JPH0730701B2 - ４サイクルｖ形多気筒エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は４サイクルＶ形多気筒エンジンの吸気装置に係
り、特にそのシリンダに連なる吸気通路の構造に関す
る。

〔従来技術〕

単一のシリンダ毎に複数の吸気口を設けた、いわゆる多
バルブエンジンでは、従来、例えば特開昭57−110765号
公報に見られるように、吸気口に連なる吸気通路を、一
次吸気通路と二次吸気通路との二本に分離し、この二次
吸気通路をエンジン回転数に応じて開閉することによ
り、吸気通路の長さを運転条件に応じて適宜変化させる
ことが行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、エンジン運転中、常時吸気が流れる常用の一
次吸気通路は、その長さが低速度での吸気慣性に合わせ
て設定されるため、負荷の増大や回転速度の上昇に伴っ
て一次吸気通路内を流れる吸気流量が飽和点近くに達す
る、つまり、二次吸気通路が開き始める過渡期に至る
と、一次吸気通路の長さが吸気の流れに旨く適合しなく
なり、吸気慣性を有効に利用することに無理が生じてい
た。

このため、第５図中破線で示すように、高速回転高負荷
運転への移行時に、トルクが一時的に落ち込んでしまう
不具合があった。

本発明は、このような事情にもとづいてなされたもの
で、エンジンが高速回転あるいは高負荷運転に移行する
過渡期において、吸入時期を外れたシリンダに向う吸気
を連通路を通じて吸入時期のシリンダに導くことがで
き、しかも、この連通路内での吸気抵抗を小さく抑え
て、吸気の充填効率を高めることができ、上記過渡期に
おけるトルクの落ち込みを解消することができる４サイ
クルＶ形多気筒エンジンの吸気装置の提供を目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、クランク軸の軸方
向に配列された複数のシリンダを有する一対のシリンダ
列を備え、これらシリンダ列をＶ形に配置するととも
に、上記クランク軸の軸方向に沿って互いに偏位させて
配置し、これらシリンダ列の間に空間部分を有する４サ
イクルＶ形多気筒エンジンを前提としている。

そして、上記一対のシリンダ列は、上記空間部分を挟ん
で対向し合う二つのシリンダ吸入時期を互いに異なら
せ、これらシリンダ列の互いに向き合う面に、上記各シ
リンダに連なる複数の吸気口を上記クランク軸の軸方向
に並べて配置するとともに、これら各吸気口に連なる複
数の吸気通路を、上記シリンダ列の間の空間部分に導出
させ、これら吸気通路は、運転全域に亘って吸気を供給
する常用の一次吸気通路と、高速あるいは高負荷運転時
にのみ吸気を供給する二次吸気通路とに分離して構成
し、これら一次吸気通路と二次吸気通路のクランク軸の
軸方向に沿う並び順序を、上記クランク軸の軸方向一端
側に偏位された一方のシリンダ列では、二次吸気通路、
一次吸気通路の順に定めるとともに、他方のシリンダ列
では、一次吸気通路、二次吸気通路の順に定めることに
より、上記空間部分を挾んで対向し合い、かつ吸入時期
が異なる二つのシリンダに連なる一次吸気通路を、上記
空間部分において上記クランク軸と略直交する方向に沿
って互いに対向させた姿勢で配置し、これら対向し合う
二本の一次吸気通路の間を連通路を介して連通させると
ともに、この連通路にエンジン回転速度が予定以上の回
転域に達した際に開操作される常閉形の制御弁を設けた
ことを特徴としている。

〔作用〕

この構成によれば、エンジンが高速回転あるいは高負荷
運転へ移行する際には、制御弁が開いて吸入時期が異な
る二つのシリンダの一次吸気通路が連通される。このた
め、一つのシリンダが吸入行程に入ると、その一次吸気
通路内に圧力差が発生し、吸入行程中の一次吸気通路内
には、他のシリンダの一次吸気通路からも連通路を通じ
て吸気が流入する。したがって、一次吸気通路の上流開
口端から連通路の開口端までの間のインピーダンスが減
少し、この一次吸気通路の等価管長が実質的に短縮され
るから、従来に比べて一次吸気通路の通路長が吸気の流
れに旨く適合するようになり、この結果、吸気抵抗が減
少するのは勿論、吸気慣性にもとづく過給効果を有効に
利用して多くの吸気をシリンダ内に送り込むことができ
る。

また、上記構成によると、吸入時期が異なるシリンダの
一次吸気通路が、クランク軸の軸方向に大きく偏位する
ことなく互いに対向し合うので、この連通路をクランク
軸と略直交する方向に沿って直線状に形成することがで
きる。そのため、連通路が短くなり、その分、連通路を
流れる吸気の抵抗を少なく抑えることができる。

