JPH0649864Y2 - Ｖ型多気筒内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.考案の目的 （１）産業上の利用分野 本考案は、Ｖ型多気筒内燃機関において、吸気系の通路
長さを可変として吸気圧力変動を制御することにより、
前記機関の体積効率の向上を図るようにした吸気装置の
改良に関するものである。

（２）従来の技術 従来多気筒内燃機関の吸気装置において、各気筒毎にお
いて吸気開始時に生じる負の圧力波が吸気系に設けられ
る容積拡大部で反射されて吸気ポート側に戻されること
を利用した慣性効果を発揮させ、機関の低速から高速域
まで体積効率を高めるようにした吸気装置が既に種々提
案されている（例えば、特開昭61−226515号公報参
照）。

上記吸気装置は、多気筒内燃機関の複数の気筒を各気筒
毎に独立した分配管を介して第１容積拡大部に連通し、
更にこの第１容積拡大部の上流をスロットル弁を介して
大気に連通するとともに、前記分配管の中間部を短い分
岐通路を介して第２容積拡大部に連通し、前記分岐通路
に機関の運転状態に応じて開閉制御される管長切換弁を
設けたものであり、前記管長切換弁を開放制御すること
により第２容積拡大部と各気筒を直線的な短い通路を介
して連通するように構成されている。

しかして、機関の低速運転域で前記管長切換弁を閉鎖す
ることにより、各気筒から分配管の全長を介して第１容
積拡大部に連通する通路長さの長い慣性過給系を構成し
て機関の低速運転域での体積効率を向上させ、また機関
の高速運転域で前記管長切換弁を開放することにより、
各気筒から分配管の下流部分および前記分岐通路を介し
て第２容積拡大部に連通する通路長さの短い慣性過給系
を構成して機関の高速運転域での体積効率を向上させて
いる。そして、前記高速運転域において第２容積拡大部
と各気筒を直線的な通路を介して連通させることによ
り、圧力波の伝播速度を増加させて該高速運転域での体
積効率をより高い値に確保するようになっている。

（３）考案が解決しようとする課題 ところで上記従来の吸気装置は直列多気筒内燃機関に適
用されたものであり、Ｖ型多気筒内燃機関の狭いＶ空間
に前記吸気装置を配設するための特別の考慮はなされて
いない。

本考案は、前述の事情に鑑みてなされたもので、多気筒
内燃機関の各気筒に接続する分配管の長さを管長切換弁
を介して可変とする吸気装置を、Ｖ型多気筒内燃機関の
狭いＶ空間内に合理的にレイアウトすることを目的とす
る。

B.考案の構成 （１）課題を解決するための手段 本考案によれば、前記目的を達成するため、下流端が
左，右気筒群に各別に接続する複数の分配管と、機関の
運転状況に応じて開閉制御される管長切換弁を介して前
記分配管の中間部が連通する管長切換チャンバとをＶ型
空間に配設したＶ型多気筒内燃機関の吸気装置におい
て、前記分配管を逆Ｕ字状に湾曲させてその上部に前記
管長切換チャンバを設けるとともに、前記分配管の下流
側を直線的に左，右気筒群に接続し、且つ前記分配管の
湾曲部の外側壁面に前記管長切換チャンバに連通する開
口を形成することにより、管長切換チャンバと左，右気
筒群を直線的な通路を介して連通することを第１の特徴
とする。

また本考案は前記第１の特徴に加えて、前記開口にバタ
フライ型の弁体を有する管長切換弁を装着し、該開口を
開放して前記管長切換チャンバと左，右気筒群を接続す
る際、前記弁体を管長切換チャンバと左，右気筒群を結
ぶ通路と平行な位置へ回動させることを第２の特徴とす
る。

（２）作用 前記第１の特徴によれば、機関の低速運転域で管長切換
弁を閉弁制御すると、各分配管と管長切換チャンバの連
通が遮断され、各分配管の全長が有効な吸気通路として
機能する。これにより、固有振動数の比較的小さな過給
系が構成され、機関の低速運転域における体積効率が向
上する。一方、機関の高速運転域で管長切換弁を開弁制
御すると、各分配管はその中間部に形成した開孔を介し
て管長切換チャンバに連通する。これにより、固有振動
数の比較的大きな過給系が構成され、機関の高速運転域
におけむる積効率が向上する。

