JPH0427370B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、各気筒と吸気拡大室（タンク）とを
互いに独立した吸気通路で接続して、吸気の動的
効果（吸気慣性効果）により出力の向上を図るよ
うにした多気筒エンジンの吸気装置の改良に関す
るものである。

（従来の技術） 従来から、エンジンの吸気装置において、吸気
開始に伴つて生じる負圧数（負圧の圧力波）が吸
気通路上流側の大気または吸気拡大室への開口端
で反射され正圧波（正圧の圧力波）となつて吸気
ポート方向に戻されることを利用し、上記正圧波
が吸気弁の閉弁寸前に吸気ポートに達して吸気を
燃焼室に押し込むようにする、いわゆる吸気の慣
性効果によつて吸気の充填効率を高めるようにす
ることは知られている。このような技術を用いよ
うとする場合に、吸気通路の形状が一定である
と、吸気通路に生じる圧力波の振動周期と吸気弁
の開閉周期とがマツチングして吸気慣性効果が高
められるのは特定回転域に限られる。

このため、従来、特開昭56−115819号公報にみ
られるように、エンジンの回転数に応じて吸気通
路の長さ等を変えるようにし、例えば、各気筒別
の吸気通路を上流部で２叉に分岐させて長い通路
と短い通路とを形成し、これらの通路の上流端を
吸気拡大室等に開口させるとともに、短い通路に
制御弁を設けて、高回転域でこの制御弁を開くこ
とにより吸気通路の有効長を短縮するようにし
（上記公報の第６図参照）、こうして低回転域と高
回転域とでそれぞれ吸気の慣性効果を高めるよう
にした吸気装置が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記提案例の如く吸気拡大室（タン
ク）と各気筒とを互いに独立して接続する各独立
吸気通路の途中を上記吸気拡大室に連通する第２
通路を設けるとともに、該第２通路にエンジンの
運転状態に応じて開閉する制御弁を設けた多気筒
エンジンの吸気装置においては、上記吸気拡大室
（タンク）がエンジン長手方向に平行に延びる形
状であることから、エンジン振動に伴つてタンク
はエンジン長手方向に沿つて振動変形しやすく、
このことにより第２通路を開閉する制御弁の開閉
動作がスームズに行われ難くなり、上述の如き低
回転域と高回転域とでの吸気慣性効果の発揮が達
成されなくなるという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、吸気拡大室（タン
ク）を、制御弁のバルブシヤフトと該バルブシヤ
フトを支承する支承部とによつて補強することに
より、吸気拡大室を構成するタンクの剛性を十分
にかつ有効に確保して、エンジン振動に伴うタン
クの振動を抑え、よつて上記制御弁のスムーズな
開閉を確保することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段
は、気筒列方向に延びるタンクの内部に形成され
た少なくとも一つの空間と各気筒とを互いに独立
した気筒別の各独立吸気通路で接続するととも
に、該各独立吸気通路の途中をそれぞれタンク内
部の空間に連通する第２通路を設け、該各第２通
路にエンジンの運転状態に応じて開閉する制御弁
を設けた多気筒エンジンの吸気装置を対象とす
る。これに対し、上記制御弁のバルブシヤフトを
支承するボス部を、上記タンクの構成壁と一体に
形成されており、且つ上記バルブシヤフトをその
周方向の全面に亘つて囲繞した状態で上記タンク
の構成壁に沿つて気筒列方向に連続して延びるこ
とにより上記第２通路の壁部同士を連結している
構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、エンジン回転
数が設定値未満の低回転域では、制御弁により各
第２通路を閉じておくと、各気筒から伝播する負
圧波が各独立吸気通路を経てタンクで正圧の圧力
波に反転して反射されるので、吸気慣性効果を得
るための通路長がタンクから各気筒までの比較的
長いものとなり、このことにより低回転域での吸
気の慣性効果が高められる。一方、エンジン回転
数が設定値以上の高回転域では、制御弁により各
第２通路を開くと、各気筒が各独立吸気通路途中
の第２通路を介してタンク内部の空間に連通し、
この経路を経て各気筒から伝播する負圧波が正圧
の圧力波に反転して反射されることになつて、吸
気慣性効果を得るための吸気通路の有効長が短く
なり、高回転域での吸気慣性効果が高められるこ
とになる。

