JPS6060008B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明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、それによつ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に乱れが発生せず、従がつて
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
しては、吸気ポートをヘリカル形状にしたり或いはシユ
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。従がつて高速高負荷運
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成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、機関負荷を一定にした場合
には機関回転数が高くなるにつれて、即ち吸入空気量が
増大するにつれて自然発生の乱れが強くなり、このよう
’に自然発生の乱れが強くなつたときに更に旋回流を与
えると乱れが強くなりすぎて着火火炎が吹き消えるとい
う問題を生ずる。

従つて機関負荷に応じて乱れの強さを制御しても良好な
燃焼を確保するのは困難であり、良好な燃焼を確保する
には乱・れの強さを吸入空気量に比例して弱めることが
必要となる。吸入空気量に比例して乱れの強さを弱める
ために気化器スロットル弁後流の吸気通路内に負圧ダイ
ヤフラム装置により駆動される第２スロットル弁を設け
ると共に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小断面積の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弁近傍において再び吸
気通路内に合流させ、上記負圧ダイヤフラム装置の負圧
室を気化器ベンチユリ部に接続して気化器ベンチユリ負
圧が大きくなるにつれ、即ち吸入空気量が大きくなるに
つれて第２スロットル弁を徐々に開弁するようにした吸
気装置が既に提案されている。

この吸気装置では吸入空気量が少ない機関低速低負荷運
転時には第２スロットル弁が閉弁されるため混合気は小
断面積の副吸気通路内に流入し、副吸気通路内を高速度
で流れる間に液状燃料の気化が促進されると共に副吸気
通路から高速度で噴出した混合気流により強力な乱れが
燃焼室内に発生せしめられ、また機関高速高負荷運転時
には第２スロットル弁が開弁するため混合気流は主に吸
気通路を介して燃焼室内に供給される。しかしながら上
述のように気化器ベンチユリ負圧により第２スロットル
弁の開閉動作を制御する場合気化器ベンチユリ負圧は極
めて小さいので第２スロットル弁を駆動せしめるために
大きなダイヤフラム装置を必要と，するはかりでなく場
合によつては駆動力増幅装置を設ける必要が生じてくる
。本発明は小型のダイヤフラム装置でもつて吸入空気量
の増大に伴なつて第２スロットル弁を徐々に開弁し、そ
れによつて乱れの強さを徐々に弱く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の詳細な説明する。

第１図を参照すると、１はシリンダブロック、３２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上に固定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間に形成された燃焼室、５は
シリンダヘッド３内に形成された吸気ボート、６は吸気
弁、７は排気クポート、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１２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。

第１図に示されるように吸気マニホルド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２図に示
されるように各気筒に対して夫々１個の第２スロットル
弁１４がスペーサ１３内に挿入される。これらの各第２
スロットル弁１４はスペーサ１３に回動可能に垂直配置
されたスロットル軸１５に夫々固定される。一方、スペ
ーサ１３の下部にはシリンダヘツドノ３の長手方向に延
びる溝１６が形成され、この溝１６とシリンダヘッド３
間には副吸気通路の一部を構成する分配通路１７か形成
される。

この分配通路１７の中央部は通路１８を介して１９にお
いて吸気マニホルド集合部１１０ａに開口する。一・方
、シリンダヘッド３内には４本の通路２０が形成され、
これらの各通路２０は一方ては分配通路１７に連結され
、他方では２１において吸気弁６近傍の吸気ボート５内
壁面上に開口する。なお、通路２０の開口２１は吸気弁
開弁時に吸気弁６と弁座間に形成される間隙に向けて指
向される。第１図並びに第２図に示されるように各スロ
ットル軸１５の上端部には夫々アーム２２が固定され、
各アーム２２の先端部には共通ロッド２３が枢着される
。第２図においても最も下方に位置するアーム２２はロ
ッド２３と反対側に延ひるアーム２４を更に有し、この
アーム２４とシリンダヘッド３間に引張りばね２５が張
設される。一方、第２図に示されるように共通ロッド２
３の端部は負圧ダイヤフラム装置２６のダイヤフラム２
７に連結される。この負圧ダイヤフラム装置２６はダイ
ヤフラム２７により隔成された第１室２８と第２室２９
とを有し、第１室２８は負圧導管３０を介して第２ス咄
ントル弁１４後流の吸気マニホルド枝管内に連結され、
一方第２室２９は負圧導管３１を介して吸気マニホルド
集合部１０ａ内に連結される。第５図に第２スロットル
弁１１４前後の圧力差と第２スロットル弁１４の開度と
の関係を示す。

