JPH0578646B2 - - Google Patents

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JPH0578646B2
JPH0578646B2 JP59010647A JP1064784A JPH0578646B2 JP H0578646 B2 JPH0578646 B2 JP H0578646B2 JP 59010647 A JP59010647 A JP 59010647A JP 1064784 A JP1064784 A JP 1064784A JP H0578646 B2 JPH0578646 B2 JP H0578646B2
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passage
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area
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Junzo Sasaki
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Mazda Motor Corp
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Publication date
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B27/0247Plenum chambers; Resonance chambers or resonance pipes
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エンジンの吸気装置に関し、特に、
吸気系の気柱振動と吸気期間との同調による慣性
過給を利用して出力の向上を図るようにしたエン
ジンの吸気装置の改良に関するものである。
(従来技術) 一般に、吸気管内の流れはいわゆる脈動流で、
吸気弁が開き吸入行程が始まると、シリンダ内に
発生する負圧のために吸気管内気柱は加速されシ
リンダ内に流れ込む。この間シリンダ内圧力およ
び容積は、ピストン下降運動と共に変化し、同時
に吸気管内圧力および速度も漸次時間的にも場所
的にも変化する。シリンダで発生した圧力波は吸
気管を伝わり、サージタンク部で反射されてシリ
ンダに戻るものであつて、吸気系においてはこの
現象が繰り返されている。上記ピストンの下降に
よつて生じる圧力変化の振動数と、吸気管および
シリンダ容積で決まる吸気系の固有振動数とを同
調させると吸気慣性効果が得られて、体積効率を
向上させることができ高出力化が実現できること
はよく知られている。
上記吸気系の固有振動数は吸気通路の長さと断
面積と吸気期間中の平均シリンダ容積とで定ま
り、この固有振動数と同調するエンジン回転数の
範囲を広くし、吸気慣性効果の利用による出力向
上域を拡大するために、吸気通路長さまたは吸気
通路面積を可変とした技術が種々提案されている
(例えば、特開昭48−58214号、特開昭56−115819
号、特開昭58−119919号)。
しかるに、これらの先行技術は、吸気通路長さ
または吸気通路面積のいずれか一方のみを可変と
したものであるため、吸気慣性効果の利用による
出力向上範囲の拡大作用が小さくて不十分であ
り、また、吸気通路長さと吸気通路面積との両方
を可変としてより広い範囲で同調を得ることを考
えた場合、両可変機構の配設によつてエンジンが
大型化する問題を有し、特に、吸気通路長さを回
転数の広い範囲で同調させるためには吸気通路長
さの変動量が大きく吸気通路全体の長さが長くな
り、コンバクト化が損なわれるという問題があ
る。
(発明の目的) 本発明は上記事情に鑑み、特に上記吸気慣性効
果による充填効率の向上が現実的に得やすいの
は、通路の要求長さが比較的短いエンジンの高回
転域であることから、この高回転域において各回
転数で慣性効果が最大に得られるように吸気通路
の通路面積および長さを変えて出力の向上を図る
ようにしたエンジンの吸気装置を提供することを
目的とするものである。
(発明の構成) 本発明の吸気装置は、1つの気筒に至る吸気通
路の通路面積を2段に切換える切換手段を設ける
とともに、吸気通路長さを可変とする通路長さ可
変手段を設け、予め設定された第1の設定回転数
以下の低回転域で吸気通路面積を小さく、第1の
設定回転数を越えた高回転域で吸気通路面積を大
きくするように前記切換手段を作動制御する一
方、上記第1の設定回転数より高回転側に設定さ
れた第2の設定回転数未満で吸気通路長さを長
く、第2の設定回転数以上でエンジン回転数の上
昇に対応して吸気通路長さが短くなるように前記
通路長さ可変手段の駆動手段を作動制御するよう
にしたことを特徴とするものである。
(発明の効果) 本発明によれば、第1の設定回転数より低回転
側で吸気通路面積を小さく、高回転側で大きくな
るように切換手段を切換えることで、吸気通路構
造をそれほど大型化しなくても実現できる吸気通
路面積の切換えによる吸気慣性効果の同調範囲を
拡大するのに加えて、第1の設定回転数よりも高
回転側の第2の設定回転数以上となるエンジン回
転数の上昇に対応して吸気通路長さを短縮させる
ように通路長さ可変手段の駆動手段を作動制御す
るようにしたことで、さらに同調範囲を拡大し、
吸気通路面積もしくは吸気通路長さのみを可変と
したものよりも、広い範囲で吸気慣性効果による
出力向上が図れ、特に高回転域で大きな吸気慣性
効果による出力向上が効果的に図れる。さらに、
高回転時には同調する吸気通路長さが短くなると
ともにエンジン回転数変動に対する変更長さも短
