JPS61116019A - 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、吸気の動的効果により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） 従来からエンジンの吸気装置においては、吸気開始に伴
って生じる負圧波が吸気通路上流側の大気または拡大室
への開口端で反射され正圧波となって吸気ボート方向に
戻されることを利用し、上記正圧波が吸気弁の閉弁の寸
前に吸気ボートに達して吸気が押し込まれるようにして
、いわゆる吸気の慣性効果で吸気の充填効率を高めるよ
うにしたものがある。このような技術を用いようとする
場合に、吸気通路の形状が一定であると、吸気通路に生
じる圧力波の振動周期と吸気弁開閉周期とがマツチング
して慣性効果が高められるのは特定速度域に限られる。

このため、特開昭５６−１１５８１９号公報にみられる
ように、エンジンの回転数に応じて吸気通路の艮ざ等を
変えるようにし、例えば、各気筒別の吸気通路を上流部
で２又に分岐させ長い通路と短い通路とを形成し、これ
らの通路の上流端を吸気拡大室等に開口させるとともに
、短い通路に開閉弁を設けて、高速域でこの開閉弁を聞
くことにより吸気通路の有効長を短縮するようにしく上
記公報の第６図参照）、こうして低速域と高速域とでそ
れぞれ吸気の慣性効果を高めるようにした吸気装置も提
案されている。

ところで、上記装置によると、高速域では各気筒別の吸
気通路の有効長が短縮される等により、単に各気筒と上
記吸気通路の上流側開口端との間の圧力伝播による慣性
効果が高められるにすぎないが、他の気筒に生じる圧力
波をも有効に利用することができれば、充填効率をより
一層向上することがｌｖ］侍できる。

（発明の目的） 本発明はこれらの事情に鑑み、低速域と高速域とにおい
てそれぞれ吸気の慣性効果を高めるようにするとともに
、とくに高速域では、各気筒間でも互いに他の気筒に生
じる圧力波が有効に作用し合うようにして吸気充填効率
をより一層高め、出力を向上することのできるエンジン
の吸気装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、吸気拡大室と各気筒とを互いに独立した気筒
別の各吸気通路で接続したエンジンの吸気装置において
、上記各吸気通路の途中から分岐して各吸気通路を相互
に連通ずる連通部を設け、上記各吸気通路からの連通部
分岐箇所に、少なくとも高負荷運転状態にあるときにエ
ンジン回転数が設定値以上の高速域で開＜ｉ閉弁を設け
たものである。つまり、エンジン回転数が設定値未満の
低速域では、吸気拡大室から各気筒までの比較的長い吸
気通路によって低速域における吸気の慣性効果が高めら
れるようにし、またエンジン回転数が設定値以上の高速
域では、吸気通路途中の上記連通部により、各気筒から
伝播する負圧波を正圧の圧力波に反転して反射させると
ともに、他の気筒からの圧力波を伝播させて、これらの
圧力波の相乗作用で充填効率を高めるようにしたもので
ある。

（実施例） 第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示し、第１図お
よび第２図はその概略構造、第３図は具体構造を示して
いる。図例のエンジンは４気筒４サイクルエンジンであ
って、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３等か
らなるエンジン本体１に第１乃至第４気筒４ａ〜４ｄが
形成されている。この外気１ｉ１１４ａ〜４ｄにはそれ
ぞれピストン５の上方に燃焼室６が形成され、この燃焼
室６に吸気ボート７および排気ボート８が開口し、これ
らのボート７．８に吸気弁９および排気弁１０が装備さ
れている。また上記燃焼室６には点火プラグ１１が装備
されている。

上記各気筒４ａ〜４ｄの各吸気ボート７には、互いに独
立した気筒別の吸気通路１２ａ〜１２ｄが連通し、これ
らの吸気通路１２ａ〜１２ｄの上流端は吸気拡大室１３
に接続されている。この吸気拡大室１３にはエアクリー
ナ１４および吸気導入管１５を介して外気が導入され、
上記吸気導入管１５にはエアフローメータ１６およびス
ロットル弁１７が配設されている。また、上記各吸気通
路１２ａ〜１２ｄの下流端近傍部には、燃料通路１８に
接続された燃料噴射弁１９が配設されている。

上記各吸気通路１２ａ〜１２ｄの途中箇所には、これら
の吸気通路１２ａ〜１２ｄから分岐する分岐孔２１を介
してこれらの吸気通路１２ａ〜１２ｄを相互に連通ずる
連通部２２が接続されている。

