JPS585461A - 過給機を備えた内燃機関の吸気装置 - Google Patents

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】 本発明は過給機を備えた内燃機関の吸気装置に関するも
ので、燃費を向上させる事を目的としたものである。

一般に過給機を備えた内燃機関では、異常燃焼防止の為
の圧縮比低減、過給機を駆動する為の動力損失等により
機関の燃費悪化は避ける事ができないが、何らかの方法
によって気化器等の燃料供給装置から供給された燃料の
微粒化を促進したり、機関に吸入される吸気に適当な流
動（渦流、旋回流、乱れ等）を与えたりすると、その燃
費悪化も食い止めるばかりでなく向上（改善）させる事
ができる。

即ち機関に吸入される吸気に適当な流動が与えられると
、燃料の気化が促進されて良質な混合気が形成され、特
に機関の圧縮行程中にも残存する如く強い流動が与えら
れると（機関の吸気行程において吸気の強い流動が与え
られると）、これにより点火栓の近傍が掃気されて着火
性が高まり、点火後の火災伝播速度が増大して燃費が向
上するのである。

気化器等の燃料供給装置から供給された燃料の微粒化を
促進する事は、燃費工場に有効であるのは言うまでもな
い。

本発明は以上の様な目的を達成しようとしたもので、以
下図面に従って説明する。

第１図は本発明による内燃機関の吸気装置の一実施例で
、機関に過給を行う為、出力軸からベルト、チェーン等
を介して駆動される過給機１６を備えている。

過給吸気通路１５（吸入側）から吸入された吸気は過給
機１６に到り、ここで隣合うベーン１７により密閉され
て圧縮（加圧）され、過給吸気通路１８（吐出側）、分
岐部１９（多シリンダー機関の場合）、過給吸気ポート
２０（過給吸気通路１８の一部である）を経て、過給吸
気弁２１から機関の作動室４（シリンダーヘッド１、ピ
ストン２、シリンダー３により形成される空間）へ圧入
される。

吸気弁５、排気弁６は通常のものと何ら変りはないが、
過給吸気弁２１は吸気行程のほぼ終期（例えばピストン
２の下死点位置）に開を、圧縮行程の所定の時期（例え
ばクランク角度で下死点位置８０°）で閉じる様になっ
ている。

即ち吸気弁５からは従来どおり吸気を吸入し、吸気弁５
が閉じた後に過給吸気弁２１から加圧された吸気も一定
期間作動室４へ圧入し、過給が行なわれるのである。

これにより過給機１６は大流量の吸気も圧縮する必要は
ないから、小型となり駆動馬力も少ない。

過給機１６に吸入される吸気の流量も制御するには、気
化器１０の絞弁１１と機械的に連動する過給絞弁１１′
（図では気化器の絞弁１１の絞弁軸に固着されている）
を用いる様にする。

この場合、過給吸気通路１５からは空気だけが吸入され
るから、気化器１０の燃料流量はそれに見合う様に調整
しておく。

（過給吸気通路１５の入り口を気化器の絞弁１１の下流
側に配置する場合は、この必要はない。更に過給機１６
に吸入される吸気の流量は気化器の絞弁１１が制御する
事になるから、過給絞弁１１′は不要である）。

本発明の特徴はこの様な過給機１６を備えた内燃機関に
おいて、過給機１６から圧送されてくる吸気の高速気流
によって気化器等の燃料供給装置から供給された燃料を
微粒化する事にある。

即ち１４は過給機１６から圧送されてくる吸気が噴出す
るノズルで、気化器１０から機関の作動室４へ到る吸気
通路（吸気管９、吸気ボード８等）の内壁に付着する液
状燃料も燃料ノズル１３により吸上げ、これに高速気流
を衝突させて微粒化するものである（気化器１０から噴
出した燃料は燃料粒子のもつ自重・慣性等の理由の為、
吸気通路の屈曲部−例えば図示の如く、各シリンダーへ
接続する吸気管の集合部の底部１２−に付着して液状燃
料となる事が多い）。

過給機１６から圧送されてくる吸気の圧力がたとえ正圧
であっても、ノズル１４から吸気が高速度で噴出すると
先ず周囲の圧力まで減圧され、続いでそれ自身のもつ運
動エネルギーによって周囲の圧力よりも低くなって、吸
気通路の内壁に付着して液状燃料を燃料ノズル１３から
吸上げ、これを微粒化する事ができるのである。

