JPS60159334A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの吸気装置に関し、特に、吸気系の
気柱振動と吸気期間との同調による慣性過給を利用して
出力の向上を図るようにしたエンジンの吸気装置の改良
に関するものである。

（従来技術） 一般に、吸気管内の流れはいわゆる脈動流で、吸気弁が
開゛き吸入行程が始まると、シリンダ内に発生する負圧
のために吸気管内気柱は加速されシリンダ内に流れ込む
。この間シリンダ内圧力および容積は、ピストン下降運
動と共に変化し、同時に吸気管内圧力および速度も漸次
時間的にも場所的にも変化する。シリンダで発生した圧
力波は吸気管を伝わり、サージタンク部で反射されてシ
リンダに戻るものであって、吸気系においてはこの現象
が繰り返されている。上記ピストンの下降によって生じ
る圧力変化の振動数と、吸気管および°　シリンダ容積
で決まる吸気系の固有振動数とを同調させると吸気慣性
効果が得られて、体積効率を向上させることができ高出
力化が実現できることはよく知られている。

上記吸気系の固有振動数は吸気通路の長さと断面積と吸
気期間中の平均シリンダ容積で定まり、この固有振動数
と同調するエンジン回転数の範囲を広くし、吸気慣性効
果の利用による出方向上域を拡大するために、吸気通路
長さまたは吸気通路面積を可変とした技術が種々提案さ
れている（例えば、特開昭４８−５８２１４号、特開昭
５６−１１５８１９号、特開昭５８−１１９９１９号）
。

しかるに、これらの先行技術は、吸気慣性効果の利用に
よる出ノＪ向上範囲の拡大作用が小さくて不十分であり
、また、変更範囲を広くするには複雑な機構を伴うなど
の問題があり、簡易な構造でより広い範囲で大きな同調
が得られることが望まれている。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、広範囲において各回転数で慣
性効果が最大に得られるように簡易な構造によって吸気
通路の通路長さおよび通路面積を多段階に変えて出力の
向上を図るようにしたエンジンの吸気装置を提供するこ
とを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の吸気装置は、吸気通路長さを複数段に切換える
通路長さ切換手段を設けるとともに、吸気通路の通路面
積を複数段に切換える通路面積切換手段を設け、上記通
路長さ切換手段と通路面積切換手段とを異なる領域で切
換作動させて、多数段階でエンジン回転数と気柱振動数
とを同調させて吸気慣性効果を得るようにしたことを特
徴とするものである。

（発明の効果） 本発明によれば、通路長さの切換えと通路面積の切換え
とを異なる領域で行うようにしたことにより、簡易な構
造で吸気慣性効果の同調範囲を拡大し、広い回転域で大
きな吸気慣性効果による出方向上が効果的に図れるとと
もに、低回転域での吸気流速の向上による性能改善を図
ることができるものである。

（実施例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は吸気装置を備えた多気筒エンジンの要部断面正
面図、第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であ
る。

エンジン１の各気筒の燃焼室２に連通開口する吸気通路
３は、スロットル弁４下流にサージタンク５を備え、こ
のサージタンク５下流で分岐され各気筒に対して独立し
て結合される。

上記スロットル弁４の下流側で、サージタンク５からシ
リンダヘッド６内に形成された燃焼室２の近傍部分の吸
気通路３は、隔壁７によって第１吸気通路３ａと第２吸
気通路３ｂとに区画形成され、第１吸気通路３ａは第１
吸気ボート８ａに、第２吸気通路３ｂは第２吸気ボート
８ｂにそれぞれ開口している。

上記第２吸気通路３ｂには開閉弁９が介設され、この開
閉弁９の開閉によって吸気通路面積を切換える通路面積
切換手段１０が設けられ、上記開閉弁９はその回転軸９
ａがアクチュエータ１１に連係されて、該アクチュエー
タ１１は制御手段１３（コントロールユニット）からの
制御信号に基づく作動により第２吸気通路３ｂを開閉し
、第１吸気通路３ａのみによって吸気を供給するときと
、両吸気通路３ａ、３ｂによって吸気を供給するときと
で吸気通路面積を変更するように構成されている。