その場合、制御弁のバルブシヤフトを支承する
ボス部は、タンクの構成壁と一体に形成され、且
つバルブシヤフトをその周方向の全面に亘つて囲
繞した状態でタンクの構成壁に沿つて気筒列方向
に連続して延びることにより第２通路の壁部同士
を連結しているので、その構造をコンパクトなも
のとしながら、タンク構成壁に沿つて連続して延
び且つタンク構成壁と一体に設けられたボス部
と、該ボス部に周方向の全面に亘つて支承されタ
ンク構成壁に沿つて延びるバルブシヤフトとによ
つて、タンクの気筒列方向の剛性強度が増強され
ることになり、その結果、エンジン振動に伴うタ
ンクの振動変形が有効に抑制されて、制御弁を常
にスムーズに開閉することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面に基づいて
詳細に説明する。

第１図〜第４図は本発明を４気筒４サイクルエ
ンジンに適用した場合の実施例を示す。同図にお
いて、１はシリンダブロツク２およびシリンダヘ
ツド３等からなるエンジン本体であつて、該エン
ジン本体１にはその長手方向に第１〜第４の４つ
の気筒４，４，…が直列状に形成されている。こ
の各気筒４にはそれぞれ燃焼室５が形成されてい
る。

６は気筒別に互いに独立して設けられた独立吸
気通路であつて、該各独立吸気通路６は、シリン
ダヘツド３内に形成され独立吸気通路６の下流端
部を構成する吸気ポート７を介して各気筒４の燃
焼室５に開口している。また、８はエンジン長手
方向に平行に延びる略角筒形状のタンクよりなる
吸気拡大室であつて、該吸気拡大室８は仕切板９
によつて上下に仕切られて上側に比較的大きな容
積の第１容積室８ａと下側に比較的小さな容積の
第２容積室８ｂとに区画されている。そして、上
記各独立吸気通路６，６…の上流端はそれぞれほ
ぼ同一通路長でもつて上記吸気拡大室８の第１容
積室８ａに連通接続されている。該第１容積室８
ａの一端面には外気を導入する吸気導入管１０が
接続されていて、該吸気導入管１０内には吸入室
気量を抑制するスロツトル弁１１が配設されてお
り、上記吸気導入管１０により第１容積室８ａに
導入された吸気を各独立吸気通路６を介して各気
筒４の燃焼室５に供給するようになされている。
また、上記吸気ポート７には吸気弁１２が設けら
れている。

さらに、上記各独立吸気通路６の途中箇所から
第２通路１３が分岐していて、該各第２通路１
３，１３…の他端はそれぞれほぼ同一通路長でも
つて上記吸気拡大室８の第２容積室８ｂに連通接
続されており、このことから第２容積室８ｂによ
り第２通路１３を介して各独立吸気通路６，６…
を相互に連通するようにしている。

また、上記各第２通路１３にはそれぞれ第２通
路１３を開閉する制御弁１４が設けられており、
この各制御弁１４は、吸気拡大室８長手方向と平
行に延びるバルブシヤフト１５に一体的に連動可
能に固定されていて、図示していないが、エンジ
ン回転数検出手段等の出力を受ける制御回路によ
りアクチユエータを介して開閉制御され、上記第
２容積室８ｂによる各独立吸気通路６，６…相互
間の連通をエンジン運転状態に応じて制御し、エ
ンジン回転数が設定値未満の低回転域では閉じら
れ、エンジン回転数が設定値以上の高回転域では
開かれるように制御される。なお、このようなエ
ンジン回転数に応じた制御弁１４の開閉作動は、
少なくとも出力が要求される高負荷時において行
われるようにすればよく、低負荷時には制御弁１
４が開状態または閉状態に保たれるようにしても
よい。

