JP2002180839A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で開閉弁や弁軸による吸気抵抗や
気流音を防止すると共に慣性過給効果を向上する。 【解決手段】 ポペット式開閉弁３１を採用して、開閉
弁３１を吸気通路２１の外周に設けたチャンバ室３２内
に配設し、アクチュエータ３０によりポペット式開閉弁
３１をチャンバ室３２内で進退移動させて、吸気通路２
１とチャンバ室３２とを連通する開口部２５の開閉を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気通路の中途
に、他の気筒の吸気通路または吸気系に介装されたサー
ジタンクに連通する連通路を接続し、連通路を開閉弁に
より開閉することで実質的な吸気通路長を可変とし慣性
過給効果を得るエンジンの吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、慣性過給効果を利用してエン
ジンの出力向上を図るため、エンジンの吸気装置は、吸
気系に配設されたサージタンクと燃焼室とを連通する吸
気通路の中途から分岐して他の気筒の吸気通路またはサ
ージタンクに連通する連通路を設けて該連通路を開閉す
る開閉弁を配設し、エンジン低回転域では開閉弁を閉弁
してサージタンクから燃焼室に至るまでを実質的な吸気
通路長として比較的長い通路長を確保し、吸気脈動を利
用した慣性過給効果を得、エンジン高回転域では開閉弁
を開弁して吸気通路における連通路との接続部から燃焼
室に至るまでを実質的な吸気通路長として短い通路長に
より慣性過給効果を得るものが数多く実用化されてい
る。

【０００３】この種の吸気装置としては、例えば図６に
示すように、吸気系の中途に設けられたサージタンク１
００と各気筒の燃焼室１０１とを連通する各吸気通路１
０２の途中に開口部１０３を設け、これらの開口部１０
３に連通路１０４を介して副サージタンク１０５を連通
すると共に、連通路１０４の途中にバタフライ式の開閉
弁１０６を設け、エンジン回転数域に応じ開閉弁１０６
により開口部１０３を開閉することによって実質的な吸
気通路長を変化させて慣性過給効果を得るものがある。

【０００４】しかし、上述の吸気装置は、バタフライ式
の開閉弁１０６を開閉動作させるためリンク機構１０７
等を必要とし、構造が複雑化する。また、この吸気装置
は、開閉弁１０６が吸気通路１０２内に臨まされると吸
気脈動の干渉や吸気抵抗となるため、開口部１０３から
連通路１０４側に退避した位置に開閉弁１０６を設ける
必要がある。従って、開閉弁１０６の閉弁時に、開口部
１０３と開閉弁１０６との間に袋状のデッドスペース１
０８が形成され、このデッドスペース１０８が小さなサ
ージタンクとして作用し圧力波を反射するため、十分な
慣性過給効果を得られない場合がある。

【０００５】これに対処し、例えば特開平６−２５４８
号公報には、サージタンクと各気筒の燃焼室をそれぞれ
連通する各吸気通路（吸気管）の途中に、各吸気通路と
直交して各吸気通路を互いに連通する副サージタンク
（第２のサージタンク）を設け、この副サージタンクの
内壁面に互いに平行に設けられた複数の仕切り壁によっ
て各吸気通路に対応する個室を形成すると共に、副サー
ジタンクの軸線上に沿って各仕切り壁に設けられた開口
部（連通穴）によって各個室を連通し、各開口部を各々
同時に開閉する複数のポペット式の開閉弁を一本の弁軸
に取り付け、弁軸をアクチュエータにより進退すること
で、これらポペット式の開閉弁を一体的に変位させ、各
開口部を開閉する吸気装置が開示されている。この先行
例によれば、開閉弁の動作に複雑なリンク機構等を必要
としないため構造を簡素化できる。また、先行例は、開
閉弁の閉弁時に、開閉弁と開口部との間にデッドスペー
スが生じないため、或る程度の慣性過給効果の向上を望
める。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行例は、開閉弁を一体的に取り付ける弁軸が各吸気通路
を常時横切る構成のため、弁軸が吸気抵抗となって吸気
効率の低下を招いたり気流音を発生させる等の不都合が
ある。特に、エンジン高回転域での開閉弁の開弁時に
は、吸気流量が多く、且つ弁軸に加え開閉弁が吸気通路
内に位置するため、吸気抵抗や気流音が更に助長され
る。

【０００７】また、先行例は、上述のように、一本の弁
軸によって各開閉弁を一体的に変位させるので、各開閉
弁の閉弁時にシール性を確保すべく、軸方向（弁スライ
ド方向）における各部材の取付公差等を厳しく管理する
か、または、取付公差等を吸収するために特別な機構を
設ける等の対策が必要となり、構造が複雑化する。

