JPH01237318A - 過給機付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、過給機付エンジンの吸気装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来より、多気筒エンジンの気筒間の吸気通路に発生す
る圧力変動を利用し、吸気行程後半に吸気ポート部分の
圧力を上昇させて過給効果を得るようにした吸気装置が
種々提案されている。この吸気の動的効果の１つとして
、慣性過給がある。

この慣性過給は、吸気行程にある気筒からの負圧波を吸
気拡大部によって正の圧力波に反転させ、この正の圧力
波による吸気押込み作用によって過給を行うものである
。

この吸気の動的効果の他のものとして、特公昭８０−１
４１６９号公報に示すように、共鳴過給がある。

この共鳴過給は、複数の気筒が互いに吸気行程が隣り合
わない第１気筒群と第２気筒群とに分けられ、第１気筒
群の各気筒がそれぞれ分岐吸気管を介して第１集合通路
に連通され、第２気筒群の各気筒がそれぞれ分岐吸気管
を介して第２集合通路に連通される。そして、両集合通
路同士は、それぞれ独立した共鳴管を介して共通の集合
部に連通される。このような構成によって、吸気ポート
の周期的な開閉によって生じる圧力波を原因として共鳴
管内の気柱が振動され、この共鳴管内の振動が第１およ
び第２集合通路内および分岐吸気管内の空気を振動させ
ることになる。そして、この振動の共鳴を生じたときに
圧力振動の振幅が最大となって、大きな過給が行われる
ことになる。

（発明が解決しようとする課題） 一方、前記のような吸気系の固有振動との同調を利用し
て過給効果を得るようにした吸気系では、吸気行程のオ
ーバーラツプが発生しない気筒を共鳴吸気通路に集合さ
せて吸気圧力振動を得るようにし、また、吸気拡大部の
ない共鳴吸気通路を構成し、吸気拡大部による圧力波の
減衰を低減した状態で、高い共鳴過給効果を得ることが
考えられる。さらに、エンジンのコンパクト化の要求に
対応してコンパクト吸気系とする場合にも、サージタン
クなどの吸気拡大部を形成することなく各気筒に対する
吸気通路を集合した共鳴吸気通路で構成されるようにな
る。

しかして、上記ように複数の気筒に対する吸気通路が吸
気の流れに対して順に接続されているものでは、下流側
に位置する気筒は上流側の気筒に対して吸気流入量が低
減して、各気筒の体積効率が不均一となる可能性がある
。すなわち、上流側気筒の吸い込みによって共鳴吸気通
路内のエアが稀薄となった状態で下流側気筒が次の吸い
込みとなると、その影響を受けて下流側気筒の吸気量が
低減傾向となり、この現象は共鳴吸気通路の径を小さく
するほど影響が大きくなるが、共鳴効果等の吸気の動的
効果を利用するとき、径を余り太き（すると圧力振幅が
低下して過給効果が低減することになる。

特に、上記のように共鳴吸気系もしくはコンパクト吸気
系等を構成すると共に、エンジンの出力性能を向上する
ためにこの吸気系に過給機を設置することが行われるが
、この場合に前記のような気筒間の吸気充填効率の差が
あると、充填量の多くなる気筒の耐ノツク性が低下し、
ノッキングを回避するために過給圧を低下させたり、点
火時期を遅角したり、圧縮比などの諸条件を設定しなけ
ればならず、出力が十分に発揮できず、また、熱効率の
低下から燃費の悪化を招くというセットロスの問題が懸
念される。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、吸気拡大部のない共
鳴吸気通路に過給機を設置するについて、気筒間の体積
効率の差を低減するようにした過給機付エンジンの吸気
装置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の吸気装置は、複数の
気筒に対する吸気通路が順に接続された吸気拡大部のな
い共鳴吸気通路で構成すると共に、過給機上流側の吸気
通路から過給機をバイパスするバイパス通路の下流端を
、共鳴吸気通路の下流側端部に接続して構成したもので
ある。

（作用）　。

上記のようなエンジンの吸気装置では、過給機をバイパ
スするバイパス通路を共鳴吸気通路の下流側端部に接続
し、ノッキングが問題となる全過給時に過給機から吐出
された加圧エアが共鳴吸気通路上流側から下流側に流れ
、各気筒に吸入される一方、余剰の加圧エアは共鳴吸気
通路を通過し、バイパス通路から過給機に再循環される
。この時、余剰の循環エアによって共鳴吸気通路の下流
側の気筒にも常に十分な空気が存在し、上流側気筒の吸
い込みによる共鳴吸気通路内のエアの稀薄化は起こらず
、下流側気筒も空気を吸い込みやすくなって各気筒の体
積効率を均一化して、耐ノツク性によるセットロスか小
さくてすみ、過給による出力が十分に出せると共にエン
ジン振動か小さくなるようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の各実施態様を説明する。

