JPS6014169B2 - 多気筒機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多気筒機関の吸気装置に関し、特に吸気充填効
率改善対策を図った吸気装置に関する。

内燃機関においては慣性過給または共鳴過給と呼称され
る吸気斑給方式を採用したものがある。このものは吸気
開始時吸気ボート付近に発生した負の圧力波が音速で吸
気管機（単気筒機関の場合）に伝播し、正の圧力波とな
って吸気ボ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前記正
の圧力波が吸気弁のところ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ッチングさせるこ
とにより、正の圧力波を生じた空気が慣性によってシリ
ンダ内に押し込まれるようにしたものであり、該慣性に
よる週給で吸気充填効率を改善できる。ところで多気筒
機関においては各気筒に接続する吸気マニホルドのブラ
ンチ部が集合する合流点において各気筒の吸入行程にお
ける負圧を連続的に受けるため常時略−定の負圧に保持
されている。

このため、該合流点が合流点下流側から上流側への圧力
波の伝播を緩衝するダンピング機能を有し、吸入行程に
ある気筒に接続する吸気遍路内の吸気圧力振動は実質的
に燃焼室と前記合流点との間を圧力波が往復伝播する振
動となり、従って該吸気圧力振動の固有振動数は合流点
位置によって定まる。

例えば、侍関昭４８−７２５０９号公報に示されるもの
は、共振タンクや共振管を備えた慣性過給を利用したも
のであるが、このものでも吸気通路の固有振動数は一定
で、低速域でしか良好な慣性週給効果を確保することが
できず、高速域では固有振動数が小さすぎて通常機関の
吸気通路に比べて却って吸気充填効率は低下する。

また、特公昭４２一２７４４１号公報には、吸気弁開時
期がオーバラップしない気筒群毎に接続された吸気マニ
ホルドの集合部間をバランスチューブを称する通路によ
って接続し、この通路を開閉するようにしたものが示さ
れている。

しかし、前記バランスチューブは当該公報にも記載して
あるように、軽負荷時は気化器及びその操作系統の作動
の不均一により各気筒の負荷の不均衡を解消するため設
けられるもので、これを開閉したとしても、上記各吸気
マニホルドの集合部より上流部分の吸気管は、機関低中
遠域で吸気圧力振動が往復伝播して、いわゆる慣性過給
を行える程度の長さを有しておらず、又、絞り弁を含む
気化器を有しているので、実質的に慣性過給を良好に行
うことは不可能である。即ち、低速低負荷城絞り弁の閉
度は大きく、従って吸気圧力の伝播は絞り弁部分で大幅
に減衰されてしまうため、到底吸気圧力振動を利用した
積極的な慣性週給を行えるものではない。本発明はかか
る従来の欠点に鑑みなされたもので、吸気弁開時期が互
いにオーバラツプしない気筒同士からなる各気筒群に夫
々接続される複数の吸気通路を、夫々吸気マニホルドブ
ランチの上流端が運通して接続された複数の容積大の箱
状の集合室の空間と、該集合室の空間に蓬通して接続さ
れると共に機関低速域で吸気圧力振動が伝播して慣性過
給が行われる固有振動数を有した絞り部のない共鳴通路
とを備えて構成し、かつ、これら複数の吸気適路の中間
部相互を運通遮断自由に切換える切換装置を設けてなり
、前記切換装置を機関回転数が増大した時に遮断から連
通に切換えることにより、これら吸気通路相互の合流点
を上流部から下流部へ切換える構成とし、もって機関の
全速度城に亘つて良好な慣性過給が行なわれるようにし
た多気筒機関の吸気装置を提供するものである。

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明を６気筒機関に適用した実施例を示し、
該機関における気筒＃１〜＃６のクランク角度１２０ｏ
毎の着火順序は＃１→＃４→＃２→＃６→＃３→＃５と
なっている。

従って第２図に示すように気筒＃１、＃２及び＃３（以
下第１気筒群１という）は各気筒の吸気弁開時期が実質
的に互いにオーバラップせず、又、気筒＃４、＃５及び
＃６（以下第２気筒群２という）も各気筒の吸気弁開時
期が実質的に互いにオーバラップしないが、第１気筒群
１と第２気筒群２とは相互に吸気弁開時期がオーバラッ
プする気筒をもつ関係にある。これら全気筒＃１〜＃６
に夫々下端部を接続した各吸気マニホルドブランチ部３
の上流端を箱状の集合室４に関口させる。

