JPH0577846B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多気筒エンジン、特に吸気の動的効
果を利用して吸気充填効率を高めるようにしたエ
ンジンの吸気装置に関する。

（従来技術） 近年、自動車用等のエンジンにおいては、空気
の慣性効果や共鳴効果等の動的効果を利用して吸
気充填効率ないし出力の向上を図ることが試みら
れているが、これらの動的効果のうち、共鳴効果
を多気筒エンジンにおいて利用する場合は、各気
筒が吸気順序が隣り合わないもの同志に２つの気
筒群に分けられると共に、両気筒群の気筒に夫々
独立吸気通路を介して接続される２つの吸気集合
部が設けられる。これらの吸気集合部は、特定振
動数の吸気振動に対して共鳴する共鳴箱もしくは
共鳴管として作用し、その共鳴作用によつて生じ
る大きな正圧波により対応する気筒への吸気の押
し込み作用が得られる。

然して、上記のような構成によれば、吸気振動
の振動数が容積と管長とによつて定まる吸気集合
部の固有振動数に一致する特定のエンジン回転域
においてしか共鳴効果が得られないことになる。
そこで、例えば実開昭59−148425号公報に示され
ているように、２つの吸気集合部を上流側で合流
させる一方、両吸気集合部の中間部に両集合部を
連通させる連通部を設け、且つ該連通部を開閉す
る開閉弁を備えて、該弁の開閉により両空気集合
部の固有振動数が高低２段階に切換えられるよう
にすることが行われる。つまり、両吸気集合部が
上流端でのみ合流する場合は管長が長くなつて固
有振動数が低くなるので、エンジンの低回転域で
共鳴効果が得られ、また、上記開閉弁を開いて両
吸気集合部を中間部で連通させると、管長が短く
なつて固有振動数が高くなるので、エンジンの高
回転域で共鳴効果が得られることになるのであ
る。従つて、上記開閉弁をエンジンの回転領域に
応じて開閉制御すれば、複数のエンジン回転域で
吸気充填効率ないし出力が向上することになる。

一方、エンジンの吸気系には、排気ガス中の有
害成分であるNOx（窒素酸化物）を低減させるた
めに排気系から一部の排気ガスが還流され、或い
はアイドル時における回転制御のためにスロツト
ルバルブをバイパスするバイパスエアが供給され
るが、これらの排気ガスやエアは各気筒に均等に
供給される必要がある。従つて、上記のように吸
気系に２つの気筒群に対応する２つの吸気集合部
が設けられている場合は、排気還流通路やバイパ
スエア通路等のデバイス通路を排気還流制御弁や
バイパスエア制御弁等の下流側で分岐し、その分
岐部を上記両吸気集合部に夫々接続することにな
るが、この場合、２つの吸気集合部がデバイス通
路の分岐部を介して互いに連通することになる。
そのため、特に高負荷時において両吸気集合部間
の連通部を開閉弁によつて遮断して、所定のエン
ジン回転域で共鳴効果を得ようとした時に、両吸
気集合部内の吸気振動が上記デバイス通路の分岐
部を介して互いに打ち消し合うことになり、その
結果、各吸気集合部における共鳴効果が半減さ
れ、当該エンジン回転域において所望の吸気充填
量が得られないことになる。

この問題に対しては、デバイス通路の分岐部の
管径を細くし且つ十分長くすることにより該分岐
部を介して両吸気集合部内の振動が互いに影響し
合うことを少なくし、或いは制御弁を有するデバ
イス通路を２つの吸気集合部に対応させて２系統
設ければよい。しかし、前者の場合は、排気ガス
或いはバイパスエア等の流量を確保する必要上管
径を余り細くすることはできず、また分岐部の管
長を長くするとデバイス通路上の制御弁が吸気系
から遠ざかつて制御の応答性が悪化することにな
る。また、後者の場合は、デバイス装置が複雑化
してコストが上昇すると共に、両系統の制御弁の
作動量が一致しないため排気ガス等の各気筒への
供給量が不均一になる惧れがある。

