JPS6296726A - 多気筒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、吸気の動的効果を利用して、エンジンの出力
特性を向上させる多気筒エンジンの吸気装置に関する。

（従来技術） 従来から、吸気の動的効果を利用して、充填効率を高め
、これによって高出力を得るようにしたエンジンが知ら
れている。この形式のエンジンは、吸気弁の作動に起因
して吸気系に生じる吸気負圧波を吸気通路上流側で反転
させ、気筒の吸気タイミングに合わせて、燃焼室に正圧
波として導入し、吸気の押し込み効果を碍ようとするも
のである。

従って、吸気の動的効果を利用するためには、吸気装置
に圧力波の振動系を形成し、所定のタイミングで圧力波
を燃焼室に導入する必要がある。しかし、圧力波の振動
系の固有振動数は、通常は、吸気装置ごとに画一的に定
まり、従って圧力波が燃焼室に戻るタイミングは、一定
となるのに対し、圧力波による吸気の押し込み効果が望
まれるタイミングは、エンジン回転数の変化に依存する
。従って吸気の動的効果が得られる回転数、すなわち、
同調回転数は、圧力波がちょうどエンジンの吸気工程中
に戻ってくる比較的狭い回転数領域に限られ、出力向上
効果も、同調回転数付近においてしか得られないことと
なる。このような事情に鑑がみ、特開昭５５−２９０７
８号公報に開示された装置では、異なる長さの圧力波伝
播経路を有する２つの圧力波振動系を形成し、回転速度
に応じて圧力波振動系を切換え、これによって、低回転
から高回転にわたる広い回転数領域で出力特性を改善す
るように構成している。

（発明が解決しようとする問題点） 吸気の動的効果を利用するエンジンでは、圧力波の伝播
経路が長くなるように、振動系を構成すると、低回転域
で同調回転数が得られ、伝播経路を短かくすると高回転
領域で同調回転数が得られる。この場合、吸気弁の作動
に起因して、吸気系に生じる圧力波は、負圧波であるの
で、これを吸気の押し込み効果を与える正圧波として燃
焼室に導くためには、圧力波の振動系の末端に、負圧波
を正圧波に反転させる反転部を設ける必要がある。

負圧波を反転させるためには、負圧波が伝播してきたと
き、その谷部を補填するための一定の吸気量が必要とな
るがこの反転部は、一般のガソリンエンジンでは、特開
昭５５−２９０７８号に示されるようにサージタンク等
の一定の容積を有する容積部を吸気通路のスロットル弁
下流に設けるこ、とによって構成される。しかし、この
ようにするとスロットル弁下流の吸気通路容積が増大し
、スロットル弁の応答速度が遅くなって、適正な吸気制
御ができなくなるという問題がある。

（上記問題を解決するための手段） 本発明は、上記問題を解決するために設けられたもので
、本発明の吸気装置は、主吸気通路と同等の断面積を有
し、該主吸気通路の一部を構成する分岐部と、該分岐部
から分岐して各気筒の燃焼室に連通ずる独立吸気通路と
前記主吸気通路のスロットル弁よりも上流に設けられ吸
気系に生じた負圧波を反転させるための一定の容積を有
する容積部と、前記各独立吸気通路を比較的短い経路で
連通ずる連通路と、該連通路の独立吸気通路接続部付近
に設けられる開閉弁とを備えている。そして、前記開閉
弁は、少なくともエンジンの高負荷低回転時に閉じ高回
転時に開かれるようになっている。本発明の主吸気通路
の分岐部すなわち吸気マニホルド及び連通路は、主吸気
通路の流路断面積と同じ程度の比較的小さい断面積を有
するように形成される。また、反転部は、主吸気通路に
直接拡大部を設けて形成することもできるが、主吸気通
路から分岐した容積部を設けるようにしてもよい。また
、エアクリーナの下流側チャンバを利用することもでき
る。本発明の構造では、開閉弁が閉じている場合には、
吸気導入開始時に生じた負圧波は、独立吸気通路を上流
側に伝播し、さらに分岐部を通って主吸気通路を上流に
伝播してスロットル弁上流側の容積部に達する。そして
、容積部において、反転して正圧波となり、負圧波の伝
播経路を逆に伝播して、気筒が吸気行程にある場合には
、吸気の押し込み効果を伴って燃焼室に戻る。従って、
この場合には、負圧波の伝播経路は比較的長くなり、正
圧波として燃焼室に戻る時間も長くなる。また、開閉弁
が開いている場合には、負圧波は、独立吸気通路から、
連通路に伝播する。連通路において、負圧波の谷部が、
連通路内の吸気及び吸気行程を行っていない他気筒の吸
気通路を介して連通路に補給される吸気によって補填さ
れることにより、負圧波は反転して正圧波となる。この
反転正圧波は、同様に負圧波の伝播経路を逆に伝播して
、気筒が吸気行程中にある場合には、燃焼室に戻って吸
気の押し込み効果を与える。この場合には、負圧波の伝
播経路が短くなり、従って、正圧波として燃焼室に戻る
時間も短かくなる。従って、本発明では、吸気の導入開
始時に生じた負圧波による吸気の押し込み効果は、閉弁
時では、負圧波の伝播経路が長いので、比較的低回転側
で得られ、開弁時では負圧波の伝播経路が短かいので、
比較的高回転側で得られる。そして、本発明では、開閉
弁は、少なくとも高負荷低回転時には、閉じられ、高回
転時には、開かれるように制御される。

