JPH0417777Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は多気筒エンジンの吸気装置に係り、詳
しくは、吸気流速の遅い分岐吸気通路に連通され
た気筒が、スロツトルバルブ上流側の吸気通路と
連通されている吸気装置に関するものである。

〔従来の技術〕

スロツトルバルブ下流の吸気通路を分岐して複
数の分岐吸気通路を形成し、その通路をそれぞれ
各気筒に連通させた多気筒エンジンがある。例え
ば、実開昭58−173760号公報には、上記したよう
な多気筒エンジンが記載されている。なお、通
常、その分岐吸気通路は吸気マニホールドで構成
され、全分岐吸気通路は水平に隣りあつて一列に
配置されていることが多い。

ところで、エンジンが多気筒の場合、その点火
順序が予め定められていて、例えば四気筒エンジ
ンでは、第１，第３，第４，第２気筒の順とされ
る。その場合、第１気筒への吸気は、吸気マニホ
ールド内の例えば左側に偏つて流れる。次の第３
気筒への吸入はほぼ中央で行われるので、第１か
ら第３気筒に流れが変わるときは、第２気筒に連
なる分岐吸気通路を越えて、吸気が右側へ大きく
変向される。

第３気筒から第４気筒に移るときも変向が要求
されるが、その変向度合が少ないうえに同じ右側
への流れであり、吸気方向の切り換え移行が円滑
になされる。第４気筒から第２気筒に移るとき
は、吸気マニホールドの右側に沿う吸気が大きく
左側に変向される。また、第２気筒から第１気筒
に戻されるときは、さらに左方向へ少し変わるだ
けとなる。

〔考案が解決しようとする課題〕

以上から分かるように、上記した点火順序の四
気筒エンジンでは、第２気筒へ移るときおよび第
３気筒へ移るとき、吸気マニホールド内の流れが
大きく変向される。その結果、混合気がその気筒
に吸入され始めるのに遅れが生じ、その気筒での
全体的な吸気流速が遅くなる。吸気バルブの開口
時間はどの気筒も同じであるから、吸気流速の遅
い分岐吸気通路に連通された第２気筒および第３
気筒での充填効率が、吸気流速の速い分岐吸気通
路に連通された第１気筒および第４気筒のそれよ
り低くなる。

このような充填効率のばらつきが現れるのは、
吸気流速が全体的に遅い低負荷運転時に顕著であ
る。その場合、充填効率の低い気筒におけるトル
クが他の気筒におけるそれより弱くなり、エンジ
ンのトルクバランスが悪くなる問題がある。

このようなことは、四気筒エンジンに限らず三
気筒や六気筒エンジンなどにおいても生じ、三気
筒の場合には第１から第３気筒の順に点火される
ので、第１気筒において充填効率が低い。六気筒
の場合には第１，第５，第３，第６，第２、第４
気筒の順に点火されるので、第１，第２，第５，
第６気筒において低下する。

ところで、充填効率のばらつきが生じるのを防
止するためには、各気筒に対する混合気の供給を
均等にするといつた手段を講じることが考えられ
る。例えば、実開昭57−103358号公報には、各気
筒間を連通させる圧力バランス通路を設け、混合
気の供給をいずれの気筒においても同等となるよ
うにした例が記載されている。

しかし、充填量の均等化を図る圧力バランス通
路が、燃焼室近傍の吸気通路間に設けられること
になるため、吸気通路に吹き返えされた既燃ガス
が充填量の少ない気筒に持ち込まれる場合が起こ
る。このような所望外の既燃ガスが混合気に混入
すると、たとえ、充填量の平準化がなされても、
吸気量に実質的なばらつきが残ることになり、依
然として充填効率の不均一が生じる欠点がある。

一方、特開昭61−16226号公報には、スロツト
ルバルブをバイパスする新気が吸気弁近傍の吸気
通路へ導かれるようにした新気導入通路を設けた
例が提案されている。

その新気導入通路は、各気筒ごとに低速用吸気
ポートと高速用吸気ポートとに分けられた吸気通
路のうちの高速用吸気ポートに連通されている。
しかし、高速用吸気ポートに新気を導入しても、
低速用吸気ポートに新気を供給することができ
ず、吸気流速が全体的に遅い低負荷運転時の充填
効率のばらつきを防止することができない欠点が
ある。

加えて、新気導入通路にはラバールノズルが設
けられており、スロツトルバルブの開度のいかん
によらず、新気流量は一定となり、高負荷運転時
に新気の供給を停止させることができない。それ
ゆえに、充填効率にばらつきの少ない高負荷運転
時にも新気を供給することになり、吸気量が過大
となつてしまう問題がある。

