JPS60237112A - 内燃機関のための空気弁 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の性能を改善させるための空気弁に
関する。

（従来の技術） 内燃（１，Ｃ）機関においては、出力は燃料／空気混合
気の点火から得られ、その運転サイクルは、圧縮点火式
もしくは燃料噴射機関のための空気／燃料混合気或いは
空気をエンジンの作動室内に引き込む吸入もしくは吸込
み行程と、前記混合気をピストン部材によって圧縮する
圧縮行程と、前記混合気に点火して、前記ピストン部材
の出力運動を引き起こす点火出力段階（尚、燃料はこの
段階の初期に、圧縮点火もしくは燃料噴射機関に対し噴
射されている）と、燃焼後のガスを前記作動室から放出
する排気段階とから成る。内燃機関はたいてい上記した
各段階をピストンの４つｆ）　ｉ！！　’Ｅｆｔ、　Ｉ
、　ｆ″ｆｆｆｌｒ＋１Ｄ５Ｅｔ　Ｚ＝　４１１ｔ４１
ｊｉａ　２　ｘ　）　：／　。

シリンダタイプであって、吸気弁と排気弁とを持ったパ
ルプ装置を燃料混合気及び燃焼後のガスのシリンダへの
（及び該シリンダがらの）流れを制御するよう設けてい
る。

先行の英国特許出願８１０５７０４号（＋’１ａｒｋｎ
ｅｓｓ　ａｎｄ　１ｌａｌ目ｄａｙ）には、内燃機関の
性能を上げることを目的として排気管がらのガスの放出
に先立ち、排気ガスの一層完全な燃焼が行なえるよう空
気−内燃機関のマニホールドに導くことのできる空気弁
を具備した装置が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記英国特許出願８１０５７０４号に開示されている空
気弁は、エンジンの性能を向上させることにおいては満
足のいくものであることが立証されているが、この空気
弁の構造及び作動が、この弁自体の作動条件に対し敏感
で影響されやすく、特に重大な量の熱が伴なう場合、前
記弁に使用されているばねがを効に機能しなくなるほど
の損傷を受け易い。しかも、この弁は構成部品の加工の
正確さが必要となる比較的複雑な構造である。

本発明の目的は、内燃機関の性能の改善に適しており、
しかも以前の装置よりも構造が簡単で、しかも製造費用
が安価な空気弁を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明による内燃機関用空気弁において、前記空気弁は
弁本体と、該弁本体内の通路と、弁手段であって、前記
通路を通常間じて前記内燃機関（エンジン）からの燃焼
後の燃焼物の前記通路を介しての放出を妨げ、また内燃
機関内に圧力降下が生じた際前記通路を開いて前記通路
を介し内燃機関内へ空気を流すようにしたものとから成
り、前記弁手段が前記通路と連係する弁座に対し保合可
能なフレキシブルな弁要素と、前記フレキシブルな弁要
素を緊張させて該弁要素の効果的作用を助けるための手
段とから成ることを特徴とするものである。

尚、４行程内燃機関においては、通常吸入段階と排気段
階が重なり合う短いオーバーラツプ時期に吸入弁及び排
気弁の両方が開いている状態となり、それにより排気管
が真空状態となるのである。好ましいことにこの真空に
よって引起される吸入効果が追加の空気を前記排気管か
らのエンジン作動室またはシリンダ内へ引き込む役割を
果たすのであるが、この追加の空気によりエンジンの作
動の改善が促進されるのである。

尚、エアーフィルターを、空気吸入口から本発明弁装置
へ流入する空気の通路に配置するのが好ましい。

（実施例） 本発明の実施例を添付の図面に基づき説明する。

図示した空気弁は、内燃機関（エンジン）の排気マニホ
ールドに組込むべく形成されており、この空気弁には、
終端部にねじ部（１２）をもつ一体形成の下方向延長部
（１１）を有した軟鋼製の第１筒状本体（１０）を具備
している。前記筒状本体（１０）は、前記ねじ部（１２
）により、前記排気マニホールドにおける前記ねじ部（
１２）と協働するねじ穴に対し取付けられる。前記筒状
本体（１０）の外形は、六角形となっている。

また前記第１筒状本体（１０）には内部にねじ部を形成
した上方の筒状チャンバー（１３）を形成し、前記チャ
ンバー（１３）の下方に傾斜壁（または案内面）（１３
ａ）を設ける。尚、前記筒状チャンバー（１３）は、弁
要素として設ける同芯状の係止板（１４）を受け止める
如（成す。

