JPH0656104B2 - 多気筒内燃機関の吸気装置 - Google Patents

多気筒内燃機関の吸気装置

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JPH0656104B2
JPH0656104B2 JP1135199A JP13519989A JPH0656104B2 JP H0656104 B2 JPH0656104 B2 JP H0656104B2 JP 1135199 A JP1135199 A JP 1135199A JP 13519989 A JP13519989 A JP 13519989A JP H0656104 B2 JPH0656104 B2 JP H0656104B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 (1)産業上の利用分野 本発明は、多気筒内燃機関において、吸気系内の吸気圧
力変動を制御することにより、前記機関の体積効率の向
上を図るようにした、吸気装置、特にその共鳴チャンバ
集合部の改良に関するものである。
(2)従来の技術 多気筒内燃機関の吸気装置において、機関の運転状態に
応じて吸気系の長さ、容積を可変制御することにより、
吸気干渉を生じない気筒間の吸気圧力変動が共振する共
鳴効果、あるいは各気筒毎において吸気開始時に生じる
負の圧力波が吸気系に設けられる容積拡大部で反射され
て吸気ポート側に戻されることを利用した慣性効果を発
揮させ、機関の低速から高速域まで体積効率を高めるよ
うにしたものは既に種々提案されている(たとえば特開
昭60−169627号公報参照)。
上記吸気装置は、吸気系に設けられる容積拡大部に、吸
気行程が連続しない気筒群にそれぞれ連通される一対の
共鳴チャンバを形成し、これら両チャンバの境界壁に、
該両チャンバを連通し、あるいは遮断する開閉弁を設
け、この開閉弁の開閉制御により吸気系を、共鳴過給系
または慣性過給系に切換えている。そして更に、前記一
対の共鳴チャンバの上流に接続される一対の共鳴通路間
に設けた他の開閉弁を開閉制御することにより、低速域
において共鳴過給効果が発揮される機関の速度領域を2
段階とし、全体として機関の幅広い速度領域での体積効
率を高めるようになっている。
(3)発明が解決しようとする課題 ところで、かかる吸気装置では、 一対の共鳴チャンバが設けられる容積拡大部とその
上流に接続される共鳴通路を合理的にレイアウトして吸
気系全体をコンパクトに構成すること、 一対の共鳴チャンバ間に設けられる開閉弁と共鳴通
路の長さを可変とする開閉弁を合理的にレイアウトして
吸気系全体のコンパクト化と製造の容易化を図ること、 等が要求されるが、前記従来のものではかかる要求に対
する対策がなされていない。
本発明は、前述の事情に鑑みなされたもので、共鳴チャ
ンバと共鳴通路、およびそれらに設けられる開閉弁を合
理的にレイアウトすることにより、コンパクトかつ製造
が容易な多気筒内燃機関の吸気装置を提供することを目
的とするものである。
B.発明の構成 (1)課題を解決するための手段 本発明によれば、前記目的達成のため、上流側からスロ
ットル弁、一対の共鳴通路、一対の共鳴チャンバ、各共
鳴チャンバを吸気行程が連続しない気筒群にそれぞれ各
別に接続する吸気マニホールドを備え、さらに機関の運
転状況に応じて連通路を介て前記両共鳴チャンバ相互を
連通し、あるいは遮断するようにした開閉弁が設けられ
る多気筒内燃機関の吸気装置において、下面開放の上部
集合ボックスと、上面開放の下部集合ボックスと、両集
合ボックスの開放面を仕切る板状のバルブユニットより
なる共鳴チャンバ集合ボックスを備え、前記一方の集合