第５図において縦軸は第２スロットル弁１４前後の圧力
差Ｐ（７ｍＨｇ）（云うまでもなく第２スロットル弁１
４上流の方が下流よりも圧力が高い）を示し、横軸は第
２スロットル弁１４の開度θ０を示す。なお、第３図に
おいて各実線Ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇは同一流量の
吸入空気量を示しており、実線ａが最も吸入空気量の少
ないときを示し、一方実線ｇが最も吸入空気量が多いと
きに示している。従がつて実線ａから実線ｇに移るに従
がつて吸入空気量が徐々に上昇する場合を示している。
吸入空気量が少ないときに第２スロットル弁１４が閉弁
していたとしても混合気は開口１９から通路１８、分配
通路１７並びに通路２０を介して流れるために第２スロ
ットル弁１４前後の圧力差はさほど大きくない。しかし
ながら第５図に示すように吸入空気量が増大すると第２
スロットル弁１４前後の圧差Ｐは徐々に上昇する。一方
、云うまでもなく吸入空気量が同一の場合、第２スロッ
トル弁１４を開弁するにつれて第２スロットル弁１４前
後の圧力差Ｐは小さくなる。第３図は第１図の第２スロ
ットル弁１４の全閉時を示し、第４図は第２スロットル
弁１４の全開時を示す。第３図並びに第４図において引
張りばね２５のばね力をＦ１ばね力Ｆの作用点とスロッ
トル軸１５の距離を１とするとスロットル軸１５には反
時計回りのトルクＦ・１が作用する。ここて引張りはね
２５として比較的長いものを使用すれば第２スロットル
弁１４が開弁する間、ばね力Ｆはさほど変化しない距離
１は徐々に小さくなるので第２スロットル弁１４の反時
計回りのトルクＦ・１、即ち引張りはね２５による第２
スロットル弁１４の閉弁力は第２スロットル弁１４の開
度が大きくなるにつれて小さくなることが理解できる。
従つて引張りはね２５とアーム２４は第２スロットル弁
１４に閉弁方向のトルクを付与すると共に第２スロット
ル弁１４が開弁するにつれて付与トルクを減少せしめる
閉弁トルク付与装置を構成する。一方、第２図において
第１室２８内の負圧よりも第２室２９内の負圧が大きく
なると第２スロットル弁１４を時計回りに回動せしめて
第２スロットル弁１４を開弁させるトルクがスロットル
軸１５に加わる。

従がつて第１室２８と第２室２９内の圧力差によりスロ
ットル軸１５に作用する時計回りのトルクと引張りばね
２５によりスロットル軸１５に作用する反時計回りのト
ルクが釣合つたところで第２スロットル弁弁１４は停止
する。このようにこれらトルクが釣合う点を圧力差Ｐと
第２スロットル弁開度θとの関係で示せば第５図におい
て破線ｋのようになり、各曲線Ｄ，ｅ，ｆ，ｇと破線ｋ
との交点に対応する開度に第２スロットル弁１４は保持
される。例えは吸入空気量が曲線ｅで示される流量の場
合、第２スロットル弁１４の開度がｅ″に相当する開度
であるとすると第１室２８と第２室２９内の圧力差Ｐに
基づく第２スロットル弁開弁力は引張ばね２５による第
２スロットル弁閉弁力よりも大きなために第２スロット
ル弁１４が若干開弁して開度Ｅとなり、一方第２スロッ
トル弁１４の開度がｅ″″に相当する開度であるとする
と第１室２８と第２室２９内の圧力差Ｐに基づく第２ス
ロットル弁開弁力は引張ばね２５による第２スロットル
弁閉弁力よりも小さなために第２スロットル弁１４が若
干閉弁して開度Ｅとなる。一方、曲線Ａ，ｂ，ｃで示さ
れる流量の場合には圧力差Ｐに基づく第２スロットル弁
開弁力よりも引張ばね２５による第２スロットル弁閉弁
力の方がまさるため第２スロットル弁１４は閉弁状態に
保持される。上述のように吸入空気量の少ない低負荷低
速運転時には第２スロットル弁１４は閉弁状態に保持さ
れているために気化器１１において形成された混合気は
開口１９、通路１８、分配通路１７並びに通路２０を介
して吸気ボート５内に流入する。

第１図に示さるように各通路１８，１７，２０の断面積
は小さく、従がつて混合気はこれら通路１８，１７，２
０内を高速度で流れ、その結果液状燃料の気化が促進さ
れる。一方、前述したように通路２０の開口２１は吸気
弁６と弁座間に形成される間隙に向けて指向されている
ために混合気は高速度て通路２０から燃焼室４内に噴出
し、その結果燃焼室４内に強力な乱れ或いは旋回流が発
生する。斯くして燃焼速度が大幅に速められることにな
る。一方、吸入空気量が増大するにつれて第２スロット
ル弁１４は徐々に開弁する。

第２スロットル弁１４が徐々に開弁するとそれに伴なつ
て第２スロットル弁１４前後の圧力差Ｐが小さくなるた
めに通路２０の開口２１から噴出する空気の速度が遅く
なり、斯くして燃焼室４内の乱れの強さは吸入空気量の
増大に伴なつて弱くなる。その結果、乱れによつて着火
火炎が吹き消されることがなく；斯くして良好な燃焼を
得ることができる。一方高負荷高速運転時には大部分の
混合気が吸気マニホルド枝管を介して燃焼室６内に供給
されることになる。また曲線ｇに示されるような高負荷
高速運転時には第２スロットル弁１４は点ｈに示される
ように全開状態に保持されるので吸入空気の吸入抵孔は
極めて小さくなり、高い充填効率を確保できることにな
る。第６図に第１図の別の実施例を示す。

