JPH03100320A - 多気筒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、多気筒エンジンの吸−気装置に関し、特に、
吸気を慣性効果及び共鳴効果により過給するようにした
ものに関する。

（従来の技術） 従来より、エンジンの気筒に供給される吸気を慣性効果
及び共鳴効果を利用して過給することにより、吸気の充
填効率を高め、エンジンの出力トルクを向上させるよう
にした技術は知られている。

吸気を慣性効果により過給する場合、エンジンの所定の
回転域（同調回転域）において、各気筒の吸気行程初期
で吸気弁の開弁に伴って吸気ボートに吸気の負圧波が発
生したとき、この吸気負圧波を吸気ボートに接続された
独立吸気通路内で上流側に向かって音速で伝播させ、こ
の負圧波を所定の容積部で正圧波に反転させる。さらに
、この正圧波を同一の経路で下流側に音速で伝播させて
吸気弁が閉弁する直前の吸気行程終期に同じ気筒の吸気
ボートに到達させ、この正圧波により吸気を燃焼室に押
し込んでその充填効率を高めるようにするものである。

一方、吸気を共鳴効果により過給する場合、エンジンの
複数の気筒を点火時期の連続しない気筒（点火順序の隣
り合わない気筒）毎に分けて複数の気筒群にグループ化
し、この各気筒群の複数の気筒の独立吸気通路を上流端
で１つの共通吸気通路（共鳴吸気通路）に共通させ、こ
の共通吸気通路の所定位置に圧力反転部を設ける。そし
て、エンジンの同調回転域で気筒群の各気筒の吸気ポー
トに発生する吸気の基本圧力波と圧力反転部で反転した
反射圧力波との位相を一致させることで、圧力反転部と
各気筒との間を往復伝播する吸気の圧力波を共通吸気通
路内で共鳴させる。この共鳴によって各気筒毎に個々に
発生する圧力振動により大きな振幅をもった共鳴圧力波
を発生させ、この共鳴圧力波によって吸気を気筒の燃焼
室に押し込んで充填効率を高めるようにするものである
。

ところで、近年、自動車のデザイン上の理由から、車体
のボンネット高さを低くする低ボンネット化が進んでお
り、それに伴い、エンジンルームのスペースが小さくな
るので、吸気系のコンパクト化が要求される。このため
、上記のような慣性効果ないし共鳴効果による過給を行
う場合では、各気筒の独立吸気通路の長さをできる限り
短くすることが望ましい。このようにコンパクトな吸気
系で慣性効果ないし共鳴効果を得るようにした吸気装置
として、本出願人は、前に、吸気系全体を環状とし、各
気筒に連通ずる短い独立吸気通路と、該独立吸気通路に
接続される環状吸気通路とを組み合わせてなるものを提
案している（例えば特願昭６１−２５６７７３号明細書
及び図面参照）。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このようなコンパクトな吸気装置においては、
独立吸気通路が短いので、上流端がエアクリーナに接続
される主吸気通路からの吸気の流れの方向に沿って燃料
の持逃げが生じ、主吸気通路の下流側に位置する気筒の
空燃比が上流側よりもリッチになって各気筒間の空燃比
の分配が悪くなる。そこで、こうした吸気の流れを考慮
し、主吸気通２δを各気筒群毎の共通吸気通路の中央部
に接続することで、気筒間での空燃比の分配性を良くす
ることが考えられる。

ところが、その場合、独立吸気通路が短いことから、各
気筒群の気筒列の中間に位置する気筒がら主吸気通路の
接続部までの通路長が気筒列端部に位置する気筒の同通
路長よりも短くなって両者の差が顕著になり、この中間
の気筒で生じた燃料の吹返しが独立吸気通路から他の気
筒に吸入されて燃料が持ち逃げされ、やはり気筒間での
空燃比の分配性が十分とはいえない。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、上記の如きコンパクトな吸気系の
構造を変えることにより、気筒群の中間に位置する気筒
の独立吸気通路から燃料が持ち逃げされるのを抑え、よ
ってコンパクトな吸気系で気筒間での空燃比の分配性を
向上させることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的の達成のため、請求項（１）に係る発明の解
決手段は、気筒群において、気筒列の中間に位置する気
筒の独立吸気通路を主吸気通路の下流端よりも上流側に
接続することで、燃料の持逃げを抑制する。

