JP2563932B2 - 過給機付エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、吸気を過給する過給機付エンジンに関し、
特に、そのエンジンの各気筒の掃気効果を高める対策に
関するものである。

（従来の技術） 従来より、エンジンの気筒内燃焼室に吸入される吸気
の動的効果によってその充填効率を高め、エンジンの出
力トルクを増大させるようにしたものは種々知られてい
る。その１例として、例えば特公昭60−14169号公報等
に示されるものでは、多気筒エンジンにおける吸気通路
を、吸気順序（点火順序）の連続しない気筒を同じグル
ープとする気筒群にそれぞれ接続される２つの吸気通路
に分け、その各々の吸気通路を、吸気マニホールドのブ
ランチ部上流端が接続された拡大室と、この拡大室に接
続された共鳴吸気通路とで構成するとともに、該共鳴吸
気通路の上流端を上流側集合室に連通させ、上記拡大室
に、両吸気通路同士を連通状態又は連通遮断状態に切り
換える切換装置を設け、上記切換装置によって各吸気通
路同士の連通を遮断したときには、各気筒の吸気行程に
生じた負の圧力波を上記上流側集合室で反射させて正の
圧力波に反転させ、その反転した正の圧力波により比較
的低い回転域で吸気の共鳴過給効果を発揮させる一方、
各吸気通路同士を連通させたときには、上記吸気圧力波
の反転反射位置を吸気ポートに近付けて、吸気圧力振動
の固有振動数を高くし、高速回転域で共鳴過給効果を得
るようになされている。

また、特開昭56−52522号公報に示されるものでは、
エアクリーナに接続されているインテークマニホールド
にループを形成して、該ループ内を吸気が一方向に流れ
るようにし、かつ該インテークマニホールドに分岐接続
される吸気管は該マニホールドに対してループ内の吸気
流れ方向と鋭角をなすように取り付けることにより、ル
ープ内の吸気流速を利用して、その慣性力により吸気充
填効率を高めるようになされている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記前者の従来技術では、吸気マニホール
ドブランチ部の集合部分に大容積の拡大室が設けられて
いるので、吸気系が大形化し、大きな設置スペースを要
する等の不具合がある。

そこで、上記後者の技術において、吸気マニホールド
にループ部を形成するという点に着目し、吸気順序が連
続しない気筒を同じグループとする２つの気筒群の各吸
気ポートを、拡大室のない共通の共鳴用環状吸気通路に
接続し、この共鳴用環状吸気通路を、一方の気筒群に各
吸気ポートを連通する部分と、他方の気筒群に各吸気ポ
ートに連通する部分とがそれぞれ２方向に延びて両側で
相互に接続された環状となし、上記両気筒群間の両側連
通経路の長さを、同じ気筒群の隣接する気筒の吸気ポー
ト間の長さよりも充分に大きく形成することにより、各
気筒の吸気行程の終期に吸気ポート付近に発生した正圧
の圧力波を共鳴用環状吸気通路を略一周させて、同じ気
筒群の他の気筒の吸気ポートに作用させるようにし、吸
気の動的効果を有効に発揮させつつ、吸気の拡大室を不
要として大きさをコンパクト化するようにすることが考
えられる。

さらには、このような環状吸気通路による吸気の共鳴
過給効果に限らず、各気筒の吸気ポートをサージタンク
等の容積拡大室のない吸気通路に接続し、その吸気通路
での吸気の共鳴周波数がエンジンの特定回転域（例えば
低速回転域）になるように吸気通路の長さを設定するこ
とにより、吸気をその共鳴効果によって過給するように
することも可能である。

ところで、こうした吸気の動的効果を利用した過給シ
ステムではなく、過給機によって吸気を直接的に過給す
るものがあり、エンジンの排気ガスエネルギーを駆動源
とするターボ過給機によって過給するターボ過給システ
ムと、エンジンの出力により直接駆動される機械式過給
機によって過給する機械式過給システムとが広く一般に
よく知られている。そして、一般的に、前者のターボ過
給システムにおいては、エンジンの運転状態の変化に伴
って排気圧が変化すると、それに応じて過給機による吸
気の過給圧が変動する。これに対し、後者の機械式過給
システムにあっては、エンジン出力を利用しているため
に、エンジンの排気圧の変動に関係なく高い過給圧を確
保できる特長がある。

