JPH06341323A - 内燃機関の吸気系 - Google Patents

内燃機関の吸気系

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JPH06341323A
JPH06341323A JP3360842A JP36084291A JPH06341323A JP H06341323 A JPH06341323 A JP H06341323A JP 3360842 A JP3360842 A JP 3360842A JP 36084291 A JP36084291 A JP 36084291A JP H06341323 A JPH06341323 A JP H06341323A
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resonance
suction pipe
suction
resonant
intake system
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JP3360842A
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Dieter Scherenberg
デイーテル・シエーレンベルク
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Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 内燃機関１の吸気系２が少なくとも２つの長
い共振吸入管４，５を持ち，所定の限界回転数以下でこ
れらの共振吸入管４，５を介して空気が吸入され，これ
らの共振吸入管の各々が，隔離素子９を介して互いに隔
離可能な共振集合容器６の２つの部分集合空間１１，１
２のそれぞれ１つに開口し，所定の限界回転数以上で両
方の部分集合空間１１，１２が隔離素子９の開放により
互いに接続される。隔離素子９の開放と同時に，吸入導
管３を共振集合容器６に接続する短い吸入管７の断面が
開かれ，両方の長い共振吸入管４，５が閉じられる。 【効果】 低及び中間回転数範囲のみならず高回転数範
囲においても，高いトルクレベルが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，吸気系の少なくとも２
つの長い共振吸入管を介して，内燃機関の所定の限界回
転数以下で空気が吸入され，これらの共振吸入管の各々
が，隔離素子を介して互いに隔離可能な共振集合容器の
２つの部分集合空間のそれぞれ１つに開口し，所定の限
界回転数以上で両方の部分集合空間が隔離素子の開放に
より互いに接続される，内燃機関の吸気系に関する。
【０００２】
【従来の技術】″ＭＴＺ５１（１９９０）４，Ｓｅｉｔ
ｅ １４２〜１４６（Ｂｉｌｄ ４）″から公知の内燃
機関では，２つの比較的長い共振吸入管を介して空気を
吸入するようになつている。これら両方の共振吸入管は
１つの共振集合容器に接続され，必要な場合この共振集
合容器が蝶形弁を介して２つの部分集合空間に区分可能
で，一方の共振吸入管が一方の部分集合空間に，他方の
共振吸入管が他方の部分集合空間に接続されている。所
定の限界回転数までこの蝶形弁は閉じられるので，共振
効果の利用により，体積効率の改善従つて低回転数範囲
及び中間回転数範囲におけるトルクレベルの改善を行う
ことができる。高い回転数範囲ではこの蝶形弁は開かれ
る。比較的長い共振吸入管のため，特に高い回転数範囲
では出力の落込みを考慮に入れねばならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底にある課
題は，低及び中間回転数範囲のみならず高回転数範囲で
もトルクレベルを高めることができる吸気系を提供する
ことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば，隔離素子の開放と同時に，吸入導管を
