JPH0230919A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JPH0230919A
JPH0230919A JP1061301A JP6130189A JPH0230919A JP H0230919 A JPH0230919 A JP H0230919A JP 1061301 A JP1061301 A JP 1061301A JP 6130189 A JP6130189 A JP 6130189A JP H0230919 A JPH0230919 A JP H0230919A
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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、ターボチャージャー付きエンジンの吸気装置
に関するものである。
（従来技術） 低速域でのターボチャージャー付きエンジンの出力トル
クを改善したいという要求がある。すなわち、低速域で
は排気ガス圧が低いため、ターボチャージャーによって
エンジンを充分過給することができない。また、周知の
ように幾何学的圧縮比を少なくとも９、望ましくは１０
まで増大させることによって、燃焼エネルギーをより有
効に利用して全運転領域で燃費を向上させることが出来
る。しかしながら、幾何学的圧縮比をそこまで上げると
、有効圧縮比も高まり、圧縮温度が高くなり、ノッキン
グを発生させることになる。吸気弁の閉じ時期を遅らせ
、それによって有効圧縮比を下げることによってノッキ
ングの発生を抑えることができるが、単に吸気弁の閉じ
時期を遅らせただけでは、低速域で吸気が吸気通路に吹
き返ってしまい、低速域ではターボチャージャーの効率
が低いことと相まって、低速域での出力が更に低下して
しまう。
低速域での出力低下を吸気の動的効果による過給によっ
て補おうとすると、かなりの低速域で吸気の動的効果に
よってエンジンを過給できるように吸気装置を構成する
必要があるが、そうすると、その吸気装置は高速域では
吸気の充填効率を低下させるように作用し、ターボチャ
ージャーでの過給をもってしても、高速域では出力が落
ちてしまうことになる。
（発明が解決しようとする課題） 上記のような事情に鑑みて、本発明は高速域での出力ト
ルクを下げることなく低速域での出力トルクを上げるこ
とのできるターボチャージャー付きエンジンの吸気装置
を提供することを目的とするものである。
更に、本発明はエンジンノックの発生を抑えると同時に
、上記の目的を達成することのできる吸気装置を提供す
ることを目的とするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明の一実施例の吸気装置は、 下流端においてエンジンの燃焼室に連通し、上流端にお
いて大気と連通ずるとともに、前記下流端側の端部に第
一、第二の圧力伝播経路を備えた吸気通路、 前記エンジンの排気通路内に、その排気通路内を流れる
排気ガスの圧力で回転せしめられるように配されたター
ビンと、前記吸気通路内の前記第一、第二の圧力伝播経
路の上流に配されるとともに前記タービンによって駆動
されるコンプレッサーとを備えたターボチャージャー、
前記コンプレッサー下流の過給圧を所定値以下に制限す
る過給圧制御手段、および 前記燃焼室内の吸気行程で発生する圧力波が、前記エン
ジンが低速域で高負荷で作動しているときには実質的に
前記第一の圧力伝播経路に沿って伝播され、前記エンジ
ンが高速域で作動しているときには実質的に前記第二の
圧力伝播経路に沿って伝播されるように前記圧力伝播経
路を切り換える切換え手段、 からなり、前記吸気通路の前記第一の圧力伝播経路を形
成する部分が、前記低速域内の所定のエンジン回転数に
おいて最大となるような吸気の動的効果による過給効果
が得られるように構成されており、前記吸気通路の前記
第二の圧力伝播経路を形成する部分が、前記圧力波が前
記第一の圧力伝播経路に沿って伝播されるときに比べて
前記第二の圧力伝播経路に沿って伝播されるときの方が
、前２己高速域における吸気の動的効果による過給効果
が大きくなるように構成されており、前記低速域内の所
定のエンジン回転数が、前記第二の圧力伝播経路に対す
るインターセプト回転数より低いことを特徴とするもの
である。
また、本発明の他の実施例の吸気装置は下流端において
吸気ポートを介してエンジンの燃焼室に連通し、上流端
において大気と連通ずるとともに、前記下流端側の端部
に第一、第二の圧力伝播経路を備えた吸気通路、 前記吸気ポートを開閉する吸気弁、 前記エンジンの排気通路内に、その排気通路内を流れる
