JPH072980Y2 - Ｖ型８気筒機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、慣性過給効果及び共鳴過給効果を利用したＶ
型８気筒機関の吸気装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関には、慣性過給効果及び共鳴過給効果を利用し
た吸気供給方式を採用し、吸気充填効率を改善したもの
がある。

慣性過給は、各気筒において、吸気開始時吸気ポート付
近に発生した負の圧力波が音速で吸気管端伝播し、正の
圧力波となって吸気ポート方向に戻される吸気圧力振動
が生じることを利用している。

即ち、吸気弁が閉じる寸前に前記正の圧力波が吸気弁の
ところまで伝達されるように吸気圧力振動の周期と吸気
弁開閉周期とをマッチングさせることにより、正の圧力
波が生じた空気が慣性によってシリンダ内に押し込まれ
るようにしたものである。

共鳴過給は、互いに吸気干渉を起こさない２つの気筒群
において、２つの気筒群における吸気を共鳴管を介して
吸気振動させて、エンジン回転数が吸気系全体としての
共鳴周波数に同調した時共鳴現象を起こさせ、その圧力
上昇により過給を行う過給方式である。

上記の吸気装置として、例えば特公昭60−14169号公報
に記載されているものが知られている。この吸気装置
は、直列６気筒機関に適用され、集合室に設けた開閉弁
を機関回転の高低に応じて制御することにより、低速域
においては共鳴過給効果を、高速域においては慣性過給
効果を得て、吸気充填効率の改善を図ったものである。

一方、Ｖ型内燃機関の吸気装置としては、例えば第10図
に示すものが知られている（三菱重工技報vol.23,No.5,
p4〜p6、特に図11及び図12）。

このＶ型内燃機関の吸気装置は、吸入口から分割された
２本の共鳴管101がエンジン後方に配置された２階建て
構造の２分割マニホールド102に連結され、そこから両
バンクの２つの吸気干渉を起こさない２つの気筒群に連
結した構造になっており、吸気系全体で共鳴過給効果を
得るようにしたものである。

＜考案が解決しようとする課題＞ かかるＶ型内燃機関に、上記の特公昭60−14169号公報
に記載されている開閉弁を設けて同様の効果を得ようと
すれば、第10図の２階建て構造の２分割マニホールド10
1の相互を連通する通路103を設け、この通路103の途中
に設けた開閉弁104を開閉する構造となるが、この場
合、通路から各気筒に至る吸気通路の長さが気筒毎に異
なるので、慣性過給効果が気筒毎に異なり、出力がアン
バランスになってしまう。

また、通路103から各気筒に至る吸気通路のうち、例え
ば4R気筒,4L気筒等に至る通路を長くすることが困難で
ある。そのため、慣性過給効果が不充分となる。

そこで、本考案はかかる従来の問題点に鑑み、Ｖ型内燃
機関にあっても、気筒毎の慣性過給効果を充分に確保
し、かつ略等しくすることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本考案のＶ型８気筒機関の吸気装置は、Ｖ型
８気筒機関の気筒を互に吸気干渉しない２つの気筒群に
分け、両気筒群夫々における２つ気筒を夫々左右のバン
クの前後端位置に、両気筒群夫々における他の２つの気
筒を夫々前記２つの気筒が位置するバンクと反対側の両
バンクの前後端中間位置に配置する一方、左右の各バン
クに対応して一対のチャンバを設けると共に、各チャン
バを吸気通路から分岐しかつ互いに開閉弁を介装した連
通路を介して連通される一対の分岐共鳴管に夫々連通
し、各バンクの前端に位置する気筒に夫々接続される共
鳴管を前記チャンバ内の後端位置に、後端に位置する気
筒に夫々接続される共鳴管を前記チャンバ内の前端位置
に連通し、かつ各バンクの前後端中間に位置する気筒に
夫々接続される共鳴管を反対側のバンクに対応して設け
られたチャンバに連通した構成とする。

〈作用〉 かかる構成において、開閉弁を閉じると、各チャンバは
共鳴容器として機能する。従って、２つの気筒群の間に
おいて、吸気は各チャンバ，各分岐共鳴管を介して吸気
振動し、エンジン回転数が吸気系全体としての共鳴周波
数に同調した時共鳴現象が生じ、共鳴過給効果が得られ
る。この結果、体積効率が高くなる。一方、開閉弁を開
くと、チャンバはサージタンクとして機能する。従っ
て、チャンバと各気筒との間で吸気振動が起こり、その
振動系における共鳴周波数にエンジン回転数が同調する
と慣性過給効果が生じる。

