JPS6361713A - エンジンの吸気装置 - 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） 本発明は、吸気の動的効果を利用して充填効率を向上す
るようにしたエンジンの吸気装置に関するものである。

（従来技術） 従来から、エンジンの作動に伴う吸気圧力の変動を利用
して吸気の充填効率を高めるようにしたエンジンの吸気
装置は種々知られている。例えば特開昭５９−１７３５
２０号公報に示された装置では、吸気マニホールドを吸
気順序が隣り合わない気筒群どうしにまとめて複数に分
割し、その各吸気マニホールド集合部より上流側で吸気
通路を合流させ、各吸気マニホールド集合部相互間、お
よび各吸気マニホールド集合部と上記合流部との間の吸
気通路相互間をそれぞれ容積部を介して連絡し、これら
２箇所の連絡部に第１および第２の開閉弁をそれぞれ設
け、これらの弁をエンジンの運転条例に応じて開閉制御
するようにしている。

このＶ４１１ｉｒによると、両開閉弁が閉じられている
ときと、第２の開閉弁のみ開かれるときと、第１開閉弁
が間かれるときとで、吸気圧力波の反射位置が段階的に
切替わり、圧力振動の周期に関係する通路の実質長さが
変化するため、低速、中速、高速の名城で動的効果を高
めて充填効率の向上を図ることができる。

ところが、このような従来装置では、あくまで、外部か
ら導入した吸気を各気筒に供給する流路となる吸気通路
（吸気マニホールドおよびその上流側の吸気通路）に、
上記のような動的効果をもたせるための構造を組込むよ
うにしているため、吸気系が複雑化するとともに、吸気
通路の長さが制約され、吸気系のレイアウト等に制限を
受ける。

その上、吸気供給を行なう吸気通路のみで動的効果を持
たせるだけでは、要求される運転域に応じた動的効果の
調整の自由度、および充填効率の向上度合に限界がある
。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、吸気供給を行なう本来
の吸気系とは別に、気筒相互間らしくは気筒と外気から
閉鎖された吸気拡大室との間で圧力伝播によって動的効
果を持たせる補助的な系を設けることにより、吸気系の
構造の簡略化、充填効率の向上等を図り、特に、上記の
補助的な系において大きな動的効果を持たせることがで
きるエンジンの吸気装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、燃焼室に吸気を供給する吸気ポートに加え、
吸気行程中に開かれる補助吸気ポートと、この補助吸気
ポートを他の気筒の補助吸気ポートにのみ連通させ、あ
るいは外気から閉鎖された吸気拡大室に連通させる連通
路とを設け、上記補助吸気ポートの閉時期を上記吸気ポ
ートの閉時期よりも理らせるように設定するとともに、
上記連通路を高回転域で開通させ、低回転域で閉鎖する
連通路間■１手段を設けたものである。

この構成により、エンジンの高回転域では、吸気供給を
行う本来の吸気系とは別に、上記補助吸気ポートに連な
る連通路内に圧力振動が生じ、この圧力振動により動的
効果が得られ、特に、補助吸気ポートの閉時期が吸気ポ
ートの閉時期よりも遅らされることにより、吸気ポート
閉時期より後の気筒内の圧力上昇を利用して連通路内の
圧力振動が強められ、動的効果が高められる。また、エ
ンジン低回転域では、上記連通路が閉鎖されることによ
り、連通路への吸気の吹返しが防止される。

（実施例） 第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、この
実施例では、４気筒４サイクルのレシプロエンジンに本
発明装置を適用している。これらの図において、エンジ
ン本体１の各気筒２には、ピストン３の上方に燃焼室４
が形成されている。

この燃焼室４には、吸気弁５ににり開閉されて燃焼室４
に吸気を供給する吸気ボー１−〇と、υｒ気弁７により
開開される排気ポート８とが開口し、さらにこれらに加
え、吸気の動的効果を高めるための補助吸気ポート９が
開口している。この補助吸気ポート９は、補助吸気弁１
ｏによって吸気行程中に開かれるようになっている。

各気筒２の吸気ポート６は気筒別の吸気通路１１に接続
され、この気筒別の吸気通路１１は、上流側吸気通路１
２から外気が導入されるサージタンク１３に接続されて
いる。上流側吸気通路１２にはエアクリーナ１４、■ア
フ【］−メータ１５およびスロットル弁１６が配設され
ており、吸気通路１１には燃料噴射弁１７が装備されて
いる。また、排気ポート８は排気マニホールド１８に接
続されている。

一方、補助吸気ポート９は、上記サージタンク１３とは
別に設けられた吸気拡大室２１に連通路２２を介して接
続されている。上記吸気拡大室２１は、外気に対して閉
鎖され、補助吸気ポート９にのみ連通路２２を介して連
通している。

