JPH0252114B2 - - Google Patents

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吸気装置に関するものであ
り、より詳しくは、内燃機関の気化器を、フロー
ト室と固定ベンチユリ部とを有する固定ベンチユ
リ型の一次側気化器と、ニードルジエツトを有す
る可変ベンチユリ型の二次側気化器とで構成する
と共に、一次側気化器に一次側吸気通路と二次側
吸気通路を設け、二次側気化器によつて二次側吸
気通路の空燃比の調節を行なうようにしたもので
ある。

（従来の技術） 今後実用化される内燃機関に於ては、性能並び
に熱効率を低下させることなく、排気ガス中の一
酸化炭素、未燃炭化物等の有害成分を低減しつ
つ、燃費を向上することが重要な課題となつてい
る。このように有害成分の低減を図り、また燃費
を向上させるために希薄混合気を使う方法や再循
環ガスを含んだ混合気を使う方法が取られてき
た。しかしながら、低負荷運転時ことに低速低負
荷運転時には燃焼室に吸収される混合気の燃焼効
率が低く運転の円滑性を欠くことがあつた。した
がつて、排気ガス中の有害成分を低減しつつ、エ
ンジンの性能、効率および燃費を向上するには、
エンジン本来の燃焼の改善、即ち燃焼速度を上げ
ることが最も重要なことになる。

近年かかる課題に対処するために、混合気に適
当な乱れを生じさせ燃焼速度を上げる方法や、混
合気の気化を促進させる方法、あるいは混合気の
分配を均一にする方法等が採られるようになつ
た。そのうちの一つの方法として、混合気の吸入
行程時に燃焼室内にスワールを生成するために副
吸気通路を配設したり、吸気通路を一次、二次の
分割構造にしたり、あるいは吸気バルブに近設し
たところに、吸気の偏流を生成させるように突起
またはバルブを配設したもの等が提案されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、副吸気通路方式の場合、空気ま
たは混合気が副吸気通路から高速度で燃焼室内に
噴流しても、主吸気通路の断面積が高速高負荷の
性能指向で設定されているのが普通であるため、
低負荷域即ち体積効率の低い領域では混合気流速
が低くなり、全体流（主吸気と副吸気の合成流）
の燃焼室内でのスワールの生成が弱くなり、混合
気は大気との圧力差で吸気され関係上、スロツト
ル開度の大きいブーストの低くなる中負荷以上で
は十分な効果を期待することができないことにな
つた。

また、アイドル時のバイパス流量の影響で、ア
イドル時の微粒化が損なわれる等の問題もある。
さらに気化器のベンチユリ部を流れる空気の流速
が遅く、噴出燃料と空気流との相対速度が遅い為
に、燃料の充分な微粒化ができず、多量の燃料が
液状で吸気通路を通り、壁流となつて燃焼室に供
給され、空気と燃料とが均質な組成になりにくい
し、気筒間の分配の不均一にもなつて、燃焼を悪
くしている問題もある。さらにまた吸気管に一
次、二次の通路を配設した場合、一般的には一次
側（低負荷側）はエンジンの軸に対して遠い位置
に配設するため、吸気通路が長く、従つて表面積
も大きくなる。

その結果、部分負荷領域では吸気抵抗が大きく
なるために加速時の応答性が悪く、ベンチユリ部
の燃料の微粒化が不完全になつた。このため燃料
は液状のまま吸気通路を壁流となつて流れること
になり、空燃費をリーンにできないと同時に、減
速時は吸気管内に高負荷になつてしまう。このた
めに壁に附着している燃料が一気に蒸発して燃焼
室に吸気され、この結果混合気が過濃となり、燃
焼効率を悪くすることになつた。これは、二次側
吸気通路が作動している領域からの減速では更に
顕著になる。二次側吸気通路が作動している中負
荷領域ではノズル配設部ベンチユリ部流速が遅
く、燃料の微粒化も悪い上に応答性もよくない。

