JPS5812453B2 - ニジクウキキユウニユウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排気通路内の圧力変動を利用して、排気通路内
に大気を吸入する二次空気吸入装置の改良に関するもの
である。

従来、排気中の未燃焼成分（ＨＣ，ＣＯ等）を浄化する
目的で排気通路内に生ずる排気脈動による圧力変動又は
流速によるエジエクタ効果等との組合せを利用し、エア
ポンプ等を用いることなく、排気通路内の負圧によりこ
の部分に二次空気を吸入する二次空気吸入装置は（例え
ば特開昭４７−７００７号公報にも見られる如く）知ら
れている。

このような吸入装置における主たる吸入原因は排気脈動
によって排気通路内に生ずる脈動負圧であるから、この
負圧が大きい程犬量の二次空気を吸入し得ることは言う
までもない。

しかしながら、多気筒エンジンにおける点火順序につい
て考えてみると、全気筒同時ではなく、各気筒が逐次的
に点火される。

そのため、従来のように、排気通路（例えば排気マニホ
ールド）が排気弁から余り離れていない所で集合してい
ると、ある気簡の排気脈動が他の気筒の排気脈動に影響
を及ぼし、波動の相互干渉を起こして、排気脈動を打ち
消しあい、吸入原因である脈動負圧を減少させ、二次空
気の吸入量が不足する欠点がある。

しかし、上記不都合を回避しようとして、例えば実願昭
４９−１５４３５５号（実開昭５１−７９２１７号公報
参照）にみられる如く、各気筒毎に独立して相当長さの
排気通路な構成しその後合流させようとすれば、排気通
路構成が極めて大型化するばかりか、各排気通路毎に二
次空気供給装置を配設する必要が生じ、装置が煩雑化し
て徒に高コスト化を招くものである。

このとき、二次空気供給装置のみの簡単化を狙って、複
数の排気通路に単一の二次空気供給装置を付設すれば、
二次空気供給通路を通じて排気通路相互が連通し、該排
気通路同志の排気脈動干渉が生じてしまうものである。

本発明は以上のような欠点を改良し、排気通路内に生ず
る排気脈動の相互干渉を有効に利用し、負圧の発生期間
及び大きさを増大させて、二次空気吸入量を増大させる
ことを目的とする。

一 本発明の理解を深めるため更に第１図に従来例を示
し、これを考察してみる。

図において、１はエンジン本体、２は排気マニホールド
で、各気簡の断続的な排気によって、排気脈動が生ずる
。

この排気脈動の負圧時に、大気は、エアクリーナ３、ダ
クト４、一方向弁５、エアギャラリ６、ノズル６−１〜
６−４を介して、排気マニホールドブランチ２−１〜２
−４中に吸入される。

一方向弁５は、エアクリーナ３から排気マニホールド２
の方向にのみ開（即ち排気マニホールド側が負圧の時、
開）であり、逆方向には閉（即ち排気マニホールド側が
正圧の時、閉）である。

従って、排気ガスの逆流は起こらない。

ところで、排気脈動の発生について考えてみると、排気
弁が開いた時、排気圧によって、排気マニホールドブラ
ンチ２−１〜２−４内に正圧が生ずる。

この正圧は排気通路内を伝播し、主としてマフラー９部
において反射し、位相が１８０°反転して負圧となって
排気マニホールドブランチ２−１〜２−４に伝播する。

この繰り返しによって、排気路内に排気脈動波が生ずる
。

この時各気筒単独の排気脈動波の周期Ｔは、 Ｌ：排気弁からマフラーまでの距離。

Ｃ：排気通路内の平均音速。

で表わされる。

従って、周期Ｔは排気弁からマフラーまでの距離Ｌに依
って変化しうるけれども、この距離Ｌを適轟にとること
によって、各気簡の排気脈動波の位相のズレを１８０°
（クランク角では４気筒で１８０°、６気筒で１２０°
）とすることができる。

即ち、例えば６気筒の場合について、位相のズレが１８
０°となる条件について考えると、排気管の長さを通常
値のＬ：３．５ｍ，Ｃ二４５０ｍ／ｓｅ．ｃとすれば、
周期（位相が３６０°）Ｔは半波長（位相が１８０°）
では この時、クランクが１２０°回転するのであるから、位
相のズレが１８０°となる時の回転数をｎとして、 従って、排気管の長さを約３．５ｍとした時は、約１２
５０ｒｐｍ附近において１８０°のズレを生じさせるの
に有効である。

この約７００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍ附近は最も二次空
気吸入量を必要とする機関運転領域である。

Ｌの値を変えれば位相のズレが１８０°となるときの回
転数を変えることができるのはいうまでもない。

以上の位相のズレの結果を第２図に示す。

この時、第１図に示す従来のもののように、各気簡の排
気通路が早い時点で集合すると、或る気簡の排気脈動波
が他の気筒の排気マニホールドブランチに伝播し、影響
を及ぼす。

