JPS5925113B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンの吸気装置に関し、特に燃料供給体よ
りの燃料の霧化促進に関するものである。

従来、エンジンの吸気装置は、気化器、燃料噴射弁等の
燃料供給体と、吸気管中に設けられたバタフライ型のス
ロットル弁と、空気と燃料との混合気を各気筒に分配す
る吸気マニホールドとを主要構成要素としている。

ところが、このような構成では混合気の気筒間分配が不
均一になりやすく、エンジン性能の悪化、有害排気ガス
成分の増加を招きやすいという問題がある。

これは、気化器等の燃料供給体から供給される燃料が、
吸気管の壁面に付着し液膜状となって各気筒に流れ、こ
の液膜状燃料により各気筒の空燃比が不均一になるため
で、吸気装置において燃料が十分に霧化されないことに
起因している。

特に、スロットル弁の上流部に燃料噴射弁を設けたもの
においては、燃料噴射圧力がかなり高い正圧で行われる
ため、空気の流れと関係なく燃料が噴霧されるので、燃
料が吸気管部に一様に噴射されても空気の流れが大きい
所では混合比が太きく（希薄混合気）、空気の流れが少
ない所では混合比が小さくなる（濃混合気）という現象
が生じ、この結果気筒間の混合比の変動が大きくなると
いう問題が生じる。

本発明は上記の諸点に鑑み、吸気管内のうち液体燃料供
給体の燃料吐出口とスロットル弁との間に貫通部を持た
ない邪魔板を配置し、かつこの邪魔板を燃料供給体と一
定間隙を保って対向せしめるとともに、邪魔板の外縁と
吸気管の内側壁との間に隙間を設けることにより、燃料
供給体よりの燃料の吐出圧力を邪魔板で弱め、邪魔板上
で拡散した燃料は一ト記隙間を通過する空気流により霧
化され、スロットル弁に向かう空気と均一に混合される
ので、従来のごとく吸気管の壁面に燃料が付着して液嘆
状になったり、スロットル弁によって混合気の比率が変
化したりすることはほとんどなく、従って均一な混合気
をエンジンの各気筒に平等に分配でき、エンジン性能を
向上できるとともに、有害排気ガス成分の増加を防止で
きる有用なエンジンの吸気装置を提供することを目的と
するものである。

以下本発明を図に示す実施例により説明する。

第１図において、１は周知の火花点火式多気筒型４サイ
クルエンジンで自動車を走行させるものである。

２はエンジン１の各気筒に接続した吸気マニホールド、
３は吸気マニホールド２に接続した吸気管、４は空気清
浄器、５は吸気管３内に回動自在に配置したバタフライ
型のスロットル型のスロットル弁である。

このスロットル弁５はアクセルペダル６の踏込量に応じ
た開度を示し、両者はリンク７で連結しである。

８は空気清浄器４の下流に配置した空気流量計測器であ
る。

この計測器８は、例えばスロットル弁５の上流側に設置
した空気流量検出弁（図示しない）の前後の圧力差を一
定に保つことでスロットル弁５と吸気管３との間の絞り
部を流れる空気流量を検出する公知のせき止板型のもの
である。

９は吸気管３の上方に固定した液体燃料噴射弁である。

１０は燃料タンク、１１は燃料ポンプ、１２は燃料フィ
ルター、１３は燃料流量計測器で燃料タンク１０の燃料
が燃料噴射弁９に供給されるようになっている。

なお、燃料流量計測器１３による燃料流量の決定は、こ
の計測器１３を上記空気流量検出弁の開度に比例させて
動作させることで得られ、従って燃料流量を空気流量に
比例させて混合気の空燃比を常に一定に保つことができ
るようになっている。

１４は本発明に係わる円板状かつ平板状で貫通部を持た
ない邪魔板で、例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ２
）より構成してあり、第４図のごとく正の抵抗温度特性
を有しかつ特定温度でキューリ一点を有し通電により発
熱するものである。

