JPH03151515A - 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） 本発明はエンジンの吸気装置、特に各気筒毎に接続され
た複数の分岐通路の上流端を集合室に集合させる構造と
されたエンジンの吸気装置に関する。

（従来の技術） 近年、車両用等のエンジンにおいては、出力性能の向上
を図るため、共鳴効果や慣性効果等の吸気系における吸
気の動的効果を利用して吸気充填効率を高めるようにす
る場合がある。この場合、吸気系には、エアクリーナか
ら導かれた上流通路が接続されるサージタンク等の集合
部が設けられ、該集合部から分岐された気筒数と同数の
分岐通路を各気筒にそれぞれ接続する構造とされる。

このような構造によれば、エンジン回転数が所定値以下
の低回転領域では集合部及びその上流通路が、各気筒の
吸気行程に発生する負圧波を起振力とする圧力振動が発
生する共鳴空間として作用することで、共鳴効果による
吸気充填量の増大効果が得られ、またエンジン回転数が
所定値以上の高回転領域では、上記集合部が吸気弁の開
時に分岐通路の下流部に発生する負圧波を正圧波に反転
させる大気開放空間として作用することで、慣性効果に
よる吸気充填量の増大効果が得られる。

ところで、従来、上記のような集合部として、上流通路
が一端の壁面もしくは周壁面の中央部に接続され、かつ
分岐通路が周壁面に並設される細長いサージタンク状の
ものが多く用いられているが、このような集合部構造で
あると、前記上流通路の接続部から各分岐通路の接続部
までの距離や各分岐通路の長さが相違するため、各気筒
への吸気の分配性あるいは各気筒に対する共鳴効果ない
し慣性効果の作用等が不均一となり、また上流通路の開
口部から各分岐通路の開口部に至る吸気の流動経路が急
激に屈曲２することによって、吸気抵抗が増大すること
になる。

これに対しては、例えば実開昭６０−８８０６２号公報
には第６図に示すような形状の集合部が開示されている
。この集合部Ａは、はぼ円錐台形状とされていると共に
、その小径側の端面に開口する上流通路の開口部Ｂの中
心を通る軸線Ｌ−Ｌに関して、該集合部Ａ自体の形状及
び台形側の端面に開口する各分岐通路Ｃ・・・Ｃの開口
部の配置をほぼ軸線対称に設けた構成とされている。

これによれば、集合部Ａにおける上流通路の開口部Ｂか
ら各分岐通路Ｃ・・・Ｃの開口部までの距離や各分岐通
路Ｃ・・・Ｃの長さがほぼ等しくなって、各気筒への吸
気の分配性や各気筒に対する共鳴効果ないし慣性効果の
作用等が均一化され、また吸気の流動系路の急激な屈曲
が無くなって吸気抵抗が低減され、その結果吸気充填効
率ないしエンジン出力特性が向上することになる。また
、集合部Ａの下流側の端面が各分岐通路Ｃ・・・Ｃの上
流端に近接して開口するので、慣性効果に関して、各分
岐通路Ｃ・・・Ｃが互いに他の分岐通路に対する大気開
放空間として作用し、したがって集合部Ａの容積を小さ
くすることが出来る。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の慣性効果は、吸気弁の開時に分岐通路
の下流部に生じる負圧波が該通路を上流側に向かって伝
播し、大気開放部（集合部）で正圧波に反転した上で下
流側に方向転換した後、この正圧波が吸気弁の開弁直前
に分岐通路の下流端に到達したときに最も大きな過給効
果が得られるものであり、このように圧力波が分岐通路
を２往復する時間と吸気弁の同時から閉時までの時間と
がほぼ等しくなる特定のエンジン回転数で効果が最大と
なる。また、共鳴効果も、各気筒における吸気弁の開時
に順次生じる負圧波が吸気振動の起振力となって、その
振動周波数が集合部とその上流側通路とでなる共鳴空間
の固有振動数に一致したときに大きな過給効果が得られ
るものであるから、同じく特定のエンジン回転数で効果
が最大となる。

つまり、吸気の慣性効果や共鳴効果等の動的効果は、吸
気系統の所定の形状に対して、特定の同調回転数及びそ
の近傍の回転数においてのみ得られるものであり、−ｍ
に共鳴効果によるエンジン出力のピークは低回転側にあ
られれ、慣性効果によるエンジン出力のピークはそれよ
りも高回転側にあられれることになる。したがって、特
に加速時のようにエンジン出力が急激に立ち上がるとき
には、共鳴効果による過給効果が衰えだしてから慣性効
果による過給効果が得られるまでの間にエンジン出力が
一瞬落ち込むことがあって、改善すべき余地があった。

