JPH04214923A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気の動的効果を利用
して出力の向上を図るようにした多気筒エンジンの吸気
装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジンの吸気装置において
、吸気開始に伴って生じる負圧波（負圧の圧力波）が吸
気通路上流側の大気または吸気拡大室への開口端で反射
され正圧波（正圧の圧力波）となって吸気ポート方向に
戻されることを利用し、上記正圧波が吸気弁の閉弁寸前
に吸気ポートに達して吸気を燃焼室に押し込むようにす
る，いわゆる吸気の慣性効果によって吸気の充填効率を
高めるようにすることは知られている。このような技術
を用いようとする場合に、吸気通路の形状が一定である
と、吸気通路に生じる圧力波の振動周期と吸気弁の開閉
周期とがマッチングして吸気慣性効果が高められるのは
特定回転域に限られる。

【０００３】このため、従来、特開昭５６−１１５８１
９号公報にみられるように、エンジンの回転数に応じて
吸気通路の長さ等を変えるようにし、例えば、各気筒別
の吸気通路を上流部で２叉に分岐させて長い通路と短い
通路とを形成し、これらの通路の上流端を吸気拡大室等
に開口させるとともに、短い通路に制御弁を設けて、高
回転域でこの制御弁を開くことにより吸気通路の有効長
を短縮するようにしたもの（上記公報の第６図参照）が
提案されており、該エンジンの吸気装置によると、低回
転域と高回転域とでそれぞれ吸気の慣性効果を高めるこ
とはできる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンの
吸気弁の閉弁直後には、吸気の慣性により吸気が圧縮さ
れて吸気ポートの近傍に圧縮波（正圧波）が発生してい
る。

【０００５】そこで、本発明者等は、気筒毎の各独立吸
気通路の途中部同士を連通路で相互に連通させて、一の
気筒において吸気弁の閉弁直後に独立吸気通路の下流側
（吸気ポートの近傍）に発生した正圧波を上記連通路を
介して他の吸入行程の終期（閉弁直後）の独立吸気通路
に伝播させ、この正圧波による吸気の押込み作用（過給
作用）により吸気の充填効率を向上させることを発明し
た。

【０００６】ところが、本発明者等は、上記構造のエン
ジンの吸気装置を用いて種々検討した結果、連通路と独
立吸気通路との交差角の如何によって吸気の充填効率が
大きく異なることを見出だした。

【０００７】上記に鑑み、本発明は、連通路と独立吸気
通路との交差角を限定することにより、吸気の充填効率
を向上させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の解決手段は、各気筒へ吸気を導入する各独
立吸気通路の途中部同士を互いに連通する連通路が設け
られ、該連通路と上記独立吸気通路との合流部は、これ
ら連通路及び独立吸気通路の各々の吸気流れ方向の交差
角が鋭角になるように形成されている構成とするもので
ある。

【０００９】

【作用】上記の構成により、本発明では、連通路と独立
吸気通路との合流部を、これら連通路及び独立吸気通路
の各々の吸気流れ方向の交差角が鋭角になるように形成
したため、一の気筒の吸気弁の閉弁直後に該一の気筒の
独立吸気通路で発生した正圧波が連通路を介して他の吸
入行程の気筒の独立吸気通路に伝播される際、正圧波は
当該他の独立吸気通路にスムーズに伝播されて当該他の
独立吸気通路の吸気ポートに達し、吸気を効率良く燃焼
室に押し込む。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て詳細に説明する。

【００１１】図１〜図４は本発明を４気筒４サイクルエ
ンジンに適用した場合の実施例を示す。同図において、
１はシリンダブロック２およびシリンタヘッド３等から
なるエンジン本体であって、該エンジン本体１にはその
長手方向に第１〜第４の４つの気筒４，４，…が直列状
に形成されている。この各気筒４にはそれぞれ燃焼室５
が形成されている。

