JPH01187313A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、共鳴効果を利用して吸気の充填効率の向上を
図ったエンジンの吸気装置に関するものである。

［従来技術］ 吸気の動的効果を利用して充填効率の向上を図ったエン
ジンの吸気装置はよく知られている。

このような吸気装置においては、一般に各気筒を吸気行
程が連続しない気筒同士で構成される気筒群に分けて、
各気筒群毎に吸気系統を形成し、各気筒に接続される独
立吸気通路の上流側端部を容積部に接続し、該容積部の
上流側に共鳴通路を設け、高速時には、゛上記容積部を
圧力反転部とする慣性効果により吸気の充填効率を高め
、一方低速時には、各気筒で発生する圧力波を、各気筒
と、上記共鳴通路の上流側端部に設けられた圧力反転部
との間の吸気通路内を往復伝播させ、共鳴通路内に生じ
る共鳴効果によって、振幅の大きな合成波を形成させ、
かかる合成波の正圧によって吸気を燃焼室に押し込んで
吸気の充填効率を高めるようにしている（例えば、特公
昭６０−１４１６９号公報参照）。

ところが、このような従来の吸気装置は、大きな容積部
を必要とするので、吸気装置が大型化し、エンジンルー
ム内のレイアウトが制約されるといった問題があり、さ
らに低速時において共鳴効果による圧力波過給を行う際
、圧力波が容積部で減衰するので、十分な共鳴効果か得
られないといった問題があった。

そこで、上記問題点を解決するために、吸気系統に容積
部を設けることをやめ、圧力波の減衰を防止して低速時
の共鳴効果を高める一方、別途、高速時の圧力波の周期
に応じた伝播経路長を有する共鳴通路を設けるなどして
、高速時においても、共鳴効果を利用して圧力波過給を
行うようにしてコンパクト化を図った吸気装置が提案さ
れている。

そして、このように吸気系統に容積部を設けることをや
めてコンパクト化を図った従来の吸気装置でも、低速時
においては、前記の特公昭６０−１４１６９号公報に示
されたような従来の吸気装置と同様、各気筒群毎の吸気
系統の上流側端部において、両気筒群の共鳴通路が集合
する集合部を圧力反転部として、吸気ボート近傍に発生
する負圧波を共鳴させることによって、共鳴効果による
圧力波過給を行うようになっている。

ところが、低速時においては、圧力波の周期が長くなる
一方、圧力波の伝播速度は一定（音速）なので、上記圧
力波を共鳴させるためにはかなり長い共鳴通路を必要と
する。このため、吸気系統の経路長を長く設定せざるを
得す、吸気装置のコンパクト化が徹底されないといった
問題があり、さらに全体の吸気系統の経路長が長くなる
ので、その前端部近傍に設けられるエアクリーナのレイ
アウトが複雑となるといった問題があった。

また、各気筒と、エアフローメータあるいはスロットル
弁との間の吸気経路長が長くなるので、スロットル弁を
開閉操作したときに各気筒への吸気供給量が迅速に応答
しなくなり、さらには、各気筒への吸気供給量の変化が
エアフローメータで迅速に検出されなくなるので、エン
ジンの制御応答性が悪くなるといった問題があった。

さらに、吸気装置全体の吸気系統の経路長を短くしよう
とすると、共鳴通路の経路長は所定の長さを確保しなけ
ればならないので、エアフローメータと集合部との間の
吸気系統の経路長を短縮せざるを得す、ここにスロット
ル弁を配置することかむずかしくなり、このため、゛ス
ロットル弁を共鳴通路に配置せざるを得ず、スロットル
弁が２つ必要となるので、コストか高くなるといった問
題があった。

［発明の目的］ 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされた乙のであっ
て、コンパクトな構造で低速域から高速域にわたって高
い吸気の動的効果が得られ、充填効率の向上を図ること
ができる、低コストのエンノンの吸気装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ 本発明は上記の目的を達するため、吸気行程が連続しな
い気筒同士で構成される気筒群毎に、夫々独立吸気通路
を介して各気筒と連通する連通部を設け、該連通部の一
方の端部近傍に上流側吸気通路を接続して、該上流側吸
気通路を連通部の」二記端部とは反対側の端部方向に伸
長するように配置するとともに、該上流側吸気通路にこ
れを開閉する開閉弁を設ける一方、上記開閉弁をバイパ
スして上流側吸気通路の開閉弁より上流側と開閉弁より
下流側とを連通ずる通路断面積が小さく設定されたバイ
パス吸気通路を、上流側吸気通路と連通部との間に配置
し、かつ所定の低速時には上記開閉弁を閉じるように制
御する開閉弁制御手段を設けたことを特徴とするエンジ
ンの吸気装置を提供する。

