JPS589256B2 - 多気筒内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多気筒内燃機関の吸気装置に関する。

通常特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
増大するために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。

一方、米国特許第３，５ ０ ５，９ ８ ３号明細書
には各気筒の吸気管内に夫々スロットル弁を設け、各ス
ロットル弁下流の吸気管内を共通の連通路を介して互に
連通した内燃機関が開示されていを。

この内燃機関では各吸気通路内の混合気が共通の連通路
を介して往来するために各気筒内に供給される混合気の
空燃比を一様にすることができる。

しかしながらこの内燃機関では共通の連通路は単に各吸
気管内の混合気の空燃比を均一化することを目的として
おり、共通の連通路から混合気が各吸気管内に高速度で
流出することもないので低速低負荷運転時に強力な乱れ
を発生させることは困難である。

本発明は簡単な構造でも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必要時に強力な乱れを燃焼室
内に発生することのできる内燃機関の吸気装置を提供す
ることにある。

以下、添附図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図を参照すると、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，４
ｃ，４ａは排気弁、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄはヘリカル
型吸気ポート、５ａ，５ｂ，５ｃ，６ｄは排気ポートを
夫々示す。

第２図は第１図の■一■線に沿ってみた２番気筒２ｂの
断面図を示し、第２図において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ヘッド、１
０は２番気筒の燃焼室を夫夫示す。

なお図には示さないが燃焼室１０内には点火栓が配置さ
れる。

第１図並びに第２図を参照すると、一対の気化器ハウジ
ング１１．１２が機関本体１に取付けられ、これら気化
器ハウジング１１．１２には夫々可変ベンチュリ型気化
器本体１３，１４が設けられる。

気化器ハウジング１１．１２内の各混合気通路１５．１
６は一対の混合気枝通路１７，１８：１９，２０に夫々
分岐され、これら各混合気枝通路１７，１８，１９，２
０は夫々吸気ポート５ａ，５ｂ，５ｃ，５，ｄに連結さ
れる。

また、これら各混合気枝通路１７，１８，１９，２０内
には夫々気化器スロットル弁２１，２２，２３，２４が
配置され、これら各スロットル弁２１，２２，２３，２
４はリンク機構により互いに連結されて同時に開弁制御
されるがこれを第１図では簡略化して共通のスロットル
軸２５に固定されているように示す。

第２図に示すように混合気枝通路１８の底面上には楔型
凹溝３２が形成され、この凹溝３２内にスロットル軸２
５が配置される。

このように凹溝３２を形成することによってスロットル
弁２２が破線で示すように全開したときに吸入混合気の
流入抵抗を極めて小さくすることができる。

また第２図に示すように可変ベンチュリ型気化器本体１
３は可動サクションピストン２６と可動ニードル２７並
びに計量ジェット２８とを有し、よく知られているよう
に可動サクションピストン２６はスロットル弁２５の上
流でかつサクションピストン２６下流の混合気通路１５
内の負圧が常時一定負圧になるように上下動する。

各スロットル弁２Ｌ２２，２３，２４の下方には機関本
体１の長手方向に延びる共通連通路２９が設けられ、こ
の共通連通路２９から各吸気ポート５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄ内に通ずる４本の連通枝路３０ａ ，３０ｂ，３０
ｃ ，３０ｄがシリンダヘッド９内に形成される。

これら各連通枝路３０ａ ，３０ｂ，３０ ｃ，３０ｄ
は対応する吸気弁背面近傍の吸気ポート５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄ内壁面上に開口し、しかも各連通枝路３０ａ，
３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは各吸気弁開弁時に吸気弁とそ
の弁座間に形成される間隙に指向される。

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

なお、第５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，０，Ｄは大気圧を示す。

また、曲線Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは各吸気ポート５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄ内における吸気ポート内圧力の変化を示し、
各矢印Ｉ ， Ｊ ，Ｋ， 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５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５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
気ポート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５ｃ
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もわかる。

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番気筒の吸気ポートＳｂ内との圧力差により吸気ポー
ト５ｂより連通枝路３０ｂ、共通連通路２９並びに連通
枝路３０ａ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３０ｄ、共通連通路２９、連通枝路３
０ｂ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３０ａ ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄから各吸気ポ
ート５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ内に吸気ポート内圧力差に
よって混合気が高速度で噴出することになる。

第２図は機関低負荷運転時を示している。

このとき気化器スロットル弁２２は第２図に示すような
位置にあり、従がってこのときにはスロットル弁２２の
弁体上縁部と混合気枝通路１８の上壁面間のみに混合気
流通間隙３３が形成される。

