JPS5827059Y2 - 多気筒内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は多気筒内燃機関の吸気装置に関する。

通常時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、従がって
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に旋回流を発生させる方法
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。

従が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。

低速低負荷運転時に燃焼室内に強力な乱れを発生せしめ
ることのできる内燃機関として、気化器スロットル弁後
流の各吸気枝通路内に夫々第２スロツトル弁を設けると
共に該第２スロツトル弁後流の各吸気枝通路内に開口す
る連通枝路を共通の連通路に連結し、各第２スロツトル
弁を気化器スロットル弁に連結して気化器スロットル弁
が開弁するにつれて各第２スロツトル弁が開弁せしめら
れるようにした内燃機関が本出願人により出願されてい
る。

この内燃機関では吸気弁と排気弁との開弁重合時期に排
気ガスの吹返し昨用により吸気ポート内に発生する正圧
が減衰するのを第２スロツトル弁の絞り作用によって阻
止することにより吸気行程下にある他の気筒の吸気ポー
ト内に発生する負圧との圧力差をできるだけ大きな状態
に維持し、この大きな圧力差によって正圧となっている
吸気で−ト内のガスを共通連通路を介して連通枝路から
負圧となっている吸気ポート内に高速度で噴出せしめ、
この噴出ガスにより燃焼室内に強力な乱れを発生させる
ようにしている。

この内燃機関では上述のように気化器スロットル弁が開
弁するにつれて第２スロツトル弁が開弁し、気化器スロ
ットル弁が全開すると第２スロツトル弁も全開するため
に高負荷運転時には第２スロツトル弁による絞り作用が
なくなり、その結果排気ガスの吹返し作用により吸気ポ
ート内に発生する正圧が減衰するために吸気行程下にあ
る他の気筒の吸気ポート内に発生する負圧との圧力差が
小さくなり、斯くして吸気行程下にある気筒の吸気ポー
ト内にガスを連通枝路から高速度で噴出できなくなる。

このような高負荷運転時であっても機関が高速で運転さ
れている場合には前述したように自然発生のかなり強力
な乱れが燃焼室内に生ずるので連通枝路からガスが高速
度で噴出されなくても十分に燃焼速度が速められ、充填
効率からみて第２スロツトル弁が全開することはむしろ
好ましいことと云える。

−力、機関低速高負荷運転時にはよく知られているよう
にノッキングが発生しやすくなるのでこのノッキングの
発生を阻止するために通常低速高負荷運転時において、
点火時期を遅らせるようにしている。

しかしながらこのように点火時期を遅らせると燃料消費
率が悪化するばかりでなく機関出力が低下する。

このようなノッキングの発生を阻止する他の方法として
低速高負荷運転時に燃焼室内に強力な乱れを発生せしめ
る方法がある。

しかしながら上述の第２スロツトル弁を備えた内燃機関
は機関が低速で運転されていても高負荷運転であれば第
２スロツトル弁が全開しているために吸気行程下にある
気筒の吸気ポート内に連通枝路からガスを高速度で噴出
せしめることができず、従がって燃焼室内に強力な乱れ
を発生させることができないのでノッキングの発生を阻
止するには点火時期を遅らさざるを得ないのが現状であ
る。

本考案は低速低負荷運転時はもとより低速高負荷運転時
であっても燃焼室内に強力な乱れを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考案を詳細に説明する。

第１図を参照するとると、１は機関本体、２ａ＋２ｂ
、２ｃ 、２ｄは夫々１番気筒、２番気筒、３番気筒、
４番気筒、３ａ 、３ｂ 、３ｃ 、３ｄは吸気弁、４
ａ 、４ｂ 、４ｃ 、４ｃｔは排気弁、５ ａ ｔｓ
ｂ 、５ｃ 、ｓｄは吸気ポート、６ａ 、 ６ｂ 。

６ｃ 、６ｄは排気ポートを夫々示す。

また、第１図の断面側面図を示す第２図を参照すると、
７はシリンダブロック、８はシリンダブロック７内で往
復動するピストン、９はシリンダブロック７上に固締さ
れたシリンダ・＼ラド、１０は燃焼室、１１は点火栓を
夫々示す。

