JPS586058B2 - 気化内燃機関の吸気マニホルドにおける附加的な空気または排ガスジェットによる活発な流れ変向用装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、供給管が水平なマニホルドのかどならびに絞
り弁の下流および吸込通路の横方向に配置され、前記供
給管には、気化器からの下向き流れの空気−燃料混合物
の方向に部分的に対向して斜め上方に傾斜した流体吐出
オリフイスと、水平なマニホルドのかどで空気−燃料混
合物をそのかどを廻って活溌な方向変換をさせるために
前記混合物の到達流の方向に部分的に対向して斜め側方
に傾斜した流体吐出オリフイスが設けられている、気化
内燃機関の吸気マニホルドでの附加的な空気または排ガ
スジェットによる活溌な流れ変向用装置に関する。

気化内燃機関の吸気マニホルドへ附加的な空気を供給す
る装置は多数の具体例で既に知られている。

これらの装置の機能は大体同じで、即ち排ガス放射を改
良しかつ燃料消費量を減らす機能である。

このような状況において提案された解決はまた概して互
に非常に類似しており、内燃機関の吸気マニホルドへの
附加的な空気の供給は、燃料凝縮物を減少させかつ空気
−燃料混合物にいっそう効果的な乱流を発生させて、弱
い空気−燃料混合物で内燃機関を作動させ得るようにす
るために使われている。

過剰のまたは附加的な空気を供給することにより、まず
排ガスにおける一酸化炭素と未燃炭化水素の割合を減少
させることが可能である。

気化内燃機関の吸気マニホルドへ排ガスを供給する装置
も知られており、これらの装置にはいくつかの形式があ
る。

これらの装置の目的は、排ガスにおける亜酸化窒素の割
合を減少させることである。

この状況で提案された解決は、内燃機関の吸気マニホル
ドへ特定量の排ガスを供給することにより、亜酸化窒素
の形成が減少するように燃焼温度の低下を達成しようと
している。

通常、附加的なまたは過剰の空気を供給する装置と気化
内燃機関の吸気マニホルドへ排ガスを供給する装置は、
内燃機関の作動管理に従って各場合とも空気または排ガ
スの供給を変える制御装置を必要とする。

この状況において、過剰空気を供給する装置は吸気マニ
ホルドに排ガスを供給する装置と同様に知られている。

過剰空気を供給する公知の装置では、空気の供給が吸込
通路の横方向にかつ絞り弁の下流に配置された供給管に
より行なわれ、この供給管には複数の空気吐出オリフイ
スが設けられ、供給管が相応するカバナまたは制御装置
を介して吸気マニホルド内に発達する真空の吸引作用に
より周囲の空気と連絡している。

この公知の装置には次のような欠点がある。

即ち、過剰の空気により空気−燃料混合物にある程度の
乱流が発達するが、この改良の実質的な部分は、通常い
っそう頻繁な場合の多シリンダ内燃機関において乱流混
合物が垂直な下方への向きから吸気マニホルドのほぼＴ
形分岐管の底部水平壁で水平方向に急に変向され、なら
びに吸気マニホルドの水平なかどでも側方へ変向される
ことにより再び打消される。

このことは、特に機関が冷えているときには、小滴の形
で存在する相当部分の燃料が吸気マニホルドの壁に一種
の遠心効果により沈澱することを意味する。

その結果、冷温内燃機関の作動は、最適な傾向をもった
空気−燃料混合物で運転するときに不着火にならないよ
うな仕方では達成できない。

排ガスを供給する公知の装置では、特定量の排ガスの供
給が、直接系の排気側から相応する統御または制御装置
により内燃機関の吸気マニホルドへと行なわれる。

この公知の装置には、圧縮された排ガスの固有の運動エ
ネルギーが、燃料凝縮物を発生しないようにするために
または必要な種類の渦流を達成するためにいづれにして
も利用されてないという欠点がある。