係止板（１４）は、第３図及び第４図に図示した通りで
あって、この係止板（１４）は中央の穴（１５）をもつ
と共に、面（１７）で終端する上方に延びた外周のリム
（１６）を有している。前記面（１７）は、前記リム（
１６）の外径から内径へかけて上方に傾斜し、且つ第４
図に最も良く図示されている如く、前記係止板（１４）
の基部の平面に対し所定角度をもって形成されている。

この場合適切な角度は３／４゛であるが、説明の都合上
第４図には誇張して示しである。

また第５図示した概ね円形のフラップ弁要素（１８）は
、前記係止板（１４）における面（１７）に隣接して配
置し、且つ支持している。

また第２図には、前記した軟鋼製の本体（１０）よりも
軟い材料で形成した第２筒状本体（または弁保持体（１
９））を示している。前記第２本体（工９）には外ねじ
部（２０）を設けている。尚、筒状としたこの弁保持体
（１９）（第２筒状本体）は、該弁保持体（１９）にお
ける下方の筒状端部（２１）が前記係止板（１４）の外
方を通るように、前記第１本体（１ｏ）のチャンバー（
１３）へ螺合される如く成している。

尚、端部（２１）は比較内軟い材料で形成するので、該
端部（２１）の前記第１本体（１ｏ）の傾斜した下方壁
（１３ａ）との保合時、前記端部（２１）が前記係合板
（１４）の下側面の下側で変形し、前記係止板（１４）
の傾斜面（１７）を前記弁保持体（１９）の内側の傾斜
した周囲（２２）の方へ圧接するのである。尚、前記傾
斜状周面（２２）は、前記傾斜面（１７）と同じ角度、
例えば水平面に対し３／４°で形成される。

従って、前記フラップ弁要素（１８）は傾斜面（１７）
と（２２）の間に挟み込まれる。尚、前記弁保持体（１
９）は例えば真鍮のような好適な材質であればどんなも
のでもよい。また、その上端部は六角形である。

また前記弁要素（１８）は、０．００４３インチの厚み
の焼きもどたばね鋼でできており、第５図に示されてい
る如く、外径が１６ＩＮ１１の円形形状と成す。前記弁
要素（１８）から円弧部（２３）を切り取り、外周リム
部（２４）と中央の舌部（２５）を形成し、前記舌部（
２５）が、弁保持体（１９）の孔（２７）の周囲に形成
した弁座（２６）に対して通常状態においては着座して
前記孔を閉じる如くしたフラップ弁を構成している。

尚、前記円弧部（２３）には鋭角な角部が全くないこと
に留意されたい。

尚、必要に応じ前記弁要素（１８）と、係止板（１４）
とを、前記保持体（１９）を第１筒状本体（１０）のチ
ャンバー（１３）に螺合させる前に弁保持体（１９）の
孔内に配設し、且つ前記弁保持体の下端を前記係止板（
１４）の下側の周囲に沿って予じめ成型する如くしても
よい。

前記弁要素（１８）の外周リム（２４）を傾斜面（１７
）と（２２）との間に挟むべく前記弁保持体（１９）を
前記第１本体（１０）に螺合すると、前記各傾斜面の傾
斜特性により前記弁要素（１８）は予め定めた範囲まで
緊張される。この緊張された弁要素（１８）は敏感であ
り、迅速に作用を成し得る。

尚、組み上がった本発明弁装置には、貫通孔が形成され
、この貫通孔は前記弁要素（１８）によって通常は閉じ
ているが、連係するエンジンシリンダ内に真空状態が生
じたときには、前記弁要素（１８）が弁座（２６）から
持ち上がることによって前記貫通孔が開き、外気を、こ
の排気マニホールド用貫通孔（２７）に流入させるよう
にしていることがわかるであろう。

尚、必要に応し連係の各シリンダに供給する空気の速度
を早めるために、前記弁装置の貫通孔（２７）内に必要
に応しベンチュリーを設けてもよい。

上記した弁の格別な形体は、過去に同様の目的で考案さ
れた弁と比較して、本発明の弁の方がより敏速かつ積極
的に作動し、且つ、重要な保守が全く要らないという点
において特にを利であることがわかっている。

上記した弁を１つまたはそれ以上組込んだエンジンの作
動において特に排出段階時には、各シリンダに隣接した
排気マニホールド内に脈動圧力状態（ｐｕｌｓａｔｉｎ
ｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃｏｎｄｌｓｌｏｎ）が存在す
るが、圧力は吸入弁が閉じている状態が最大で、１エヵ
イ７□：ｚａ４０ｆｙＮ（４０Ｐ、Ｓ、。あ、　１くは
それ以上になり、この圧力は排出管を通るガスの速度排
出（ｖｅｌｏｃｌｙ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）を促進する
。

