JP2968066B2

JP2968066B2 - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JP2968066B2
Application number: JP3414091A
Authority: JP
Inventors: 知宏砂田; 光政藤田
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH04272426A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの吸気装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】吸気弁が開かれたときに吸気ポートに発
生する負圧波を上流側の容積部まで伝播させ、この負圧
波を容積部で正圧波に反転させ、この正圧波を再び吸気
ポートまで伝播させて吸気を燃焼室に押し込むといっ
た、いわゆる慣性効果を利用した圧力波過給により吸気
充填効率を高めるようにしたエンジンの吸気装置は従来
より知られている(例えば、実開昭６１−３６１２６号
公報参照)。ここで、慣性効果を効果的に発生させるに
は、吸気ポートと容積部との間の吸気経路長すなわち圧
力波伝播経路長を、吸気ポートの開閉周期に適応するよ
うに設定する必要がある。しかしながら、吸気ポートの
開閉周期はエンジン回転数によって変化するので、圧力
波伝播経路長が固定された吸気装置では、広い回転領域
で効果的に慣性効果を利用することができない。そこ
で、エンジン回転数に応じて圧力波伝播経路長を切り替
えるようにし、広い回転領域で効果的に慣性効果を利用
できるようにしたエンジンの吸気装置が提案されてい
る。

【０００３】具体的には、例えば、吸気経路長が比較的
長い低速吸気通路と、比較的短い高速吸気通路とを併設
し、高速吸気通路にエンジンの運転状態に応じて開閉さ
れる開閉弁を設けた吸気装置が提案されている。かかる
従来の吸気装置においては、エンジン低回転時(低速時)
には開閉弁が閉じられ、比較的長い低速吸気通路を通し
て、効果的に慣性効果を利用しつつ、吸気が供給される
ようになっている。また、エンジン高回転時(高速時)に
は開閉弁が開かれ、両吸気通路を通して吸気が供給され
るようになっている。このとき、圧力波は比較的短い高
速吸気通路を優先的に伝播するので、効果的に慣性効果
が発生するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
高速吸気通路に開閉弁が設けられた従来の吸気装置にお
いては、通常、開閉弁は低速吸気通路との接続部に配置
される。しかしながら、この場合、開閉弁が開かれたと
きに、弁体の一部が低速吸気通路内に突出し、この弁体
の突出によって低速吸気通路内の吸気の流れが妨げら
れ、切り替えショックが発生するといった問題がある。
また、開閉弁の開度が小さいときには、高速吸気通路の
開口通路断面積がほとんど増えないのにもかかわらず、
弁体が低速吸気通路内に比較的大きく突出するので、開
閉弁を開くことによって、かえって吸気の供給能力が減
少してしまうといった問題がある。

【０００５】そこで、開弁時に弁体が低速吸気通路内に
突出しないように、開閉弁を高速吸気通路の上流部に配
置するといった対応が考えられる。しかしながら、この
ようにすると、開閉弁が閉じられたときに、開閉弁下流
の高速吸気通路がデッドスペースとなり、このデッドス
ペースによって、低速吸気通路内の吸気の流れに乱れが
生じ、吸気の流れが妨げられるといった問題がある。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、比較的吸気経路長の長い低
速吸気通路と、比較的短い高速吸気通路とが設けられ、
高速吸気通路に開閉弁が設けられたエンジンの吸気装置
において、開閉弁開時に低速吸気通路内の吸気の流れが
妨げられず、かつ開閉弁閉時に高速吸気通路にデッドス
ペースが生じないエンジンの吸気装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するため
になされた本発明にかかるエンジンの吸気装置は、下流
端が各気筒の吸気ポートに接続される分岐吸気通路の上
流端に対して、比較的吸気経路長の長い低速吸気通路
と、比較的吸気経路長の短い高速吸気通路とが接続され
るとともに、高速吸気通路にエンジンの運転状態に応じ
て開閉される開閉弁が設けられたエンジンの吸気装置に
おいて、次の点を特徴とするものである。