排気ガスの圧力で回転せしめられるように配されたター
ビンと、前記吸気通路内の前記第一、第二の圧力伝播経
路の上流に配されるとともに前記タービンによって駆動
されるコンプレッサーとを備えたターボチャージャー、
前記コンプレッサー下流の過給圧を所定値以下に制限す
る過給圧制御手段、および 前記燃焼室内の吸気行程で発生する圧力波が、前記エン
ジンが低速域で高負荷で作動しているときには実質的に
前記第一の圧力伝播経路に沿って伝播され、前記エンジ
ンが高速域で作動しているときには実質的に前記第二の
圧力伝播経路に沿って伝播されるように前記圧力伝播経
路を切り換える切換え手段、 からなり、前記吸気通路の前記第一の圧力伝播経路を形
成する部分が、前記低速域内の所定のエンジン回転数に
おいて最大となるような吸気の動的効果による過給効果
が得られるように構成されており、前記吸気通路の前記
第二の圧力伝播経路を形成する部分が、前記圧力波が前
記第一の圧力伝播経路に沿って伝播されるときに比べて
前記第二の圧力伝播経路に沿って伝播されるときの方が
、前記高速域における吸気の動的効果による過給効果が
大きくなるように構成されており、前記吸気弁の閉じ時
期がピストン下死点後４０゜以後になっていることを特
徴とするものである。
本明細書においては、吸気弁のリフト量が１ｍｍ以下に
なったときに吸気弁が閉じたとみなすものとする。
吸気の動的効果を利用してエンジンを過給する吸気装置
としては、吸気の慣性同調作用を利用するものと、吸気
の共鳴同調作用を利用するものの２種類が知られている
。本明細書では、吸気の慣性同調作用を利用した過給を
慣性過給と称し、吸気の共鳴同調作用を利用した過給を
共鳴過給と称することにする。
吸気の動的効果による過給効果が最大になるエンジン回
転数とは、その過給効果によって体積効率Ｖｅが最大に
なるエンジン回転数であり、体積効率ＶｅはＶｅ　＝Ｇ
／ＰＩ・Ｖｎで表される。ただし、Ｇは実際に燃焼室に
入る気体の質量、Ｐｌはターボチャージャーのコンプレ
ッサーの下流の気体の密度であり、Ｖｎはピストンが下
死点にあるときの燃焼室の容積である。
吸気の動的効果による過給効果が最大になるエンジン回
転数を以下同調エンジン回転数と称する。同調エンジン
回転数は吸気通路の長さ、径、容積等に依存し、後に本
発明の実施例において詳細に説明するように数学的に求
めることができる。
（作用） 本発明の吸気装置においては、低速域において吸気の動
的効果によって体積効率が向上させられ、しかも、切換
え手段によって圧力波の伝播経路が変えられて、高速域
における体積効率に悪影響を与えないようになっている
から、低速域における出力トルクを、高速域における出
力トルクを低下させずに増大させることができる。また
、吸気弁の閉じ時期をピストン下死点後４０°以後に設
定することによって、吸気行程でピストンが下死点から
上死点に向かう途中で吸気ポートが閉じることになるた
め、有効圧縮比が低下し、従って、ノッキングの発生を
抑えることが出来る。しかも、その際、吸気弁の遅閉じ
による充填量の低下を、吸気の温度上昇をあまり来さな
い吸気の動的効果による過給効果によって補うことがで
きるため、高速域における出力低下を招くことがない。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。
第１図において、本発明の一実施例の吸気装置を備えた
４気筒エンジン１は一列に並べられた第一から第四の気
筒２ａから２ｄを備えている。点火順序は１−３−４−
２である。各気筒は吸気弁（図示せず）および排気弁（
図示せず）によって所定のタイミングでそれぞれ開閉さ
れる吸気ポート４と排気ポート６を備えている。各気筒
の吸気ポート４は吸気通路７によって大気と連通してい
る。吸気通路７は気筒２ａから２ｄにそれぞれ接続され
た独立吸気通路８ａから８ｄ、独立吸気通路８ａ、８ｄ
の上流端が接続された第一のブランチ吸気通路９、およ
び独立吸気通路８ｂ、８ｃの上流端が接続された第二の
ブランチ吸気通路１０備えている。すなわち、吸気行程
が３６００異なる気筒の独立吸気通路同志をまとめて１
本のブランチ吸気通路に接続している。言い換えると、
同じブランチ吸気通路に接続されている２個の気筒の点
火順序が連続しないようになっている。第一、第二のブ
ランチ吸気通路９．１０の上流端は集合して集合部１４
を形成しており、その集合部１４はエアークリーナ（図
示せず）を備えた共通吸気通路１１を介して大気に連通
している。第一、第二のブランチ吸気通路９．１０は中
