JPS6299625A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JPS6299625A
JPS6299625A JP23799985A JP23799985A JPS6299625A JP S6299625 A JPS6299625 A JP S6299625A JP 23799985 A JP23799985 A JP 23799985A JP 23799985 A JP23799985 A JP 23799985A JP S6299625 A JPS6299625 A JP S6299625A
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cylinder
engine
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Mitsuo Hitomi
光夫 人見
Yoshikuni Yada
矢田 佳邦
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Mazda Motor Corp
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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、多気筒エンジンにおいて吸気の動的効果(慣
性効果または銭鳴効rA)を利用して出力の向上を図る
ようにしたエンジンの吸気1ffiの改良に関するもの
である。
(従来の技術) 従来より、エンジンの吸気装置において、吸気通路内に
生じる吸気圧力振動を利用して、吸気弁が閉じる寸前に
正の吸気圧力波が吸気ボートに伝達されるように、吸気
圧力振動の周期と吸気弁の開閉周期とをマツチングさせ
ることにより、この正の圧力波が生じた空気が慣性によ
って燃焼室内に強制的に押し込まれて、吸気の充填効率
を高めるようにづることは知られている。このような吸
気の動的効果としては、各気筒毎においてその吸気開始
に伴って生じる負の圧力波が吸気通路上流側の大気また
は容積部(例えばり一一ジタンク等)への間口端で反射
され正の圧力波となって吸気ボー1へ方向へ戻されるこ
とを利用した慣性効果、J5よび吸気干渉を生じない気
筒間における吸気圧力振動が共iすることを利用したJ
(鳴効果がある。
ところで、多気筒エンジンにおいては、吸気(j程が連
続し吸気弁の間弁明間がΔ−バラツブグる気筒同士が集
合する集合部では、吸気干渉によりほぼ一定の(1圧に
保持されて圧力波の伝播を緩衝するダンピング)頂面を
有することから、吸気行程にある気筒の吸気通路内の吸
気圧力振動は実質的に気筒と上記集合部どの間を圧力波
が往復伝播する振動となり、その個有振動数は上記集合
部の位置で決定される。また、吸気弁の開閉周期と吸気
圧力振動の周期とをマップーングさせることができるの
は特定の回転域に限られる。これらのことから、通常の
吸気系構造では上記慣性効果および共鳴効果を全回転域
に亘って発揮させることができない。
そのため、従来、実開昭59−58736号公報に開示
されるように、多気筒エンジンにJ5いて、各気筒を吸
気行程が連続しない気筒群に分(プ、各気筒の吸気系を
、互いに独立した気筒別の独立吸気通路r気筒群別の集
合部まで延ばし、該各気筒群別の集合部を互いに独立し
た気筒群別の共通吸気通路で上記集合部より上流側で束
合させるように構成して、各気筒群において主に低回転
域で共鳴効果を得るようにするとともに、上記各気筒群
別の集合部を大きな容積の容積部として各気筒1υに主
に高回転域で慣性効果を得るようにする。さらに、上記
気筒群別の集合部上流側において、各気筒群別の集合部
同士を連通ずる連通部および共通吸気通路の途中同士を
連通ずる連通部を設け、該各連通部をエンジン回転数に
応じて開閉弁で開閉制御することにより、上記共鳴効果
の発生回転域を可変とし、よって上記の慣性効果および
共鳴効果によって低回転から高回転までのほぼ全回転域
