JPH0392534A - 多気筒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） 本発明は多気尚エンジンの吸気装置、待に各気筒に接続
される複数の分岐通路と、これらの分岐通路が集合する
集合室と、その上流側に連設される上流通路とで構成さ
れる多気筒エンジンの吸気装置に関する． く従来の技術〉 近年、自動車用等のエンジンにおいては、出力性能の向
上のために、慣性効果や共鳴効果等の吸気系内における
吸気の動的効果を利用して吸気充填効率を高めるように
する場合がある。この場合、吸気系統には、エアクリー
ナがら導がれた上流通路が接続されるサージタンク等の
集合部が設けられ、該集合部から分岐された気筒数と同
数の分岐通路を各気時にそれぞれ接続する構成とされる
。

このような楕成によれば、上記集合部を、吸気弁の開時
に分岐通路の下流部に発生する負圧波を正圧波に反転さ
せる大気解放部として作用させることにより、慣性効果
による吸気充填量の増大効果が得られ、また、該集合部
とその上流側通路とでなる空間を吸気系内の圧力振動に
対する共鳴空間として作用させることにより、共鳴効果
による吸気充填量の増大効果が得られる。

ところで、上記のような集合部として、従来は、一端の
壁面もしくは周壁面の中央部に上流側通路が接続され且
つ各分岐通路が周壁面に並設される細長いサージタンク
状のものが多く用いられているが、このような集合部の
場合、上記上流側通路の接続部から各分岐通路の接続部
までの距離や各分岐通路の長さが相違するため、各気筒
への吸気の分配性或は各気筒に対する慣性効果の作用等
が不均一になり、また上流側通路の開口部から各分岐通
路の開口部に至る吸気の流動経路が急激に屈曲すること
になって、吸気の吸入抵抗が増大することになる。

これに対しては、例えば実開昭６０−８８０６２号公報
に第７図に示すような形状の集合部が開示されている．
つまり、この集合部Ａは、略円錐台状とされていると共
に、その小径側の端面に開口する上流通路の開口部Ｂの
中心を通る軸線ＬＬに関して、該集合部自体の形状及び
大径側の端面に開口する各分岐通路Ｃ・・・Ｃの開口部
の配置を略線対称に設けた形状とされている。

これによれば、集合部Ａにおける上流側通路の開口部Ｂ
から各分岐通路Ｃ・・・Ｃの開口部までの距離や各分岐
通路Ｃ・・・Ｃの長さが略等しくなって、各気筒への吸
気の分配性や各気筒に対する慣性効果の作用等が均一化
され、また吸気の流動経路の急激な屈曲がなくなって吸
気抵抗が低減され、その結果、吸気充填効率ないしエン
ジン出力性能が向上することになる。また、集合部Ａの
下流側の端面に各分岐通路Ｃ・・・Ｃの上流端が近接し
て開口するので、慣性効果に関して、各分岐通路Ｃ・・
・Ｃが互いに他の分岐通路Ｃに対する大気解放空間とし
て作用し、従って集合部Ａの容積を小さくすることがで
きるのである． （発明が解決しようとする課題） ところで、上記の慣性効果は、吸気弁の開時に分岐通路
の下流部に生じる負圧波が該通路を上流側に向かって伝
播し、大気解放部（集合部）で正圧波に反転した上で下
流側に方向変換した後、この正圧波が吸気弁の閉弁直前
に分岐通路下流端に到達したときに最も大きな過給効果
が得られるものであり、このように圧力波が分岐通路を
２往復する時間と吸気弁の開時から閉時までの時間とが
略等しくなる特定のエンジン回転数で効果が最大となる
．また、共鳴効果も、各気筒における吸気弁の開時に順
次生じる負圧波が吸気振動の起振力となって、その振動
周波数が集合部とその上流側通路とでなる共鳴空間の固
有振動数に一致したときに大きな過給効果が得られるも
のであるから、同じく特定のエンジン回転数で効果が最
大となる． つまり、吸気の慣性効果や共鳴効果等の動的効果は、吸
気系統の所定の形状に対して、特定の同調回転数及びそ
の近傍の回転数においてのみ得られるものであって、広
いエンジン回転領域で常に過給効果が得られるものでは
なく、一般に、慣性効果を利用する場合には同調回転数
を比較的高回転数に設定し、共鳴効果を利用する場合に
は同調回転数を比較的低回転数に設定するのが通例であ
る。