ボックスに前記一対の共鳴チャンバを、前記他方の集合
ボックスに前記連通路を形成するとともに、前記バルブ
ユニットに前記開閉弁を設けたことを特徴とし、多気筒
内燃機関、吸気系への燃料供給手段はその形式を問わな
い。
また、本発明は前記第一の特徴に加えて、前記他方の集
合ボックスに一対の共鳴通路を形成するとともに、前記
バルブユニットに、前記共鳴通路と共鳴チャンバ相互を
短絡する開閉弁を設けたことを第2の特徴とする。
(2)作用 前記本発明の第1の特徴によれば、機関の低速運転域で
は開閉弁の閉弁制御により左右一対の共鳴チャンバの連
通が遮断されて吸気干渉の生じない2系統の共鳴過給吸
気系が構成され、また機関の高速運転域では、開閉弁の
開弁制御により一対の共鳴チャンバが連通路を介して連
通されて大なる容積の慣性過給分配チャンバが形成さ
れ、前記2系統の共鳴過給吸気系がキャンセルされて慣
性吸気系が構成される。
このとき、共鳴チャンバ集合ボックスの一方の集合ボッ
クスに一対の共鳴チャンバが、他方の集合ボックスに連
通路がそれぞれ配設され、しかも両集合ボックスの開放
面を仕切るバルブユニットに共鳴チャンバ相互を連通す
る開閉弁が設けられるので、吸気系をコンパクトに形成
することができ、しかもその構造が簡略化されて製造コ
ストの低減が可能となる。
また、本発明の第2の特徴によれば、前記他方の集合ボ
ックスに一対の共鳴通路を形成し、バルブユニットに共
鳴通路と共鳴チャンバ相互を短絡する開閉弁を設けたの
で、この切換弁を開閉制御することによって共鳴通路の
長さが可変となり、機関の低速運転域で多段階の共鳴過
給効果を得ることが可能となる。
(3)実施例 以下、図面により本発明をV型6気筒内燃機関に実施し
た場合の実施例について説明する。
第1〜6図は本発明の第1実施例を示すもので、第1図
は本発明装置を備えたV型6気筒内燃機関の要部縦断面
図、第2図はそのシリンダブロックの平面図、第3図
は、第1図III−III線に沿う拡大部分平面図、第4図
は、第1図IV−IV線に沿う拡大部分平面図、第5図は、
第3図V−V線に沿う断面図、第6図は、第3図IV−IV
線に沿う断面図である。
第1,2図において、前記6気筒内燃機関の機関本体E
は、互いにV字型に配設される一対の左,右機関ブロッ
クBl,Brを備えており、左,右機関ブロックBl,
Brは、それぞれシリンダブロック1l,1rと、その
デッキ面に接合されるシリンダヘッド2l、2rとを備
えており、左側シリンダブロック1lには3つの左側気
筒3lが直列に形成され、また右側シリンダブロック1
rにも、3つの気筒3rが直列に形成されている。左側
の3つの気筒3lは吸気行程の連続しない、すなわち後
述の吸気弁10がオーバラップしない左側気筒群Clを
構成し、また右側の3つの気筒3rも吸気行程の連続し
ない、すなわち後述の吸気弁10がオーバラップしない
右側気筒群Crを構成している。
前記左,右気筒3l,3rには、それぞれ通常のように
ピストン4が摺動自在に嵌合され、これらのピストン4
はコンロッド5を介してクランク軸6に連動される。ま
た前記左,右シリンダヘッド2l,2rには、それぞれ
ピストン4に対面する燃焼室7および該燃焼室7に連通
する吸,排気ポート8,9が形成され、各吸気ポート8
には、該ポート8が開閉する吸気弁10がそれぞれ設け
られ、また各排気ポート9には、該ポート9を開閉する
排気弁11がそれぞれ設けられる。そして吸,排気弁1
0,11は従来公知の動弁機構12により所定のタイミ
ングを以て開閉作動される。
前記左,右シリンダヘッド2l,2rの複数の吸気ポー
ト8には、後に詳述する吸気系Inが接続され、また
左,右シリンダヘッド2l,2rの複数の排気ポート9
には従来公知の排気系(図示せず)が接続される。
