JPS63268917A - 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、特に共鳴効果を利用して
充填効率を向上させるようにした多気筒□エンジンの吸
気装置に関する。

（従来技術） 吸気弁開閉時に吸気通路内に生起される圧力変という技
術思想は従来からよく知られている。

たとえば、特公昭６０−１４１６９号公報に記載された
ものでは、吸気開始時に吸気ボート付近に発生した負の
圧力波が上流側に伝播していって反転し正の圧力波とな
って吸気弁のところまで戻ってくるタイミングを吸気弁
を閉じるタイミングと旨くマツチングさせることで、い
わゆる慣性効果により充填効率の向上を図っている。そ
して、特に多気筒エンジンの吸気系を吸気行程の隣り合
わない気筒毎に２つに分割することによってとくに低速
域での共鳴効果を高め、また各吸気系の中間部相互を適
宜連通させて吸気系の固有振動数を変えることで高速域
での充填効率をも向上させようとしている。

また、このような共鳴効果を利用して充填効率を高めよ
うとすれば吸気系がどうしても長くなり大型化するが、
これをできるだけコンパクトにまとめようということで
、例えば特開昭５９−５６５号公報記載のように、マニ
ホルド装置をＶ形工小型の構造物とするよう工夫したも
のも知られている。

ところで、吸気系にはまた吸気弁を閉じることによる圧
力変動がある。つまり、吸気弁を閉じたとき吸気ボート
付近に正圧波が発生し、これが上流側に伝播していって
ボリューム部で反転する。

そして、この圧力変動が吸気系の固有振動数と同調する
と、共鳴現象によって強い脈動波となる。

そこで、この脈動波によって吸気行程終期に吸気ボート
部が高い正圧となるようセツティングすることでエンジ
ンの充填効率を向上させることができる。

ところが１．このような共鳴効果を利用した充填効率の
向上は、セツティングしたある特定の運転域でしかその
効果が出ない。その連−転載をはずれたところではむし
ろマイナスの作用が出てしまう。

そこで、エンジンの低速側あるいは高速側のいずれかに
重点をおいて充填効率を改善しトルク向上を図ることに
なるが、中・高速域でこの共鳴効果を得ようとすると反
転部までの長さを短くすることになるので、各気筒の吸
気ボートから反転部までの長さのばらつきが大きくなり
、気筒間で共鳴効果がアンバランスとなってしまう。と
くに、共鳴効果を大きくするためには反転部までの吸気
系に拡大部を設けたくないという事情や、また■形エン
ジンの場合などでは左右バンクの間に吸気系を収めてボ
ンネットラインを出来るだけ下げたいという要求がある
ことから、吸気系にサージタンク部を設けないようにし
た場合には、この共鳴効果のアンバランスはさらに顕著
なものとなるので高速域でこれを利用することはできな
い。それに対して、エンジンの低速域でこの共鳴効果を
得ようとする場合には、反転部までが長くなるので気筒
間のばらつきが小さくなる。したがって、このような反
転による脈動波は主として低速側で利用するのが得策で
ある。しかしながら、吸気系をこのように低速側のトル
ク改善に合わせてセツティングしたのでは、高速側のト
ルク特性はむしろ悪化してしまうことになる。気筒間に
ばらつきがない状態で共鳴効果を高め、しかも吸気系を
コンパクトにまとめようとしたとき、前記特公昭６０−
１４１６９号公報記載のように単に吸気系の固有振動数
を可変として高速側、低速側の双方でマツチングさせる
だけでは問題は解決されない。また、前記特開昭５９−
５６５号公報記載のものは、Ｖ形エンジンの吸気系をコ
ンパクトにまとめる点についてはひとつの方向を示すも
のではあるが、高速域あるいは低速域双方で共鳴効果を
得ることについては何等解決策とならない。

（発明の目的） 本発明は共鳴効果により充填量を向上させようとすると
きの上記問題点に鑑みてなされたものであって、中高速
域の広い範囲で高い共鳴効果を得ることのできるエンジ
ンの吸気装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、ボリューム部で反転させる場合の脈動波の同
調点に対して、閉塞端を設けて圧力波を反射させた場合
の同調点が伝達距離でいって丁度脈動波を利用すること
によって中高速で同調させた場合の気筒間のばらつきを
抑え十分な共鳴効果を得るようにしたものであって、そ
の構成はっぎのとおりである。すなわち、本発明に係る
エンジンの吸気装置は、多気筒エンジンの吸気系を共鳴
系を構成する気筒群に分けるとともに、それぞれの群毎
に主吸気通路と該主吸気通路に連通ずる閉塞通路とを設
け、前記主吸気通路の拡大部による反転波と前記閉塞通
路、の閉塞端によ、る反射波とをエンジンの中高速域で
同調させるようにしたことを特徴としている。