この圧力時期には、エンジンは通常に作動しており、本
発明の各空気弁の弁要素（１８）は、その弁座（２６）
に対し着座して排気ガスの排出を妨げている。しかしな
がら、エンジン側で排気弁が閉じ切っておらず、且つ吸
入弁が開き始めるオーバーラツプ期においてはエンジン
の排気マニホールドと吸入マニホールドとが直結になる
。この段階で作動室内に真空が生じ、本発明の前記空気
弁とエンジンの排気マニホールドを介して空気が前記作
動室内へ引き込まれることになる。この追加の空気の効
果は、排気ガスを薄め、且つ空気の酸化状態を引き起す
ことである。従って排気マニホールドの内容物を清浄な
空気により希薄にすることによって、実質的な割合の空
気が、エンジンの爆発順序と同じ順序で工程−回毎に排
気マニホールドからシリンダ内へ引き込まれるのである
。

この追加の空気を供給することでより効果的な空気／燃
料の混合気が供給されることになり、且つ燃料の消費が
減ることになるのである。

本発明のシステムを用いた自動車で行なったテストでは
、約１０乃至１５％のオーダーの一燃料消費の減少が達
成され得ることが示されいる。

その場合このシステムは実際上は燃焼整流装置（ｃｏｍ
ｂｕｓｔｉｏｎ　ｒｅｃｔｌｆｌｅｒ）の形態で作用し
ている。

また、本発明によれば、特に短期の自動車での使用の場
合、腐食性燃焼物の生成が、エンジン内でのカーボン及
びスラソノ堆積物の生成が減少するにつれて、減少する
と確信している。

更には、一層「清浄度の高い」排気ガスが生じることに
なるのであって、この点は、健康を害する要因を避ける
べく現在自動車からの過度に汚れた排気ガスに関し厳し
い規制があることからみても重要である。この点に関連
し、我々のテストでは本発明を用いた自動車から排出さ
れる排気ガスにおいては一酸化炭素含有量は減少させ得
ることが判明している。尚、この本発明空気弁部材は、
ディーゼル（圧縮点火）エンジンにも使用することがで
きるし、しかも、これらの部材は燃料の燃焼がより効果
的で且つより大きなパワーををしつ＼、ディーゼルエン
ジンの排気ガスにおける煙をかなり減らすことも判明し
ている。また、ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルが
長く使用した後でも比較的清浄であったことも観測され
ている。

本発明を使用して最高の結果を得るためには、通常のエ
ンジン設定の一部を調整することがおそらく必要であろ
う。

例えば、点火時期を例えば５°〜１０°進める必要もあ
ろうし、キャブレータを調整して薄めの混合気を出すよ
うにする必要があろう。

尚、空気弁の本体及び他の部品は例えば焼流し精密鋳造
（Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ｃａｓｔｌｎｇ）で作っても
よい。

勿論、この装置内での改良も可能である。例えば、取り
付は費用がかさむという欠点があるが、この空気弁に対
し少し圧縮した空気を供給する別の供給装置を設けるこ
とも可能である。

また本発明は、例えば自動車用エンジン、船舶用エンジ
ンまたは、工業用エンジン等の様々なタイプの内燃機関
に使用することができることは容易に理解されよう。特
に、圧縮点火を利用したディーゼルエンジンや、火花点
火を利用したエンジンや燃料噴射システムを組込んだエ
ンジンに使用することができる。

上記した如く空気弁を組込んだ自動車で行なったテスト
では、テストした自動車のエンジンの性能は向上した。

例えば、以前では、斜面を登るにはドライバーは複数の
ギヤを使う必要があったが、本発明の方法を使えばその
同じ斜面をトップギヤで登ることも可能である。また、
排気系内に所要の空気弁を取り付けることで十分満足な
結果が得られることはわかっているが、この弁をエンジ
ン内の別の位置に取り付けることもできることも考えら
れる。例えば追加の空気が適当な時期にシリンダへ入れ
られる限りにおいてはシリンダブロック上に取り付けて
もよいのである。また、必要に応じ、適当なタイミング
機構を用いて空気をシリンダ内へポンプ送りまたは注入
することも可能である。

