JPH01208511A

JPH01208511A - 多気筒内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JPH01208511A
Application number: JP63030885A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Horie; 堀江　正和
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1989-08-22
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2606254B2

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、燃料噴射装置を備えた多気筒内燃機関の吸気
装置に関する。

〈従来の技術〉従来のこの種の吸気装置としては、例えば第４図に示す
ようなものがある（特公昭６１−１３１０８号、実開昭
５７−１６７２５４号等参照）。

概要を説明すると、機関１に吸入される空気は、図示し
ないエアクリーナ及びエアフロメータを経て絞り弁２を
通過した後、吸気マニホールド３のコレクタ部３ａに吸
入される。コレクタ部３ａでは吸気流れ方向を変えるた
め、吸気流れ速度を小さくしサージタンクの機能を持た
せている。コレクタ部りａ内の空気は各気筒の吸入行程
に　呼応して各気筒の分岐管３ｂに流入し、シリンダ内
に吸入される。４は各気筒への分岐管３ｂに設けられた
燃料噴射弁である。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、このような従来の吸気装置にあっては、
コレクタ部３ａに接続される各分岐管３は、４気筒の場
合＃１．＃２．＃３．＃４の順に配列されているが、各
気筒の吸入順序は＃１．＃３．＃４．＃２のため、図示
の如くコレクタ部３ａにおいて、吸気流れが左右に変化
すると共に、吸気流れが直角に曲がるため、吸気抵抗が
大きく増大する。

また、吸気流れはコレクタ部りａ内で流速が極端に小さ
くなるため、吸気の慣性力を有効に利用できないと共に
、吸気系全体の気柱振動を利用した慣性過給が効果的に
活用できないという課題を有していた。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたも
ので、吸気流れ抵抗を十分小さくできると共に、コンパ
クトな構造でありながら慣性過給。

共鳴過給効果を高めて、最大出力を低下させることなく
低中速トルクの向上を図った多気筒内燃機関の吸気装置
を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉上記課題を解決するため本発明は、吸入空気流量を検出
し、吸入空気流量に応じた量の燃料を噴射供給する燃料
噴射装置を備えた多気筒内燃機関の吸気装置において、
吸気通路途中の内部空間に通路中心軸を中心とする放射
状の隔壁を設けて気筒数個の通路を等分割形成すると共
に、前記等分割形成された各通路の下流端と各気筒とを
略等長の分岐通路で接続し、かつ、前記隔壁の上流側に
接続される吸気通路の通路中心軸を、前記隔壁の中心軸
の延長線上にあって絞り弁を介装した部分と吸入空気流
量の検出手段をバイパス通路に介装した部分とを経て容
積大に形成されたエアクリーナに至るまで同一直線上に
配設し、燃料噴射装置を前記各分岐通路に配設した構成
とする。

く作用〉上記構成からなる吸気装置においては、空気はエアクリ
ーナから吸入され、直線状の吸気通路において吸入空気
流量を検出され、絞り弁で絞られた後、隔壁によって気
筒数個の通路に等分配され、各分岐通路を経て各気筒に
供給される。

ここで、前記気筒数個の通路は上流側の吸気通路に対し
て同一方向に連なって接続されているため、吸気流れ抵
抗を十分小さ（確保できると共に、容積大に形成された
エアクリーナより下流側で極端に吸気流速が低下する部
分がないため、最大出力を確保しつつ、実質的に等価管
長が増大して低中速時の慣性過給、共鳴過給圧効果によ
るトルク向上を図れる。

（実施例〉以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る吸気装置の構成を示す
。図において、容積大に形成されたエアクリーナ１１の
吸気人口には、吸気導入ダクト１２が接続され、吸気出
口には、吸気管１３が接続される。

吸気管１３には、吸入空気流量の検出手段としてのエア
フローメータ１４を介装したバイパス通路１５が接続さ
れると共に、その下流側に絞り弁１６が介装されている
。

前記吸気管１３の絞り弁１６より下流部は下流端に向か
って通路口径が拡開する円錐台状に形成され下流端には
、吸気マニホールド１７が接続される。

該吸気マニホールド１７の上流部分は断面円形状の内部
空間が通路中心軸を中心として放射状に形成された隔壁
１７ａによって、気筒数個（実施例では４個）の断面扇
形状の通路１８Ａ〜１８Ｄが等分割形成される。吸気マ
ニホールド１７の下流部分は、前記各通路１８Ａ〜１８
Ｄの下流端に連なる４本の分岐通路１９Ａ〜１９Ｄとな
って各気筒のシリンダに接続される。これら分岐通路１
９Ａ〜１９Ｄは通路長が略等しく形成されている。