【００１２】６は気筒毎に互いに独立して設けられた独
立吸気通路であって、該各独立吸気通路６は、シリンダ
ヘッド３内に形成され独立吸気通路６の下流端部を構成
する吸気ポート７を介して各気筒４の燃焼室５に開口し
ている。また、８はエンジン長手方向に平行に延びる略
角筒形状のタンクよりなる吸気拡大室であって、該吸気
拡大室８は仕切板９によって上下に仕切られて上側に比
較的大きな容積の第１容積室８ａ　と下側に比較的小さ
な容積の第２容積室８ｂ　とに区画されている。そして
、上記各独立吸気通路６，６…の上流端はそれぞれほぼ
同一通路長でもって上記吸気拡大室８の第１容積室８ａ
　に連通接続されている。該第１容積室８ａ　の一端面
には外気を導入する吸気導入管１０が接続されていて、
該吸気導入管１０内には吸入空気量を制御するスロット
ル弁１１が配設されており、上記吸気導入管１０により
第１容積室８ａ　に導入された吸気を各独立吸気通路６
を介して各気筒４の燃焼室５に供給するようになされて
いる。また、上記吸気ポート７には吸気弁１２が設けら
れている。

【００１３】さらに、上記各独立吸気通路６の途中箇所
から第２通路１３が分岐していて、該各第２通路１３，
１３…の他端はそれぞれほぼ同一通路長でもって上記吸
気拡大室８の第２容積室８ｂ　に連通接続されており、
これにより第２容積室８ｂ　及び各第２通路１３によっ
て各独立吸気通路６，６…同士は相互に連通しており、
第２容積室８ｂ　及び第２通路によって連通路が構成さ
れている。この場合、図１に示すように、第２通路１３
は独立吸気通路６に対して鋭角の交差角で合流している
。

【００１４】また、上記各第２通路１３にはそれぞれ第
２通路１３を開閉するバタフライ式のシャッター弁１４
が設けられており、この各シャッター弁１４は、吸気拡
大室８長手方向と平行に延びるバルブシャフト１５に回
動可能に支持されている。そして、各シャッター弁１４
は、図示していないが、エンジン回転数検出手段等の出
力を受ける制御回路によりアクチュエータを介して開閉
制御され、上記第２容積室８ｂ　による各独立吸気通路
６，６…相互間の連通をエンジン運転状態に応じて制御
し、エンジン回転数が設定値未満の低回転域では閉じら
れ、エンジン回転数が設定値以上の高回転域では開かれ
るように制御される。なお、このようなエンジン回転数
に応じたシャッター弁１４の開閉作動は、少なくとも出
力が要求される高負荷時において行われるようにすれば
よく、低負荷時にはシャッター弁１４が開状態または閉
状態に保たれるようにしてもよい。

【００１５】そして、このような吸気系システムにおい
て、１６は、上記吸気拡大室８、各独立吸気通路６，６
…および各第２通路１３，１３…を形成するための吸気
系構造体であって、該構造体１６は、吸気拡大室８（第
１容積室８ａ　および第２容積室８ｂ　）を構成するタ
ンク部１７と、該タンク部１７のエンジン側とは反対側
の側辺上部から側辺および下辺にかけてタンク部１７の
周囲を迂回して延び、かつその構成壁の一部つまり側壁
および下壁を利用して各独立吸気通路６，６…の上流側
部分６ａ　，６ａ　…をその各上流端がタンク部１７（
第１容積室８ａ　）側辺上部に開口するように一体的に
形成する一体吸気管部１８，１８…と、該各一体吸気管
部１８，１８…の下辺部からエンジン側へ向かって各気
筒別に分岐して延び、各独立吸気通路６，６…の下流側
部分６ｂ　，６ｂ　…を形成する分岐吸気管部１９，１
９…と、上記各一体吸気管部１８の分岐吸気管部１９近
傍においてタンク部１７（第２容積室８ｂ　）の構成壁
のうちの下壁を利用して各独立吸気通路６の途中を第２
容積質８ｂ　に連通する第２通路１３を一体的に形成す
る連通管部２０，２０…と、上記各分岐吸気管部１９，
１９…の先端部を互いに連結するフランジ部２１とから
なり、該フランジ部２１にてエンジン本体１に対し各分
岐吸気管部１９の独立吸気通路下流側部分６ｂ　を各気
筒４の吸気ポート７に合致せしめた状態でボルト２２，
２２…を側方から挿入して締付けることによりエンジン
本体１に固定される。 また、上記タンク部１７のエンジン側の側辺上部はエン
ジン側に膨出するように形成されており、第１容積室８
ａ　の容積を十分に確保するようにしている。

