JPS61207821A - 内燃機関の吸気装置 - 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］ この発明は、共鳴過給方式の内燃機関の吸気装置に関す
る。

［従来技術］ 従来、内燃機関の出力向上の一方法として共鳴過給方式
の吸気装置が提案されている（日産ディーゼル技報１９
８３’？４６第８４頁参照）。共鳴過給方式の吸気装置
は、例えば６気筒機関では吸気行程がオーバラップしな
い、即ち、吸気が相互に千ｇしない３気筒づつを一つに
まとめた共鳴箱を２個設け、これらに夫々共鳴管を接続
したうえダンピングタンクに接続したものである。

このような構成の吸気系は共鳴箱により共鳴点付近で圧
力が上昇し過給による吸気が行なわれる。

この為、共鳴点付近ではダンピングタンク内は、圧力の
変動が殆どないにかかわらず、共鳴箱内では圧力が大き
く変動する。もし吸気弁が圧力のピークとなったところ
で閏じれば結局は、その圧力で吸気行程が行なわれたこ
とになる。このように共鳴過給方式では、圧力波を変動
させてピーク圧力のところで機関の吸入空気量を増大さ
せ、出力向上を図らんとするものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の共鳴過給方式の吸気装
置にあって′は、ターボチャージャなどの過給機付内燃
機関に適用する場合には、共鳴時のピーク圧力が高くな
り過ぎるため、異常燃焼などを抑えるべく点火時期を遅
らせなければならず、このため、それほどピーク圧力の
高くない仕様の機関と比べると、ある運転範囲では逆に
トルクが低下したり、同等のトルクでも燃費が悪化した
りするという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、共鳴過給方式の利点を維持しつつ、ピーク圧
力の高過ぎるところを抑え、もって広い範囲での機関の
出力向上を図ることを目的としている。

Ｅ問題を解決するための手段１ この発明は前記目的を達成するため、共鳴箱に圧力変動
により移動する仕切部材を設けると共に、該仕切部材の
移動を運転条件に応じて拘束する制御機構を設けたもの
である。

［作用］ 所定の過給圧以上のピーク圧力が発生する運転範囲では
仕切部材の拘束を制御機構が開放するので、共鳴箱内圧
力変動に応じて仕切部材が左右に移動し共鳴箱の容積を
変えピーク圧力の上昇を抑える。

また、上記運転範囲以外のところでは、制御機構により
仕切部材が固定拘束されるので所望の共鳴過給を行なう
。

［実施例］ 第１図〜第５図は、この発明の一実施例を示す図である
。まず構成を説明すると、６気筒の内燃機関１は右方（
Ｆ）から左方に向って１番から６番までライン上に気筒
があり、１番から３番までの気筒グループは共鳴箱２に
３個のブランチ８で夫々接続し、４番から６番までの気
筒グループは他の共鳴箱３に同様に３個のブランチ９で
接続する。なおこれらグループ内の気筒は相互に吸気干
渉せず、オーバラップはしない。即ち点火順序が通常の
とおり１−５−３−６−２−４と右と左が交互に起り従
って吸気行程も交互に行なわれるのである。共鳴箱２と
３は夫々共鳴管４と５に接続し、これら共鳴管４と５は
ダンピングタンク７に接続する。ダンピングタンク７は
左方に吸入管６を有し、この吸入管６は図示していない
が、適宜ターボチャー″ジャのコンプレッサに接続する
ものとする。

ｉ鳴箱２と３は互いに連通ずる１個の筒体（連通部）１
０を有し、この中に、両共鳴箱を仕切る仕切部材として
仕切板１３を備える。仕切板１３は右及び左の２枚１組
で、両者は連結棒１４で一体に結合してあり、従って一
体として筒体１０内を右又は左に自由に摺動可能で、ま
た、シール性も良いものである。

カム１５などからなる制御機構１２は第２図に示すよう
に、カム１５を回転する軸１１と、これを駆動するモー
タ等のアクチュエータ１６と、このアクチュエータを制
御するコントロールユニット１７とからなり、コントロ
ールユニット１７は機関回転数などの信号を入力するこ
とにより、運転条件に応じた信号をアクチュエータ１６
に出力し仕切板１３の移動を拘束又は開放制御する。

次に作用を説明する。

通常は、第１図に示すように２個のカム１５共にそのノ
ーズが仕切板１３の裏側に当接しているので、仕切板１
３は右左には全く動かない。従つて普通の共鳴過給方式
の吸気系と同じように、例えば右方の気筒グループを例
にとると、１−３−２−１の順序で吸気行程が行なわれ
ると、空気が矢印のように吸入管６に入って共鳴管４で
共鳴し圧力上昇して共鳴箱２に送られ、吸気弁の開弁に
よりすの気筒に過給されるのであり、共鳴箱２はこれら
の行程ごとに圧力変動を生ずる。よって、適度の過給に
より機関の出力を向上する。　　、次に、共鳴により所
定の過給圧以上に圧力変動が大きくなり過ぎた場合の作
用を説明する。このような場合は、機関回転数、機関負
荷などの信号を入力することにより予測できるので、制
御機構１２はかかる運転条件でモータ１６にコントロー
ルユニット１７からアクチュエータ１６に指令を送る。

