JPH03286130A - 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
気を慣性効果およ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） 近来、エンジンの出力トルクを向上させるために、エン
ジンの気筒に供給される吸気を慣性効果や共鳴効果など
の動的効果を利用して過給することにより、吸気の充填
効率を高めるようにすることが行われている。

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（慣性同調回転域）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ポートに吸気の負圧波
が発生したとき、この吸気負圧波を該吸気ポートに接続
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（ボリューム室）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ポートに到達させ、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
複数の気筒を吸気行程の等間隔となる気筒毎に分けて複
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つの集合吸気通路（共鳴吸
気通路）に集合させ、この集合吸気通路の所定位置に容
積部からなる圧力反転部を設ける。そして、エンジンの
共鳴同調回転域で気筒群の各気筒の吸気ポートで発生す
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集合吸気通路内で共鳴
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有する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。

上記共鳴効果を狙った吸気装置として、従来、特開昭６
２−１２１８２８号公報に示されるように、複数の気筒
の各々に接続される独立吸気通路をそれぞれサージタン
ク内に隔壁によって区画形成された２つの容積室に接続
し、該両容積室をサージタンクの一端側の集合吸気通路
の上流端で連通させるとともに集合吸気通路の中途部で
連通路により連通させ、該連通路の一端に開閉弁を配設
することにより、開閉弁の開閉切換えによって吸気圧力
波の反転部を変えて、エンジン回転数が変化しても良好
な共鳴効果か得られるようにしたものがある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、通常、エンジンの低速回転域で共鳴効果によ
ってトルク特性が高められるようにしているが、エンジ
ンの低速回転域で大巾にトルク特性を向上させたいとい
う要求がある。この場合、通常ではエンジンの高速回転
域で同調する慣性同調回転域を低速回転域まで秤量させ
、慣性効果と上記共鳴効果とを合わせて吸気の充填量を
拡大させることにより、低速回転域でトルク特性を大幅
に向上させることが考えられる。

しかし、エンジンの慣性同調回転域を低速回転域まで秤
量させるには搭載不能なほどの長さを有する独立吸気通
路が必要となるため、実際には不可能である。

本発明は、独立吸気通路の同調固有振動１回当たりの期
間と吸気ポートの開期間とか一致するエンジンの一次の
慣性同調回転域の略半分の回転域で行われる二次の慣性
同調に着目してなされたもので、その目的とするところ
は、この二次の慣性同調による慣性効果を利用して、エ
ンジンの低速回転域で大巾なトルク特性の向上を図ろう
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、本発明では、エンジンの慣性
同調回転域の二次の慣性同調による慣性効果と、連通路
による共鳴同調回転域における共鳴効果とを合わせて、
エンジンの低速回転域で大巾にトルク特性を向上させる
ようにする。

具体的には、この発明は、多気筒エンジンの吸気装置と
して、各々の吸気行程か互いに等間隔となる複数の気筒
で構成された気筒群を複数備えた多気筒エンジンを前提
とする。そして、上記各気筒群の気筒にそれぞれ連通す
る独立吸気通路の上流端を集合吸気通路に接続し、この
各気筒群間の集合吸気通路同士をその上流端で互いに連
通せしめる。さらに、上記気筒群毎の集合吸気通路に、
開閉弁を有し且つ該開閉弁の開時に気筒群間の集合吸気
通路同士をエンジンの共鳴同調回転域で共鳴させる連通
路を設けて、上記開閉弁をエンジンの二次の慣性同調回
転域で開制御する構成としている。

（作用） 上記の構成により、本発明では、各気筒群間の集合吸気
通路同士を開閉弁の開時に共鳴同調回転域で共鳴させる
連通路は、エンジンの二次の慣性同調回転域で開閉弁に
より開制御されるので、エンジンの二次の慣性同調回転
域と共鳴同調回転域とかエンジンの低速回転域で容易に
一致せしめられることになり、エンジンの二次の慣性同
調回転域における二次の慣性同調による慣性効果と、こ
のエンジンの二次の慣性同調回転域で共鳴する連通路の
共鳴同調による共鳴効果とを合わせた動的効果により、
独立吸気通路を搭載不能なほどの長さにせずとも、低速
回転域において大巾にトルク特性が高められる。