［発明の作用・効果］ 本発明によれば、所定の低速時には、開閉弁制御手段に
よって開閉弁が閉じられ、上流側吸気通路が遮断される
。したがって、１つの気筒群において、各気筒の吸気弁
が開かれたときに吸気ポート近傍に発生する負圧波は、
順に、各独立吸気通路と、連通部と、バイパス吸気通路
とを介して（ただし、上流側吸気通路の、バイパス吸気
通路によってバイパスされない部分も経由する）、両気
筒群の各上流側吸気通路の集合部まで伝播し、該集合部
て正圧波に反転して反射され、上記伝播経路を逆方向に
伝播して各吸気ボートに戻るといった現象が繰り返され
、その結果、複数の圧力波が重ね合わせられて合成波が
形成される。

そして、上記バイパス吸気通路は、通路断面猜が」二点
側吸気通路より小さく設定されているので、ヘルムホル
ツの共鳴原理から明らかなように、バイパス吸気通路の
等価管長は上流側吸気通路の等価管長よりかなり長くな
る。このため、バイパス吸気通路を介して圧力波が伝播
するときには、上流側吸気通路を介して圧力波が伝播す
る場合よりもかなり低速域において圧力波が共鳴する。

したがって、吸気系統の経路長をそれ程長くしなくても
、低速時において強力な共鳴効果が得られるので、コン
パクトな構造で充填効率の向上が図れる。

また、吸気系統の経路長が短くてすむので、吸気装置の
応答性が良くなり、かつ、エアクリーナのレイアウトが
容易となる。さらに、レイアウトにゆとりができるので
、集合部より上流側の共通吸気通路の経路長をやや長く
設定して、該共通吸気通路にスロットル弁を設け、従来
のものでは各上流側吸気通路に夫々設けていたスロット
ル弁を１つに減らすことができる。

なお、高速時においては、低速時及び高速時の両方で共
鳴効果による圧力波過給を行うようにした従来の吸気装
置と同様に、高速時の圧力波の周期に応じた伝播経路長
を有する共鳴通路を設けるなどして、高速時においても
、強力な共鳴効果が得られるようにすればよい。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図に示すように、Ｖ型６気筒エンジンＶＥは、点火
時期が順にクランク角で１２０°（以下、単に角度のみ
で示す）づつ遅れる第１〜第６気筒Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ
、Ｆで構成され、点火順序が連続しない第１．第３．第
５気筒Ａ、Ｃ，Ｅは第１バンクＰ側に配置され、一方点
火順序が連続しない第２゜第４．第６気筒Ｂ、Ｄ、Ｆは
第２バンクＱ側に配置されている。

そして、例えば第１気筒Ａは、吸気弁１ａが開かれたと
きに、吸気ボート２ａを介して独立吸気通路３ａから燃
焼室４ａ内に吸気（混合気）を吸入し、この混合気をピ
ストン（図示せず）で圧縮して点火プラグ（図示せず）
で着火・燃焼させ、燃焼ガスを排気弁７ａが開かれたと
きに排気ボート８ａを介して独立排気通路９ａに排出す
るような一連の行程が連続的に繰り返されるような基本
構成となっている。なお、第２〜第６気筒Ｂ−Ｆについ
ても、夫々第１気筒Ａと同様の構成となっており、対応
する部材には第１気筒Ａと同一番号を付し、添字ｂ−ｒ
で区別している。なお、各独立吸気通路３ａ〜３ｒには
、夫々、吸気中に燃料を噴射するインジェクタ１Ｏａ＝
１ｏｆが設けられている。

そして、共鳴効果を利用して圧力波過給を行うために、
第１バンクＰ側に配置された第１．第３゜第５気筒Ａ、
Ｃ，Ｅの各独立吸気通路３　ａ、　３　ｃ、　３　ｅと
連通する第１連通部１１ｐが気筒配列方向に伸長して設
けられる一方、第２バンクＱ側に配置された第２．第４
．第６気筒Ｂ、Ｄ、Ｆの各独立吸気通路３ｂ、３ｄ、３
「と連通する第２連通部＋１ｑが気筒配列方向に伸長し
て設けられている。

