JPH01280632A - 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） 本発明は共鳴効果によって吸気の充填効率を高めるよう
にＬノだエンジンの吸気装置に関するものである。

（従来の技術） 従来から、吸気の動的効果によって充填効蜜を高めるよ
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、特公昭６０−１４１６９号公報に示された装置では
、多気筒丁４ンジンにおいて、吸気系を吸気順序が連続
しない気筒間」を同一・グループとする２つのグループ
に分け、この２つのグループの吸気系をそれぞれ、気筒
別の独立吸気通路（吸気ン二ボールドブランチ）の上流
端が接続された容積大の集合部と、この集合部から上流
に延びる共鳴通路とを備えて構成するととらに、上記集
合部に、−１−記名グループの吸気系相ムンを連通遮断
可能とする切替装置を設け、各共鳴通路の上流端を１流
側集合室に接続している。イし一〇、上記切替装置が上
記各グループ相与をｍ１ＩｉＬだ状態にあるどきは、土
浦側集合窄で反則される吸気圧力波によって下ンジンの
低速域で゛過給作用が盲られるよう【こ、上記ト流側集
合゛全と各吸気ボー１〜どの間の吸気系による固有振動
数を設定しておくとと６に、」：記切替装置が「記名吸
気通路を連通する状態となったどきは、化較的高速域で
上記独立吸気通路による慣性過給効果く各気筒毎に独立
吸気通路の土浦端で反射されるｊ］−力波が吸入終期に
作用することにＪ：る過給効果）が得られるように、独
立吸気通路の艮ざ等を設定している。

〔発明が解決しようどする課題） 十配吸気装ｈ′のＪ、うに高速域での過給作用を気筒別
の独立吸気通路による慣性効果によっで得るようにＪる
場合は、高速域とはいえども実用回転数域内で慣性効果
を持たせる必要があり、従って、十記独ｆｔ吸気通路に
ｊ、る慣＋１１同調回転数が］ンシンの許容最高回転数
より【、１、低くなるように、独＼°ｌ吸気通路をある
稈庶艮く形成づる必要がある。１しかし、Ｆ記独＼シ吸
気通路は各気筒毎にそれぞれ設けられるので、この各独
立吸気通路をそれぞれ長く形成すると、吸気系を−」ン
バク；・化することが困ガとなる。

また、上記の、Ｊ：うに吸気系を２つのグルー１に分【
プた場合、上記独立吸気通路によるｔｉ！１竹効果のは
かに、グループ別の独立吸気通路の集合部とその上流側
で連通づる通路部分も含めた共鳴系での圧力波の」を振
による共鳴効果も期待゛Ｃきるが、独ｆｔ吸気通路が長
く形成されていると、高速域で共鳴効果を持たせるため
には気筒間の連通部分の長さが極端に短くなって吸気系
を２グループに分ＬＪたことの効果がうすれ、かつ、独
立吸気通路の固有振動数に支配されて共鳴系の固有振り
Ｊ数が充分に高められない。これらの理由もあって、従
来公知のものでは、とくに］−ンシンのム′１容最高回
転数付近で有効に共鳴効果が得られるようにしたしのが
なかった、。

本発明は一上記の小情ｔこ１’Ｌ　Ｊｔ、気筒別の独立
吸気通路を短くし′Ｃ吸気系を」ンバク１〜化しつつ、
とくに二Ｉンジンの許容最高回転数イζ１近の高速域で
共鳴効果によりＴンジン出力を高めることができる］−
ンジンの吸気装置を提供覆るものて゛ある。

〔課題を解決するｌζめのｆ段〕

本発明は上記のような目的を達成するため、エンジンの
吸気系を吸気順序か連続しない気筒間」を同一グループ
どする複数のグループに分りで、気筒別の独立吸気通路
を各グループ毎に各々集合させ、上記各グループの独０
吸気通路および集合部と各集合部に連なる通路部分とで
各グループに対する共鳴系を構成するとどしに、上記独
立吸気通路を、この通路による慣ゼ［同調回転数がエン
ジンの許容最高回転数より高くなるように設定し、かつ
、上記共鳴系を、その最り、（１経路による共鳴同調回
転数Ｎｒがエンジンの許’ｆｌ　ＩＲ高回転数Ｎ　ｍａ
ｘに対し−（ ０、７Ｎｍａｘ　＜Ｎ　ｒ　＜　１　、２Ｎｍａｘどな
るように設定したしの（−ある。