しかも、連通路と一次吸気通路とを無理なく連通させる
ことができるので、連通路を流れる吸気が一次吸気通路
に合流する際に、この吸気の流れに大きな抵抗が生じる
こともなく、この点でも吸気抵抗を小さく抑えることが
できる。

それとともに、複数の連通路の向きがシリンダ列の間の
空間部分で揃うので、制御弁が開かれた時の一次吸気通
路の通路長がシリンダ毎に等しくなり、シリンダ毎の吸
気供給量が一定となる。このため、上記過給効果や吸気
抵抗の減少と相まって吸気の充填効率が向上し、高速回
転あるいは高負荷運転への過渡期におけるトルクの落ち
込みを解消することができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を、Ｖ形６気筒エンジンに適用し
た図面にもとづいて説明する。

図中符号1,1は一対のシリンダ列であり、図示しないク
ランクケース上に略Ｖ形に立設されている。シリンダ列
1,1はシリンダブロック２の上面にシリンダヘッド３お
よびヘッドカバー3aを破嵌してなり、これらシリンダ列
1,1の間には、側面視略Ｖ形の空間部分11が形成されて
いる。夫々のシリンダブロック２内には、３つのシリン
ダ５がクランク軸４の軸方向に間隔を存して配列されて
いる。各シリンダ５の燃焼室６には、第４図に示すよう
に吸気口７と排気口８が２個ずつ開口され、これら吸気
口７および排気口８は、吸気バルブ９および排気バルブ
10により所定のタイミングで開閉される。

そして、このＶ形６気筒エンジンは、一対のシリンダ列
1,1に属するシリンダ５が交互に点火されるものであ
り、上記空間部分11を挾んで対向し合う二つのシリンダ
5,5にあっては、その吸入時期が互いに異なっている。

なお、上記Ｖ形に配置されたシリンダ列1,1は、第３図
に示すように、クランクケース上においてクランク軸４
の軸方向に互いに偏位されている。

各シリンダ５の吸気口７は、シリンダヘッド３の内部で
一つに集合されている。吸気口７の集合部12は、シリン
ダ列1,1の対向面において、上記クランク軸４の軸方向
に間隔を存して開口されており、これら集合部12の開口
端には、夫々吸気通路13が接続されている。

この吸気通路13は空間部分11を上方に延びており、その
内部はエンジン運転中、常時吸気が流れる常用の一次吸
気通路14と、高速回転あるいは高負荷運転時のみ吸気が
流れる二次吸気通路15との二本に分離されている。これ
ら一次吸気通路14と二次吸気通路15とは、クランク軸４
の軸方向に並べて配置されている。そして、一次吸気通
路14の通路面積は、二次吸気通路15の通路面積よりも小
さく形成されている。このため、一次吸気通路14と二次
吸気通路15とでは、上記通路断面積の違いから等価管長
が異なっており、この一次吸気通路14の等価管長は、低
速運転時での吸気慣性に合わせて長めに設定されてい
る。

ところで、一次吸気通路14および二次吸気通路15の上流
端には、開閉方式が異なる二つの気化器16,17がユニッ
ト化して接続されている。一次吸気通路14側の気化器16
は強制開閉形であり、その一次吸気通路14に連なるベン
チュリ通路18内に、スロット操作に連動するバタフライ
形の絞り弁19を有するとともに、この絞り弁19の上流に
設けた小ベンチュリ20には、フロート室21に連なる燃料
ノズル22が開口されている。

また、二次吸気通路15側の気化器17は負圧開閉形であ
り、上記二次吸気通路15に連なるベンチュリ通路23内
に、負圧応動ピストン弁24とバタフライ形の絞り弁25と
を有している。この絞り弁25は強制開閉形の気化器16の
絞り弁19が一定開度以上に大きく開かれた際に、スロッ
トル操作に連動して開操作されるものであり、この絞り
弁25の開操作によってエンジン回転速度がN₁に達し、ベ
ンチュリ通路23内の負圧が大きくなると、このベンチュ
リ通路23と大気との圧力差にもとづいて負圧応動ピスト
ン弁24が往復動するようになっている。

なお、ピストン弁24から突出されたニードル弁26は、上
記フロート室21に連なる燃料ノズル27内に挿入されてい
る。

一方、第３図に示すように、上記空間部分11を挾んで対
向し合う一対のシリンダ列1,1をクランク軸４の上方か
ら見た場合に、これらシリンダ列1,1にあっては、その
一次吸気通路14と二次吸気通路15との並び順序が互いに
異なっている。

