JPH0717784Y2

JPH0717784Y2 - 多気筒内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JPH0717784Y2
Application number: JP1986082450U
Authority: JP
Inventors: 哲武山; 敏夫高畑
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1995-04-26
Anticipated expiration: 2001-06-02
Also published as: JPS62195629U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本考案は多気筒内燃機関の吸気装置に関し、特に共鳴過
給を有効利用する吸気装置に関する。

〈従来の技術〉この種の吸気装置の従来例として第11図に示すようなも
のがある（実開昭57-92021号及び特開昭59-77055号公報
参照）。

すなわち、６気筒内燃機関の気筒は吸気弁開時期が相互
にオーバラップしない２つの気筒群A,B（＃1,＃2,＃３
気筒からなる第１気筒群Ａ及び＃4,＃5,＃６気筒からな
る第２気筒群Ｂ）に分割されている。第１気筒群Ａは、
吸気マニホールドブランチ部1aを介して第１集合室２に
連通され、この第１集合室２は第１共鳴通路３を介して
集合部４に連通されている。また、第２気筒群Ｂは吸気
マニホールドブランチ部1bを介して第２集合室５に連通
され、この第２集合室５は第２共鳴通路６を介して前記
集合部４に連通されている。

また、第１集合室２と第２集合室５とを仕切る壁には第
１集合室２と第２集合室５とを連通遮断する開閉弁７が
取付けられている。

そして、例えば機関の低速運転領域では開閉弁７を閉じ
第１集合室２と第２集合室５とを独立させ、前記集合部
４を節として吸気マニホールドブランチ部1a,1b及び第
１及び第２共鳴通路3,6の総流路長に対応する低周波の
圧力固有振動数を利用して共鳴過給を行ない第12図に示
すように低速運転領域で吸気充填効率を高めるようにし
ている。

また、高速運転領域では開閉弁７を開き、第１集合室２
と第２集合室５とを連通させる。これにより、第１及び
第２集合室2,5において位相が略反転する圧力脈動を干
渉させ第１及び第２集合室2,5を節として吸気マニホー
ルドブランチ部1a,1bの流路長に対応する高周波の固有
振動数を利用して共鳴過給を行い第12図に示すように高
速運転領域で吸気充填効率を高めるようにしている。

尚、８は吸気絞弁である。

〈考案が解決しようとする問題点〉しかしながら、このような吸気装置においては、開閉弁
７の開弁時と閉弁時における圧力固有振動数が大きく相
違しているので、それら開弁時と閉弁時の吸気充填効率
のピークが第12図に示すように離間した位置にて発生す
る。このため、中速運転領域では第12図に示すように吸
気充填効率が閉弁時のピーク値から立下がった後開閉弁
７の開弁時点から開弁時のピーク値に向かって立上るよ
うになる。

したがって、中速運転領域において開閉弁７が閉じた状
態から開閉弁７を開く状態まで加速運転を行うと吸気充
填効率が急激に変化するため、これに伴って加速が段階
的に変化し操縦感が悪化していた。

また、実開昭59-88221号公報に示すように集合室上流の
両共鳴通路を連通させる制御弁を、共鳴通路に沿って複
数配設したものがある。

そして、例えば回転数に応じて開閉弁を開閉することに
より、圧力固有振動数を変化させ吸気充填効率のピーク
を回転数に対応させて変化させるようにしている。しか
し、このものでは、集合室の上流において圧力固有振動
数を変化させているので、高吸気充填効率をより高回転
側まで確保できなかった。

また、特願昭60-229893号において両集合室を連通させ
る制御弁を開度制御し吸気充填効率のピークを例えば回
転数に対応させて連続的に変化させるようにしたものが
提案されている。しかし、このものでは、制御弁の開度
が小さい運転領域で弁開度を一定に保つ制御が難しかっ
た。また、制御弁が介装される通路の実質開口面積が小
さいので制御弁の全開時に両集合室間の圧力脈動の伝播
が充分に行われないため、高速域で充分に吸気充填効率
を高めることができなかった。

また、特開昭61-19927号公報に示されるように２つの集
合室を離間して、両集合室間にある程度の長さと容積を
有する複数の連通路を設け、各連通路と２つの集合室と
の間を、機関運転条件に応じて制御弁により連通・遮断
して集合室の容積を変化させることにより、集合室の固
有振動数を変化させて、運転領域全体にわたって吸気充
填効率の向上を図るようにしたものがある。