当実施例では吸気系をコンパクトに構成するため、吸気
系に介設したタンク２３を仕切壁２４で分割することに
より、このタンク２３内に比較的大きな容量の吸気拡大
室１３と比較的小さな容量の連通部２２とを上下に区画
形成し、この連通部２２の下端に各吸気通路１２ａ〜１
２ｄの分岐孔２１を開口させるとともに、この分岐孔２
１の形成箇所よりも上流側で各吸気通路１２ａ〜１２ｄ
を湾曲させて、その上流端を吸気拡大室１３の側辺部に
間口させている。とくに第３図に示す具体例では、各吸
気通路１２ａ〜１２ｄの上流側湾曲部分が上記タンク２
３の周面に沿って形成されており、予め上記タンク２３
の吸気拡大室１３とその外方の吸気通路１２ａ〜１２ｄ
とを構成する部分、およびタンク２３の連通部２２とそ
の外方の吸気通路１２ａ〜１２ｄとを構成する部分がそ
れぞれ一体に成形され、これらが仕切壁２４を介して連
結されるとともに、これらに１各吸気通路１２ａ〜１２
ｄの下流側部分が接続され、こうしてコンパクトに吸気
系が形成されている。

上記各分岐孔２１にはそれぞれ開閉弁２５が設けられて
おり、この開閉弁２５は、エンジン回転数検出手段の出
力を受ける制御回路（これらは図示せず）により、アク
チュエータ２６を介し、エンジン回転数が設定値未満の
低速域では閉じられ、エンジン回転数が設定値以上の高
速域では開かれるように制御されている。

なお、このようなエンジン回転数に応じた開閉弁２５の
開閉作動は、少なくとも出力が要求される高負荷時にお
いて行われるようにすればよく、低負荷時には開閉弁２
５が開状態または閉状態に保たれるようにしてもよい。

また、上記実施例では吸気拡大室１３と連通部２２とを
一体的に形成しているが、第４図に示すように吸気拡大
室１３と連通部２２とを別体に分離さばて形成しておい
てもよい。

この吸気装置によると、前記各吸気通路１２ａ〜１２ｄ
の分岐孔２１に設けられた開閉弁２５が閉じられている
状態では、吸気行程で生じる負圧波が吸気拡大室１３ま
で伝播されてここで反射され、つまり比較的長い通路を
通して上記負圧波およびその反射波が伝播することによ
り、低速域でこのような圧力波のｆｉ動同周期吸気弁ｒ
ｐ７Ｉ開周期にマツチングして吸気の慣性効果が高めら
れる。つまり、この状態での高負荷時におけるエンジン
回転数と吸気充填効率との関係は第５図に曲線Ａで示す
ようになり、低速域で吸気充填効率が高められる。一方
、前記開閉弁２５が開かれている状態では、後に詳述す
るように、吸気行程で生じる負圧波が前記連通部２２で
反射されてこの負圧波および反射波の伝播に供される通
路長さが短くなることにより、高速域で吸気慣性効果が
＾められるとともに、この運転域では他の気筒から伝播
される圧力波も有効に作用する。つまり、この状態での
高負荷時におけるエンジン回転数と吸気充填効率との関
係は第５図に曲線Ｂで示すようになり、高速域で充填効
率が高められる。

従って、少なくとも高負荷時に、上記両面線Ａ。

Ｂが交叉する点に相当する回転数Ｎｏを境にこれより低
速側で前記開閉弁２５を閉じ、これより高速側で前記開
閉弁２５を開くようにしてお（ことにより、全回転数域
で吸気充填効率が高められて出力が向上される。とくに
高速域での吸気充填効率は、従来のように単に吸気通路
を短縮さ仕て慣性効果を高めるようにした場合（曲線Ｃ
）と比べても、気筒間の圧力伝播作用でより一層高めら
れることとなる。

この高速域での作用を第６図および第７図にＪ：ってざ
らに具体的に説明する。第６図は前記各実施例に示した
ものと等価な吸気系を示している。

この図において、Ｌｌは前記吸気拡大室１３から各吸気
通路１２ａ〜１２ｄの下流端までの通路長さであって、
低速域で気筒からの負圧波およびその反射波の伝播に供
されるものであり、Ｌ２は前記連通部２２から各吸気通
路１２ａ〜１２ｄの下流端までの通路長さである。また
、実線矢印および一点鎖線矢印は、高速域において吸気
行程にある気筒に対する吸気の流れおよび他の気筒から
伝播される圧力波をそれぞれ示している。この図に示す
ように、各吸気通路１２ａ〜１２ｄの分岐孔２１が開か
れている高速域において、例えば第３気筒４Ｃが吸気行
程にあるときは、この気筒４Ｃに吸気拡大室１３および
連通部２２から吸気通路１２Ｇを通して吸気が供給され
るが、この場合に上記連通部２２の容量が比較的小さく
ても、吸気拡大室１３から各吸気通路１２ａ〜１２ｄの
上流部を通して連通部２２に吸気が充分に補給されるの
で、この連通部２２が吸気通路１２ｃの下流側部分に対
する吸気供給源としての機能を充分に発揮する。このた
め、この位置に吸気拡大室がある場合と同様に、吸気行
程で生じる負圧波はこの連通部２２で正圧波に反転して
反射されることとなる。他の気筒４ａ、４ｂ、４ｄが吸
気行程にあるとぎも同様に連通部２２で負圧波が反射さ
れる。

こうして、吸気慣性効果に関与する吸気通路の長さが、
連通部２２から吸気通路下流端までの通路長さＬ２に短
縮される。さらにこの状態では、上記連通部２２が比較
的小啓示であるため、吸気行程にある気筒に他の気筒の
吸気行程終期に生じる圧力波が上記連通部２２を通して
伝播し、例えば第３気筒４Ｃに対しては第１気筒４ａか
らの圧力波が伝播する。