上記隔壁７は開閉弁９下流の一部が除去されて両側の第
１および第２吸気通路３ａ、３ｂが互いに連通し、この
連通部分に臨んで燃料噴射ノズル１４が配設され、単一
の燃料噴射ノズル１４によって両吸気通路３ａ、３ｂに
燃料供給が行えるようにしている。

また、上記サージタンク５はケーシング１５と、これに
内設された円筒状の筒部材１６とによって形成され、こ
のサージタンク５に吸気通路３ａ。

３ｂの通路長さを切換える通路長さ切換手段１７が構成
されている。このケーシング１５はエンジン１のシリン
ダヘッド６に締結される吸気マニホールドを形成し、各
気筒に対応してそれぞれ結合された吸気通路３の延長部
分がケーシング１５の周方向に沿って形成されている。

また、上記筒部材１６は内部空間がサージタンク５の拡
張室を構成するものであり、一端面の中心に開口部１６
ａが配設され、この開口部１６ａがスロットル弁４を備
えた上流側の吸気通路３に連通して吸気入口となり、筒
部材１６の円筒状外周面はその内部空間と外周部の吸気
通路３の延長部分とを区画するとともに、ケーシング１
５の隣接する気筒に対する延長部分７ａの内壁面に接し
て各吸気通路を気筒ごとに独立させている。該筒部材１
６の周面には各気筒の吸気通路３に連通ずる出口側の連
通口１６ｂが開設され、この連通口１６ｂの縁部に切換
弁１８が配設されている。該切換弁１８は、筒部材１６
の連通口１６ｂとサージタンク５ド流の吸気通路３との
連通経路を、円周上の延長部分を介して連通して長くす
るか、直接連通して短くするかを切換えるものであって
、これによってサージタンク５から各気筒に至る吸気通
路３の長さを切換えるように構成されている。

エータ１９に連係され、このアクチュエータ１９が前記
制御手段１３（コントロールユニット）からの制御信号
によって駆動制御されて、吸気通路長さを切換えるよう
に構成されている。

上記制御手段１３には回転数センサー２０からのエンジ
ン回転数信号および負荷センサー２１からの負荷信号が
入力され、該制御手段１３は高負荷時にエンジン回転数
の変動に対応して前記吸気通路面積を変更する通路面積
切換手段１０、および吸気通路長さを変更する通路長さ
切換手段１７を駆動制御し、吸気通路面積および吸気通
路長さを吸気通路３の気柱振動数とエンジン回転数に基
づく吸気期間の周期とが同調して吸気慣性効果が最大と
なる値に調整するべく、エンジン回転数の上昇に対応し
て、それぞれ異なる領域で切換えて、多段階に気柱振動
数を変化させるようにしているものである。

なお、第１図において、２２は吸気弁、２３はシリンダ
ブロック、２４はピストンである。

上記制御手段１３によるエンジン回転数に対する吸気通
路長さおよび吸気通路面積の切換制御例をＩＮ３図に示
し、基本的に、吸気通路長さ制御はエンジン回転数が低
い詩には通路長さを長くし、エンジン回転数が上昇して
高くなった時には通路長さを短縮するものであって、一
方、吸気通路面積制御はエンジン回転数が低い時には通
路面積を小さくし、エンジン回転数が上昇して高くなっ
た時には通路面積を大きくするものである。

エンジン回転数が第１の設定回転数Ｎ１に達すると、通
路面積切換手段１０を作動して開閉弁９を開く一方、上
記第１の設定回転数Ｎ１より大きい値の第２の設定回転
数Ｎ２に達すると、通路長さ切換手段１７を駆動して切
換弁１８を、それまで第１図に鎖線で示す位置に作動し
ていたものを実線で示す位置に切換えて通路長さを短く
するものである。よって、第１の設定回転数Ｎ１以下の
低回転域Ａでは第１吸気通路３ａのみによる小さい吸気
通路面積でかつ長い吸気通路でもって吸気を供給する一
方、第１の設定回転数Ｎ１をＵ、；を第２の設定回転数
Ｎ２以下の中回転域Ｂでは、両吸気通路３ａ、３ｂによ
る大きい通路面積でかつ長い通路長さでもって吸気を供
給し、さらに、第２の設定回転数Ｎ２を越えた＾回転域
Ｃでは両吸気通路３ａ、３ｂによる大きい吸気通路面積
でかつ短い通路長さでもって吸気を供給するように通路
長さと面積との組合せを３段階に切換制御するものであ
る。