気化器の絞弁１１が閉じている時は、過給機１６の吐出
圧はあまり高くないが、吸気管９の圧力が極めて低いの
で、ノズル１４からの吸気の噴出速度は大きく、燃料は
良く微粒化される。

燃料の微粒化を更に促進する為には、燃料ノズル１３又
はノズル１４にらせん溝を形成し、燃料又は吸気がらせ
ん運動を描きながら噴出する様にすれば良い。

燃料供給装置が燃料噴射装置である場合は、過給機１６
から圧送されてくる吸気の高速気流も燃料噴射弁（図示
せず）より噴射された燃料に衝突させて微粒化する様に
する。

この様に本発明よれば、燃料供給装置から供給された燃
料が極めて良く微粒化されるので、気化が促進され完全
燃焼が可能となり、燃費を大幅に向上（改善）させる事
ができる。

尚、ノズル１４から噴出する吸気の噴出速度が大きい程
燃料の微粒化は促進されるから、第２図に示す如く、隣
合うベーン１７によって形成される空間が最小となる位
置２２（ここの圧力は過給吸気通路１８の圧力よりも高
い）から吸気もノズル１４へ導びく様にすると良い。

又、第３図に示す如く過給吸気通路１８に昇圧弁２３を
設置し、この上流側の圧力を感知して作動するダイアフ
ラム装置２４によって昇圧弁２３も開閉させ、ノズルへ
高い圧力を導く様にしても良い（昇圧弁２３をその軸に
対して偏心させ、ここに過給機１６の吐出圧が作用した
時、昇圧弁２３がこれにバネにより予め与えられた閉鎖
トルクに打ち勝って開く様に構成すれば、ダイアフラム
装置２４は特に必要ではなくなる）。

この場合、ダイアフラム装置２４は過給機１６の吐出圧
が大気圧より僅か低いところから昇圧弁２３を開き始め
、大気圧より僅か高くなると前回させる様にしてある。

次に第１図において、過給供給ポート２０の方向も例え
ばシリンダー３の中心軸に対して偏心させる如く設定す
ると、吸気肯定において強力な吸気の流動（渦流、旋回
流等）が形成されるから、これが圧縮行程中にも残存す
る事によって点火栓７の近傍を掃気して着火性も高め、
点火後の火災伝播速度を増大させて燃費も向上させる事
ができる。

この場合、気化器の絞弁１１が閉じた機関の低負荷域で
は過給供給ポート２０を流れる吸気流速が小さいから、
第４図に示す如く分岐部１９の直前に閉鎖弁２５を設置
し、機関の低負荷域ではこれも閉じて（全閉して）、過
給機から圧送されてくる吸気を小径のバイパス通路２６
を通過される様にする事が望ましい（閉鎖弁２５から過
給吸気弁２１へ到る過給吸気通路の容積をできる限り小
さくする為、過給吸気弁２１の近傍に副閉鎖弁２７を設
置しても良い）。

これによりバイパス通路２６を流れる吸気流速は大きく
なるから、機関の作動室には吸気の強力な流動が形成さ
れる様になる（バイパス通路２６の方向は、例えばシリ
ンダーの中心軸に対して偏心させる如く設定してある）
。

閉鎖弁２５は気化器の絞弁１１で開閉するか、又は吸気
管９の負圧を感知して作動するダイアフラム装置（図示
せず）によって開閉する様にし、前者の場合は気化器の
絞弁１１が一定開度開いた後に閉鎖弁２５が開き始める
様にするのが良い（共に全開する事は言うまでもない）
。

尚、閉鎖弁２５の上流側に第３図に示すダイアフラム装
置２４によって開閉される昇圧弁２３を設置すれば、前
述の理由によって燃料の微粒化が促進される。

又バイパス通路２６を、第２図に示す如く隣合うベーン
１７によって形成される空間が最小となる位置２２に接
続する様にすれば、機関の作動室に吸気の強力な流動が
形成される事は明らかである（この場合、閉鎖弁２５は
不要となる）。

更には、バイパス通路２６も第１図において吸気弁５の
近傍へ接続し、吸気弁５の近傍から作動室４へ向って吸
気を（その噴出方向を例えばシリンダー３の中心軸に対
して偏心させる如く設定して）噴出させる様にしても、
吸気の強力な流動が形成される事は明らかである。