に亘って吸気充填効率を良好に高めて出力の向上を図る
ようにしたものが提案されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかるに、上記提案のものでは、高回転域で慣性効果を
得るべく気筒群別の集合部の容積を大きくしておくと、
低回転域において圧力波が該集合部で減衰されて共鳴効
果を十分に発揮できないという問題がある。さりとて、
上記気筒群別の集合部の容積を上記圧力波の減衰が生じ
ない程度の妥当な大きさにすると、上記の共鳴効果は良
好に得られるものの、該集合部において圧力波の反射。
反転が十分に行われず、高回転域での慣性効果を十分に
発揮できないことになる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的と
づるところは、各気筒の独立吸気通路をその途中から分
岐させて相互に連通させるようにすると、この連通部で
圧力波の反転作用が起って1貫性効宋が10られること
に着目し、これに基づいて低回転域および高回転域にお
いて吸気の動的効果(慣性効果または共鳴効果)を共に
有効に発揮させて、広範囲の回転域に亘って出力向上を
図ることにある。
(問題点を解決づるための手段) 上記の目的をj構成するため、本発明の解決手段は、各
気筒を吸気行程か)!!統しない気筒群に分け、各気筒
の吸気系を、互いに独立した気筒別の独立吸気通路で気
筒群別の集合部まで延ばし、該各気筒詳別の集合部をU
いに独立した気筒δY別の共通吸気通路で上記集合部よ
り上流側で集合きせるように構成することを前12とす
る。そして、このような吸気系において、上記独立吸気
通路の途中から分岐して独立吸気通路を相互に連通ずる
連通部を設ける。さらに、各独立吸気通路の連通部への
各分岐部に、少なくともエンジンの高負荷時、エンジン
回転数が設定値以下のときに閉じ、設定値以上になると
聞く制御弁を設ける構成としたものである。
ここで、上記連通部による独立吸気通路相互間の連通は
、吸気行程が連続する気筒同士の独立吸気通路間の連通
であっても該連通部で圧力波の反転作用が一応生じるが
、吸気行程が連続しない2つ以上の気筒の独立吸気通路
相互間を連通し、吸気行程が連続する気筒の独立吸気通
路を含む場合には吸気行程が連続しない他の気筒の独立
吸気通路を含めて連通ずれば、該連通部での圧力波の反
転作用が十分に行われるので好ましい。
(作用) 上記の構成により、本発明では、高出力が要求される少
なくと−b高口荷時において、エンジン回転数が設定値
以下の低回転域では、制御弁の閉作動により連通部によ
る独立吸気通路相互間の連通が遮断されている。このた
め、気筒群別の集合部の容積を圧力波の減衰が生じない
程度の大ぎさにしておくと、例えば各気筒群の吸気系に
おいて共鳴効果が十分に発揮されることになる。
一方、エンジン回転数が設定値以上の高回転域では、制
御弁の開作動により、独立吸気通路相互間が連通部によ
って連通される。これにより、各気筒の吸気行程で発生
した負圧波が該連通部で反射2反転して正圧波となって
各気筒の吸気ボー]・に戻ることにより、各気筒毎に慣
性効果が有効に発揮されることになる。以上のことから
、低回転から高回転までの広い回転域に亘って吸気の充
填効率が高められて出力の向上が可能となる。
尚、上記気筒群別の集合部の容積を大きくして上記の共
鳴効果をある程度犠牲にした場合には、制御弁が閉じて
いる設定回転数以下の領域において、上記共鳴効果が発
生する回転域よりも高い回転域で上記集合部での圧力波
の反則1灰転作用による慣性効果が得られて、例えば低
・中・高の3つの回転域で出力向上を図ることができる
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第1図〜第3図は本発明を直列型6気筒エンジンに適用
した場合の第1実施例を示し、第1図および第2図はそ
の概略構造を、第3図は要部の縦断構造を示している。
同図において、18〜1「はエンジン本体2内に直列状
に形成された第1〜第6気筒であって、その点火順序は