（発明の目的） 本発明は、吸気系における共鳴効果を利用して
吸気充填効率を向上させるようにしたエンジン、
特に該吸気系に吸気順序が隣り合わない２つの気
筒群に対応させて２つの吸気集合部が設けられ、
且つ両吸気集合部間に設けられた連通部にエンジ
ンの回転域に応じて開閉する開閉弁が備えられた
多気筒エンジンにおいて、上記開閉弁を閉じて両
吸気集合部間の連通部を遮断した時に、両集合部
がデバイス通路の分岐路を介して互いに連通する
ことを防止する。これにより、特に高負荷時にお
いて、上記開閉弁が閉じられる所定のエンジン回
転域で両吸気集合部が所定振動数の吸気振動に対
して夫々、確実に共鳴するようにして、吸気充填
効率ないしエンジン出力が効果的に向上されるよ
うにすることを目的とする。

（発明の構成） 本発明に係る多気筒エンジンの吸気装置は、上
記目的達成のため次のように構成したことを特徴
とする。

即ち、吸気順序が連続しない２つの気筒群に独
立の吸気通路を介して接続された２つの吸気集合
部と、両吸気集合部を連通させる連通路と、該連
通路を所定のエンジン回転域で閉じる開閉弁とを
有する多気筒エンジンの吸気装置において、制御
弁を有するデバイス通路を該制御弁の下流側で分
岐し、その分岐通路を上記両吸気集合部もしくは
その上流側に設けられる共鳴管に夫々接続すると
共に、上記開閉弁の閉時に両分岐通路相互間の連
通を阻止する遮断弁を備える。

上記デバイス通路は、例えば排気還流通路やア
イドル回転制御用のバイパスエア通路等であつ
て、これらの通路には、少なくともエンジンの高
負荷時には閉じられる排気還流制御弁或いはバイ
パスエア制御弁等が備えられている。従つて、高
負荷時においては、上記開閉弁が閉じられる所定
のエンジン回転域でデバイス通路上の制御弁及び
該デバイス通路における分岐通路間に備えられた
遮断弁が共に閉じることになり、２つの吸気集合
部の連通が完全に阻止される。これにより、高負
荷域における当該エンジン回転域において吸気集
合部が吸気振動に確実に共鳴することになる。

尚、排気還流或いはバイパスエアの供給等を行
う時は、上記デバイス通路上の制御弁及び分岐通
路間の遮断弁が開き、これにより排気ガス等が両
吸気集合部を介して各気筒に均等に分配供給され
ることになるが、排気還流或いはバイパスエアの
供給等を行う領域は、十分な吸気充填効率が要求
されないエンジンの低負荷域ないし中負荷域なの
で、上記遮断弁を開くことに伴つてデバイス通路
（分岐通路）を介して両吸気集合部が連通しても、
共鳴効果による吸気充填効率を向上作用に影響を
及ぼすことはない。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、吸気順序が隣り
合わない２つの気筒群に対応させて吸気系に２つ
の吸気集合部が設けられ、両吸気集合部間を開閉
弁によつて遮断し或いは連通させることにより、
複数のエンジン回転域で共鳴効果が得られるよう
に構成され、且つ上記両吸気集合部もしくはその
上流側に設けられる共鳴管にデバイス通路の分岐
部が夫々接続される多気筒エンジンの吸気装置に
おいて、上記開閉弁を閉じた時に両吸気集合部が
デバイス通路を介して連通することが阻止され
て、両吸気集合部間が完全に遮断されることにな
る。これにより、特に高負荷域における開閉弁を
閉じる所定のエンジン回転域において、上記デバ
イス通路によつて両吸気集合部が連通することに
よる共鳴効果の低下が防止され、該回転域におい
て所要の充填効率向上効果ないし出力向上効果が
得られることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように、エンジン１は６つの気筒
２₁〜２₆を有し、これらの気筒２₁〜２₆が吸気順
序の隣り合わないもの同志を同じグループとして
２つの気筒群３₁，３₂にグループ分けされてい
る。即ち、吸気順序が例えば第１気筒２₁→第４
気筒２₄→第２気筒２₂→第５気筒２₅→第３気筒
２₃→第６気筒２₆の順であつて、換言すれば２つ
の気筒群３₁，３₂の気筒がオーバーラツプするこ
となく交互に吸気行程を行なうようになつてい
る。