（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図は本発明の実施例を示し、１は第１〜第６の６つ
の気筒２ａ〜２ｆを有する直列６気筒エンジンであって
、これら第１〜第６気筒２ａ〜２ｆはそれぞれ等間隔を
あけて直列に形成されている。そして、これら気筒２ａ
〜２ｆは例えば、第１気筒２ａ→第５気筒２ｅ→第３気
筒２Ｃ→第６気筒２ｆ−第２気筒２ｂ＝第４気筒２ｄの
順序で吸気行程が進行するようになっている。そして、
この実施例では、６つの気筒２ａ〜２ｆは吸気行程が互
いに等間隔になるように２つの気筒毎に前後２つの気筒
群３ａ、３ｂに分けられている。

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、２ｂ、２ｃにそれぞれ接続された３つの第１
独立吸気通路５ａ、５ｂ。

５Ｃと、下流端が第２気筒群３ｂの３つの気筒２ｄ、２
ｅ、２ｆにそれぞれ接続された３つの第２独立吸気通路
５ｄ、５ｅ、５ｆと、上記第１独立吸気通路５ａ、５ｂ
、５ｃの上流端が接続された容積室としての第１サージ
タンク６ａと、上記第２独立吸気通路５ｄ、５ｅ、５ｆ
の上流端に接続された容積室としての第２サージタンク
６ｂと、上記第１サージタンク６ａの上流端中央位置に
接続された第１集合吸気通路７ａと、上記第２サージタ
ンク６ｂの上流端中央位置に接続された第２集合吸気通
路７ｂとを備えている。これらはエンジン１の一側（図
では上方）に配置され、その上流端はそれぞれ主吸気通
路８に接続されている。

また、上記第１独立吸気通路５ａ、５ｂ、５ｃの上流端
および第２独立吸気通路５ｄ、５ｅ、５ｆの上流端は、
各気筒２ａ〜２ｆの吸気ボート９゜・・・から等長とな
る位置での第１サージタンク６ａおよび第２サージタン
ク６ｂに連通している。さらに、上記主吸気通路８の上
流端はエアクリーナ１０に接続され、この主吸気通路８
の途中には吸入空気量を検出するエアフローメータ１１
か配設されている。

また、上記第１ないし第６独立吸気通路５３〜５ｆは、
その上流側における断面積か略等分となるよう９通路仕
切壁２１．・・・によって前後の独立吸気通路部２２ａ
、２２ｂに２分割されており、この各独立吸気通路５８
〜５ｆの後側（図では右側）に位置する一方の独立吸気
通路部２２ａの下流端には、該独立吸気通路部２２ａ内
の連通をエンジン１の低速回転域及び高速回転域でそれ
ぞれ開制御する常時閉の第１蝶弁２３が設けられている
。この場合、各独立吸気通路５ａ〜５ｆの同調固有振動
数は、一方の独立吸気通路部２２ａの第１蝶弁２３の開
閉により変わる管（独立吸気通路５８〜５ｆ）内の断面
積によって異なる。すなわち、その各独立吸気通路５８
〜５ｆの同調固有振動１回当たりの期間と吸気ポートの
開期間とが一致するエンジンの一次の慣性同調回転域か
第１蝶弁２３の開時に例えば６０００ｒｐｍ、であれば
、第１蝶弁２３の閉時には４５００ｒｐｍ、になるよう
に設定している。

