JPS61226514A

JPS61226514A - 多気筒エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JPS61226514A
Application number: JP6712285A
Authority: JP
Inventors: Koji Onishi; 晃二大西; Tetsuo Hiraoka; 哲男平岡; Kazuhiko Ueda; 和彦上田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-08
Also published as: JPH0577846B2

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、多気筒エンジン、特に吸気の動的効果を利用
して吸気充填効率を高めるようにしたエンジンの吸気装
置に関する。

（従　　来　　技　　術）近年、自動車用等のエンジンにおいては、吸気の慣性効
果や共鳴効果等の動的効果を利用して吸気充填効率ない
し出力の向上を図ることが試みられているが、これらの
動的効果のうち、共鳴効果を多気筒エンジンにおいて利
用する場合は、各気筒が吸気順序が隣り合わないもの同
志に２つの気筒群に分けられると共に、両気筒群の気筒
に夫々独立吸気通路を介して接続される２つの吸気集合
部が設けられる。これらの吸気集合部は、特定振動数の
吸気振動に対して共鳴する共鳴箱もしくは共鳴管として
作用し、その共鳴作用によって生じる大きな正圧波によ
り対応する気筒への吸気の押し込み作用が得られる。

然して、上記のような構成によれば、吸気振動の振動数
が容積と管長とによって定まる吸気集合部の固有振動数
に一致する特定のエンジン回転域においてしか共鳴効果
が得られないことになる。

そこで、例えば実開昭５９−１４８４２５号公報に示さ
れているように、２つの吸気集合部を上流側で合流させ
る一方、両吸気集合部の中間部に画集合部を連通させる
連通部を設け、且つ該連通部を開閉する開閉弁を備えて
、核部の開閉により両吸気集合部の固有振動数が高低２
段階に切換えられるようにすることが行われる。つまり
、両吸気集合部が上流端でのみ合流する場合は管長が長
くなって固有振動数が低くなるので、エンジンの低回転
域で共鳴効果が得られ、また、上記開閉弁を開いて両吸
気集合部を中間部で連通させると、管長が短くなって固
有撮動数が高くなるので、エンジンの高回転域で共鳴効
果が得られることになるのである。従って、上記開閉弁
をエンジンの回転領域に応じて開閉制御すれば、複数の
エンジン回転域で吸気充填効率ないし出力が向上するこ
とになる。

一方、エンジンの吸気系には、排気ガス中の有害成分で
あるＮＯｘ　　（窒素酸化物）を低減させるために排気
系から一部の排気ガスが還流され、或いはアイドル時に
おける回転制御のためにスロットルバルブをバイパスす
るバイパスエアが供給されるが、これらの排気ガスやエ
アは各気筒に均等に供給される必要がある。従って、上
記のように吸気系に２つの気筒群に対応する２つの吸気
集合部が設けられている場合は、排気還流通路やバイパ
スエア通路等のデバイス通路を排気還流制御弁やバイパ
スエア制御弁等の下流側で分岐し、その分岐部を上記両
吸気集合部に夫々接続することになるが、この場合、２
つの吸気集合部がデバイス通路の分岐部を介して互いに
連通ずることになる。

そのため、特に高負荷時において両吸気集合部間の連通
部を開閉弁によって遮断して、所定のエンジン回転域で
共鳴効果を得ようとした時に、両吸気集合部内の吸気振
動が上記デバイス通路の分岐部を介して互いに打ち消し
合うことになり、その結果、各吸気集合部における共鳴
効果が半減され、当該エンジン回転域において所要の吸
気充填量が得られないことになる。

この問題に対しては、デバイス通路の分岐部の管径を細
くし且つ十分長くすることにより該分岐部を介して両吸
気集合部内の振動が互いに影響し合うことを少なくし、
或いは制御弁を有するデバイス通路を２つの吸気集合部
に対応させて２系統設ければよい。しかし、前者の場合
は、排気ガス或いはバイパスエア等の流量を確保する必
要上管径を余り細くすることはできず、また分岐部の管
長を長くするとデバイス通路上の制御弁が吸気系から遠
ざかって制御の応答性が悪化することになる。また、後
者の場合は、デバイス装置が複雑化してコストが上昇す
ると共に、両系統の制御弁の作動器が一致しないため排
気ガス等の各気筒への供給分が不均一になる慣れがある
。

