JPS609375Y2 - 多気筒機関の慣性過給形吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は多気筒機関の慣性過給形吸気装置に関する。

内燃機関においては慣性過給（又は共鳴過給）と呼称さ
れる吸気供給方式を採用したものがある。

このものは、吸気行程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上流方向に伝播し、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
弁開閉サイクルの周期とをマツチングさせることにより
、正の圧力波を生じた空気が慣性によって燃焼室内に押
し込まれるようにしたものであり、該慣性による過給で
吸気充填効率を改善できる。

ところで、多気筒機関においては吸気弁開時期が相互に
オーバラップしない気筒の集合体からなる複数の気筒群
毎に接続する各吸気通路相互の合流点において、各気筒
の吸入行程における負圧を連続的に受けるため略一定の
負圧に保たれる。

又、該合流点より上流側の一本化された吸気管の途中に
排気ターボチャージャを介装したものでは合流点は各気
筒から生じる負圧と排気ターボチヤージャから過給され
た正圧とが合成されて略一定の正圧に保持される。

従って、各気筒から生じた吸気負圧波は前記合流点に達
すると正の圧力波となって吸気ポート方向に戻され、吸
気圧力振動は実質的に吸気圧力波が燃焼室と合流点との
間を往復伝播する振動となるから、前記燃焼室から合流
点に至る吸気通路部分の形状、寸法によって定まる固有
振動数を、機関の吸気振動の周波数に適合させて慣性通
過を行なう必要がある。

又、合流部に生じる圧力は前記した如く略一定ではある
ものの各気筒から発生する負圧振動の合成により脈動を
呈しており、これを制御して慣性過給効果を高めるため
に一般に合流部は他部に比べて膨大に形成し振動負圧の
拡散効果を高めて定圧化を促進することが行なわれる。

しかし、かかる合流部の容積は、機関の気筒数が多いほ
ど小さくしてもよく、特に、排気ターボチャージャを取
り付けた機関等では合流部において過給による正圧の影
響を強く受け、これによっても定圧化を促進されるため
、差程大きくする必要はない。

一方、吸気通路中に冷却水配管を列設したアフタークー
ラを内蔵腰空気冷却により吸入空気密度を高めて吸気充
填効率の増大を図ったものがある。

このアフタクーラを前記慣性過給機関の吸気通路に取り
付け、より過給性能を向上させようとする場合、従来で
は合流部に相当大形のアフタクーラを内蔵していたため
、合流部の容積が必要以上に大きなものとなっていた。

慣性過給機関は前記したように吸気運動の周波数に適合
させるべく吸気圧力振動の固有振動数を低下させるため
に一般機関に比べて吸気通路を相当長大にする必要があ
り、このことは直列多気筒機関においても例外ではない
。

従って、さらにアフタクーラを取り付けて合流部を膨大
に猛威する構造では吸気通路全体が極めて大形かつ複雑
化してしまう難点があった。

排気ターボチャージャを備えた機関の吸気通路ではこの
傾向はさらに助長される。

特に、排気ターボチャージャは一般に高速域でのトルク
特性は向上するものの低速域でトルク不足となる傾向が
あるため、低速域のトルク向上のための慣性過給を利用
する場合、合流部より下流側の吸気通路を低速域での慣
性過給に適合させるべく長大にする必要があるので、合
流部を膨大にすることにより不合理であるといえる。

本考案は、かかる従来の欠点に鑑み為されたもので、多
機筒機関において、吸気弁開時期が相互にオーバラップ
しない気筒同士からなる各気筒群毎に画成して接続する
各吸気通路部分の下流端部を気筒配列方向に沿って膨大
形成すると共に、該膨大部にアフタクーラを内蔵し、か
つ、吸気通路の上流側の合流部に排気ターボチャージャ
を接続した構成とし、もってコンパクトな構造にして良
好な慣性過給機能が得られるようにした慣性過給形吸気
装置を提供するものである。

以下に本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図及び第２図に示す直列６気筒機関は気筒＃１〜＃
６のクランク度１２０°毎の着火順序が＃１→＃４→＃
２→＃６→＃３→＃５となっている。

従って、気筒＃１．＃２及び＃３からなる第１気筒群Ａ
の各気筒は互いに吸気弁開時期が実質的にオーバラップ
せず、又、気筒＃４． ＃５及び＃６からなる第２気筒
群Ｂも各気筒の吸気弁開時期が互いに実質的にオーバラ
ップしないが、気筒群Ａ、 Ｂ、相互は夫々他方の気筒
群に吸気弁開時期がオーバラップする気筒を対応して有
する関係にある。

かかる機関に設ける吸気装置が下記の如く構成されてい
る。

排気マニホルド１の上方即ち排気ポート形成側の機関側
壁より外側上方には排気ターボチャージャ２が配設され
、該排気ターボチャージャ２の気筒＃３と気筒＃４との
間に配置された吸気コンプレッサ部２Ａの導入口には吸
気導入管３が接続され、吐出口には前記各気筒群Ａ、
Ｂに接続される吸気通路としての吸気マニホルド４が接
続されている。

前記吸気マニホルド４は、上流端部に猛威される合流部
５が下流方向に開口面積が増大するディフューザ形状を
有し、該合流部５より下流側の吸気通路部分は、気筒配
列方向と直角に設けた隔壁６により第１分岐通路７と第
２分岐通路８とに自戒される。

第１及び第２分岐通路７，８はその上流部分が隔壁６に
沿ってシリンダヘッド上方空間を横断する方向に延び吸
気ポート形成側機関側壁の外側空間にて夫々気筒配列方
向に沿って左右に延びる下流の膨大部７Ａ、８Ａに接続
される。

