JPS63195318A - 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充填効率を向１−
するようにしたエンジンの吸気装置に関するものである
。

〔従来技術及びその問題点〕

従来から、エンジンの作動に伴う吸気圧力の変動を利用
して吸気の充填効率を高めるようにしたエンジンの吸気
装置は種々知られている。

例えば特開昭５９−１７３５２０号公報に示された装置
では、吸気マニホールドを吸気順序が隣り合わない気筒
群同士にまとめて複数に分割し、七の各吸気マニホール
ド集合部より上流側で吸気通路を合流させ、各吸気マニ
ホールド集合部相互間、及び各吸気マニホールド集合部
とと温合流部との間の吸気通路相互間を夫々容積室を介
して連絡し、これらｚｔａ所の連絡部に第１及び第２の
開閉弁を夫々設け、これらの弁をエンジンの運転条件に
応じて開閉制御するようにしている。こめ装置によると
、両開閉弁が閉じられているとさと、第２の開閉弁のみ
開かれるときと、第１開閉弁が開かれるときとで、吸気
圧力波の反射位置が段階的に切替わり、圧力振動の周期
に関係する通路の実質長さが変化する為、低速、中速、
高速の６城で動的効果を高めて充填効率の向上を図るこ
とが出来る。

ところが、このような従来装置では、あくまで、外部か
ら導入した吸気を各気筒に供給する流路となる吸気通路
（吸気マニホールド及びそのｈｆｃ側の吸気通路）に、
上記のような動的効果をもたせる為の構造を組込むよう
にしている為、吸気系が複雑化すると共に、吸気通路の
長ざが制約され、吸気系のレイアウト等に制限を受ける
。その上、吸気供給を行なう吸気通路のみで動的効果を
持たせるだけでは、要求される運転域に応じた動的効果
の調整の自由度、及び充填効率の向上度合に限界がある
。

（発明の目的） 本発明は、上記の如き事情に鑑み、吸気系の構造を比較
的簡略化し得、且つ、吸気系の設計の自由度及び動的効
果の調整の自由度を高めることが出来るようにしつつ、
エンジン低速時には吸気の動的効果により充填効率を高
め、少なくとも高負荷高回転域では吸気通路抵抗を減少
させてより−・層充填効率を向とすることが出来るエン
ジンの吸気装置を提供するものである。

（発明の構成） この為、本発明に係るエンジンの吸気装置は、燃焼室に
吸気を供給する吸気ポートに加え、吸気行程中に開かれ
る補助吸気ポートと、この補助吸気ポートに連通路を介
して連通ずる吸気拡大室とを設けると共に、上記連通路
内に於ける気柱の固有振動数が、低回転数域内の特定ニ
アシン回転数での単位時間当りの二／ジン１気筒の吸入
回数の整数倍となるように、上記連通路の通路長さを設
定し、且つ上記吸気拡大室と上記吸気ポートに接続する
吸気通路のスロットル弁下流とを接続する接続通路を設
け、該接続通路に少なくとも高負荷高回転域で開成され
る開閉弁を介装して構成されている。

このように構成することにより、エンジン低速時には補
助吸気ポートと吸メ拡大室とを結ぶ連通路に於いて共振
する圧力波を生じさせ、この共振圧力波によりエンジン
の吸入力を強化させて充填効率を向上させる一方、少な
くとも高負荷高回転域では外部からの吸気が通常の吸気
ポートに加えて補助吸気ポートからも供給されることと
なる為、実質的に吸気通路抵抗桔が拡大し通路抵抗の減
少により充填効率を向上出来るものである。

（発明の実施例） 第１図は、末完りＪの一実施例を示し、４気筒４サイク
ルのレシプロエンジンに本発明装置を適用している。こ
れらの図に於いて、エンジン本体ｌの各気筒２には２ビ
ストジ３の上方に燃焼室４が形成されている。この燃焼
室４には、吸気弁５により開閉されて燃焼室４に吸気を
供給する吸気ポート６と、排気弁７により開閉される排
気ポート８とが開口し、更にこれらに加え、吸気の動的
効果を高める為の補助吸気ポート９が開口している。こ
の補助吸気ポート９は、補助吸気弁ｌＯによって吸気行
程中に開かれるようになっている。

各気筒２の吸気ポート６は気筒別の吸気通路１１に接続
され、この気筒別の吸気通路１１は、その−ヒ流側部分
で２叉に分岐した長い通路部１１ａとシャツタ弁３２を
介装した短い通路部１１ｂとが形成され、これら通路部
１１ａ、１１ｂによって上流側吸気通路１２から外気が
導入されるサージタンク１３に接続合流されている。上
流側吸気通路１２にはエアクリーナ１４、エアフロメー
タ１５及びスロットル弁１６が配設されており、各吸気
通路１１には燃料噴射弁１７が装備されている。又、排
気ポート８は排気マニホールド１８に接続されている。