そこで、上記機械式過給システムにおいて、気筒の吸
気行程の初期（排気行程の終期）に例えば吸／排気弁が
開くオーバーラップ期間を広く設定することにより、そ
のオーバーラップの期間中、上記排気圧よりも高い過給
圧の吸気によって気筒内の残留排気ガスを排気側に押し
出していわゆる掃気効果を高めるようにすることが考え
られる。そして、この掃気効果により、吸気行程で新た
に吸入される吸気（新気）の残留排気ガスからの加熱に
よる温度上昇が抑えられ、耐ノッキング性能が向上す
る。すなわち、吸気の過給圧を上げて吸気圧縮比を高め
てもノッキングが生じ難くなり、その結果、エンジン出
力の増大及び燃費に向上に寄与することができることに
なる。

しかし、エンジンの排気系に配設される排気ガス浄化
用触媒装置或いは排気管の曲りによる流路抵抗の増大等
により、上記排気圧が上昇する傾向にある。このため、
エンジンの特定運転領域（高速回転域）では、上記排気
圧の上昇により、その吸気圧と排気圧との差が小さくな
ったり、さらには排気圧の方が吸気圧（過給圧）よりも
高くなったりすることが生じ、そのときには、吸／排気
弁の開弁オーバーラップ期間を拡大しているにも拘ら
ず、その気筒内残留排気ガスの掃気効果が低下すること
になる。

本発明の目的は、上記した吸気の共鳴効果による過給
効果を効果的に利用することにより、エンジンの特定運
転領域で、排気圧の増大に伴って気筒内残留排気ガスの
掃気効果が低下するのを補うようにすることにより、そ
の特定運転領域での掃気性を確保するようにすることに
ある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成のため、本発明の解決手段は、エンジ
ンの特定運転領域での排気圧の上昇により、その排気圧
の過給機による吸気過給圧との差が小さくなったり、排
気圧が吸気過給圧よりも高くなったりして、気筒内残留
排気ガスに対する掃気効果の低下するときには、共鳴過
給効果によって吸気を供給して、気筒の掃気効果を確保
するようにしたものである。すなわち、上記気筒内残留
排気ガスの掃気効果の低下は、過給機による吸気の過給
圧と排気圧とを平均圧力で比較した場合の現象であり、
吸／排気行程のオーバーラップ期間中に、吸気の共鳴同
調による過給圧を排気圧の平均値よりも一時的に高くな
るようにすると、その圧力差によって上記掃気効果が確
保できることに着目し、共鳴過給効果により生じる吸気
の圧力波のピークを上記吸／排気行程のオーバーラップ
期間に対応させたものである。

具体的には、本発明の構成は、吸気を過給する過給機
を備えた過給機付エンジンにおいて、上記過給機の下流
側でかつ各気筒の吸気ポートに連通する独立吸気通路の
上流側に、ある気筒が吸／排気行程のオーバーラップ期
間にありかつ該気筒とは異なる別の気筒が吸気行程の後
半期間にあるときに、各気筒の吸気行程で発生する吸気
圧力波同士の重なりにより、複数気筒に供給される吸気
の全体を共鳴同調させる共鳴吸気通路を設ける。

そして、上記共鳴吸気通路で吸気が共鳴同調するエン
ジン回転数を、エンジンの平均排気圧が上記過給機によ
る平均吸気過給圧に略等しいか或いはそれよりも高くな
る例えば高速回転域等の運転領域に設定した構成とす
る。

（作用） したがって、本発明では、上記の構成により、エンジ
ンの平均排気圧が過給機による平均吸気過給圧よりも低
下している例えば低／中速回転域等の運転領域では、そ
の排気圧よりも高い吸気圧により、気筒に対しその吸／
排気行程のオーバーラップ期間中の気筒内残留排気ガス
の掃気効果が高まり、エンジンの耐ノッキング性能を高
めて、その出力の増大及び燃費の向上等を図ることがで
きる。

