JPH0643462Y2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、各気筒と吸気拡大室とを互いに独立した吸気
通路で接続して、吸気の動的効果（吸気慣性効果）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
し、特にその吸気系構造の改良に関するものである。

（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法前に吸気ポート
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て、従来、実開昭58-20333号公報
や米国特許第4,175,504号明細書及び図面等にみられる
ように、各気筒とタンク内部の吸気拡大室とを互いに独
立した気筒別の独立気筒通路で接続することにより、所
定の運転域において各独立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をマッチングさせて吸気慣
性効果を得るようにしたものが提案されている。

（考案が解決しようとする課題） ところで、上記提案の如き吸気装置において、吸気系の
コンパクト化を図るため、各独立吸気通路の上流端開口
部は、タンク内部の吸気拡大室に突出して開口している
ため、吸気拡大室内の吸気流の一部に剥離や乱れが生
じ、それが吸気抵抗となって、吸気が各独立吸気通路の
上流端開口部にスムーズに流入し難くなり、上記の吸気
慣性効果を有効に発揮できないという問題があった。

本考案はかかる点に鑑みなされたものであり、その目的
とするところは、各独立吸気通路の上流端開口部を含む
上流側部分に対応するタンクの構成壁の形状を適切に設
定することにより、コンパクトな吸気系を維持しなが
ら、タンクの剛性を向上させるとともに、吸気拡大室で
の吸気抵抗を小さくしてその流れをスムーズなものと
し、吸気を各独立吸気通路の上流端開口部へスムーズに
流入させて吸気慣性効果の有効な発揮を可能にすること
にある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本考案の解決手段は、タン
ク内部の吸気拡大室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、各独立吸気通路の上流端開
口部が上記タンク内部に突出して開口されたエンジンの
吸気装置を前提とする。そして、上記各独立吸気通路の
少なくとも上流側部分において各独立吸気通路間におけ
る上記タンクの構成壁が各独立吸気通路の略軸芯位置に
位置し、かつ各独立吸気通路間におけるタンク構成壁は
各独立吸気通路の上流端開口部においてタンクの内壁面
が各独立吸気通路の上流端開口縁と同一面となるように
各独立吸気通路の略軸芯位置から各独立吸気通路の外方
側壁に延びているものとする。

（作用） 上記の構成により、本考案では、各気筒と吸気拡大室と
を互いに独立して接続する各独立吸気通路の上流端開口
部において上記吸気拡大室を構成するタンクの内壁面が
各独立吸気通路間に位置しかつ各独立吸気通路の上流端
開口縁と同一面であることにより、吸気拡大室において
吸気流に剥離や乱れの発生が抑えられて吸気抵抗が小さ
くなり、このことから吸気の流れがスムーズとなって各
独立吸気通路の上流端開口部へ吸気がスムーズに流入す
ることになり、各気筒と吸気拡大室との間での圧力波伝
播による吸気慣性効果を有効に発揮することが可能とな
る。

また、各独立吸気通路の少なくとも上流側部分において
タンク構成壁が各独立吸気通路の略軸芯位置に位置し、
かつ各独立吸気通路の上流端開口部において各独立吸気
通路の略軸芯位置から各独立吸気通路の外方側壁に延び
ているので、各独立吸気通路間におけるタンク構成壁が
クランク形状となり、かつ各独立吸気通路の外方側壁が
ビード状に延びた構造となり、吸気系をコンパクトなも
のにしながら、タンクの剛性を向上させることができ
る。

（実施例） 以下、本考案の実施例について図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図〜第４図は本考案を４気筒４サイクルエンジンに
適用した場合の第１実施例を示す。同図において、１は
シリンダブロック２およびシリンダヘッド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。

６は気筒別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に吸気するよう
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。

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、このことから第２容積室
8bにより第２通路13を介して各独立吸気通路6,6…を相
互に連通するようにしている。

また、上記各第２通路13にはそれぞれ第２通路13を開閉
する制御弁14が設けられている。この各制御弁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
一体的に連動可能に固定されていて、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制御弁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、低負荷時には制御弁14が開
状態または閉状態に保たれるようにしてもよい。

