JPH0452376B2

JPH0452376B2 -

Info

Publication number: JPH0452376B2
Application number: JP57190619A
Authority: JP
Inventors: Hideo Shiraishi; Haruo Okimoto; Toshimichi Akagi
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: JPS5979039A

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
つた。

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、その圧縮
波の低負荷用吸気ポートからの吹返しを防止しな
がら、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、本発明では、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一
方、該高負荷用吸気ポートの閉口時期を低負荷用
吸気ポートの閉口時期よりも遅く設定する。

さらに、上記連通路を介して各気筒間の高負荷
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−θ₁）×（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、θ₁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低負荷用吸気系
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。

また、高負荷用吸気ポートの閉口時期を低負荷
用吸気ポートの閉口時期よりも遅くしたことで、
低負荷用吸気ポートからの上記吸気個有脈動効果
（各気筒の低負荷用吸気ポートの吸気開始により
低負荷用吸気通路内に発生する膨張波を低負荷用
拡大室で反転して反射した圧縮波を該各気筒の吸
気行程終期に作用せしめる過給効果）により気筒
内燃焼室の圧力を高め、その低負荷用吸気ポート
が閉じた以後に、排気干渉効果による強力な開口
時圧縮波を、開いている高負荷用吸気ポートから
燃焼室に供給して、その圧力をさらに高くし、十
分な吸気充填量を得ることができる。また、その
排気干渉効果による他気筒からの圧縮波の燃焼室
への伝播時には低負荷用吸気ポートが既に閉じて
いるので、吸気行程終期の高負荷用吸気ポートに
伝播された開口時圧縮波が燃焼室を経てそのまま
低負荷用吸気ポートから吹き抜けるのを防止して
排気干渉効果を有効に発揮させることができる。

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にす
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、燃料噴射ノ
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（燃料を応答性）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４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時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
いて同形寸法の第１及び第２高負荷用吸気通路１
０ａ，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低
負荷用の吸気ポート１３及び高負荷用の吸気ポー
ト１４を介して燃焼室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）、また各高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｂ
の通路長さl_Sは各低負荷用吸気通路９ａ，９ｂの
通路長さl_Pよりも短く設定されており（l_S＜l_P）、
特に高負荷用吸気通路１０ａ，１０ｂによる圧力
波の伝播をその減衰を小さくして有効に行い得る
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
に応じて燃料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同士を連通す
る連通路１６を有する高負荷用拡大室１７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同士を連通する連通路
１８を有する低負荷用拡大室１９によつて構成さ
れている。上記低負荷用吸気通路１８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以上に設定されている（A_CP
≧A_P）。

また、上記低負荷用拡大室１９は、各気筒１
Ａ，１Ｂの低負荷用吸気ポート１３からの吸気開
始により低負荷用吸気通路９ａ，９ｂ内に発生し
た膨張波を圧縮波に反転して反射するもので、そ
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、上記各拡大室１
７，１９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２０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、２１及び２２は
それぞれ一端が大気に開口し他端が排気ポート２
３，２４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
３，２４には該排気ポート２３，２４を開閉する
排気弁２５，２５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２１，２１，２２，２２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２０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）よりも
早くなるように設定されており、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
２０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１３の閉口時期）より以遅に設定されて
おり、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１
３から吹き抜けるのを防止して排気干渉効果を有
効に発揮させるようにしている。

