JPS61258921A - 内燃機関のダブル吸気路の片通路休止装置 - 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、内燃機関のダブル吸気路の片通路休止装置に
関し、ダブル吸気路の一方を常開用吸気路とし、他方を
低速時休止用吸気路とし、大容量空気室に対して常開用
吸気路の始端部を低速運転時には迂回路を介して連通し
、また、高速時には短絡路で短絡させて、低速運転時で
も常開用吸気路に吸気を集中させて、スワールを強くす
るとともに、慣性過給を適正に行なって体積効率をも向
上できるものを提供する。

〈従来技術〉 内燃機関のダブル吸気路の片通路休止装置の基本構造を
述べると、例えば、第１図に示すように、内燃機関Ｅの
エアクリーナに連通する大容量空気室７２をシリンダ室
１に、常開用吸気路３と低速時休止用吸気路２とを並列
に介して連通し、内燃機関Ｅが低速運転状態では、吸気
路休止装置６２の休止弁８０が低速時休止用吸気路２を
閉じて、常開用吸気路３のみで吸気を行なうように構成
したものである。

一般に、低速運転時には、吸気が少なくなって吸気速度
が低下し、スワールが弱くなりがちであるので、このス
ワールを強化しようとし、且う、機関の回転数に応じて
体積効率を向上しようとする従来技術として、例えば、
実開昭５９−１５２１３８号に係る考案がある。

即ち、この従来技術は、上記基本構造において、ダブル
吸気ボートに、二つの区分通路から成る吸気マニホール
ド及び共鳴管を接続し、当該区分通路の一方に吸気路休
止装置の休止弁を設けて、低速運転時には片方の吸気ボ
ートを閉じるものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 先ず、機関に動的効果を及ぼそうとすれば、吸気弁が閉
じる寸前に吸気管内に生じた正の圧力波を吸気弁まで伝
播させるように、吸気圧振動の周期を吸気弁開閉周期に
適合させることが必要である。

一般に、吸気圧力振動の固有振動数に同調する機関の回
転数Ｎは、吸気路の長さをし、吸気路の断面積をＡ、大
容量空気室から下流側の吸気路の容積をＶとする。

Ｎ＝Ｋ　ｆＣ１丁７万（Ｋは定数）囮・・（１）で表わ
される。

このため、機関の回転数（即ち、（１）式の左辺）が変
化すれば、これに合わせて（１）式の右辺をも変化させ
ねばならない。

従って、上記従来技術においては、低速時運転時に休止
弁を全閉すると、吸気路断面積が小さくなる分だけ、常
開用吸気路に吸気が集中して吸気流速は大きくなるが、
吸気圧力振動の固有振動数（（１）の右辺）を決定する
変数のうち、吸気路の断面積Ａ及び容積Ｖを変化させ得
るだけなので、回転数に適合するように当該固有振動数
を適正に変えることは容易ではなく、シリンダ室への慣
性過給は不十分なままとなる。

よって、実際的には、低速回転時において、スワールの
強化と同時に、慣性過給を十分に行なって体積効率を向
上することには問題がある。

本発明は、上記問題点を解決することを技術的課題とす
る。

〈問題点を解決するための手段〉 上記課題を解決する手段を、実施例に対応する第１図乃
至第１０図を用いて以下に説明する。

即ち、常開用吸気路３と大容量空気室７２との開に吸気
迂回路７３を介在させるとともに、大容量空気室７２を
短絡路２０を介して常開用吸気路３に短絡し、短絡路２
０を吸気経路切換装置７０の切換弁７１で開閉可能に構
成し、吸気経路切換装置７０は内燃機関Ｅが高速運転状
態では切換弁７１を開き、低速運転状態では閉じるよう
に構成したものである。