一方、エンジンが高速回転域等の運転領域に移行し
て、その平均排気圧が上記過給機による平均吸気過給圧
に近付くか或いは該平均吸気過給圧よりも高くなると、
その両圧力差の低下ないし圧力間の逆転により、上記気
筒内残留排気ガスの掃気効果が低下しようとする。しか
し、この運転領域は、過給機の下流側でかつ各気筒の吸
気ポートに連通する独立吸気通路の上流側にある共鳴吸
気通路で吸気が共鳴同調するエンジン回転域に設定され
ているので、その共鳴吸気通路において、各気筒の吸気
行程で発生する吸気圧力波同士の重なりにより、複数気
筒に供給される吸気の全体が共鳴同調する。そして、こ
の吸気の共鳴同調は、ある気筒が吸／排気行程のオーバ
ーラップ期間にあってかつ該気筒とは別の気筒が吸気行
程の後半期間にあるときに発生するように設定されてい
るため、その吸気の共鳴同調により生じる圧力波のピー
クは、一時的ではあるが上記増大した平均排気圧よりも
高くなり、この吸気圧力波のピークレベルと排気圧との
差により、上記気筒内残留排気ガスに対する掃気効果を
確保することができるとともに、これと同時に、上記吸
気行程後半期間にある気筒については、吸気共鳴過給に
よって吸気の充填効率を向上させることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例の全体構成を示し、１は
第１〜第６の６つの気筒2a〜2fを有する燃料噴射式Ｖ型
６気筒エンジンであって、上記６気筒2a〜2fの点火順序
は気筒番号どおりに第１気筒2a〜第６気筒2fの順序に設
定されている。そして、これら６つの気筒2a〜2fは点火
順序の連続しない３つの第１、第３及び第５気筒2a,2c,
2eと、第２、第４及び第６気筒2b,2d,2fでそれぞれ構成
される２つの気筒群に分けられ、その一方の気筒群を構
成する３つの気筒2a,2c,2eはエンジン１のＶ形に配置さ
れた一方のバンク1aに順に形成され、他方の気筒群の３
気筒2b,2d,2fは他方のバンク1aに順に形成されている。

上記各気筒2a〜2fは吸気ポート３と排気ポート４とを
備え、上記各気筒2a〜2fの吸気ポート３にはサージタン
ク等の容積拡大室のない吸気通路５が、排気ポート４に
は排気通路９がそれぞれ接続されている。上記排気通路
９は、各気筒2a〜2fの排気ポート４に連通する独立排気
通路10と、該各独立排気通路10の下流端に接続された２
つの共通排気通路11,11とを備え、上記両共通排気通路1
1,11の下流端は互いに合流されている。一方、上記吸気
通路５は、各気筒2a〜2fの吸気ポート３に連通する独立
吸気通路６と、該各独立吸気通路６の上流端に接続され
た共鳴吸気通路としての環状吸気通路７と、下流端が該
環状吸気通路７に接続された共通吸気通路８とからな
り、この共通吸気通路８の上流端はエアクリーナ12に連
通されている。

そして、上記共通吸気通路８には、その上流側つまり
エアクリーナ12側から順に吸入空気量を検出するエアフ
ローメータ13と、吸入空気量を調整するスロットル弁14
と、エンジン１により直接的に駆動されて吸気を過給す
る機械式過給機としてのルーツ式過給機15とが配設さ
れ、この過給機15の直上下流側の共通吸気通路８はバイ
パス吸気通路16によって互いに連通され、該バイパス吸
気通路16の途中には同吸気通路16を開閉するバイパス弁
17が配設されている。

上記環状吸気通路７は、各々上記２つの気筒群におけ
る各気筒2a〜2fの独立吸気通路6,6に接続された２つの
連通路7a,7aと、該両連通路7a,7aの第５及び第６気筒2
e,2f側の端部同士を連通して一方向に延び、かつ中間部
に上記共通吸気通路８の下流端が接続される上流側連通
路7bと、上記両連通路7a,7aの第１及び第２気筒2a,2b側
の端部同士を連通して他方向に延びる下流側連通路7cと
からなり、上記上流側連通路7b及び下流側連通路7cの通
路長さは、いずれも各気筒群の独立吸気通路６が接続さ
れる各連通路7aにおいて、隣接する２つの気筒（例えば
第１気筒2a及び第３気筒2c）に対応する独立吸気通路6,
6との接続部位間の通路長さよりも長く設定されてお
り、吸気順序の連続しない気筒群の各気筒2a〜2fの吸気
ポート３付近に、該各気筒2a〜2fの吸気行程終期に正圧
となる吸気の圧力振動を生じさせ、その圧力波を環状吸
気通路７の上流側及び下流側連通路7b,7cにおいて互い
に異なる２方向に環状吸気通路７を周回するように伝播
させて該環状吸気通路７を略一周させることで、各気筒
2a〜2fの吸気行程で発生する吸気圧力波同士の重なりに
より、６つの気筒2a〜2fに供給される吸気の全体を共鳴
同調させ、この共鳴同調による吸気の圧力波を、同じ気
筒群の他の気筒2a〜2f（例えば第２図に示すように第３
気筒2c）の吸気ポート３に、その気筒2a〜2fが吸気行程
の後半期間にありかつ該気筒2a〜2fの次に吸気行程とな
る気筒2a〜2f（同第５気筒2e）が吸／排気行程のオーバ
ーラップ期間中（詳しくは吸／排気弁の開弁状態がオー
バーラップする期間中）にあるときに作用させるように
構成されている。