尚、この空気弁を、該弁に連係するシリンダからの排気
部もしくは出口部に配設するに際し、前記空気弁のその
配設位置がこれら連係のシリンダに近ければ近いほど、
エンジン性能において達成される効果として燃料の消費
節約になると共に、排気ガスによる汚染公害のレベルが
低くなるなど、より一層満足度の高い効果が得られるの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は弁装置における第１本体の正面図、第２図は第
２本体部（または弁保持体）の正面図、第３図及び第４
図はそれぞれ前記弁保持体と協同する係止板の平面図と
側面図、第５図は弁要素の平面図、第６図は組み上った
状態の本発明弁装置の断面図である。 （１０）・・・・・・第１弁本体 （１３ａ）・・・・・・案内面 （１４）・・・・・・係止板 （１８）・・・・・・弁要素 （１９）・・・・・・第２弁本体 （２３）・・・・・・切欠き部 （２５）・・・・・・フラップ弁 （２６）・・・・・・弁座 （２７）・・・・・・通路 図面の浄書（内容に変更なし） 手続補正書 昭和６０年　４月ｌ左日 特許庁長官　殿 発明の名称 内燃機関のための空気弁 補正をする者 事件との関係　出　願　人 住　所　英国、　スコフトランド、ニシンバラ　イーエ
ッチ１２Ｂニスエフケス、５１　ドラムフラエ　号ウス
（無番地） 氏名　デスエンド　ニドワード　ウェールス（国籍）　
英国 住　所　英国・７：１ｔ）５７）′廊”′・１０３”−
パ２）！１−）（無番地）　・、氏名　７升ス　エリザ
ベス　ハリディ （国籍）　英国　・、・：・ 補正命令の日付　自　発 補正の対象 「願書の優先権主張の欄」及び「委任状及び訳文」　「
図面」の各欄補正の内容　別紙の通り （１）　願書及び委任状は「別紙の通り」また、図面に
関しては「願書に最初に添付した図面の浄書（内容に変
更なし）」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　内燃機関のための空気弁であって、該空気弁が
   弁本体（１０，１９）と、前記本体内の通路（２７）と
   、バルブ手段であって、通常前記通路（２７）を閉じて
   前記内燃機関からの燃焼後の燃焼物の前記通路を介して
   の放出を妨げ、また前記内燃機関内に圧力降下が生じた
   際前記通路（２７）を開き、該通路（２７）を介して空
   気を前記内燃機関内へ流すべ（したものとから成り、前
   記弁手段が前記通路（２７）と゛連係した弁座（２６）
   に対し保合可能なフレキシブルな弁要素（１８）と、前
   記フレキシブルな弁要素（１８）を緊張させる手段（１
   ７，２２）であって、前記弁要素（１８）の効果的な作
   用を助けるためのものとから成ることを特徴とする前記
   内燃機関のための空気弁。 ■　特許請求の範囲第１項記載の空気弁であって、前記
   弁要素（１８）が概ね円形形状を有し、かつ、内部にフ
   ラップ弁（２５）と成る中央の舌部を形成すべく切欠き
   部（２３）を有しているもの。 （３）特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の空気弁
   であって、前記緊張手段が、前記弁本体（１０，１９）
   と連係する一対の対向状で互いに協働プる傾斜面（１７
   ，２２）から成り、前記傾斜面が前記弁要素を緊張させ
   るべく前記空気弁の組立時前記弁要素（１８）の周部と
   係合する如（成したもの。 （４特許請求の範囲第３項記載の空気弁であって、前記
   弁要素（１８）の周部が、フラップ弁（２５）に一体内
   に結合したリム（２４）によって構成されているもの。 ■　特許請求の範囲第３項又は第４項に記載の空気弁で
   あって、前記弁本体が、エンジンに対しねじ込み式に取
   付けるようにした第１部分（１０）と、前記第１部分に
   ねじ込み式に固定するようにした第２部分（１９）と、
   協働する各傾斜面を互いに圧接させ、これら傾斜面間で
   前記弁要素を緊張させるべく前記第１部分及び第２部分
   のうち、少なくとも一方に設けた案内面（１３ａ）とか
   ら成るもの。 （６）　特許請求の範囲第３項乃至第５項の何れか１項
   に記載の空気弁であって、協働する前記傾斜面（１７，
   ２２）の角度が、緊張される前の前記弁要素（１８）の
   平面に対し約３／４°であるもの。 ■　前記特許請求の範囲の何れか１項に記載の空気弁で
   あって、前記弁要素（１８）が焼もどしたばね鋼から成
   るもの。 侶）　特許請求の範囲第３項乃至第７項の何れか１項に
   記載の空気弁であって、前記した協働する傾斜面の一方
   が前記弁本体（１０，１９）とは別の弁係止部材（１４
   ）に設けられているももの。