JPS633401Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、可変ベンチユリ型多連式気化器を備
えた多気筒内燃機関の吸気マニホルドに関する。

可変ベンチユリ型気化器においては、吸気のタ
イミングに合せて吸気マニホルド内に生じる脈動
が気化器部位まで伝わつて可変ベンチユリをばた
つかせるのを抑制するために、脈動を抑えること
が望まれる。

脈動抑制のためには、位相差が互に異なる各気
筒の脈動を互に干渉させ、圧力変動の山と谷とを
互に打ち消し合うように作用させ合うのが効果的
であり、そのために各気筒の吸気通路をバランス
チユーブにて連通することが有効である。

固定ベンチユリ型多連式気化器を備えた多気筒
内燃機関の吸気マニホルドの例ではあるが、第１
図に示すように、各気化器に接続された吸気マニ
ホルド１をバランスチユーブ２により連通して、
脈動抑制をはかつたものはある。しかし、第１図
の例では、吸気マニホルド１はライザ部３におい
て連通されていたので、バランスチユーブ２を通
つて吸気が一方の吸気マニホルドから他方の吸気
マニホルドに容易に流れ、第２図に示すように各
気化器を通る吸気量Ａ，Ｂにとくに高速域におい
てアンバランスが生じ、混合気分配悪化、出力低
下を招くという問題があつた。

また、サイドドラフト式気化器に接続される例
ではあるが、第３図に示すように吸気マニホルド
４の全分岐ポート５をバランスチユーブ６により
連通したものもある。しかし、全分岐ポート５を
連通すると、第４図に示すように、バランスチユ
ーブ６によつて連通しない場合αに比べて連通し
た場合βはトルク、出力が約５％も低下し、しか
もバランスチユーブ６が分岐ポート５の上に配設
されるため高さが大になつてダウンドラフト式に
は採用し難いという問題があつた。

すなわち、バランスチユーブ連通構造による脈
動抑制には、流量アンバランス、出力低下という
両立し難い問題があつた。これを解消するため
に、本出願人により、本出願前に第５図に示すよ
うな、可変ベンチユリ型気化器に接続される吸気
マニホルド７であつて、吸気ポート部８または分
岐部９をバランスチユーブ１０で連通するととも
に、ライザ部１１をも別のバランスチユーブ１２
で連通した新しい吸気マニホルド７が提案されて
いる。このような構造の吸気マニホルド７では、
後に述べるように、可変ベンチユリに伝わる脈動
の抑制、各気化器間の流量アンバランスの抑制、
出力低下防止が効果的に達成される。

本考案は、上記の第５図に示したような新規な
吸気マニホルドの構造を他の機器、とくにEGR
システムとの関係の観点から更に発展させ、内燃
機関にEGRシステムを具備させた場合に該EGR
システムに良好な作動を与える吸気マニホルドの
構造を提供することを目的とするものである。

この目的を達成する本考案の吸気マニホルド
は、可変ベンチユリ型多連式気化器の各々の気化
器に接続された各吸気マニホルドが、気化器の直
下の部分で第１のバランスチユーブにより連通さ
れるとともに、気化器から遠ざかつた位置で第２
のバランスチユーブにより連通され、第１のバラ
ンスチユーブ側にEGRガスの供給通路が接続さ
れ、かつEGRガスの供給通路および第１のバラ
ンスチユーブに沿わせて温水通路が設けられたも
のから成る。EGRガスの供給通路には、空燃比
補償用空気のフイードバツク通路が接続される場
合もある。

このようなEGRシステムとの関連構造を有す
る吸気マニホルドにおいては、第１のバランスチ
ユーブの中央にEGRガス供給通路が接続される
ことにより、EGRあるいは空気分配が良好にさ
れ、また、第２のバランスチユーブにより脈動が
減衰されているので、第１のバランスチユーブに
導入されるEGRガスは、吸気脈動の影響を受け
にくい。さらに、温水通路が設けられているの
で、EGRガスは第１のバランスチユーブから吸
気マニホルドのライザ部への出口およびEGRガ
スの供給通路から第１のバランスチユーブへの接
続部において温度変化を受け難くなり、デポジツ
トの堆積が防止される。したがつてEGR不能が
生じることはない。

