JPH0452374B2

JPH0452374B2 -

Info

Publication number: JPH0452374B2
Application number: JP57190617A
Authority: JP
Inventors: Haruo Okimoto
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1982-10-28
Filing date: 1982-10-28
Publication date: 1992-08-21
Also published as: JPS5979037A

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に関し、特に低
負荷用と高負荷用との２系統の独立した吸気通路
を備えた多気筒エンジンにおいて吸気通路内に発
生生する吸気圧力波を利用してエンジン高負荷高
回転時に過給効果を得るようにしたものに関す
る。

（従来の技術）一般に、多気筒エンジンにおいて、各気筒へ独
立して開口する２系統の低負荷用吸気通路と該低
負荷用吸気通路よりも通路断面積の大きい高負荷
用吸気通路とを有する吸気通路を備え、該吸気通
路は、少なくとも低負荷用吸気通路を流れる吸気
量を変化させる１次弁と、高負荷用吸気通路を流
れる吸気量を変化させる２次弁とを有しており、
エンジンの低負荷時には、上記１次弁のみを開作
動して通路断面積の狭い低負荷用吸気通路のみか
ら吸気を各気筒に供給することにより、吸気流速
を速めて燃焼安定性を向上させる一方、エンジン
の高負荷時には、上記２次弁をも開作動して高負
荷用吸気通路からも吸気の供給を行うことによ
り、充填効率を高めて出力向上を図るようにし
た、いわゆるデユアルインダクシヨン方式の吸気
システムはよく知られている。

ところで、従来、エンジンの充填効率向上、出
力向上を図るべく吸気通路に過給機を設けて吸気
を過給する技術はよく知られているが、過給機装
備のため、構造が大がかりとなるとともにコスト
アツプとなる嫌いがあつた。

また、従来、エンジンの吸気通路内に発生する
吸気圧力波により過給効果を得る技術として、実
公昭45−2321号公報に開示されているように、単
一気筒エンジンにおいて、吸気管を寸法の異なる
２本の通路に分け、かつそれぞれ別の吸気ポート
を有し、エンジン高回転時は２本の吸気通路を用
い、低回転時には閉塞位置の遅い方の吸気通路を
閉止し吸気を早目に閉塞することにより、吸気管
の寸法やエンジン回転数の関数である吸気の最大
圧力時点での吸気の閉塞による過給作用を利用し
て広範囲のエンジン回転域に亘つて好適な充填効
率を得るようにしたものが提案されている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、このものは、単一気筒のエンジンに対
するものであつて、吸気通路内に発生する吸気圧
力波をどのように利用するのか、その構成、作用
が定かでなく、直ちに実用に供し得ないものであ
る。

そこで、本発明者等は、エンジンの吸気特性を
検討するに、 (i) 吸気ポート開口時には燃焼室の残留排気ガス
の圧力によつて吸気が圧縮され、吸気通路内の
吸気ポート部分に圧縮波が発生しており、この
開口時圧縮波は、近年の市販車では騒音低減や
排気ガス浄化のためにエンジン排圧が高くなつ
ていることから特に強く発生すること (ii) 吸気ポート閉口時には吸気の慣性により吸気
が圧縮されて吸気通路内の吸気ポート部分に圧
縮波が発生すること (iii) 吸気ポートの吸気開始により吸気通路内に膨
張波が発生することを知見した。

このことから、本発明は、上記の如き２系統の
独立した吸気通路を備えた多気筒エンジンにおい
て、一つの気筒での上記(i)の開口時圧縮波を他気
筒の特に吸気の吹き返しが生じる吸気行程終期に
作用せしめれば効果的に過給効果が得られること
（以下、排気干渉効果という）、一つの気筒での上
記(ii)の閉口時圧縮波を他気筒の同じく吸気行程終
期に作用せしめれば効果的に過給効果が得られる
こと（以下、吸気慣性効果という）、及び各気筒
での上記(iii)の膨張波を圧縮波に反転して該各気筒
の同じく吸気行程終期に作用せしめれば効果的に
過給効果が得られること（以下、吸気個有脈動効
果という）に着目し、上記気筒間干渉効果（排気
干渉効果及び吸気慣性効果）及び各気筒の吸気個
有脈動効果を利用することによつてエンジンの充
填効率向上を意図するものである。

その場合、上記気筒間干渉効果、特に排気干渉
効果は吸気個有脈動効果よりも圧力波が強いため
過給効果が大きいこと、及び上記高負荷用吸気通
路は低負荷用吸気通路よりも通路面積が大きいこ
とから圧力波を可及的に減衰させることなく伝播
できることなどの理由から、高出力を要するエン
ジン高負荷高回転時、上述の如く過給効果の大き
い気筒間の排気干渉効果を高負荷用吸気系統で
得、補完的に低負荷用吸気系統で吸気個有脈動効
果を得ることが効果的である。