すなわち、この発明では、複数の気筒が点火順序の隣り
合わない気筒同士で少なくとも３つ以上の気筒毎に複数
の気筒群に分けられ、この各気筒群の気筒にそれぞれ接
続された独立吸気通路と、該独立吸気通路の上流端に接
続された気筒群毎の共通吸気通路と、下流端が上記共通
吸気通路に接続され、吸気を導入する主吸気通路とを備
えたエンジンに対し、各気筒群で気筒列の中間に位置す
る気筒の独立吸気通路を上記主吸気通路の共通吸気通路
への接続部よりも吸気上流側に接続する。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、各気
筒群で気筒列の中間に位置する気筒の独立吸気通路が主
吸気通路の共通吸気通路への接続部よりも上流側に接続
されているので、この中間気筒の独立吸気通路の燃料は
吸気の流れに押し戻されて共通吸気通路へは持ち逃げさ
れ難くなり、中間気筒から燃料の吹返しがあってもその
燃料は他の気筒に吸入されず、よって気筒間の空燃比を
均等に保つことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例の全体構成を示し、１は第
１〜第６の６つの気筒２ａ〜２ｆを有するＶ型６気筒エ
ンジンであって、このエンジン１は対向する第１及び第
２の１対のバンクｌａ、ｌｂを有し、第１バンク１ａに
は第１気筒２ａ、第３気筒２Ｃ及び第５気筒２ｅの３つ
の気筒が、また第２バンク１ｂには第２気筒２ｂ、第４
気筒２ｄ及び第６気筒２ｆの３つの気筒がそれぞれ等間
隔をあけて直列に形成されている。そして、第１〜第６
気筒２ａ〜２ｆは気筒番号順に点火されるように設定さ
れており、第１バンク１ａの３つの気筒２ａ、２ｃ、２
ｅにより点火順序の隣り合わない第１気筒群３ａが、ま
た同様に第２バンク１ｂの３つの気筒２ｂ、２ｄ、２ｆ
により点火順序の隣り合わない第２気筒群３ｂがそれぞ
れ構成されている。

４は上記各気筒２ａ〜２ｆに吸気を供給する吸気通路で
、この吸気通路４は、下流端が第１気筒群３ａの３つの
気筒２ａ、２ｃ、２ｅにそれぞれ接続された３つの第１
独立吸気通路５ａ、５ｃ。

５ｅと、下流端が第２気筒群３ｂの３つの気筒２ｂ、２
ｄ、２ｆにそれぞれ接続された３つの第２独立吸気通路
５ｂ、５ｄ、５ｆと、上記第１独立吸気通路５ａ、５ｃ
、５ｅの上流端に接続された第１共通吸気通路６ａと、
第２独立吸気通路５ｂ。

５ｄ、５ｆの上流端に接続された第２共通吸気通路６ｂ
とを備えている。これらはエンジン１の両バンクｌａ、
ｌｂ間に配置され、第１及び第２共通吸気通路６ａ、６
ｂは、両バンクｌａ、ｌｂ間で互いに対向した状態でバ
ンクｌａ、ｌｂと平行に配置され、その上流端はそれぞ
れ主吸気通路７の共鳴吸気通路８ａ、８ｂに接続されて
いる。この両共鳴吸気通路８ａ、８ｂの上流端は互いに
集合されており、主吸気通路７の上流端はエアクリーナ
９に接続され、この主吸気通路７の途中には吸入空気量
を検出するエアフローメータ１０と、その下流側の主吸
気通路７を開閉するスロットル弁１１とがそれぞれ配設
されている。

上記両共鳴吸気通路８ａ、８ｂの途中部分は第１連通路
１２により互いに連通され、この連通路１２には連通路
１２を開閉する開閉弁からなる常時閉の第１共鳴可変バ
ルブ■１が配設されている。