【０００８】すなわち、上記吸気装置において、開閉弁
の配設位置は、少なくとも開閉弁全開時には弁体が低速
吸気通路側に突出し、かつ開閉弁の弁体が低速吸気通路
側に突出している状態においては、開閉弁開度にかかわ
らず、弁体の突出による低速吸気通路の通路断面積絞り
量が、高速吸気通路の開口通路断面積以下となるように
設定されている。さらに、開閉弁開時に弁体の弁軸より
高速吸気通路上流側に位置する部分が高速吸気通路の軸
線方向と平行となった状態において、弁体の弁軸より高
速吸気通路下流側に位置する部分が低速吸気通路下流側
を指向するような形状に、弁体が屈曲されている。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図６と図７とに示すように、６気筒Ｖ型エンジンＶＥに
は、気筒配列方向に長手となる第１,第２バンクＰ,Ｑが
設けられ、第１バンクＰ側にはフロント側から順に第
１,第３,第５気筒＃１,＃３,＃５が配置され、第２バン
クＱ側にはフロント側から順に第２,第４,第６気筒＃
２,＃４,＃６が配置されている。そして、エンジンＶＥ
のシリンダブロック１の、第１バンクＰ側の上面には第
１シリンダヘッド２が配置され、第２バンクＱ側の上面
には第２シリンダヘッド３が配置されている。

【００１０】そして、各気筒＃１〜＃６においては、夫
々、吸気弁４が開かれたときに、吸気ポート５から燃焼
室６内に吸気が吸入され、この吸気(混合気)がピストン
７によって圧縮された後点火プラグ(図示せず)によって
着火・燃焼させられ、排気弁８が開かれたときに燃焼ガ
スが排気ポート９に排出されるようになっている。な
お、吸気ポート５内へはインジェクタ１０から燃料が噴
射されるようになっている。

【００１１】エンジンＶＥに吸気を供給するために吸気
装置Ａが設けられている。吸気装置Ａには、第２バンク
Ｑのやや上方において、共通吸気通路１１が配置され、
この共通吸気通路１１には、内部にスロットル弁(図示
せず)を備えたスロットル部１５が設けられている。そ
して、吸気装置Ａは、エンジンの広い回転領域にわたっ
て、慣性効果による圧力波過給を効果的に行わせるため
に、スロットル部１５より下流側で、低速用(低回転時
用)吸気系統と高速用(高回転時用)吸気系統とに分けら
れ、エンジンＶＥはいわゆる可変吸気管長タイプとなっ
ている。

【００１２】低速用吸気系統は、実質的に、共通吸気通
路１１から分岐する１つの集合吸気通路１３と、この集
合吸気通路１３の下流側端部と連通する低速用サージタ
ンク１４と、夫々、上流側端部が低速用サージタンク１
４に接続される低速吸気通路１６とで構成されている。

【００１３】集合吸気通路１３は、気筒配列方向にみて
エンジンＶＥのリヤ寄りの位置において、スロットル部
１５下流から第１バンクＰ側に向かってエンジン幅方向
(気筒配列方向と直交する方向)に伸長している。そし
て、低速用サージタンク１４は気筒配列方向に長手とな
るように形成され、第１バンクＰの外側端部近傍におい
て、第１バンクＰのやや上方で、第１バンクＰのほぼ全
長にわたって配置されている。また、低速吸気通路１６
は、集合吸気通路１３より下側に配置され、気筒配列方
向にみて夫々対応する気筒が配置された位置で、低速用
サージタンク１４から分岐して第２バンクＱ側に向かっ
てエンジン幅方向に伸長している。ここで、低速用サー
ジタンク１４は、吸気の供給を安定化させるとともに、
低速時において負圧波を正圧波に反転させる容積部とし
て機能する。また、各低速吸気通路１６の管長は、低速
時に効果的に慣性効果が得られるような長さに設定され
ている。

【００１４】一方、高速用吸気系統は、実質的に、スロ
ットル部１５下流で共通吸気通路１１に接続され、気筒
配列方向に長手となるように形成される高速用サージタ
ンク１２と、気筒配列方向にみて夫々対応する気筒が配
置された位置で、高速用サージタンク１２から分岐する
高速吸気通路１７と、各高速吸気通路１７を開閉する開
閉弁２１とで構成されている。各開閉弁２１は、後で説
明するように、アクチュエータ２３によって一律に開閉
されるようになっている。ここで、高速用サージタンク
１２は、高速時において負圧波を正圧波に反転させる容
積部として機能する。なお、各高速吸気通路１７の管長
は、高速時に有効に慣性効果が得られるような長さに設
定されている。

【００１５】そして、低速吸気通路１６と高速吸気通路
１７とは下流側端部で集合され、分岐吸気通路１８の上
流側端部に接続されている。なお、分岐吸気通路１８の
下流側端部は吸気ポート５に接続されている。

