JPH0672531B2 - 多気筒エンジンの吸気装置 - Google Patents

多気筒エンジンの吸気装置

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JPH0672531B2
JPH0672531B2 JP10817691A JP10817691A JPH0672531B2 JP H0672531 B2 JPH0672531 B2 JP H0672531B2 JP 10817691 A JP10817691 A JP 10817691A JP 10817691 A JP10817691 A JP 10817691A JP H0672531 B2 JPH0672531 B2 JP H0672531B2
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intake pipe
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valve
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鈴木  茂
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Honda Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多気筒エンジンの各燃
焼室に吸気を供給する吸気装置に関するもので、特に、
高速用吸気管と低速用吸気管とを備え、それらの吸気管
をエンジン回転数に応じて切り換えて作動させるように
した多気筒エンジンの吸気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エンジンにおいては、吸気充填効率を高
めることによってその出力向上を図ることができる。そ
して、そのように吸気充填効率を高める手法としては、
慣性過給が知られている。慣性過給は、吸気弁の開弁に
よって生ずる吸気流の慣性を利用して、吸気が燃焼室内
に押し込まれるようにしようとするものである。エンジ
ンの連続運転中では、吸気系内に生ずる吸気脈動、すな
わち圧力波の固有振動周期が吸気弁の開弁時間と合致す
るときに、吸気慣性効果によって充填効率が最大とな
る。その圧力波の固有振動周期は吸気経路の有効管長あ
るいは有効断面積によって異なる。したがって、慣性過
給によって常に高い充填効率が得られるようにするため
には、エンジンの回転数に応じて吸気管長あるいは断面
積を異ならせることが求められる。
【0003】そこで、従来、例えば実公昭58-56330号公
報に示されているように、一つの燃焼室に吸気を供給す
る吸気管を長い吸気管と短い吸気管とによって構成し、
それらの吸気管を切換弁によりエンジン回転数に応じて
切り換えるようにしたものが提案されている。このよう
な吸気装置によれば、エンジンの低回転時には長い吸気
管を通して吸気が供給され、高回転時には短い吸気管を
通して吸気が供給されるようにすることによって、エン
ジンの低速域及び高速域のいずれにおいても高い吸気慣
性効果が得られるようになり、エンジンの出力トルクを
高めることができる。
【0004】ところで、多気筒エンジンの吸気装置にお
いては、アクセルペダル等の操作子によって操作されて
吸気量を計量する絞り弁は、一般に、吸気系が複数の吸
気路に分岐する位置より上流側に設けられる。例えば上
記公報に示されたものにおいても、その絞り弁は、エア
クリーナから吸入された吸気を各燃焼室に分配する分配
チャンバの入口側に設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように低速用吸気管と高速用吸気管とを設けて吸気慣性
効果がエンジンの異なる回転域で生ずるようにする場合
には、そのように分配チャンバの入口側に絞り弁を設け
ると、その絞り弁からエンジンの吸気弁に至るまでの間
に、分配チャンバ及びエンジン本体の吸気ポート等のほ
か、2本の吸気管が介在することになるので、その間の
吸気経路の容積が非常に大きくなってしまう。そして、
そのように絞り弁から吸気弁に至るまでの吸気経路の容
積が大きいと、アイドル回転数が不安定となり、また、