そこで、本発明は、前述の吸気の分配性の均一化や吸気
抵抗の低減化等を図った吸気装置において、吸気の動的
効果による過給効果が広いエンジン回転領域で得られる
ようにすることを課題とする． （課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するため、本発明は次のように構成した
ことを特徴とする。

すなわち、本発明に係る多気筒エンジンの吸気装置は、
吸気行程が等間隔となる複数の気筒毎にグループ分け可
能な４気筒以上の気筒を有し、且つ各気筒にそれぞれ接
続される気筒数と同数の分岐通路と、これらの分岐通路
が集合する集合室と、該集合室の上流側に連設される上
流通路とを有すると共に、上記集合室を、上記各分岐通
路上流端の開口部における軸線と略同一方向の軸線を有
し且つ上流通路が接続された上流側端面がら各分岐通路
が接続された上記上流側端面より大きい断面積を有する
下流側端面にかけて断面積が滑らかに変化する形状とし
た構成において、上記集合室及び上流通路を、これらの
軸線に沿って延びる隔壁により、上記気筒グループ毎に
複数の集合室及び上流通路に分割する．そして、該隔壁
における集合室下流側端面の近傍位置に分割された各集
合室を互いに連通させる連通孔を設けると共に、該連通
孔に、エンジンの低回転領域で閉じ、高回転領域で開く
開閉弁を備えたことを特徴とする。

（作　　　用〉 上記の構成によれば、エンジンの低回転領域では、ｒＭ
閉弁が集合室と上流通路とを分割する隔壁に設けられた
連通孔を閉じるので、該集合室及び上流通路が複数の気
筒グループ毎に完全に分割されることになる。その場合
に、該集合室及び上流通路は吸気行程が等間隔となる気
筒のグループ毎に分割されるので、各グループにおいて
は、分割された集合室と上流通路内に、各気筒の吸気行
程時に発生する負圧波を起振力とするエンジン回転数に
比例する周波数の圧力振動が発生する。そして、低エン
ジン回転領域の所定回転数で、この圧力振動が上記の分
割された集合室と上流通路とでなる共鳴空間内で共鳴す
るように該空間の固有振動数を設定しておくことにより
、その共鳴現象によって大きな圧力振動が発生し、これ
により燃焼室に対する吸気の過給作用が生じることにな
る。

また、エンジンの高回転領域では、上記開閉弁が隔壁に
設けられた連通孔を開くので、集合室内の全体が所要の
容積を有する比較的大きな空間となる。そのため、各気
筒の吸気弁の開時に分岐通路の下流部に発生する負圧波
が該分岐通路を上流側に伝播して集合室に到達したとき
に、該集合室が大気解放部として作用して負圧波が確実
に正圧波に反転されることになる。従って、上記各分岐
通路の長さ等を適切に設定しておくことにより、高エン
ジン回転領域の所定の回転数で上記の正圧波が吸気弁の
閉弁直前に分岐通路の下流端に到達して、慣性効果によ
る燃焼室内への吸気の過給作用が得られることになる。

そして、特に上記集合室は、上記各分岐通路上流端の開
口部における軸線と略同一方向の軸線を有し且つ上流通
路が開口する上流側端面から各分岐通路が開口する上記
上流側端面より断面積が大きい下流側端面にかけて断面
積が滑らかに変化する形状とされているので、コンパク
トに構成されると共に、吸気抵抗が少なくなり、しかも
各気筒への吸気の分配性等が均一化されて、上記の共鳴
効果及び慣性効果と相俟って吸気充填効率ないしエンジ
ン出力が効果的に向上することになる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明を直列４気筒エンジンに適用した実施例
を示すもので、この実施例に係る吸気マニホルド１０は
、エンジンのシリンダヘッド（図示せず冫に取り付けら
れるフランジ部１１と、該フランジ部１１に一端が接続
されて上記シリンダヘッドにおける吸気ボートを介して
第１〜第４気筒の燃焼室にそれぞれ連通される第１〜第
４分岐通路１２＋〜１２４と、これらの分岐通路１２１
〜１２４の上流端部が集合する集合室１３と、該集合室
１３から上流側に延びる上流通１？ｉｌ４とを有し、該
上流通路１４の上流端にエアフローメータ１５を介して
エアクリーナ１６が取り付けられている。