この邪魔板１４は燃料噴射弁９の噴射口９ａとスロット
ル弁５との間に設置してあり、この燃料噴射弁９の噴射
口９ａと邪魔板１４との間の直線距離は噴射弁９が渦巻
型の場合は２０ｍｍ、直線噴射型の場合は３０ｍｍがよ
い。

上記吸気管３のうち邪魔板１４の設置部分は径が大きく
なっており、この吸気管３の径大部の内側壁と邪魔板１
４の外縁との間には隙間１５が形成しである。

この隙間１５の面積はスロットル弁５の全開時における
スロットル弁５と吸気管３の径小部との間の絞り部の面
積と同じに設定しである。

１６は吸気管３の径大部と径小部との間に形成した傾斜
面である。

この傾斜面はスロットル弁５の中心線に向かう方向に傾
斜している。

１７は突起部で、吸気管３のうち傾斜面１６の下端部分
の内周全域に亘って一体に設けである。

次に、邪魔板１４の具体的構造、取付構造等について第
１図を援用しながら第２図および第３図により説明する
。

邪魔板１４の相対向する平面部の全面には、薄膜状の白
金電極１８．１９が化学メッキ法、ペースト焼付法等の
方法で形成しである。

２０乃至２３はカーボン焼結体で構成した固定部材であ
る。

この固定部材２０乃至２３のうち３つの固定部材２１乃
至２３は、その代表例である固定部材２２のごとく、ガ
ラスエポキシ樹脂等の耐熱電気絶縁材より成る長方形状
の絶縁板２４と鋼材より成る長方形状の金属板２５とを
有している。

これらは、絶縁板２４を邪魔板１４の電極１８側に、金
属板２５を電極１９側に当接して邪魔板１４を挾持する
状態でボルト２６、ナツト２７を介して固定部材２２に
固定しである。

この固定部材２２は吸気管３を通して外部でビス２８に
よって吸気管３に固定しである。

勿論、他の固定部材２１，２３も固定部材２２と同じ構
造になっている。

なお、上記構造により邪魔板１４の電極１８は吸気管３
に接地される。

一方、固定部材２０には、鋼材より成る長方形状の金属
板２９とガラスエポキシ樹脂等の耐熱電気絶縁材より成
る長方形状の絶縁板３０とがボルト３１およびナツト３
２により固定しである。