〔作用〕

上記構成にＪ：ると、独立吸気通路による慣性同調回転
数を上記設定どすることによって独立吸気通路が充分に
’）、Ｆ５　＜　’、にり、よノこ、この設定により独
立吸気通路の慣性効果には頼らない、Ｊ：うにする−方
、共鳴系の上記共鳴同調回転数Ｎｒをｌ−記設定とする
ことにより、後に詳述するように１ンシンの許容最高回
転数Ｎ　ｍａｘ付近の高速域でイｊ効に共鳴過給作用が
得られる。

〔実施例〕

第１図は本発明の装置をＶ型６気筒エンジンに適用した
場合の一実施例を示しており、この図において、Ｖ型エ
ンジンの一１ノのバンク１には１番、２番、３番の３つ
の気筒３ａ、３ｂ、３ｃが設（プられ、他方のバンク２
には４番、５番、６番の３つの気筒３ｄ、３ｅ、３ｆが
設けられている。上記各気筒３ａ〜３ｔにはそれぞれ吸
気ボート４ａ−４ｆおよび排気ポー１−（図示省略）が
配設され、これらボートが図外の吸気弁おＪ：びυ１気
弁によってそれぞれ所定のタイミングで開閉される。上
記各気筒３ａ〜３ｔの吸気順序（点火順序）は、１番気
筒３ａ−）４香気Ｂ　３　ｄ　−＞　２番気筒３ｂ−〉
５番気筒３ｅ→３番気筒３ｃｍνθ番気Ｍ３ｆの順どな
っている。

このエンジンの吸気系は吸気順序が連続しない気筒間ｔ
を同一グループどする２つのグループに分【ノられ、つ
まり上記吸気順序に、Ｊ：ると、一方のバンク２の各気
筒３　ａ・〜・３３０は！７いに吸気順序が連続せヂ、
他方のバンク２の各気筒３ｄ〜３ｆｂ亙いに吸気類１％
が連続しないの−（、吸気系が−ｈのバンク１側のグル
ー／（第１グループ）と他方のバンク２側のグループ（
第２グループ）とに分（プられている。そして、第１グ
ループの各吸気ボート４ａ−４Ｃにそれぞれ接続された
気筒別の各独立吸気通路５ａ〜５Ｃおよび第２グループ
の各吸気ボー１〜４ｄ〜４１−にそれぞれ接続された気
筒別の各独立吸気通路５ｄ〜５ｆは、各グループ毎に各
々集合され、つまり、独立吸気通路５ａ〜５Ｃの各上流
端が第１グループ側の集合部６に接続されるとともに、
独１１吸気通路５　ｄ〜５［の各土浦端が第２グループ
側の集合部７に接続されている。このグループ別の集合
部６，７の各−・端側には、上流側連通部分を構成する
通路８．９が接続され、この各通路８．９は上流端側で
互いに連通されて、この連通箇所に共通吸気通路１０が
接続されている１、まＩこ、上記集合部６，７の各他端
側には、下流側連通路１１が接続されている。Ｊ記共通
吸気通路１０には、上流側か１う順に１アクリ−＋　１
２．　ｌ’７７１］−メータ１３＋ｌｌ；ｃＬヒス１：
１ツｈル弁１４が配設されＣいる。

この実施例では、各グループにおりる独立吸気通路５ａ
　〜５ｃ、５ｄ　〜５１’お、」；び集合部６．７と各
集合部６，７間の連通部分を構成する通路８゜９．１；
流側連通路１１により共鳴系が構成される。

この共鳴系において、上記通路８．９により構成される
上流側連通部分とｌ；流側連通路１１とは同等の長さに
形成しておいてもよいが、例えば小流側連通路１１の長
さを知くするというにうに両側連通部分の長さを異なら
せ一〇おいてもよい。さらに図に示すに・）に、ト流側
連通路１１に１ニンジン回転数に応じて開閉される開閉
弁１５を設けてＪ３き、口の開閉弁１５によってＦ流側
連通路１１が閉じられたとさと聞かれたときとＣ゛共鳴
系の共鳴固有振動数が変化するＪ：うにしておいてｂよ
い。