第１図並びに第２図を参照すると、吸気マニホルド１２
の各マニホルド枝管１３はスペーサ１４を介してシリン
ダヘッド９に固締され、一方吸気マニホルド１２のマニ
ホルド集合部上には気化器スロットル弁１５を具えた気
化器１６が固締される。

スペーサ１４内には各気筒毎に夫々１個の第２スロツト
ル弁１７が設けられ、これら第２スロツトル弁１７は共
通のスロットル軸１８上に固定される。

第２図並びに第３図に示されるように各第２スロツトル
弁１７はスロットル軸１８に第２スロットル弁中心軸線
Ｐ−Ｐからｌだけ偏心して取付けられる。

−力、第１図並びに第２図に示されるように共通スロッ
トル軸１８の端部にはアーム１９が固着さ札このアーム
１９の先端部とマニホルド枝管１３に固定されたピン２
０間に引張りばね２１が張設される。

斯くして第２スロツトル弁１７はこの引張りばね２１の
ばね力によって常時閉弁方向に付勢されることになる。

−力、第１図並びに第２図に示されるように、シリンダ
・＼ラド９内には機関本体１の長手方向に延びる共通連
通路２２が形成され、更にシリンダヘッド９内には各吸
気ポート５ａ ｖ ５ｂ ｓ ５ｃ ｔ５ｄと共通連通
路２２とを連結する４本の連通枝路２３ａ 、２３ｂ
、２３ｃ 、２３ｄが形成され、これら各連通枝路２３
ａ 、２３ｂ 、２３ｃ、２３ｄの開口２４ａ 、２４
ｂ 、２４ｃ 、２４ｄは吸気弁開弁時に吸気弁３ａ
、３ｂ 、３ｃ 、３ｃｔとそれらの弁座間に形成され
る間隙に指向される。

機関運転時、第２スロツトル弁１７の前面１７ａには吸
気マニホルド１２内の負圧が作用し、一方策２スロット
ル弁１７の背面１７ｂには吸気ポート５ａ内の負圧が作
用する。

従がって第２スロツトル弁１７は、第２スロツトル弁前
面１７ａと背面１７ｂに作用する負圧の圧力差によって
第２スロツトル弁１７を反時計回りに回転せしめる力と
、引張ばね２１のばね力によって第２スロツトル弁１７
を時計回りに回転せしめる力とが釣合った開度位置に保
持される。

今、第２スロツトル弁１７が第２図において破線で示す
角度位置に保持されているとする。

この状態で吸入空気量が増大すれば第２スロツトル弁１
７の前後の圧力差が大きくなるために第２スロツトル弁
１７は開弁力向に回動し、一方第２図に示す状態におい
て吸入空気量が減少すれば第２スロツトル弁１７の前後
の圧力差が小さくなるために第２スロツトル弁１７は閉
弁方向に回動する。

このように第２スロツトル弁１７の開度はほぼ吸入空気
量に比例しており、吸入空気量が増大するにつれて第２
スロツトル弁１７の開度が大きくなる。

従がって機関低速低負荷運転時並びに低速高負荷運転時
のように吸入空気量が少ないときは第２スロツトル弁１
７の開度は小さく、−力機関高速高負荷運転時のように
吸入空気量が多いときには第２スロツトル弁１７の開度
は大きくなる。

第４図は機関運転時における各気筒の吸気ポート５ａ
、５ｂ 、５ｃ 、ｓｃｔ内の圧力変化を示す。

なお、第４図において横軸θはクランク角度を示し、縦
軸は吸気弁かさ部背面近傍における吸気ポート内の圧力
（以下、吸気ポート内圧力と称す）を示し、各基準線Ａ
、Ｂ、Ｃ，Ｄは大気圧を示す。

また、曲線Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈは各吸気ポート５ ａ ｔ５
ｂ、５ｃ、Ｓｄ内における吸気ポート内圧力の変化を示
し、各矢印Ｉ 、Ｊ 、に、Ｌは対応する吸気ポートの
各吸気弁３ａ 、３ｂ 、３ｃ 、３ｄの開弁期間を示
す。

