JPH0960523A - 多気筒エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 吸気通路長を長く形成しながら全体としてコ
ンパクトに構成された多気筒エンジンの吸気装置を提供
する。 【解決手段】 直列に配列された複数の気筒４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄを吸気行程の連続しない気筒群４ａ，４
ｄ、４ｂ，４ｃに分け、各気筒群毎に互いに独立な独立
吸気通路３ａ，３ｄ、３ｂ，３ｃと、これらの独立吸気
通路が集合する集合通路５ａ，５ｂと共鳴吸気通路６
ａ，６ｂとを設け、さらに全体集合通路８に集合させて
吸気装置１を構成する。独立吸気通路を、下方に空間を
抱え込むように側面視ほぼ逆Ｕ字状に弯曲形成するとと
もに、全体集合通路８を前記空間内に気筒の配列方向に
平行に配設し、集合通路を気筒の配列方向に並べて配置
し、共鳴吸気通路をそれぞれ前記気筒配列方向にほぼ直
交する面内において集合通路からほぼ垂直下方に延びた
後上方に延び全体集合通路８に接続してＵ字状に弯曲形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多気筒エンジンの吸
気装置に関し、特に、吸気脈動を利用して吸気過給を行
なうようにした多気筒エンジンの吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より多気筒エンジンの各気筒の吸気
通路に発生する圧力変動を利用し、吸気行程後半に吸気
ポート部分の圧力を上昇させて過給効果を得るようにし
た吸気装置が種々提案されており、また、このような吸
気の動的効果として慣性過給と共鳴過給があることが知
られている。

【０００３】慣性過給は、吸気工程にある気筒からの負
圧波を吸気拡大部によって正の圧力波に反転させ、この
圧力波による吸気押込み作用によって過給を行うもので
ある。

【０００４】一方、共鳴過給においては、複数の気筒が
互いに吸気行程が隣り会わない第１気筒群と第２気筒群
とに分けられ、第１気筒群の各気筒がそれぞれ分岐吸気
管を介して第１集合通路に連通され、第２気筒群も同じ
く第２集合通路に連通される。そして両集合通路どうし
はそれぞれ独立した共鳴管を介して共通の集合部に連通
される。このような構成によって、吸気ポートの周期的
な開閉によって生じる圧力波を原因として共鳴管内の気
柱が振動され、この共鳴管の振動が第１および第２集合
通路内および分岐吸気管内の空気を振動させることにな
る。そしてこの振動の共鳴を生じた時に圧力振動が最大
となって大きな過給が行なわれることになる。

【０００５】このような吸気の動的効果を利用して出力
の向上を図るようにしたエンジンの吸気装置が例えば特
開昭６２−１０１８２３号公報に開示されているが、こ
の吸気装置は、各気筒を吸気行程が連続しない気筒群に
分け、各気筒の吸気系を、互いに独立した気筒別の独立
吸気通路（分岐吸気管）で気筒群別の合流部（集合通
路）に合流させ、該各気筒群別の合流部を互いに独立し
た気筒群別の合流吸気通路（共鳴管）で上記合流部より
上流側で集合部（共通の集合部）に集合させるように構
成してある。

【０００６】そして、上記各合流吸気通路もしくは各独
立吸気通路の途中から分岐して相互に連通する連通路を
設け、連通路への各分岐部に、少くとも高負荷時、エン
ジン回転数が設定値以下のときに閉じ、設定値以上にな
ると開く制御弁を設けてある。

【０００７】この吸気装置においては、エンジン回転数
が設定値以下の低回転域では、独立吸気通路および合流
吸気通路から成る長い吸気通路内において生ずる慣性効
果および共鳴効果により、また、高回転域では、気筒で
発生した負圧波が前記連通路で反射、反転して正圧波と
なって気筒に戻る、短い吸気通路内における慣性効果に
より、吸気圧力振動の周期と吸気弁の開閉周期とのマッ
チングが得られる。

