JPH059459Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、吸気圧力振動を利用した慣性過給を
行なうに好適な内燃機関の吸気装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関においては、慣性過給又は共鳴過給と
呼称される吸気供給方式を採用したものがある。

このものは、吸気開始時吸気ポート付近に発生
した負の圧力波が音速で吸気管端に伝搬し、正の
圧力波となつて吸気ポート方向に戻される吸気圧
力振動が生じることを利用している。即ち、吸気
弁が閉じる寸前に正の圧力波が吸気弁の所まで伝
達されるように吸気圧力振動の周期と吸気弁開閉
周期とをマツチングさせることにより正の圧力波
を生じた空気が慣性によつてシリンダ内に押し込
まれるようにしたものであり、この慣性による過
給で吸気充填効率を改善することがなされてい
る。

ところが、従来、吸気ポートを固定形状にした
ものが用いられており、このものはスワール比が
エンジンの運転状態によらずほぼ一定であつたた
め、エンジン回転数、エンジン負荷により変化す
る噴射機関に対して常にマツチングを取ることが
出来なかつた。

そこで、実公昭54−8246号、実公昭60−14169
号公報に記載されているように、吸気マニホール
ドから分岐して各気筒の燃焼室に吸気を導く分岐
管にスワールコントロールバルブを配設し、エン
ジンの運転状態に応じてスワール比を変化させ、
エンジンの運転状態によらず常に吸気充填効率を
向上させるようにしたものが提案されている。

〔考案が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来の装置においてはスワール
コントロールバルブなどの可動部材や複雑な制御
装置が必要となるという不具合があつた。

また、従来特開昭56−27025号公報に示すよう
に吸入弁の近傍において、吸気通路に連通する所
要容積の補給チヤンバーを接続した内燃機関の吸
気装置があるが、装置が大型になり多気筒機関に
は適さず、また補給チヤンバーからの燃焼室への
常時吸気流入により高速域においても吸気スワー
ルが強められる。一般に、第１１図に示すように
クランク角で表した燃料噴射期間は、エンジン回
転の高速域ほど長びくため、第１０図に示すよう
にスワールに流された燃料噴霧が隣接する燃料噴
霧と干渉してスモークの発生等の悪化を招く。そ
こで、第１２図の破線で示す理想線のようにスワ
ール比を弱める必要がある。しかし、従来の吸気
系の構造では、エンジンの全運転域でスワール比
がほぼ一定である。そのため、エンジンの全運転
状態に適合するスワール比を得ることが難しい。

本考案は、前記従来の課題に鑑みて為されたも
のであり、その目的は、装置がコンパクトで多気
筒機関においても最適で、しかもスワールコント
ロールバルブを用いることなく吸気充填効率を向
上させ、またエンジンの全運転状態に適合するス
ワール比を得ることができる内燃機関の吸気装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を解決するために本考案は、吸気マニ
ホールドから分岐して各気筒の燃焼室へ吸気を導
く各分岐管と一端が各燃焼室を臨む各共鳴管とを
並設して前記吸気マニホールドに一体に設けると
共に、各共鳴管の端に接続する所要容積の各空気
溜り室を吸気マニホールドに一体に設け、機関低
速域では各共鳴管を介して各空気溜り室への流入
に伴つて吸気マニホールドからの吸気を各燃焼室
へ導き、機関高速域では吸気マニホールドからの
吸気に各共鳴管を介して各空気溜り室からの戻り
吸気を合流させて吸気マニホールドからの吸気ス
ワールを弱める方向に各燃焼室へ導くように前記
共鳴管を配置したことを特徴とする。

〔作用〕

各分岐管と各共鳴管とを並設して吸気マニホー
ルドに一体に設けると共に、各空気溜り室を吸気
マニホールドに一体に設ければ、コンパクトにな
り、多気筒機関においても最適な装置となる。

また、機関低速域の運転状態においては、吸気
マニホールドからの吸気が各共鳴管を介して各空
気溜り室へ流入し、その流入に伴つて強められた
吸気マニホールドからの吸気が各燃焼室へ供給さ
れてこれによりスワール比を強めることができ
る。

