JP2555126B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JP2555126B2 JP63030972A JP3097288A JP2555126B2 JP 2555126 B2 JP2555126 B2 JP 2555126B2 JP 63030972 A JP63030972 A JP 63030972A JP 3097288 A JP3097288 A JP 3097288A JP 2555126 B2 JP2555126 B2 JP 2555126B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は吸気の動的効果特に慣性過給を利用して充填
効率を高めるようにしたエンジンの吸気装置に関するも
のである。
(従来技術) 最近のエンジンでは、慣性過給を利用して充填効率を
高めるようにしたものが多くなっている。この慣性過給
は、既知のように、ある1つの気筒に着目した場合、吸
気ポートの開閉に伴って生じ負の圧力波を圧力反転部で
正の圧力波に反転させ、吸気ポートが開いているときに
この正の圧力波が吸気ポートに戻っていることにより吸
気の押込みを行うものである。
このような慣性過給は、吸気の固有振動数とエンジン
回転数とが所定の関係を満足する場合に得られ、したが
って慣性過給が行われるのはある一定のエンジン回転数
付近に限定されることになる。より具体的には、吸気の
固有振動数は等価吸気管長に支配されるものであり、等
価吸気管長が長い程慣性過給が得られるときのエンジン
回転数が小さいものとなる。
前述のように、慣性過給はある一定のエンジン回転数
付近でしか得られないため、可変吸気機構を設けて等価
吸気管長を変化させることにより、慣性過給が得られる
エンジン回転数域が複数となるようにしたものも提案さ
れている(例えば特開昭60−164619号公報参照)。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、可変吸気機構を設けることは、切換用
の切換弁やこれを作動させるためのアクチュエータ等が
別途必要になり、吸気系の構造が複雑になると共に、大
幅なコスト上昇となる。
本発明は上述のような事情を勘案してなされたもの
で、可変吸気機構を別途設けることなく、慣性過給が得
られるエンジン回転数域として低い回転域と高い回転域
との2つの回転域となるようにしたエンジンの吸気装置
を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段、作用) 前述の目的を達成するため、本発明にあっては次のよ
うな構成としてある。すなわち、 吸気行程が互いに等間隔で行われる関係とされる第
1、第2の2つの気筒に対する吸気通路が、圧力反転部
に連なる共通吸気通路と、該共通吸気通路より分岐され
て前記2つの気筒の個々独立して連なる独立吸気通路
と、 を備え、 前記2つの気筒における前記圧力反転部までの等価吸気
管長が、それぞれ所定のエンジン回転数N1において慣性
過給が得られるように設定され、 前記2つの気筒の吸気期間をθdeg、エンジンの最高許
容回転数をNmaxとしたときに、 となるように設定されている、 ような構成としてある。
このように、本発明では、第1、第2の2つの気筒の
各々について、自気筒で発生した負の圧力波が正の圧力
波として自気筒に戻ってることによる慣性過給が、所定
のエンジン回転数N1で得られることになる。
また、1つの気筒例えば第1の気筒に戻ってくる正の
圧力波は、所定位相遅れて他の気筒例えば第2の気筒の
吸気期間中に当該他の気筒に伝達されて、この他の気筒
でも慣性過給が行われることになる。この第1の気筒を
原因とする他の気筒における慣性過給が行われるときの
エンジン回転数N2は、上記エンジン回転数N1よりも、所
定割合だけ高い回転数となり、各気筒の吸気期間をθde
gとなれば、 となる。換言すれば、あるい1つの気筒例えば第1の気
筒で発生した負の圧力波が正の圧力波となってこの第1
の気筒に戻ってくるタイミングは、この第1の気筒の吸
気開始後θ/2の時点であり、したがって、他の気筒とな
る第2の気筒にこの正の圧力波が到達するタイミング
は、360+θ/2後となる。
したがって、上記N2の大きさがエンジンの最高許容回
転数Nmaxよりも小さいものとしておけば、N1とN2との2
つの回転域において慣性過給が得られることになる。
(実施例) 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。