また、十配集合部６．７は、通路８．９と同じ断面積の
パイプにより形成しておいてらよいが、図に示すように
断面積を大きくしである程度の容量を槓たせ−Ｃおいて
も、共鳴効果は得られる。

この吸気装置におりる」二記名独Ｘア吸気通路５ａ〜５
ｒは、その慣ｆ［同調回転数Ｎｉがエンジンの許容最高
回転数（エンジンの信頼性零の而から許容される最高回
転数）ＮＩｌｌａＸに対してＮｉ＞Ｎｍａｘ　　　・・
・・・・■ となるように充分短く形成されている。また、共鳴系の
最短経路による共鳴同調回転数Ｎｒがエンジンの庄′（
容最高回転数Ｎ　ｍａＸに対して０、　７ＮｎｌａＸ　
＜Ｎ　ｒ　＜　１　、　２Ｎｍａｘ　　＋＋＋＋＋・■
と４Ｔるように、共鳴系を構成する部分の長さ、容量等
が設定されている。

このよう４１設定を、第２図に示Ｊ吸気系のモデルを参
照しつ−）説明する。独立吸気通路５ａ〜５ｆの艮ざを
ρ、この通路の断面積を１−（第２図参照）、シリンダ
容積をｖｍ、？Ａ速をａ、クランク角で表わしＩこ聞弁
明間をＯとすると、独立吸気通路５ａ〜５［のｔｅｌｌ
う同調回転数Ｎ１および同右振動数νは次の■、（４）
式のＪ、う’；ｌ　１．’にる。

Ｎ１＝−０・　ν／６　　　・・・・・・■ｖ＝　（ａ
／２π）Ｅワ聞〒丁四■　・・・・・・０１２０式は、
慣性の同調条ｆ１が （６０／Ｎｉ　）・（θ／３６０）＝１／νとなること
から求められる。

従って、独立吸気通路５８〜５ｆを充分に短く形成して
おくことにより、」−２０，０式から求められる慣性同
調回転数Ｎ１か、＋Ｖｊ　（２０式の条件を１４足する
程度に高くなる。

また、第２図に示１）だモデルによると各グループの独
立吸気通路５　ａ−５Ｇ　（５ｄ　〜５　’ｌ’　）お
Ｊ、び集合部６（７）とその間の連通部分とを含めた部
分く破線で囲った部分）で構成される」Ｌ鳴系の共鳴同
調回転数Ｎ　ｒ　ｄ−３Ｊ：び共鳴固有振動数νｒは、
次のｑＤ、０式のＪ、うになる。

Ｎｒ　−（１２０／ｍ）Ｘνｒ　　・・・・・・■ｖｒ
　−（ａ／４）Ｘ　（１／　（Ｖｒ／Ｆ−＋　ｌ−−Ｎ
’）））・・・・・■ ｍ：１グループの気筒数 ａ：音速 Ｖｒ：１グループの独立吸気通路と集合部（第２図中の
斜線部分）の容部 １：二集合部間の連通部分の平均断面積［−二十記連通
部分の中点」、Ｃ′の長さ１〕：上記連通部分の平均直
径（管端補正）つまり、共鳴系の等価長が近似的に（Ｖ
ｒ　／Ｆ＋Ｌ＋１つ）となり、かつ、上記連通部分の中
点では圧力波の１１−負が反転して反射されると考えら
れるので圧力波の２往復分が１周期と相当することから
、共鳴固有振動数ｖｒが近似的に１２０式で求められる
。また、各グルー１毎にエンジンの２回転で１グループ
の気筒数ｍ　ｆご（Ｊ吸気を行なう関係で、１秒当り吸
入回数と固イ９振動数ｖｒとが−・致するときの回転数
である共鳴同調回転数Ｎｒは上記０式で求められる。

