JPS597540Y2

JPS597540Y2 - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JPS597540Y2
Application number: JP4931779U
Authority: JP
Inventors: 英昭松井; 昌之古谷
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 1979-04-16
Filing date: 1979-04-16
Publication date: 1984-03-08
Also published as: JPS55149520U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は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
或される。

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或
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。

また低速低負荷運転時における燃焼を改善する方法とし
て燃焼室内に強力な乱れを発生させる以外に燃料の気化
を促進させることが挙げられる。

即ち、低速低負荷運転時には気化器ベンチュリ部を流れ
る空気の速度が遅く、従って噴出燃料と空気流との相対
速度が遅いために燃料を十分に微粒化することができず
、その結果多量の燃料が液状のままで燃焼室内に供給さ
れ、これが燃焼を悪化させしかも排気エミツションを悪
化させる一原因となっている。

これらの問題点を解決するために、気化器スロットル弁
後流の吸気通路内に第２スロットル弁を設け、該気化器
スロットル弁と第２スロットル弁間に位置する吸気通路
から副吸気通路を分岐してこれを第２スロットル弁後流
の吸気通路内に連結せしめ、更に第２スロットル弁をそ
の上流に発生する負圧に応動して開弁制御するようにし
た内燃機関が提案されている、この内燃機関では気化器
スロットル弁と第２スロットル弁間の吸気通路内に発生
する負圧が大きなとき、即ち、機関低負荷運転時には第
２スロットル弁が全閉位置に保持され、従ってこのとき
混合気は断面積の小さな副吸気通路を介して燃焼室内に
供給される。

このとき、混合気は副吸気通路内を高速度で流れるため
に液状燃料の気化が促進され、しかも副吸気通路から高
速度で噴出する混合気により燃焼室内に強力な乱れが発
生せしめられる。

一方、気化器スロットル弁と第２スロットル弁間の吸気
通路内に発生する負圧が小さなとき、即ち、機関高負荷
運転時には第２スロットル弁が全開せしめられ、それに
よってこのとき混合気は流れ抵抗の小さな吸気通路を介
して燃焼室内に供給される。

一方、機関始動時には吸気通路内の圧力がその全領域に
亙って大気圧となっているために第２スロットル弁は全
開状態に保持されている。

従ってこの内燃機関では機関始動時気化器から供給され
た燃料は吸気通路を経て燃焼室内に供給されることにな
る。

しかしながら特に冷間始動時には気化器から供給される
燃料の霧化が十分ではなく、従って気化器から供給され
た燃料の大部分は液状の状態で吸気通路底壁面上を流れ
、次いで液状のまま燃焼室内に供給される。

また、機関始動時には吸気通路内を流れる空気の流速が
遅いために気化器から供給された燃料が燃焼室内に達す
るまでに時間がかかる。

このようにこの種の内燃機関では特に機関冷間始動時に
燃料の気化が悪くしかも気化器から供給された燃料が燃
焼室内に達するのに時間を要するために機関の始動性が
良好でないという問題がある。

本考案は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室内に強力な乱れ
を発生させると共に燃料の気化を促進させ、しかも良好
な機関始動性を確保することのできる内燃機関を提供す
ることにある。

以下、添付図面を参照して本考案を詳細に説明する。

第１図並びに第２図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロック１内で往復動するピストン、
３はシリンダブロック１上に固締されたシリンダヘッド
、４はピストン２とシリンダヘッド３間に形威された燃
焼室、５はシリンダヘッド３内に形威された吸気ポート
、６は吸気弁、７は排気ポート、８は排気弁、９は点火
栓、１０は吸気マニホルド、１１は気化器、１２は気化
器スロットル弁を夫々示し、この気化器スロットル弁１
２は車両運転室に配置されたアクセルペタルにより作動
される。

吸気マニホルド１０はスペーサ１３を介してシリンダヘ
ッド３に固締され、第１図に示すように各気簡に対して
夫々１個の第２スロットル弁１４がスペーサ１３内に設
けられる。

なお、これらの各第２スロットル弁１４は共通のスロッ
トル軸１５に固定される。

一方、スペーサ１３の下部内にはシリンダヘッド３の長
手方向に延びる分配通路１６が形或され、この分配通路
１６の中央部は第１図に示すように副吸気通路１７を介
してマニホルド集合部１０ａ内に連結される。

また、シリンダヘッド３内には分配通路１６に連結され
た４本の分配枝通路１８が形威され、これらの各枝通路
１８は夫々対応する気簡の吸気ポート５内に吸気弁６の
かさ部背面近傍において開口する。