一方、上記各気筒２₁〜２₆に吸気を供給する吸
気装置４は、各気筒２₁〜２₆の吸気ポート５₁〜
５₆に下流端を夫々接続された独立の吸気通路６₁
〜６₆と、これらの独立吸気通路のうちの第１気
筒群３₁に対応する吸気通路６₁〜６₃の上流端が
接続された第１サージタンク７₁及び第２気筒群
３₂に対応する吸気通路６₄〜６₆の上流端が接続
された第２サージタンク７₂と、両サージタンク
７₁，７₂の上流側に設けられ且つ上流端が合流さ
れた第１、第２共鳴通路８₁，８₂と、エアクリー
ナ（図示せず）から導かれて第１、第２共鳴通路
８₁，８₂の合流部（分岐部）に接続された合流通
路９とで構成され、上記第１、第２共鳴通路８₁，
８₂に連動して開閉動作する第１、第２スロツト
ルバルブ１０₁，１０₂が備えられている。ここ
で、第１サージタンク７₁と第１共鳴通路８₁、及
び第２サージタンク７₂と第２共鳴路８₂とによ
り、互いに独立した第１、第２共鳴空間が構成さ
れており、これらの共鳴空間がサージタンクの容
積Ｖと共鳴通路の長さＬによつて定まる一定の固
有振動数ｆを有している。

また、上記第１、第２サージタンク７₁，７₂の
間には両サージタンク７₁，７₂を連通させる比較
的短い連通路１１が設けられていると共に、該連
通路１１にこれを開閉する開閉弁１２が備えられ
ている。そして、該開閉弁１２を開いて連通路１
１を開通させれば、該連通路１１の左右の半部１
１₁，１１₂が上記第１、第２共鳴通路８₁，８₂に
代つて、第１、第２サージタンク７₁、７₂と共に
第１、第２共鳴空間を形成するようになつてい
る。この場合に、共鳴管として作用する連通路１
１の各半部１１₁，１１₂の長さL′は上記第１、第
２共鳴通路８₁，８₂の長さＬより短いので、この
場合における共鳴空間の固有振動数f′は上記の場
合より高くなる。

更に、上記第１、第２サージタンク７₁，７₂に
はデバイス通路として排気還流制御弁１３が備え
られた排気還流通路１４とアイドリング時用のバ
イパス制御弁１５を備えたバイパスエア通路１６
とが接続されている。これらの通路１４，１６
は、上記制御弁１３，１５の下流側で両通路１
４，１６に共通の第１、第２分岐通路１７₁，１
７₂に分岐され、両分岐通路１７₁，１７₂が第１、
第２サージタンク７₁，７₂に夫々接続されてい
る。つまり、排気還流通路１４とバイパスエア通
路１６とは、いずれも第１、第２分岐通路１７₁，
１７₂を介して第１、第２サージタンク７₁，７₂
に連通されている。そして、この第１、第２分岐
通路１７₁，１７₂の合流部には両分岐通路１７₁，
１７₂間を連通させ或いは遮断する遮断弁１８が
備えられていると共に、この遮断弁１８と上記連
通路１１上の開閉弁１２とが共通のアクチユエー
タ１９によつて同時に閉じ且つ同時に開くように
構成されている。尚、このアクチユエータ１９に
は図示しない制御装置からエンジンの運転領域に
応じた開閉制御信号が送出されるようになつてい
る。