そして、このような吸気系システムにおいて、
１６は、上記吸気拡大室８、各独立吸気通路６，
６…および各第２通路１３，１３…を形成するた
めの吸気系構造体であつて、該構造体１６は、吸
気拡大室８（第１容積室８ａおよび第２容積室８
ｂ）を構成するタンク部１７と、該タンク部１７
のエンジン側とは反対側の側辺上部から側辺およ
び下辺にかけてタンク部１７の周囲を迂回して延
び、かつその構成壁の一部つまり側壁および下壁
を利用して各独立吸気通路６，６…の上流側部分
６ａ，６ａ…をその各上流端がタンク部１７（第
１容積室８ａ）側辺上部に開口するように一体的
に形成する一体吸気管部１８，１８…と、該各一
体吸気管部１８，１８…の下辺部からエンジン側
へ向かつて各気筒別に分岐して延び、各独立吸気
通路６，６…の下流側部分６ｂ，６ｂ…を形成す
る分岐吸気管部１９，１９…と、上記各一体吸気
管部１８の分岐吸気管部１９近傍においてタンク
部１７（第２容積室８ｂ）の構成壁のうちの下壁
を利用して各独立吸気通路６の途中を第２容積質
８ｂに連通する第２通路１３を一体的に形成する
連通管部２０，２０…と、上記各分岐吸気管部１
９，１９…の先端部を互いに連結するフランジ部
２１とからなり、該フランジ部２１にてエンジン
本体１に対し各分岐吸気管部１９の独立吸気通路
下流側部分６ｂを各気筒４の吸気ポート７に合致
せしめた状態でボルト２２，２２…を側方から挿
入して締付けることによりエンジン本体１に固定
される。また、上記タンク部１７のエンジン側の
側辺上部はエンジン側に膨出するように形成され
ており、第１容積室８ａの容積を十分に確保する
ようにしている。

また、上記各分岐吸気管部１９の独立吸気通路
下流側部分６ｂおよび各吸気ポート７は、斜め上
方から燃焼室５に向つてほぼ直線状に延びて燃焼
室５に開口するように形成されている。そして、
該各分岐吸気管部１９の独立吸気通路下流側部分
６ｂの下流端近傍上部には噴射弁装着孔２３が形
成されており、燃料噴射弁２４はその先端噴射口
部がシールリング２３ａを介して装着孔２３に挿
入されて固定されている。この装着孔２３及び燃
料噴射弁２４の取付方向は該噴射弁２４からの燃
料が燃焼室５の吸気弁１２に向つて噴射されるよ
うに装着されていて、各燃料噴射弁２４，２４…
はエンジン長手方向に平行に配設された燃料供給
管２５に連通接続されている。このことにより、
燃料噴射弁２４は分岐吸気管部１９にほぼ沿つて
寝た状態で取付けられることとなり、該燃料噴射
弁２４の中心線の延長線ｑ→上に上記吸気拡大室８
（タンク部１７）が燃料噴射弁２４および燃料供
給管２５に近接して位置することになる。

さらに、上記各連通管部２０の第２通路１３に
制御弁１４が配設されること、および吸気拡大室
８（タンク部１７）が燃料噴射弁２４の中心延長
線ｑ→上に位置することから、上記吸気系構造体１
６は、そのタンク部１７において、上記中心延長
線ｑ→よりも下側の位置でかつ各第２通路１３，１
３…を含む吸気拡大室８の第２容積室８ｂの部分
と吸気拡大室８の第１容積室８ａとの間としての
上記仕切板９の位置で吸気拡大室８の長手方向に
沿つた分割面によつて上下に分割されて形成され
ていて、タンク部１７の上半部および各一体吸気
管部１８，１８…の上半部が一体成形された上側
分割体１６ａと、タンク部１７の下半部、一体吸
気管部１８，１８…の下半部、各分岐吸気管部１
９，１９…、各連通管部２０，２０…およびフラ
ンジ部２１が一体成形された下側分割体１６ｂと
からなり、両分割体１６ａ，１６ｂが上記仕切板
９を介して接合され、ボルト２６，２６…を下方
から挿入して締付けることにより気密的に結合さ
れてなる。