しかしながら、このものでは、機関の高速域において、
前記連通路が共鳴系の構成要素となるため、要求する高
周波の固有振動数を得ることができないという問題があ
り、高い吸気充填効率を得ることができない。また、低
・中速域において全く利用されない吸気系通路が存在す
ると共に、前記連通路がある程度以上の長さと容積を必
要とするため、吸気装置全体が大型化、複雑化するため
に、レイアウト上の自由度の低下・製造コストの増大と
いう問題もあった。

本考案は、このような実状に鑑みてなされたもので、高
速運転領域まで吸気充填効率を充分に高めることができ
ると共に吸気充填効率のピークを全運転領域で円滑に変
化させることができ、なおかつ小型・簡略化によりレイ
アウト上でも有利な内燃機関の吸気装置を提供すること
を目的とする。

〈問題を解決するための手段〉このため、本考案は、吸気弁開時期がオーバラップしな
い複数の気筒群に夫々連通しかつ隔壁により相互に画成
して形成される複数の集合室と、これら集合室に夫々常
時連通して当該集合室の上流側に設けられる複数の共鳴
通路と、前記隔壁に設けられ、集合室同志を夫々複数系
路で連通させる複数の連通部と、前記各連通部に設けら
れ、各連通部を夫々開閉路して、集合室間の連通度合い
を変更する複数の吸気制御弁と、前記複数の吸気制御弁
を機関運転条件に応じて、開閉駆動する駆動装置と、を
備えるようにした。

〈作用〉このようにして、２つの集合室の連通度合を複数の吸気
制御弁により変化させ、吸気充填効率のピークを機関運
転状態に応じて変化させるようにした。

〈実施例〉以下に、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は本考案の第１実施例を示す。尚、本
実施例においてはＶ型６気筒内燃機関について説明す
る。

図において、気筒は吸気弁開時期がオーバラップしない
２つの気筒群A₁,B₁（＃1,＃3,＃５気筒からなる第１気
筒群A₁及び＃2,＃4,＃６気筒からなる第２気筒群Ｂ）に
分割されている。

第１気筒群A₁は吸気マニホールドブランチ部（図示せ
ず）を介して第１集合室11に連通され、この第１集合室
11は第１共鳴通路12を介して集合部13に連通されてい
る。また、第２気筒群B₁は吸気マニホールドブランチ部
（図示せず）を介して第２集合室14に連通され、この第
２集合室14は第２共鳴通路15を介して前記集合部13に連
通されている。ここで、前記集合部13の容積は比較的大
きく設定されており、圧力脈動のサージ機能を有してい
る。

また、第１集合室11と第２集合室14とを仕切る隔壁27に
は第１集合室11と第２集合室14とを連通する第１〜第３
連通部16,17,18が別系路で並設されている。第３連通部
17は他の連通部より通路面積が小さく形成されている。
第１〜第３連通部16,17,18にはこれら連通部16,17,18を
開閉路する吸気制御弁としての第１〜第３吸気開閉弁1
9,20,21が夫々介装されている。

第１〜第３吸気開閉弁19,20,21は駆動装置としてのステ
ッピングモータ22,23,24により駆動され、第１〜第３連
通部16,17,18を開閉路するように構成されている。ステ
ッピングモータ22,23,24は機関回転速度と機関負荷とに
基づいて制御装置（図示せず）からの制御信号により作
動するように構成されている。基本的には低速運転領域
で第１〜第３吸気開閉弁19,20,21を全て閉じ中速運転領
域になるに従って第１吸気開閉弁19から順に開弁させ高
速運転領域で第１〜第３吸気開閉弁19,20,21を全て開弁
させるように構成されている。

尚、25,26は第１及び第２共鳴通路12,15に夫々介装され
る吸気絞弁である。

次に作用を第３図〜第８図を参照しつつ説明する。

まず、第１〜第３吸気開閉弁19,20,21をすべて閉じた場
合と開いた場合について説明する。第３図は本実施例を
モデル化したもので、第１〜第３吸気開閉弁19,20,21が
すべて閉じた場合は、第３図のように第１及び第２集合
室11,14が完全に分離した形となり、上流の集合部13で
流れは集合される。この時、各部の圧力脈動は第３図の
ように示され第１及び第２集合室11,14内にはクランク
角720°に対し、３周期の脈動すなわち機関回転に対し
1.5次の圧力脈動が発生する。この圧力脈動は各集合室1
1,14及び集合部13において位相が反転していることを特
徴とする。ゆえに、前記集合部13内では、これらの脈動
が相殺され、ほとんど圧力脈動のない状態になり、圧力
脈動は、この集合部13を節とする共鳴系を構成する。