次に、上記実施例の作用を説明する。

エンジン１の運転時には、図示しないエアクリ
ーナから吸入された吸気が吸気装置４の上流側の
合流通路４から第１、第２共鳴路８₁，８₂に分配
導入されると共に、夫々第１、第２スロツトルバ
ルブ１０₁，１０₂を経て第１、第２サージタンク
７₁，７₂に流入する。そして、この吸気は、第１
サージタンク７₁から独立吸気通路６₁〜６₃を通
つて第１気筒群３₁を構成する第１〜第３気筒２₁
〜２₃に、また第２サージタンク７₂から独立吸気
通路６₄〜６₆を通つて第２気筒群３₂を構成する
第４〜第６気筒２₄〜２₆に分配供給される。その
場合に、第１気筒群３₁を構成する３つの気筒２₁
〜２₃は気筒順序が隣り合わず、また第２気筒群
３₂を構成する３つの気筒２₄〜２₆も吸気順序が
隣り合わないから、両気筒群３₁，３₂の夫々にお
いては、当該吸気ポート５₁〜５₃又は５₄〜５₅の
開閉に伴つて生じる圧力波が独立吸気通路６₁〜
６₃又は６₄〜６₆を通つて当該サージタンク７₁又
は７₂に伝播された時に互いに打ち消し合うこと
がなく、これにより第１、第２サージタンク７₁，
７₂内にエンジン回転数に応じたし同数の吸気振
動が発生する。そして、両サージタンク７₁，７₂
間の連通路１１が開閉弁１２によつて遮断されて
いて、両サージタンク７₁，７₂と第１、第２共鳴
通路８₁，８₂とによつて互いに独立した低固有振
動数ｆの２つの共鳴空間が形成されている時は、
エンジン１の低回転域で該共鳴空間と上記吸気振
動とが共鳴し、この共鳴によつて生じる大きな正
圧波により吸気充填効率が高められる。また、上
記開閉弁１２が開いていて、第１、第２サージタ
ンク７₁，７₂と連通路１１の左右の半部１１₁，
１１₂とにより２つの高固有振動数f′の共鳴空間
が形成されている時は、エンジン１の高回転域で
該共鳴空間と吸気振動とが共鳴し、吸気充填効率
が高められることになる。つまり、高負荷時にお
いて開閉弁１２に閉じれば、第３図に示すように
低回転域でピークａを有する出力トルク特性Ａが
得られ、該開閉弁１２を開けば高回転域でピーク
ｂを有する出力トルク特性Ｂが得られる。ここ
で、これらの特性Ａ，Ｂにおいては、上記ピーク
ａ，ｂの高回転側に独立吸気通路６₁〜６₆内での
吸気慣性効果による出力トルクのピークa′，b′が
発生する。

従つて、第２図に示すように、大きな出力が必
要とされるエンジン１の高負荷域において、上記
両特性曲線Ａ，Ｂが交わる第１のエンジン回転数
N₁より低回転側の領域と、第２のエンジン回
転数N₂より高回転側の領域で上記開閉弁１２
を閉じ、且つ中間回転領域（及び中、低負荷領
域）で開閉弁１２を開くように制御すれば、高
負荷時の出力トルク特性は第３図に太線で示すよ
うに上記両特性Ａ，Ｂの常に高出力側となる特性
を推移することとなり、これによつてエンジンの
広い回転域で大きな出力トルクが得られることに
なる。

然して、上記開閉弁１２を閉じて第３図に示す
特性Ａを得ようとした場合に、該開閉弁１２によ
つて第１、第２サージタンク７₁，７₂間の連通路
１１を遮断したにも拘らず、両サージタンク７₁，
７₂が排気還流通路等のデバイス通路によつて連
通されていると、両サージタンク７₁，７₂内の吸
気振動が上記デバイス通路を介して互いに減衰し
合うことになる。そして、この場合、上記特性Ａ
は第３図に鎖線で示すように凹凸が小さくなつた
特性A′となり、その結果、該特性Ａを利用する
ことによつて出力トルクの向上を図ろうとするエ
ンジン回転数N₁以下の低回転領域において、斜
線部ｘで示す両だけ出力トルクが低下することに
なる。

しかし、この発明においては、上記第１、第２
サージタンク７₁，７₂に排気ガス及びバイパスエ
アを分配供給する排気還流通路１４及びバイパス
エア通路１６の共通の第１、第２分岐通路１７₁，
１７₂間に遮断弁１８が設けられ、上記開閉弁１
２の閉時に該遮断弁１８も閉じられるようになつ
ているから、開閉弁１２の閉時に上記第１、第２
分岐通路１７₁，１７₂を介して第１、第２サージ
タンク７₁，７₂が連通することなく、また開閉弁
１２の閉時には上記排気還流通路１４及びバイパ
スエア通路１６の上流側も制御弁１３，１５によ
つて夫々閉鎖されている。従つて、第１、第２サ
ージタンク７₁、７₂は、その相互間及びデバイス
通路１４，１６の上流側に対して完全に連通を阻
止させることになる。これにより、エンジン回転
数N₁以下の低回転領域において、第３図に斜視
部ｘで示すような出力トルクの低下が防止され、
曲線Ａの太線で示す所要の出力トルク特性が得ら
れることになる。

