連通
する第１の開口と第１の開口とは別に通路壁に穿設され
容積室と主吸気通路とを互いに連通する第２の開口と、
容積室から内燃機関の燃焼室に燃焼用空気を供給するた
めの副吸気通路と、第１の開口に設置され主吸気通路か
ら容積室への空気の流れのみを通過させ容積室から主吸
気通路への空気の燃焼ガスの逆流を阻止するリード弁
と、主吸気通路を閉鎖し主吸気通路から第１の開口また
は第２の開口・容積室および副吸気通路を介して燃焼室
に燃焼用空気を供給する第１の状態と同じく主吸気通路
を閉鎖し主吸気通路から第１の開口リード弁および容積
室を介して燃焼室に燃焼用空気を供給する第２の状態と
主吸気通路を開放して燃焼室に燃焼用空気を供給する第
３の状態とを選択的に切り換える吸気制御弁と、から構
成される。

【００１１】

【作用】容積室と主吸気通路とをリード弁の下流で連通
させている第２の開口部は主吸気通路の隔壁に設けられ
リード弁の取り付けとは独立しているので、第２の開口
部を設計変更する際は主吸気通路の通路壁の設計を行う
だけでよい。

【００１２】

【実施例】図１は本発明にかかる吸気装置の第１の実施
例の断面図であって、サージタンク１０１から複数の気
筒毎に燃焼用空気を供給する吸気管１０２が分岐してい
る。吸気管１０２の底面には第１の開口１０３および第
２の開口１０４が設けられている。

【００１３】リード弁１０５は弾性材料で作られ、上流
側の一端が平板１０６に固定され、第１の開口１０３を
覆うように装着されている。吸気管１０２の底面の外側
には副吸気通路１０７が設けられているが、この副吸気
通路１０７の外壁１０８と取り付け台１０９との間は蓋
１１０で覆われており、容積室１１１を構成している。

【００１４】燃焼用空気がサージタンク１０１から容積
室１１１に燃焼用空気が流れるときはリード弁１０５は
押し下げられるが、容積室１１１の圧力が上昇した場合
にはリード弁１０５は第１の開口１０３を覆って、燃焼
ガスがサージタンク１０１に逆流することを防止する。
なお容積室１１１と副吸気通路１０７とは直接接続され
ている。

【００１５】第２の開口１０４の上部には吸気制御弁１
１２が設置されており、図４に示す運転領域に対応して
３つの位置に選択的に制御される。低速低負荷領域
（Ｉ）においては、吸気制御弁１１２は破線で表される
第１の位置に制御される。この場合は燃焼用空気はサー
ジタンク１０１、吸気管１０２、第２の開口１０４を経
て副吸気通路１０７から燃焼室に供給される。

【００１６】副吸気通路１０７は円形断面を有する燃焼
室に偏心して開口し、円形断面に沿って空気を噴出させ
ることによってスワールを発生させ排気ガスの性状が悪
化することを防止する。低速高負荷領域（II）において
は、吸気制御弁１１２は一点鎖線で表される第２の位置
に制御される。

【００１７】この場合は燃焼用空気はサージタンク１０
１、吸気管１０２、第１の開口１０３、リード弁１０
５、容積室１１１、第２の開口１０４を経て吸気管１０
２から燃焼室に供給される。即ち内燃機関は高負荷で運
転されている時は副吸気通路１０７による供給量では空
気が不足してトルクが低下することを防止するため、空
気を主供給通路から供給する。

【００１８】この第１の実施例においては第１の開口は
吸気管１０２の長手方向に直列に２つ、吸気管１０２の
幅方向に４つの合計８つのリード弁１０５を設けて空気
量を確保する。そして低速高負荷時には吸気弁と排気弁
のオーバラップ期間が比較的長く、また吸気管１０２は
高真空であるため燃焼室内の燃焼ガスが逆流するおそれ
があるが、リード弁１０５によって逆流を阻止して吸気
系が損傷を受けることを防止する。