このように、上記容量Ｖｒ、十記平均断面積ト、」二記
長さ１−および上記平均直径１つ等の共鳴系の諸元によ
り共鳴同調回転数Ｎｒか定まる。そこで、ｊｔ鳴系の最
りク経路ににる場合の共鳴同調回転数Ｎｒが前記０式の
範囲とイｆるＪ、う（ご共鳴系の諸元が設定され、例え
ば第１図に示した構造においＴ　ＣＡＬ、共鳴系を構成
する各独立吸気通路５８〜５「、集合部６，７、通路８
，９、手法側連通路１１等の諸元がＬ記のように設定さ
れる。

このＪ、うな吸気装置によると、吸気系を吸気順序が連
続しない気筒同士を同一グルー１とづ°る２つのグルー
プにわけて共鳴系を構成していることにより、その各グ
ループにおいてそれぞれ、各気筒の作動により生じる圧
力波が独立吸気通路５８〜５ｃ、５ｄ〜５ｆから集合部
６，７ｉ１５よび集合部６，７間の連通部分にわたって
伝播し、これらの共鳴系を構成づ−る部分に圧力振動が
生じる。そして、共鳴固有振動数νｒが各グループ１６
の吸入回数と合致づ−るとき、同一・グループの各気筒
に生じる１ｉ力波が共振し、バカ振動が最も強められる
状態どなる。この状態となる共鳴同調回転数Ｎ「付近の
回転数域で共鳴効果による過給作用か得られ、エンジン
出力が高められる。

どくに、共鳴系の最短経路にＪ、るＪ（鳴同調回転数Ｎ
ｒをエンジンの許容最高回転数Ｎｍａｘに対して前記０
式の範囲に設定していることにより、上記許容最高回転
数Ｎｍａｘ（；ｊ近の高速域で共鳴過給作用によりエン
ジン出力が高められる。このような効果を第３３図にＪ
、り説明する。

第３図は、第１図に小したような構造において上記共鳴
同調回転数Ｎｒを神々の（ｌｌ′１に設定した場合の１
〕ンジン出力トルクの特性（Ａ１・〜Ａ５）を、共ｐＪ
４効果をイＪしない揚台の狛↑（１（線Ｂ）と比較して
示す。この図において、線へ１は共鳴同調回転数Ｎｒを
エンジンの九′１容最高回転数Ｎ　ｍａｘとした場合の
特性ひあり、この場合は上記許容最高回転数Ｎ　ｍａｘ
で゛土ンジン出力！−ルクかピークと４１す、イの付近
の高速域で出力１−ルクが高められる。また、［０，７
Ｎｍａｘ＜Ｎｒ　＜１．２Ｎｍａｘ　ｌの範囲であれば
共鳴同調回転数Ｎ１・が上記許容最高回転数Ｎ　ｍａｘ
がらずれた揚台（線△２　、　Ａ３　）でも、」二記お
合最高回転数Ｎｍａｘ付近におい−Ｃ１エンジン出力ト
ルクかピークＪ、りは低小づるものの共鳴効果を有しな
い場合より充分に高くなる。ところが、上記範囲にすｂ
低速側に人さく共鳴同調回転−’＋３− 数Ｎｒがずれるど、十記Ｖ１容最高回転数Ｎ旧＋ｘ（，
１近にお（〕る］ニンジン出力１〜ルクが共鳴効果を有
しない場合Ｊ、り低下して逆効果となり（線△４）、ま
た［記範囲よりも高速側に大きく」を鳴同調回転数Ｎ「
が”す゛れると、上記許容厄へ回転数Ｎｍａｘ以下では
エンジン出力１〜ルクか共鳴効果を右しない揚台どほど
ｌυど変りが１．ｒりなる（線△５）。従って、共鳴同
調回転数ＮｒがＰ記範囲内となる。Ｊ：うに設定してお
くことにより、１１容最高回転数Ｎｍ２＋×付近の高速
域でエンジン出力１〜ルクが高められることとなる。

