JPH03168326A

JPH03168326A - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JPH03168326A
Application number: JP1306189A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hitomi; 光夫人見; Toshihiko Hattori; 服部　敏彦; Masashi Maruhara; 正志丸原; Mikikimi Fujii; 幹公藤井
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1991-07-22

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に関し、さらに詳しくは、
それぞれが複数の気筒を有する３つ以上の気筒グループ
にグループ分け可能な気筒数を備えた多気筒エンジンの
吸気装置に関する．（従来の技術〉近年、自動車等のエンジンにおいては、出力性能の向上
のため、共鳴効果や慣性効果等の吸気系内における吸気
の動的効果を利用して吸気充填効率を高めることが行わ
れている．その場合、吸気系統には、エアクリーナから
導かれた上流通路が接続されているサージタンク等の集
合部を設け、該集合部から分岐させ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、エンジン回転数に応じて、上
記の集合部および該集合部に接続されている上流通路を
各気筒の吸気行程時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させ、また上記の
集合部を、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解放部として作用させ
ることにより、共鳴効果ないし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、上記のような集合部として、従来は、上流通
路が一端の壁面もしくは周側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端に至る吸気の流動経路が急激に屈
曲することによって、吸気抵抗が増大する。

これに対しては、たとえば実開昭６０−８８０６２号公
報に第５図のような形状の集合部が開示されている。つ
まり、この集合部Ａは、略円錐台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、該集合部自体の形状およ
び大径側の端面に開口する各分岐通路Ｃ・・・Ｃの開口
部の配置を略線対称に設けた形状とされている。

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の長さが略等しくなって、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、また吸気の流動経路の急激な屈間が
な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Ｃに対する大気解
放空間として作用し、したがって集合部Ａの容積を小さ
くすることができる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、米国特許第２７２２９２３号には、それぞれ
が直列４気筒でなるシリンダ列を３基並列に配置して構
戒したＷ型■２気筒エンジンが開示されている．このよ
うな１２気筒にも達するような多気筒エンジンに前述の
吸気の動的効果を利用した過吸作用を与えるために、第
５図のような集合構造を適用しようとした場合、多数の
気筒の分岐通路を１箇所に束ねて集合部に集合させるに
は、非常に容量の大きな集合部が必要とされ、該集合部
に大きなスペースを要して、エンジンの車載性が極めて
悪化する．またサージタンクタイプの集合部を用いた場
合と同様に、各気筒毎の分岐通路の長さを等長にして配
設することが困難となって、各気筒への吸気の分配性が
損なわれ、がつ各気筒に対する共鳴効果や慣性効果の作
用等が不均一となる等の不具合が発生することになる。

そこで、本発明は、Ｗ型エンジン等の多数の気筒を有す
るエンジンにおいて、吸気の動的効果を利用した過給作
用を確保することができ、しかもコンパクトな構造の吸
気装置を提供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、本発明は、それぞれが複数の気筒を有する３
つ以上の気筒グループにグループ分け可能な気筒数を備
えたエンジンの吸気装置において、各気筒にそれぞれ接
続される分岐通路を略等長とし、これらの分岐通路の上
流端を、上記各気筒グループ毎に束ねて集合室に集合さ
せると共に、これらの集合室の上流側通路を他の単一の
集合室に束ねて集合させたことを特徴とする。

（作　　　用）上記の構成によれば、全気筒を３つ以上の各気筒グルー
プに分けて、それぞれの気筒グループにおいて分岐通路
を集合室（下流側集合室と称する）に束ねて集合させ、
かつこれらの下流側集合室をさらにその上流側で単一の
集合室（上流測集合室と称する）に集合させるから、各
下流側集合室は、全気筒数の３分の１もしくはそれより
も少ない気筒数と同数の分岐通路を集合させればよく、
また上流側集合室は気筒グループ数と同数の通路を集合
させればよい。そのためいずれの集合室もコンパクトな
容積のものから構成できることになる。

また各下流側集合室では、その上流側通路との接続部か
ら各分岐通路の各開口部までの距離が略等しくなると共
に、各分岐通路の長さも容易に等長に設定できる。この
ため、各気筒への吸気の分配性や各気筒に対する共鳴効
果や慣性効果の作用等が均一化される。

さらに、共鳴効果に関しては、下流側集合室からその上
流側集合室を経てさらにその上流の通路に至る大きな空
間を共鳴空間として利用でき、この共鳴効果による効果
的な過給作用が得られることになる。