実施例１ 第１図は■型６気筒エンジンの吸気装置の概略通路構成
を示す。

■型エンジン本体１は、互いにＶ型をなすように配置さ
れた左バンクＩＬと右バンク１Ｒとを備え、左バンクＩ
Ｌは１，３．５番の３つの気筒２ａ、２（２ｅを有し、
右バンクＩＲは２，４゜６番の３つの気筒２ｂ、２ｄ、
２ｆを有する。各気筒２ａ〜２ｆの点火順序は、例えば
、１−６−３−４−５−２気筒の順に設定され、各バン
クＩＬ、ＩＲでは点火順序か隣接しない。

前記各気筒２ａ〜２ｆに開口された吸気ポート３に吸気
を供給する吸気通路４は、上流側からエアクリーナ５、
吸気量センサ６、スロットル弁７が介装され、このスロ
ットル弁７の下流側に過給機８が配設されて吸気の過給
を行う。過給機８より下流側の吸気通路は、インターク
ーラー９を経て左バンクＩＬに対する左共鳴吸気通路１
１と、右バンクＩＲに対する右共鳴吸気通路１２とに分
岐されている。そして、左共鳴吸気通路１１には左バン
ク１Ｌの第５．３．１気筒２ｅ、２ｃ、２ａの順に上流
側から独立吸気通路１３ｅ、１３ｃ。

１３Ｈによって各気筒の吸気ポート３に独立して接続さ
れている。一方、右共鳴吸気通路１２には右バンクＩＲ
の第６．４．２気筒２ｆ、２ｄ、２ｂの順に上流側から
独立吸気通路１３ｆ、１３ｄ。

１３ｂによって各気筒の吸気ポート３に独立して接続さ
れている。前記共鳴吸気通路１１．１２の分岐部分すな
わちインタークーラー９は比較的大きな容積を有する共
鳴用の圧力反転部とされている。

上記左右の共鳴吸気通路１１．１２は下流側気筒２ａ、
２ｂへの接続部から更に延長され、両共鳴吸気通路１１
．１２の下流端１１ａ、１２ａは所定長さの連通路１５
によって相互に連通されている。そして、前記過給機８
をバイパスするバイパス通路１６は、一端が過給機８よ
り上流側の吸気通路４に接続され、他端は前記連通路１
５の中間部分に接続され、この連通路１５を介して左右
の共鳴吸気通路１１．１２に連通されている。また、上
記バイパス通路１６の途中には制御弁１７が介装され、
該制御弁１７の開閉作動は、第２図＝　　７　− に示すように、低速低負荷領域Ａおよび高負荷領域Ｂで
開くように操作される。

本例の作用を説明すれば、低速軽負荷状態においては燃
費改善や騒音低減などのために過給機８の作動が停止さ
れ、前記制御弁１７が開かれる。

この状態では、過給機８はその駆動を停止しても、上下
流の圧力差のため自然と回転しである程度の空気を吐出
し、上流側から吸気を供給すると共に、前記バイパス通
路１６によって過給機８をバイパスして共鳴吸気通路１
１．１２の下流側から空気が供給される。これにより、
各共鳴吸気通路１１゜１２では各気筒２ａ〜２ｆで空気
の吸い込みが十分に行え体積効率の均等化か得られ、ア
イドル安定性、エミッションセットロスの改善、エンジ
ン振動の低減が図れる。

また、高負荷時には過給機８による過給が大きな吐出量
で行われ、過給機８から吐出された加圧エアが各共鳴吸
気通路１１．１２に上流側から送給され、各気筒２ａ〜
２ｆに吸入される一方、余剰の加圧エアは各共鳴吸気通
路１１．１２の下流端１１ａ、１２ａから連通路１５を
経て、制御弁１７が開状態となっているバイパス通路１
６を通って吸気通路４に戻って、過給機８に再循環され
る。このような吸気の循環により各共鳴吸気通路１１．
１２では、下流側の気筒２ａ、２ｂに対しても十分な空
気が吸い込み可能であり、各気筒の体積効率を均一化し
て、ノッキングに対して好ましい特性となる。