第1→第4→第2→第6→第3→第5の気筒類に行われ
る。この各気筒1a〜1[にはそれぞれピストン3上方
に燃焼室4が形成され、該燃焼室4には吸気ボート5お
よび排気ボート6が開口しており、該吸気ポート5には
吸気弁7が、排気ボート6には排気弁8がそれぞれ各ボ
ー1−を所定のタイミングで開閉するように配設されて
いる。
上記各気筒1a〜1「は、吸気行程(点火順序)が連続
しない第1および第2気筒群△、Bに分けられ、第1気
筒群Aは第1.第2および第3気筒1a〜1Cからなり
、第2気筒11# Bは第4.第5および第6気筒1d
〜1[からなる。第1気筒群Δにおける第1〜第3気@
i a〜1Cの各吸気ボート5には、互いに独立した気
筒別の第1〜第3独立吸気通路98〜9Cの下流端が連
通接続され、これら第1〜第3独立吸気通路9a〜9C
の上流端は気筒群別の第1集合部10Aに集合されてい
る。また、第2気筒群Bにおける第4〜第6気筒1d〜
1rの各吸気ボート5には、同じく互いに独立した気筒
別の第4〜第6独立吸気通路9(1〜9fの下流端が連
通接続され、これら第4〜第6独立吸気通路9d〜9f
の上流端は気筒群別の第2集合部10Bに集合されてい
る。さらに、上記第1集合部10Aには気筒群別の第1
几通吸気通路11Aの下流端が、また第2集合部10B
には気筒群別の第2共通吸気通路11Bの下流端がそれ
ぞれ連通接続され、これら第1および第2共通吸気通路
11△、11Bの上流端は上記集合部10A、10Bよ
り上流側において主集合部12に集合され、該主集合部
12は主吸気通路13を介して大気に間口している。そ
して、上記各独立吸気通路9a〜9fは同径、同通路長
さに形成されているとともに、各共通吸気通路11A、
11Bも同径、同通路長さに形成されている。また、気
筒群別の第1.第2集合部10△、IOBはそれぞれ管
状に形成されていて、該台集合部10A。
10Bで圧力波の減衰が生じない程度の容積に設定され
ている。以上の構成により、各気筒1a〜1fの吸気系
は、他の気筒と吸気干渉しない吸気通路の有効長として
気筒別の独立吸気通路9a〜9fと気筒群別の集合部1
0△、10Bと気筒群別の共通吸気通路11△、11B
とからなる通路を有していて、各気筒群においてす(鳴
効宋を発揮するように構成されている。
さらに、上記第1気筒群Aにあける第1〜第3独立吸気
通路98〜9Cの途中箇所には、第1〜第3の各独立吸
気通路98〜9Cから分岐する分岐孔14を介して第1
〜第3独立吸気通路98〜9Cを相互に連通部る第1連
通部15Aが設けられている。また、同じく、第2気筒
群Bにおける第4〜第6独立吸気通路9d〜9[の途中
箇所には、第4〜第6の各独立吸気通路9d〜9「から
分岐する分岐孔14をf−Lで第4〜第6独立吸気通路
9d〜9fを相nに連通する第2連通部15Bが設(ブ
られている。尚、上記各独立吸気通路98〜9fの連通
部分岐箇所はほぼ同一位置であって、該各連通分岐箇所
から各気筒1a〜1fまでの通路長は略同−長さに設定
されている。
そして、上記各分岐孔14にはそれぞれ1分岐孔14を
開閉する。詳しくは圧力波の伝播を実質的に許容又は■
止し得るように開閉するυ制御弁16が配設されており
、これら各I制御弁16は、単一のバルブシi!フト1
7に一体的に連動可能に固定されていて、図示していな
いが、エンジン運転状態(エンジン回転数およびエンジ
ン負荷)を検出する運転状態検出手段の出力を受Gノる
IIJ御回路によりアクチュエータを介して開閉制御さ
れ、上記第1連通部15Aによる第1〜第3独立吸気通
路98〜9C相17間の連通および第2連通部15Bに
よる第4〜第6独立吸気通路98〜9f相互間の連通を
エンジン運転状態に応じてtl+制御し、少なくともエ
ンジン高負荷時においてエンジン回転数が設定値以下の
低回転域では閉じられ、エンジン回転数が設定値以上と
なる高回転域では開かれるように構成されている。この
ようなエンジン回転数に応じた制御弁16の開閉作動は
、少なくとも高出力が要求される高負荷時において行わ
れるようにすればよく、低負荷時には制御弁16が開状
