JPS627923A - 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） 本発明はエンジンの吸気装置に関するものである。

（従来技術） エンジンにおいて、その全運転域を通じて高水準の出力
特性を得るためには、吸気の充填効率を高めたり、ある
いは燃料の気化・霧化を促進させて燃料の燃焼性の改善
を図ることが有効であることは従来より知られており、
このような技術思想に立脚する従来技術としては、たと
えば特公昭５９−３２６．５６号公報あるいは特開昭５
５−２９０７８号公報に開示される如きものが知られて
いる。

前者のエンジンの吸気装置は、吸気通路を、通路面積の
大きい第１通路と通路面積の小さい第２通路の２つの通
路で構成し、高出力が要求されるエンジンの高負荷運転
時には第１通路と第２通路の両方から吸気導入を行なっ
て吸気の充填効率を高め、逆に吸気流量が少なく従って
、吸気流速の低下により燃料の気化・霧化状態が悪化す
るエンジンの低負荷運転時には、第１通路を閉じて第２
通路のみから吸気導入を行ない、これによって吸気流速
を高速に維持して燃料の気化・霧化を促進させるととも
に、高速流によりスワールを発生させて混合気のミキシ
ング状態を良好ならしめるようにしたものである。

一方、後者のエンジンの吸気装置は、エンジンの吸気ボ
ートに連通ずる吸気通路の長さを可変とし、エンジンの
高速域においては通路長さの短い通路から、またエンジ
ン低中速域においては通路長さの長い通路からそれぞれ
吸気導入を行なうことにより、吸気弁の開閉に伴う吸気
通路内の圧力波による吸気慣性効果をエンジンの全回転
域を通じて的確且つ有効に吸気の充填作用に寄与せしめ
もって吸気の充填効率の向上を図るようにしたものであ
る。

ところが、エンジンの出力向上という点において有効な
これらの２つの手段は、その構成及び機能が大きく異な
るところから同一の吸気装置に併設することが難しく、
従って、現在のところこれら２つの手段を併設した吸気
装置は見あたらない。

（発明の目的） 本発明はこのような現状に鑑み、吸気通路の通路面積と
通路長さをエンジンの運転状態に応じて同時に可変制御
可能とし、もってエンジン低負荷運転時における燃料の
気化・霧化の促進とエンジンの高負荷運転時におけるエ
ンジン出力の向−１−とを同時に実現し得るようにした
エンジンの吸気装置を提供することを目的とするもので
ある。

（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的を達成するための手段として、燃焼
室に至る吸気通路を第１吸気通路と第２吸気通路とで構
成し、該第１吸気通路にエンジン低負荷運転時に該通路
内を流れる吸気の流れを規制する規制弁を備えたエンジ
ンの吸気装置において、上記第１吸気通路の通路長さを
、エンジン低速時にエンジン高速時よりも長く変化さＨ
る通路長可変手段を備えたものである。

（作　用） 本発明では上記の手段によって、 （１）　　エンジンの低負荷運転時には規制弁の規制作
用により第１吸気通路と第２吸気通路の２つの吸気通路
のうち第２吸気通路のみから吸気導入が行なわれるため
、２つの吸気通路から同時に吸気導入が行なわれる場合
に比して吸気流速をより高速に維持することができ、そ
れだけ燃料の気化・霧化が促進され燃焼特性が向」−す
る、（２）エンジンの高負荷運転時には規制弁による通
路規制作用が解除され第１吸気通路と第２吸気通路の両
方の通路が開かれて大きな吸気通路面積が確保され、吸
気の吸入抵抗が低減されることと、エンジンの回転速度
に応じて通路長可変手段が作動しエンジンの高速域にお
いては通路長さの短い高速用通路が、またエンジンの低
速域においては通路長さの長い低速用通路がそれぞれ開
いて吸気の慣性効果がエンジンの各回転域毎に的確且つ
有効に作用せしめられることとの相乗効果によって吸気
の充填効率がより一層高められ、エンジンの高出力化が
実現される、 等の作用が得られる。

（実施例） 以下、第１図ないし第３図を参照して本発明の好適な実
施例を説明する。

（Ｉ：構成） 第１図には本発明の実施例に係る吸気装置を備えた自動
車用エンジンの吸気系要部が示されており、同図におい
て符号１はエンジン本体、２はシリンダブロック、３は
シリンダヘッドである。

