JPH0648111Y2 - 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、異なる吸気の動的特性を得るための高速用吸
気通路と低速用吸気通路と連通路を備えたエンジンの吸
気装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、慣性効果あるいは共鳴効果を利用して圧力波
過給を行い、充填効率を高めるようにした多気筒エンジ
ンは一般に知られている。

ここにおいて、慣性効果による圧力波過給とは、各気筒
の吸気弁が開かれた時に吸気ポートに発生する負圧波
を、該吸気ポートに接続された独立吸気通路内を上流に
向かって音速で所定の容積部まで伝播させ、この容積部
で上記負圧波を正圧波に反転させ、この正圧波を上記と
同一の吸気経路を下流に向かって音速で伝播させて吸気
弁が閉じられる直前に吸気ポートに到達させ、この正圧
波によって吸気を燃焼室内に押し込んで充填効率を高め
るようにした過給方法である。そして、レイアウト上等
の制約から各気筒の独立吸気通路は比較的短く設定せざ
るを得ないので、圧力波の往復伝播に要する時間が比較
的短くなり、したがって、上記慣性効果は吸気弁の開弁
時間が短い比較的高回転域において効果を発揮するとい
った特性を有する。

一方、共鳴効果による圧力波過給とは、それぞれ吸気時
期が連続しないいくつかの気筒で構成される複数の気筒
群を形成し、これらの気筒群毎にこれに属する各気筒の
独立吸気通路を上流で１つの共鳴吸気通路に集合させ、
この共鳴吸気通路の所定の位置に圧力反転部を設け、各
気筒と圧力反転部との間を往復伝播する各気筒の圧力波
を共鳴吸気通路内で共鳴させ、これによって他の気筒で
発生した圧力波を受け、この共鳴圧力波によって吸気を
燃焼室に押し込んで充填効率を高めるようにした過給方
法である。この場合、圧力波の伝播経路長が、上記慣性
効果の圧力波伝播経路長より他気筒から伝播する共鳴吸
気通路の分だけ長くなるので、共鳴効果は吸気弁の開弁
時間が比較的長い中・低回転域において効果を発生する
といった特性を有する。ところが、このような従来の吸
気装置では、かかる吸気経路長に対応する比較的狭い回
転域でしか共鳴効果が高まらないので、広い回転域で共
鳴効果を有効に利用することができないといった問題が
あった。

そこで、共鳴吸気通路を、圧力波の伝播に関して、実質
的吸気経路長が短く設定された高速用吸気通路と、実質
的吸気経路長が長く設定された低速用吸気通路の２種の
吸気通路で構成し、共鳴効果を利用するエンジン回転域
において、比較的高速時には高速用吸気通路を用いて共
鳴効果を高める一方、比較的低速時には低速用吸気通路
を用いて共鳴効果を高め、広い回転域にわたって高い共
鳴効果が得られるようにしたエンジンの吸気装置が、例
えば、特開昭62-210219号公報に見られるように提案さ
れている。

（考案が解決しようとする課題） しかして、複数の高速用吸気通路と低速用吸気通路とを
配設し、それぞれの通路の連通接続構造を形成する場合
に、開口部の形成を行うために鋳造時の中子形状が複雑
になったり、中子による開口部形成では周囲にバリが発
生し、このバリ取りを含む煩雑な後加工を要することに
なる。

特に、吸気の動的効果をエンジンの運転状態に応じて多
段階に得るために、吸気通路を相互に連通する連通路を
別途に設けるようにした場合には、この連通路と吸気通
路との連通開口部の形成も必要となり、簡便に作業性よ
く形成することが要求される。

そこで本考案は上記事情に鑑み、高速用吸気通路と低速
用吸気通路および連通路との開口部形成を効率よく形成
できるようにしたエンジンの吸気装置を提供することを
目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本考案のエンジンの吸気装置
は、複数の気筒が集合された２つの高速用吸気通路と、
各高速用吸気通路と一体的に形成され各高速用吸気通路
の下流端の接続開口部に開口する低速用吸気通路とを備
え、さらに、前記高速用吸気通路の下流端に両高速用吸
気通路を相互に連通する連通路を接続し、該高速用吸気
通路の連通路に対する連通開口部と、前記低速用吸気通
路に対する接続開口部とを、高速用吸気通路の長手方向
に連続して形成するように構成したものである。