そして、本発明の特徴として、上記環状吸気通路７の
等価長さは、エンジン１が高速回転域にあるときに、該
環状吸気通路７で吸気が共鳴同調するように設定されて
いる。換言すると、環状吸気通路７において吸気が共鳴
同調するエンジン回転数は、上記排気通路９内の平均排
気圧が上記過給機15による吸気通路５内の平均吸気過給
圧に等しくなるか或いはそれよりも高くなるエンジン１
の高速回転域に設定されている。

したがって、上記実施例においては、エンジン１の運
転に伴って該エンジン１に駆動される過給機15が作動
し、この過給機15の作動により吸気が各気筒2a〜2fに過
給される。そして、エンジン１の低／中速回転域では、
第３図左側に示すように、排気通路９内の平均排気圧は
低く、上記過給機15により過給された吸気通路５内の平
均過給圧の方が該平均排気圧よりも高い。このため、各
気筒2a〜2fの吸気行程と排気行程とがオーバーラップす
る期間中、上記過給圧と排気圧との差により、気筒2a〜
2f内の残留排気ガスが排気通路９側に押し出され、この
ことによって残留排気ガスの掃気効果を高めることがで
き、気筒2a〜2f内吸気の昇温抑制により耐ノッキング性
能を向上させて、エンジン１の出力を増大させ、その燃
費を向上させることができる。

そして、エンジン１が高速回転域に移行したときに
は、第３図右側斜線部に示すように、上記過給機15によ
る平均過給圧は低下するのに対し、排気通路９内の平均
排気圧が上昇するため、両圧力の差が小さくなり、遂に
はエンジン回転数の上昇に伴って両圧力の大きさが逆転
して、平均排気圧が平均吸気圧よりも高くなり、上記気
筒2a〜2f内残留排気ガスの掃気効果が低下する。しか
し、このエンジン１の高速回転域は、環状吸気通路７で
吸気が共鳴同調する運転領域に設定されているため、そ
の環状吸気通路７により、各気筒群の各気筒2a〜2fで発
生した正の圧力波が環状吸気通路７を周回することで、
各気筒2a〜2fの吸気行程で発生する吸気圧力波同士の重
なりにより、６つの気筒2a〜2fに供給される吸気の全体
が共鳴同調状態となり、第２図に示すように、この吸気
の共鳴同調による圧力波のピークレベルは上記平均排気
圧よりも高くなる。そして、同図に示す如く、上記共鳴
同調による正の圧力波が作用する気筒2a〜2f（例えば第
３気筒2c）の吸気行程終期は、その次に吸気行程となる
気筒2a〜2f（同第５気筒2e）にあっては排気弁と吸気弁
とが同時に開くオーバーラップ期間中に対応しており、
このため、上記吸気の共鳴同調により、その圧力波のピ
ークが気筒2a〜2f内に押し込まれ、上記吸気行程終期に
ある気筒2a〜2f（上記例では第３気筒2c）については、
吸気の充填効率を向上させることができ、またその後に
吸気行程となる気筒2a〜2f（同第５気筒2e）にあって
は、その内部の残留排気ガスが排気通路９に押し出さ
れ、このことにより、上記平均排気圧の上昇による気筒
2a〜2f内残留排気ガスの低下を補償することができ、良
好な掃気効果の確保により耐ノッキング性能を高めるこ
とができる。

尚、第１図において、仮想線にて示すように、環状吸
気通路７の下流側連通路7cに該連通路7cを開閉する可変
吸気用バルブ18,18を配設し、この可変吸気用バルブ18,
18をエンジン１の中速回転域で閉じて環状吸気通路７を
途中で閉鎖する一方、エンジン１の高速回転域では開い
て環状吸気通路７を開放するようにすることも可能であ
る。

この場合、エンジン１の中速回転域で可変吸気用バル
ブ18,18を閉じると、各気筒群の各吸気2a〜2fで発生し
た負の圧力波が上流側連通路7bの共通吸気通路８との接
続部で反射して正の圧力波に反転した後、下流側に戻っ
て同じ気筒群の他の気筒2a〜2fに作用するという圧力反
転型共鳴過給状態となり、この共鳴同調時の吸気圧力波
のピークにより吸／排気弁の開弁オーバーラップ期間中
に吸気を気筒2a〜2f内に押し込んで、その気筒2a〜2fの
掃気効果を高めることができる。すなわち、この可変吸
気用バルブ18,18により、吸気の共鳴同調するエンジン
回転域が拡がり、気筒2a〜2f内残留排気ガスの掃気効果
をより一層高めることができる。