態または開状態に保たれるようにしてもよい。
尚、18は各独立吸気通路9a〜9fの連通部分岐箇所
より下流に設けられた燃料噴射弁である。
次に、上記実施例の作用について述べるに、例えば高出
力が要求される高負荷時において、エンジン回転数が設
定値以下の低回転域では、各制御弁16が閉じていて、
第1連通部15Aによる第1〜第3独立吸気通路98〜
9C相互間の連通および第2連通部15Bによる第4〜
第6独立吸気通路9d〜9f相互間の連通がそれぞれ遮
断されている。この状態では、第1気筒群への第1〜第
3気筒18〜1Cおよび第2気筒群Bの第4〜第6気筒
1d〜1fにJ5いては、その吸気系として気筒別の各
独立吸気通路98〜9「と気筒群別の各集合部10A、
10Bと気筒群別の各共通吸気通路11△、11Bとか
らなる通路つまり各気筒1a〜1f力日う主集合部12
に至る通路が気筒間の吸気干渉を生じない共鳴吸気系を
構成し、しかもこの通路長さは比較的長くてその個有振
動数が低回転域での吸気弁7の開閉周期にマツチングす
ることから、低回転域で上記共鳴吸気系により共鳴効果
が41効に得られて吸気充填効率が高められる。その際
、上記共鳴吸気系の一部を構成する気筒a別の各集合部
10A、10Bは、圧力波の伝播時その減衰が生じない
程度の容積に設定されているのに、上記共鳴効果を十分
に発揮させることができる。
一方、エンジン回転数が設定値以上となる高回転域では
、各1−制御井16が開いて、第1連通部15Aにより
第1〜第3独立吸気通路9a〜9c相n間が連通し、第
2連通部15Bにより第4〜第6独立吸気通路9d〜O
f相互間が連通している。
この状態では、各気筒1a〜1fの吸気行程で生じる負
圧波が上記連通部15A又は15Bで反射。
反転されて正圧波が各気筒1a〜1fの吸気ポート5に
伝播されるという慣性効果が得られ、かつこの負圧波お
よびその反射波(正圧波)の伝播に供される通路長さが
短くなってその吸気圧力振動周期が高回転域での吸気弁
7の開閉周期にマツチングすることから、高回転域で慣
性効果が有効に4qられて吸気充填効率が高められる。
しかも、この高回転域では、各連通部15A、15Bに
より、吸気行程が等間隔(240°毎)に行われる気筒
の独立吸気通路98〜9C又は9(1〜9f相互間が連
通されているので、同じ気筒群A又はB内の他の気筒か
ら伝播する圧力波も上記連通部15A又は15Bを介し
て有効に作用することになり、この気筒間の圧力伝播に
より高回転域での吸気充填効率が大幅に高められる。
したがって、第7図に示すように、少なくとも高負荷時
に、上記低回転域の共鳴効果(実線で示ず)と高回転域
の慣性効果(破線で示す)とが得られる各回転数の中間
回転数に相当する上述の設定回転数N+を境に、これよ
り低回転側で制御弁16を閉じ、これより高回転側でυ
制御弁16を開くようにすることにより、低回転から高
回転までの広い回転域に亘って出力トルクを向上させる
ことができる。
尚、上記実施例では、気筒群別の各集合部10A、10
Bの容積を圧力波の減衰が生じない程度の大きさにした
が、圧力波の反射1反転が生じる程度に大きくしてもよ
い。この場合には、第8図に示すように、低回転域にお
いて実線で示す如く上述の共鳴効果は上記集合部10A
、10Bによる圧力波の減衰によって幾分低下するもの
の、この共鳴効果の生じる回転域よりも高い回転側で上
記集合部10A、10Bでの圧力波の反射1反転による
慣性効果が1qられて、中回転域での出力が向上する。
なお、高回転域では上述と同様の慣性効果が得られる。
(他の変形・実施例) 上記第1実施例の変形として、第1図で仮想線で示すよ
うに、第1連通部15Aと第2連通部15Bとを一体化
した連通部15として第1〜第6の全ての独立吸気通路
98〜9「相互間を連通させるようにしてもよい。また
、第4図に示すように、気筒群別に拘泥せずに、第1気
筒1aと第2気筒1bとの独立吸気通路9a 、9b相
互間を第1連通部15’A1’、第3気筒1Cと第4 
気’I’?+ 1dとの独立吸気通路9c、9d相互間