そこで、本発明は、前述の吸気の分配性や吸気抵抗の低
減化等を図った吸気装置において、吸気の動的効果によ
る過給効果が広いエンジン回転領域で得られるようにす
ることを課題とする。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明に係る多気筒エンジンの吸気装置は、
各気筒に接続される複数の分岐通路と、これらの分岐通
路の上流端が束ねられて集合する集合室と、該集合室の
上流側に連設される上流通路とを有する構成において、
各気筒と集合室とを結ぶ短絡通路を設ける。そして、こ
の短絡通路には、気筒毎に開閉弁を備え、かつ該開閉弁
の上流側を連通させる連通部を設ける。

（作　　　用） 上記の構成によれば、各気筒と集合室とを結ぶ短絡通路
には、気筒毎に備えられた開閉弁の上流側を連通させる
連通部が設けられているので、この短絡通路における上
記開閉弁の上流部分と上記集合室とで、所要の容積を有
する第２の共鳴空間が形成されることになり、この第２
共鳴空間が上記集合室と上流通路とでなる第１の共鳴空
間よりも小さくなるように適切に設定することにより、
該第１共鳴空間によって生じる共鳴効果によるエンジン
出力のピークと高回転側の慣性効果によるエンジン出力
のピークとの谷間を埋めるように第２の共鳴効果による
過給効果が生じることになる。しかも、上記短絡通路に
は上記開閉弁の上流側に連通部が設けられていることに
よって、慣性効果に関しても反転空間が大容量化するこ
とになるので、各気筒の吸気弁の開時に各分岐通路の下
流部で生じた負圧波が上記集合部を大気開放部として確
実に正圧波に反転することになり、これにより連通部が
無い場合に比べて吸気充填効率ないしエンジン出力特性
がさらに向上することになる。さらに、上記開閉弁を開
くと各気筒には短絡通路を介して吸気が供給されて慣性
効果の同調回転数が高回転側にシフトすることになるが
、その場合においても短絡通路には連通部が設けられて
いることによって反転空間が拡大することになり、該短
絡通路を大気開放空間とする慣性効果が確実に得られて
、吸気充填効率ないしエンジン出力特性が向上すること
になる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

第１〜３図は、本発明を直列４気筒エンジンに適用した
第１実施例を示すもので、この実施例に係る吸気マニホ
ルド１は、エンジン（図示せず）のシリンダヘッドに取
り付けられるフランジ部２と、該フランジ部２に一端が
接続されて上記シリンダヘッドにおける吸気ボートを介
して第１〜第４気筒の燃焼室にそれぞれ連通される第１
〜第４分岐通路３１〜３４と、これらの分岐通路３□〜
３４の上流端部が集合する集合室４と、該集合室４から
上流側に延びる上流通路５とを有する。なお、図示しな
いが上記上流通路５の上流端には、エアフローメータを
介してエアフローメータが取り付けられるようになって
いる。

上記各分岐通路３．〜３４は、長さがほぼ等しくなるよ
うに屈曲されて上流部が一体的に束ねられており、その
上流開口端が互いに近接した状態で上記集合室４の下流
側の端面に開口されている。また、この集合室４は、上
記各分岐通路３、〜３４の開口端における軸線方向とほ
ぼ同一方向の軸線を有すると共に、上記上流通路５の下
流端が接続された上流側端面から上記下流側端面にかけ
て断面積が滑らかに変化する形状とされている。

そして、上記吸気マニホルドｌには、上記第１〜第４分
岐通路３１〜３４と集合室４とを結ぶ短絡通路６が設け
られている。この短絡通路６は、各分岐通路３．〜３４
にそれぞれ接続された同数の分岐部６ａ・・・６ａと、
これらの分岐部６ａ・・・６ａを上記各分岐通路３１〜
３４の横断方向に連通させる連通部６ｂと、この連通部
６ｂの中間部分と上記集合室４とを接続する上流部６Ｃ
とで構成されていると共に、この短絡通路６における上
記各分岐部６ａ・・・６ａには、該分岐部６ａ・・・６
ａを開閉する開閉弁７・・・７がそれぞれ備えられてい
る。

これらの開閉弁７・・・７は、１本の回動軸８によって
連動連結されており、この回動軸８を回動させることに
よって開閉弁７・・・７が作動して集合室４と各分岐通
路３１〜３４とを連通させ、また連通状態を遮断するよ
うになっている。そして、これらの開閉弁７・・・７を
駆動するために、レバー９及びロッド１０を介して上記
回動軸８を回動させる負圧ダイヤフラム式のアクチュエ
ータ１１と、このアクチュエータ１１に三方電磁弁１２
を介して作動負圧を供給する真空タンク１３と、上記三
方電磁弁１２を開閉制御するコントローラ１４とが備え
られ、該コントローラ１４にエンジン回転数を検出する
エンジン回転数センサ１５がらの信号Ｓ１が入力される
ようになっている。そして、コントローラ１４は、上記
信号Ｓ！が示すエンジン回転数が所定回転数以下の低回
転領域では、上記アクチュエータ１１を介して開閉弁７
・・・７が集合室４と各分岐通路３１〜３４との連通状
態を遮断させ、また所定回転数以上の高回転領域では、
該開閉弁７・・・７が短絡通路６を介して集合室４と各
分岐通路３．〜３４とを連通させるように、上記三方電
磁弁１２に制御信号Ｓ２を出力する。