すなわち、本発明の目的は、上記の如き２系統
の吸気通路を備えた多気筒エンジンの吸気系を、
高出力を要するエンジン高負荷高回転時、高負荷
用吸気系統において上記の如く一つの気筒の高負
荷用吸気ポートに生じる開口時圧縮波を吸気行程
終期にある他気筒に有効に伝播させて気筒間の排
気干渉効果により効果的に過給効果を得るように
設定するとともに、低負荷用吸気系統において膨
張波を圧縮波に反転する拡大室を設けて上記吸気
個有脈動効果による過給効果をも併せ得るように
設定することにより、過給機等を用いることなく
既存の吸気系の僅かな設計変更による簡単な構成
でもつてエンジン高負荷高回転時の充填効率を高
めて出力向上を有効に図らんとするものである。

（課題を解決するための手段）この目的を達成するため、本発明の解決手段
は、各気筒毎に互いに独立した低負荷用吸気通路
と高負荷用吸気通路とを有するとともに該各気筒
の低負荷用吸気通路と高負荷用吸気通路とを各気
筒の燃焼室に互いに独立した低負荷用吸気ポート
及び高負荷用吸気ポートを介して開口させた吸気
通路を備え、該吸気通路は、少なくとも上記低負
荷用吸気通路を流れる吸気量を変化させる１次弁
と、上記高負荷用吸気通路を流れる吸気量を変化
させる２次弁とを有するエンジンの吸気装置を前
提とする。そして、上記１次弁及び２次弁の下流
において上記各気筒の低負荷用吸気通路同士及び
高負荷用吸気通路同士をそれぞれ各吸気通路の最
小通路断面積以上の通路断面積を持つ連通路で互
いに連通するとともに、該低負荷用吸気通路同士
の連通路に拡大室を設ける。上記高負荷用吸気通
路の最小通路断面積を上記低負荷用吸気通路の最
小通路断面積よりも大きく設定する。上記高負荷
用吸気ポートの開口時期を上記低負荷用吸気ポー
トの開口時期より以早に設定する。さらに、上記
連通路を介しての各気筒間の高負荷用吸気通路の
通路長さを、5000〜7000rpmのエンジンの高回転
時、一つの気筒の高負荷用吸気ポートの開口時に
生じる圧縮波が吸気行程終期にある他の気筒に高
負荷用吸気ポートに伝播して過給を行うように設
定する。また、上記拡大室から各気筒の低負荷用
吸気ポートに至る上記低負荷用吸気通路の通路長
さl_Pを、5000〜7000rpmのエンジンの高回転時、
各気筒の低負荷用吸気ポートの吸気開始により生
じる膨張波を上記拡大室で反転して反転した圧縮
波の２次脈動波が該各気筒の吸気行程終期の吸気
ポートに伝播して過給を行うように、下記式 l_P＝（θ_P−θ₂）×（60／360N） ×（１／４）×ａ（ここで、θ_Pは低負荷用吸気ポートの開口期
間、θ₂は低負荷用吸気ポートの開口から膨張波が
実質的に発生するまでの期間と効果的に過給を行
うために該膨張波を反転した圧縮波の２次脈動波
が伝播される低負荷用吸気ポートの閉口直前の時
期から閉口までの期間とを合算した無効期間、Ｎ
はエンジン回転数、ａは圧力波の伝播速度であ
る）により設定するものとする。

（作用）これにより、本発明では、高出力を要する5000
〜7000rpmのエンジン高回転時には、２次弁の開
作動により低負荷用吸気通路と共に高負荷用吸気
通路も開かれて、各気筒に対し、各高負荷用吸気
通路からも各低負荷用吸気通路とは独立して吸気
の供給が行われる。その際、一つの気筒の高負荷
用吸気ポートの開口時に該高負荷用吸気ポート付
近に発生した開口時圧縮波は、連通路を経て、吸
気行程終期にある他の気筒の高負荷用吸気ポート
に伝播される。その結果、この開口時圧縮波によ
り、吸気が吸気行程終期にある他の気筒の高負荷
用吸気ポートより燃焼室内へ押し込まれて過給が
行われることになる（排気干渉効果）。

それと同時に、各気筒において、低負荷用吸気
ポートからの吸気開始により低負荷用吸気通路内
に発生した膨張波は、拡大室で反転して反射した
圧縮波の２次脈動波として該各気筒の吸気行程終
期の低負荷用吸気ポートに伝播されて過給が行わ
れる（吸気個有脈動効果）。

その場合、上記排気干渉効果を得るための圧力
波伝播経路である高負荷用吸気通路は、低負荷用
吸気通路よりも通路断面積が大であることによ
り、圧力波の伝播の抵抗が小さく、特に過給効果
の大きい気筒間の排気干渉効果を高負荷用吸気系
統で有効に発揮させることができる。

また、上記連通路は、２次弁の下流に位置し、
しかもその通路断面積を高負荷用吸気通路の最小
通路断面積以上としたので、上記２次弁によつて
圧力波が減衰されることがなく、しかも連通路自
身の通路断面積拡大による圧力波減衰はあるもの
の、通路断面積縮小（絞り）による圧力波減衰と
比較して減衰割合は少なく、よつて上記排気干渉
効果を有効に発揮できる。また、上記拡大室は、
１次弁の下流に位置するので、同様に吸気個有脈
動効果を有効に発揮できる。

