JPS61197714A - 多気筒内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、多気筒内燃機関の吸気装置に関し、詳しく
は吸気充填効率を機関回転速度に応じて改善した多気筒
内燃機関の吸気装置に関する。

（従来の技術） 一般に、自動車用多気筒内燃機関において、吸気の充填
効率を高めるために、吸気の流路長（この場合、吸気弁
から吸気マニホールドの各ブランチ部が集合する合流点
までの長さ）を可変にするなどして、吸気圧力振動の周
期と機関回転数によって変化する吸気弁開閉周期とを可
及的に機関の広い運転領域においてマツチングさせるこ
とにより、良好な慣性吸気作用を得て吸気充填効率を改
善するようにした吸気装置を採用している。

このような従来の多気筒内燃機関の吸気装置としては、
例えば第５図に示すようなものがある（特開昭５６−１
１５８１８号公報）。

この吸気装置は、まず６気筒機関の吸気マニホールド１
が機関の各気筒＃１〜＃６に各々接続されており、この
吸気マニホールド１はブランチ部２と、これらブランチ
部２が集合されるコレクタ３にはその中央に開閉弁４が
配設されている。

コレクタ３は開閉弁４によって各気筒＃１〜＃６が等間
隔爆発（点火順序が＃１−＃４−＃２→＃６−＃３→＃
５等の場合）となるようにし、＃ｌ〜＃３気筒からなる
第１気筒群Ａに連通するコレ々り容積部３Ａと、＃４〜
＃６気筒からなる第２気筒群Ｂに連通ずるコレクタ容積
部３Ｂとに画成されるのであるすまた、コレクタ３のコ
レクタ容積部３Ａ側に下流端が開口接続した集合部間マ
ニホールド５と、コレクタ容積部３Ｂ側に下流端が開口
接続した集合部間マニホールド６とが並列して配設され
、集合部間マニホールド５．６の上流端にはサージタン
ク７が接続している。サージタンク７には吸気導入管８
が接続されている。

ところで、機関回転数の所定値以下では開閉弁４を閉じ
てコレクタ容積部３Ａとコレクター積　□部３Ｂとを遮
断し、この゛所定値を越えると開閉弁４を開いてコレク
タ容積３Ａとコレクタ容積３Ｂとを連通ずるようにして
いる。

一方、第１気筒群Ａ及び第２気筒群Ｂ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、この気
筒の燃焼室から対応するブランチ部２からコレクタ容積
３Ａ、３Ｂを経由してサージタンク７に至る流路を往復
伝播する。このた−ジタレク７即ち吸気通路の合流点位
置によって定まる。

□って定まる吸気圧力振動の周期を、機関低速域におけ
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
、この低速域での吸気慣性過給を良好に行うことができ
る。

一方、開閉弁４が開かれる機関高速域において、コレク
タ３においてコレクタ容積部３Ａとコレクタ容積部３Ｂ
とが連通されるためこのコレクタ３内空、藺全体が全気
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、このコレクタ３が前記機関低速域におけるサ
ージタンク７と同様な圧力緩衝機能を有し、今度は吸気
圧力振動の圧力波は吸入行程にある気筒の燃焼室からコ
レクタ３に至る流路を往復伝播する。

この場合、圧力波の伝播流路が機関低速域の場合に比べ
て短縮されるため、吸気圧力振動の周期が増大し、機関
高速域における吸気弁開閉周期にうまくマツチングして
該高速域においても良好な吸気慣性過給が行われるので
ある。

この結果、機関回転数Ｎに対する吸入空気の充填効率η
Ｃは第６図に示すように、開閉弁４が閉じる機関低速域
と開かれる機関高速域とで、それぞれ吸気圧力振動の周
期と吸気弁開閉周期とが最も良好な慣性過給の行なえる
ようにマツチングした二つの極大点Ｃ１Ｄを有し、良好
な吸気充填効率が得られるのである。

また、同様の技術思想からなる多気筒内燃機関の吸気装
置を第７図に示す（特開昭５９−４１６２５号公報）。

この吸気装置は第１気筒群Ａに連通するコレクタ容積９
Ａに接続した通路１０と第２気筒群Ｂに連通ずるコレク
タ容積９Ｂに接続した通路１・１とを仕切る隔壁１２を
、その上流端即ち吸気通路の合流点が機関回転数の増大
に応じて下流側に徐々に移動できる移動隔壁１３と固定
隔壁１４とで構成したものである。なお、図中１５は機
関回転数検出装置で、１６はこの検出装置１５からの検
出信号に基づいて移動隔壁１３を移動制御するモータで
ある。