一方、各補助吸気ポート９は、上記サージタンクとは別
に設けられた吸気拡大室２１に気筒別の連通路２２を介
して接続合流されている。

上記連通路２２の通路長さは、連通路２２内に於ける気
柱の固有振動数が単位時間ちりのエンジンの気筒毎の吸
入回数の整数倍となるエンジン回転数が実用回転数域内
に存在するように設定されている。つまり、上記吸入回
数はエンジン回転数によって定まり、また連通路２２内
の気柱の固有振動数は連通路２２の通路長さに関係する
ので、実用回転数域内の要求に応じた特定のエンジン回
転数で、上記固有振動数が上記吸入回数の整数倍（例え
ば２倍もしくは４倍）になるという条件が得られるよう
に、連通路２２の通路長さが設定されている。

又、上記吸気拡大室２１は、上記特定エンジン回転数よ
りも高い特定エンジン回転数で開となるシャツタ弁２３
が介装された接続通路２４によって、スロットル弁１６
下流側に設けたサージタンク１３に接続されている。

上記シャツタ弁２３は、エンジン回転センナ２５、エン
ジン水温センサ２６及びスロットル開度センサ２７から
の信号奄受ける電子制御ユニット２８により、三方電磁
弁２９及び負圧応動式のアクチュエータ３０等の駆動手
段を介して制御され、エンジン高回転時に接続通路２４
を開通させるようになっている。又、上記シャツタ弁２
３の開動作に同期して負圧応動式の７クチユエーク３１
により連通部ｆｌｂのシャー７り弁３２が開動作するよ
う構成されている。

このように構成する吸気装置では、接続通路２４に介装
されたシャツタ弁２３が、第２図中に斜線で示す如き所
定の高負荷高回転域に於いて、電子制御ユニット２Ｂか
らの信号により三方電磁弁２９・アクチュエータ３０を
介して開弁される。この為、上記運転領域に於いては。

補助吸気ポート９がサージタンク１３に連通され、吸気
ポート６と補助吸気ポート９の両方から燃焼室４内に吸
気が供給される。従って、吸気通路断面積が実質的に拡
大され、通気抵抗が減少するので、高負荷高回転時の吸
気充填効率をより一層向上出来る。

又、この際、アクチュエータ３１によりシャツタ弁１１
ｂも開弁して吸気通路１１が実質的に短くされることに
より、吸気通路１１の動的効果を付与するようにしであ
るので、更に充填効率を高めることが出来る。

尚、シャツタ弁２３の開弁領域をロード・ロードライン
（第２図中にＬで示す）よりも多少低く設定しているの
は、多少のアクセル操作でシャツタ弁２３が切封操作さ
れてトルク変動が生じるのを防止する為である。

一方、シャツタ弁２３が閉じている斜線領域以外の低回
転・低負荷領域の特定エンジン回転数に於いては、補助
吸気ポート９と吸気拡大室２１とを連通路２２で結ぶ系
によって、以下に説明する動的効果が得られる°。

第３図は、特定の工〉・ジン回転数に於ける吸気行程で
の吸気弁５及び補助吸気弁１０の間作！ｌ１ｌ（線Ａ、
Ｂ）に対応した圧力変動を示している。この図に於いて
、ＩＯ及びＩＣは吸気弁５の開時期及び閉時期、ＴＤＣ
及びＢＤＣはピストン３の上死点及び下死点を表わして
いる。この図に示す圧力変動を説明すると、ピストン３
の作動に伴い、容積変化率が大きい吸気行程途中迄は気
筒内及び吸気ポート６付近の吸気圧力が低下（負圧が増
大）シ、吸気行程途中からは次第に圧力が１−昇するこ
とにより、吸気ポート６付近の基本吸気圧力波形は線Ｃ
のようになる。一方、気筒内の圧力変化により補助吸気
ポート９付近にも吸気行程途中で負圧が生じ、これが連
通路２２を伝播し、吸気拡大室２１で正圧に反転して反
射されることにより連通路２２内に圧力振動が生じる。

そして、この圧力振動が気筒内の圧力変動と共振したと
き、補助吸気ポート９付近にｌｌＤで示す大きな圧力波
が得られる。この共振状１ムでは、上記圧力波（線Ｄ）
の影響で吸気行程途中に於ける気筒内の負圧が大きくな
って吸入力が増大する為吸気圧力波が強化され（線Ｅ）
、これによって吸気行程終期における吸気ポート付近の
圧力の上昇度も高められ、吸気ポート６からの吸気供給
量が増加する。更に、吸気行程終期に補助吸気ポート９
付近の圧力が高くなれば、補助吸気ポート９からも、吸
気拡大室２１に貯えられた吸気が燃焼室４に押し込まれ
る。

