JPS6026185Y2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は内燃機関の吸気装置に関する。

従来の技術 吸気弁の開弁時期を遅くして閉弁時期を速めると機関低
負荷運転時に・は高い充填効率を確保できるので出力を
向上することができると共に弁重合期間が短かくなるた
めに残留ガス割合が減少し、それによって安定した燃焼
を得ることができる。

しかしながら機関高速高負荷運転時には充填効率が悪く
なるために出力が低下してしまう。

これとは反対に吸気弁の開弁時期を速めて閉弁時期を遅
くすると機関高速高負荷運転時には高い充填効率を確保
できるので高出力を得ることができるが機関低負荷運転
時には充填効率が悪くなるので出力が低下し、更に弁重
合期間が長くなるために残留ガス割合が増大し、それに
よって安定した燃焼を得るのが困難となる。

従って従来、機関の全運転領域に亘ってできるだけ高い
充填効率を確保できると共に安定した燃焼を得られるよ
うに吸気弁の開弁時期並びに閉弁時期か設定されている
。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら今日では燃料消費率を更に向上すると共に
更に高出力が要求されており、従ってより一層低回転で
運転しても安定した燃焼が得られ、しかも十分高い出力
が得られることが必要となっできている。

このような必要性からの吸気弁の開弁時期並びに閉弁時
期を機関負荷の変化に応じて自動的に変える可変バルブ
タイミング機構等の研究がなされているがこのような可
変バルブタイミング機構は信頼性に今一つ乏しいところ
があるために実用化するには至っていない。

本考案はこのような事実に鑑みて従来よりも一層低い回
転数でもって安定した燃焼を確保できると共に十分高い
出力を得ることのできる内燃機関を提供することにある
。

問題点を解決するための手段 本考案に係る内燃機関の吸気装置は、主吸気弁と、この
主吸気弁より開口面積の小さな副吸気弁とを具備し、機
関負荷を制御する第１スロツトル弁後流の吸気通路を主
吸気通路と、この主吸気通路よりも断面積が小さな副吸
気通路とに２分割して主吸気通路を上記主吸気弁を介し
て燃焼室内に連結すると共に副吸気通路を副吸気弁を介
して燃焼室内に連結するものである。

そして更に上記主吸気通路内に、全閉時に一側縁部が副
吸気通路の入口部に近接し、かつ他側縁部が一側縁部よ
りも上記第１スロツトル弁側に位置する第２スロツトル
弁を設けると共に、機関の運転状態に応じてこの第２ス
ロツトル弁の開閉制御をする第２スロツトル弁制御装置
を具備しており上記第２スロツトル弁は吸入空気量が大
きなときに開弁するように制御される。

実施例 以下、添付図面を参照して本考案を詳細に説明する。

第１図並びに第２図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロック１内で往復動するピストン、
３はシリンダヘッド、４は燃焼室、５は燃焼室内に設け
られた点火栓、６は排気弁、７は排気ポートを夫々示す
。

なお、第１図においてＡ、 Ｂ、 Ｃ，Ｄは夫々１番気
筒、２番気筒、３番気筒、４番気筒を示す。

第１図に示されるように各気筒Ａ、 Ｂ、 Ｃ，Ｄは夫
々大型の主吸気弁１０と、この主吸気弁１０を介して燃
焼室４内に連結された主吸気ポート１１と、小型の副吸
気弁１２と、この副吸気弁１２を介して燃焼室４内に連
結されかつ主吸気ポート１１よりも小さな断面積を有す
る副吸気ポート１３とを具備する。

なお、副吸気ポート１３の断面積は主吸気ポート１１の
断面積の３０パーセントから６０パーセントの範囲に設
定されている。

各主吸気ポート１１並びに副吸気ポート１３は対応する
枝管３０を介してサージタンク３１に連結され、一方サ
ージタンク３１はアクセルペダルに連結された第１スロ
ツトル弁３２並びにエアフローメータ３３を介してエア
クリーナ（図示せず）に連結される。

第２図に示されるように各枝管３０の上方部分には枝管
３０内に燃料を噴射するための燃料噴射弁３４が取付け
られ、この燃料噴射弁３４からは吸入空気量に応じて燃
料が噴射される。

一方、各枝管３０は入口部３５と、この入口部３５から
分岐された主吸気通路３６並びに副吸気通路３７からな
り、第１図に示されるように主吸気通路３６と入口部３
５とほぼ一直線上に配置される。

