JPS61138824A - 多気筒内燃機関の吸気管長可変式吸気装置 - Google Patents

多気筒内燃機関の吸気管長可変式吸気装置

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JPS61138824A
JPS61138824A JP59259062A JP25906284A JPS61138824A JP S61138824 A JPS61138824 A JP S61138824A JP 59259062 A JP59259062 A JP 59259062A JP 25906284 A JP25906284 A JP 25906284A JP S61138824 A JPS61138824 A JP S61138824A
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intake
surge tank
valve
partition wall
control valve
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Hiroki Wada
裕樹 和田
Kimihide Horio
公秀 堀尾
Kazu Abe
安部　計
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Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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】 〔技術分野〕 本発明は内燃機関の吸気装置に係り、より詳しくは、機
関の運転条件に応じて等価吸気管長を変化させることの
可能な吸気装置に関する。
〔従来技術〕
吸気系内の気柱の共振周波数をエンジンの吸気弁の開閉
周波数にマツチングさせると、気柱の慣性を利用して吸
入空気を効率良くシリンダに充填でき、より大きなトル
クを得ることができることは周知である。かかる吸気充
填方式は慣性過給と称されている。気柱の共振周波数は
吸気系の等価吸気管長により定まるもので、通常の吸気
装置においては吸気管長は一定である。これに対し、自
動車用エンジンにおいては、回転数は広範囲に変動する
。従って、慣性過給を利用できる回転数域は限られるこ
ととなる。低速域において慣性過給効果を発揮させて大
きなトルクが得られる様に吸気管長を長く設定すると、
高速域において慣性過給を利用できない。その反対に、
機関の最高出力を増加させるべく吸気管長を高速域に適
合させると、低速トルクを改善できないこととなる。
そこで、従来技術においては、各気筒ごとに２本の吸気
管を設け、一方の吸気管の長さを最高出力速度に適合さ
せ、他方の吸気管の長さをより低い速度に適合させた吸
気装置が提案されている（特開昭５７−１１０７６５号
）。この吸気装置においては、少なくともいずれか一方
の吸気管の長さは常に機関回転速度に適合しないことと
なるので、出力の向上は不十分である。
機関の回転速度に応じて等価吸気管長を可変とした吸気
装置も提案されている。例えば、特開昭５６−１１５８
１８号、実開昭５７−９２０２１号、実開昭５７−１５
６０６７号、実開昭５９−５８７３６号に記載された吸
気装置では、吸気マニホルドは吸気管とエアベッセルと
枝管とで構成されており、吸気管は２つの吸気管路に分
割されている。エアベンセルには回転弁または摺動弁が
設けてあって、エアベンセルの内部空間を２つの吸気通
路に夫々連通した２つの空間に仕切ることができる様に
なっている。機関の低速回転時には回転弁または摺動弁
が閉じてエアベッセルの内部空間を２つに分割するので
、吸気マニホルド内には互いに独立した２つの吸気通路
が形成されることとなる。半数のシリンダには一方の吸
気通路から空気が供給され、他の半数のシリンダには他
方の吸気通路から空気が供給される。その結果、吸気マ
ニホルドの存効吸気管長を長くしたのと同様の効果が得
られ、低速回転域における慣性過給が確保される。他方
、高速回転時には回転弁または摺動弁が開らくので、エ