このようにして上記の各気筒４ａ〜４ｄと連通部２２と
の間の圧力伝播によって吸気ボート付近に生じる圧力波
、および特定気筒に他の気筒から伝播される圧力波を示
すと第７図のようになる。

すなわち、ピストン上死点ＴＤＣ直前の吸気弁同時期■
ｏからピストン下死点ＢＤＣ以後の吸気弁閉時期ＩＣま
での間の吸気行程で生じる負圧波３１は吸気通路上流側
に伝播し、上記のように連通部２２で正圧に反転されて
反射され、この反射波３２が吸気ボート側に戻されるが
、この場合に連通部２２より下流の比較的短い通路を圧
力波が往復伝播づ゛るに要する時間Δ王は高速域での吸
気弁開閉局１す】とマツチングし、吸気行程終期に上記
反射波３２のピークが吸気ボート付近に達する。従って
吸気ボート付近の圧力はこの図に実線で示すように吸気
行程終期に高い圧力波３３が得られる。

また、例えば第１気筒４ａにおいて上記のように吸気行
程終期に生じる圧力波３３は、第１気筒４ａ＋、：続い
て吸気行程が行われる第３気筒４Ｃに伝播され、この場
合の伝播に要する時間［ΔＴ±ΔＴ′］　（ただしΔＴ
′は吸気通路１２ａ、１２ｃ間の連通部２２を圧力波が
伝播する時間）は、第１気筒４ａと第３気筒４Ｃの吸気
行程のずれにほぼ対応する。このため、第１気筒４ａか
ら第３気筒４Ｃに伝播された一点鎖線で示す圧力波３３
′が、第３気筒４Ｃと連通部２２との間で生じる圧力波
３３とほぼ同位相となって吸気行程終期に作用し、この
圧力波３３を増幅する作用をなす。そしてこの図では示
さないが、第３気筒４Ｃ以外の各気筒４ａ、４ｂ、４ｄ
に対しても、それぞれの気筒と吸気行程が前後する気筒
から圧力波が伝播され、上記作用をなす。こうして、各
気筒４ａ〜４ｄと連通部２２と間の比較的短い通路良さ
Ｌ２によって吸気の慣性効果が得られるような高速域で
は、この効果が他の気筒から伝播される圧力波によって
さらに増大されることとなる。

なお、以上のような作用を有効に発揮させるに適当な吸
気拡大室１３および連通部２２の大きさとして、吸気拡
大室１３は排気量の０．５倍以上の容量とし、連通部２
２は排気】の１．５倍以下の容量としておくことが望ま
しい。ざらに、上記連通部２２は吸気拡大室１３よりも
容量を小さくし、かつ連通部２２の断面積は各吸気通路
１２ａ〜１２ｄの断面積よりも大きくしておくことが望
ましい。

以上の実施例は４気筒エンジンに本発明装置を適用した
場合について示したが、他の多気筒エンジン、例えば５
気筒エンジンや６気筒エンジンにも適用することができ
る。そして、各気筒の吸気行程のずれが４気筒エンジン
では１８００となるが、例えば６気筒エンジンでは１２
００となるので、６気筒のエンジンに適用する場合は上
記連通部２２を短く形成しておけば、高速域で特定気筒
に他の気筒から連通部２２を通して伝播される圧力波と
連通部２２からの反射波とを合致させることができる。

（発明の効果） 以上のように本発明は、吸気拡大室と各気筒との間の互
いに独立した各吸気通路をその途中で連通ずる連通部を
設け、その連通部分岐箇所に高速域で開く開閉弁を設け
ているため、低速域および高速域でそれぞれ吸気の慣性
効果が高められるとともに、とくに高廖域では、上記連
通部を通して気ＷＵ間を伝播する圧力波によって吸気充
填効率がより一社高められ、高速時の出力を向上するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す概略断面図、第２
図は同概略平面図、第３図は具体構造を示す断面図、第
４図は別の実施例を示す概略断面図、第５図はエンジン
回転数に応じた吸気充填効率変化の特性図、第６図は本
発明装置の作用説明図、第７図は各気筒の吸気ボート付
近の圧力波の波形図である。 １・・・エンジン本体、４ａ〜４ｄ・・・気筒、１２ａ
〜１２ｄ・・・吸気通路、１３・・・吸気拡大室、２２
・・・連通部、２５・・・開閉弁。 第　　１　　図 盪 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 第　　５　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吸気拡大室と各気筒とを互いに独立した気筒別の各
   吸気通路で接続したエンジンの吸気装置において、上記
   各吸気通路の途中から分岐して各吸気通路を相互に連通
   する連通部を設け、上記各吸気通路からの連通部分岐箇
   所に、少なくとも高負荷運転状態にあるときにエンジン
   回転数が設定値以上の高速域で開く開閉弁を設けたこと
   を特徴とするエンジンの吸気装置。