第４図は第２実施例の全体構成を示し（尚、第１図と
同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は
省略する）、エンジンの各気筒における吸／排気弁の開
弁オーバーラップ期間を可変とするとともに、気筒内残
留排気ガスを排気ガスの動的効果によって吸出しするよ
うにしたものである。

すなわち、この実施例では、エンジン１′は直列３気
筒エンジンであり、その各気筒２′ａ〜２′ｃはプライ
マリ及びセカンダリの２つの吸気ポート３′a,3′ｂと
１つの排気ポート４とを有し、上記プライマリ及びセカ
ンダリポート３′a,3′ｂの開閉タイミングは、第５図
に示すように、セカンダリポート３′ｂの開弁角がプラ
イマリポート３′ａよりも広く設定されている。また、
吸気通路５の各独立吸気通路６′は、プライマリ吸気通
路６′ａとセカンダリ吸気通路６′ｂとな２又状に分岐
されて、それぞれ上記各気筒２′ａ〜２′ｃの２つの吸
気ポート３′a,3′ｂに接続されている。さらに、上記
各独立吸気通路６′のプライマリ吸気通路６′ａには燃
料を噴射供給する燃料噴射弁19が、セカンダリ吸気通路
６′ｂ側には該セカンダリ吸気通路６′ｂを開閉する制
御弁20が配設されている。そして、上記各制御弁20をエ
ンジン１′の負荷状態に応じて開閉し、エンジン１′の
軽負荷域では、制御弁20を閉じて、吸気を各独立吸気通
路６′のプライマリ吸気通路６′ａを経由して各気筒
２′ａ〜２′ｃに供給することにより、実質的な吸／排
気行程のオーバーラップ期間を短くする一方、エンジン
１′の高負荷域では、制御弁20を開くことにより、開弁
角の大きいセカンダリポート６′ｂ側の支配によって実
質的な吸／排気行程のオーバーラップ期間を拡大するよ
うになされている。

また、上記吸気通路５の環状吸気通路７′は一方の連
通路がなく、上流側連通路７′ｂと下流側連通路７′ｃ
とは各々の一端部同士で直接接続されている。

一方、排気通路９の各独立排気通路10は集合室21にお
いて互いに合流されており、各気筒２′ａ〜２′ｃの排
気ポート４付近にその排気行程初期に生じた排気ガスの
正の圧力波を各独立排気通路10下流側に伝播させて、そ
の下流端の集合室21での反射により負の圧力波に反転さ
せ、その負の圧力波を独立排気通路10の上流側に戻して
同じ気筒２′ａ〜２′ｃの排気行程終期、すなわち吸／
排気行程のオーバーラップ期間中に作用させるという排
気ガスのいわゆる慣性効果により、各気筒２′ａ〜２′
ｃ内の残留排気ガスを排気通路９側に吸引するようにな
されている。

また、この実施例では、第６図に示すように、上記ル
ープ状に形成された環状吸気通路７′は、水平面に沿っ
て配置され、この環状吸気通路７′の上側に過給機15が
配設されている。尚、第６図中、22は気筒２′ａ〜２′
ｃ内に嵌装されたピストンである。

したがって、この実施例の場合、上記第１実施例と同
様の作用効果を奏することができる。さらに、エンジン
１′の軽負荷域では、各気筒２′ａ〜２′ｃの吸／排気
行程のオーバーラップ期間が実質的に短く調整されるの
で、気筒２′ａ〜２′ｃ内残留排気ガスの吸気通路５側
への逆流が抑制され、よってエンジン１′の軽負荷域で
の燃焼安定性を確保することができる。

しかも、排気ガスの慣性効果により気筒２′ａ〜２′
ｃ内残留排気ガスが排気通路９へ吸引されるため、上記
気筒２′ａ〜２′ｃ内残留排気ガスに対する掃気効果を
さらに高めることができる利点がある。

また、上記環状吸気通路７′はループ状に形成されて
いて比較的コンパクトであり、この環状吸気通路７′の
上側スペースに過給機15が配置されているので、過給機
15をエンジン１′に対してコンパクトに収めて、その搭
載性を高めることができる。

尚、上記各気筒２′ａ〜２′ｃ内の残留排気ガスを排
気通路９側に吸引する方法としては、上記の如く排気ガ
スの慣性効果のみならず、その共鳴効果によって行うよ
うにしてもよい。