さらに、上記高負荷用吸気ポートの開口時期を
低負荷用吸気ポートよりも以早としたことによ
り、特に高負荷用吸気ポート開口時の開口時圧縮
波を強く発生でき、上記排気干渉効果による過給
効果の向上により効果的である。

加えて、上記低負荷用吸気通路の最小通路断面
積が高負荷用吸気通路よりも小さいことにより、
該低負荷用吸気通路同士を連通する連通路での拡
大室は小さい容積で済み、該拡大室の設定が容易
にできるので、上述の高負荷用吸気系統での排気
干渉効果と低負荷用吸気系統での２次の吸気個有
脈動効果とが同一回転域で容易に得られる。

ここにおいて、上記排気干渉効果及び吸気個有
脈動効果を得るエンジン高回転時としての5000〜
7000rpmの限定は、一般に最高出力及び最高速度
がこの範囲に設定されていることから、エンジン
の高負荷高回転領域であつて高出力を要し、充填
効率向上、出力向上に有効な領域であることによ
る。

また、上記低負荷用吸気通路と高負荷用吸気通
路とを１次弁及び２次弁の下流において独立する
理由は、各気筒の低負荷用及び高負荷用吸気通路
でそれぞれ発生した圧力波が他方に分散したり、
相互に干渉し合つて弱まるのを防止するためであ
り、特に低負荷用吸気通路と高負荷用吸気通路と
はデユアルインダクシヨン吸気システムでの要求
の違いから吸気ポートの開閉タイミングや長さが
異なり、一方の圧力波が他方によつて減衰させら
れることになるからである。

さらに、上記拡大室の低負荷用吸気通路設置
は、上記の如く低負荷用吸気系統で吸気個有脈動
効果を得るためによると共に、通常、燃焼噴射ノ
ズルは低負荷用吸気通路に設けられているため、
過渡運転時の燃料応答性の悪化（加速時の息付き
や減速時のオーバリツチによる失火等）を防止す
る上で有利であることによる。すなわち、上記１
次弁の下流に、各気筒の低負荷用吸気通路が集合
する拡大室を備えているため、１次弁が低開度の
時は拡大室に吸気負圧が生成し蓄えられ、また、
１次弁が高開度の時は拡大室に大気圧に近い吸気
圧力が生成し蓄えられている。したがつて、加速
運転時においては、上記１次弁の開度が急増して
開弁する際、それまで上記拡大室に蓄えられてい
た吸気負圧により該拡大室上流の吸気通路の吸気
流速を逸速く速め、エアフローメータ等の吸入空
気量検出器の応答性を高めることで、逸速い燃料
増量（燃料の応答性）が確保できる。また、減速
運転時においては、上記１次弁の開度が急減して
閉弁する際、それまで上記拡大室に蓄えられてい
た大気圧に近い吸気圧力により該拡大室上流の吸
気通路の吸気流速を逸速く低下させ、吸入空気量
検出器の応答性を高めることで、逸速い燃料減量
（燃料の応答性）が確保できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図及び第２図はデユアルインダクシヨンタ
イプの４バルブ式２気筒サイクルエンジンに本発
明を適用した基本構造例としての第１実施例を示
す。同図において、１Ａ及び１Ｂは第１気筒及び
第２気筒であり、２は各気筒１Ａ，１Ｂにおいて
シリンダ３とピストン４とで形成された燃焼室で
ある。

５は一端がエアクリーナ６を介して大気に開口
して各気筒１Ａ，１Ｂに吸気を供給するための主
吸気通路であつて、該主吸気通路５には吸入空気
量を検出するエアフローメータ７が配設されてい
る。上記主吸気通路５はエアフローメータ７下流
において隔壁８によつて主低負荷用吸気通路９と
主高負荷用吸気通路１０とに仕切られている。該
主低負荷用吸気通路９には、エンジン負荷の増大
に応じて開作動し所定負荷以上になると全開とな
つてエンジン低負荷用主低負荷用吸気通路９を流
れる吸気量を変化させる１次弁１１が配設されて
いる。また、上記主高負荷用吸気通路１０には、
エンジン負荷が所定負荷以上になると開作動して
エンジン高負荷時主高負荷用吸気通路１０を流れ
る吸気量を変化させる２次弁が配設されている。
さらに、上記主低負荷用吸気通路９は、１次弁１
１下流において同形状寸法の第１及び第２低負荷
用吸気通路９ａ，９ｂに分岐されたのち各々低負
荷用吸気ポート１３，１３を介して各気筒１Ａ，
１Ｂの燃焼室２，２に連通している。また、上記
主高負荷用吸気通路１０は、２次弁１２下流にお
いて同形状寸法の第１及び第２高負荷用吸気通路
１０ａ，１０ｂに分岐されたのち各々高負荷用吸
気ポート１４，１４を介して各気筒１Ａ，１Ｂの
燃焼室２，２に連通している。よつて、各気筒１
Ａ，１Ｂに対して、低負荷用吸気通路９ａ，９ｂ
と高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｂとは１次弁１
１及び２次弁１２の下流において各々独立して燃
燃室２に開口するように構成されている。