なお、各気化器に接続される吸気マニホルドは
２本のバランスチユーブにて接続されているの
で、第５図に示した気化器と同様の作用効果、す
なわち可変ベンチユリに伝わる脈動の抑制、各気
化器間の流量アンバランスの抑制、出力低下の防
止の作用効果は当然に得られる。

以下に、本考案の吸気マニホルドの望ましい実
施例を図面を参照して説明する。

第６図および第７図は本考案の一実施例に係る
吸気マニホルドを示している。図はダウンドラフ
ト可変ベンチユリ型２連式気化器を備えた４気筒
エンジンの吸気マニホルドを例にとつて示してい
る。図中２１は吸気マニホルドの全体を示してお
り、２２，２３は２連式気化器のそれぞれの気化
器２４，２５に接続される吸気マニホルドの構成
部分を示している。吸気マニホルド２２，２３は
互に同一形であり、ダウンドラフト式可変ベンチ
ユリ型気化器２４，２５の直下に位置して気化器
２４，２５からの流れをエンジン側に直角に変え
るライザ部２６，２７と、ライザ部２６，２７か
らエンジン側に向つてほぼ水平に延びる集合部２
８，２９と、集合部２８，２９の流れをそれぞれ
の気筒に分岐する分岐部３０，３１と、分岐部３
０，３１から下流側に互に独立に各気筒に向つて
延びる分岐ポート３２，３３，３４，３５とから
構成されている。吸気マニホルド２１の分岐ポー
ト３２，３３，３４，３５はシリンダヘツド３６
に形成されたそれぞれの吸気ポート３７に接続さ
れ、吸気弁を経てそれぞれ＃１気筒、＃２気筒、
＃３気筒、＃４気筒に接続される。

吸気マニホルド２１の分岐ポート３２，３３，
３４，３５のうち分岐ポート３２，３３は、気化
器２４によつて吸気、燃料供給の大部分を受持た
れ、分岐ポート３４，３５は気化器２５によつて
吸気、燃料供給の大部分を受持たれる。分岐ポー
ト３２，３３は分岐部３０から分かれて下流にい
くに従い互に離れるように拡がり、そこからエン
ジン側に向かう方向に湾曲して互に平行に延び、
シリンダヘツド３６の吸気ポート３７へと連通し
ている。同様に、分岐ポート３４，３５は分岐部
３１から分れて下流にいくに従い互に離れるよう
に拡がり、そこからエンジン側に向う方向に湾曲
して互に平行に延び、シリンダヘツド３６の吸気
ポート３７へと連通している。

ライザ部２６，２７から上方には気化器２４，
２５のそれぞれのスロツトルバルブ３８がある。
気化器２４，２５は可変ベンチユリ型気化器であ
り、構造自体は公知のものであるが、ベンチユリ
部３９に発生する負圧がサクシヨンピストン４１
の内壁とケース４０で構成されるサクシヨンチヤ
ンバ４８に導びかれ、サクシヨンスプリング４２
とのつりあいにより、サクシヨンピストン４１の
位置、すなわちベンチユリ部３９の開口面積が決
定される。なお、サクシヨンピストン４１にはニ
ードル４３が固定されており、ニードル径によつ
て燃料量が制御されるようになつている。なお、
４４はベンチユリ気化器のフロート室４５を大気
３９に連通してフロート室４５の圧力を一定にす
るためのベントである。

２連式気化器を構成する各々の気化器２４，２
５に接続する吸気マニホルド２２，２３は、それ
ぞれのライザ部２６，２７において、第１のバラ
ンスチユーブ４６により連通されている。該第１
のバランスチユーブ４６はライザ部２６，２７の
側壁を貫通して水平方向に延びている。したがつ
て吸気マニホルド２２，２３は気化器２４，２５
の直下の部分において第１のバランスチユーブ４
６により連通されている。

