JPH0665849B2 - 多気筒エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、吸気の動的効果を利用して、エンジンの出力
特性を向上させる多気筒エンジンの吸気装置に関する。

（従来技術） 従来から、吸気の動的効果を利用して、充填効率を高
め、これによって高出力を得るようにしたエンジンが知
られている。この形式のエンジンは、吸気弁の作動に起
因して吸気系に生じる吸気負圧波を吸気通路上流側で反
転させ、気筒の吸気タイミングに合わせて、燃焼室に正
圧波として導入し、吸気の押し込み効果を得ようとする
ものである。従って、吸気の動的効果を利用するために
は、吸気装置に圧力波の振動系を組込み、所定のタイミ
ングで圧力波が燃焼室に導入されるようにする必要があ
る。しかし、圧力波の振動系の固有振動数は、通常は、
吸気装置ごとに画一的に定まり、従って圧力波が燃焼室
に戻るタイミングは、一定となるのに対し、圧力波によ
る吸気の押し込み効果が望まれるタイミングは、エンジ
ン回転数の変化に依存する、従って吸気の動的効果が得
られる回転数、すなわち、同調回転数は、圧力波がちょ
うどエンジンの吸気工程中に戻ってくる比較的狭い回転
数領域に限られ、出力向上効果も、同調回転数付近にお
いてしか得られないこととなる。このような事情に鑑が
み、特開昭55−29078号公報に開示された装置では、異
なる長さの圧力波伝播経路を有する２つの圧力波振動系
を形成し、回転速度に応じて圧力波振動系を切換え、こ
れによって、低回転から高回転にわたる広い回転数領域
で出力特性を改善するように構成している。

（発明が解決しようとする問題点） 吸気の動的効果を利用するエンジンでは、圧力波の伝播
経路が長くなるように、振動系を構成すると、低回転域
で同調回転数が得られ、伝播経路を短かくすると高回転
領域で同調回転数が得られる。この場合、吸気弁の作動
に起因して、吸気系に生じる圧力波は、負圧波であるの
で、これを吸気の押し込み効果を与える正圧波として燃
焼室に導くためには、圧力波の振動系の末端に、負圧波
を正圧波に反転させる反転部を設ける必要がある。負圧
波を反転させるためには、負圧波が伝播してきたとき、
その谷部を補填するための一定の空気量が必要となるが
この反転部は、一般のガソリンエンジンでは、特開昭55
−29078号に示されるようにサージタンク等の一定の容
積を有する容積部を吸気通路のスロットル弁下流に設け
ることによって構成される。しかし、このようにすると
スロットル弁下流の吸気通路容積が増大し、スロットル
弁の開閉に対する応答が遅くなり、適正な吸気制御がで
きなくなるという問題がある。

（上記問題を解決するための手段） 本発明は、上記問題を解決するために設けられたもの
で、本発明の吸気装置は、主吸気通路と同等の断面積を
有し、該主吸気通路の下流側端部に形成されその一部を
構成する分岐部と、該分岐部から分岐して各気筒の燃焼
室に連通する独立吸気通路と、各独立吸気通路に設けら
れ該独立吸気通路の上流と下流を連通する第１連通路
と、各第１連通路を連通する第２連通路と、各第１連通
路の第２連通路接続部よりも下流側に運転状態に応じて
該第１連通路を開閉する開閉弁とを備えたことを特徴と
する。本発明の主吸気通路の分岐部すなわち吸気マニホ
ルドは、主吸気通路の流路断面積と同じ程度の比較的小
さい断面積を有するように形成される。また、本発明の
好ましい態様では、各気筒への独立吸気通路は、分岐部
から分岐して、湾曲して各気筒の吸気ポートに連通する
ようになっている。そして、第１連通路は、独立吸気通
路を上下方向に連通するバイパス通路の形式でそれぞれ
の独立吸気通路に設けられる。また、この場合には、第
２連通路は、各第１連通路を水平方向に連絡する連絡管
として与えられる。開閉弁は各第１連通路の第２連通路
が接続される位置よりも下流側の各独立吸気通路との接
続部付近に取付けられる。