このうち金属板２９は邪魔板１４の電極１８に当接し、
絶縁板３０は邪魔板１４の電極１９に当接し、これらで
邪魔板１４を挾持する構成になっている。

上記固定部材２０は、吸気管３に圧入して接着固定した
ガラスエポキシ樹脂等の耐熱電気絶縁材より成る固定体
３３にビス３４を介して固定しである。

なお、ビス３４と固定体３３との間にはり一層３５の端
子３６が接続してあり、このリード線３５はバッテリー
の正端子側に結線しである。

このように、邪魔板１４は、その円周等分４ケ所にて固
定部材２０乃至２３を介して吸気管３に固定されている
のである。

上記邪魔板１４の電極１Ｂ、１９に対する電気回路は次
のように構成されている。

これを第１図に示すと、３７はリレーであり、リレーコ
イル３７ａとりンー接点３７ｂとより構成しである。

このリレー接点３７ｂ側に第３図のリード線３５が結線
しである。

３８はバイメタル式水温センサで、エンジン１の冷却水
温を検出するものであり、水温５０℃以下で接点が閉じ
５０℃以上で接点が開くように構成しである。

３９はエンジンキースイッチ、４０は車載電源であるバ
ッテリーである。

なお、４１は冷却水通路でこの冷却水の熱で吸気マニホ
ールド２の壁面が加熱されるようになっている。

上記構成において、次に作動を説明する。

キースイッチ３９を閉じてエンジン１を始動する。

冷間始動時は冷却水温が低いため、水温センサ３８接点
は閉じておりリレー３７のコイル３７ａに電流が流れリ
レー接点３７ｂが閉じる。

故に、邪魔板１４の電極１８，１９に通電され、邪魔板
１４が発熱する。

一方、自動車の運転手がアクセルペダル６を踏込むとス
ロットル弁５が開き、このスロットル弁５と吸気管３と
の間の絞り部の開口面積が大きくなる。

これにより、燃焼用空気が空気清浄器４、空気流量計測
器訳吸気管３および吸気マニホールド２を通ってエンジ
ン４に吸入される。

そして、この吸入空気流量に対してエンジン１の運転状
態に適した空燃比の空気−燃料混合気を生成するよう燃
料噴射弁９から燃料が供給される。

この燃料は、燃料噴射弁９と一定の距離を保って設けら
れている邪魔板１４に向って噴射され、邪魔板１４に当
接して噴射圧力が弱められる。

当接した燃料は、はとんどが邪魔板１４の上面に付着し
て液膜状となる。

この液膜状燃料は、円板形状の邪魔板１４の中心部から
その半径方向に広がり、邪魔板１４の外縁から剥離する
ときに、その外縁と吸気管３との間の隙間１５を通る空
気流で非常に細かく霧化され、燃料と空気が良好に混合
されて均一な混合気が生成される。

ここで、邪魔板１４は前記のごとく発熱しているので、
液滴燃料の一層の霧化を助は非常に微粒化された混合気
ができる。

そして、得られた混合気は、吸気管３の傾斜面１６に沿
うとともに、突起部１７の傾斜面に沿って流れて更に混
合され、その後スロットル弁５に衝突する。

混合気がスロットル弁５の外周方向に広がってスロット
ル弁５の端部から剥離する時にスロットル弁５と吸気管
３との間の絞り部を通る高速空気流で混合気は非常に細
か（霧化され均一混合気となってエンジン１の各気筒に
吸入される。

しかしてエンジン１は均一混合気で高性能を発揮し、か
つＨｅなどの有害排気ガス成分も低減される。

ここで、燃料噴射弁９と邪魔板１４との間の間隙はエン
ジン１の運転状態とは無関係に常に一定であり、燃料噴
射弁９から供給された燃料の邪魔板１４の上面への分布
はほぼ均一となり、吸気管３中の混合気の偏向分布は容
易に解消される。

また、邪魔板１４の上面に分布された燃料は、邪魔板１
４の外縁の全周から霧化されるが、霧化燃料は吸気管３
の傾斜面１６、突起部１７の傾斜面に沿って吸気管３の
中心方向に流れるため、これによっても混合気の偏向分
布は低減される。

さらにこれらによって吸気管３の内側壁に付着する燃料
量は極めて少なくなり液膜状燃料の生成が低減される。

また、邪魔板１４への付着燃料は邪魔板１４自身の発熱
によって気化を良好にせしめて上記霧化を助ける。

一方、冷却水温が上昇して５０℃を越えると邪魔板１４
の電極１８，１９間には通電されなくなるが、スロット
ル弁５の下流の吸気マニホールド２の外側の冷却水通路
４１の冷却水の熱によって液滴燃料の霧化が助けられ、
良好な混合気を作ることができる。

なお、噴射弁９より噴射された燃料は冷却水温の低い時
と同様に邪魔板１４によって霧化されることは勿論であ
る。

第５図は、略円錐状スロットル弁５を用いた本発明の他
の実施例を示すもので、第１図のバタフライ型のものと
比較して吸気管３の中心軸に対して対称な構造となって
いるため、混合気の気筒分配の不均一を解消できる。