【００１６】また、上記各分岐吸気管部１９の独立吸気
通路下流側部分６ｂ　および各吸気ポート７は、斜め上
方から燃焼室５に向ってほぼ直線状に延びて燃焼室５に
開口するように形成されている。そして、該各分岐吸気
管部１９の独立吸気通路下流側部分６ｂ　の下流端近傍
上部には噴射弁装着孔２３が形成されており、燃料噴射
弁２４はその先端噴射口部がシールリング２３ａ　を介
して装着孔２３に挿入されて固定されている。この装着
孔２３及び燃料噴射弁２４の取付方向は該噴射弁２４か
らの燃料が燃焼室５の吸気弁１２に向って噴射されるよ
うに装着されていて、各燃料噴射弁２４，２４…はエン
ジン長手方向に平行に配設された燃料供給管２５に連通
接続されている。このことにより、燃料噴射弁２４は分
岐吸気管部１９にほぼ沿って寝た状態で取付けられるこ
ととなり、該燃料噴射弁２４の中心線の延長線ｌ上に上
記吸気拡大室８（タンク部１７）が燃料噴射弁２４およ
び燃料供給管２５に近接して位置することになる。

【００１７】また、上記各連通管部２０の第２通路１３
にシャッター弁１４が配設されること、および吸気拡大
室８（タンク部１７）が燃料噴射弁２４の中心延長線ｌ
上に位置することから、上記吸気系構造体１６は、その
タンク部１７において、上記中心延長線ｌよりも下側の
位置でかつ各第２通路１３，１３…を含む吸気拡大室８
の第２容積室８ｂ　の部分と吸気拡大室８の第１容積室
８ａとの間としての上記仕切板９の位置で吸気拡大室８
の長手方向に沿った分割面によって上下に分割されて形
成されていて、タンク部１７の上半部および各一体吸気
管部１８，１８…の上半部が一体成形された上側分割体
１６ａ　と、タンク部１７の下半部，一体吸気管部１８
，１８…の下半部、各分岐吸気管部１９，１９…、各連
通管部２０，２０…およびフランジ部２１が一体成形さ
れた下側分割体１６ｂ　とからなり、両分割体１６ａ　
，１６ｂ　が上記仕切板９を介して接合され、ボルト２
６，２６…を下方から挿入して締付けることにより気密
的に結合されてなる。

【００１８】また、図４に詳示するように、上記タンク
部１７（第２容積室８ｂ　）の下壁には、各第２通路１
３の第２容積室８ｂ　への開口部間および両端部にシャ
ッター弁１４のバルブシャフト１５を回転自在に支承す
るボス部２７，２７…が一体に形成されているとともに
、上記各開口部周囲つまりシャッター弁１４の弁体１４
ａ　が着座する弁座部分に上記各ボス部２７，２７を一
連に連続させるように環状に隆起するリブ部２８，２８
…が一体に形成されており、このリブ部２８，２８…を
介して一連に連なるボス部２７，２７…によって吸気拡
大室８（タンク部１７）のエンジン長手方向の剛性を増
大させるようにしている。

【００１９】また、図４に示す如く上記第２通路１３は
第２容積室８ｂ　側からドリルで穴明け加工されるが、
この第２通路１３の独立吸気通路との接続部を滑らかな
Ｒ部に形成して、第２通路１３の通路断面積の変化を小
さくかつ緩かなものに抑え、第２容積室８ｂ　から第２
通路１３を介しての独立吸気通路６への流通抵抗および
その変化を小さく抑えるようにしている。また、２９は
ボス部２７に沿って形成され、第２通路１３開口部周り
の環状リブ部２８，２８同士を連結するリブ部である。

【００２０】次に、上記実施例の作用について述べるに
、各シャッター弁１４が閉じて第２通路１３の閉塞によ
って第２容積室８ｂ　による各独立吸気通路６，６…相
互間の連通が遮断されている状態では、各気筒４の吸気
行程で生じる負圧波が第１容積室８ａ　まで伝播されて
ここで反射され、つまり比較的長い通路を通して上記負
圧波およびその反射波が伝播することにより、低回転域
においてこのような圧力波の振動周期が吸気弁開閉周期
にマッチングすることになり、低回転域での吸気の慣性
効果が高められて、吸気充填効率が高められる。