〈作　用〉 低速運転時には、切換弁７１を閉じるので、吸気は大容
量空気室７２から迂回路７３を大きく迂回して常開用吸
気路３に流入し、また、高速運転時には、切換弁７１を
開いて短絡路２０と常開用吸気路３を直接接続するので
、吸気は大容量空気室７２から短絡路２０を介して常開
用吸気路３に短絡する。

従って、常開用吸気路３の管長は、高速時には短く、低
速時には長くなる。

このため、機関の回転数の増量により、吸気圧力振動の
圧力波の伝播経路を変化させて固有振動数を変えられる
。

〈発明の効果〉 本発明によれば、低速運転時には一方の吸気路を閉じ、
常開用吸気路のみに吸気を集中させて吸気流速を高め、
もってスワールを強くできる。

そのうえ、機関速度の高・低によって、ダブル吸気路の
容積、断面積に加えて、その長さという三つの要素を同
時に変化させることができるので、吸気圧力振動の固有
振動数を吸気弁の開閉周期に精確にマツチングさせるこ
とができる。

従って、スワールを高めると同時に、慣性過給を十分に
行なって、体積効率をも向上できる。

そのうえ、シリンダ室と大容量空気室とを並列状に結ぶ
ダブル吸気路のうちの一方、即ち、常開用吸気路に吸気
迂回路を介在させるので、例えば、ダブル吸気路をエア
クリーナの手前で合体させ、この合体部に吸気迂回路を
設けるものに比べれば、この迂回路の長さを短縮し、且
つ、断面積を減少でき、ひいてはエンジンの小型化に寄
与できる。

〈実　施　例〉 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は縦型ディーゼルエンジンの要部縦断側面図、第
２図は吸気用ａツカアーム紬周辺の要部縦断正面図、第
３図は同エンジンのシリングヘッドの要部平面図、第４
図はシリンダヘッドの要部横断平面図であって、縦型デ
ィーゼルエンジンＥはシリングブロック１６に適当間隔
を隔ててシリンダ室１を複数形成し、各シリンダ室１に
ピストン１７を上下動自在に内嵌する。

上記シリングブロック１６の上方にはシリンダヘッド６
及びヘッドカバー７４を順次固定し、シリンダヘラ）？
６の各シリンダ室１に対応する部位に２本の吸気ボート
２・３と排気ボート２２を開口し、シリンダ室１の中心
に沿ってユニットインジェクタ嵌挿孔２４を、また、排
気ボート２２寄りにグロープラグ嵌挿孔２５を各々空け
る。

いま、シリンダ室１内に発生させようとする吸気スワー
ルがダブル吸気ボートの出口１１と１２とで挟まれる並
列部分間１５を流れる方向を符号Ｂで表わすと、この方
向Ｂを基準としてその風上側に位置する吸気ボート２を
ピュアーへりカルポー）に、その風下側に位置する吸気
ボート３をパーシャリ−へりカルボートに各々形成する
。

上記ダブル吸気ボートのうち、風上側のピュアーヘリカ
ルボート２は、第６図及び第７図に示すように、ボート
出口１１の周辺を円筒状に高く豆ち上げて、ボート人ロ
アから流入した吸気を当該ボート出口１１でダイレクト
成分を殺し、円筒内壁１１ａに沿わせてシリンダ室１に
略接線状に吹き入れてスワールを発生させる。

また、風下側のパーシャリ−ヘリカルボート３１１は、
第８図及び第９図に示すように、ボート出口１２の一部
１２ａを円筒状に立ち上げ、他の部分１２ｂをボートの
入口から出口１２へ直接的に吹き抜は可能に長孔状に形
成して、吸気の一部を当該長孔状部分１２ｂからダイレ
クトにシリンダ室１に流入せしめるとともに、残部吸気
を円筒内壁１２ａに沿わせてスワールを発生させる。

シリンダ室１に臨むピュアーヘリカルボート２の出口１
１に吸気弁４０を、パーシャリ−ヘリカルボート３の出
口１２に吸気弁４１を設けるとともに、排気ボート２２
の二つに分かれたボート入口２８・２９には排気弁５６
・５７を設ける。