上記各高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｂの最小
通路断面積A_Sは各低負荷用吸気通路９ａ，９ｂ
の最小通路断面積A_Pよりも大きく設定され（A_S
＞A_P）、高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｂによる
圧力波の伝播をその減衰を小さく有効に行い得る
ようにしている。

また、上記各低負荷用吸気通路９ａ，９ｂ（当
然後述の連通路１８より下流に位置する）の下流
端部（燃焼室２への開口部近傍）にはそれぞれ上
記エアフローメータ７の出力に基づく吸入空気量
に応じて燃焼噴射量が制御される電磁弁式の燃料
噴射ノズル１５，１５が配設されており、燃料の
良好な応答性を確保するようにしている。

そして、上記主高負荷用吸気通路１０の分岐部
は、２次弁１２下流に位置していて、第１及び第
２高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｂ同志を連通す
る連通路１６によつて構成されている。上記連通
路１６の通路断面積A_CSは、圧力波をその減衰を
小さくして有効に伝達するように各高負荷用吸気
通路１０ａ，１０ｂの最小通路断面積A_Sと同等
かそれ以上に設定されている（A_CS≧A_S）。

また、上記主低負荷用吸気通路９の分岐部は、
１次弁１１下流に位置していて、第１及び第２低
負荷用吸気通路９ａ，９ｂ同志を連通する連通路
１７を有する拡大室１８によつて構成されてい
る。上記連通路１７の通路断面積A_CPは、同じく
各低負荷用吸気通路９ａ，９ｂの最小通路断面積
A_Pより大きく設定されている（A_CP＞A_P）。

また、上記拡大室１８の容積はエンジン排気量
の0.5〜2.0倍に設定されており、0.5倍未満では膨
張波と圧縮波間の反転効果が得られず、一方、
2.0倍を超える圧力波が拡散してしまい気筒間干
渉効果が著しく低下することによるものである。
また、上記拡大室１８は、エンジンの加速運転時
又は減速運転時等の過渡運転時での吸入空気のサ
ージタンクとして機能し、燃料の良好な応答性を
確保するものである。

さらに、上記各高負荷用吸気ポート１４には該
高負荷用吸気ポート１４を開閉する高負荷用吸気
弁１９が設けられ、また図示していないが各低負
荷用吸気ポート１３には該低負荷用吸気ポート１
３を開閉する低負荷用吸気弁が設けられている。
尚、各気筒１Ａ，１Ｂにおいて、２０及び２１は
それぞれ一端が大気に開口し他端が排気ポート２
２，２３を介して各気筒１Ａ，１Ｂの燃焼室２に
開口して燃焼室２からの排気ガスを排出する第１
及び第２排気通路であつて、上記各排気ポート２
２，２３には該排気ポート２２，２３を開閉する
排気弁２４，２４が設けられている。また、図示
していないが、上記各気筒１Ａ，１Ｂの各排気通
路２０，２０，２１，２１の下流集合部には排気
ガス浄化用の触媒装置等が介設されていて、排圧
が高くなつている。

また、第３図に示すように、上記高負荷用吸気
弁１９の開弁時期（高負荷用吸気ポート１４の開
口時期）は低負荷用吸気弁（図示せず）の開弁時
期（低負荷用吸気ポート１３の開口時期）より以
早に設定されており、高負荷用吸気通路１０ａ，
１０ｂにおいて開口時圧縮波を強く発生させるよ
うにしている。また、高負荷用吸気弁１９の閉弁
時期（高負荷用吸気ポート１４の閉口時期）は低
負荷用吸気弁の閉弁時期（低負荷用吸気ポート１
３の閉口時期）とほぼ同時期に設定されており、
気筒間の排気干渉効果において吸気行程終期の高
負荷用吸気ポート１４に伝播された開口時圧縮波
が低負荷用吸気ポート１３から吹き抜けるのを防
止して有効に過給効果を得るようにしている。

加えて、上記連通路１６を介しての両気筒１
Ａ，１Ｂ間の高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｂの
通路長さL_S（つまり高負荷用吸気ポート１４，１
４間の連通長さ）は、連通路１６の通路長さl_CS
と該連通路１６下流の第１，第２高負荷用吸気通
路１０ａ，１０ｂの各通路長さl_S，l_Sとを加算し
たもの（L_S＝l_CS，2l_S）であり、5000〜7000rpm
の回転域で両気筒１Ａ，１Ｂ間で排気干渉効果を
得るためには、 L_S＝｛（720／Ｚ）＋θ_S−θ_O｝ ×（60／360N）×ａ …() の式から求められた値に設定される。尚、上記
（）式において、Ｚは気筒数でＺ＝２であり、
720／Ｚは気筒間の位相差を示す。θ_Sは高負荷用
吸気弁１９の開弁期間である。またθ_Oは高負荷用
吸気弁１９の開弁（高負荷用吸気ポート１４の開
口）から開口時圧縮波が実質的に発生するまでの
期間と効果的に過給を行うために該開口時圧縮波
が伝播される他気筒の高負荷用吸気弁１９の閉弁
（高負荷用吸気ポート１４の開口）直前の時期か
ら閉弁までの期間とを合算した無効期間で、開弁
特性等によつて異なるが約10〜50゜である。よつ
て｛720／Ｚ）＋θ_S−θ_O｝は一方の気筒での開口時
圧縮波の発生から吸気行程終期にある他方の気筒
への伝播までに要するクランクシヤフトの回転角
度を表わす。また、Ｎはエンジン回転数でＮ＝
5000〜7000rpmであり、60／360Nは1゜回転する
に要する時間（秒）を表わす。また、ａは圧力波
の伝播速度（音速）で、20℃でａ＝343m／ｓで
ある。