（発明の効果〉 本発明によれば、開閉弁を、低回転時に閉じ、高回転時
に開くようにしているので、吸気系に発生した負圧波は
、低回転時には、長い伝播経路で高回転時には短かい伝
播経路で、それぞれ伝播し、異なる２つの回転域で吸気
の押し込み効果を与える。従って、上記のような開閉弁
の制御を行うことにより、本発明では、低回転時におい
ても高回転時においても吸気の押し込み効果を碍で、充
填効率を増大させ、出力向上を図ることができる。

この場合、低回転時においては、スロットル弁上流に設
けられた容積部により負圧波を反転させ、高回転時にお
いては、独立吸気通路に設けられた連通路を利用して反
転させるようにしている。従って、本発明の構造では、
スロットル弁下流側の・　吸気通路容積をできるだけ抑
えることができ、スロットル弁の開閉時の応答性を高く
維持することができる。また、スロ７）ル弁下流に設け
られたサージタンク等の大きな容積部に反転機能をもた
せるようにして吸気の押し込み効果を得ようとする構造
では低速運転時容積部上流側吸気通路の圧力変動を利用
しようとした場合この容積部での圧力減衰が大きくなる
が、本発明の構造では、このような問題′もない。

（実施例の説明） 以下、本発明の実施例につき、図面を参照しつつ説明す
る。

第１図から第３図を参照すれば、本例のエンジン１は、
４気筒エンジンであり、シリンダブロック２には４つの
シリンダボア３が形成され各シリンダボア３にはピスト
ン４が往復動自在に配置される。シリンダブロック２の
上方にはシリンダヘッド５が結合されており、シリンダ
ボア３のピストン上方部空間とシリンダヘッド５の下部
凹部とによって形成される空間は、燃焼室６を構成する
。

燃焼室６には、吸気ボート７及び排気ポート８が開口し
ており、シリンダヘッド５には該吸気ポート７、排気ポ
ート８に通じるように独立吸気通路９、排気通路１０が
それぞれ形成される。そして、吸気ポート７には、吸気
弁１１が、排気ポート８には排気弁８ａがそれぞれ組合
わされる。

シリンダヘッド５の上方部には、カムシャフト１２、ロ
ッカーシャフト１３、ロッカーアーム１４を備えた動弁
機構が配置され、この動弁機構は、シリンダヘッドカバ
ー１５により外部と遮断され、保護されている。各気筒
の独立吸気通路９はシリンダヘッド５から水平方向に延
びて主吸気通路１６の１部として構成される分岐部１６
ａにそれぞれ接続されている。各独立吸気通路９には、
シリンダヘッド５の近くに、燃料噴射弁１７が取付けら
れ、独立吸気通路９内に所定のタイミングで燃料を噴射
供給するようになっている。また、連通路１８は、気筒
の配列方向に延びて、上方向から各独立吸気通路９に接
続される。さらに、連通路１８の独立吸気通路９への接
続部９ａ付近には、該連通路１８を開閉する開閉弁２０
が設けられている。第２図に示すように開閉弁２０を作
動するためにアクチュエータ２０ａが設けられており、
該アクチュエータ２０ａは、吸気負圧によって作動させ
られるようになっている。この場合、開閉弁２０作動用
の負圧は、独立吸気通路９の分岐部１６ａ下流に接続さ
れた負圧管２１によって取出され、チェック弁２２、バ
キュームタンク２３、及びソレノイド弁２４を介してア
クチュエータ２０ａの作動部に導入される。この負圧の
供給、遮断は、ソレノイド弁２４によって制御されるよ
うになっており、該ソレノイド弁はエンジン回転の変化
に応じてエンジンの低回転域では開閉弁２０を閉じ高回
転域では開くように作動する。