上記各分岐通路１２１〜１２４は、長さが略等しくなる
ように屈曲されて上流部が一体的に束ねられており、そ
の上流開口端１２ａ・・・１２ａが互いに近接した状態
で上記集合室１３の下流側の端面１３ａに開口されてい
る。また、この集合室１３は、上記各分岐通路１２１〜
１２４の開口端１２ａ・・・１２ａにおける軸線方向と
略同一方向の軸線を有すると共に、上記上流通路１４の
下流端が接続された上流側端面１３ｂがら上記下流側端
面１３ａにかけて断面槓が滑らがに変化する形状とされ
ている。

また、この集合室１３と，上流側通路１４の中間部まで
の部分の内部には、これらの軸線に沿って延びる隔壁１
７が設けられ、該隔壁１７により、集合室１３が第１、
第２集合室１３＋，１３２に、また上流通路１７の下流
部が第１、第２上流通路１４＋　，１４２に分割されて
いる。その場合に、上記隔壁１７は、第２、第３気筒の
分岐通路１２２，１２３を第１集合室１３＋ないし第１
上流通路１４、に連通させ、第１、第４気筒の分岐通路
１２＋，１２４を第２集合室１３２ないし第２上流通路
１４２に連通させるように、つまり、各気筒の吸気順序
が＃１−＃３→＃４−＃２である場合に、吸気行程の間
隔が等間隔となる２つの気筒毎にグループ分けされて、
第１、第２集合室１．３１，１３２ないし第１、第２上
流通路１４１　，１４２にそれぞれ連通するように設け
られている． そして、第２図に拡大して示すように、上記隔壁１７に
おける集合室１３の下流側端面１３ａの近傍位置には、
第１、第２集合室１３１，１３２を連通させる連通孔１
７ａが設けられていると共に、該連通孔１７ａを開閉す
る開閉弁１８が備えられている。

この開閉弁１８には上記隔壁１７内を貫通して外部に突
出する回動軸１８ａが設けられ、該軸１８ａを回動させ
ることによって上記連通孔１７ａを開閉するようになっ
ていると共に、レバー１９及びロッド２０を介してこの
回動軸１８ａを回動させる負圧ダイアフラム式のアクチ
ュエータ２１が備えられている。また、該アクチュエー
タ２１に三方電磁弁２２を介して作動負圧を供給する真
空タンク２３と、上記三方電磁弁２２を開閉制御するコ
ントローラ２４とが備えられ、該コントローラ２４にエ
ンジン回転数を検出するエンジン回転センサ２５からの
信号Ｓ１が入力されるようになっている。そして、コン
トローラ２４は、上記信号Ｓ１が示すエンジン回転数が
所定値以下の低回転領域では、上記アクチュエータ２１
を介して開閉弁１８が連通孔１７ａを閉じるように、ま
た所定回転数以上の高回転領域では、該開閉弁１？が連
通孔１７ａを開くように、上記三方電磁弁２２に制御信
号Ｓ２を出力する。

