JPS61291720A - 多気筒機関の吸気装置 - 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） この発明は多気筒機関の吸気装置に関し、特に低温時で
の８！関回転の安定化を図った吸気装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関においては慣性過給また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。

このものは吸気開始時吸気ボート付近に発生した負の圧
力波が音速で吸気Ｗ端（単気筒機関の場合）に伝播し、
正の圧力波となって吸気ボート方向に戻される吸気圧力
振動が生じることを利用するもので、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
うにすれば、正の圧力波を生じた空気が慣性によってシ
リング内に押し込まれることになる。こうした慣性過給
を行わせることのできる吸気圧力振動の周期は有効管長
にて一義的に定まるので、この周期と吸気弁開閉周期と
をマツチングさせることにより、慣性過給を行い、吸気
充填効率を改善するようにしている。

ところが、自動不用機関では吸気弁開閉周期がＷ１関速
度の増大に応じて短縮されるので、特定の機関速度域で
しか吸気弁Ｒ閑周期と吸気圧力振動の周期とをマツチン
グさせることができない。そこで、この吸気圧力振動の
周期、すなわち有効管長を可変とする装置が提案され、
これを第９図に示すと、これは６気＊ｍ関に適用したも
のである（たとえば、特開昭５６−１１５８１８号、実
開昭５９−８８２２１号公報参照）。

この機関では点火順序が１−４−２−６−３−５である
ため、第１０図に示すように、１〜３番気ｖｌ（以下第
２気筒グループ１という）は各気筒の吸気弁開時期が実
質的に互いにオーバーラツプせず、また４〜６香気ｆｌ
ｌｌ（以下第２気筒グループ■という）も各気筒の吸気
弁開時期が実質的に互いにオーバーラツプしない。

これらの気筒グループ１．ＩＩの各燃焼室に連通するマ
ニホールドブランチ部（分岐部）３〜５，６〜８は箱状
のマニホールドコレクタ部（吸気集合部）９Ａ、９Ｂに
それぞれ開口され、これらのコレクタ部９　Ａ、９　Ｂ
に連通する分岐通路１１．１２は上流に位置するサージ
タンク１３に開口合流される。

また、コレクタ部９　Ａ、９　）３闇にはこのコレクタ
部間を連通ずる連通路を遮断する遮断弁１０が介装され
、この遮断弁１０はＦＩｉ閃運松条件（ｆｉ関回転速度
）に応じて開閉制御される。

たとえば、遮断弁１０が閉じられる機関低速域において
は、気筒グループ１．ＩＩ内の吸入行程にある気筒から
生じる吸気圧力振動の圧力波は、この気筒の燃焼室から
対応するブランチ部３〜８、コレクタ部９　Ａ、９　Ｂ
、分岐通路１１．１２を経由してサークタンク１３に開
口する開口端１１Ａ。

１２Ａまでの吸気通路を往復伝播するため、この開口端
１１Ａ、１２Ａが一方の管端となり、他方の管端が吸気
弁位置となる有効管長が形成される。

従って、この有効管長により、この運転域での吸気圧力
振動の周期が定まる。このため、この有効Ｗ！ｋを機関
低速域における吸気弁の開閉周期に対応して設定するこ
とにより、低速域での吸気慣性過給を良好に行うことが
できる。

これに対し、遮断弁１０が開かれる機関高速域では、ブ
ランチ部３〜８のコレクタ部９Ａ、９Ｂへの開口ｊ１３
Ａ〜８Ａを一方の管端とし他方の管端を吸気弁位置とす
る有効管長によりこの運転域での吸気圧力振動の周期が
定まる。この場合には、有効管長が機関低速域に比べて
短縮されるので、吸気圧力振動の周期が減少し、機関高
速域における吸気弁Ｉ＃！閏周期にマツチングして高速
域においても良好な吸気慣性過給が行なわれる。

従りで、機関回転速度Ｎに対する吸気の充填効率ηＣは
第３図に示す如く遮断弁５が開弁する機関低速域と開弁
する機関高速域とに対しそれぞれ最も良好な慣性過給を
行うことのできる極大息Ａ。

Ｂを有することになり、は、ぽ金運度域に渡って良好な
吸気充填効率特性が得られる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、各気筒に供給される燃料は、圧縮比が高いほ
ど圧縮温度上昇が大さくなり、良好に霧化されるのであ
るが、機関温度が低いときには、燃料の霧化がもともと
行なわれにくいので、燃料が良好に霧化するか否かは圧
縮比に大きく左右される。