を第2連通部15′Bで、第5気筒10と第6気固1f
との独立吸気通路9c、9f相互間を第3連通部15′
Cでそれぞれ連通するようにしてもよい。このように、
連通部による連通は、少なくとも吸気行程が連続しない
2つの気筒の独立吸気通路を含む連通であれば、たとえ
吸気行程が連続する気筒を含んでいても吸気行程の連続
しない他の気筒を含む3つ以上の気筒の独立吸気通路相
互間を連通ずれば、慣性効果を十分かつ有効に発揮する
ことができ好ましいが、吸気行程が連続する2つの気筒
の独立吸気通路間の連通であっても、この連通部での圧
力波の反射1反転作用が一応得られて慣性効果を発揮し
得る。
さらに、第1図で仮想線で示づ如く、気筒群別の第1と
第2との共通吸気通路11A、11Bの途中同士を連通
部19で連通し、かつ該連通部1つをエンジン運転状態
に応じて開閉弁(図示せず)で開閉もり御するようにし
た共鳴効果可変機槽を設けて、共鳴効果が発生する回転
域を高回転側へ移行させるようにしてもよい。
また、第5図および第6図は型6気筒エンジンに適用し
た場合の第2実施例を示し、このV型6気筒エンジンの
場合、一方のバンク側に第1゜第3および第5気筒1a
、lc、1cが、他方のバンク側に第2.第4および第
6気筒lb、1d。
1fがそれぞれ設けられていて、その点火順序は第1→
第2→第3→第4→第5→第6の気筒類に行われるので
、第1.第3および第5気rfJ1 a 。
1c、1eによって吸気行程の連続しない第1気筒群△
を構成し、第2.第4および第6気筒1b。
1(1,iFによって吸気行程の連続しない第2気筒群
Bを構成している。そして、第1気筒群△の各気筒1a
、  1c、icはそれぞれ気筒別の独立吸気通路9a
 、9c 、9cを介して気筒群別の第1集合部10A
に集合され、また第2気筒群Bの各気筒1b、1(1,
1fは同じくそれぞれ気筒別の独立吸気通路9b 、9
d 、9fを介して気筒群別の第2集合部10Bに集合
され、ざらに上記各集合部10A、10Bが気筒群別の
第1.第2共通吸気通路11A、11Bを介して該集合
部10A、10Bより上流側の主集合部12に集合され
て、各気筒1a〜1fの吸気系が構成されている。
このような吸気系において、第133よび第2独立吸気
通路9a 、9bの途中から分岐して両独立吸気通路9
a 、9bを相Hに連通ずる第1連通部15 Aを、ま
た第3 J5よび第4独立吸気通路9c、9dの途中か
ら分岐して両独立吸気通路9c。
9dを相互に連通する第2連通部15 Bを、さらに第
5および第6独立吸気通路9e、9fの途中から分岐し
て両独立吸気通路9e、9fを相互に連通する第3連通
部15 Cをそれぞれ両バンク間に跨って設けるととも
に、各独立吸気通路9a〜9「の対応する各連通部15
″Δ〜15″Gへの分岐孔14に、少なくとも高負荷時
、エンジン回転数が設定値以下のときに閉じ、エンジン
回転数が設定値以上となると聞く制御弁16を設けたも
のである。
本例においても、上記第1実施例と同様に、少なくとも
高負荷時に低回転域での共鳴効果と高回転域での慣性効
果が得られて全回転域で出力の向上を図ることができる
。尚、この場合、各連通部15 A〜15 Gは、両バ
ンク間のスペースを4i効利用した配置性のイj利さの
観点から、吸気行程の連続する気筒同士の独立吸気通路
相互間を連通して該各連通部15 ” A〜15 ” 
Cでの圧力波の反射1灰転作用により高回転域での慣性
効果を1qたが、吸気行程の連続しない気筒の独立吸気
通路相互間を連通部で連通部る方が、該連通部での圧力
波の反則1皮転作用が十分に発揮されることから、例え
ば第6図で仮想線で示す如く第1.第3、第5気筒1a
、1c、1eの各独立吸気通路9a 、9c 、9e相
互問および第2.第4.第6気筒11+、1d、”Hの
各独立吸気通路9b、9d29「相互間をそれぞれ連通
部15A、15Bで連通ずることが慣性効果の点で好ま
しい。
尚、制御弁20の開閉は、必ずしも実施例のように設定
回転数以下の全回転域で閉じ、それ以上の全回転域で開
くものでな(でもよい。即ち、吸気系の構造や使用回転