さらに、一次側と二次側の連繋を円滑にするた
めに面積比（二次側面積／一次側面積）が比較的
小さい。言い換えれば一次側のベンチユリはベス
ト状態（運転性、排ガス、燃費etc）よりも比較
的大き目に設定されている。また二次側の作動始
めは、急激な圧力低下による燃料の出遅れからく
る運転の不円滑を防止するために、比較的早めに
開かせている。即ち、一次側と二次側のスロツト
ルバルブのオーバーラツプが広い等、複合気化器
本来の特質が生かされていないことになる。

一方、分配について言えば、エンジンの部分負
荷に於ては吸気管内の流れは複雑であり、吸気管
内の負圧あるいは吸気加熱によつて燃料が蒸発
し、その蒸発燃料が空気の流れによつて各気筒に
供給されることにより分配が決まる。空気流に対
応する圧力を気筒間でバランスさせる方法もある
が、吸気抵抗が増える等の問題がある。

本発明は、以上の点に鑑みて成されたものであ
り、応答性を良くし、燃料の出遅れを無くして運
転性を円滑にし、また未燃炭化物を減少させる内
燃機関を得ることを解決課題とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するための手段とし
て、その第１の発明は、内燃機関の気化器を、フ
ロート室と固定ベンチユリ部とを有する固定ベン
チユリ型の一次側気化器と、ニードルジエツトを
有する可変ベンチユリ型の二次側気化器とで構成
し、二次側気化器は一次側気化器よりは下流側の
内燃機関の吸気バルブに近接した部位に取付ける
と共に、一次側気化器に一次側吸気通路と二次側
吸気通路を設け、該一次側気化器の二次側吸気通
路に、前記二次側気化器に設けた可変ベンチユリ
のピストン部とニードルジエツトとを臨ませ、前
記一次側吸気通路の外周に、該一次側吸気通路を
加熱する流体用のジヤケツトを設けた構成とした
ものである。

また第２の発明においては、内燃機関の気化器
を、フロート室と固定ベンチユリ部とを有する固
定ベンチユリ型の一次側気化器と、ニードルジエ
ツトを有する可変ベンチユリ型の二次側気化器と
で構成し、二次側気化器は一次側気化器よりは下
流側の内燃機関の吸気バルブに近接した部位に取
付けると共に、一次側気化器に一次側吸気通路と
二次側吸気通路を設け、該一次側気化器の二次側
吸気通路に、前記二次側気化器に設けた可変ベン
チユリのピストン部とニードルジエツトとを臨ま
せ、前記二次側気化器に設けられる二次側スロツ
トルバルブのスロツトルシヤフトに二次側スロツ
トルレバーを取付け、該二次側スロツトルレバー
にリンクを連結し、該リンクの一端に前記一次側
吸気通路に設けられるスロツトルバルブの一次側
スロツトルレバーをアイドル角をもたせて連動可
能に枢着することにより連繋装置を形成し、該連
繋装置により前記二次側気化器に設けられる二次
側スロツトルバルブの開度制御を行なうように構
成したものである。

（作用） このような構成とすれば、一次側気化器と二次
側気化器とによつて、燃料の微粒化を促進するこ
とができ、気筒間の混合気の分配を均一にするこ
とができる上に流速を高め、且つスワールの生成
を促進し、燃焼速度を上げて燃焼の安定化を図
り、高速高負荷域の性能を阻害することなく、熱
効率を向上させることができる。

（実施例） 以下、本発明の第１の実施例を第１図および第
２図について説明する。なお、この実施例は４気
筒エンジンであるので、必要に応じ、枝番を付す
ることにする。１は気化器本体であつて、上流側
に、フロート室７と固定ベンチユリ部２８とを有
する固定ベンチユリ型の一次側気化器８を取付
け、下流側には後述する可変ベンチユリ型の二次
側気化器１３を取付けたものである。４２はチヨ
ークバルブである。一次側気化器８には一次側吸
気通路１１と二次側吸気通路１４とが設けられ
る。２は燃焼室、３は吸気バルブ、４は点火プラ
グ、５は一次側吸気通路１１の開口部、６は排気
通路である。一次側気化器８はその開口部を二次
側開口部の内側でほぼ中央部に配設している。一
次側気化器８に連結する一次側吸気マニホールド
１０の各ブランチ１０ａ〜１０ｄに連通する一次
側吸気通路１１があり、その外側には、エンジン
冷却水や排気ガス等の流体を流して混合気を加熱
するためのジヤケツト１２が設けられている。