次に第2〜5図を参照して前記吸気系Inの構成を詳細
に説明すると、この吸気系Inは前記左,右シリンダブ
ロック1l,1r間のV空間C内に配設され、エアクリ
ーナAcと、このエアクリーナAcの出口に接続される
吸気通路Piと、該吸気通路Piの下流端に接続され
る、左,右一対の共鳴チャンバCr−l,Cr−rを有
する共鳴チャンバ集合ボックスBgと、前記左,右シリ
ンダブロック1l,1rの、吸気ポート8が開口される
端面に接合されて前記左,右共鳴チャンバCr−l,C
r−rと、右,左気筒群Cr,Clとをそれぞれ連通す
る後述の吸気マニホールドMiとよりなる。
前記吸気通路Piは、第3図に示すようにエアクリーナ
Acに連なる吸気通路14の下流端にスロットルボディ
15が一体に接続して構成される。吸気通路14はエア
クリーナAcからの吸気を吸入すべく中空筒状に形全さ
れ、スロットルボディ15は前記吸気通路14との接続
部の下流において左右の分岐通路18l,18rに2又
に分岐している。そして両分岐通路18l,18rの内
部には共通の操作部19によって開閉制御されるスロッ
トル弁20l,20rが設けられる。スロットルボディ
15の下流側には共鳴チャンバ集合ボックスBgがボル
ト16を以て一体に接続される。
前記共鳴チャンバ集合ボックスBgは、第5,6図から
明らかなように、前記スロットルボディ15に接続する
概略直方体状の上面開放の下部集合ボックス21と、
後述する吸気マニホールドMiと一体に形成される概略
直方体状の下面開放の上部集合ボックス21と、両集
合ボックス21,21の開放面にその上下両面が気
密に被着される板状のバルブユニット22よりなり、こ
れら3つの部材は上下に積層された状態でボルト23で
組立てられる。
第3〜6図から明らかなように前記共鳴チャンバ集合ボ
ックスBgの下部集合ボックス21は機関のクランク
軸6方向、すなわち該ボックスBg内を流れる吸気の流
れ方向に沿って延びる2枚の隔壁24l,24rによっ
て互いに並列する左右の共鳴通路25l,25rと該共
鳴通賂25l,25rの間に位置する連通路としての連
通チャンバCsに仕切られている。そして、この左右の
共鳴通路25l,25rの上流端には前記スロットルボ
ディ15の左右の分岐通路18l,18rの下流端がそ
れぞれ連通している。上部集合ボックス21はクラン
ク状に屈曲した隔壁24sによって互いに並列する左,
右共鳴チャンバCr−l,Cr−rに仕切られている。
そして、この隔壁24sの前記屈曲部は前記下部集合ボ
ックス21に形成した連通チャンバCsの真上に位置
している。
前記バルブユニット22には、左,右共鳴チャンバCr
−l,Cr−rの上流端を対応する共鳴通路25l,2
5rの下流端にそれぞれ連通する左右の流入ポート26
l,26rと、この左,右共鳴チャンバCr−l,Cr
−rと共鳴通路25l,25rとを前記流入ポート26
l,26rの手前で短絡する左右各2個の弁口27l,
27rと、左,右共鳴チャンバCr−l,Cr−rを前
記連通チャンバCsを介して一体に連通する2個の弁口
27sが開口する。さらにバルブユニット22には、前
記左右各2個の弁口27l,27rを開放して左,右共
鳴チャンバCr−l,Cr−rと共鳴通路25l,25
rとを短絡可能な開閉弁28l,28rと、前記弁口2
7sを開放して左,右共鳴チャンバCr−l,Cr−r
を前記連通チャンバCsを介して一体に連通可能な開閉
弁28sが設けられる。すなわちバルブユニット22に
は、共通のアクチュエータ29によって回転駆動される
左右2本の弁軸30l,30rが前記流入ポート26
l,26rおよび弁口27l,27rの中央部を貫通す
るように軸支されており、この弁軸30l,30rに
