JP2547409B2

JP2547409B2 - Ｖ型エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JP2547409B2
Application number: JP62099475A
Authority: JP
Inventors: 光夫人見; 昭則山下; 敏彦服部; 泰浩楪
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-04-21
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JPS63263219A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は動的効果によって吸気の充填効率を高めるよ
うにしたＶ型エンジンの吸気装置に関するものである。

（従来技術）従来から、吸気の動的効果によって充填効率を高める
ようにしたエンジンの吸気装置は種々知られている。例
えば、特開昭59−565号公報に見られるように、Ｖ型エ
ンジンにおいて、ブランチ部に相当する湾曲した個々の
吸気通路と、この個々の吸気通路に連通した拡大室に相
当する空間とを有する吸気マニホールドを配置すること
により、慣性過給効果をもたせ、充填効率を高めるよう
にしたものがある。また、この公報に示されるもので
は、吸気系をＶ型エンジンの両バンク間にレイアウト
し、全体の小型化を図っている。

一方、動的効果を利用するものとしては、上記慣性効
果の他に共鳴効果により充填効率を高める手法があり、
例えば、特開昭61−241418号公報に見られるように、多
気筒エンジンにおいて、吸気順序が隣合わない２つの気
筒群の吸気ポートにそれぞれ連通される２つのサージタ
ンクを設けるとともに、この両サージタンクを下流側で
連通させ、共鳴過給を行なわせるようにしたものがあ
る。

（発明が解決しようとする課題）特開昭59−565号公報に示されたものでは、Ｖバンク
内に吸気マニホールドをレイアウトしてコンパクト化を
図っているが、その吸気系に代えて共鳴効果をもたせる
べく特開昭61−241418号公報に示されるような吸気系を
Ｖ型エンジンの両バンク間に配置する場合、有効に共鳴
効果を発揮させるには上記下流側連通部分にある程度の
長さをもたせる必要があり、その下流側連通部分がエン
ジンの気筒列方向に大きく突出することにより、エンジ
ンルーム内の他部品との干渉を招き、近年要求されてい
るエンジンルーム内のコンパクト化に寄与できないとい
った問題があった。

本発明は上記の事情に鑑み、動的過給を利用して効果
的に充填効率を高めることができるとともに、吸気系を
コンパクトにレイアウトすることができるＶ型エンジン
の吸気装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段）本発明の装置は、Ｖ型エンジンの各気筒の吸気ポート
に通じる吸気通路に、一方のバンクの気筒へ吸気を供給
する第１吸気供給通路と、他方のバンクの気筒へ吸気を
供給する第２吸気供給通路と、両吸気供給通路を吸気導
入方向に対して下流側で連通する下流側連通部分とを設
けたＶ型エンジンの吸気装置であって、上記両吸気供給
通路を、両バンク間の上方部に、通路軸方向が気筒列方
向と略平行となるように配置するとともに、上記下流側
連通部分の長さを同一気筒グループの隣接する気筒の吸
気ポート間の長さより充分に大きく形成し、この下流側
連通部分をエンジン本体に沿わせて屈曲配置したもので
ある。

（作用）この構成によると、上記各吸気供給通路及び下流側連
通部分にわたって伝播する圧力波による吸気の動的効果
が得られる。しかも、上記第1,第２吸気供給通路が両バ
ンク間の上方部に配置されて両バンク間の上方部の空間
が有効利用され、また、両吸気通路間で圧力波が互いに
弱め合うような干渉が生じることを避けるべく上記下流
側連通部分が長く形成されながら、下流側連通部分がエ
ンジン本体から外方に大きく突出することがなくて、コ
ンパクトなレイアウトが得られる。

（実施例）第１図および第２図は本発明の装置をＶ型６気筒エン
ジンに適用した場合の一実施例を示しており、Ｖ型エン
ジンの一方のバンク１には、１番、２番、３番の３つの
気筒3a,3b,3cが設けられ、他方のバンク２には、４番、
５番、６番の３つの気筒3d,3e,3fが設けられている。各
気筒の点火順序（吸気順序）は、例えば、１番気筒3a→
４番気筒3d→２番気筒3b→５番気筒3e→３番気筒3c→６
番気筒3fとされて、一方のバンク１における各気筒3a〜
3cが吸気順序の連続しない第１気筒グループを構成し、
他方のバンク２における各気筒3d〜3fが吸気順序の連続
しない第２気筒グループを構成している。各気筒3a〜3f
にはそれぞれ吸気ポート4a〜4fおよび排気ポート5a〜5f
が配設されており、これら吸気ポート4a〜4fおよび排気
ポート5a〜5fは、図外の吸気弁および排気弁によってそ
れぞれ所定のタイミングで開閉される。