また、２連式気化器を構成するそれぞれの気化
器２４，２５に接続する吸気マニホルド２２，２
３は、気化器２４，２５から遠ざかつた位置で第
２のバランスチユーブ４７により連通されてい
る。図示例では、第２のバランスチユーブ４７
は、各吸気マニホルド２２，２３の分岐部３０，
３１を互に連通している。第２のバランスチユー
ブ４７の連通部位は分岐部３０，３１に限るもの
ではなく、それぞれの気化器２４，２５に接続す
る複数の分岐ポートのうちの何れか１本の分岐ポ
ート、すなわち気化器２４に接続する分岐ポート
３２，３３のうちの何れか１本の分岐ポートたと
えば＃２気筒に接続する分岐ポート３３と、気化
器２５に接続する分岐ポート３４，３５のうちの
何れか１本の分岐ポートたとえば＃３気筒に接続
する分岐ポート３４とを、互に第２のバランスチ
ユーブ４７によつて連通してもよい。図示例で
は、第２のバランスチユーブ４７は分岐部３０，
３１の側壁の間に設けられて水平方向に直線状に
延びている。

したがつて、吸気マニホルド２２，２３は気化
器２４，２５の直下の部分において第１のバラン
スチユーブ４６により連通され、気化器２４，２
５の直下の部分からエンジン側に離れた部分にお
いて第２のバランスチユーブ４７により連通され
る。第１のバランスチユーブ４６の通路断面積と
第２のバランスチユーブ４７の通路断面積の和
は、脈動抑制と燃料の吹出し防止上からは大きい
方がよいが、一方の吸気マニホルド２２，２３か
ら他方の吸気マニホルド２３，２２に流入する流
量を抑えるためには小の方がよく、分岐ポート３
２，３３，３４，３５の何れか１本の通路断面積
以下程度程度に設定される。そして、この必要通
路断面積が第１のバランスチユーブ４６と第２の
バランスチユーブ４７に振り分けられるので、ラ
イザ部２６，２７を連通する第１のバランスチユ
ーブ４６の通路断面積は第１図に示したようなラ
イザ部のみを連通するバランスチユーブ２の通路
断面積よりかるかに小さい。

第１のバランスチユーブ４６には、長手方向の
中央、または中央付近に、EGRガスの供給通路
４８が接続されている。EGRガスの供給通路４
８にはEGRバルブ４９が設けられ、EGRバルブ
４９に接続されるEGR通路５０と前記EGRガス
の供給通路４８とを連通したり遮断したりする。
EGRバルブ４９は、EGR通路５０を開閉するバ
ルブ５１および該バルブ５１を駆動するダイヤフ
ラム５２などから構成される。EGR通路５０は
他端をエンジンの排気系に接続される。

EGRガスの供給通路４８には、空燃比補償用
空気のフイードバツク通路５３も接続されてい
る。該フイードバツク通路５３は他端がエアクリ
ーナに接続されている。このフイードバツク通路
５３は設けられない場合もある。フイードバツク
通路５３が設けられる場合は、EGRガスの供給
通路４８は、空燃比補償用空気の供給通路も兼ね
る。

EGRガスの供給通路４８が接続された第１の
バランスチユーブ４６には、第１のバランスチユ
ーブ４６およびEGRガスの供給通路４８に沿わ
せて温水通路５４が設けられている。温水通路５
４は、一方の吸気マニホルド２３側に設けられた
温水入口５７からライザ部２７の下を通つて、第
一のバランスチユーブ４６のライザ部２７への出
口部５５の下方を通り、第１のバランスチユーブ
４６に沿つて他方の吸気マニホルド２２側に向つ
て延び、第１のバランスチユーブ４６のライザ部
２６への出口部５６の下方を通り、ライザ部２６
の下を通つて他方の吸気マニホルド２２側に設け
られた温水出口５８へと至る。温水通路５４は、
EGRガスの供給通路４８と第１のバランスチユ
ーブ４６との接続部において、EGRガスの供給
通路４８の下方においてEGRガスの供給通路４
８の上流側に向つて若干延びている。この温水通
路５４にはエンジン冷却水の一部等の温水が循環
される。