シリンダヘッド３には、該シリンダヘッド３の側端面３
ａと燃焼室６とを連通せしめる如く湾曲通路状に形成さ
れた大通路面積をもつ主吸気ボート４と、該主吸気ボー
ト４の下側において該主吸気ボート４の吸気弁８の直上
流側位置と上記シリンダヘッド側端面３ａとを相互に連
通せしめる如く形成された小通路面積をもつ副吸気ボー
ト５とが形成されている。尚、この副吸気ポート５は、
該副吸気ポート５から燃焼室６内に導入される吸気によ
ってスワールを発生させ得るように該燃焼室６に対して
水平方向に適宜に変位して配置されている。

この主吸気ボート４と副吸気ポート５には、後述する吸
気マニホールド１０が締着固定されている。

吸気マニホールドｌＯは、適宜容積をもつサージタンク
１１と、該サージタンク１１と上記シリンダヘッド側端
面３ａに衝合せしめられる衝合面１０ａとの間を連通ず
る２つの吸気通路、即ち、大通路面積を有し１」っシリ
ンダヘッド側端面３ａへの衝合状態においてその下流端
１２ａが−１−肥土吸気ボート４に重合連通せしめられ
る第１吸気通路１２と、該第１吸気通路１２の下側に位
置し且つシリンダヘッド側端面３ａへの衝合状態におい
てその下流端１３ａが−Ｆ記副吸気ボート５に連通せし
められる小通路面積をもつ第２吸気通路１３とを有して
いる。

第１吸気通路１２は、その吸気」１流側部分を２つの分
通路、即ち、サージタンクＩＩの−Ｆ端部ＩＩａに連通
する湾曲状で且つ長大管長をもつ第１分通路２１とサー
ジタンク１１の下端側部１１ｂに連通ずる短小管長をも
つ第２分通路２２とに分岐形成している。従って、第１
吸気通路１２は、長短２つの通路、即ち、第１分通路２
１を介してサージタンク１１と衝合面１０ａ間を連通せ
しめる通路長さの長い低速用通路１４と、第２分通路２
２を介してサージタンク１１と衝合面１０ａ間を連通せ
しめる通路長さの短い高速用通路１５とを有することと
なる。尚、この低速用通路１４と高速用通路１５の通路
長さは、それぞれエンジンの低速域あるいは高速域にお
いて十分な吸気慣性効果が得られるようにエンジン回転
数（即ち、吸気弁８の開閉周期）、気柱内における圧力
波の伝播速度等の諸条件に基づいて設定される。

さらに、この第１分通路２１と第２分通路２２との分岐
点には、筒状の弁室Ｉ８内に弁体１７を、該弁室１８内
で矢印Ｒ−Ｌ方向に回動可能に組付けてなる制御弁１６
が取付けられており、該制御弁１６によって上記低速用
通路１４と高速用通路１５がそれぞれ開閉制御される。

即ち、制御弁１６の弁室１８は、その外周壁に径方向に
適宜離間して３つの弁ボート即ち、」二記第１分通路２
１に連通ずる第１弁ボート３１と」二記第２分通路２２
に連通ずる第２弁ボート３２と第１吸気通路１２の下流
端部１２ａに連通ずる第３弁ポート３３３を形成してお
り、この各弁ボート３１，３２．３３を回動操作される
弁体１７によって適当に開閉する＝７− ものである。従って、第１図に示す如く弁体１７の両端
部１７ａ、＋７ｂがそれぞれ第１弁ボート３１の第３弁
ボート３３寄り口縁部３１ａど、第２弁ボート３２の第
３弁ボート３３寄り口縁部３２ａに位置した制御弁１６
の第１の弁位置においては、低速用通路１４と高速用通
路１５がともに閉塞され、第２吸気通路１３のみが有効
とされる。

一方、第２図に示す如く弁体１７の両端部１７ａ。

１７ｂがそれぞれ第１弁ボート３１の反第３弁ポート３
３寄りの口縁部３１ｂと、第３弁ポート３３の第２弁ボ
ート３２寄り口縁部３３ａ位置した制御弁１６の第２の
弁位置においては、低速用通路１４が開放され、高速用
通路１５は閉塞される。