域によっては、第7,8図の回転域のより低回転側ある
いはより高回転側で制御弁の閉と開とのトルク特性の逆
転が起こり得る。そのようなfA域では、トルク特性の
高い方に制御弁を間あるいは開にすることによって乗り
換えれば良い。
また、以上の説明では、6気筒エンジンの場合について
述べたが、本発明は4気筒その他の多気筒のエンジンに
対しても同様に適用できる。例えば、4気筒エンジンの
場合には、低回転1aJ5よび高回転域で共に慣性効果
によって出力の向上が図られることになる。
さらにまた、各気筒を吸気行程の連続しない気筒群に分
ける分は方としては、上記実施例の如く2つに限らず、
3つ以上に分けてもよい。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明のエンジンの吸気¥i置に
よれば、吸気11程が連続しない気筒群の吸気系を気筒
別の独立吸気通路と気筒群別の集合部a5よひ共通吸気
通路で構成して低回転域で共鳴効果または慣性効果を有
効に発揮させる一方、上記下流側吸気系としての独立吸
気通路相互間を連通部によって少なくとも高負荷時に高
回転域で連通させて慣性効果をイ1効に発揮させるよう
にしたので、高出力が要求される高負荷1時においても
低回転から高回転までの広い領域に亘って出力を有効か
つ十分に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を例示し、第1図〜第3図は第1
実施例を示し、第1図および第2図はそれぞれ全体[略
構成を示づ模式平面図および模式斜視図、第3図は第1
図のI−III線断面図である。 第4図は連通部構造の変形例を示す第2図相当図である
。第5図J3 J:び第6図は第2実施例を示し、第5
図はその全体概略構成の模式平面図、第6図は第5図の
Vl−Vl線断面図である。第7図および第8図はそれ
ぞれ本発明により得られるエンジン回転数に対する出力
トルク特性を示す図である。 1a〜1C・・・気筒、9a〜9C・・・独立吸気通路
、10A・・・第1集合部、10B・・・第2集合部、
11A・・・第1共通吸気通路、11B・・・第2共通
吸気通路、14・・・分岐孔、15A、15’ A、1
5″△・・・第1連通部、15B、15’ 8.15″
B・・・第2連通部、15’C,15”C・・・第33
!!通部、15・・・連通部、16・・・制御弁、A・
・・第1気筒群、B・・・第2気筒群。 特許出願人    マツダ株式会社 代 理 人   弁理士 前 1) 弘′。 −砿J1ビ一−一−−1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)各気筒を吸気行程が連続しない気筒群に分け、各
    気筒の吸気系を、互いに独立した気筒別の独立吸気通路
    で気筒群別の集合部まで延ばし、該各気筒群別の集合部
    を互いに独立した気筒群別の共通吸気通路で上記集合部
    より上流側で集合させるように構成したエンジンの吸気
    装置において、上記独立吸気通路の途中から分岐して独
    立吸気通路を相互に連通する連通部を設け、各独立吸気
    通路の連通部への各分岐部に、少なくとも高負荷時、エ
    ンジン回転数が設定値以下のときに閉じ、設定値以上に
    なると開く制御弁を設けたことを特徴とするエンジンの
    吸気装置。
JP60237999A 1985-10-24 1985-10-24 エンジンの吸気装置 Expired - Fee Related JPH073175B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59148438U (ja) * 1983-03-25 1984-10-04 トヨタ自動車株式会社 多気筒内燃機関の吸気装置
JPS60164619A (ja) * 1984-02-06 1985-08-27 Toyota Motor Corp 多気筒内燃機関の吸気装置

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