JP2902139B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気の動的効果を利用
して吸気を過給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。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンの出力性能を向上さ
せるために、吸気の充填効率アップが種々の方法で図ら
れており、その一つの方法として、吸気系内において、
吸気の共鳴効果或いは慣性効果といった動的効果を利用
して吸気を過給するようにしたものが知られている。こ
のうち、上記共鳴効果による過給の場合、エンジン回転
数が共鳴同調回転数にあるときは、高い出力トルクを得
ることができるが、エンジン回転数が共鳴同調回転数域
を外れると、共鳴効果を得るようにしていない通常の吸
気装置に比べ出力トルクが大きく落ち込むという特性が
ある。

【０００３】そこで、例えば実開平２−７４５３２号公
報に開示されるように、Ｖ型エンジンの各バンク毎にそ
れぞれサージタンクを設け、この各サージタンクよりも
上流側の集合吸気通路を通路長の長い低速用吸気通路と
通路長の短い高速用吸気通路とに分けると共に、上記各
サージタンクの下流端同士を連通する連通路と、上記高
速用吸気通路及び連通路をそれぞれ開閉する複数の開閉
弁とを設けて、該各開閉弁をエンジン回転数に応じて適
宜開閉させることにより、エンジンの低中速域では、上
記サージタンク及び集合吸気通路を共鳴通路とする共鳴
効果を利用して吸気を過給し、高速域では上記共鳴作用
を打消すと共に、慣性効果を利用して吸気を過給するよ
うにして、広いエンジン回転数域で吸気を過給するよう
にしたものは知られている。また、特開昭６２−１０１
８２０号公報には、Ｖ型エンジンの各バンク毎にそれぞ
れサージタンクを設け、該サージタンクに各気筒からそ
れぞれ長短２本の独立吸気通路を接続すると共に、上記
各サージタンクの長手方向の中間部同士を連通する連通
路と、上記各独立吸気通路及び連通路をそれぞれ開閉す
る複数の開閉弁とを設け、該各開閉弁をエンジン回転数
に応じて適宜開閉させることで、上記公報記載のものと
同様に、吸気の動的効果をエンジンの広い回転数域で利
用できるようにしたものが開示されている。

【０００４】上記両公報記載のもののうち、特に、後者
の特開昭６２−１０１８２０号公報記載のものの場合、
２つのサージタンクの長手方向の中間部同士を連通させ
る連通路を高速域で開通させると、上記２つのサージタ
ンク及び連通路で大きなボリュームを有する一つの容積
部を形成することになって、低中速域での各サージタン
ク及びその上流側吸気通路をそれぞれ共鳴通路とした共
鳴作用を打消し、該共鳴作用の影響による高速域での出
力トルクの低下を抑制することができるという効果があ
る。この効果は、上記連通路の径即ち断面積を大きくす
るほど顕著なものとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の構造
では、上記連通路は、吸気系において、サージタンクと
共に最高部の位置に配置されることになり、ボンネット
高さ等との関係から連通路の断面積を大きくするために
は、連通路は偏平な形状となり、それに伴って、この連
通路を開閉する開閉弁も異形なものとなる。また、上記
開閉弁は、吸気系のコンパクト化等の要求から、レイア
ウト上、一方のサージタンクの開口部位に配置させるこ
とがある。