さらに、上記第１サージタンク６ａおよび第２サージタ
ンク６ｂには、該各サージタンク６ａ。

６ｂ同士を、その各集合吸気通路７ａ、７ｂの上流端で
連通させる連通経路Ｌ１の経路長さよりも長い経路長さ
で連通させる共鳴通路としての第１連通路３１が設けら
れている。そして、上記第１連通路１３には、第１．第
２気筒群３ａ、３ｂ間の各サージタンク６ａ、６ｂ同士
の連通をエンジン１の低速回転域で開制御する常時閉の
第２蝶弁３２（開閉弁）か設けられている。この場合、
第２蝶弁３２の開閉切換えにより、該第２蝶弁３２の閉
時には吸気圧力波の反転部か連通経路Ｌ１となる一方、
開時には吸気圧力波の反転部か第１連通路３１となるよ
うに変えられ、エンジン回転数が変化しても良好な共鳴
効果が得られるようにしている。

また、上記第１．第２気筒群３ａ、３ｂの第１゜第２サ
ージタンク６ａ、６ｂ間には、第１．第２気筒群３ａ、
３ｂ間における。第１．第２集合吸気通路６，７同士の
連通経路Ｌ１の経路長さおよび第１連通路３１の経路長
さよりも短い最短経路で連通させる第２連通路４１が設
けられている。

そして、上記第２連通路４１には、第１．第２気筒群３
ａ、３ｂ間の第１．第２サージタンク６ａ。

６ｂ同士の連通をエンジン１の高速回転域で開弁制御す
る常時閉の第３蝶弁４２が設けられている。

次に、上記各媒介２Ｂ、３２．４２の開閉制御を、第２
図に示す開弁タイミングに基づいて説明し、その作用に
ついても説明する。

エンジン１の回転数が２０００ｒｐｍ、付近の低速回転
域では、各独立吸気通路５ａ〜５ｆの一方の独立吸気通
路部２２ａの第１蝶弁２３が閉弁されているとともに、
第１連通路３１の第２蝶弁３２が開弁されている。この
状態では、断面積を小さくした各独立吸気通路５ａ〜５
ｆの他方の独立吸気通路部２２ｂのみによるエンジン１
の二次の慣性同調回転域のピークか２００Ｏｒｐｍ、付
近の低速回転域で一致して生じる二次の慣性同調により
、破線（前側の山）で示す慣性効果によるトルク向上効
果が得られるとともに、気筒群３ａ、Ｂｂ毎の第１．第
２集合吸気通路７ａ、７ｂ同士の集合部分が反転部とな
って生じる共鳴同調により、破線で示す共鳴効果による
トルク向上効果か得られ、これらの動的効果により吸気
を過給して破線で示すようなトルク特性を得ることがで
きる。

また、エンジン１の回転数か３０００　ｒｐｍ、付近の
低速回転域では、各独立吸気通路５ａ〜５ｆの一方の独
立吸気通路部２２ａの第１蝶弁２３が開弁されると同時
に、第１連通路３１の第２蝶弁３２が開弁される。この
状態では、断面積を大きくした各独立吸気通路５ａ〜５
ｆの前後の独立吸気通路部２２ａ、２２ｂによるエンジ
ン１の二次の慣性同調回転域のピークが３０００ｒｐＩ
５．付近の低速回転域で一致して生じる二次の慣性同調
により、実線（前側の山）で示す慣性効果によるトルク
向上効果が得られるとともに、第１連通路３１を介した
他の気筒群から（例えば第］気筒群３ａには第２気筒群
３ｂから）の吸気圧力波との共鳴同調か生じ、実線で示
す共鳴効果によるトルク向上効果が得られ、これらの動
的効果により吸気を過給して実線で示すようなトルク特
性を得ることができる。