上記各気筒の吸気ポート4a〜4fに通じる吸気通路に
は、一方のバンクの気筒へ吸気を供給する第１吸気供給
通路6aと、他方のバンクの気筒へ吸気を供給する第２吸
気供給通路6bと、両吸気供給通路6a,6bを吸気導入方向
に対して下流側で連通する下流側連通部分6cとを含む共
鳴用環状通路６が設けられている。そして、上記各気筒
の吸気ポート4a〜4fが共鳴用環状通路６に接続されると
ともに、この共鳴用環状通路６が、エアクリーナ８およ
びスロットル弁９を介して吸気を導入する共通吸気通路
７に接続されている。

具体的に説明すると、上記共鳴用環状通路６は、第１
気筒グループの各吸気ポート4a〜4cに短い枝管10a〜10c
を介して通じる第１吸気供給通路6aと、第２気筒グルー
プの各吸気ポート4d〜4fに短い枝管10d〜10fを介して通
じる第２吸気供給通路6bとが、それぞれ上流側と下流側
の二方向に延び、共通吸気通路７に接続される上流側部
分と下流側連通部分6cとで互いに連なることにより、環
状をなしている。エンジン本体に対する配置としては、
両バンク1,2間の空間部において、上記第1,第２吸気供
給通路6a,6bが互いに平行に気筒配列方向に沿って延
び、エンジン本体の前後両側において互いに連なるよう
に形成されている。

エンジン本体の両端部よりも外方に延びる共鳴用環状
通路６の上流側部分および下流側連通部分6cは、エンジ
ン本体の端部壁面に沿って屈曲配置されている。さらに
共鳴用環状通路６の上流端側はエンジン本体の外側部等
において共通吸気通路９に接続されている。こうするこ
とにより、エンジン全高を高くすることなく、コンパク
トに吸気系が装備される。

上記共鳴用環状通路６における上記両気筒グループ間
の両側各連通部分の長さ、すなわち、両気筒グループの
各一端側気筒3a,3dの吸気ポート4a,4dが接続された箇所
の間の上流側連通部分の長さL₁、および両気筒グループ
の各他端側気筒3c,3fの吸気ポート4c,4fが接続された箇
所の間の下流側連通部分6cの長さL₂は、いずれも、同一
気筒グループの隣接する気筒の吸気ポート間の長さL₃よ
りも充分に大きくなるように形成されている。望ましく
は、上下流両側連通部分の長さL₁,L₂をほぼ等しくし、 L₁≒L₂≫L₃ となるように設定しておく。

この実施例の装置による場合の作用を、第３図および
第４図を参照して説明する。

吸気順序が連続しない同一気筒グループの各吸気ポー
ト付近、例えば第１気筒グループの各吸気ポート4a〜4c
付近には、第１気筒グループの各気筒の作動によりそれ
ぞれの吸気行程途中で負圧となって吸気行程終期に正圧
となる基本的圧力振動（第４図の線Ａ）が生じる。この
吸気ポート付近に生じた圧力波は、第３図に矢印で示す
（１番気筒3aからの圧力伝播を例示する）ように、上流
側と下流側の二方向に分かれてそれぞれ共鳴用環状通路
６を周回するように伝播し、共鳴用環状通路６をほぼ一
周して同一気筒グループの他の気筒の吸気ポートに作用
する。この場合、共鳴用環状通路６は拡大室を有しない
ので、圧力波は反転することなく伝播される。

そして、圧力波が共鳴用環状通路６をほぼ一周する時
間と上記の基本的圧力振動の周期τとが一致する状態と
なったとき、すなわち共鳴用環状通路６全体の長さＬ
（枝管容積などの影響も考慮した等価管長）と上記周期
τとの関係が τ＝L/a…… a:音速となったときは、第４図に実線矢印で示すように１番気
筒3aに生じて共鳴用環状通路６を伝播した圧力波が２番
気筒3bに生じた圧力波と重なり、同様にして２番気筒3b
から伝播した圧力波が３番気筒3cに生じる圧力波と重な
り、３番気筒3cから伝播した圧力波が１番気筒3aに生じ
る圧力波と重なる。こうして、第１気筒グループの気筒
相互間で圧力波が共振して第４図に線Ｂで示すように圧
力振動が強められ、同様に第２気筒グループの気筒相互
間でも共振が生じて圧力振動が強められる（破線Ｃ）。
このような共鳴効果により、各気筒の充填効率が高めら
れることとなる。