なお燃料噴射弁３４は、第２図に示されるように噴射孔
が副吸気通路３７の入口部側に向くように、傾斜して枝
管３０に取付けられる。

各主吸気通路３６の入口部には夫々第２スロツトル弁１
６が配置され、これら第２スロツトル弁１６は第１図の
１香気筒Ａにおいて符示したように全閉時においてその
一側縁部３８が副吸気通路３７の入口部内端縁３９と整
列腰一方他側縁部４０が一側縁部３８よりも第１スロツ
トル弁３２に近い側に位置するように配置される。

各第２スロツトル弁１６は気筒の配列方向に対して垂直
に延びるスロットル軸１７を有し、このスロットル軸１
７の下端部にはアーム１８が固着される。

１香気筒Ａのスロットル軸１７に固着されたアーム４１
の一端部はロッド４２を介して２番気筒Ｂのスロットル
軸１７に固着されたアーム１８に連結され、アーム４１
の他端部はロッド１９に連結される。

一方、３香気筒Ｃのスロットル軸１７に固着されたアー
ム４３の一端部はロッド４４を介して４ 香気ＭＤのス
ロットル軸１７に固着されたアーム１８に連結され、ア
ーム４３の他端部ハロラド１９に連結される。

このロッド１９は電磁制御弁４５に連結される。

一方、電磁制御弁４５は機関回転数センサ４６の出力信
号に基いて電子制御回路４７によって制御される。

機関回転数が所定回転数よりも低いとき電磁制御弁４５
は消勢されており、このとき第１図に示すように第２ス
ロツトル弁１６は全閉状態にある。

従ってこのときサージタンク３１内の空気は燃料噴射弁
３４から噴射された燃料と共に副吸気弁１２を介して燃
焼室４内に供給される。

第１図かられかるように各第２スロツトル弁１６は入口
部３５から副吸気通路３７に向かう混合気流に抵抗を与
えることなく案内するように配置されているのでより一
層高い充填効率を確保することができる。

一方、機関回転数が所定回転数よりも高くなると電磁制
御弁４５は付勢され、その結果ロッド１９が電磁制御弁
４５から突出するために第２スロツトル弁１６が全開す
る。

前述したように入口部３５と主吸気通路３６はほぼ一直
線上に配置されているので吸入空気は枝管３０内におい
て大きな流れ抵抗を受けることなく主に主吸気弁１０を
介して燃焼室４内に供給され、斯くして高い充填効率を
確保できることになる。

第３図に主吸気弁１０と副吸気弁１２の開弁期間を示す
。

第３図において縦軸Ｆは弁揚程を示し、横軸θはクラン
ク角を示す。

また第３図において曲線には主吸気弁１０、曲線りは副
吸気弁１２、曲線Ｍは排気弁６を夫々示す。

本考案では第３図に示すように主吸気弁１０の開弁時期
は上死点前１５°から２００の範囲に設定され、主吸気
弁１０の閉弁時期は下死点後５０°から６０°の範囲に
設定されている。

一方、これに対して副吸気弁１２の開弁時期は上死点前
０°から１０’の範囲に設定され、副吸気弁１２の閉弁
時期は下死点後１０°から３０°の範囲に設定されてい
る。

更に、本考案では第３図に示されるように副吸気弁１２
の最大弁揚程の５０パーセントから７０パーセントに設
定されている。

吸入空気量が少ないときには前述したように第２スロツ
トル弁１６が主マニホルド枝管１５を全閉する。

第３図かられかるように吸気行程が開始されるとまず始
めに主吸気弁１０が開弁するが上述のように第２スロツ
トル弁１６が全閉状態にあるために枝管３０内の混合気
が主吸気弁１０を介して燃焼室４内に供給されることが
なく、副吸気弁１２が開弁して始めて枝管３０内の混合
気が副吸気弁１２を介して燃焼室４内に供給される。

前述したように副吸気ポート１３の断面積は主吸気ポー
ト１１の断面積に比してはるかに小さく、斯くして副吸
気ポート１３内を高速度で流れるのでこの間に燃料の気
化が促進される。

次いで混合気は燃焼室４内に高速度で流入するために燃
焼室４内強力な乱れが発生せしめられる。

吸気行程末期には副吸気弁１２が閉弁しても主吸気弁１
０が開弁しているが第２スロツトル弁１６が全閉状態に
あるので燃焼室４内から主吸気ポート１１内に吹返えさ
れる混合気量は少量であり、斯くして高い充填効率を確
保することができる。

この混合気の吹返し量を少なくするために第２スロツト
ル弁１６をできるだけ主吸気弁１０の近くに配置するこ
とが好ましい。

このように吸入空気量が少ないときには燃料に気化が促
進され、燃焼室内に強力な乱れが発生せしめられ、しか
も弁重合期間が短かくて残留ガス割合が少ないために安
定した燃焼が確保できる。