【０００６】しかし、上記のように異形の開閉弁をバタ
フライ弁としてサージタンクの開口部位に配置した場合
には、開弁時に弁体の一部がサージタンク内空間に突出
することになる。そして、上記サージタンク内では、吸
気の共鳴波による気柱振動及び吸気の脈動等があるの
で、上記サージタンク内に突出した開閉弁の弁体を振動
させて開閉弁をばたつかせる。このため、上記開閉弁の
開弁状態が安定せず、エンジンの出力トルクが安定しな
くなり、また、弁体が共振して破損を招いたり、異音が
発生するといった問題がある。この開閉弁のばたつきを
防止するために、大きな保持力（駆動力）を有するアク
チュエータで弁体をしっかり保持することが考えられる
が、その場合には、上記アクチュエータはかなり大きな
ものとなって、スペース的に取付けが困難となると共
に、吸気系のコンパクト化及び軽量化の妨げとなる。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、吸気の動的効果を
得るようにした吸気装置において、複数のサージタンク
を有し、該各サージタンク同士を連通する連通路及びそ
の開閉弁を適切に配設することで、吸気系のコンパクト
化を損うことなく、広いエンジン回転数域で効果的に吸
気の動的効果を得ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明が講じた解決手段は、吸気行程の重
ならない気筒毎に設けられ、吸気通路が接続された複数
のサージタンクと、該各サージタンクの長手方向の中間
部にそれぞれ開口して、該各中間部同士を連通する連通
路と、この連通路を所定のエンジン回転数域で開通させ
る開閉弁とを備えたエンジンの吸気装置を前提とする。
そして、上記開閉弁は、バタフライ弁からなり、その弁
軸を上記連通路のサージタンクへの開口部位にサージタ
ンク内を流通する吸気の流通方向に直交して配置し、開
弁時に弁体の一部がサージタンク内空間に突出すると共
に、その突出する部分での弁体の開弁方向が上記吸気流
通方向と一致するように設ける構成としている。

【０００９】請求項２の発明では、請求項１の発明の構
成において、エンジンは対向する一対のバンクを有する
Ｖ型エンジンであって、各バンクに吸気行程の重ならな
い複数の気筒がそれぞれ形成され、各バンク毎にサージ
タンクを有し、該各サージタンクはそれぞれ上下に配置
され、連通路はＬ字状に形成され、開閉弁は上記連通路
の上下方向に延びる部位に設けられる構成としている。

【００１０】

【作用】上記の構成により、請求項１の発明では、複数
のサージタンクの各中間部同士を連通する連通路に設け
られた開閉弁は、バタフライ弁からなり、その弁軸が上
記連通路のサージタンクへの開口部位にサージタンク内
を流通する吸気の流通方向に直交して配置され、開弁時
に弁体の一部がサージタンク内空間に突出すると共に、
その突出する部分での弁体の開弁方向が上記吸気流通方
向と一致するように設けられているので、開弁状態にお
いて、サージタンク内を流通する吸気の流れにより、弁
体は常に開弁方向へ力を受けることになり、上記開閉弁
は全開状態にしっかり保持される。そのため、吸気の脈
動や共鳴派の気柱振動による開閉弁のばたつきが、大き
な保持力を有するアクチュエータを備えなくとも効果的
に抑制される。

【００１１】また、請求項２の発明では、Ｖ型エンジン
に適用した場合に、各バンク毎のサージタンクをそれぞ
れ上下に配置し、連通路をＬ字状に形成し、開閉弁を上
記連通路の上下方向に延びる部位に設けているので、上
記開閉弁のアクチュエータをサージタンク側方に容易に
配置でき、吸気系の全高を増大させることはない。ま
た、連通路はＬ字状であるので剛性が高くなり、開閉弁
の弁軸は剛性の高い箇所に配置でき開閉弁の信頼性が向
上され、更に、連通路を両サージタンクに接続する際の
組付け性が向上される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１３】図１及び図２は本発明の実施例の全体構成
を示し、１は車両の車体に出力軸（図示省略）が車幅方
向に延びるように横置き状態に搭載されたＶ型６気筒エ
ンジンで、このエンジン１は車両の前後方向に対向する
１対のバンクＢｆ，Ｂｒを有する。上記エンジン１は断
面略Ｖ字状のシリンダブロック２と、該シリンダブロッ
ク２の上面に組み付けられた前後１対のシリンダヘッド
３ｆ，３ｒと、各シリンダヘッド３ｆ，３ｒの上面に組
み付けられたシリンダヘッドカバー４ｆ，４ｒと、シリ
ンダブロック２の下面に組み付けられたオイルパン（図
示省略）とからなる。上記前側バンクＢｆには第１、第
３及び第５の３つの互いに吸気行程の重ならない気筒
５，５，５が、また後側バンクＢｒには第２、第４及び
第６の３つの互いに吸気行程の重ならない気筒５，５，
５がそれぞれ形成されている。上記前側シリンダヘッド
３ｆの後側（バンクＢｆ，Ｂｒ間側）の側面には下流端
が前側バンクＢｆの各気筒５に連通する３つの吸気ポー
ト６，６，６が、また前側側面には上流端が上記各気筒
５に連通する排気ポート７，７，７がそれぞれ形成され
ている。一方、同様に、後側シリンダヘッド３ｒの前側
（バンクＢｆ，Ｂｒ間側）の側面には下流端が後側バン
クＢｒの各気筒５に連通する３つの吸気ポート６，６，
６が、また後側側面には上流端が上記各気筒５に連通す
る排気ポート７，７，７がそれぞれ形成されている。