ここで、前記吸気管１３は通路中心軸が隔壁１７ａの中
心軸の延長線上にあって下流端からエアクリーナ１１に
至る上流端まで同一直線上に設けられる。

また、前記各分岐通路１９Ａ−１９Ｄの下流端部には燃
料噴射装置としての燃料噴射弁２０が装着されている。

次に作用を説明する。

機関の運転時、空気は吸気導入ダクト１２からエアクリ
ーナ１１を経て清浄化された後、吸気管１３に流入し、
一部はバイパス通路１５を通ってエアフローメータ１４
により、吸入空気流量を検出され、絞り弁１６によって
絞られた後吸気マニホールド１７に゛流入する。

吸気マニホールド１７内に流入した空気は、上流部分で
４個の扇形状の通路１８Ａ〜１８Ｄに分配され、これら
に接続された分岐通路１９Ａ〜１９Ｄから対応する気筒
のシリンダに供給される。

一方、エアフローメータ１４によって検出された吸入空
気流量に応じた量の燃料が対応する気筒の燃料噴射弁２
０から噴射供給され、吸入空気と混合してシリンダ内に
供給される。

次に、かかる吸気装置の吸気性能を第２図及び第３図を
参照して、従来例と比較しつつ説明する。

従来より、吸気通路（分岐管）の長さ及び断面積によっ
て求められる吸気の慣性力を利用して充填効率を高め、
出力向上を図ることが行われている。

これは、簡易的にΣＦ＝ｄ／ｄｔ（質量×速度）で示さ
れる運動量の式と、粘性抵抗を考慮して求めることがで
きるが、−船釣に低回転域ではピストンの作動速度が小
さいため、吸気通路内の吸気流速も小さくなるので慣性
効果は小さい。

また、回転速度が上がるにつれ、慣性効果は大きくなる
が、高回転になり過ぎると吸気慣性力が大きくなる前に
吸気弁が閉じてしまい、十分な充填効率が得られず、ま
た、吸気流速が高まるため、粘性抵抗が高まり、吸気抵
抗が増大して慣性過給効果が減少する。

この特性は、吸気通路（分岐管）の長さ、断面積によっ
て変化するが、例えば長さを大とすると、低回転側にピ
ーク点は移動するが最大出力は低下する（第２図参照）
。

従来型の吸気マニホールドの場合、コレクタ部にて一度
吸気流速を零近くまで減少させてしまうため、慣性効果
を得るための気柱寸法はマニホールドのブランチ長さで
決まり、また、実用的には分岐管は略−完断面積にしか
設計できない。

したがって、低回転側で十分な慣性過給を得るためには
、コレクタ部下流側の通路が長大となってしまい、かつ
、通路断面積を大きく採れないため、全開運転時の吸気
抵抗が大きくなって最大出力が低下してしまう等の問題
を生じる。

これに対し、本実施例においては、隔壁１７ａの中心軸
の延長線上に吸気管１３の通路中心軸が同一直線上にし
て配設されるため、エアクリーナ１１の下流側では吸気
流速が極端に低下する大容積のコレクタ部に相当する部
分がない。したがって、吸気マニホールド１７の分岐通
路１９Ａ〜１９Ｄ及び扇形状の通路１８Ａ〜１８Ｄから
なる通路部分に加えて、それより上流側の集合部である
吸気管１２部分も慣性過給に寄与する気柱の一部となる
ため、気柱長さを増大でき、もって従来型に比べ吸気通
路の全体形状をコンパクトに保持したまま慣性過給効果
のピーク点を低回転側に移動し、トルクのピーク値を低
回転側にずらすことができる。

また、機関の高回転時にあっても絞り弁１６が介装され
る吸気管１３部分は断面積が大きく、絞り弁１５全開時
の吸気流速は小さく、吸気抵抗は小さく保たれるため、
最大出力も確保できる。

一方、吸気行程時に吸気弁付近で発生した圧力波が吸気
通路を逆流してその上流開放端で反射された高圧波が吸
気弁付近に戻ってきたときの圧力上昇を利用して充填効
率を高めるという共鳴過給においては、分岐通路の長さ
、断面積、コレクタ部容積、形状、吸気管（集合部）の
長さ、断面積等によって、各種要因の影響を受ける。