シリンダヘッド６の上端壁３５に立設した複数のブラケ
ット３６に吸気ロッカアーム軸３７を紬架し、当該ロッ
カアーム軸３７に吸気用ロッカアーム３２を揺動自在に
枢支する。

上記吸気用ロッカアーム３２はクラッチ機構より成る吸
気路休止装置６２を介して主動アーム３２ａと従動アー
ム３２ｂを係脱自在に連結して構成され、主動アーム３
２ａに入力端３４及び出力端５８を、また、従動アーム
３２ｂに出力端５９を各々形成する。

この主動アーム３２ａの入力′４３４を後述のブツシュ
ミツド３１の上端３１ａに接当させ、その出力端５８を
パーシャリ−ヘリカルボート３に臨む吸気弁４１の上端
に接当させる。

また、従動アーム３２ｂの出力端５９をピュアーヘリカ
ルボート２に臨む吸気弁４０の上端に接当させる。

ここで、上記吸気路休止装置６２の構造を第２図に基い
て詳述する。

即ち、吸気ロッカアーム軸３７の中央に貫通した通油孔
４４の一端をディーゼルエンジンの潤滑油系内に組込ん
だブースターポンプＰに接続し、通油孔４４の中途部を
ロッカアーム軸の径方向に貫通する分岐通油孔４５に連
通する。

吸気ロッカアーム軸３７のうち、二つのブラケット３６
・３６に挟まれた部位４６の中央にユニットインジェク
タ用ロッカアーム４７を枢支し、これを両側から挟む形
で主動アーム３２ａ及び従動アーム３２ｂを揺動自在に
枢支する。

従動アーム３２ｂの左方に油室４８を設け、この油室４
８を上記ロッカアーム軸の分岐通油孔４５に接続すると
ともに、当該アーム３２．ｂの右端にクラッチ爪５０を
形成する。

また、主動アーム３２ａの左端にクラッチ爪５１を形成
し、このクラッチ爪５１を上記従動アーム３２ｂのクラ
ッチ爪５０に係合可能に構成し、両クラッチ爪５０・５
１の周方向複数箇所にバネ室５２を設ける。

当該バネ室５２に弾圧バネ５３を収容し、両アーム３２
ａ及び３２ｂを引き離す方向に付勢する。

尚、符号８２はバネ５３のずれを矯正する芯材である。

一方、従動アーム３２ｂの左端にはガイド５４が外嵌し
、ガイド５４の左方を油室４８に臨ませ、その右方をユ
ニットインジェタタ用ロッカアーム４７の係止壁５５に
接当可能に構成する。

ここで、縦型ディーゼルエンジンＥの各気筒に設けた吸
気動弁機構の構造を述べると、シリングブロック１６の
各シリンダ室１の前方に沿ってクランク軸８３と連動し
た吸気動弁カム紬５を軸架し、シリングブロック１６及
びシリングヘッド６に空けた嵌挿孔３３にブツシュロッ
ド３１を遊嵌し、ブツシュロッド３１の上端３１ａを上
記吸気ロッカアーム３２のうもの主動アーム入力端３４
に接当し、その下端３１ｂをタペット３０及び進角装置
１８を介して吸気動弁カム軸５に接当する。

上記吸気動弁カム軸５の前方で左右方向に亘って共通伝
動軸１９を紬架し、この伝動軸１９に刻んだ歯、＊６４
をブースター６５に進退自在に内嵌した駆動棒６６の歯
車６７に噛み合わせ、吸気動弁カム紬５の一端に取り付
けた前述のブースターポンプＰを上記ブースター６５に
接続する。

そして、当該共通伝動軸１９に吸気動弁装置４の進角装
置１８と吸気経路切換装置７０とを連動し、エンジン回
転数に応じて吸気弁の開弁時期を調整するとともに、吸
気路の経路長を変化させるのである。

