JP3075737B2 - 複数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、例えば自動車の４サイクル多気筒エンジン
の吸気装置に関し、特にアイドリング時等の低負荷運転
状態における各気筒間の吸気負圧のばらつきを防止でき
るようにした吸気装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、自動車用４サイクルエンジンにおいては、
吸入空気柱の動的効果を利用して吸入空気量を増大する
ようにした、いわゆる慣性過給の手法が採用されてい
る。この慣性過給効果をエンジンの低速運転領域から高
速運転領域にわたって得るには、有効吸気管長を低速時
には長く、高速時は短くする必要がある。そのため、従
来、低速運転領域と高速運転領域とで有効吸気管長を変
えるようにした吸気装置が採用されている。このような
吸気装置として、従来、例えば各気筒に接続された吸気
通路の上流端に低速用サージタンクを接続し、上記吸気
通路の途中に高速用サージタンクを接続するとともに、
該接続部に切り換えバルブを配設した構造のものがあ
る。

この吸気装置では、切り換えバルブを低速時は閉じ、
高速時は開くことにより、有効吸気管長を低速時は長
く、高速時は短くすることができ、低速，高速の両領域
において吸入空気量を増大できる。

一方、この種の多気筒エンジンにおいて各気筒ごとに
独立のスロットル弁を設けた場合、アイドリング時等の
低負荷運転状態において各スロットル弁を略全閉にする
と、各気筒ごとの吸気負圧にばらつきが生じるという問
題がある。この問題を解消するため上記吸気装置では、
各吸気通路のスロットル弁の下流側と全気筒共通のバラ
ンスタンクとをバイパス通路で接続し、これにより各気
筒の吸気負圧を均一化するようにしている。

ところで、上記バランスタンクと吸気通路のスロット
ル弁下流側とを連通させた状態で高速運転領域に移行す
ると、上記バランスタンクによって有効吸気管長が上述
の慣性過給効果が得られる長さからずれてしまい、所望
の吸入空気量が得られなくなるおそれがある。このよう
な有効吸気管長への悪影響を防止するために、従来、上
記バイパス通路に切り換えバルブを配設し、この切り換
えバルブをアクチュエータにより開閉駆動し、スロット
ル弁の開時に切り換えバルブを閉じることにより、高速
運転領域ではバランスタンクと吸気通路とを遮断するよ
うにしたものが提案されている（特開昭62−139960号公
報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来公報の吸気装置では、切り換
えバルブをアクチュエータで開閉駆動することから、構
造が煩雑となり易く、しかも部品点数が増え、それだけ
コストが上昇するという問題点がある。また、上記従来
装置では、切り換えバルブをON,OFF制御する構造である
ことから、スロットル弁開度，即ちエンジンの運転状態
に応じて切り換え弁の開度を自由に設定することはでき
ないという問題もある。

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、切り換えバルブの開閉制御を簡素化してコスト
を低減できるとともに、バイパス通路の開度をエンジン
運転状態に応じた開度に設定できる複数気筒エンジンの
吸気装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は、複数気筒のそれぞれに接続された各
吸気通路にスロットル弁を配設し、該各吸気通路のスロ
ットル弁より下流側と全気筒共通のバランスタンクとを
バイパス通路で接続するとともに、該各バイパス通路に
上記バランスタンクと上記各吸気通路との連通状態を切
り換える切り換えバルブを配設した複数気筒エンジンの
吸気装置において、上記切り換えバルブを、クランク軸
方向に延びる１本の丸棒状で、かつ上記各バイパス通路
を開閉する平板状の弁板を有する大径の弁部同士を小径
の連結部で接続してなるものとし、上記スロットル弁の
弁軸の一端部と上記切り換えバルブの一端部とを、スロ
ットル弁開度が増加するほど切り換えバルブ開度を減少
させる逆比例動作領域を含むリンク機構により接続した
ことを特徴としている。

〔作用〕

本発明に係る複数気筒エンジンの吸気装置によれば、
切り換えバルブとスロットル弁とをリンク機構で連結
し、上記スロットル弁の開時に切り換えバルブが閉じる
ようにしたので、アイドリング時等の低負荷運転状態に
おいてスロットル弁が略全閉になると切り換えバルブが
開き、各気筒とバランスタンクとが連通され、これによ
り各気筒間の吸気負圧のばらつきを防止できる。また、
上記スロットル弁が開くに連れて切り換えバルブがバイ
パス通路を閉じるから、高速運転領域における有効吸気
管長への悪影響を防止でき、所望の吸入空気量が得られ
る。