この場合に、独立吸気通路５８〜５ｔによる慣性同調回
転数Ｎｉを前記０式のように設定しでＪ３くことにより
、この慣性同調回転数Ｎ１に支配されることなく共鳴同
調回転数Ｎ　ｒを充分に高めることができ、かつ、この
ように独立吸気通路５ａ・〜５１゛を知くＪることによ
り、集合部６，７間の連通部分にある程度の長さを持ｌ
こＵつつ」を鳴同調回転数ＮｒをＦ記範囲まで高めるこ
とができて、吸気系を２グループに分（）たことの効架
が損われず、イ」効に高速ｊ或での共鳴効果を持たせる
ことかできる１、 また、前述のように下流側連通路１１（こ開閉弁１５を
設（プてその開閉により共鳴固有振動数が変化するＪ、
うにしでお（Ｊぽ、異（’Ｌる回転数域でそれぞれ共鳴
効果を持たせることができる。

なお、本発明の装置の具体的椙造は上記実施例には限定
されず、種々変史１月能であって、その数例を第４図乃
↑第７図に示づ。

第４図に示づ一実施例では、Ｖ型６気筒Ｔンジンの一方
のバンク１側の各独９吸気通路５８〜５０および他方の
バンク２側の各独立吸気通路５６〜５１がそれぞれ集合
され、その各集合部１６，１７の一端側に接続され７ζ
通路１８．１９が１流端側て連通されてこの部分に供給
吸気通路１０か接続されるとともに、Ｆ記通路１８．１
９のＪＴ流端側連通箇所Ｊ、リム土浦（こ、内通路１８
．１９を連通ずる連通部２１が設置Ｊられている。この
連通部２１には、エンジン回転数ｔこ応して開閉する開
閉弁２２が設【ブられ−Ｃいる。また、上記通路１８゜
−１１）　　〜 １９の連通部２１　、Ｊ：すＦ流側部分は断面積が大き
くされている。

口の実施例でも、各独立吸気通路５　ａ□　５１’　Ｌ
こよる慣性同調回転数Ｎｉを面記■式のように設定する
ととらに、連通部２１庖通る最短経路による共鳴同調回
転数（開閉弁２２が開かれた状態での共鳴同調回転数）
Ｎｒを前記０式のＪ、うに設定りることにより、第１図
に示した実施例と同様に高速域で共鳴過給作用が得られ
る。この場合、前記０式中の平均断面積Ｆが大きくなれ
ば共鳴固有振動数ν「が高くなるので、上記連通部２１
より下流側の通路断面積を大きくしておくこと（こより
、集合部間の連通部分にある程度の長さを持たせて、吸
気系を２グループに分（ブたことの効果が損われないＪ
、うにしつ゛つ、有効（こ高速域での共鳴効果を持たせ
ることができる。

第５）図はＶ型４気筒Ｊ−ンジンに適用した場合の実施
例を示す。この場合し、−ｈのバンク３１の気筒３３ａ
、３３ｂ同１、および他方のバンク３２の気筒３３ｃ、
３３ｄ同ｔは、それぞれ吸気類序が連続しないので、吸
気系を一方のバンク３１側のグループと他方のバンクご
３２側のグループとに分＋′ｌＪ’ｃ、各グループ毎に
独１ア吸気通路３５ａ。

３５　ｂおよび３５Ｇ、３５ｄを集合させるとともに、
集合部３６．３７．通路３８，３９、共通吸気通路４０
、下流側連通路４１、開閉弁４５等を第１図の実施例と
同様に構成している。あるいは、第２図の実施例と同様
（Ｊ共鳴系を構成し”（’　ｄ３いてしよい。

また、第６図に示づ実施例では、一方のバンク１側と他
方のバンク２側とに分けられた各グループＩＯの集合部
５６．５７にそれぞれ通路５８，５９が接続されて、そ
の」７流端側連通箇所に共通吸気通路６０が接続される
とともに、上記各通路５５８．５９の途中箇１ダ１から
それぞれ分岐しｌζ通路状部分６１　、６２が設けられ
ている。この通路状部分６１．６２の先端は閉塞端とな
っている。

この実施例によると、上記通路状部分６１．６２が共鳴
系の−・部としてＪｔ鳴固有振動数ｖｌ゛に関係゛りる
のて゛、この通路状部分６’ｌ、６２によっても共鳴同
調回転数Ｎｒを調整できる。そしてこの場合も、前記■
、■式を満足するように独立吸気通路５　ａ−５）　ｆ
および共鳴系を設定しておくことに、Ｊ：す、許容最高
回転数Ｎｎ１ａｘ付近の高速域で有効に共鳴過給作用が
得られる。