【００１６】図２と図３とに示すように、夫々、第１〜
第６気筒＃１〜＃６の高速吸気通路１７を開閉する各開
閉弁２１は、気筒配列方向(図３では左右方向)に伸長す
る１つの弁軸２２に取り付けられている。この弁軸２２
はリンク機構２４を介してアクチュエータ２３に連結さ
れている。ここで、アクチュエータ２３の圧力室には負
圧導入通路２５を通して負圧または大気圧が導入される
ようになっており、圧力室に導入される圧力を切り替え
ることによって、弁軸２２がその軸線まわりに回動させ
られ、これに伴って開閉弁２１が高速吸気通路１７を開
閉するようになっている。

【００１７】図１に示すように、弁軸２２は、高速吸気
通路１７の低速吸気通路１６への接続部Ｓより所定の距
離dだけ高速吸気通路上流側となる位置に配置されてい
る。ここで、距離dは十分に小さく設定されているの
で、開閉弁閉時には、開閉弁下流の高速吸気通路１７の
容積すなわちデッドスペースが非常に小さくなる。この
ため、開閉弁閉時において、低速吸気通路１６内での吸
気の流れに乱れが生じない。

【００１８】そして、開閉弁２１(弁体)は、弁体下半部
２１aと弁体上半部２１bとが、弁軸２２に取り付けられ
た部分近傍で角度θだけ屈曲するように形成されてい
る。このため、閉弁時においては、弁体下半部２１aは
高速吸気通路１７の下面１７aにほぼ垂直に当接するよ
うになっているが、弁体上半部２１bは上記屈曲によ
り、高速吸気通路１７の上面１７bと、およそ(９０°−
θ)の角をはさんで当接するようになっている。また、
開閉弁２１は、弁軸２２を矢印Ｘ₁方向に回動させるこ
とによって開かれ、矢印Ｘ₂方向に回動させることによ
って閉じられるようになっている。

【００１９】ここで、開閉弁２１が開かれる場合(Ｘ₁方
向)、弁軸２２が接続部Ｓより距離dだけ高速吸気通路上
流側に配置されているので、開閉弁開度が比較的小さい
ときには、弁体下半部２１aが低速吸気通路１６内に突
出せず、したがって低速吸気通路１６の通路断面積は全
く絞られない。これに対して、弁体上半部２１bと上面
１７bとの間と、弁体下半部２１aと下面１７aとの間と
には、開口部が形成される。ここで、弁体上半部２１b
は、前記したとおり、上面１７bに対して傾斜している
ので、開閉弁２１(弁軸２２)のＸ₁方向への回動に伴っ
て、弁体上半部２１bと上面１７bとの間の開口部は急速
に拡大する。したがって、高速吸気通路１７の開口通路
断面積が急速に増加する。なお、弁体下半部２１aは閉
弁時に下面１７aに対してほぼ垂直に当接しているの
で、この状態では、開閉弁２１のＸ₁方向への回動に対
する、弁体下半部２１aと下面１７aとの間の開口部の拡
大は非常にゆるやかである。

【００２０】さらに開閉弁２１がＸ₁方向に回動する
と、弁体下半部２１aが低速吸気通路１６内に突出する
ようになり、この後開閉弁開度の増加に伴って弁体下半
部２１aの突出量が増加するが、前記したとおり、この
状態では、高速吸気通路１７の開口通路断面積がすでに
大きくなっているので、開閉弁２１の回転角すなわち開
閉弁開度のいかんにかかわらず、常に低速吸気通路１６
の通路断面積絞り量は、高速吸気通路１７の開口通路断
面積より小さくなる。したがって、弁体下半部２１aが
低速吸気通路１６内に突出しても、その影響は小さく、
吸気充填効率の低下を招かない。

【００２１】仮想線で示すように、開閉弁２１が全開状
態となったときには、弁体上半部２１bが高速吸気通路
１７の軸線方向とほぼ平行となるが、前記したとおり開
閉弁２１が角度θだけ屈曲して形成されているので、弁
体下半部２１aは、角度θに対応する分だけ低速吸気通
路１６内において下流側を指向して傾斜配置される。し
たがって、開閉弁全開時における弁体下半部２１aの低
速吸気通路１６内への突出量は小さくなる。例えば、開
閉弁全開状態における低速吸気通路１６の通路断面積絞
り量は、図４中の領域Ａのようになるが、このとき高速
吸気通路１７の開口通路断面積は、図５中の領域Ｂのよ
うになる。図４,図５から明らかなように、弁体下半部
２１aの突出による低速吸気通路１６の通路断面積絞り
量は小さく、一方高速吸気通路１７の開口通路断面積は
十分に大きくなっている。