第1図において、1はエンジン本体で、これは4つの
気筒C1〜C4を直列に有する4サイクル往復動型のものと
されている。この4つの気筒C1〜C4にはそれぞれ吸気ポ
ート2および排気ポート3が開口され、各ポート2、3
は、図示を略す吸気弁あるい排気弁によりエンジン出力
軸の回転と同期して所定のタイミングで開閉される。
前記4つの気筒C1〜C4における吸気行程の順序は、1
番気筒C1→3番気筒C3→4番気筒C4→2番気筒C2とされ
ている。すなわち、1番気筒C1と4番気筒C4とが、互い
に360゜(エンジン回転角)の等間隔で吸気行程が行わ
れる第1と第2の2つの気筒を構成し、同様に、2番気
筒C2と3番気筒C3とが別の第1、第2の2つの気筒を構
成することになる。
エンジンの吸気通路11は、圧力反転部としてのサージ
タンク12を備えている。このサージタンク12には、1本
の上流側共通吸気通路13より吸気が導入されるようにな
っており、この共通吸気通路13にはこの上流側から下流
側へ順次、エアクリーナ14、エアフローメータ15、スロ
ットル弁16が配設されている。
サージタンク12からは、2本の共通吸気通路21および
22が導出されている。この一方の共通吸気通路21は、そ
の下流側に分岐部X1を有して、この分岐部X1と1番気筒
C1の吸気ポート2とが独立吸気通路23aにより連通さ
れ、また分岐部X1と4番気筒C4の吸気ポート2とが独立
吸気通路23dにより連通されている。同様に、他方の共
通吸気通路22は、その下流側に分岐部X2を有して、この
分岐部X2と2番気筒C2の吸気ポート2とが独立吸気通路
23bにより連通され、また分岐部X2と3番気筒C3の吸気
ポート2つが独立吸気通路23cにより連通されている。
ここで、各気筒C1〜C4におけるサージタンク12までの
等価吸気管長は、互いに等しく設定てされている。そし
て、その等価吸気管長は、所定のエンジン回転数N1にお
いて慣性過給が得られるようになっている。すなわち、
1番気筒C1に着目した場合、その独立吸気通路23aより
分岐部X1、共通吸気通路21を介してサージタンク12へ至
るまでの等価吸気管長が、エンジン回転数N1において慣
性過給を得られるように設定されている。
より具体的に説明すると、各気筒C1〜C4の等価吸気管
長をle(m)、吸気の固有振動数をγ(Hz)、音速をa
(m/s)、各気筒C1〜C4の吸気期間をθ(deg)とする
と、 であり、 となる。上記等価吸気管長lcは、1番気筒C1に着目した
場合を例にして説明すると、近時的に次式(3)で表わ
される。
ただし、l、l′、f′の意味するところは次の通り
である。
l:1番気筒C1の吸気ポート2から独立吸気通路23a、共通
吸気通路21を経てサージタンク12までの全長(m) f:上記l部分の平均断面積(m2) l′:4番気筒C4の吸気ポート2から独立吸気通路23dを
経て分岐部X1までの長さ(m) f′:上記l′部分の平均断面積(m2) 以上に加えて、エンジンの最高許容回転数をNmaxとす
ると、次式(4)を満足するように設定されている。
上記N2は、N1よりも所定割合分高い回転数で慣性過給
が得られるときのエンジン回転数を示している。
以上のような構成において、エンジン回転数がN1にな
ると慣性過給が行われ、このため第3図に示すように、
このN1時点でトルクのピーク(山)が得られる。この点
を1番気筒C1に着目して説明すると、第2図に示すよう
に、1番気筒C1の吸気開始時に発生した負の圧力波が、
サージタンク12で正の圧力波αとなって、この正の圧力
波αが、上記吸気開始後θ/2だけエンジン出力軸が回転
した時点において、開弁期間中にある当該1倍気筒C1に
到達し、これにより慣性過給が得られることになる。こ
のことは、他の気筒C2〜C4においても同様である。
エンジン回転数がN2になると、再び慣性過給が行わ
れ、このため第3図に示すようにこのN2時点でトルクピ
ーク(山)が得られる。このエンジン回転数N2での慣性
過給は、、前述した正の圧力波αが完全に減衰すること
なく第2図α′として示すように存在、すなわちこの正
の圧力波α′が4番気筒C4の開弁期間中に当該4番気筒
C4に到達することにより行われる。より具体的には、1
番気筒のC1の吸気開始後360゜+θ/2だけエンジン出力
軸が回転した時点で、正の圧力波αがα′として4番気
筒C4に対して吸気の押込み作用を行うことになる。この
ことは、4番気筒C4を原因として発生した正の圧力波が
360゜+θ/2後に1番気筒C1に対して吸気の押込み作用