第７図は直列４気筒■ンシンに適用した場合を示づ１．
この場合は、吸気％ｌ′ｌ序が連続しない１番気筒７３
ａと４番気筒７３ｄとが第１グループ、２番気筒７３ｂ
と３番気筒７３Ｇとが第２グループとされ、これらのグ
ループ毎に、各独１′Ｊ吸気通路７５ａ、７５ｄおよび
７５ｂ、７５Ｇがそれぞれ集合されて、その各集合部７
６．７７に接続された通路７８．７９の上流端側連通箇
所に共通吸気通路８０が接続されている３、そして、こ
の場合し前記の各種実施例に埠じて高速域で１し鳴過給
！Ｉ　ＩＩ＋が得られるようなｇ　ｐｉ系が構成され、
例えば、通路７８．７９からそれぞれ分岐した通路状部
分ε３コ、８２が設置Ｊられる。この通路状部分８１．
８２は第６図の実施例のような右端状でもＪ、いが、こ
の図の、Ｊ：うに通路状部分８１．８２をＵいに連通さ
せて、連通部分に開閉弁８３を設置づ、その開閉にＪ、
って共鳴固有振動数が変えられるようにしておいてらよ
い。独立吸気通路７３　ａ〜７３ｆおＪζび共鳴系が前
記■、■式を満足するように設定されることは他の実施
例と同様である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、吸気順序が連続しない気筒同士
を同一グループとする各グループ毎に気筒別の独立吸気
通路を各々集合ざして、これらと各集合部に連４【る通
路部分とで共鳴系を構成するとともに、−上記独立吸気
通路による慣性同調回転数Ｎ１Ｊ５よび上記共鳴系の最
短経路による共鳴同調回転数Ｎｒをそれぞれエンジンの
ｎ容最高回転数Ｎｍａｘに対して Ｎｉ＞Ｎｍａｘ Ｑ、７Ｎｍａｘ　＜Ｎｒ〆：ｌ、　２Ｎｍａｘとなるよ
うに設定しているｌこめ、気筒別の各独立吸気通路が充
分に知くなって吸気系を一コンパクト化りることがでさ
、かつ、］ンジンのＳＫＩ容同転数付近の高速域で右グ
Ｊに１１、鳴効宋が１１１１〜）れて■ンジン出力を高
めることができるノ〕のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す吸気装置６概略図、第
２図は独立吸気通路おにび共鳴系の設定条件を説明する
ため吸気装置をモデル化して示す説明図、第３３図は共
鳴同調回転数を種々変えた場合の１ニンジン出力トルク
の特性図、第４図乃至第７図【ｊ、それぞれ別の実施例
を示す吸気装置概略図である。 ３　ａ−３ｆ　、　３３　ａ　〜３３　ｄ、　７３　ａ
　〜７３　ｄ・・・気筒、５ａ　〜りＩ’、３５ａ〜３
５ｄ、７５ａ〜７５ｄ・・・独立吸気通路、６．７．１
６，１７，３６．３７，５６，５７．７６．７７・・・
集合部、８．９．１１．１８．１９．２１．３８，３９
．４１゜５８．５９，６１，６２，７８．７９．８１．
８２・・・集合部に連なる通路部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの吸気系を吸気順序が連続しない気筒同士
   を同一グループとする複数のグループに分けて、気筒別
   の独立吸気通路を各グループ毎に各々集合させ、上記各
   グループの独立吸気通路および集合部と各集合部に連な
   る通路部分とで各グループに対する共鳴系を構成すると
   ともに、上記独立吸気通路を、この通路による慣性同調
   回転数がエンジンの許容最高回転数より高くなるように
   設定し、かつ、上記共鳴系を、その最短経路による共鳴
   同調回転数Ｎｒがエンジンの許容最高回転数Ｎｍａｘに
   対して ０．７Ｎｍａｘ＜Ｎｒ＜１．２Ｎｍａｘ となるように設定したことを特徴とするエンジンの吸気
   装置。