アベッセルの内部には１つの共通の空間が形成される。
このため、２つの吸気管路は一旦この共通の空間で合流
し、そこからシリンダに空気が供給されるので、有効吸
気管長を短縮したのと同様の効果が得られ、高速回転域
において慣性過給を行う様に吸気マニホルドが適合され
る。
また、特開昭５８−１２９０６３号の第４図にはほぼ同
様の原理に暴く他の吸気装置が開示されている。
この吸気装置は前述したものとは異る構造を有し、エア
ベッセルを構成するサージタンクの内部空間は長手方向
隔壁により２つの容量空間に恒久的に分割されている。
吸気枝管により一方の容量空間は一群のシリンダに接続
され、他方の容量空間は他の一群のシリンダに接続され
ている。この隔壁　　　−には、サージタンクの吸入口
から最も離れた吸気枝管の位置において、バランス通路
と称する連通孔が設けてあり、この連通孔を介して２つ
の容量空間が互いに連通せられる様になっている。この
連通孔には機関高速回転時に開弁じ低速回転時に閉弁す
るポペット弁の形の制御弁が設けである。
従って、低速回転時にはポペット弁が閉じて２つの容量
空間の連通を遮断するので、各シリンダにはいずれか一
方の容量空間のみから吸気が供給される。このため、吸
気装置の有効吸気管長を長くした効果が得られる。他方
、高速回転時には、ポペット弁が開弁するので、連通孔
を介して２つの容量空間の間で空気が出入りすることが
できる。
このため、吸気行程にあるシリンダには対応する一方の
容量空間を通って空気が供給されると同時に、他方の容
量空間から連通孔を介して該一方の容量空間に廻り込ん
だ空気が供給される。その結果、有効吸気管長が短縮さ
れた効果が得られると共に吸気抵抗が減少し、高速トル
クを増加させることができる。
〔発明が解決しようとする間ツ点〕
しかし、前記吸気装置の問題点は、隔壁の連通孔を開閉
制御するためポペット弁を用いていることから、連通孔
の開口面積を大きくするのに限界があり、高速回転時に
連通孔を介して２つの容量空間の間で十分な量の空気を
流通させることができず、従って、高速時の有効吸気管
長を十分に短かくする効果を発揮できないということで
ある。
また、ポペット弁の開弁時にもポペット弁は連通孔に相
対峙しているため、連通孔を通って出入りする空気がポ
ペット弁に衝突し、高速時に吸気装置の吸気抵抗を十分
に小さくすることができないという問題がある。このた
め、高速トルクの増加が不十分であった。また、連通孔
は吸気枝管のところに配置されているため、ポペット弁
の弁座の加工は著しく困難である。
そこで、本発明は従来技術の畝上の問題点を解消するこ
とを目的とするもので、前記原理の吸気装置において、
高速回転時に２つの容量空間の間で十分な量の空気を抵
抗なく流通させることの可能な吸気装置構造を提供する
ことを目的とするものである。
本発明の他の目的は、制御弁の弁座を容易に加工するこ
とが可能で、制御弁を容易に取付けることができ、その
メンテナンスを容易に行うことの可能な吸気装置構造を
提供することである。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
前記型式の吸気装置において、サージタンクには吸気入
口から最も遠い吸気枝管を越えて吸気入口とは反対方向
に突出した延長部を設け、連通孔はこの延長部の隔壁に
設けると共に、制御弁は蝶型弁で構成したことを特徴と
するものである。
制御弁として蝶型弁を用いたことにより、連通孔の開口
面積はポペット弁に較べ著しく増大させることが可能と
なる。また、蝶型弁はその開弁時には連通孔に垂直な姿
勢をとるので、連通孔および蝶型弁を吸気入口から最も
離れた吸気枝管より更に後端側に配置したことと相俟っ
て、吸気入口から最も離れた吸気枝管に入る空気が開弁
時の蝶型弁に衝突することがない。従って、高速回転時
の吸気抵抗は小さくすることができる。
本発明の好ましい実施態様においては、制御弁を備えた
サージタンク延長部はサージタンク残部を構成する本体
部分から独立した別個のバルブアッセンブリを構成し、
このバルブアッセンブリは本体部分とは別個に製造され
着脱自在に本体部分に装着される。この様にバルブアッ