本発明の目的は、これらの欠点を避けかつ附加的には新
しく使用される圧縮空気ジェットまたは排ガスジェット
に個有の運動エネルギーを流れ方向の変化が起る吸気マ
ニホルドの全てのかどで空気−燃料混合物の活溌な流れ
の変向のために利用し、もってエンジンの全ての作動状
態においてマニホルド壁に燃料凝縮物が形成されるのを
防止し、空気−燃料混合物の乱流を改良しさらに燃料小
滴を霧化するように、前述の種類の装置を改良すること
である。

本発明によれば、この目的は次のようにして達成される
。

即ち、吸気マニホルドのＴ形分岐管のほぼ中心でその底
壁の近くにならびに水平なマニホルドのかどでその外側
壁の近くに流体供給管を配設し、流体吐出ジェットを斜
めにかつ到達混合流の方向に対して部分的に対向して整
合させ、独立したコンプレツサまたは後バーナユニット
のコンブレツサからの圧縮空気および／または相応する
調整制御ユニットを介して直接排ガス系からの排ガスを
供給管に送り、これによって本発明は速い流体噴流に個
有の附加的な運動エネルギーを用いて混合流を垂直な下
降方向から水平方向に活溌に変向させ、その水平方向で
混合流が水平なマニホルドのかどを廻って流れ、ならび
に個々のマニホルド分岐管に流入し、もって吸気マニホ
ルドの壁に遠心効果の結果これまで発生していた凝縮物
が形成されないように十分に阻止される。

一般に、流体の速度が速くなり、レイノルズ数が増加す
ると、流線が乱れて乱流を生ずるが、超音速で空気吐出
ジェットを通っている圧縮空気および排ガスの影響の下
に、燃料小滴の附加的な霧化と空気−燃料混合物の烈し
い乱流が達成される。

圧縮空気および排ガスに高圧が発達するため、本発明に
より提案された方法で、超音速流を非常に低い空気およ
びガス質量流でさえなし遂げられるので、超音速に伴う
衝撃波を利用して空気−燃料混合物に乱流を増加させる
ことができる。

本発明による装置を有する内燃機関は、吸気マニホルド
の壁に凝縮物が形成されないように確実に防止されかつ
空気−燃料混合物に烈しい乱流が起るため、機関が冷え
ているときでさえ不着火になる心配なしに最適な傾向を
もった空気−燃料混合物で運転することができる。

以下、本発明を附図に示したいくつかの例を参照してい
っそう詳細に説明する。

図中、同一の構成要素には同一の参照数字を附してある
。

図には慣用の下向気化器を示してあり、この気化器が吸
気マニホルド４のＴ形分岐管２にフランジを介して取り
つけられている。

この吸気マニホルド４のＴ形分岐管２は、ほぼ水平な２
つのマニホルド分岐管３に連通し、この水平な分岐管３
は、水平なかどを経て機関シリンダに導かれている。

気化器１から来る空気−燃料混合物がＴ形分岐管２の底
壁５により常時変向され、空気流がほぼ矢印６の方向に
沿って進み、一方ほぼ小滴の形をしている燃料の移動は
破線で示した矢印７に従っている。

過剰の空気を供給するどんな公知の装置でもこれまで吸
気マニホルド４の壁に燃料の小滴が沈澱したり燃料凝縮
物８のフイルムが形成されるのを防止することができな
かった。

燃料凝縮物のフイルムが吸気マニホルドの大部分の水平
なかどの外側壁に同様に形成される。

しかしながら、本発明によれば、吸気マニホルド４のＴ
形分岐管２の中心でかつその底壁５に隣接してほぼ水平
方向にマニホルドを通って延びて流体供給管９が配設さ
れている。

この流体供給管９が吸気マニホルド横断面を横切って底
壁５に平行に横方向に延びている。

この管９には、円周方向に不等に間隔を置いて半径方向
に延びている流体吐出ジェット即ち通路１０，１１，１
２が設けられており、これらのジェットは細まり−広が
り流区分または円筒一広がり流区分を有する。

細まり−広がり流区分は周知の超音速の“ラバル管”の
流れ区分であり、最初の細まり部分が流体を音速（最小
区分に起る）にまで加速し、その後第２の広がりノズル
部分で流体が超音速にまで加速されるものである。