また、本発明では、切り換えバルブを、上記各バイパ
ス通路を開閉する平板状の弁板を有する大径の弁部同士
を小径の連結部でクランク軸方向に延びる１本の丸棒状
に接続したものとし、さらに該切り換えバルブとスロッ
トル弁とを機械的なリンク機構で連結したので、従来の
アクチュエータによる開閉制御に比べて構造を簡素化で
きるとともに部品点数を削減でき、それだけコストを低
減できる。さらに、リンク機構の長さや形状を変えるこ
とにより、スロットル弁開度が増加するほど切り換えバ
ルブ開度を減少させる逆比例動作領域を持たせることが
でき、従来のON,OFF制御する構造では困難であったエン
ジンの運転状態に応じた調整が可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第６図は本発明の一実施例による４気筒
エンジンの吸気装置を説明するための図である。

図において、１は本実施例装置を備えた自動車用４サ
イクル４気筒エンジンであり、これはフード45で覆われ
たエンジンルーム内に搭載されている。このエンジン１
は主としてシリンダブロック２の上面にシリンダヘッド
３を締結し、これの上面にヘッドカバー４を装着すると
ともに、上記シリンダブロック２の下面にオイルパン５
を接続した構造のものである。8a,8bは上記シリンダヘ
ッド３内に配設された排気カム軸，吸気カム軸であり、
該両カム軸8a,8bの第２図右端同士はこれに固着された
カムスプロケット9,9にカムチェン10を巻回することに
より連結されており、また排気カム軸8aは左端に固着さ
れたタイミングプーリ8cとクランク軸７に固着されたク
ランクプーリ7aとの間にタイミングベルト12を巻回する
ことによりクランク軸で駆動されるようになっている。
なお、11aはオイルポンプ駆動用プーリ、11bは冷却水ポ
ンプ駆動用プーリ、11cはアイドラプーリ、13はタイミ
ングベルト12を一定の張力に自動調整するオートテンシ
ョナである。また14はブローバイガス中のオイルを分離
するPCV装置、６は点火プラグ挿入孔である。

そして、上記ヘッドカバー４の上方に本実施例の特徴
をなす吸気装置20が搭載されている。この吸気装置20
は、主として上記シリンダヘッド３の各吸気ポート3aの
開口部に接続されたスロットル弁21と、該各スロットル
弁21に接続された４本の吸気管22と、該各吸気管22の上
流端に接続された低速用第１サージタンク23,及び上記
各吸気管22の途中に連通するよう一体形成された高速用
第２サージタンク24と、該両サージタンク23,24に分岐
ダクト40を介して接続されたエアクリーナ42とから構成
されている。またこの吸気装置20は、上記第２サージタ
ンク24をブラケット25aを介してシリンダヘッド３にボ
ルト締めするとともに、右端の上記吸気管22をブラケッ
ト25bを介してシリンダヘッド３にボルト締めすること
により固定支持されている。

また、上記第１サージタンク23,及び第２サージタン
ク24には分岐ダクト40が接続されている。この分岐ダク
ト40は短管部40aとこれにより長い長管部40bと、両者を
接続する基部40cとからなる略ｙ字状のもので、上記長
管部40bは第１サージタンク23に、短管部40aは第２サー
ジタンク24にそれぞれ連通接続されている。また、上記
基部40cにはエアフロメータ41が接続されており、該エ
アフロメータ41にはエアクリーナ42が接続されている。

上記吸気管22は、上記第１サージタンク23に一体形成
された各第１吸気管22aと、略Ｊ字状に屈曲形成された
各第２吸気管22bとをそれぞれ接続ホース33で分割可能
に接続した構造となっている。上記各第２吸気管22bの
下流端は後述するスロットル弁21にボルト締め固定され
ており、ここからヘッドカバー４の後側コーナ部4bを囲
むように上方に屈曲され、フード45とヘッドカバー４と
の間を通って前側コーナ部4aに延びている。また、上記
第１吸気管22aは、シリンダヘッド３とヘッドカバー４
との合面の前側に配置された第１サージタンク23から上
記ヘッドカバー４の前側コーナ部4aに延びている。そし
て上記第１吸気管22aの下流端と第２吸気管22bの上流端
とに上記接続ホース33が嵌装され、バンド33aで締めつ
け固定されている。上記接続ホース33はゴム，あるいは
樹脂からなる非金属材料で形成されたもので、該接続ホ
ース33は上記ヘッドカバー４の前側コーナ部4aを囲む曲
線状に形成されている。