そして、逆Ｕ字状に湾曲させた分配管の上部に管長切換
チャンバを設けることによりＶ空間のスペースの有効利
用が図られ、しかも前記分配管の下流側を直線的に左，
右気筒群に接続し、且つ前記分配管の湾曲部の外側壁面
に前記管長切換チャンバに連通する開口を形成して管長
切換チャンバと左，右気筒群をストレートな通路を介し
て連通させることにより、圧力波の伝播速度を増加させ
て体積効率の向上を図ることができる。

また本考案の第２の特徴によれば、前記開口を開閉する
弁体をバタフライ型とし、その開成位置において該弁体
が管長切換チャンバと各気筒を結ぶ通路と平行な位置へ
回動させているので、高速運転域での管長切換チャンバ
と各気筒間の圧力波の伝播がスムーズに行われ、より高
い体積効率が確保される。

（３）実施例 以下、図面により本考案の実施例を説明する。

第１〜７図は本考案の一実施例を示すもので、第１図は
本考案装置を備えたＶ型６気筒内燃機関の要部縦断面
図、第２図はそのシリンダブロックの平面図、第３図
は、第１図III−III線に沿う拡大部分平面図、第４図
は、第１図IV−IV線に沿う拡大部分平面図、第５図は、
第４図Ｖ−Ｖ線に沿う断面図、第６図は、第５図VI−VI
線に沿う断面図、第７図は、第５図VII−VII線に沿う断
面図である。

第1,2図において、前記６気筒内燃機関の機関本体Ｅ
は、互いにＶ字型に配設される一対の左，右機関ブロッ
クBl,Brを備えており、左，右機関ブロックBl,Brは、そ
れぞれシリンダブロック１,1rと、そのデッキ面に接
合されるシリンダヘッド2l,2Rとを有し、左側シリンダ
ブロック１には３つの左側気筒3l…が直列に形成さ
れ、また右側シリンダブロック1rにも、３つの気筒3r…
が直列に形成されている。左側の３つの気筒3l…は吸気
行程の連続しない、すなわち吸気弁10がオーバラップし
ない左側気筒群Clを構成し、また右側の３つの気筒3r…
も吸気行程の連続しない、すなわち後述の吸気弁10がオ
ーバラップしない右側気筒群Crを構成している。

前記左，右気筒3l…,3r…には、それぞれ通常のように
ピストン４が摺動自在に嵌合され、これらのピストン４
はコンロッド５を介してクランク軸６に連動される。ま
た前記左，右シリンダヘッド2l,2rには、それぞれピス
トン４に対面する燃焼室７および該燃焼室７に連通する
吸，排気ポート8,9が形成され、各吸気ポート８には、
該ポート８が開閉する吸気弁10がそれぞれ設けられ、ま
た各排気ポート９には、該ポート９を開閉する排気弁11
がそれぞれ設けられる。そして、吸，排気弁10,I1は従
来公知の動弁機構12により所定のタイミングを以て開閉
作動される。

前記左，右シリンダヘッド2l,2rの複数の吸気ポート８
…には、後に詳述する吸気系Inが接続され、また左，右
シリンブヘッド2l,2rの複数の排気ポート９…には従来
公知の排気系（図示せず）が接続される。

次に第２〜７図を参照して前記吸気系Inの構成を詳細に
説明すると、この吸気系Inは前記左，右エンジンブロッ
ク１,1r間のＶ空間Ｃ内に配設され、エアクリーナAc
と、このエアクリーナAcの出口に接続される吸気通路Pi
と、該吸気通路Piの下流端に接続される左，右一対の共
鳴チャンバCr−l,Cr−ｒを有するボックス状の容積拡大
部Bgと、前記左，右シリンダブロック１,1rの、吸気
ポート８…が開口される端面に接合されて前記左，右共
鳴チャンバCr−l,Cr−ｒと、左，右気筒群Cl,Crとをそ
れぞれ連通する吸気マニホールドMiとよりなる。

