JPH05332140A - 多気筒内燃機関の吸気装置 - Google Patents

多気筒内燃機関の吸気装置

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JPH05332140A
JPH05332140A JP4138691A JP13869192A JPH05332140A JP H05332140 A JPH05332140 A JP H05332140A JP 4138691 A JP4138691 A JP 4138691A JP 13869192 A JP13869192 A JP 13869192A JP H05332140 A JPH05332140 A JP H05332140A
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opening
closing valve
resonance
valve
surge chamber
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Kazuki Oishi
和貴 大石
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 エンジンの全回転域に亘って共鳴過給するこ
とができ、全域の体積効率・トルクを向上させることが
できる多気筒内燃機関の吸気装置を提供する。 【構成】 サージチャンバ4に両端が閉塞された共鳴管
部材5の一端5aを取り付け、該共鳴管部材の他端5b
に第一開閉弁7を設け、該第一開閉弁から共鳴管部材内
を長手方向に沿って二通路に仕切る隔壁8を設け、該隔
壁によって仕切られた片側通路9とサージチャンバとの
接続部に第二開閉弁11を設け、該第二開閉弁に対向さ
せて片側通路9の一端に第三開閉弁12を設け、隔壁で
仕切られた他方側通路10とサージチャンバとの接続部
に開口部13を設ける構成とした上、機関の低回転時に
第一・第二開閉弁7,11を閉じ第三開閉弁12を開
き、中回転時に第一開閉弁7を開き第二開閉弁11を閉
じ、高回転時に第一・第二開閉弁7,11を開き第三開
閉弁12を閉じるコントローラを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、共鳴過給を利用した多
気筒内燃機関の吸気装置に係り、特に、エンジン回転数
の高低に応じて共鳴管の管長および管径を適宜切り換
え、全回転域に亘ってトルクアップを図った多気筒内燃
機関の吸気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、多気筒内燃機関には共鳴過給を利
用した吸気装置が取り付けられるようになってきた。図
8に示すようにこの種の共鳴過給吸気装置aは、多気筒
エンジンの吸気系を吸気順序が連続しない二つの気筒郡
b,c(例えばV6エンジンの片バンク側や直6エンジ
ンの1,2,3 番気筒など)に分け、各気筒郡b,cの吸気
ポートdをそれぞれ共鳴箱としてのサージチャンバeに
接続し、これらサージチャンバeに一端が空気吸入口f
であるY字状の共鳴管gを接続して構成されている。
【0003】この構成によれば、サージチャンバeの容
積,共鳴管gの管断面積Sおよび管長Lによって決まる
共振周波数が3個のシリンダによる加振周波数と一致す
ると、サージチャンバe内に共鳴気柱が生じてチャンバ
e内圧力が高まる。このとき吸気弁を開き吸気を行えば
共鳴過給効果が得られる。各気筒によって加振される共
鳴圧力振動を上手く調整すると、比較的低回転でも大き
な共鳴過給効果が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる共鳴過給を利用
して低回転トルクを高めた例を図9に示す。この場合、
共鳴管gの管径Dや管長L等を低回転に合わせてチュー
ニングすると、図中一点鎖線hで示すように高回転域の
体積効率が低下してしまう。このため、共鳴過給性能曲
線hとベースエンジン性能曲線iとが交差する回転で、
双方のサージチャンバe1 ,e2 を連通させる弁jを開
き、各サージチャンバe1 ,e2 内で生じる共鳴を相殺
させて共鳴過給を殺し、高回転域では共鳴過給なしのベ
ースエンジンの体積効率を確保するようにしていた。