〈実　施　例〉次に、本発明の実施例を説明する。

第１図および第２図は本発明をＷ型１２気筒エンジンの
吸気装置に適用した実施例を示し、該エンジン１は、そ
れぞれが直列４気筒からなる第１、第２、第３のバンク
（シリンダ列）Ａｌ、Ａ２、Ａ３を並列に、かつＷ状配
置で配縁させて構成され、かつ各バンクＡＩ．Ａ２、Ａ
３はそれぞれが吸気行程が等間隔となる４つの気筒を有
し、このバンク毎の気筒がそれぞれ１つの気筒グループ
にグループ分けされている．したがって該エンジン１の
吸気装置は、それぞれが吸気行程が等間隔となる４つの
気筒数からなる３つの気筒グループを有する。

吸気マニホルド２は、第１バンクＡ１のシリンダヘッド
３ａに下流端が接続された第１気筒グループの４本の分
岐通路４．〜４４と、第２バンクＡ２のシリンダヘッド
３ｂに下流端が接続された第２気筒グループの４本の分
岐通路５１〜５４と、第３バンクＡ３のシリンダヘッド
３Ｃに下流端が接続された４本の分岐通路（但し、図面
上、３本のみ見えている）６ｒ〜６３と、上記第１気筒
グループの分岐通路〈以下では、下流側分岐通路と称す
る）４１〜４４の上流端をｌ箇所に束ねて集合させる第
１下流側集合室７と、第２気筒グループの下流側分岐通
路５１〜５４の上流端を１箇所に束ねて集合させる第２
下流側集合室８と、第３気筒グループの下流側分岐通路
６１〜６３の上流端を１箇所に束ねて集合させる第３下
流側集合室９とを備えている．さらに上記の第１ないし第３下流側集合室７、８、９の
上流側端面にはそれぞれ上流側分岐通路１０、１１、１
２の下流端が接続され、これら上流側分岐通路１０、１
１、１２の上流端が同じく１箇所に束ねて上流側集合室
１３に集合されると共に、該上流側集合室１３の上流側
端面に、図示していないエアクリーナから導かれてきた
上流通路１４が接続されている．さらに詳述すると、上記の下流側分岐通路４１〜４４、
５１〜５４、６１〜６３は、すべての通路の長さが略等
しくなるように屈曲されて配設されると共に、これら下
流側分岐通路４１〜４４、５ｌ〜５４　、６ｔ〜６３の
上流端が、それぞれの気筒グループに対応する第１〜第
３下流側集合室７、８、９の下流側端面７Ａ、８Ａ、９
Ａに集合かつ開口して連通されており、一方各集合室７
、８、９はそれぞれが各下流側分岐通路４１〜４４５１
〜５４　．６ｔ〜６３の上流開口端における軸線と略同
一方向の軸線を有すると共に、前記上流側分岐通路１０
、１１、１２の下流端が接続された上流側端面７Ｂ、８
Ｂ、９Ｂから上記下流側端面７Ａ、８Ａ、９Ａにかけて
、断面積がなめらかに変化する（増大する）形状とされ
ている。

さらに、各下流側集合室７、８、９と上流Ｏｌ！Ｉ集合
室１３とをつなぐ上流側分岐通路１０、１１、１２の通
路長さが略等しくなるように屈曲されて配設されると共
に、これらの上流側分岐通路１０、１１、１２の上流端
が上流側集合室１３の下流側端面１３Ａに集合かつ開口
して連通され、一方上流側集合室１３は、各上流側分岐
通路１０、１１、１２の上流開口端における軸線と略同
一方向の軸線を有し、加えて前記上流通路１４の下流端
が接続された上流側端面１３Ｂから上記下流側端面１３
Ａにかけて、断面積がなめらかに増大する形状とされて
いる．このような構成の吸気装置においては、エンジン回転数
に応じて共鳴効果ないし慣性効果による過吸作用で吸気
充１量の増大効果が得られる。