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間の連通路長さ）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
渉効果を得るように、 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２気筒の場合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２０の開弁期間である。また
θ_Oは高負荷用吸気弁２０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２０の閉弁（高負荷用吸気ポート１４の閉口）
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、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１９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、各気筒１Ａ，１Ｂの低負荷用吸気ポート１３
の吸気開始により低負荷用吸気通路９ａ，９ｂ内
に発生する膨張波を低負荷用拡大室１９で反転し
て反射した圧縮波を該各気筒１Ａ，１Ｂの吸気行
程終期に作用せしめれば過給効果が得られること
（吸気個有脈動効果）から、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−θ₁）×（60／360N） ×（１／４）×ａ …() の式から求められた値に等長に設定される。尚、
上記（）式において、θ_Pは低負荷用吸気弁の開
弁期間で、θ₁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１
３開口）直前の時期から閉弁までの期間とを合算
した無効期間で約60〜100゜程度であり、よつて
（θ_P−θ₁）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次脈動波が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ければ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、一方の気筒、例えば第２気
筒１Ｂの高負荷用吸気弁２０の開弁による高負荷
用吸気ポート１４開口時には燃焼室２の残留排気
ガスの圧力によつて吸気が圧縮されて第２高負荷
用吸気通路１０ｂの高負荷用吸気ポート１４付近
に開口時圧縮波が発生する。この開口時圧縮波
は、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よりも早く設定したことによ
り、燃焼室２からの残留排気ガスの吹返しが高負
荷用吸気ポート１４側に集中し、上述の如く排気
ガス浄化のため等によりエンジン排圧が高くなつ
ていることと相俟つて非常に強く発生する。そし
て、この開口時圧縮波は、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１
６→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、この強力な開口時
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１９（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１９
（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と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（排気干渉効果のみ示す）に示すように、エン
ジンの高負荷高回転時（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を各々独立させた従来例
（破線で示す）に対し、エンジン回転数5000〜
7000rpmを基準として排気干渉効果を得た本発明
例１（一点鎖線で示す）の場合と、7000rpmを基
準として排気干渉効果を得た本発明例２（実線で
示す）の場合と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、しかも通路長さが短いこと、及び高
負荷用連通路１６の通路面積A_CSが高負荷用吸気
通路１０ａ，１０ｂの最小通路断面積A_S以上で
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１６，１８は、それぞれ１次
弁１１及び２次弁１２の下流に位置するので、１
次弁１１や２次弁１２によつて圧力波が減衰され
ることがなく、上記排気干渉効果及び吸気個有脈
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の開口時期よりも早
く設定したことにより、特に高負荷用吸気ポート
１４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
るととももに、燃焼室２からの残留排気ガスの吹
返しが高負荷用吸気ポート１４側に集中するの
で、低負荷用吸気ポート１３の吸気開始による膨
張波の発生を強化でき、吸気個有脈動効果の増強
をも図ることができる。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より
も遅く設定したことにより、吸気行程終期の高負
荷用吸気ポート１４に作用する排気干渉効果での
開口時圧縮波の低負荷用吸気ポート１３からの吹
き抜けが、上記吸気個有脈動効果の強化と相俟つ
て確実に防止され、排気干渉効果を有効利用でき
有利である。

また、燃料供給装置として燃料噴射ノズル１５
は、連通路１８下流の低負荷用吸気通路９ａ，９
ｂ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、吸気個有脈動効果を得る上で吸
気長さl_Pが長くなることによ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）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９ａ，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、各連通路１６，１８の位置及
びその通路面積、各吸気ポート１３，１４の開閉
時期、両気筒１Ａ，１Ｂ間の高負荷用吸気通路１
０ａ，１０ｂの通路長さL_S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多気筒
エンジンに対しても適用できるのでは勿論のこと
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
拡大室１７′で形成される連通路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１１下流において拡大室１
９′で形成される連通路１８′によつて連通されて
おり、該連通路１８′下流の各低負荷用吸気通路
９ａ〜９ｄには燃料噴射ノズル１５が配設されて
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４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の通路長さ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Ｚ＝
３として設定すればよい。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１
０ａ，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１０ｂ，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１
Ａ→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値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）。一般に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、排気干渉効果は、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、本発余によれば、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
にしたもので、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。また、高負荷
用吸気ポートの閉口時期を低負荷用吸気ポートの
閉口時期よりも遅く設定したので、低負荷用吸気
ポートからの吸気個有脈動効果により気筒内燃焼
室の圧力を高め、その低負荷用吸気ポートが閉じ
た以後に、排気干渉効果による強力な開口時圧縮
波を開いている高負荷用吸気ポートから燃焼室に
供給して、十分な吸気充填量を得ることができる
とともに、吸気行程終期の高負荷用吸気ポートに
伝播された開口時圧縮波が燃焼室を経てそのまま
低負荷用吸気ポートから吹き抜けるのを防止して
排気干渉効果を有効に発揮させることができる。

【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、１８，１８′…連通路、１
９，１９′…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する一
方、高負荷用吸気ポートの閉口時期を低負荷用吸
気ポートの閉口時期よりも遅く設定し、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−θ₁）×（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、θ₁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。