斯くして気化器本体１３において形成された混合気はス
ロットル弁２２により上方に集められるに従って増速さ
れ、次いで混合気流通間隙３３を高速度で通過する。

第１図並びに第２図に示されるように本発明では吸気ポ
ート５ｂがヘリカル状に形成されており、このようなヘ
リカル型吸気ポート ５ｂにおいては混合気流通間隙３
３を通過した後に吸気ポート５ｂの上壁面に沿って偏流
せしめられた混合気が吸気ポート内壁面上を第３図にお
いて矢印Ｚに示すように予め定められた道すじに沿って
旋回しつつ進行し、次いで吸気弁３ｂとその弁座間に形
成された間隙を通って燃焼室１０内に流入する。

一方、前述したように吸気行程時には連通枝路３０ｂか
ら混合気が噴出する。

第２図に示されるように連通枝路３０ｂは吸気弁３ｂと
その弁座間に指向されているために吸気弁３ｂを通過す
る偏流混合気流Ｚは連通枝路３０ｂから噴出する混合気
流によって増勢され、斯くして混合気はかなりの高速度
で燃焼室１０内に流入せしめられることになる。

第１図に示されるように吸気ポート５ｂの軸線はシリン
ダ軸線に対して偏心して配置されており、従がって第２
図において矢印Ｚに沿って燃焼室１０内に噴出する混合
気流により燃焼室１０内には第１図において矢印Ｗに示
す強力な旋回流が発生せしめられることになる。

その結果、燃焼速度は大巾に増大し、斯くして安定した
燃焼を得ることができる。

一方、機関高負荷運転時には破線に示すようにスロット
ル弁２２が開弁するので混合気は偏流することなく吸気
ポート５ｂの全断面内を流れる。

しかしながらこの場合でも各吸気ポート間の圧力差によ
り連通枝路３０ｂから混合気が噴出するので低速高負荷
運転時であってもこの噴出混合気流により燃焼室１０内
に乱れが発生することになる。

また第２図並びに第４図に示すように低負荷運転時に混
合気流通間隙３３を通過した混合気を案内する整流板３
４を吸気ポート５ｂ内に設けることによって混合気流を
吸気ポート上壁面に沿って確実に偏流させることができ
る。

第１図並びに第２図に示されるように気化器スロットル
弁２１ ，２２，２３，２４を各吸気ポートの混合気入
口部近傍に配置することによって燃焼室内から吸気ポー
ト内への吹返しによる正圧が減圧されることなくそのま
ま保持されるので各連通枝管内の圧力差は更に長期間に
亘って大きな圧力差の状態下に保持されることにきり、
斯くして一層強力な旋回流を燃焼室内に発生することが
できる。

また上述したように共通連通路２９内を或る気筒から他
の気筒へ混合気が往復動するので混合気のミキシングが
向上しかつ各気筒間の燃料の分配が均一化することは言
うまでもない。

以上述べたように低負荷運転時にヘリカル型吸気ポート
内を流れる混合気流を吸気ポート上壁面に沿って偏流さ
せ、次いで吸気ポート内壁面に沿って旋回した後に燃焼
室内に流入するこの偏流混合気流を連通枝管から噴出す
る混合気によって増勢することによって強力な旋回流を
燃焼室内に発生せしめることができ、それによって高速
高負荷運転時における高い充填効率を確保しつつ特に低
速低負荷並びに低速高負荷運転時における燃焼速度を大
巾に速めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の平面図、第２図は第１
図の■−■線に沿ってみた断面側面図、第３図は第２図
のＩＩＩ−１線に沿ってみた断面平面図、第４図は第２
図のＩＶ−ＩＶ線に沿ってみた断面図、第５図は各吸気
ポートにおける圧力変化を示すグラフである。 ３ ａ ， ３ ｂ ， ３ ｃ ， ３ｄ・−吸気弁
、４ａ，４ｂ，４ｃ ，４ｄ・・・・・・排気弁、５
ａ 、 ５ ｂ 、 ５ ｃ、５ｄ・・・・・・吸気ポ
ート、１１．１２・・・・・・気化器・・ウジング、１
３．１４・・・・・・気化器本体、２１，２２，２３，
２４・・・・・・気化器スロットル弁、２９・・・・・
・共通連通路、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ・・・
連通技路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダヘッド内に形成されたヘリカル型吸気ポー
   トの混合気入口部近傍の混合気通路内に夫夫スロットル
   弁を配置し、機関低負荷運転時に該スロットル弁の化体
   下縁部と混合気通路下壁面間を閉鎖状態に保持すると共
   に該スロットル弁弁体上縁部と混合気通路上壁面間にの
   み混合気流通間隙を形成して吸入混合気を混合気通路上
   壁面に沿って偏流せしめ、各吸気ポートに対して該吸気
   ポートとは別個に連通枝路を設けて各連通枝路の一端部
   を吸気弁かさ部背面近傍の吸気ポート内壁面上に開口せ
   しめると共に各連通枝路の他端部を共通の連通路に連結
   し、該共通蓮通路を上記連通枝路を介して吸気ポート内
   にのみ連通せしめた多気筒内燃機関の吸気装置。