JPH03202622A - 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、特に分岐
通路の上流端を束状に集合して集合室に接続し、集合室
の特定部位に接続された共鳴容積室を設けることにより
、共鳴効果と慣性効果とによる吸気充填作用を強化した
ものに関する。

〔従来技術〕

近年、自動車用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し
た吸気袋ｌが実用化されている．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
ジタンク等の集合室が設けられ、この集合室から分岐さ
れた分岐通路が各気筒に夫々接続する構造となっている
。

このような吸気装置によれば、エンジン回転数が所定値
以下の低回転領域では、主として集合室が、各気筒の吸
気行程のとき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し、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、上記集合室が吸気弁の開時に
各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、上記集合室として、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
面に並設して接続される細長いサージタンクが一般に用
いられるが、この場合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同じにならな
いため、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
路が急激に屈曲するので、吸気抵抗が増大することにな
る。

そこで、例えば実開昭６０−８８０６２号公報には、多
気筒エンジンの複数の分岐通路の上流端を束状に集合し
て集合室の軸線に対して路線対称状に集合室に接続し、
集合室の一端に上流通路の下流端を接続するようにして
なる多気筒エンジンの吸気装置が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記公報に記載の吸気装置においては、分岐通路の上流
端が束状に集合して集合室に接続してあり、集合室も比
較的小型で分岐通路から伝播した吸気振動の減衰も生じ
にくいので、集合室に加えて上流通路をも共鳴空間とし
て活用することが出来る。

しかしながら、比較的小型の集合室と上流通路の容積は
比較的小さいので、共鳴空間の容積が十分でないため共
鳴過給効果が弱くなること、上流通路内の共鳴圧力波は
集合室へ伝播するまでに吸気流と干渉してかなり減衰す
るので共鳴過給効果が弱くなること、各気筒毎の慣性過
給効果において他の気筒の分岐通路と集合室とが大気開
放空間として作用するが、集合室が比較的小型なので慣
性過給効果を強化する上で限界がある。

本発明の目的は、共鳴過給効果を著しく強化でき且つ慣
性過給効果をも強化し得るような多気筒エンジンの吸気
装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

第１請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置は、複数の
気筒の吸気ポートに夫々接続された複数の分岐通路と、
これら分岐通路の上流端が束状に集合して接続された集
合室と、上記集合室に下流端が接続された上流通路とを
備えた多気筒エンジンの吸気装置において、上記集合室
のうちの分岐通路の上流端に対向する端部に共鳴容積室
が接続されているものである。

第２請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置は、第１請
求項の多気筒エンジンの吸気装置において、上記複数の
分岐通路の上流端の全部が集合室に接続されているもの
である。

第３請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置は、第２請
求項の多気筒エンジンの吸気装置において、上記分岐通
路の上流端と上流通路の下流端とが集合室の同じ側の端
部に接続され、上記共鳴容積室が分岐通路の上流端に直
接的に対向するように集合室に接続されているものであ
る。

第４請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置は、第２請
求項の多気筒エンジンの吸気装置において、上記上流通
路の下流端は集合室のうちの分岐通路の上流端に対向す
る端部に接続され、上記共鳴容積室が分岐通路の上流端
に直接的に対向するように集合室に接続されているもの
である。

〔作用〕

第１請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置においては
、複数の分岐通路の上流端が束状に集合して集合室に接
続され、集合室に上流通路の下流端部が接続されるので
、集合室から各分岐通路へ吸気が順次流動するときに流
動経路の大きな変化が生しず、通路抵抗が小さくなる。

共鳴効果に関し、各気筒の吸気弁開時に順次生じる負圧
波による吸気振動は集合室へ伝播し、その振動周波数が
集合室とその上流の上流通路と共鳴容積室とからなる共
鳴空間の固有振動数に一致したとき（一般に、低回転域
のときに一致する）共鳴圧力波により高い過給作用が得
られることになる。

ここで、複数の分岐通路の上流端が束状に集合して集合
室に接続されており、分岐通路から集合室へ伝播した吸
気振動は効率よく上流通路へ伝播することから、上流通
路を共鳴空間として活用し、集合室の小型化を図り集合
室内での吸気振動の減衰の低減を図ることが出来る。

