JP2583528B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多気筒エンジンの吸気装置に関し、特に、
吸気系において吸気の共振現象を生じさせて吸気過給を
行うようにしたもの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。その一例として、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
ープとする気筒グループ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用吸気通路とで構成するとともに、
該共鳴用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慣性過給効果を発揮さ
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
気圧力振動の固有周波数を高くし、高速回転域で慣性過
給効果を得るようになされている。

また、特開昭59−565号公報には、Ｖ型エンジンの吸
気をその共振現象により過給する場合において、その具
体的な構造として、エンジンの左右バンク間に、内部に
空間を有する外壁と、該外壁の空間内に略鉛直面内で外
壁に沿って環状に延びるように配置され、下流端が各吸
気ポートに連通する複数のラム管式吸気管とを備えてな
るプレナム型吸気マニホールドを配置することにより、
コンパクトな吸気マニホールドでもって吸気を過給する
ようにすることが開示されている。

この他、例えば吸気順序の連続しない気筒グループに
おける各気筒の吸気ポートをサージタンク等の容積拡大
室のない共鳴用吸気通路（吸気通路）に接続し、その共
鳴用吸気通路での吸気の共振周波数がエンジンの特定回
転域になるように共鳴用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。

（発明が解決しようとする課題） ところで、例えば複数の気筒に連通された共鳴用吸気
通路をし、該共鳴用吸気通路の上流端が圧力反転部に接
続され、その共鳴用吸気通路での吸気の共鳴同調により
吸気を過給するようにしたエンジンの吸気装置に対し
て、上記共鳴用吸気通路における主として吸気を供給す
るための通路以外の通路部分に開閉弁を設け、その開閉
弁をエンジン回転数の変化に応じて開閉して、共鳴用吸
気通路での共鳴同調周波数を切り換えることにより、エ
ンジンの低速回転域から高速回転域までの広い範囲に亘
ってその出力トルクを増大させるようにすることが考え
られる。

しかし、その場合、各気筒から圧力反転部までの距離
のばらつきにより、吸気の共鳴状態における圧力波の伝
播状態か異なり、各気筒間で吸気充填量に差異が生じ、
共鳴用吸気通路に流入する吸気の動圧の抵抗と相俟っ
て、圧力反転部に近い最上流側の気筒での吸気充填量が
吸気供給通路から遠い下流側の気筒よりも多くなる。そ
れ故、その上流側気筒での空燃比がリーン側に偏り過
ぎ、ノッキングが生じる虞れがある。

このため、さらに、こうしたノッキングに対処すべ
く、イグニッションの点火進角補正を吸気の共鳴同調時
のみにリタード（遅角）させるように設定する必要があ
り、その結果、共鳴同調時には却ってエンジンの出力ト
ルクが低下することとなる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的
は、上記の共鳴用吸気通路を開閉する開閉弁の開閉特性
を調整することにより、下流側の気筒への吸気の流入を
補い、共鳴域での気筒間の吸気充填量のばらつきを低減
して、空燃比の不均一によるノッキングの発生を抑制し
ようとすることにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明の解決手段は、上
記した開閉弁の閉じ位置における状態を全閉状態とする
のではなくて若干開いた状態とし、その開いた開閉弁を
通して吸気を流通可能として、共鳴用吸気通路の下流側
に対応する気筒に対する吸気充填量を上流側気筒と同等
レベルまで増加させるものである。

すなわち、本発明の構成は、複数の気筒に各気筒毎の
独立吸気通路を介して連通された共鳴用吸気通路を備
え、該共鳴用吸気通路での吸気の共鳴同調により吸気を
過給するようにしたエンジンの吸気装置であって、上記
共鳴用吸気通路における吸気供給側部分に、各気筒から
の吸気圧力波を反転させる圧力反転部が接続する一方、
反吸気供給側部分に、閉じ位置では吸気の流通可能に所
定の開度だけ開いた状態となる開閉弁を設け、この反吸
気供給側部分の長さは、上記隣り合う位置にある気筒に
それぞれ対応する独立吸気通路との接続部位間の共鳴用
吸気通路長よりも長く設定するものとする。

（作用） 上記の構成により、本発明では、エンジンの運転中、
共鳴用吸気通路で吸気の共鳴同調が生じ、このことで吸
気が過給されている。そして、この共鳴用吸気通路の反
吸気供給側部分に設けられている開閉弁が閉じられた場
合、該開閉弁の閉じ位置での状態は全閉状態ではなくて
若干開いた状態に設定されているので、共鳴用吸気通路
の反吸気供給側部分にある吸気が上記開いた開閉弁を通
って流通して、共鳴用吸気通路において吸気供給側部分
から離れた側である下流側に対応する気筒に流入するこ
ととなる。このため、その下流側気筒に対する吸気充填
量が高まって最上流側気筒と同等になり、よって気筒間
の空燃比のばらつきによるノッキングの発生を低減でき
るのである。