１３は二次側気化器であり、ニードルジエツト
３４を有する、可変ベンチユリ型のものである。
この二次側気化器１３は一次側気化器８よりは下
流側の内燃機関の吸気バルブ３に近接して設けて
ある。この二次側気化器１３（１３ａ〜１３ｄ）
は、第２図に示すように各ブランチ１０ａ〜１０
ｄにそれぞれ配設されている。１４は二次側吸気
通路であり、一次側吸気通路１１とは仕切り壁に
設けられた通路１５で連通するようにしてある。
１６は一次側スロツトルバルブ、１７は二次側ス
ロツトルバルブで、一次側スロツトルバルブ１６
は一次側スロツトルシヤフト１８により回動可能
に軸着されており、二次側スロツトルバルブ１７
は二次側スロツトルシヤフト１９により回動可能
に支持されている。これらスロツトルシヤフト１
８，１９には、それぞれ一次側スロツトルレバー
２０と二次側スロツトルレバー２１の基端が取付
けられており、両スロツトルレバー２０，２１の
各々一側には、連動可能にリンク２２の両端が枢
着されている。

一次側スロツトルレバー２０の他の一側にはス
ロツトルケーブル２３が枢着され、図示しないア
クセルペダルに連結されている。二次側スロツト
ルレバー２１の他の一側にはロツド２５が枢着さ
れており、このロツド２５を介してアクチユエー
タ２４に連結されている。この機構により、一次
側のベンチユリ圧が上昇すると、負圧取出し口２
９から負圧がアクチユエータ２４に伝達され、ア
クチユエータ２４が作動して二次側スロツトルバ
ルブ１７を開閉し、設定範囲で開閉制御を行な
う。

アクチユエータ２４の他の一側には負圧通路２
６があり、途中から分岐し、一方は一次側気化器
８の固定ベンチユリ部２８の側部２９に連通し、
他方は二次側気化器１３を調節する可変ベンチユ
リのスロツトルボデイ部３０に連通していて、一
次側気化器８の負圧および二次側気化器１３の可
変ベンチユリ部の圧力が、負圧通路２６に連通す
るようになつている。３１，３２，３３は絞り弁
である。３４はニードルジエツトで可変ベンチユ
リのピストン部３５の中央部に設けてあり、二次
側の混合気の調節をする。３６はダイアフラム、
３７はダイヤフラムキヤツプ、３８は同圧ベント
である。３９は一次側気化器８のメインジエツト
で、一次側主燃料がフロート室７より供給される
通路であり、メインノズルａに、主燃料と空気吸
入通路ｂより吸入される空気とを混合して供給す
るものである。そしてスロー系の混合気はパイロ
ツトスクリユー４０によつて調節が行なわれ、噴
出孔４１より燃料が一次側気化器８内に噴出され
るようになつている。４２はチヨークバルブ、４
３は二次側のフロート室である。第２図に示した
４４はシリンダーヘツド、第１図における４６，
５はヘツド側ポートで、第２図に符号４６ａ〜４
６ｄおよび符号５ａ〜５ｄで示す部位まで延設さ
れている。