第７図は第３実施例を示す。この実施例では、エンジ
ン１′の高速回転域で吸気を共鳴過給する他の手段を開
示したものである。

すなわち、直列３気筒エンジン１′において、その各
気筒２′ａ〜２′ｃに接続される吸気通路５′は、各気
筒２′ａ〜２′ｃの吸気ポート３に連通する独立吸気通
路６と、該各独立吸気通路６の上流端に接続された共鳴
吸気通路23とからなり、この共鳴吸気通路23は一側方に
延長されて長く設けられ、その端部は閉塞されている一
方、他端が過給機15に接続されている。また、上記過給
機15直下流の共鳴吸気通路23には共鳴タンク24内に容積
の大きい容積拡大室25が形成されている。そしして、上
記共鳴吸気通路23は、その各独立吸気通路６との接続部
から閉塞端部までの長さが同接続部から上記容積拡大室
25までの長さの例えば略２倍に設定されており、この通
路長さの長い共鳴吸気通路23において、各気筒２′ａ〜
２′ｃの吸気行程の所定時期に発生した吸気の正の圧力
波を下流側の閉塞端でそのままの正の圧力波に反射させ
て上流側に戻す一方、各気筒２′ａ〜２′ｃの吸気行程
の他の所定時期に発生した吸気の負の圧力波をその上流
側の容積拡大室25で反射により正の圧力波に反転させて
下流側に戻し、これら上／下流側から反射された吸気の
正の圧力波を同期させて他の気筒２′ａ〜２′ｃに作用
させることにより、吸気を共鳴同調させるようになされ
ている。

一方、排気系も上記吸気系と同様に構成されている。
つまり、上記各気筒２′ａ〜２′ｃに接続される排気通
路９′は、各気筒２′ａ〜２′ｃの排気ポート４に連通
する独立排気通路10と、該各独立排気通路10の下流端に
接続された共鳴排気通路26とからなり、この共鳴排気通
路26は一側方に延長されて長く設けられ、その端部は閉
塞されている一方、他側には共鳴タンク27内に容積の大
きい容積拡大室28が形成されている。この共鳴排気通路
26は、その各独立排気通路10,10,…との接続部から閉塞
端部までの長さが同接続部から容積拡大室28までの長さ
の例えば略２倍に設定されており、この通路長さの長い
共鳴排気通路26において、エンジン１′の高速回転時、
各気筒２′ａ〜２′ｃの排気行程の所定時期に発生した
排気ガスの負の圧力波を上流側の閉塞端でそのままの負
の圧力波に反射させて下流側に戻す一方、各気筒２′ａ
〜２′ｃの排気行程の他の所定時期に発生した排気ガス
の正の圧力波をその下流側の容積拡大室28で反射により
負の圧力波に反転させて上流側に戻し、これら上／下流
側からの排気ガスの負の反射圧力波を同期させて他の気
筒２′ａ〜２′ｃに作用させることにより、排気ガスを
共鳴同調させて気筒２′ａ〜２′ｃ内の残留排気ガスを
掃気するようになされている。

したがって、この実施例においては、エンジン１′の
高速回転域で、吸気通路５′の共鳴吸気通路23によって
吸気の共鳴同調が生じ、この共鳴同調による吸気過給が
各気筒２′ａ〜２′ｃの吸／排気行程のオーバーラップ
期間中に作用することにより、各気筒２′ａ〜２′ｃ内
残留排気ガスの排気効果を良好に確保することができ
る。しかも、この吸気の共鳴同調と同時に、排気通路
９′の共鳴排気通路26によって排気ガスの共鳴同調も生
じ、この排気ガスの共鳴同調による排気ガスの吸引作用
が各気筒２′ａ〜２′ｃの吸／排気行程のオーバーラッ
プ期間中に作用することにより、上記各気筒２′ａ〜
２′ｃ内残留排気ガスの掃気効果をより一層高めること
ができる。

第８図は本発明の第４実施例の全体構成を示し、別種
類の過給機を採用したものである。

この実施例では、Ｖ型６気筒エンジン１の各気筒2a〜
2fの排気ポート４に接続される排気通路９において、そ
の各共通排気通路11には排気圧力導入通路29の一端が分
岐接続され、該排気圧力導入通路29の他端は過給機とし
ての同一のパルスポンプ30に接続されている。上記パル
スポンプ30は、内部中央の隔壁31aによって気密状に区
画形成された２つの作動室32,32を有するシリンダ状の
ハウジング31と、該ハウジング31内に摺動自在に嵌装さ
れた摺動体33とを備え、該摺動体33は、上記各作動室32
を中央の隔壁31a側の加圧室32及び外側の排気圧導入室3
2bに区画形成する２つのピストン部33a,33aと、上記隔
壁31aを気密状に摺動可能に貫通し、上記両ピストン部3
3a,33aを一体的に連結する連結ロッド33bとからなり、
上記各排気圧導入室32bには摺動体33の各ピストン33aを
ハウジング31内面から離れる方向に付勢するスプリング
34が縮装されている。つまり、この両スプリング34,34
によって摺動体33を常時ハウジング31の中央側に付勢す
るようになされている。