そして、上記の構成によると、共鳴管の長さを気筒毎に
略等しくすることできるので、気筒によって慣性過給効
果の差がなくなり、気筒毎の出力のアンバランスを無く
すことができる。又、共鳴管の長さも従来に比して長く
することができ、慣性過給効果を大きくできる。

〈実施例〉 以下、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図は本考案の一実施例であるＶ型８気筒
ディーゼル機関を示し、第３図はその概略構成図を示し
ている。

これらの図において、クランクケース１の右側には気筒
R₁,R₂,R₃,R₄が、左側には気筒L₁,L₂,L₃,L₄が配設されて
いる。

気筒L₁,L₄,R₂,R₃から構成される気筒群Ｘにおける吸気
と、気筒R₁,R₄,L₂,L₃から構成される気筒群Ｙにおける
吸気とは、互いに吸気干渉を起こさないようになってい
る。

各気筒の着火順序は、第４図に示すように、R₁→L₁→R₄
→L₄→L₃→R₂→L₂→R₃となっている。

クランクケース１の左右には一対のバンク2,3が正面略
Ｖ字状に装着されている。バンク2,3には、吸気ポート
４と排気ポート５とが形成されている。排気ポート５は
排気マニホールド６に連通している。

一対のバンク2,3の上方位置には、吸気マニホールド本
体7,8が配設されており、該吸気マニホールド本体7,8内
には、一対のバンク2,3に近接して配置される一対のチ
ャンバ9,10が形成されている。

エアクリーナ11から導かれた吸気通路は途中から２つの
分岐共鳴管12,13に分岐しており、該分岐共鳴管12,13
は、夫々一対のチャンバ9,10の後端部に吸気ヒータ14を
介して夫々接続されている。分岐共鳴管12,13同士は連
通路15を介して連通されており、該連通路15には開閉弁
16が介装されている。

両気筒群X,Y夫々における２つ気筒L₁,L₄及びR₁,R₄は夫
々左右のバンク2,3の前後端位置に、両気筒群X,Y夫々に
おける他の２つの気筒R₃,R₂及びL₃,L₂は夫々前記２つの
気筒L₁,L₄及びR₁,R₄が位置するバンク2,3と反対側の両
バンク3,2の前後端中間位置に配置される。そして、各
バンク2,3の前端に位置する気筒L₁,R₁に夫々接続される
内蔵共鳴管17,18は前記チャンバ9,10内の後端位置に、
後端に位置する気筒L₄,R₄に夫々接続される内蔵共鳴管1
9,20は前記チャンバ9,10内の前端位置に夫々連通され
る。更に、各バンク2,3の前後端中間に位置する気筒L₃,
L₂及びR₃,R₂に夫々接続される枝管21,22は合流して単一
の連通共鳴管23,24に連通し、該連通共鳴管23,24は反対
側のバンク3,2に対応して設けられたチャンバ10,9に連
通される。

前記分岐共鳴管12,13は、略等長に形成される、低速域
にマッチングした共鳴過給が行われるように設定され
る。

又、内蔵共鳴管17〜20及び連通共鳴管23,24は、夫々略
等長に形成され、高速域にマッチングした慣性過給が行
われるように設定される。

ここで、分岐共鳴管12,13は、吸気路を構成する吸気ダ
クト25内に仕切り形成された室からなり、両室は吸気ダ
クト25の左右に延びる管部の先端開口部12a,13aと連通
している。

この管部の先端開口部12a,13aは、吸気マニホールド本
体7,8の後端部上壁に開口して前記チャンバ9,10と連通
する開口部に連結される。

前記内蔵共鳴管17,19と18,20は、吸気マニホールド本体
7,8内に仕切り形成された室からなる。この室の先端開
口部は吸気マニホールド本体7,8内においてチャンバ9,1
0内と連通し、後端開口部は吸気マニホールド本体7,8下
面に開口されて、気筒L₁,L₄及びR₁,R₄と連結される。

前記枝管21,22は吸気マニホールド本体7,8内に仕切り形
成された室からなり、連通共鳴管23,24は該吸気マニホ
ールド本体7,8上に連結された吸気ダクト26からなる。

室の両端開口部は、吸気マニホールド本体7,8下面に開
口されて、気筒L₂,L₃及びR₂,R₃と連結される。室の中間
部は吸気マニホールド本体7,8上面に開口されて、吸気
ダクト26の一端開口部と連通される。吸気ダクト26の他
端開口部は、吸気マニホールド本体7,8の前後端中間部
の上壁に開口して前記チャンバ9,10と連通する開口部に
連結される。