【０００８】

【解決しようとする課題】吸気脈動を利用して吸気過給
を行うようにした上記のような吸気装置は、低回転域に
おいて吸気圧力脈動の周期と吸気弁の開閉周期とをマッ
チングさせるために、各気筒群毎にそれぞれ長い合流吸
気通路すなわち共鳴吸気通路を必要とするので、吸気装
置が大型化する。

【０００９】また、各気筒に対する吸気通路の長さが互
いに等しくないと、気筒への反射圧力波の到達時期（伝
播周期）にずれが生じて、これにより各気筒の間に体積
効率（充填効率）の不均一が生じ、運転性能の低下を招
くこととなる。

【００１０】従って本発明は、上記のような吸気装置を
改良して、吸気通路長を長く形成しながらも全体として
コンパクトに構成され、かつ気筒間における充填効率の
不均一を解消するように配置された吸気装置を提供しよ
うとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、エンジン本体に直列に配列された複数の気筒を吸
気行程の連続しない気筒群に分け、各気筒群毎に、各気
筒にそれぞれ連通する互いに独立な独立吸気通路と、こ
れらの独立吸気通路が集合する集合通路と、該集合通路
から上流側に延びる共鳴吸気通路とを設け、各気筒群の
前記共鳴吸気通路を全体集合通路に集合させて構成され
た多気筒エンジンの吸気装置において、各気筒群の前記
独立吸気通路を、下方に空間を抱え込むように側面視ほ
ぼ逆Ｕ字状に弯曲形成するとともに、前記全体集合通路
を前記空間内に前記気筒の配列方向に平行に配設し、各
気筒群の前記集合通路を前記気筒の配列方向に並べて配
置し、各気筒群の前記共鳴吸気通路をそれぞれ前記気筒
配列方向に略直交する面内において、対応する前記集合
通路からほぼ垂直下方に延びた後上方に延びて前記全体
集合通路に接続するよう側面視Ｕ字状に弯曲形成する。

【００１２】本発明によれば、直列に配列された複数の
気筒からそれぞれ延出し側面視ほぼ逆Ｕ字状に弯曲形成
された独立吸気通路によってその下に抱え込まれた空間
内に、全体集合通路が配設され、上記独立吸気通路が気
筒群毎に集合した各集合通路と上記全体集合通路とを接
続する各共鳴吸気通路が、それぞれ気筒配列方向にほぼ
直交する面内において、対応する集合通路からほぼ垂直
下方に延びた後上方に延び、前記独立吸気通路と上下に
向かい合うような形をなしているので、吸気通路全体
が、独立吸気通路によって構成されるインテークマニホ
ルドの平面投影範囲内に収まり、吸気装置がコンパクト
になる。

【００１３】また、共鳴吸気通路はほぼＵ字状に弯曲形
成されて下方に垂設されているので、充分に長い通路長
を確保できる。

【００１４】本発明によればまた、エンジン本体に直列
に配列された複数の気筒を吸気行程の連続しない２つの
気筒群に分け、各気筒にそれぞれ連通する互いに独立な
独立吸気通路と、これらの独立吸気通路が前記各気筒群
毎に集合する第１，第２の集合通路と、該第１，第２の
集合通路からそれぞれ上流側に延びる第１，第２の共鳴
吸気通路と、該第１，第２の共鳴吸気通路が集合する全
体集合通路とを設け、かつ該全体集合通路の一端にスロ
ットルボデーを接続して成る多気筒エンジンの吸気装置
において、前記各独立吸気通路を互いに等長に、かつ下
方に空間を抱え込むように側面視ほぼ逆Ｕ字状に弯曲形
成するとともに、前記全体集合通路を前記空間内に前記
気筒の配列方向に平行に配設し、前記第１，第２の集合
通路を前記全体集合通路の配設方向に第２の集合通路を
前記一端側に第１の集合通路を他端側にして並べて配置
するとともに、これらの集合通路を、エンジンの運転状
態に応じて開閉する切換弁を介在させた連通路で連通
し、さらに、前記第１の集合通路から延びる第１の共鳴
吸気通路を全体集合通路の前記他端に接続するととも
に、前記第２の集合通路から延びる第２の共鳴吸気通路
を全体集合通路の前記他端に隣接した上流側で該全体集
合通路に接続し、かつ前記第２の共鳴吸気通路を前記第
１の共鳴吸気通路よりも長く形成したことを特徴とする
多気筒エンジンの吸気装置が提供される。