センブリを別体としたので、蝶型弁の弁座は著しく容易
に加工することができる。従来の様にサージタンクと一
体の隔壁部分に連通孔を形成する場合には、弁座を加工
するためには旋盤等の工作機械にサージタンク全体を固
定せねばならず、弁座の機械加工が極めて困難であった
。また、バルブアッセンブリを別体としたことにより、
構成部品のメンテナンスが著しく容易になると共に、故
障時にはバルブアッセンブリのみを簡単に交換すること
が可能ととなる。
〔実施例〕
次に、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は燃料噴射式ｖ６エンジンに本発明の吸気装置を
適用したところを示す模式的一部切り欠き平面図で、エ
ンジン本体１０は夫々３つの気筒（破線円１２で示す）
を備えた２つのバンク１４Ａ。
１４Ｂを有する。各気筒への吸入空気は、エアクリーナ
１６．エアフローメータ１８．スロットルボデー２０．
吸気装Ｗ２２を介して供給される。
吸気装置２２は、１つのサージタンク２４と、それと一
体または別体の６つの吸気枝管２６Ａ〜２６Ｆとで構成
される。各吸気枝管２６Ａ〜２６Ｆにはインジェクタ２
８が周知の態様で設けてあり、吸気枝管から各気筒の燃
焼室に吸入される空気に燃料を噴射して混合気を形成し
得る様になっている。
サージタンク２４はエンジン長軸に平行に延長した細長
い中空の外殻３０を備えており、その上原端にはスロッ
トルボデー２０に接続される吸気人口３２が設けである
。サージタンク２４は更にその上流端から下流端まで長
手方向に延長した隅壁３４を備え、外殻の内部空間はこ
の隅壁３４により２つの容量空間３６と３８とに分割さ
れている。夫々の吸気枝管２６により、一方の容量空間
３６は第１バンク１４Ａの気筒の燃焼室に、他方の容量
空間３８は第２バンク１４Ｂの気筒の燃焼室に接続され
る。各バンク１４Ａ、１４Ｂには排気マニホルド４０Ａ
、４０Ｂが設けである。
第１図から分る様に、サージタンク２４は吸気人口３２
から最も離れた吸気枝管２６Ｆを越えて吸気人口３２と
は反対方向（第１図の右方）に延長した延長部４２を備
えている。このサージタンク延長部４２は外殻延長部４
４と隔壁延長部４６（第１図にはその一部のみを模式的
に示した）とで構成されている。本発明の好ましい実施
態様に従い、このサージタンク延長部４２はサージタン
ク２４の残部を形成する本体部分４８とは別体に形成さ
れており、後述する如くボルトその他の固着手段により
着脱自在に本体部分４８に固定されている。この本体部
分４８と延長部４２とでサージタンク２４が形成される
。第２図から第４図を参照して後述する如く、隔壁延長
部４６には蝶型弁５０で開閉される連通孔が設けてあり
、サージタンク延長部４２の外殻延長部４４と隅壁延長
部４６と蝶型弁５０とアクチュエータ（第１図には図示
せず）とでバルブアッセンブリ５２が構成される。
次に、第２図から第４図を参照してこのバルブアッセン
ブリ５２について説明するに、バルブアッセンブリ５２
のハウジングは外殻延長部４４で構成される。ハウジン
グ４４の内部はハウジングと一体の隔壁延長部４６によ
って２つの室に分割るされており、これらの室は前記容
量空間３６゜３８の一部を成す。隔壁延長部４６には弁
座を構成する開口（連通口）５４が穿設しである。開口
５４の機械加工を容易にするため、ハウジング４４の側
壁には穴５６が設けてあり、この穴５６は例えば３本の
ネジ５８で固着されるカバー６０で閉鎖される。隔壁延
長部４６の開口５４は蝶型弁５０によって開閉制御され
るもので、この蝶型弁５０は隔壁延長部４６とハウジン
グ４４に枢支された弁軸６２とそれにねし止めされた円
板状の締切り部材６４から成る。
蝶型弁５０を回動させるためにアクチュエータ６６が設
けである。アクチュエータ６６はダイアフラム６８を挟
んで互いに巻き締められた２つ割りのハウジング７０を
有し、ハウジング７０の内部はダイアフラム６８によっ
て負圧室７２と大気室７４とに分割されている。ダイア
フラム６８はばね７６によって大気室７４側に付勢され
ている。
負圧室７２には適当なホースにより負圧入ロア８を介し
て負圧制御装置（図示せず）から負圧が供給される。負