は、前記弁口27l,27rに設けられる矩形板状の弁
体31a,31bがビス32を以て固着される。また、
バルブユニット22には、他のアクチュエータ33によ
って回転駆動される中央の弁軸30sが前記中央の弁口
27sを貫通するように軸支されており、この弁軸30
sには、前記弁口27sに設けられる矩形板状の弁体3
1sがビス32を以て固着される。これら2個のアクチ
ュエータ29,33は機関の運転状態に応じて作動制御
され、前記開閉弁28l,28r,28sを距開閉制御
するようになっている。
前記左,右共鳴チャンバCr−l,Cr−rの上壁に
は、その長手方向に沿ってそれぞれ3つの長円形状をな
す左,右排出ポート34l,34rが開口される。そし
て左側共鳴チャンバCr−lの3つの排出ポート34l
は、後述する吸気マニホールドMiを介して左側共鳴チ
ャンバCr−lとは反対側に位置する右側シリンダブロ
ック1rの3つの気筒3r(吸気順序が連続しない)に
それぞれ連通され、同じく右側共鳴チャンバCr−rの
3つの排出ポート34rは、後述する吸気マニホールド
Miを介して右側共鳴チャンバCr−rとは反対側に位
置する左側シリンダブロック1lの3つの気筒3l(吸
気順序が連続しない)にそれぞれ連通される。
前記吸気マニホールドMiは第1,5図に示すように上
方に凸に彎曲する6本の第1〜第6分配管35〜35
が左,右共鳴チャンバCr−l,Cr−rの長手方向
と略直交する方向に一体に並設されて交互に逆方向に交
差して左右にのびており、これらのうち一つ置きの3つ
の第2,第4および第6分配管35,35および3
の上流端は左側共鳴チャンバCr−lの3つの排出
ポート34lにそれぞれ連通されたのち前記共鳴チャン
バCr−lと反対側にのびてそれらの下流端が右側シリ
ンダブロック1rの3つの気筒3rにそれそれ連通さ
れ、また残りの、一つ置きの3つの第1,第3および第
5分配管35,35および35の上流端は右側共
鳴チャンバCr−rの3つの排出ポート34rにそれぞ
れ連通されたのち前記共鳴チャンバCr−rと反対側に
のび、それらの下流端が左側シリンダブロック1lの3
つの気筒3lにそれぞれ連通される。
第1図に示すように第1〜第6分配管35〜35
下流端の上壁にはそれぞれ燃料噴射ノズル36が設けら
れる。
次に本発明の実施例の作用について説明する。
機関の運転状態に応じて2個のアクチュエータ29,3
3が作動制御され、たとえば機関の回転速度が極めて低
い下位低速運転状態では全ての開閉弁28l,28r,
28sが第3〜6図実線に示すように閉弁制御されてそ
の弁口27l,27r,27sを閉じたときは、左,右
共鳴チャンバCr−l,Cr−r相互の連通が遮断され
るとともに、左,右共鳴チャンバCr−l,Cr−rと
対応する共鳴通路25l,25r間の連通も遮断され
る。この状態では気筒群別の分岐通路18l,18r
と、気筒群別の共鳴通路25l,25rと、気筒群別の
左,右共鳴チャンバCr−l,Cr−rと、気筒群別の
左,右分配管35,35,35,35,3
,35とからなる2系統の吸気系、すなわち各3
つの気筒3l,3rからスロットルボディ15の出口に
至る吸気干渉の生じない2系統の共鳴過給吸気系が構成
され、しかもその共鳴チャンバCr−l,Cr−rの容
積は、前記共鳴過給系の固有振動数が機関の下位低速回
転域での各吸気弁10の開閉周期と略一致するように設
定されているため、共鳴過給効果が有効に発揮されて機
関の下位低速回転域での体積効率が高められる。
機関の回転速度がやや増加して上位低速運転状態になる
と、アクチュエータ29が作動して左右の開閉弁28
l,28rが開弁制御され、これまで流入ポート26
l,26rを介して連通していた左,右共鳴チャンバC