たとえば、気筒間に空気の分配のばらつきがあると、気
筒間で圧縮比が異なるが、１＋、縮化の十分な気筒では
高い圧縮温度上昇を得て燃焼状態が良好となるのに対し
、圧縮比の小さい気筒では、圧縮温度上昇が期待で慇ず
燃料の霧化が十分でないことから燃焼状態が不良となり
、こうして気筒間で燃焼状態が異なると、トルク変動を
生じ機関が不安定となる。また、燃料の霧化の十分でな
い気筒では俳〃ス成分の清浄化が図れず燃費の悪化を招
く、従って、圧縮比を各気筒間で同一とするためには各
気筒への空気の分配を均等にする必要がある。

しかし、このような吸気！！置にあっては、遮断弁１０
がｌｆｉ関回転遠度Ｎのみに依存して開閉制御されるの
で、機関温度が低いときでも、機関回転数が低いときに
は遮断弁１（）が開弁状態に保持される。

遮断弁１０の閉弁状態では、各気筒の吸気弁位置と分岐
通路１１．１２の闇１１端１１Ａ、１２Ａとの間の有効
管長にて吸気圧力振動の周期が定まることを前述したが
、これらの有効性成を各気筒で同一にすることは吸気マ
ニホ・ルドの構造ｌ−困難である０例えば第９図におい
て第２気筒グループＩＩを例に採ると、４〜６番気筒の
有効ＩｒＦ悦は、吸気弁位置６１３〜８Ｂ２：開口端１
２Ａまでの間の各Ｉｒ！罠にて定まり、従って有効臂梗
は４番気筒から６番気筒に向けて艮くなる。

このため、第１２図に示すように、各気筒間でりＣが最
大となるピークがず１、例えば４番気筒のりＣのピーク
に合わせた回転速度Ｎでは４番気筒のりＣが最大となり
５番気筒、６番気筒の順に低下する。この結果、同一の
回転速度Ｎでは同一のηＣが得られることがなく、空気
を各気筒で均等に分配することができなくなり、アイド
ル時等の８！閏温度の低い運転域では、この各気筒間の
空気の分配のばらつきにより、機関が不安定となり、ま
た燃費の悪化や徘γ大成分の清浄化の不良を招くのであ
る。

この発明は、機関温度の低い運転域にも各気筒間に空気
を均等に分配することのできる吸気！！置を提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手Ｐ′ｉ＞ この発明は、吸気弁の開弁＋ｔ！ｆ期が相互にオーバー
ラツプしない気筒にて形成した気筒グループへの分岐通
路が開口合流する複数の吸気集合部と、これらの吸気集
合部の各々に連通する分岐通路が開口合流する共通のサ
ージタンクと、前記吸気集合部間を連通する連通路を遮
断する遮断弁と、機関運転条件に応じてこの遮断弁をｌ
ＩＮ閏制御する制御手段とを備える多気筒機関の吸気装
置を前提とし、この装置に、機関温度を検出する温度検
出手段と、機関温度が所定値以下のときは機関運転条件
に拘わらず前記遮断弁を開弁状態に保持する弁保持手段
とを設ける。

（作用） このように構成すると、機関温度が所定値以下の低温時
は遮断弁が開弁状態に保持される。

この状態は機関高速域と同様であり、各気筒の有効管民
は吸気か位置と吸気も合部への分岐通路の開口端との間
の臂梗にて定まる。

この場合、吸気集合部は各気筒に近接して設けられるの
で、これらの有効管長は各気筒ともほぼ等しく、従って
同一の回転速度に対し吸気光項効亨り「を同等にするこ
とがｎｌ能となり、機関（氏温時にも金気筒の実圧縮比
を同一として機関の安定化を図り、また燃費の向−１−
と俳〃ス成分の清浄化を達成することができるのぐある
。

（実施例） 第１図はこの発明を６気筒機関に適用した第１実施例を
示す概略図である。

この機関の点火順序は１　４−２−６−：（−５である
ため、ＰＩＳ２図に示すように、１〜３番気筒、４〜６
番気筒は各々各気筒の吸気弁開時期が実質的に互いにオ
ーバーラツプせず、従って１〜３香気筒か第１気筒グル
ープＩ、４〜６番気筒が第２気筒グループ１１として形
成されている。