すなわち、共鳴効果の場合は、第１、第２、第３気筒グ
ループのそれぞれにおいて、そのグループに対応する下
流側集合室７、８、９のいずれかと、下流側集合室７、
８、９に接続されている上流側分岐通路１０、１１、１
２のうちのいずれかと、上流側集合室１３およびその上
流通路１４でなる共鳴空間内で、その気筒グループの各
気筒の吸気行程時に発生する負圧波を起振力としてエン
ジン回転数に比例する周波数の圧力振動が発生する。た
とえば、第１気筒グループのいずれかの気筒が吸気行程
に入ったとすると、該第１気筒グループにおける下流側
分岐通路４１〜４４の上流端を集合させている第１下流
側集合室７と、この第１下流側集合室７の上流側端面７
Ｂに接続されている上流側分岐通路１０と、該上流側分
岐通路１０の上流端が接続されている上流側集合室ｌ３
と、上流通路ｌ４とでなる共鳴空間内で上記の圧力振動
が発生する。そして、この圧力振動が上記共鳴空間の固
有振動数に一致することにより、第３図に示す所要のエ
ンジン回転数Ｎ，の周辺で共鳴空間内に共鳴現象による
大きな圧力振動が発生し、この圧力振動が第１気筒グル
ープの気筒の燃焼室に吸気を過給する作用を行うことに
なって吸気充填量が増大する。この過給作用は第２およ
び第３の気筒グループについても同様に発生し、第２気
筒グループの場合は、第２下流測集合室８と、これに接
続された上流側分岐通路１１と、上流（Ｉ！ｌ集合室１
３および上流通路ｌ４が共鳴空間と？て働き、第３気筒
グループでは、第３下流側集合室９と、これに接続され
ている上流劇分岐通路１２と、上流側集合室１３および
上流通路１４が共鳴空間として働くことになる．また慣性効果に関しては、各下流側集合室７、８、９が
それぞれの集合室に対応ずる気筒グループの下流側分岐
通路４１〜４４、５１〜５４、６１〜６３に対して大気
解放部として作用する。たとえば第１気筒グループのい
ずれかの気筒が吸気行程に入ったとすると、その各気筒
の吸気弁の開時に、該気筒に接続されている下流側分岐
通路（たとえば４工〉の下流端に発生する負圧波が該分
岐通路４１を上流側に伝播して下流側集合室７に到達し
たときに、該下流（ｒ！！Ｉ集合室７の下流測端面７Ａ
で確実に正圧波に反転されることになる，これは第１な
いし第３の各気筒グループのすべての気筒の吸気行程時
に、それぞれの気筒グループに対応する下流側集合室７
〜っで発生し、したがって下流側分岐通路４１〜４４、
５■〜５４、６１〜６３の長さを適切に設定しておくこ
とによって、第３図に示す所要のエンジン回転数Ｎ２に
おいて、上記の正圧波が吸気弁の閏弁直前に下流側分岐
通路４１〜４４、５１〜５４、６１〜６３の下流端に到
達して燃焼室への過給作用が得られる。また、各下流側
集合室７、８、９の下流側端面７Ａ、８Ａ、９Ａに各気
筒グループの下流側分岐通路４１〜４．、５１〜５４、
６１〜６，の上流端が近接して開口しているから、慣性
効果に関して、それぞれの下流測集合室７、８、９はこ
れに接続されている各下流側分岐通路が互いに他の下流
側分岐通路に対する大気解放空間として作用する。たと
えば第１気筒グループの下流側集合室７をとれば、これ
に集合されている４本の下流側分岐通路４１〜４４は互
いに他の下流側分岐通路に対して大気解放空間として働
く。

ところで、上記の構成によれば、気筒を各バンクＡ１、
Ａ２、Ａ３毎にグループ分けし、それぞれの気筒グルー
プ毎に、これらのグループの下流側分岐通路４１〜４４
、５１〜５４、６ｓ〜６３を下流側集合室７、８、９に
束ねて集合させ、か？これら気筒グループの３つの下流
側集合室７、８、９をさらにその上流側で上流側分岐通
路１０、１１、１２を介して単一の上流側集合室１３に
集合させている。そのため各下流測集合室７、８、９は
、エンジン１が備える１２の全気筒数のうち、その３分
の１（すなわち４つ）の気筒数と同数の下流側分岐通路
４１〜４４、５■〜５４、６１〜６３を集合させること
になる。また上流測集合室１３は気筒グループと同数の
３本の上流側分岐通路１０、１１、１２を集合させるこ
とになる。このように各集合室７、８、９、１３に集合
させる分岐通路の数を分散させて少なくしているから、
集合室７、８、９、１３の個々はコンパクトな容積のも
のから横戊でき、吸気装置を含むエンジン１の車載性が
向上する命。

また、上記のように３本という少ない本数の上流側分岐
通路１０、１１、１２がそれぞれの上流端を近接させた
集合状態で上流Ｉ！？！Ｉ集合室１３の下流側端面１３
Ａに連通して集合されていることに加え、上流側集合室
１３は上流側分岐通路１０、１１、１２の上流開口端に
おける軸線と略同一方向の軸線を有すると共に、上流通
路ｌ４が接続された上流側端面１３Ｂから各上流側分岐
通路１０、１ｌ、１２が接続された下流側端面１３Ａに
かけて断面積がなめらかに、かつ次第に増大する形状と
されている。このことから集合室上流側端面１３Ｂから
各上流側分岐通路１０、１１、１２の上流開口端までの
距離や各上流側分岐通路１０、１１、１２の長さが略等
しくなって、各下流側集合室７、８、９への吸気の分配
が均一化され、また上流側集合室１３内の吸気の流動経
路の急激な屈曲がなぐなる。