一方、中負荷領域などにおいては前記制御弁１７は閉作
動され、過給機８による吸気圧力の上昇によって充填量
が増加すると共に、各気筒２ａ〜２ｆから発生する圧力
波が各共鳴吸気通路１１゜１２を伝播し、圧力反転部９
で反転して吸気行程終期の吸気ポート圧を高めて共鳴過
給効果によって更に充填量を増加する。その際、吸気拡
大部がないことから圧力波の伝播における減衰が少なく
過給効果が大きく、また、下流側の連通路１５によって
両共鳴吸気通路１１．１２が連通していることにより、
連通のないものに比べて同調点が高速側となると共に、
吸気抵抗が大きい下流側の空気を両共鳴吸気通路１１．
１２間で流通させて下流側気筒２ａ、２ｂの吸気を容易
として充填量の均一化を得るものである。尚、前記高負
荷状態においても上記と同様な共鳴過給効果が得られる
ものである。

実施例２ 本例は第３図に示し、基本的には前例と同様のＶ型６気
筒エンジンの例であり、吸気系の振動の長さを変更して
固有振動数をエンジン速度に応じて変え、広い領域で共
鳴効果を得るようにしている。

エンジン本体１の左右のバンクＩＬ、ＩＲの各気筒２ａ
〜２ｆに対する吸気通路４の基本構造は前例と同様に構
成されている。左右のバンクＩＬ。

ＩＲに対応する左右共鳴吸気通路１１．１２は、各気筒
２ａ〜２ｆへの接続部より上流側でインタークーラー９
による圧力反転部より下流側の位置で、開閉可能な第１
開閉弁２０を介して両共鳴吸気通路１１．１２が第２圧
力反転部２１で連通される。

また、両共鳴吸気通路１１．１２の下流端１１ａ、１２
ａは前例同様の連通路１５によって相互に連通され、こ
の連通路１５の中間部分に制御弁１７を備えたバイパス
通路１６が接続される。さらに、両共鳴吸気通路１１．
１２の下流端１１ａ。

１２ａは補助連通路２２によって所定長さ延長されて相
互に連通され、この補助連通路２２には前記連通路１５
の接続部より下流側の左右連通部分にそれぞれ第２開閉
弁２３．２３が配設されている。その他は前例と同様に
構成され、同一構造には同一符号を付してその説明を省
略する。

本例における各群１７，２０．２３の開閉作動は、第４
図に示すように行う。バイパス通路１６の制御弁１７は
前例同様に低速低負荷領域Ａおよび高負荷領域Ｂで開く
ように操作され、この制御弁１７の開閉によって前例と
同様な充填量の均等化を得る。

一方、上流側の第１開閉弁２０および下流側の第２開閉
弁２３．２３は、エンジン回転数に対し、低回転域Ｉで
は第１開閉弁２０および第２開閉弁２３の両方が閉とさ
れ、両共鳴吸気通路１１，１２はインタークーラー９の
第１圧力反転部での連通による長い固有振動系により低
回転域で同調を得る。また、中回転域■では第１開閉弁
２ｏが開で、第２開閉弁２３が閉とされ、両共鳴吸気通
路１１．１２は上流側が短い第２圧力反転部２１での連
通による固有振動系により中回転域で同調を得る。さら
に、高回転域■では第１開閉弁２ｏおよび第２開閉弁２
３の両方が開とされ、両共鳴吸気通路１１．１２上流側
が短い第２圧力反転部２１で連通し、下流側は補助連通
路２２を介して連通し、この補助連通路２２によって圧
力伝播の容積が増大した固有振動系により高回転域で同
調を得て、それぞれの同調点での共鳴過給により広い領
域でトルク上昇を得る。

実施例３ 本例は第５図に示し、直列４気筒エンジンの吸気装置の
概略通路構成を示す。

エンジン本体２５は直列に第１ないし第４気筒２ａ〜２
ｄを有し、各気筒の吸気ポート３に吸気を供給する吸気
通路２６は、上流側からエアクリーナ５、吸気量センサ
６、スロットル弁７が介装され、このスロットル弁７の
下流側に過給機８が配設されて吸気の過給を行う。過給
機８より下流側の吸気通路は、インタークーラー９を経
た下流側の共鳴吸気通路２７には第１ないし第４気筒２
ａ〜２ｄが第４気筒２ｄから順に上流側から独立吸気通
路１３６〜１３ａによって各気筒２ｄ〜２ａの吸気ボー
ト３に独立して接続されている。