そして、第１〜第６気筒Ａ−Ｆの燃焼室４ａ〜４ｒに吸
気を供給するために共通吸気通路１２が気筒配列方向に
平行なエンジン中心線方向に沿ってリヤ側から伸長する
ように設けられ、この共通吸気通路１２の下流側にはア
クセルペダル（図示せず）と連動して開閉されるスロッ
トル弁１３が設けられている。そして、共通吸気通路１
２はスロットル弁１３のやや下流の集合部１６で、第１
バンクＰ側の各気筒Ａ、Ｃ，Ｅに吸気を供給する第１上
流側吸気通路＋７ｐと、第２バンクＱ側の各気筒Ｂ、Ｄ
、Ｆに吸気を供給する第２上流側吸気通路＋７ｑとに上
記エンジン中心線に対し僅かな傾きでもって略左右対称
に分岐されている。略気筒配列方向に沿ってリヤ側から
フロント側に伸びる上記第１上流側吸気通路＋７９の下
流側（フロント側）端部は、第１気筒Ａと第３気筒Ｃと
の中間位置において第１連通部ＩＩ＋）に接続され、一
方間様に気筒配列方向に沿ってリヤ側からフロント側に
伸びる第２上流側吸気通路１７ｑの下流側端部は、第２
気筒Ｂと第４気筒りとの中間位置において第２連通部１
１ｑに接続されている。

第１．第２連通部１１ｐ、ｌｌｑは第１バンクＰと第２
バンクＱの間に形成される略Ｖ字谷状の空間部内の所定
の位置において、気筒配列方向に伸長して配置され、第
１．第２連通部ｌｉｐ、１１ｑの前端部は閉じられてい
る。

第２図に示すように、例えば、第１バンクＰ側について
は、第１連通部１１ｐの上部に第１上流側吸気通路１７
ｐの下流側端部か接続され、該第１上流側吸気通路１７
ｐは第１連通部ｚｐへの接続部から、まず鉛直上向きに
立ち上がり、この後すぐに気筒配列方向後方に向かって
湾曲し、第１連通部ｔａｐよりやや上方の所定の高さで
第１連通部ＩＩＩ）とほぼ平行に伸長するように配置さ
れている。第２バンクＱ側についても同様に、第２上流
側吸気通路１７ｑが第２連通部１１Ｑへの接続部から、
まず鉛直上向きに立ち上がり、この後すぐに気筒配列方
向後方に向かって湾曲し、第１上流側吸気通路１７ｐと
ほぼ同じ高さで第２連通部１１ｑとほぼ平行に伸長する
ように配置されている。そして、第１連通部＋１ｐへの
接続部近傍において第１上流側吸気通路１７ｐには、こ
れを開閉する、バタフライ式の第１開閉弁＋８ｐが、後
で説明するように第２上流側吸気通路１７ｑに介設され
た第２開閉弁１８ｑとに共通な回転軸１９に取り付けら
れて設けられている。この第１開閉弁＋８ｐの開閉位置
を制御するために共通の回転軸１９に対してはアクチュ
エータ２０（第１図参照）が設けられ、該アクチュエー
タ２０はコントロールユニット２５（第１図参照）から
の信号を受けて、後で詳述するように、エンジンＶＥの
運転状態（回転数）に応じて第１開閉弁＋８ｐの開閉位
置を切り換えるようになっている。

ところで、集合部１６のやや下流の第１分岐部２１ｐに
おいて第１上流側吸気通路＋７ｐの底面から分岐し、第
１開閉弁ｔｓｐより下流側の第１上流側吸気通路１７ｐ
に接続される第１バイパス吸気通路２２ｐが、第１上流
側吸気通路＋７９の底面壁の下側にこれと密接するよう
にして設けられている。このため、第１バイパス吸気通
路２２ｐは第１ｆ流側吸気通路１７ｐと第１連通部１１
ｐとの間に形成される、従来は死空間となっていた空間
部に収納されるので、エンジンルーム内の有効スペース
が減少しないようになっている。

該バイパス吸気通路２２Ｐは、第３図に示すような略長
方形の通路断面を有しており、その通路断面積は、第１
上流側吸気通路１７ｐの通路断面積よりかなり小さく設
定されている。

また、第１バイパス吸気通路２２ｐの経路長は、後で説
明するように、所定の低速域で共鳴効果による圧力波過
給が有効に行なわれるような長さに設定されている。な
お、第１バイパス吸気通路２２ｐは第１上流側吸気通路
１７ｐより通路断面積が小さく設定されているので、ヘ
ルムホルツの共鳴原理を考えれば明らかなように、圧力
波の伝播における第１バイパス吸気通路２２ｐの等価管
長は実際には第１上流側吸気通路１７ｐの等価管長１三
比へてかなり長くなる。このため、第１．第２上流側吸
気通路１７ｐ、１７ｑないし第１．第２バイパス吸気通
路２２ｐ、２２ｑの経路長は、従来の吸気装置に比較し
て短くなっており、吸気装置がコンパクトな構成となっ
ている。また、レイアウト上ゆとりができるので、共通
吸気通路１２の経路長をやや長く設定して、この共通吸
気通路１２にスロットル弁１３を設けているので、スロ
ットル弁１３は１つで済み、製作コストの低減が図られ
ている。