とくに、両気筒グループ間の連通部分の長さL₁,L
₂が、同一気筒グループの隣接する気筒の吸気ポート間
の長さL₃よりも充分に長く形成されていることにより、
上記共鳴効果が良好に発揮される。つまり、もし上記上
流側連通部分もしくは下流側連通部分6cの長さが上記吸
気ポート間の長さL₃と同程度に短くなると、吸気順序が
連続する気筒の吸気ポート同志も短い距離で連通し合っ
て、各気筒が２グループに分けられていないのと同等と
状態となるので、吸気順序が連続する気筒の相互間で圧
力波を弱め合うような干渉が生じるが、上記各連通部分
の長さを充分に大きくしておけば、吸気順序が連続しな
い気筒同志からなる各気筒グループの独立性が保たれ
て、上記のような干渉が避けられることとなる。さらに
上流側連通部分の長さL₁と下流側連通部分の長さL₂とを
ほぼ等しくしておけば、一方の気筒グループの吸気ポー
トから伝播する圧力波が共鳴用環状通路６をほぼ半周し
て他方の気筒グループの吸気ポート付近に達する時間
が、圧力波が共鳴用環状通路６をほぼ一周する時間の約
1/2となるので、同一気筒グループの気筒間で圧力波が
共振する状態にあるとき、両気筒グループ間でも、第４
図に破線矢印で示すように、上流側連通部分および下流
側連通部分を通って伝播する圧力波が、互いに圧力振動
を強め合うように作用し、共鳴過給効果がより一層高め
られることとなる。

なお、第４図では、同一気筒グループにおいて生じる
圧力振動の１つの圧力波が次の圧力波に重なるように伝
播する基本的共振状態を示したが、圧力波が１つおきや
２つおきの圧力波に重なるように伝播するときにも共振
状態が得られ、従って、上記の基本的共振状態が得られ
るエンジン回転数の整数倍のエンジン回転数でも共振状
態が得られる。ただし、L₁≒L₂の場合は、基本共振状態
の偶数倍の回転速度では２つのグループの波が互いに打
消し合うので共振せずに、奇数倍の回転速度でのみ共振
する。

また、このように共鳴用環状通路６によって共鳴効果
をもたせた当実施例の吸気装置によると、下流側連通部
分6cを設けずに上流側に圧力反転部を有する構造とした
場合と比べ、高速域での充填効率向上に有利となる。

つまり、第１気筒グループの各吸気ポートに通じる通
路と第２気筒グループの各吸気ポートに通じる通路とを
上流側にのみ延ばした状態でこの両通路の集合部を圧力
反転部とする構造とした場合、上記集合部で負圧から正
圧に反転して反射された圧力波が自気筒に作用して吸気
行程終期の圧力を強める状態となったときに充填効率が
高められ、このときの圧力振動の周期τと吸気ポートか
ら集合部までの通路長さＬ′（等価管長）との関係は τ/2＝2L′/a…… となる。そして、上記圧力振動の周期τはエンジン回転
数が高くなるにつれて短くなるので、高速域で過給効果
を高めるには上記通路長さを短く設定する必要がある。
ところが、各気筒の吸気ポートから通路集合部までの通
路長さには、気筒相互の吸気ポート間長さ分の較差があ
り、集合部までの通路長さを短くする程、相対的に上記
較差が大きくなり、各気筒に作用する圧力波のアンバラ
ンスが大きくなるため、全体的な充填効率を高めること
は困難となる。実際に、全体的な充填効率を示す平均有
効圧力を調べると、このよう構造において中間の気筒の
吸気ポートから集合部までの通路長さを240mm程度に設
定すれば、各種エンジン回転数での平均有効圧力は第５
図に破線Ｄでつないだ値となって、4000rpm程度でピー
クが得られたが、これより通路長さを短くしても、これ
以上の高速域で平均有効圧力をピークにすることはでき
なかった。

これに対し、当実施例の装置によると、前記式が成
立するときに共鳴効果が得られ、この式と式とを比
べると、圧力振動の周期τが同じであれば、共鳴用環状
通路６全体の等価管長Ｌは前記式による場合の等価管
長Ｌ′の４倍となり、高速域でも、気筒毎の圧力波伝播
経路の較差が相対的に小さいので、各気筒に作用する圧
力波のアンバランスが小さくなる。従って、より高速域
で有効に充填効率を高めることができ、例えば、共鳴用
環状通路６全体の通路長さＬを880mmとすれば、平均有
効圧力は第５図に線Ｅでつないだ値となって、4500rpm
程度でピークが得られ、また上記長さＬを730mmとすれ
ば、平均有効圧力は第５図に線Ｆでつないだ値となっ
て、5000rpm程度でピークが得られることとなる。さら
にこれ以上の高速域で充填効率を高めるように設定する
ことも可能となる。