なお、この実施例で噴射弁９は邪魔板１４の全体に燃料
が噴射されるよ５な渦巻式（燃料を渦巻状に噴射）の方
がより良好である。

第６図は大ベンチユリ４２、小ベンチユリ４３、燃料ノ
ズル４４等を備える公知の気化器４５を邪魔板１４の上
流に設けた本発明の更に他の実施例を示すものである。

なお、本発明は上記各実施例に限定されず、種種変形可
能である。

（１）上記各実施例のいずれも邪魔板１４が正の抵抗温
度特性を有するセラミックで構成したが、単に耐熱金属
で構成しても勿論よい。

（２）吸気管、３は円筒形状としたが、エンジン１の要
求は応じて適宜変更可能である。

この場合、邪魔板１４の形状も変更する必要がある。

（３）邪魔板１４のうち燃料供給体側を円錐形状にして
もよい。

この場合、応答性がよくなる。（４）邪魔板１４の固定
構造も第３図の構造に限定されず、種々の構造が考えら
れる。

（５）吸気マニホールド２を排気熱で加熱するようにし
てもよい。

（６）邪魔板１４への通電を制御するためにエンジン１
の冷却水温を検出したが、エンジン１の潤滑油温、エン
ジン１のシリンダブロック温を検出してもよい。

（７）エンジン１の始動後、所定時間後に暖機運転が終
了するものとして、タイマ装置によって邪魔板１４への
通電を制御するようにしてもよい。

以上詳述したごとく本発明によれば、液体燃料供給体か
ら吸気マニホールドへ至る間の吸気管内に、混合気供給
量を任意に調整するスロットル弁を配置し、かつ吸気管
のうち、燃料供給体とスロットル弁との間に燃料供給体
と一定の距離を保って対向する貫通部を持たない邪魔板
を配置し、かつこの邪魔板の外縁と吸気管の内側壁との
間に隙間を設けたから、燃料供給体から供給された燃料
の吐出圧力が邪魔板にて弱められて燃料は邪魔板上で拡
散し、この燃料は邪魔板の外縁に向って流れて外縁から
剥離する際に上記隙間を通過する空気流により良好に霧
化され、その後スロットル弁に向かう空気に均一に混合
されるため、従来のごとく吸気管の内側壁に燃料が付着
して液膜状になったり、あるいはスロットル弁の開度に
よって燃料と空気との混合比率が変化したりすることは
ほとんどな（、従って均一な混合状態にある混合気をエ
ンジンの各気筒に平等に分配でき、エンジン性能を向上
できるとともに、有害排気ガス成分を低減できるという
優けた効果がある。

また、本発明は構造が極めて簡単であり、例えば従来構
造のものに単に邪魔板を設置するだけでよ（、大幅な改
良を要しないという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１２図は本発明の一実施例を示す全体の概略断゛面図
で電気回路も含んでいる。 第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第２図の断面
Ｂ−８に相当するもので邪魔板１４の取付構造を詳細に
示す断面図、第４図は第１図の邪魔板１４の特性図、第
５図は本発明の他の実施例を示す全体の概略断面図、第
６図は本発明の更に他の実施例を示す概略断面図である
。 １・・・エンジン、２・・・吸気マニホールド、３・・
・吸気管、５・・・スロットル弁、９・・・燃料供給体
をなす燃料噴射弁、１４・・・邪魔板、１５・・−隙間
、３８−・・冷却水温センサ、４５・・・燃料供給体を
なす気化器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外部から燃焼用空気を取入れる吸気管と、この吸気
   管に設けられて、その軸心に液体燃料を吐出する液体燃
   料供給体と、前記吸気管に設けられ前記液体燃料と前記
   空気との混合気をエンジンの各気筒に分配する吸気マニ
   ホールドと、前記吸気管内に設けられ前記エンジンに対
   する混合気供給量を任意に制御するスロットル弁と、前
   記燃料供給体と前記スロットル弁との間に位置し前記燃
   料供給体と中心が一致するようにその吐出口と一定の距
   離を保って燃料供給体の軸心と直角に対向する貫通部を
   持たない平板状で、正の抵抗温度特性を有し、かつ特定
   の温度でキューリ一点を有し、通電により発熱するセラ
   ミック部材で構成されている邪魔板と、この邪魔板の外
   縁と前記吸気管の内側壁との間に全周の間隔が等しい隙
   間とを具備したことを特徴とするエンジンの吸気装置。 ２ 前記セラミック部材はエンジンの冷却水温によって
   通電が制御されるようになっていることを特徴とする特
   許請求の範囲１記載のエンジンの吸気装置。 ３ 前記燃料供給体が燃料噴射弁であることを特徴とす
   る特許請求の範囲１乃至２いずれか記載のエンジンの吸
   気装置。