また、上記両共通吸気通路６ａ、６ｂの下流端同士は略
Ｕ字状の第２連通路１３により互いに連通され、この連
通路１３には連通路１３を開閉する１対の開閉弁からな
る常時閉の第２共鳴可変バルブＶ！、Ｖ２が配設されて
おり、上記第１共鳴可変バルブｖ１及び第２共鳴可変バ
ルブｖ２は、エンジン１の低回転域から高回転域に向か
って順に開弁されるようになされている。

ここで、上記独立吸気通路５８〜５ｆ（詳しくは独立吸
気通路５ａ〜５ｆを構成している分岐吸気管）の長さは
短くされるが、具体的には、エンジン高回転域で十分に
共鳴効果がｉ）られるようにするために、下記の式■を
満足させればよい。

Ｎａ＋ａｘ　＜　（θ／６）　Ｘ　（ａ／２π）　Ｘ［
（（π／４）・ｄ２１　／　（Ω・Ｖｎ＋）戸／２・・
・■ 但し、 ＮＩＩａｘ　　：エンジン許容最高回転速度（ｒｐｌｌ
）θ：吸気ポートの開期間（クランク角ｄｅｇ　）ａ：
音速 ｖＩｌ：吸気ポート開期間中の平均燃焼室容積ｄ：分岐
吸気管の直径 １：分岐吸気管の長さ（吸気ポートまでの長さ）そして
、上記第１バンク１ａの気筒群３ａのうち、気筒列の中
間に位置する第３気筒２ｃの独立吸気通路５ｃは、上記
主吸気通路７の共鳴吸気通路８ａにおいて、その共通吸
気通路６ａとの接続部よりも上流側に接続されている。

また、同様に第２バンク１ｂの気筒１ｉ３ｂのうち、気
筒列の中間に位置する第４気筒２ｄの独立吸気通路５ｄ
は、上記主吸気通路７の共鳴吸気通路８ｂにおいて、そ
の共通吸気通路６ｂとの接続部よりも上流側に接続され
ている。具体的には、気筒列端部に位置する第１、第２
、第５及び第６気筒２　ａ　＋　　２　ｂ　＋２ｅ、２
ｆの独立吸気通路５ａ、５ｂ、５ｅ、５ｆは、各々、吸
気ボートからバンクｌａ、ｌｂ間中央に向かって気筒列
方向と直角に延び、その上流端が共通吸気通路６ａ、６
ｇに接続されているのに対し、第３及び第４気筒２ｃ、
２ｄの独立吸気通路５ｃ、５ｄは、吸気ボートから共通
吸気通路６ａ、６ｂの下を潜って主吸気通路７側（図で
右側）に彎曲し、その上流端は主吸気通路７の共通吸気
通路６ａ、６ｂへの接続部分よりも上流側に連通してい
る。

次に、上記実施例の作用について説明する。

エンジン１の回転数が上昇するのに伴って第１共鳴可変
バルブｖ１及び第２共鳴可変バルブｖ２が順に開弁され
る。すなわち、エンジン１の回転数が低い低回転域では
、両バルブＶ１．Ｖ２が閉じる。この状態では、エンジ
ン１の所定回転数（同調回転数）で各気筒群３ａ（又は
３ｂ）の気筒２ａ、　　２ｃ＋　　２ｅ　（又は２ｂ、
２ｄ、２ｆ）の吸気ボートで発生する吸気の基本圧力波
が共鳴吸気通路８ａ（又は８ｂ）の上流端集合部で反射
した反射圧力波の位相と一致して吸気の圧力波が共鳴し
、この共鳴によって各気筒２ａ、２ｃ、２ｅ（又は２ｂ
、２ｄ、２ｆ）毎に個々に発生する圧力振動により大き
な振幅をもった共鳴圧力波が発生し、この共鳴圧力波に
より吸気が気筒２ａ、２ｃ、２ｅ　（又は２ｂ、２ｄ、
２ｆ）内の燃焼室に押し込まれてその充填効率が増大す
る。このことによりエンジン１の出力トルクが増大する
。また、この回転域では、独立吸気通路５ａ〜５ｆによ
る吸気の慣性効果は生じない。