アクチュエータ１６はこれにより軸１１でもって、カム
１５を回転し、第２図のように仕切板１３との当接を解
除しその左右方向への移動を自由とする。

ここで、右及び左の共鳴箱２と３内には、吸気がオーバ
ラップしない３気筒づつに分けこれらをまとめてブラン
チ８で接続しである関係上、互いに逆位相の圧力波が交
互に発生ずる。この事と仕切板１３が可動である事から
、仕切板１３はその圧力変動に応じて連通部１０の内壁
に沿って動き両共鳴箱２と３の容積を変え、交互に圧力
波の圧力振幅を抑える。この振幅の様子を第３図に示す
。

第３図において、横軸は時間、縦軸は圧力を示し、（ａ
）、（ｂ）は従来のもの、（Ｃ）、■は本実施例のもの
を示す。従来のものは、共鳴点前後では圧力波形が（ａ
）に示すごとくベース圧力で収まっているが、共鳴点に
達すると圧力が激しく振動しくｂ）のようにその圧力が
大きなピーク圧力の波形となる。本来ならば、この高い
圧力を利用したいところであるが、火花点火機関の場合
、過剰の吸気を供給すると機関が異常燃焼を起す為に、
この高い圧力は用いられないので、本実施例では前述の
ようにピーク圧力を抑えるように処置した。その結果、
圧力波形は（Ｃ）に示すように仕切板１３を固定した共
鳴点前後では従来のものの（ａ）と同じ波形であるが、
可動となる共鳴点に達した場合は■のようにピーク圧力
が（ｂ）より低く抑えられた波形となる。

換言すれば、従来の機関運転条件に関係なく固定の共鳴
過給方式では、第４図点線に示すように、圧力振幅がＰ
ＣＩに限定される結果、共鳴点にの前後の圧力が低下し
、トルクも第５図の点線「のように低下１′るが、本実
施例では実線り及びｈに示すように、圧力振幅及びトル
クが共鳴点にの前後でふくらんだほぼ一定の高い値を維
持することになり、広い運転範囲で共鳴過給の効果を発
揮することができる。なお、第５図において曲線ｉは共
鳴過給なしの通常機関の場合を示す。

このようにして、本実施例は一種の可変機構を構成する
ことにより、機関の最適吸入圧力以上の圧力を最適値に
抑えることで、その前後の出力向上を図ることができる
ものである。

第６図には、他の実施例を示す。この実施例は前実施例
とは仕切板の制御方法が異なる例である。

仕切板１３は３［ＩＪのガイド１８で左右が一体的に連
結して、かつ、材料は強磁性体で形成する。ガイド１８
内には電磁石１９を２個収納し、ラック軸２０を電磁石
１９と一体に結合する。ラック軸２０は回転軸２１のピ
ニオンにそのラックを噛合せる。回転軸２１のモータ２
２と、電磁石１９とはコントロールユニット１７の指令
で作動し、これらは仕切板１３の移動を制御する制御機
構１２を構成する。

共鳴過給方式は吸気の脈動を利用して過給を行なうので
、極低速回転では吸気の慣性力が小さくそれほどの効果
はない。そこで本実施例では、コントロールユニット１
７は機関回転数、機関負荷などの信号を受は極低速回転
域と判断すると、電磁石１９を消磁すると共に、モータ
２０の回転軸２１を回転し、Ｍ磁石１９を互いに引寄せ
る。そして、交互に電磁石１９に通ｍ＜磁化）と非通電
（消磁）とを繰返すことにより、仕切板１３を右左に振
動させるようにする。この場合、その振動は弱いながら
も共鳴箱２及び３内で発生する圧力波に同調するよう位
相及び周波数を調整する。これにより、仕切板１３は圧
力波を増大させるように右左に動く結果、極低速回転域
でも共鳴過給の効果を発揮させることができる。

次に、共鳴点前後では、電磁石１９に通電し図のように
仕切板１３を接着して固定し共鳴過給の実効を上げる。

また、共鳴点に達すると、電磁石１９を仕切板１３から
離し仕切板１３を共鳴箱２及び３内を自由に移動できる
。ようにして、内部ピーク圧力を減少させる。かくして
、この実施例では極く低速回転域までも機関出力の向上
を図ることができるものである。

〔発明の効果］ 以上説明してぎたように、この発明によれば、その構成
を共鳴箱内に仕切部材を設け、これを運転条件により拘
束又は移動可能にする制御機構を設ける構成としたため
、単なる共鳴過給吸気系に比較すると、共鳴過給の範囲
が広がり、その結果広い運転域での出力向上ができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は要
部の拡大側断面図、第３図は圧力波形図、第４図は圧力
振幅性能曲線図、第５図はトルク性能曲線図、第６図は
他の実施例を示す要部断面図である。 図面に現われた符号の説明 １・・・内燃Ｉ１１関　　　　２，３・・・共鳴箱４．
５・・・共鳴管　　　７・・・ダンピングタンク１０・
・・連通部　　　　１２・・・制御機構１３・・・仕切
板（仕切部材） １４・・・連結棒　　　　１５・・・カム１７・・・コ
ントロールユニット １９・・・電磁石 特許出願人　　　　日産自動車株式会社第１図 一−Ｆ −第２因 １９　゛ 菓４図 機関図にヒ ｗ！、５図 八

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相互に吸気干渉しない気筒グループごとに共鳴箱を設け
   該共鳴箱に共鳴管を接続した内燃機関の吸気装置におい
   て、共鳴箱に圧力変動により移動する仕切部材を設ける
   と共に、該仕切部材の移動を運転条件に応じて拘束する
   制御機構を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気装置
   。