JPH0643466Y2

JPH0643466Y2 - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JPH0643466Y2
Application number: JP7729488U
Authority: JP
Inventors: 道信池田; 健次森; 剛河野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-06-13
Filing date: 1988-06-13
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2003-06-13
Also published as: JPH021425U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、吸気の動的効果（吸気慣性効果）により充填
効率の向上を図ったエンジンの吸気装置の改良に関す
る。

（従来技術）従来から、自動車のエンジンにおいて、吸気開始に伴っ
て生じる負圧波が吸気通路上流側のサージタンクにより
形成される吸気拡大室の開口端で反射され、正圧波とな
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
室に押しこむようにする、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したものがある。こ
の吸気慣性効果を得るには、エンジンの低回転域におい
ては、吸気通路が長いことが要求され、また、エンジン
の高回転域においては、吸気通路が短いことが要求され
る。

そこで、例えば特開昭62-7922号公報に開示された発明
では、サージタンクから分岐して各気筒へそれぞれ連通
する湾曲した長い第１独立吸気通路と、この第１独立吸
気通路の湾曲部の内側に形成された容積室と、この容積
室と各第１独立吸気通路の途中とをそれぞれ連通する短
い第２独立吸気通路とを設けるとともに、各第２独立吸
気通路に、この第２独立吸気通路を開閉する制御弁を設
け、この制御弁をエンジンの運転状態に応じて開閉する
ようにしている。

このようにすれば、エンジンの低回転域においては、上
記制御弁を閉じることにより、吸気の圧力波が長い第１
独立吸気通路を通じてサージタンクで反転される形で吸
気慣性効果が得られ、また、エンジンの高回転域におい
ては、上記制御弁を開くことにより、吸気の圧力波が短
い第２独立吸気通路を通じて上記容積室で反転される形
で吸気慣性効果が得られることになる。しかも第２独立
吸気通路の上流端が上記容積室で互いに連通しているた
め、エンジンの高回転域では、他の気筒からの圧力波が
上記容積室を介して作用することになり、吸気慣性効果
が高められるとともに、吸気慣性効果が得られる領域が
拡大される。

そして、このような効果が得られる吸気系を、インテー
クマニホルドとサージタンクとで別体構造とし、上記両
部材で長い第１独立吸気通路を湾曲して形成し、またそ
の内側のデッドスペースを有効に利用して、容積室およ
び第２独立吸気通路を設けたことから、これによって全
体構成をコンパクトかつ強固なものとすることができる
利点もある。

ところで、上述の構成においては、第２独立吸気通路に
設けられた制御弁を開閉する作動手段としてのアクチュ
エータが、第２独立吸気通路列の一側端に取付けられ、
そこから気筒列方向に延びる長い１本の軸に各第２独立
吸気通路の制御弁が固定されて、上記アクチュエータに
よる上記軸の回動によって全第２独立吸気通路を一斉に
開閉するようになっているが、このアクチュエータがか
なりの重量を有しているため、サージタンク自体の重量
による影響も加わって、アクチュエータが振動するとい
う問題があった。

（考案の目的）そこで本考案は、上述のようなアクチュエータの振動を
低減するとともに、エンジンの高回転域での充填効率を
さらに高めるようにしたエンジンの吸気装置を提供する
ことを目的とする。

（考案の構成）本考案では、上述の構成に加えて、上記サージタンクと
上記容積室とを連通する連通路を、上記アクチュエータ
が設けられた第２独立吸気通路列の一側端側に片寄せて
設けるとともに、上記サージタンクの器壁と、その下方
に位置する上記第１独立吸気通路の通路壁とを、上記連
通路の通路壁を介して連結したことを特徴とする。

（考案の効果）本考案によれば、サージタンクと容積室とを連通する連
通路を設けたことにより、制御弁が開いたエンジンの高
回転域において、吸気は第１独立吸気通路のみでなく、
サージタンクから容積室を経て第２独立吸気通路からも
流入するため、吸気抵抗の減少と連通路の共鳴効果によ
る充填効率の向上を図ることができる。

また、上記連通路を、アクチュエータが設けられた第２
独立吸気通路列の一側端側に片寄せて設けるとともに、
サージタンクの器壁と、その下方に位置する第１独立吸
気通路の通路壁とを上記連通路の通路壁を介して連結し
ているので、アクチュエータ取付部付近が補強され、こ
れによりアクチュエータの振動を低減することができ
る。

（実施例）以下、本考案を直列４気筒エンジンに適用した場合の実
施例について説明する。

第１図および第２図は、インテークマニホルド１および
そこに取付けられたサージタンク２を示す平面図および
側面図、第３図、第４図は第１図のIII-III線およびIV-
IV線に沿った断面図をそれぞれ示し、サージタンク２は
別体構造とされたインテークマニホルド１を介してエン
ジン本体（図示は省略）に接続されている。