（作用） 上記のような吸気装置では、高速用吸気通路の連通路に
対する連通開口部と、低速用吸気通路に対する接続開口
部とを高速用吸気通路の長手方向に連続して設け、この
連通開口部と接続開口部とをドリル加工で一体的に形成
可能で、またバリ取り加工等も容易に行なえるようにし
て良好な作業性を得るようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本考案の実施例を説明する。第１図
はＶ型エンジンの例における吸気装置の概略平面構造
を、第２図は同エンジンの概略正面構造を、第３図は吸
気マニホールドの正面構造を、第４図ないし第６図は吸
気マニホールドの断面構造をそれぞれ示している。

この例の６気筒Ｖ型エンジンＥは車両の前後方向に対し
て横置きされ、エンジン本体１は、中央下部のシリンダ
ブロック２上の両側に所定の角度をもって前後にフロン
ト側およびリヤ側シリンダヘッド3a,3bが配設されてな
るフロント側バンク1Aとリヤ側バンク1Bとを有し、フロ
ント側バンク1Aには第1,3,5気筒が配設され、リヤ側バ
ンク1Bには第2,4,6気筒が配設されている。また、各気
筒は第１〜第６気筒の順に吸気され点火され、各バンク
1A,1Bにおける気筒間では吸気順序が連続しない。

上記両側のバンク1A,1Bの各気筒には吸気装置４によっ
て吸気が供給され、両バンク1A,1Bのシリンダヘッド3a,
3bの内面側に互いに対向して各気筒の吸気ポート（図示
せず）が開口され、上記吸気装置４は該シリンダヘッド
3a,3bに下流端が接続された吸気マニホールド５によっ
てスロットルボディ６より下流側が一体成形されてい
る。

上記エンジンＥは、車両のリヤ側に行くほど高くなるよ
うな緩やかな傾斜をもって形成されたボンネット７の下
側のエンジンルーム内に、両バンク1A,1Bの軸線が車幅
方向を向くように横置き状態に配置され、そして、リヤ
側バンク1Bのシリンダヘッド3bの上端部とボンネット７
との間には、スロットルボディ６を介して上流側の共通
吸気通路８と接続された吸気マニホールド５が配置され
ている。リヤ側バンク1Bの上部ではボンネット７がかな
り高くなっており、シリンダヘッド3b上方の空間部が上
下方向に比較的余裕をもって確保されるので、吸気マニ
ホールド５をボンネット７と干渉させることなく配置す
ることができる。

この吸気マニホールド５は、奇数気筒および偶数気筒の
吸気を別途に集合するマニホールド本体部5aと独立吸気
通路部5bとで構成され、マニホールド本体部5aは、以下
に詳述するように、吸気の供給を安定化するためのサー
ジタンクとして作用すると共に、中・低速時においては
共鳴効果を有効に生じさせるための共鳴通路として作用
し、高速時においては慣性効果を有効に生じさせるため
の容積部として作用する。また、上記独立吸気通路部5b
は、それぞれマニホールド本体部5aとフロント側および
リヤ側シリンダヘッド3a,3bの各気筒の吸気ポートとを
接続する３つのフロント側独立吸気通路9aおよび３つの
リヤ側独立吸気通路9bで構成されている。

上記マニホールド本体部5aは、車幅方向に伸長するフロ
ント側高速用吸気通路11と、そのリヤ側側面に沿って配
置されたフロント側低速用吸気通路13と、上記フロント
側高速用吸気通路11よりリヤ側のやや低い位置でこれと
略平行して車幅方向に伸長するリヤ側高速用吸気通路12
と、その下面に沿って配置されたリヤ側低速用吸気通路
14とが設けられている。

そして、上記フロント側の高速用および低速用吸気通路
11,13の下流側端部とリヤ側の高速用および低速用吸気
通路12,14の下流側端部とは連通路15で相互に接続され
ている。また、上記連通路15にはエンジンＥの運転状態
に応じてアクチュエータ17によって開閉される連通開閉
弁16が設けられている。