なお、上記実施例の構造によると、共通吸気通路７か
ら導入される吸気は共鳴用環状通路６の上流側部分を通
って各気筒に供給されるが、第６図に示すように、共鳴
用環状通路６の大部分を、吸気導入用の通路から独立さ
せて形成しておいてもよい。すなわちこの実施例では、
共通吸気通路７とこの通路７から２又に分岐した分岐吸
気通路7a,7bとで吸気導入のための主吸気系が構成さ
れ、上記分岐吸気通路7a,7bの下流端部が吸気ポート近
傍の共鳴用環状通路６に接続されている。この構造によ
ると、外部から導入された吸気は、上記分岐吸気通路7
a,7bから、共鳴用環状通路６の吸気ポート近傍部分のみ
を通って各気筒に供給される。従って、共鳴用環状通路
６における両気筒グループ間の両側各連通部分は、吸気
の流通経路とはならずに、圧力波の伝播のみを行なうこ
ととなるので、吸気を流通させる場合に必要な制約を受
けず、共鳴効果に適するように通路面積などを設定する
ことができる。

第７図は本発明のさらに別の実施例を示し、この実施
例では、共鳴用環状通路６の通路長さを可変としてい
る。すなわち、共鳴用環状通路６における両気筒グルー
プ間の連通部分、例えば下流側連通部分6cに、その途中
を短絡する短絡連通部6dが設けられ、この短絡連通部6d
に第１切替弁11が設けられるとともに、これより下流の
連通部分6cに第２切替弁12が設けられている。この構造
によると、第１切替弁11を閉じて第２切替弁12を開いた
状態では共鳴用環状通路６が比較的長く、第１切替弁11
を開いて第２切替弁12を閉じた状態では共鳴用環状通路
６の実質的な長さが短くなる。従って、図外の制御手段
により、エンジン回転数に応じて上記各切替弁11,12の
開閉を切替えることにより、異なる回転数域でそれぞれ
共鳴効果を高めることができる。

（発明の効果）以上のように本発明は、Ｖ型エンジンの一方のバンク
の気筒と他方のバンクの気筒とにそれぞれ吸気を供給す
る第1,第２吸気供給通路と下流側連通部分とを備え、上
記両吸気供給通路を両バンク間の上方部に気筒列方向と
略平行に配置するとともに、上記下流側連通部分の長さ
を隣接する吸気ポート間の長さより充分に大きく形成
し、この下流側連通部分をエンジン本体に沿わせて屈曲
配置しているため、動的効果によって各気筒の充填効率
を高めることができ、また、両バンクの気筒間で圧力波
を互いに弱め合うような干渉が生じることを防止して、
動的効果を有効に発揮させることができる。しかも、両
バンク間の上方部の空間を有効利用してこの空間に上記
両吸気供給通路を配置するとともに、下流側連通部分を
エンジン本体から外方に大きく突出することのないよう
にレイアウトすることができる。従って、エンジン出力
の向上とコンパクなレイアウトとを両立させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す吸気装置概略図、第２
図はＶ型エンジンに吸気系を組込んだ構造の一例を示す
斜視図、第３図は圧力波伝播状態を示す図、第４図は吸
気ポート付近の圧力振動を示す図、第５図は各種エンジ
ン回転数での平均有効圧力を調べたデータについてのグ
ラフ、第６図乃至第７図は各々別の実施例を示す吸気装
置概略図である。 3a〜3c……第１気筒グループの各気筒、3d〜3f……第２
気筒グループの各気筒、4a〜4f……吸気ポート、６……
共鳴用環状通路、6a,6b……吸気供給通路、6c……下流
側連通部分、L₁,L₂……連通部分の長さ、L₃……吸気ポ
ート間の長さ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者楪泰浩広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭56−52522（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｖ型エンジンの各気筒の吸気ポートに通じ
る吸気通路に、一方のバンクの気筒へ吸気を供給する第
１吸気供給通路と、他方のバンクの気筒へ吸気を供給す
る第２吸気供給通路と、両吸気供給通路を吸気導入方向
に対して下流側で連通する下流側連通部分とを設けたＶ
型エンジンの吸気装置であって、上記両吸気供給通路
を、両バンク間の上方部に、通路軸方向が気筒列方向と
略平行となるように配置するとともに、上記下流側連通
部分の長さを同一気筒グループの隣接する気筒の吸気ポ
ート間の長さより充分に大きく形成し、この下流側連通
部分をエンジン本体に沿わせて屈曲配置したことを特徴
とするＶ型エンジンの吸気装置。