一方、機関高速域の運転状態においては、吸気
マニホールドからの吸気に各共鳴管を介して各空
気溜り室からの戻り吸気が合流して吸気マニホー
ルドからの吸気スワールを弱める方向に各燃焼室
へ導かれて、これによりスワール比を弱めること
ができる。

従つて、共鳴過給によりスワールコントロール
バルブを用いることなく、吸入空気量の充填効率
が向上し、また機関低速域の運転状態ではスワー
ル比を強め、機関高速域の運転状態ではスワール
比を弱めることにより、エンジンの全運転状態に
適合するスワール比が得られる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図及び第２図には、本考案の好適な実施例
の構造が示されている。図において、エンジン１
０の吸気ポート１２には吸気マニホールド１４か
ら分岐して各気筒の燃焼室１６に吸気を導く分岐
管１８が配設されている。各分岐管１８には各共
鳴管２０が並設され、吸気マニホールド１４に一
体に設けられている。各共鳴管２０は一端が開口
して該開口部が燃焼室１６を臨み、各共鳴管２０
の他端部に所要容積の各空気溜り室２２が接続
し、吸気マニホールド１４に一体に設けられてい
る。なお、吸気ポート１２には吸気弁２４が配設
されている。

前記分岐管１８及び各共鳴管２０内の各クラン
ク角における吸気の流れは、機関低速域及び機関
高速域において、第３図、第４図に示す矢印の向
きになつている。

因みに、分岐管１８、共鳴管２０及び空気溜り
室２２は、例えば分岐管１８の断面積が15cm²、長
さが50cm、共鳴管２０の断面積が７cm²、長さが60
cm、空気溜り室２２の容器容積が1100cm³となつて
いる。

そして、１気筒当たり、燃焼室（行程容積）１
６が2000cm³の内燃機関において、上記寸法の吸気
系とすると、1100rpm付近において、低速域の共
鳴が生じ、スワールが強められると共に、吸気充
填効率が高められる。

また、2200rpm付近において、高速域の共鳴が
生じ、スワールが弱められると共に、吸気充填効
率が高められる。

そして、上死点付近の吸気開弁直後、吸気はほ
んのわずか流れ始め（流速≒０）、吸気開弁期間
半ばで流速が最大（流速＝最大）となり、下死点
付近の吸気閉弁直前では、流速はほんのわずかに
なる（流速≒０）。

そして、各共鳴管２０及びそれに接続する各空
気溜り室２２は、第３図に示される機関低速域で
は各共鳴管２０を介して各空気溜り室２２への吸
気の流入に伴つて吸気マニホールド１４からの吸
気を各燃焼室１６へ導き、第４図に示される機関
高速域では吸気マニホールド１４からの吸気に各
共鳴管２０を介して各空気溜り室２２からの戻り
吸気を合流させて吸気マニホールド１４からの吸
気スワールを弱める方向に各燃焼室１６に導くよ
うな圧力振動モードとなつている。

前記圧力振動モード、また速度振動モードは、
空気溜り室２２の端部で常時速度振幅＝０（速度
振幅モードの節）となり、吸気マニホールド１４
内部では全気筒の吸気パルス（負圧波）が互いに
異なる位相で合流して打消し合うので、圧力振幅
＝０（圧力振動モードの節）となる。

従つて、第１次（機関低速域）の固有振動モー
ドは、第３図のようになり、また第２次（機関高
速域）の固有振動モードは、第４図に示すように
なる。即ち、低周波の吸気振動が起るエンジン低
回転速度域では、第３図のモードで吸気共鳴が生
じ、高周波の吸気振動が起るエンジン高回転速度
域では、第４図のモードで吸気共鳴が生ずる。

そして、低速域では吸気弁２４を開いたとき、
吸気が共鳴管２０を通して各空気溜り室２２に供
給され、それに伴つて強められた分岐管１８内の
吸気が各燃焼室１６に供給されてスワール比が高
められる。吸気弁２４が閉じたときには、各空気
溜り室２２からの吸気戻りによる影響はない。

一方、高速域では、吸気弁２４が閉じている間
に空気溜り室２２に吸気が供給される。吸気弁２
４を開いたときには、各空気溜り室２２に溜めら
れた吸気が各燃焼室１６に戻されるので、各吸気
マニホールド１４からの各燃焼室１６への吸気供
給がしにくくなつてスワールが弱められる。

