JPH0583738B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸気の動的効果により出力の向上を
図るようにしたエンジンの吸気装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、エンジンの各気筒と気筒別の吸気通路の
上流側開口端との間で伝播される圧力波を利用
し、低回転域と高回転域とでそれぞれ上記圧力波
による吸気の動的効果（吸気慣性効果）により充
填効率を高めるようにした吸気装置がある。例え
ば特開昭56−115819号公報にみられるように、エ
ンジン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又は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側を吸気拡大室に開口さ
せるとともに、短い通路に開閉弁を設け、高回転
域でこの開閉弁を開くことにより吸気通路の有効
長さを短縮するようにし、それによつて低回転域
と高回転域とでそれぞれ上記圧力波の振動周期を
吸気弁開閉周期とマツチングさせ、吸気の動的効
果を高めるようにした装置が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この従来の吸気装置では、気筒別の
吸気通路毎に個別的な吸気の動的効果が得られる
にすぎないが、他の気筒に生じる圧力波を有効に
利用すれば、吸気の動的効果をさらに高めること
が期待できる。このことに着目して本出願人は、
先に、独立吸気通路と各気筒とを互いに独立した
気筒別の各独立吸気通路で接続した吸気装置にお
いて、上記各独立吸気通路の途中から分岐して各
独立吸気通路を相互に連通する連通部と、この連
通部による各独立吸気通路相互間の連通をエンジ
ンの運転状態に応じて制御する制御手段とを設
け、高回転域で上記連通部を開くようにした装置
を出願している（特願昭59−275487号参照）。こ
の吸気装置によると、上記各独立吸気通路の有効
長さが変えられることによつて低回転域と高回転
域とでそれぞれ吸気慣性効果が高められるととも
に、特に高出力が要求される高回転域では、各気
筒相互間でも上記連通部を通して圧力波が伝播さ
れることにより吸気の動的効果がより一層高めら
れる。

この吸気装置を用いる場合に、吸気充填効率に
は吸気流速および吸気抵抗も関係するため、吸気
量が少ない低回転域では通路面積を比較的小さく
して吸気流速を高めることが望ましい。一方、吸
気量が多い高回転域では、上記連通部を通しても
吸気が流入するが、この連通部での吸気抵抗が増
大すると充分に吸気充填効率が高められなくな
る。このような点で改良の余地が残されていた。

本発明はこのような事情に鑑み、吸気の動的効
果を高めつつ、吸気量が少ない低回転域では吸気
流速を高め、吸気量が多い高回転域では吸気抵抗
を軽減して有効に充填効率も高めることができる
エンジンの吸気装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、吸気拡大室と各気筒とを接続する互
いに独立した気筒別の独立吸気通路と、上記各独
立吸気通路から分岐して各独立吸気通路を相互に
連通する連通部と、エンジンの運転状態に応じて
制御されて上記連通部を開閉する開閉弁とを設け
たエンジンの吸気装置において、上記連通部を上
記各独立吸気通路からそれぞれ分岐したポート部
分とこれらのポート部分をつなぐ連通路とで構成
し、上記各ポート部に開閉弁を設けるとともに、
上記独立吸気通路の連通部分岐箇所より上流側部
分の通路面積を下流側部分の通路面積よりも小さ
くし、かつ上記連通部のポート部分の実質通路面
積を上記独立吸気通路の下流側部分の通路面積よ
りも大きくし、さらに上記連通部の連通路の通路
面積を上記ポート部分の実質通路面積よりも大き
くしたものである。

〔作用〕

この構成によると、エンジン低回転域では、上
記独立吸気通路の通路面積が小さくされているこ
とにより吸気の流速を高められ。一方、開閉弁が
開かれるエンジン高回転域では、吸気の流通が分
散されるようになる吸気通路上流側部分と、吸気
通路下流側部分と、吸気が屈曲して流れることで
吸気抵抗が増大し易い上記連通部のポート部分
と、さらに吸気抵抗が増大し易い連通部とで、上
記のように通路面積が変えられていることによ
り、吸気抵抗が合理的に軽減される。

〔実施例〕

第１図乃至第４図は本発明を４気筒エンジンに
適用した場合の実施例を示し、これらの図におい
て、１はエンジン本体で、第１〜第４の気筒２を
配備している。この各気筒２にはそれぞれピスト
ン（図示せず）の上方に燃焼室３が形成され、こ
の燃焼室３に吸気ポート４および排気ポート５が
開口し、これら両ポート４，５にそれぞれ吸気弁
６および排気弁７が装備されている。