間部において連通路１２によってたがいに連通されてい
る。その連通路１２の両端には開閉弁１３が配されてい
る。両開閉弁１３はコントロールユニット３０に制御さ
れてたがいに連係して連通路１２を開閉する。前記集合
部１４が第一の圧力反転部を形成し、連通路１２が第二
の圧力反転部を形成している。吸気量を制御するスロッ
トルバルブが第一、第二のブランチ吸気通路９．１０内
に配されている。
ターボチャージャー１５のコンプレッサー１５ａが共通
吸気通路１１内のエアークリーナ下流に配されており、
そのコンプレッサー１５ａの下流にインタークーラ１６
が配されている。前記排気ポート６は排気通路１７を介
して大気と連通している。前記ターボチャージャー１５
のタービン１５ｂが、排気通路１７内に配され、排気ガ
スの圧力によってコンプレッサー１５ａを回転させて吸
気を加圧するようになっている。排気通路１７はターボ
チャージャー１５のタービン１５ｂをバイパスするバイ
パス通路１８を備えている。そのバイパス通路１８はウ
ェストゲートバルブ１９によって通常閉じられており、
コンプレッサー１５ａ下流の吸気通路７内の圧力が所定
値を超えると開かれる。すなわち、ウェストゲートバル
ブ１９はアクチュエータ４０のダイヤフラム４１に結合
されている。ダイヤフラム４工はウェストゲートバルブ
１９を閉じる方にスプリング４１ａによって付勢されて
おり、また、コンプレッサー１５ａ下流の吸気通路７内
の圧力が連通路４２を介して、ウェストゲートバルブ１
９を開ける方向にダイヤフラム４１を押すように作用し
ている。後に明らかになるように、エンジン回転数が所
定の値に達したときに、ダイヤフラム４１に作用する前
記圧力がスプリング４１ａの力に打ち勝ってウェストゲ
ートバルブ１９を開けるようににスプリング４１の力が
選択されている。
前記コントロールユニット３０はエンジン回転数が低速
域内にあるときには連通路１２による第一第二のブラン
チ吸気通路９．１０の連通を断ち、エンジン回転数が高
速域内にあるときには連通路１２を開けて両速通路を連
通させるようになっている。
本実施例の吸気装置は、開閉弁１３が閉じているときに
低速域内の所定のエンジン回転数Ｎ１で最大となるよう
な慣性過給効果が得られるように構成されている。すな
わち、開閉弁１３が閉じられているときには、ある気筒
の吸気行程前期にその気筒の吸気ポート付近に生じた吸
気の圧力振動の負の圧力波（第２図−ａ）が、その吸気
ポートが接続されているブランチ吸気通路を上流側に伝
播し、前記第一の圧力反転部（前記集合部）１４で正の
圧力波に反転された後、下流に伝播して、同じ気筒の吸
気ポートに作用し、それによって、より大量の吸気がそ
の気筒内に押し込まれる。
更に、本実施例の吸気装置は、開閉弁１３が開いている
ときに、高速域内の所定のエンジン回転数Ｎ２で最大と
なるような慣性過給効果が得られるように構成されてい
る。すなわち、開閉弁１３が開いているときには、ある
気筒の吸気行程前期にその気筒の吸気ポート付近に生じ
た吸気の圧力振動の負の圧力波（第２図−ａ）が、その
吸気ポートが接続されているブランチ吸気通路を上流側
に伝播し、第一の圧力反転部１４より気筒に近い前記第
二の圧力反転部（前記連通路）１２で正の圧力波に反転
された後、下流に伝播して、同じ気筒の吸気ポートに作
用し、それによって、より大量の吸気がその気筒内に押
し込まれる。
更に、本実施例の吸気装置は、開閉弁１３が開いている
ときに、前記所定のエンジン回転数Ｎ２より高い所定の
エンジン回転数Ｎ３で最大になる共鳴過給効果が得られ
るように構成されている。共鳴過給においては、同一の
ブランチ吸気通路に接続された２個の気筒（吸気行程が
３６０°異なる）のうちの一方の気筒の吸気行程終期に
生じた正の圧力波（第２図−ｂ）が他方の気筒の吸気ポ
ートに作用して、より大量の吸気をその気筒内に押し込
む。なお、第２図において、ＴＤＣ及びＢＤＣはそれぞ
れ上死点および下死点を示めし、ＩＯおよびＩＣはそれ
ぞれ吸気弁開時期と閉時期を示す。
スロットルバルブ３１を全開にしてエンジン回転数を上
げていくと、コンプレッサー１５ａ下流の吸気通路７内
の圧力が次第に上昇して行く。その圧力が所定の値に達
すると、前記ウェストゲートバルブ１９がバイパス通路
１８を開き始める。バイパス通路１８が開くと、排気ガ
スの一部がバイパス通路工８を通って流れ、タービン１
５ａを回転させるための排気ガスの量が制限され、過給
圧がほぼ前記所定の値に制限される。コンプレッサー１
５ａ下流の圧力は開閉弁１３が閉じているとき開いてい
るときよりも低回転数で前記所定の値に達する。
コンプレッサー１５ａ下流の圧力が前記所定の値に達す