【００１４】上記エンジン１の上方には、基本的に鋳造
により形成された吸気マニホールド８が配設されてい
る。この吸気マニホールド８は、各バンクＢｆ，Ｂｒ毎
に対応する前後１対のサージタンク９ｆ，９ｒを有し、
これらのサージタンク９ｆ，９ｒは共に後側バンクＢｒ
上方に配置され、かつバンク長さ方向（車幅方向）に互
いに平行に延びている。具体的には、前側サージタンク
９ｆは後側バンクＢｒのシリンダヘッドカバー４ｒの前
端上方に配置され、後側サージタンク９ｒは同シリンダ
ヘッドカバー４ｒの後端上方で前側サージタンク９ｆよ
りも低い高さ位置に配置されている。上記前側サージタ
ンク９ｆの前側側面には内部に独立吸気通路１０を有す
る３本の独立吸気管１１，１１，１１が等間隔をあけて
一体に形成され、この各吸気管１１はバンクＢｆ，Ｂｒ
間を前方に延びたのち下方に彎曲して、その先端は前側
シリンダヘッド３ｆの各吸気ポート６にそれぞれ接続さ
れている。一方、同様に、後側サージタンク９ｒの前側
側面には独立吸気通路１０を有する３本の独立吸気管１
１，１１，１１が等間隔をあけて一体に形成され、この
各吸気管１１は後側バンクＢｒ上を前方に延びたのち下
方に彎曲して、その先端は後側シリンダヘッド３ｒの各
吸気ポート６にそれぞれ接続されている。そして、この
３本の後側独立吸気管１１，１１，１１の上面に上記前
側サージタンク９ｆが配置され、両者は一体化されてい
る。上記６つの独立吸気管１１，１１，１１はその管長
が互いに同じとされている。これらの独立吸気通路１０
およびサージタンク９ｆ，９ｒは後述する集合吸気通路
２５の一部をなしている。