次に、この実施例の作用を説明する。

まず、エンジン回転数が所定値以下の低回転領域では、
コントローラ２４及びアクチュエータ２１の作動により
、開閉弁１８が集合室１３及び上流通路１４の下流部を
分割する隔壁１７に設けられた連通孔１７ａを閉じるの
で、該集合室１３及び上流通路１４が第１、第２集合室
１３１，１３２及び第■、第２上流通路１４＋　，１４
２に完全に分割されることになる。その場合に、第１集
合室１３＋ないし第ｌ上流通路１４１は、吸気行程が等
間隔となる第２、第３気筒の分岐通路１２２１２３に連
通し、また第２集合室１３２ないし第２上流通路１４２
は、同じく吸気行程が等間隔となる第１、第４気筒の分
岐通１ｉ’８１２＋，１２４に連通ずることにより、こ
れらの２つのグループのそれぞれにおいて、分割された
集合室１３１，１３２及び上流通路１４１　．１４■で
なる各共鳴空間１，ＩＩ内で、各気筒の吸気行程時に発
生する負圧波を起振力とするエンジン回転数に比例する
周波数の圧力振動が発生する。そして、低エンジン回転
領域の所定回転数で、この圧力振動が上記の共鳴空間■
，■の固有振動数に一致することにより、そのエンジン
回転数の周辺で上記空間■，■内に共鳴現象による大き
な圧力振動が発生し、この圧力振動が燃焼室に吸気を過
給する作用を行うことにより吸気充填量が増大する。そ
の結果、第３図に破線で示すように、所定の低エンジン
回転数Ｎ１で高いピークを有するエンジン出力特性が得
られることになる。

一方、エンジンの高回転領域では、上記開閉弁１８が隔
壁１７に設けられた連通孔１７ａを開くので、集合室１
３の全体が所要の容積を有する比較的大きな空間となり
、各分岐通路１２＋〜１２４に対する大気解放部として
作用するようになる。そのため、各気筒の吸気弁の開時
に分岐通路１２１〜１２４の下流端部に発生する負圧波
が該分岐通路１２、〜１２，を上流側に伝播して集合室
ｌ３に到達したときに、該集合室１３の下流側端面１３
ａで確実に正圧波に反転されることになる．従って、上
記各分岐通路１２．〜１２４の長さを適切に設定してお
くことにより、高エンジン回転領域の所定の回転数で上
記の正圧波が吸気弁の閉弁直前に分岐通路１２．〜１２
，の下流端部に到達して燃焼室内への吸気の過給作用が
得られ、この慣性効果により、第３図に鎖線で示すよう
に、所定の高エンジン回転数Ｎ２で高いピークを有する
エンジン出力特性が得られることになる， 従って、上記の所定エンジン回転数Ｎ　Ｉ　＋　Ｎ　２
の中間の回転数Ｎ３で開閉弁１８を開動もしくは閉動さ
せることにより、第３図に実線で示すように、共鳴効果
及び慣性効果が共に利用されて、広いエンジン回転領域
で出力が向上された特性が得られることになるのである
． そして、特に上記集合室１３は、上記各分岐通路１２１
〜１２４の上流端の開口部における軸線と略同一方向の
軸線を有し、且つ上流通路１４が開口する上流側端面１
３ｂから各分岐通路１２１〜ｌ２４が開口する上記上流
側端面１３ｂより断面積が大きい下流側端面１３ａにか
けて断面積が滑らかに変化する形状とされているので、
吸気の流動経路の屈曲が少なくなって吸気抵抗が低減さ
れ、しかも各気筒への吸気の分配性が均一化されて、上
記の共鳴効果及び慣性効果と相俟ってエンジン出力が効
果的に向上することになる。また、各分岐通路１２１〜
１２４の上流端１２ａ・・・１２ａが互いに近接した状
態で集合室１３の下流側端面１３ａに開口しているので
、慣性効果に関して、各分岐通路１２１〜１２４が互い
に他の分岐通路に対する大気解放空間として作用するこ
とになり、従って集合室１３自体の容積が比較的少なく
て済むことになる。