絞り弁の開度変化に対するエンジンの応答性が低下して
しまう。
【0006】このような問題に対処するためには、低速
用吸気管と高速用吸気管とをその下流側端部で合流さ
せ、その合流部よりも下流側に絞り弁を配置することが
考えられる。しかしながら、そのように2本の吸気管を
合流させると、その合流部より下流側では吸気の偏流が
起こりやすくなる。そして、そのように合流部の下流側
に絞り弁を設けた場合には、その絞り弁は各燃焼室ごと
にそれぞれ別個のものとなる。したがって、それらの絞
り弁は、アクセル操作子により連動して作動されるよう
にすることが必要となる。そのような多連式絞り弁は、
通常、共通の弁軸に複数の弁板を固着し、その弁軸を回
転させることによって各弁板が同時に回動するようにし
たものとされる。すなわちバタフライ型のものとされ
る。そのようなバタフライ型の絞り弁においては、弁軸
を中心とする弁板の回動角度によって吸気の計量が行わ
れる。したがって、その計量は、弁軸の軸線に直交する
中心面内における弁板の外周縁と吸気管の内面との間の
すきまの大きさによって強い影響を受けることになる。
そのために、吸気管を流れる吸気が弁軸の軸線方向の一
側に偏っていると、正確な計量が行われなくなってしま
う。
【0007】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、低速用吸気管と高速用吸
気管とを備えた多気筒エンジンの吸気装置において、エ
ンジンのアイドル安定性及び絞り弁に対する応答性が良
好に保たれるようにするとともに、その絞り弁によって
正確な吸気の計量が行われるようにすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、高速用吸気管と低速用吸気管とをそれ
らの下流側端部において合流させ、その合流部より下流
側にバタフライ型の絞り弁を設けるとともに、それら高
速用吸気管及び低速用吸気管の少なくとも合流部近傍の
部分を、絞り弁の回動軸線に直交する中心面上に配置す
るようにしている。
【0009】
【作用】このように構成することにより、各燃焼室に供
給される吸気は、高速用吸気管あるいは低速用吸気管を
流れた後、絞り弁によって計量される。したがって、絞
り弁から吸気弁に至るまでの吸気経路の容積は小さくな
り、エンジンのアイドル安定性及び絞り弁に対する応答
性が向上する。そして、高速用吸気管及び低速用吸気管
の合流部近傍の部分は絞り弁の回動軸線に直交する中心
面上に配置されているので、それらの吸気管から供給さ
れる吸気も絞り面の中心面上に向かう。したがって、そ
の吸気はバタフライ型の絞り弁によっても正確に計量さ
れる。
【0010】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図は本発明による多気筒エンジンの吸気装置の一実
施例を示すもので、図1はそのエンジンの要部切り欠き
正面図であり、図2はその概略平面図である。
【0011】これらの図から明らかなように、このエン
ジンはV形6気筒エンジンであり、エンジン本体1には
一対の気筒群、すなわち第1気筒列21 及び第2気筒列
2が、左右V字形に開いて配設されている。各気筒列
1 ,22 には、それぞれ3本の気筒31 ,31 ,3
1 ;32 ,32 ,32 が、クランク軸(図示せず)の軸
線方向に配列されている。気筒31 あるいは32 が形成
されたシリンダブロック4の上面には、シリンダヘッド
5が組み付けられている。そして、そのシリンダヘッド
5の底面には、各気筒31 ,32 に対向する位置に、そ
れぞれ燃焼室6が設けられている。シリンダヘッド5の
内部には、その燃焼室6にそれぞれ開口する吸気ポート
7と排気ポート8とが設けられており、そのポート7,
8の燃焼室6側の開口は、それぞれ吸気弁9及び排気弁
10によって開閉されるようになっている。各気筒列2
1 あるいは22 に属するそれぞれ3本の気筒31 ,3
1 ,31 あるいは32 ,32 ,32 の吸気弁9,9,9
は、その開弁時期が 120°の位相差を有し、互いにオー
バラップすることのないようにされている。吸気ポート
7の入口は、気筒列21,22 間の谷間側に位置するシ