上記ハウジング31には上記隔壁31a側（中央側）の外
周部に上記各加圧室32aに連通する１対の吸入ポート35,
35及び吐出ポート36,36が互いに直径方向に対向するよ
うに開口されている。また、隔壁32aと反対側の側端面
には上記各排気圧導入室32bに連通する圧力導入ポート3
7,37が開口され、この各圧力導入ポート37にはそれぞれ
上記排気圧力導入通路29の他端が接続されている。ま
た、上記両吸入ポート35,35は共に１つの過給吸気通路3
8の下流端に接続され、該過給吸気通路38の上流端はエ
アフローメータ13下流の共通吸気通路８（吸気通路５）
に接続されている。

さらに、上記ハウジング31の各吸入ポート35には過給
吸気通路38側から加圧室32a内への吸気の流通のみを許
容する一方向弁39が配設されている。また、各吐出ポー
ト36には各加圧室32aから吐出ポート36外への吸気の流
通のみを許容する一方向弁40が配設されており、各気筒
群における各気筒2a〜2fから排出された排気ガスの脈動
の正圧をそれぞれ排気圧力導入通路29,29を介してハウ
ジング31内の排気圧導入室32b,32bに交互に導入し、こ
の各排気圧導入室32bに導入された排気圧により摺動体3
3を相対向側のスプリング34の付勢力に抗して各排気圧
導入室32bと反対側に押圧移動させることにより、各吸
入ポート35から加圧室32a内に吸気を吸い込むととも
に、その吸い込んだ吸気を吐出ポート36から吐出させ
て、吸気を過給するようになされている。

上記パルスポンプ30の各吐出ポート36には吸気を各気
筒2a〜2fに分配するためのエアディストリビュータ41が
接続されている。この各エアディストリビュータ41は、
第９図に拡大詳示するように、円筒状のバルブケース42
と、該バルブケース42内に回転自在にかつ気密状に支持
された円筒状のバルブ体47とを備えたロータリバルブか
らなり、上記バルブケース42にはその長手方向の一側部
外周に吸入ポート43が形成され、この吸入ポート43は上
記パルスポンプ30の各吐出ポート36に連通されている。
また、バルブケース42の長手方向の他側部外周には３つ
の吐出ポート44,44,…が長手方向に直列に並んで開口さ
れ、該各吐出ポート44にはそれぞれ吸気導入管45内の吸
気導入通路46の上流端が接続され、この各吸気導入通路
46の下流端は上記各気筒群における各気筒2a〜2fの吸気
ポート３に開口されている。

一方、上記バルブ体47の一端側面には上記バルブケー
ス42の吸入ポート43に常時連通する吸気導入口48が形成
されている。また、バルブ体47の外周には上記バルブケ
ース42の吐出ポート44,44,…にそれぞれ合致可能な３つ
の開口部49,49,…が円周方向に等角度間隔をあけて貫通
形成されている。このバルブ体47の回転軸50はバルブケ
ース42外に延出されていて、その端部にはギヤ51が取り
付けられ、このギヤ51は図示しないが、エンジン１の出
力軸（クランク軸）に駆動連結されている。そして、バ
ルブ体47をエンジン１と同期させて回転駆動し、このバ
ルブ体47の回転によってその各開口部49,49,…がバルブ
ケース42の対応する吐出ポート44,44,…に合致したとき
に、エアディストリビュータ41を開弁状態として、第10
図に示すように、パルスポンプ30によって加圧された吸
気を各吸気導入通路46を通して気筒2a〜2f内にその吸／
排気行程のオーバーラップ期間中にタイミングをとって
供給するように構成されている。

したがって、この実施例では、エンジン１の低／中速
回転域では、その排気ガスの脈動によりパルスポンプ30
が作動して吸気が加圧され、この加圧された吸気がエア
ディストビュータ41によって所定のタイミングでもって
各気筒2a〜2fの吸／排気行程のオーバーラップ期間中に
供給されて、吸気が過給される。また、この吸／排気行
程のオーバーラップ期間中での吸気過給により、各気筒
2a〜2f内残留排気ガスの掃気効果を高めることができ
る。