【０００８】本発明は上記事情に鑑み、簡単な構造で開
閉弁や弁軸による吸気抵抗や気流音を防止すると共に慣
性過給効果を向上することが可能なエンジンの吸気装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、吸気系に配設されたサージ
タンクと燃焼室とを連通する吸気通路の中途から分岐し
て他の気筒の吸気通路または上記サージタンクに連通す
る連通路を設け、該連通路を開閉する開閉弁を配設し、
エンジン低回転域では上記開閉弁を閉弁して上記サージ
タンクから燃焼室に至るまでを実質的な通路長とし、エ
ンジン高回転域では上記開閉弁を開弁して吸気通路にお
ける上記連通路との接続部から燃焼室に至るまでを実質
的な通路長として慣性過給効果を得るエンジンの吸気装
置において、上記吸気通路の外周側であって該吸気通路
と上記連通路との接続部にチャンバ室を設け、該チャン
バ室内に、上記吸気通路とチャンバ室とを連通する開口
部を開閉するポペット式の開閉弁を配設し、上記開口部
の開閉を、上記ポペット式開閉弁を上記チャンバ室内で
進退移動させることにより行うアクチュエータを備えた
ことを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項1記載の発
明において、上記エンジンは多気筒エンジンであり、上
記連通路により各チャンバ室を互いに連通したことを特
徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１或いは請
求項２記載の発明において、上記チャンバ室の一部或い
は全部を上記吸気通路と一体形成したことを特徴とす
る。

【００１２】すなわち、請求項１記載の発明は、吸気通
路の外周側に吸気通路と連通路との接続部に設けたチャ
ンバ室の室内に、吸気通路とチャンバ室とを連通する開
口部を開閉するポペット式の開閉弁を配設し、アクチュ
エータによりポペット式開閉弁をチャンバ室内で進退移
動させて、開口部の開閉を行う。従って、エンジン低回
転域における開閉弁の閉弁時に、開閉弁と開口部との間
にデッドスペースが殆ど生じず、デッドスペースによる
圧力波の反射が解消されて慣性過給効果が向上し、且
つ、開閉弁の閉弁時および開弁時共に、開閉弁および弁
軸が吸気通路内に位置すること無く、簡単な構造で開閉
弁や弁軸による吸気抵抗や気流音を解消することが可能
となる。

【００１３】請求項２記載の発明は、多気筒エンジンに
適用し、連通路により各チャンバ室を互いに連通するこ
とで、エンジン高回転域における開閉弁の開弁時に、各
チャンバ室と連通路とを大容量の副サージタンクとして
作用させることが可能となり、より一層の慣性過給効果
の向上を図ることが可能となる。

【００１４】請求項３記載の発明は、チャンバ室の一部
或いは全部を吸気通路と一体形成することで、部品点数
を削減し、更なる構造の簡素化が図れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施の第１
形態に係り、図１はエンジン及び吸気装置の要部断面
図、図２はアクチュエータの説明図、図３は吸気装置の
概略図である。

【００１６】図１において、符号１は多気筒エンジン
（以下、単に「エンジン」という）を示し、本実施の形
態は水平対向４気筒エンジンを示す。このエンジン１
は、シリンダブロック２がクランク軸３を中心として両
側のバンク（図１において左バンクのみを図示）に２分
割されており、例えば、右バンクに気筒＃１，＃３の気
筒群が配置され、左バンクに気筒＃２，＃４の気筒群が
配置されている。

【００１７】各バンクのシリンダブロック２にはシリン
ダヘッド５が冠設され、これらシリンダブロック２とシ
リンダヘッド５との間に、各気筒の燃焼室６が形成され
る。また、各シリンダヘッド５には、各燃焼室６に連通
する吸気ポート７と排気ポート８がそれぞれ形成されて
いる。

【００１８】また、各吸，排気ポート７，８には吸，排
気弁１０，１１がそれぞれ設けられ、これらが動弁室１
２内に配設された吸，排気カム１５，１６により駆動さ
れて各吸，排気ポート７，８を開閉する。

【００１９】吸気系として、各吸気ポート７の上流に
は、吸気マニホールド２０がそれぞれ連通され、これら
吸気ポート７と吸気マニホールド２０とで吸気通路２１
が形成されている。さらに、吸気マニホールド２０の上
流にサージタンク２２が連通され、サージタンク２２の
上流に吸気導入管（図示せず）が連通されている。そし
て、吸気導入管からサージタンク２２に導入された吸入
空気は、サージタンク２２内でその脈動が平滑化された
後、各吸気通路２１を介して各燃焼室６に導かれる。