r−l,Cr−rと共鳴通路25l,26rが弁口27
l,27rを介して短絡する。これにより前記共鳴通路
25l,25rの実質的な長さが減少して共鳴過給系の
固有振動数が機関の上位低速回転域で各吸気弁10の開
閉周期と略一致するように高まり、共鳴過給効果が有効
に発揮されて機関の上位低速回転域での体積効率が高め
られる。
また機関が高速運転状態に至れば、更にアクチュエータ
33が作動して開閉弁28sが開弁制御されて、左,右
共鳴チャンバCr−l,Cr−rと連通チャンバCsの
3者は2個の弁口27sを介して一体に連通され、第
5,6図二点鎖線で示される大なる容積の慣性過給分配
チャンバChを形成し、該チャンバChは左,右3つの
気筒3l,3rとに共通に連通される。そしてこの状態
では、前記2系統の共鳴吸気系がキャンセルされ、機関
吸気行程で生じる負圧波が前記大容積の慣性過給分配チ
ャンバChで反射、反転され、正圧波が各気筒3l,3
rの吸気ポート8に伝播されて慣性過給系が構成され、
しかも前記負圧波、および正圧波の伝播する通路長さが
短くなり、吸気圧力周期を機関の高速回転時の吸気弁1
0の開閉周期に一致させることができる。このとき、前
記連通チャンバCsの容積を適宜設定することにより機
関の高速回転域での慣性過給効果を高めるに必要な慣性
過給分配チャンバChの大なる容積を確保することがで
き、該運転域での慣性過給効果を有効に発揮させ体積効
率を高めることができる。なお、上記機関の高速回転域
において、左右の開閉弁28l,28rは開弁・閉弁の
いずれの状態としても、既に前記2系統の共鳴吸気系が
キャンセルされて慣性過給系が形成されているため実質
的影響はない。
上述のように、共鳴チャンバ集合ボックスBgに設けた
左,右共鳴チャンバCr−l,Cr−rと共鳴通路25
l,25rを、あるいは左,右共鳴チャンバCr−l,
Cr−r相互に開閉弁28l,28r,28sを介して
連通・遮断することにより、機関の低速から高速に至る
幅広い運転状態において高い体積効率を得ることができ
る。そして、共鳴チャンバ集合ボックスBgを上下に積
層した上部集合ボックス21、下部集合ボックス21
、およびバルブユニット22から構成し、前記上部集
合ボックス21に左,右共鳴チャンバCr−l,Cr
−rを、下部集合ボックス21に一対の共鳴通路25
l,25rと連通チャンバを形成するとともに、バルブ
ユニット22に流入ポート26l,26rと開閉弁28
l,28r,28sを設けたので、この共鳴チャンバ集
合ボックスBgを極めてコンパクトに形成することがで
き、しかもその製造コストを削減することができる。
次に第7図を参照して本発明の第2実施例について説明
する。
第7図は、前記第3図と同じ吸気系の断面図であり、そ
の図中前記第1実施例と同一符号は同一部材を示してい
る。
この第2実施例においては先の実施例における左,右共
鳴チャンバCr−l,Cr−rと共鳴通路25l,25
rを短絡する左右の開閉弁28l,28r、およびその
開閉弁28l,28rを駆動するアクチュエータ29が
省略されている。
この実施例によれば、先の実施例が機関の低速回転域で
2段階の共鳴過給効果を得ているのに対し、機関の低速
回転域で1段階の共鳴過給効果のみを得る点で相違して
いる。しかしながら、その共鳴チャンバ集合ボックスB
gのコンパクト化と製造コストの削減については、先の
実施例と同一の効果を有するものである。
なお、上記いずれの実施例においても、上下の集合ボッ
クス21,21の役割を交替し、下部集合ボックス
21に左,右共鳴チャンバCr−l,Cr−rを形成
し、上部集合ボックス21に一対の共鳴通路25r,
25lと連通チャンバCsを形成することができる。
C.発明の効果 以上のように本発明を第1の特徴によれば、共鳴チャン