第４図における１番気筒に注目すると、吸気弁が開弁し
た直後のクランク角度範囲Ｍにおいて吸気ポート内圧力
は正圧となり、次いでピストンが下降しているクランク
角度範囲Ｎにおいて吸気ポート内圧力は負圧となり、次
いでピストンが上昇を開始すると吸気ポート内圧力は再
び正圧となることがわかる。

従って第４図において１番気筒と２番気筒のクランク角
度範囲Ｐに注目すると、１番気筒の吸気ポート５ａ内圧
力は負圧となっているのに対して２番気筒の吸気ポート
５ｂ内圧力は正圧となっていることがわかる。

更に、２番気筒と４番気筒のクランク角度範囲Ｑにおい
ては２番気筒の吸気ポート５ｂ内圧力が負圧のとき４番
気筒の吸気ポート５ｄ内圧力は正圧となり、３番気筒と
４番気筒のクランク角度範囲Ｒにおいては４番気筒の吸
気ポー１−５ｂ内圧力が負圧であるとき３番気筒の吸気
ポート５ｃ内圧力は正圧となり、１番気筒と３番気筒の
クランク角度範囲Ｓにおいては３番気筒の吸気ポート５
ｃ内圧力が負圧であるとき１番気筒の吸気ポート５ａ内
圧力が正圧になることがわかる。

従がって１番気筒と２番気筒に注目すると、１番気筒に
おいて吸気行程の前半に１番気筒の吸気ポート５ａ内と
２番気筒の吸気ポーｔ−５ｂ内との圧力差により吸気ポ
ート５ｂより連通枝路２３ｂ１共通連通路２２並びに連
通枝路２３ａを介して吸気ポート５ａ内に混合気が供給
されることがわかる。

同様に２番気筒の吸気行程時には４番気筒の吸気ポート
５ｄから連通枝路２３ｄ１共通連通路２２、連通枝路２
３ｂを介して吸気ポート５ｂ内に混合気が供給され、４
番気筒の吸気行程時には３番気筒の吸気ポート５ｃから
４番気筒の吸気ポート５ｄ内に混合気が供給され、３番
気筒の吸気行程時には１番気筒の吸気ポート５ａから３
番気筒の吸気ポート５ｃ内に混合気が供給される。

このようにして各気筒の吸気行程時には夫々対応する連
通枝路２３ａ。

２３ｂ 、２３ｃ 、２３ｄから各吸気ポート５ａ。

５ｂ、５ｃ、Ｓｄ内に吸気ポート内圧力差によつて混合
気が供給されることになる。

上述のように吸気ポート内に発生する正圧と負圧との圧
力差によって負圧の発生している吸気ポート内に混合気
が供給されるが吸気ポート内に発生する正圧は第２スロ
ツトル弁１７の開度の大きな影響を受ける。

即ち、第２スロツトル弁１７の開度が大きなときは吹返
し作用により吸気ポート５ａ内に発生した正圧は即座に
吸気マニホルド１２内に逃げてしまうために即座に減衰
し、従がって第２スロツトル弁１７の開度が大きな場合
に吸気ポート５ａ内に発生する正圧は極めて小さくなる
。

一方、第２スロツトル弁１７の開度が小さなときは第２
スロツトル弁１７の絞り作用によって吸気ポート、５ａ
内に発生した正圧は吸気ポート５ａ内にさほど減衰する
ことなく保持されることになる。

従がって機関低速低負荷運転時並びに低速高負荷運転時
のように第２スロツトル弁１７の開度が小さなときには
例えば吸気ポート５ｂ内の正圧が減衰することなく保持
されるので吸気行程下にある気筒の吸気ポート５ａ内の
負圧との圧力差が大きくなり、斯くして連通枝路２３ａ
から吸気ポート５ａ内に混合気が高速度で噴出せしめら
れる。

前述したように連通枝路２３ａの開口２４ａは吸気弁開
弁時に吸気弁３ａとその弁座間に形成される間隙に指向
されているので連通枝路２３ａから噴出した混合気は該
間隙を通って燃焼室１０内に高速度で流入する。