この吸気装置は、第８図に示すように機関の全速度域に
亘って吸気圧力振動の振動周期と吸気弁開閉周期とを最
適にマツチングさせることができ、常時最適な慣性過給
作用が得られ、吸気充填効率を向上させたものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この本うな従来の吸気装置にあっては、
第５図のように吸気マニホールドｌのコレクタ３内に設
けた開閉弁４によって吸気通路の合流点を可変にするも
のは、１個の開閉弁４の開閉により流路長を２段階に切
換えるのがやっとであった。したがって、機関の全速度
域に亘って吸気圧力振動の周期と吸気弁開閉周期とを最
適にマツチングさせることは到底望めず、慣性過給効果
がフルに得られず吸気充填効率を機関回転数に対して常
に最大にすることができないという問題点があった。

また、第７図のように移動隔壁１３によって合流点を連
続的に変化させるものにあっては、移動隔壁１３の移動
時に、通路１０．１１の合流点部分に適当な容積が確保
されない構成となっていた。したがって、吸入行程にあ
る気筒から生じた吸気圧力振動は通路１０．１１を通過
し、その上流のサージタンク等において、その流速エネ
ルギー（吸気圧力振動の脈動による流速の時間変化）が
静圧に変換されて下流側へ往復伝播する。その結果、移
動隔壁１３を移動させたときの共振管長に対する鋭い共
振点は現れず、共振管長に対応する本来の充填効率のピ
ークが構成されず、最適な吸気充填効率が得られないと
いう問題点があった。

（問題点を解決するための手段） この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、多気筒内燃機関の吸気装置を多気筒内燃機関
の各気筒に接続された複数の分岐部とその上流端である
各分岐部の合流点位置を移動自由に伸縮するスライダと
機関回転速度の増加に応じて該スライダと、機関回転速
度に応じて該スライダを連続的に移動するように駆動す
るスライダ駆動手段と、を備えた多気筒内燃機関の吸気
装置において、前記スライダの上流端が移動する範囲内
であって、該上流端が移動した位置で前記各分岐部と連
通ずる所定断面積の拡大部を設けた構成としたものであ
る。

（作用） 内燃機関の回転速度に応じてスライダを移動自由に伸縮
させて合流点位置を変えて、吸気行程にある気筒から生
ずる吸気圧力振動の共振管長を通りに変化させ、吸気圧
力振動の振動周期と吸気弁開閉周期とを最適にマツチン
グさせる。したがって、吸気充填効率を機関回転数に対
して常に最大にできる。この際に、変化する合流点にお
いて拡大部を設け、吸気圧力振動の合流点の容積を十分
大きな容積とする。したがうて、この合流点において、
流速エネルギーを完全に静圧に変換して圧力振動の共振
の節を構成し易くする。このようにして、吸気充填効率
のピークを鋭いピークに構成する。

（実施例） 以下、この発明の図面に基づいて説明する。

第１図および第２図はこの発明の第１実施例を示す図で
ある。

まず、構成を説明する。２１は６気筒内燃機関であって
、この６気筒内燃機関２１の各気筒に吸気マニホルド２
２が接続されている。吸気マニホルド２２は、＃１〜＃
３の気筒に対応するブランチ部２３ａ、２３ｂ、２３Ｃ
と、このブランチブランチ２３ａ１２３　ｂ、２３　ｃ
と連通するコレクタ容積部２４Ａ、および＃４〜＃６の
気筒に対応するブランチ部２３ｄ。