第５〜７図に示す実施例はバイパス通路２６からの吸気
の噴出を間歇的にして、同一流量でも噴出速度を増して
より強い吸気の流動が得られる様にしたものである。

即ち、第５図は過給吸気弁２１の弁棒部２１′でバイパ
ス通路２６を開閉（断続）するものであり、第６図は過
給吸気弁２１を駆動するカム及びロッカーアーム（図示
せず）で駆動される開閉弁２８によってバイパス通路２
６を開閉するものであり、又第７図は出力軸の回転の１
／２に減速されて駆動されるロータリ弁２９によりバイ
パス通路２６を開閉するものである。

いずれも過給吸気弁２１が開き閉鎖部３０、３０′、３
０″が移動すると、今迄閉じていたバイパス通路２６が
連通路３１、３１′、３１″も介して開かれ（連通し）
、吸気が高速度で噴出する様になっている。

尚、閉鎖弁２５は第３図に示すダイアフラム装置２４で
開閉する様にしても良い事は明らかである。

次に、本発明をロータリピストン機関に適用した実施例
を第８図に示す。

即ち、過給機１６によって加圧された吸気も過給吸気通
路３８、過給吸気弁４０（出力軸の１／２に減速されて
駆動されるロータリ弁を使用している）を介して、機関
の作動室３５（ロータリピストン３２、ローターハウジ
ング３３、サイドハウジング３４によって形成される空
間）へ圧入して機関に過給を行うと共に、過給機１６か
ら圧送されてくる吸気の高速気流によって、気化器１０
から供給された燃料（吸気通路に付着した液状燃料）を
微粒化する様にしている。

（過給吸気弁４０は吸気行程のほぼ終期に開き、圧縮行
程の所定の時期に閉じる事は言うまでもない）。

３７は吸気管、３９は機関の作動室３５に強い流動（乱
れ）を形成するバイパス通路、４１は閉鎖弁である。

第２、３、４図で述べた方法は、この実施例においても
同様に適用される事は言うまでもない。

尚、バイパス通路３９も過給吸気通路３８の作動室３５
に開口する開口部３８′へ導き、ここから吸気を作動室
３５に噴出させて吸気の流動を形成する様にしても良い
。

図では過給吸気通路３８はサイドポード式であるが、ベ
リフェラポート式にしても良いものである。

バイパス通路３９からの吸気の噴出も間歇的にした実施
例も第９図に示す。

即ち、過給吸気弁４０に形成された連通路４２がバイパ
ス通路３９に一致（連通）すると、バイパス通路３９が
開かれ、ここから機関の作動室３５に吸気が高速度で噴
出し、強力な吸気の流動を形成する。

この場合、バイパス通路３９を開閉（継続）する時期は
、特に過給吸気通路３８の開閉時期（過給吸気弁４０の
開閉時期）に同調させる必要はない。

（第５・６・７図の場合も同様である）第１０・１１図
は吸気行程のほぼ終期に開き、圧縮行程の所定の時期の
閉じる過給吸気弁を使用しないで機関に過給を行うもの
である。

先ず第１０図において、過給機４５から圧送されてくる
吸気は吸気通路４９（バイパス通路５０も含む）を経て
吸気弁５（開閉時期は通常のものと何ら変りはない）か
ら機関の作動室４へ圧入され、過給が行なわれる。

４８は閉鎖弁で、例えば気化器４３の絞弁４４に連動さ
せる様にしてあり、これによりバイパス通路５０の圧力
は高められ、吸気通路の内壁に付着した液状燃料も燃料
ノズル４６から吸上げ、ノズル４７から噴出する吸気の
高速気流によって微粒化する事ができる。

今吸気弁５が開き吸気行程が始まると、噴口５１から吸
気が作動室４へ噴出し、強力な吸気の流動が形成される
。

この場合、過給機４５の駆動馬力を少なくする為、バイ
パス通路５０の圧力は比較的低くしてあるから、吸気弁
５が開くと作動室４の残留ガスが一瞬逆流する（気化器
の絞弁４４を閉じた機関の低負荷時）。