また、充填効率が高くなるので高出力を得ることができ
る。

一方、吸入空気量が増大すると前述したように第２スロ
ツトル弁１６が全開せしめられるので吸気マニホルド８
内の混合気は主吸気弁１０並びに副吸気弁１２の双方を
介して燃焼室４内は供給される。

第３図かられかるように主吸気弁１０の開弁時期はいわ
ゆる高速型に設定されているので吸入空気量の多い高速
高負荷運転時には高い充填効率を確保でき、斯くして高
出力を得ることができる。

第４図は機関出力と回転数との関係を示している。

第４図にいて縦軸Ｐは出力を示し、横軸Ｎは回転数を示
す。

なお、第４図において実線は副吸気弁１２のみを介して
燃焼室４内に混合気を供給するようにした場合を示し、
破線は第２スロツトル弁１６を全開状態に保持して副吸
気弁１２並びに主吸気弁１０の双方を介して燃焼室４内
に混合気を供給するようにした場合を示す。

従って第４図から回転数Ｎ。

以下では第２スロツトル弁１６を全閉し、回転数Ｎ。

以上では第２スロツトル弁１６を全開させるのが好まし
いことがわかる。

なお、この実施例では機関始動時に燃料噴射弁３４から
噴射された燃料が燃焼室４内に容易に導びかれるように
第２図で破線で示す如く副吸気ポート１３は主吸気ポー
ト１１よりも下方に配置されている。

考案の効果 以上述べたように本考案によれば低負荷運転時における
弁重合期間を短かくできるので残留排気ガス割合を低下
できる。

その結果、低負荷運転時、特にアイドリンク運転時にお
ける燃焼を改善することができるのでアイドリング回転
数を低くすることができ、その結果燃料消費率を向上す
ることができる。

更に、低負荷運転時において高い充填効率を確保できる
ので低速出力を従来に比べて犬山に向上せしめることが
できる。

また、低負荷運転時には燃料の気化が促進され、更に燃
焼室内には強力な乱れが発生するので安定した燃焼を確
保することができる。

一方、高負荷運転時には主吸気弁からも混合気が供給さ
れるので高速出力も確保できることになる。

また本考案によれば、第２スロツトル弁の全閉時にこの
第２スロツトル弁の一側縁部が副吸気通路の入口部に近
接し、かつ他側縁部が一側縁部よりも第１スロツトル弁
側に位置するようになっているので、第１スロツトル弁
を通過した混合気は第２スロツトル弁に案内されてスム
ーズに副吸気通路内に流入し、より一層高い充填率を得
ることができる。

またこの時、燃料噴射弁が下方を向いていることにより
、燃料は効率よく副吸気通路内に流入し、燃焼室内にス
ムーズに導かれる。

したがって良好な燃焼を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案に係る内燃機関の断面平面図、第２図は
第１図の側面断面図、第３図は主吸気弁並びに副吸気弁
の開弁時期を示すグラフ、第４図は機関出力と回転数と
の関係を示すグラフである。 ４・・・・・・燃焼室、６・・・・・・排気弁、１０・
・・・・・主吸気弁、１１・・・・・・主吸気ポート、
１２・・・・・・副吸気弁、１３・・・・・・副吸気通
路、１６・・・・・・第２スロツトル弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主吸気弁と、該主吸気弁より開口面積の小さな副吸気弁
   とを具備し、機関負荷を制御する第１スロツトル弁後流
   の吸気通路を主吸気通路と、該主吸気通路よりも断面積
   が小さく、かつ該主吸気通路よりも下方に位置する副吸
   気通路とに２分割して、該主吸気通路を上記主吸気弁を
   介して燃焼室内に連結すると共に該副吸気通路を副吸気
   弁を介して該燃焼室内に連結し、かつ上記吸気通路の主
   吸気通路と副吸気通路との分岐部分より上流側であって
   上記吸気通路の上方部分に、該副吸気通路の入口部側に
   噴射孔を向けた燃料噴射弁を設け、更に上記主吸気通路
   内に、全閉時に一側縁部が副吸気通路の入口部に近接し
   、かつ他側縁部が該−側縁部よりも上記第１スロツトル
   弁側に位置する第２スロツトル弁を設けると共に、機関
   の運転状態に応じて該第２スロツトル弁の開閉制御をす
   る第２スロツトル弁制御装置を具備し、吸入空気量が大
   きなときに上記第２スロツト・ル弁を開弁するようにし
   た内燃機関の吸気装置。