（発　　明　　の　　目　　的）本発明は、吸気系における共鳴効果を利用して吸気充填
効率を向上させるようにしたエンジン、特に該吸気系に
吸気順序が隣り合わない２つの気筒群に対応させて２つ
の吸気集合部が設けられ、且つ両吸気集合部間に設けら
れた連通部にエンジンの回転域に応じて開閉する開閉弁
が備えられた多気筒エンジンにおいて、上記開閉弁を閉
じて両吸気集合部間の連通部を遮断した時に、画集合部
がデバイス通路の分岐部を介して互いに連通することを
防止する。これにより、特に高負荷時において、上記開
閉弁が閉じられる所定のエンジン回転域で両吸気集合部
が所定振動数の吸気振動に対して夫々、確実に共鳴する
ようにして、吸気充填効率ないしエンジン出力が効果的
に向上されるようにすることを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成）本発明に係る多気筒エンジンの吸気装置は、上記目的達
成のため次のように構成したことを特徴とする。

即ち、吸気順序が連続しない２つの気筒群に独立の吸気
通路を介して接続された２つの吸気集合部と、両吸気集
合部を連通させる連通路と、該連通路を所定のエンジン
回転域で閉じる開閉弁とを有する多気筒エンジンの吸気
装置において、制御弁を有するデバイス通路を該制御弁
の下流側で分岐し、その分岐通路を上記両吸気集合部も
しくはその上流側に設けられる共鳴管に夫々接続すると
共に、上＆！開閉弁の閉時に両分枝通路相互間の連通を
阻止する遮断弁を備える。

上記デバイス通路は、例えば排気還流通路やアイドル回
転制御用のバイパスエア通路等であって、これらの通路
には、少なくともエンジンの高負荷時には開じられる排
気還流制御弁或いはバイパスエア制御弁等が備えられて
いる。従って、高負荷時においては、上記開閉弁が閉じ
られる所定のエンジン回転域でデバイス通路上の制御弁
及び該デバイス通路における分岐通路間に備えられた遮
断弁が共に閉じることになり、２つの吸気集合部の連通
が完全に阻止される。これにより、高負荷域における当
該エンジン回転域において吸気集合部が吸気振動に確実
に共鳴することになる。

尚、排気還流或いはバイパスエアの供給等を行う時は、
上記デバイス通路上の制御弁及び分岐通路間の遮断弁が
開き、これにより排気ガス等が両吸気集合部を介して各
気筒に均等に分配供給されることになるが、排気還流或
いはバイパスエアの供給等を行う領域は、十分な吸気充
填効率が要求されないエンジンの低負荷域ないし中負荷
域なので、上記遮断弁を開くことに伴ってデバイス通路
（分岐通路）を介して両吸気集合部が連通しても、共鳴
効果による吸気充填効率の向上作用に彰Ｗを及ぼすこと
はない。

（発　　明　　の　　効　　果）以上のように本発明によれば、吸気順序が隣り合わない
２つの気筒群に対応させて吸気系に２）の吸気集合部が
設けられ、両吸気集合部間を開閉弁によって遮断し或い
は連通させることにより、複数のエンジン回転域で共鳴
効果が得られるように構成され、且つ上記両吸気集合部
もしくはその上流側に設けられる共鳴管にデバイス通路
の分岐部が夫々接続される多気筒エンジンの吸気装置に
おいて、上記開閉弁を閉じた時に両吸気集合部がデバイ
ス通路を介して連通することが阻止されて、両吸気集合
部間が完全に遮断されることになる。

これにより、特に高負荷域における開閉弁を閉じる所定
のエンジン回転域において、上記デバイス通路によって
両吸気集合部が連通することによる共鳴効果の低下が防
止され、該回転域において所要の充填効率向上効果ない
し出力向上効果が得られることになる。

（実　　施　　例）以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように、エンジン１は６つの気筒２１〜２
６を有し、これらの気筒２１〜２６が吸気順序の隣り合
わないもの同志を同じグループとして２つの気筒群３１
．３２にグループ分けされている。即ち、吸気順序が例
えば第１気筒２１→第４気筒２４→第２気筒２２→第５
気筒２５→第３気筒２３→第６気筒２６の順であって、
換言すれば２つの気筒群３１．３２の気筒がオーバーラ
ツプすることなく交互に吸気行程を行うようになってい
る。

