JPH1054250A

JPH1054250A - 内燃機関用の吸気系

Info

Publication number: JPH1054250A
Application number: JP9152199A
Authority: JP
Inventors: Buroodoritsuku Harii Baiaado Piitaa; ブロードリックハリーバイアードピーター
Original assignee: Ricardo Consulting Engineers Ltd
Current assignee: Ricardo PLC
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 1998-02-24
Also published as: EP0814244A1; GB9612143D0

Abstract

(57)【要約】【課題】プレナム・チャンバを備えた内燃機関用吸気
系において、共通の回転弁シャフトに回転弁部材を取り
付けるを簡単にして、そのコストや構造を改善する。【解決手段】大気および複数の吸気ダクト（１８、２
０）と連通する細長いプレナム・チャンバ（２）を備え
たレシプロ・ピストン型内燃機関用吸気系であって、プ
ラナム・チャンバ（２）および吸気ダクトを一体鋳造部
品として構成し、、各回転弁部材（２２）近傍の鋳造部
品にアクセス開口部（２４）を設け、各アクセス開口部
は個々の嵌合プラスチック製閉鎖栓（２６）によって閉
鎖されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピストン型内燃機
関、特に共通の回転弁シャフトに取り付けられ、短い経
路を選択的に開閉するように配設された回転弁部材を含
む個々の比較的短い経路と、弁を含まない個々の比較的
長い経路とを介して、大気および複数の吸気ダクトと連
通する細長いプレナム・チャンバを備えたピストン型内
燃機関用吸気系に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンは、吸気弁につながるダクトと
チャンバの系を介して導入される空気を消費する。各流
入弁が開くと、空気（または空気／燃料混合物）は、シ
リンダ内の圧力を低下させるピストンの動きにより関連
するシリンダに流入する。所与の速度でエンジンが発生
する出力トルクは、主に各燃焼ストローク中に燃焼させ
ることができる燃料の量によって規定され、この燃料の
量は、シリンダに導入できる空気の量により決まる。し
たがって、所与の速度では、できるだけ大量の空気をシ
リンダ内に導入することが有利である。すなわち、吸気
行程の体積効率を最大限に高めることが有利である。

【０００３】４ストローク・レシプロ・エンジンの吸気
行程中、ピストンが吸気ストロークの下死点に達したと
き、吸気弁を開いたままにしておくのが普通である。こ
れは、ピストンが動いていなくても、吸気系を通って移
動する空気の運動エネルギーや運動量の影響により、空
気が引き続きシリンダに流入するためである。シリンダ
内の空気の量が増加することにより、シリンダ内の圧力
が上昇し、ついには、シリンダ内に空気が流入しなくな
る。通常、サイクル中のこの時点、あるいはその間近
で、吸気弁が閉じるようにする。したがって、吸気系内
の空気の運動エネルギーを利用してシリンダへの空気の
導入量を増加させることができる。

【０００４】吸気系と関連したエンジン吸気弁が開く
と、弁のすぐ上流で空気圧が低下する。この圧力低下
は、空気の流れに逆らい、波動の形で空気ダクトの上流
端部に向かって伝わる。圧力低下が開口部または容積の
大きなチャンバに達すると、圧力低下は吸気弁に向か
い、圧力上昇となって逆行する現象が知られている。吸
気弁が閉じる前に、前記圧力上昇の波動が吸気弁に達す
ると、さらに空気がシリンダに流入するという効果があ
る。この効果により、体積効率も向上し、トルクも増大
する。ところが、圧力波動の進行速度は、ほぼ一定であ
るが、吸気弁が開いている間は、エンジン速度に比例し
て変化するため、前記のようにトルクが向上するのは、
きわめて限られた速度範囲に限られる。吸気ダクトの長
さは、エンジンの高速時に前記の効果によって得られる
利益が最大となるように調整するのが普通である。した
がって、エンジンの速度が低い場合は、圧力波の逆行の
効果によって体積効率や出力トルクが向上することはな
い。

【０００５】ＧＢ−Ａ−２２２１９５４では、前記の問
題に対する解決策について開示している。前記明細書で
は、前記の吸気系と類似の吸気系であって、大気と、使
用時にエンジンの各吸気ポートと接続される１つまたは
複数の吸気ダクトとに連通したプレナム・チャンバを備
えた吸気系について開示している。プレナム・チャンバ
は、弁を含む比較的短い経路および弁を含まない比較的
長い経路を介して各吸気ダクトと連通している。したが
って、吸気経路、すなわちプレナム・チャンバとシリン
ダとの間の経路の全長は、エンジン速度が高くても低く
ても、逆行する圧力波動の効果を利用できるように、２
つの異なる値の間で選択的に変化させることができ、エ
ンジンの速度に従って変化する。