さらに、上記各低負荷用吸気通路９ａ，９ｂの
通路長さl_P、つまり該低負荷用吸気通路９ａ，９
ｂの拡大室１８への開口端面から燃焼室２への開
口（低負荷用吸気ポート１３）までの通路長さl_P
は、5000〜7000rpmの回転域で２次の吸気個有脈
動効果を得るように、 l_P＝（θ_P−θ₂）×（60／360N） ×（１／４）×ａ …() の式から求められた値に設定される。尚、上記
（）式において、θ_Pは低負荷用吸気弁の開弁期
間で、θ₂は低負荷用吸気弁の開弁による低負荷用
吸気ポート１３開口から膨張波が実質的に発生す
るまでの期間と効果的に過給を行うために該膨張
波を反転した圧縮波の２次脈動波が伝播される低
負荷用吸気弁の閉弁（低負荷用吸気ポート１３閉
口）直前の時期から閉弁までの期間とを合算した
無効期間で約60〜100゜程度であり、よつて（θ_P−
θ₂）は膨張波発生から圧縮波の２次脈動波伝播ま
でに要するクランクシヤフトの回転角度を表わ
す。また、１／４は２次脈動が２往復する行程の
逆数を表わす。その他は上記（）式の場合と同
じである。

尚、ここで、吸気個有脈動効果を得るに当つて
２次脈動を用いる理由は、１次脈動は上記効果が
大である反面、通路長さl_Pが長くなりすぎ、２次
脈動の場合に対して２倍の長さとなるので車載性
が悪く、また吸気抵抗を増加させる傾向がある。
一方、３次脈動は通路長さl_Pが２次脈動に対して
２／３の長さに短くなる反面、２次脈動に対して
上記効果が約15〜25％程度低下し、また吸気抵抗
がさほど変わらない。このことから、通路長さl_P
を可及的に短くしながら吸気個有脈動効果を有効
に発揮させるためである。

尚、上記（）及び（）式では、圧力波の伝
播に対する吸入空気の流れの影響を無視してい
る。これは、流速が音速に比べて小さく、吸気通
路の長さにほとんど変化をもたらさないためであ
る。

次に、上記第１実施例の作用について第３図に
より説明するに、高出力を要する5000〜7000rpm
のエンジン高回転時には、２次弁１２の開作動に
より主低負荷用吸気通路９と共に主高負荷用吸気
通路１０も開かれて、各気筒１Ａ，１Ｂに対し、
各高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｂからも各低負
荷用吸気通路９ａ，９ｂとは独立して吸気の供給
が行われる。その際、一方の気均筒例えば第２気
筒１Ｂの高負荷用吸気弁１９の開弁による高負荷
用吸気ポート１４開口時に第２高負荷用吸気通路
１０ｂの高負荷用吸気ポート１４付近に発生した
開口時圧縮波は、両気筒１Ａ，１Ｂ間の高負荷用
吸気通路１０ａ，１０ｂの通路長さL_Sを5000〜
7000rpmのエンジン高回転時を基準として上記
（）式により求められる値に設定したことによ
り、第２高負荷用吸気通路１０ｂ→連通路１６→
第１高負荷用吸気通路１０ａを経て、吸気行程終
期にある第１気筒１Ａの高負荷用吸気ポート１４
に伝播される。その結果、この開口時圧縮波によ
り、吸気が吸気行程終期にある第１気筒１Ａの高
負荷用吸気ポート１４より燃焼室２内へ押し込ま
れて過給が行われることになる（排気干渉効果）。

それと同時に、第１気筒１Ａにおいて、低負荷
用吸気弁の開弁後、低負荷用吸気ポート１３から
の吸気開始により第１低負荷用吸気通路９ａ内に
発生した膨張波は、該低負荷用吸気通路９ａの通
路長さl_Pを5000〜7000rpmのエンジン高回転時を
基準として上記（）式により求められる値に設
定したことにより、第１低負荷用吸気通路９ａ→
拡大室１８（圧縮波に反転して反射）→第１低負
荷用吸気通路９ａ→燃焼室２（膨張波に反転して
反射）→第１低負荷用吸気通路９ａ→拡大室１８
（圧縮波に反転して反射）→第１低負荷用吸気通
路９ａを経て、圧縮波の２次脈動波として該第１
気筒１Ａの吸気行程終期の低負荷用吸気ポート１
３に伝播されて過給が行われる（吸気個有脈動効
果）。