つぎに、上記のように構成された実施例の吸気
マニホルドにおける作用について説明する。

まず、吸気はベンチユリ部３９、スロツトルバ
ルブ３８を通つて、吸気マニホルド２２，２３に
至り、吸気マニホルド２２，２３のライザ部２
６，２７でエンジン方向に流れの向きを変え、か
つEGRガス、空燃比補償用空気が導入される場
合はライザ部２６，２７で与えられ、続いて集合
部２８，２９を通つて分岐部３０，３１に至り、
分岐部３０，３１で流れが各気筒に分割され、分
岐ポート３２，３３，３４，３５を通つてそれぞ
れ＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒へと
流れる。このとき、＃１気筒、＃２気筒、＃３気
筒、＃４気筒には、吸気タイミングに合わせて互
に位相の異なる吸気圧力変動すなわち脈動が生じ
ている。

この脈動は、第１のバランスチユーブ４６と第
２のバランスチユーブ４７を介して、それぞれの
気化器２４，２５に接続する吸気マニホルド２
２，２３間を伝わることができ、互に位相の異な
る圧力変動は、圧力変動の山と谷とが重なり合つ
て互に打ち消し合うので、脈動は抑制される。圧
力変動の伝幡は第１のバランスチユーブ４６およ
び第２のバランスチユーブ４７を介しての圧力波
の伝幡によつて行なわれ、圧力波さえ伝幡できる
連通路があれば、実際の吸気の第１および第２の
バランスチユーブ４６，４７内の流れを伴なわず
して一瞬にして伝幡できるので、ライザ部２６，
２７と分岐３０，３１とのみをそれぞれ第１のバ
ランスチユーブ４６、第２のバランスチユーブ４
７にて連通しておけば、全吸気マニホルド２１内
が連通できて効果的に脈動は抑制される。したが
つてベンチユリ部３９に伝わる脈動が抑制され、
アイドリング時に生じやすいベンチユリ部３９の
サクシヨンピストン４１のばたつきが抑えられ、
気化器の性能が良好に維持される。

一方、流量のバランスの観点から見ると、＃１
気筒、＃２気筒に接続する分岐ポート３２，３３
は互にほぼ対称になつているので、分岐ポート３
２，３３を流れる混合気の流量はほぼ均等になろ
うとする。また同様の理由で分岐ポート３４，３
５を流れる混合気の流量はほぼ均等になろうとす
る。これを第１および第２のバランスチユーブ４
６，４７にて連通することにより分岐ポート３
２，３３，３４，３５間、したがつて気化器２
４，２５間の流量バランスがくずれようとする。

しかし、このうち分岐部３０，３１を連通する
第２のバランスチユーブ４７に関しては、スロツ
トルバルブ３８の全開時における大流量の吸気流
れは分岐部３０，３１近傍でそのまま流れ方向に
流れ続けようとする方向性をもつており、第２の
バランスチユーブ４７内に流れようとはしない。
すなわち第２のバランスチユーブ４７を通つて一
方の気化器２４の分岐部３０から他方の気化器２
５の分岐部３１に流れるためには、第２のバラン
スチユーブ４７への入口で流れの向きを変えなけ
ればならないが、分岐部３０，３１近傍の流れは
既に方向性をもつているので、第２のバランスチ
ユーブ４７内へ流れようとはし難い。

また、第１のバランスチユーブ４６、すなわち
ライザ部２６，２７を連通する第１のバランスチ
ユーブ４６に関しては、ライザ部２６，２７の底
壁面に突当つて流れの向きを変えた吸気は第１の
バランスチユーブ４６内にも流れ込むから、他の
気化器側の吸気マニホルド内に第１のバランスチ
ユーブ４６を通つて流れようとするが、前記の如
く第１のバランスチユーブ４６の通路断面積は小
さいので、流れ抵抗が大となり、実際には第１の
バランスチユーブ４６を通つて他の気化器側の吸
気マニホルドに流れる量は小である。