同じく下流側集合室７、８、９においても、各下流側集
合室７、８、９にはその下流側端面７Ａ、８Ａ、９Ａに
、それぞれに対応する気筒グループにおける下流側分岐
通路４１〜４４、５１〜５４、６．〜６，の上流開口端
が近接して、かつ４本ずつという少ない本数で集合され
ていることに加え、各下流側集合室７、８、９は下流側
分岐通路４１〜４４、５１〜５４、６．〜６３の上流開
口端における軸線と略同一方向の軸線を有し、かつ上流
側分岐通路１０、１１、１２が接続された上流側端面７
Ｂ、８Ｂ、９Ｂから下流側分岐通路４１〜４４、５ｌ〜
５４、６．〜６，が接続された下流側端面７Ａ、８Ａ、
９Ａにかけて、断面積がなめらかに、かつ次第に増大す
る形状とされている。このため各下流側集合室７、８、
９においても、集合室上流側端面７Ｂ、８Ｂ、９Ｂから
各下流側分岐通路４１〜４４、５、〜５４、６１〜６３
までの距離や各下流側分岐通路の長さが略等しくなり、
かつ下流側集合室７、８、９内の吸気の流動経路の急激
な屈曲がなくなる。

これらによって、各気筒への吸気の分配性や各気筒に対
する共鳴効果および慣性効果の作用等が均一化され、そ
の結果、吸気充填効率ないしエンジン出力性能が向上す
ると共に、吸気抵抗が低減することになる．さらには、共鳴効果に関しては、下流側集合室７、８、
９から上流側分岐通路１０、１ｌ、１２および上流側集
合室１３を経て上流通路１４に至る大きな空間を共鳴空
間として利用でき、このため上流側集合室１３の容積を
ちいさくしても効果的な共鳴過給作用が得られ、一層集
合室１３をコンパクト化できる．第４図は直列６気筒のバンク（シリンダ列）Ａ４、Ａ５
をＶ型に配置したＶ型１２気筒エンジン１０１に本発明
を適用した第２実施例を示し、この実施例の吸気マニホ
ルド１０２は、一方のバンクＡ４の６つの気筒を、吸気
行程が等間隔となる２つの気筒グループに分け、他方バ
ンクＡ５の６つの気筒も同様に吸気行程が等間隔になる
２つの気筒グループに分けて、それぞれ３つの気筒数を
有する４つの気筒グループを構成し、それぞれの気筒グ
ループにおいて、シリンダヘッド１０３ａ、１０３ｂに
接続されている各４本の下流側分岐通路１０４１〜１０
４３、１０４４〜１ｏ４６１０５．〜１０５３、１０５
４〜１０５６をそれぞれ下流側集合室１０６〜１０９に
集合させると共に、各下流側集合室１０６〜１０９に接
続された上流側分岐通路１１０〜１１３を上流側集合室
１１４に集合させ、がっ該上流側集合室１１４に上流通
路１１５を連通させている。

この実施例においても、各気筒グループの下流側分岐通
路１　０４１　〜１　０４３　、１　０４４　〜１　０
４６、１０５１〜１０５３、１０５４〜１ｏ５６は、す
べての通路長が略等しくなるように屈曲されて配設され
ると共に、各下流側集合室１０６〜１０９は、それぞれ
が下流側分岐通路１０４１〜１０４３、１０４４〜ｌｏ
４６、１ｏ５．〜１ｏ５３、１０５４〜１０５６の上流
側開口端における軸線と略同一方向の軸線を有すると共
に、前記上流側分岐通路１１０〜１１３の下流端が接続
された上流側端面１０６Ｂ〜１　０９Ｂがら、下流側分
岐通路１０４、〜１０４３、１０４４〜１ｏ４６、１０
５１〜１０５３、１０５４〜１ｏ５６の上流端が集合し
て接続されている下流側端面１ｏ６Ａ〜１０９Ａにがけ
て、断面積がなめらがに増大する形状とされている。

さらに上流側分岐通路１１０〜１１３もそれぞれの通路
長を略等しくして屈曲配設されると共に、上流側集合室
１１４は、これら上流側分岐通路１１０〜１１３の上流
開口端における軸線と略同一方向の軸線を有し、かつ前
記上流通路１１５の下流端が接続された上流側端面１　
１４Ｂから、上流側分岐通路１１０〜１１３が接続され
た下流側端面１１４Ａにかけて、断面積がなめらかに増
大ずる形状とされている。