また、上記連通路２２には、運転状態に応じてこの連通
路２２を開閉する連通路開閉手段としてのシャツタ弁２
３が設けられている。このシャツタ弁２３は、エンジン
回転数センサ２４およびスロットル開度センサ２５がら
の信号を受けるコン１〜ロールユニツト２６により、三
方電磁弁２７および負圧応動式のアクチュエータ２８等
の駆動手段を介して制御されている。そして、第３図の
ように動的効果を必要としない低負荷域と、所定回転数
未満の低速域では連通路２２を閉じ、比較的高負荷でか
つ所定回転数ｊス上の高回転域では連通路２２を開くよ
うになっている。

第４図は吸気弁５による吸気ポート６の開口工リア（線
Ａ）、および補助吸気弁１０による補助吸気ポート９の
開口エリア（線Ｂ）を示している。

この図に示すように、吸気弁５による吸気ポート６の開
時期１０および閉時期ＩＣは従来と同様に設定され、つ
まり上死点ＴＤＣより少し前から開き始めて下死点ＢＤ
Ｃより少し棲に閉じられる。

一方、補助吸気弁１０による補助吸気ボー１−〇の開時
期ＩＣ′は吸気弁５による吸気ポート６の閉時期ＩＣよ
りも遅くなるように設定されている。

吸気ポート６が閉じられてから補助吸気ポート９が閉じ
られるまでの期間は、高回転域では吸気の吹返しが防止
される程度に比較的小さく設定されている。

なお、上記連通路２２０通路通路長、出力の向上を特徴
とする特定エンジン回転数で連通路２２内の圧力波が共
振するように設定してＡ３＜。このようにするには、上
記連通路２２内にお（）る気柱の固有振動数が１記特定
エンジン回転数での単位時間当りのエンジン１気筒の吸
入回数の整数倍（例えば２倍または４倍）となるように
、連通路２２の通路長さを設定してお（プばよい。

このような吸気装置の作用を第５図および第６図によっ
て説明する。

第５図は、特定エンジン回転数における吸気付補助吸気
ポート９等を設けない場合の吸気ポート６付近の圧力に
相当する基本吸気圧力波、線りは補助吸気ポート９イ」
近の連通路２２内の圧力波、線Ｃは連通路２２の圧力波
の影響で強化された吸気圧力波である。また第６図は、
吸気ポート６付近の吸気圧力波（線Ｃ）および補助吸気
ポート付近の圧力波（線Ｄ）を数周期にわたって概略的
に示している。

これらの図に示すように、容積変化率が大きい吸気行程
途中の所定時期に負圧が最大となる気筒内の圧力変動に
応じ、吸気ポート６　（４近に吸気圧力振動が生じると
ともに、連通路２２内にも、気筒２と吸気拡大室２１と
の間の圧力伝播ににって圧力撮動が生じる（線０）。こ
の圧力振動が補助吸気ポート９に作用するとともに、気
筒内の圧力変動および吸気ポート６付近の吸気圧力振動
に影響を及ぼし、動的効果が与えられる。特に、連通路
２２内に共振が生じたとき、例えば第６図に示すように
連通路２２内における気柱の固有振動の周期Ｔが吸入周
ｔｌｌｌＴｏの１／４（固４−ｉ娠動数が吸入回数の４
倍）となったときに、動的効果が高められる。

つまり、連通路２２内に共振による大きな圧力振動が生
じると、その影響で吸気行程途中における気筒内の負圧
が大きくなって吸入力が増大し、これによって吸気圧力
波が線Ｃｏから線Ｃへと強化される（第５図参照）。こ
のため、吸気行程終期の吸気圧力が高められて吸気ボー
１へ６からの吸気供給量が増加し、また補助吸気ポート
９からも吸気拡大室２１に貯えられた吸気が燃焼室４に
押し込まれ、これらの作用で充填効率が烏められる。

そして、特に補助吸気ポート９の閉時期ＩＯ′を吸気ポ
ート６の開時期ＩＣよりも遅らＶるように設定しておく
と、吸気ポート閉時期ＩＣ以後の気筒内の圧力上昇に応
じて補助吸気ポート閉時期ＩＣ’　に補助吸気ポート９
付近の連通路２２内に高い圧力が生じ（第５図のＣ１部
分）、この高い圧力が吸気拡大室２１で反転して反射さ
れたときの負圧も大きくなって、連通路２２内の圧力振
動の撮幅が大きくなる。そしてこの圧力振動が数周明後
に気筒内に作用するため、吸気行程での気筒内の圧力変
動とそれに伴う吸気ポート６付近の圧力振動もさらに強
められ、こうして動的効果がより一層高められることと
なる。この場合、高回転域では吸気ポート閉時期ＩＣ以
後の補助吸気ポート９が間かれている時間が短いため、
このときに圧力だけが連通路２２に伝播されて吸気の吹
返しが殆ど生じないが、低回転域では連通路２２への吸
気の吹返しが生じる可能性がある。このため、低回転域
ではシワツタ弁２３により連通路２２を閉じるようにし
ている。