本考案は上述の問題に鑑みなされたもので、そ
の目的は、スロツトルバルブ下流側の吸気通路を
分岐して複数の分岐吸気通路が形成され、その分
岐吸気通路をそれぞれの気筒に対応して連通させ
ている場合に、低負荷運転時の気筒間で充填効率
が低下したりばらついたりするのを防止できるよ
うにすること、それによつて、全ての気筒におけ
るトルク特性の平準化を図るようにすること、ま
た、高負荷運転時には、吸気流速の遅い気筒へ過
剰な空気量が供給されるのを抑制して、低負荷運
転時ならびに高負荷運転時のいずれかにおいて
も、滑らかなエンジンの回転を得ることができる
ようにすること、を実現する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〕

本考案は、スロツトルバルブ下流側の吸気通路
を分岐して複数の分岐吸気通路が形成され、その
各分岐吸気通路をそれぞれの気筒に連通させ、か
つ、その全ての分岐吸気通路とスロツトルバルブ
上流側の吸気通路とを、それぞれの空気供給管で
連通させ、その各空気供給管を介して、新気を補
給することができるようになつている多気筒エン
ジンの吸気装置に適用される。

その特徴とするところは、第１図を参照して、
スロツトルバルブ４の開度が小さい低負荷運転時
にあつて、吸気流速の遅い分岐吸気通路５ｂ，５
ｃに連通する気筒７ｂ，７ｃの充填効率が、吸気
流速の速い分岐吸気通路５ａ，５ｄに連通された
気筒７ａ，７ｄにおける充填効率に近づくよう
に、吸気流速の遅い分岐吸気通路５ｂ，５ｃとス
ロツトルバルブ上流側の吸気通路３Ｂとを連通す
る空気供給管１２ｂ，１２ｃの管径が、吸気流速
の速い分岐吸気通路５ａ，５ｄとスロツトルバル
ブ上流側の吸気通路３Ｂとを連通する空気供給管
の管径１２ａ，１２ｄより太く形成される。そし
て、低負荷運転時におけるスロツトルバルブ４の
上流側とスロツトルバルブ４の下流側の差圧を利
用して、吸気流速の遅い分岐吸気通路５ｂ，５ｃ
とスロツトルバルブ上流側の吸気通路３Ｂとを連
通する空気供給管１２ｂ，１２ｃに補助空気が供
給されるようになつている。加えて、いずれの空
気供給管１２ａ〜１２ｄも、その下流端がそれぞ
れの燃料噴射弁８の噴射孔近傍まで延設されてお
り、スロツトルバルブ上流側とスロツトルバルブ
下流側の差圧が小さい高負荷運転時には、空気供
給管１２ａ〜１２ｄを介した補助空気の供給が、
自ずと阻止または抑制されるようになつている。

〔作用〕

例えば四気筒エンジンで、その点火順序が、第
１，第３，第４，第２気筒である場合、吸気流速
の遅い第２気筒７ｂ及び第３気筒７ｃに向かう分
岐吸気通路５ｂ，５ｃとスロツトルバルブ４の上
流側の吸気通路３Ｂとを連通する空気供給管１２
ｂ，１２ｃが、吸気流速の速い第１気筒７ａおよ
び第４気筒７ｄに向かう分岐吸気通路５ａ，５ｄ
とスロツトルバルブ４の上流側の吸気通路３Ｂと
を連通する空気供給管１２ａ，１２ｄの管径より
太くなつている。したがつて、空気供給管１２
ｂ，１２ｃを介した補助空気の供給は、空気供給
管１２ａ，１２ｄを介した場合よりも多くするこ
とができ、空気供給管１２ｂ，１２ｃに対応した
気筒７ｂ，７ｃにおける吸気量が増大する。その
結果、スロツトルバルブ４の開度が小さい低負荷
運転時には、吸気流速の遅い分岐吸気通路５ｂ，
５ｃに連通する第２気筒７ｂや第３気筒７ｃの充
填効率を、吸気流速の速い分岐吸気通路５ａ，５
ｄに連通された第１気筒７ａおよび第４気筒７ｄ
における充填効率に近づけることができる。

