JP2688947B2 - 過給機付多気筒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） 本発明は過給機付多気筒エンジン、特に、共鳴過給と
過給機による過給とを併用した多気筒エンジンの吸気装
置に関する。

（従来技術） 従来から、エンジンの充 効率を高めるために吸気の
動的効果を利用して過給を行うようにしたものは知られ
ている。この種の過給は、通常、いわゆる吸気の慣性効
果を利用したものであって、よく知られているように吸
気弁が開いたときに生ずる負圧を上流のボリューム部で
正圧に反転させ、この正の圧力波によって吸気を押し込
むようにする。

また、特公昭60-14169号公報には、吸気圧力振動の固
有振動数を可変として広い回転域で過給効果を得ようと
いうことで、吸気弁開時期が互いにオーバーラップしな
い（すなわち点火時期が隣り合わない）気筒同士からな
るグループ毎に各気筒の独立吸気通路（マニホルドブラ
ンチ）の上流端が集合する複数の空間を設け、これら空
間の上流に各一本の共鳴通路を接続するとともに、上記
複数の空間同士を連通遮断自在に切り換える切換弁を設
け、高速域では切換弁を開いて連通した両空間をボリュ
ーム部とする慣性過給を行わせ、また、低速域では切換
弁を閉じて各共鳴通路の上流で反転する圧力波を利用し
て過給を行うようにしたものが記載されている。

さらに、吸気圧力振動の共鳴効果をより積極的に利用
した過給を行うつぎのような吸気装置も既に提案されて
いる。

この吸気装置は、やはり点火時期の隣り合わない気筒
同士を１グループとして全気筒を複数のグループに分
け、各グループ毎に各気筒の独立吸気通路を集合させる
拡大部のないコンパクトな集合通路を設けてそれら集合
通路同士を上流で連通させたものであって、これによれ
ば、各気筒の吸気ポートの開閉によって生ずる圧力波の
共鳴により同調回転域において大きな過給効果が得られ
る。とくに、この共鳴過給式の吸気装置の場合には、各
気筒の独立吸気通路を長くする必要はないし、また、各
集合通路は圧力波を減衰させないよう径の小さいものと
されるので、吸気系がコンパクトになり、とくに、Ｖ型
エンジンにおいてはバンク間の空間にインテークマニホ
ールドを配設して吸気装置全体をコンパクトに構成する
ことができる。容量の大きなサージタンク部を有するイ
ンテークマニホールドでは、このようにＶバンク間にコ
ンパクトに収めることは困難である。従来、例えば特開
昭59-565号公報記載のようにＶ型エンジンのバンク間に
インテークマニホールドをコンパクトに配設することを
試みた例はあるが、いずれも、構造が複雑になるなどの
問題を有している。ところで、エンジンの過給方法とし
ては上記のような吸気の動的効果を利用した過給のほ
か、よく知られているものに特開昭62-178730号公報記
載のような機械式の過給機（スーパーチャージャー）が
あり、この過給機を上記共鳴過給と併用することが考え
られている。ところが、機械式の過給機の場合には、上
記公報にも記載されているように過給機をバイパスする
バイパス通路を設けて、このバイパス通路を制御弁（リ
リーフバルブ）によって開閉することで過給圧を制御す
ることが行われる。そこで、本出願人は、先に、共鳴系
を構成する吸気通路に過給機を設置するについて、過給
機をバイパスするバイパス通路の下流端を共鳴吸気通路
（集合通路）の下流側端部に接続したものを提案した
（特願昭63-61144）。しかしながら、このようにバイパ
ス通路の下流端を集合通路の下流側端部に接続した吸気
装置においては、複数の集合通路を下流側端部において
別途長い連通路により連通して共鳴系の同調回転域を低
回転側に設定しようとしたときに、この連通路が上記バ
イパス通路によって短絡される形になり、期待通り低回
転側でエンジン出力を向上させることができないという
問題が生ずる。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、
共鳴系を構成する吸気集合通路が過給機をバイパスする
バイパス通路によって短い距離で連通し共鳴効果の同調
回転域が高回転側にずれてしまうのを防止することを目
的とする。