これを第１図に示した先行例と比較すると、第
１図の装置ではライザ部のみにバランスチユーブ
２が設けられており、そのバランスチユーブ２の
通路断面積は大きいので、気化器からライザ部３
に突き当つて横方向のあらゆる方向に流れを変え
る吸気は容易にバランスチユーブ２内に流入しか
つ流れ抵抗の小さいバランスチユーブ２を通つ
て、容易に他の気化器側の吸気マニホルド１に流
入でき、各気化器間の流量のバランスがくずれや
すい。これに対し、本考案実施例のように２つの
バランスチユーブを設けて、ライザ部２６，２７
を連通する第１のバランスチユーブ４６の通路断
面積を小さくしたものにおいては、吸気が他の気
筒の吸気マニホルドに流入し難く、各気化器間の
流量のバランスもくずれ難い。したがつて、気化
器間の流量のアンバランスが抑制される。

第８図は本考案実施例における吸気マニホルド
を取付けたエンジン吸気系のエンジン回転数と各
気化器２４，２５の流量との関係を示している。
同図と第２図との比較から分かるように、本考案
では高負荷回転領域に至る迄流量のアンバランス
が生じ難く、たとえアンバランスが生じても僅か
である。

分岐ポート３２，３３，３４，３５を流れる各
流量が安定してバランスされると、気筒への吸入
空気量も大となり、したがつてエンジン出力も高
くなる。また、各気化器２４，２５を流れる吸気
流量も安定するので、空燃比も出力空燃比に保ち
易く、出力の低下防止がはかられ、かつ混合気の
過度のリツチ化、リーン化が抑制されて排気ガス
対策上も有利となる。

また、第２のバランスチユーブ４７によつて分
岐部３０，３１を連通し、かつ第１のバランスチ
ユーブ４６によつてライザ部２６，２７を連通し
ても、第３図の例の如く全分岐ポートを連通した
場合に比べて、出力の低下を抑えることができ
る。第４図に本考案のトルク曲線γが示されてい
るが、トルク曲線γは分岐ポートを連通しない場
合のトルク曲線αに近い。

つぎに、EGRガス、空燃比補償用空気の導入
についてであるが、第１のバランスチユーブ４６
には、排気マニホルドからEGR通路５０を通り、
EGRバルブ４９で制御されたEGRガスがEGRガ
スの供給通路４８を経て循環される。また、空燃
比補償用空気もエアクリーナを介し、EGRガス
の供給通路４８を介して第１のバランスチユーブ
４６内に導入される。

このとき、EGRガスの供給通路４８は、第１
のバランスチユーブ４６の中央またはその近傍に
設けられているので、各吸気マニホルド２２，２
３に流れようとする傾向は同じであり、かつ第８
図に示すようにスロツトルバルブ全開時の流量の
アンバランス領域がせばめられているので、
EGRガスあるいは空燃比補償用空気の各吸気マ
ニホルド２２，２３への、ひいては各気筒への分
配は良好になる。

さらに、第１のバランスチユーブ４６の位置に
おいては、第２のバランスチユーブ４７によつて
既に脈動が減衰されているので、第１のバランス
チユーブ４６に導入されるEGRガスあるいは空
燃比補償用空気の分配への吸気脈動の影響を小に
できる。したがつて気筒への分配の良好化が助長
される。

EGRガスは、吸気マニホルド２１への導入時
に、温水入口５７から入り、温水通路５４を通つ
て温水出口５８へと流れる温水により加熱され
る。気化器２４，２５直下の吸気温度は、EGR
ガスの温度よりも低く、第１のバランスチユーブ
４６からライザ部２６，２７への出口部５５，５
６において、EGRガスは温度変化を受ける。一
般にEGRガスが温度変化を受ける部位にはデポ
ジツトが堆積し易く、一たんデポジツトが堆積す
るとその上に更にデポジツトが堆積していくとい
う傾向がある。しかし、本考案では、温水通路５
４によつて、EGRガスが温度変化を受け易い部
位、すなわち第１のバランスチユーブ４６からラ
イザ部２６，２７への出口部５５，５６および
EGRガスの供給通路４８と第１のバランスチユ
ーブ４６との接続部が加熱されて、EGRガスが
温度変化を受け難いようにしてあるので、デポジ
ツトの堆積が防止される。したがつてデポジツト
の堆積によるEGR不能というような現象は生じ
ない。