集合室のうちの分岐通路の上流端に対向する端部に共鳴
容積室が接続されているので、分岐通路から集合室に伝
播した吸気振動が共鳴容積室へ効率よく伝播して強力な
共鳴圧力波が生じ、その圧力波は集合室を経て分岐通路
へ効率よく伝播する。

これにより、共鳴圧力波による過給作用を強化すること
が出来る。

加えて、共鳴圧力波の振動の節が集合室に形成されるの
で、集合室内では吸気流と共鳴圧力波との干渉が生じに
くく、この集合室へ共鳴容積室から強い共鳴圧力波が伝
播するので、共鳴圧力波による過給作用が強化される。

加えて、分岐通路の上流端が束状に集合して集合室に接
続されているので、各気筒毎の慣性過給効果において他
の気筒の分岐通路も大気開放室として作用し且つ集合室
に接続された共鳴容積室も大気開放室として作用するこ
とから、慣性過給効果が強化される。

第２請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置においては
、基本的に第１請求項と同様の作用が得られる。更に、
複数の分岐通路の上流端の全部が集合室に接続されるの
で、全部の気筒について確実かつ均一に共鳴過給効果及
び慣性過給効果を強化することが出来る。

第３請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置においては
、基本的に第２請求項と同様の作用が得られる。更に、
共鳴容積室が分岐道路の上流端に直接的に対向するよう
に集合室に接続されているので、集合室から共鳴容積室
への吸気振動の伝播効率及び共鳴容積室から集合室への
共鳴圧力波の伝播効率が高まるので、共鳴過給効果を一
層強化することが出来る。また、共鳴容積室の大気開放
空間としての機能が強まるので、慣性過給効果も一層強
化される。

第４請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置においては
、基本的に第２請求項と同様の作用が得られる。更に、
上流通路の下流端が集合室のうちの分岐通路の上流端に
対向する端部に接続されているので、吸気流が上流通路
から集合室を経て分岐通路へ流れるときの通路抵抗が小
さくなる。加えて、共鳴容積室が分岐通路の上流端に直
接的に対向するように集合室に接続されているので、第
３請求項と同様に共鳴過給効果及び慣性過給効果を一層
強化することが出来る。

〔発明の効果〕

本発明により得られる効果は、上記〔作用〕の項で説明
したように次の通りである。

第１請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置によれば、
上流通路も共鳴空間として作用するので集合室を小型化
できること、共鳴容積室を設けたことにより共鳴過給効
果を強化できること、慣性過給効果を強化できること、
などの効果が得られる。

第２請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置によれば、
基本的に第１請求項と同様の効果を得られる。更に、全
部の気筒について確実かつ均一に共鳴過給効果及び慣性
過給効果を強化することが出来る。

第３請求項に係る多気筒エンジンの吸−気装置によれば
、基本的に第２請求項と同様の効果が得られる。更に、
共鳴過給効果及び慣性過給効果を一層強化することが出
来る。

第４請求項に係る多気筒エンジンの吸気装置によれば、
基本的に第２請求項と同様の効果が得られる。更に、集
合室内での通路抵抗を小さく吸気の流通性を確保しつつ
、共鳴過給効果及び慣性過給効果を一層強化することが
出来る。

〔実施例〕

以下、本発明を自動車用直列４気筒立型エンジンの吸気
装置に適用した場合の実施例について図面に基いて説明
する。

〈第１実施例〉・・・第１図・第２図参照第１図・第２
図に示すように、このエンジンの吸気装置１は、上流通
路３と、集合室４と、共鳴容積室６と、４本の分岐通路
７とを備えている。

上記上流通路３には上流側から順にエアクリーナ８とエ
アフローメータ９とスロットル弁１０とが設けられ、上
流通路３の下流端は集合室４の第１端部４ａの中央部に
、その軸心を集合室４の軸心に略一致させた直列状態で
接続されている。