【００１５】また、図２及び図３に示すように、両サー
ジタンク９ｆ，９ｒの右側端部は内部に連通路１２を有
する第１連通管１３で連通され、この連通管１３が接続
される後側サージタンク９ｒの右端部には連通管１３で
の連通及び連通遮断を切り換えるバタフライ弁からなる
第１開閉弁１４が配設されている。この開閉弁１４の弁
体１４ａは車両前後方向に延びる弁軸１４ｂに固定さ
れ、弁軸１４ｂの後端は後側サージタンク９ｒの壁後面
に突出され、その後端にはレバー１５及びロッド１６を
介して負圧アクチュエータ１７が連結されており、この
アクチュエータ１７の作動により開閉弁１４を開弁する
ようになっている。また、両サージタンク９ｆ，９ｒは
長手方向（車両の左右方向）の略中央部で第２連通管１
８により連通されている。即ち、第２連通管１８は後部
が下方に折り曲げられた略Ｌ字状で断面が横長の略長方
形状の管部材で、その内部に連通路１９が形成されてい
る。そして、第２連通管１８の前端及び後部下端にはそ
れぞれフランジ１８ａ，１８ｂが形成され、前端フラン
ジ１８ａを前側サージタンク９ｆ後面の開口に、また、
後端フランジ１８ｂを後側サージタンク９ｒ上面の開口
にそれぞれボルト締結することで、両サージタンク９
ｆ，９ｒ間に第２連通管１８が掛け渡されている。ま
た、第２連通管１８の後部下端側には、連通路１９を開
閉するバタフライ弁からなる第２開閉弁２０が配設され
ている。この開閉弁２０の弁体２０ａは、サージタンク
９ｒの長手方向に直交する方向即ち車両前後方向に延び
て配置された弁軸２０ｂに固定されている。そして、上
記弁体２０ａは第２連通管１８の内周面形状に対応して
略長方形状に形成されており、その短手方向が上記弁軸
２０ｂの延びる方向とされ、且つその長手方向において
弁軸２０ｂを右側に偏位させて弁軸２０ｂに固定されて
いる。更に、図４に示すように、上記第２開閉弁２０
は、開弁時に弁軸２０ｂの左側部分の弁体２０ａの一部
がサージタンク９ｒ内空間に突出するように配置されて
おり、また、その開弁方向は、上記左側部分の弁体２０
ａが弁軸２０ｂを中心として下方側へ回転して開弁する
ようになっている。上記弁軸２０ｂの後端は連通管１８
の壁後面から突出し、その後端にはレバー２１及びロッ
ド２２を介して負圧アクチュエータ２３が連結されてお
り、このアクチュエータ２３の作動により開閉弁２０を
開弁するようになっている。そして、上記第１及び第２
の開閉弁１４，２０はエンジン回転数に応じて開閉制御
され、エンジン１の低速域では両開閉弁１４，２０の双
方が閉弁されるが、中速域では第１開閉弁１４のみが開
弁され、高速域では両開閉弁１４，２０が開弁されるよ
うになっている。

【００１６】さらに、上記前側サージタンク９ｆの左端
には前側集合吸気管２４ｆの下流端が、また後側サージ
タンク９ｒの左端には後側集合吸気管２４ｒの下流端が
それぞれ接続され、この集合吸気管２４ｆ，２４ｒ内に
はそれぞれ集合吸気通路２５，２５が形成されている。
両集合吸気管２４ｆ，２４ｒの上流端は、集合部として
のスロットルボディ２６に接続されて、そこで集合吸気
通路２５，２５が互いに合流している。即ち、上記後側
集合吸気管２４ｒは後側サージタンク９ｒ左端から左側
斜め前方に延びた後左側へ向けて湾曲し、この吸気管２
４ｒの中心軸線とスロットルボディ２６の通路中心線と
が一致している。一方、前側集合吸気管２４ｆは前側サ
ージタンク９ｆの左端から左側斜め後方に延びた後左側
へ向けて彎曲し、後側集合吸気管２４ｒの上方に配置さ
れている。そして、上記両集合吸気管２４ｆ，２４ｒは
上流端部で一体化され、内部の集合吸気通路２５，２５
は断面半円状とされて上下に重合配置されている。

【００１７】次に、上記実施例の作動を説明するに、エ
ンジン１が低速域にあるとき、第１及び第２開閉弁１
４，２０が共に閉弁され、同調回転数が低速域になる。
この状態では、各バンクＢｆ，Ｂｒの各気筒５の吸気ポ
ート６で発生した吸気の基本圧力波が吸気通路上流側で
反転する圧力反転部は集合吸気通路２５，２５上流端の
スロットルボディ２６内となり、このスロットルボディ
２６と各気筒５との間を往復伝播する吸気の圧力波が吸
気通路内で共鳴して、この共鳴により各気筒５毎に個々
に発生する圧力振動により大きな振幅を有する共鳴圧力
波が発生し、この共鳴圧力波によって吸気が気筒５の燃
焼室に押し込まれてその充填効率が高められる。このこ
とにより、エンジン１の低速域での出力トルクを増大さ
せることができる。