るときのエンジン回転数を、以下、インターセプト回転
数と称し、開閉弁１３が閉じているときのインターセプ
ト回転数を低速圧力伝播経路インターセプト回転数と称
し、開閉弁１３が開いているときのインターセプト回転
数を高速圧力伝播経路インターセプト回転数と称する。
本発明においては、低速圧力伝播経路に対する同調エン
ジン回転数、すなわち、開閉弁工３が閉じているときに
吸気の動的効果による過給効果が最大になるエンジン回
転数、は高速圧力伝播経路インターセプト回転数より低
く設定される。特に、本実施例においては、第３図に示
すように、共鳴同調エンジン回転数Ｎ３より高く設定さ
れている。高速圧力伝播経路インターセプト回転数は第
３図にＮ４で示されている。
また、本実施例においては、第４図に示すように、吸気
弁が下死点後、６０°に閉じられるように設定されてい
る。なお、本明細書においてはリフト量が１ｍｍ以下に
なったとき、弁が閉じられたとみなすものとする。
本実施例の吸気装置においては、従来排気ガスの圧力が
不足するためにターボチャージャー１５による過給効果
が充分でなかった低速域での体横動率を吸気の慣性過給
効果によって充分増大させることができる。また、開閉
弁１３を開くことによって高速圧力伝播経路インターセ
プト回転数以下の高速域においても吸気の動的効果によ
る過給効果を得ることができるため、第３図に示すよう
に高速域における体積効率を犠牲にすることなしに低速
域における体積効率を改善することができる。
更に、吸気弁の閉じ時期が遅らされて、ピストンが下死
点を過ぎてから、吸気弁が閉じるため有効圧縮率が低下
する。しかしながら、第３図から明らかなように吸気の
動的効果による過給によって体積効率はかえって増大す
る。同時に、ターボチャージャー１５による過給と異な
り、吸気の動的効果による過給は燃焼室に入る混合気の
温度を上昇させないのでノッキングを生ずることがない
。
同調エンジン回転数は圧力伝播系の長さ、径、容積等を
選択することによって所望の値とすることができる。例
えば、本実施例における低速圧力伝播経路に対する慣性
同調エンジン回転数Ｎ１は次の式に基すいて計算するこ
とができる。
Ｎ１＝θｖ／６ 但し、θは吸気弁の開期間（クランク角度）、■は一方
のブランチ吸気通路の集合部１４の下流部分とそのブラ
ンチ吸気通路に接続されている両独立吸気通路からなる
吸気通路内の気柱のの固有振動数である。その固有振動
数は以下の式で与えられる。
ｖ　＝ａ／４（ｌ＋　ｌ’−ｆ’）ｆ＋Ｖｍ／Ｄ但し、
ぞは同一のブランチ吸気通路に接続された２個の気筒の
一方と第一の圧力反転部１４の間の吸気通路の長さ（ｍ
）、ｆはその一方の気筒と第一の圧力反転部１４の間の
吸気通路の平均断面積（ｍ２）、Ｃは他方の気筒とその
他方の気筒の独立吸気通路のブランチ吸気通路への接続
部との間の吸気通路の長さ（ｍ）、ｆはその吸気通路の
平均断面積（ｍ２）、ａは音速、Ｖｍは吸気弁開弁期間
中の平均燃焼室容積である。
本実施例における高速圧力伝播経路に対する慣性同調エ
ンジン回転数Ｎ２も同様にして求めることができる。こ
の場合には、一方の気筒と第二の圧力反転部１２の間の
吸気通路の長さをｅとし、その吸気通路の平均断面積を
ｆとすればよい。
第５図は本発明の他の実施例を示すものである。第５図
において、第１図にしめす部分と同じ部分には同じ参照
番号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施例にお
いては、第一、第四の気筒２ａ、　２ｄへの独立吸気通
路８ａ、　８ｄは第一のブランチ吸気通路９′に接続さ
れており、第二、第三の気筒２ｂ、２ｃへの独立吸気通
路８ｂ、８ｃは第二のブランチ吸気通路１０′に接続さ
れている。画ブランチ吸気通路９′、１０゛の上流端は
互いに接続されて、集合部１４を形成しており、その集
合部１４に共通吸気通路１１の下流端が接続されている
。その集合部１４が第一の圧力反転部を形成している。
第一、第二のブランチ吸気通路９′、１０”はその下流
端において連通路１２′によって互いに接続されており
、その連通路１２′が第二の圧力反転部を形成している
。この連通路１２′はコントロールユニット３０の制御
の下に開閉弁１３によって型閉される。
上記実施例の場合と同様に、本実施例の吸気装置も、開
閉弁１３が閉じているときに低速域内の所定のエンジン
回転数Ｎ１で最大となるような慣性過給効果が得られる
ように構成されている。すなわち、開閉弁１３が閉じら
れているときには、ある気筒の吸気行程前期にその気筒
の吸気ポート付近に生じた吸気の圧力振動の負の圧力波