また、エンジン回転数が上昇すると、第１共鳴可変バル
ブＶｌのみが開弁して第１連通路１２が開く。この連通
路１２の開放に伴い、共鳴同調時における吸気の基本圧
力波の位相は共鳴吸気通路８ａ（又は８ｂ）の上流端集
合部からそれよりも近い第１連通路１２で反射した反射
圧力波の位相と一致するようになり、このことにより同
調回転数が上昇する。よって同様に吸気の充填効率が増
大し、エンジン１の出力トルクを増大させることができ
る。

エンジン回転数がさらに上昇して中回転域になると、上
記第１共鳴可変バルブｖ１に加えて第２共鳴可変バルブ
ｖ２．ｖ２も開かれ、第２連通路１３が開放される。こ
の状態では、吸気の基本圧力波の位相は第２連通路１３
で反射した反射圧力波の位相と一致するようになり、同
調回転数がさらに上昇する。このことによって吸気の充
填効率が増大し、エンジン１の出力トルクを増大させる
ことができる。

その際、上記第１及び第２バンクｌａ、ｌｂの各々の気
筒群３ａ、３ｂで気筒列の中間に位置する第３及び第４
気筒２Ｃ，２ｄの独立吸気通路５ｃ、５ｄが主吸気通路
７の共鳴吸気通路８ａ、８ｂの共通吸気通路６ａ、６ｂ
との接続部よりも上流側に接続されているため、この第
３及び第４気筒２ｃ、２ｄの独立吸気通路５ｃ、５ｄの
燃料は主吸気通路７の吸気の流れに押され、上流側に逆
流し難くなって共通吸気通路６ａ、６ｂに持ち逃げされ
ない。このため、この気筒２ｃ、２ｄから燃料の吹返し
があってもその燃料は他の気筒２ａ。

２ｂ、２ｅ、２ｆに吸入されず、よって吸気系をコンパ
クトにしつつ、各バンク］ａ、ｌｂで気筒２ａ〜２ｆ間
の空燃比を均等に保つことができる。

第２図は本発明の第２実施例を示しく尚、第１図と同じ
部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略
する）、この実施例では吸気系の基本的な構造は第１実
施例と同じである。そして、主吸気通路７の共鳴吸気通
路８ａ、８ｂは、第１連通路１２に加え、該連通路１２
よりも下流側における共通吸気通路６ａ、６ｂとの接続
部（下流端）で第３連通路１４により、また第３及び第
４気筒２ｃ、２ｄの独立吸気通路５ｃ、５ｄへの接続部
で第４連通路１５によりそれぞれ連通されている。また
、上記第３及び第４連通路１４．１５にはそれぞれ互い
に連動して開閉する第３共鳴可変バルブ■３＋　　Ｖ３
が配設されており、この第３共鳴可変バルブｖ３．ｖ３
をエンジン１の高回転域で開くことにより、高回転域で
の共鳴効果を得るようにしている。

したがって、この実施例では、エンジン１が高回転域に
なると、第１及び第２共鳴可変／くルブＶ１、ｖ２に加
えて第３共鳴可変ノくルブＶ３．Ｖ３が開かれ、第３及
び第４連通路１４．１５が開放される。この状態では、
吸気の基本圧力波の位相は上記両速通路１４．１５で反
射した反射圧力波の位相と一致するようになり、同調回
転数がさらに上昇する。このことによって吸気の充填効
率が増大し、エンジン１の高回転域での出力トルクを増
大させることができる。

また、第３及び第４連通路１４．１５が同時に開放され
るので、この２つの連通路１４．１５により共鳴吸気通
路８ａ、８ｂ間の連通部の断面積が大きくなり、吸気の
圧力波を反転させる圧力反転部としての容積を大きく確
保でき、よって圧力反転効果を高めて、高回転時の共鳴
効果を確実に得ることができる。