【００１５】この吸気装置も、前記吸気装置と同様に、
吸気通路全体がインテークマニホルドの平面投影範囲内
に収まるので、コンパクトになる。

【００１６】また、この吸気装置においては、エンジン
の低回転域では、連通路の切換弁を閉じて、独立吸気通
路から集合通路、共鳴吸気通路を経て全体集合通路に至
る長い吸気通路内において生ずる慣性効果および共鳴効
果を利用し、高回転域では、連通路の切換弁を開いて、
気筒で発生した負圧波が連通路で反射、反転して正圧波
となって気筒に戻る、短い独立吸気通路内における慣性
効果を利用することにより、低回転から高回転までの広
い回転域にわたって吸気の充填効率を高め、出力を向上
させることができる。

【００１７】さらに、この吸気装置においては、各独立
吸気通路が互いに等長に形成されているので、前記切換
弁を開いた高回転運転時に、各独立吸気通路内の圧力波
伝播周期にずれが生じて、各気筒の間に充填効率の不均
一が生ずるのを有効に防止することができる。

【００１８】また、全体集合通路にその下流側端部に隣
接した上流側で接続された第２の共鳴吸気通路を、前記
下流側端部に接続された第１の共鳴吸気通路より長く形
成することにより、全体集合通路に対する第１，第２の
両共鳴吸気通路の接続位置のずれによる影響が解消さ
れ、両共鳴吸気通路の圧力波伝達周期と固有振動数が均
一化し、各気筒の充填効率が均一化して出力が向上す
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した４気筒エ
ンジンの吸気装置１を示す平面図で、図２は同吸気装置
１を図１の下方から見た時の立面図、図３は同吸気装置
１を図１の左方から見た時の側立面図である。

【００２０】吸気装置１は板状の取付部２を有し、該取
付部２がエンジン本体Ｅのシリンダヘッド部分に取付け
られる。取付部２からは４本の独立吸気管３ａ，３ｂ，
３ｃ，３ｄが分岐延出してインテークマニホルドを形成
している。エンジン側には４個の気筒４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄが直列に配列されており、前記独立吸気管３
ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄはそれぞれ気筒４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄの燃焼室に吸気口および吸気弁を介して連通す
る。

【００２１】各気筒４の点火は４ａ→４ｃ→４ｄ→４ｂ
の順序に行われるが、これらの気筒は、吸気通路の接続
に関しては、吸気行程（点火順序）の連続しない２つの
気筒群、すなわち気筒４ａおよび４ｄから成る第１の気
筒群と、気筒４ｂおよび４ｃから成る第２の気筒群とに
分けられ、各気筒群毎に同様な吸気通路が構成されてい
る。

【００２２】ここで、先ず、吸気装置１における吸気通
路の概要を図５の概略系統図により説明すると、第１の
気筒群４ａ，４ｄに対応する独立吸気管３ａ，３ｄどう
しおよび第２の気筒群４ｂ，４ｃに対応する独立吸気管
３ｂ，３ｃどうしが上流側で集合してそれぞれ第１の集
合通路５ａおよび第２の集合通路５ｂとなっており、第
１の集合通路５ａから第１の共鳴吸気通路６ａがまた第
２の集合通路５ｂからは第２の共鳴吸気通路６ｂが、そ
れぞれ上流側へ延びている。共鳴吸気通路６ａ，６ｂは
集合点７において互いに集合し、全体集合通路８に接続
している。ただし、後述するように、実際には第１の共
鳴吸気通路６ａは全体集合通路８の端部に接続されてお
り、共鳴吸気通路６ａの集合点７に隣接する部分６ａ₁
は全体集合通路８の一部によって形成されている。全体
集合通路８はスロットル弁を介して気化器に接続されて
いる。