従って、この状態においては第１吸気通路１２の低速用
通路１４と第２吸気通路１３とが有効とされる。

さらに、第３図に示す如く弁体１７が上記第２の弁位置
よりもさらに矢印■７方向に回動してその両端部＋７ａ
、、１７ｂがそれぞれ」二記第２弁ボート３２の第１弁
ボート３１寄りの口縁部３２ｂと、−８＝ 第３弁ポート３３の第１弁ポート３１寄り口縁部３３ｂ
の近傍位置に位置した第３の弁位置においては、低速用
通路１４が極小通路面積ながら開通し、また高速用通路
Ｉ５はその全開位置近くまでの開通している。即ち、こ
の状態においては、低速用通路Ｉ４と高速用通路＋５が
、その通路面積に差はあるものの両方とも同時に開通さ
れ、且つ第２吸気通路１３も開放されている。

このように、制御弁１６は３つの弁位置に択一的に設定
されるわけであるが、この制御弁１６の開閉制御は、エ
ンジンの運転状態に応じてコンピュータから出力される
制御信号を受けて作動するアクチュエータ（図示省略）
により行なわれる。即ち、エンジンの低負荷運転時には
回転速度の高低にかかわらず第１の弁位置に設定される
。

これに対して、エンジンの高負荷運転時には、回転速度
に応じてその弁位置が選択設定される。

即ち、エンジンの高負荷低速運転時には、第２図に示す
第２の弁位置に、また高負荷高速運転時には第３図に示
す第３の弁位置にそれぞれ設定され尚、この実施例にお
いては、制御弁１６が特許請求の範囲中の規制弁と通路
長可変手段の両方を兼ねている。

さらに、制御弁１６の弁室１８の内部と−Ｌ記第２吸気
通路１３は、該弁室１８の外周壁部分を−１−下方向に
貫通させて形成した第１貫通孔４■こよって相互に連通
せしめられている。また、第１吸気通路１２と第２吸気
通路１３とは、上記衝合面１０ａの近傍位置にしかも該
第２吸気通路１３側から上記主吸気ボート４内を臨み得
る如く傾斜させて形成した第２貫通孔４２によって連通
せしめられている。

又、第１吸気通路１２の吸気下流端１２ａの」二方位置
には、インジェクター７が取付けられている。

（■；作動並びにその作用） 続いて、この吸気装置の作動並びにその作用をエンジン
の運転状態毎にそれぞれ説明する。

（ｎ−ａ：エンジンの低負荷運転時） エンジンの低負荷運転時には、第１図に示す如く制御弁
１６が第１の弁位置に設定され、第２吸気通路１３のみ
が開通しており、吸入空気は矢印Ａで示す如くザージタ
ンク１１から第２吸気通路１３及び副吸気ボート５を通
って燃焼室６内に吸入される。この場合、エンジンの要
求吸気量は少ないものの吸気導入が小通路面積をもつ第
２吸気通路１３を介して行なわれるため吸気流速が高速
に保持され、その結果、燃料の気化・霧化が促進される
とともに、スワール効果により燃料と空気とのミキシン
グ作用が促進せしめられ、より高水準の燃焼特性並びに
燃費効率が実現される。

尚、この場合、インジェクター７か設けられた第１吸気
通路１２が閉じられているため該第１吸気通路１２に連
通ずる主吸気ボート４側に向けてインジェクター７から
燃料が噴射された場合、燃料の気化・霧化が十分に行え
ないのではないかとも懸念されるが、この実施例のもの
においては、第１貫通孔４１及び第２貫通孔４２を介し
て第１吸気通路１２と第２吸気通路１３とを相互に連通
〜１１− させているため、第２吸気通路１３側を流通する吸入空
気の一部が該第１貫通孔４１と第２貫通孔４２を通って
該第２吸気通路Ｉ３側から第１吸気通路１２側に流入し
て該第１吸気通路１２内を主吸気ボート４側に向って流
下し、インジェクター７から主吸気ボート４内に向けて
噴射される燃料をその吸気流によって混合撹拌する如く
作用する。

従って、インジェクター７を第１吸気通路１２側に設け
ているにもかかわらず燃料の気化・霧化状態は高水準に
維持されることとなる。

又、この実施例のものにおいては、第１貫通孔４１が弁
室１８の最下端部に形成されているため、吸気中に含ま
れていた水分の凝縮による水は、スムーズにこの弁室１
８内から排出される。このため、制御弁１６の腐食によ
る作動不良が未然に防止され、咳制御弁Ｉ６による通路
制御が長期に亘って良好に維持されることとなる。