２３　ｅ、２３　ｆと、このブランチ部２３ｄ、２３ｅ
、２３ｆと連通するコレクタ容積部２４Ｂとから成って
いる。

また、コレクタ容積部２４Ａとコレクタ容積部２４Ｂと
は隔壁２５によって仕切られている。吸気マニホルド２
２の上流側には慣性過給管２６が接続され、慣性過給管
２６の内部には吸気の流れ方向に断面略Ｔ字型の固定隔
壁２７が配設されて、この固定隔壁２７によって通路四
、２９が形成されている。慣性過給管２６の上流端はサ
ージタンク３６と接続し、サージタンク３６は吸気導入
管３７と接続している。通路四は□コレクタ容積部２４
Ａと連通し、通路２９はコレクタ容積部２４Ｂと連通し
ている。通路ｎ１コレクタ容積部２４Ａ、ブランチ部２
３　ａ、２３　ｂ、２３　ｃおよび通路２９、コレクタ
２４Ｂ１ブランチ部２３ｄＳ２３ｅ、２３　ｆはそれぞ
れ全体として分岐部３０．３１を構成する。第２図に示
すように固定隔壁２７の立面壁部の略中夫にはその延在
方向に沿って溝２７ａが形成され、この溝２７ａには略
断面Ｔ字型スライダ３２の立面壁部３２ａが慣性過給管
２６の長手方向に摺動可能に嵌合されている。スライダ
３２の立面壁部３２ａの一部は慣性過給管２６の外部に
突き出ており、この突き出た一部は慣性過給管２６外に
配設されたステップモータ３４に連結し、ステップモー
タ３４の駆動によってスライダ３２は摺動させられる。

したがって、スライダ３２の上流端３２　ｂは慣性過給
管２６の内部を移動自由に伸縮する。また、このスライ
ダ３２の上流端３２　ｂには分岐部３０．３１の合流点
３３が形成されている。上流端３２ｂの移動する範囲の
慣性過給管２６であって、スライダ３２の平面壁３２ｃ
に対応する部分には、所定断面積の拡大部３５が設けら
れている。スライダ３２が上流側の位置から下流側に摺
動させると、合流点３３において拡大部３５と通路２８
．２９は連通する。拡大部３５は通路２８、四の断面積
の和よりも大きな断面積を有しており、合流点３３にお
いて各分岐部３０．３１は充分大きな断面積の空間に連
通ずる。

次に作用を説明する。

この実施例に示す６気筒内燃機関では＃１〜＃３の各気
筒および＃４〜＃６の各気筒は、吸気行程において互い
にオーバーラツプしないように点火時期を設定しである
。このと幸、コレクタ容積部２４Ａ、２４Ｂにおいて燃
焼行程１サイクルに対して１／３周期に相当する吸気圧
力振動が、発生する。この圧力振動は、３気筒による相
互干渉によってできた脈動と、吸気マニホシレド２２の
下流側部内の脈動の和によってできた圧力振動である。

コレクタ容積部２４Ａ、２４Ｂ内のそれぞれの圧力振動
は、通路四、２９を通って上流側に伝播し、合流点おに
おいて合流する。合流点３３には通路舘、２９と連通ず
る拡大部３５が設けられているので、この合流点３３に
おける吸気圧力振動が合流する容積は充分大きいもので
ある。したがって・合流点３３において合流した吸気圧
力振動は、流速エネルギー（圧力振動の脈動による流速
の時間的変化）が完全に静圧に変換される。吸気圧力振
動が静圧に変換されると、通路詔と通路２９におけるそ
の位相は反転しているために、互いに打ち消し合い合流
点３３における吸気圧力振動は０となる。したがって、
吸気圧力振動は合流点３３において節を構成し、この合
流点３３から下流側へ往復伝播する。この圧力振動の定
常波は慣性過給管２６の長さによっては増幅され、吸気
弁付近では定常波の腹が現れる。この定常波はその１周
期が吸気行程に相当するので、定常波の増幅により吸気
充填効率は向上する。

また、機関回転速度、←よって吸気弁開き時間が変わっ
てくるために１．定常波の共振波長は変化する。したが
って、変化する共振波長に応じて共振管長（吸気弁から
合流点３３までの長さ）を変化させる必要がある。すな
わち、前記吸気充填効率線図の第８図においてＦ、Ｇ、
Ｈに応じた共振管長とする必要がある。したがって、機
関回転速度に応じてステップモータ３４を駆動し、この
駆動によってスライダ３２を摺動（伸縮）させて、合流
点３３の位置を変えて共振管長を変化させ、吸気圧力振
動の振動周期と吸気弁開閉周期とを最適にマツチングさ
せる。し・たかって、機関回転速度に対し連続的に充填
助、率のピークを構成することができる。すなわち、機
関回転、速度が低速のときは、スライダ３２を上流側に
摺動させて合流点３３を上流側に位置させる。また、機
関回転速度が増加するに従ってスライダ３２を下流側に
摺動させる。すなわち、機関回転速度が高速のときは、
スライダ３２は固定隔壁２７に収納させ、合流点３３を
下流側に位置させる。