前記吸気通路Piは、第３図に示すようにエアクリーナAc
に連なる上流側吸気通路14の下流端にスロットルボディ
15を介して下流側吸気通路16が一体に接続して構成され
る。上流側吸気通路14はエアクリーナAcからの吸気を吸
入すべく中空筒状により構成され、スロットルボディー
15はその軸方向両端を前記上流側吸気通路14と下流側吸
気通路16にそれぞれボルト17…,18…で固着され、その
内部に操作部19により開閉制御されるスロットル弁20が
設けられる。

前記下流側吸気通路16は、横断面方形状をなして機関の
クランク軸６方向に沿ってのびており、その内部は隔壁
21によって互いに並列する左，右分岐共鳴通路22l,22r
に仕切られている。そして前記左，右分岐共鳴通路22l,
22rの上流端は、前記スロットルボディ15に接続され
る。前記下流側吸気通路16の下流側寄りにおいて、前記
隔壁21には、開閉弁23が設けられる。すなわち前記隔壁
21には左，右分岐共鳴通路22l,22rを連通する弁口24を
開口した弁ホルダ25が設けられ、この弁ホルダ25には、
下流側吸気通路16の軸方向に沿ってのびる弁軸26が回動
自在に支承され、この弁軸26には、前記弁口24を開閉す
る矩形板状の弁体27がビス28を以て固着されている。前
記弁軸26の一端は弁ホルダ25の端壁を貫通して下流側吸
気通路16外に突出しており、その突出端には、従来公知
のアクチュエータ29が連結されている。このアクチュエ
ータ29は機関の運転状態に応じて作動制御され、前記開
閉弁23を開閉制御するようになっており、たとえば機関
の低速運転時には開閉弁23を閉成し、またその中速およ
び高速回転時には開閉弁23を開放制御する。

前記下流側吸気通路16の左右両側には、該吸気通路16を
挟むようにして容積拡大部Bgの左，右共鳴チャンバCr−
l,Cr−ｒが、該下流側吸気通路16と並列して一体に形成
される。

第1,5図に示すように左，右共鳴チャンバCr−l,Cr−ｒ
および前記下流側吸気通路16は前記マニホールドMiの下
部に複数のボルト32…で結合された箱状体31よりなる容
積拡大部Bgの内部に一体に形成される。下流側吸気通路
16の下流端において、その左右両側には、前記共鳴チャ
ンバCr−l,Cr−ｒにそれぞれ連通する左，右連通口33l,
33rが開口されている。そして、該左，右連通口33l,33r
は、前記弁口24の近傍位置にあって、該弁口24の両側に
対面するように並列される。

前記弁体27の閉成時には左，右分岐共鳴通路22l,22rは
それぞれ前記連通口33l,33rを介して左，右共鳴チャン
バCr−l,Cr−ｒに各独立して連通するようになってお
り、２系統の共鳴過給吸気系を構成する。

また前記弁体27の開弁時には、左，右共鳴チャンバCr−
l,Cr−ｒが、前記弁口24および前記左，右連通口33l,33
rを介して連通し、第３図に二点鎖線斜線で示す大なる
容積の慣性過給分配チャンバChが構成され１系統の慣性
過給吸気系が構成される。

前記左，右共鳴チャンバCr−l,Cr−ｒの上壁には、その
長手方向に沿ってそれぞれ３つの長円形状をなす左，右
排出ポート34l…,34r…が開口される。そして左側共鳴
チャンバCr−ｌの３つの排出ポート34l…は、後述する
吸気マニホールドMiを介して左側共鳴チャンバCr−ｌと
は反対側に位置する右側シリンダブロック1rの３つの気
筒3r…（吸気順序が連続しない）にそれぞれ連通され、
同じく右側共鳴チャンバCr−ｒの３つの排出ポート34r
…は、後述する吸気マニホールドMiを介して右側共鳴チ
ャンバCr−ｒとは反対側に位置する左側シリンダブロッ
ク１の３つの気筒3l…（吸気順序が連続しない）にそ
れぞれ連通される。