上記吸気経路切換装置７０は、ダブル吸気路の一方、即
ち、常開用吸気路３の途中部に設けた短絡路２０と、こ
れに臨む切換弁７１とからなる。

シリングへラド６の前方に張り出した各シリンダ室１毎
のダブル吸気路２・３は、左右方向に亘って一つの筒状
を成す大容量空気室７２、例えば、サージ・タンクを巻
き込む形態に構成され、当該大容量空気室７２の一方を
エアークリ−すに連通し、能力を常開用吸気路３の迂回
路７３に連通する。

尚、上気迂回路７３は、その中間部分７５を吸気路本体
とは別体に独立して形成し、中間部分７５を所定長を有
する各種管部材で置き換え可能に構成する。

この迂回路７３の下流部７６に上記吸気経路切換装置７
０の短絡路２０を空け、この短絡路２０に操作棒７７の
先端に形成しｔこ切換弁７１を臨ませる。

上記切換弁７１の操作棒７７は迂回路７３の上流部７８
及びシリングブロック１６の前部上壁７９を貫いて、共
通伝動軸１９に固定した支持板８０にその基端部８０ａ
が支持される。

操作棒基端部８４は、支持板８０の先端部８５に空けた
長孔８６に貫挿し、操作棒７７に沿って移動可能なバネ
座８７と移動不能な受座８８の間に弾圧バネ９０をセッ
トして切換弁７１を短絡路２０に対し閉弁付勢する。

斯くしてなる片吸気路休止装置の機能を述べると、 （イ）　まず、第一に、高速回転状態においては、ブー
スターポンプＰの油圧が上が９、ブースター６５の駆動
棒６６を進出させるとともに、吸気ロッカアーム紬３７
を取り囲む吸気路休止装置６２の油室４８の油圧が上昇
し、従動アーム３２ｂを主動アーム３２ａの方向に弾圧
バネ５３のバネ力に抗して摺動せしめる。

上記ブースター６５の駆動棒６６がＲ方向に、進出すれ
ば共通伝動軸１９は反時計方向に回動しく第１図及び第
５図参照）、同方向に回る支持板８０に合わせて操作棒
７７がＰ方向に押動し、吸気経路切換装置７０の切換弁
７１が短絡路２０を開いて、大容量空気室７２から迂回
路７３の下流側に吸気を短絡させ、吸気圧力振動の圧力
波の伝播経路を短縮して固有振動数を増大す従って、高
速運転時における吸気弁４１の増大した開閉サイクルに
上記固有振動数を適正にマツチングさせることが出来る
。

また、一方、吸気ロッカアーム軸３７の従動アーム３２
ｂが主動アーム３２ａに接近して両クラッチ爪５０・５
１が係合すると、ブツシュロッド３１の押動により主・
従動の両アーム３２ａ・３２ｂが同時に作動し、吸気弁
４０・４１は両弁駆動する。

従って、吸気はダブル吸気路２・３の双方からシリンダ
室１に流入する。

（ロ）次いで、低速運転状態にエンジンが移行すると、
ブースタポンプＰの油圧が下がり、ブースター６５の駆
動棒６６をＳ方向に後退させるとともに、吸気路休止装
置６２の油室４８の油圧が低下し、弾圧バネ５３のバネ
力が油圧力に勝るようになる。

上記ブースター６５の駆動棒６７が後退すれば共通伝動
軸１９は時計方向に回動しく第１図及び第５図参照）、
同方向に回る支持板８０に合わせて操作棒７７がＱ方向
に押動し、吸気経路切換装置７０の切換弁７１が短絡路
２０を閉じ、大容量空気室７２から迂回路７３に吸気を
迂回させ、吸気圧力振動の圧力波の伝播経路を伸長して
固有振動数を低減する。