その結果、燃焼室１０内には第１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、斯くして燃焼
速度が大巾に速められることになる。

このように機関低速高負荷運転時であっても燃焼室１０
内に強力な乱れを発生させることができるのでノッキン
グの発生を阻止することができる。

従がって点火時期を最適な時期に設定できるために燃料
消費率を向上することができると共に高出力を得ること
ができる。

第５図に別の実施例を示す。

第５図を参照すると、各第２スロツトル弁１７は夫々別
個のスロットル軸２５上に取付けられる。

このスロットル軸２５の取付は位置は第２図の共通スロ
ットル軸１８と同じである。

これらスロットル軸２５の端部には夫々アーム２６が固
定され、第２図と同様に各アーム２６の先端部とマニホ
ルド枝管１３に固定されたピン２７間には引張りばね２
８が張設される。

従がってこの実施例では各第２スロツトル弁１７が夫々
別個に吸入空気量に応じて回動する。

斯くして前述したように例えば吸気ポート５ａ内に正圧
が発生すると吸気ポート５ａに設けられた第２スロツト
ル弁１７のみが閉弁方向に回動せしめられる。

その結果、吸気ポート５ａ内に発生した正圧は第１図に
示す実施例に比べて更に吸気マニホルド１２内に逃げづ
らくなり、斯くして正圧の減衰の程度は第１図に比べて
はるかに小さくなる。

従がって第５図に示される実施例では混合気が第１図に
比べて一層高速度で燃焼室１０内に噴出することになる
。

第６図に更に別の実施例を示す。

第６図を参照すると、この実施例では気化器３０は１次
側スロットル弁３１を有する１次側気化器３２と、２次
側スロットル弁３３を有する２次側気化器３４とを具備
する。

２次側スロットル弁３３のスロットル軸３５に固定され
たアーム３６の先端部はロッド３７を介して負圧ダイヤ
フラム装置３８のダイヤフラム３９に連結される。

負圧ダイヤフラム装置３８はこのダイヤフラム３９によ
って隔成された負圧室４０と大気圧室４１とを有し、こ
の負圧室４０内にダイヤフラム押圧用圧縮ばね５５が挿
入される。

また、負圧室４０は負圧導管５１を介して１次側気化器
ベンチュリ４２並びに２次側気化器ベンチュリ４３に連
結される。

よく知られているように１次側スロットル弁３１の開度
が小さなときは第６図に示すように２次側スロットル弁
３３は全閉状態に保持され、一方１次側スロットル弁３
１が大きく開弁じて吸入空気量が増大せしめられ、それ
によって１次側気化器ベンチュリ４２に発生する負圧が
大きくなるとダイヤフラム３９が下降するために２次側
スロットル弁３３が開弁せしめられる。

一方、第２スロツトル弁１７の共通スロットル軸１８に
固定されたアーム１９の先端部はロッド４４を介しても
う一つの負圧ダイヤフラム装置４５のダイヤフラム４６
に連結される。

この負圧ダイヤフラム装置４５はこのダイヤフラム４６
によって隔成された負圧室４７と大気圧室４８とを有し
、この負圧室４８内にダイヤフラム押圧用圧縮ばね４９
が挿入される。

また、この負圧室４７は負圧導管５０を介して２次側気
化器ベンチュリ４３に連結される。

この実施例では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１７が負圧ダイヤフラム装置４５の圧
縮ばね４９のばね力に抗して時計回りに回動する。

即ち、この実施例では圧縮はね４９が第２図の引張りは
ね２１の機能を果している。

−力、吸入空気量が増大して２次側スロットル弁３３が
開弁し、２次側気化器ベンチュリ部４３に発生する負圧
が所定の負圧よりも大きくなるとダイヤフラム４６が圧
縮ばね４９に抗して下降し、それによって第２スロツト
ル弁１７は全開状態に保持される。