リンダヘッド5の側部上面に開口し、排気ポート8の出
口は、シリンダヘッド5の他側面に開口している。
【0012】気筒列21 ,22 間には、それに平行に第
1分配チャンバ111 と第2分配チャンバ112 とが配
設されている。これら第1及び第2分配チャンバ11
1 ,112 は、それぞれ第1及び第2気筒列21 ,22
から遠い側に位置するようにされている。そして、第1
分配チャンバ111 と第1気筒列21 の各吸気ポート
7,7,7とが、それぞれ独立した比較的小径の長い低
速用吸気管121 ,121,121 を介して接続されて
いる。また、第2分配チャンバ112 と第2気筒列22
の各吸気ポート7,7,7とが、同様の低速用吸気管1
2 ,122 ,122 を介して接続されている。更に、
第2分配チャンバ112 と第1気筒列21 の各吸気ポー
ト7,7,7とが、それぞれ独立した比較的大径の短い
高速用吸気管131 ,131 ,131 を介して接続され
ている。同様に、第1分配チャンバ111 と第2気筒列
2 の各吸気ポート7,7,7とが、それぞれ高速用吸
気管132 ,132 ,132 を介して接続されている。
低速用吸気管121 ,122 は、一端がそれぞれ分配チ
ャンバ111 ,112の下面に開口し、他端が高速用吸
気管131 ,132のシリンダヘッド5側の端部、すな
わちその下流側の端部に開口するようにされている。し
たがって、低速用吸気管121 ,122 を流れる吸気と
高速用吸気管131 ,132 を流れる吸気とは、下流側
の端部において合流するようになっている。その合流部
より下流側には短い基幹吸気管141 ,142 が設けら
れ、その基幹吸気管141 ,142 によって、高速用吸
気管131 ,132 が各吸気ポート7,7,…に接続さ
れるようになっている。その基幹吸気管141 ,142
は、高速用吸気管131 ,132 及び吸気ポート7に滑
らかに連続するようにされている。こうして、分配チャ
ンバ111 ,112 に導入された吸気が、低速用吸気管
121 ,122 、高速用吸気管131 ,132 、及び基
幹吸気管141 ,142 からなる6組の吸気管を通し
て、各燃焼室6,6,…にそれぞれ供給されるようにな
っている。
【0013】基幹吸気管141 ,142 の内部には、そ
れぞれ絞り弁151 ,152 が設けられている。この絞
り弁151 ,152 は、各気筒列21 ,22に対応する
組ごとに一体的に作動する3連式のものとされ、それぞ
れがアクセルペダル等のアクセル操作子16によって開
閉操作されるようになっている。図3に示されているよ
うに、その絞り弁15(絞り弁151 ,152 の代表と
して示す)は弁軸15aに円板状の弁板15bを固着し
たバタフライ型のもので、その弁軸15aがアクセル操
作子16によって回転駆動され、弁板15bがその軸線
を中心として回動することによって吸気が計量されるよ
うになっている。低速用吸気管12及び高速用吸気管1
3の各中心線は、その絞り弁15の回動軸線に直交する
中心面、すなわち、弁軸15aの軸線に直交し弁板15
bの中心を通る面S上に位置するようにされている。ま
た、基幹吸気管141 ,142 の端部には、各吸気ポー
ト7,7,…内にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射ノズ
ル17,17,…が取り付けられている。
【0014】一方、高速用吸気管131 ,132 の分配
チャンバ112 ,111 側の端部には、その高速用吸気
管131 ,132 を開閉し得る吸気管切換弁18,1
8,…が設けられている。この吸気管切換弁18,1
8,…もバタフライ型のもので、各3本の高速用吸気管
131 ,132 に設けられた各3個の弁18が連動し
て、アクチュエータ19,19によって同時に開閉され
るようになっている。アクチュエータ19は、エンジン
回転数が所定の高回転数に達したときその回転数変化に
応じて比較的ゆっくりと作動され、エンジンの高回転域
では吸気管切換弁18を開き、それ以下の回転域ではそ
の弁18を閉じるようにされている。そして、低速用吸
気管121 ,122 の長さ及び断面積は、エンジンの中
速域における所定回転数Nm のときに吸気慣性効果が最