すなわち、クランク軸４の軸方向一端側に偏位された一
方のシリンダ列１（第３図において右側のシリンダ列
１）では、各シリンダ５に連なる一次吸気通路14と二次
吸気通路15とが、クランク軸５の軸方向一端側から二次
吸気通路15、一次吸気通路14の順で配置されている。こ
れに対し、他方のシリンダ列１（第３図において左側の
シリンダ列１）にあっては、各シリンダ５に連なる一次
吸気通路14と二次吸気通路15とが、クランク軸５の軸方
向一端側から一次吸気通路14、二次吸気通路15の順で配
置されている。

このため、上記空間部分11を挾んで対向し合い、かつ吸
入時期が異なる二つのシリンダ5,5の一次吸気通路14,14
は、上記空間部分11においてクランク軸４と直交する方
向に延びる直線X1−X1上において対向されており、上記
シリンダ列1,1の偏位量が吸収されている。

これら互いに対向し合う二本の一次吸気通路14,14は、
連通路28を介して連通されている。この連通路28は夫々
クランク軸４と直交して設けられており、その中間部に
は、バタフライ形の制御弁29が設けられている。制御弁
29は連通路28を常時閉塞しており、その弁軸29aがプー
リとベルトを組み合わせた連動機構30を介してサーボモ
ータ31に連動され、このサーボモータ31はエンジン回転
速度に連動する制御機構33によって回転制御される。こ
の制御機構33は、エンジン回転速度が上記負圧応動形気
化器17が作動を開始する回転速度N₁よりも低いN₂に達し
た際に、制御弁29を開方向に回動させるもので、本実施
例の場合は、エンジン回転速度をイグニションユニット
32の点火バルスから検出している。そして、この検出信
号が所定のレベルに達すると、コントロールユニット34
がサーボモータ31に作動指令信号を与えて、弁軸29aを
エンジン回転速度の増大に応じて順次開方向に回動させ
るようになっており、制御弁29はエンジン回転速度がN₂
とN₁との間で全開となる。

このような構成によると、エンジン回転速度がN₂に達し
ない低速運転時には、強制開閉形の気化器16のみが作動
し、吸気は片側の一次吸気通路14を通って吸入行程中の
燃焼室６に吸入される。このため、吸気流速が増すとと
もに、一次吸気通路14の等価管長は低速時での吸気慣性
に合わせて決められているため、吸気慣性にもとづく過
給効果を有効に利用して多くの吸気を燃焼室６内に送り
込むことができ、高トルクが得られる。

一方、エンジン回転速度がN₂に達し、中速運転に移行す
ると、このことを制御機構33が検知し、制御弁29をエン
ジン回転速度に応じて開操作する。すると、シリンダ列
1,1間においては、吸入時期が異なるシリンダ5,5の一次
吸気通路14,14が、連通路28を通じて連通されるので、
一方のシリンダ５が吸入行程に入ると、その一次吸気通
路14,14間に圧力差が発生し、吸入行程中の一次吸気通
路14内には、第１図中矢印で示すように他方の一次吸気
通路14内の吸気が流入することになる。

このため、一次吸気通路14の一部となるベンチュリ通路
18の上流開口端から連通路28の開口端までの間のインピ
ーダンスが減少するから、見掛け上、一次吸気通路14の
通路長が吸気流量や流速の増大に応じて短縮されたこと
になり、吸気流量が飽和点に近づいても、通路長が吸気
の流れに旨く適合するようになる。

よって、吸気抵抗が減少するのは勿論のこと、吸気慣性
にもとづく過給効果を有効に利用することができ、低速
運転時に引き続いて多くの吸気を燃焼室６内に送り込む
ことができる。

しかも、上記構成によると、一対のシリンダ列1,1に連
なる一次吸気通路14と二次吸気通路15とでは、そのクラ
ンク軸４の軸方向に沿う並び順序がシリンダ列1,1相互
において逆向きとなっている。このため、シリンダ列1,
1がクランク軸４の軸方向に偏位されているにも拘ら
ず、空間部分11を挾んで対向し合い、しかも吸入時期が
異なる二つのシリンダ5,5の一次吸気通路14,14を、クラ
ンク軸４の軸方向と直交する直線X1−X1上に位置させる
ことができる。

この結果、空間部分11を挾んで互いに対向し合う一次吸
気通路14,14を連通路28で結ぶ場合に、この連通路28を
大きく蛇行することなくクランク軸４と略直交する方向
に沿って直線状に形成することができ、その分、連通路
28が短くなって、この連通路28を流れる吸気の抵抗を少
なく抑えることができる。

そして、連通路28が最短距離を通る直線状となれば、こ
の連通路28と一次吸気通路14とを無理なく連通させるこ
とができる。このため、連通路28を流れる吸気が一次吸
気通路14に合流する際に、この吸気の流れに大きな抵抗
が生じることもなく、この点でも吸気抵抗の低下に寄与
することになる。