【００２３】また、第１の集合通路５ａと第２の集合通
路５ｂとの間に連通路９が設けられており、該連通路９
をエンジンの運転状態に応じて開閉する切換弁10により
適宜遮断または連通できるようになっている。

【００２４】エンジンの低回転域では、切換弁10が閉じ
られて連通路９が遮断されるので、各気筒群毎に、独立
吸気管３から集合通路５、共鳴吸気通路６を経て集合点
７に至る互いに独立した長い吸気通路が形成され、集合
点７で反射、反転した正の圧力波が吸気行程後半に気筒
に達するとともに、共鳴吸気通路６内気柱の共鳴により
大きな圧力振動が生じ、大きな過給効果が得られる。以
下このような吸気の動的効果を共鳴効果と称する。

【００２５】一方、エンジンの高回転域では、切換弁10
を開いて第１の集合通路５ａと第２の集合通路５ｂとを
連通路９を介して互いに連通させる。この状態では、気
筒４で発生した負圧波が連通路９で反射、反転するの
で、正圧波がエンジンの高回転に見合った早い時期に気
筒に戻って、吸気行程後半に吸気ポート部分の圧力を上
昇させ、過給効果を生ずる。以下このような吸気の動的
効果を慣性効果と称する。

【００２６】以下、吸気装置１の具体的構造について説
明する。共通の取付部２に等間隔に一体に連接された独
立吸気管３ａ〜３ｄは、取付部２からエンジン本体Ｅ
（図３）の外方（以下前方と言う）へ向って分岐、延出
しているが、これらの独立吸気管３はいずれも、図３に
独立吸気管３ａについて図示されているように、下方へ
向って開いた逆Ｕ字状に弯曲形成されている。そしてこ
のように形成された独立吸気管３ａ〜３ｄにより、その
下方に、左右方向すなわち取付部２に平行方向に延びる
空間Ｃが抱え込まれている。

【００２７】独立吸気管３ａ〜３ｄは平面的には図１に
示すように配設されている。すなわち、独立吸気管３ａ
と独立吸気管３ｄはその前端どうしが吸気装置１の前部
左側（図１，２において左側、以下同様）で集合するよ
うに弯曲形成されており、独立吸気管３ｂと独立吸気管
３ｃはその前端どうしが吸気装置１の前部右側で集合す
るように弯曲形成されている。従って取付部２の最右方
から分岐している独立吸気管３ｄは、独立吸気管３ｃ，
３ｂの下方を通って前左側へ延びて、最左方の独立吸気
管３ａに合流している。この結果、平面図である図１上
においては、独立吸気管３ｄは他の独立吸気管３より明
らかに長くなっており、また他の独立吸気管３ａ〜３ｃ
も必ずしも等長になっていないが、独立吸気管３ａ〜３
ｄは前記のように逆Ｕ字形をなしているので、その高さ
を変えることにより、４本の独立吸気管３ａ〜３ｄの長
さは等しくされている。

【００２８】互いに集合した独立吸気管３ａ，３ｄの前
端は、吸気装置１の前左側において上下方向に延びる共
通の第１集合通路５ａに連通し、互いに集合した独立吸
気管３ｂ，３ｃの前端は、吸気装置１の前右側において
上下方向に延びる共通の第２集合通路５ｂに連通してい
る。そしてこれら第１および第２の集合通路５ａ，５ｂ
の下端部にそれぞれ第１共鳴吸気通路６ａおよび第２共
鳴吸気通路６ｂの下流側端部が接続されている。集合通
路５ａ，５ｂの長さも互いに等しくされている。

【００２９】図５について前述した全体集合通路８は、
前記逆Ｕ字状の独立吸気管３ａ〜３ｄにより抱え込まれ
た空間Ｃ内に、取付部２に平行にすなわち気筒４ａ〜４
ｄの配列方向に平行に配設されている。従って全体集合
通路８は第１および第２の集合通路５ａ，５ｂの背後
に、これらを連ねる方向に平行に、かつこれらとほぼ同
じ高さに配設されている。全体集合通路８は閉端部８₁
を第１集合通路５ａの後方に位置させ、空間Ｃから右側
へ抜けた他端部にスロットルボディ取付け用のフランジ
11が固着されている。