が、その吸気ポートが接続されているブランチ吸気通路
を上流側に伝播し、前記第一の圧力反転部（前記集合部
）１４で正の圧力波に反転された後、下流に伝播して、
同じ気筒の吸気ポートに作用し、それによって、より大
量の吸気がその気筒内に押し込まれる。
更に、本実施例の吸気装置は、開閉弁１３が開いている
ときに、高速域内の所定のエンジン回転数Ｎ２で最大と
なるような慣性過給効果が得られるように構成されてい
る。すなわち、開閉弁１３が開いているときには、ある
気筒の吸気行程前期にその気筒の吸気ポート付近に生じ
た吸気の圧力振動の負の圧力波が、その吸気ポートが接
続されているブランチ吸気通路を上流側に伝播し、第一
の圧力反転部１４より気筒に近い前記第二の圧力反転部
（前記連通路）１２′で正の圧力波に反転された後、下
流に伝播して、同じ気筒の吸気ポートに作用し、それに
よって、より大量の吸気がその気筒内に押し込まれる。
更に、本実施例の吸気装置は、開閉弁１３が開いている
ときに、前記所定のエンジン回転数Ｎ２より高い所定の
エンジン回転数Ｎ３で最大になる共鳴過給効果が得られ
るように構成されている。共鳴過給においては、同一の
ブランチ吸気通路に接続された２個の気筒（吸気行程が
３６０°異なる）のうちの一方の気筒の吸気行程終期に
生じた正の圧力波がそのブランチ吸気通路の上流側部分
を伝播し、他方の気筒の吸気ポートに作用して、より大
量の吸気をその気筒内に押し込む。
本実施例における低速圧力伝播経路に対する慣性同調エ
ンジン回転数Ｎ１は次の式に基すいて計算することがで
きる。
Ｎ１＝θｖ／６ 但し、θは吸気弁の開期間（クランク角度）、■は一方
のブランチ吸気通路の集合部１４と下流側連通路１２′
の間の部分とそのブランチ吸気通路に接続された両独立
吸気通路からなる吸気通路内の気柱の固有振動数である
。その固有振動数は以下の式で与えられる。
ｖ　＝　ａ１４（１！　＋　Ｖ／ｆ＋　Ｖｍ／ｆ）但し
、ｅは同一のブランチ吸気通路に接続された２個の気筒
の内の第一の圧力反転部１４に近い方と第一の圧力反転
部１４の間の吸気通路の長さ（ｍ）、ｆはその気筒と第
一の圧力反転部１４の間の吸気通路の平均断面積（ｍ２
）、■は第一の圧力反転部１４に近い方の気筒と第二の
圧力反転部の間の吸気通路の容積と他方の気筒の独立吸
気通路の容積の和、ａは音速、Ｖｍは吸気弁開弁期間中
の平均燃焼室容積である・　（１，−／−千今、ら） 第６図は本発明の更に他の実施例を示すものである。第
６図において、第１図にしめす部分と同じ部分には同じ
参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施例においては、気筒２ａから２ｄは長い独立吸気
通路１１１ａから１１１ｄを介して共通吸気通路１１１
に直接接続されている。独立吸気通路１１１ａから１１
１ｄは上流端においてまとめられて、集合部１４を形成
しており、その集合部１４に共通吸気通路１１１が接続
されている。また、その集合部１４は第一の圧力反転部
を形成している。独立吸気通路１１１ａから１１１ｄは
中間部において連通路１２によって互いに連通されてい
る。連通路１２は第二の圧力反転部を形成している。ま
た、連通路１２は各独立吸気通路への結合部にそれぞれ
開閉弁１１３ａから１１３ｄを備えている。開閉弁１１
３ａから１１３ｄは互いに連結されており、コントロー
ルユニット３０の制御のもとにアクチュエータ１１４に
よって同時に開閉される。コントロールユニット３０は
高速域において開閉弁１１３ａから１１３ｄを開く。第
６図において、１１５．１１６．１１７はそれぞれ逆上
弁、負圧室、三方ソレノイドバルブである。
上記各実施例の場合と同様に、本実施例の吸気装置も、
開閉弁１１３ａから１１３ｄが閉じているときに低速域
内の所定のエンジン回転数Ｎ１で最大となるような慣性
過給効果が得られるように構成されている。すなわち、
開閉弁１３が閉じられているときには、ある気筒の吸気
行程前期にその気筒の吸気ポート付近に生じた吸気の圧
力振動の負の圧力波が、その吸気ポートが接続されてい
る独立吸気通路を上流側に伝播し、前記第一の圧力反転
部（前記集合部）１４で正の圧力波に反転された後、下
流に伝播して、同じ気筒の吸気ポートに作用し、それに
よって、より大量の吸気がその気筒内に押し込まれる。
更に、本実施例の吸気装置は、開閉弁１１３ａから１１
３ｄが開いているときに、高速域内の所定のエンジン回
転数Ｎ２で最大となるような慣性過給効果が得られるよ
うに構成されている。すなわち、開閉弁１１３ａから１
１３ｄが開いているときには、ある気筒の吸気行程前期