一方、高負荷運転時には、第２気筒７ｂおよび
第３気筒７ｃに向かう分岐吸気通路５ｂ，５ｃの
吸気流速が遅いといえども、そこにおける吸気負
圧は低く、それによつて補助空気が吸引されるこ
とが抑制され、第２気筒７ｂや第３気筒７ｃにお
ける吸気量が増大して過剰な充填となるようなこ
とはない。その結果、低負荷運転時のみならず高
負荷運転時にも、全気筒７ａないし７ｄにおいて
得られるトルクの均等化が図られ、エンジン全体
としてのトルクバランスが向上する。

ところで、上記したような構成でないならば、
吸気流速の遅い気筒７ｂ，７ｃは吸気充填効率が
低くなることに加えて、吸気流速が遅いことに起
因し、燃料が空気流に乗つて燃焼室に供給されな
くなるため、吸気通路に対する燃料付着量が増加
し、燃焼室における空燃比がリーンになりやす
く、燃焼性の悪化をきたすことになる。しかし、
上記した構成としたことから、吸気流速の遅い分
岐吸気通路の空燃比のリーン化が防止される。

加えて、吸気流速の遅い分岐吸気通路５ｂ，５
ｃのそれぞれの燃料噴射弁８，８の噴射孔近傍か
ら多量の空気が供給されることになり、燃料の気
化・霧化が向上され、燃料が吸気通路に付着する
量を抑制することができる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、吸気流速の遅い分岐吸気通路
とスロツトルバルブ上流側の吸気通路とを連通す
る空気供給管の管径が、吸気流速の速い分岐吸気
通路とスロツトルバルブ上流側の吸気通路とを連
通する空気供給管の管径より太く形成されている
ので、吸気流速の遅い分岐吸気通路に連通された
気筒における充填効率が、吸気流速の速い分岐吸
気通路に連通された気筒における充填効率に近づ
けることができる。その結果、吸気速度が全体的
に低く充填効率にアンバランスの生じやすい低負
荷運転時に、空気供給管からの空気で充填効率
が、向上される。そして、燃焼度が他の気筒と同
等化され、各気筒におけるトルクのバランスが図
られ、安定した出力が得られる。また、吸気流速
の遅い分岐吸気通路の空燃比のリーン化も防止さ
れる。

上記した充填効率の上昇は、スロツトルバルブ
の上流側と下流側の差圧が大きくなつていること
を利用しているので、その差圧が大きくなる低負
荷運転時のみ吸気の充填がなされ、差圧が大きく
発生しない高負荷運転時においては、その充填作
用は発揮されない。それゆえに、もともと吸気流
速が高くて空気を補給しなくても充填効率が均等
となつている高負荷運転時の過剰な充填が回避さ
れる。したがつて、高負荷運転時においてもトル
クバランスが維持され、滑らかなエンジン回転が
得られることになる。

加えて、いずれの空気供給管も、その下流端が
それぞれの気筒における燃料噴射弁の噴射孔近傍
まで延設されていることから、吸気流速の遅い分
岐吸気通路の燃料噴射弁の噴射孔近傍から多量の
空気を供給することができ、燃料の気化・霧化を
向上させ、燃料の付着量を抑制することができ
る。

〔実施例〕

以下に、本考案をその実施例に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本考案の多気筒エンジンの吸気装置を
含むエンジン１の吸気系の概略図で、エアクリー
ナ２によつて清浄化された空気が流過する吸気通
路３に、スロツトルバルブ４が設けられている。
そのスロツトルバルブ４の下流の吸気通路３Ａは
分岐され、複数の分岐吸気通路５ａないし５ｄが
形成されている。なお、その分岐吸気通路として
吸気マニホールド６が採用され、それぞれの通路
がエンジンの各気筒７ａないし７ｄに対応して連
通されている。

本例は、燃料噴射式が採用された例であるの
で、上述の吸気マニホールド６の各分岐吸気通路
に燃料噴射弁８が取り付けられている。これは、
エンジン回転数センサー９や吸入空気量を検出す
るエアフローメーターのポジシヨンを検出するポ
ジシヨンセンサー１０などの計測値をもとに、エ
ンジン制御回路１１で演算された噴射量となるよ
うに、その弁開時間が調整され、所定の空燃比を
有する混合気が得られるようになつている。

上記した燃料噴射弁８の設置位置の近傍には、
噴射された燃料の拡散を助長するための空気供給
管１２ａないし１２ｄが設けられている。そし
て、スロツトルバルブ４の上流側の吸気通路３Ｂ
における圧力の高い空気が、スロツトルバルブ４
により絞られて圧力の低下している分岐吸気通路
５ａないし５ｄに流入されるようになつている。