また、断面積を大きくした各独立吸気通路５８〜５ｆの
二次の慣性同調（慣性効果）によるトルク向上効果がな
くなる。エンジン１の回転数が３６００　ｒｐｍ、付近
の中速回転域では、各独立吸気通路５ａ〜５ｆの一方の
独立吸気通路部２２ａの第１蝶弁２３が閉弁されると同
時に、第２連通路４１の第３蝶弁４２が開弁される。こ
の状態では、各気筒群３ａ、３ｂの断面積を小さくした
各独立吸気通路５ａ〜５ｆの他方の独立吸気通路部２２
ｂ同士は第１および第２サージタンク６ａ、６ｂで第２
連通路４１により連通されているため、この第２連通路
４１を吸気圧力波の反転部とする慣性同調、つまりエン
ジン１の一次の慣性同調回転域のピークが４５０Ｏｒｐ
ｍ、付近の中速回転域で一致する一次の慣性同調が生じ
、この−次の慣性同調（慣性効果）により、破線（後側
の山）で示す慣性効果のみによるトルク向上効果か得ら
れ、この慣性効果のみにより吸気を過給して一点鎖線で
示すようなトルク特性を得ることかできる。この−次の
慣性同調回転域（中速回転域）では、上記気筒群３ａ、
３ｂ間の第１．第２集合吸気通路６７の集合部分により
生じた共鳴効果によりトルク低下効果が生じようとする
か、第３蝶弁４２の開弁により第２連通路４ユが開放さ
れて、第１．第２気筒群３ａ、３ｂ間の独立吸気通路５
ａ〜５ｆが連通されるので、この連通により上記共鳴効
果が抑制され、よって良好な慣性効果を得ることかでき
る。

さらに、断面積を小さくした各独立吸気通路５ａ〜５ｆ
の一次の慣性同調（慣性効果）によるトルク向上効果が
なくなる。エンジン１の回転数か５０００ｒｐｍ、付近
の高速回転域では、各独立吸気通路５８〜５ｆの一方の
独立吸気通路部２２ａの第１蝶弁２３が開弁される。こ
の状態では、断面積を大きくした各独立吸気通路５ａ〜
５ｆの前後の独立吸気通路部２２ａ　　２２ｂによるエ
ンジン１の一次の慣性同調回転域に桜肉し、この−次の
慣性同調回転域のピークが６０００ｒｐｔ付近の高速回
転域で一致して生じる一次の慣性同調により、実ｔＳ＜
後側の山）で示す慣性効果のみによるトルク向上効果が
得られ、この慣性効果のみにより吸気を過給して二点鎖
線で示すようなトルク特性を得ることができる。

したがって、このように、各気筒群３ａ、３ｂ間の第１
．第２サージタンク６ａ、６ｂ　（第１゜第２集合吸気
通路７ａ、７ｂ）同士をエンジン回転数が３０００ｒｐ
ｍ、となる低速回転領域で第２蝶弁３２の開時に共鳴同
調させる第１連通路３１は、各第１蝶弁２３の開弁によ
って断面積を大きくした各独立吸気通路５ａ〜５ｆの前
後の独立吸気通路部２２ａ、２２ｂによりエンジン１の
二次の慣性同調回転域のピークとなる３０００ｒｐｍ、
付近で第２蝶弁３２により開弁されるので、二次の慣性
同調回転域と共鳴同調回転域とがエンジン回転数が３０
００ｒｐｍ、の低速回転域で容易に一致せしめられるこ
とになり、各独立吸気通路５ａ〜５ｆの前後の独立吸気
通路部２２ａ、２２ｂによる。エンジン１の二次の慣性
同調回転域の二次の慣性同調による慣性効果（トルク向
上効果）と、このエンジンの二次の慣性同調回転域で共
鳴する第１連通路３１の共鳴同調による共鳴効果（トル
ク向上効果）とを合わせた動的効果により、独立吸気通
路を搭載不能なほどの長さにせずとも、３０００ｒｐｍ
、付近の低速回転域における大巾なトルク特性の向上を
図ることができる。