【0005】しかし、これでは共鳴過給性能曲線hとベ
ースエンジン性能曲線iとが交差する中速回転域で体積
効率が落ちてエンジンのトルク特性にトルクの谷がで
き、ドライバビリテイが低下してしまう。
【0006】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、エンジンの全回転域に亘って共鳴過給すること
ができ、全域の体積効率・トルクを向上させることがで
きる多気筒内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、吸気順序が連続しない各気筒の吸気ポート
をサージチャンバに接続し、該サージチャンバに共鳴管
を接続し、該共鳴管から吸い込んだ吸気をサージチャン
バ内で共鳴させて過給する多気筒内燃機関の吸気装置に
おいて、上記サージチャンバに両端が閉塞された共鳴管
部材の一端を取り付け、該共鳴管部材の他端に第一開閉
弁を設け、該第一開閉弁から共鳴管部材内を長手方向に
沿って二通路に仕切る隔壁を設け、該隔壁によって仕切
られた片側通路とサージチャンバとの接続部に第二開閉
弁を設け、該第二開閉弁に対向させて上記片側通路の一
端に第三開閉弁を設け、上記隔壁で仕切られた他方側通
路とサージチャンバとの接続部に開口部を設け、機関の
低回転時に上記第一・第二開閉弁を閉じ第三開閉弁を開
き、中回転時に第一開閉弁を開き第二開閉弁を閉じ、高
回転時に第一・第二開閉弁を開き第三開閉弁を閉じるコ
ントローラを設けて構成されている。
【0008】
【作用】低回転時には、コントローラが第一・第二開閉
弁を閉じ、第三開閉弁を開くことにより、共鳴管部材の
片側通路の一端に吸入口(開かれた第三開閉弁)を開口
させる。この吸入口から吸い込まれた吸気は、共鳴管部
材内の片側通路を通って他端まで流れ、そこで他方側通
路に折り返して再び一端側まで戻り、開口部を通ってサ
ージチャンバに流入する。この結果、共鳴管部材の管長
を1,管断面積を1とすると、このときの共鳴管長は
2、共鳴管断面積は1/2となり、共鳴周波数が低回転
側にシフトする。
【0009】中回転時には、コントローラが第一開閉弁
を開き、第二開閉弁を閉じることにより、共鳴管部材の
他端に吸入口(開かれた第一開閉弁)を開口させる。こ
の吸入口から吸い込まれた吸気は、共鳴管部材内の他方
側通路を通って一端側へ流れ、開口部を通ってサージチ
ャンバに流入する。この結果、このときの共鳴管長は
1、共鳴管断面積は1/2となり、共鳴周波数が中回転
側にシフトする。
【0010】高回転時には、コントローラが第一・第二
開閉弁を開き、第三開閉弁を閉じることにより、共鳴管
部材の他端に吸入口(開かれた第一開閉弁)を開口さ
せ、一端に排出口(開かれた第二開閉弁)を開口させ
る。この吸入口から吸い込まれた吸気は、共鳴管部材内
の片側通路および他方側通路の双方を通って一端側へ流
れ、開口部および排出口を通って夫々サージチャンバに
流入する。この結果、このときの共鳴管長は1、共鳴管
断面積は1となり、共鳴周波数が高回転側にシフトす
る。
【0011】
【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
【0012】図1および図4に直列6気筒エンジンに本
発明を適用したものを示す。図示するように、エンジン
の吸気系を吸気順序が連続しない二つの気筒郡1,2
(すなわち1,2,3 番気筒群,と4,5,6 番気筒群)に分け
られ、これら気筒郡1,2の吸気ポート3がそれぞれ共
鳴箱としてのサージチャンバ4に接続されている。
【0013】各サージチャンバ4の上には、水平方向に
U字状に屈曲された共鳴管部材5が配置され、これら共
鳴管部材5の上には集合チャンバ6が配置されている。
上記共鳴管部材5は、その一端5a下面がサージチャン
バ4上面に取り付けられ、一端5aおよび他端5b上面
が集合チャンバ6下面に取り付けられている。
【0014】共鳴管部材5の他端5bと集合チャンバ6
との接続部には第一開閉弁7が設けられており、集合チ
ャンバ6と共鳴管部材他端5bとが連通・遮断するよう
になっている。共鳴管部材5内には、図3(a)(b)(c) に
示すように、第一開閉弁7から長手方向に沿って内部を
二通路に仕切る隔壁8が設けられている。すなわち、共
鳴管部材5の内部は、一端側5aから他端側5bの第一