第４〜７図に示すように前記吸気マニホールドMiは、上
流側が上方に凸に彎曲し下流側が概略直線状をなす６本
の第１〜第６分配管35₁〜35₆が下流側吸気通路16および
左，右共鳴チャンバCr−l,Cr−ｒの長手方向と略直交す
る方向に一体に並設されて交互に逆方向に交差して左右
にのびており、これらのうち一つ置きの３つの第2,第４
および第６分配管35₂，35₄および35₆の上流端は左側共
鳴チャンバCr−ｌの３つの排出ポート34l…にそれぞれ
連通されたのち前記共鳴チャンバCr−ｌと反対側にのび
てそれらの下流端が右側シリンダブロック1rの３つの気
筒3r…にそれぞれ連通され、また残りの、一つ置きの３
つの第1,第３および第５分配管35₁，35₃および35₅の上
流端は右側共鳴チャンバCr−ｒの３つの排出ポート34r
…にそれぞれ連通さそれたのち前記共鳴チャンバCr−ｒ
と反対側にのび、それらの下流端が左側シリンダブロッ
ク１の３つの気筒3l…にそれぞれ連通される。

吸気マニホールドMiの上面には複数のボルト36…により
カバー37が固着され、６本の第１〜第６分配管35₁〜35₆
の彎曲する上面外側壁との間に管長切換チャンバCcが形
成される。上記第１〜第６分配管35₁〜35₆と管長切換チ
ャンバCcとの境界部にはバタフライ型の左右の管長切換
弁38l,38rが設けられる。すなわち、第１〜第６分配管3
5₁〜35₆の彎曲部の下流端、かつ彎曲方向外側の壁面に
は分配管35₁〜35₆の開口としての弁口39₁〜39₆が開設さ
れており、左側共鳴チャンバCr−ｌから延びる３本の分
配管35₂，35₄，35₆に形成した弁口39₂，39₄，39₆は前記
管長切換チャンバCcの下面右側に連通するとともに、右
側共鳴チャンバCr−ｒから延びる３本の分配管35₁，3
5₃，35₅に形成した弁口39₁，39₃，39₅は前記管長切換チ
ャンバCcの下面左側に連通する。吸気マニホールドMiの
両側を貫通して回転自在に指示された左右一対の弁軸40
l,40rは、それぞれ左側の３個の弁口39₁，39₃，39₅と右
側の３個の弁口39₂，39₄，39₆の中央を横切り、その位
置において各弁口39₁〜39₆を開閉する弁体41₁〜41₆がビ
ス42を以て固着される。第４図から明らかなように、前
記弁体41₁〜41₆は楕円形形状の板体よりなり、その短軸
を前記弁軸40l,40rの方向に一致させた状態で固着され
る。両弁軸40l,40rの吸気マニホールドMiから突出する
端部はアクチュエータ43に接続されて管長切換弁38l,38
rを開閉制御するようになっており、たとえば機関の中
速回転域以下では管長切換弁38l,38rが閉弁制御され、
高速回転域では開弁制御されるようになっている。

第５図から明らかなように、前記弁口39₁〜39₆の中央を
通過する弁軸40l,40rは分配管35₁〜35₆の彎曲した外側
壁の概略延長線上に位置しており、弁体41₁〜41₆は実線
で示す閉鎖位置において前記弁口39₁〜39₆を形成するた
めに切り取られた分配管35₁〜35₆の外側壁を補うように
配設されている。これにより、弁体41₁〜41₆が閉成した
とき、分配管35₁〜35₆の断面積が弁口39₁〜39₆の部分で
急変しないように構成されている。また、弁体41₁〜41₆
が鎖線で示す開放位置にあるとき、分配管35₁〜35₆の概
略直線状をなす下流側と管長切換チャンバCcは直線的な
通路を介して接続されるように形成されている。