上記第２サージタンク24は底部24aに蓋部24bを接続し
た２分割構造となっている。この底部24aに上記第２吸
気管22bの湾曲部分が一体形成されており、また、該屈
曲部に連通するよう形成され、第２吸気管22bにボルト
締めされた接続部34の開放口34aが該第２サージタンク2
4内に開口している。さらに、この各接続部34内には切
り換え弁35が配設されており、該切り換え弁35は全開時
に第２吸気管22bの中心線Ａの接線上に位置するように
なっている。上記各切り換え弁35は駆動軸36により連結
されている。この駆動軸36の突出端にはアームプレート
37が固着されており、該プレート37にはダイヤフラム式
アクチュエータ38のピストンロッド38aが連結されてい
る。このアクチュエータ38は上記接続部34を、低速運転
時は閉じ，高速運転時は開けるよう上記切り換え弁35を
進退駆動する。これにより、低速運転時における有効吸
気管長は、第１サージタンク23の開口から吸気管22の全
長を通って吸気ポート3aまでの長さとなり、高速運転時
における有効吸気管長は、第２サージタンク24の開放口
34aから第２吸気管22bの湾曲部分を通って吸気ポート3a
までの長さとなり、これにより低速，高速運転領域の両
方で慣性過給の効果が得られるよう構成されている。

上記各スロットル弁21は、スロットルボディ21b内に
スロットル弁板26を配設し、該弁板26が固着されたスロ
ットルシャフト26aの両端をスロットルボディ21b外に突
出させた構造となっている。上記各スロットル弁21のス
ロットルシャフト26aは連結部材27を介して相互に連結
されており、また中央２つのスロットル弁21同士を連結
する連結部材27はアクセルワイヤを介してアクセルペダ
ルに連結されている。これにより各スロットル弁板26が
アクセルペダルの踏込み量に応じて吸気通路を開閉す
る。

また、上記各スロットルボディ21bにはバイパス通路2
1aが形成されている。このバイパス通路21aの下流端は
スロットル弁板26より下流側に開口しており、上流端は
バランスタンク28に連通している。このバランスタンク
28は、上記第２サージタンク24の底部24aの下面に、上
記４本の吸気管22bを連通させ、かつ所定の容量を有す
るように形成されている。そして上記連通部には上記バ
イパス通路21aと直交するバルブ孔29が形成されてお
り、このバルブ孔29にはシャフト状の切り換えバルブ30
が回転自在に挿入されている。この切り換えバルブ30は
丸棒製のもので、所定ピッチ毎に配設された４つの大径
の弁部30bを小径の連結部30cで接続してなる。上記弁部
30bは上記バルブ孔29に気密に摺接しており、中央に平
板状の弁板30aが一体形成されている。この弁板30aによ
ってバイパス通路21aを開閉するよう構成されている。

そして、上記スロットル弁21のスロットルシャフト26
aの突出端部，及び切り換えバルブ30の端部にはそれぞ
れアームプレート31a,31bがボルト締め固定されてお
り、両アームプレート31a,31bはリンクプレート31cで連
結されている。これにより、上記スロットル弁21の全閉
時に切り換えバルブ30がバイパス通路21aを開き、該ス
ロットル弁21が所定量開いた時にバイパス通路21aを閉
じるよう構成されている。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例エンジン１の吸気装置20では、エアクリーナ
42から吸入された燃焼用空気は、低速運転領域では第１
サージタンク23から吸気管22の全長を通って吸気ポート
3aに吸引され、また高速運転領域では第２サージタンク
24の切り換え弁35を開くことにより上述の経路に加え
て、第２サージタンク24から第２吸気管22bの下流部分
を通る経路でも吸引される。この場合、吸入空気はエア
クリーナ42から分岐ダクト40を介して第２サージタンク
24に直接供給される。

そして本実施例では、アイドリング時の低負荷運転状
態においてスロットル弁21が閉じると、切り換えバルブ
30がバイパス通路21aを開けることから、各吸気ポート3
aがバランスタンク28に連通し（第４図の実線参照）、
これにより各気筒間の吸気負圧のばらつきが吸収され
る。また、上記スロットル弁26が開くに連れて、該開度
に応じて切り換えバルブ30が回転してバイパス通路21a
を閉じることとなり（第４図の二点鎖線参照）、これに
より高速運転領域におけるバランスタンク28による有効
吸気管長への悪影響を回避して所望の吸入空気量が確保
される。

