JPS5933850Y2 - 内燃機関の吸気管 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の吸気管に係り、特に運転条件により
最適の体積効率を得るために、慣性過給管の有効長さを
必要に応じて適宜変更しうる如くなすと共に、共鳴効果
を利用して吸気音、特に低周波音を消音しうる如くなし
た吸気管の構造に関するものである。

ディーゼル機関に釦いては、ピストンの上下動により、
シリンダ内に生じた負圧で、新たに吸込んだ空気と燃料
ガスとを混合して発火させるものであるから、シリンダ
内に吸い込１れる新しい空気（吸気）の体積が機関の出
力、効率に大きく影響し、この吸気の体積とピストンの
行程体積との比を体積効率と称し、内燃機関の構造や運
転状態により、シリンダ内に空気を吸込む能力を示す尺
度とされるが、４サイクル機関では、ピストンの移動に
より、外部から吸込む新空気は吸気管や弁を通るとき、
その抵抗により大気圧より低くなり、又シリンダ内で暖
められて膨張するから一層減少し、大きい吸気弁を備え
低速回転する機関は、十分空気を吸入できるため、小さ
い吸気弁を備え高速回転する機関より一般的に体積効率
は大きい。

又４サイクル機関の吸入行程では、吸入空気は吸気通路
の内部抵抗やシリンダ内で暖められること等のため、そ
の量が減少するものであるが、吸気管中の空気は、その
慣性によってピストンが下死点をすぎてもなお流入を続
けるもので、これによって体積効率の低下を補うばかり
でなく、場合によっては１００％を越えることもあり、
余分に流入した空気に相当するだけ余分の燃料を燃焼さ
せることができ、機関の出力を増すことになり、このよ
うな所謂吸気の慣性効果は吸気管の長さ、吸気弁の開き
面積及び閉じ時期、吸気通路の汚れの状態等によって左
右される。

しかしながら従来のディーゼル機関においては、上記の
吸気管長さ、吸気弁の開き面積、閉じ時期等は全て一定
に保たれ、例えば舶用機関の場合、全力航足時の如き最
高回転時か、底引き漁業時の如き低速全負荷時かのどち
らを主に考えるかによって、上記体積効率を決定する要
素を一義的に決定し、変更不可能とされており、従って
使用者側において、どちらを主に考えるかの選択の自由
度も存在しなかった。

又内燃機関において、吸気管の空気流入部は排気管につ
いで大きな騒音源となっており、特に空気流による低周
波成分を多ぐ含み、かかる低周波域の騒音は防音板、吸
音板等の従来の防音装置では減音が困難であり、騒音公
害の原因の１つに数えられていた。

筐た、従来の慣性過給吸気管は、鋳物により全長に亘っ
て「Ｊ」字形に一体成型され、その直線部分をシリンダ
ヘッドの上面に固定した弁腕ボンネットの上部に水平に
横置し、曲線部分の先端をシリンダヘッドの吸気ポート
に接続し、ボルトで固着して内燃機関に取付けられてい
たため、前記シリンダヘッドのバルブスキマ調整を行う
目的で、弁腕ボンネットを取外す場合は、その都度前記
慣性過給吸気管を固着したボルトをゆるめてシリンダヘ
ッドから取外し、吸気管全体を弁腕ボンネットの上部か
ら撤去する必要があり、バルブスキマ調整作業が極めて
煩雑になる問題があった。

本考案は上述の如き従来のディーゼル機関の不都合を解
消することを目的とするものであり、従来一体鋳物製で
、その長さの変更が不可能であった慣性過給吸気管の有
効長さを、機関の負荷に応じて可変となすと共に、慣性
過給吸気管の一部がヘルムホルツの共鳴器を構成する如
くなし、もって、出力の向上、燃費、排気色、排気濃度
等の大巾な改善を図り、且つ、共鳴現象を利用して機関
騒音の低下を図ると共に、吸気管を弁腕ボンネットの上
方空間以外の位置で吸気マニホールドと着脱自在に接続
し、かつ、その中間部をサドルを介して弁腕ボンネット
に支持することにより、弁腕ボンネットの取外し作業の
簡略化を企図するものである。