該集合室４内には前記第１気筒群１に運速する空間４Ａ
と第２気筒群２に連適する空間４Ｂとを相互に運適遮断
自由な切換弁５を設ける。さらに、前記集合室４の空間
４Ａ側に下流端を開□接続した共鳴通路６と、空間４Ｂ
側に下流端を関口接続した共鳴通路７とを並列して配設
し、両通路６，７の上流端を集合室８に閉口して接続す
る。

これら共鳴通路６，７は、低速城で吸気圧力振動が往復
伝播して慣性過絵が行われる固有振動数を有するように
設定してある。

尚、共鳴通路６，７の長さを大きくとることと、集合室
４の容積を大きくとることによって吸気圧力振動の固有
振動数を減少させて機関の低速域での慣性過給に良好に
マッチングさせることができる。

このように吸気弁開時期が互いにオーバラップしない気
筒同士からなる各気筒群に接続される２つの吸気遍路が
形成され、１つは、第１気筒群１に接続する各気筒の吸
気マニホルドブランチ部３、空間４Ａ、共鳴通路６から
なり、他の１つは、第２気筒群２に接続する各気筒の吸
気マニホルドブランチ部３、空間４Ｂ、共鳴通路７から
なり、これら２つの吸気通路の中間部相互が切換装置と
しての切換弁５で運通遮断自由に切換えられるようにな
っている。

上流側の集合室８には吸気導入管９を接続する。吸気導
入管９は大気開放としてもよいがさらに上流側にあるェ
アクリーナやダーボチャージャあるいはアフタークーラ
ー等へ接続してもよく、また集合室８自体にェアクリ−
ナやアフタークーラを内蔵してもよい。又、本実施例で
は、前記２つの吸気通路を上流側の集合室８を介して大
気に蓮通させるようにしたが、上流端を独立して大気に
開放させるようにしてもよいことは勿論である。かかる
構成の吸気通路において機関回転速度の所定値以下の速
度城では切換弁５を閉じて空間４Ａと空間４Ｂとを遮断
し、所定値を超える速度城では切換弁５を開いて空間４
Ａと空間４８とを蓮適するように構成する。

かかる功襖弁５の切摸擬作は機関回転速度を検出して自
動的に開閉制御するようにしてもよいが、手動によって
開閉する穣成としてもよい。あるいは機関回転速度と負
荷とを検出し制御する構成にしてもよい。かかる構成と
すれば、切挨弁５が閉じた機関低速域においては第１気
筒群１の各気筒に接続された吸気通路と第２気筒群２の
各気筒に接続された吸気通路とは下流側の集合室４にお
いては切換弁５に遮断されて合流せず通路６，７を隔て
た上流側の集合室８において合流する。

上流側の集合室８は全気筒＃１〜＃６に蓮通して各気筒
からの吸入負圧を連続的に受けて略一定の負圧に保持さ
れている。

一方、第１及び第２の夫々の気筒群１，２における各気
筒相互は吸気弁開時期が実質的にオーバラツプしないか
ら下流都側の集合室４の功換弁５で画成された空間４Ａ
及び空間４Ｂは夫々対応する気筒群において吸入行程に
ある１個の気筒からの吸気圧力の影響のみを受ける。従
って第１気筒群１及び第２気筒群２において吸入行程に
ある気筒から生じる吸気圧力振動の圧力波は該気筒の燃
焼室から対応するマニホルドブランチ部３及び空間４Ａ
又は空間４Ｂを経由して上流側の集合室８に至る経路を
往復伝播するため該吸気圧力振動の固有振動数は上流側
の集合室８則ち吸気の合流点位置によって定まる。

このため上流側の集合室８の取付位檀によって定まる吸
気圧力振動の固有振動数を機関低速城における吸気弁の
開閉サイクルに対応して設定することにより、該低速域
での吸気慣性過給を良好に行なうことができる。

一方、切換弁５が開かれる機関高速城においては集合室
４において空間４Ａと空間４８とが連通されるため該集
合室４内空間全体が全気筒＃１〜＃６の負圧を連続的に
受けて略一定の負圧に保持される。

従って該集合室４が前記機関低速城における集合室８と
同様な圧力緩衝機能を有して吸気圧力振動の圧力波は吸
入行程にある気筒の燃焼室から集合室４に至る経路を往
復伝播する振動となる。

