JPS628627B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガソリン機関においてその燃焼速度
を促進して出力の向上と排気ガスのクリーン化を
図るものである。

ガソリン機関において混合気を燃焼室に導くた
めの吸気ポートは、機関の高負荷・高回転域にお
いて十分な出力が得られるようにその内径を設定
するが、吸入空気量が少ない運転域では吸気ポー
ト内での流速が遅く、従つて燃焼室内での流速が
遅くて燃焼速度を高めることができないので、そ
のまゝではリーンバーンは達成できない。

そこで最近では、例えば特開昭55−101725号公
報等に記載されているように、多気筒内燃機関の
複数気筒における吸気ポートの相互間を噴流連通
通路で接続し、一つの気筒への吸気に際して当該
気筒の吸気ポート内に、噴流連通通路を介して他
の気筒の吸気ポート内の混合気を導いて噴出する
ことにより、燃焼室内への吸気混合気の流速を加
速して燃焼速度を促進するようにしたいわゆる吸
気噴流式の内燃機関が提案されている。

しかし、この種の機関においても排気ガスをク
リーン化するために排気ガス中のNOxを低減す
るには、排気ガスの一部を吸気系に還流すること
が必要であり、この場合、前記の吸気噴流式内燃
機関では、吸気系への排気ガス還流通路を、アイ
ドリング乃至低負荷域におけるスロー系燃料通路
と一緒にして、前記噴流連通通路に接続するよう
にしているから以下のような不具合がある。

すなわち、このように噴流連通通路に、スロー
系燃料通路と排気ガス還流通路とを接続すること
は、吸気系に還流される排気ガスはスロー系燃料
によつて冷えた噴流連通通路に入るので、排気ガ
ス中の水分が凝縮してこれによつて噴流連通通路
の内壁面を腐蝕するばかりか、排気ガス中のカー
ボンが噴流連通通路内壁面に附着するのが多くな
つて、当該噴流連通の通路面積を縮小して排気ガ
スの還流量が少なくなるから、排気ガス還流時に
おける吸気混合気の空燃比が設定値より変化する
ことになり、更に、噴流連通通路内における還流
排気ガスの流れにより、スロー系燃料通路から燃
料を吸い出してこれまた空燃比の変化の要因とな
る。そして、このような吸気混合気の空燃比の変
化は、機関の性能を大きく左右するばかりか、排
気ガス中における有害ガスを多くする。

本発明は、この問題を解消すると共に、吸気系
に対する排気ガスの還流によつて吸気噴流による
効果を一層向上することを目的とするものであ
る。

このため本発明は、多気筒内燃機関における複
数気筒の吸気ポートに対して一つの気化器を、各
吸気ポートの各々に対応するスロツトル弁を備え
たスロツトル通路を介して接続する一方、前記複
数気筒における各吸気ポートの相互間を、その一
つの気筒の吸気に際して当該気筒における吸気ポ
ートに対して他の気筒における吸気ポート内の混
合気を導いて噴出させるようにした噴流連通通路
を介して接続して成る内燃機関において、前記各
スロツトル通路間又は各吸気ポート間を前記スロ
ツトル弁より下流側において互いに連通するよう
にしたバランス通路を前記噴流連通通路とは独立
して設けて、該バランス通路に、前記気化器から
のスロー系燃料通路を接続する一方、前記噴流連
通通路に吸気系に対する排気ガス還流通路を接続
し、該排気ガス還流通路中に、ばねにて常閉に付
勢され且つ圧力室に負圧が作用すると前記ばねに
抗して開くようにした還流制御弁を設け、該還流
制御弁における圧力室を、前記スロツトル弁の閉
位置より上流側に部位に設けたセンシングポート
に負圧取出通路を介して接続し、更に、前記排気
ガス還流通路中には、前記スロツトル弁に連動し
て当該スロツトル弁がある開度まで開いてから開
き始めスロツトル弁が全開になる以前において全
開になるようにしたサブ還流制御弁を設けた構成
にしたものである。