にその気筒の吸気ポート付近に生じた吸気の圧力振動の
負の圧力波が、その吸気ポートが接続されている独立吸
気通路を上流側に伝播し、第一の圧力反転部１４より気
筒に近い前記第二の圧力反転部（前記連通路）１２で正
の圧力波に反転された後、下流に伝播して、同じ気筒の
吸気ポートに作用し、それによって、より大量の吸気が
その気筒内に押し込まれる。
第７図に示すように、低速圧力伝播経路に対する慣性同
調エンジン回転数Ｎ１は高速圧力伝播経路インターセプ
ト回転数ＩＣＨより低く、低速圧力伝播経路インターセ
プト回転類ＣＬより高く設定されている。また、高速圧
力伝播経路に対する慣性同調エンジン回転数Ｎ２は高速
圧力伝播経路インターセプト回転数ＩＣＨより高く設定
されている。
なお、本実施例においては、各気筒に対する吸気通路が
第一の圧力反転部の下流において完全に独立しているた
め、他の気筒で発生する圧力波の影響を受けない。従っ
て、各気筒で発生された圧力波が強められ、両同調エン
ジン回転数Ｎｌ、Ｎ２においてより良好な過給効果が得
られる。
本実施例においても、第７図から明らかなように、高速
域におけるエンジン出力トルクに悪影響を与えることな
く低速域におけるエンジン出力トルクを増大することが
できる。第７図にはエンジン出力トルク、充填効率、体
積効率および過給圧とエンジン回転数の関係が示されて
いる。なお、充填効率ＣｅはＣｅ　＝　Ｇ／ＰＯ−Ｖｎ
で表される。ただし、Ｇは実際に燃焼室に入る気体の質
量、ＰＯは大気中の気体の密度であり、Ｖｎはピストン
が下死点にあるときの燃焼室の容積である。
第８図は本発明の更に他の実施例を示すものである。第
８図において、第１図にしめす部分と同じ部分には同じ
参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施例
においては、第一、第四の気筒２ａｓ　２ｄへの独立吸
気通路８ａ、８ｄは第一のブランチ吸気通路１２１に接
続されており、第二、第三の気筒２ｂ、　２ｃへの独立
吸気通路８ｂ、８ｃは第二のブランチ吸気通路１２２に
接続されている。両ブランチ吸気通路１２１．１２２の
上流端は互いに接続されて、集合部１４を形成しており
、その集合部１４に共通吸気通路１１の下流端が接続さ
れている。その集合部１４が第一の圧力反転部を形成し
ている。更に、第一、第二のブランチ吸気通路１２１．
１２２は独立吸気通路８ａから８ｄの上流側において上
流側連通路１２３によって互いに連通され、また、下流
端において下流側連通路１２４によって互いに接続され
ている。両速通路１２３．１２４にはそれぞれ第一、第
二の開閉弁１２５．１２６が配されている。上流側連通
路１２３が第二の圧力反転部を形成し、下流側連通路１
２４が第三の圧力反転部を形成している。この連通路１
２”はコントロールユニット３０の制御の下に開閉弁１
３によって開閉される。低速域においては、第一、第二
の開閉弁１２５，１２６はともに閉じられているが、エ
ンジン回転数が増大するにつれて、第一の所定の回転数
で第一の開閉べん１２５が先ず開き、次に、その第一の
所定の回転数より高い第二の所定の回転数で第二の開閉
弁１２６が開く。すなわち、第二の所定の回転数より高
速の領域では第一、第二の開閉弁１２５，１２６がとも
に開かれる。
本実施例の吸気装置は低速圧力伝播経路に対する同調エ
ンジン回転数Ｎ１、中速圧力伝播経路に対する同調エン
ジン回転数Ｎ２、および高速圧力伝播経路に対する同調
エンジン回転数Ｎ３の３つつの同調エンジン回転数を有
するように構成されている。第９図に示すように、低速
圧力伝播経路に対する慣性同調エンジン回転数Ｎ１は高
速圧力伝播経路インターセプト回転毎ＣＨおよび中速圧
力伝播経路インターセプト回転毎ＣＭより低く、低速圧
力伝播経路インターセプト回転数Ｉ（４，より高く設定
されている。
第１０図は本発明の更に他の実施例を示すものである。
第１０図において、第８図にしめす部分と同じ部分には
同じ参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。本実
施例の吸気装置においては、第８図の実施例において両
ブランチ吸気通路１２１゜１２２を上流側連通路１２３
で連通ずる替わりに両ブランチ吸気通路１２１．１２２
の上流側端部を長手方向に２つの部分に分割している。
すなわち、第一のブランチ吸気通路１２１はその上流側
端部を第一、第二の部分１２１ａ、１２１ｂに分割され
ており、その第一の部分１２１ａに開閉弁１２９が配さ
れている。同様に、第二のブランチ吸気通路１２２はそ
の上流側端部を第一、第二の部分１２２ａ、　１２２ｂ