【００１８】また、エンジン１が中速域に移行すると、
第２開閉弁２０は閉弁されたまま、第１開閉弁１４のみ
が開いて第１連通管１３内の連通路１２が開放され、共
鳴効果の同調回転数が中速域に移行する。この状態で
は、吸気の圧力波の圧力反転部は上記第１連通管１３内
の連通路１２となり、この連通路１２と各気筒５との間
を往復伝播する吸気の圧力波が吸気通路内で共鳴する。
この共鳴圧力波によって吸気が気筒５の燃焼室に押し込
まれてその充填効率が高められ、エンジン１の中速域で
の出力トルクを増大させることができる。

【００１９】さらにエンジン回転数が上昇して高速域に
なると、第１及び第２開閉弁１４，２０の双方が開弁さ
れ、第１及び第２連通管１３，１８の連通路１２，１９
がそれぞれ開放される。この状態では、両サージタンク
９ｆ，９ｒがその長手方向の中央部で第２連通管１８の
連通路１９により互いに連通するので、これらサージタ
ンク９ｆ，９ｒ及び連通路１９により大きなボリューム
を有する容積部が形成され、この容積部により上記低中
速域での共鳴効果が消失する。このため、その共鳴効果
のデメリットである同調回転数以外の速度域即ち高速域
での出力トルクの落込みがなくなる。加えて、上記サー
ジタンク９ｆ，９ｒ及び連通路１９による大きな容積部
を圧力反転部とする慣性効果によって、吸気が気筒５の
燃焼室に押し込まれてその充填効率が高められ、エンジ
ン１の高速域での出力トルクを増大させることができ
る。以上により、エンジン１の低速域から高速域に亘っ
てエンジン出力トルクを増大させることができる。

【００２０】この場合、両サージタンク９ｆ，９ｒの中
間部を連通する第２連通管は、その断面形状を横長の略
長方形状に形成しているので、限られたスペース内で吸
気系の全高を増大させることなく連通路１９の断面積を
最大にすることができ、上記高速域での共鳴効果を消失
させるための容積部の形成を効果的に図ることができ
る。また、上記第２連通管１８は略Ｌ字状に形成されて
いるので、両端のフランジ１８ａ，１８ｂを各サージタ
ンク９ｆ，９ｒのそれぞれの開口に接続するためのボル
ト締結を容易に行うことができ組付け性を向上させるこ
とができる。更に、上記第２連通管１８はそのＬ字状に
屈曲した形状により剛性が高くなるので、第２開閉弁２
０の弁軸２０ｂを剛性の高い箇所に配置でき、上記第２
開閉弁２０の作動の信頼性を向上させることができる。

【００２１】また、上記連通路１９を開閉する第２開閉
弁２０は、バタフライ弁からなり、その弁体２０ａは車
両前後方向に延びて配置された弁軸２０ｂに固定され、
開弁時に弁軸２０ｂの左側部分の弁体２０ａの一部がサ
ージタンク９ｒ内空間に突出するように配置されてお
り、また、その開弁方向は、上記左側部分の弁体２０ａ
が弁軸２０ｂを中心として下方側へ回転して開弁するよ
うになっているので、弁体２０ａはサージタンク９ｒ内
を流通する吸気の流通方向即ちサージタンク９ｒの上流
側の左端から右側への流れに直交すると共に、弁体２０
ａの開弁方向は上記吸気の流通方向と一致する。そのた
め、上記第２開閉弁２０の弁体２０ａは開弁状態におい
て、常に吸気の流れにより全開状態となるような力を受
け、全開状態でしっかり保持された状態となる。したが
って、大きな保持力を有するアクチュエータを用いなく
とも、サージタンク内での吸気の脈動等による開閉弁２
０のばたつきを効果的に抑えることができる。その結
果、アクチュエータの小形化が可能となって、吸気系全
体としてのコンパクト化を図ることができる。