エンジンのシリンダヘッド１内には各気筒に対応する４
本の吸気ボートが設けられ、これら吸気ボートに夫々接
続された４本の分岐通路７の上流端は上流通路３の下流
端の周りに束状に集合して集合室４の第１端部４ａに接
続されている。そして、これら４本の分岐通路７は、共
鳴過給効果と慣性過給効果を４つの気筒に対して均一化
するように略等しい通路長に形成されている。尚、共鳴
容積室６はシリンダヘッド２の中央部上方近くに配設さ
れ、分岐通路７は正面視にて湾曲状に形成されて共鳴容
積室６に接続されている。

上記集合室４は、分岐通路７から伝播する吸気振動の減
衰を小さくする為に吸気流動を阻害しない範囲で極力小
容積に形成され、集合室４は第１端部４ａからそれに対
向する第２端部４ｂにかけて徐々に小径化するように形
成され、第２端部４ｂには短い筒状の連通路５を介して
共鳴容積室６が接続され、共鳴容積室６は第１端部４ａ
に直接的に対向している。

上記共鳴容積室６は、共鳴過給効果と慣性過給効果とを
強化する為のもので、集合室４よりも大きな容積に形成
され、連通路５は上流通路３と同程度の断面積を有し、
連通路５と共鳴容積室６との接続部は開口状に形成され
ている。

次に、上記エンジンの吸気装置１の作用について説明す
る。

４本の分岐通路７の上流端が束状に集合して集合室４の
第１端部４ａに接続され、集合室４に上流通路３の下流
端部が接続されるので、集合室４から各分岐通路７へ吸
気が順次流動するときに流動経路の大きな変化が生じず
、通路抵抗が小さくなる。

エンジン回転数が所定の低回転域のとき、各気筒の吸気
弁が開かれるときに発生する負圧により吸気振動が生じ
、その吸気振動が分岐通路７を経て集合室４と共鳴容積
室６と上流通路３内の吸気に伝播し、吸気振動の振動数
が集合室４と共鳴容積室６と上流通路３との固有振動数
に略一致したとき、共鳴現象によりこれらの内部に共鳴
圧力波が生し、この共鳴圧力波が分岐通路７を介して吸
気ボートに伝播し、これにより共鳴過給効果が得られる
。

ここで、４本の分岐通路７の上流端が束状に集合して集
合室４の第１端部４ａに接続されており、しかも集合室
４は小容積のものなので分岐通路７から集合室４へ伝播
した吸気振動は効率よく上流通路３へ伝播する。従って
、上流通路３を共鳴空間として活用し、集合室４の小型
化を図り集合室４内での吸気振動の減衰の低減を図るこ
とが出来る。

集合室４のうちの分岐通路７の上流端に対向する第２端
部４ｂに共鳴容積室６が連通路５を介して接続されてい
るので、分岐通路７から集合室４に伝播した吸気振動が
共鳴容積室６へ効率よく伝播して強力な共鳴圧力波が生
じ、その圧力波は集合室４を経て分岐通路７へ効率よく
伝播する。これにより、共鳴圧力波による過給作用を強
化することが出来る。

特に、共鳴容積室６は分岐通路７の上流端に直接的に対
向するように設けられているので、上記吸気振動の伝播
効率と共鳴圧力波の伝播効率が高くなる。

加えて、共鳴圧力波の振動の節が集合室４に形成される
ので、集合室４内では吸気流と共鳴圧力波との干渉が生
じにくく、この集合室４へ共鳴容積室６から強い共鳴圧
力波が伝播するので、共鳴圧力波による過給作用が強化
される。

加えて、分岐通路７の上流端が束状に集合して集合室４
に接続されているので、各気筒毎の慣性過給効果におい
て他の気筒の分岐通路７も大気開放室として作用し且つ
集合室４に接続された共鳴容積室６も大気開放室として
作用することから、慣性過給効果が強化される。

更に、４本の分岐通ＮＩ７の上流端の全部が集合室４に
接続されるので、全部の気筒について確実かつ均一に共
鳴過給効果及び慣性過給効果を強化することが出来る。

更に、共鳴容積室６が分岐通路７の上流端に直接的に対
向するように集合室４に接続されているので、集合室４
から共鳴容積室６への吸気振動の伝播効率及び共鳴容積
室６から集合室４への共鳴圧力波の伝播効率が高まるの
で、共鳴過給効果を一層強化することが出来る。