一方、上記各気筒２１〜２６に吸気を供給する吸気装置
４は、各気筒２１〜２６の吸気ボート５１〜５６に下流
端を夫々接続された独立の吸気通路６１〜６６と、これ
らの独立吸気通路のうちの第１気筒群３１に対応する吸
気通路６１〜６３の上流端が接続された第１サージタン
ク７１及び第２気筒群３２に対応する吸気通路６４〜６
６の上流端が接続された第２サージタンク７２と、両サ
ージタンク７１．７２の上流側に設けられ且つ上流端が
合流された第１．第２共鳴通路８１．８２と、エアクリ
ーナ（図示せず）から導かれて第１゜第２共鳴通路８１
．８２の合流部（分岐部）に接続された合流通路９とで
構成され、上記第１．第２共鳴通路８１．８２に連動し
て開閉動作する第１、第２スロットルバルブ１０１，１
０２が備えられている。ここで、第１サージタンク７１
と第１共鳴通路８１、及び第２サージタンク７２と第２
共鳴通路８２とにより、互いに独立した第１゜第２共鳴
空間が構成されており、これらの共鳴空間がサージタン
クの容積■と共鳴通路の長さしによって定まる一定の固
有振動数「を有している。

また、上記第１．第２サージタンク７１．７２の間には
両サージタンク７１．７２を連通させる比較的短い連通
路１１が設けられていると共に、該連通路１１にこれを
開閉する開閉弁１２が備えられている。そして、該開閉
弁１２を開いて連通路１１を開通させれば、該連通路１
１の左右の半部１１１．１１２が上記第１．第２共鳴通
路８１゜８２に代って、第１．第２サージタンク７１．
７２と共に第１．第２共鳴空間を形成するようになって
いる。この場合に、共鳴管として作用する連通路１１の
各半部１１１．１１２の長さＬ′は上記第１．第２共鳴
通路８１，８２の長さしより短いので、この場合におけ
る共鳴空間の固有振動数ｆ′は上記の場合より高くなる
。

更に、上記第１．第２サージタンク７１．７２にはデバ
イス通路として排気還流制御弁１３が備えられた排気還
流通路１４とアイドリング時用のバイパス制御弁１５を
備えたバイパスエア通路１６とが接続されている。これ
らの通路１４．１６は、上記制御弁１３．１５の下流側
で両通路１４゜１６に共通の第１．第２分岐通路１７１
，１７２に分岐され、両分岐通路１７１．１７２が第１
゜第２サージタンク７１．７２に夫々接続されている。

つまり、排気還流通路１４とバイパスエア通路１６とは
、いずれも第１．第２分岐通路１７１゜１７２を介して
第１．第２サージタンク７１．７２に連通されている。

そして、この第１．第２分岐通路１７１．１７２の合流
部には両分岐通路１７１．１７２間を連通させ或いは遮
断する遮断弁１８が備えられていると共に、この遮断弁
１８と上記連通路１１上の開閉弁１２とが共通のアクチ
ュエータ１９によって同時に閉じ且つ同時に開くように
構成されている。尚、このアクチュエータ１９には図示
しない制御装置からエンジンの運転領域に応じた開閉制
御信号が送出されるようになっている。