例えば、上記第２図における第３気筒と第４気筒につい
て、第４気筒の排気マニホールドブランチ２−４におい
て考えてみると、第３図の如く相互干渉し、脈動負圧領
域（斜線部分）は単独気筒の場合に比べて、短かく、小
さ《なり、二次空気吸入量が減少する。

ここで、第３気筒と第４気筒の波動の位相のズレが完全
に１８０°でなく、第３気筒の波動が少し遅れているの
は、第３気筒の排気脈動波が第３気筒の排気マニホール
ドブランチ２−３から第４気筒の排気マニホールドブラ
ンチ２−４に達するまでに時間を要するからである（た
だしこの遅れは小さいので殆んど問題にはならない）。

本発明は以上の考察の結果から明らかなように、排気系
に二次空気供給量を最も必要とする機関回転数領域付近
で２以上の気簡の排気脈動波が相互干渉して脈動負圧領
域が単独気簡の場合に比べて、短かく小さ《なるような
従来のものを改善し、２以上の気簡の脈動負圧が相互に
助長しあうような相互干渉を生じさせ、脈動負圧領域を
単独気簡の場合に比べて長く大きくするようにしたもの
である。

以下に本発明の１実施例を第４図に示す。

１１はエンジン本体であり、その点火順序Ｃ１−３−４
−２〕の相隣り合わない（即ち点火順序が偶数同志或い
は奇数同志であり、排気脈動波の位相差が１８０°でな
＜３６０’である）第１気筒の排気マニホールドブラン
チ１２−１と第４気筒の排気マニホールドブランチ１２
−４とを分岐管１２一ｂで集合する。

この集合位置は排気弁の近くでもよい。

同様に、第２気筒と第３気筒の排気マニホールドブラン
チ１２−２，１２−３を分岐管１２−ａで集合する。

この場合も集合位置は排気弁の近くできればシリンダヘ
ッド内でサイアミーズしてもよい。

そしてこれらの分岐管１２−ａ，１２−ｂは出来るだけ
後流側で集合する。

望まし《は、全《独立にテールパベプか、大気に開放す
るまで別にするのが良いが、その場合には触媒コンバー
タ１８やマフラー１９が２個づつ必要になるのでコスト
的には不和である。

そのため、少《とも排気マニホールドより後流のフロン
トチューブ１７で集合させる（例えば排気ポートから約
０．８ｍ程度でかなり効果がある。

）。ここで排気マニホールドは常識的な長さを意味する
のであつて、例えば排気マニホールドとフロントチュー
ブ１７との接合用フランジを後流にもっていけば、排気
マニホールドはい《らでも長《なるけれども、そのよう
な排気マニホールドは組み立て上、製作上等において常
識的でないものとする。

また、水平対向エンジンにおいては、排気マニホールド
がな《、いきなりフロントチューブであると考えるなら
ば、排気ポートから約０．８ｍ以後で集合させるものと
する。

また排気マニホールドは内外２重又は３重式のリアクタ
的マニホールドも含む。

又ノズル１６−１〜１６−４の位置は排気弁近《が好ま
しいが第４図又は第６図のように分岐管の集合部Ｘ又は
Ｙの位置でもほぼ同様な効果を生ずる。

以上のような構成とすることによって、点火順序の相隣
り合わない気簡の排気は早期に集合して脈動正圧及び負
圧を夫々助長するように互いに相互干渉させ、点火順序
の隣り合う気簡の排気は脈動圧力が減衰し、二次空気供
給にあまり影響を与えない出来るだけ後流（望むらくは
集合させない）で集合させることによって脈動正圧及び
負圧が打ち消し合うような相互干渉をさせず、排気脈動
による負圧領域を増大せしめ二次空気吸入量を極めで増
大し得る。

その作用を第５図に示す。各気筒単独の排気は上述した
様に、第２図に示す如《である。

（ただしここでは点火順序を（１−３−４−２〕として
考えている。

）このうちの第１気筒と第４気筒の排気を分岐管１２−
ｂで、第２気筒と第３気筒の排気を分岐管１２−ａで各
々集合させることによって、排気脈動の位相のズレが３
６００となり、その合成波形は振幅が増大して、負圧領
域が増大する。

従って、吸入二次空気量が増大する。

第５図では第２気筒と第３気筒の相互干渉について示す
。

位相差が完全に３６０°でなく、少し遅れがあるのは、
第３気筒の排気脈動が第２気筒の排気マニホールドブラ
ンチ１２−２まで伝わってくるのに要する時間遅れのた
めである。

しかし、この時間遅れは小さなものであって、殆んど問
題とならないことは上述した通りである。

尚図中１３はエアクリーナ、１４はダクトである。

４気筒エンジン以外の多気筒エンジンにおいても、同様
の原理で排気脈動波の負圧領域を増大できることはもち
ろんであるが、６気筒エンジンの場合について第６図に
１実施例を示す。