そして、上記パルスポンプ30は、排気ガスの脈動によ
ってハウジング31内で摺動体33を摺動させて吸気を吸入
加圧するものであるため、簡単な構造で吸気を過給する
ことができる。ところが、反面、エンジン１の高速回転
域では、摺動体33の慣性による移動遅れによって充分な
吸気過給効果を期待できない。そして、この実施例で
は、エンジン１の高速回転域で、吸気通路５の環状吸気
通路７によって吸気が共鳴同調するため、この共鳴同調
によって吸気が各気筒2a〜2fの吸／排気行程のオーバー
ラップ期間中に供給されて、その過給状態を維持するこ
とができる。

また、このエンジン１の高速回転域において、その排
気圧の上昇により各気筒2a〜2f内残留排気ガスに対する
掃気効果が低下したとき、上記各気筒2a〜2fの吸／排気
行程のオーバーラップ期間中での吸気の共鳴同調により
上記掃気効果を向上維持することができる。

尚、上記各実施例では、吸気を過給する過給機とし
て、機械式過給機15やパルスポンプ30を使用したが、こ
の他、小型エアポンプ等を使用してもよい。さらには、
本発明は排気ターボ過給機を採用した過給機付エンジン
に適用することも可能である。

また、本発明はＶ型６気筒及び直列３気筒以外の多気
筒エンジンに対しても適用することができるのはいうま
でもないことである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によると、過給機を備え
たエンジンに対し、過給機下流側でかつ各気筒の独立吸
気通路上流側に、気筒が吸／排気行程のオーバーラップ
期間にありかつ該気筒とは別の気筒が吸気行程の後半期
間にあるときに、各気筒の吸気行程で発生する吸気圧力
波同士の重なりにより、複数気筒に供給される吸気の全
体を共鳴同調させる共鳴吸気通路を設け、その共鳴吸気
通路により吸気が共鳴同調するエンジン回転数をエンジ
ンの平均排気圧が上記過給機による平均吸気過給圧に略
等しいか或いはそれよりも高くなる運転領域に設定した
ことにより、吸気行程後半期間にある気筒に共鳴同調に
よって吸気を過給して、その吸気充填効率の向上を図る
とともに、過給機による平均吸気過給圧に対するエンジ
ンの平均排気圧の上昇に伴って気筒内残留排気ガスの掃
気効果が低下しても、吸気の共鳴同調によって生じる圧
力波のピークレベルの平均排気圧よりも高くして、気筒
内残留排気ガスに対する良好な掃気効果を確保すること
ができ、ひいてはエンジンの広い運転領域に亘って掃気
効果の増大による耐ノッキング性能を高めて、過給機付
エンジンの出力増大及び燃費の向上を図ることができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１実施例を示し、第１図は
その概略構成図、第２図はエンジンの高速回転域での吸
気の共鳴過給に伴う圧力振動特性を平均の排気圧及び吸
気圧と対比して示す特性図、第３図はエンジン回転数に
対する吸気過給圧及び排気圧の変動特性を示す特性図で
ある。第４図は第２実施例を示す第１図相当図、第５図
はその吸／排気弁の開閉タイミングを示すタイミングチ
ャート図、第６図はエンジンに対する環状吸気通路及び
過給機の配置レイアウトを示す概略模式側面図である。
第７図は第３実施例を示す第１図相当図である。第８図
は第４実施例を示す第１図相当図、第９図はエアディス
トリビュータの構造を示す一部破断斜視図、第10図はエ
アディストリビュータのエアの分配タイミングを示すタ
イミングチャート図である。 1,1′……エンジン、2a〜2f,2′ａ〜２′ｃ……気筒、
5,5′……吸気通路、7,7′……環状吸気通路、9,9′…
…排気通路、15……過給機、23……共鳴吸気通路、30…
…パルスポンプ、41……エアディストリビュータ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気を過給する過給機を備えた過給機付エ
   ンジンにおいて、 上記過給機の下流側でかつ各気筒の吸気ポートに連通す
   る独立吸気通路の上流側に、ある気筒が吸／排気行程の
   オーバーラップ期間にありかつ該気筒とは異なる別の気
   筒が吸気行程の後半期間にあるときに、各気筒の吸気行
   程で発生する吸気圧力波同士の重なりにより、複数気筒
   に供給される吸気の全体を共鳴同調させる共鳴吸気通路
   を設け、 該共鳴吸気通路で吸気が共鳴同調するエンジン回転数
   を、エンジンの平均排気圧が上記過給機による平均吸気
   過給圧に略等しいか該平均吸気過給圧よりも高くなる運
   転領域に設定したことを特徴とする過給機付エンジン。