次に、この実施例の作用を説明する。

すなわち、エンジン回転数が設定回転数Ｎ。以下の低回
転領域では、コン１−ローラ１４及びアクチュエータ１
１の作動により、開閉弁７・・・７が集合室４と各分岐
通路３１〜３４との連通状態を遮断する。琥ず、エンジ
ン回転数が低いときには、各気筒の吸気行程時に発生す
る負圧波が、集合室４及びその上流側の上流通路５でな
る第１共鳴空間に、該負圧波を起振力とするエンジン回
転数に比例する圧力振動を励起する。そして、この圧力
振動が上記共鳴空間の固有振動数と一致したときに、そ
のエンジン回転数の付近で上記空間内に共鳴現象による
大きな圧力振動が発生し、この圧力振動が燃焼室に吸気
を過給する作用を行うことにより吸気充填量が増大する
。その結果、エンジン出力特性は、第４図の実線の矢印
アで示すように、共鳴現象による第１段目のピークを示
すことになる。

その状態からエンジン回転数が高回転側に移行すると、
上記短絡通路６には気筒毎に備えられた開閉弁７・・・
７の上流側を連通させる連通部６ｂが設けられてここの
連通部６ｂを含む短絡通路６における上記開閉弁７・・
・７の上流部分と上記集合室４とで、所要の容積を有す
る第２の共鳴空間が形成されているので、この第２共鳴
空間が上記集合室４と上流通路５とでなる第１の共鳴空
間よりも小さくなるように適切に設定することにより、
従来では図の鎖線のように該第１共鳴空間によって生じ
る共鳴効果が弱くなることによりエンジン出力特性のピ
ークが落ち込んでいたのが、上記第２共口１％空間によ
る第２の共鳴現象によって矢印イのように新たなピーク
が発生することになる。

そして、さらに高回転側に移行すると、今度は上記集合
室４を大気開放部とする慣性効果に、よる過給作用が発
生することになるが、その場合に上記短絡通路６には開
閉弁７・・・７の上流側に連通部６ｂが設けられている
ことによって、該短絡通路６と集合室４とで大容量の反
転空間が形成されることになるので、各気筒の吸気弁の
開時に各分岐通路３１〜３４の下流端部で生じな負圧波
が上記集合室４を大気開放部として確実に正圧波に反転
することになる。したがって、鎖線で示した連通部６ｂ
を設けない場合のピークに対して、図の矢印つで示すよ
うに、−層高いピークを有するエンジン出力特性が得ら
れることになる。

一方、エンジン回転数が設定回転数Ｎｏを越えるとＷ！
Ｉ閉弁７・・・７が短絡通路６を開くので、各気筒には
短絡通路６を介して吸気が供給されて慣性効果の同調回
転数が高回転側にシフトすることになるが、その場合に
おいても短絡通路６には連通部６ｂが設けられているこ
とによって反転空間が拡大することになり、該短絡通路
６を大気開放空間とする慣性効果が確実に得られて、図
の実線の矢印工のように高回転側の吸気充填効率ないし
エンジン出力特性が向上することになる。

そして、特に上記集合室４は、上記各分岐通路３１〜３
４の上流端の開口部における軸線とほぼ同一方向の軸線
を有し、かつ上流通路５が開口する上流側側面から各分
岐通路３１〜３４が開口する上記上流側側面より断面積
が大きい下流側端面にかけて断面積が滑らかに変化する
形状とされているので、吸気の流動経路の屈曲が少なく
なって吸気抵抗が低減され、しかも各気筒への吸気の分
配性が均一化されて、上記の共鳴効果及び慣性効果と相
俟ってエンジン出力が効果的に向上することになる。ま
た、各分岐通路３１〜３４の上流端が互いに近接した状
態で集合室４の下流側端面に開口しているので、慣性効
果に関して、各分岐通路３１〜３４が他の分岐通路３１
〜３４の大気開放空間として作用することになり、集合
室４自体の容積が比較的少なくて済むことになる。

次に、第５図は本発明の第２の実施例を示している。こ
の実施例に係る吸気マニホルド２１も、エンジンのシリ
ンダヘッドに収り付けられるフランジ部２２と、該フラ
ンジ部２２に一端が接続されて上記シリンダヘッドにお
ける吸気ボートを介して各気筒の燃焼室にそれぞれ連通
される複数の分岐通路２３・・・２３と、これらの分岐
通路２３・・・２３の上流端部が集合する集合室２４と
、該集合室２４から上流側に延びる上流通路２５とを有
する。