前記フロント側およびリヤ側高速用吸気通路11,12の上
流側端部はフランジ部18の左右に開口部11a,12aが形成
され、同様に、フロント側およびリヤ側低速用吸気通路
13,14の上流側端部はフランジ部18の上下に開口部13a,1
4aが形成されている。

そして、このフランジ部18の開口端部がスロットルボデ
ィ６の吸気通路８に連通されるものであり、このフラン
ジ部18の接続端部から前記各開口部11a〜14aの開口端の
位置までは、各開口部11a〜14aが相互に連通するように
拡大した集合部19に形成されている。

上記各吸気通路11〜14の開口部11a〜14aの配置形状は、
略矩形状に形成されたフランジ部18に対し、高速用吸気
通路11,12の開口部11a,12aは円形状で左右両側に中央側
の一部で連結するように開口し、その中央連結部の上下
に低速用吸気通路13,14の開口部13a,14aが、該高速側開
口部の形状に沿って中心側に拡がり外側は矩形状に形成
されている。

また、第５図のように、上記フランジ部18の近傍におい
て、前記集合部19に連通開口するように、ブローバイガ
スを導入するブローバイガス導入口20が形成されると共
に、反対側にはスロットル弁22a,22bをバイパスしてア
イドル時のエア量を調整するためのバイパスエアを導入
するバイパスエア導入口25がそれぞれ形成され、これら
の導入位置に対して開口部が対称位置となって各気筒に
均等導入が図れる。

また、前記集合部19のすぐ下流において、フロント側お
よびリヤ側高速用吸気通路11,12には、それぞれこれら
を開閉するフロント側およびリヤ側セカンダリバルブ21
a,21bが設けられ、両セカンダリバルブ21a,21bは１つの
アクチュエータ24によって運転状態に応じて開閉作動さ
れる。

一方、フロント側の奇数気筒の独立吸気通路9aの上流側
端部はフロント側高速用吸気通路11のフロント側側面に
接続され、これらの独立吸気通路9aはここからフロント
方向に緩やかに下降しながら略直線的に伸長した後、略
鉛直下向きとなるように湾曲し、フロント側バンク1Aの
対応する気筒のシリンダヘッド3aに接続されている。ま
た、リヤ側の偶数気筒の独立吸気通路9bの上流側端部は
リヤ側高速用吸気通路12のフロント側側面に接続され、
これらの独立吸気通路9bはここからフロント方向に略直
線的に伸長し、下流部では略下向きに湾曲して伸長し、
リヤ側バンク1Bの対応する気筒のシリンダヘッド3bに接
続されている。

以下、吸気装置の各部の構成についてさらに詳しく説明
する。

スロットルボディ６を含む共通吸気通路８の下流側部分
は隔壁23によってフロント側通路8aとリヤ側通路8bとに
分岐され、スロットルボディ６には、フロント側通路8a
の吸気の絞り量を調節するフロント側スロットル弁22a
と、リヤ側通路8bの吸気の絞り量を調節するリヤ側スロ
ットル弁22bとが設けられている。これらのフロント側
およびリヤ側スロットル弁22a,22bは、それぞれスロッ
トルボディ６内において弁軸に取り付けられ、アクセル
ペダルの踏み込みに応じて、非線形な開度特性をもった
リンク機構を介して一体的に開閉されるようになってい
る。

そして、スロットルボディ６が接続されるマニホールド
本体部5aのフランジ部18内には、フロント側通路8aとリ
ヤ側通路8bとが再び集合される集合部19が形成されてい
る。そして、集合部19のすぐ下流で吸気系統は、前述の
ように、フロント側およびリヤ側高速用吸気通路11,12
とフロント側およびリヤ側低速用吸気通路13,14とに分
岐している。なお、フロント側およびリヤ側高速用吸気
通路11,12の通路断面積は、高速時に多量の空気を供給
しうるよう、フロント側およびリヤ側低速用吸気通路1
3,14の通路断面積に比して十分大きく設定する。

