JPS621097B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンの吸気装置に関し、特に混合
気供給量を任意に制御するためのスロツトル構造
体の改良に関する。

従来、エンジンの吸気装置は気化器、燃料噴射
弁等の燃料供給体と、吸気管中に設けられたバタ
フライ型のスロツトル弁と、空気−燃料混合気を
各気筒に分配する吸気マニホールドとを主要構成
要素としている。

ところが、このような構成では混合気の気筒間
分配が不均一になりやすく、エンジン性能の悪
化、有害排気ガス成分の増加を招きやすいという
問題がある。これは気化器等の燃料供給体から供
給される燃料が吸気管の壁面に付着し液膜状とな
つて各気筒に流れ、この液膜状燃料により各気筒
の空燃比が不均一になるためで、吸気装置におい
て燃料が十分霧化されていないことに起因してい
る。またこの他にスロツトル弁がバタフライ型の
ものであり、吸気管の軸方向に対して非対称に配
設されているため、このスロツトル弁により混合
気流が偏向されることにも起因しており、特にス
ロツトル弁は回動により開度が変化するため、こ
れにより燃料供給体とスロツトル弁との幾何学的
位置関係が変化し混合気流の偏向を助長してい
る。

さらにスロツトル弁上流部に燃料噴射弁を設け
た装置においては、燃料噴射速度が周囲の空気速
度より大きいにもかかわらず空気流の影響を微妙
に受け、燃料流の偏向が生じ前述の混合気流の偏
向と相まつて気筒間の空燃比の不均一が著しい。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、
混合気の流量制御を全運転領域で滑らかに行なう
ことができ、また燃料を十分霧化させることがで
き、混合気流の偏向を抑止できて、混合気の気筒
間分配の不均一に基づくエンジン性能の悪化、有
害排気ガス成分の増加を防止するエンジンの吸気
装置を提供することを目的とする。

特に本発明は、燃料供給体と一定の距離を保つ
て対向するよう設けられた固定弁体と、吸気通路
の軸方向に移動可能で、外壁面の一部が吸気管内
壁に密接し、かつ内壁面が固定弁体と協同して吸
気管の開口面積を変化させるよう構成された可動
管状体と、固定弁体上の可動管状体内に固定弁体
と一定の距離を保ち、吸入空気を集合して燃料供
給体の周囲にその軸方向の空気の流れを形成する
集気管とを備える構造を特徴としており、この構
造により上記目的を達成せんとするものである。

以下本発明を図に示す実施例により説明する。
第１の実施例を示す第１図において、エンジンは
図示しないが自動車駆動用の周知の多気筒４サイ
クル火花点火式エンジンで、燃焼用の空気をエア
クリーナ１、吸入空気流量を測定する吸気量計
２、吸気管３及び吸気マニホールド４を経て吸入
する。また、ガソリン等の燃料は、燃料供給体５
から吸気通路３内に供給され、空気−燃料混合気
としてエンジンに供給される。

ここで、吸気マニホールド４は、その集合部の
下部に温水加熱部６が形成されており、吸気マニ
ホールド４をエンジンの冷却温水で加熱するよう
にしている。燃料供給体５は、燃料噴射弁で構成
されており、図示しない燃料ポンプで圧送される
比較的低圧の燃料を噴射する。また、この噴射弁
５は電磁式のもので、吸気量計２の検出信号と他
のエンジン作動条件を検出するセンサの信号によ
つてエンジン作動に適した噴射パルス信号を作る
制御ユニツト７によりオン／オフが制御され、常
に適量の燃料を間欠的に噴射する。

もちろん、噴射弁５としては電磁式のものに限
らず機械的に燃料の計量を行うシステムに用いる
機械式自動弁であつてもよい。

次に吸気管３及びこの吸気管３内に設けられた
スロツトル構造体１０の構成について詳細に説明
する。吸気管３は、主として上部ハウジング３１
及び下部ハウジング３２から構成されており、こ
のうち上部ハウジング３１の横の部分に設けられ
たエアホーン３３の上流側にエアクリーナ１及び
吸気量計２が設けられている。また、上部ハウジ
ング３１の頂部には上述した燃料噴射弁５が結合
されており、この燃料噴射弁５から噴射される燃
料を取り囲む形で、後述する固定弁体１１上の可
動管状体１２内に固定弁体１１との一定の距離を
保つて集気管８が設けられており、これは支柱１
３に固定されている。集気管８の上部外縁１９は
上部ハウジングの内壁２０に密接して空気の流通
を防ぎ、エアホーン３３部では流入する空気を２
分割するように流路９の間に位置し、全体として
集気管８の中央部２１に燃料噴射弁５の軸方向の
流れを形成するような形状をなす。

集気管８は第２の実施例を示す第２図のように
空気の流れを滑らかにするために外壁面１０１、
内壁面１０２を滑らかな曲面としてもよく、また
集気管８内の軸方向の流速を増すために集気管８
の中央部２１を細くしてもよい。