本発明の構造では、開閉弁が閉じている場合には、吸気
導入開始時に生じた負圧波は、独立吸気通路を上流側に
伝播し、次に、独立吸気通路と第１連通路との上流側接
続部から第１連通路内を下流側に伝播し、第２連通路に
到達する。第２連通路において、伝播してきた負圧波の
谷部に対しては、他の気筒への吸気経路を介して空気が
補項されることにより、この負圧波は、反転して正圧波
となる。この反転正圧波は、上記伝播経路を下流側に伝
播して、吸気工程中にある燃焼室に導入されて、吸気の
押し込み効果をもたらす。また、開閉弁が開いていると
きには、負圧波は、独立吸気通路を上流側に伝播して、
第１連通路と独立吸気通路との下流側から第１連通路に
入って該通路を上流側に伝播して第２連通路に到達す
る。そして、負圧波は、第２連通路内で反転して、燃焼
室に戻り、上記同様に吸気の押し込み効果を与える。す
なわち、開閉弁の作動により、燃焼室で発生した負圧波
は、異なる長さの経路で伝播し、第２連通部で反転し、
正圧波として、燃焼室に導入される。

（発明の効果） 本発明によれば、燃焼室で吸気導入開始時に生じた負圧
波は、開閉弁の作動に応じて異なる２つの経路を伝播す
る。従って、吸気の押し込み効果は、異なる２つの回転
数領域において得ることができ、広い範囲で出力特性を
改善することができる。この場合、本発明では、各独立
吸気通路を相互に連通する連通管として構成された第２
連通部において、負圧波を反転させ、正圧波を得るよう
にしている。この構成では、負圧波を反転させるために
必要な吸気は、吸気工程になっていない他気筒の吸気通
路から第２連通部を介して確保できるので、サージタン
ク等の容積を有する反転部を特別に設ける必要がなく、
スロットル弁下流の吸気通路容積を小さく抑えることが
できる。従って、スロットル弁の高精度の作動応答性を
確保することができ、適正な吸気制御を行うことができ
る。

（実施例の説明） 以下、本発明の実施例につき、図面を参照しつつ説明す
る。

第１図から第３図を参照すれば、本例のエンジン１は、
４気筒エンジンであり、シリンダブロック２には４つの
シリンダボア３が形成され各シリンダボア３にはピスト
ン４が往復動自在に配置される。シリンダブロック２の
上方にはシリンダヘッド５が結合されており、シリンダ
ボア３のピストン上方部空間とシリンダヘッド５の下部
凹部とによって形成される空間は、燃焼室６を構成す
る。燃焼室６には、吸気ポート７及び排気ポート８が開
口しており、シリンダヘッド５には該吸気ポート７、排
気ポート８に通じるように独立吸気通路９、排気通路10
がそれぞれ形成される。そして、吸気ポート７には、吸
気弁11が、排気ポート８には排気弁8aがそれぞれ組合わ
される。

シリンダヘッド５の上方部には、カムシャフト12、ロッ
カーシャフト13、ロッカーアーム14を備えた動弁機構が
配置され、この動弁機構は、シリンダヘッドカバー15に
より外部と遮断され、保護されている。各気筒の独立吸
気通路９はシリンダヘッド５からまず水平方向に延び次
に、その上方に湾曲して延び、その後、折り返すように
水平方向に延びて主吸気通路16の１部として構成される
分岐部16aにそれぞれ接続されている。各独立吸気通路
９には、シリンダヘッド５の近くに、燃焼噴射弁17が取
付けられ、独立吸気通路９内に所定のタイミングで燃焼
を噴射供給するようになっている。また、各独立吸気通
路９には、上下方向に延びる第１連通路18が接続され、
上記湾曲した経路よりも短かい経路で独立吸気通路９の
上下流を連絡している。第１連通路18は、上流側の接続
部18aは、分岐部の下流の独立吸気通路９の上流側水平
部9aに位置しており、下流側の接続部18bは、独立吸気
通路９の燃料噴射弁17の上流の下流側水平部9bに形成さ
れている。また、第１連通路18には、各連通路18を水平
方向に連通するように第２連通路19が接続される。さら
に、各第１連通路18の第２連通路19の接続部19aの下流
側には、該第１連通路18を開閉する開閉弁20が設けられ
ている。第２図に示すように開閉弁20を作動するために
アクチュエータ20aが設けられており、該アクチュエー
タ20aは、吸気負圧によって作動させられるようになっ
ている。この場合、開閉弁20作動用の負圧は、独立吸気
通路９の湾曲部９に接続された負圧管21によって取出さ
れ、チェック弁22、バキュームタンク23、及びソレノイ
ド弁24を介してアクチュエータ20aの作動部に導入され
る。この負圧の供給、遮断は、ソレノイド弁24によって
制御されるようになっており、該ソレノイド弁はエンジ
ン回転の変化に応じてエンジンの低回転域では開閉弁20
を閉じ高回転域では開くように作動する。主吸気通路13
の上流端にはエアクリーナ25が設置され、エアクリーナ
25の下流には吸気流量が計量するエアフローメータ26が
設けられるとともに、その下流には、スロットル弁27が
配置される。本例では、主吸気通路、独立吸気通路９、
第１連通路18、及び第２連通路19はいずれも同じ程度の
流路断面積を有する管状部材によって構成される。