なお第６図において第１図と同様の構成要素は同一の符
号で示す。第６図を参照すると、第２スロットル弁１４
は水平方向に延びる共通スロットル軸３２に固定され、
このスロットル軸３２に固定されたアーム３３の先端部
がロッド３４を介してダイヤフラム２７に連結される。
第２図と同様にダイヤフラム装置２６の第１室２８は負
圧導管３０を介して第２スロットル弁１４後流の吸気マ
ニホルド枝管内に連結され、一方第２室２９は負圧導管
３１を介して吸気マニホルド１０内に連結される。更に
スロットル軸３２の端部にはアーム３５が固定される。
このアーム３５は第２スロットル弁１４が閉弁時に水平
方向に延びるように取付けられかつアーム３５の先端部
には垂錘３６が固定される。第７図は第５図の第２スロ
ットル弁１４の全閉時を示し、第８図は第２スロットル
弁１４の全開時を示す。

第７図並びに第８図において垂錘３６の重心とスロット
ル軸３２との距離を１、垂錘３６の重量をＷとするとス
咄ントル軸３２には時計回りのトルクｌ−Ｗが作用し、
この距離１が第２スロットル弁１４の開弁に伴ない徐々
に小さくなつていくことを考えれば第２スロットル弁１
４の時計回りのトルクｌ−Ｗ１即ち垂錘３６による第２
スロットル弁１４の閉弁力は第２スロットル弁１４の開
度が大きくなるにつれて小さくなることが理解できる。
従つてこの実施例ではアーム３５と垂錘３６が第２スロ
ットル弁１４に対する閉弁トルク付与装置を構成する。
この実施例において．も第１室２８と第２室２９の圧力
差Ｐに基つく第２スロットル弁１４の開弁力と垂錘３６
による第２スロットル弁１４の閉弁力の釣合い点は第５
図において同様に破線ｋで示される。従がつてこの実施
例でも低負荷抵速運転時には混合気は通路１８、分配通
路１７、並びに通路２０を介して燃焼室４内に供給され
、高負荷高速運転時には大部分の混合気が吸気マニホル
ド枝管を介して燃焼室４内に供給されることになる。本
発明によれば第２スロットル弁前後に比較的大きな圧力
差を生せしめ、この圧力差を利用して第２スロットル弁
の開閉制御が行なわれる。

このように比較的大きな圧力差を利用するのて第２スロ
ットル弁を駆動する負圧ダイヤフラム装置として小型の
ものが使用てきしかもさほど精密度を必要としないため
ダイヤフラム装置並びに第２スロットル弁の製作が安易
であるという利点も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の側断面図、第２図は第
１図の平面図、第３図は第２スロットル弁閉弁時を示す
第２図の一部拡大平面図、第４図は第２スロットル弁開
弁時を示す第２図の一部拡大平面図、第５図は負圧ダイ
ヤフラム装置の第１室と第２室との圧力差と第２スロッ
トル弁開度の関係を示すグラフ、第６図は第１図の別の
実施例を示す側面図、第７図は第２スロットル弁全閉時
を示す第６図の一部側面図、第８図は第６図の第２スロ
ットル弁全開時を示す第６図の一部側面図てある。 ４・・・・・・燃焼室、５・・・・・・吸気ボート、６
・・・・・・吸気弁、１０・・・・・・吸気マ、ニホル
ド、１１・・・・・気化器、１２・・・・・・気化器ス
ロットル弁、１４・・・・・・第２スロットル弁、１７
・・・・・・分配通路、１８，２０・・・・・・通路、
２５・・・・引張りばね、２６・・・・・・負圧ダイヤ
フラム装置、２７・・・・・・ダイヤフラム、２８・・
・・・・第１室、２９・・・・・・第２室、３０，３１
・・・・・・負圧導管、３６・・・・・・垂錘。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気化器スロットル弁後流の吸気通路内に第２スロッ
   トル弁を設けると共に該気化器スロットル弁スロットル
   弁と第２スロットル弁間に位置する吸気通路から小断面
   積の副吸気通路を分岐してこれを第２スロットル弁後流
   の吸気弁近傍において再び吸気通路内に合流させせるよ
   うにした吸気装置において、上記第２スロットル弁前後
   の吸気通路内の圧力差に応動して該圧力差が大きくなる
   につれて第２スロットル弁に大きな開弁力を与える負圧
   ダイヤフラム装置と、該第２スロットル弁に閉弁方向の
   トルクを付与すると共に第２スロットル弁が開弁するに
   つれて該付与トルクを減少せしめる閉弁トルク付与装置
   とを具備し、上記圧力差による第２スロットル弁の開弁
   力と上記付与トルクによる第２スロットル弁の閉弁力と
   が釣合う開度位置に第２スロットル弁を保持するように
   した内燃機関の吸気装置。