【０００６】前記明細書に開示されている吸気系の問題
点は、前記の型の吸気系すべての問題点と同じである。
すなわち、共通の回転弁シャフトに回転弁部材を取り付
けられるようにするには、２つの独立したコンポーネン
トの形で吸気系を設ける必要があり、このコンポーネン
トは後で相互に接続しなければならない。このため、製
造コストおよび複雑性がかなり増大する。２つの独立し
たコンポーネントを形成しなければならないため、内部
経路も比較的複雑になり、吸気系も比較的重く、かさば
ることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、前記の様々な問題を解消できる、吸気系を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、プレナ
ム・チャンバと吸気ダクトで一体コンポーネントを構成
し、各回転弁部材の近傍のこのコンポーネントにアクセ
ス開口部を設け、所定位置に永久固定した個々のキャッ
プ、あるいは例えばプラスチック材料製の嵌合栓の形で
設けた個々の着脱可能なキャップで各アクセス開口部を
閉鎖することにより、上記の目的を達成できる。

【０００９】したがって本発明は、回転弁部材を配置す
る場合に吸気系の内部に手が届くようにするのに、系を
２つの部分に分けて形成する必要はなく、閉鎖可能なア
クセス開口部を設けても、系の内部に手が届くようにす
ることができるという認識に基づいている。これによ
り、吸気系の製作がかなり簡単になり、内部経路の配置
も単純化される。

【００１０】例えば一般に半径方向にプレナム・チャン
バから遠ざかるように延びる副部分と、副部分に対して
大きな角度を成して傾斜した主要部分とを各吸気ダクト
が備え、長い経路が、プレナム・チャンバの長さ方向を
横切ってその周囲の一部を囲むように延びることが好ま
しい。この場合、吸気ダクトの副部分が、吸気ダクトの
主要部分から離れた側部で、プレナム・チャンバの長さ
にそって一列に延びる個々の開口部を介して個々の長い
経路と連通していることが好ましい。また、吸気ダクト
の主要部分に近接した側部で、プレナム・チャンバの長
さにそって一列に延びる個々の開口部により、短い経路
が効果的に構成され、各開口部が個々の回転弁部材、例
えばバタフライ弁を収容していることが好ましい。

【００１１】弁部材の位置に簡単に手が届くようにする
には、主要部分と副部分とが接合する位置、またはこの
位置の近傍に吸気ダクトにアクセス開口部を設けること
が好ましい。

【００１２】本発明が関連する型の吸気系は、間接噴射
型エンジン、すなわち、各吸気ダクト内に燃料を噴射す
るエンジンに利用する場合が多い。燃料インジェクタ
は、吸気ダクトを通る空気の流れの方向に対して鋭角を
成して延びる方向で各吸気ダクト内に燃料を噴射するよ
うに設けるのが一般的である。このようにするには、吸
気ダクトの関連部分の長さ方向に対して鋭角を成して延
びる開口部を形成した各吸気ダクトに、突起または外部
肩部を設ける必要がある。この開口部および外部肩部の
周囲面は、従来、機械加工し、燃料インジェクタが開口
部に適切に収まるようにする必要があった。既知の吸気
系では、吸気系が２つの部分に別れており、この２つの
部分を相互に接続する前に機械加工を行うため、問題は
生じない。しかし、プレナム・チャンバおよびこのチャ
ンバの周囲に延びる長い経路により、必要な加工工具が
肩部に接近しにくくなるため、本発明による吸気系で
は、前記のような機械加工が問題となる可能性がある。
しかし、この問題は、吸気ダクトの自由端部に肩部を比
較的接近させ、吸気ダクトの開放端部を介して開口部を
機械加工することによって解決することができる。次に
燃料インジェクタを各開口部に収容し、一体プラスチッ
ク成形部品を使って保持することができる。プラスチッ
ク成形部品は、例えば所定位置に嵌合することによっ
て、開口部に挿入し、保持する。これにより、開口部周
囲の肩部の表面の機械加工が不要になる。