次にこのような構成されたこの装置の作動を説
明する。低負荷側の一次側気化器８は、混合気を
各気筒に連接する一次側吸気マニホールド１０の
各ブランチ１０ａ〜１０ｄに分配し、各気筒毎に
配設された中高負荷側の二次側気化器１３は、そ
の分配された混合気を吸気する構成において、部
分負荷領域（低体積効率時）は二次側スロツトル
バルブ１７は全閉になつており、吸気された空気
は一次側気化器８の一次側気化器８の固定ベンチ
ユリ部２８で流速を高め、高負圧が生成される。
その高負圧によつて燃料は燃焼室２に霧状で噴出
し空気との混合ガスとなつて下流に向かう。その
際、一次側スロツトルバルブ１６とスロツトルボ
デーの間〓を通過する時、流動エネルギーに依つ
て混合気が更に微粒化される。

通過した混合気は一次側吸気通路１１および二
次側気化器１３の一次側吸気マニホールド１０の
下面に配設された冷却水または排気ガスが循環す
るジヤケツト１２内の壁面で加熱され、その熱に
よつて混合気の気化が促進される。この時一次側
吸気マニホールド１０と二次側ミキシングボデー
即ち二次側スロツトルバルブ１７の近傍とを連結
する通路１５（１個もしくは複数個）から、二次
側スロツトルバルブ１７が閉じているための、二
次側吸気通路１４は大気圧に近く、その圧力差に
よつて、スーパーリーンの混合気が高速流で噴出
し、一次側混合気との衝突エネルギーによつて乱
流が発生し、燃料が徴微粒化されて燃焼室２内の
指定方向に設定された開口端より燃焼室２内へ吸
気される。

一方、減速直後は吸気管内の負圧が高くなり、
一次側吸気マニホールド１０の壁面に附着した燃
料が瞬時に蒸発して燃焼室２に入るため、過濃と
なり、以降過薄となつて安定した燃焼が得られな
い。本発明の通路１５の効果の２つ目は減速直後
は二次側吸気通路１４から空気を吸入し、やや遅
れて一次側吸気通路１１および一次側吸気マニホ
ールド１０の壁面に附着している燃料が適正な混
合気となつて、コースチングリツチヤーとして一
次側吸気マニホールド１０の各ブランチ１０ａ〜
１０ｄに吸入される。

他方、気筒間の分配についていえば部分負荷に
於ては、吸気管内の流れは複雑であり、吸気管内
の負圧あるいは吸気加熱によつて燃料が蒸発し、
その蒸発燃料が気流に乗つて各気筒に供給される
ことにより分配が決まる。吸気に際しての各気筒
間の力関係は各気筒に連結される吸気管のブラン
チ１０ａ〜１０ｄの圧力関係で決まる。ブランチ
１０ａ〜１０ｄの圧力は供給される空気流速に対
応し、圧力関係を均一にすることによつて、空気
流速が均一になり、特にエンジンの部分負荷に於
ける分配が改善される。

この観点より第３の効果は一次側吸気マニホー
ルド１０のブランチ１０ａ〜１０ｄとヘツド側ポ
ート４６ａ〜４６ｄの圧力が均一になるように、
通路１５の断面積を変えてやることにより、低速
領域の分配が改善できる。実用領域で空気量をま
かなえる範囲内に一次側気化器８の固定ベンチユ
リ部２８を絞り、且つ吸気バルブ３までの一次側
吸気通路１１および一次側吸気マニホールド１０
の開口面積を絞り、表面積を小さくすることによ
つて、空気の流速を上げて燃料の微粒化を促進
し、附着燃料を減少して、減速時の混合気の過濃
化を防止し、燃料の分配が改善できる。更に燃焼
室２内のスワールの生成と相まつて、燃速を高
め、低負荷時の燃焼の円滑化、安定性が得られる
ことによつて、加速時の応答性、定速走行時のサ
ージの改善、即ち運転性が改善され、一酸化炭
素、未燃炭化物等の有害成分を減少し、燃費を向
上できる。

一次側のスロツトルバルブ１６が全開近くにな
ると、それまでは一次側スロツトルレバー２０と
二次側スロツトルレバー２１はリンク２２で連結
されているが、一次側スロツトルシヤフト１８に
固着された一次側スロツトルレバー２０との間は
一定のアイドル角度があるので二次側スロツトル
バルブ１７はその間は作動しない。それ以降はア
クセルペダルに比例して全開までの操作を行う。