なお、これらの各枝通路１８の開口は吸気弁開時に吸気
弁とその弁座間に形威される間隙に指向される。

第３図に示されるように共通スロットル軸１５の端部に
はアーム１９が固定され、このアーム１９の先端部は負
圧ダイヤフラム装置２０の制御ロツド２１に連結される
。

この負圧ダイヤフラム装置２０はダイヤフラム２２によ
り隔威された負圧室２３と大気圧室２４とを有し、負圧
室２３内にはダイヤフラム押圧用圧縮ばね２５が挿入さ
れる。

また、この負圧室２３は負圧導管２６を介してマニホル
゛ド集合部１０ａ内に開口する負圧ポート２７に連結
される。

一方、アーム１９に隣接してセクター状レバー２８が共
通スロットル軸１５上に回転可能に取付けられる。

このレバー２８はその側面上にアーム１９の下縁部と当
接可能な突出ピン２９を有すると共にその円弧状周縁部
に切欠き３０を形戊する。

また、このレバー２８の下端部とシリンダヘッド３に取
付けられたピン３１との間には引張りばね３２が張設さ
れ、この引張りばね３２のばね力によりレバー２８は常
時時計回りに付勢される。

一方、レバー２８の上端部はワイヤ３３を介して車両運
転室内に配置された手動操作ノブ３４に連結される。

更に、吸気マニホルド１０の側壁面上には解除レバー３
５がピボット３６により回動可能に取付けられる。

この解除レバー３５の下端部と吸気マニホルド１０に取
付けられたピン３７との間には引張ばね３８が張設され
、この引張ばね３８のばね力により解除レバー３５は常
時反時計回りに付勢される。

一方、解除レバー３５の上端部にはレバー２８の切欠き
３０と保合可能な爪部３９が一体形威され、また解除レ
バー３５の上端部は第２負圧ダイヤフラム装置４０の制
御ロッド４１に連結される。

この第２負圧ダイヤフラム装置４０はダイヤフラム４２
により隔或された負圧室４３と大気圧室４４とを有し、
この負圧室４３内にはダイヤフラム押圧用圧縮ばね４５
が挿入される。

また、この負圧室４３は負圧導管４６を介して負圧ポー
ト２７に連結される。

機関始動前、手動操作ノブ３４は破線で示す位置にあり
、従ってこのときレバー２８は破線で示す位置にある。

一方、このとき負圧ダイヤフラム装置２０の負圧室２３
内は大気圧となっており、斯しくてダイヤフラム２２は
第３図において破線で示すように圧縮ばね２５のばね力
により下降し、その結果アーム１９が時計回りに回動し
て第２スロットル弁１４は第２図において破線で示すよ
うに全開位置となる。

機関を始動する際まず始めに手動操作ノブ３４が実線で
示す位置に向けて引張られる。

このときレバー２８は破線で示す位置がら反時計回りに
回動せしめられ、その結果ピン２９がアーム１９に当接
してアーム１９を同様に反時計回りに回動せしめる。

手動操作ノブ３４が実線で示す位置まで引張られると第
２スロットル弁１４は第２図において実線で示す全閉位
置まで閉弁せしめられ、同時に第３図に示すように解除
レバー３５の爪部３９がレバー２８の切欠き３０と係合
する。

従って手動操作ノブ３４がひとたび第３図において実線
で示す位置まで引張られると第２スロットル弁１４は全
閉位置に保持されることになる。

次いで機関を始動すべく機関がセルモータにより回転さ
れ始めると気化器から供給された燃料は第２スロットル
弁１４が全開しているのですべて副吸気通路１７、分配
通路１６並びに各枝通路１８を介して燃焼室４内に供給
されることになる。

これら各通路１７，１６．１８は第２図に示される
ように小さな断面積を通するために混合気はこれら通路
１７，１６．１８内を高速度で流れ、斯くして燃料の
気化が促進されることになる。

また、混合気の流速が速いために気動器１１から供給さ
れた燃料は即座に燃焼室４内に達し、斯くして機関の良
好な始動を確保できることになる。

次いで機関が自力運転を開始すると気化器スロットル弁
１２後流の吸気マニホルダ１０内の負圧が大きくなり、
斯くして負圧ダイヤフラム装置４０の負圧室４３内の負
圧も同様に大きくなる。

その結果、ダイヤフラム４２が圧縮ばね４５に抗して負
圧室４３に向けて移動するために解除レバー３５が時計
回りに回動し、斯くして解除レバー３５の爪部３９とレ
バー２８の切欠き３０との保合が解除される。

その結果、レバー２８は引張ばね３２のばね力により時
計回りに回動し、第３図において破線で示す位置に戻る
。

このとき同時に手動操作ノブ３４も破線で示す位置に戻
ることになる。

従って機関が自力運転を開始するとピン２９とアーム１
９との係合が解除されるためにアーム１９は負圧ダイヤ
フラム装置２０の負圧室２３内に発生する負圧によって
制御されることになる。