【００２０】また、吸気通路２１の中途として各吸気マ
ニホールド２０の途中に、開口部２５がそれぞれ設けら
れ、吸気通路２１の外周側として吸気マニホールド２０
の外部に、開口部２５を開閉するためのバルブユニット
２７がそれぞれ配設されている。

【００２１】各バルブユニット２７は、ダイヤフラム式
のアクチュエータ３０と、アクチュエータ３０により進
退動作され開口部２５を開閉するポペット式の開閉弁３
１を室内に配設したチャンバ室３２とが一体的に形成さ
れており、図１，２に示すように、開口部２５と同軸上
で吸気マニホールド２０の外部に固設された略筒状のケ
ーシング３５を備えて構成されている。

【００２２】ケーシング３５の途中に仕切壁３６が設け
られており、仕切壁３６によって区画されたケーシング
３５内の基部側の空間が、開口部２５に連通されたチャ
ンバ室３２として構成される。

【００２３】チャンバ室３２は連通口３２ａが設けら
れ、連通口３２ａに接続する連通路３７を介して他の気
筒の吸気通路２１を構成する他気筒の吸気マニホールド
２０の途中に同様に併設されたチャンバ室３２に連通さ
れている。換言するならば、吸気通路２１と連通路３７
との接続部にチャンバ室３２が配置される。

【００２４】ここで、互いに連通される気筒のチャンバ
室３２の組み合わせは、各吸気弁１０の開閉による気筒
間の干渉を避ける組み合わせに設定されている。本実施
の形態は、エンジン１の各気筒の点火順序すなわち吸気
弁の開閉による吸気行程が、気筒＃１→気筒＃３→気筒
＃２→気筒＃４であり、且つ、右バンクに気筒＃１，＃
３が配置され、左バンクに気筒＃２，＃４が配置されて
いることから、これら気筒間の吸気干渉を避けるため、
図３に示すように、気筒＃１のチャンバ室３２と気筒＃
２のチャンバ室３２とを互いに連通し、気筒＃３のチャ
ンバ室３２と気筒＃４のチャンバ室３２とを互いに連通
する。

【００２５】なお、サージタンク２２から各気筒の燃焼
室６に至るまでの吸気通路２１の通路長は、エンジン低
回転域において吸気脈動を利用した吸気慣性効果を得る
に適正な長さに設定されており、また、吸気通路２１の
途中に形成された開口部２５から燃焼室６に至るまでの
通路長は、エンジン高回転域において短い通路長により
慣性過給効果を得るに適正な長さに設定されている。す
なわち、エンジン低回転域で開閉弁３１により開口部２
５を閉じて、サージタンク２２から各気筒の燃焼室６に
至るまでの吸気通路２１を実質的な吸気通路長とし、エ
ンジン高回転域で開閉弁３１により開口部２５を開いて
開口部２５から燃焼室に至るまでを実質的な吸気通路長
とする。

【００２６】次に、ポペット式開閉弁３１の作動系につ
いて説明する。図２に示すように、先ず、負圧源の負圧
タンク４６がチェック弁４７を有する通路４８により図
示しないスロットル弁下流の吸気系に連通して、スロッ
トル弁の全閉時に負圧を貯え且つ脈動圧を緩衝する。ま
た、ダイヤフラム式アクチュエータ３０の圧力室４１に
供給する制御圧を切換えてアクチュエータ３０のダイヤ
フラム４２、弁軸４３を介して連設するポペット式開閉
弁３１を開閉するため電磁弁５０を有する。電磁弁５０
は電子制御装置（ＥＣＵ）６０からのＯＮ，ＯＦＦ信号
により負圧タンク４６からの負圧通路４９を介しての負
圧、該電磁弁５０の大気ポートからの大気圧を選択し、
制御圧通路５１によりアクチュエータ３０の圧力室４１
に導いて開閉弁３１を作動する。

【００２７】より具体的には、電磁弁５０は、通電がＯ
ＦＦされると、負圧通路４９側を閉じて大気ポートを開
き、制御圧通路５１を介してアクチュエータ３０のスプ
リング４５が内装された圧力室４１に大気圧を導くこと
で、スプリング４５の付勢力により開閉弁３１を閉じ
る。また、ＯＮされると、逆に大気ポートを閉じて負圧
通路４９側を開きアクチュエータ３０の圧力室４１に負
圧を導くことで、アクチュエータ３０の大気室４３と圧
力室４１との差圧によりスプリング４５の付勢力に抗し
て開閉弁３１を開く。