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る。該構
造体16、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19,19…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容積室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8aの容
積を十分に確保するようにしている。

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
岐供給管部19にほぼ沿って寝た状態で取付けられること
になり、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。

さらに、上記各連通管部20の第２通路13に制御弁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26,26…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。

加えて、上記各独立吸気通路６の上流端開口部6cは、吸
気拡大室８（第１容積室8a）を構成するタンク部17内部
に突出して開口するとともに、独立吸気通路６の通路中
心線ｐに対して所定角度θ傾斜して形成されている。上
記各独立吸気通路６の上流側部分6aにおいて各独立吸気
通路6,6間における上記タンク部17の構成壁17bが各独立
吸気通路６の略軸芯位置に位置し、かつ各独立吸気通路
6,6間におけるタンク部構成壁17bは各独立吸気通路６の
上流端開口部6cにおいてタンク部17の内壁面17aが各独
立吸気通路６の上流端開口縁と同一面となる（第４図参
照）のように各独立吸気通路６の略軸芯位置から各独立
吸気通路６の外方側壁17cに延びている。

次に、上記実施例の作用について述べるに、各制御弁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。一方、上記各制御弁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、これにより低回転側で
制御弁14を閉じ、これより高回転側で制御弁14を開くよ
うにしておくことにより、全回転域て吸気充填効率が高
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。

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。

そして、この場合、吸気系のコンパクト化を図るように
吸気拡大室８（断ち容積室8a）を構成するタンク部17内
部に突出して開口する各独立吸気通路６の上流端開口部
6cにおいて、タンク部17の内壁面17aが各独立吸気通路
6,6間に位置しかつ各独立吸気通路６の上流端開口縁と
同一面になるように形成されていることにより、第１容
積室8aにおいて吸気流に剥離や乱れが生じるのが抑えら
れ吸気抵抗が小さいものとなるので、吸気の流れがスム
ーズとなり、吸気がタンク部17の内壁面17aに沿って各
独立吸気通路６の上流端開口部6cにスムーズに流入する
ことになる。その結果、上述の吸気慣性効果を有効に発
揮することができる。特に、上記各独立吸気通路６の上
流端開口部6cをその通路中心線ｐに対して斜めに形成す
れば、その開口面積を大きく確保することができるの
で、該上流端開口部6cの抵抗を一層小さくすることがで
き好ましい。

また、各独立吸気通路６の上流側部分6aにおいてタンク
部17の構成壁17bが各独立吸気通路６の略軸芯位置に位
置し、かつ各独立吸気通路６の上流端開口部6cにおいて
各独立吸気通路６の略軸芯位置から各独立吸気通路６の
外方側壁17cに延びていることにより、各独立吸気通路
6,6間におけるタンク部構成壁17bがクランク形状とな
り、かつ各独立吸気通路６の外方側壁17cがビード状に
延びた構造となるので、吸気系のコンパクト化を維持し
ながら、タンク部17の剛性を向上させることができる。

さらに、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。

また、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上に近接して供給系構造体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に制御弁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供給管部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16b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16bの各連通管部20の第２通路13にその上方から制御
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
形性を確保でき、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、制御弁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。

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が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。

第５図は本考案の第２実施例を示し、上記第１実施例で
は吸気拡大室８を第１容積室8aと第２容積室8bとに区画
して低回転域と高回転域とでそれぞれ吸気慣性効果を得
るとともに、特に高回転域で気筒相互間の圧力波の伝播
により吸気の充填効率を一層高めるようにしたのに代
え、単に低回転域と高回転域とでそれぞれ吸気慣性効果
を高めるようにしたものの例である（尚、第１実施例
（第１図〜第４図）と同一の部分については同一の符号
を付してその詳細な説明は省略する）。