くなり、この領域でエンジン回転数の変動に対応
して吸気通路長さを連続的に変化させるようにし
たことで、吸気通路の全体の長さを可及的に抑え
てコンパクト化を確保しつつ、エンジン回転数変
動に対して緻密に吸気通路長さを同調させて良好
な出力向上効果を得ることができるなどの種々の
優れた利点を有する。
(実施例) 以下、図面により本発明の実施例を説明する。
第1図は吸気装置を備えた多気筒エンジンの要部
断面正面図、第2図は第1図の−線に沿う断
面図である。
エンジン1の各気筒の燃焼室2に連通開口する
吸気通路3は、スロツトル弁4下流にサージタン
ク5を備え、このサージタンク5下流で分岐され
各気筒に対して独立して結合される。
上記スロツトル弁4の下流側で、サージタンク
5の外周部からシリンダヘツド6内に形成された
燃焼室2の近傍部分の吸気通路3は、隔壁7によ
つて、通路面積の比較的小さい第1吸気通路3a
と、通路面積の比較的大きい第2吸気通路3bと
に区画形成され、第1吸気通路3aは燃焼室2の
第1吸気ポート12aに、第2吸気通路3bは第
2及気ポート12bにそれぞれ開口している。第
2吸気通路3bの途中には切換弁8を備えた切換
手段9が介装され、該切換弁8はその回転軸8a
がアクチユエータ10に連係されて、該アクチユ
エータ10のコントロールユニツト11からの制
御信号に基づく作動により第2吸気通路3bを開
閉し、第1吸気通路3aのみによつて吸気を供給
するときと、両吸気通路3a,3bによつて吸気
を供給するときとで吸気通路面積を変更するよう
に構成されている。
上記隔壁7は切換弁8下流の一部が除去されて
両側の第1および第2吸気通路3a,3bが互い
に連通し、この連通部分に臨んで燃料噴射ノズル
13が配設され、単一の燃料噴射ノズル13によ
つて両吸気通路3a,3bに燃料供給が行えるよ
うにしている。
前記サージタンク5はケーシング14と、これ
に回転自在に内設された円筒状の回転部材15と
によつて形成され、このサージタンク5に第1お
よび第2吸気通路3a,3bの通路長さを変更す
る通路長さ可変手段19が構成されている。この
ケーシング14はエンジン1のシリンダヘツド6
に締結される吸気マニホールドを形成し、各気筒
に対応した独立吸気通路3がそれぞれ結合され、
シリンダヘツド6から連続する隔壁7で区画され
た第1吸気通路3aおよび第2吸気通路3bの延
長部分がケーシング14の周方向に沿つて形成さ
れている。また、円筒状の回転部材15は内部空
間がスロツトル弁4下流の拡張室、換言すれば吸
気保持空間としての実質的なサージタンクを構成
するものであり、一端面の中心に開口部15aが
開設され、この開口部15aがスロツトル弁4を
備えた上流側の吸気通路3に連通して吸気入口と
なり、回転部材15の円筒状外周面はその内部空
間と外周部の第1および第2吸気通路3a,3b
とを区画するとともに、ケーシング14の隣接す
る気筒に対する吸気通路3の内壁面に接して各吸
気通路を気筒ごとに独立させている。該回転部材
15の周面には各気筒に対する第1および第2吸
気通路3a,3bに連通する出口側の矩形状の連
通口15bが開設され、該回転部材15の回転位
置に対応して内部空間と第1および第2吸気通路
3a,3bとの連通位置が変更し、これによつて
サージタンク5から各気筒に至る独立吸気通路と
しての実質的な各吸気通路3a,3bの長さが可
変となるように構成されている。
上記回転部材15の他端面にはケーシング14
の外方に突出する軸部15cが連接され、この軸
部15cと開口部15aの周囲でケーシング14
に回転可能に支承される一方、軸部15cの端部
に固着された入力用のギヤー16にモータ17の
出力軸に固着されたギヤー18が噛合されて、回
転部材15の回転によつて通路長さを変更する駆
動手段20が構成されている。上記モータ17も
前記コントロールユニツト11からの制御信号に
よつて駆動制御される。
上記コントロールユニツト11には回転数セン
サー21からのエンジン回転数信号が入力され、
該コントロールユニツト11はエンジン回転数の
変動に対応して前記吸気通路面積を変更する切換
手段9および吸気通路長さを変更する通路長さ可
変手段19の駆動手段20を駆動制御し、吸気通
路面積および吸気通路長さを吸気通路3の気柱振
動数とエンジン回転数に基づく吸気期間の周期と
が同調して吸気慣性効果が最大となる値に調整す
るものである。
なお、第1図において、22は吸気弁、23は
シリンダブロツク、24はピストンである。
上記コントロールユニツト11によるエンジン
回転数に対する吸気通路3a,3bの切換えによ
る吸気通路面積の制御、および回転部材15の回
転による吸気通路長さの制御を第3図に示す。
エンジン回転数が第1の設定回転数N1に達す
ると、切換手段9を駆動して切換弁8を開き、こ
の設定回転数N1以下の低回転域では第1吸気通
路3aのみによる小さい吸気通路面積でもつて吸
気を供給する一方、設定回転数N1を越えた高回
転域では第1吸気通路3aに加えて第2吸気通路
3bによる大きい吸気通路面積でもつて吸気を供
給するように通路面積を切換制御するものであ
る。
これに対し、吸気通路長さ制御は基本的にはエ
ンジン回転数が低い時には通路長さを長くし、エ
ンジン回転数が上昇して高回転となつた時には通
路長さを短縮するものであつて、切換弁8が開い
た後の高回転域において第2の設定回転数N2以
上で駆動手段20を駆動して、エンジン回転数の
上昇に伴つて通路長さが短縮するように制御する
ものである。
上記制御によれば第4図に示すように、エンジ
ン回転数の変動に対する全開トルク特性は、第1
吸気通路3aのみによる吸気供給時の曲線と、
第1および第2吸気通路3a,3bの両者による