に分割されており、その第一の部分１２２ａに開閉弁１
３０が配されている。両開閉弁１２９．１３０は第一の
所定のエンジン回転数より高い領域で同時に開かれ、前
記下流側連通路１２４内の開閉弁１２６は第一の所定の
エンジン回転数より高い第二の所定のエンジン回転数よ
り高い領域で開かれる。すなわち、本実施例の吸気装置
も低速圧力伝播経路に対する同調エンジン回転数Ｎｌ（
開閉弁１２６．１２９．１３０が全て閉じられていると
き）、中速圧力伝播経路に対する同調エンジン回転数Ｎ
２（開閉弁１２９．１３０が開かれ、開閉弁１２６が閉
じられているとき）、および高速圧力伝播経路に対する
同調エンジン回転数Ｎ３（開閉弁１２６．１２９、１３
０が全て開かれているとき）の３つつの同調エンジン回
転数を有するように構成されている。その３つつの同調
エンジン回転数は第８図の実施例の場合と同様に設定さ
れている。
第１１図は本発明の更に他の実施例を示すものである。
この実施例は第１図に示す実施例に極めて似ているため
、第１図の実施例との差についてのみ説明する。第１１
図の独立吸気通路８ａ、８ｄの第一のブランチ吸気通路
９への接続部と独立吸気通路８ｂ、８ｃの第一のブラン
チ吸気通路９への接続部をつなぐように連通路１２′が
設けられ、その連通路１２′に単一の開閉弁１３′が配
されている。本実施例の作用は第一図の実施例とほとん
ど同じである。
第１２図は本発明の更に他の実施例を示している。
この実施例の吸気装置はＶ−６エンジン２０１に適用さ
れている。エンジン２０１は右バンク２０３と左バンク
２０４に３個ずつ配された６個の気筒を備えている。各
バンク内の気筒は点火時期が連続しないようになってい
る。右バンク２０３内の各気筒２０２は独立吸気通路２
０５を介して第一の拡大容積室２０６に接続されており
、左バンク２０４内の各気筒２０２は独立吸気通路２０
７を介して第二の拡大容積室２０８に接続されている。
第一の拡大容積室２０６は上流端において第一のブラン
チ吸気通路２１１に接続されており、第二の拡大容積室
２０８は上流端において第二のブランチ吸気通路２１２
に接続されている。
第一、第二の拡大容積室２０６．２０８は下流端におい
て連通路２１４によって互いに連通されている。連通路
２１４はコントロールユニット３０の制御のもとに所定
のエンジン回転数以上の領域において開かれる開閉弁２
１５を備えている。
本実施例の吸気装置は、開閉弁２１５が閉じられている
ときには前記所定のエンジン回転数より低いエンジン回
転数で共鳴過給効果が得られ、開閉弁２１５が開かれて
いるときにはその所定のエンジン回転数より高いエンジ
ン回転数で共鳴過給効果が得られるように構成されてい
る。
本実施例においては、低速圧力伝播経路に対する共鳴同
調エンジン回転数Ｎｏは次の式に基ずいて求められる。
Ｎｏ＝６０ｘ２／３ｘｖ＝４０ｘｖ 二二でＶはブランチ吸気通路の一方とそのブランチ吸気
通路に接続された拡大容積室とその拡大容積室に接続さ
れた３本の独立吸気通路とからなる吸気通路内の気柱の
固有振動数であり、次の式で与えられる。
ｖ　＝　ａ／４（ｅｏ　＋　（３Ｖｄ　＋　Ｖｍ　＋　
Ｖｅ）／Ｆ）ｅｏは両ブランチ吸気通路の連結部と拡大
容積室の間の吸気通路の長さ（例えば、第一のブランチ
吸気通路の長さ）、Ｆはその吸気通路の平均断面積、Ｖ
ｄは各独立吸気通路の容積、Ｖｅは拡大容積室の容積、
Ｖｍは吸気行程中の平均燃焼室容積、ａは音速である。
本実施例においても低速圧力伝播経路に対する共鳴同調
エンジン回転数Ｎｏは開閉弁２１５が開いている時のイ
ンターセプト回転数より低く設定されている。
なお、過給圧制置手段としては、上記実施例におけるウ
ェストゲートバルブの他に電子制御でウェストゲートバ
ルブを開閉するもの、吸気側で過給圧をリリーフするも
の、ターボチャージャーの容量を変えるもの等種々のも
のを使用することができる。
（発明の効果） 以上詳細に説明下ように、本発明の吸気装置によれば、
高速域の出力トルクを低下させることなく、低速域の出
力トルクを上げることができる。また、その際、ノッキ
ングの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の吸気装置を備えたエンジン
の概略図、 第２図は吸気の動的効果による過給効果を説明するため
の図、 第３図は第１図の吸気装置の作用を説明する図、第４図
は第１図の吸気装置のパルプタイミングを示す図、 第５図は本発明の他の実施例の吸気装置を備えたエンジ
ンの概略図、 第６図は本発明の更に他の実施例の吸気装置を備えたエ
ンジンの概略図、 第７図は第６図の吸気装置の作用を説明する図、第８図