上記各気筒２の吸気ポート４には、気筒別に互
いに独立した独立吸気通路８の下流端が接続され
ている。この各独立吸気通路８の上流側はエンジ
ン本体１の外方に延び、さらにエンジン本体１の
上方に湾曲し、気筒列方向（クランクシヤフト方
向）と平行に延びる吸気拡大室（サージタンク）
９に連通している。各独立吸気通路８は略同一長
さに形成され、比較的低回転域で吸気慣性効果が
得られるように通路長さが設定されている。上記
吸気拡大室９には、スロツトル弁１０を備えた吸
気導入通路１１を介して外気が導入されるように
なつている。また、上記各独立吸気通路８の下流
端近傍部には燃料噴射弁１２が配設されている。

上記各独立吸気通路８の途中には、各独立吸気
通路８を相互に連通する連通部１３が設けられて
いる。この連通部１３は、各独立吸気通路８から
分岐したポート部分１４と、吸気拡大室９と平行
に延びて各ポート部分１４をつなぐ連通路１５と
で構成されている。

図に示す実施例では、吸気マニホールドが予め
上部吸気マニホールド１６と下部吸気マニホール
ド１７とに分割されており、上部吸気マニホール
ド１６には、吸気拡大室９と、独立吸気通路８の
上流側部分８ａと、これらの間の下方に開口した
空間１８とが一体に形成され、下部吸気マニホー
ルド１７には、独立吸気通路８の下流側部分８ｂ
と、上記空間１８に対応した上面の凹部１９と、
この凹部１９に開口した上記ポート部分１４とが
一体に形成されている。そして、上記上部吸気マ
ニホールド１６と下部吸気マニホールド１７と
が、ガスケツトを兼ねる仕切板２０を介して結合
されており、この仕切板２０の上記凹部１９に対
応する部分は上方に湾曲し、この仕切板２０の湾
曲部分と凹部１９との間に上記連通部１５が形成
されている。また仕切板２０の上方の空間１８
は、チエツクバルブ２１を備えた通路２２を介し
て独立吸気通路８に接続されることにより、吸気
負圧を蓄えておくバキユームチヤンバとして利用
されるようになつている。

上記連通部１３の各ポート部分１４にはそれぞ
れ開閉弁２３が設けられている。この各開閉弁２
３は共通のバルブシヤフト２４に固定され、ダイ
ヤフラム式のアクチユエータ２５により開閉作動
されるようになつており、このアクチユエータ２
５はバキユームチヤンバとしての上記空間１８に
三方電磁弁２６を介して接続されている。そし
て、エンジン回転数信号２７を受けるコントロー
ルユニツト２８から上記三方電磁弁２６に出力さ
れる制御信号により、上記アクチユエータ２５に
大気または負圧が選択的に導入される開閉弁２３
が制御されるようになつており、エンジン回転数
が設定値未満の低回転域では開閉弁２３が閉じら
れ、エンジン回転数が設定値以上の高回転域では
開閉弁２３が第１図中の矢印方向に作動して開か
れるように制御されている。こうして、各独立吸
気通路８相互間の連通をエンジン運転状態に応じ
て制御する制御手段が構成されている。

このような構造において、上記独立吸気通路８
は低回転域での吸気流速を高めるため通路面積が
比較的小さくされ、連通部１３の実質通路面積は
独立吸気通路８の通路面積よりも大きく形成され
ている。特に、独立吸気通路８のうちでもポート
部分１４の開口位置より上流側部分８ａの通路面
積Ap₁が下流側部分８ｂの通路面積Ap₂より小さ
くされる一方、独立吸気通路８の下流側部分８ｂ
よりも連通部１３のポート部分１４の実質通路面
積Asが大きくされ、さらにこれよりも連通部１
５の通路面積Arが大きくされており、従つて上
記各通路面積の関係が Ap₁＜Ap₂＜As＜Ar となるように設定されている。

ここで、連通部１３のポート部分１４の実質通
路面積とは、開閉弁２３が全閉状態にあるときの
開閉弁２３およびバルブシヤフト２４が占める部
分の断面積を除いた通路面積を意味する。

なお、上記連通部１３のポート部分１４が連通
路１５に開口する箇所の壁面２９およびポート部
分１４から独立吸気通路８の上流側部分８ａに連
なる箇所の壁面３０は、吸気がスムーズに流れる
ように湾曲した形状となつている。

以上のような構造によると、開閉弁２３が閉じ
て連通部１３による各独立吸気通路８相互間の連
通が遮断されている状態では、吸気行程で生じる
負圧液が吸気拡大室９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液
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液の振動周期が吸気弁
６の開閉周期とマツチングし、吸気の慣性効果に
よつて吸気充填効果が高められる。

この場合、各独立吸気通路８からそれぞれ分岐
したポート部分１とこれらのポート部分１４をつ
なぐ連通路１５とで連通部１３が構成されて、そ
の各ポート部１４に開閉弁２３が設けられている
ことにより、開閉弁２３が閉じられているとき
に、独立吸気通路途中に圧力液の減衰を来すよう
なボリユームが生じることがなく、吸気の慣性効
果が良好に発揮される。