この場合圧力波の伝播経路が機関低速城の場合に比べて
短縮されるため吸気圧力振動の固有振動数が増大し、機
関高速域における吸気弁開閉サイクルにマッチングして
該高速城においても良好な吸気慣性過給が行なわれるの
である。従って機関回転速度Ｎ‘こ対する吸入空気の充
填効率り〃‘ま第３図に示す如く切換弁５が閉弁する機
関低速域と関弁する機関高速城とで夫々吸気圧力振動の
固有振動数と吸気弁開閉サイクルとが最も良好な慣性週
給の行なえるようにマッチングした極太点Ａ，Ｂを有し
、従来慣性週給方式における極大点を１個のみ有した充
填効率特性に比較し、機関の全速度城に亘つて良好な吸
気充填効率が得られる。

また、本実施例で説明した吸気通路の合流点位置制御機
構は機関の回転速度と負荷とを検出して、機関の負荷が
所定値を上回る領域では機関回転速度の増大に応じて合
流点を下流側へ移動制御し、機関の負荷が所定値以下で
は機関回転速度に拘わらず、上流側位値（機関回転速度
が低い場合の位置）に保持するようにしてよい。

このようにすれば機関の負荷が大きい場合には機関回転
速度全域に亘つて吸気充填効率が改善され出力性能が向
上し、またさほど出力の要求されない機関の負荷が小さ
い場合には吸気通路における吸気圧力振動の固有振動数
と吸気弁開閉サイクルが最適に同調する機関回転速度（
これを同調回転速度と称する）が低回転速度域に固定さ
れるので高回転速度城での吸気損失を抑制でき低負荷時
における燃料消費率を低減できるという効果を有する。

又、本実施例では、低速用の通路と高速用の通路との２
段階に切換えるものを示したが、例えば複数の共鳴通路
の途中も功換弁を設けて低速、遮断自由に構成すること
により切換自由な合流点を３箇所以上設けて機関速度に
応じて３段階以上の切換制御を行うようにしてもよい。
以上説明したように、本発明によれば吸気弁開時期が相
互にオーバラップしない気筒同士からなる各気筒群に夫
々接続する複数の吸気通路を吸気マニホルドプランチを
接続した容積大の箱状の集合室と、それより上流側に接
続した共鳴通路とで構成し、かつ、これら複数の吸気通
路の中間部相互を運適遮断自由な切換装置を設け、該切
換装置を機関回転数の速度の増大に応じて遮断から蓮通
に切換えることにより吸気通路相互の合流点を上流側か
ら下流側へ切換えるように構成したので、吸気弁開閉周
期に合わせて吸気通路における吸気圧力振動の固有振動
数を変更することができ、機関の全速度域に亘つて良好
な慣性週給が得られこれに伴なつて吸気充填効率を向上
できるので機関性能特に出力性能を大幅に改善できる。
特に、容積大の箱状の集合室の空間を備えているため、
共鳴回転速度の可変範囲（超低速を含む）が極めて広く
、また、絞り部（気化器）がない共鳴通路であるから、
慣性過給効果が大きく、気化器付機関に生じる燃料噴霧
のムラがないので、慣性週給による効果を最大限に発揮
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を６気筒機関に適用した１実施例を示す
縦断面構成図、第２図は同上の機関における各気筒のク
ランク角度に対する吸気弁関度特性を示すグラフ、第３
図は同上の実施例における機関回転速度と吸気充填効率
の関係を示すグラフである。 ＃１〜＃６……気筒、１，１６……第１気筒群、２，１
７・・・・・・第２気筒群、３・・・・・・吸気マニホ
ルドブランチ部、４・・・・・・集合室、５・・・・・
・切換弁、６，７・・・…通路、８・・・・・・集合室
、９・・・・・・吸気導入管。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気圧力振動を利用した慣性過給を行う多気筒機関
   の吸気装置において、吸気弁開時期が互いにオーバーラ
   ツプしない気筒同士からなる各気筒群に夫々接続される
   複数の吸気通路を、夫々吸気マニホルドブランチの上流
   端が連通して接続された複数の容積大の箱状の集合室の
   空間と、該集合室の空間に連通して接続されると共に機
   関低速域で吸気圧力振動が伝播して慣性過給が行われる
   固有振動数を有した絞り部のない共鳴通路とを備えて構
   成し、かつ、これら複数の吸気通路の中間部相互を連通
   遮断自由に切換える切換装置を設けてなり、前記切換装
   置を機関回転数が増大した時に遮断から連通に切換える
   ことにより、これら吸気通路相互の合流点を上流部から
   下流部へ切換えるように構成したことを特徴とする多気
   筒機関の吸気装置。