９　Ａ　、　り　１３はこれらの気筒グループ■、Ｈの
個々の燃焼室に連通されるマニホールドブランチ部３〜
５．６〜８が開口合流するマニホールドコレクタ部（吸
気集合部）、１：）はこれらのコレクタ部９Ａ、９Ｂの
各々に連通する分岐通路１１．１２が開口合流する共通
のサージタンク、また１０はコレクタ部９　Ａ、９　Ｂ
闇を連通ずる連通路を遮断する遮断弁である。

２０は機関運転条件としての機関回転速度Ｎを検出する
回転速度センサ２１からの信号に応じてこの遮断弁１０
を開閉制御するコントロールユニットであり、たとえば
デノタル制御を行うマイクロコンピュータ等から構成さ
れる。

こうして構成される吸気装置の作用は従来例と同様であ
る。

たとえば、遮断弁１０が閉じられる機関低速域において
は、気筒グループ（、ＩＩ内の吸入行程にある気筒から
生じる吸気圧力振動の圧力波は、この気筒の燃焼室から
対応するブランチ部３〜８、コレクタ部９　Ａ、９　Ｂ
、分岐通路１１．１２を経由してサージタンク１３に開
口する開口９１１　Ａ。

１２Ａまでの吸気通路を往復伝播するため、この間口端
１１Ａ、１２Ａが一方の管端となり、他方の管端が吸気
弁位置となる有効ｖｊ長が形成される。

従って、この有効管長により、この運転域での吸気圧力
振動の周期が定まる。このため、この有効管長をｌｆｉ
［低速域における吸気弁の開開周期に対応して設定する
ことにより、低速域での吸気慣性過給を良好に行うこと
ができ尋。

なお、１つの気筒グループ１．ＩＩ内の各気ＷＩＩ和　
。

瓦間は吸気弁の開時期が実質的にオーバーラツプしない
から、対応するコレクタ＃５９　Ａ　＊　９　Ｂは吸入
行程にある１個の気筒からの吸気圧力の影響のみを受け
、吸気の干渉が生じることはない。

これに対し、遮断弁１０が聞かれる機関高速域では、ブ
ランチ部３〜８のコレクタ部９　Ａ、９　Ｂへの開口端
３Ａ〜８Ａを一方の管端とし他方の管端を吸気弁位置と
する有効管長に°よりこの運転域での吸気圧力振動の周
期が定まる。この場合には、有効管長が機関低速域に比
べて短縮されるので、吸気圧力振動の周期が減少しり機
関高速域における吸気弁開閉周期にマツチングして高速
域においても良好な吸気慣性過給が行なわれる。

従って、機関回転速度、Ｎに対する吸気の充填効率ηＣ
は第３図に示す如く遮断弁５が開弁する機関低速域と開
弁する機関高速域とに対しそれぞれ最も良好な慣性過給
を行うことのできる極大庶Ａ。

Ｂを有することになり、はぼ全速度域に渡って良好な吸
気充填効率特性が得られる。

なお、多気ｖｓＷ１関では何個かの気筒を共通のマニホ
ールドでつなぐのが普通であり、共通のマニホールドを
用いるのでは他の気筒の影響を受けることがある。たと
えば、遮断弁１０が閉弁状態にある場合を考えると、第
２図に示すように、１＠気筒の吸入行程終了前に、４香
気筒の吸入行程が始まる。その影響で、１番気筒の吸気
弁前の管内圧力が低下し、１番気筒の吸入量が減少する
。このような吸気干渉を避けるために容量の大きなサー
ジタ２り１３が設けられ、他の気筒の圧力振動を減衰さ
せているのである。同様に、遮断弁１０が開弁状態にあ
る場合の吸気の干渉を避けるために、コレクタ部９　Ａ
、９　Ｂが設けられている。

次に、この発明の詳細な説明すると、第１図において、
２２は機関温度を検出する温度センサであり、機関温度
を代表する、たとえば冷却水温度、潤滑油温度等が検出
される。

この温度信号が人力されるコン）０−ルユニット２０は
回転速度に応じて遮断弁１０の開閉を制御するだけでな
く、弁保持手段としてもｆｉ能し、この温度信号に基づ
き機関温度′ｒが所定値′ｒＯ以下のときはＩｆ１１関
運転条件に拘わらず遮断弁１０を開弁状態に保持する。

１４１はこのコントロールユニット２０をマイクロコン
ピュータで構成した場合に、このマイクロコンピュータ
の一部を構成する中火演算ユニットにて行なわれる動作
を説明する流れ図である。