以下本発明の実施例を図面について説明する
と、図において符号１は、第１気筒Ａ１及び第２
気筒Ａ２を有する２気筒４サイクル機関を示し、
そのシリンダブロツク２の上面に取付くシリンダ
ヘツド３には、各気筒における燃焼室に混合気を
吸気するための吸気弁５，５′付き吸気ポート
４，４′と、排気ガスを放出するための排気弁
７，７′付き排気ポート６，６′を各々備え、両排
気ポート６，６′には排気通路８が接続されてい
る。

図中符号９は、可変ベンチユリー型の気化器を
示し、該可変ベンチユリー型の気化器９は従来か
ら良く知られているように、ピストン状の摺動体
１０、フロート室１１、メインノズル１２及びメ
インノズル１２内に嵌まるように摺動体１０に取
付く針弁１３等からなり、ピストン状の摺動体１
０はその真下におけるベンチユリー部１４の負圧
に応動して当該負圧が略一定になるように上下動
するもので、この気化器９には、従来から公知の
スロー系燃料ジエツト１５、スローエア通路１６
及びスロー系燃料通路１７を備えている。

また、図中符号１８は、前記気化器９と前記各
吸気ポート４，４′が開口するシリンダヘツド側
面２′との間に挾設したスロツトルボデーで、該
スロツトルボデー１８内には、気化器９からの混
合気を両吸気ポート４，４′に対して導くために
両吸気ポート４，４′に対応させて各々１つのス
ロツトル弁２０，２０′を備えて成るスロツトル
通路１９，１９′が設けられている。前記両スロ
ツトル弁２０，２０′は一本の軸２１に取付き、
レバー２２にて同時に開閉するようになつてお
り、また、前記スロツトルボデー１８におけるシ
リンダヘツド２への接合面には、両スロツトル通
路１９，１９′を互に連通するための断面矩形等
適宜形状に形成したバランス通路２３を刻設し、
スロツトルボデー１８には、両スロツトル通路１
９，１９′の間の部位に前記バランス通路２３に
連通するポート２４を穿設して、これに前記気化
器９におけるスロー系燃料通路１７を接続すると
共に、前記ポート２４の開口面積を調節するため
のアイドル調節ねじ２５を備えている。

なお、バランス通路２３は、スロツトルボデー
１８でなく、吸気ポート部に設けても良く、ま
た、このバランス通路２３の断面積は、４サイク
ル２気筒内燃機関のように360゜の位相差をもつ
てピストンが同時に上下動するものにおいては、
両ポートの脈動が大きいため、燃料の分配の均一
性等を考慮して、当該バランス通路２３内を燃料
が支障なく流通し得る範囲で極力小さくすること
が望ましい。

更に、図中符号２６は、シリンダヘツド２にお
いて両吸気ポート４，４′が開口する側面２′に刻
設した噴流連通通路を示し、シリンダヘツド２内
には、該噴流連通通路２６から各吸気ポート４，
４′内に向つて噴流孔２７，２７′が穿設され、該
両噴流孔２７，２７′の吸気ポート内への開口部
は、吸気弁の略背面箇所において吸気ポートに対
して接線方向に、換言すれば、噴流孔２７，２
７′から吸気ポート４，４′内への噴流によつて、
吸気ポート内の混合気に対して旋回流を与え得る
方向に方向づけられている。

更にまた、図中符号２８は、ダイヤフラム等圧
力作動式の排気ガス還流制御弁で、該還流制御弁
２８の入口は、排気ガス還流通路２９を介して前
記排気通路８に、出口はサブ還流制御弁３０付き
排気ガス還流通路３１を介して前記噴流連通通路
２６に各々接続され、前記還流制御弁２８におけ
る弁体３２は、圧力室３３内のばね３４にて常閉
方向に付勢され、且つ、圧力室３３を、前記スロ
ツトルボデー１８においていずれか一方のスロツ
トル弁２０′の閉位置（アイドル開度）より適宜
上流側の部位に設けたセンシングポート３５に、
当該センシングポート３５における負圧が大きい
とき還流制御弁２８の弁体３２がばね３４に抗し
て開くように負圧取出通路３６を介して接続す
る。