したがって、第１及び第２共鳴通路12,15の流路長l₁と
吸気マニホールドブランチ部の流路長l₂に対応する低周
波の圧力固有振動数を利用できるため、第４図に示すよ
うに低速運転領域で吸気充填効率のピークが発生する。

一方、第１〜第３吸気開閉弁19,20,21をすべて開くと、
第５図のように、見かけ上第１及び第２集合室11,14が
１つの集合室に結合された構成となる。（実際は、第１
及び第２吸気開閉弁19,20,21を全開にしても完全に１つ
の集合室に合成されず、若干第１及び第２集合室11,14
が持つ特性を残す。）この時圧力脈動は、結合された第
１及び第２集合室11,14の中で相殺されたことを節とし
た共鳴系を構成する。

したがって、第１及び第２共鳴通路12,15の流路長l₁は
共鳴系の主要素とはならず吸気マニホールドブランチ部
の流路長l₂に対応する高周波の圧力固有振動数を利用で
きるため、第６図に示すように高速運転領域で吸気充填
効率のピークが発生する。

このようにして第１〜第３吸気制御弁19,20,21を同時に
全閉，全開させると、第７図に示すように吸気充填効率
のピークが低速運転領域と高速運転領域とに発生し従来
例と同様に中速運転領域で吸気充填効率の落込みが発生
する。

そこで、本実施例では、低速運転領域（第８図中（Ｃ）
領域）で第１〜第３吸気開閉弁19,20,21を全て全閉させ
る。

そして、中速運転領域（第８図中（Ｄ）領域）では第１
吸気開閉弁19のみを開弁させ中速〜高速運転領域（第８
図中（Ｅ）領域）では第１及び第２吸気開閉弁19,20を
開弁させる。さらに、高速運転領域（第８図中（Ｆ）領
域）では第１〜第３吸気開閉弁19,20,21を全て開弁させ
る。

このようにすると、中速運転領域においても第８図に示
すように吸気充填効率のピークが発生するため、それら
吸気充填効率の変化をプロットすると第８図に示すよう
に低速運転領域から高速運転領域まで高吸気充填効率を
確保できる。

ところで、吸気充填効率のピークの移動は、低速運転領
域では第１及び第２集合室11,14の連通度合がわずかに
変化しても生じるので、最初に開く第１吸気開閉弁19が
介装される第１連通部17の流路断面積は小さく設定し他
の連通部16,18の流路断面積をやや大きく設定する必要
がある。

ここで、第１集合室11と第２集合室14の連通度合を変化
さえると吸気充填効率のピークが移動する理由としては
第１〜第３吸気開閉弁19,20,21を介して第１及び第２集
合室11,14間を流れる吸気の質量の影響により共鳴系の
実質的な節が第１及び第２集合室11,14より上流にて発
生するためである。

以上説明したように、第１集合室11と第２集合室14とを
連通・遮断する第１〜第３吸気開閉弁19,20,21を回転速
度の増加に伴って順次開弁させるようにしたので、低速
運転領域から高速運転領域まで高吸気充填効率を確保で
きるため、加速運転時に吸気充填効率を常に略一定にで
きもって加速を円滑に行うことができる。

また、吸気マニホールドブランチ部上流の第１集合室11
と第２集合室14との連通度合を変化させるようにしたの
で、第１及び第２集合室上流の両共鳴通路を連通させる
ようにした実開昭59-88221号公報のものに較べて高速運
転領域での圧力固有振動数を高くできるため、より高速
側まで高吸気充填効率を確保できる。

また、第１〜第３吸気開閉弁19,20,21を夫々全開・全閉
制御するようにしたので、制御弁の開度制御を行う特願
昭60-229893号のものに較べて第１及び第２集合室11,14
の連通度合を小さくする低速〜中速運転領域における弁
制御が容易となる。

第９図は本考案の第２実施例を示す。尚、本実施例にお
いては従来例と同一要素には第11図と同一符号を付して
説明を省略する。

第１集合室２と第２集合室５とを仕切る隔壁には、第１
集合室２と第２集合室５とを連通する第１及び第２連通
部31,32が並設されている。第１及び第２連通部31,32に
はこれら連通部31,32を開閉路する第１及び第２吸気開
閉弁33,34が夫々介装されている。