【００１９】高速領域（III ）においては、吸気制御弁
１１２は実線で表される第３の位置に制御される。この
場合は燃焼用空気はサージタンク１０１から吸気管１０
２によって直接燃焼室に供給される。即ち高速運転に必
要な十分の空気量を供給することが可能となる。

【００２０】そして慣性過給を働かす運転領域は高速運
転状態であることが一般的であるが、この運転状態にお
いては吸気管１０２によって吸気がなされるため、気柱
共鳴が発生する条件を変更するには第２の開口１０４の
開口位置および開口面積を変更すればよくリード弁構造
体の寸法は関与しない。従って慣性過給を働かす運転領
域を変更する場合にもリード弁構造体の設計を変更する
必要はない。

【００２１】さらにリード弁構造体は平板構造であるた
め、製作容易であり製作価格も低く抑えることが可能と
なる。図２は本発明の第２の実施例の断面図であって、
吸気管１０２を１０２１と１０２２の２つに分岐させ、
一方１０２１を燃焼室に直結する空気供給路とし、他方
１０２２は袋小路とする。

【００２２】そして２つの吸気管１０２１と１０２２と
の間に容積室１１１を設け、容積室１１１と２つの吸気
管１０２１と１０２２との間にそれぞれ第１の開口１０
３とリード弁１０５とを設ける。その他の構造は第１の
実施例と同様である。第２の実施例においては袋小路と
された吸気管１０２２の容積を変更することにより気柱
共鳴が発生する運転状態を第１に実施例よりも大きく変
更することが可能となるだけでなく、発生する騒音を抑
制する効果を得ることも可能となる。

【００２３】なお第２の実施例においても、気柱共鳴の
発生条件にリード弁構造体は関与しないこと、リード弁
構造体は平板構造であることという本発明の特徴はその
まま維持される。

【００２４】

【発明の効果】本発明にかかる吸気装置によれば、リー
ド弁通路を慣性過給用の脈動反転部として利用する内燃
機関において慣性過給を行う運転領域を変更する際にも
吸気管の設計変更を行うことで足り、リード弁構造体の
設計変更は必要がないため、設計工数を削減できるだけ
でなく生産コストも低減することが可能となる。

【００２５】さらにリード弁構造体が平板構造であるた
め、リード弁構造体自体の製作も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は第１の実施例の断面図である。

【図２】図２は第２の実施例の断面図である。

【図３】図３は従来の提案にかかる吸気装置の断面図で
ある。

【図４】吸気制御弁の制御方法を説明するグラフであ
る。

【符号の説明】

１０１…サージタンク １０２…吸気管 １０３…第１の開口 １０４…第２の開口 １０５…リード弁 １０７…副吸気通路 １１１…容積室 １１２…吸気制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼重 進 愛知県大府市共和町１丁目１番地の１ 愛三工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 31/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼室に燃焼用空気を供給す
   る主吸気通路と、 該主吸気通路とは主吸気通路の通路壁を介して隔てられ
   た容積室と、 該主吸気通路と該容積室を連通する第１の開口と、 該第１の開口とは別に該通路壁に穿設され該容積室と該
   主吸気通路とを互いに連通する第２の開口と、 該容積室から内燃機関の燃焼室に燃焼用空気を供給する
   ための副吸気通路と、 該第１の開口に設置され該主吸気通路から該容積室への
   空気の流れのみを通過させ、該容積室から該主吸気通路
   への空気の燃焼ガスの逆流を阻止するリード弁と、 該主吸気通路を閉鎖し該主吸気通路から該第１の開口ま
   たは該第２の開口、該容積室および該副吸気通路を介し
   て燃焼室に燃焼用空気を供給する第１の状態と、同じく
   該主吸気通路を閉鎖し該主吸気通路から該第１の開口、
   リード弁および該容積室を介して燃焼室に燃焼用空気を
   供給する第２の状態と、該主吸気通路を開放して燃焼室
   に燃焼用空気を供給する第３の状態と、を選択的に切り
   換える吸気制御弁と、から構成される内燃機関の吸気装
   置。