その上、各気筒群３ａ、Ｂｂ間の第１．第２サージタン
ク６ａ、６ｂ同士をエンジン回転数が２００　Ｏｒｐｍ
＋、となる低速回転領域で共鳴同調させる連通経路Ｌ＋
　　（集合吸気通路７ａ、７ｂ）は、各第１蝶弁２３の
閉弁によって断面積を小さくした各独立吸気通路５８〜
５ｆの他方の独立吸気通路部２２ｂのみによるエンジン
１の二次の慣性同調回転域のピークとなる２００Ｏｒｐ
ｍ、付近で第２蝶弁３２を閉弁させることにより連通さ
れるので、二次の慣性同調回転域と共鳴同調回転域とか
エンジン回転数が２０００ｒｐｍ、の低速回転域で容易
に一致せしめられることになり、各独立吸気通路５ａ〜
５ｆの他方の独立吸気通路部２２ｂのみによる　エンジ
ン１の二次の慣性同調回転域の二次の慣性同調による慣
性効果と、このエンジンの二次の慣性同調回転域で共鳴
する連通経路Ｌ１の共鳴同調による共鳴効果とを合わせ
た動的効果により、２００Ｏｒｐｍ、付近の低速回転域
における大巾なトルク特性の向上を図ることができる。

尚、上記実施例では、各独立吸気通路５８〜５ｆの第１
蝶弁２３の切換によりエンジン１の二次の慣性同調回転
域を２００Ｏｒｐｍ、と３００Ｏｒｐｍ。

とに変えて、それぞれの二次の慣性同調による慣性効果
に、各気筒群３ａ、３ｂ間の第１．第２サジタンク６ａ
、６ｂ同士を異なる連通経路で共鳴同調させた共鳴効果
を一致させるように構成したか、エンジン１の二次の慣
性同調回転域が固定された各独立吸気通路による慣性効
果のみに、連通経路で共鳴同調させた共鳴効果が一致す
るように構成しても良い。

また、上記実施例は直列６気筒エンジンに適用した例で
あるが、本発明は、この他、直列型の４気筒や８気筒エ
ンジンおよびＶ型の６気筒エンジンや８気筒エンジンに
も適用することができる。

例えば、直列８気筒エンジンの場合、吸気行程が等間隔
になる４気筒毎で２つの気筒群にまとめる他、２気筒ず
つまとめて４つの気筒群に分けることも可能である。

（発明の効果） 以上の如く、本発明における多気筒エンジンの吸気装置
によれば、各気筒群間の集合吸気通路同士を開閉弁の開
時に共鳴同調回転域で共鳴させる連通路を、エンジンの
二次の慣性同調回転域で開閉弁により開制御し、エンジ
ンの低速回転域で互いに一致する。二次の慣性同調によ
る慣性効果と、連通路の共鳴同調による共鳴効果とを合
わせた動的効果により、低速回転域における大巾なトル
ク特性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示し、第１図は
エンジンの吸気通路構造の全体構成を模成約に示す平面
図、第２図は各媒介の開閉タイングに応じた動的効果を
示す説明図である。 １・・・エンジン ２ａ〜２ｆ・・・気筒 ３ａ、３ｂ・・・気筒群 ４・・・吸気通路 ５ａ〜５ｆ・・・独立吸気通路 ７ａ、７ｂ・・・集合吸気通路 ３１・・・連通路 ３２・・・媒介（開閉弁） ＬＩ・・・連通経路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々の吸気行程が互いに等間隔となる複数の気筒
   で構成された気筒群を複数備えた多気筒エンジンにおい
   て、 上記各気筒群の気筒にそれぞれ連通する独立吸気通路の
   上流端が集合吸気通路に接続され、この各気筒群間の集
   合吸気通路同士がその上流端で互いに連通しており、上
   記気筒群毎の集合吸気通路には、開閉弁を有し且つ該開
   閉弁の開時に気筒群間の集合吸気通路同士をエンジンの
   共鳴同調回転域で共鳴させる連通路が設けられていて、
   上記開閉弁はエンジンの二次の慣性同調回転域で開制御
   されることを特徴とする多気筒エンジンの吸気装置。