一方、前記開閉弁16を駆動するアクチュエータとしての
エアシリンダ27が設けられており、該エアシリンダ27の
エア供給配管28がエアタンク29と連結されている。エア
供給配管28には、エアシリンダ27へのエアを制御する電
磁三方弁31が介装されている。この電磁三方弁31は、コ
ントロールユニット30からの出力信号により制御され
る。このコントロールユニット30には、機関負荷センサ
と、回転数センサからの出力信号が入力され、該コント
ロールユニット30は機関負荷と回転数に応じて電磁三方
弁31を制御する。具体的には、低速・高負荷及び高速・
低負荷の時に開閉弁16を閉じ、高速・高負荷及び低速・
低負荷の時に開閉弁16を開くように制御する。

次に、かかる構成の作用を第５図及び第６図に従って説
明する。

第５図に示す領域Ａの低速・高負荷時では、開閉弁16が
閉じられ、各チャンバ9,10は共鳴容器として機能する。
従って、２つの気筒群X,Yの間において、吸気は各チャ
ンバ9,10,各分岐共鳴管12,13を介して吸気振動し、エン
ジン回転数が吸気系全体としての共鳴周波数に同調した
時共鳴現象が生じ、共鳴過給効果が得られる。この結
果、体積効率が高くなる。

領域Ｂの高速・低負荷時では、開閉弁16が閉じられ、各
チャンバ9,10は共鳴容器として機能するが、エンジン回
転数が吸気系全体としての共鳴周波数から外れるので、
体積効率が低くなる。

従って、シリンダに充填される空気の密度が薄くなる。

領域Ｃの高速・高負荷では、開閉弁16が開かれ、各チャ
ンバ9,10はサージタンクとして機能する。従って、チャ
ンバ9,10と気筒L₁,L₄,R₂,R₃と気筒R₁,R₄,L₂,L₃との間で
吸気振動が起こり、その振動系における共鳴周波数にエ
ンジン回転数が同調すると慣性過給効果が生じる。

この結果、体積効率が高くなる。

領域Ｄの低速・低負荷時には、開閉弁16が開かれ、高速
・高負荷の時と同様に、慣性過給効果が生じるが、その
体積効率は、低速・高負荷における場合よりも低くなっ
ている。

以上の構成によれば、低速・高負荷では、共鳴過給効果
により体積効率が高くなるので、燃費改善，スモーク改
善，トルク向上が得られる。

高速・高負荷では、慣性過給効果により体積効率が高く
なるが、各バンク2,3の前端に位置する気筒L₁,R₁に夫々
接続される内蔵共鳴管17,18をチャンバ9,10内の後端位
置に、後端に位置する気筒L₄,R₄に夫々接続される内蔵
共鳴管19,20を前記9,10内の前端位置に連通しているの
で、共鳴管17〜20の長さを従来に比して長くできる。従
って、慣性過給効果を大きくできる。上記内蔵共鳴管17
〜20と各バンク2,3の前後端中間に位置する気筒L₂,L₃及
びR₂,R₃に夫々接続される連通共鳴管23,24とを略等長に
形成したので、気筒毎の出力のアンバランスを無くすこ
とができる。この結果、出力向上，燃費改善，スモーク
改善，排気温度低減が得られる。

低速・低負荷の時に高速・高負荷の時と同様に慣性過給
効果が生じ、密度の濃い吸気が攪拌されながら、シリン
ダ内に吸入されて空気の混合改善による燃焼改善も行わ
れると共に、空気が薄く、ポンピングロスを低減して燃
費の改善が図られる。

更に、かかる構成によると、吸気マニホールド本体7,8
をバンク2,3に近接して設けると共に、一対の分岐共鳴
管12,13とこれらを連通する連通路15とを、吸気ダクト2
5に一体化し、吸気マニホールド本体7,8にチャンバ9,10
と内蔵共鳴管17〜20と枝管21,22とを一体形成し、更
に、連通共鳴管23,24を単一の吸気ダクト26に一体化し
て構成したから、吸気装置をコンパクトに構成すること
ができる。

第７図及び第８図は本考案の他の実施例であるＶ型８気
筒ディーゼル機関を示し、第９図はその概略構成図を示
している。

この実施例においては、各バンク2,3の前後端中間に位
置する気筒L₂,L₃とR₂,R₃に夫々接続される連通共鳴管3
2,33と34,35を気筒L₂,L₃,R₂,R₃毎に独立させて設けたも
ので、各気筒L₂,L₃とR₂,R₃に接続した連通共鳴管32,33
と34,35を反対側のバンク3,2に対応して設けられたチャ
ンバ10,9に連通してある。