次に、第４図に示す本発明の第２実施例について説明す
る。

この実施例は、本発明を直列６気筒エンジンに適用した
場合のものであって、前記第１実施例と同様に、吸気マ
ニホルド３０は、フランジ部３１に一端が接続され且つ
長さが略等しくなるように？曲された６つの分岐通路３
２．〜３２６と、これらの分岐通路３２１〜３２６の上
流部が一体的に束ねられた状態で集合する集合室３３と
、該集合室３３から上流側に延びる上流通路３４とで構
戒されている．また、上記集合室３３は、各分岐通路３
２１〜３２６の上流開口端３２ａ・・・３２ａにおける
軸線と略同一方向の軸線を有すると共に、上流通路３４
が接続された上流側端面３３ｂから各分岐通路３２１〜
３２６が接続された上記上流側端面３３ｂより断面積が
大きい下流側端面３３ａにかけて断面積が滑らかに変化
する形状とされている。

そして、上記集合室３３及び上流通路３４は、これらの
軸線に沿って延びる隔壁３７により、吸気行程が等間隔
となる第ｌ〜第３気筒の分岐通路３２１〜３２３に連通
ずる第１集合室３３１及び第１上流通路３４ｓと、同じ
く吸気行程が等間隔となる第４〜第６気筒の分岐通路３
２４〜３２６に連通ずる第２集合室３３■及び第２上流
通路３４２とに分割されていると共に、該隔壁３７にお
ける集合室３３の下流側端面３３ａの近傍位置には第１
、第２集合室３３＋　，３３ｘを連通させる連通孔３７
ａが設けられ、且つ該連通孔３７ａを開閉する開閉弁３
８が備えられている。

この開閉弁３８は、前記第１実施例と同様に、図示しな
いコントローラ及びアクチュエー夕の作動により、所定
回転数以下の低エンジン回転領域で連通孔３７ａを閉じ
、所定回転数以上の高エンジン回転領域で該連通孔３７
ａを開くようになっている。

従って、この実施例においても、前記第１実施例と同様
に、エンジンの低回転領域で共鳴効果が、高回転領域で
慣性効果がそれぞれ得られると共に、吸気抵抗が小さく
なり、且つ各気筒への吸気の分配性や上記共鳴効果及び
慣性効果の各気筒に対する作用が均一化されて、吸気充
填量が増大し、ひいては広い回転領域でエンジン出力が
向上することになる。また、各分岐通路３２．〜３２６
の上流端部３２ａ・・・３２ａが互いに近接した状態で
集合室３３の下流側端面３３ａに開口してい？ので、各
分岐通路３２１〜３２６が互いに他の分岐通路に対する
大気解放空間として作用して、集合室３３がコンパクト
に楕戒されることになる． さらに、第５，６図に示す第３実施例は、直列状に並ぶ
３つの気筒をそれぞれ有する２つのバンクをＶ型に配置
してなるＶ型エンジンに本発明を適用したものであって
、この実施例に係る吸気マニホルド４０は、第１、第２
バンクＡ，Ｂのシリンダヘッドにそれぞれ接続される２
つのフランジ部４１１　．４１■と、これらのフランジ
部４１＋４１２に一端が接続された各３つ、合計６つの
分岐通路４２１〜４２６と、これらの分岐通路４２１〜
４２６の上流部が一体的に束ねられた状態で集合する集
合室４３と、該集合室４３から上流側に延びる上流側通
路４４とで横成されている。

また、上記集合室４３は各分岐通路４２ｒ〜４２６の上
流開口端における軸線と略同一方向の軸線を有すると共
に、上流通路４４が接続された上流側端面４３ｂから各
分岐通路４２１〜４２６が接？された上記上流側端面４
３ｂより断面積が大きい下流側端面４３ａにかけて断面
積が滑らかに変化する形状とされている。

そして、この実施例においても、上記集合室４３及び上
流通路４４は、これらの軸線に沿って延びる隔壁４７に
より、吸気行程が等間隔となる第１〜第３気筒の分岐通
路４２１〜４２３に連通ずる第１集合室４３＋及び第１
上流通路４４■と、同じく吸気行程が等間隔となる第４
〜第６気筒の分岐通路４２４〜４２６に連通ずる第２集
合室４３２及び第２上流通路４４■とに分割されている
と共に、該隔壁４７における集合室４３の下流側端面４
３ａの近傍位置には第１、第２集合室４３４３■を連通
させる連通孔４７ａが設けられ、且つ該連通孔４７ａを
開閉する開閉弁４８が備えられている。そして、この開
閉弁４８も、前記第１、第２実施例と同様に、所定回転
数以下の低エンジン回転領域で連通孔４７ａを閉じ、所
定回転数以上の高エンジン回転領域で該連通孔４７ａを
開くようになっている。