く第２実施例〉・・・第３図・第４図参照前記第１実施
例の吸気装置の構成部材と同様のものに同一符号を付し
て異なる構成及び作用についてのみ説明すると、このエ
ンジンの吸気装置ｌにおいては、上流通路３から集合室
４に流入した吸気流がその流動方向を変えずに分岐通路
７へ流れるように、集合室４はシリンダヘッド２の側方
で且つクランク軸方向の前方又は後方に配設され、４本
の分岐通路７の上流端が束状に集合して集合室４の第１
端部４ａに接続され、上流通路３の下流端が集合室４の
うちの第１端部４ａに対向する第２端部４ｂのうちの中
心からやや側方へ片寄った部位に接続され、共鳴容積室
６に連なる連通路５の端部が集合室４の第２端部４ｂに
接続され、共鳴容積室６は分岐通路７の上流端に直接的
に対向するように配設されている。

第１気筒の分岐通路７Ａは第１端部４ａから延びるスト
レート部７ａｌと短い湾曲部７ｂｌとからなり、第２気
筒の分岐通路７Ｂは第１端部４ａから延びるストレート
部７ａ２（これは、ストレート部７ａｌよりも短い）と
湾曲部７ｂｌよりも長い湾曲部７ｂ２とからなり、第３
気筒の分岐通路７Ｃは第１＠部４ａから延びるストレー
ト部７ａ３（これは、ストレート部７ａ２よりも短い）
と湾曲部７ｂ２よりも長い湾曲部７ｂ３とからなり、第
４気筒の分岐通路７Ｄはストレート部７ａ４　（これは
、ストレート部７ａ３よりも短い）と湾曲部７ｂ３より
も長い湾曲部７ｂ４とからなる。

上記ストレート部７ａｌの上流端の下側近傍にストレー
ト部７ａ２の上流端が配設され、ストレート部７ａｌの
上流端の側方近傍にストレート部７ａ３の上流端が配設
され、ストレート部７ａ３の上流端の下側近傍にストレ
ート部７ａ４の上流端が配設され、こうして４本の分岐
通路７Ａ〜７Ｄの通路長は略等しく設定されている。

本実施例のエンジンの吸気装置１においては、上流通路
３の下流端が集合室４の第２端部４ｂに接続され、上流
通路３の下流側部分は緩い湾曲形状で滑らかに集合室４
に接続されているので、上流通路３から集合室４を経て
分岐通路７へ流れる吸気流に対する通路抵抗が小さくな
ることから、吸気の充填効率が高くなる。

く第３実施例〉・・・第５図〜第９図参照前記第１実施
例の吸気装置の構成部材と同様のものに同一符号を付し
て異なる構成及び作用についてのみ説明すると、第５図
に示すように、集合室４の第１端部４ａには４本の分岐
通路７の上流端が束状に集合させて接続され、集合室４
の第２端部４ｂには上流通路３の下流端が直列状かつ円
心状に接続され、上流通路３の下流側部分に上流通路３
よりも大径の管状部材を同心状に外嵌させることにより
、上流通路３の下流側部分の外周側に共鳴容積室６が形
成され、共鳴容積室６は集合室４の第２端部４ｂ付近の
周壁に開口した多数の孔６ａを介して集合室４に連通さ
れている。

上記エンジンの吸気装置ｌにおいてはく上流通路３の下
流端が集合室４の第２端部４ｂに直列状かつ同心状に接
続されているので、吸気流に対する通路抵抗が一層小さ
くなり、充填効率を一層高めることが出来るうえ、共鳴
容積室６が上流通路３の下流側部分の外周側に形成され
るので、共鳴容積室６が吸気系から大きく突出すること
がなく、吸気装置１の小型化を図ることが出来る。