共振集合容器に接続する短い吸入管の断面が開かれ，両
方の長い共振吸入管が開じられ。
【０００５】
【発明の効果】本発明により，隔離素子の開放と同時に
短い吸入管を開くことによつて，ちようど共振集合容器
の両方の部分集合空間が互いに接続される時点から，従
つて共振効果がもはや生じない時点から，空気が非常に
短い吸入管を介して吸入される。それにより外気の吸入
の際の摩擦損失又は流れ損失が著しく減少し，その結果
体積効率が改善され，それに応じてトルクレベルも高め
られる。更に隔離素子の開放と同時に両方の共振吸入管
を閉じることによつて，短い吸入管を介してのみ吸入が
行われ，それにより長い共振吸入管を介して共振集合容
器へ達する流れと短い吸入管を介して共振集合容器へ達
する流れとの相互干渉が防止される。
【０００６】
【実施態様】本発明による吸気系の有利な構成は従属請
求項からわかる。
【０００７】
【実施例】図面には本発明の実施例が示されている。
【０００８】図１は直列形の６シリンダ往復ピストン内
燃機関１の平面図を示している。この内燃機関１の吸入
側には，次のように構成される吸気系２が設けられてい
る。共通な吸入導管３から２つの長い共振吸入管４及び
５が分岐して，１つの共振集合容器６へ開口している。
更に両方の共振吸入管４及び５に比較して短くて断面の
大きい吸入管７を介して，吸入導管３が共振集合容器６
に接続されている。内燃機関負荷の制御は，吸入導管３
に設けられる絞り弁８を介して行われる。共振集合容器
６は，蝶形弁９として構成されて隔壁１０に設けられる
隔離素子を介して，必要な場合２つの部分集合空間１１
及び１２に区分可能である。ここで共振吸入管４は部分
集合空間１１に接続され，共振吸入管５は部分集合空間
１２に接続されている。吸入導管３を共振集合容器６に
接続する短い吸入管７は，この吸入管を２つの流路１３
及び１４に区分する隔壁１５を持ち，蝶形弁９が閉じら
れていると，この隔壁１５が蝶形弁９と同じ面にある。
蝶形弁９から遠い方にある隔壁１５の端面１６の所にお
いて短い吸入管７内に，更に両方の流路１３及び１４又
は短い吸入管７の断面を制御する弁素子１７が設けられ
ている。この弁素子１７は，隔壁１５に対して直角にか
つ吸入管７の中心縦軸線１８に対して直角に延びる軸線
の周りに回転可能な蝶形弁２０（図２も参照）として構
成されて，半円板２１に結合され，この半円板２１の半
円形外側輪郭２２は隔壁１５の端面１６にある対応する
凹所２３に接している。
【０００９】弁素子１７が閉じられる図１の位置におい
て，両方の部分集合空間１１及び１２の完全な隔離が行
われる。両方の共振吸入管４及び５にはそれぞれ別の蝶
形弁２４及び２５が設けられている。すべての蝶形弁
９，２４，２５及び弁素子１７は，電子制御装置２６を
介して内燃機関の回転数ｎに関係して制御される。この
回転数は，内燃機関１のはずみ車２８の所にあるセンサ
２７により取出され，測定値導線２９を介して電子制御
装置２６へ送られる。
【００１０】図３には，従来の内燃機関従つて共振過給
（吸入導管中の圧力波により吸入空気を予備圧縮する過
給）なしの内燃機関（実線の曲線３０）及び共振過給を
行う内燃機関（破線の曲線３１）における機関トルクＭ
Ｄと回転数ｎとの関係が線図ＭＤ＝ｆ（ｎ）で示されて
いる。実線の曲線３０からわかるように，共振過給がな
いと，低及び中間回転数の範囲で比較的低いトルクレベ
ルしか存在しない。さてこれらの回転数範囲で共振過給
が行われ，従つて比較的長い共振吸入管及び隔離される
部分集合空間を介して吸入が行われると，破線の曲線３
１が示すように，トルクレベルを著しく上げることがで
きる。この場合，高い回転数範囲における共振過給の際
トルクレベルの極端な落込み（細い破線の曲線３２）を
避けるため，一般に，トルクの落込みが現れる内燃機関
回転数ｎの限界値ｎＳ（以下切換え回転数という）か
ら，部分集合空間の両方の部分集合空間を互いに接続す