（発明の構成） 本発明の過給機付多気筒エンジンの吸気装置は、各気
筒の独立吸気通路を点火順序の連続しないグループ毎に
それぞれの吸気集合通路に集合させるとともに該吸気集
合通路の上流に過給機を配設した過給機付多気筒エンジ
ンの吸気装置において、一端が前記過給機の上流に開口
するとともに他端が前記各吸気集合通路に開口する吸気
バイパス通路を前記各吸気集合通路への各開口部が近接
するように配設し、該吸気バイパス通路に特定運転域で
前記両開口部を同時に開く単一のリリーフバルブを配設
したものである。

ここで、前記特定運転領域は例えば過給圧が所定値以
上の領域、あるいは吸気負圧が所定値以上の領域等であ
る。また、前記吸気バイパス通路の他端は各吸気集合通
路の吸気下流側に接続するのがよい。

また、各開口部は例えば隔壁部を挟んで隣接配置され
るものであり、また、その場合に、前記リリーフバルブ
は閉弁時に前記隔壁部との間に間隙ができる設定とする
のがよい。

（作用） 各気筒の吸気ポートの開閉によって各グループの吸気
集合通路に生ずる圧力波は共鳴系に固有の同調回転域に
おいて振幅の大きな圧力波となり、その圧力波の作用で
過給が行われる。また、これに上流の過給機の作用が加
わることにより、広い回転域でより大きな過給が得られ
る。

過給機をバイパスする吸気バイパス通路の吸気集合通
路側開口部に設けられたリリーフバルブは特定運転域に
おいて開いて過給機を介さない吸気の流れを形成する。
このとき、各吸気集合通路は各開口部を介して連通する
が、これら開口部はリリーフバルブによって絞られるた
め、吸気集合通路を実質的に短絡させるほどの連通路と
はならない。したがって、リリーフバルブの開弁によっ
て共鳴系の同調回転域が高速側にずれるような問題は生
じない。

そして、リリーフバルブを開く特定運転領域が、過給
圧が所定値以上の領域であると、高負荷時の過過給が防
止される。また、特定運転領域が、吸気負圧が所定値以
上の領域であると、低負荷時のポンプロスが軽減され
る。

また、各開口部が隔壁部を挟んで隣接配置され、閉弁
時にリリーフバルブと隔壁部との間に間隙ができる設定
であることにより、着座時のシール性が確保され、両開
口部の同時開閉が可能となる。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はＶ型６気筒エンジンに適用した本発明の一実
施例の全体図である。

この実施例において、エンジン本体１は、点火順序の
連続しない三つずつの気筒が左右バンクに分かれて出力
軸方向に一列に並ぶよう形成されたシリンダブロック２
と、シリンダブロックの左右上部にそれぞれ固定された
シリンダヘッド3,4と、各シリンダヘッド3,4の上部を覆
うヘッドカバー5,6と、シリンダブロック２の底部を下
から覆うオイルパン７とからなり、全体として断面Ｖ字
状に構成されている。そして、エンジン本体１の下部両
側方には発電機その他の補機8,9,10が配設され、また、
エンジン本体１上部の左右バンク間にはコンパクトに形
成されたインテークマニホールド12が配設されている。

エンジン本体１は自動車のエンジンルーム11の中央に
縦置きで搭載されている。そして、エンジンルーム11の
前方部には、フロント側から見てエンジン本体１の左側
方の位置にエアクリーナ13が配設され、また、その後
方、左側バンクのヘッドカバー５上方には吸入空気量を
検出するエアフローセンサ14が配設されて前記エアクリ
ーナ13に連結されている。また、エンジン本体１に対し
前記エアクリーナ13と逆の右側方にはスーパーチャージ
ャー（機械式過給機）15が配設され、このスーパーチャ
ージャー15と同じ側でスーパーチャージャー15より前方
側のエンジンルーム11側部には、エアパイプ16によって
スーパーチャージャー15と接続された吸気冷却器17が配
設されている。そして、この吸気冷却器17と、バンク間
に配設されたインテークマニホールド12のフロント側端
部との間には、これらを接続する連通管18が配設されて
いる。