尚、第５図の吸気装置１を部分的に変更して次のように
構成してもよい。

第６図の吸気装置ｌにおいては、連通路５の外端部がエ
ルボ状に湾曲し、その外端部に共鳴容積室６が接続され
ている。

第７図の吸気装置１においては、連通路５が省略される
とともに共鳴容積室６が上流通路３の下流側部分に並設
された管状部材で形成されている。

但し、必要に応じて仮想線のように容積部６ｂを付加し
てもよい。

第８図の吸気装置１においては、上流通路３の下流部と
連通路５とが合流した合流通路３Ａが集合室４の第２端
部４ｂに同心状に接続され、合流通路３Ａにスロットル
弁１０が設けられている。

このように共鳴容積室６よりも下流側にスロットル弁１
０を設ける場合には、共鳴容積室６への吸気充填の影響
を受けないので、アクセルペダル踏込み時のレスポンス
が向上する。

第９図の吸気装置１においては、上流通路３のスロット
ル弁１０の代わりに、各分岐通路７の下流部内にスロッ
トル弁１０Ａが設けられ、４つのスロットル弁１０Ａは
共通の軸部材１１に固着されて連動連結されている。

この場合、アクセルペダル踏込み時のレスポンスが更に
向上する。

〈第４実施例〉・・・第１０図参照 本実施例の吸気装置１は第７図のものと類似のものであ
るが、次の点で異なっている。

即ち、第１気筒の分岐通路７Ａと第４気筒の分岐通路７
Ｄとが集合室４の近くで合流して第１合流分岐通路７Ａ
Ｄとなり、第２気筒の分岐通路７Ｂと第３気筒の分岐通
路７Ｃとが集合室４の近くで合流して第２合流分岐通路
７８Ｃとなり、第１及び第２合流分岐通路７ＡＤ・７８
Ｃの上流端が束状に集合して集合室４の第１端部４ａに
接続されている。尚、このエンジンの点火順序は第１気
筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順である。

この吸気装置１によっても、第５図〜第７図の吸気装置
１と略同様の作用を得ることが出来る。

尚、上記諸実施例は直列４気筒エンジンの吸気装置を例
にして説明したが、４気筒以上の多気筒直列エンジンの
吸気装置或いはＶ型６気筒エンジンの吸気装置にも本発
明を同様に適用し得ることは勿論である。但し、Ｖ型６
気筒エンジンでは各バンクの３気筒毎の吸気装置に集合
室４と共鳴容積室６を設けることになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は第１実施
例に係る吸気装置の平面図、第２図は同正面図、第３図
は第２実施例に係る吸気装置の斜視図、第４図は同平面
図、第５図は第３実施例に係る吸気装置の平面図、第６
図〜第９図は夫々第３実施例の吸気装置の変形例を示す
平面図、第１０図は第４実施例に係る吸気装置の平面図
である。 １・・吸気装置、　３・・上流通路、　４・・集合室、
　４ａ・・第１端部、　４ｂ・・第２端部、６・・共鳴
容積室、　７・・分岐通路。 １ 第４図 第８ 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の気筒の吸気ポートに夫々接続された複数の
   分岐通路と、これら分岐通路の上流端が束状に集合して
   接続された集合室と、上記集合室に下流端が接続された
   上流通路とを備えた多気筒エンジンの吸気装置において
   、 上記集合室のうちの分岐通路の上流端に対向する端部に
   共鳴容積室が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。
2. （２）上記複数の分岐通路の上流端の全部が集合室に接
   続されていることを特徴とする第１請求項に記載の多気
   筒エンジンの吸気装置。
3. （３）上記分岐通路の上流端と上流通路の下流端とが集
   合室の同じ側の端部に接続され、上記共鳴容積室が分岐
   通路の上流端に直接的に対向するように集合室に接続さ
   れていることを特徴とする第２請求項に記載の多気筒エ
   ンジンの吸気装置。
4. （４）上記上流通路の下流端は集合室のうちの分岐通路
   の上流端に対向する端部に接続され、上記共鳴容積室が
   分岐通路の上流端に直接的に対向するように集合室に接
   続されていることを特徴とする第２請求項に記載の多気
   筒エンジンの吸気装置。