なａ３、上記の動的効果を与える補助吸気ポート９、連
通路２２等が吸気供給のための本来の吸気系とは別に設
けられているので、本来の吸気系はレイアウトなどの都
合に応じて比較的自由に設耐することができる。また、
本来の吸気系においても上記特定エンジン回転数で動的
効果を高めるように吸気通路１１の長さ等を設定してお
【プば、これと上記連通路２２での共振作用とによって
相乗的に動的効果が高められる。

第７図は本発明の第２実施例を示し、この実施例では、
サージタンク１３から吸気ポート６に至る気筒別の吸気
通路１１の実質的な通路長さを可変にしている。すなわ
ち、上記吸気通路１１には、その上流側部分で２又に分
岐してそれぞれサージタンク１３に接続された比較的長
い通路部１１ａと短い通路部１１ｂとが形成され、その
短い通路部１１ｂに吸気通路長変更用のシャツタ弁３０
が設けられている。３１は上記シャツタ弁３０を開閉作
動する負圧応動式のアクチコエータ、３２はコントロー
ルユニット２６からの信局を受（）て上記アクチコエー
タ３１への負圧の供給を制ｉ−ｒ＋る三方電磁弁である
。また、補助吸気ボー１−〇、連通路２２、吸気拡大室
２１等の構造、および補助吸気ポート９の柵時期の設定
等は第１実施例と同様である。

そして、コントロールユニット２６により、上記連通路
２２のシャツタ弁２３および吸気通路長変更用シャツタ
弁３０がそれぞれ運転状態に応じて制御され、例えば第
８図のように、連通路２２のシャツタ弁２３が第１実施
例の場合と同様に制御される（開領域５ａ）一方、吸気
通路長変更用シャツタ弁３０が予め設定された回転数よ
り高回転側で、かつ比較的高負荷の運転域において開か
れる（開領域Ｓｂ）ようになっている。

この第２実施例の装置によると、吸気の供給を行なう吸
気通路１１側においては、上記設定回転数より低回転側
では上記シャツタ弁３０が閉じられて実質的に吸気通路
長が長くされ、上記設定回転数より高回転側では上記シ
ャツタ弁３０が開かれて実質的に吸気通路長が短くされ
ることにより、低回転側と高回転側とでそれぞれ吸気通
路の圧力振動自体による動的効果が高められる。そして
この場合も、上記吸気通路１１とは別に、所定回転数以
上の高回転域では補助吸気ポート９と吸気拡大室２１と
の間の連通路２２によっても動的効果が得られ、特に、
補助吸気ポート９のＦＡ時期を吸気ポート６の閉時期よ
り遅らせることにより、動的効果が高められる。

第９図は本発明の第３実施例を示し、この実施例では、
第１．第２実施例のシャツタ弁２３に代る連通路開閉手
段として、補助吸気弁１０に対する動弁機構に、補助吸
気弁１０の作動を停止可能とする停止手段３４を設けて
いる。そして、この停止手段３４をコントロールユニツ
］〜２６によって制御することにより、低回転域では補
助吸気弁１０の作動を停止させて補助吸気ポート９を閉
状態に保ち、高回転域では補助吸気弁１０を作動させる
ようにしている。

第１０図は本発明の第４実施例を示ず。この実施例では
、２気筒のロータリピストンエンジンにおいて、気筒相
互間で圧力波が伝播されるようにしている。すなわち、
各気筒のロータハウジング４１内には遊星回転運動１゛
る略三角形状のロータ４２が装備され、このロータ４２
によって燃焼室に相当する三つの作動室４３が区画形成
されている。また、各気筒のサイドハウジング４４には
、吸気を供給する吸気ポート４５に加えて補助吸気ポー
ト４６が形成され、これらのポート４５．４６がロータ
４２の回転に伴って開閉されるようになっている。

各気筒の吸気ポート４５に連なる吸気通路４８は、サー
ジタンク４７より下流で合流し、その合流部がサージタ
ンク４７に連通している。また、補助吸気ポート４６は
連通路４９を介して他の気筒の補助吸気ポート４６に連
通されており、この連通路４９は吸気通路４８には直接
連通せずに両気筒の補助吸気ボー１へ４６のみを相互に
連通している。そして、上記連通路４９には、低回転域
で閉じて高回転域で開かれるシャツタ弁５０が設けられ
ている。その他の第１実施例と同等の部分は同一符号を
付して説明を省略する。