また、前記フランジ部18の集合部19に対し各吸気通路11
〜14の各開口部11a〜14aが開口し、フロント側の高速用
および低速用吸気通路11,13は開口部11a,13aから少し上
方およびフロント側に湾曲し、気筒列方向に並んで前後
に沿って配設され、第５図のようにフロント側低速用吸
気通路13の下流側端部がフロント側接続開口部26でフロ
ント側高速用吸気通路11に側方から接続される。一方、
リヤ側の高速用および低速用吸気通路12,14は開口部12
a,14aから少し下方およびリヤ側に湾曲し、気筒列方向
に並んで上下に沿って配設され、リヤ側低速用吸気通路
14の下流側端部がリヤ側接続開口部27でリヤ側高速用吸
気通路12に下側から接続されている。

そして、フロント側高速用吸気通路11のフロント側側面
には、フロント側バンク1Aに属する第1,3,5気筒の独立
吸気通路9aが接続され、一方リヤ側高速用吸気通路12の
フロント側側面にはリヤ側バンク1Bに属する第2,4,6気
筒の独立吸気通路9bが接続されている。なお、第４図に
示すように、フロント側高速用吸気通路11とリヤ側高速
用吸気通路12との位置関係と、各独立吸気通路9a,9bの
長手方向の形状は、フロント側バンク1Aの独立吸気通路
9aとリヤ側バンク1Bの独立吸気通路9bとが同じ吸気経路
長となるように設定されている。

上記のように第1,2気筒と対応する位置から下流側で
は、フロント側高速用吸気通路11とリヤ側高速用吸気通
路12とが互いに平行に伸長し、この平行部分ではフロン
ト側高速用吸気通路11はリヤ側高速用吸気通路12よりも
やや高い位置に配置されている。また、上記平行部分で
は、フロント側低速用吸気通路13はフロント側高速用吸
気通路11の平面状のリヤ側側壁を共有して一体的に形成
され、このリヤ側側壁が開口した接続開口部26で両者が
連通している。一方、リヤ側低速用吸気通路14はリヤ側
高速用吸気通路12の平面状の下壁を共有して一体的に形
成され、この下壁が開口した接続開口部27で両者が連通
している。

また、前記平行部分においては、フロント側およびリヤ
側低速用吸気通路13,14の通路断面積は、フロント側お
よびリヤ側高速用吸気通路11,12の通路断面積よりかな
り小さく設定されている。これによって、圧力波の伝播
に関して両低速用吸気通路13,14の実質的吸気経路長が
高速用吸気通路11,12の実質的吸気経路長よりも長くな
る。なお、フロント側高速用吸気通路11の断面の形状
は、吸気系統の高さを押さえるため、幅方向の長さより
上下方向の長さが小さく設定されている。さらに、フロ
ント側高速用吸気通路11は、これと交差するようにリヤ
側から延びる偶数気筒の各独立吸気通路9bの上壁を共有
して一体的に形成され、吸気系統の構成がコンパクトに
なり、剛性が高められている。

一方、フロント側高速用吸気通路11の下流側端部と、リ
ヤ側高速用吸気通路12の下流側端部とは、マニホールド
本体部5aの端面に固着された連通カバー28内に形成され
た連通路15によって接続されている。すなわち、マニホ
ールド本体部5aの端部は両高速用吸気通路11,12の長手
方向と直交する垂直面に形成され、この垂直面にフロン
ト側高速用吸気通路11とフロント側低速用吸気通路13と
の接続開口部26の開口に連続してフロント側連通開口部
29が開口されると共に、リヤ側高速用吸気通路12とリヤ
側低速用吸気通路14との接続開口部27の開口に連続して
リヤ側連通開口部30が開口され、連通カバー28の内側面
に両開口29,30を連通する連通路15が凹状に形成されて
いる。

なお、上記フロント側およびリヤ側連通開口部29,30と
フロント側およびリヤ側接続開口部26,27との形成は、
それぞれ垂直面からのドリル加工によってマニホールド
５の外壁面の穿孔で接続開口部26,27を形成すると同時
に、高速用吸気通路11,12と低速用吸気通路13,14の共有
壁面の切除で両者を連通する接続開口部29,30を連続し
て形成するものである。