このように本実施例によれば、切り換えバルブ30を、
上記各バイパス通路21aを開閉する平板状の弁板30aを有
する大径の弁部30b同士を小径の連結部30cでクランク軸
方向に延びる１本の丸棒状に接続したものとし、さらに
切り換えバルブ30とスロットル弁26とをアームプレート
31a,31b及びリンクプレート31cで連結したので、従来の
アクチュエータによる開閉制御に比べて構造を簡略化し
て部品点数を削減でき、それだけコストを低減できる。

また、上記アームプレート31a,31b及びリンクプレー
ト31cの形状，長さ等を適宜変えることにより、切り換
えバルブ30の開度をスロットル弁21の開度に応じた開度
に設定することができ、従って従来のON,OFF制御する構
造に比べてエンジンの運転状態によりよく対応できる。

ここで、第６図は、スロットル弁開度と切り換えバル
ブ開度との関係を示す特性図であり、本実施例によれば
上記アームプレート31a,31b及びリンクプレート31cの形
状，長さを適宜変えることにより切り換えバルブ30の開
度特性を変化させることができる。なお、図中、破線は
従来のON,OFF制御の場合を示す。

同図において、曲線ａ（実線）は目標特性であり、切
り換えバルブの開度は、スロットル弁が所定開度t1以下
のときは全開で、かつ所定開度t2以上のときは全閉であ
り、その途中はスロットル弁開度に逆比例している。こ
れに対して曲線ｂ（一点鎖線）は上記実施例の場合の特
性であり、切り換えバルブの開度は、スロットル弁の全
閉時には、全開より若干閉じているが、スロットル弁が
開くに連れて全開となり、この後スロットル弁開度に略
逆比例して閉じており、上記目標特性と略一致してい
る。また曲線ｃ（二点鎖線）は、上記リンク機構を変え
た場合の特性であり、切り換えバルブの開度は、スロッ
トル弁の全閉時に全開となっており、ここからスロット
ル弁開度に略逆比例して閉じるようになっている。

なお、上記実施例では慣性過給効果を利用した吸気装
置に適用した場合を例にとって説明したが、本発明の適
用範囲はこれに限定されるものではなく、複数気筒エン
ジンにおけるバランスタンクを備えた吸気装置であれば
いずれにも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る複数気筒エンジンの吸気装
置によれば、切り換えバルブを、各バイパス通路を開閉
する平板状の弁板を有する大径の弁部同士を小径の連結
部でクランク軸方向に延びる１本の丸棒状に接続したも
のとし、さらに該切り換えバルブとスロットル弁とを、
スロットル弁開度が増加するほど切り換えバルブ開度を
減少させる逆比例動作領域を有するリンク機構により接
続したので、部品点数を削減して構造を簡素化でき、コ
ストを低減できる効果があるとともに、切り換えバルブ
の開度をスロットル弁開度に応じた開度に設定できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例による４サイク
ル４気筒エンジンの吸気装置を説明するための図であ
り、第１図はその正面図、第２図はその平面図、第３図
は吸気装置の第２サージタンク部分を示す正面図、第４
図はその断面図、第５図はそのスロットル弁部分を示す
断面図、第６図はスロットル弁開度と切り換えバルブ開
度との関係を示す特性図である。 図において、１は４気筒エンジン、20は吸気装置、21は
スロットル弁、21aはバイパス通路、22は吸気管（吸気
通路）、28はバランスタンク、30は切り換えバルブ、31
a,31bはアームプレート、31cはリンクプレート（リンク
機構）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 27/02 F02M 35/104

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数気筒のそれぞれに接続された各吸気通
   路にスロットル弁を配設し、該各吸気通路のスロットル
   弁より下流側と全気筒共通のバランスタンクとをバイパ
   ス通路で接続するとともに、該バイパス通路に上記バラ
   ンスタンクと上記各吸気通路との連通状態を切り換える
   切り換えバルブを配設した複数気筒エンジンの吸気装置
   において、上記切り換えバルブを、クランク軸方向に延
   びる１本の丸棒状で、かつ上記各バイパス通路を開閉す
   る平板状の弁板を有する大径の弁部同士を小径の連結部
   で接続してなるものとし、上記スロットル弁の弁軸の一
   端部と上記切り換えバルブの一端部とを、スロットル弁
   開度が増加するほど切り換えバルブ開度を減少させる逆
   比例動作領域を含むリンク機構により接続したことを特
   徴とする複数気筒エンジンの吸気装置。