（作用） 共鳴系を構成する気筒群毎に、第１図に示すように上流
に拡大部を備えた主吸気通路と閉塞端を有する閉塞通路
が設けられており、拡大部までの主吸気通路の長さＱｌ
に対して閉塞通路の長さａ、をほぼ２倍とした場合に拡
大部による反転波と閉塞端による反射波がほぼ同位相と
なる。したがって、エンジンの中高速域においてこれら
反転波と反射力波が得られる。このようにして得られた
圧力波の正圧部が中高速域において吸気弁が閉じる寸前
の吸気弁位置に伝達されることになるので、共鳴効果に
より中高速域での充填効率が向上する。

第２図は、上記のような作用を模式的に示している。細
い実線で示す波形はこの共鳴系の各気筒の圧力波からな
るベースとなる反転波である。なお、第２図では第１気
筒（＃１）の吸気弁閉（ＩＣ）時期と第２気筒（＃２）
の吸気弁開（■０）時期とが重なり、また＃２のｔＣと
＃３のＩＯが重なっているが、これらは実際には多少の
ずれがあるものである。これに対して、１点鎖線で示す
波形はある気筒（＃３）の吸気弁閉によって発生した圧
力波が閉塞端で反射して返ってきたときの圧力波の状態
を示している。上記の、ようにＱｔｈ＜１２＋のほぼ２
倍であると、同一気筒（＃３）の反転による圧力波（破
線で示す）が前記反転波に対し丁度半波長進んだ状態で
重なることになる。したがって、第２図に太い実線で示
すように吸気閉時期近傍に高い正圧部が同調するような
合成波が得られ、これによって充填効率が上がり中高速
域のトルクが向上する。なお、第２図に示す各波形は実
際の圧力波の波形および振幅をそのまま表わすものでは
ない。

反転波の同調点はもともと低速域にセツティングされて
いるが、閉塞通路を設けたことで共鳴系の固有振動数が
低下するため一層低速側にずれた領域で反転波の共鳴効
果が大きくなる。したがって、共鳴効果による充填量向
上は低速から高速の広い範囲に及ぶことになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第３図及至第５図によって説明
する。

第３図は、上流の圧力反転部までの距離と下流の閉塞端
までの距離を変更することによって、広い範囲にわたり
共鳴効果をさらに向上させるようにした本発明の第１の
実施例を示している。同図に示すように、４気筒エンジ
ン１０１の各気筒の吸気通路１０２はシリンダ列方向に
延びる主吸気通路１０３に接続されており、また、主吸
気通路１０３の下流側には先端部が閉塞端とされた閉塞
通路１０４が接続されている。そして、主吸気通路１０
３上流の圧力反転部としてはエアクリーナ１０５の他に
共鳴タンク１０６が利用され、共鳴タンク１０６の付は
根には開閉用のバルブＡが設けられている。バルブＡを
開けば共鳴タンクが圧力反転部となるので圧力反転部ま
での距離が短くなる。また、閉塞通路１０４の途中にも
バルブＢが設けられ閉塞端までの長さが実質的に変えら
れるようになっている。

バルブＡを閉じてバルブＢを開いたとき反転部までの距
離に対して閉塞端までの距離はほぼ２倍になるよう構成
されている。したがって、所要の中高速域においてこの
ようにバルブＡを閉じてバルブＢを開き反転波と反射波
の伝達距離の比を１対２とすることで、反転波と反射波
が同調して共鳴効果が大きくなりトルクが向上する。ま
た、このようにバルブＡを閉じてバルブＢを開くと、低
速域において吸気弁の作動か共鳴系の固有振動数と同調
するため反射波による共鳴効果が大きくなり、低速側で
もトルクが高くなる。

第４図は、バルブＡおよびバルブＢを開閉して圧力反転
部までの距離および閉塞端までの距離を切り換えたとき
に得られるトルクカーブと、エンジンの各回転数領域に
おいて共鳴効果が大となるような同調点をつくるための
バルブＡおよびバルブＢの開閉の組み合わせを示してい
る。先程のバルブＡを閉じてバルブＢを開いたときのト
ルクカーブは同図に実線で示すとおりであって、前述の
ように反転部までの距離と閉塞端までの距離の比が１対
２であるため、反転波による低速側での山のほかに反射
波の同調によって高速側にも山ができている。また、バ
ルブＡを開いてバルブＢを閉じたときのトルクカーブは
細かい破線で示すとおりであって、この場合には、反転
部までの距離と閉塞端までの距離がともに短くなるが、
両者の比はやはりほぼｌ対２であるのでトルクカーブに
は２つの山ができる。その他、粗い破線、１点鎖線およ
び２点鎖線で示すトルクカーブは、バルブ８Ａおよびバ
ルブＢの開閉を他の形に組み換えた場合のものである。