バ集合ボックスを上下に積層した下面開放の上部集合ボ
ックス、上面開放の下部集合ボックス、および両集合ボ
ックスの開放面を仕切る板状のバルブユニットから構成
し、一方の集合ボックスに左,右共鳴チャンバを、他方
の集合ボックスに連通路を形成するとともに、前記バル
ブユニットに開閉弁を設けている。したがって、一対の
共鳴チャンバ、連通路および開閉弁が共鳴チャンバ集合
ボックスの内部に合理的にレイアウトされ、吸気系がコ
ンパクトに構成されるだけでなく、その構造が簡略化さ
れて製造コストの低減が可能となる。
また、本発明の第2の特徴によれば、前記他方の集合ボ
ックスに一対の共鳴通路を形成し、バルブユニットに共
鳴通路と共鳴チャンバ相互を短絡する開閉弁を設けたの
で、この切換弁を開閉制御することによって共鳴通路の
長さが可変となり、機関の低速運転域で多段階の共鳴過
給効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1〜6図は本発明の第1実施例を示すもので、第1図
は本発明装置を備えたV型6気筒内燃機関の要部縦断面
図、第2図はそのシリンダブロックの平面図、第3図
は、第1図III−III線に沿う拡大部分平面図、第4図
は、第1図IV−IV線に沿う拡大部分平面図、第5図は、
第3図V−V線に沿う断面図、第6図は、第3図VI−VI
線に沿う断面図、第7図は本発明の第2実施例を示すも
ので、第3図と同じ吸気系の断面図である。 Bg……共鳴チャンバ集合ボックス、Cl,Cr……気
筒群、Cr−l,Cr−r……左,右共鳴チャンバ、P
i……吸気通路、Mi……吸気マニホールド、Cs……
連通チャンバ(連通路) 20l,20r……スロットル弁、21……下部集合
ボックス、21……上部集合ボックス、22……バル
ブユニット、25l,25r……共鳴通路、28l,2
8r,28s……開閉弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上流側からスロットル弁(20l,20
    r)、一対の共鳴通路(25l,25r)、一対の共鳴
    チャンバ(Cr−l,Cr−r)、各共鳴チャンバ(C
    r−l,Cr−r)を吸気行程が連続しない気筒群(C
    l,Cr)にそれぞれ各別に接続する吸気マニホールド
    (Mi)を備え、さらに機関の運転状況に応じて連通路
    (Cs)を介して前記両共鳴チャンバ(Cr−l,Cr
    −r)相互を連通し、あるいは遮断するようにした開閉
    弁(28s)が設けられる多気筒内燃機関の吸気装置に
    おいて、 下面開放の上部集合ボックス(21)と、上面開放の
    下部集合ボックス(21)と、両集合ボックス(21
    ,21)の開放面を仕切る板状のバルブユニット
    (22)よりなる共鳴チャンバ集合ボックス(Bg)を
    備え、前記一方の集合ボックスに前記一対の共鳴チャン
    バ(Cr−l、Cr−r)を、前記他方の集合ボックス
    に前記連通路(CS)を形成するとともに、前記バルブ
    ユニット(22)に前記開閉弁(28s)を設けたこと
    を特徴とする多気筒内燃機関の吸気装置。
  2. 【請求項2】前記他方の集合ボックスに一対の共鳴通路
    (25l,25r)を形成するとともに、前記バルブユ
    ニット(22)に、前記共鳴通路(25l,25r)と
    共鳴チャンバ(Cr−l,Cr−r)相互を短絡する開
    閉弁(28l,28r)を設けたことを特徴とする請求
    項記載の多気筒内燃機関の吸気装置。
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