吸気供給時の曲線との関係から、両者の切換時
点となる第1の設定回転数N1すなわち切換手段
9の作動時期を設定するとともに、曲線がピー
クを越える時点に設定した第2の設定回転数N2
から吸気通路長さを短縮することにより吸気慣性
効果を得て、鎖線で示すように、大きな出力低
下を抑制して出力の向上を図るものである。
よつて、上記実施例においては、通路面積の切
換手段に加えて高回転域で通路長さを変動させる
ことから、吸気慣性効果が要求される高回転域で
吸気系の固有振動数の変動幅を大きくかつ細かく
することができ、広い範囲において吸気慣性効果
を得て出力の向上を図ることができる。
また、低回転域では吸気通路面積を小さくして
吸気流速の向上を図ることにより燃焼性能を改善
することができ、高回転域では大きい吸気通路面
積として多量の吸気を良好に供給することができ
る。
さらに、上記実施例では、吸気通路長さを変更
する通路長さ可変手段19をサージタンク5の周
囲に形成した吸気通路延長部と、これに沿つて回
転作動する回転部材とによつて構成したことによ
り、全体をコンパクトに形成して構造の簡略化が
図れ、確実な作動を確保することができる。しか
も、高回転域においては同調時の吸気通路長さは
短くなり、エンジン回転数変動に対する吸気通路
変更長さも短くてよいことから、さらにコンパク
ト化が図れるものである。
なお、上記実施例では、第1吸気通路3aの通
路面積が第2吸気通路3bの通路面積より小さく
なるように設けているが、両者の通路面積は同一
または第1吸気通路3aの通路面積が第2吸気通
路3bの通路面積より大きくてもよい。
また、上記のような慣性過給は、高負荷時に必
要なものであるから、実施例のような通路長さの
制御は高負荷時のみ行うようにしてもよい。
さらに、上記実施例では、第1および第2吸気
通路3a,3bとを区画する隔壁7の一部を除去
して両者を連通するようにしているが、この連通
をなくして両吸気通路3a,3bを完全に独立形
成するようにしてもよい。その際、吸気系の固有
振動数は若干変化するものである。また、燃焼室
2に単一の吸気ポートを開口し、この吸気ポート
の上流側の吸気通路を第1吸気通路と第2吸気通
路とに分割形成するようにしてもよい。
一方、吸気通路面積および吸気通路長さを変更
するための切換手段9および駆動手段20の作動
は、上記実施例のようにエンジン回転数を検出し
たコントロールユニツト11によつて行うほか、
排気圧力に対応して作動するアクチユエータによ
つて駆動制御するなどエンジン回転数に相関関係
のある信号によつて作動する手段が適宜採用可能
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における吸気装置を
有するエンジンの要部断面正面図、第2図は第1
図の−線に沿う断面図、第3図は制御特性例
を示す説明図、第4図は第3図の制御に基づくエ
ンジン回転数と全開トルクとの関係を示す特性図
である。 1……エンジン、3……吸気通路、3a……第
1吸気通路、3b……第2吸気通路、5……サー
ジタンク、8……切換弁、9……切換手段、11
……コントロールユニツト、14……ケーシン
グ、15……回転部材、19……通路長さ可変手
段、20……駆動手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 気筒に至る吸気通路の通路面積を2段に切換
    える切換手段を設けるとともに、吸気通路長さを
    可変とする通路長さ可変手段を設け、予め設定さ
    れた第1の設定回転数以下の低回転域で吸気通路
    面積を小さく、第1の設定回転数を越えた高回転
    域で吸気通路面積を大きくするように前記切換手
    段を作動制御する一方、上記第1の設定回転数よ
    り高回転側に設定された第2の設定回転数未満で
    吸気通路長さを長く、第2の設定回転数以上でエ
    ンジン回転数の上昇に対応して吸気通路長さが短
    くなるように前記通路長さ可変手段の駆動手段を
    作動制御するようにしたことを特徴とするエンジ
    ンの吸気装置。
JP59010647A 1984-01-23 1984-01-23 エンジンの吸気装置 Granted JPS60153422A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59010647A JPS60153422A (ja) 1984-01-23 1984-01-23 エンジンの吸気装置
US06/693,297 US4617897A (en) 1984-01-23 1985-01-22 Intake system for internal combustion engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59010647A JPS60153422A (ja) 1984-01-23 1984-01-23 エンジンの吸気装置

Publications (2)

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JPS60153422A JPS60153422A (ja) 1985-08-12
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6026185Y2 (ja) * 1980-06-06 1985-08-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の吸気装置

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