上記制御によれば第４図に示すように、エンジン回転数
の変動に対する全開トルク特性は、低回転域Ａの条件（
長通路、小面積）による吸気供給時の曲線Ｉと、中回転
域Ｂの条件（長通路、大面積）による吸気供給時の曲線
■と、高回転域Ｃの条件（短連路、大面積）による吸気
供給時の曲線■とにおいて、各曲線１．１．１１が吸気
慣性効果の同調ピークに対応して増減し、各曲線が他の
曲線より大きいトルクを示す時点を領域を切換える設定
回転数Ｎｌ　、Ｎ２に設定するものである。

よって、上記実施例においては、通路長さと通路面積と
の条件を３段階に切換えて変動させることから、簡易な
構造で各段階で大きな吸気慣性効果を得て出力の向上を
図ることができる。特に、吸気慣性効果が要求される高
回転域で効果的に出方向上が図れるものである。

また、低回転域では吸気通路面積を小さくして吸気流速
の向上を図ることにより燃焼性能を改善することとがで
き、高回転域では大きい吸気通路面積として多量の吸気
を良好に供給することができる。

なお、上記実施例では、通路長さと通路面積をそれぞれ
２段階に変更するようにした例について示したが、さら
に多段階に変更するように設けてもよく、その場合には
両者の組合せによる領域の切換段階は増大し、さらに細
かく同調作用が得られる。例えば、第１吸気通路３ａと
第２吸気通路３ｂの通路面積を変え、それぞれに独立し
て開閉する開閉弁を設けた時には、通路面積を３段階に
変更することができ、これに上記実施例の如き２段階の
通路長さ切換えを組み合せると、最大６段階の領域変更
も可能となるものである。

また、上記実施例では、第１および第２吸気通路３ａ、
３ｂとを区画する隔壁７の一部を除去して両者を連通す
るようにしているが、この連通をなくして両吸気通路３
ａ、３ｂを完全に独立形成するようにしてもよい。その
際、吸気系の固有振動数は若干変化するものである。ま
た、燃焼室２に単一の吸気ポートを開口し、この吸気ボ
ートの上流側の吸気通路を第１吸気通路と第２吸気通路
とに分割形成するようにしてもよい。

一方、吸気通路面積および吸気通路長さを変更するため
の手段の作動は、上記実施例のようにエンジン回転数を
検出したコントロールユニットによる制御手段で行う他
、排気圧力に対応して作動するアクチュエータによって
駆動制御するなどエンジン回転数に相関関係のある信号
によって作動する手段が適宜採用可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例における吸気装置を有するエ
ンジンの要部断面正面図、・ 第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、第３図は
通路長さと通路面積との制御特性例を示す説明図、 第４図は第３図の制御に基づくエンジン回転数と全開ト
ルクとの関係を示す特性図である。 １・・・・・・エンジン　３・・・・・・吸気通路３ａ
・・・・・・第１吸気通路　３ｂ・・・・・・第２吸気
通路５・・・・・・サージタンク　９・・・・・・開閉
弁１０・・・・・・通路面積切換手段 １３・・・・・・制御手段 １７・・・・・・通路長さ切換手段 １８・・・・・・切換弁 第　１　図 丁 ■ 第２図 １１ 第　３　図 第４図 ■ エンジレ回転数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）気筒に至る吸気通路長さを複数段に切換える通路
   長さ切換手段を設けるとともに、吸気通路の通路面積を
   複数段に切換える通路面積切換手段を設け、上記通路長
   さ切換手段と通路面積切換手段とを異なる領域で切換作
   動させる制御手段を設け、多数段階でエンジン回転数と
   気柱振動数とを同調させて吸気慣性効果を得ることを特
   徴とするエンジンの吸気装置。