スーパーチャージャー15の後方には、右側バンクのヘ
ッドカバー６の上方に位置して、スロットルバルブ19が
装着されたスロットルボディー20が配設され、これが連
結管21によってスーパーチャージャー15に連結されてい
る。

また、エンジン本体１を挟んでエンジンルームの反対
側に位置するエアフローセンサ14とスロットルボディー
20はダクト22によって接続されている。このダクト22
は、エンジン本体１の上方で両側から後方に延び、エン
ジン本体１とエンジンルーム後方のダッシュパネル23と
の間隙に沿う格好で配設されて、エアフローセンサ14と
スロットルボディー20とを連通する吸気通路を構成して
いる。

エアフローセンサ14およびスロットルボディー20は、
左右サスペンションタワー24,25の丁度内側で、左右ヘ
ッドカバーの上方に位置している。そして、エアクリー
ナ13とスーパーチャージャー15および吸気冷却器17は、
左右サスペンションタワー24,25を避けた格好でそれら
の前方に位置し、左右に張り出した形となっている。エ
アクリーナ13の空気取入口26は前方側から内側上方に向
けて延び、エンジン本体１の前方でエンジンルーム11の
上部に前向きに開口している。

スロットルボディー20とスーパーチャージャー15とを
結ぶ連結管21は、また、バイパス通路管27によってイン
テークマニホールド12の下流側端部と接続されている。
このバイパス通路管27は、右側ヘッドカバー６の上方を
横切ってバンク間まで延び、インテークマニホールド12
の下流端上部に連結された連結管28に連結されている。
そして、それらの連結部には負圧応動式のアクチュエー
タ29を備えたバルブボディー30が介設されている。ま
た、インテークマニホールド12の下流側端部には、各分
岐管部31内のシャッターバルブを駆動する負圧応動式の
アクチュエータ32が配設され、エンジン本体１の上方に
は、これら両アクチュエータ29,32に作動用負圧あるい
は大気圧を選択的に導入する三方ソレノイドバルブ33,3
4が配設されている。

つぎに、上記インテークマニホールド12の詳細な構造
を第２図乃至第５図によって説明する。第２図および第
３図は上記インテークマニホールド12の平面図および正
面図である。また、第４図は第２図のA-A断面図、第５
図は同B-B断面図である。

このインテークマニホールド12は、Ｖ型エンジンの左
右バンクの各気筒に対応した６本の分岐管部31によって
構成される各独立吸気通路35と、これら独立吸気通路35
をバンク毎に集合せしめる左右の吸気集合通路36,37を
備えている。各吸気集合通路36,37は吸気系の共鳴効果
を利用して過給を行うために実質的に拡大部とならない
ようコンパクトに形成されたものであって、左右バンク
に対応して軸方向に所定量オフセットし互いに隣接して
インテークマニホールド12の長手方向に延びている。そ
して、それぞれの吸気集合通路36,37の側壁に長手方向
に間隔を置いて形成された開口部38には各バンクの上記
独立吸気通路35が接続されている。

各吸気集合通路36,37は、フロント側端部に入口開口
部36a,37aを備えている。これら入口開口部36a,37aはイ
ンテークマニホールド12のフロント側端部上方に位置
し、各吸気集合通路36,37はこれら入口開口部36a,37aか
ら後方に水平に延び、各吸気集合部36,37において最も
上流側に位置する独立吸気通路35の開口部38のほぼ真上
で下方に湾曲して段部36b,37bを形成する。そして、こ
の段部36b,37bの下流では、最も下流側に位置する開口
部38の後方位置までストレートに延びている。上記段部
36b,37bは、最上流に位置する開口部38の直上流に位置
するわけで、吸気流はこれら段部36b,37bにおいて下向
きに偏向せしめられる。