加えて、第４図に詳示するように、上記タンク
部１７（第２容積室８ｂ）の下壁には、各第２通
路１３の第２容積室８ｂへの開口部間および両端
部に制御弁１４のバルブシヤフト１５を回転自在
に支承するボス部２７，２７…が一体に形成され
ているとともに、上記各開口部周囲つまり制御弁
１４の弁体１４ａが着座する弁座部分に上記各ボ
ス部２７，２７を一連に連続させるように環状に
隆起するリブ部２８，２８…が一体に形成されて
おり、このリブ部２８，２８…を介して一連に連
なるボス部２７，２７…によつて吸気拡大室８
（タンク部１７）のエンジン長手方向の剛性を増
大させるようにしている。尚、第４図に示す如く
上記第２通路１３は第２容積室８ｂ側からドリル
で穴明け加工されるが、この第２通路１３の独立
吸気通路との接続部を滑らかなＲ部に形成して、
第２通路１３の通路断面積の変化を小さくかつ緩
かなものに抑え、第２容積室８ｂから第２通路１
３を介しての独立吸気通路６への流通抵抗および
その変化を小さく抑えるようにしている。また、
２９はボス部２７に沿つて形成され、第２通路１
３開口部周りの環状リブ部２８，２８同士を連結
するリブ部である。

次に、上記実施例の作用について述べるに、各
制御弁１４が閉じて第２通路１３の閉塞によつて
第２容積室８ｂによる各独立吸気通路６，６…相
互間の連通が遮断されている状態では、各気筒４
の吸気行程で生じる負圧波が第１容積室８ａまで
伝播されてここで反射され、つまり比較的長い通
路を通して上記負圧波およびその反射波が伝播す
ることにより、低回転域においてこのような圧力
波の振動周期が吸気弁開閉周期にマツチングする
ことになり、低回転域での吸気の慣性効果が高め
られて、吸気充填効率が高められる。一方、上記
各制御弁１４が開かれ第２通路１３が開放され
て、第２容積室８ｎにより各独立吸気通路６，６
…相互間が連通している状態では、各気筒４の吸
気行程で生じる負圧波が上記第２通路１３を介し
て第２容積室８ｂで反射されてこの負圧波および
反射波の伝播に供される通路長さが短くなること
により、高回転域で吸気慣性効果が高められると
ともに、この運転域では他の気筒から伝播される
圧力波も第２容積室８ｂを介して有効に作用する
ことになり、高回転域での充填効率が大幅に高め
られる。従つて、少なくとも高負荷時に、上記低
回転域と高回転域との吸気慣性効果が得られる各
回転数の中間回転数に相当する所定回転数を境
に、これより低回転側で制御弁１４を閉じ、これ
より高回転側で制御弁１４を開くようにしておく
ことにより、全回転域で吸気充填効率が高められ
て出力を向上させることができる。特に、高回転
域での吸気充填効率は、従来のように単に吸気通
路を短縮させて慣性効果を高めるようにした場合
と比べても、気筒間の圧力伝播作用でより一層高
められることとなる。

なお、以上のような作用を有効に発揮させるに
適当な第１および第２容積室８ａ，８ｂの大きさ
としては、第１容積室８ａは排気量の0.5倍以上
の容量とし、第２容積室８ｂは排気量の1.5倍以
下の容量としておくことが望ましい。さらに、上
記第２容積室８ｂは第１容積室８ａより容量を小
さくし、かつ第２容積室８ｂの断面積は各独立吸
気通路６の断面積よりも大きくしておくことが望
ましい。