なお、前記還流制御弁２８におけるばね３４
は、スロツトル弁がアイドル位置近傍あるいは、
全開位置近傍においてのみ弁体３２が閉となり、
他のスロツトル開度位置では弁体３２が開となる
ように設定されている。

そして、前記サブ還流制御弁３０における弁軸
３７に、これを常閉付勢するねじりばね（図示せ
ず）を設ける一方、この弁軸３７に固着したレバ
ー３８の先端の転子３９を、前記スロツトル弁２
０，２０′の弁軸２１に固着したカム板４０に接
当して、スロツトル弁２０，２０′の開動に連動
してサブ還流制御弁３０を開くように構成すると
共に、カム板４０のカム形状によつて、スロツト
ル弁の開度に対するサブ制御弁３０の開度を、例
えば第６図に曲線Ｂで示すようにスロツトル弁が
ある開度まで開いてからサブ還流制御弁３０が開
き始め、スロツトル弁２０が全開になる以前にサ
ブ還流制御弁３０が全開になるように構成する。

この構成において、機関の運転に際して例えば
第１気筒Ａ１が吸気行程のとき、その吸気弁５は
開で吸気負圧が大きい一方、第２気筒Ａ２におけ
る吸気弁５′は閉で、吸気負圧は小さくて第１気
筒吸気ポート４と第２気筒吸気ポート４′との間
に大きい圧力差が生じるから、第２気筒吸気ポー
ト４′に入つている混合気が、前記圧力差によつ
て噴流孔２７′及び噴流連通通路２６を通り噴流
孔２７から吸気行程中の第１気筒Ａ１における吸
気ポート４内に噴出することになり、この噴出流
により吸気ポート４から燃焼室への吸気混合気流
は加速されると共に旋回流が与えられて、燃焼室
内で激しく流動するから燃焼速度が促進されるの
であり、また、第２気筒の吸気行程に際しては、
第２気筒吸気ポート４′内に第１気筒吸気ポート
４内の混合気が噴流孔２７′から噴出することに
より、第２気筒での燃焼速度が同様に促進できる
のである。この場合、両スロツトル弁２０，２
０′の開度が小さい程、両吸気ポート４，４′間に
おける圧力差が大きくなつて、噴出流が強くなる
から、噴流による燃焼速度促進の効果は、機関の
負荷が低負荷になる程大きくなつて、リーンバー
ンが可能となるのである。

そして、スロツトル弁２０，２０′がセンシン
グポート３５にかゝるまでの開度のアイドリング
乃至低負荷域及びスロツトル弁が全開又は全開に
近い全負荷域では、センシングポート３５は略大
気圧で排気ガス還流制御弁２８の圧力室３３に負
圧が作用しないので、その弁体３２は開作動せず
吸気系への排気ガスの還流は行なわれないが、ス
ロツトル弁２０，２０′を閉から開いての加速時
には、センシングポート３５の負圧が大きくな
り、この負圧が還流制御弁２８の圧力室３３に作
用するから、その弁体３２が開くことにより排気
通路８における一部の排気ガスが還流通路２９，
３１及びサブ還流制御弁３０を介して噴流連通通
路２６に入り、吸気行程中の吸気ポートへの噴出
流と共に噴出して排気ガスの還流が行なわれるの
であり、このように吸気系に還流する排気ガスを
噴流連通通路２６に導入すると、両噴流孔２７，
２７′から吸気ポートへの噴流が、還流排気ガス
によつて更に加速されることになる。

従つて、燃焼室内の混合気の流動が排気ガスの
還流カツト時よりも激しくなるから、排気ガスの
還流による燃焼速度の低減を回避できるのであ
り、この場合、還流通路３１中におけるサブ還流
制御弁３０を、前記のようにスロツトル弁２０，
２０′に連動して、第６図に曲線Ｂで示すように
スロツトル弁がある開度まで開いてからサブ還流
制御弁３０が開き始め、スロツトル弁が全開にな
る以前においてサブ還流制御弁３０が全開になる
ように構成にしたことにより、吸気系への還流排
気ガス量を、過不足なく制御できると共にスロツ
トル弁を部分開しての部分負荷域において、スロ
ツトル弁の開度つまり負荷の増加に比例して増大
するように制御することができるのである。