（Ｉ［−ｂ：高負荷低速運転時） この場合には、第２図に示す如く制御弁１６が第２の弁
位置に設定されており、従って、吸気は第１吸気通路１
２の低速用通路１４と第２吸気通路１３の両方から導入
される。

この場合には、大きな通路面積が確保されたことによる
吸気流通抵抗の低減効果と、吸気通路長さを長く設定し
たことによって得られる吸気の慣性効果との相乗効果に
よってより高水準の吸気充填効果が実現され、それだけ
エンジンの高出力化が図れる。

又、この際、第２吸気通路１３を通って吸入される吸気
流によって燃料の気化・霧化とスワール発生が促進され
、燃焼特性及び燃費効率が高水準に保持される。

（ＩＩ　−ｃ：高負荷高速運転時） この場合にも、上記高負荷低速運転時と同様に、吸気通
路面積の確保による吸気流通抵抗の低減効果と、通路長
さを短く設定したことによって得られる吸気慣性効果と
の相乗効果により高水準の吸気充填効率が得られるとと
もに、第２吸気通路１３を流通する吸気流によって燃料
の気化・霧化とスワール発生とが促進され、高水準の燃
焼特性と燃費効率が実現される。

さらに、この状態においては、第１吸気通路１２の低速
用通路１４が若干量いているため、該低速用通路１４か
ら常時少量ではあるが吸気導入が行なわれている。この
ようにすると、たとえばエンジンの運転状態が第３図に
示す高速運転状態から第２図に示す低速運転状態に移行
する場合（即ち、高速用通路１５を閉じて低速用通路１
４のみを開口させる場合）、通路切換前後を通じて吸気
が連続して低速用通路１４を流通しているため、通路切
換時において一時的に吸気導入が中断されるというよう
なことがなくなり、その結果、通路切換時にお（Ｊる一
時的な吸気量不足に起因する混合気の過濃状態が未然に
防止され、出力変動のない高水準の燃焼特性が得られる
こととなる。

（発明の効果） 本発明のエンジンの吸気装置は、燃焼室に至る吸気通路
を第１吸気通路と第２吸気通路とで構成し、該第１吸気
通路にエンジン低負荷運転時に該通路内を流れる吸気の
流れを規制する規制弁を備通路の通路長さを、エンジン
低速時にエンジン高速時よりも長く変化させる通路長可
変手段を備えたことを特徴とするものである。

従って、本発明のエンジンの吸気装置では、（１）　　
エンジンの低負荷運転時には規制弁の規制作用により第
１吸気通路と第２吸気通路の２つの吸気通路のうち第２
吸気通路のみから吸気導入が行なわれるため、２つの吸
気通路から同時に吸気導入が行なわれる場合に比して吸
気流速をより高速に維持することができ、それだけ燃料
の気化・霧化が促進され燃焼特性が向上する、 （２）エンジンの高負荷運転時には規制弁による通路規
制が解除され第１吸気通路と第２吸気通路の両方の通路
が開かれて大きな吸気通路面積が確保され、それにより
吸気の吸入抵抗が低減されることと、エンジンの回転速
度に応じて通路長可変手段が作動しエンジンの高速域に
おいては通路長さの短い高速用通路が、またエンジンの
低速域においては通路長さの長い低速用通路がそれぞれ
開いて吸気の慣性効果がエンジンの各回転域毎に的確且
つ有効に作用せしめられることとの相乗効果によって吸
気の充填効率がより一層高められ、エンジンの高出力化
が実現される、 等、エンジンの燃焼特性及び出力特性という面において
多大の効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るエンジンの吸気装置の要
部縦断面図、第２図及び第３図は第１図に示した吸気装
置の状態変化図である。 ｌ・・・・・エンジン本体 ２・・・・・シリンダブロック ３・・・・・シリンダヘッド ４．５　・・・吸気ボート ７・・・・・インジェクター １０・・・・吸気マニホールド １１・・・・サージタンク １２・・・・第１吸気通路 １３・・・・第２吸気通路 １４・・・・低速用通路 １５・・・・高速用通路 １６・・・・制御弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃焼室に至る吸気通路を第１吸気通路と第２吸気通
   路とで構成し、該第１吸気通路にエンジン低負荷運転時
   に該通路内を流れる吸気の流れを規制する規制弁を備え
   たエンジンの吸気装置であって、上記第１吸気通路の通
   路長さを、エンジン低速時にエンジン高速時よりも長く
   変化させる通路長可変手段を備えたことを特徴とするエ
   ンジンの吸気装置。