第１図で下部ハウジング３２には、吸気通路を
なす内壁面３９、上部ハウジング３１と結合する
ための外周壁４０及びこの外周壁４０の内側に形
成された円筒案内壁４１が一体に設けられてい
る。

次にスロツトル構造体１０の固定弁体１１と可
動管状体１２とについて説明すると、固定弁体１
１は円板形状のもので、２本の支柱１３により上
部ハウジング３１の吸気通路において燃料噴射弁
５と一定の距離を保つて対向するよう固定されて
いる。この固定弁体１１は空気の流れを滑らかに
すると共に燃料の放射状の流れを強化するために
第２図のように上面を円錐形状１０３としてもよ
く、この際固定弁体１１の上面を滑らかな曲面と
すればより効果的である。

また可動管状体１２は、全体としてほぼ円筒形
状で上部がテーパー形状に形成されており、その
下部に外壁面として第１のフランジ部１４が、中
央部に第２のフランジ部１５が形成されている。
そして、第１のフランジ部１４は下部ハウジング
３２の内壁面３５に、第２のフランジ部１５は案
内壁４１の内壁面４２にそれぞれ気密的に嵌合さ
れており、可動管状体１２は両フランジ部１４，
１５の部分で吸気管３の内壁に密接して吸気管３
の軸方向に移動可能に案内されている。

第２のフランジ部１５には４本のピン１６（図
では２本のみ示す）が固定されており、このうち
２本のピン１６とばね受フツク３４との間には、
可動管状体１２を閉弁方向（第１図上方）に付勢
する１対の引張りコイルばね１７が設置されてい
る。また、ピン１６はそれぞれ案内壁４１の長溝
４３に係合されていて、可動管状体１２が周方向
に回動するのを防止している。

可動管状体１２の上部は、外周側に広がるテー
パー形状に形成されており、このテーパー部の内
壁傾斜面１８は、固定弁体１１の端部１１ａ全周
と対向するよう形成されている。しかして、この
内壁傾斜面１８と端部１１ａとで開口面積可変の
開口部４４を形成しており、傾斜面１８は可動管
状体１２の第１図中下方への移動により開口部４
４、即ち吸気管３の開口面積が徐々に増加するよ
う形成されている。また、傾斜面１８の延長方向
は、可動管状体１２あるいは吸気管３の中央（軸
心）方向に向けられている。なお、傾斜面１８
は、段階的に傾斜度が変化する直線的な傾斜面で
もよいし、連続的に傾斜度が変化する曲面的な傾
斜面であつてもよい。また、可動管状体１２は、
傾斜面１８と端部１１ａとで実者的に吸気管３を
閉鎖する位置と、ピン１６が案内壁４１のストツ
パ４５と当接する全開位置との間が移動範囲とな
つている。

可動管状体１２の中央部には、リンク４６の一
端がピン４７により回動可能に係合されており、
リンク４６の他端は、下部ハウジング３２に回動
可能に取り付けられたシヤフト４８に固定された
リンク４９にピン５０により回動可能に連結され
ている。またこのシヤフト４８にはレバー５１が
固定されシヤフトと共に回動する。レバー５１に
はワイヤー５２の一端が連結されており、このワ
イヤー５２の他端は自動車のアクセルペダル等の
操作部材５７に作動的に連結されている。

しかして、操作部材であるアクセルペダル５７
によりワイヤー５２を引張ればリンク４６が回動
して可動管状体１２を第１図中下方に押し下げ、
またワイヤー５２を戻せば可動管状体１２はばね
１７の作用により第１図中上方へ移動する。

吸気マニホールド４の集合通路５３と分岐通路
５４の境界部には、傾斜角度15度以上の突起５５
がその全周あるいは一部に設けられており、また
突起５５と対向するように突出部５６が設けられ
ている。温水加熱部６には、熱交換用フイイン６
１が多数形成されており、これにより吸気マニホ
ールド４を効率的に加熱する。なお、この加熱部
６は、温水加熱としたが、排気ガスを加熱流体と
する排気加熱、電気ヒータを用いる電気加熱であ
つてもよい。

上記構成において作動を説明する。自動車の運
転者がアクセルペダル５７を踏んでワイヤー５２
を引張ると、ばね１７のばね力に抗して可動管状
体１２は第１図中下方へ移動して吸気管３の開口
部５３の開口面積が大きくなる。これにより燃焼
用の空気が、エアクリーナ１、吸気管３、吸気マ
ニホールド４を通つてエンジンに吸入される。そ
してこの吸入空気流量に対してエンジンの運転状
態に適した空燃比の空気−燃料混合気を生成する
よう燃料噴射弁５から燃料が供給される。