上記各分岐通路２３・・・２３は、長さがほぼ等しくな
るように屈曲されて上流部が横−列状に一体的に束ねら
れており、その上流開口端が互いに近接した状態で上記
集合室２４の下流側の端面に開口されている。また、こ
の実施例においても、上記集合室２４は、上記各分岐通
路２３・・・２３の開口端における軸線方向とほぼ同一
方向の軸線を有すると共に、上記上流通路２５の下流端
が接続された上流側端面から上記下流側端面にかけて断
面積が滑らかに変化する形状とされている。

そして、この実施例においては、上記各分岐通路２３・
・・２３と集合室２４とを短絡させる同数の短絡通路２
６・・・２６が設けられている。各短絡通路２６・・・
２６は、その上流部が横−列状に束ねられた状態で上記
集合室２４に接続され、下流部が上記フランジ部２２の
近傍において上記分岐通路２３・・・２３にそれぞれ接
続されることにより、通路全長が各分岐通路２３・・・
２３よりも短くされている。そして、これらの短絡通路
２６・・・２６には、その下流部分に開閉弁２７・・・
２７がそれぞれ備えられていると共に、これらの短絡通
路２６・・・２６における上記開閉弁２７・・・２７の
上流側には各短絡通路２６・・・２６を互いに連通させ
る連通路２８が設けられている。

このように、集合室２４と各分岐通路２３・・・２３と
を分岐通路と同数の短絡通路２６・・・２６で結び、こ
れらの短絡通路２６・・・２６を連通路２８を介して互
いに連通させるようにしても、上記第１実施例と同様な
効果が得られることになる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、各気筒に接続される複数
の分岐通路と、これらの分岐通路の上流端が束ねられて
集合する集合室と、該集合室の上流側に連設される上流
通路とを有する多気筒エンジンの吸気装置において、各
気筒と集合室とを結ぶ短絡通路を設けて、この短絡通路
に気筒毎に備えられた開閉弁の上流側を連通させる連通
部を設けているので、この短絡通路における上記開閉弁
の上流部分と上記集合室とで、所要の容積を有する第２
の共鳴空間が形成されることになり、この第２共鳴空間
が上記集合室と上流通路とでなる第１の共鳴空間よりも
小さくなるように適切に設定することにより、該第１共
鳴空間によって生じる共鳴効果によるエンジン出力のピ
ークと高回転側の慣性効果によるエンジン出力のピーク
との谷間を埋めるように第２の共鳴効果による過給効果
が生じることになる。しかも、上記短絡通路には上記ｒ
Ｍ開閉弁上流側に連通部が設けられていることによって
、慣性効果に関しても反転空間が大容量化することにな
るので、各気筒の吸気弁の開時に各分岐通路の下流部で
生じた負圧波が上記集合部を大気開放部として確実に正
圧波に反転することになり、これにより低回転側での吸
気充填効率ないしエンジン出力特性がさらに向上するこ
とになる。さらに、上記開閉弁を開くと各気筒には短絡
通路を介して吸気が供給されて慣性効果の同調回転数が
高回転側にシフトすることになるが、その場合において
も短絡通路には連通部が設けられていることによって反
転空間が拡大することになり、該短絡通路を大気開放空
間とする慣性効果が確実に得られて、高回転側での吸気
充填効率ないしエンジン出力特性が向上することになる
。

【図面の簡単な説明】

第１〜第５図は本発明の実施例を示すもので、第１図は
第１実施例に係る吸気マニホルドの一部を省略した斜視
図、第２図はその部分断面図、第３図は第２図をＩＩＩ
−ＩＩＩ線で切断した断面図、第４図は該実施例の作用
を示すエンジン出力特性図、第５図は本発明の第２実施
例に係る吸気マニホルドの断面図である。第６図は本発
明の従来技術を示す吸気マニホルドの平面図である。 ３１〜３４・・・分岐通路、４・・・集合室、５・・・
上流通路、６・・・短絡通路、６ａ・・・連通部、７・
・・開閉弁。 か 図 Ａ！ へ渚 図 ；茅４ 図 第 ５■ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各気筒に接続される複数の分岐通路と、これらの
   分岐通路の上流端が束ねられて集合する集合室と、該集
   合室の上流側に連設される上流通路とを有する多気筒エ
   ンジンの吸気装置であって、各気筒と集合室とを結ぶ短
   絡通路が設けられていると共に、この短絡通路には気筒
   毎に開閉弁が備えられており、かつ該通路に上記開閉弁
   の上流側を連通させる連通部が設けられていることを特
   徴とする多気筒エンジンの吸気装置。