したがって、この実施例においても、エンジン１０１が
１２の気筒数を備えているのに対し、各下流ＩＪ］．ｌ
Ｉ集合室１０６〜１０８はそれぞれ４本の下流測分岐通
路を集合させればよく、また上流ｒｓｓ合室１１４は４
本の上流側分岐通路１１０〜１１３を集合させればよい
から、下流側および上流開集合室１０６〜１０９、１１
４をコンパクトな容積のものから構成できる。

また、上流側集合室１１４では、上流通路１１５の接続
部から各上流側分岐通路１１０〜１１３の上流開口端ま
での距離が略等しくなり、かつ吸気の流動経路の屈曲が
なくなることに加え、各上流側分岐通路１１０〜１１３
の長さが略等長と？っている。そして下流側集合室１０
６〜１０９においても、上流側分岐通路１１０〜１１３
の接続部から各下流側分岐通路１０４■〜１０４３、１
０４４〜１０４６　、１０５＋〜１０５３、１０５４〜
１０５６の上流開口端までの距離が略等しくなり、かつ
吸気の流動経路の急激な屈曲がなくなることに加え、各
下流側分岐通路１０４、〜１０４６　、１　０５１〜１
０５６の長さが略等長となっている。このため各気筒へ
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、また吸気抵抗が低減する。

さらに、共鳴効果に関しては、下流側集合室１０６〜１
０９からその上流測分岐通路１１０〜１１３および上流
側集合室１１４を経て上流通路１１５に至る大きな空間
を共鳴空間として利用でき、このため効果的な共鳴過給
作用を確保しながら、上流側集合室１１４の一層のコン
パクト化を図ることが可能となる。

なお、前述の各実施例はいずれも１２気筒のエンジン１
．１０１について詳述したが、それぞれが複数の気筒を
有する３つ以上の気筒グループにグループ分け可能な気
筒数のエンジン（換言すれば上流側集合室に３本以上の
上流側分岐通路を集合できる気筒数のエンジン）であれ
ば、本発明を適用できる。

（発明の効果）以上の記載によって明らかなように、本発明は、エンジ
ンの全気筒を３つ以上の各気筒グループに分けて、それ
ぞれの気筒グループにおいて分岐通路を下流側集合室に
束ねて集合させ、がっこれらの下流側集合室をさらにそ
の上流側で単一の上流側集合室に集合させるがら、各下
流側集合室は、全気筒数の３分の１もしくはそれよりも
少ない気筒数と同数の分岐通路を集合させればよく、ま
た上流側集合室は気筒グループ数と同数の通路を集合さ
せればよいことになって、いずれの集合室もコンパクト
な容積のものがら楕成でき、これによって吸気装置をふ
くむエンジンの車載性が向上する。

また各下流側集合室では、その上流側通路との接続部か
ら各分岐通路の各開口部までの距離が格等しくなると共
に、各分岐通路の長さも容易に等長に設定できて、各気
筒への吸気の分配性や各気筒に対する共鳴効果や慣性効
果の作用等が均一化される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にかかるエンジンの吸気装置の実施例を示
し、第１図はＷ型１２気筒エンジンに本発明を適用した
朶１実施例の吸気マニホルドの正面図、第２図は第１図
の吸気マニホルドの平面図、第３図はエンジン出力特性
図、第４図はＶ型１２気筒エンジンに本発明を適用した
第２実施例の吸気マニホルドの平面図である。第５図は先行技術における吸気マニホルドの平面図であ
る。１，１０１・・・エンジン、２，１０２・・・吸気マニ
ホルド、４、〜４４，５１〜５４，６１〜６３・・・下
流側分岐通路、７〜９，１０６〜１０９・・・下流側集
合室、１０〜１２，１１０〜１１３・・・上流側分岐通
路、１３，１１４・・・上流側集合室、１４，１１５・
・・上流通路、１ｏ４＋　〜１０４６．１０５１〜１０
５６−下流側分岐通路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）それぞれが複数の気筒を有する３つ以上の気筒グ
ループにグループ分け可能な気筒数を備えたエンジンの
吸気装置であって、各気筒にそれぞれ接続される分岐通
路を略等長とし、これらの分岐通路の上流端を、上記各
気筒グループ毎に束ねて集合室に集合させると共に、こ
れらの集合室の上流側通路を他の単一の集合室に束ねて
集合させることを特徴とするエンジンの吸気装置。