第１図および第４図に示すように第１〜第６の分配管35
₁〜35₆の下流端の上壁にはそれぞれ燃料噴射ノズル44…
が設けられる。

次に本考案の実施例の作用について説明する。

機関の運転状態に応じて２個のアクシュエータ29,43が
作動制御され、たとえばその低速運転状態では左右の管
長切換弁38l,38rが第５図実線に示すように閉弁制御さ
れるとともに、開閉弁23が第３図実線に示すように閉弁
制御される。すると下流側吸気通路16の左，右分岐共鳴
通路22l,22rの連通が遮断され、吸気系として気筒群別
の分岐共鳴通路22l,22rと、気筒群別の左，右共鳴チャ
ンバCr−l,Cr−ｒと、気筒群別の左，右分配管35₁，3
5₂，35₃，35₄，35₅，35₆とからなる２系統の吸気系、す
なわち各３つの気筒3l…,3r…から吸気通路Piの上流に
至る吸気干渉の生じない２系統の共鳴過給系が構成さ
れ、しかもこの共鳴過給系はその通路長さが比較的長
く、その固有振動数は機関の低速回転域での各吸気弁10
…の開閉周期と略一致させることができ共鳴過給効果を
有効に発揮させて機関の低速回転域での体積効率が高め
られる。

また上述の管長切換弁38l,38rが閉弁制御された状態で
は、その弁口39₁〜39₆を閉鎖する弁体41₁〜41₆が分配管
35₁〜35₆の外壁の一部を構成するため、該分配管35₁〜3
5₆に断面積の急変部が生じることがない。したがって、
圧力波の減衰が防止されるとともに吸気のスムーズに流
れが確保されて体積効率の増加が可能となる。

機関が中速運転状態になると、開閉弁23が第３図鎖線に
示すように開弁制御されて左，右共鳴チャンバCr−l,Cr
−ｒは相互に連通し、第３図二点鎖線で示される大なる
容積の慣性過給分配チャンバChを形成し、該チャンバCh
は左右の気筒3l…と、3r…とに共通に連通される。そし
てこの状態では、前記２系統の共鳴過給系がキャセルさ
れ、機関吸気行程で生じる負圧波が前記大容積の慣性過
給分配チャンバChで反射、反転され、正圧波が各気筒3l
…,3r…の吸気ポート８に伝播されて慣性過給系が構成
され、しかも前記負圧波、および正圧波の伝播する通路
長さが短くなるため、吸気圧力周期が機関の中速運転時
の吸気弁10…の開閉周期に一致して該中速運転域での体
積効率が高められる。

また機関が高速運転状態に到れば、更に管長切換弁38l,
38rが第５図鎖線に示すように開弁制御されて、気筒群C
lに接続する分配管35₁，35₃，35₅の中間部が弁口39₁，3
9₃，39₅を介して管長切換チャンバCcに連通するととも
に、気筒群Crに接続する分配管35₂，35₄，35₆の中間部
が弁口39₂，39₄，39₆を介して管長切換チャンバCcに連
通する。そして前記管長切換チャンバCcは分配管35₁〜3
5₆の上流側を介して前記慣性過給分配チャンバChに挿通
して拡張された慣性過給分配チャンバCh′を構成する
（第５図二点鎖線参照）。したがって上記拡張された慣
性過給分配チャンバCh′と左，右気筒群Cl,Crは分配管3
5₁〜35₆の前記弁口39₁〜39₆よりも下流部分を介して接
続されて通路長さが最も短く、かつ固有振動数の大きい
慣性過給系が構成されることになり、吸気圧力周期を機
関の高速運転時の吸気弁10の開閉周期に一致させて該運
転域での体積効率を高めることができる。

このとき、第1,5図から明らかなように管長切換弁38l,3
8rの弁口39₁〜39₆が分配管35₁〜35₆の彎曲部の外側壁面
に形成されており、しかも前記弁口39₁〜39₆に装着され
た弁体41₁〜41₆が管長切換弁チャンバCcと各気筒3l…,3
r…を結ぶ通路と平行な位置へ開弁操作されるので、管
長切換弁チャンバCcと各気筒3l…,3r…が概略直線的な
通路を介して接続されるとともに、前記弁体41₁〜41₆が
該通路の障害物になることがない。したがって高速運転
域における圧力波の伝播速度が増加して該運転域におけ
る体積効率の向上が可能となる。