【００３０】前記のように第１および第２の集合通路５
ａ，５ｂの下端にそれぞれ接続された第１および第２の
共鳴吸気通路６ａ，６ｂは、集合通路５ａ，５ｂからほ
ぼ垂直下方に延びた後、後方へ次いで上方へ弯曲し、上
流側の端部はそれぞれ全体集合通路８に接続されてい
る。このようにしてＵ字状に形成された共鳴吸気通路６
ａ，６ｂはそれぞれ気筒４の配列方向にほぼ直交する面
内に在り、共鳴吸気通路６ａは全体集合通路８の前記閉
端部８₁ に隣接した上流側で全体集合通路８に接続して
いる。

【００３１】図５について前述したように、共鳴吸気通
路６ｂと全体集合通路８の接続部が共鳴吸気通路６ａと
共鳴吸気通路６ｂとの集合点７となるので、該集合点７
からそれぞれ集合通路５ａ，５ｂに至る長さを互いに等
しくするよう、共鳴吸気通路６ｂを共鳴吸気通路６ａよ
り長くしてある。長さの調整は、図２，３に示すよう
に、共鳴吸気通路６ｂの垂下長を共鳴吸気通路６ａのそ
れより長くすることにより、容易に実現できる。前述の
ように独立吸気管３ａ〜３ｄの長さは等しく、集合通路
５ａ，５ｂの長さも等しいので、集合点７における反射
圧力波の各気筒４ａ〜４ｄへの伝播周期が等しくなり、
各気筒の間に均一な充填効率が得られ、運転性能が向上
する。

【００３２】前部左右に上下方向に設けられた集合通路
５ａ，５ｂは、下部において連通路９により連通されて
いる（図４参照）。連通路９は前後に膨出させて比較的
大容量に形成され、中間に設けられた切換弁10により集
合通路５ａと集合通路５ｂとを適宜遮断または連通でき
るようになっている。

【００３３】切換弁10は、弁軸10ａと弁板10ｂとから成
る蝶形弁で、連通路９の前後の膨出面にそれぞれ固着さ
れた円板状の軸受板12に弁軸10ａが回転自在に支承され
ている。13は弁軸10ａに駆動連結された制御装置で、切
換弁10は該制御装置13によりエンジンの運転状態に応じ
て開閉する。すなわち、エンジンの低回転域では閉じて
連通路９を遮断し、各気筒群毎に独立吸気管３から集合
通路５、共鳴吸気通路６を経て集合点７に至る互いに独
立した長い吸気通路を形成して、前記共鳴効果により過
給効果を生じ、高回転域では、開いて集合通路５ａと集
合通路５ｂとを連通させ、気筒４で発生した負圧波を連
通路９で反射、反転させて、前記慣性効果による過給効
果を生ずる。

【００３４】図６は、或るエンジンについてエンジン回
転数（rpm)に対するエンジン出力トルクの関係を示した
グラフで、前回転域にわたって切換弁10を閉じたままに
しておくと共鳴効果により曲線Ａで示すような特性曲線
が得られ、逆に切換弁10を開いたままにしておくと慣性
効果により曲線Ｂで示すような特性曲線が得られる。

【００３５】従ってこのエンジンにおいては、エンジン
回転数がａより大きな領域においては、切換弁10を開い
て、特性曲線Ｂ（慣性効果）による高い出力トルクを
得、エンジン回転数がａより小さな領域では、切換弁10
を閉じて、特性曲線Ａ（共鳴効果）による高い出力トル
クを得ることにより低回転数から高回転数までの広い回
転域にわたって高い出力トルクを得ることができる。こ
の高い出力トルクが、慣性効果もしくは共鳴効果による
充填効率の向上により得られたものであることは言うま
でもない。