【００２８】次に、作用について説明する。周知のよう
にＥＣＵ６０には、エンジン回転数を検出するためのク
ランク角センサ（図示せず）をはじめエンジン運転状態
を検出する各種のセンサからの信号が入力される。そし
て、ＥＣＵ６０は、エンジン回転域に応じ、電磁弁５０
をＯＮ，ＯＦＦすることでポペット式開閉弁３１を開閉
制御する。

【００２９】エンジン運転状態が低回転域のときには、
ＥＣＵ６０により電磁弁５０の通電がＯＦＦされて、電
磁弁５０の負圧通路４９側が閉じて大気ポートが開く。
これにより、制御圧通路５１を介してアクチュエータ３
０の圧力室４１に大気圧が導入し、スプリング４５の付
勢力によりダイヤフラム４２、弁軸４３を介して、チャ
ンバ室３２内に配設された開閉弁３１が前進作動し、吸
気通路２１の途中に形成された開口部２５が開閉弁３１
により閉じられる。

【００３０】従って、エンジン低回転域のときは、開口
部２５が開閉弁３１により閉弁されることで、サージタ
ンク２２から各気筒の燃焼室６に至るまでの吸気通路２
１の全長が実質的な吸気通路長となり、比較的長い吸気
通路長によって、吸気脈動を利用した慣性過給効果を得
ることができ、エンジン出力の向上が図れる。

【００３１】また、エンジン高回転域のときには、ＥＣ
Ｕ６０により電磁弁５０が通電（ＯＮ）され、逆に電磁
弁５０の大気ポートが閉じて負圧通路４９側が開き、制
御圧通路５１を介してアクチュエータ３０の圧力室４１
に負圧が導入される。これにより、スプリング４５の付
勢力に抗してダイヤフラム４２、弁軸４３を介してポペ
ット式開閉弁３１が後退作動し、吸気通路２１の途中に
形成された開口部２５が開かれる。

【００３２】このため、エンジン高回転域のときは、吸
気通路２１の途中の開口部２５が開弁されることで、吸
気通路２１の途中の開口部２５から各気筒の燃焼室６に
至るまでが実質的な吸気通路長となり、比較的短い吸気
通路長による慣性過給効果により充填効率が向上しエン
ジン出力の向上が図れる。

【００３３】すなわち、エンジン高回転域の開閉弁３１
の開弁時は、各気筒の吸気通路２１の中途が開口部２
５、チャンバ室３２、連通路３７を介して連通する。こ
れにより、各チャンバ室３２と連通路３７とが大容量の
副サージタンクとして作用し、開口部２５において吸気
の圧力波が反射されるため、実質的に作用する吸気通路
長が短くなり、エンジン高回転域における吸気効率の向
上により充填効率が向上し、エンジン出力の向上が図れ
る。

【００３４】ここで、ポペット式開閉弁３１を採用し
て、開閉弁３１を吸気通路２１の外周に設けたチャンバ
室３２内に配設し、アクチュエータ３０によりポペット
式開閉弁３１をチャンバ室３２内で進退移動させて、吸
気通路２１とチャンバ室３２とを連通する開口部２５の
開閉を行うので、エンジン低回転域における開閉弁３１
の閉弁時に、開閉弁３１と開口部２５との間に生じるデ
ッドスペースは、吸気マニホールド２０の管厚のみであ
って極めて僅少である。このため、エンジン低回転域で
の開閉弁３１の閉弁時に、開閉弁３１と開口部２５との
間にデッドスペースが殆ど生じず、デッドスペースによ
る圧力波の反射が解消し、慣性過給効果が向上する。

【００３５】また、開閉弁３１の閉弁時および開弁時共
に、開閉弁３１および弁軸４３が吸気通路２１内に位置
すること無く実現可能なため、開閉弁３１や弁軸４３に
よる吸気抵抗や気流音を解消することが可能となる。

【００３６】さらに、開口部２５の開閉にポペット式開
閉弁３１を用いるので、開閉弁３１を開閉動作させるた
めのリンク機構等を必要とせず、構造を簡素に実現でき
る。

【００３７】また、各気筒の吸気通路２１毎にアクチュ
エータ３０を設け、各開閉弁３１を個々に進退動作させ
て開口部２５を開閉する構成のため、開閉弁３１の閉弁
時のシール性を確保するに際し、アクチュエータ３０、
弁軸４３及び開閉弁３１等の寸法公差や軸方向（弁スラ
イド方向）における各部材の取付公差等を緩く許容する
ことが可能となり、製造上有利となる。また、これら公
差を緩く許容できるため、公差を吸収するための特別な
機構を設けることなく実現できる。