この動作は所定時間毎に付なわれるものであり、図中の
番号は処理番号を示す。

２３では、機関回転速度Ｎ１機関温度Ｔが読み込まれ、
２４ではＮを所定値Ｎｏと比較することにより、Ｎ≧Ｎ
ｏであるときは高速域にあるのだから２７にて遮断弁１
０を開弁し、有効管長を短くすることにより、Ｎの高い
運転域での吸気充填効率＋７ｃを高める。

２４にてＮ＜Ｎｏであれば、低速域にあるのだから、２
６にて遮断弁１０を閉弁し、有効管長を長くすることに
より、Ｎの低い運転域でのりＣを高める。

２５．２７はこの発明の′ｇ！部となるところであり、
弁保持手段として機能する。すなわち、２４にてＮ＜Ｎ
ｏである場合に２６に進み常に遮断弁１０が閉弁とされ
るのではなく、この例では２５にてＴを所定値ＴＯと比
較し、Ｔ≦ＴＯである低温時にはそのときのＮに拘わら
ず２７にて遮断弁１０を開弁状態に保持する。

このことは、第５図に示すように、Ｎ＜ＮｏかつＴ≦Ｔ
ｏである領域が遮断弁１０を開弁する運転域として新た
に設けられたことを意味する。なお、第５図はこの実施
例の運忙条件に対する遮断弁１０のｗＲ閉特性図である
。

ところが、従来例ではこうした低温領域にも連断弁１０
が閉じられる。この場合には、吸気マニホールドの構造
上各気筒への有効Ｗ艮を同一にすることは困難であり、
各気筒間でりＣが最大となるピークがずれ、同一回転速
度では各気筒への空気が均等に分配されず、実圧縮比が
相違する。

こうした実圧縮比の相違は、低温時には燃焼室に供給さ
れた燃料の霧化の程度に太き（影響し、圧縮比の小さい
気筒では圧縮温度上昇が十分でないことから燃料が十分
に霧化せず、燃焼状態が不良となって燃費の悪化や徘〃
ス成分の清浄化の不良を招き、また燃焼状態の良好な気
筒との闇でトルク変動を生じてしまう。

これに対し、この発明ではアイドル時等の低温時は連断
弁１０が開弁状態に保持され、各気筒の有効Ｗ氏は吸気
弁位置とブランチ部３〜８の開口端３Ａ〜８Ａとの間の
管長にて定まる。

この状態は機関高速域と同様であり、コレクタ部９　Ａ
、９　Ｂが各気筒に近接して設けられることからも、こ
れらの有効管長は各気筒間ともほぼ等しくすることが可
能で、従って、同一の回転速度に対しすべての気筒の１
７ｃを同等にして空気を均等に分配することができる。

このため、各気筒間で実圧縮比を同等として同じ燃焼状
態を得ることができ、これ−より機関を安定化すること
ができるとともに、部分的に圧縮比の小さくなる気筒が
なくなることから燃費の向上と俳〃ス成分の清浄化の改
善をも達成することができる。

なお、２５にてＴ＞Ｔｏである高温時には、機関に供給
される燃料の霧化が良好であり、少々の空気の分配のば
らつきがあっても良好な燃焼状態を得ることができるの
で気筒間のトルク変動もわずかなものであり、従って、
この場合には遮断弁１０を閉じる必要はな（，２６にで
遮断弁１０を閉弁することにしている。

第６図はこの発明を■型６気＃Ｗ槻関に適用した第２実
施例の機械的構成を示す横断面図である。

なお、第７図はこの実施例の縦断面図、第８図は第６図
のＡ−Ａ線断面図である。

この例では、吸気弁の開弁時期が相互にオーバーラツプ
しない気筒グループがそれぞれパンク３０　Ａ、３０　
Ｂを形成しており、このため、吸気マニホールド３１は
隔壁３２にて複数のコレクタ部９Ａ、９Ｂに区−され、
それぞれのコレクタ部９Ａ、９Ｂに気筒グループを形成
する各気筒へのブランチ部３〜５．６〜８が開口される
。

また、コレクタ部９Ａ、９１１闇を連通する連通路３４
がコレクタ部上面に設けられ、この連通路３４に遮断弁
１０が介装されている。この場合、コレクタ部９　Ａ、
９　Ｂの連通路３４への関口部３３　Ａ、３３　Ｂは第
６図においてパンクのほぼ中央に開口されている。