【００２２】また、開閉弁２１をＸ₁方向に回動させる
ことによって開弁させるようにしているので、低速吸気
通路１６内に突出する下半部２１aは、低速吸気通路１
６内のエアの流れと、弁体下半部２１aと下面１７aの間
の開口部から低速吸気通路１６ないし分岐吸気通路１８
に流入するエアの流れの両方に対して、抵抗が小さくな
るような姿勢となる。このため、吸気の乱れが発生せ
ず、開閉弁２１の開閉による切り替えショックが発生し
ない。なお、開閉弁２１を、本案とは逆にＸ_２方向に回
動させることによって開弁させるようにした場合には、
低速吸気通路１６内に突出する弁体によって、低速吸気
通路１６内を流れるエアが高速吸気通路１７の上流に向
かって案内され、また高速吸気通路１７の上面側を流れ
るエアが低速吸気通路１６の上流に向かって案内される
ので、接続部Ｓ付近で非常に大きなエアの乱れが生じ、
大きな切り替えショックが発生することになる。以上、
本発明によれば、開閉弁閉時における高速吸気通路での
デッドスペースの発生を低減しつつ、開閉弁開時におけ
る開閉弁の低速吸気通路内への突出量を低減することが
できる。

【００２３】

【発明の作用・効果】本発明によれば、開閉弁が、低速
吸気通路との接続部に近い位置で高速吸気通路に設けら
れるので、開閉弁閉時のデッドスペースを小さくするこ
とができる。このため、開閉弁閉時の低速吸気通路内で
の吸気の流れに乱れが発生せず、吸気の供給が円滑化さ
れる。また、開閉弁開時の弁体の低速吸気通路内への突
出量が小さくなり、低速吸気通路の通路断面積絞り量
が、高速吸気通路の開口通路断面積以下となるので、開
閉弁の切り替えショックの発生が防止され、かつ吸気の
流れが円滑化される。

【００２４】さらに、開閉弁の弁体を屈曲させているの
で、開閉弁が開かれたときに、高速吸気通路の開口通路
断面積の拡大率が大きくなり、低速吸気通路の通路断面
積絞り量を、高速吸気通路の開口通路断面積より小さく
設定するのが容易となる。したがって、開閉弁をより低
速吸気通路側に近接して配置することでき、開閉弁閉時
のデッドスペースをより小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる吸気装置の、高速吸気通路と低
速吸気通路の接続部まわりの立面断面説明図である。

【図２】本発明にかかる吸気装置に設けられた、開閉弁
開閉用アクチュエータの正面説明図である。

【図３】本発明にかかる吸気装置の高速吸気通路の、開
閉弁まわりの平面断面説明図である。

【図４】開閉弁全開時における、開閉弁の弁体の低速吸
気通路への突出状態を示す模式図である。

【図５】開閉弁全開時における、高速吸気通路の通路断
面を示す模式図である。

【図６】本発明にかかる吸気装置を備えた６気筒Ｖ型エ
ンジンの、一部断面正面立面説明図である。

【図７】図６に示すエンジンの平面説明図である。

【符号の説明】

ＶＥ…エンジンＡ…吸気装置Ｐ…第１バンクＱ…第２バンク＃１〜＃６…第１〜第６気筒５…吸気ポート１２…高速用サージタンク１３…集合吸気通路１４…低速用サージタンク１６…低速吸気通路１７…高速吸気通路１８…分岐吸気通路２１…開閉弁２１a…弁体下半部２１b…弁体上半部２２…弁軸２３…アクチュエータ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下流端が各気筒の吸気ポートに接続され
る分岐吸気通路の上流端に対して、比較的吸気経路長の
長い低速吸気通路と、比較的吸気経路長の短い高速吸気
通路とが接続されるとともに、高速吸気通路にエンジン
の運転状態に応じて開閉される開閉弁が設けられたエン
ジンの吸気装置において、開閉弁の配設位置が、少なくとも開閉弁全開時には弁体
が低速吸気通路側に突出し、かつ開閉弁の弁体が低速吸
気通路側に突出している状態においては、開閉弁開度に
かかわらず、弁体の突出による低速吸気通路の通路断面
積絞り量が、高速吸気通路の開口通路断面積以下となる
ように設定され、開閉弁開時に弁体の弁軸より高速吸気通路上流側に位置
する部分が高速吸気通路の軸線方向と平行となった状態
において、弁体の弁軸より高速吸気通路下流側に位置す
る部分が低速吸気通路下流側を指向するような形状に、
弁体が屈曲されていることを特徴とするエンジンの吸気
装置。