なお、前記実施例のように可変ベンチユリー型
気化器９を用いた場合には、スロツトル弁の開度
の大きい負荷域における吸気負圧は、可変ベンチ
ユリーでなく固定ベンチユリー型気化器を用いた
場合より小さくなるから、スロツトル弁を大きく
開いての加速に際して吸気負圧が急速に小さくな
ることにより、排気ガス還流制御弁２８は短時間
で閉じて排気ガスの還流が不足するが、この問題
に対しては、センシングポート３５から還流制御
弁２８への負圧取出通路３６中に逆止弁４１とオ
リフイス４２とからなる負圧保持機構４３を設け
れば良い。すなわち、加速頭初におけるセンシン
グポート３５箇所の大きい負圧は、負圧保持機構
４３における逆止弁４１の開によつて還流制御弁
２８に遅れなく伝達されて還流制御弁２８が開く
一方、加速から暫時後にセンシングポート３５の
負圧が小さくなつても還流制御弁２８のダイヤフ
ラム室３３における負圧は、負圧保持機構４３に
よつて遅れて小さくなり、還流制御弁２８は負圧
保持機構４３における負圧保持時間だけ開の状態
が保持されるから、加速時における排気ガス還流
の時間を増大できるのである。

一方、機関のアイドリング乃至低負荷域におけ
る燃料は、スロー系燃料通路１７からアイドル調
節ねじ２５によつて規制された量ずつバランス通
路２３を介して両吸気ポート４，４′に等しく分
配供給される。この場合において、バランス通路
２３に前記排気ガスの還流通路３１を接続したと
きには、このバランス通路２３内を流れる排気ガ
スの流量を十分に確保するためには、当該バラン
ス通路２３の断面積は相当大きくしなければなら
ない。しかしその断面積を大きくすると、両吸気
ポート４，４′間の圧力差が低減すると共に、両
吸気ポートの圧力変動が大きく燃料分配がうまく
行なわれないから、前記噴流連通通路２６からの
噴出流による燃焼速度促進の効果が減少すること
になる。

これに対し本発明は、バランス通路２３を前記
噴流連通通路２６に対して独立して設けて、この
バランス通路２３にスロー系燃料通路１７を接続
する一方、前記噴流連通通路２６に排気ガスの還
流通路３１を接続したもので、これによりバラン
ス通路２３の断面積は還流排気ガスとは無関係に
小さくできるから、バランス通路２３の存在によ
つて前記噴流連通通路２６による噴流の効果が減
殺されるのを確実に回避できるのである。

すなわち、このようにバランス通路２３の断面
積を小さくすることができることにより、両吸気
ポート４，４′の圧力差がバランス通路２３の存
在によつて減少することを防止できるから、バラ
ンス通路２３における燃料を両吸気ポート４，
４′に確実に分配できると共に、噴流連通通路２
６による噴流の効果が、バランス通路２３の存在
によつて減殺されることが低減できるのである。

なお、上記実施例は、４サイクル２気筒内燃機
関の場合について述べたが、本発明は、もちろん
これ以外の多気筒内燃機関においても同様な効果
が得られることはいうまでもなく、また、気化器
も可変ベンチユリー型気化器に限られるものでは
なく、一般のコンパウンド型気化器の場合にも適
用できるのであり、ただ、可変ベンチユリー型気
化器を用いた場合は応答性が非常に良くなると言
つた効果がある。