円筒一広がり流区分は、ノズルの穿孔作業を容易にする
ために単純化された細まり−広がり流区分である。

この円筒一広がり流区分も超音速流を与えるが、若干乱
れを伴なう。

それにも拘わらず、これらのジェットの特性は本発明の
目的のために十分である。

これらのジェットに圧縮空気および／または排ガスが供
給されることにより、超音速で流れる空気またはガス噴
流１３が燃料小滴７の移動方向に対しほぼ垂直に燃料小
滴に衝突してそれらを矢印１４で示した流れ方向に活溌
に変向させる。

同様な流体供給管９ａが吸気マニホルドの水平なかどで
ほぼ垂直に吸気マニホルドの横断面を横切って延びるよ
うに配設され、かどの外側壁に隣接しかつこれと平行に
位置している。

また、第８図のように、供給管９ａにも供給管９と同様
にジェット１０，１１．１２のような複数の流体吐出ジ
ェットが配設されており、供給管９のジェット１０，１
１，１２と同じ流れ断面を有する。

従って、供給管９ａからの空気またはガス噴流が水平な
かどの外側壁で投げ出される流体小滴に衝突してこれら
を水平面でかつ流れ方向３１に活溌に変向させ、かつ内
燃機関の入口弁の上に直接吹き送る。

このような状況において、供給管９と９ａの側方にそれ
ぞれ配設された斜め下方と斜め側方に配向された流体吐
出ジェット１２は、吸気マニホルドの底壁または側壁に
フイルムを形成しがちのどんな燃料凝縮物でも粉砕して
霧化するために設けられている。

第２図は、内燃機関の吸気マニホルド４における空気（
または排ガス）供給管９の設計配置を示す。

この供給管９には支持円板１６が設けられており、この
支持円板が吸気マニホルド４に形成された孔１９内の鎖
錠溝１８と協働する鎖錠棒１７を有し、これによって空
気（または排ガス）吐出ジェット１０，１１．１２が局
部的混合流に対して正確に位置するようにすることがで
きる。

供給管９が、支持円板１６を介しさらに密封体２１を挿
んでねじ込んだパッキン押え２０を介して吸気マニホル
ド４に取りつけられている。

供給管９が下降管路２２を介して圧縮空気源（図示省略
）へまたは調整制御装置（図示省略）を介して機関排ガ
スへ連結されている。

第３図は、絞り弁２３により制御される気化器１と関連
した本発明による装置をさらに詳細に示す。

本発明による装置の活溌な変向効果の不利な影響は、特
に部分的な負荷状態の下で濃い空気−２燃料混合物２４
が一方の側へ変向する結果として起るのであるが、流体
供給管９を吸込通路の軸線に対して一定距離“Ｘ”だけ
側方へずらすことにより補償することができる。

空気（または排ガス）供給管９を吸気マニホルドの軸線
に対して斜めに配置することもできる。

第４図は、特に有益でありかつＶ型機関に適する種類の
、吸気マニホルド４における本発明による空気（または
排ガス）供給管９の設計配置を示す。

供給管９を取りつけて固定するために必要な構成要素は
第２図に示したものと実質的に同一であるが、この特別
な例では、吸気マニホルド４のＴ形分岐管の底壁５に対
し供給管９の取付け用開口部が斜めに位置し、これに適
合させるために供給管９に対し下降供給管路２２が斜め
に延びているので、供給管９の取りつけの際に、供給管
９の先端を面取りしないでそのままその取付け開口から
吸気マニホルド４に挿入すると、供給管９の先端下縁が
吸気マニホルド４の底壁５に突き当って入れることがで
きない。

このため、供給管９の先端下縁を斜めに面取りして供給
管９の挿入取りつけを容易にしてある。

第５図は、本発明による装置の附加的な細部の実施例を
示す。

燃料小滴７が供給管９の下で吸気マニホルド４の底壁５
に衝突する直前の時点で燃料小滴を変向させるために、
壁にこぶ１５が設けられており、そこには供給管９に対
して平行に延びる２つの内側案内溝２５が形成され、こ
れらが斜め下方に向いた吐出ジェット１２から流出する
空気（または排ガス）の噴流をいわば羽根の形で上方へ
変向させる。