以下添付した図面を参照しつつ、実施例につき詳しく説
明する。

第１図は本考案の一実施例についての吸気管を含む機関
上部の断面図、第２図は連通孔部の拡大断面図であり、
図外のクランクシャフトに連結され、上下動するピスト
ン１を収納したシリンダ２の上部に設けたシリンダヘッ
ド３の下面４に刻設した弁座５，５に着座された吸気弁
６，６はクランクシャフトと同期して回転する図示せぬ
カムの回転により上下動するブツシュロッド７に一端８
を押されて揺動するロッカーアーム９の他端１０により
押圧されるブリッジ１１の左右アーム１２に弁棒１３の
先端１４が当接していることにより弁座５，５との間で
開閉運動をなすものであり、上記弁座５，５に連通して
シリンダヘッド３内に設けられた吸気ポート１５の出口
に一端を固設され、該吸気ポート１５と連通ずるＵ字型
の吸気マニホールド１６の他端１７に嵌着され、ボルト
１８により固定されている慣性過給吸気管１９ば、ボン
ネット２０にネジ２１によって固定された板バネ２２の
サドル２３によって把持固定されてむり、その先端２４
Ｋラッパ状のベルマウス管２５をｔ！動自在に嵌入し
、上記ベルマウス管２５は外筒２６により密封的に外覆
されており、上記ベルマウス管２５と外筒２６の間には
円筒状の空洞部２７が内包され、且つ、上記ベルマウス
管２５と慣性過給吸気管１９の重り合った部分の各管壁
には、上記空洞部２７と慣性過給吸気管１９の内部空間
２８とを連通する連通孔２９，３０がベルマウス管２５
と慣性過給吸気管１９の長手方向における同一位置に等
角度で放射状に複数穿設されている。

第１図においてはベルマウスＷ２５の先端であるラッパ
状部３１と連通孔２９を設けたストレート部３２とを一
体として構成した場合を示したが、これらは必要に応じ
て別体とし、慣性過給管１９の有効長と、連通孔２９．
３０の開度を別個に調整しうる如くなしてもよい。

上記外筒２６は図に示した如くネジ３３により慣性過給
吸気管１９に取付けられ、該慣性過給吸気管１９上のベ
ルマウス管２５の取付部３４には機関の運転状態を示す
記号や表示として例えば、機関回転数や「底引き作業」
、「最速航走」等の文字を刻設したり、これらを色や記
号等で表示したものを刻設する等して釦けば、慣性過給
管長の調整に便利であると共に、ベルマウス管２５をネ
ジ３３により慣性過給管１９に固定することをやめ、機
関回転数に応じて運動する部材、例えばガバナ装置に用
いるガバナレバーに当該ベルマウス管を連結し、ガバナ
レバーの揺動に応じて当該ベルマウス管２５が慣性過給
管１９上を摺動しうる如くなせば、機関の運転状態に応
じた最適の慣性過給吸気管１９の有効長さが自動的に得
られる。

次いで上記実施例の作用を説明すると、ベルマウス管２
５のラッパ状部３１よりベルマウス管２５中に吸込１れ
た空気は、慣性過給吸気管１９内を通って吸気マニホー
ルド１６から吸気ポート１５に入り、吸気弁６，６の開
閉に伴って燃焼室内へ吸入される。

機関の負荷条件や機関回転数に応じて慣性過給吸気管１
９の有効長さを調整する場合には、ネジ３３を緩めてベ
ルマウス管２５を摺動させ、ベルマウス管２５の端部３
５を慣性過給吸気管１９の取付部３４に付した機関回転
数等の表示に合致させた後、ネジ３３を締めつけてベル
マウス管２５を慣性過給吸気管１９に固定する。

又共鳴周波数を適宜選択し、適切な音域の減音を行いた
い場合には上記ベルマウス管２５のストレート部３２を
摺動させて連通孔２９．３００重合部分の相当長さａを
変えることにより行うが、このようにして減音しうる理
由を次に説明する。