この場合、位置が変化する合、流点３３には、常に充分
大きな容積が形成されている。したがって、この合流点
３３において、流速エネルギ、が完全に静圧に変化され
、圧力振動の共振の節が構成される。その結果、前記の
吸気充填効率のピークを鋭いピー６りにすることができ
る。

次に第２実施例を第３図および第４図に基づいて説明す
゛る。

まず、構成を説明する。この実施例はこの発明を４気筒
内燃機関に通用したものである。４気筒内燃機関４１に
は吸気マニホルド４２が接続され、この吸気マニホルド
４２は各気筒に接続するブランチ部４３ａ、４３ｂ、４
３Ｃ１４３ｄを有する。吸気マニホルド４２の上流端に
は慣性過給管４４が接続され、この管４４の内部には長
さ方向に沿って並設された３つの固定隔壁４５が配設さ
れて通路４６．４７．４８．４９が形成されている。通
路４６．４７．４８．４９はブランチ部４３ａ、、４３
ｂ、４３ｃ、４３ｄとそれぞれ連通している。通路４６
とブランチ部４３ａ２通路４７とブランチ部４３ｂ１通
路４８とブランチ部４３　Ｃおよび通路４９とブランチ
部４３ｄは、それぞれ全体として分岐部５１．５２．５
３、異を構成する。各固定隔壁４５にはスライダ４９の
立面が長手方、向に沿って摺動可能に設けられ、この立
面壁と平面壁とからなるスライダ４９はステップモータ
５０の駆動によって摺動する。

スライダ４９の上流端には分岐部５１．５２．５３．５
４の合流点５５が形成されている。また、慣性過給管４
４には各通路４６．４７．４８．４９の断面積の総和よ
り大の断面積を有する拡大部５６が設けられている。な
お、５７はサージタンクである。

次に作用を説明する。

ステ、プモータ５０の駆動によってスライダ４９を摺動
させて合流点５５の位置を変えて、共振管長を変化させ
、連続的に吸気充填効率のピークを構成する。また、合
流点５５において常時充分大きな容積が形成されている
ので、この合流点において流速エネルギ、が完全に静圧
され、吸気圧力振動の共振の節が構成される。したがっ
て、吸気充填効率のピークを鋭いピークにすることがで
きる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば多気筒内燃
機関に接続された分岐部の合流点の位置を機関回転速度
に応じて変えることができるので吸気充填効率を機関回
転数に対して連続的に常に最大に設定でき、またこの合
流点において常に充分な容積が形成されているので、そ
の吸気充填効率のピークをするどいピークにすることが
できる。したがって内燃機関の吸気性能を向上させるこ
とができる。また、連続的な制御を行えば機関出力に段
差がないので、乗り心地が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明に係る多気筒内燃機関の吸
気装置を示す図であり、第１図は本発明を６気筒内燃機
関に適用した第１実施例の概略平面断面図、第２図は第
１図のｎ−ｎ線断面図、第３図は本発明を４気筒内燃機
関に適用した第２実施例の概略平面断面図、第４図は第
３図のｒＶ−■線断面図である。第５図ないし第８図は
従来の多気筒内燃機関の吸気装置を示す図であり、第５
図は分岐部に開閉弁を配設した吸気装置の概略平面断面
図、第６図は第５図に示した吸気装置の吸気充填効率曲
線を示すグラフ、第７図は分岐部に移動隔壁を配設した
概略平面断面図、第８図は第７図に示した吸気装置の吸
気充填効率曲線を示すグラフである。 ２１．４１−−−・−多気筒内燃機関、３１．３２．５
１．５２．５３．５４−−−−−一分岐部、３２．４９
−−−−−−スライダ、 ３３．５５−−−−−一合流点、 ３５．５６・・−一一一拡大部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多気筒内燃機関の各気筒に接続された複数の分岐部、と
   その上流端である各分岐部の合流点位置を移動自由に伸
   縮するスライダと、機関回転速度に応じて該スライダを
   が連続的に移動するように駆動するスライダ駆動手段と
   、を備えた多気筒内燃機関の吸気装置において、前記ス
   ライダの上流端が移動する範囲内であって、該上流端が
   移動した位置で前記各分岐部と連通する所定断面積の拡
   大部を設けたことを特徴とする多気筒内燃機関の吸気装
   置。