また、同様に、第２気筒１Ｂにおいても、5000
〜7000rpmのエンジン高回転時、吸気行程終期に
おける高負荷用吸気ポート１４に対して第１気筒
１Ａからの開口時圧縮波が、また低負荷用吸気ポ
ート１３に対して第２気筒１Ｂ自身の２次脈動圧
縮波がそれぞれ伝播されて過給が行われる。

したがつて、このように高負荷用吸気系統にお
ける気筒１Ａ，１Ｂ相互間の排気干渉効果による
強い主たる過給効果と、低負荷用吸気系統におけ
る各気筒１Ａ，１Ｂ自身の吸気個有脈動効果によ
る補完的な過給効果との相乗作用によつて、第４
図に示すようにエンジン高負荷高回転時（5000〜
7000rpmの回転域）での充填効率が著しく増大し
て出力を大巾にかつ有効に向上させることができ
る。

尚、第４図では、各気筒１Ａ，１Ｂの高負荷用
吸気通路１０ａ，１０ｂを各々独立させて
6000rpmを基準として吸気個有脈動効果のみを得
た場合（破線で示す）に対し、これに加えて
6000rpmを基準にして気筒間の排気干渉効果を得
るようにした場合（実線で示す）におけるエンジ
ンの出力トルク特性を示す。

また、その場合、排気干渉効果を得るための圧
力波伝播経路である高負荷用吸気通路１０ａ，１
０ｂは、低負荷用吸気通路９ａ，９ｂよりも通路
面積が大であることにより、圧力波の伝播の抵抗
が小さく、特に過給効果の大きい気筒間の排気干
渉効果をを高負荷用吸気系統で有効に発揮させる
ことができる。

また、上記連通路１６は、２次弁１２の下流に
位置し、しかもその通路断面積A_CSを高負荷用吸
気通路１０ａ，１０ｂの最小通路断面積A_S以上
としたので、上記２次弁１２によつて圧力波が減
衰されることがなく、しかも連通路１６自身の通
路断面積拡大による圧力波減衰はあるものの、通
路断面積縮小（絞り）による圧力波減衰と比較し
て減衰割合は少なく、よつて上記排気干渉効果を
有効に発揮できる。また、上記拡大室１８は、１
次弁の下流に位置するので、同様に吸気個有脈動
効果を有効に発揮できる。

さらに、上記高負荷用吸気ポート１４の開口時
期を低負荷用吸気ポート１３の開口時期よりも以
早としたことにより、特に高負荷用吸気ポート１
４開口時の開口時圧縮波を強く発生でき、排気干
渉効果による過給効果の向上により効果的であ
る。また、高負荷用吸気ポート１４の閉口時期を
低負荷用吸気ポート１３とほぼ同時期としたこと
により、過給効果の大きい排気干渉効果での開口
時圧縮波の低負荷用吸気ポート１３からの吹き抜
けを防止でき有利である。

また、燃料供給装置としての燃料噴射ノズル１
５は、連通路１７下流の低負荷用吸気通路９ａ，
９ｂの下流端部（燃焼室２への開口部近傍）に設
けられているので、その吸気通路長さが長くなる
ことにより、上記連通路１７上流に配置されたエ
アフローメータ７の加減速運転時における応答遅
れに起因する燃料の応答性の悪化（燃焼室２に導
入される変化した空気量に対応する燃料供給の応
答遅れ）が生じることを防止して、良好な燃料応
答性を確保できるとともに、全運転域で吸気の供
給を行い燃料の供給が可能な低負荷用吸気通路９
ａ，９ｂのみの設置で済み、燃料供給装置の簡略
化を図ることができる。

また、上記排気干渉効果及び吸気個有脈動効果
による過給効果は、連通路１６及び拡大室１８の
位置、該連通路１６を介しての両気筒１Ａ，１Ｂ
間の高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｂの通路長さ
L_S、及び上記拡大室１８と各気筒１Ａ，１Ｂとの
間の低負荷用吸気通路９ａ，９ｂの通路長さl_P等
を上述の如く設定することによつて得られ、過給
機等を要さないので、既存の吸気系の僅かな設計
変更で済み、構造が極めて簡単なものであり、よ
つて容易にかつ安価に実施することができる。

加えて、上記低負荷用吸気通路９ａ，９ｂの最
小通路断面積が高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｂ
よりも小さいことにより、該低負荷用吸気通路９
ａ，９ｂ同士を連通する連通路１６での拡大室１
８は小さい容積で済み、該拡大室１８の設定が容
易にできるので、上述の高負荷用吸気系統での排
気干渉効果と低負荷用吸気系統での２次の吸気個
有脈動効果とが同一回転域で容易に得られる。