【００３６】図６の例においては、エンジン回転数がｂ
より小さくなると、特性曲線Ｂによる出力トルクが特性
曲線Ａによる出力より高くなるので、切換弁10を、回転
数ａより大きい領域のほかにｂより小さい領域において
も開くようにしてもよい。すなわち、慣性効果による中
間のトルクの落ち込みを共鳴効果により補うこととな
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、多気筒エンジンいおい
て各気筒群毎に共鳴吸気通路を含む長い吸気通路を有す
る吸気装置をコンパクトに形成することができ、かつ低
回転から高回転までの広い回転域にわたって各気筒の充
填効率を高めるとともに均一化し、出力を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した４気筒エンジンの吸気装置を
示す平面図である。

【図２】同吸気装置の前面図である。

【図３】同吸気装置の側面図である。

【図４】図２のIV−IV線に沿う断面図である。

【図５】吸気通路の概要を示す概略系統図である。

【図６】エンジン回転数に対するエンジン出力トルクの
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…吸気装置、２…取付部、３…独立吸気管、４…気
筒、５…集合通路、６…共鳴吸気通路、７…集合点、８
…全体集合通路、９…連通路、10…切換弁、11…フラン
ジ、12…軸受板、13…制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン本体に直列に配列された複数の
   気筒を吸気行程の連続しない気筒群に分け、各気筒群毎
   に、各気筒にそれぞれ連通する互いに独立な独立吸気通
   路と、これらの独立吸気通路が集合する集合通路と、該
   集合通路から上流側に延びる共鳴吸気通路とを設け、各
   気筒群の前記共鳴吸気通路を全体集合通路に集合させて
   構成された多気筒エンジンの吸気装置において、各気筒
   群の前記独立吸気通路を、下方に空間を抱え込むように
   側面視ほぼ逆Ｕ字状に弯曲形成するとともに、前記全体
   集合通路を前記空間内に前記気筒の配列方向に平行に配
   設し、各気筒群の前記集合通路を前記気筒の配列方向に
   並べて配置し、各気筒群の前記共鳴吸気通路をそれぞれ
   前記気筒配列方向にほぼ直交する面内において、対応す
   る前記集合通路からほぼ垂直下方に延びた後上方に延び
   て前記全体集合通路に接続するよう側面視Ｕ字状に弯曲
   形成したことを特徴とする多気筒エンジンの吸気装置。
2. 【請求項２】 エンジン本体に直列に配列された複数の
   気筒を吸気行程の連続しない２つの気筒群に分け、各気
   筒にそれぞれ連通する互いに独立な独立吸気通路と、こ
   れらの独立吸気通路が前記各気筒群毎に集合する第１，
   第２の集合通路と、該第１，第２の集合通路からそれぞ
   れ上流側に延びる第１，第２の共鳴吸気通路と、該第
   １，第２の共鳴吸気通路が集合する全体集合通路とを設
   け、かつ該全体集合通路の一端にスロットルボデーを接
   続して成る多気筒エンジンの吸気装置において、前記各
   独立吸気通路を互いに等長に、かつ下方に空間を抱え込
   むように側面視ほぼ逆Ｕ字状に弯曲形成するとともに、
   前記全体集合通路を前記空間内に前記気筒の配列方向に
   平行に配設し、前記第１，第２の集合通路を前記全体集
   合通路の配設方向に第２の集合通路を前記一端側に第１
   の集合通路を他端側にして並べて配置するとともに、こ
   れらの集合通路を、エンジンの運転状態に応じて開閉す
   る切換弁を介在させた連通路で連通し、さらに、前記第
   １の集合通路から延びる第１の共鳴吸気通路を全体集合
   通路の前記他端に接続するとともに、前記第２の集合通
   路から延びる第２の共鳴吸気通路を全体集合通路の前記
   他端に隣接した上流側で該全体集合通路に接続し、かつ
   前記第２の共鳴吸気通路を前記第１の共鳴吸気通路より
   も長く形成したことを特徴とする多気筒エンジンの吸気
   装置。