下降管路部分と上昇管路部分が低い点を介してつながっ
ている供給管路とは逆に、たえず下降している供給管路
２２では、燃料がその度ごとに流れ出るので、機関が停
止しているときに燃料が集まって凝縮物を形成すること
ができない。

従って吸気マニホルド４に供給管９を取りつける際には
供給管９に連結される供給管路２２が下降状態となるよ
うに取りつけなければならない。

第６図と第８図は、本発明による装置を備えた４シリン
ダ内燃機関用の完全な吸気マニホルドを示す。

供給管９が水平に位置していて第１図乃至第５図に示し
た供給管９と対応している。

供給管９ａ（４個）が垂直に位置していて、吐出ジエツ
ト１０，１１，１２を有するが、これらのジェットは供
給管９の場合と同じように配設されているが（第８図に
示した）吸気マニホルドの側壁に対してかつ供給管９ａ
の一方の側にのみ配設されている。

これらのジェットは空気−燃料混合物を吸気マニホルド
の水平なかどを廻って、機関入口弁（図示省略）の入口
ポートへ通じる流れ方向３１へ活溌に変向させて、混合
物を直接入口弁の上へ吹き送り、入口弁では混合物が所
望の方法で蒸発する。

第７図は本発明による装置を備えた８シリンダ内燃機関
用の完全な吸気マニホルドを示す。

２つの気化器と、（平面図で示した）吸気マニホルドの
２本のＴ形分岐管があり、この吸気マニホルドには水平
方向に位置した２本の供給管９が設けられている。

供給管９ａ（４個）が垂直に位置していて吐出ジエツト
１０，１１，１２を有しており、これらのジェットは供
給管９の場合と同じようにしかし吸気マニホルドの側壁
に対して配設されている。

これらのジェットが吸気マニホルドの両側に空気−燃料
混合物を、機関入口弁（図示省略）の入口ポートへ通じ
る流れ方向３１へ活溌に変向させて、その混合物を直接
入口弁の上へ吹き送り、そこで所望の方法で蒸発する。

管状流体供給管における吐出ジェットは、空気−燃料混
合物を内燃機関の異なるシリンダへ分配制御するために
も使われるが、これは吐出ジェットの異なるどの横断面
および異なるジェット数により達成されかつこれによっ
て吸気マニホルドの種々の個所への流体供給を変える。