エンジン本体の側面には、各気筒に開口する吸気ポート
が開口しており、インテークマニホルドとサージタンク
２とは、エンジン本体の側面側に配置され、サージタン
ク２の上流側には、吸入空気量を調整するスロットル弁
を内蔵したスロットルボディが接続されてエンジンの吸
気系が構成されている。

サージタンク２には、気筒列方向に延びる細長い吸気拡
大室３と、この吸気拡大室３に開口する４本の吸気管４
とが一体的に形成され、各吸気管４の下流端には、これ
と別体とされたインテークマニホルド１の各枝管５がそ
れぞれ接続されて、吸気管４と枝管５とで各気筒に連通
する湾曲した長い第１独立吸気通路６が形成されてい
る。すなわち第１独立吸気通路６は、吸気拡大室３から
エンジン本体の側面とは離れる方向に延びた後、下方に
湾曲しつつほぼ180°反転し、吸気拡大室３の下方を通
って各吸気ポートに至る形状とされ、これによって低回
転域での慣性過給を得るのに十分な長さが確保されてい
る。

またサージタンク２には、第１独立吸気通路６の湾曲部
の内側において気筒列方向に延びる細長い容積室７が吸
気拡大室３に隣接して一体的に形成されている。さら
に、インテークマニホルド１の枝管５内の第１独立吸気
通路６の途中からこの第１独立吸気通路６の湾曲部の内
側と分岐して、上記容積室７に連通する短い第２独立吸
気通路８がインテークマニホルド１およびサージタンク
２の双方に亘って形成されている。すなわち、容積室７
および第２独立吸気通路８は、湾曲して延びる第１独立
吸気通路６とその上流に位置する吸気拡大室３によって
形成されるデッドスペースを有効に利用して配設されて
いる。

各第２独立吸気通路８内には、この吸気通路８を開閉す
る制御弁９がそれぞれ配設され、各制御弁９は容積室７
と平行に延びる１本の軸10に固定されており、エンジン
の回転数に応じて軸10が回動されることにより、各制御
弁９が各第２独立吸気通路８とそれぞれ開閉するように
なっており、エンジンの低回転域では閉とされ、エンジ
ンの高回転域では開とされる。

上記制御弁９を開閉するために軸10を回動するアクチュ
エータ11は、サージタンク２の第２独立吸気通路８列の
一側端に設けられているが、このアクチュエータ11が設
けられている側の第２独立吸気通路８列の側端側におい
て、吸気拡大室３と容積室７とがＵ字形に湾曲した連通
路12によって連通している。すなわち、サージタンク２
の吸気拡大室３の底壁13とこれに隣接する容積室７の底
壁14とにそれぞれ開口部15、16が形成され、これら開口
部15、16の周壁17、18が開口部15、16間の仕切壁19とと
もに下方に延長されて通路20、21が形成されている。そ
してサージタンク２の下方に位置するインテークマニホ
ルド１の枝管５の１つに一体的に形成されて上方に向っ
て延びる壁部22に囲まれて形成された通路23が上記通路
20,21に接続されることによって上記連通路12が形成さ
れている。

以上の構成において、エンジンの低回転域においては、
制御弁９が閉じているため、吸気拡大室３内に吸入され
た空気は、吸気拡大室３から第１独立吸気通路６を通っ
て各気筒の吸気ポートへ供給される。そして吸気の圧力
波が長い第１独立吸気通路６を通って吸気拡大室３で反
転されることによって吸気慣性効果が得られる。

一方、エンジンの高回転域では、制御弁９が開くため、
吸気の圧力波が短い第２独立吸気通路８を通って容積室
７で反転されることによって吸気慣性効果が得られる。
またこの運転域では、他の気筒からの圧力波が容積室７
を介して作用するため、吸気慣性効果が高められるとと
もに、吸気慣性効果が得られる領域が拡大される。さら
に、吸気の一部は吸気拡大室３から連通路12を通って容
積室７に入り、この容積室７から各第２独立吸気通路８
を通って第１独立吸気通路６内の吸気に合流するため、
吸気抵抗が減少する。

また、連通路12の長さを適当に設定することによって、
制御弁９が閉じた状態では容積室７と連通路12とにより
レゾネータチャンバーを形成することになり、吸気共鳴
効果も得られるから、充填効率はさらに向上する。

また、アクチュエータ11が設けられた第２独立吸気通路
８列の一側端側に片寄せて連通路12が設けられていると
ともに、サージタンク２の底壁13、14と、その下方に位
置するインテークマニホルド１の枝管５とが、連通路12
の通路壁17〜19および22によって強固に連結されていて
ることにより、サージタンク２におけるアクチュエータ
11の取付部近傍が補強され、これによりアクチュエータ
11の振動を低減することができる。