る。しかしこれまで公知の吸気系では，切換え回転数ｎ
Ｓ以上でも長い共振吸入管を介してなお吸入を行うの
で，高い回転数範囲において，従来の内燃機関に比較し
て低いトルクレベルしか得られない（切換え回転数ｎＳ
以上における破線の曲線３１参照）。
【００１１】さて本発明によれば，切換え回転数ｎＳま
で，隔離用蝶形弁９を閉じて，両方の共振吸入管４及び
５を介してのみ（図１），吸入が行われる。この切換え
回転数ｎＳを超過すると，共振集合容器６にある隔離用
蝶形弁９が開かれ，共振集合容器６を吸入導管３に接続
する短い吸入管７の断面も同時に開かれ。それにより外
気を最短経路従つて摩擦損失の最も少ない経路で吸入で
きるので，この切換え回転数ｎＳ以上では従来の非過給
内燃機関の高いトルクレベルが得られる（図３の切換え
回転数ｎＳ以上における実線の曲線３０）。短い吸入管
７の断面の開放は，弁素子１７を矢印８８の方向に９０
゜回すことによつて行われ，それによりこの弁素子１７
は図２に鎖線で示す位置をとるので，外気は半円板２１
の両側を妨げられることなく流れることができる。図２
に示す閉鎖位置（実線）から始まつて，弁素子１７を矢
印８８とは逆向きに９０゜回すことも可能である。更に
この切換え回転数ｎＳから，両方の共振吸入管４及び５
にある蝶形弁２４及び２５を閉じて，共振吸入管４及び
５を介して共振集合容器６へ達する流れの相互干渉も防
止することができる。この手段により，体積効率従つて
トルクレベルを付加的に上げることができる。蝶形弁
９，２４，２５及び弁素子１７の制御は制御装置２６
（図１）から行われ，個々の蝶形弁９，２４，２５及び
弁素子１７の操作は，見易くするため図示してない適当
なサーボモータを介して行われ，これらのサーボモータ
に制御導線が接続されている。隔離用蝶形弁９及び弁素
子１７又は両方の蝶形弁２４，２５は，本発明によりそ
れぞれ互いに同期して操作されるので，蝶形弁９及び弁
素子１７に対して共通なサーボモータで充分で，このサ
ーボモータは制御導線３３を介して制御され，適当な操
作機構を介して蝶形弁９及び弁素子１７を同期して操作
する（矢印３３ａ及び３３ｂ）。両方の蝶形弁２４及び
２５の操作についても同じことが当てはまり，この操作
のために充分な１つのサーボモータは，制御導線３４を
介する制御後適当な操作機構を介して同期的に両方の蝶
形弁２４及び２５を操作する（矢印３４ａ及び３４
ｂ）。
【００１２】両方の流路１３及び１４を通る空気流を制
御する図２の実施例の代りに，図４に示すように，隔壁
１５にあつて吸入管７の中心縦軸線１８に対して直角に
延びる軸線３６の周りに揺動可能な普通の蝶形弁３５も
設けることができる。隔壁１５は共振集合容器６から遠
い方の端面に凹所３７を持ち，蝶形弁３５の開放位置で
この蝶形弁の半分３８を受入れる（蝶形弁３５の鎖線で
示す位置）ので，蝶形弁３５はいわば隔壁１５の面にあ
る。この位置で隔壁１５は蝶形弁の半径だけ延長され
る。吸入管７を閉鎖するため，蝶形弁３５は９０゜だけ
矢印３９の方向へ揺動される（蝶形弁３５の実線で示す
位置）。
【００１３】両方の流路を通る空気流を制御する別の実
施例が図５に示されている。ここで両方の流路は，軸４
０上に固定されるスリツト付き蝶形弁４１により制御可
能で，スリツトの幅は隔壁１５の厚さｄにほぼ等しい。
図では蝶形弁４１は閉鎖位置にある。開放位置へ達する
ため，蝶形弁４１又は軸４０を９０゜だけ矢印４２の方
向に回さねばならない。
【００１４】１つのスリツト付き蝶形弁４１を介する代
りに，両方の流路をそれぞれ別個の蝶形弁で制御するこ
とも可能で，その場合両方の蝶形弁を同期して操作せね
ばならない。
【００１５】別の実施例が図６及び図７に示されてい
る。この実施例では，内燃機関の負荷を制御するため絞
り弁４４を設けられている吸入導管４３が，共振集合容
器４６に接続される短い吸入管４５と，同様に共振集合
容器４６に接続される２つの長い共振吸入管４８及び４
９とに分岐している。吸入管４５の断面は１つの共振吸