従って、サージタンク１３から２つに分岐した分岐通路
１１．１２を介して空気を各気筒に分配する場合、分岐
通路１１．１２から最も遠い位置にある気筒への分配が
どうしても遅れがちとなるのであるが、この例では、低
温時に遮断弁１０が開弁されると、この連通路３４を介
して最も遠い位置にある気筒への空気の分配が容易に行
なわれ、各気筒間の空気の分配を均一にすることがで終
るので、ＰＪ１実施例よりも機関の安定化、燃費の向上
、徘γス成分の清浄化の効果を一層高めることができろ
。

なお、３５は吸気ダクト、３６は熱線式のエア７０−メ
ータ、３７はエアクリーナ、３８は燃料噴射弁である。

（発明の効果） この発明は、吸気弁の開弁時期が相互にオーバーラツプ
しない気筒にて形成した気筒グループへの分岐通路が開
口合流する複数の吸気集合部と、これらの吸気集合部の
各々に連通ずる分岐通路が開口合流する共通のサージタ
ンクと、前記吸気集合部間を連通する連通路を遮断する
遮断弁と、機関運転条件に応じてこの遮断弁を１ｊｌｌ
閉制御する制御手段とを備える多気ｔｆｊｉＰＩｉ関の
吸気装置において、機関温度を検出する温度検出手段と
、機関温度が所定値以下のときは機関運転条件に拘わら
ず前記遮断弁を開弁状態に保持する弁保持手段とを設け
たので、アイドル時等の低温時はＩｆｉ閃高速域と同様
、金気筒の有効管長を同一とすることにより、はぼ同様
の吸気充填効率が得られ空気が均等分配される。

この結果、各気筒間の実圧縮比が同等となり同、　５．
じ燃焼状態を得ることができ、機関の安定化、燃費の向
上、＃Ｐｌｆ大成分の清浄化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を６気＊槻関に適用した第１爽施例を
示す概略図、第２図はこの機関における各気筒のクラン
ク角に対する吸気弁開度特性を示す説明図、第３図はこ
の実施例におけるＩｆＩｉ関回松速度と吸気充填効率の
関係を示す特性図である。 ＃Ｉ４図はこの実施例の動作を説明する流れ図、第５図
はこの実施例の運松粂件に対する遮断弁の開閉特性図で
ある。 第６図はこの発明をＶ型６気ｖａ機関に適用した第２実
施例の機械的構成を示す横断面図、ＭＳ７図はこの実施
例の縦断面図、第８図は第６図のＡ−へ線断面図である
。 ｔＩ＆９図は従来例の６気筒機関における概略図、ＭＳ
１０図はこの機関における各気前のクランク角に対する
吸気弁開度特性を示す説明図、ｆＪＳ１１図はこの例に
おける機関回転速度と吸気充填効率の関係を示す特性図
、ＭＳ１２図はこの例の遮断弁閉弁時における第２気筒
グループの吸気充填効率の特性図である。 ＃１〜＃６・・・気筒、３〜８−・吸気マニホールドブ
ランチ部、３八〜８Ａ・・・開口端、９Ａ・・・一方の
吸気マニホールドコレクタ部、９Ｂ・・・他方の吸気マ
ニホールドコレクタ部、１（）・・・遮断弁、１１゜１
２・・・分岐通路、ＩＩＡ、１２Ａ・・・開口端、１３
・・・サークタンク、２０・・・コントＣ−ルユニット
、２１・・・回転速度センサ、２２・・・温度センサ、
３０Ａ、３０　Ｂ・・・パンク、３１・・・吸気マニホ
ールド、３２・・・隔壁、３３Ａ、３３Ｂ・・・開口部
、３４・・・連通路、３８・・・燃料噴射弁。 （汗する） 第１図 第２図 （Ｆ明鄭　ト 第１０図 ０−　　　　１２１Ｊ　　　　ｔＱｔ）−、％Ｏ−４８
０６００７２Ｌｌ第１１図 第１２図 機関回麩兎戻Ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁の開弁時期が相互にオーバーラップしない気筒に
   て形成した気筒グループへの分岐通路が開口合流する複
   数の吸気集合部と、これらの吸気集合部の各々に連通す
   る分岐通路が開口合流する共通のサージタンクと、前記
   吸気集合部間を連通する連通路を遮断する遮断弁と、機
   関運転条件に応じてこの遮断弁を開閉制御する制御手段
   とを備える多気筒機関の吸気装置において、機関温度を
   検出する温度検出手段と、機関温度が所定値以下のとき
   は機関運転条件に拘わらず前記遮断弁を開弁状態に保持
   する弁保持手段とを設けたことを特徴とする多気筒機関
   の吸気装置。