第１及び第２吸気制御弁33,34は機関回転速度と機関負
荷とに基づいて制御装置により開閉駆動されるように構
成されている。原則的には低速運転領域では第１及び第
２吸気開閉弁33,34を共に閉弁させ、中速運転領域では
第１吸気開閉弁33のみを開弁させ、高速運転領域では第
１及び第２吸気制御弁33,34を共に開弁させる。

ここで、第１連通部31の流路断面積は第２連通部32のそ
れより小さく設定されている。

かかる構成によれば、第１及び第２吸気制御弁33,34が
共に閉弁される低速運転領域（第10図（Ｇ）領域）で
は、吸気マニホールドブランチ部1a,1b及び第１及び第
２共鳴通路3,6の総流路長に対応する低周波の圧力固有
振動数を利用でき第10図に示すように吸気充填効率を高
めることができる。

また、第１吸気制御弁33のみを開弁させる中速運転領域
（第10図中（Ｈ）領域）では、第１連通部31の流路断面
積が小さく第１集合室２と第２集合室５の連通度合が小
さい。したがって、第１及び第２集合室2,5相互で位相
が略反転する圧力脈動を完全に干渉できないため、共鳴
系の実質的な節が第１及び第２集合室2,5より上流側で
発生するので、圧力固有振動数が比較的長くなり第10図
に示すように中速運転領域で吸気充填効率を高めること
ができる。

さらに、第１及び第２吸気制御弁33,34を共に開弁させ
る高速運転領域（第10図中（Ｉ）領域）では、前記実施
例と同様に第１及び第２集合室2,5が、一つの集合室に
結合された構成となり、第１及び第２集合室2,5を節と
する共鳴系が構成される。したがって、吸気マニホール
ドブランチ部1a,1bの流路長に対応する高周波の圧力固
有振動数を利用できるため、第10図に示すように高速運
転領域で吸気充填効率を高めることができる。

これにより、低速運転領域から高速運転領域まで高吸気
充填効率を確保でき、前記実施例と同様な効果を奏す
る。

尚、低速運転領域で第１及び第２吸気開閉弁33,34を共
に閉弁させ、低中速運転領域で第１吸気開閉弁33のみを
開弁させ、中高速運転領域で第２吸気開閉弁34のみを開
弁し、高速運転領域で第１及び第２吸気開閉弁を開弁す
るようにしてもよい。

また、集合室は３つ以上形成してもよい。さらに、複数
の吸気制御弁を夫々異なる運転領域で夫々開度制御して
もよく、この場合には低速運転領域で最初に開度制御さ
れる弁の開度を回転速度の変化に対して従来より大きく
できるため開度制御が容易となる。

〈考案の効果〉本考案は、以上説明したように、複数の吸気制御弁を制
御することにより２つの集合室の連通度合を変化させる
ようにしたので、低速運転領域から高速運転領域まで高
吸気充填効率を確保できる。これにより、例えば加速を
円滑に行えると共に前記連通度合の小さな運転領域でも
吸気制御弁の制御が容易になる。さらに、かかる簡易な
方法により、機関運転領域全体にわたって高吸気充填効
率を得ることができるようになしたので、装置自体の小
型・簡略化が図れ、延いては製造コストの低減、設計レ
イアウト上の自由度を増すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す平面図、第２図は同
上の要部側面図、第３図〜第８図は夫々同上の作用を説
明するための図、第９図は本考案の第２実施例を示す構
成図、第10図は同上の作用を説明するための図、第11図
は内燃機関の吸気装置の従来例を示す構成図、第12図は
同上の作用を説明するための図である。 A,A₁……第１気筒群、B,B₁……第２気筒群、2,11……第
１集合室、3,12……第１共鳴通路、5,14……第２集合
室、6,15……第２共鳴通路、19,33……第１吸気開閉
弁、20,34……第２吸気開閉弁、21……第３吸気開閉
弁、22〜24……ステッピングモータ、27……隔壁

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】吸気弁開時期がオーバラップしない複数の
気筒群に夫々連通しかつ隔壁により相互に画成して形成
される複数の集合室と、これら集合室に夫々常時連通して当該集合室の上流側に
設けられる複数の共鳴通路と、前記隔壁に設けられ、集合室同志を夫々複数系路で連通
させる複数の連通部と、前記各連通部に設けられ、各連通部を夫々開閉路して、
集合室間の連通度合いを変更する複数の吸気制御弁と、前記複数の吸気制御弁を機関運転条件に応じて、開閉駆
動する駆動装置と、を備えたことを特徴とする多気筒内燃機関の吸気装置。