この空気供給管を通じて常時空気が分岐吸気通
路に供給されるが、図示のような四気筒エンジン
において、点火順序によつて生じる吸気流速の遅
い第２気筒７ｂと第３気筒７ｃに連通する分岐吸
気通路５ｂ，５ｃに接続されている空気供給管１
２ｂ，１２ｃは、第１気筒７ａと第４気筒７ｄに
連通する空気供給管１２ａ，１２ｄの管径よりも
太いものが採用されている。

したがつて、それらの空気供給管１２ｂ，１２
ｃでは、スロツトルバルブ４の上流側の吸気通路
３Ｂにおける空気が多く流入して、第２気筒７ｂ
および第３気筒７ｃにおける充填効率が、吸気流
速の速い分岐吸気通路５ａ，５ｄに連通された第
１気筒７ａおよび第４気筒７ｄにおける充填効率
に近づくようになつている。

すなわち、スロツトルバルブ４の開度が小さい
低負荷運転時にあつては、スロツトルバルブ４の
上流側と下流側の差圧を利用して補助空気が供給
され、スロツトルバルブ４の上流側と下流側の差
圧が小さい高負荷運転時には、空気供給管５ａな
いし５ｄを介した補助空気の供給は、自ずと阻止
または抑制されることになる。

このような構成例によれば、次に説明するよう
にして、各気筒における充填効率の均等化を図る
ことができる。

四気筒エンジンの点火順序が、第１，第３，第
４，第２気筒である場合、第１気筒７ａへの供給
は第２気筒７ｂへの供給の後に行われるので、第
１気筒７ｂへ流入する吸気の方向が第２気筒７ｂ
に供給されていた場合と同じ左側に維持され、そ
の変向が少し変わるだけとなる。したがつて、第
１気筒７ａでの吸気流速の低下はほとんど見られ
ず、所定の充填効率が得られる。

なお、スロツトルバルブ４の上流側の吸気通路
３Ｂから細い空気供給管１２ａを介して、分岐吸
気通路５ａにおける吸気負圧に基づく所定量の空
気が、噴射燃料を拡散するために、第２図に示す
燃料噴射弁８の噴射孔近傍へ供給される。

吸気が次の点火順である第３気筒７ｃへ移ると
きは、分岐吸気通路５ｂを越えて吸気が右側に大
きく変向され、吸気マニホールド６内の流れ方向
が大きく変わる。その結果、吸気が第３気筒７ｃ
に吸入され始めるのがやや遅れ、そのため平均的
に見て吸気流速が遅くなる。しかし、第３気筒７
ｃに向かう分岐吸気通路５ｃに、スロツトルバル
ブ４の上流側の吸気通路３Ｂから太い空気供給管
１２ｃを介して多量の補助空気が供給されるの
で、第３気筒７ｃにおける充填効率が、吸気流速
の速い分岐吸気通路５ａに連通された第１気筒７
ａにおける充填効率に近づけられる。

次の点火順である第４気筒７ｄに移るときも変
向が要求されるが、右側への流れであり、その変
向度合が少なくて済み、吸入の移行が円滑に行わ
れる。第４気筒７ｄから第２気筒７ｂへ移るとき
は吸気マニホールド６の右側に沿う吸気が大きく
左側に変向され、第１気筒７ａから第３気筒７ｃ
へ移るときと同様になる。しかし、第１気筒７ａ
の分岐吸気通路５ａに供給されるよりも多い補助
空気が空気供給管１２ｂを介して供給されるの
で、第２気筒７ｂへの充填不足が補われ、所定の
充填効率が達成される。

以上の作動によつて、低負荷運転時には、スロ
ツトルバルブ４の開度が小さく、そのスロツトル
バルブ４の上流側と下流側の差圧が大きくなるこ
とを利用して補助空気が供給され、そのときエン
ジンの各気筒での燃料度のばらつきが解消され、
エンジンのトルク変動が軽減され安定した出力が
得られる。さらに、本例では、エアアシストで空
気供給管を共用することができるので、特別に空
気供給管を設ける必要もない。

ところで、いずれの空気供給管１２ａ〜１２ｄ
の管径も同じであれば、吸気流速の遅い気筒７
ｂ，７ｃは吸気充填効率が低くなることに加え
て、吸気流速が遅いことに伴つて燃料が空気流に
乗つて燃料室に供給されないために、吸気通路に
対する燃料付着量が増加する。そして、燃料室に
おける空燃比がリーンになりやすくなり、燃焼性
の悪化をきたすことになる。しかし、本構成にお
いては、吸気流速の遅い分岐吸気通路５ｂ，５ｃ
の空燃比のリーン化も回避される。