大となるように設定され、高速用吸気管131 ,132
の長さ及び断面積は、エンジンの高速域における所定回
転数Nhのときに吸気慣性効果が最大となるように設定
されている。
【0015】第1及び第2分配チャンバ111 ,112
は、大径の連通路20によって互いに接続されている。
そして、その連通路20は、バタフライ型の開閉弁21
によって開閉されるようになっている。その開閉弁21
は、エンジン回転数が所定の低回転数以上となったとき
作動するアクチュエータ22によりエンジン回転数変化
に応じて比較的ゆっくりと開閉され、エンジンの低回転
域では連通路20を遮断し、それ以上の回転域では連通
路20を導通させるようにされている。したがって、第
1及び第2分配チャンバ111,112 は、エンジンの
中高回転域では一つの分配チャンバとして機能するよう
になっている。また、第1及び第2分配チャンバ11
1 ,112 は、その一端から延出し他端側にまで延び
る、互いに独立した長い吸気通路231 ,232 を介し
て、集合チャンバ24に接続されている。その吸気通路
231 ,232 の長さは、エンジンの低速域における所
定回転数Nl のときに最大の共鳴効果が得られるように
設定されている。集合チャンバ24には、エアクリーナ
(図示せず)から吸入された吸気が導入されるようにな
っている。
【0016】次に、このように構成された吸気装置の作
用について説明する。エンジンの低回転時には、吸気管
切換弁18及び開閉弁21はいずれも閉じており、高速
用吸気管131 ,132 及び分配チャンバ111 ,11
2 間の連通路20はいずれも遮断されている。したがっ
て、エアクリーナから集合チャンバ24に導入された吸
気は、一対の吸気通路231 ,232 に分配され、それ
ぞれ第1及び第2分配チャンバ111 ,112 に導かれ
る。そして、その各分配チャンバ111 ,112 におい
てそれぞれ3本の低速用吸気管121 ,122 に分配さ
れ、基幹吸気管141 ,142 から対応する気筒列2
1 ,22 の吸気ポート7を通して、各気筒31 ,32
燃焼室6に導かれる。この間において、絞り弁151
152 によってその吸気量が調節されるとともに、燃料
噴射ノズル17から燃料が噴射され、その燃料が吸気と
ともに燃焼室6に供給される。
【0017】このとき、絞り弁151 ,152 は吸気ポ
ート7に接続される基幹吸気管141 ,142 に設けら
れているので、その絞り弁151 ,152 から吸気弁9
に至る距離は短く、その間の容積は小さいものとなって
いる。したがって、その絞り弁151 ,152 がアイド
ル開度まで閉じているときに多量の空気が送られること
はなく、アイドル運転状態に応じた空燃比の混合気が燃
焼室6に供給されるので、安定したアイドル回転数が確
保されるようになる。また、絞り弁151 ,152 が開
かれたときには、それに応じてブースト負圧が直ちに変
化し、エンジンが良好な状態で加速されるようになる。
そして、低速用吸気管121 ,122 は絞り弁151
152 の回動軸線に直交する中心面S上に配置されてい
るので、その低速用吸気管121 ,122 から供給され
る吸気は絞り弁151 ,152 の中心に向かうことにな
る。したがって、その絞り弁151 ,152 による計量
も正確に行われる。
【0018】一方、集合チャンバ24から分配チャンバ
111 ,112 に至る吸気通路231 ,232 は長いも
のとされている。また、分配チャンバ111 ,112
基幹吸気管141 ,142 とを接続する低速用吸気管1
1 ,122 も長い。したがって、集合チャンバ24か
ら各気筒31 ,32 の燃焼室6に至る吸気経路は非常に
長くなっている。しかも、このときには、第1及び第2
分配チャンバ111 ,112 がそれぞれ独立したものと
なっているので、各気筒31 ,32 において発生した圧
力波が集合チャンバ24にまで伝播し、その間を往復す
る圧力振動となる。その結果、吸気はその圧力振動に伴
って燃焼室6内に押し込まれるようになる。こうして、
共鳴効果が働き、吸気充填効率が高められる。このとき
のエンジンのトルク特性曲線は、図4にIで示されてい
るように、低いエンジン回転数Nl においてピークを有