【００２１】一方、上記各シャッター弁１４が開かれ第
２通路１３が開放されて、第２容積室８ｂ　により各独
立吸気通路６，６…相互間が連通している状態では、各
気筒４の吸気行程で生じる負圧波が上記第２通路１３を
介して第２容積室８ｂ　で反射されてこの負圧波および
反射波の伝播に供される通路長さが短くなることにより
、高回転域で吸気慣性効果が高められるとともに、この
運転域では他の気筒から伝播される圧力波も第２容積室
８ｂ　を介して有効に作用することになり、高回転域で
の充填効率が大幅に高められる。従って、少なくとも高
負荷時に、上記低回転域と高回転域との吸気慣性効果が
得られる各回転数の中間回転数に相当する所定回転数を
境に、これより低回転側でシャッター弁１４を閉じ、こ
れより高回転側でシャッター弁１４を開くようにしてお
くことにより、全回転域で吸気充填効率が高められて出
力を向上させることができる。特に、高回転域での吸気
充填効率は、従来のように単に吸気通路を短縮させて慣
性効果を高めるようにした場合と比べても、気筒間の圧
力伝播作用でより一層高められることとなる。

【００２２】さらに、吸気行程が終わり吸気弁１２が燃
焼室５の吸気口を閉塞したときには、上記反射波の伝播
により独立吸気通路６の吸気ポート７に圧縮波（正圧波
）が伝わるが、該正圧波は吸気弁１２で反射された後、
第２通路１３及び第２容積室８ｂ　を通って他の吸気行
程の独立吸気通路６に伝播される。この場合、第２通路
１３は独立吸気通路６に対して鋭角の交差角を有して合
流しているため、正圧波は、吸気行程が終了した独立吸
気通路６から該独立吸気通路６の途中部で開口する第２
通路１３にスムーズに導入された後、第２容積室８ｂ及
び吸気行程の独立吸気通路６の途中部で開口する第２通
路１３から吸気行程の独立吸気通路６にスムーズに伝播
される。このため、当該独立吸気通路６の吸気ポート７
に正圧波が効率良く伝達されるので、吸気の充填効率が
向上する。

【００２３】なお、以上のような作用を有効に発揮させ
るに適当な第１および第２容積室８ａ　，８ｂ　の大き
さとしては、第１容積室８ａ　は排気量の０．５倍以上
の容量とし、第２容積室８ｂ　は排気量の１．５倍以下
の容量としておくことが望ましい。さらに、上記第２容
積室８ｂ　は第１容積室８ａ　よりも容量を小さくし、
かつ第２容積室８ｂ　の断面積は各独立吸気通路６の断
面積よりも大きくしておくことが望ましい。

【００２４】そして、この場合、吸気系構造体１６にお
ける吸気拡大室８（第１容積室８ａ　および第２容積室
８ｂ　）を構成するタンク部１７と各独立吸気通路６の
上流側部分６ａ　を構成する一体吸気管部１８と各独立
吸気通路６の下流側部分６ｂ　を構成する分岐吸気管部
１９と各第２通路１３を構成する連通管部２０とによっ
て、各独立吸気通路６が吸気拡大室８の周囲に迂回しな
がらかつ吸気拡大室８（タンク部１７）の構成壁の一部
を利用して一体的に形成されているとともに、各第２通
路１３が吸気拡大室８（第２容積室８ｂ）の構成壁の一
部と一体的に形成されているので、上記独立吸気通路６
の所要長さおよび吸気拡大室８の第１および第２容積室
８ａ　，８ｂ　の各所要容積を得るに当って、これら吸
気系をコンパクトに小型のものに形成することができ、
よって限られたスペース（エンジンルーム）内で上記所
要長さおよび所要容積を十分に確保することができ、車
載性の向上を図ることができる。

【００２５】また、この場合、燃料噴射弁２４が上記分
岐吸気管部１９の下流端近傍つまり独立吸気通路６の下
流側においてその噴射燃料をその霧化を良好にしながら
燃焼室５に応答性良く供給すべく燃焼室５に向けて装着
されている関係上、該燃料噴射弁２４の中心延長線ｌ上
に近接して吸気系構造体１６のタンク部１７（吸気拡大
室８）が位置すること、および上記各第２通路１３にシ
ャッター弁１４を配設することが必要である。このため
、上記吸気系構造体１６はそのタンク部１７において上
記中心延長線ｌよりも下側即ち分岐吸気管部１９側の位
置でかつ仕切板９の位置で吸気拡大室８の長手方向に沿
った分割面で上下に上側分割体１６ａ　と下側分割体１
６ｂ　とに分割され両分割体１６ａ　，１６ｂ　が仕切
板９を介して結合されてなるので、下側分割体１６ｂ　
をそのフランジ部２１にてエンジン本体１に側方からの
ボルト２２による締付けにより取付けたのち、該下側分
割体１６ｂ　の各分岐吸気管部１９の噴射弁装着孔２３
に燃料噴射弁２４を中心延長線ｌ方向から挿入し燃料供
給管２５を下側分割体１６ｂ　に固定することによって
各燃料噴射弁２４を取付けるとともに、下側分割体１６
ｂ　の各連通管部２０の第２通路１３にその上方からシ
ャッター弁１４を挿入してバルブシャフト１５に固定し
、しかる後上記下側分割体１６ｂ　に対して仕切板９を
介在させて上側分割体１６ａ　を接合して下方からのボ
ルト２６の締付けにより両者１６ａ　，１６ｂ　を一体
に結合することによって、良好な成形性を確保し、かつ
上側および下側分割体１６ａ　，１６ｂ　の組付けを容
易に行い得るのは勿論のこと、シャッター弁１４および
燃料噴射弁２４の組付けを容易に行うことができ、良好
な組付け性を確保することができる。