この実施例はこれらトルクカーブの山をつなげるような
形でバルブＡとバルブＢの開閉を行うものであって、バ
ルブ開閉の組み合わせは第４図に示すとおりである。た
だし、バルブ開閉の組み合わせはエンジンの諸元によっ
ては破線のように変更する場合がある。このうち回転数
Ｎ、以上の領域が前述の反転波と反射波の同調による共
鳴効果を利用した領域である。この実施例では、回転数
がＮＩに達したときに反転部までの距離と閉塞端までの
距離を同時に短くすることで細かい破線で示すように同
調点をさらに高速側に求め、より広い領域で高い共鳴効
果を得るようにしている。

第５図は、６気筒Ｖ形エンジンに適用した本発明の第２
の実施例を示している。同図に示すように、Ｖ形エンジ
ン２０１のシリンダ列毎に、各気筒の吸気通路２０２ａ
、２０２ｂに接続される主吸気通路２０３ａ、２０３ｂ
が設けられている。

これら主吸気通路２０３ａ、２０３ｂの下流側にはそれ
ぞれ閉塞通路２０４ａ、２０４ｂが接続されている。ま
た、これら主吸気通路２０３ａ、２０３ｂは各バンク間
をシリンダ列方向に延びて１流部で一本に集合し、エア
クリーナ２０５に開口している。また、集合部下流側の
ほぼ中程には両生吸気通路２０３ａ、２０３ｂを連通ず
る連通路２０６が設けられていて、この連通路２０６に
は開閉用のバルブＡが設けられている。バルブＡが開け
ばこの連通路２０６が圧力反転部となり圧力反転部まで
の伝達距離が短くなる。また、両閉塞通路２０４ａ、２
０４ｂの途中にもバルブＢが設けられている。

この実施例においても、バルブＡを閉じてバルブＢを開
いたときの反転部までの距離と閉塞端までの距離の比は
ほぼ１対２にされているので、先の第１の実施例の場合
と同様に中高速域において反転波と反射波とが同調して
共鳴効果が大きくなる。また、バルブＡを開いてバルブ
Ｂを閉じたとき、反転部までの距離と閉塞端までの距離
は共に短くなり、両者の比はやはりほぼ１対２であって
より高速側で共鳴効果が大きくなる。その他の回転域に
ついてもバルブ開閉の切り換えは前記第１の実施例の場
合と同様である。

なお、これらの実施例では、上流側の反転部までの長さ
および下流側の閉塞端までの長さをそれぞれ２段階に変
更するようにしているが、これら上流側および下流側の
長さは連続的に変えるようにすることもできる。その場
合は、上流側に対し下流側の変化量を大きくして長さの
比が大きく変化しないようにする必要がある。

また、本発明は上記実施例のような４気筒エンジンやＶ
型６気筒エンジンに限らず、直列６気筒エンジン等の他
の多気筒エンジンに対しても適用できる。

本発明はその他いろいろな態様で実施することができる
。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、中高速域の
広い範囲で気筒間のばらつきのない高い共鳴効果を得て
、充填効率を上げトルクを向上さけろことができる。し
かも、中高速域でのこのようなトルクの向上をコンパク
トな吸気装置によって実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の作用説明図、第３図は本
発明の第１の実施例を示す全体図、第４図は同実施例の
作動説明図、第５図は本発明の第２の実施例を示す全体
図である。 １０１．２０１：エンジン、１０３，２０３ａ。 ２０３ｂ　：主吸気通路、１０４，２０４ａ、２０４ｂ
＝閉塞通路。 代理人　弁理士　進　藤　純　− 第１図 柊３　悼２　月 第２図 第３図 第４図 Ｎｏ　　　　　Ｎ＋ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多気筒エンジンの吸気系を共鳴系を構成する気筒
   群に分けるとともに、それぞれの群毎に主吸気通路と該
   主吸気通路に連通する閉塞通路とを設け、前記主吸気通
   路の拡大部による反転波と前記閉塞通路の閉塞端による
   反射波とをエンジンの中高速域で同調させるようにした
   ことを特徴とするエンジンの吸気装置。