第４及５図は、上記の共振による効果が得られる２種類
の状態を示している。即ち、第４図に示すように連通路
２２の気柱の固有振動数が単位時間当りの吸入回数の２
倍（固有振動の周・　　期Ｔ１が吸入周期Ｔｏのｌ／２
）となった場合、連通路２２の圧力波（−〇＋）が共振
状態となって吸気圧力波（線Ｃ）が強化される。

又、第５図に示すように連通路２２の気柱の固有振動数
が単位時間当りの吸入回数の４倍（固有振動の周期Ｔ２
が吸入周期ＴＯのｌ／４）となった場合も、連通路２２
の圧力波（線Ｄ２）が共振状態となって吸気圧力波（線
Ｃ）が強化され、更に補助吸気ポート９からの吸気押込
み作用も得られる。そして、連通路２２の有効通路長さ
をｉｅ、エンジン回転数をｎ、音速をａとすると。

Ｊｌｅ　＝（１８０／３１３０）　Ｘ（８０／ｎ）Ｘ（
ａ／２）　　　＝（ｆ）となれば第４図の状態が得られ
、 ｌｅ　＝（１８Ｇ／３８０）　Ｘ（８Ｇ／ｎ）Ｘ（ａ／
２）　Ｘ（１／２）・・・■ となれば第５図の状態が得られる。

このように、エンジンの低凹転域等では補助吸気ポート
９と吸気拡大室２１とを連通路２２で連通した系での圧
力波の共振により動的効果が高められ充填効率を高める
ことが出来る。

尚、この場合、シャツタ弁３２が閉じて吸気通路１１が
実質的に最〈なり、吸気通路１１による動的効果を付与
することが出来る。そして。

補助吸気ポート９側の共振系が本来の吸気供給の為の吸
気系とは別個に設けられているので。

本来の吸気系に於ける吸気通路１１の長さや形状τが制
約されず１本来の吸気系はレイアウトの都合等に応じて
比較的自由に設計し得る。

又、上記吸気通路１１に生じる基本的な吸気圧力振動を
適当な１７２７回転数で吸気周期と同調させるように吸
気通路１ｌｔ−設定しておく場合でも、これとは別に連
通路２２によって所望のエンジン回転数で共振による効
果を持たせるように設定し得るので、両方の系によって
相乗的に動的効果を高め、或いは本来の吸気系による動
的効果が小さい回転数域で連通路２２内に共振を生じさ
せて動的効果を補うというようなＪｌ整がＭｉ意に可能
となり、動的効果の調整の自由度が高められる。

（発明の効果） 本発明に係るエンジンの吸気装置に依れば、エンジン低
速域では吸気拡大室と連通路により気筒内の圧力変化を
増幅して充填効率を向上でき、少なくとも高負荷高回転
域では吸気通路断面積を実質的に拡大して吸気抵抗を減
少することによって充填効率を高めることが出来る。

又、吸気拡大室と連通路の共振系を通常の吸気系とは別
に設けている為、エンジン低速域に於いて本来の吸気系
のみで動的効果を持たせる場合よりも設定の自由度に富
み、吸気通路等の構造を簡略化することが由来、又、木
米の吸気系と連通路等の共振系により相乗的〈動的効果
を高めることも可能である。

４、ｖ４面の筒！ｌｋな説明 第１図は本発明に係る吸４Ａ装置の一実施例を示す概略
構成図、第２図はシャッタ３ｔの開領域を示す二次元テ
ーブル、第３図は吸気行程での圧力変動状態をバルブ開
閉タイミングと共に示す説明図、第４図及び第５図は連
通路内の圧力波が共振する状態となる２種類の具体例に
ついての説明図である。

ｌ・・・エンジン本体　２・・・気筒 ４・・・燃焼室　　　　６・・・吸気ポート９・・・補
助吸気ポート １６・・・スロットル弁　２１・・・吸気拡大室２２・
・・連通路　　　　２３・・・シャツタ弁２４・・・接
続通路 ２Ｂ・・・電子Ｍ御ユニット ３０・・・７クチュエータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室に吸気を供給する吸気ポートに加え、吸気行程中
   に開かれる補助吸気ポートと、この補助吸気ポートに連
   通路を介して連通する吸気拡大室とを設けるとともに、
   上記連通路内に於ける気柱の固有振動数が、低回転数域
   内の特定エンジン回転数での単位時間当りのエンジン１
   気筒の吸入回数の整数倍となるように、上記連通路の通
   路長さを設定し、且つ上記吸気拡大室と上記吸気ポート
   に接続する吸気通路のスロットル弁下流とを接続する接
   続通路を設け、該接続通路に少なくとも高負荷高回転域
   で開成される開閉弁を介装したこと、を特徴とするエン
   ジンの吸気装置。