本実施例においても、分岐共鳴管12,13は、略等長に形
成され、低速域でマッチングした共鳴過給が行われるよ
うに設定され、内蔵共鳴管17〜20及び連通共鳴管32〜35
は、夫々略等長に形成され、高速域にマッチングした慣
性過給が行われるように設定される。

ここで、連通共鳴管33,35は該吸気マニホールド本体7,8
上に連結された吸気ダクト36からなり、連通共鳴管34,3
5は吸気ダクト37からなる。

これらの吸気ダクト36,37の一端開口部は気筒に連通さ
れ、他端開口部は吸気マニホールド本体7,8の前後端中
間部の上壁に開口してチャンバ9,10と連通する開口部に
連結される。

かかる構成においても、低速・高負荷では、共鳴過給効
果により体積効率が高くなるので、燃費改善，スモーク
改善，トルク向上が得られる。

高速・高負荷では、慣性過給効果を大きくでき、出力向
上，燃費改善，スモーク改善，排気温度低減が得られ
る。

低速・低負荷の時には、ポンピングロスが低減でき、燃
費の改善が図られる。

更に、かかる構成においては、連通共鳴管32〜35の数が
増え、吸気ダクト36,37の数が増えるが、吸気マニホー
ルド本体7,8に第１図〜第３図の実施例のような枝管構
成室を設ける必要がなく、吸気装置をコンパクトに構成
することができる。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案のＶ型８気筒機関の吸気装
置によれば、低速域においては共鳴過給効果を、高速域
においては気筒毎の慣性過給効果を得られるのは勿論の
こと、各バンクの前端に位置する気筒に夫々接続される
共鳴管をチャンバ内の後端位置に、後端に位置する気筒
に夫々接続される共鳴管を前記チャンバ内の前端位置に
連通するようにしたから、共鳴管の長さを従来に比して
長くできる。従って、慣性過給効果を大きくできる。
又、各共鳴管を略等長に形成できるので、気筒毎の出力
のアンバランスを無くすことができる。

この結果、出力向上，燃費改善，スモーク改善，排気温
度低減が得られる。

しかも、吸気装置をコンパクトに構成することもできる
実用的効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わるＶ型８気筒機関の吸気装置の一
実施例を示す水平断面図、第２図は第１図中Ｘ−Ｘ矢視
断面図、第３図は同上実施例の概略構成図、第４図は着
火順序の説明図、第５図は運転状態と開閉弁の開閉状態
との関係を示すマッチング、第６図はエンジン回転数と
体積効率の関係を示すグラフ、第７図は本考案に係わる
Ｖ型８気筒機関の吸気装置の他の実施例を示す水平断面
図、第８図は第７図中Ｘ−Ｘ矢視断面図、第９図は同上
実施例の概略構成図、第10図は従来におけるＶ型機関の
吸気装置の概略構成図である。 2,3…バンク、9,10…チャンバ、12,13…分岐共鳴管、15
…連通路、16…開閉弁、17,18,19,20…内蔵共鳴管、21,
22…枝管、23,24,32,33,34,35…連通共鳴管、R₁,R₂,R₃,
R₄,L₁,L₂,L₃,L₄…気筒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 75/22 Ｃ 7541−3Ｇ Ｆ０２Ｍ 35/10 35/104 35/116 Ｆ０２Ｍ 35/10 ３０１ Ｃ (72)考案者 北村 文章 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)考案者 新村 恵一 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)考案者 中村 秀一 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭63−130628（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−175122（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｖ型８気筒機関の気筒を互に吸気干渉しな
   い２つの気筒群に分け、両気筒群夫々における２つ気筒
   を夫々左右のバンクの前後端位置に、両気筒群夫々にお
   ける他の２つの気筒を夫々前記２つの気筒が位置するバ
   ンクと反対側の両バンクの前後端中間位置に配置する一
   方、左右の各バンクに対応して一対のチャンバを設ける
   と共に、各チャンバを吸気通路から分岐しかつ互いに開
   閉弁を介装した連通路を介して連通される一対の分岐共
   鳴管に夫々連通し、各バンクの前端に位置する気筒に夫
   々接続される共鳴管を前記チャンバ内の後端位置に、後
   端に位置する気筒に夫々接続される共鳴管を前記チャン
   バ内の前端位置に連通し、かつ各バンクの前後端中間に
   位置する気筒に夫々接続される共鳴管を反対側のバンク
   に対応して設けられたチャンバに連通したことを特徴と
   するＶ型８気筒機関の吸気装置。