また、このため、イグニッションの点火進角補正を共
鳴同調時であるにも拘らずアドバンス側（進角側）に設
定でき、この進角補正の設定により、エンジンの出力ト
ルクを増大させることができる。すなわち、上記開閉弁
が閉じ位置で若干開いた状態であることにより、その開
閉弁を通しての吸気洩れによってエンジンの出力トルク
が低下するものの、反面、イグニッションの進角補正設
定により同出力トルクが増大するので、差し引き、エン
ジンの出力トルクが大幅に低下することはない。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面に基づき説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係るエンジンの吸気装置
の全体構成を示し、１はＶ型に配置された第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、これら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。上記６つの気筒2a〜2fは点火順序の連続しない第
１、第３及び第５気筒2a,2c,2eの３つの気筒と、第２、
第４及び第６気筒2b,2d,2fの３つの気筒とでそれぞれ構
成される２つの気筒グループに分けられ、その一方の３
つの気筒2a,2c,2eはエンジン１のＶ型に配置された一方
のバンク1aに順に形成され、他方の気筒グループの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及び図示しない排気
ポートを備え、上記各吸気ポート３にはサージタンク等
による容積拡大室のない吸気通路４が接続されている。
この吸気通路４は、下流端が各気筒2a〜2fの吸気ポート
３に接続された、気筒毎の独立吸気通路5,5,…と、該各
独立吸気通路５の上流端が接続された共鳴用環状吸気通
路６と、下流端が上記共鳴用環状吸気通路６に接続さ
れ、吸気を供給する吸気供給通路10とからなり、この吸
気供給通路10の上流端はエアクリーナ11に接続されてい
る。また、上記吸気供給通路10の途中には吸入空気量を
測定するエアフローメータ12と、その下流側に吸気供給
通路10（吸気通路４）を絞るスロットルバルブ13とが配
置されている。

上記共鳴用環状吸気通路６は、各々上記２つの気筒グ
ループにおける各気筒2a〜2fの独立吸気通路5,5に接続
された２つの連通路7,7と、該両連通路7,7の第５及び第
６気筒2e,2f側の端部同士を連通して一方向に延び、か
つ中間部に上記吸気供給通路10の下流端が接続される吸
気供給側部分としての上流側連通路８と、上記両連通路
7,7の第１及び第２気筒2a,2b側の端部同士を連通して他
方向に延びる反吸気供給側部分として下流側連通路９と
からなる。本実施例では、上記吸気供給通路10の下流端
と共鳴用吸気通路６の上流側連通路８との接続部分が圧
力反転部とされている。

そして、上記上流側連通路８及び下流側連通路９の通
路長さは、いずれも各気筒グループの独立吸気通路５が
接続される各連通路７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5,5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グループの各気筒
2a〜2fの吸気ポート３付近に、該各気筒2a〜2fの吸気行
程終期で生じた吸気の圧力振動の正の圧力波を上流側及
び下流側連通路8,9において互いに異なる２方向に伝播
させて環状吸気通路６を略一周させた後、同じ気筒グル
ープの他の気筒2a〜2fの吸気ポート３に作用させること
により、吸気を共鳴過給させるように構成させている。

さらに、上記環状吸気通路６における下流側連通路９
にはその連通路7,7との接続端部寄りに、互いに同期し
て開閉する蝶弁からなる１対の開閉弁14,14が配設され
ており、これらの開閉弁14,14をエンジン回転数に応じ
て開閉制御して、共鳴用環状吸気通路６を開閉すること
により、該環状吸気通路６での吸気の共鳴同調周波数を
変え、第２図（ｃ）に示すように、エンジン１の低速回
転域では開閉弁14,14を閉じ位置に位置付けて、共鳴用
環状吸気通路６をその途中で閉塞することにより、各気
筒グループにおける各気筒2a〜2fの吸気ポート３付近
に、該各気筒2a〜2fの吸気行程初期に生じた吸気の圧力
振動の負の圧力波を共鳴用環状吸気通路６の上流側連通
路８内で上流側に伝播させて、その吸気供給通路10との
合流部で正の圧力波に反射反転させ、その正の圧力波を
下流側に戻して同じ気筒2a〜2fの吸気行程終期に作用さ
せるという吸気の慣性過給状態とする。一方、エンジン
１の高速回転域では、開閉弁14,14を開いて共鳴用環状
吸気通路６を開閉することにより、上記吸気の正の圧力
波を環状吸気通路６を周回させるという吸気の共鳴過給
状態とするように構成されている。