また、上記連通カバー28をマニホールド本体部5aに固着
する際に両者間に介装されるガスケット31は、第５図の
ように連通カバー28の内面側にバキュームチャンバー32
を構成するようにカップ状に形成され、その開口側が前
記連通路15となっている。この連通カバー28内のバキュ
ームチャンバー32には第１図のように負圧導入通路33の
一端が接続され、この負圧導入通路33の他端はチェック
バルブ34を介して第５気筒に対する前記独立吸気通路9a
に接続されてその負圧を導入する。

上記連通路15を開閉する連通開閉弁16は、前記高速用吸
気通路11,12を開閉するフロント側およびリヤ側セカン
ダリバルブ21a,21bと共に、共鳴効果を利用すべきエン
ジン回転域において、回転数が所定値以下のときに閉じ
られ、回転数の上昇に対して第１の設定値で連通開閉弁
16が先に開き、第２の設定値でセカンダリバルブ21a,21
bが開くように設定され、高速領域で慣性効果を利用す
るようになっている。

また、排気ガスを還流するEGR通路37は、前記両バンク1
A,1Bの各気筒の独立吸気通路9a,9bに対してそれぞれ接
続されて構成されている。マニホールド５の下流端の接
続フランジ5cにEGR流入口37a（第３図参照）が形成され
て、リヤ側のシリンダヘッド3bから排気ガスが導入され
る。これから第２気筒に対する独立吸気通路9bの側方を
上方に延び、第１気筒に対する独立吸気通路9aの近傍に
おいてこの独立吸気通路9aに沿ってバンク中間部に延
び、バンク中間部でバルブ取付部37bに取り付けられたE
GR制御弁38に接続される。該EGR制御弁38によって調量
された排気ガスはこの一側部から気筒配列方向に沿って
他側部の第６気筒に対する独立吸気通路9bの部分に延び
る分配通路37cに連通される。そして、両側のバンク1A,
1Bの各気筒に対する独立吸気通路9a,9bがそれぞれ上下
に配設された部分で、第４図のように前記分配通路37c
から若干リヤ側に延びる枝通路37dが形成され、この枝
通路37dの先端部分に斜めに、上方の奇数気筒に対する
独立吸気通路9aと下方の偶数気筒に対する独立吸気通路
9bとに連通する導入通路37eが形成され、この導入通路3
7eによって各気筒の独立吸気通路9a,9bに排気ガスの還
流を行うように構成されている。

なお、前記吸気マニホールド５の接続フランジ5cには、
各気筒に燃料を噴射供給するインジェクタ39（第２図参
照）を装着する取付孔5dが形成されている。

次に、前記セカンダリバルブ21a,21bと連通開閉弁16の
作動を説明すれば、低速域ではセカンダリバルブ21a,21
bおよび連通開閉弁16の両者が閉状態にあり、低速用吸
気通路13,14を通った吸気は高速用吸気通路11,12に一旦
流入し、ここで分散したうえで、各独立吸気通路9a,9b
から対応する気筒に供給される。つまり、高速用吸気通
路11,12は低速時に一種のサージタンクとして機能す
る。その際には、各気筒から独立吸気通路9a,9bを上流
側に伝播する圧力波は、高速用吸気通路11,12から低速
用吸気通路13,14を通ってフランジ部18の集合部19から
他方の低速用吸気通路14,13に伝わり、この低速用吸気
通路14,13からその高速用吸気通路12,11および独立吸気
通路9b,9aを経て反対側の気筒に作用し、この長い吸気
経路により比較的低回転領域の同調回転数の共鳴作用で
過給効果を得るものである。

また、中速域では連通開閉弁16が開き、各気筒から独立
吸気通路9a,9bを上流側に伝播する圧力波は、高速用吸
気通路11,12から連通路15を通って他方の高速用吸気通
路12,11に伝わり、この高速用吸気通路12,11から独立吸
気通路9b,9aを経て反対側の気筒に作用し、この短くな
った吸気経路により中回転領域の同調回転数の共鳴作用
で過給効果を得るものである。