各吸気集合通路36,37の上記入口開口部36a,36bは、先
に説明した連通管18によって吸気冷却器17に接続されて
いる。この連通管18の内部に形成された連通路は、各吸
気集合通路36,37との接続部においては二つに分かれ、
上流側では１本に集合して吸気冷却器17に連通する。こ
れにより、左右吸気集合通路36,37が上流側で相互に連
通する。

各吸気集合通路36,37の下流側端部底面には略矩形の
開口39,40が形成され、これら開口39,40が下方の連通路
41によって相互に接続されている。この下流側連通路41
は、第６図に示すように、左右バンク間において吸気集
合通路36,37下方の左右独立吸気通路31間に生じるスペ
ースを利用したものであって、湾曲し吸気集合通路36,3
7に沿ってフロント側に大きく延びるようインテークマ
ニホールド12の底部に一体形成されている。このよう
に、左右吸気集合通路36,37の下流側が相互に連通し、
しかも、この下流側連通路が長いことによって、吸気系
の固有振動数は小さくなり低回転域において共鳴による
過給効果が高まる。この下流側連通路41の底部には、水
及びオイルが溜まるのを防ぐため、各バンクとの連結部
に向けて左右にドレン口42が設けられている。

左右バンク間に位置するインテークマニホールド12の
フロント側下方には、上記下流側連通路41に隣接して、
やはり各吸気集合部36,37下方の左右各独立吸気通路35
の間に、第５図に示す密閉されたバキュームチャンバー
43が形成されている。このバキュームチャンバー43は、
各独立吸気通路35に設けられたシャッターバルブ44を駆
動するアクチュエータ32および前記バルブボディー30内
のリリーフバルブを駆動するアクチュエータ29その他の
作動負圧を蓄えるものであって、チェックバルブ45を介
し左右独立吸気通路35の吸気負圧を導入し蓄える。

上記シャッターバルブ44は低速・低負荷時の吸気吹き
返しを防ぐために設けられているものである。低速・低
負荷時には、上記バキュームチャンバー43に蓄えられた
負圧が前記三方ソレノイドバルブ34を介して上記アクチ
ュエータ32に導かれ、このアクチュエータ32が作動する
ことにより各シャッターバルブ44が所定開度まで閉じら
れる。第８図は上記シャッターバルブの作動領域を示し
ている。

インテークマニホールド12のフロント側端部には、吸
気集合通路36,37の前記入口開口部36a,37aの真下の位置
に冷却水通路46が形成されている。この冷却水通路46
は、インテークマニホールド12の前端面中央に一端が開
口し、下方に延び二股に分かれて左右バンクとの連結部
に開口する。冷却水は上方の開口部から入って下方に流
れ各バンクに導かれる。

左右吸気集合通路36,37の下流端上壁にはバイパス用
の開口47,48がそれぞれ設けられ、これら開口47,48が位
置するインテークマニホールド12の上面に前記連結管28
が連結されている。連結管28は左右の吸気集合通路36,3
7にそれぞれ連通する二つの独立した通路28a,28bを形成
し、インテークマニホールド12の上方でフロント側に反
転して、その先端部には前記バルブボディー30が横置き
で連結されている。バルブボディー30には右側バンクに
対応する側に横向きの入口管部49が形成され、この入口
管部49に前記バイパス通路管27が連結されている。バイ
パス通路管27内の通路27aおよび上記連結管28内の通路2
8a,28bはスーパーチャージャー15をバイパスして吸気バ
イパス通路を構成する。

バルブボディー30内には、第６図に示すように負圧応
動式のアクチュエータ29に連結されたリリーフバルブ50
が設けられている。リリーフバルブ50は、第９図に示す
ように過給圧が所定値（0.6〜0.7kg/cm）以上になると
開いて過給圧をリリーフし、また、低負荷時（例えば吸
気負圧100mmHg以上）に開いて、スーパーチャージャー1
5をバイパスして吸気を流す。これにより、高負荷時の
過過給が防止され、また、低負荷時のポンプロスが軽減
される。