そして、上記各開閉弁14は、第２図（ｃ）に示す如
く、その閉じ位置では吸気の流通可能に所定の開度だけ
開いた状態（非全閉状態）になるように設定されてい
る。

したがって、上記実施例においては、第２図に示すよ
うに、エンジン１が低速回転域にあるとき、開閉弁14,1
4が閉じ位置に位置付けられて、共鳴用環状吸気通路６
が略閉塞状態になる。この状態では、上記各開閉弁14は
全閉状態でなく若干開いた状態に設定されているので、
環状吸気通路６の下流側連通路９内の吸気が上記開いた
開閉弁14を通って流通し、共鳴用環状吸気通路６の下流
側に対応する第１気筒2aや第２気筒2b等へ流入すること
となる。このため、上記下流側の第１気筒2aや第２気筒
2b等に対する吸気充填量が高まって最上流側の第５気筒
5eや第６気筒2fと同等になり、よって気筒2a〜2f間の空
燃比のばらつきによるノッキングの発生を低減すること
ができる。

そして、こうしてノッキングを低減できるため、第２
図（ｂ）に示すように、イグニッションの点火進角補正
を共鳴同調時であるにも拘らずアドバンス側（進角側）
に設定でき、第４図（ｂ）に示す如くノッキングのため
にリタード側に補正設定する必要がない。この進角補正
の設定により、エンジン１の出力トルクを増大させるこ
とができる。すなわち、上記各開閉弁14が閉じ位置で若
干開いた状態に設定されることにより、その開閉弁14を
通しての吸気洩れによってエンジン１の出力トルクが低
下するものの、反面、イグニッションの進角補正設定に
より同トルクが増大する。その結果、エンジン１の出力
トルクが大幅に低下するのを回避でき、全体として、ノ
ッキングの発生を抑制しつつ、エンジン１の低速回転域
の出力トルクを増大させることができる。

一方、エンジン１の高速回転域では、上記開閉弁14,1
4が開き位置に位置付けられて共鳴用環状吸気通路６が
開放状態となる。この状態では、吸気順序の連続しない
一方の気筒グループの各気筒2a,2c,2e（又は2b,2d,2f）
の吸気ポート３付近において、該各気筒2a,2c,2e（又は
2b,2d,2f）の吸気行程終期に生じた正の圧力波が上流側
及び下流側連通路8,9において互いに異なる２方向に伝
播されて、共鳴用環状吸気通路６を略一周したのち同じ
気筒グループの他の気筒2a,2c,2e（又は2b,2d,2f）の吸
気ポート３に作用し、吸気の共鳴状態が生じる。この共
鳴状態により吸気が過給されて、エンジン１の出力トル
クを増大させることができる。

尚、第４図は開閉弁14,14を閉じ位置で全閉状態とし
た場合の諸特性である。

第３図は本発明の他の実施例を示し、（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）、慣性過給のみを行うエンジンの吸気装置に
適用したものである。

すなわち、この実施例では、エンジン１′は第１〜第
４の４つの気筒２′ａ〜２′ｄを有する直列４気筒エン
ジンであり、上記各気筒２′ａ〜２′ｄの各吸気ポート
３に接続される吸気通路４′は、独立吸気通路5,5,…
と、該各独立吸気通路５の上流端が接続された共鳴用吸
気通路15とで構成されている。

上記共鳴用吸気通路15は、上記各独立吸気通路５の上
流端が接続されて主通路16と、上流端が該主通路16の下
流端に接続され、下流端が閉塞された副通路17（反吸気
供給側部分）とからなり、上記主通路16の上流端はエア
クリーナ11に接続され、そのエアクリーナ11と最上流側
の第４気筒２′ｄに対応する独立吸気通路５への接続部
との間の主通路16（共鳴用吸気通路15）にエアフローメ
ータ12及びスロットルバルブ13が配置されている。ま
た、上記エアフローメータ12とスロットルバルブ13との
間の主通路16は共鳴タンク18内の圧力反転室19に連通さ
れており、各気筒２′ａ〜２′ｄの吸気ポート３付近
に、該各気筒２′ａ〜２′ｄの吸気行程初期に生じた吸
気の負の圧力波を共鳴用吸気通路15内で上流側に伝播さ
せて共鳴タンク18内の圧力反転部19で正の圧力波に反射
反転させ、その正の圧力波を下流側に戻して同じ気筒
２′ａ〜２′ｄの吸気行程終期に作用させることによ
り、吸気を慣性過給させるように構成されている。