機関低負荷運転時には気化器スロットル弁１２開度が小
さなために気化器スロットル弁１２後流の吸気マニホル
ド１０内の負圧は大きく、斯くして負圧ダイヤフラム装
置２０の負圧室２３内の負圧も大きくなる。

その結果、ダイヤフラム２２は圧縮ばね２５に抗して負
圧室２３に向けて移動し、第２スロットル弁１４は第２
図において実線で示すような全閉位置をとることになる
。

従ってこのとき、気化器１１において形或された混合気
は副吸気通路１７、分配通路１６、枝通路１８を介して
燃焼室４内に洪給され、斯くして上述したように燃料の
気化が１足進されることになる。

また、前述したように各枝通路１８の開口は吸気弁開弁
時に吸気弁とその弁奎間に形或される間隙に指向されて
いるために枝通路１８から高速度で噴出した混合気は該
間隙を通って燃焼室４内に流入し、斯くして燃焼室４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
発生する。

その結果、燃焼速度が大巾に速められることになる。

一方、高負荷運転時には気化器スロットル弁１２後流の
吸気マニホルド１０内の負圧が小さくなるためにダイヤ
フラム２２は圧縮ばね２５のばね力により大気圧室２４
に向けて移動し、その結果第２スロットル弁１４は全開
する。

従ってこのとき大部分の混合気は流れ抵抗の小さな吸気
マニホルダ枝管およびに吸気ポート５を介して燃焼室４
内に供給され、斯くして高い充填効率を確保することが
できる。

第２スロットル弁１４は可能な限り吸気弁６の近傍に設
けることが好ましく、こうすることによって車両減速時
に第２スロットル弁１４が全閉した際第２スロットル弁
１４後流の吸気通路表面積が小さなために吸気通路内壁
面上に付着した燃料が即座に気化したとしてもさほど過
濃とはならず、斯くして失火を防止することができる。

また低負荷運転時には吸気ポート５は枝通路１８、分配
通路１６並びに副吸気通路１７を介してのみ吸気マニホ
ルド１０内と連結されるために吸気干渉を緩和でき、更
にこれらの各通路１８，１７．１６内を流れる混合気の
流速を極めて高速度にすることができるので燃料の気化
を大巾に促進することができるばかりでなく燃焼室内に
強力な旋回流を発生せしめることができる。

以上述べたように本考案によれば全運転領域に亙って燃
焼速度を速めることができ、斯くして安定した燃焼が得
られるばかりでなく排気エミツションが改善され、更に
燃料消費率を向上することができる。

また、機関始動時に燃料の気化を促進できると共に気化
器から供給された燃料を即座に燃焼室内に送り込むこと
ができるので良好な機関の始動性を確保することができ
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ＩＩ − ＩＩ線に沿ってみた側面断面図、第３図
は第１図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ってみた側面図である
。４・・・・・・燃焼室、５・・・・・・吸気ポート、６
・・・・・・吸気弁、１０・・・・・・吸気マニホルド
、１１・・・・・・気化器、１２・・・・・・スロット
弁、１４・・・・・・第２スロットル弁、１６・・・・
・・分配通路、１７・・・・・・副吸気通路、１８・・
・・・・分配枝通路、２０，４０・・・・・・負圧ダイ
ヤフラム装置、２８，３５・・・・・・レバー、２９・
・・・・・突出ピン、３０・・・・・・切欠き、３４・
・・・・・手動操作ノブ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

気化器スロットル弁後流の吸気通路内に第２スロットル
弁を設け、該気化器スロット弁と第２スロット弁間に位
置する吸気通路から副吸気通路を分岐してこれを第２ス
ロットル弁後流の吸気通路内に連結し、上記第２スロッ
トル弁のスロットル軸にアームを固定すると共に該アー
ムの先端部を負圧ダイヤフラム装置に連結し、該負圧ダ
イヤフラム装置の負圧室を気化器スロットル弁と第２ス
ロット弁間に位置する吸気通路内に連結して吸気通路内
の負圧が予め定められた負圧よりも小さくなったときに
該第２スロットル弁を全開するようにした内燃機関にお
いて、上記アームと保合可能なレバーを上記第２スロッ
トル弁のスロットル軸に回動可能に取付けると共に該レ
バーを手動操作ノブに連結して該ノブを操作したときに
レバーとアームとを係合させることにより第２スロット
ル弁を全閉位置まで回動せしめ、更に該レバーと係合し
て第２スロットル弁を全閉位置に保持する解除レバーを
具備すると共に該解除レバーを第２負圧ダイヤフラム装
置に連結し、該第２負圧ダイヤフラム装置の負圧室を気
化器スロットル弁後流の吸気通路内に連結して機関が自
力運転を開始したときに上記レバーと解除レバーとの係
合を自動的に解除するようにした内燃機関の吸気装置。