さらに、本実施例においては、上述の構成に加えて第５
図に概略図で示すようなアイドル回転数制御機構を備え
ている。すなわち、サージタンク２の上流側に取付けら
れるスロットルボディ25に、スロットルバルブ26をバイ
パスするバイパス通路27が一体に設けられ、このバイパ
ス通路27に、通路27を通る空気量を調整するための電磁
弁よりなるアイドルスピードコントロールバルブ（以下
「ISCバルブ」と呼ぶ）28が配設されている。このISCバ
ルブ28は、エンジン水温および負荷に応じた空気量Q_ISC
をバイパス通路27に流すことにより、エンジンのアイド
ル回転数を設定回転数に近づけるために、所定の電流値
をコントロールユニットから受けて、開閉制御されるよ
うになっている。そしてISCバルブ28は、万一その電磁
コイルが断線したり、バルブが固着したような場合でも
空気流量Q₁を流してエンジンの始動を可能にするため
に、第６図に示すようなハーフオープン特性を有する。

さらに上記バイパス通路27には、ISCバルブ28と直列に
温度感応型エアバルブ29が配設されている。このエアバ
ルブ29においては、熱伝導の良好な容器にワックスが封
入されており、第７図に示すように、冷間時にはワック
スが収縮してバルブを開き、空気流量Q_AVをQ₂に増大さ
せ、また温間時には、ワックスが膨張してバルブを閉
じ、バイパス空気流量Q_AVをQ₃に減少させるように構成
されている。

このような流量特性を有するエアバルブ29がISCバルブ2
8に直列に配設されていることにより、冷間時には、第
８図に示すように、Q_AV＝Q₂になり、ISCバルブ28によっ
てバイパス通路27を通る空気流量が決定される。また温
間時にはQ_AV＝Q₃となり、これによってバイパス通路27
における最大流量が制限され、万一、ISCバルブ28また
はコントロール回路が故障してISCバルブ28が全開状態
になった場合でも、エンジンの吹上りまたは急発進を防
止することができる。

ところで、上記ISCバルブ28にはこれを冷却するため、
またエアバルブ29にはエンジン水温に応じて空気流量を
制御させるため、エンジンの冷却水が供給されるが、こ
の冷却水の通路には第10図に示すように水冷式EGRバル
ブ（排気還流バルブ）30が併設されている。すなわち、
冷却水はエンジン本体Ｅ側から水管31を通ってISCバル
ブ28に供給され、さらに水管32を通りエアバルブ29に供
給される。さらに冷却水は水管33を通ってEGRバルブ30
に至り、水管34を通ってエンジン本体Ｅ側に戻るように
なっている。なお、図面を簡単にするために第10図では
第１図〜第４図で説明した可変慣性吸気装置を省略して
ある。

上記のような経路で冷却水を流すことにより、EGRバル
ブ30に対する冷却効果を向上させ、これによりEGRガス
の温度を低下させて燃焼特性の向上を図っている。ちな
みに、上述のように、ISCバルブ28→エアバルブ29→EGR
バルブ30の順路で冷却水を流した場合、ISCバルブ28→E
GRバルブ30→エアバルブ29の順路で冷却水を流す場合に
比較して、EGRバルブ30における水温を約10℃低くする
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用したエンジンのインテークマニホ
ルドとサージタンクを示す平面図、第２図はその側面
図、第３図は第１図のIII-III線に沿った断面図、第４
図は第１図のIV-IV線に沿った断面図、第５図はアイド
ル回転数調整機構の概略図、第６図はISCバルブの特性
図、第７図はエアバルブの特性図、第８図および第９図
はそれぞれ冷間時および温間時におけるアイドル回転数
調整機構の特性図、第10図は吸気系の冷却水通路を示す
概略図である。１……インテークマニホルド２……サージタンク、３……吸気拡大室４……吸気管５……インテークマニホルドの枝管６……第１独立吸気通路、７……容積室８……第２独立吸気通路、９……制御弁 10……軸、11……アクチュエータ 12……連通路 25……スロットルボディ 26……スロットルバルブ 27……バクパス通路、28……ISCバルブ 29……エアバルブ、30……EGRバルブ 31〜34……水管

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】サージタンクから分岐して各気筒へそれぞ
れ連通する長い湾曲した第１独立吸気通路と、この第１独立吸気通路の湾曲部の内側に形成された容積
室と、この容積室と各第１独立吸気通路の途中とをそれぞれ連
通する短い第２独立吸気通路と、各第２独立吸気通路内にそれぞれ設けられてこの第２独
立吸気通路を開閉する制御弁と、第２独立吸気通路列の一側端に設けられて、エンジンの
運転状態に応じて上記制御弁を開閉する作動手段とを備
えたエンジンの吸気装置において、上記サージタンクと上記容積室とを連通する連通路を、
上記作動手段が設けられた上記第２独立吸気通路列の一
側端側に片寄せて設けるとともに、上記サージタンクの
器壁と、その下方に位置する上記第１独立吸気通路の通
路壁とを、上記連通路の通路壁を介して連結したことを
特徴とするエンジンの吸気通路。