さらに、上記共鳴用吸気通路15の副通路17（共鳴用吸
気通路における主として吸気を供給するための通路以外
の通路部分）にはその上流端寄りに蝶弁からなる開閉弁
14が配設されており、この開閉弁14をエンジン回転数に
応じて開閉制御して共鳴用吸気通路15での吸気の共鳴同
調周波数を変え、エンジン１′の低速回転域では開閉弁
14を閉じて、共鳴用吸気通路15の有効長（各気筒２′ａ
〜２′ｄから共鳴タンク18内の圧力反転室19までの距
離）を短くすることにより、エンジン１′の低速回転域
で共鳴同調させる一方、高速回転域では、開閉弁14を開
いて、共鳴用吸気通路15の有効長を長くすることによ
り、エンジン１′の高速回転域で共鳴同調させるように
なされている。そして、上記開閉弁14は、その閉じ位置
で吸気の流通可能に所定の開度だけ開いた状態になるよ
うに設定されている。

したがって、この実施例の場合、エンジン１′の低速
回転域では、開閉弁14が閉じられて共鳴用吸気通路が閉
塞される。その際、該開閉弁14は全閉状態でなく若干開
いた状態に保たれるので、その開いた開閉弁14を通って
副通路17内の吸気が流通して、共鳴用吸気通路15の下流
側に対応する第１気筒２′ａ等に流入する。このため、
該第１気筒２′ａ等に対する吸気充填量が高まって最上
流側の第４気筒２′ｄと同等になり、、気筒２′ａ〜
２′ｄ間の空燃比のばらつきによるノッキングの発生を
低減することができる。

また、このようなノッキングの発生の低減により、イ
グニッションの点火進角補正を共鳴同調時であるにも拘
らずアドバンス側（進角側）に設定でき、この進角補正
の設定により、エンジン１′の出力トルクを増大させる
ことができる。

一方、エンジン１′が高速回転域にあるときには、開
閉弁14が開かれて共鳴用吸気通路15が開放される。この
状態では、各気筒グループにおける各気筒２′ａ〜２′
ｄの吸気ポート３付近に、該各気筒２′ａ〜２′ｄの吸
気行程初期で生じた負の圧力波が共鳴用吸気通路15内で
上流側に伝播してその共鳴タンク18内の圧力反転部19で
の反射により正の圧力波に反転され、その正の圧力波が
下流側に戻って同じ気筒２′ａ〜２′ｄの吸気行程終期
に作用する吸気の慣性過給状態となり、エンジン１′の
出力トルクを増大させることができる。

尚、本発明は、上記実施例の如き直列４気筒及びＶ型
６気筒以外の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。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によると、共鳴用吸気通
路での吸気の共鳴同調により吸気を過給するようにした
エンジンの吸気装置において、上記共鳴用吸気通路の吸
気供給側部分に吸気圧力波の反転部を接続する一方、反
吸気供給側部分に、閉じ位置で吸気流通可能に所定開度
だけ開いた状態となる開閉弁を設けたことにより、共鳴
用吸気通路の反吸気供給側部分にある吸気を共鳴用吸気
通路の下流側に対応する気筒に流入させて、該気筒に対
する吸気充填量を上流側気筒と同等レベルまで高め得、
よってエンジン出力の大幅な低下を招くことなく、その
気筒間の空燃比のばらつきによるノッキングの発生を低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例を示し、第１図はそ
の全体構成を示す模式平面図、第２図は開閉弁の開閉動
作に対するイグニッションの進角補正及びエンジンの出
力トルクの各特性を示す特性図である。第３図は他の実
施例を示す第１図相当図である。第４図は従来例を示す
第２図相当図である。 1,1′……エンジン、2a〜2f,2′ａ〜２′ｄ……気筒、
６……共鳴用環状吸気通路、８……上流側連通路、９…
…下流側連通路、14……開閉弁、15……共鳴用吸気通
路、17……副通路。

───────────────────────────────────────────────────── 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 実開 昭63−186930（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の気筒に各気筒毎の独立吸気通路を介
   して連通された共鳴用吸気通路を備え、該共鳴用吸気通
   路での吸気の共鳴同調により吸気を過給するようにした
   エンジンの吸気装置であって、 上記共鳴用吸気通路における吸気供給側部分に、各気筒
   からの吸気圧力波を反転させる圧力反転部が接続されて
   いる一方、 反吸気供給側部分に、閉じ位置では吸気の流通可能に所
   定の開度だけ開いた状態となる開閉弁が設けられ、 上記反吸気供給側部分の長さは、上記隣り合う位置にあ
   る気筒にそれぞれ対応する独立吸気通路との接続部位間
   の共鳴用吸気通路長よりも長く設定されていることを特
   徴とするエンジンの吸気装置。