従って、低速運転時における吸気弁４１の減少しだ開閉
サイクルに上記固有振動数を適正にマツチングさせるこ
とが出来る。

この場合、既述のように、常開用吸気路３の迂回路７３
を各種管長の管部材で置き換え可能に構成するので、エ
ンジン回転数により良く適合した固有振動数を選択でき
る。

また、一方、吸気ロッカアーム紬３７の従動アーム３２
ｂが主動アーム３２ａから離間し、両クラッチ爪５０・
５１が外れると、ブツシュロッド３１の押動により主動
アーム３２ａのみが単　　　　　　　　　　　　１独で
作動し、吸気弁４１は片弁駆動する。

従って、ダブル吸気路２・３は常開用吸気路３のみが開
き、低速時休止用吸気路２は閉じるので、吸気は常開用
吸気路３に集中し、吸気流速を増してシリンダ室１に流
入するのである。

この場合、吸気路２に臨む吸気弁４０が休止装置６２の
休止弁を兼ねることになる。

以上のように、本発明は、ダブル吸気路の一方に吸気路
休止装置を組込み、他方に迂回路と短絡路を設け、これ
らの経路に切換装置を取り付けたものなので、吸気路休
止装置６２は上記実施例のように吸気ロッカアーム軸３
７を取囲むクラッチ機構に限らず、エンジン回転数の増
減を検知するセンサー、例えば、排気温や潤滑油温を検
知する温度センサーと、このセンサーの指令を受けて休
止弁８１を駆動する作動子、例えば、ソレノイド弁とを
組み合わせたものでも差し支えない。

また、吸気路休止装置の休止弁を上記実施例のように吸
気弁に兼用させても良いが、別途、独立弁体を休止弁と
して吸気ボートに臨ませても良い。

さらに、吸気経路切換装置７０の構造も上記実施例に限
らず、上述のように、センサーとその指令を受ける作動
子から構成しても差し支えない。

尚、本発明は、単気筒、多気筒機関を問わず適用できる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は縦型ディ
ーゼルエンジンの要部縦断側面図、第２図は吸気用ロッ
カアーム紬周辺の要部縦断正面図、第３図は同エンジン
のシリンダヘッドの要部平面図、第４図はシリンダヘッ
ドの要部横断平面図、第５図は同エンジンの作動原理図
、第６図はピュアーヘリカルボートの縦断正面図、第７
図は第６図の■−■線断面図、第８図はバーシャリ−ヘ
リカルボートの縦断正面図、第９図は第８図のＩＸ−■
線断面図、第１０図はダブル吸気ボートの吸気の流れを
示す概略図である。 １・・・シリンダ室、　　２・−・低速時休止用吸気路
、３・・・常開用吸気路、　２０・・・短絡路、６２・
・・吸気路休止装置、　７０・・・吸気経路切換装置、
　７１・・・切換弁、　７２・・・大容量空気室、７３
・・・吸気迂回路。 第６図 −■ 第８図 ｌＸ 第７図　　　　　　　　第１０図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃機関Ｅのエアクリーナに連通する大容量空気室
   ７２をシリンダ室１に、常開用吸気路３と低速時休止用
   吸気路２とを並列に介して連通し、内燃機関Ｅが低速運
   転状態では、吸気路休止装置６２の休止弁８０が低速時
   休止用吸気路２を閉じて、常開用吸気路３のみで吸気を
   行なうように構成した内燃機関のダブル吸気路の片吸気
   路休止装置において、常開用吸気路３と大容量空気室７
   ２との間に吸気迂回路７３を介在させるとともに、大容
   量空気室７２を短絡路２０を介して常開用吸気路３に短
   絡し、短絡路２０を吸気経路切換装置７０の切換弁７１
   で開閉可能に構成し、吸気経路切換装置７０は内燃機関
   Ｅが高速運転状態では切換弁７１を開き、低速運転状態
   では閉じるように構成した事を特徴とする内燃機関のダ
   ブル吸気路の片吸気路休止装置