を行うことにもなる。勿論、他の組としての2番気筒C2
と3番気筒C3との間でも同様のことがいえる。
上述した、第1図の実施例において、さらに可変吸気
機構を付加することも可能である。すなわち、N2が最高
許容回転数Nmaxより小さい値とする関係上、N1とN2との
回転差はかなり大きくならざるを得ないものとなる。し
たがって、このN1とN2との間の回転数で慣性過給が得ら
れるような可変吸気機構を設けておくとよい。この場合
は、等価吸気管長を変更すればよいのであるから、例え
ば第1図一点鎖線で示すように、共通吸気通路21と22と
を圧力反転部としての連通路31で接続し、この連通路31
と共通吸気通路21、22との連通、遮断を行う開閉弁を設
ければよい。勿論、この連通路31を圧力反転部とする等
価吸気管長は、サージタンク12を圧力反転部とする等価
吸気管長よりも短いものとされる。
第4図は本発明の他の実施例を示すものであり、前記
実施例と同一構成要素には同一符号を付してその説明は
省略する。
本実施例では、サージタンク12下流側でかつ独立吸気
通路23a〜23dよりも上流側部分の通路構成が変更された
ものとされ、かつ可変吸気機構を備えたものとなってい
る。すなわち、共通吸気通路21と22とが、サージタンク
12付近で第1の連通路41で連通されると共に、その下流
端部分で第2の連通路42で連通されている。また、独立
吸気通路23aと23dとは互いにかなり離れた位置で共通吸
気通路21に連なり、また独立吸気通路23bと23cとは互い
にかなり離れた位置で共通吸気通路22に連なっている。
そして、両連通路41と42とには、互いに連動して同時に
開または閉となる切換弁43、44が配設されている。
本実施例の場合も前記実施例と基本的に代ることな
く、切換弁43、44が閉じている場合は、エンジン回転数
N1で慣性過給が得られ、またエンジン回転数N2でも慣性
過給が得られることになる(N1とN2との大きさは第1図
の場合とは異なる場合もあるが、N1とN2との大小割合の
関係は第1図の場合と同じである)。そして、切換弁4
3、44を開くことにより、等価吸気管長が短くなり、N1
とN2との間のエンジン回転数でさらに慣性過給が得られ
ることになる。なお、この第3図の場合における等価吸
気管長leは、4番気筒C4を例にして説明すると、次の通
りである。
この(5)式中において、l、f,Vmの意味するところ
は第1図の場合と同じである。ただしVは、第4図破線
を付して示した部分の容積、すなわち共通吸気通路21の
うち独立吸気通路23dが連なる部分から切換弁44までの
容積と独立吸気通路23aの容積とを加算した容積であ
る。
(発明の効果) 本発明は以上述べたことから明らかなように、吸気行
程が互いに等間隔で行われる2つの気筒の間での圧力波
の伝播関係を有効に利用して、別途可変吸気機構を設け
ることなく、慣性過給が得られるエンジン回転数域を2
つとすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第2図は第1、第2の2つの気筒の吸気期間と圧力波の
伝播関係を示すグラフ。 第3図は本発明による得られるトルク曲線の様子を示す
グラフ。 第4図は本発明の他の実施例を示す全体系統図。 C1、C4:第1、第2の2つの気筒 C2、C3:第1、第2の2つの気筒 2:吸気ポート 12:サージタンク(圧力反転部) 21:共通吸気通路(C1、C4用) 22:共通吸気通路(C2、C3用) 23a、23d:独立吸気通路(C1、C4用) 23b、23b:独立吸気通路(C2、C3用)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸気行程が互いに等間隔で行われる関係と
    される第1、第2の2つの気筒に対する吸気通路が、圧
    力反転部に連なる共通吸気通路と、該共通吸気通路より
    分岐されて前記2つの気筒の個々独立して連なる独立吸
    気通路と、 を備え、 前記2つの気筒における前記圧力反転部までの等価吸気
    管長が、それぞれ所定のエンジン回転数N1において慣性
    過給が得られるように設定され、 前記2つの気筒の吸気期間をθdeg、エンジンの最高許
    容回転数をNmaxとしたときに、 となるように設定されている、 ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
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