【００１３】本発明のその他の特徴および詳細は、添付
の図面と関連して、あくまで一例としてあげた具体的な
実施例に関する以下の説明から明らかになろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】本吸気系は、従来の金属でできた
一体鋳造部品を備え、この鋳造部品は、一端が閉じ、も
う一端が従来のエア・フィルタ（図示せず）を介して大
気に連通している細長いプレナム・チャンバ２を具備し
ている。プレナム・チャンバ２は、開口部６を４箇所一
列に形成したほぼ管状の壁部４により画定されている。
また、壁部４には、さらに４箇所の開口部８が一列に形
成され、その位置は開口部６の位置に対応し、開口部８
は、図２および図３において下向きになっている。開口
部８を画定する、プレナム・チャンバの壁部４の一部に
は、回転弁シャフト２３を収容する環状経路１０が形成
されている（図３にのみ示す）。

【００１５】４本の長い経路１２が、プレナム・チャン
バの壁部４と一体となり、また各外壁部１４によって画
定され、プレナム・チャンバ２の周囲面のかなりの部分
を囲むように延びている。長い経路１２の一端は、各開
口部６で終了し、別端は、各開口部１６で終了してい
る。

【００１６】また、４つの吸気ダクトがプレナム・チャ
ンバの壁部４と一体になっており、このダクトはそれぞ
れ、一般に半径方向に延びてプレナム・チャンバ２から
遠ざかる副部分１８と、副部分１８と連通し、副部分１
８の軸に対して軸が大きな角度、ここでは約１１０°に
傾斜した主要部分２０とを備えている。吸気ダクトの主
要部分２０は、使用時にエンジン（図示せず）の各吸気
ポートに接続される自由端で終了している。自由端は、
締結用ボルトを通して吸気系を関連シリンダ・ブロック
に接続する穴を備えた一体鋳造フランジ２１で相互に接
続されている。

【００１７】各吸気ダクト１８および２０は、長い経路
１２および開口部８を介してプレナム・チャンバ２と連
通している。なお、この開口部８は、短い経路を構成す
る。開口部８には、バタフライ弁２２が収容してある。
このバタフライ弁２２は、図３に実線で示した、開口部
８を閉じる位置と、図３に点線で示した、開口部８を開
く位置との間で回転するように共通の回転弁部材２３に
取り付けられている。

【００１８】回転弁のシャフトは、エンジン管理システ
ムが制御する適当なアクチュエータ（図示せず）に接続
されている。エンジン管理システムは、エンジン速度が
比較的低い場合、バタフライ弁２２がすべて閉じること
により、プレナム・チャンバ２が、長い経路１２だけを
介して吸気ダクト１８および２０と連通するようにプロ
グラムされている。一方、エンジン速度が比較的高い場
合は、エンジン管理システムがバタフライ弁２２を開
き、吸気ダクトが、開口部８から成る短い経路を介して
プレナム・チャンバと連通する。この場合、空気は、長
い経路１２をほとんど流れない。開口部８の断面積は、
開口部１６の断面積よりもかなり大きく、したがって、
エンジン速度が低い場合、空気は、比較的長さが長く比
較的断面が小さい経路を流れ、エンジン速度が高い場合
は、比較的長さが短く比較的断面が大きい経路を流れ
る。このような空気の流れが望ましいことは、すでに知
られているところであり、前記のように空気が流れる結
果、エンジン速度が低い場合でも、流入空気速度は極端
に低い値にはならず、エンジン速度が高い場合も低い場
合も圧力の脈動現象が有利に作用する。

【００１９】吸気系の製造時や修理、交換が必要な場合
にバタフライ弁２２を所定位置に収められるようにする
ために、各吸気ダクトの副部分と主要部分とが接合して
できる曲部の外側に、アクセス開口部２４を設ける。各
アクセス開口部２４は、所定位置に嵌合する成形プラス
チック材料製の閉鎖栓２６で閉鎖する。各閉鎖栓２６
は、Ｏリング２８を設けることにより、関連する開口部
２４を確実に封止する。製造時、関連するアクセス開口
部２４を介して各バタフライ弁２２を挿入し、関連する
開口部８の所定位置に配置し、その中に形成された管状
経路に回転弁のシャフト２３を通すことにより所定位置
に保持する。次に、アクセス開口部２４を閉鎖し、閉鎖
栓２６と穴２４の縁との間に挟まれたＯリング２８に閉
鎖栓２６を嵌合して封止する。