このメカニカルな制御だけでは必要以上に二次
側スロツトルバルブ１７を作動させ効率を低下さ
せることになるので、前記した二次側スロツトル
レバー２１および２１′は二次側スロツトルバル
ブ１７が開く方向にはフリーの関係をもたせて、
二次側スロツトルシヤフト１９に同軸上で枢着
し、且つ、二次側スロツトルレバー２１′は二次
側スロツトルレバー２１に対してステーターの役
目をさせるようになつている。この二次側スロツ
トルレバー２１′の制限が解除されると、この二
次側スロツトルレバー２１′はロツド２５を介し
てアクチユエータ２４の力を受けるので、二次側
スロツトルバルブ１７は開くことになる。

以上のような作動によつて、二次側のスロツト
ルバルブ１７が開動し始め、ニードルジエツト３
４と、スロツトルボデー部３０とで空気量に応動
する可変ベンチユリが形成されることになる。こ
れにより、適切な混合気となつて燃焼室２に吸気
されるが、吸気バルブ３の上流側で一次側気化器
８の高い流速の混合気と二次側気化器１３の混合
気（二次側の部分開度領では二次側スロツトルバ
ルブ１７とヘツド側ポート５ａ〜５ｄとで中負荷
域のスワールの生成を促進させる方向性と流速が
得られる）が合流し、乱流を生成させ、燃料の微
粒化を促進させながら、燃焼室２の点火プラグ４
方向に指向して設定された燃焼室２内へ吸気さ
れ、スワールの生成によつて燃焼を促進する。

このように、固定ベンチユリに比べて可変ベン
チユリは、吸入空気量に比例した断面積変化をす
るので、常に高いベンチユリ負圧が得られ、燃料
の微粒化が促進され、過度応答性についても、急
激なベンチユリ圧の低下が防止できるので、燃料
の出遅れが改善でき、円滑な運転性が得られる。
また従来可変ベンチユリ型気化器は流量管理面で
精度的に困難を伴つたため、その長所を生かし切
れなかつたが、本発明によつてそれが可能となつ
た。高負荷域は、高い体積効率が得られると共
に、自然発生の乱流によつて充分高い燃速が得ら
れる上に、前記した積極的な乱流の生成によつて
安定した燃焼が得られる。

一方、二次側作動領域の分配は独立した気化器
が配設されるので全く問題はない。従来の場合の
低温時の始動性について考えて見ると、低温時は
特に燃料の気化が悪く、空気流速が遅いために燃
料の微粒化が悪い。また連通路系の表面積も大き
いために壁流が増大し、供給燃料の15％〜20％が
燃焼に寄与するだけで、低温サージが多く円滑な
運転ができない。即ち、復調が悪い問題があつ
た。

しかしながら本発明によれば、ベンチユリ部で
混合気の流速を高めることにより、噴出燃料と空
気流との相対速度が早く燃料の微粒化が促進さ
れ、二次側スロツトルバルブ１７の下流域で混合
気の流速を低下させるような障害が殆どないため
に、高速流を保持したまま燃焼室２内に吸気で
き、且つ壁流を減少でき、更にエンジンの復調を
早めることができる。また、低負荷運転時におけ
る燃料の微粒化を促進し、分配を改善でき、スワ
ールの生成によつて燃速を上げ、燃焼を安定させ
て円滑な運転が得られる。更に、中負荷以上でも
低負荷と同じような燃焼が改善でき、総合的に改
善されるとともに、運転性、燃費が向上する。

他の実施例として、多気筒の場合、一次側固定
ベンチユリを２個設けて兼用させることもできる
し、二次側可変ベンチユリを２気筒で１個設けて
兼用することもできる。

（発明の効果） 上述した構成よりなる本発明は次のような効果
を奏する。

(1) 二次側のベンチユリと燃焼室までの距離が短
いので混合気の時間遅れが短縮でき、応答性が
良くなり運転性が円滑になる。

(2) リンク装置を用い、アイドル角を利用して二
次側気化器のベンチユリの作動にタイムラグを
もたらせたので作動始めの急激な圧力低下を防
止でき、燃料の出遅れが防止できるので運転性
が円滑になる。