第１１図はこの実施例による場合の吸気ポート４５の開
口エリア（線１」）および補助吸気ポート４６の開口エ
リア（線Ｉ）を示しており、吸気ポート４５および補助
吸気ポート４６はそれぞれロータ４２の回転に伴い、各
作動室４３に対して順次開閉されるが、特に補助吸気ボ
ー１−４６の閉時ｌ１１１Ｇ’　は吸気ポート４５の閉
時［１１１Ｃより−６遅らされるように、ポート形状が
設定されている。

この実施例によると、連通路４９を通しての気筒間の圧
力波伝播時間が特定エンジン回転数での内気筒の作動間
隔に対応するように連通路４９の長さを設定しておけば
、上記特定エンジン回転数において動的効果が高められ
る。

すなわら、第１２図に示すように、吸気ポート４５付近
には吸気ポート４５の開閉に伴って線Ｊで示す吸気圧力
波が生じる一方、補助吸気ポート４６付近にも補助吸気
ポート４６の開閉に伴って線にで示す圧力波が生じる。

シャツタ弁５０が開かれる高回転域では、この圧力波が
連通路／Ｉ９を通って内気筒相互間で伝播されることに
より動的効果が得られ、殊に内気筒の作動間隔０に対応
Ｊる時間を持って圧力波が伝播されると、共振が生じて
連通路４９内の圧力変動が大きくなり、その影響で吸気
圧力波も強化される。そしてこの場合も、補助吸気ポー
ト４６の閉時期ＩＣ’　を吸気ポート４５の閉時１１１
ｃより遅らせておくことにより、吸気ポート閉時期後の
圧力」−昇が連通路２２に作用して補助吸気ポート４６
付近の圧力波およびそのＴ＃響を受りる吸気圧力波がさ
らに強められ、動的効果がより一層高められることとな
る。

なお、これら実施例のほかに、レシプロエンジンにおい
て各気筒の補助吸気ポートを連通路で連通し、あるいは
ロータリピストンエンジンにおいて補助吸気ポートと外
気から閉鎖された吸気拡大室とを連通路で連通するよう
にしてもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明は、吸気供給のための吸気ボーＩ〜
Ｊ３よびこれにつながる吸気系とは別に、補助吸気ポー
トとこれを他の気筒の補助吸気ポートもしくは外気から
の閉鎖された吸気拡大室に連通する連通路とを設け、こ
の連通路内に生じる圧力振動により動的効果を高めるよ
うにしているため、吸気供給のための本来の吸気系の構
造を簡略化し、あるいは本来の吸気系と上記連通路等と
で相乗的に動的効果を高めることができる。その十特に
、上記補助吸気ポートの閉時期を吸気ボー１〜の閉時期
よりも遅らせることにより、吸気ポート閉時期後の気筒
内の圧力上昇を利用して連通路内の圧力変動を強めてい
るため、補助吸気ポートおよび連通路による動的効果を
より一層高め、充填効率を向上することができる。また
、高同転域では連通路を開いて上記効果を持たｕ１低回
転域では」−記述通路を閉じるようにしているため、低
回転域で吸気が連通路に吹返すことを防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略平面図、第２図
は同側面図、第３図はこのシャツタ弁により連通路が開
通、閉鎖される運転領域を示す図、第４図は吸気ポート
および補助吸気ポートの開口エリアを示す図、第５図は
特定エンジン回転数での吸気ポート付近および補助吸気
ポート付近の汁力変動を示す図、第６図は圧力波形を概
略的に示す図、第７図は第２実施例を示す側面図、第８
図は第２実施例にお（）るシャツタ弁の開領域を示す図
、第９図は第３実施例を示す要部の概略側面図、第１０
図は第４実施例を示す側面図、第１１図は第４実施例に
おける吸気ポートおよび補助吸気ポートの開口エリアを
示す図、第１２図は第４実施例による場合の圧力変動状
態を示ず図である。 １・・・エンジン本体、２・・・気筒、４・・・燃焼室
、５゜４５・・・吸気ポート、９．４６・・・補助吸気
ポート、２１・・・吸気拡大室、２２．４９・・・連通
路。 特許出願人　　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　人
　　　　　弁理士　　　小谷悦司同　　　　　　　弁理
士　　　長１）正向　　　　　　　弁理士　　　板谷康
夫＝　１８　− 第　　７　　図 第　　８　　図 エンジン回転数 第　　９　　図 第　　１０　　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃焼室に吸気を供給する吸気ポートに加え、吸気行
   程中に開かれる補助吸気ポートと、この補助吸気ポート
   を他の気筒の補助吸気ポートにのみ連通させ、あるいは
   外気から閉鎖された吸気拡大室に連通させる連通路とを
   設け、上記補助吸気ポートの閉時期を上記吸気ポートの
   閉時期よりも遅らせるように設定するとともに、上記連
   通路を高回転域で開通させ、低回転域で閉鎖する連通路
   開閉手段を設けたことを特徴とするエンジンの吸気装置
   。