この燃料は集気管８の中を通つて、燃料噴射弁
５の軸方向の空気の流れに乗り、燃料噴射弁５と
幾何学的に一定の距離を保つて設けられている固
定弁体１１に衝突し、衝突した液滴燃料はほとん
どが固定弁体１１の上面に付着して液膜状とな
る。この液膜状燃料は、円板形状の弁体１１の中
心部からその半径方向に広がり、弁体１１の端部
１１ａから剥離するときに開口部４４を通る高速
空気流で非常に細かく霧化され、燃料と空気が良
好に混合された空気−燃料混合気が生成される。
そして、得られた混合気は、可動管状体１２の内
壁傾斜面１８の傾斜方向に沿い可動管状体１２の
中心（軸心）方向に流れてさらに混合され、均一
な混合気となつて吸気マニホールド４を通り、エ
ンジンの各気筒に吸入される。しかして、エンジ
ンは均一混合気で高性能を発揮し、かつHCなど
の有害排気ガス成分も低減される。

ここで燃料噴射弁５と固定弁体１１との幾何学
的構成は、エンジンの運転状態とは無関係に常に
一定であり、集気管８を設けることによつて分割
集合された吸入空気は、燃料の吸気管軸方向の流
速を速め固定弁体１１の上面の中心部から半径方
向に安定した均一な燃料流れを形成し、吸気管３
中の混合気の偏向分布は容易に解消される。また
固定弁体１１の上面に分布した燃料は弁体１１の
端部１１ａの全周から霧化されるが、霧化燃料は
可動管状体１２の傾斜面１８に沿つて管中心方向
に流れるため、これによつても混合気の偏向分布
は低減され、さらに吸気管３の内壁３５に付着す
る燃料量は極めて少なくなり液膜状燃料の生成が
低減される。

また若干の燃料は、吸気管３の内壁３５を液膜
状となつて吸気マニホールド４へ流入するが、こ
の液膜流は突起５５により壁面から剥離され、加
熱部６の突出部５６に衝突して熱により気化され
た後エンジン１の各気筒に供給されるため、各気
筒に供給される混合気の空燃比はさらに均一なも
のとなる。

なお、上記第１、第２の実施例では上部ハウジ
ング３１への吸入空気の取り入れ方向を横方向と
したが、第３の実施例を示す第３図では上方向に
してある。この場合集気管８の上端３０１は空気
通路に対して適当な大きさに開口されており、流
入する空気を分割集合する。また燃料噴射弁５と
支柱１３は上部ハウジング３１の内壁面２０に固
定されたステー３０２により支持されている。ま
た、第４図は第３図のAA断面図でありステー３
０２は空気流れを乱さないようにできるだけ細く
し、長手方向の断面を流線形にしてある。

上記実施例では燃料供給体５として燃料噴射弁
を用いたが、燃料供給体はいずれのものでも使用
可能である。特に噴射圧の低い燃料噴射弁を用い
た場合においては、効果的に集気管８内の燃料の
軸方向の流速が速められ、固定弁体１１の上面の
燃料流れが均一化し、混合気の偏向分布をより効
果的に抑止し得る。

以上述べたように本発明によれば、燃料を十分
霧化させることができ、混合気流の偏向を抑止で
きて、混合気の気筒間分配の不均一に基づくエン
ジン性能の悪化、有害排気ガス成分の増加を防止
できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面構成
図、第２図は本発明の第２の実施例を示す要部断
面構成図、第３図は本発明の第３の実施例を示す
要部断面構成図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図
である。 ３……吸気管、４……吸気マニホールド、５…
…燃料供給体をなす燃料噴射弁、８……集気管、
１０……スロツトル構造体、１１……固定弁体、
１２……可動管状体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気管中に燃料を供給し空気−燃料混合気を
   生成する燃料供給体と、混合気をエンジンの各気
   筒に分配する吸気マニホールドと、前記燃料供給
   体から前記吸気マニホールドに至る吸気管内に設
   けられ、混合気供給量を任意に制御するスロツト
   ル構造体とを備えるエンジンの吸気装置におい
   て、前記スロツトル構造体は前記燃料供給体と一
   定の距離を保つて対向するよう前記吸気管内に固
   定された固定弁体と、前記吸入管の軸方向に移動
   可能に設置された可動管状体と、前記固定弁体上
   の前記可動管状体内に前記固定弁体と一定の距離
   を保つて設置された集気管とで構成され、前記可
   動管状体はその外壁面の一部が前記吸気管の内壁
   に密接して移動し、この移動により前記可動管状
   体の内壁面は前記固定弁体と協同して前記吸気管
   の開口面積を変化させ混合気供給量を制御するよ
   うにし、前記集気管は前記燃料供給体の周囲にそ
   の軸方向の空気の流れを形成するようにしたこと
   を特徴とするエンジンの吸気装置。 ２ 前記固定弁体の形状を円錐型としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のエンジンの
   吸気装置。