以下、かかる共鳴過給効果による吸気性能特性を、従来
例と比較した実験結果に基づき第３図を参照して説明す
る。

この実験に用いられる実施例装置と従来例装置の概要を
示すと、機関本体は両者共通で４気筒。

排気量２３８９ｃｃ、圧縮比９．０であり、吸気系は従
来例装置が分岐通路寸法が口径４２ｍ×長さ３１０　ｆ
ｆ１１、実施例装置が分岐通路寸法が口径４０ｍｍＸ長
さ３５０　ｍｍ、吸気管１２のストレート部が口径６０
閣×長さ１ｌＯＩｎ１１、円錐台部の最大口径（下流端
）１００龍、長さ４０ｍｍ＋である。

前記従来型の吸気装置では、コレクタ部がサージタンク
の機能をするために、分岐通路の寸法による共鳴効果の
影響が大きく、コレクタ部を節とする振動モードが主た
る共鳴現象として現れる、これにより、機関回転速度約
４４００ｒｐｍでトルクピーク点となる。さらに、吸気
系全体の長さの中央付近を節とした振動モードにより２
８００ｒｐｍ付近でも共鳴効果が現れる。

一方、本発明に係る吸気装置では、大気開放端がエアク
リーナ１１の部分となるため、気柱長さが長く、従来型
に比較し主共鳴点は低回転側に移り約３６０Ｏｒｐｍで
トルクピークとなる。

また、分岐通路の集合部（吸気管１３の下流端部）に小
さなコレクタ部があると考えると、その効果は小さいが
そこを節とした振動モードにより、５２０Ｏｒｐｍ付近
にも共鳴効果が得られ、さらに、吸気導入ダク）２０先
端の開放端を節とする振動モードにより、２０００ｒｐ
ｍ付近でも１弱い共鳴効果が得られトルクの向上を図れ
る。

なお、気化器式のもの（例えば特開昭５３−１７８２０
号）や、シングルポイントインジェクション式のもの（
例えば実開昭５９−１５７５７６号、特開昭６１−２１
５４５３号）では、絞り弁の上流または下流にベンチエ
リ部やインジェクタが存在するため、これらが大きな吸
気抵抗となりその他の条件を前記本実施例装置と同等と
しても出力、トルク共に低い。また、いずれも吸気ボー
トからかなり上流で混合気を形成するため、低温時等は
気化出来ない燃料が壁流となって吸気管内壁にへばりつ
き、運転性に悪影響を及ぼしていた。

その対策として低温時作動するＰＣＴヒータを採用する
ことも考えられるが、この場合面分コストアップし、か
つ、吸気抵抗は一層増大して充填効率を低下させてしま
うこととなる。

〈発明の効果）以上説明したように、本発明によれば吸気通路構造と燃
料噴射装置の取り付は位置の工夫により、コンパクトで
ありながら、最大出力を確保しつつ、慣性過給効果や共
鳴過給効果を高めて低中速時のトルク向上を図れるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明に係る吸気装置の一実施例の構成
を示す縦断面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ断面
図、第２図はマニホールド長に対する慣性過給効果の相
違を示す線図、第３図は共鳴過給効果によるトルク特性
を同上実施例と従来例１１・・・エアクリーナ　　１３
・・・吸気管　　１４・・・エアフローメータ　　１５
・・・バイパス通路　　１６−・・絞り弁　　１７ａ・
・・隔壁　　１８Ａ〜１８Ｄ・・・通路　　１９Ａ〜１
９Ｄ・・・分岐通路　　２０・・・燃料噴射弁特許出願
人　　　　日産自動車株式会社代理人　弁理士　笹　島
　　富二雄第４図（Ａ）＋１・・・エアクリーナ１３・・・吸気管１４・・・エアフローメータ１５・・・バイパス通路１６・・・絞り弁＋７ａ・・・隔壁１８Ａ〜１８０・・・通路＋９Ａ−１９０・・・分岐通路２０・・・燃料噴射弁第１図（Ａ）第１図ＣＢ）

Claims

【特許請求の範囲】

吸入空気流量を検出し、吸入空気流量に応じた量の燃料
を噴射供給する燃料噴射装置を備えた多気筒内燃機関の
吸気装置において、吸気通路途中の内部空間に通路中心
軸を中心とする放射状の隔壁を設けて気筒数個の通路を
等分割形成すると共に、前記等分割形成された各通路の
下流端と各気筒とを略等長の分岐通路で接続し、かつ、
前記隔壁の上流側に接続される吸気通路の通路中心軸を
、前記隔壁の中心軸の延長線上にあって絞り弁を介装し
た部分と吸入空気流量の検出手段をバイパス通路に介装
した部分とを経て容積大に形成されたエアクリーナに至
るまで同一直線上に配設し、燃料噴射装置を前記各分岐
通路に配設したことを特徴とする多気筒内燃機関の吸気
装置。