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、上記第１実施例では２気筒４サイク
ルエンジンに適用した例を示したが、本発明はデ
ユアルインダクシヨンタイプのその他各種気筒エ
ンジンに対しても適用できるのは勿論のことであ
る。例えば、その一例として第５図に４バルブ式
の４気筒４サイクルエンジンに適用した第２実施
例を示す（尚、第１実施例と同一の部分について
は同一の符号を付してその詳細な説明は省略す
る）。

本例の場合、各気筒１Ａ〜１Ｄの高負荷用吸気
通路１０ａ〜１０ｄは２次弁１２の下流において
連通路１６′によつて連通され、また各気筒１Ａ
〜１Ｄの低負荷用吸気通路９ａ〜９ｄは１次弁１
１下流において拡大室１８′で形成される連通路
１７′によつて連通されており、該連通路１７′下
流の各低負荷用吸気通路９ａ〜９ｄには燃料噴射
ノズル１５が破設されている。また、上記連通路
１６′を介して気筒１Ａ〜１Ｄ間の高負荷用吸気
通路１０ａ〜１０ｄの通路長さL_Sは、排気干渉効
果を得るためには上記（）式の右辺第１項（開
口時圧縮波発生から伝播までに要する回転角度）
が異なり（第８図参照）、 L_S＝（θ_S−180−θ_O） ×（60／360N）×ａ …(′) により設定される。また低負荷用吸気通路９ａ，
９ｂの通路長l_Pは２次の吸気個有脈動効果を得る
ように上記（）式により設定されている。尚、
３気筒４サイクルエンジンに対しても、図示して
いないが２気筒の場合と同様であり、各通路長さ
L_S、l_Pを上記（）及び（）式により設定すれ
ばよい。また、上記第２実施例（４気筒４サイク
ルエンジン）では、第１、第４気筒１Ａ，１Ｄの
対応する各高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｄの通
路長さl_S1，l_S4は同じでl_S1＝l_S4となり、また、第
２、第３気筒１Ｂ，１Ｃの各高負荷用吸気通路１
０ｂ，１０ｃの通路長さl_S2，l_S3も同様にl_S2＝l_S3
となる。従つて、第１気筒１Ａ→第３気筒１Ｃ→
第４気筒１Ｄ→第２気筒１Ｂの点火順序では燃焼
の連続する気筒間の通路長さL_Sは全て同じにな
る。さらに、各気筒１Ａ〜１Ｄの低負荷用吸気通
路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの通路長さl_P1，l_P2，
l_P3，l_P4は全て同じである。すなわち、 l_P＝l_P1＝l_P2＝l_P3＝l_P4 L_S＝l_S1（l_S4）＋l_S2（l_S3）となる。

さらに、気筒間干渉の作用過程は第６図〜第８
図に示す（尚、同図においては高負荷用吸気系統
で排気干渉効果を得る一方、低負荷用吸気系統で
一つの気筒での低負荷用吸気ポート閉口時に発生
する閉口時圧縮波を他気筒の吸気行程終期の低負
荷用吸気ポートに伝播させて過給を行う吸気慣性
効果を得た場合を示している）。一般の２気筒エ
ンジンの場合、第６図に示すように、既述と同
様、排気干渉効果（実線矢印で示す）及び吸気慣
性効果（破線絡印で示す）は第１気筒から第２気
筒へ、第２気筒から第１気筒へと順次交互に作用
して行くのである。また、３気筒エンジンの場合
には、第７図に示すように、上記両効果は、２気
筒の場合と同様、第１気筒→第２気筒、第２気筒
→第３気筒、第３気筒→第１気筒へと順次作用し
て行く。さらに、４気筒エンジンの場合には、第
８図に示すように、吸気慣性効果は、点火順序通
りに第１気筒→第３気筒、第３気筒→第４気筒、
第４気筒→第２気筒、第２気筒→第１気筒へと順
次作用して行き、排気干渉効果は、逆に位相が
180゜遅れた気筒から作用を受け、第３気筒→第１
気筒、第４気筒→第３気筒、第２気筒→第４気
筒、第１気筒→第２気筒、第３気筒→第１気筒へ
と作用するのである。よつて、このように気筒間
干渉を行う気筒間の通路長さL_Sを排気干渉効果を
得るように設定すればよい。