このように、本実施例においては、各分岐管１
８と各共鳴管２０とを並設して吸気マニホールド
１４に一体に設けると共に、各共鳴管２０に接続
する各空気溜り室２２を吸気マニホールド１４に
一体に設けるので、コンパクト化し、多気筒機関
に最適な装置になる。

また、機関低速域では、吸気マニホールド１４
からの吸気が共鳴管２０を介して各空気溜り室２
２への流入に伴つて各燃焼室１６へ供給されるた
め、第９図に示すようにスワール比を高めること
ができる。又、機関高速域では、吸気マニホール
ド１４からの吸気に各共鳴管２０を介して各空気
溜り室２２からの戻り吸気を合流させて吸気マニ
ホールド１４からの吸気スワールを弱める方向に
各燃焼室１６へ供給されるので、同図に示すよう
にスワール比を弱めることができる。このため、
従来のようにスワールコントロールバルブを用い
なくても、第８図に示すように吸入空気量の充填
効率（体積効率）を高め、また第９図に示すよう
にエンジンの全運転状態に適合するスワール比を
得ることができる。

又、前記実施例においては、共鳴管２０を配設
するに際して、分岐管１８内に仕切り板２６を一
体に配設して共鳴管２０を形成しているが、分岐
管１８内に一体に配設する仕切り板２６の挿入方
法によつて、分岐管１８と共鳴管２０の形状を任
意に構成することができ、その具体的な例が第５
図のａ〜ｄに示されている。又、仕切り板２６を
分岐管１８に挿入する際、第６図に示されるよう
に、スチールガスケツト２８とスポツト溶接又は
ろう溶接などを施して結合したものを分岐管１８
に挿入することも可能である。

又、第７図に示されるように、１気筒当たり２
個の吸気弁２４ａ，２４ｂを有するものに本実施
例を適用することも可能である。この場合、ポー
ト３０は下流側で連通させ、共鳴管２０はポート
３０入口に近い側の吸気弁２４ａの上流側に向け
ることが望ましい。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、装置がコ
ンパクト化して多気筒機関に最適なものとなる。
しかも、スワールコントロールバルブを用いるこ
となく吸気充填効率が向上し、またエンジンの全
運転状態に適合するスワール比を得ることができ
るという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す要部側面断面
図、第２図は第１図に示す装置の要部横断図面、
第３図は機関低速域の作用を説明するための図、
第４図は機関高速域の作用を説明するための図、
第５図は分岐管と共鳴管の形状例を示す図、第６
図は仕切り板の他の実施例を示す斜視図、第７図
は１気筒当たり２筒の吸気弁を有するエンジンに
本実施例を適用した場合の要部構成図、第８図は
エンジン回転速度と体積効率との関係を示す図、
第９図はエンジン回転速度とスワール比との関係
を示す図、第１０図は燃料噴霧状態を示す平面
図、第１１図はエンジン回転速度と噴射期間との
関係を示す図、第１２図はエンジン回転速度に対
する従来のものと理想のスワール比を示した図で
ある。 １４……吸気マニホールド、１６……燃焼室、
１８……分岐管、２０……共鳴管、２２……空気
溜り室、２４，２４ａ，２４ｂ……吸気弁、２６
……仕切り板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気マニホールドから分岐して各気筒の燃焼室
   へ吸気を導く各分岐管と一端が各燃焼室を臨む各
   共鳴管とを並設して前記吸気マニホールドに一体
   に設けると共に、各共鳴管の端に接続する所要容
   積の各空気溜り室を吸気マニホールドに一体に設
   け、機関低速域では各共鳴管を介して各空気溜り
   室への流入に伴つて吸気マニホールドからの吸気
   を各燃焼室へ導き、機関高速域では吸気マニホー
   ルドからの吸気に各共鳴管を介して各空気溜り室
   からの戻り吸気を合流させて吸気マニホールドか
   らの吸気スワールを弱める方向に各燃焼室へ導く
   ように前記共鳴管を配置したことを特徴とする内
   燃機関の吸気装置。