従って、噴口５１から噴出する吸気の気流によってこの
逆流を防止し、進んでは作動室４の残留ガスを掃気する
までには到らない。

噴口５１からの吸気の噴出を、二点鎖線示の如くロータ
リ弁５２（図では出力軸の回転の１／４に減速されて駆
動される）を使用して間歇的にしても良い事は云うまで
もない（ロータリ弁５２の開く時期は吸気行程の初期は
避ける様にする）。

次に第１１図においても、同様に過給機５から圧送され
てくる吸気は吸気通路５４（バイパス通路５６も含む）
を経てロータリピストン機関の作動室３５へ圧入され、
過給が行なわれる様になっている。

５７は作動室３５に強い吸気の流動を形成する噴口であ
る。

この場合バイパス通路５６を隣合うベーン４５′によっ
て形成される空間が最小となる位置５８に接続する様に
してある。

もしバイパス通路５６を流れる吸気流量が不足するなら
ば、二点鎖線示の如く閉鎖弁５８（全閉はしない）を設
置すると良い。

第１１図に示す本発明においては、バイパス通路５６の
圧力は吸気通路５４（過給機４５の下流側）の圧力より
も高いから、特に過給機４５の下流側の吸気通路５４の
内壁（例えば屈曲部の低部５５）に付着する液状燃料を
、第１０図と同様に（即ち、燃料ノズル４６及びバイパ
ス通路５６を流れる吸気が噴出するノズル４７を使用し
て）微粒化する事ができるものである。

以上本発明は過給機を備えた内燃機関において、（１）
過給機から圧送されてくる吸気の高速気流によって燃料
の微粒化を促進する事。

（２）過給機から圧送されてくる吸気の速い気流によっ
て吸気の流動も形成する事。

（３）過給機から圧送されてくる吸気の高速気流によっ
て燃料の微粒化を促進すると共に、吸気の流動も形成す
る事。

の３つの場合に分たれる。

本発明は以上の如く、過給機を備えた内燃機関において
、燃料供給装置によって供給された燃料を前記過給機か
ら圧送されてくる吸気の高速気流に衝突させて微粒化し
たり、前記過給機から圧送されてくる吸気の速い気流に
よって吸気の粒度を形成させる様にしたので、機関の燃
費も大幅に向上（改善）させる事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１・３・４・５・６・７・８・９・１０・１１図は本
発明による内燃機関の吸気装置の断面図、第２図は過給
機の断面図。 １はシリンダーヘッド、２はピストン、３はシリンダー
、４・３５は作動室、５は吸気弁、６は排気弁、７・３
６は点火栓、８は吸気ポート、９・３７は吸気管、１０
・４３は気化器、１１・４４は絞弁、１２は各シリンダ
ーへ接続する吸気管の集合部の底部、１３・４６は燃料
ノズル、１４・４７はノズル、１５・１８・３８は過給
吸気通路、１６・４５は過給機、１７・４５′はベーン
、１９は分岐部、２０は過給吸気ポート、２１・４０は
過給吸気弁、２２・５３は隣合うベーンによって形成さ
れる空間が最小となる位置、２３は昇圧弁、２４はダイ
アフラム装置、２５・４１・４８・５８は閉鎖弁、２６
・３９・５０・５６はバイパス通路、２７は副閉鎖弁、
２８は開閉弁、２９はロータリ弁、３０・３０′・３０
″は閉鎖部、３１，３１′、３１″・４２は連通路、３
２はロータリピストン、３３はローターハウジング、３
４はサイドハウジング、４９・５４は吸気通路、５１・
５７は噴口、５２はロータリ弁、１１′は過給絞弁、２
１′は弁棒部、３８′は開口部である。　特許出願人　
北村秀一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関によって駆動される過給機を備え、この過給
   機から圧送 されてくる吸気を機関の 作動室へ圧入して過給を行う内燃機関において、燃料供
   給装置によって供給された燃料を前記過給機から圧送さ
   れてくる吸気の高速気流に衝突させて微粒化する様にし
   た事を特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. （２）機関によって駆動される過給機を備え、この過給
   機から圧送さ れてくる吸気を機関の作 動室へ圧入して過給を行う内燃機関において、燃料供給
   装置によって供給された燃料を前記過給機から圧送され
   てくる吸気の高速気流に衝突させて微粒化すると共に、
   前記過給機から圧送されてくる吸気の速い気流によって
   吸気の流動も形成させる様にした事を特徴とする内燃機
   関の吸気装置。