ここで、第１、第２サージタンク７₁、７₂に排
気ガスを還流する場合、及びバイパスエアを供給
する場合は、排気還流制御弁１３及びバイパスエ
ア制御弁１５が夫々開かれると共に、上記第１、
第２分岐通路１７₁，１７₂間の遮断弁１８も開か
れ、これにより排気ガス又はバイパスエアが両サ
ージタンク７₁，７₂に均等に分配されるのであ
る。その場合に、排気ガスの還流を行う領域及び
バイパスエアを供給する領域は、夫々第２図に符
号、で示す中、低負荷領域であつて、いずれ
も開閉弁１２が開かれる領域内にあるので、こ
れらの領域、において分岐通路１７₁，１７₂
間の遮断弁１８が開かれ、これに伴つて第１、第
２サージタンク７₁，７₂が分岐通路１７₁，１７₂
を介して連通しても、両サージタンク７₁，７₂は
連通路１１によつて連通されているので、遮断弁
１８を開くことによつて共鳴効果による吸気充填
効率ないし出力トルクの向上効果が影響を受ける
ことはない。

ここで、以上の実施例においては、排気還流通
路１４及びバイパスエア通路１６の共通の第１、
第２分岐通路１７₁，１７₂を第１、第２サージタ
ンク７₁，７₂に夫々接続したが、第４図に示すよ
うに排気還流通路１４′及びバイパスエア通路１
６′の第１、第２分岐通路１７₁′，１７₂′を第１、
第２共鳴通路８₁′，８₂′に夫々接続するようにし
てもよい。また、第５図に示すように排気還流通
路１４″及びバイパスエア通路１６″の両者を遮断
弁１８″によつて仕切られた第１、第２分岐通路
１７₁″、１７₂″のうちの一方の分岐通路に合流さ
せてもよい。

更に、第６，７図は、第１、第２サージタンク
７₁，７₂間の連通路１１を開閉する開閉弁
１２と、両サージタンク７₁，７₂に夫々接
続された排気還流通路１４及びバイパスエア通
路１６の第１、第２分岐通路１７₁，１７₂
間を連通、遮断する遮断弁１８とを連動させる
構成の具体例を示すもので、この例においては開
閉弁１２と遮断弁１８とが一本の軸２０に
取付けられ、該軸２０を回動させる一つのアク
チユエータ１９によつて両弁１２，１８が
同時に閉じ且つ同時に開かれるようになつてい
る。

尚、デバイス通路としては、上記各実施例に示
す排気還流通路やバイパスエア通路に限るもので
はなく、吸気系に他のデバイス通路が接続される
場合にも同様に適用される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
吸気装置の概略構成図、第２図は該吸気装置の制
御領域を示す図、第３図は同じく制御特性を示す
図である。第４，５図は夫々デバイス通路の分岐
部の他の構成例を示す要部概略図、第６図は開閉
弁と遮断弁の連動機構の具体的構成例を示す吸気
装置の一部破断概略平面図、第７図は第６図−
線で切断した同吸気装置の概略縦断面図であ
る。 １……エンジン、３₁，３₂……気筒群、４……
吸気装置、６₁〜６₆……独立吸気通路、７₁，７₂
……吸気集合部（サージタンク）、８₁，８₂……
共鳴管（共鳴通路）、１１……連通路、１２……
開閉弁、１３，１５……制御弁、１４，１６……
デバイス通路、１７₁，１７₂……分岐通路、１８
……遮断弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気順序が連続しない２つの気筒群が独立の
   吸気通路によつて各々の吸気集合部に集合されて
   いると共に、両吸気集合部を連通させる連通路
   と、該連通路をエンジンの所定回転域で閉じる開
   閉弁とが設けられた多気筒エンジンの吸気装置で
   あつて、制御弁を有するデバイス通路を該制御弁
   の下流側で分岐し、両分岐通路を上記両吸気集合
   部もしくはその上流側に設けられる共鳴管に夫々
   接続すると共に、上記開閉弁閉時の少なくともエ
   ンジン高負荷時に両分岐通路相互間の連通を阻止
   する遮断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。