リリーフバルブ50配設部の詳細な構造は第７図に示す
とおりである。各吸気集合通路36,37に連通する二つの
通路28a,28bは、連結管28の隔壁部28cによって区画さ
れ、先端開口部28d,28eが近接ししかも狭められた形に
形成されている。そして、これらが開口する連結管の端
部28fにバルブボディー30が連結されている。バルブボ
ディー30は連結管28の上記両開口部28d,28eに連通する
単一の連通孔51を有し、該連通孔51にはバルブシート52
が装着されている。リリーフバルブ50はアクチュエータ
29のダイアフラム53に連結され、負圧作動によって上記
連通孔を開閉する。リリーフバルブ50が閉じたとき、リ
リーフバルブ50と隔壁28cの間には僅かな間隙ができ
る。この間隙があるため、リリーフバルブ50の着座時の
シール性が確保され、単一のリリーフバルブ50による両
開口部28d,28eの同時開閉が可能となる。

リリーフバルブ50が開いたとき各吸気集合通路36,37
に連通する二つの通路28a,28bは先端開口部28d,28eにお
いて相互に連通する。しかし、これら通路28a,28bは開
口部28d,28eにおいて狭められ、またリリーフバルブ50
によって絞られるため、両吸気集合通路を実質的に短絡
させるような連通状態は生じない。

また、この実施例においては、上記のようにエアクリ
ーナ13がエンジンルーム11内においてサスペンションタ
ワー前方の一側方に配設されるため、十分に容量が大き
いエアクリーナを用い、しかも前方からの冷たい空気を
導入して充 効率を向上させることができる。

吸気冷却器17もまたエンジンルーム11の前方部でエア
クリーナ13とは反対側に配設されるので、やはり、十分
なスペースを利用して大型のものを設置し、前方からの
冷たい空気によって冷却効果を上げることができる。

スロットルボディー20はスロットルバルブ19をアクセ
ルワイヤー等で操作する関係上、車室に近い位置に配置
しなければならないし、スーパーチャージャー15はこの
スロットルボディー20の下流に設けることが要求される
が、上記のようにスーパーチャージャー15がエアクリー
ナ13とは反対側に配設されているため、スーパーチャー
ジャー15よりも後方で十分車室に近い位置にスロットル
ボディー20を配設することができ、しかも、後方に緩や
かに湾曲するダクト22によってエアクリーナ13側につな
ぐことができるので、吸気抵抗が増大するような急な曲
がり部をつくらずともボンネットラインの中に十分収め
ることのできる吸気系が得られる。

また、インテークマニホールド12に対してフロント側
から吸気を導入するよう吸気冷却器17と吸気集合通路3
6,37の入口開口部36a,37aとが連通管18によって連結さ
れるので、共鳴効果を得るための分岐した通路部分の長
さを確保しながら、全体として連通路の長さの増大を抑
えスーパーチャージャー15の吐出抵抗を小さくすること
ができる。

また、エアクリーナ13からスーパーチャージャー15ま
での吸気通路が長いことによって、スーパーチャージャ
ー15から上流側に伝わる脈動波の減衰が大きくなるた
め、エアクリーナ13を介して外に漏れる吸気流音が小さ
くなる。しかもまた、スーパーチャージャー15の上流は
スロットルバルブ19によって絞られるため、とくに低負
荷時において吸気流音減衰の効果が大きくなる。したが
って、吸気流音を低減するためにとくにエアクリーナの
ボリュームを大きくする必要はなくなる。

また、スーパーチャージャー15の上流にスロットルバ
ルブ19が設けられているため、低負荷領域で各独立吸気
通路35のシャッターバルブ44が閉じられたときに、スー
パーチャージャー15にかかる負荷が小さくなり、その分
燃費を向上させることができる。