また、複数の連通路28がシリンダ列1,1の間の空間部分1
1で同一方向に並んだ姿勢で配置されるので、これら連
通路28の長さが均等となる。そのため、制御弁29が開か
れた場合でも、一次吸気通路14の通路長がシリンダ５毎
に等しくなり、シリンダ５毎の吸気供給量が一定とな
る。したがって、上記過給効果や吸気抵抗の減少と相ま
って、吸気の充填効率が向上し、第５図中実線で示すよ
うに、高速回転あるいは高負荷運転への過渡期における
トルクの落ち込みを解消することができる。

また、エンジン回転速度N₁に達するか、あるいはスロッ
トルが一定開度以上に大きく開かれると、負圧応動形気
化器17の絞り弁25も開き始めるから、吸気は一次吸気通
路14ばかりでなく、高速用の二次吸気通路15からも燃焼
室６内に送り込まれる。このため、高速高負荷運転域で
の要求吸気量を充分に満足することができ、高トルクが
得られる。

なお、上述した実施例では、燃料の供給手段として気化
器を用いたが、この気化器の代りに燃料噴射弁を用いて
も良いし、また、気筒数も６気筒に限らず、例えば４気
筒や８気筒であっても良い。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば、一対のシリンダ列がクラ
ンク軸の軸方向に偏位されているにも拘らず、空間部分
を挾んで対向し合い、しかも吸入時期が異なる二つのシ
リンダの一次吸気通路を、クランク軸の軸方向と略直交
する位置に配置でき、クランク軸の軸方向への偏位量を
極力少なくすることができる。そのため、互いに対向し
合う一次吸気通路を結ぶ連通路を、短い直線状に形成す
ることができ、この連通路を流れる吸気の抵抗を少なく
抑えることができる。それとともに、この連通路と一次
吸気通路とを無理なく連通させることができ、連通路を
流れる吸気が一次吸気通路に合流する際に、この吸気の
流れに大きな抵抗が生じることもない。

また、複数の連通路がシリンダ列の間の空間部分で同一
方向に並んだ姿勢で配置されるので、これら連通路の長
さが均等となり、制御弁が開かれた場合でも、一次吸気
通路の通路長かシリンダ毎に等しくなって、吸気供給量
が一定となる。したがって、上記過給効果や吸気抵抗の
減少と相まって、吸気の充填効率が向上し、高速回転あ
るいは高負荷運転への過渡期におけるトルクの落ち込み
を解消して、全運転域に亘って高トルクが得られるとい
った利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はエンジンを一
次吸気通路の部分で切断した断面図、第２図はエンジン
を二次吸気通路の部分で切断した断面図、第３図は第２
図中III−III線に沿う断面図、第４図はシリンダ列と吸
気通路との接続部分を一部断面した平面図、第５図はト
ルクの移り変りを示す特性図である。 １……シリンダ列、４……クランク軸、５……シリン
ダ、７……吸気口、11……空間部分、13……吸気通路、
14……一次吸気通路、15……二次吸気通路、28……連通
路、29……制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク軸の軸方向に配列された複数のシ
   リンダを有する一対のシリンダ列を備え、 これらシリンダ列をＶ形に配置するとともに、上記クラ
   ンク軸の軸方向に沿って互いに偏位させて配置し、 これらシリンダ列の間に空間部分を有する４サイクルＶ
   形多気筒エンジンにおいて、 上記一対のシリンダ列は、上記空間部分を挾んで対向し
   合う二つのシリンダの吸入時期を互いに異ならせ、 これらシリンダ列の互いに向き合う面に、上記各シリン
   ダに連なる複数の吸気口を上記クランク軸の軸方向に並
   べて配置するとともに、これら各吸気口に連なる複数の
   吸気通路を、上記シリンダ列の間の空間部分に導出さ
   せ、 これら吸気通路は、運転全域に亘って吸気を供給する常
   用の一次吸気通路と、高速あるいは高負荷運転時にのみ
   吸気を供給する二次吸気通路とに分離して構成し、 これら一次吸気通路と二次吸気通路のクランク軸の軸方
   向に沿う並び順序を、上記クランク軸の軸方向一端側に
   偏位された一方のシリンダ列では、二次吸気通路、一次
   吸気通路の順に定めるとともに、他方のシリンダ列で
   は、一次吸気通路、二次吸気通路の順に定めることによ
   り、上記空間部分を挾んで対向し合い、かつ吸入時期が
   異なる二つのシリンダに連なる一次吸気通路を、上記空
   間部分において上記クランク軸と略直交する方向に沿っ
   て互いに対向させた姿勢で配置し、 これら対向し合う二本の一次吸気通路の間を連通路を介
   して連通させるとともに、この連通路にエンジン回転速
   度が予定以上の回転域に達した際に開操作される常閉形
   の制御弁を設けたことを特徴とする４サイクルＶ形多気
   筒エンジンの吸気装置。