は本発明の更に他の実施例の吸気装置を備えたエンジン
の概略図、 第９図は第８図の吸気装置の作用を説明する図、第１０
図は本発明の更に他の実施例の吸気装置を備えたエンジ
ンの概略図、 第１１図は本発明の更に他の実施例の吸気装置を備えた
エンジンの概略図、 第１２図は本発明の更に他の実施例の吸気装置を備えた
エンジンの概略図である。 ２　・・・・　気筒　　７　・・・・　吸気通路１７　
　・・・・　排気通路　　９．１０　　・・・・　ブラ
ンチ吸気通路　　１２　　・・・・　連通路　　１３　
　・・・・　開閉弁１４　　・・・・　集合部　　１９
　　・・・・　ウエストゲートバルブ ｆｏｌ ＦＩＧ、２ ・−・−１り、２１ ＦＩＧ、３ 工〕シ゛ニー巾転ｆ（ Ｆ　Ｉ　Ｇ、７゜ Ｆ　Ｉ　Ｇ、１０ Ｆ　Ｉ　Ｇ、ｆｌ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）下流端においてエンジンの燃焼室に連通し、上流
    端において大気と連通するとともに、前記下流端側の端
    部に第一、第二の圧力伝播経路を備えた吸気通路、 前記エンジンの排気通路内に、その排気通路内を流れる
    排気ガスの圧力で回転せしめられるように配されたター
    ビンと、前記吸気通路内の前記第一、第二の圧力伝播経
    路の上流に配されるとともに前記タービンによって駆動
    されるコンプレッサーとを備えたターボチャージャー、 前記コンプレッサー下流の過給圧を所定値以下に制限す
    る過給圧制御手段、および 前記燃焼室内の吸気行程で発生する圧力波が、前記エン
    ジンが低速域で高負荷で作動しているときには実質的に
    前記第一の圧力伝播経路に沿って伝播され、前記エンジ
    ンが高速域で高負荷で作動しているときには実質的に前
    記第二の圧力伝播経路に沿って伝播されるように前記圧
    力伝播経路を切り換える切換え手段、 からなり、前記吸気通路の前記第一の圧力伝播経路を形
    成する部分が、前記低速域内の所定のエンジン回転数に
    おいて最大となるような吸気の動的効果による過給効果
    が得られるように構成されており、前記吸気通路の前記
    第二の圧力伝播経路を形成する部分が、前記圧力波が前
    記第一の圧力伝播経路に沿って伝播されるときに比べて
    前記第二の圧力伝播経路に沿って伝播されるときの方が
    、前記高速域における吸気の動的効果による過給効果が
    大きくなるように構成されており、前記低速域内の所定
    のエンジン回転数が、前記第二の圧力伝播経路に対する
    インターセプト回転数より低いことを特徴とするエンジ
    ンの吸気装置。
  2. （２）下流端において吸気ポートを介してエンジンの燃
    焼室に連通し、上流端において大気と連通するとともに
    、前記下流端側の端部に第一、第二の圧力伝播経路を備
    えた吸気通路、 前記吸気ポートを開閉する吸気弁、 前記エンジンの排気通路内に、その排気通路内を流れる
    排気ガスの圧力で回転せしめられるように配されたター
    ビンと、前記吸気通路内の前記第一、第二の圧力伝播経
    路の上流に配されるとともに前記タービンによって駆動
    されるコンプレッサーとを備えたターボチャージャー、 前記コンプレッサー下流の過給圧を所定値以下に制限す
    る過給圧制御手段、および 前記燃焼室内の吸気行程で発生する圧力波が、前記エン
    ジンが低速域で高負荷で作動しているときには実質的に
    前記第一の圧力伝播経路に沿って伝播され、前記エンジ
    ンが高速域で高負荷で作動しているときには実質的に前
    記第二の圧力伝播経路に沿って伝播されるように前記圧
    力伝播経路を切り換える切換え手段、 からなり、前記吸気通路の前記第一の圧力伝播経路を形
    成する部分が、前記低速域内の所定のエンジン回転数に
    おいて最大となるような吸気の動的効果による過給効果
    が得られるように構成されており、前記吸気通路の前記
    第二の圧力伝播経路を形成する部分が、前記圧力波が前
    記第一の圧力伝播経路に沿って伝播されるときに比べて
    前記第二の圧力伝播経路に沿って伝播されるときの方が
    、前記高速域における吸気の動的効果による過給効果が
    大きくなるように構成されており、前記吸気弁の閉じ時
    期がピストン下死点後４０°以後になっていることを特
    徴とするエンジンの吸気装置。
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