開閉弁7の前まで上記隔壁8によって仕切られ、内回り
の片側通路9と外回りの他方側通路10とに分けられて
いる。図3(a)(b)(c) は、それぞれ共鳴管部材5の上面
図,側面図,下面図を示すものである。
【0015】図3(c) に示すように、隔壁8によって仕
切られた片側通路9の一端9aとサージチャンバ4との
接続部には第二開閉弁11が設けられており、片側通路
一端9aとサージチャンバ4とが連通・遮断するように
なっている。また、図3(a)に示すように、片側通路9
の一端9aと集合チャンバ6との接続部には、第三開閉
弁12が設けられており、片側通路一端9aと集合チャ
ンバ6とが連通・遮断するようになっている。図1に示
すように、これらの第二開閉弁11と第三開閉弁12と
は互いに対向して設けられることになる。
【0016】図3(c) に示すように、上記隔壁8によっ
て仕切られた他方側通路10の一端10aとサージチャ
ンバ4との接続部には開口部13が形成されており、他
方側通路一端10aとサージチャンバ4とが常に連通す
るようになっている。なお、本実施例ではこの開口部1
3や上記第一,第二,第三開閉弁7,11,12を楕円
形状としたが、円形状であってもよい。
【0017】上記第一第二第三開閉弁7,11,12
は、コントローラ(図示せず)に接続されており、エン
ジン回転数に応じて適宜開閉制御されるようになってい
る。具体的には、下表の如くコントローラは、エンジン
の低回転時には第一・第二開閉弁7,11を閉じ第三開
閉弁12を開き、中回転時には第一開閉弁7を開き第二
・第三開閉弁11,12を閉じ、高回転時には第一・第
二開閉弁7,11を開き第三開閉弁12を閉じる。
【0018】 エンジン回転数 第一開閉弁 7 第二開閉弁11 第三開閉弁12 低回転域 閉 閉 開 中回転域 開 閉 閉 高回転域 開 開 閉 以上の構成からなる本実施例の作用を述べる。
【0019】低回転時には、コントローラが第一・第二
開閉弁7,11を閉じ、第三開閉弁12を開くことによ
り、図5に示すように共鳴管部材5の片側通路9の一端
9aに吸入口14(開かれた第三開閉弁12)を開口さ
せる。すると、集合チャンバ6内に導かれた吸気は、こ
の吸入口14から共鳴管部材5内に吸い込まれ、その片
側通路9を通って一端側5aから他端側5bまで流れ、
第一開閉弁7が閉じられているので他方側通路10に折
り返して再び他端側5bから一端側5aまで戻り、開口
部13を通ってサージチャンバ4に流入する。この結
果、共鳴管部材5自体の管長を1,管断面積を1とする
と、このときの実質的な共鳴管長は2倍、共鳴管断面積
は1/2倍となる。
【0020】中回転時には、コントローラが第一開閉弁
7を開き、第二・第三開閉弁11,12を閉じることに
より、図6に示すように共鳴管部材5の他端5bに吸入
口15(開かれた第一開閉弁7)を開口させる。する
と、集合チャンバ6内の吸気は、この吸入口15から共
鳴管部材5内に吸い込まれ、その他方側通路11を通っ
て他端側5bから一端側5aへ流れ、開口部13を通っ
てサージチャンバ4に流入する。この結果、このときの
共鳴管長は1倍、共鳴管断面積は1/2倍となる。な
お、このとき共鳴管部材5の片側通路9は機能していな
いため、第三開閉弁12を開いてもかまわない。
【0021】高回転時には、コントローラが第一・第二
開閉弁7,11を開き、第三開閉弁12を閉じることに
より、図7に示すように共鳴管部材5の他端5bに吸入
口15(開かれた第一開閉弁7)を開口させ、一端5a
に排出口1(開かれた第二開閉弁11)6を開口させ
る。すると、集合チャンバ6内の吸気は、この吸入口1
5から共鳴管部材5内に吸い込まれ、その片側通路9お
よび他方側通路10の双方を通って他端側5bから一端
側5aへ流れ、排出口16および開口部13を通って夫
々サージチャンバ4に流入する。この結果、このときの
共鳴管長は1倍、共鳴管断面積は1倍となる。
【0022】以上の結果をまとめると下表のようにな
る。
【0023】 エンジン回転数 共鳴管長L 共鳴管断面積S 低回転域 2倍 1/2 倍 中回転域 1倍 1/2 倍 高回転域 1倍 1倍 ここで、共鳴管長Lおよび管断面積Sをパラメータとし
たエンジン共鳴回転数(マッチング回転数N)は概ね次
式で与えられることが知られている。