する曲線となる。すなわち、エンジンの出力トルクは、
低速域において高くなる。
【0019】エンジンの回転数が上昇し、所定の中速回
転数を超えると、アクチュエータ22が働いて、開閉弁
21が徐々に開く。それによって、第1及び第2分配チ
ャンバ111 ,112 は連通路20を介して互いに連通
し、一つの分配チャンバと同様に働くようになる。した
がって、各気筒31 ,32 から発生した圧力波は、その
分配チャンバ111 ,112 によって打ち消され、共鳴
効果は生じなくなる。しかしながら、このときにも吸気
管切換弁18が閉じられていて、吸気は分配チャンバ1
1 ,112 から比較的長くて細い低速用吸気管12
1 ,122 を通して各気筒31 ,32 に導かれる。そし
て、その低速用吸気管121 ,122 は、エンジンの中
速域において吸気慣性効果が得られる長さ及び断面積に
設定されている。したがって、このときには、その慣性
効果によって吸気充填効率が高められる。このときのエ
ンジンのトルク特性曲線は、図4にIIで示されているよ
うに、中速のエンジン回転数Nm においてピークを有す
る曲線となる。すなわち、エンジンの出力トルクは、中
速域においても高くなる。
【0020】エンジンの回転数が更に上昇し、所定の高
速回転数を超えると、アクチュエータ19が働いて、吸
気管切換弁18が徐々に開く。それによって、高速用吸
気管131 ,132 が導通する。したがって、分配チャ
ンバ111 ,112 に導入された吸気は、低速用吸気管
121 ,122 に分配されるばかりでなく、高速用吸気
管132 ,131 にも分配されるようになる。そして、
高速用吸気管131 ,132 に流入した吸気は、対応す
る低速用吸気管121 ,122 を通して導かれてきた吸
気と基幹吸気管141 ,142 において合流し、各気筒
1 ,32 の燃焼室6に供給される。このとき、高速用
吸気管131 ,132 は、低速用吸気管121 ,122
に比べて管長が短く、断面積が大きいものとされている
ので、各気筒31 ,32 に導かれる吸気の流れは、高速
用吸気管131 ,132 を流れるものが支配的となる。
すなわち、その管長及び断面積としては、高速用吸気管
131 ,132 が強く影響するようになる。そして、そ
の高速用吸気管131 ,132 は、エンジンの高速域に
おいて吸気慣性効果が得られる長さ及び断面積に設定さ
れているので、このときには、その慣性効果によって吸
気充填効率が高められる。このときのエンジンのトルク
曲線は、図4にIIIで示されているように、高いエンジ
ン回転数Nh においてピークを有する曲線となる。すな
わち、エンジンの出力トルクは、高速域においても高く
なる。
【0021】このようにして、エンジンの低速域、中速
域、及び高速域のいずれにおいても、高い出力トルクが
得られるようになる。そして、その低速域、中速域、高
速域の間においては、バタフライ型の開閉弁21あるい
は吸気管切換弁18が半開状態を経過するので、共鳴効
果あるいは吸気慣性効果が徐々に表れるようになる。し
たがって、エンジンのトルク特性曲線は、図4に太線で
示されているように、谷の浅いフラットな曲線となり、
切り換え時にショックが生じるようなこともなくなる。
【0022】絞り弁151 ,152 から吸気弁9に至る
までの吸気経路の長さは、このような吸気管切換弁18
あるいは開閉弁21の開閉によっても変化しない。した
がって、エンジンのアイドル安定性及び絞り弁151
152 の開度変化に対する応答性は、常に良好に保たれ
る。また、高速用吸気管131 ,132 は絞り弁15
1 ,152 の回動軸線に直交する中心面S上に配置され
ているので、その高速用吸気管131 ,132 から供給
される吸気が絞り弁151 ,152 の一側に偏ることも
ない。したがって、吸気の計量も常に正確に行われる。
【0023】なお、上記実施例においては、共鳴効果と
吸気慣性効果とによって吸気充填効率を高めるようにし
た例について説明したが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、吸気慣性効果のみを利用する多気筒エンジン
にも適用することができる。その場合には、一つの分配