一方、上記開閉弁２３が開かれて連通部１３に
より各独立吸気通路８相互間が連通している状態
では、吸気行程で生じる負圧液は上記連通部１３
で反射され、この負圧液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。また、このように
各独立吸気通路８相互間が連通することにより、
各気筒２に体してそれぞれ他の気筒２から連通部
１３を介して伝播される圧力波も有効に作用す
る。

このようにして吸気の動的効果が高められる
が、さらに本発明では、吸気流速および吸気抵抗
も、低回転域と高回転域とに応じ、吸気充填効率
に有利なように調整される。すなわち、吸気量が
少ない低回転域では、独立吸気通路８の通路面積
が比較的小さくされていることにより、吸気流速
が高められ、特に独立吸気通路８の上流側部分８
ａの通路面積が小さくされていて、この部分で充
分に吸気流速が高められる。

一方、吸気流量が多くなる高回転域では、連通
部１３により各独立吸気通路８相互間が連通する
状態となることにより、吸気行程にある気筒２に
対する独立吸気通路８の下流側部分８ｂに、他の
独立吸気通路８の上流側部分８ａからも連通部１
３を通つて吸気が流入し、高回転域での吸気流量
が確保される。この場合、特に上記連通部１３の
ポート部分１４の実質通路面積Asが独立吸気通
路８よりも大きくされ、さらにこれよりも連通路
１５の通路面積Arが大きくされていることによ
り、これらの部分を通る吸気の流通抵抗が軽減さ
れる。

つまり、連通部１３が開通している状態にある
場合、吸気行程にある気筒２に吸入される吸気が
独立吸気通路８の上流側では複数通路に分散され
て流れ、連通部１３を経て合流することとなるの
で、上流側部分８ａの通路面積がかなり小さくさ
れていても、連通部１３の実質通路面積が大きけ
れば吸気の流通抵抗が軽減されることとなる。ま
た、独立吸気通路８の下流側部分８ｂは高回転域
での吸気流量確保のため上流側部分８ｂよりも通
路面積が多少大きくなつているが、低回転域で吸
気流速の低下を来さない程度とされている。これ
に対し、上記連通部１３は、低回転域では吸気が
流通することはないので、連通部１３の実質通路
面積を大きくしても低回転域での吸気流速が低下
することはない。

そして、独立吸気通路８の上流側部分から連通
部１３を通る吸気はポート部分１４へ流れるとこ
ろで屈曲するので、この部分で有効面積が小さく
なつて吸気抵抗が増大し易く、さらにポート部分
１４と連通路１５との間でも吸気流路が屈曲する
ので、連通路１５ではより一層有効面積が小さく
なつて吸気抵抗が増大し易くなる傾向があるが、
上記のように通路面積がAs、Arが大きく設定さ
れることにより、合理的に吸気抵抗が軽減され
て、これらの部分でもスムーズに吸気が流れるこ
ととなる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、各独立吸気通路から分
岐したポート部分と各ポート部分をつなぐ連通路
とで連通部を構成し、上記各ポート部に開閉弁を
設けるとともに、独立吸気通路の連通部分岐箇所
より上流側部分の通路面積を下流側部分の通路面
積よりも小さくし、かつ独立吸気通路下流側部分
の通路面積よりも上記ポート部分の実質通路面積
を大きくし、これよりもさらに上記連通部の通路
面積を大きくしているため、吸気の動的効果を良
好に発揮させることができる上に、低回転域では
吸気流速を高め、上記開閉弁が開かれる高回転域
では連通部を通る吸気の流通抵抗を軽減し、有効
に吸気の充填効果を高めることができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は第１図の−線に沿つた断面図、第３図は
第１図の−線に沿つた断面図、第４図は第１
図の−線に沿つた断面図である。 １……エンジン本体、２……気筒、４……吸気
ポート、８……独立吸気通路、９……吸気拡大
室、１３……連通部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気拡大室と各気筒とを接続する互いに独立
   した気筒別の独立吸気通路と、上記各独立吸気通
   路から分岐して各独立吸気通路を相互に連通する
   連通部と、エンジンの運転状態に応じて制御され
   て上記連通部を開閉する開閉弁とを設けたエンジ
   ンの吸気装置において、上記連通部を上記各独立
   吸気通路からそれぞれ分岐したポート部分とこれ
   らのポート部分をつなぐ連通路とで構成し、上記
   各ポート部に開閉弁を設けるとともに、上記独立
   吸気通路の連通部分岐箇所より上流側部分の通路
   面積を下流側部分の通路面積よりも小さくし、か
   つ上記連通部のポート部分の実質通路面積を上記
   独立吸気通路の下流側部分の通路面積よりも大き
   くし、さらに上記連通部の連通路の通路面積を上
   記ポート部分の実質通路面積よりも大きくしたこ
   とを特徴とするエンジンの吸気装置。