【００２６】しかも、上記上側分割体１６ａ　と下側分
割体１６ｂ　との結合は、下方からのボルト２６の締付
けによって行われるので、その良好な組付け性を確保し
ながら、上述の如くタンク部１７（吸気拡大室８）にお
けるエンジン側の側辺上部の膨出形成が可能となって、
吸気拡大室８の特に第１容積室８ａ　の容積を十分に確
保できる利点もある。また、上記第２容積室８ｂ　は吸
気系構造体１６のタンク部１７を仕切板９で上下に分割
することによって第１容積室８ａ　に並設され、第１容
積室８ａ　の構成壁の一部（仕切板９）を共用して形成
されているので、上記吸気系のコンパクト化を一層図る
ことができる。

【００２７】さらに、上記タンク部１７（第２容積室８
ｂ　）の下壁に、各シャッター弁１４の弁体１４ａ　が
固定されエンジン長手方向に平行に延びるバルブシャフ
ト１５を回転自在に支承するボス部２７，２７…が一体
に形成され、かつ該各ボス部２７，２７…は各第２通路
１３の開口部周囲に一体に形成された環状のリブ部２８
，２８…によって一連に連なっているので、吸気拡大室
８（タンク部１７）のエンジン長手方向の剛性強度が増
強されることになる。そのため、エンジン振動に伴うタ
ンク部１７の振動変形が可及的に抑制されて、従来の如
くシャッター弁１４の開閉に支障を与えることがなく、
そのスムーズな開閉動作が安定して確保されることにな
り、上記の吸気慣性効果の発揮を確実なものとすること
ができる。また、上記タンク部１７の構成壁への上記ボ
ス部２７およびリブ部２８の一体形成により、構造のコ
ンパクト化および簡素化を図ることもできる。

【００２８】尚、本発明は以上の実施例の如く４気筒エ
ンジンに限らず、他の多気筒エンジン、例えば５気筒エ
ンジンや６気筒エンジンにも適用することができるのは
勿論である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
連通路と独立吸気通路との合流部を、これら連通路及び
独立吸気通路の各々の吸気流れ方向の交差角が鋭角にな
るように形成したため、一の気筒の吸気弁の閉弁直後に
該一の気筒の独立吸気通路で発生した正圧波が連通路を
介して他の吸入行程の気筒の独立吸気通路に伝播される
際、該正圧波は当該他の独立吸気通路にスムーズに伝播
されて当該他の独立吸気通路の吸気ポートに達し、吸気
を効率良く燃焼室に押し込むので、吸気の充填効率が向
上し、これによりエンジン出力が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る多気筒エンジンの吸気
装置を示し、図３のＩ−Ｉ線における縦断側面図である
。

【図２】上記多気筒エンジンの吸気装置を示し、図３の
ＩＩ−ＩＩ線における縦断側面図である。

【図３】上記多気筒エンジンの吸気装置の一部を破断し
た平面図である。

【図４】上記多気筒エンジンの吸気装置を示し、図１の
ＩＶ−ＩＶ線における拡大断面図である。

【符号の説明】

１…エンジン本体 ４…気筒 ６…独立吸気通路 ８…吸気拡大室 ８ａ　…第１容積室 ８ｂ　…第２容積室 １３…第２通路 １４…シャッター弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　各気筒へ吸気を導入する各独立吸気通
   路の途中部同士を互いに連通する連通路が設けられ、該
   連通路と上記独立吸気通路との合流部は、これら連通路
   及び独立吸気通路の各々の吸気流れ方向の交差角が鋭角
   になるように形成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。