以上の説明から明らかなように、本考案の吸気
マニホルドにおいては、各気化器の受けもつ吸気
マニホルドを気化器の直下の位置および気化器か
ら遠ざかつた位置でそれぞれ第１および第２のバ
ランスチユーブにて連通するとともに気化器直下
の位置で連通する第１のバランスチユーブに
EGRガスの供給通路を接続し、しかも第１のバ
ランスチユーブに沿わせて温水通路を設けたの
で、本考案によるときは、第１のバランスチユー
ブ内のEGRデポジツトの堆積を防止できるとと
もに、EGRガスの各気筒への分配の良好化、ア
イドリング時の脈動の低減とスロツトルバルブ全
開時の流量のアンバランス抑制、エンジンの出力
の向上等を効果的にはかることができるという効
果が得られる。

なお、上記説明においては、ダウンドラフト式
気化器に接続される吸気マニホルドを例にとつた
が、サイドドラフト式気化器に接続される吸気マ
ニホルドであつてもよく、また４気筒用吸気マニ
ホルドに限らず２連式気化器の各気化器に３本の
分岐ポートが接続される６気筒用吸気マニホルド
であつてもよく、さらに２連式以外の多連式気化
器であつてもよく、これらは本考案の技術的思想
に含む。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術としての、固定ベンチユリ型
多連式気化器のバランスチユーブ付吸気マニホル
ドの平面図、第２は第１図の多連式気化器のバラ
ンスチユーブ付吸気マニホルドにおけるエンジン
回転数と各気化器の吸気流量との特性図、第３図
は全吸気ポートをバランスチユーブにて連通し場
合の断面図、第４図はバランスチユーブを設けた
場合と設けない場合との比較を示すエンジン回転
数とトルクとの特性図、第５図は本出願人が先に
提案したバランスチユーブ連通タイプの吸気マニ
ホルドの平面図、第６図は本考案の一実施例に係
る吸気マニホルドの平面図、第７図は第６図の吸
気マニホルドとその近傍の断面図、第８図は第６
図の吸気マニホルドを取付けたエンジン吸気系の
エンジン回転数と各気化器の吸気流量との特性
図、である。 ２１……吸気マニホルド（全体）、２２，２３
……各気化器に接続される吸気マニホルド（部
分）、２４，２５……気化器、２６，２７……ラ
イザ部、２８，２９……集合部、３０，３１……
分岐部、３２，３３，３４，３５……分岐ポー
ト、３６……シリンダヘツド、３７……シリンダ
ヘツドの吸気ポート、３８……スロツトルバル
ブ、３９……ベンチユリ部、４１……サクシヨン
ピストン、４４……ベント、４６……第１のバラ
ンスチユーブ、４７……第２のバランスチユー
ブ、４８……EGRガスの供給通路、４９……
EGRバルブ、５０……EGR通路、５３……空燃
比補償用空気のフイードバツク通路、５４……温
水通路、５５，５６……第１のバランスチユーブ
のライザ部への出口部、５７……温水入口、５８
……温水出口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 可変ベンチユリ型多連式気化器に接続した多気
   筒エンジンの吸気マニホルドにおいて、各々の気
   化器に接続する吸気マニホルドを気化器の直下の
   位置で第１のバランスチユーブにより連通すると
   ともに気化器より遠ざかつた位置で第２のバラン
   スチユーブにより連通し、気化器直下に設けた前
   記第１のバランスチユーブにEGRガスの供給通
   路を接続し、前記EGRガスの供給通路および前
   記第１のバランスチユーブに沿わせて温水通路を
   設けたことを特徴とする吸気マニホルド。