入管４８又は４９に比較して大きい。両方の共振吸入管
４８及び４９への分岐部の上流側で別の導管４７に，こ
の別の導管４７の断面を制御する蝶形弁５０が設けられ
ている。図６のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面を示す図７に見
られるように，共振集合容器４６は吸入管４５の中心縦
軸線５２の方向を向く隔壁５１を持つている。部分集合
空間４６へ吸入管４５が開口する範囲に，図２の実施例
における弁素子１７のように構成される弁素子５３が設
けられているが，半円板５４は閉鎖位置で吸入管に設け
られる隔壁の対応する凹所に接するのではなく，共振集
合容器４６の隔壁５１にある凹所５５に接している（図
６参照）。従つて弁素子５３が閉じられると，共振集合
容器４６が２つの共振集合容器５６及び５７に区分さ
れ，同時に吸入管４５が弁素子５３の蝶形弁５８を介し
て閉じられ。さて弁素子５３が９０゜だけ矢印５９の方
向に回されると，両方の部分集合空間５６及び５７が互
いに接続され，同時に吸入管４５の断面が開かれる。図
１の実施例に設けられているような蝶形弁と弁素子との
同期操作機構は，ここには必要でない。同じことが両方
の長い共振吸入管４８及び４９の断面の制御についても
当てはまり，この実施例では両方の共振吸入管が別の導
管４７に設けられる蝶形弁５０を介して制御される。共
振吸入管４８は部分集合空間５６に接続され，共振吸入
管４９は部分集合空間５７に接続されている（図７）。
第１の実施例におけるように蝶形弁５０及び弁素子５３
は，ここには図示してない電子制御装置を介して，内燃
機関の回転数ｎに関係して制御される。
【００１６】図３の線図に従つて，切換え回転数ｎＳま
で弁素子５３は閉鎖位置にあり，蝶形弁５０は開放位置
にある。従つて両方の共振吸入管４８及び４９と互いに
隔壁される両方の部分集合空間５６及び５７を介しての
み，吸入が行われる。この切換え回転数ｎＳを越える
と，弁素子５３が開かれ，蝶形弁５０が閉じられるの
で，両方の部分集合空間５６及び５７の接続が行われ，
短い吸入管４５を介してのみ吸入が行われる。
【００１７】もちろん図６に鎖線で示すような変形例も
考えられ，両方の部分集合空間５６及び５７の隔離は，
弁素子５３を介する代りに，別個の隔離蝶形弁６０を介
して行われ，吸入管４５の断面は第２の弁素子６１を介
して制御され，この弁素子６１は図２，図４及び図５に
おけるように構成される。この場合もこれら両方の蝶形
弁６０及び６１の同期操作が行われねばならず，即ち切
換え回転数ｎＳまで両方の蝶形弁６０及び６１が閉じら
れ，この切換え回転数ｎＳから，従つて蝶形弁５０が閉
じられると，両方の蝶形弁６０及び６１が開かれねばな
らない。有利な構成では，例えば短い吸入管４５の断面
を制御する弁素子６１（図４による）と，両方の長い共
振吸入管の断面を制御する蝶形弁５０とを，９０゜互い
にずらせて１つの軸上に設けて，一緒に操作することが
できる。もちろんこのような場合，凹所５５はもはやな
く，隔壁が弁素子６１の所まで短い吸入管４５へ入り込
んで，切換え回転数ｎＳ以下で両方の部分集合空間５６
及び５７を互いに隔離せねばならない。
【００１８】図８に示す別の実施例では，共振集合容器
６２を吸入導管６４に接続する短い吸入管６３が，一方
の部分集合空間６５の範囲に接続されるので，両方の部
分集合空間６５及び６６を互いに隔離するための別個の
隔壁はもはや吸入管６３に存在しない。両方の長い共振
吸入管６８及び６９を介してのみ吸入を行う時閉じられ
る簡単な蝶形弁６７と，共振集合容器６２にある蝶形弁
７０とがあれば充分である。切換え回転数ｎＳ以上では
両方の蝶形弁６７及び７０が同期して開かれ，長い共振
吸入管６８及び６９にある両方の蝶形弁７１及び７２が
同期して開かれるので，両方の部分集合空間６５及び６
６の相互接続が行われ，短い吸入管６３を介してのみ吸
入が行われる。蝶形弁６７，７０，７１及び７２の制御