【００３８】次に、図４に従い本発明の実施の第２形態
について説明する。本形態は、第１形態に対し、開口部
２５を開閉するポペット式開閉弁３１を備えたバルブユ
ニット５５のチャンバ室５７を、連通路５６を介してサ
ージタンク２２に連通するものである。その他の構成
は、実施の第１形態と同一であり、その説明を省略す
る。

【００３９】本形態は、ポペット式開閉弁３１の開閉に
よって、サージタンク２２から吸気通路２１の開口部２
５までの吸気通路有効断面積を切換えることで、実質的
に吸気通路長を切換え、慣性過給効果を得る。

【００４０】本形態は、連通路５６をサージタンク２２
に連通構成するので、単気筒エンジンにも適用可能であ
る。

【００４１】次に、図５に基づいて本発明の実施の第３
形態を説明する。本形態は、鋳造もしくは樹脂成形によ
って、チャンバ室３２を形成するケーシング６０を、吸
気通路を構成する吸気マニホールド２０に一体形成した
ものである。その他の構成は、実施の第１形態と同一で
あり、その説明を省略する。

【００４２】本形態は、チャンバ室３２を構成するケー
シング６０と吸気マニホールド２０とを一体形成するこ
とにより、部品点数を削減し、更なる構造の簡素化、組
立性の向上を図れる。

【００４３】なお、本発明は上記各実施の形態に限定さ
れること無く、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることは云うまでもない。例えば、上述の各形
態は、ダイヤフラム式のアクチュエータによってポペッ
ト式開閉弁を進退動作させているが、電動式アクチュエ
ータや油圧式アクチュエータを用いてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ポ
ペット式開閉弁を採用して、開閉弁を吸気通路の外周に
設けたチャンバ室内に配設し、アクチュエータによりポ
ペット式開閉弁をチャンバ室内で進退移動させて、吸気
通路とチャンバ室とを連通する開口部の開閉を行うの
で、エンジン低回転域における開閉弁の閉弁時に、開閉
弁と開口部との間に生じるデッドスペースを極めて僅少
にできる。従って、エンジン低回転域での開閉弁の閉弁
時に、開閉弁と開口部との間にデッドスペースが殆ど生
じず、デッドスペースによる圧力波の反射を解消して、
慣性過給効果を向上できる。

【００４５】また、開閉弁の閉弁時および開弁時共に、
開閉弁および弁軸が吸気通路内に位置すること無く実現
できるため、開閉弁や弁軸による吸気抵抗を解消して更
なる慣性過給効果の向上を図ることができ、且つ、気流
音を解消することができる。

【００４６】さらに、開閉弁を開閉動作させるためのリ
ンク機構等を必要とせず、構造を簡素に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の第１形態に係り、エンジン及び吸気装置
の要部断面図

【図２】同上、アクチュエータの説明図

【図３】同上、吸気装置の概略図

【図４】実施の第２形態に係り、吸気装置の概略図

【図５】実施の第３形態に係り、吸気通路の要部断面図

【図６】従来例による吸気装置の説明図

【符号の説明】

１ エンジン（多気筒エンジン） ６ 燃焼室 ２１ 吸気通路 ２２ サージタンク ２５ 開口部 ３０ アクチュエータ ３１ ポペット式開閉弁 ３２ チャンバ室 ３７，５６ 連通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気系に配設されたサージタンクと燃焼
   室とを連通する吸気通路の中途から分岐して他の気筒の
   吸気通路または上記サージタンクに連通する連通路を設
   け、該連通路を開閉する開閉弁を配設し、エンジン低回
   転域では上記開閉弁を閉弁して上記サージタンクから燃
   焼室に至るまでを実質的な通路長とし、エンジン高回転
   域では上記開閉弁を開弁して吸気通路における上記連通
   路との接続部から燃焼室に至るまでを実質的な通路長と
   して慣性過給効果を得るエンジンの吸気装置において、 上記吸気通路の外周側であって該吸気通路と上記連通路
   との接続部にチャンバ室を設け、 該チャンバ室内に、上記吸気通路とチャンバ室とを連通
   する開口部を開閉するポペット式の開閉弁を配設し、 上記開口部の開閉を、上記ポペット式開閉弁を上記チャ
   ンバ室内で進退移動させることにより行うアクチュエー
   タを備えたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
2. 【請求項２】 上記エンジンは多気筒エンジンであり、
   上記連通路により各チャンバ室を互いに連通したことを
   特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気装置。
3. 【請求項３】 上記チャンバ室の一部或いは全部を上記
   吸気通路と一体形成したことを特徴とする請求項１或い
   は請求項２記載のエンジンの吸気装置。