なお上記実施例において、分配管35₁〜35₆の中間部が短
絡する管長切換チャンバCcは吸気行程が連続しない気筒
群Cl,Crどうしを連通して慣性過給系を構成するもので
あるが、本考案にいう管長切換チャンバCcは共鳴過給系
を構成するための所謂共鳴チャンバをも含むものとす
る。

また上記実施例においては、分配管35₁〜35₆と管長切換
チャンバCcが弁口39₁〜39₆を介して直接連通している
が、前記分配管35₁〜35₆と管長切換チャンバCcの間に短
い分岐管を介装して該分岐管と分配管35₁〜35₆の接続部
に管長切換弁38l,38rを装着してもよい。

C.考案の効果 以上のように本考案の第１の特徴によれば、左，右気筒
群に各別に接続する複数の分配管を逆Ｕ字状に湾曲させ
て、その上部に管長切換チャンバを設けることによりＶ
型多気筒内燃機関の狭いＶ空間のスペースの有効利用を
図ることができる。しかも前記分配管の下流側を直線的
に左，右気筒群に接続し、且つ前記分配管の湾曲部の外
側壁面に前記管長切換チャンバに連通する開口を形成し
て管長切換チャンバと左，右気筒群をストレートな通路
を介して連通させることにより圧力波の伝播速度が増加
し、高速運転域でのより高い体積効率が確保される。

また本考案の第２の特徴によれば、前記開口を開閉する
弁体をバタフライ型とし、その開成位置において該弁体
が管長切換チャンバと各気筒を結ぶ通路と平行な位置へ
回動するので、高速運転域での管長切換チャンバと各気
筒間の圧力波の伝播がスムーズに行われ、より高い体積
効率が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本考案の第１実施例を示すもので、第１図
は本考案装置を備えたＶ型６気筒内燃機関の要部縦断面
図、第２図はそのシリンダブロックの平面図、第３図は
第１図III−III線に沿う拡大部分平面図、第４図は、第
１図IV−IV線に沿う拡大部分平面図、第５図は、第４図
Ｖ−Ｖ線に沿う断面図、第６図は、第５図VI−VI線に沿
う断面図、第７図は、第５図VII−VII線に沿う断面図で
ある。 Ｃ…Ｖ空間、Cc……管長切換チャンバ、Cl,Cr……気筒
群 35₁〜35₆……分配管、38l,38r……管長切換弁、39₁〜39
₆……弁口（開口）、41₁〜41₆……弁体

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】下流端が左，右気筒群（Cl,Cr）に各別に
   接続する複数の分配管（35₁〜35₆）と、機関の運転状況
   に応じて開閉制御される管長切換弁（38l,38r）を介し
   て前記分配管（35₁〜35₆）の中間部が連通する管長切換
   チャンバ（Cc）とをＶ空間（Ｃ）に配設したＶ型多気筒
   内燃機関の吸気装置において、 前記分配管（35₁〜35₆）を逆Ｕ字状に湾曲させてその上
   部に前記管長切換チャンバ（Cc）を設けるとともに、前
   記分配管（35₁〜35₆）の下流側を直線的に左，右気筒群
   （Cl,Cr）に接続し、且つ前記分配管（35₁〜35₆）の湾
   曲部の外側壁面に前記管長切換チャンバ（Cc）に連通す
   る開口（39₁〜39₆）を形成することにより、管長切換チ
   ャンバ（Cc）左，右気筒群（Cl,Cr）を直線的な通路を
   介して連通することを特徴とするＶ型多気筒内燃機関の
   吸気装置。
2. 【請求項２】前記開口（39₁〜39₆）にバタフライ型の弁
   体（41₁〜41₆）を有する管長切換弁（38l,38r）を装着
   し、該開口（39₁〜39₆）を開放して前記管長切換チャン
   バ（Cc）と左，右気筒群（Cl,Cr）を接続する際、前記
   弁体（41₁〜41₆）を管長切換チャンバ（Cc）と左，右気
   筒群（Cl,Cr）を結ぶ通路と平行な位置へ回動させるこ
   とを特徴とする請求項記載のＶ型多気筒内燃機関の吸
   気装置。