は，ここには示してない電子制御装置を介して，内燃機
関回転数ｎに関係して行われる。
【００１９】図９によれば，吸入導管７４が共振集合容
器７５を貫通している。共振集合容器７５へ入る所の上
流側で吸入導管７４に，内燃機関の負荷を制御する絞り
弁７６が設けられている。この個所に電子加速ペダル用
の操作装置を設けることができる。共振集合容器７５を
出た後吸入導管７４は，比較的小さい断面を持つ２つの
長い共振吸入管７７及び７８に分岐している。吸入導管
７４は共振集合容器７５を２つの部分集合空間７９及び
８０に区分する。吸入導管７４が共振集合容器７５を貫
通する範囲において，その壁に２つの蝶形弁８１及び８
２が設けられている。これらの蝶形弁が開放位置にある
と，吸入導管７４と共振集合容器７５との直接接続と，
両方の部分集合空間７９及び８０の直接相互接続とが行
われる。これに反し蝶形弁８１及び８２の閉鎖位置で
は，両方の部分集合空間７９及び８０が互いに隔離され
ている。共振吸入管７７は部分集合空間７９に接続さ
れ，共振吸入管７８は部分集合空間８０に接続されてい
る。吸入導管７４の壁に設けられる両方の蝶形弁８１及
び８２の下流側において，吸入導管７４の断面従つて両
方の共振吸入管７７及び７８の断面が，別の蝶形弁８３
を介して制御可能である。さて本発明によれば，切換え
回転数ｎＳまで両方の蝶形弁８１及び８２が閉じられ，
蝶形弁８３が開かれている。従つて空気は両方の長い共
振吸入管７７及び７８（矢印８４）を介してのみ吸入さ
れる。切換え回転数ｎＳを越えると，吸入導管７４の壁
にある両方の蝶形弁８１及び８２が開かれ，同時に蝶形
弁８３が閉じられる（図９の蝶形弁位置）。従つてこの
運転範囲では，空気は短くて損失の少ない経路で直接共
振集合容器７５を介して吸入され，この共振集合容器の
両方の部分集合空間７９及び８０は今や互いに接続され
ている（矢印８５）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による吸気系を持つ内燃機関の一部を切
欠いた概略平面図である。
【図２】図１のＩａ−Ｉａ線に沿う断面図である。
【図３】従来の内燃機関及び本発明による吸気系を持つ
内燃機関における回転数とトルクとの関係を示す線図で
ある。
【図４】図１の吸入管を通る空気流を制御する別の実施
例の縦断面図である。
【図５】図１の吸入管を通る空気流を制御する別の実施
例の横断面図である。
【図６】更に別の実施例の一部を切欠いた斜視図であ
る。
【図７】図６のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。
【図８】別の実施例の概略平面図である。
【図９】別の実施例の概略平面図である。
【符号の説明】
１ 内燃機
関 ２ 吸気系 ３，４３，６４，７４ 吸入導
管 ４，５；４８，４９；６８，６９；７７，７８ 共振吸
入管 ６，４６，６２，７５ 共振集
合容器 ７，４５，６３ 吸
入管 ９，５３，６０，７１，８１，８２ 隔
離素子 １１，１２；５６，５７；６５，６６；７９，８０ 部
分集合空間

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸気系の少なくとも２つの長い共振吸入
    管を介して，内燃機関の所定の限界回転数以下で空気が
    吸入され，これらの共振吸入管の各々が，隔離素子を介
    して互いに隔離可能な共振集合容器の２つの部分集合空
    間のそれぞれ１つに開口し，所定の限界回転数以上で両
    方の部分集合空間が隔離素子の開放により互いに接続さ
    れるものにおいて，隔離素子（９，５３，６０，７０，
    ８１，８２）の開放と同時に，吸入導管（３，４３，６
    ４，７４）を共振集合容器（６，４６，６２，７５）に
    接続する短い吸入管（７，４５，６３）の断面が開か
    れ，両方の長い共振吸入管（４，５；４８，４９；６
    ８，６９；７７，７８）が閉じられることを特徴とす