【００２２】また、第２開閉弁２０は、第２連通管１８
がサージタンク９ｒ上面の開口に接続される上下方向に
延びる部位に弁軸２０ｂをサージタンク９ｒの長手方向
に直交する方向に延ばして配置しているので、アクチュ
エータ２３をサージタンク９ｒの後側側方へ配置でき、
吸気系の全高を増大させることなく且つ他の吸気系との
干渉を防止できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、吸気行程の重ならない気筒毎に設けられ、吸気通路
が接続された複数のサージタンクの各中間部同士を連通
する連通路に、該連通路を所定のエンジン回転数域で開
通させる開閉弁を設け、該開閉弁は、バタフライ弁から
なり、その弁軸が上記連通路のサージタンクへの開口部
位にサージタンク内を流通する吸気の流通方向に直交し
て配置され、開弁時に弁体の一部がサージタンク内空間
に突出すると共に、その突出する部分での弁体の開弁方
向が上記吸気流通方向と一致するように設けられている
ので、開弁状態において、それまでの吸気系内の共鳴作
用を打消し、共鳴同調回転数を外れたときの出力トルク
の落ち込みを抑制しつつ、サージタンク内を流通する吸
気の流れによって、上記開閉弁を全開状態にしっかり保
持することができ、吸気の脈動や共鳴派の気柱振動等に
よる開閉弁のばたつきを、大きな保持力を有するアクチ
ュエータを備えなくとも効果的に抑えることができる。
したがって、吸気系のコンパクト化を損うことなく、吸
気の動的効果を広いエンジン回転数域で効果的に利用す
ることができる。

【００２４】また、請求項２の発明では、Ｖ型エンジン
に適用した場合に、各バンク毎のサージタンクをそれぞ
れ上下に配置し、連通路をＬ字状に形成し、開閉弁は上
記連通路の上下方向に延びる部位に設けているので、上
記開閉弁のアクチュエータをサージタンク側方に容易に
配置でき、吸気系の全高を増大させることはなく、吸気
系のコンパクト化を図ることができる。また、連通路は
Ｌ字状であるので剛性が高くなり、開閉弁の弁軸は剛性
の高い箇所に配置でき開閉弁の信頼性を向上することが
でき、更に、連通路を両サージタンクに接続する際の組
付け性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るエンジンの一部及び吸気
マニホールドの全体構成を示す一部破断側面図である。

【図２】吸気マニホールドの平面図である。

【図３】吸気マニホールドの背面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ線における断面図である。

【符号の説明】

１ エンジン ５ 気筒 ８ 吸気マニホールド ９ｒ，９ｒ サージタンク １８ 第２連通管 １９ 連通路 ２０ 第２開閉弁 ２０ａ 弁体 ２０ｂ 弁軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平４−27153（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−147333（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 27/02 F02M 35/116

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気行程の重ならない気筒毎に設けら
   れ、吸気通路が接続された複数のサージタンクと、該各
   サージタンクの長手方向の中間部にそれぞれ開口して該
   各中間部同士を連通する連通路と、この連通路を所定の
   エンジン回転数域で開通させる開閉弁とを備えたエンジ
   ンの吸気装置において、上記開閉弁は、バタフライ弁か
   らなり、その弁軸が上記連通路のサージタンクへの開口
   部位にサージタンク内を流通する吸気の流通方向に直交
   して配置され、開弁時に弁体の一部がサージタンク内空
   間に突出すると共に、その突出する部分での弁体の開弁
   方向が上記吸気流通方向と一致するように設けられてい
   ることを特徴とするエンジンの吸気装置。
2. 【請求項２】 エンジンは対向する一対のバンクを有す
   るＶ型エンジンであって、各バンクに吸気行程の重なら
   ない複数の気筒がそれぞれ形成され、各バンク毎にサー
   ジタンクを有し、該各サージタンクはそれぞれ上下に配
   置され、連通路はＬ字状に形成され、開閉弁は上記連通
   路の上下方向に延びる部位に設けられている請求項１記
   載のエンジンの吸気装置。