上記共鳴吸気通路２７には第１気筒２ａ側の下流端２７
ａに、前記過給機８をバイパスするバイパス通路１６の
一端が接続され、このバイパス通路１６の他端は過給機
８より上流側の吸気通路２６に接続される。上記バイパ
ス通路１６の途中には制御弁１７が介装され、該制御弁
１７の開閉作動は、実施例１の第２図と同様に、低速低
負荷領域Ａおよび高負荷領域Ｂで開くように操作される
。

本例の作用を説明すれば、低速軽負荷状態においては過
給機８の作動が停止され、前記制御弁１７が開かれる。

この状態では、共鳴吸気通路２７の上流側から過給機８
を経た吸気が供給されると共に、バイパス通路１６によ
って下流端２７ａ側からも空気が供給され、各気筒２ａ
〜２ｄで空気の吸い込みが十分に行え体積効率の均等化
が得られる。

また、高負荷時には過給機８による加圧エアが共鳴吸気
通路２７に上流側から送給されて各気筒２ａ〜２ｄに吸
入され、余剰の加圧エアが共鳴吸気通路２７の下流端２
７ａから制御弁１７が開状態となっているバイパス通路
１６を通って過給機８に再循環され、各気筒２ａ〜２ｄ
の体積効率を均一化している。さらに、インタークーラ
ー９を圧力反転部としての固有振動に対応した同調点で
共鳴効果が得られる。

実施例４ 本例は第６図に示し、基本的には前例と同様の直列４気
筒エンジンの例であり、吸気系の固有振動数をエンジン
速度に応じて切り換えるようにしている。

過給機８を経たインタークーラー９下流の共鳴吸気通路
２９は迂回して第１ないし第４気筒２ａ〜２ｄが第４気
筒２ｄから順に上流側から独立吸気通路１３ｄ〜１３Ｈ
によって各気筒の吸気ポート３に独立して接続されてい
る。さらに、上記共鳴吸気通路２９の第１気筒２ａに対
する接続部より下流側が延長されて、下流端２９ａが前
記インタークーラー９下流の共鳴吸気通路２９の上流部
に接続され、この第１気筒２ａに対する接続部より下流
側に開閉弁３０が介装され、ループ状に共鳴吸気通路２
９が形成されている。そして、第１気筒２ａへの接続部
と前記開閉弁３０との間の共鳴吸気通路２９の下流端２
９ａに、制御弁１７を備えたバイパス通路１６が接続さ
れている。その他は前例と同様に構成され、同一構造に
は同一符号を付している。

本例における制御弁１７と開閉弁３０の開閉作動は、第
７図に示すように行われ、バイパス通路１６の制御弁１
７は他側同様に低速低負荷領域Ａおよび高負荷領域Ｂで
開くように操作され、開閉弁は低速域１′で閉となり、
高速域■′で開となるように操作される。

上記作動により、低速軽負荷時では、過給機８を経て共
鳴吸気通路２９に上流側から吸気が自然流入し、開閉弁
３０か閉じていることから第４気筒２ｄ側の上流から吸
気が供給され、制御弁１７の開いているバイパス通路１
６から第１気筒２ａ側の共鳴吸気通路２９の下流側にも
吸気が供給されて充填効率の均等化を得る。一方、低速
高負荷時には開閉弁３０か閉じたままで過給機８による
過給が行われ、第４気筒２ｄから順に吸気が吸入され、
余剰空気はバイパス通路１６を通って過給機８に循環さ
れ、充填効率の均等化を得る。さらに、高速高負荷時に
は、開閉弁３０も開かれ、共鳴吸気通路２９には上流お
よび下流から過給か行われ、余剰空気がバイパス通路１
６から過給機８に循環する。また、前記開閉弁３０の閉
状態と開状態とでは固有振動の通路長さが異なり、閉じ
た状態で低速側の同調点となり、開いた状態で高速側の
同調点で共鳴効果が得られるものである。

実施例５ 本例は第８図に示し、直列４気筒エンジンの分割通路構
造の例であり、大きな共鳴効果を得るようにしている。

エンジン本体２５の第１ないし第４気筒２ａ〜２ｄは、
１−４気筒２ａ、２ｄと２−３気筒２ｂ。

２ｃとに吸気行程のオーバーラツプがないように分割さ
れ、インタークーラー９下流の吸気通路が１−４気筒用
の第１共鳴吸気通路３１と、２−３気筒用の第２共鳴吸
気通路３２とに分岐形成されている。そして、第１共鳴
吸気通路３１には上流側から第４気筒２ｄ、第１気筒２
ａの順にそれぞれの独立吸気通路１３ｄ、１３ａが接続
され、同様に第２共鳴吸気通路３２には上流側から第３
気筒２　Ｃ％第２気筒２ｂの順にそれぞれの独立吸気通
路１３ｃ、１３ｂが接続されている。