    る，内燃機関の吸気系。
  2. 【請求項２】 隔離素子が蝶形弁（９）として構成さ
    れ，吸入管（７）内にこれを２つの流路（１３，１４）
    に区分する隔壁（１５）が設けられ，この隔壁（１５）
    が閉じられる蝶形弁（９）と同じ面にあり，共振集合容
    器（６）から遠い方にある隔壁（１５）の端面（１６）
    に，両方の流路（１３，１４）を同じに制御する弁素子
    （１７）が設けられていることを特徴とする，請求項１
    に記載の吸気系。
  3. 【請求項３】 弁素子（１７）が，隔壁（１５）の面に
    対して直角にかつ吸入管（７）の中心縦軸線（１８）に
    対して直角に延びる軸線（１９）の周りに回転可能な蝶
    形弁（２０）として構成され，かつ隔壁（１５）とほぼ
    同じ面にある半円板（２１）に結合され，この半円板
    （２１）の半円形外側輪郭（２２）が隔壁（１５）の端
    面（１６）の対応する凹所（２３）に接していることを
    特徴とする，請求項２に記載の吸気系。
  4. 【請求項４】 両方の流路（１３，１４）を制御する弁
    素子（１７）が，隔壁（１５）の面にあつて吸入管
    （７）の中心縦軸線（１８）に対して直角に延びかつ共
    振集合容器（６）から遠い方にある隔壁（１５）の端面
    に設けられる軸線（３６）の周りに回転可能に支持され
    る蝶形弁（３５）で，閉鎖位置で吸入管（７）を閉じ，
    かつ両方の流路（１３，１４）を互いに隔離し，開放位
    置で隔壁（１５）の面にあることを特徴とする，請求項
    ２に記載の吸気系。
  5. 【請求項５】 吸入管（６３）が両方の部分集合空間
    （６５，６６）の１つに接続され，その断面が蝶形弁
    （６７）により制御可能であることを特徴とする，請求
    項１に記載の吸気系。
  6. 【請求項６】 隔離素子と吸入管の断面を制御する弁素
    子とが１つの構造単位（５３）を形成していることを特
    徴とする，請求項１に記載の吸気系。
  7. 【請求項７】 共振集合容器（４６）に，両方の部分集
    合空間（５６，５７）を互いに隔離しかつ吸入管（４
    ５）の中心縦軸線（５２）の方向に向く隔壁（５１）が
    設けられ，吸入管（４５）が共振集合容器（４６）へ開
    口する範囲に，隔壁（５１）の面に対して直角にかつ吸
    入管（４５）の中心縦軸線（５２）に対して直角延びる
    軸線の周りに回転可能な蝶形弁（５３）が設けられて，
    隔壁（５１）とほぼ同じ面にある半円板（５４）に結合
    され，この半円板の半円形外側輪郭が隔壁（５１）の端
    面にある対応する凹所（５５）に接していることを特徴
    とする，請求項６に記載の吸気系。
  8. 【請求項８】 共振集合容器（７５）が吸入導管（７
    ４）を貫通し，この吸入導管（７４）によつて２つの部
    分集合空間（７９，８０）に区分可能であり，吸入導管
    （７４）の壁に２つの蝶形弁（８１，８２）が設けられ
    て，開放位置への移行の際両方の部分集合空間（７９，
    ８０）を互いに接続し，これらの蝶形弁（８１，８２）
    の下流側で吸入導管（７４）の断面が別の蝶形弁（８
    ３）により制御可能であり，この別の蝶形弁（８３）の
    下流側で吸入導管（７４）が２つの長い共振吸入管（７
    ７，７８）に分岐し，これらのうち一方の共振吸入管
    （７７）が一方の部分集合空間（７９）に接続され，他
    方の共振吸入管（７８）が他方の部分集合空間（８０）
    に接続されていることを特徴とする，請求項１に記載の
    吸気系。
JP3360842A 1990-12-14 1991-12-12 内燃機関の吸気系 Pending JPH06341323A (ja)

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