本図において第４図と略同一要素に対しては第４図の符
号に１０を加えた符号で示してある。

点火順序をＣＩ−５−３−６−２−４〕またはＣ１−４
−２−６−３−５〕とした場合、点火順序の相隣り合わ
ない第１、第２、第３気筒の排気マニホールドブランチ
２２−１，２２−２，２２−３を分岐管２２−ａで集合
させる。

同様に、第４、第５、第６気筒の排気マニホールドブラ
ンチ２２−４，２２−５，２２−６を分岐管２２−ｂで
集合させる。

該分岐管２２−ａと２２−ｂは、少《ともフロントチュ
ーブ２Ｔ以後で集合させる（望まし《は、大気開放まで
独立とすることは先の実施例と同様である）。

点火順序の相隣り合わない時間的に等間隔の気筒（例え
ば１つおき即ち偶数番目又は奇数番目）同志を早期に集
合させることによって、気筒間の相互圧力を助長する干
渉による負圧領域を増大させることができる。

その作用について、第７図によって説明する。

第７図は各気筒単独の排気脈動波を示す（点火順序をＣ
Ｉ−５−３−６−２−４）として考える）。

上述のように、排気弁からマフラー２９までの距離を適
当にとることによって、点火順序の連続した気筒（例え
ば第１と第５気筒）の排気脈動波の位相のズレは１８０
０（クランク角にして１２００）となるので、点火順序
の１つおきの気筒（例えば第１と第３気筒）の排気脈動
波の位相のズレは３６０° となる。

従って位相のズレが３６０°となる点火順序が１つおき
の気筒（即ち奇数番目の気筒）第１、第２、第３気筒を
集合させ、偶数番目の気筒第４，第５、第６気筒を集合
させることによって、排気脈動波の相互干渉を有効に利
用して、負圧領域を増大させ、吸入二次空気量を増大さ
せることができる。

以上は排気マニホールドについて述べたが、一方向弁以
後のエアギャラリとノズルについても同様である。

即ち、第４図に示すように、点火順序の相隣り合わない
（即ち１つおきの）気筒へのノズル１６−１と１６−４
及び１６−２と１６−３とを各々エアギャラリ１６−ａ
及び１６−ｂによって連通し、これらの一方向弁１５−
ａと１５−ｂを別体とすることによって、気筒間の相互
干渉を有効に利用することができ、吸入二次空気量を増
大させることができる。

６気筒の場合も同様であり第６図に示す。

以上の実施例において、１つおきの点火順序の気筒を集
合して２組の排気通路を構成し、これをフロントチュー
ブ以後において集合連通させたが、本発明はこの例に限
らず点火順序で偶数番組と奇数番組の気筒を夫々複数個
別個に集合した２組以上の排気通路を設けてこれをフロ
ントチューブ以後において集合連通してもよい。

本発明は、以上のように点火順序の相隣り合わない、か
つ時間的に等間隔の気筒の排気通路をできるだけ排気弁
以後の早期に集合させて少くとも２つ以上の分岐管とな
し、これら分岐管をフロントチューブ以後のできるだけ
後流において集合させ、この排気通路内に排気脈動の負
圧時に大気を吸入する一方向弁、エアギャラリ、ノズル
を上記分岐管を共通にする気筒用のもののみを共通とさ
せて、少《とも２系統以上とすることによって、排気脈
動によって生ずる圧力変動の気筒間における相互干渉を
有効に利用し、排気通路内に生ずる負圧領域を増大する
ことによって、吸入二次空気量を極めて増大させること
ができることは明らかである。

また排気通路構成は複数の気筒の排気通路を早期に合流
した分だけ簡略化でき、かつこれに対応して二次空気供
給系の構成も簡単に低コスト化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来実施例を示す概略側面図、第２図は４気筒
における谷気筒単独の排気脈動波を示すグラフ、第３図
は従来実施例における排気通路内の排気脈動波の相互干
渉例を示すグラフ、第４図は本発明の１実施例を示す概
略側面図、第５図は本発明の１実施例における排気通路
内の排気脈動波の相互干渉例を示すグラフ、第６図は本
発明の他の実施例の概略側面図、第７図は６気筒におけ
る谷気筒単独の排気脈動波を示すグラフである。 １１，２１……エンジン本体、１２−ａ，１２一ｂ，２
２−ａ，２２−ｂ……分岐管、１２−１〜１２−４，２
２−１〜２２−６……排気マニホールドブランチ、１５
−ａ，１５−ｂ，２５−ａ，２５−ｂ……一方向弁、１
６−ａ，１６−ｂ，２６ａｔ２６ｂ……エアギャラリ、
１６−１〜１６−４，２６−１〜２６−６……ノズル、
１７，２７……フロントチューブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気系に生ずる負圧によって一方向弁な介して二次
   空気な排気通路に吸入させるようにした多気筒エンジン
   において、点火順序で偶数番組と奇数番組の気筒を夫々
   複数個別個に集合した２組以上の排気通路な設け、該排
   気通路をフロントチューブ以後において集合連通させる
   と共に、該集合連通部より上流の排気通路に前記二次空
   気を吸入させたことを特徴とする二次空気吸入装置。