すなわち、吸気系構造体16において吸気拡大室８を構成
するタンク部17の下壁に、吸気拡大室８と各独立吸気通
路６の途中部とを連通する第２通路13,13…を開口し、
該各第２通路13にエンジンの運転状態に応じて開閉する
制御弁14を設けて、エンジンの低回転域では制御弁14を
閉状態に維持して、各気筒４で生じる圧力波を吸気拡大
室８との間で比較的長い独立吸気通路６を介して伝播さ
せ、そのことによりこの圧力波の振動周期と吸気弁開閉
周期とがマッチングして低回転域での吸気慣性効果を高
める。一方、高回転域では制御弁14を開いて各独立吸気
通路６の途中部を第２通路13を介して吸気拡大室８に連
通させ、上記圧力波の伝播経路を比較的短くすることに
より、高回転域で圧力波の振動周期と吸気弁開閉周期と
がマッチングして吸気慣性効果を高めるようにしたもの
である。

この場合にも、図示の如く吸気系構造体16において、各
独立吸気通路6,6間におけるタンク部17の構成壁17bは、
各独立吸気通路６の上流端開口部6aにおいてタンク部17
の内壁面17aが各独立吸気通路６の上流端開口縁と同一
面になるように各独立吸気通路６の略軸芯位置から各独
立吸気通路６の外方側壁17cに延びているとともに、上
記上流端開口部6cはその通路中心線ｐに対して斜めに形
成されており、上記第１実施例の場合と同様に吸気系の
コンパクト化を維持しながら、タンク部17の剛性を向上
させるとともに、吸気拡大室８（第１容積室8a）での吸
気抵抗を小さくして吸気のスムーズな流れを確保するこ
とができる。

尚、本考案は以上の実施例の他に、上記実施例と同様に
単に単一の吸気拡大室に各気筒の独立吸気通路を連通接
続して、エンジンの特定運転域で吸気慣性効果を得るよ
うにした吸気系、あるいは上記第１実施例における仕切
り板９に上下の第１容積室8aと第２容積室8bとを連通す
る連通孔を設けて、さらに低回転域で上下の両容積室8
a,8b間での吸気圧力振動を利用して吸気の充填効率を一
層高めるようにした吸気系に対しても適用可能である。

また、本考案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、たとえば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。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、タンク内部に突
出する各独立吸気通路の少なくとも上流側部分において
各独立吸気通路間におけるタンク構成壁を各独立吸気通
路の略軸芯位置に位置させ、かつ各独立吸気通路の上流
端開口部においてタンクの内壁面が各独立吸気通路の該
上流端開口縁と同一面になるように各独立吸気通路の略
軸芯位置から各独立吸気通路の外方側壁に延ばしたこと
により、吸気系のコンパクト化を図りながら、タンクの
剛性を向上させることができるとともに、タンク内部の
吸気拡大室での吸気抵抗を小さくして吸気の流れをスム
ーズにし、各独立吸気通路の上流端開口部への吸気の流
れをスムーズなものとすることができるので、吸気慣性
効果の有効の発揮を可能にしたコンパクトで堅固な吸気
系を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を例示し、第１図〜第４図は第１
実施例を示し、第１図は第３図のI-I線における縦断側
面図、第２図は第３図のII-II線における縦断側面図、
第３図は一部破断した平面図、第４図は第１図のIV-IV
線における断面図である。第５図は第２実施例を示す第
１図相当図である。 １……エンジン本体、４……気筒、６……独立吸気通
路、6c……上流端開口部、８……吸気拡大室、8a……第
１容積室、8b……第２容積室、16……吸気系構造体、17
……タンク部、17a……内壁面、17b……各独立吸気通路
間のタンク部構成壁、17c……各独立吸気通路の外方側
壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−188027（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−118908（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−63919（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−83231（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−20331（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】タンク内部の吸気拡大室と各気筒とを互い
   に独立した気筒別の各独立吸気通路で接続し、各独立吸
   気通路の上流端開口部が上記タンク内部に突出して開口
   されたエンジンの吸気装置において、上記各独立吸気通
   路の少なくとも上流側部分において各独立吸気通路間に
   おける上記タンクの構成壁が各独立吸気通路の略軸芯位
   置に位置し、かつ各独立吸気通路間におけるタンク構成
   壁は各独立吸気通路の上流端開口部においてタンクの内
   壁面が各独立吸気通路の上流端開口縁と同一面となるよ
   うに各独立吸気通路の略軸芯位置から各独立吸気通路の
   外方側壁に延びていることを特徴とするエンジンの吸気
   装置。