そして、この場合、吸気系構造体１６における
吸気拡大室８（第１容積室８ａおよび第２容積室
８ｂ）を構成するタンク部１７と各独立吸気通路
６の上流側部分６ａを構成する一体吸気管部１８
と各独立吸気通路６の下流側部分６ｂを構成する
分岐吸気管部１９と各第２通路１３を構成する連
通管部２０とによつて、各独立吸気通路６が吸気
拡大室８の周囲に迂回しながらかつ吸気拡大室８
（タンク部１７）の構成壁の一部を利用して一体
的に形成されているとともに、各第２通路１３が
吸気拡大室８（第２容積室８ｂ）の構成壁の一部
と一体的に形成されているので、上記独立吸気通
路６の所要長さおよび吸気拡大室８の第１および
第２容積室８ａ，８ｂの各所要容積を得るに当つ
て、これら吸気系をコンパクトに小型のものに形
成することができ、よつて限られたスペース（エ
ンジンルーム）内で上記所要長さおよび所要容積
を十分に確保することができ、車載性の向上を図
ることができる。

また、この場合、燃料噴射弁２４が上記分岐吸
気管部１９の下流端近傍つまり独立吸気通路６の
下流側においてその噴射燃料をその霧化を良好に
しながら燃焼室５に応答性良く供給すべく燃焼室
５に向けて装着されている関係上、該燃料噴射弁
２４の中心延長線ｑ→上に近接して吸気系構造体１
６のタンク部１７（吸気拡大室８）が位置するこ
と、および上記各第２通路１３に制御弁１４を配
設することが必要である。このため、上記吸気系
構造体１６はそのタンク部１７において上記中心
延長線ｑ→よりも下側即ち分岐吸気管部１９側の位
置でかつ仕切板９の位置で吸気拡大室８の長手方
向に沿つた分割面で上下に上側分割体１６ａと下
側分割体１６ｂとに分割され両分割体１６ａ，１
６ｂが仕切板９を介して結合されてなるので、下
側分割体１６ｂをそのフランジ部２１にてエンジ
ン本体１に側方からのボルト２２による締付けに
より取付けたのち、該下側分割体１６ｂの各分岐
吸気管部１９の噴射弁装着孔２３に燃料噴射弁２
４を中心延長線ｑ→方向から挿入し燃料供給管２５
を下側分割体１６ｂに固定することによつて各燃
料噴射弁２４を取付けるとともに、下側分割体１
６ｂの各連通管部２０の第２通路１３にその上方
から制御弁１４を挿入してバルブシヤフト１５に
固定し、しかる後上記下側分割体１６ｂに対して
仕切板９を介在させて上側分割体１６ａを接合し
て下方からのボルト２６の締付けにより両者１６
ａ，１６ｂを一体に結合することによつて、良好
な成形性を確保し、かつ上側および下側分割体１
６ａ，１６ｂの組付けを容易に行い得るのは勿論
のこと、制御弁１４および燃料噴射弁２４の組付
けを容易に行うことができ、良好な組付け性を確
保することができる。

しかも、上記上側分割体１６ａと下側分割体１
６ｂとの結合は、下方からのボルト２６の締付け
によつて行われるので、その良好な組付け性を確
保しながら、上述の如くタンク部１７（吸気拡大
室８）におけるエンジン側の側辺上部の膨出形成
が可能となつて、吸気拡大室８の特に第１容積室
８ａの容積を十分に確保できる利点もある。ま
た、上記第２容積室８ｂは吸気系構造体１６のタ
ンク部１７を仕切板９で上下に分割することによ
つて第１容積室８ａに並設され、第１容積室８ａ
の構成壁の一部（仕切板９）を共用して形成され
ているので、上記吸気系のコンパクト化を一層図
ることができる。