圧制御装置はエンジン回転数に逆比例した値の負圧を周
知の態様で発生するものである。ダイアフラム６８には
出力ロッド８０の一端が固定してあり、その他端はねじ
８２により／’１ウジング４４に軸支されたレバー８４
の一端に枢着しである。レバー８４の他端には連結ロッ
ド８６の一端が枢着してあり、この連結ロッド８６の他
端は弁軸６２の外側端に固定されたアーム８８に枢着し
である。締切り部材６４の閉鎖位置を調節するため、ア
ーム８８の一端に設けたストッパ９０が調節ねじ９２に
衝当する様になっている。
この様な構成であるから、エンジン回転数の低下に伴い
負圧室７２内の負圧が上昇すると、ダイアフラム６８は
吸引されてアーム８８は第３図に鎖線で示した様に反時
計回りに回動し、蝶型弁５０の締切り部材６４は隔壁延
長部４６の開口５４を閉塞する。従って、サージタンク
２４の容量空間３６と３８の連通は遮断され、第１バン
ク１４Ａの気筒には容量空間３６のみから、そして、第
２バンク１４Ｂの気筒には容量空間３８のみから吸入空
気が供給される。その結果、吸気管長を長くしたのと同
様の効果が得られ、低回転数域において慣性過給を行う
ことができる。
反対に、エンジン回転数が上昇して負圧室７２内の負圧
が低下すると、ばね７６の作用によりダイアフラム６Ｂ
は第３図に示した位置に復帰し、蝶型弁５０は第４図に
示した位置に回動する。この状態では、いずれかの容量
空間３６．３８内の空気は開口５４を介して他方の容量
空間に自由に、　出入りすることができ、吸気行程にあ
る気筒には両方の容量空間３６．３８から空気が供給さ
れることとなる。その結果、吸気管長を短縮したのと同
様の効果が得られ、高回転数域において慣性過給を行う
べく吸気管長が適合せられる。また、サージタンク２４
の流路断面積が倍増するので、吸気圧損が低減し、これ
が更に高速トルクの向上に寄与する。
第２図から分る様に、アクチュエータ６６のハウジング
７０はバルブアッセンブリハウジング４４にねし止めさ
れたブラケット９４により支持される。アクチュエータ
６６のリンク機構は例えば２本のねしくその１本を第２
図に９６で示した）でハウジング４４に固定したカバー
９８により保護される。この様に構成されたバルブアッ
センブリ５２は例えば５本のねしくその１本を第４図に
１００で示した）によりサージタンク本体部分４８に締
結される。このため、バルブアッセンブリのハウジング
４４には透孔を持ったボス１０２が設けである。
以上の説明では、本発明の吸気装置はＶ型エンジンに適
用されたものとして示した。しかし、この吸気装置は副
型エンジンにも等しく通用することができるものである
。第５図はその様な適用例を模式的に示すもので、サー
ジタンク１２４は本体部分１４８と延長部１４２とで構
成されており、この延長部１４２は第２図から第４図に
示したものと同様のバルブアッセンブリとして形成され
ている。
第１図の実施例と同様に、サージタンクの内部空間は隔
壁１３４によって２つの容量空間１３６，１３８に分割
されている。容量空間１３８は比較的短かい吸気枝管１
２６Ｄ〜１２６Ｆにより第２．第４．第６気筒に接続さ
れ、容量空間１３６はサージタンク１２４の側方から下
方に湾曲した吸気枝管１２６Ａ〜１２６Ｃにより第１．
第３．第５気筒に接続されている。
吸気装置の反対側においてエンジン本体１１１０には排
気マニホルド１４０が装置されている。この適用例にお
いても、吸気装置の作用は前述したところと同様であり
、エンジン回転数に応じて等価吸気管長が変化する。
〔発明の効果〕
以上に述べた様に、本発明の吸気装置においては、サー
ジタンクは吸気入口から最も離れた吸気枝管を越えて延
長した延長部を有し、サージタンク２つの容量空間を連
通する連通孔はこの延長部の隔壁に設けである。更に、
連通孔の制御弁は蝶型弁で構成しである。この蝶型弁は
開弁時には連通孔を出入りする空気流に平行な姿勢に回
動するので、空気の流通を妨げて吸気圧損を生じさせる
ことがない。また、この連通孔および蝶型弁はサージタ
ンク延長部に設けたので、吸気入口から最も遠い吸気枝
管に流入する空気が開弁状態の蝋型弁に衝突することが