なお、第２バンクＱ側の吸気系統についても、第１バン
クＰ側の吸気系統と同様の構成となっている。

以下、コントロールユニット２５による第１開閉弁＋８
ｐ、１８ｑの制御方法について説明する。

なお、コントロールユニット２５は、本願特許請求の範
囲に記載された開閉弁制御手段に相当する、マイクロコ
ンピュータで構成されるエンジンＶＥの総合制御装置で
ある。

所定の低速時には、コントロールユニット２５からの信
号に従って、第１．第２開閉弁＋８ｐ、１８ｑがアクチ
ュエータ２０によって第２図中のし。

位置にセットされる。このとき、例えば第１バンクＰ側
では、第１上流側吸気通路１７ｐが遮断される。したか
って、第１バンクＰ側の各気筒Ａ。

Ｃ，Ｅの各吸気弁１ａ、ｌｃ、Ｉｅが開かれたときに各
吸気ボート２ａ、２ｃ、２ｅ近傍に発生する負圧波は、
順に、各独立吸気通路３　ａ、　３　ｃ、　３　ｅと、
第１連通部ｚｐと、第１バイパス吸気通路２２ｐとを介
して（たたし、第１上流側吸気通路＋７ｐの、第１バイ
パス吸気通路２２ｐによってバイパスされない部分ら経
由する）、集合部１６まで伝播し、該集合部１６て正圧
波に反転して反射され、上記伝播経路を逆方向に伝播し
て各吸気ボートｌａ、Ｉｃ、１ｅに戻るといった現象が
繰り返され、その結果、現数の圧力波が重ね合わせられ
て合成波が形成される。　そして、上記第１バイパス吸
気通路２２ｐの等価管長は、前記したとおり、第１上流
側吸気通路＋７ｐの等価管長よりかなり長くなっている
ので、第１バイパス吸気通路２２ｐの経路長すなわち第
１上流側吸気通路＋７ｐの経路長を従来の吸気装置より
短くしているのにしかかわらず、低速時において強力な
共鳴効果を得ることができる。

一方、高速時においては、十分な量の吸気を確保するた
めに、第１開閉弁Ｉ８ｐが、第２図中のり０位置にセッ
トされる。

なお、高速時においては、低速時及び高速時の両方で共
鳴効果による圧力波過給を行うようにした従来の吸気装
置と同様に、高速時の圧力波の周期に応じた伝播経路長
を有する共鳴通路を設けるなどして、高速時においても
、強力な共鳴効果が得られるようにすればよい。　この
ようにして、本発明によれば、コンパクトな構造でエン
ノン■Ｅの低速域から高速域にわたって広い運転領域で
効果的な共鳴効果が得られ、充填効率を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる吸気装置を備えたＶ型６気筒エ
ンジンの平面説明図である。 第２図は、第１図に示すエンジンの吸気系統の一部断面
正面説明図である。 第３図は、第１図に示すエンノンの第１４２上流側吸気
通路及び第１．第２バイパス吸気通路の通路断面の形状
を示す図である。 ＶＥ・・エンジン、Ａ−Ｐ・・・第１〜第６気筒、Ｐ・
・第１バンク（第１気筒群）、Ｑ・・・第２バンク（第
２気筒群）、Ｉａ＝ｌｆ・・・吸気弁、２ａ〜２ｒ・・
・吸気ボート、３ａ〜３ｒ＝−独立吸気通路、ｚｐ、ｚ
ｑ・・・第１．第２連通部、１２・・・共通吸気通路、
１７ｐ。 ＋７Ｑ　　第１．第２上流側吸気通路、１８ｐ、１３ｑ
・・第１．第２開閉弁、２＋ｐ、２１ｑ・・・第１．第
２分岐部、２２ｐ、２２ｑ・・・第１．第２バイパス吸
気通路、２５・・コントロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気行程が連続しない気筒同士で構成される気筒
   群毎に、夫々独立吸気通路を介して各気筒と連通する連
   通部を設け、該連通部の一方の端部近傍に上流側吸気通
   路を接続して、該上流側吸気通路を連通部の上記端部と
   は反対側の端部方向に伸長するように配置するとともに
   、該上流側吸気通路にこれを開閉する開閉弁を設ける一
   方、上記開閉弁をバイパスして上流側吸気通路の開閉弁
   より上流側と開閉弁より下流側とを連通する通路断面積
   が小さく設定されたバイパス吸気通路を、上流側吸気通
   路と連通部との間に配置し、かつ所定の低速時には上記
   開閉弁を閉じるように制御する開閉弁制御手段を設けた
   ことを特徴とするエンジンの吸気装置。