さらに、上記タンク部１７（第２容積室８ｂ）
の下壁に、各制御弁１４の弁体１４ａが固定され
エンジン長手方向に平行に延びるバルブシヤフト
１５を回転自在に支承するボス部２７，２７…が
一体に形成され、かつ該各ボス部２７，２７…は
各第２通路１３の開口部周囲に一体に形成された
環状のリブ部２８，２８…によつて一連に連なつ
ているので、吸気拡大室８（タンク部１７）のエ
ンジン長手方向の剛性強度が増強されることにな
る。そのため、エンジン振動に伴うタンク部１７
の振動変形が可及的に抑制されて、従来の如く制
御弁１４の開閉に支障を与えることがなく、その
スムーズな開閉動作が安定して確保されることに
なり、上記の吸気慣性効果の発揮を確実なものと
することができる。また、上記タンク部１７の構
成壁への上記ボス部２７およびリブ部２８の一体
形成により、構造のコンパクト化および簡素化を
図ることもできる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その他種々の変形例をも包含するものであ
る。例えば、上記実施例の如く吸気拡大室８を第
１容積室８ａと第２容積室８ｂとに区画して低回
転域と高回転域とでそれぞれ吸気慣性効果を得る
とともに、特に高回転域で気筒相互間の圧力波の
伝播により吸気の充填効率を一層高めるようにし
た吸気系の他に、第５図に示すように吸気拡大室
８を仕切板９で仕切らずに従来例と同様に単に低
回転域と高回転域とでそれぞれ吸気慣性効果を高
めるようにした吸気系、あるいは上記実施例にお
ける仕切板９に上下の第１容積室８ａと第２容積
室８ｂとを連通する連通孔を設けて、さらに低回
転域で上下の両容積室８ａ，８ｂ間での吸気圧力
振動を利用して吸気の充填効率を一層高めるよう
にした吸気系に対しても適用可能である。

また、本発明は以上の実施例の如く４気筒エン
ジンに限らず、他の多気筒エンジン、例えば５気
筒エンジンや６気筒エンジンにも適用することが
できるのは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、気筒列
方向に延びるタンクの内部の少なくとも一つの空
間から各気筒に至る独立吸気通路とは別に、各独
立吸気通路の途中をタンク内部の空間に連通する
第２通路を制御弁で開閉して、低回転域と高回転
域とでそれぞれ吸気慣性効果を得るようにした多
気筒エンジンの吸気装置において、上記制御弁の
バルブシヤフトを支承するボス部は、タンクの構
成壁と一体に形成し、且つバルブシヤフトをその
周方向の全面に亘つて囲繞した状態でタンクの構
成壁に沿つて気筒列方向に連続して延ばすことに
より、該ボス部によつて第２通路の壁部同士を連
結させたので、構造のコンパクト化を図りなが
ら、タンクの気筒列方向の剛性強度を良好に確保
して、エンジン振動に伴う吸気拡大室の振動を有
効に抑制することができ、よつて制御弁のスムー
ズな開閉を確保して、上記低回転域と高回転域と
での吸気慣性効果の発揮を確実なものとすること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の実施例を示し、第１
図は第３図の−線における縦断側面図、第２
図は第３図の−線における縦断側面図、第３
図は一部破断した平面図、第４図は第１図の−
線における拡大断面図である。第５図は他の実
施例を示す第１図相当図である。 １……エンジン本体、４……気筒、６……独立
吸気通路、８……吸気拡大室、８ａ……第１容積
室、８ｂ……第２容積室、１３……第２通路、１
４……制御弁、１５……バルブシヤフト、１６…
…吸気系構造体、１７……タンク部、１８……一
体吸気管部、１９……分岐吸気管部、２０……連
通管部、２７……ボス部、２８……リブ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気筒列方向に延びるタンクの内部に形成され
   た少なくとも一つの空間と各気筒とを互いに独立
   した気筒別の各独立吸気通路で接続するととも
   に、該各独立吸気通路の途中をそれぞれタンク内
   部の空間に連通する第２通路を設け、該各第２通
   路にエンジンの運転状態に応じて開閉する制御弁
   を設けた多気筒エンジンの吸気装置において、上
   記制御弁のバルブシヤフトを支承するボス部は、
   上記タンクの構成壁と一体に形成されており、且
   つ上記バルブシヤフトをその周方向の全面に亘つ
   て囲繞した状態で上記タンクの構成壁に沿つて気
   筒列方向に連続して延びることにより上記第２通
   路の壁部同士を連結していることを特徴とする多
   気筒エンジンの吸気装置。