【００２０】図示した吸気系は、間接噴射ガソリン・エ
ンジンと併用することを目的としたものである。そのた
めに、各吸気ダクトの主要部分２０の自由端部近傍に、
内部に孔３２を形成した肩部３０を設ける。孔３２の軸
は、主要部分２０の軸に対して例えば４０°の鋭角を成
して延びている。孔３２は主要部分２０の近傍開口端を
介して機械加工により形成する。機械加工の後、一体プ
ラスチック成形スリーブ３４を、孔３２に嵌合する。こ
のスリーブ３４は、燃料インジェクタ３６を収容するよ
うになっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】レシプロ・ピストン型４気筒内燃機関用吸気系
の見取図である。

【図２】回転弁部材、アクセス・カバー、燃料インジェ
クタ・フィッティング取り付け前の、図１に示した吸気
系の断面図である。

【図３】回転弁部材、アクセス・カバー、燃料インジェ
クタ・フィッティング取り付け後の、図１に示した吸気
系の断面図である。

【符号の説明】

２プレナム・チャンバ８開口部又は短い経路１２長い経路１６開口部１８吸気ダクト２０吸気ダクト２２回転弁部材２３回転弁シャフト２４アクセス開口部２６閉鎖栓３０外部肩部３２開口部３４一体プラスチック成形スリーブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通の回転弁シャフト（２３）に取り付
けられ、短い経路（８）を選択的に開閉するように配設
された回転弁部材（２２）を含む個々の比較的短い経路
（８）と、弁を含まない個々の比較的長い経路（１２）
とを介して、大気および複数の吸気ダクト（１８、２
０）と連通する細長いプレナム・チャンバ（２）を備え
たレシプロ・ピストン型内燃機関用吸気系であって、プラナム・チャンバ（２）および吸気ダクト（１８、２
０）が一体コンポーネントを構成すること、各回転弁部材（２２）近傍の上記コンポーネントにアク
セス開口部（２４）が設けられていること、ならびに各
アクセス開口部（２４）が個々の閉鎖栓（２６）によっ
て閉鎖されることを特徴とする吸気系。
【請求項２】一体コンポーネントが鋳造部品であるこ
とを特徴とする、請求項１に記載の吸気系。
【請求項３】閉鎖栓（２６）が、プラスチック材料製
嵌合栓であることを特徴とする、請求項１または２に記
載の吸気系。
【請求項４】各吸気ダクトが、プレナム・チャンバ
（２）から遠ざかるように延びる副部分（１８）と、副
部分（１８）に対して実質的な角度を有して傾斜した主
要部分（２０）とを備えること、ならびに長い経路（１
２）が、プレナム・チャンバ（２）の長さを横切ってそ
の周囲部分の一部を囲むように延びることを特徴とす
る、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の吸気系。
【請求項５】吸気ダクトの副部分（１８）が、吸気ダ
クトの主要部分（２０）から離れた側部のプレナム・チ
ャンバ（２）の長さにそって一直線に延びている個々の
開口部（１６）を介して、個々の長い経路（１２）と連
通していることを特徴とする、請求項４に記載の吸気
系。
【請求項６】短い経路が、吸気ダクトの主要部分（２
０）に隣接した側部でプレナム・チャンバ（２）の長さ
にそって一列に延びている個々の開口部（８）により構
成され、各開口部（８）が個々の回転弁部材（２２）を
収容していることを特徴とする、請求項４または５のい
ずれか一項に記載の吸気系。
【請求項７】吸気ダクト内部の、吸気ダクトの主要部
分（２０）と副部分（１８）とが接合する位置にアクセ
ス開口部（２４）が設けられていることを特徴とする、
請求項４ないし６のいずれか一項に記載の吸気系。
【請求項８】各吸気ダクト（１８、２０）が、開口部
（３２）を形成した外部肩部（３０）を備え、開口部
（３２）の軸が、吸気ダクトの関連部分（２０）の長さ
方向に対して鋭角を成して延び、一体プラスチック成形
部品（３４）が、各開口部（３２）に保持した燃料イン
ジェクタを収容するようになっていることを特徴とす
る、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の吸気系。
【請求項９】短い経路（８）それぞれの断面積が、長
い経路（１２）それぞれの断面積よりも実質的に大きい
ことを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか一項に
記載の吸気系。