上記第１および第２共鳴吸気通路３１．３２の下流端３
１ａ、３２ａには所定長さの連通路１５が接続され、相
互に連通されている。そして、この連通路１５の途中に
過給機８をバイパスするバイパス通路１６か接続されて
いる。その他は、前例と同様に構成され、同一構造には
同一符号を付している。

本例においては、気筒の分割によって各共鳴吸気通路３
１．３２での圧力振幅が大きくなって、インタークーラ
ー９を圧力反転部とする大きな共鳴効果が得られるもの
であり、制御弁１７の開閉、連通路１５の機能等は前記
実施例１におけるＶ型６気筒エンジンの場合と同様であ
る。また、前記実施例２のように吸気系の固有振動数を
変更可能に構成してもよい。

実施例６ 本例は第９図に示し、直列６気筒エンジンの例である。

エンジン本体３４には第１から第６気筒２ａ〜２ｆを備
え、この気筒が点火順序の隣接しない２つの気筒群すな
わち第１〜３気筒２ａ〜２ｃと第４〜６気筒２ｄ〜２ｆ
に分割され、インタークーラー９下流の吸気通路が１〜
３気筒用の第１共鳴吸気通路３５と、４〜６気筒用の第
２共鳴吸気通路３６とに分岐形成されている。そして、
第１共鳴吸気通路３５には上流側から第３−２−１気筒
２ｃ、２ｂ、２ａの順にそれぞれの独立吸気通路１３ｃ
、１３ｂ、１３ａが接続され、同様に第２共鳴吸気通路
３６には上流側から第４−５−６気筒２ｄ、２ｅ、２ｆ
の順にそれぞれの独立吸気通路１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ
が接続されている。

上記第１および第２共鳴吸気通路３５．３６の、。

それぞれの下流端３５ａ、３６ａには所定長さの連通路
１５が接続され、相互に連通されている。

そして、この連通路１５の途中に過給機８をバイパスす
るバイパス通路１６が接続されている。その他は、前例
と同様に構成され、同一構造には同一符号を付している
。

尚、前記各実施例において、Ｖ型６気筒エンジンの例は
■８型、■１２型エンジンについても適用可能であり、
非分割直列４気筒エンジンについては２気筒もしくは３
気筒エンジンに適用可能である。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、過給機をパイパスするバ
イパス通路を共鳴吸気通路の下流側端部に接続したこと
により、高負荷時の余剰空気の再循環によって、各気筒
の体積効率を均一化し、耐ノツク性を改善してそのセッ
トロスが小さくてすみ、過給による出力か十分に出せる
と共に気筒間のトルク差に起因するエンジン振動を小さ
くすることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるエンジンの吸気
装置の概略構成図、 第２図は同エンジンの制御弁の開閉領域を示す特性図、 第３図は第２の実施例におけるエンジンの吸気装置の概
略構成図、 第４図は同エンジンの制御弁および開閉弁の開閉領域を
示す特性図、 第５図は第３の実施例におけるエンジンの吸気装置の概
略構成図、 第６図は第４の実施例におけるエンジンの吸気装置の概
略構成図、 第７図は同エンジンの制御弁および開閉弁の開閉領域を
示す特性図、 第８図は第５の実施例におけるエンジンの吸気装置の概
略構成図、 第９図は第６の実施例におけるエンジンの吸気装置の概
略構成図である。 １．２５．３４・・・・・・エンジン本体、２ａ〜２ｆ
・・・・・・気筒、３・・・・・・吸気ポート、４，２
６・・・・・・吸気通路、８・・・・・・過給機、９・
・・・・・インタークーラー、１１．１２，２７，２９
，３１，３２，３５．３６・・・・・・共鳴吸気通路、
１１　ａ、　　１２　ａ、　　２７　ａ、　　２９ａ、
３１ａ、３２ａ、３５ａ、３６ａ・・・・・・下流端、
１６・・・・・・バイパス通路、１７・・・・・・制御
弁。 ユｅぺ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）過給機を備え、複数の気筒に対する吸気通路が順
   に接続された吸気拡大部のない共鳴吸気通路で構成され
   た過給機付エンジンの吸気装置であって、前記過給機上
   流側の吸気通路から過給機をバイパスしたバイパス通路
   の下流端を、前記共鳴吸気通路の下流側端部に接続した
   ことを特徴とする過給機付エンジンの吸気装置。