以上の構造において、吸気弁11の開弁時には、燃焼室６
内に吸気の負圧波が生じ、この負圧波は、独立吸気通路
９内を上流側に伝播する。そして、開閉弁20が閉じてい
る場合には、負圧波は、独立吸気通路９内を下流側水平
部9b、湾曲部9c及び上流側水平部9aの順で伝播し、第１
連通路18の上流側接続部18aから第１連通路18内に入
り、第１連通路18内を下方に伝播して第２連通路19に達
する。第２連通路19において、負圧波は正圧波に反転す
る。負圧波と正圧波に反転させる場合には、負圧波の谷
部に吸気を補填するために一定の吸気量が必要となる
が、本例の構造では、この吸気は、主として、吸気を行
っていない他気筒の吸気通路から、第２連通路19を介し
て、導入される。第２連通路内で生じた反転正圧波は、
上流第２連通路12への伝播経路を逆にたどって下流側に
伝播し、最終的に燃焼室６に到達する。このとき、当該
気筒が吸気行程中である場合には、この反転正圧波は、
吸気の充填量増大効果をもたらす。開閉弁20が閉じてい
る場合の圧力波の伝播経路は、比較的長く、従って、圧
力波が燃焼室に戻る時間が長くなる。このため、圧力波
による吸気の充填効率増大効果による出力の改善は、第
４図に破線ａで示すように、開弁時間が長い比較的低回
転において、ピークを有するような特性で与えられる。
また、開閉弁20が開いている場合には、負圧波は、独立
吸気通路９の下流側水平部9bを上流側に伝播し、第１連
通路18の下流側接続部18bから第１連通路18内に入り、
該通路18を上流側に伝播して、第２連通路19に到達す
る。第２連通路19に到達した負圧波は、上記と同様に反
転し、伝播経路を逆にたどって、燃焼室６に反転正圧波
として戻ってくる。この場合には、圧力波の伝播経路が
開閉弁20が閉じている場合に比して短かくなる。従っ
て、開閉弁20が開いている場合には、比較的高回転域で
吸気の押し込み効果が得られ、出力特性を改善すること
ができる。この結果、開閉弁20が開いている場合には、
第４図の実線ｂで示すように比較的高回転側にピークを
有するような出力特性が得られる。本例では、第４図に
おける特性曲線ａ、ｂが交差するｃにおける回転数を越
えるときには開閉弁20を開くように制御される。これに
よって、本例の構造では、低回転から高回転にわたる広
い領域で出力特性を改善することができる。また、本例
の構造では、負圧波の反転部を大きな容積部を設けるこ
となく、他気筒への吸気通路からの吸気補給を利用する
比較的小断面積の第２連通路19を設けることによって構
成したので、スロットル弁27下流の吸気通路容積の増加
を有効に抑えることができ、優れたスロットル弁27の応
答性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例に係るエンジンの概略図、
第２図は、第１図のエンジンの部分断面図、第３図は、
第１図のエンジンの吸気装置の斜視図、第４図は、第１
図のエンジンの出力特性を表わすグラフである。 １……エンジン、２……シリンダブロック、 ４……ピストン、５……シリンダヘッド、 ６……燃焼室、９……独立吸気通路、 16……主吸気通路、18……第１連通路、 19……第２連通路、20……開閉弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主吸気通路と同等の断面積を有し、該主吸
   気通路の一部を構成する分岐部と、該分岐部から分岐し
   て各気筒の燃焼室に連通する独立吸気通路と、各独立吸
   気通路に設けられ、各独立吸気通路の上流と下流を連通
   する第１連通路と、各第１連通路を連通する第２連通路
   と、各第１連通路の第２連通路接続部よりも下流側に設
   けられ運転状態に応じて該第１連通路を開閉する開閉弁
   とを備えたことを特徴とする多気筒エンジンの吸気装
   置。