以上の通り本発明は、吸気噴流式の内燃機関に
おいて、噴流連通通路とバランス通路とを別々に
設け、噴流連通通路に吸気系への排気ガスの還流
通路を、バランス通路に気化器からのスロー系燃
料通路を各々接続したことにより、吸気系への還
流排気ガスによつて燃料の必要以上の吸い出しが
ない一方、還流する排気ガスはスロー系燃料によ
つて冷されていない箇所に導入され、排気ガス中
の水分による腐蝕及びカーボンの附着に基因する
連通面積の縮小がなく、正確に且つ安定して排気
ガスの還流を行なうことができるから、両者相俟
つて吸気混合気の空燃比の変動を著しく少なくで
きると共に、吸気噴流による効果を増長できる。

しかし、吸気噴流式の内燃機関において噴流連
通通路による噴流による燃焼促進の効果は、負荷
の増大、つまりスロツトル弁の開度が大きくなる
ことに比例して前記噴流連通通路にて相互に連通
される吸気ポート間の圧力差が小さくなることに
より低減するものである。

これに対して本発明は、前記のように吸気系へ
の排気ガスの還流通路を前記噴流連通通路に接続
することによつて、吸気系に対する排気ガスの還
流を行うに際して、この排気ガスの還流通路中
に、前記スロツトル弁に連動して当該スロツトル
弁がある開度まで開いてから開き始めスロツトル
弁が全開になる以前において全開になるようにし
たサブ還流制御弁を設けた構成にしたもので、こ
の構成により、吸気系に対する排気ガスの還流量
を、過不足なく制御できると共にスロツトル弁の
開度、延いては負荷の増大に比例して増加するよ
うに制御することができ、その結果、燃焼室の吸
気流動がスロツトル弁の開度つまり負荷に比例し
て低減するのを、排気ガスの還流量が前記のよう
にスロツトル弁の開度つまり負荷に比例して増加
することによつて防止できるから、噴流による燃
焼促進の効果を、スロツトル弁の開度が大きい負
荷域においても確実に維持できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は機関要
部の断面図、第２図は第１図の−視断面図、
第３図は第１図の−視断面図、第４図は第３
図の−視断面図、第５図はスロツトル弁とサ
ブ還流制御弁との運動機構を示す図、第６図はス
ロツトル弁開に対するサブ還流制御弁開度の関係
を示す図である。 １……機関、Ａ１……第１気筒、Ａ２……第２
気筒、４，４′……吸気ポート、９……可変ベン
チユリー型気化器、１８……スロツトルボデー、
１９，１９′……スロツトル通路、２０，２０′…
…スロツトル弁、２３……バランス通路、１７…
…スロー系燃料通路、２５……アイドル調節ね
じ、２６……噴流連通通路、２７，２７′……噴
流孔、２９，３１……排気ガスの還流通路、２８
……還流制御弁、３０……サブ還流制御弁、３５
……センシングポート、３６……負圧取出通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多気筒内燃機関における複数気筒の吸気ポー
   トに対して一つの気化器を、各吸気ポートの各々
   に対応するスロツトル弁を備えたスロツトル通路
   を介して接続する一方、前記複数気筒における各
   吸気ポートの相互間を、その一つの気筒の吸気に
   際して当該気筒における吸気ポートに対して他の
   気筒における吸気ポート内の混合気を導いて噴出
   させるようにした噴流連通通路を介して接続して
   成る内燃機関において、前記各スロツトル通路間
   又は各吸気ポート間を前記スロツトル弁より下流
   側において互いに連通するようにしたバランス通
   路を前記噴流連通通路とは独立して設けて、該バ
   ランス通路に、前記気化器からのスロー系燃料通
   路を接続する一方、前記噴流連通通路に吸気系に
   対する排気ガス還流通路を接続し、該排気ガス還
   流通路中に、ばねにて常閉に付勢され且つ圧力室
   に負圧が作用すると前記ばねに抗して開くように
   した還流制御弁を設け、該還流制御弁における圧
   力室を、前記スロツトル弁の閉位置より上流側の
   部位に設けたセンシングポートに負圧取出通路を
   介して接続し、更に、前記排気ガス還流通路中に
   は、前記スロツトル弁に連動して当該スロツトル
   弁がある開度まで開いてから開き始めスロツトル
   弁が全開になる以前において全開になるようにし
   たサブ還流制御弁を設けたことを特徴とする内燃
   機関。