ない。また、制御弁として蝶型弁を用いたことにより、
連通口の開口面積を極めて大きく設計することが可能と
なる。これらの結果、高速回転時の吸気抵抗を著しく低
減させ、出力トルクを大幅に向上させることができる。
更に、本発明の好ましい実施態様に従いサージタンク延
長部をサージタンク本体とは別個のバルブアッセンブリ
として構成する場合には種々の利点が得られる。即ち、
バルブアッセンブリはサージタンク本体に較べて小型で
あり、吸気枝管を備えていないので、連通孔は著しく容
易に加工することができる。また、バルブアッセンブリ
の点検時や故障時には簡単に取外すことができるので、
メンテナンスは著しく容易となる。また、必要に応じ、
バルブアッセンブリは交換することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は燃料噴射式ｖ６エンジンに本発明の吸気装置を
適用したことを示す模式的平面図で、サージタンクは一
部切り欠いて示してあり、第２図はサージタンク本体部
分に取付けたバルブアッセンブリの斜視図で、取付けね
じは省略してあり、第３図は第２図のバルブアッセンブ
リの側面図で、カバーおよび取付けねじは省略してあり
、第４図は第３図のＴＶ−ＴＶ矢視断面図で、アクチュ
エータは省略してあり、第５図は本発明の吸気装置を副
型エンジンに適用したところを示す模式的平面図で、サ
ージタンクを切り欠いて示したものである。 ２２・・・吸気装置、　２４，１２４・・・サージタン
ク、２６Ａ〜２６Ｆ、１２６Ａ〜１２６Ｆ・・・吸気枝
管、３０・・・外殻、　　　３２・・・吸気入口、３４
、１３４・・・隔壁、　　３６，３８，１３６，１３８
　、・・・容量空間、４２、１４２・・・サージタンク
延長部、４４・・・外殻延長部（パルプアッセンブリの
ハウジング）、 ４８・・・サージタンク本体部分、５０・・・蝶型弁、
５２・・・ハルフ゛テッセンフ゛す、 ５４・・・隔壁の開口（連通口）、 ６６・・・アクチュエータ。 第１図 ２２−吸気装置 ２４−サージタンク ３４−　隔壁 ４２−　延長部 ５〇−蝶型弁 ５２　　パルプアッセンブリ 第３図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、１つのサージタンクと複数の吸気枝管とを備え多気
    筒内燃機関の燃焼室に燃焼用混合気または吸入空気を分
    配供給するための吸気装置であって、 前記サージタンクは、機関の長軸に平行に延長し上流端
    に吸気入口を備えた細長い中空の外殻と、長手方向に延
    長して前記外殻の内部空間を互いに並列配置された２つ
    の容量空間に分割する隔壁と、前記２つの容量空間を相
    互連通するべく前記隔壁に設けた連通孔、とを備えて成
    り、 前記吸気装置は更に前記連通孔を開閉する制御弁と前記
    制御弁を作動させるためのアクチュエータ、とを備えて
    成り、 前記吸気枝管は前記２つの容量空間を機関の２群の気筒
    の燃焼室に夫々連通し得る様に構成されており、 前記アクチュエータは機関運転条件に応じて前記制御弁
    の開度を制御して前記２つの容量空間の連通状態を変化
    させて、もって、機関運転条件に応じて吸気装置の等価
    吸気管長を可変とするべく作動する吸気管長可変式吸気
    装置において、サージタンクの前記外殻および隔壁は前
    記吸気入口から最も離れた吸気枝管を越えて前記吸気入
    口とは反対方向に突出した延長部を夫々有し、前記連通
    孔および制御弁はこの隔壁延長部に配置し、前記制御弁
    は蝶型弁で構成したことを特徴とする、多気筒内燃機関
    の吸気管長可変式吸気装置。 ２、サージタンクの前記外殻延長部と隔壁延長部と制御
    弁とアクチュエータとはサージタンクの残部を構成する
    本体部分とは別体に形成されていて１つのバルブアッセ
    ンブリを構成しており、前記バルブアッセンブリは本体
    部分に着脱自在に装着されている特許請求の範囲第１項
    記載の吸気装置。
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