主吸気通路１６の上流端にはエアクリーナ２５が設置さ
れ、エアクリーナ２５の下流には吸気流量を計量するエ
アフローメータ２６が設けられるとともに、その下流に
は、吸気弁の開弁による吸気導入開始時に生じる負圧波
を反転させるための一定の容積を有する容積部１９がも
設けられる。さらに、容積部１９の下流にはスロットル
弁２７が配置される。本例では、主吸気通路１３、独立
吸気通路９、連通路１８、いずれも同じ程度の流路断面
積を有する管状部材によって構成される。

以上の構造において、吸気弁１１の開弁時には、燃焼室
６内に吸気の負圧波が生じ、この負圧波は、独立吸気通
路９内を上流側に伝播する。そして、開閉弁２０が閉じ
ている場合には、負圧波は、独立吸気通路９内を伝播し
、第１連通路１８の上流側主吸気通路３の分岐部から主
吸気通路内を上流に伝播して、容積部１９に達する。容
積部１９において負圧波は正圧波に反転する。容積部１
９内で生じた反転正圧波は、負圧波の容積部１９への伝
播経路を逆にたどって下流側に伝播し、最終的に燃焼室
６に到達する。このとき、当該気筒が吸気行程中である
場合には、この反転正圧波は、吸気の充填量増大効果を
もたらす。開閉弁２０が閉じている場合の圧力波の伝播
経路は、比較的長く、従って、圧力波が燃焼室に戻る時
間が長くなる。

このため、圧力波による吸気の充填効率増大効果による
出力の改善は、第４図に曲線ａで示すように、開弁時間
が長い比較的低回転側において、得られる。また、開閉
弁２０が開いている場合には、負圧波は、独立吸気通路
９内を上流側に伝播し、独立吸気通路９の接続部から連
通路１８内に到達する。連通路１８に到達した負圧波は
主として、吸気を行っていない他気筒の吸気通路から、
連通路１８を介して導入される吸気により波の谷部が補
填されるととにより反転する。そして、反転して生じた
正圧波は、伝播経路を逆にたどって、燃焼室６に反転正
圧波として戻ってくる。この場合には、圧力波の伝播経
路が開閉弁２０が閉じている場合に比して短かく、圧力
波が燃焼室に戻ってくるタイミングは早くなる。従って
、開閉弁２０が開いている場合には、比較的高回転域で
吸気の押し込み効果が得られ、出力特性を改善すること
ができる。この結果、開閉弁２０が開いている場合には
、第４図の実線すで示すように比較的高回転側にピーク
を有するような出力特性が得られる。

本例では、第４図における特性曲線ａＳｂが交差する点
Ｃにおける回転数を越えるときには開閉弁　−２０を開
くように制御される。これによって、本例の構造では、
第４図に示すように低回転から高回転にわたる広い領域
で出力特性を改善することができる。また、本例の構造
では、低回転側での圧力波の振動源は、スロットル弁上
流側に容積部を得るようにして比較的長い伝播経路で構
成し、高回転側では負圧波の反転部を、大きな容積部を
設けることなく、他気筒への吸気通路からの吸気補給を
利用する比較的小断面積の連通路１９を設けることによ
って別の振動系を構成したので、スロットル弁２７下流
の吸気通路容積の増加を有効に抑えることができ、優れ
たスロットル弁２７の応答性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例に係るエンジンの概略図、
第２図は、第１図のエンジンの部分断面図、第３図は、
第１図のエンジンの吸気装置の斜視図、第４図は、第１
図のエンジンの出力特性を表わすグラフである。 １・・・・・・エンジン、２・・・・・・シリンダブロ
ック、４・・・・・・ピストン、５・・・・・・シリン
ダヘッド、６・・・・・・燃焼室、９・・・・・・独立
吸気通路、１６・・・・・・主吸気通路、１８・・・・
・・連通路、１９・・・・・・容積部、２０・・・・・
・開閉弁。 第１図 第３図 第４図 回私林

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主吸気通路と同等の断面積を有し、該主吸気通路の一部
   を構成する分岐部と、該分岐部から分岐して各気筒の燃
   焼室に連通する独立吸気通路と前記主吸気通路のスロッ
   トル弁よりも上流に設けられ吸気系に生じた負圧波を反
   転させるための容積を有する容積部と、前記各独立吸気
   通路を比較的短い経路で連通する連通路と、該連通路の
   独立吸気通路接続部付近に設けられる開閉弁とを備え、
   前記開閉弁は、少なくともエンジンの高負荷低回転時に
   閉じ高回転時に開かれるようになったことを特徴とする
   多気筒エンジンの吸気装置。