また、上記実施例では、１次弁１１を主低負荷
用吸気通路９内に設けた型式のものについて示し
たが、該１次弁１１を、主低負荷用吸気通路９と
主高負荷用吸気通路１０との分岐部上流の主吸気
通路５に設けた型式のものも採用可能である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、低負荷
用と高負荷用との２系統の独立した吸気通路を備
えた多気筒エンジンにおいて、5000〜7000rpmの
エンジン高回転時、高負荷用吸気系統での気筒間
の排気干渉効果による強い過給効果と、低負荷用
吸気系統での各気筒自身の２次の吸気個有脈動効
果による補完的な過給効果とを効果的に得るよう
にしたので、過給機等を要さずに既存の吸気系の
僅かな設計変更による簡単な構成でもつて、エン
ジン高負荷高回転時の充填効率を著しく高めて出
力向上を大巾にかつ有効に図ることができ、よつ
てエンジンの出力向上対策の容易実施化及びコス
トダウン化に有用なものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図及び第２
図は第１実施例を示す全体構成説明図及び同要部
概略図、第３図は第１実施例の吸気行程を示す説
明図、第４図は出力トルク特性を示す図、第５図
は第２実施例を示す第１図相当図、第６図〜第８
図はそれぞれ２気筒、３気筒及び４気筒エンジン
での気筒間干渉を示す説明図である。１Ａ〜１Ｄ…第１〜第４気筒、２…燃焼室、５
…主吸気通路、７…エアフローメータ、９…主低
負荷用吸気通路、９ａ〜９ｄ…第１〜第４低負荷
用吸気通路、１０…主高負荷用吸気通路、１０ａ
〜１０ｄ…第１〜第４高負荷用吸気通路、１１…
１次弁、１２…２次弁、１５…燃料噴射ノズル、
１６，１６′…連通路、１７，１７′…連通路、１
８，１８′…拡大室。

Claims

【特許請求の範囲】１各気筒毎に互いに独立した低負荷用吸気通路
と高負荷用吸気通路とを有するとともに該各気筒
の低負荷用吸気通路と高負荷用吸気通路とを各気
筒の燃焼室に互いに独立した低負荷用吸気ポート
及び高負荷用吸気ポートを介して開口させた吸気
通路を備え、該吸気通路は、少なくとも上記低負
荷用吸気通路を流れる吸気量を変化させる１次弁
と、上記高負荷用吸気通路を流れる吸気量を変化
させる２次弁とを有するエンジンの吸気装置であ
つて、上記１次弁及び２次弁の下流において上記各気
筒の低負荷用吸気通路同士及び高負荷用吸気通路
同士をそれぞれ各吸気通路の最小通路断面積以上
の通路断面積を持つ連通路で互いに連通するとと
もに、該低負荷用吸気通路同士の連通路に拡大室
を設け、上記高負荷用吸気通路の最小通路断面積を上記
低負荷用吸気通路の最小通路断面積よりも大きく
設定し、上記高負荷用吸気ポートの開口時期を上記低負
荷用吸気ポートの開口時期より以早に設定し、上記連通路を介しての各気筒間の高負荷用吸気
通路の通路長さを、5000〜7000rpmのエンジンの
高回転時、一つの気筒の高負荷用吸気ポートの開
口時に生じる圧縮波が吸気行程終期にある他の気
筒の高負荷用吸気ポートに伝播して過給を行うよ
うに設定し、上記拡大室から各気筒の低負荷用吸気ポートに
至る上記低負荷用吸気通路の通路長さl_pを、5000
〜7000rpmのエンジンの高回転時、各気筒の低負
荷用吸気ポートの吸気開始により生じる膨張波を
上記拡大室で反転して反射した圧縮波の２次脈動
波が該各気筒の吸気行程終期の吸気ポートに伝播
して過給を行うように、下記式 l_P＝（θ_P−θ₂）×（60／360N）（１／４）×ａ（ここで、θ_Pは低負荷用吸気ポートの開口期
間、θ₂は低負荷用吸気ポートの開口から膨張波が
実質的に発生するまでの期間と効果的に過給を行
うために該膨張波を反転した圧縮波の２次脈動波
が伝播される低負荷用吸気ポートの閉口直前の時
期から閉口までの期間とを合算した無効期間、Ｎ
はエンジン回転数、ａは圧力波の伝播速度であ
る）により設定したことを特徴とするエンジンの吸気
装置。２２気筒又は３気筒４サイクルエンジンにおい
て、上記連通路を介しての各気筒間の高負荷用吸
気通路の通路長さL_Sを、下記式 L_S＝｛（720／Ｚ）＋θ_S−θ_O｝ ×（60／360N）×ａ（ここで、Ｚは気筒数、θ_Sは高負荷用吸気ポー
トの開口期間、θ_Oは高負荷用吸気ポートの開口か
ら開口時圧縮波が実質的に発生するまでの期間と
効果的に過給を行うために該開口時圧縮波が伝播
される他気筒の高負荷用吸気ポートの閉口直前の
時期から閉口までの期間とを合算した無効期間、
Ｎはエンジン回転数、ａは圧力波の伝播速度であ
る）により設定した特許請求の範囲第１項記載のエン
ジンの吸気装置。３４気筒４サイクルエンジンにおいて、上記連
通路を介しての各気筒間の高負荷用吸気通路の通
路長さL_Sを、下記式 L_S＝（θ_S−180−θ_O） ×（60／360N）×ａ（ここで、θ_Sは高負荷用吸気ポートの開口期
間、θ_Oは高負荷用吸気ポートの開口から開口時圧
縮波が実質的に発生するまでの期間と効果的に過
給を行うために該開口時圧縮波が伝播される他気
筒の高負荷用吸気ポートの閉口直前の時期から閉
口までの期間とを合算した無効期間、Ｎはエンジ
ン回転数、ａは圧力波の伝播速度である）により設定した特許請求の範囲第１項記載のエン
ジンの吸気装置。