加えて、吸気流速の遅い分岐吸気通路５ｂ，５
ｃのそれぞれの燃料噴射弁８，８の噴射孔近傍か
ら多量の空気が供給されることになり、燃料の気
化・霧化が向上され、燃料が吸気通路３に付着す
る量を抑制することができる。

ちなみに、高負荷運転時は吸気流速は高く、他
の気筒に比べて吸気流速の遅い気筒においても混
合気の充填効率に差の生じるのは少ないことか
ら、補助空気の補給も必要とされない。しかも、
高負荷運転時には、スロツトルバルブ４の開度が
大きく、そのスロツトルバルブ４の上流側と下流
側の差圧が小さくなつていることから、空気供給
管１２ａないし１２ｄが存在しても、補助空気が
その空気供給管を通じて供給されることが自ずと
抑制されたり防止され、いずれの気筒７ａないし
７ｄにおいても充填効率が過大となつてしまうこ
とはない。

すなわち、本来充填効率のばらつきは、吸気速
度が遅い低負荷運転時に生じるため、補助空気は
低負荷運転時のみ供給されればよく、逆に充填効
率のばらつきがほとんどない高負荷運転時に補助
空気を供給することを避けることができるように
なる。

上記した説明は、四気筒エンジンを例にして述
べたが、上記したごとくの空気供給管の設置は三
気筒や六気筒など他の気筒数のエンジンにおいて
も可能であり、吸気流速の遅い分岐吸気通路にお
いて太くする配慮を施せばよい。

以上詳細に述べたことから分かるように、低負
荷運転時には吸気流速の遅い分岐吸気通路に連通
された気筒における充填効率が、吸気流速の速い
分岐吸気通路に連通された気筒における充填効率
に近づけられる。一方、高負荷運転時には、吸気
マニホールドの形状に起因した吸気流速の遅い分
岐吸気通路に連通された気筒に補助空気が供給さ
れることはなく、いずれの気筒における充填効率
も同一に近い状態に維持される。その結果、低負
荷運転時のみならず高負荷運転時においても、各
気筒におけるトルクは他の気筒におけるトルクと
バランスし、燃焼度の同等化で、トルクバランス
を図つた安定したエンジン出力が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の多気筒エンジンの吸気装置を
含む燃料噴射式エンジンの吸気系の全体概略図、
第２図は燃料噴射弁とそれが分岐吸気通路に取り
付けられた個所における空気供給管との接続関係
を示す断面図である。 ３……吸気通路、３Ａ……スロツトルバルブ下
流側の吸気通路、３Ｂ……スロツトルバルブ上流
側の吸気通路、４……スロツトルバルブ、５ａ〜
５ｄ……分岐吸気通路、７ａ〜７ｄ……気筒、８
……燃料噴射弁、１２ａ〜１２ｄ……空気供給
管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 スロツトルバルブ下流側の吸気通路を分岐して
   複数の分岐吸気通路が形成され、その各分岐吸気
   通路をそれぞれの気筒に連通させ、かつ、その全
   ての分岐吸気通路とスロツトルバルブ上流側の吸
   気通路とを、それぞれの空気供給管で連通させ、
   その各空気供給管を介して、新気を補給すること
   ができるようになつている多気筒エンジンの吸気
   装置において、 スロツトルバルブの開度が小さい低負荷運転時
   にあつて、吸気流速の遅い分岐吸気通路に連通す
   る気筒の充填効率が、吸気流速の速い分岐吸気通
   路に連通された気筒における充填効率に近づくよ
   うに、吸気流速の遅い分岐吸気通路とスロツトル
   バルブ上流側の吸気通路とを連通する前記空気供
   給管の管径が、吸気流速の速い分岐吸気通路とス
   ロツトルバルブ上流側の吸気通路とを連通する前
   記空気供給管の管径より太く形成され、 低負荷運転時におけるスロツトルバルブの上流
   側とスロツトルバルブの下流側の差圧を利用し
   て、吸気流速の遅い分岐吸気通路とスロツトルバ
   ルブ上流側の吸気通路とを連通する空気供給管に
   補助空気が供給され、 上記いずれの空気供給管も、その下流端がそれ
   ぞれの燃料噴射弁の噴射孔近傍まで延設され、 スロツトルバルブ上流側とスロツトルバルブ下
   流側の差圧が小さい高負荷運転時には、上記空気
   供給管を介した補助空気の供給が、自ずと阻止ま
   たは抑制されるようにしたことを特徴とする多気
   筒エンジンの吸気装置。