次に、上記実施例の作用を説明する。

エンジン１の運転時には、図示しないエアクリーナから
吸入された吸気が吸気装置４の上流側の合流通路４から
第１．第２共鳴通路８＋　、８２に分配導入されると共
に、夫々第１．第２スロツトルバルブ１０１１１０２を
経て第１．第２サージタンク７１．７２に流入する。そ
して、この吸気は、第１サージタンク７１から独立吸気
通路６１〜６３を通って第１気筒群３１を構成する第１
〜第３気筒２１〜２３に、また第２サージタンク７２か
ら独立吸気通路６４〜６６を通って第２気筒群３２を構
成する第４〜第６気筒２４〜２６に分配供給される。そ
の場合に、第１気筒群３１を構成する３つの気筒２１〜
２３は吸気順序が隣り合わず、また第２気筒群３２を構
成する３つの気筒２４〜２６も吸気順序が隣り合わない
から、両気筒群３１．３２の夫々においては、当該吸気
ボート５１〜５３又は５４〜５５の開閉に伴って生じる
圧力波が独立吸気通路６１〜６３又は６４〜６６を通っ
て当該サージタンク７１又は７２に伝播された時に互い
に打ち消し合うことがなく、これにより第１．第２サー
ジタンク７１．７２内にエンジン回転数に応じた振動数
の吸気振動が発生する。そして、両サージタンク７１．
７２間の連通路１１が開閉弁１２によって遮断されてい
て、両サージタンク７１．７２と第１．第２共鳴通路８
１．８２とによって互いに独立した低固有振動数ｆの２
つの共鳴空間が形成されている時は、エンジン１の低回
転域で該共鳴空間と上記吸気振動とが共鳴し、この共鳴
によって生じる大きな正圧波により吸気充填効率が高め
られる。また、上記開閉弁１２が開いていて、第１．第
２サージタンク７１．７２と連通路１１の左右の半部１
１１．１１２とにより２つの高固有振動数「′の共鳴空
間が形成されている時は、エンジン１の高回転域で該共
鳴空間と吸気振動とが共鳴し、吸気充填効率が高められ
ることになる。つまり、高負荷時において開閉弁１２を
閉じれば、第３図に示すように低回転域でビークａを有
する出力トルク特性Ａが得られ、該開閉弁１２を開けば
高回転域でビークｂを有する出力トルク特性Ｂが得られ
る。ここで、これらの特性Ａ、Ｂにおいては、上記ビー
クａ。

ｂの高回転側に独立吸気通路６１〜６６内での吸気慣性
効果による出力トルクのビークａ’、ｂ’が発生する。

従って、第２図に示すように、大きな出力が必要とされ
るエンジン１の高負荷域において、上記両特性曲線Ａ、
Ｂが交わる第１のエンジン回転数Ｎ１より低回転側の領
域■と、第２のエンジン回転数Ｎ２より高回転側の領域
■で上記開閉弁１２を閉じ、且つ中間回転領域（及び中
、低負荷領域）■で開閉弁１２を開くように制御すれば
、高負荷時の出力トルク特性は第３図に太線で示すよう
に上記両特性Ａ、Ｂの常に高出力側となる特性を推移す
ることとなり、これによってエンジンの広い回転域で大
きな出力トルクが得られることになる。

然して、上記開閉弁１２を閉じて第３図に示す特性Ａを
得ようとした場合に、該開閉弁１２によって第１．第２
サージタンク７１．７２間の連通路１１を遮断したにも
拘らず、両サージタンク７１．７２が排気還流通路等の
デバイス通路によって連通されていると、両サージタン
ク７＋、７２内の吸気振動が上記デバイス通路を介して
互いに減衰し合うことになる。そして、この場合、上記
特性Ａは第３図に鎖線で示すように凹凸が小さくなった
特性Ａ′となり、その結果、該特性Ａを利用することに
よって出力トルクの向上を図ろうとするエンジン回転数
Ｎ１以下の低回転領域において、斜線部×で示す働だけ
出力トルクが低下することになる。

しかし、この発明においては、上記第１．第２サージタ
ンク７１．７２に排気ガス及びバイパスエアを分配供給
する排気還流通路１４及びバイパスエア通路１６の共通
の第１．第２分岐通路１７１．１７ｚ＠に遮断弁１８が
設けられ、上記開閉弁１２の閉時に該遮断弁１８も閉じ
られるようになっているから、開閉弁１２の閉時に上記
第１゜第２分岐通路１７１．１７２を介して第１．第２
サージタンク７１．７２が連通することがなく、また開
閉弁１２の閉時には上記排気還流通路１４及びバイパス
エア通路１６の上流側もｔｉｌ制御弁１３゜１５によっ
て夫々閉鎖されている。従って、第１゜第２サージタン
ク７１．７２は、その相互間及びデバイス通路１４．１
６の上流側に対して完全に連通を阻止されることになる
。これにより、エンジン回転数Ｎ１以下の低回転領域に
おいて、第３図に斜線部Ｘで示すような出力トルクの低
下が防止され、曲線Ａの太線で示す所要の出力トルク特
性が得られることになる。