チャンバから低速用吸気管あるいは高速用吸気管を通し
て各燃焼室に吸気が分配されるようにすればよい。その
場合にも、絞り弁を低速用吸気管と高速用吸気管との合
流部より下流側に設けるとともに、それらの吸気管の少
なくとも合流部近傍の部分を絞り弁の回動軸線に直交す
る中心面上に配置するようにすることによって、アイド
ル安定性及び絞り弁に対する応答性が高められ、また、
絞り弁による計量が正確に行われるという効果を得るこ
とができる。低速用吸気管と高速用吸気管とは、長さ及
び断面積のいずれか一方のみが異なるものとすることも
できる。また、上記実施例においては、エンジンをV形
6気筒エンジンとしているが、本発明は直列6気筒エン
ジン等にも適用することができる。そのような場合に
は、絞り弁として6連式のもの等を用いることもでき
る。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、低速用吸気管と高速用吸気管との合流部より
下流側に絞り弁を配置するようにしているので、それら
2種類の吸気管を設けるにもかかわらず、絞り弁から吸
気弁に至るまでの吸気経路の容積を小さくすることがで
き、アイドル安定性及び絞り弁に対する応答性に優れた
高出力のエンジンを得ることができる。また、その絞り
弁下流の吸気経路の容積が常に一定となるので、分配チ
ャンバや吸気管等の形状あるいは寸法の設計の自由度が
増す。したがって、慣性効果や共鳴効果が最も大きく発
揮されるようにして、より高い出力性能を有するエンジ
ンとすることが可能となる。更に、低速用吸気管及び高
速用吸気管の合流部近傍の部分を、バタフライ型絞り弁
の回動軸線に直交する中心面上に配置するようにしてい
るので、それらの吸気管から供給される吸気の計量をそ
の絞り弁によって常に正確に行わせることができる。し
たがって、その絞り弁を多連式のものとすることがで
き、上述のように各燃焼室の吸気弁の近くに配置するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による多気筒エンジンの吸気装置の一実
施例を示す要部切り欠き正面図である。
【図2】その吸気装置の要部切り欠き概略平面図であ
る。
【図3】その吸気装置の絞り弁設置部分の横断面図であ
る。
【図4】そのエンジンのトルク特性曲線を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
1 エンジン本体 6 燃焼室 7 吸気ポート 9 吸気弁 111 ,112 分配チャンバ 121 ,122 低速用吸気管 131 ,132 高速用吸気管 141 ,142 基幹吸気管 151 ,152 絞り弁 16 アクセル操作子 18 吸気管切換弁 S 絞り弁の中心面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 35/10 C 9247−3G

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エアクリーナから吸入された吸気が導入
    される分配チャンバと、 一端がその分配チャンバに開口するとともに他端がエン
    ジン本体の各燃焼室に連なる吸気ポートに接続される複
    数の吸気管とを備え、 その吸気管が、所定の長さ及び断面積を有する高速用吸
    気管と、その高速用吸気管の下流側端部においてその高
    速用吸気管に合流する前記高速用吸気管よりも長いかあ
    るいは断面積の小さい低速用吸気管とにより構成されて
    いて、 その高速用吸気管に、エンジンの低回転域で閉じるとと
    もに高回転域では開く吸気管切換弁が設けられている、
    多気筒エンジンの吸気装置において; 前記吸気管の前記高速用吸気管と低速用吸気管との合流
    部より下流側に、アクセル操作子によって操作されるバ
    タフライ型の絞り弁が設けられており、 少なくともその高速用吸気管及び低速用吸気管の合流部
    に隣接する部分が、前記絞り弁の回動軸線に直交する中
    心面上に配置されていることを特徴とする、 多気筒エンジンの吸気装置。
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