従って、この実施例においても、エンジンの低回転領域
で共鳴効果が、高回転領域で慣性効果がそれぞれ得られ
ると共に、吸気抵抗が小さくなり、且つ各気筒への吸気
の分配性や各気筒に対する上記−Ｉｌ：鳴効果及び慣性
効果の作用等が均一化されて、吸気充填効率ないしエン
ジン出力性能が向上し、また集合室４３がコンパクトに
構戒されることになる。

なお、この実施例においては、各分岐通路４２１〜４２
６が、長さが略等しくなるように屈曲されて第２バンク
Ｂ側に導かれていると共に、該第２バンクＢの上方で集
合されている。これは、第６図に示すように、当該エン
ジンを車両のエンジンルームＸにクランクシャフトの軸
線を横方向に向けて搭載したときに、後方に位置する第
２バンクＢとエンジンルームＸの上方を覆うボンネット
Ｙとの間に生じるスペースを有効利用して、該エンジン
を収納するためである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、各気筒に接続される気筒
数と同数の分岐通路と、これらの分岐通路の上流端部が
集合する集合室と、該集合室から上流側に延びる上流通
路とを有する多気筒エンジンの吸気装置において、吸気
抵抗が低減され、且つ各気筒に対する吸気の分配性が向
上すると共に、低エンジン回転領域では吸気の共鳴効果
が、高エンジン回転領域では吸気の慣性効果がそれぞれ
得られることになる．その結果、エンジンの広い回転領
域で、吸気充填量が増大されてエンジン出力性能が効果
的に向上されることになる。また、上記集合室、ひいて
は当該吸気装置がコンパクトに構成されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の実施例を示すもので、第１図は第
１実施例に係る吸気マニホルドの斜視図、第２図はその
要部拡大断面図、第３図は該実施例によるエンジン出力
特性図、第４図は第２実施例に係る吸気マニホルドの斜
視図、第５図は第３実施例に係る吸気マニホルド及びそ
の周辺の平面図、第６図は第５図ＶＩ−Ｖｌ線で切断し
た断面図である．また、第７図は本発明の従来技術を示
す吸気マニホルドの平面図である． １０，３０．４０・・・吸気マニホルド、１２１〜１２
４．３２１〜３２ａ　，４２＋〜４２６・・分岐通路、
１３，３３．４３・・・集合室、１４，３４．４４・・
・上流通路、１７，３７．４７・・・隔壁、１７ａ，３
７ａ，４７ａ・・・連通孔、１８，３８．４８・・・開
閉弁。 ヂ零 ３１ ７ 図 笛５ 図 笛 ６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気行程が等間隔となる複数の気筒毎にグループ
   分け可能な４気筒以上の気筒を有し、且つ各気筒にそれ
   ぞれ接続される気筒数と同数の分岐通路と、これらの分
   岐通路の上流端部が集合する集合室と、該集合室の上流
   側に連設される上流通路とを有すると共に、上記集合室
   が、上記各分岐通路上流端の開口部における軸線と略同
   一方向の軸線を有し且つ上流通路が開口する上流側端面
   から各分岐通路が開口する上記上流側端面より大きい断
   面積を有する下流側端面にかけて断面積が滑らかに変化
   する形状とされた多気筒エンジンの吸気装置であつて、
   上記集合室及び上流通路を、これらの軸線に沿って延び
   る隔壁により、上記気筒グループ毎に複数の集合室及び
   上流通路に分割すると共に、該隔壁における集合室下流
   側端面の近傍位置に分割された各集合室を互いに連通さ
   せる連通孔を設け、且つ該連通孔にエンジンの低回転領
   域で閉じ、高回転領域で開く開閉弁を備えたことを特徴
   とする多気筒エンジンの吸気装置。