第１の膨大部７Ａは第１気筒群Ａの各吸気ポートに短い
ブランチ部を介して接続され、第２の膨大部８Ａは第２
気筒群Ｂの各吸気ポートに同様のブランチ部を形成して
接続されている。

かかる第１及び第２の膨大部７Ａ、８Ａは容器状に膨大
して形成され、この中に冷却水管を列設したアフターク
ーラ９が内蔵されている。

この場合、前記隔壁６にはアフタークーラ９を貫通させ
る孔が形成してあり、該貫通孔の周縁部にはシール部材
を介装して膨大部？Ａ、８Ａをシールする。

両膨大部７Ａ、８Ａの端壁を貫通するアフタクーラ９の
冷却水入口及び出口にはウォータポンプを介装した冷却
水ホースを接続して冷却水を循環させる。

次に作用について説明する。

前記吸気通路構成において、第１分岐通路７及び第２分
岐通路８内では夫々常時単一の気筒のみが吸気行程にあ
り、吸気干渉を生じないから吸気圧力振動は前記気筒か
ら合流部５に至る吸気通路を圧力波が往復伝播する圧力
振動となる。

この場合、排気ターボチャージャ２が排気ポート形成領
の機関側壁からさらに外側に離して配置しであることに
より、両分枝通路７，８は機関両側壁を股がる充分な長
さに確保でき、かつアフタクーラ９を内蔵する膨大部７
Ａ、８Ａが容器状に膨大形威しであることにより、固有
振動数を充分低く採ることができる。

従って、機関の吸気運動の周波数とマツチングして良好
な慣性過給性能が得られるのである。

さらに、排気ターボチャージャによる過給効果及びアフ
タクーラの吸気冷却による吸気充填効率の向上に伴なう
実質的な過給効果と相まって過給性能が一層高められる
。

特に、両端の気筒間を結ぶ長い膨大部７Ａ、８Ａにアフ
タクーラ９を内蔵させたから、大形のアフタクーラ９を
取り付けることができ、吸気冷却機能をより高めること
ができる。

そして、アフタクーラ９を合流部５より下流側の吸気通
路部分に内蔵させたことにより、従来に比べ、合流部５
の容積を著しく小さくすることができるため、吸気装置
全体を極めてコンパクトにでき、補機類のレイアウト性
向上、軽量化が促進される。

尚、本実施例の如く排気ターボチャージャを備えたもの
では、機関低速域でターボチャージャの過給性能が低下
するため、特に、該低速域で慣性過給機能が高められる
ように吸気通路の形状、寸法を設定することにより、全
速度域で良好な過給性能を得ることができる。

この場合、低速域で慣性過給効果を高めるには、合流部
より下流側の吸気通路部分を長大にする必要があり、こ
のためにはこの部分の通路の長さを大きくするか、又は
容積を大きくする必要があるが、本考案では、アフタク
ーラを内蔵する容積大の膨大部を機関の気筒配列方向に
沿って設けたため、よりコンパクト化を促進できる。

以上説明したように、本考案によれば、多気筒機関の慣
性過給を利用した吸気装置において、吸気弁開時期が相
互にオーバラップしない気筒同士からなる各気筒群毎に
接続した吸気通路部分より上流側の合流部に排気ターボ
チャージャを接続し、各吸気通路部分の下流部分に気筒
配列方向に沿って両端気筒間に股がる容器状の膨大部を
設け、これにアフタクーラを内蔵する構成としたから、
合流部容積を大幅に減少でき吸気装置全体が極めてコン
パクトな構造となって補機類のレイアウト性も向上する
。

又、アフタクーラに大形のものを取り付けられ、吸気冷
却による吸気充填効率、ひいては過給性能の向上も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本考案に係る慣性過給形吸気装
置を装備した多機筒機関の平面図及び側面図である。 ４・・・・・・吸気マニホルド、７・・・・・・第１分
岐通路、８・・・・・・第２分岐通路、７Ａ、８Ａ・・
・・・・膨大部、９・・・・・・アフタクーラ、＃１〜
＃６・・・・・・気筒。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）各気筒に接続する吸気通路の少なくとも下流部を
   吸気弁開時期が相互にオーバラップしない気筒同士から
   なる各気筒群の相互間で画成し、該画成された吸気通路
   部分を該吸気通路部分内に生じる吸気圧力振動の固有振
   動数が慣性過給に適合する寸法、形状に形成する一方、
   前記吸気通路部分の下流部を気筒配列方向に沿って両端
   の気筒間に股がる容器状の膨大部に猛威し、該膨大部に
   吸気通路部分相互を画成する隔壁を貫通して気筒配列方
   向に沿ってアフタクーラを内蔵すると共に、前記吸気通
   路の上流側の合流部に排気ターボチャージャを接続した
   ことを特徴とする多気筒機関の慣性過給形吸気装置。
2. （２）多気筒機関は気筒配列方向一端部側から数えて第
   １番目から第３番目までの各気筒相互及び第４番目から
   第６番目までの各気筒相互の吸気弁開時期が夫々オーバ
   ラップしないように各気筒の着火順序が設定された直列
   ６気筒機関であり、吸気通路は下流部が第３番目と第４
   番目との間に設けられた隔壁によって第１番目から第３
   番目までの気筒の吸気ポートに接続した第１分岐通路と
   第４番目から第６番目までの吸気ポートに接続した第２
   分岐通路とに画成され、かつ隔壁を挾んで略対称形状に
   猛威されてなる実用新案登録請求の範囲第１項記載の多
   気筒機関の慣性過給形吸気装置。