また、吸気バイパス通路を構成するバイパス管27は、
スーパーチャージャー15の直上流から右側ヘッドカバー
６の上方を横切ってエンジン本体１のバンク間のバルブ
ボディー30までほぼ最短距離で設けられているため、吸
気バイパス通路の吸気抵抗を小さくして低負荷時の充填
効率を高めることができる。このバイパス管は比較的径
が小さいため、エンジンの高さをそれほど増大させるこ
とはない。

左右吸気集合通路の下流側通路41は、上記のようにバ
ンク間のスペースを利用してインテークマニホールド12
下部の独立吸気通路35間に一体に形成されているため、
フロント側に湾曲する形で十分に通路長さが確保でき、
したがって、コンパクトな吸気系が得られるだけでな
く、独立吸気通路35および連通路41を含むインテークマ
ニホールド12下部の剛性が高まる。

また、各吸気集合通路36,37には、最上流に開口する
独立吸気通路35の開口部38の直上流に、吸気流を偏向さ
せる段部36b,37bが設けられていることにより、前方か
ら流れ込む吸気の流速が抑えられるともに下向きに流れ
が変えられるため、大きな慣性力で吸気がストレートに
流れ最後部に開口する独立吸気通路35に偏って流れ込む
といった現象が緩和される。また、段部36b,37bを設け
たことにより、インテークマニホールド12のフロント側
端部に冷却水通路46を設けるスペースが確保される。

バルブボディー30は、インテークマニホールド12の後
端部上方の連結管28の前方反転部に横置きで連結され、
その横向きに形成された入口管部49にバイパス通路管27
が接続されているので、バンク間の空間が有効に利用で
き、吸気バイパス系ひいては吸気系全体がコンパクトに
形成できる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、
その他いろいろな態様で実施できるものである。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、吸気系の
低回転側への共鳴効果のセッティングを阻害することな
く、単一のリリーフバルブで吸気バイパス通路の制御を
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体図、第２図は同実施例
におけるインテークマニホールドの平面図、第３図は同
正面図、第４図は第２図のA-A断面図、第５図は同B-B断
面図、第６図は同実施例におけるインテークマニホール
ドの構造を説明する模式図、第７図は同実施例の要部詳
細図、第８図および第９図は同実施例におけるシャッタ
ーバルブおよびリリーフバルブの制御領域図である。 1:エンジン、2:インテークマニホールド、15:過給機、2
7:バイパス通路管、28:連結管、28c:隔壁部、28d,28e:
開口部、30:バルブボディー、36,37:吸気集合通路、50:
リリーフバルブ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−102413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−86533（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−157228（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−237318（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−57740（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−202638（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭63−3375（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各気筒の独立吸気通路を点火順序の連続し
   ないグループ毎にそれぞの吸気集合通路に集合させると
   ともに該吸気集合通路の上流に過給機を配設した過給機
   付多気筒エンジンの吸気装置において、一端が前記過給
   機の上流に開口するとともに他端が前記各吸気集合通路
   に開口する吸気バイパス通路を前記各吸気集合通路への
   各開口部が近接するように配設し、該吸気バイパス通路
   に特定運転域で前記各開口部を同時に開く単一のリリー
   フバルブを配設したことを特徴とする過給機付多気筒エ
   ンジンの吸気装置。
2. 【請求項２】前記特定運転領域は過給圧が所定値以上の
   領域である請求項１記載の過給機付多気筒エンジンの吸
   気装置。
3. 【請求項３】前記特定運転領域は吸気負圧が所定値以上
   の領域である請求項１記載の過給機付多気筒エンジンの
   吸気装置。
4. 【請求項４】前記吸気バイパス通路の他端は各吸気集合
   通路の吸気下流側に接続する請求項１記載の過給機付多
   気筒エンジンの吸気装置。
5. 【請求項５】各開口部は隔壁部を挟んで隣接配置されて
   いる請求項１記載の過給機付多気筒エンジンの吸気装
   置。
6. 【請求項６】前記リリーフバルブは閉弁時に前記隔壁部
   との間に間隙ができる設定とした請求項５記載の過給機
   付多気筒エンジンの吸気装置。