このようにこの実施例は機関高速高負荷運転時に第２ス
ロツトル弁１７を確実に全開状態に保持できるという利
点を有する。

第７図に更に別の実施例を示す。

第７図を参照する、共通スロットル軸１８上にレバー５
２が回動自在に取付けられ、このレバー５２の先端部は
ロッド５３を介してスロットル軸３５に固定されたアー
ム３６の一方の先端部に連結される。

また、レバー５２は共通スロットル軸１８に固定された
アーム１９と係合可能な突起５４を有する。

この実施例では第１図と同様に吸入空気量の増大に応じ
て第２スロツトル弁１７が反時計回りに回動する。

一方、吸入空気量が更に増大して負圧ダイヤフラム装置
３８により２次側スロットル弁３３が開弁せしめられる
とレバー５２は反時計回りに回動せしめられ、それによ
ってレバー５２の突起５４がアーム１９と係合して第２
スロツトル弁１７を強制的に全開位置まで開弁せしめる
。

従がつてこの実施例でも機関高速高負荷運転時に第２ス
ロツトル弁１７を確実に全開状態に保持できるという利
点を有する。

以上述べたように本考案によれば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い
て燃焼速度を速めることができるばかりでなく低速高負
荷運転時における燃焼速度を速めることができるのでノ
ッキングの発生を阻止することができる。

このように低速高負荷運転時におけるノッキングの発生
を阻止できるので点火時期を最適点火時期に設定でき、
斯くして燃料消費率が向上すると共に高出力を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る内燃機関の平面図、第２図は第１
図の側面断面図、第３図は第２図の■−■線（こ沿って
みた断面図、第４図は吸気ポート内の圧力変化を示すグ
ラフ、第５図は別の実施例の平面図、第６図は更に別の
実施例の側面断面図、第７図は更に別の実施例の側面断
面図である。 ５ａ 、 ｓｂ 、 ５ｃ 、 ５ｄ−−−−−−吸気
ポート、１０・・・・・・燃焼室、１２・・・・・・吸
気マニホルド、１４・・・・・・スペーサ、１５・・・
・・・気化器スロットル弁、１７・・・・・・第２スロ
ツトル弁、１８・・・・・・スロットル軸、２１・・・
・・・引張りばね、２２・・・・・・共通連通路、２３
ａ。 ２３ｂ 、２３ｃ 、２３ｄ・・・・・・連通枝路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １．気化器スロットル弁後流の各吸気枝通路内に夫々第
   ２スロツトル弁を設けると共に該吸気枝通路とは別個の
   共通連通路をシリンダ・飄ツドに形成して該共通連通路
   を連通枝路を介して該第２スロツトル弁後流の各吸気枝
   通路内にのみ連結し、上記第２スロツトル弁のスロット
   ル軸をスロットル弁軸線から偏心させると共に該第２ス
   ロツトル弁を常時閉弁方向に付勢する付勢装置を第２ス
   ロツトル弁のスロットル軸に取付けた多気筒内燃機関の
   吸気装置。 ２、実用新案登録請求の範囲第１１項記載の多気筒内燃
   機関の吸気装置において、上記付勢装置が上記の各第２
   スロツトル弁に対して夫々別個に独立して設けられてい
   ることを特徴とする多気筒内燃機関の吸気装置。 ３、実用新案登録請求の範囲第１０項或いは第２１項の
   いずれか１項に記載の多気筒内燃機関の吸気装置におい
   て、上記付勢装置がばねにより構成されることを特徴と
   する多気筒内燃機関の吸気装置。 ４、実用新案登録請求の範囲第１１項記載の多気筒内燃
   機関の吸気装置において、上記付勢装置が気化器ベンチ
   ュリ部の負圧に応動する負圧ダイヤフラム装置からなる
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の吸気装置。 ５、実用新案登録請求の範囲第１項記載の多気筒内燃機
   関の吸気装置において、上記付勢装置が気化器ベンチュ
   リ部の負圧に応動する負圧ダイヤフラム装置に連結され
   、吸入空気量が予め定められた空気量以上になったとき
   に該負圧ダイヤフラム装置によって上記第２スロツトル
   弁が全開せしめられるようにした多気筒内燃機関の吸気
   装置。