即ち空洞部２７の大きさが波長に比べて小さい周波数範
囲を考えるとき、この共鳴周波数ｆｒは連通孔２９，３
０及び空洞部２７のインピーダンスＺｏをＯとすると、 Ｚｏ＝ｉ（ρｏω／Ｃｏ −ρｏｃ２１０Ｖ）＝０ −
（Ａ）又ω＝２πｆｒであるから を得る。

但しＣｏ −＝ｎπａ２／（ｌ＋Ｌ６ａ ） ・・・
（Ｃ）ここにＶ：空洞部２７の容積 Ｃ：音速 ｎ：連通孔２９の数（連通孔３０の数と 等しくした場合） ａ：連通孔２９及び３０の相当長さ ｌ：連通孔２９．３０の重合厚さ で示される。

従ってこの様にして構成して成る単一共鳴器において上
記した如く慣性過給管１９とベルマウス２５との相対位
置を調整してａ及びｌを第２図口に示す如く変更すれば
、ｃｏの変化により任意の共鳴周波数を選択しうるので
ある。

筐た、弁腕ボンネット２０を取外す場合はボルト１８を
緩めて慣性過給吸気管１９を吸気マニホールド１６から
取外しサドル２３から抜き取るだけで弁腕ボンネット２
０の上部空間が開放されるため、前記吸気マニホールド
１６をシリンダヘッド３から取外す必要がなく、容易に
弁腕ボンネット２０を取外してバルブスキマ調整等を行
うことができる。

本考案は以上述べた如く、吸気マニホールドの空気流入
部に設けた慣性過給吸気管の有効長さを変更しうる如く
なしたから、機関使用時の負荷条件や機関回転数等の運
転条件に合わせて慣性過給管の有効長さを変更できると
共に、上記運転条件に応じて最大体積率を選定でき、も
って出力、燃費、排気色、排気濃度等の大巾な改善を期
待しうるものであり、更に、ベルマウス全体若しくはそ
の一部であるストレート部の慣性過給吸気管上での位置
の変更により連通孔の相当長さを変化させ、空洞部にお
ける共鳴周波数を変化させうるから、任意の周波数帯域
の減音が可能となり、特に従来困難とされていた低周波
領域の騒音を減少させることに犬なる威力を発揮するも
のである。

しかも、本考案においては、慣性過給吸気管を吸気マニ
ホールドに対し弁腕ボンネット上方以外の位置で着脱可
能に接続しているため、バルブスキマの調整時における
弁腕ボンネットの取外しが容易になるという効果もある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例についての吸気管を含む機関
上部の断面図、第２図は同実施例に用いる連通孔部の拡
大断面図、イは連通孔２９，３０カ完全に重り合ってい
る場合、口はずれている場合を示す。 ３・・・・・・シリンダヘッド、１５・・・・・・吸気
ポート、１６・・・・・・吸気マニホールド、１９・・
・・・・慣性過給吸気管、２０・・・・・・弁腕ボンネ
ット、２３・・・・・・サドル、２５・・・・・・ベル
マウス、２６・・・・・・外筒、２７・・・・・・空洞
部、２８・・・・・・内部空間、２９，３０・・・・・
・連通孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 慣性過給吸気管１９をシリンダヘッド３に冠着した弁腕
   ボンネット２０の上部に横置し、その後端を前記弁腕ボ
   ンネット２０の上方空間以外の位置において前記シリン
   ダヘッド３の吸気ポート１５１Ｃ接続した吸気マニホー
   ルド１６と着脱自在に接続し、かつ、中間部を前記弁腕
   ボンネット２０にサドル２３を介して支持すると共に、
   前記慣性過給吸気管１９の先端にベルマウス管２５を摺
   動、固定自在に嵌着し、上記ベルマウス管２５を、空洞
   部２７を内包させて、外筒２６により外覆し、且つ、上
   記空洞部２７と慣性過給吸気管１９の内部空間２８とを
   連通しうる連通孔３０゜２９を上記慣性過給吸気管１９
   及びベルマウス管２５の長手方向における同一位置に、
   放射状に複数集中して穿設したことを特徴とする内燃機
   関の吸気管。