第３図は第３実施例を示す。この実施例では、エンジン
１の各バンクｌａ、ｌｂの気筒群３ａ。

３ｂで気筒列の中間に位置する第３及び第４気筒２ｃ、
２ｄの独立吸気通路５ｃ、５ｄは各々の」二流側で２つ
の分割通路５ｇ、５ｈに分岐され、方の分割通路５ｇは
主吸気通路７の共鳴吸気通路８ａ、８ｂの共通吸気通路
６ａ、６ｂとの接続部よりも上流側に、また他方の分割
通路５ｈは共通吸気通路６ａ、６ｂにそれぞれ接続され
ている。

そして、上記各分割通路５ｈの途中には分割通路５ｈを
開閉する制御バルブＶが配設されており、この制御バル
ブＶはエンジン１の軽負荷域で閉じるようになっている
。

したがって、この実施例の場合、エンジン１のアイドリ
ング等の軽負荷域では、制御バルブ■。

■が閉じられ、上記第１実施例と同様の作用効果を得る
ことができる。すなわち、この軽負荷域では、吸気の量
が少ないので、燃料の持逃げが顕著となるが、この燃料
の分配性が問題となる軽負荷域に限定して制御バルブＶ
が閉じて、燃料の持込みが抑制されるので、軽負荷域で
の燃料の分配性を高めてエンジン１の運転を安定させる
ことができる。

特に、上記分割通路５ｇによる独立吸気通路５ｃ、５ｄ
の通路長は他の気筒２ａ、２ｂ、２ｅ。

２ｆの独立吸気通路５ａ、５ｂ、５ｅ、５ｆに比べて長
くなることから、該独立吸気通路５Ｃ１５ｄから燃料が
さらに持ち逃げされ難くなり、よって燃料の分配性をよ
り一層有効に向上させることができる。

これに対し、エンジン１の中高負荷域では、燃料の分配
性が軽負荷域はど問題でないので、制御バルブＶ、■が
開かれ、吸気は主として分割通路を経て気筒２ｃ、２ｄ
に導入される。

尚、本発明は、Ｖ型６気筒エンジン１に適用した場合で
あるが、本発明は８気筒、９気筒、１２気筒等の■型エ
ンジンや、直列型エンジン等の他のタイプの多気筒エン
ジンにも適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）に係る発明によると
、複数の気筒が点火時期の連続しない気筒同士でグルー
プ化され、各気筒群の気筒が独立吸気通路を介して共通
吸気通路に接続され、これら共通吸気通路が主吸気通路
に連通された多気筒エンジンにおいて、各気筒群の気筒
列中間の気筒に対応する独立吸気通路を主吸気通路の共
通吸気通路への接続部よりも上流側に接続したことによ
り、中間気筒の独立吸気通路の燃料を共通吸気通路に持
ち逃げし難くして、中間気筒から燃料の吹返しがあって
もその燃料が他の気筒に吸入されるのを抑制し、よって
エンジンの吸気系をコンパクトにしつつ気筒間の空燃比
を均等に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るエンジンの吸気装置
の全体構成を模式的に示す平面図である。 第２図及び第３図はそれぞれ第２及び第３実施例を示す
第１図相当図である。 】・・・エンジン ２ａ〜２ｆ・・・気筒 ３ａ、３ｂ・・・気筒群 ５ａ〜５ｆ・・・独立吸気通路 ５ｇ、５ｈ・・・分割通路 ６ａ、６ｂ・・・共通吸気通路 ７・・・主吸気通路 １２・・・第１連通路 １３・・・第２連通路 ｖｌ、ｖ２・・・共鳴可変バルブ 第３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の気筒が点火順序の隣り合わない気筒同士で
   少なくとも３つ以上の気筒毎に複数の気筒群に分けられ
   、この各気筒群の気筒にそれぞれ接続された独立吸気通
   路と、該独立吸気通路の上流端に接続された気筒群毎の
   共通吸気通路と、下流端が上記共通吸気通路に接続され
   、吸気を導入する主吸気通路とを備えたエンジンにおい
   て、各気筒群で気筒列の中間に位置する気筒の独立吸気
   通路が上記主吸気通路の共通吸気通路への接続部よりも
   吸気上流側に接続されていることを特徴とする多気筒エ
   ンジンの吸気装置。