活溌な変向の目的のために噴射される附加的な空気（ま
たは排ガス）の量を必要な空気−燃料比に従って正確に
制御しなければならないことは自明である。

本発明をその好適な実施例で示しかつ述べたけれども、
本発明の範囲から逸脱せずに多くの変形と修正をなし得
ることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置を備えた内燃機関に所属する
吸気マニホルドのＴ形分岐管の垂直断面図、第２図は第
１図の線１１−１１に沿って切断した垂直断面図、第３
図は本発明による装置のさらに詳細な具体例を示す図で
第１図の断面と同様な断面図、第４図は特にＶ−機関に
適する空気供給管の配置を示す図で第２図の断面と同様
な断面を示す図、第５図は本発明による装置のさらに詳
細な図で第１図の断面と同様な断面図、第６図は本発明
による装置を備えた１つの気化器と４シリンダを有する
内燃機関に所属する吸気マニホルドの水平断面図、第７
図は本発明による装置を備えた２つの気化器と８シリン
ダを有する内燃機関に所属する吸気マニホルドの水平断
面図、第８図は第６図の部分“Ａ”を示す図である。 １・・・気化器、４・・・吸気マニホルド、９・・・管
状流体供給管、１０，１１，１２・・・流体流れジェッ
ト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気マニホルド４と、この吸気マニホルドに取りつ
   けられた気化器１とを有し、気化器が空気ー燃料混合物
   をマニホルドに吐出する空気−燃料吸込通路を有し、マ
   ニホルドは、空気−燃料吸込通路の軸線と一致する軸線
   を有する垂直な通路とこの垂直な通路と直角に交差して
   両側に水平に延びる通路とからなるＴ形分岐管２と、こ
   のＴ形分岐管の水平な通路から空気−燃料混合物を水平
   なかどを経て機関シリンダに導くための通路を有する水
   平な分岐管３とからなる、内燃機関と組合わせて用いら
   れる装置において、マニホルドの通路の内壁に液体フイ
   ルム状の燃料凝縮物が形成されないように防止する装置
   を備え、この装置は、マニホルドの通路と通路が互に交
   差する個所で吸気マニホルドへ吐出される空気噴流また
   はエンジン排ガス噴流の形の噴射された圧縮流体により
   作用するようになっており、前記噴流は空気−燃料混合
   物を活溌なジェット作用によりかどを廻って変向させ、
   燃料を霧化しかつ乱流を起すように、かとを廻る空気−
   燃料混合物の外側に位置していてかつ空気−燃料混合物
   の到達流の方向に対して斜めにしかも部分的に対向して
   整合されるようになっており、前記装置は入口端部で圧
   力流体源に連結された少なくとも１つの管状流体供給管
   ９，９ａ ，２２からなり、この流体供給管がマニホル
   ドの通路の壁に沿ってこれと間隔を置いてマニホルドの
   通路を横切って延びている出口端部を有し、前記出口端
   部には、半径方向に延びている複数の流体流れジェット
   があり、これらのジェットには、ジェットからマニホル
   ドの通路に吐出される流体が、混合物の到達流の方向と
   部分的に対抗する方向に噴射されるような方向に斜めに
   傾斜したジェット１１と、空気−燃料混合物の到達流の
   方向から変向して流体供給管から離れ去る空気−燃料混
   合物の流れ方向とほぼ整合する方向に向いたジェット１
   ３とがあり、もってマニホルドの通路の内壁に液体フイ
   ルム状の燃料凝縮物が形成されないように防止したこと
   を特徴とする装置。 ２ 前記流体供給管９，２２の出口端部が気化器吸込通
   路の下にあるＴ形分岐管２の水平な通路をほぼ水平に横
   切って延びており、前記出口端部の複数の流体流れジェ
   ットは、ジェットから前記の水平な通路に吐出される流
   体が混合物の到達流の方向と部分的に対向する方向に噴
   射されるような方向に両側へ斜め上方に傾斜したジェッ
   ト１１と、空気燃料混合物の到達流の方向から両側の前
   記水平な通路へ変向して、流体供給管から離れ去る空気
   −燃料混合物の流れ方向とほぼ整合する方向に句いたジ
   ェット１３とを含む特許請求の範囲第１頃記載の装置。 ３ 前記Ｔ形分岐管２の水平な通路の底壁に燃料フイル
   ムができないようにするために流体を前記底壁に対して
   指向させる、斜め下方へ両側に向けられたジェット１３
   を含む特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 吐出ジェットが流体に超音速流を起す細まりー広が
   り流区分を有する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ 吐出ジェットが流体に超音速流を起す円筒一広がり
   流区分を有する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６ 供給管が吸込通路の縦軸線に対して偏心して配設さ
   れている特許請求の範囲第２項記載の装置７ マニホル
   ドの通路の底壁に、これに沿って延びている供給管９の
   軸心に対してほぼ平行な流体案内溝２５を設け、溝を形
   成する一方の側の面を流体の噴流を上方へ変向させるよ
   うに羽根状の斜面に形成した特許請求の範囲第２項記載
   の装置。 ８ 吐出ジェットを有する管状の流体供給管９ａが吸込
   マニホルドの水平な分岐管３の水平なかどにもかどの垂
   直な側壁に沿って延びるように配設され、これらの供給
   管９ａが円周方向に間隔を置いて半径方向に延びる複数
   の流体流れジェットを有し、これらのジェットには、流
   体をマニホルドの通路の側壁に対して指向させる斜め側
   方へ向いたジェット１２があり、もって空気−燃料混合
   物を水平なかどを廻って活溌に変向させ、吸込マニホル
   ドの通路の側壁に燃料フイルムができないように阻止し
   、流れに乱流を起し、混合物中の燃料を霧化するように
   した特許請求の範囲第１項記載の装置。