(3) 二次側のベンチユリが燃焼室に近いので、壁
面積が少なくなり、減速時壁面に附着した燃料
の流入が少なくなることにより、未燃炭化物が
減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第
２図は第１図の要部を示す平面図である。 １……気化器本体、３（３ａ〜３ｄ）……吸気
バルブ、７……フロート室、８……一次側気化
器、１０……一次側吸気マニホールド、１０ａ〜
１０ｄ……ブランチ、１１……一次側吸気通路、
１２……ジヤケツト、１３……二次側気化器、１
４……二次側吸気通路、１６……一次側スロツト
ルバルブ、１７……二次側スロツトルバルブ、２
０……一次側スロツトルレバー、２１……二次側
スロツトルレバー、２２……リンク、２４……ア
クチユエータ、２５……ロツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の気化器を、フロート室７と固定ベ
   ンチユリ部２８とを有する固定ベンチユリ型の一
   次側気化器８と、ニードルジエツト３４を有する
   可変ベンチユリ型の二次側気化器１３とで構成
   し、該二次側気化器１３を前記一次側気化器８よ
   りは下流側の内燃機関の吸気バルブ３に近接した
   部位に取付けると共に、一次側気化器８に一次側
   吸気通路１１と二次側吸気通路１４を設け、該一
   次側気化器８の二次側吸気通路１４に、前記二次
   側気化器１３に設けた可変ベンチユリのピストン
   部３５とニードルジエツト３４とを臨ませ、前記
   一次側吸気通路１１の外周に、該一次側吸気通路
   １１を加熱する流体用のジヤケツト１２を設けた
   ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の吸気
   装置において、一次側気化器８の一次側吸気通路
   １１の外側に二次側吸気通路１４を形成したこと
   を特徴とする内燃機関の吸気装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の吸気
   装置において、一次側気化器８の二次側吸気通路
   １４を、一次側吸気通路１１に併設したことを特
   徴とする内燃機関の吸気装置。 ４ 内燃機関の気化器を、フロート室７と固定ベ
   ンチユリ部２８とを有する固定ベンチユリ型の一
   次側気化器８と、ニードルジエツト３４を有する
   固定ベンチユリ型の二次側気化器１３とで構成
   し、該二次側気化器１３を前記一次側気化器８よ
   りは下流側の内燃機関の吸気バルブ３に近接した
   部位に取付けると共に、一次側気化器８に一次側
   吸気通路１１と二次側吸気通路１４を設け、該一
   次側気化器８の二次側吸気通路１４に、前記二次
   側気化器１３に設けた可変ベンチユリのピストン
   部３５とニードルジエツト３４とを臨ませ、前記
   二次側吸気通路１４に設けられる二次側スロツト
   ルバルブ１７の二次側スロツトルシヤフト１９に
   二次側スロツトルレバー２１を取付け、該二次側
   スロツトルレバー２１にリンク２２を連結し、該
   リンク２２の一端に前記一次側吸気通路１１に設
   けられる一次側スロツトルバルブ１６の一次側ス
   ロツトルレバー２０をアイドル角をもたせて連動
   可能に枢着することにより両スロツトルバルブ１
   ６，１７の連繋装置を形成し、該連繋装置によ
   り、前記二次側吸気通路１４に設けられる二次側
   スロツトルバルブ１７の開度制御を行なうように
   構成したことを特徴とする内燃機関の吸気装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の内燃機関の吸気
   装置において、連繋装置の二次側スロツトルレバ
   ー２１の一側にアクチユエータ２４を連結し、一
   次側気化器８に生ずる吸気負圧で二次側吸気通路
   １４に設けられる二次側スロツトルバルブ１７の
   開度制御を行なうことを特徴とする内燃機関の吸
   気装置。