ここで、第１．第２サージタンク７１．７２に排気ガス
を還流する場合、及びバイパスエアを供給する場合は、
排気還流制御弁１３及びバイパスエア制御弁１５が夫々
開かれると共に、上記第１゜第２分岐通路１７１．１７
２間の遮断弁１８も開かれ、これにより排気ガス又はバ
イパスエアが両サージタンク７１．７２に均等に分配さ
れるのである。その場合に、排気ガスの還流を行う領域
及びバイパスエアを供給する領域は、夫々第２図に符号
■、■で示す中、低負荷領域であって、いずれも開閉弁
１２が開かれる領域■内にあるので、これらの領域■、
■において分岐通路１７１，１７２間の遮断弁１８が開
かれ、これに伴って第１゜第２サージタンク７１．７２
が分岐通路１７１゜１７２を介して連通しても、両サー
ジタンク７１゜７２は連通路１１によって連通されてい
るので、遮断弁１８を開くことによって共鳴効果による
吸気充填効率ないし出力トルクの向上効果が影響を受け
ることはない。

ここで、以上の実施例においては、排気還流通路１４及
びバイパスエア通路１６の共通の第１゜第２分岐通路１
７１，１７２を第１．第２サージタンク７１．７２に夫
々接続したが、第４図に示すように排気還流通路１４′
及びバイパスエア通路１６′の第１．第２分岐通路１７
１’、１７２′を第１．第２共鳴通路８１’　、８２’
　に夫々接続するようにしてもよい。また、第５図に示
すように排気還流通路１４″及びバイパスエア通路１６
“の両者を１１断弁１８″によって仕切られた第１、第
２分岐通路１７１″、１７２”のうちの一方の分岐通路
に合流させてもよい。

更に、第６，７図は、第１．第２サージタンク７１”、
７２”間の連通路１１”を開閉する開閉弁１２′と、両
サージタンク７１−．７２−に夫々接続された排気還流
通路１４＃′及びバイパスエア通路１６“の第１．第２
分岐通路１７１”、１７２”間を連通、遮断する遮断弁
１８＃′とを連動させる構成の具体例を示すもので、こ
の例においては開閉弁１２”’と遮断弁１８″′とが一
本の軸２０″′に取付けられ、該軸２０″を回動させる
一つのアクチュエータ１９＃′によって両弁１２”、１
８″′が同時に閉じ且つ同時に開かれるようになってい
る。

尚、デバイス通路としては、上記各実施例に示す排気還
流通路やバイパスエア通路に限るものではなく、吸気系
に他のデバイス通路が接続される場合にも同様に適用さ
れる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は吸気装置
の概略構成図、第２図は該吸気装置の制御領域を示す図
、第３図は同じく制御特性を示す図である。第４．５図
は夫々デバイス通路の分岐部の他の構成例を示す要部概
略図、第６図は開閉弁と遮断弁の連動機構の具体的構成
例を示す吸気装置の一部破断概略平面図、第７図は第６
図■−ＶＩ線で切断した同吸気装置の概略縦断面図であ
る。１・・・エンジン、３１．３２・・・気筒群、４・・・
吸気装置、６１〜６６・・・独立吸気通路、７１゜７２
・・・吸気集合部（サージタンク）、８１゜８２・・・
共鳴管（共鳴通路）、１１・・・連通路、１２・・・開
閉弁、１３．１５・・・制御弁、１４゜１６・・・デバ
イス通路、１７１，１７２・・・分岐通路、１８・・・
遮断弁。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）吸気順序が連続しない２つの気筒群が独立の吸気
通路によって各々の吸気集合部に集合されていると共に
、両吸気集合部を連通させる連通路と、該連通路をエン
ジンの所定回転域で閉じる開閉弁とが設けられた多気筒
エンジンの吸気装置であって、制御弁を有するデバイス
通路を該制御弁の下流側で分岐し、両分岐通路を上記両
吸気集合部もしくはその上流側に設けられる共鳴管に夫
々接続すると共に、上記開閉弁閉時の少なくともエンジ
ン高負荷時に両分岐通路相互間の連通を阻止する遮断弁
を備えたことを特徴とする多気筒エンジンの吸気装置。