一方、高速域ではセカンダリバルブ21a,21bが連通開閉
弁16と共に開かれ、吸気はフランジ部18から両低速用吸
気通路13,14に加えて両高速用吸気通路11,12からも導入
され、各気筒の独立吸気通路9a,9bによって各気筒に吸
入される。その際には、各高速用吸気通路11,12および
低速用吸気通路13,14はそれぞれ連通して１つの容積室
を構成し慣性過給の圧力反転部として作用する。すなわ
ち、各気筒から独立吸気通路9a,9bを上流側に伝播する
圧力波は、前記容積部分で正圧波に反射され、自気筒の
独立吸気通路9a,9bを下流側に伝播し、さらに短くなっ
た吸気経路により高回転領域の同調回転数の慣性作用で
過給効果を得るものである。

上記のような実施例によれば、フロント側およびリヤ側
高速用吸気通路11,12と一体的に低速用吸気通路13,14を
備えた吸気マニホールド５の一端部から、ドリル加工に
よってフロント側およびリヤ側に高速用吸気通路11,12
と低速用吸気通路13,14の隣接部分に開口を形成するこ
とにより、両高速用吸気通路11,12を相互に連通する連
通路15を接続する連通開口部29,30を形成すると共に、
高速用吸気通路11,12に低速用吸気通路13,14を接続する
接続開口部26,27を設けることができる。また、上記連
通路15に連通開閉弁16を設置するときに、その設置部分
の加工も容易に行えるものである。

一方、セカンダリバルブ21a,21bと連通開閉弁16の運転
状態に応じた開閉作動によって、広い回転域にわたって
共鳴効果と慣性効果とによる吸気の動的効果を効果的に
利用して充填効率を高めつつ、Ｖ型エンジンＥの吸気装
置の本体部分を一方のバンク側に配置して低ボンネット
車両のエンジンルームに対してコンパクトに設置できる
ものである。このとき、フロント側低速用吸気通路13は
フロント側高速用吸気通路11の側方に配置され、リヤ側
低速用吸気通路14はリヤ側高速用吸気通路12の下側に接
続されたことにより、各独立吸気通路9a,9bの湾曲形状
が緩やかで、吸気の流れにおける通路抵抗が低減するよ
うにしている。

なお、上記実施例においては、Ｖ型エンジンの例を説明
したが、本考案はその他の直列型エンジンなどの吸気装
置においても適用可能である。

（考案の効果） 上記のような本考案によれば、複数の気筒を集合する２
つの高速用吸気通路の下流端に、連通路に対する連通開
口部と低速用吸気通路に対する接続開口部とを、該高速
用吸気通路の長手方向に連続して形成するようにしたこ
とにより、上記連通開口部と接続開口部とがドリル加工
で一体的に形成可能で、またバリ取り加工等も容易に行
なえるようにして良好な作業性を得ることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例におけるＶ型６気筒エンジン
の吸気装置の概略平面図、 第２図は同要部正面図、 第３図は吸気マニホールドの正面図、 第４図は第１図のIV-IV線に沿う吸気マニホールドの断
面図、 第５図は吸気マニホールドの要部断面平面図、 第６図は第４図のVI-VI線に沿う要部断面図である。 Ｅ……エンジン、１……エンジン本体、3a,3b……シリ
ンダヘッド、４……吸気装置、５……吸気マニホール
ド、5a……マニホールド本体部、６……スロットルボデ
ィ、9a,9b……独立吸気通路、11,12……高速用吸気通
路、13,14……低速用吸気通路、15……連通路、16……
連通開閉弁、26,27……接続開口部、28……連通カバ
ー、29,30……連通開口部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の気筒が集合された２つの高速用吸気
   通路と、各高速用吸気通路と一体的に形成され各高速用
   吸気通路の下流端の接続開口部に開口する低速用吸気通
   路とを備えたエンジンの吸気装置であって、前記高速用
   吸気通路の下流端に両高速用吸気通路を相互に連通する
   連通路を接続し、該高速用吸気通路の連通路に対する連
   通開口部と、前記低速用吸気通路に対する接続開口部と
   を、高速用吸気通路の長手方向に連続して形成したこと
   を特徴とするエンジンの吸気装置。