【0024】N=A・√(S/L) A:比例定数 S:共鳴管断面積 つまり、共鳴過給のマッチング回転数Nは、√Lに反比
例し、√Sに比例する。この結果、低中高回転域におけ
るマッチング回転数は、以下のようになる。
【0025】 エンジン回転数 マッチング回転数N 低回転域 N=A・√(1/2 /2)=√(1/4) B=0.5 B 中回転域 N=A・√(1/2 /1)=√(1/2) B=0.7 B 高回転域 N=A・√(1/1)=B すなわち、高回転域のマッチング回転数を1とすると、
中回転域では0.7 倍,低回転域では0.5 倍となる。
【0026】この様子を図2に示す。図示するように、
コントローラが三種の共鳴過給性能曲線が交差する回転
にて上記第一,第二,第三開閉弁7,11,12を適宜
開閉制御することにより、共鳴管長Lおよび管断面積S
がそのときのエンジン回転数にマッチしたものとなり、
エンジン全回転域に亘って共鳴過給することができる。
よって、エンジン全回転域で体積効率が向上し、全回転
域のトルクアップが可能となる。
【0027】なお、関連する技術として特開昭60-13920
号,特開昭57-148024 公報等が知られている。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジン回転数の高低に応じて共鳴管の管長および管断面
積を適宜切り換えことにより、その共鳴回転数をエンジ
ン回転数にマッチさせ、エンジン全回転域に亘って共鳴
過給することができる。よって、全回転域に亘って体積
効率の向上およびトルクの向上を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す多気筒内燃機関の吸気
装置の斜視図である。
【図2】上記吸気装置の体積効率(性能曲線図)を示す
図である。
【図3】上記吸気装置の要部である共鳴管部材の図であ
り、(a) は上面図、(b) は側面図、(c) は下面図であ
る。
【図4】上記吸気装置の側面図である。
【図5】エンジン低回転域における共鳴管部材内の吸気
の流れを示す図である。
【図6】エンジン中回転域における共鳴管部材内の吸気
の流れを示す図である。
【図7】エンジン高回転域における共鳴管部材内の吸気
の流れを示す図である。
【図8】従来例を示す多気筒内燃機関の吸気装置の概略
図である。
【図9】従来の吸気装置の体積効率を示す図(性能曲線
図)である。
【符号の説明】
1,2 吸気順序が連続しない気筒群 3 吸気ポート 4 サージチャンバ 5 共鳴管部材 5a 共鳴管部材一端 5b 共鳴管部材他端 6 集合チャンバ 7 第一開閉弁 8 隔壁 9 片側通路 9a 片側通路一端 9b 片側通路他端 10 他方側通路 10a 他方側通路一端 10b 他方側通路他端 11 第二開閉弁 12 第三開閉弁 13 開口部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年5月31日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気順序が連続しない各気筒の吸気ポー
    トをサージチャンバに接続し、該サージチャンバに共鳴
    管を接続し、該共鳴管から吸い込んだ吸気をサージチャ
    ンバ内で共鳴させて過給する多気筒内燃機関の吸気装置
    において、上記サージチャンバに両端が閉塞された共鳴
    管部材の一端を取り付け、該共鳴管部材の他端に第一開
    閉弁を設け、該第一開閉弁から共鳴管部材内を長手方向
    に沿って二通路に仕切る隔壁を設け、該隔壁によって仕
    切られた片側通路とサージチャンバとの接続部に第二開
    閉弁を設け、該第二開閉弁に対向させて上記片側通路の
    一端に第三開閉弁を設け、上記隔壁で仕切られた他方側
    通路とサージチャンバとの接続部に開口部を設け、機関
    の低回転時に上記第一・第二開閉弁を閉じ第三開閉弁を
    開き、中回転時に第一開閉弁を開き第二開閉弁を閉じ、
    高回転時に第一・第二開閉弁を開き第三開閉弁を閉じる
    コントローラを設けたことを特徴とする多気筒内燃機関
    の吸気装置。
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