JPS61283724A - 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） 本発明はエンジンの吸気装置に関するものである。

（従来技術） 従来より、一つの気筒に２つの吸気ポートを設けるとと
もに、該各吸気ポートにそれぞれ相互に独立した吸気通
路を接続し、エンジンの吸気要求量の少ない低速低負荷
運転時には一方の吸気通路のみから、エンジンの吸気要
求量の多い高速高負荷運転時には両方の吸気通路から同
時に吸気の導入を行なわしめ、もって高速高負荷運転時
には吸気の充填効率を高めてエンジンの高出力化を図る
という技術思想が知られている（例えば、特開昭５５−
２５５５０号公報参照）。

ところが、この公知例のものは、吸気通路の通路面積の
増加を図ることにより吸気の充填効率を高めようとする
ものであるため、吸入空気圧を大気圧以上に高めること
ができず（即ち、過給作用が得られない）、従って、吸
気充填効率の向上には自ずと限界があった。

（発明の目的） 本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を解決しよ
うとするもので、エンジンの高速運転領域、高負荷運転
領域、高速高負荷運転領域のうちいずれかの運転領域に
おいては吸気の過給効果を有効に作用させ、また上記運
転領域を除く運転領域においては吸気慣性効果を有効に
作用させることにより、エンジンの全運転領域を通じて
高水準の吸気充填効率が得られ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。

（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的を達成するための手段として、単一
の気筒について相互に閉タイミングの異なる先閉じ吸気
ポートと後閉じ吸気ポート並びに該複数の吸気ポートに
それぞれ連通ずる相互に独立した複数の吸気通路を備え
るとともに、上記複数の吸気通路相互間に、エンジンの
高速運転領域、高負荷運転領域、高速高負荷運転領域の
うちいずれかの運転領域において上記各吸気ポートのう
ち早い時期に閉じる先閉じ吸気ポートの閉作動により発
生する該先閉じ吸気ポート側における吸気の圧縮波を遅
い時期に閉じる後閉じ吸気ポートの閉時期付近において
該後閉じ吸気ポート側の吸気に伝播せしめ得るように上
記複数の吸気通路相互間を連通させる連通路を形成し、
さらに該連通路には、エンジンの上記運転領域を除く運
転領域において上記先閉じ吸気ポート側の吸気が上記連
通路を介して上記後閉じ吸気ポートから作動室内に吸入
されるのを阻止する如く作用する適宜の吸気流通制御手
段を設けたものである。

（作　用） 本発明では上記の手段によって、 （１）　　エンジンの低速運転領域、低負荷運転領域、
低速低負荷運転領域等においては先閉じ吸気ポート側の
吸気の一部が連通路を通って後閉じ吸気ポート側に分流
して該後閉じ吸気ポート側から作動室内に導入されると
いうことがないため、該先閉じ吸気ポート側における吸
気流速の低下が未然に防止され、それだけ吸気の慣性効
果が有効に作用し、 （２）エンジンの高速運転領域、高負荷運転領域、高速
高負荷運転領域等においては、先閉じ吸気ポートの閉作
動により該先閉じ吸気ポート側の吸気中に発生する圧縮
波が、連通路を介して後閉じ吸気ポート側にしかも該後
閉じ吸気ポートの閉時期付近において作用し、その波動
エネルギーにより該後閉じ吸気ポート側の吸気が強制的
に作動室内に充填され、吸気の過給効果が実現される、
等の作用が得られる。

（実施例） 以下、第１図ないし第３図を参照して本発明の好適な実
施例を説明する。

（■；構成） 第１図には本発明の実施例に係る自動車用４気筒エンジ
ンが示されており、同図において符号Ｉは４つの気筒１
１，１１・・を備えたエンジン本体である。このエンジ
ン本体ｌの各気筒１１，１１・・は、それぞれ２つの吸
気ポート叩ち、第１吸気ポート１２Ａと第２吸気ポート
１２Ｂと、２つの排気ポート即ち、第１排気ポート＋３
Ａと第２排気ポート１３Ｂとを有している。この２つの
吸気ポートＩ　２Ａ、１２Ｂは、第２図に示す如く第１
吸気ポート１２Ａの方が第２吸気ポート１２Ｂよりも早
く閉じるようにその閉作動タイミングに所定の位相差が
設けられている。即ち、この実施例においては第１吸気
ポート１２、特許請求の範囲中の先閉じ吸気ポートに該
当し、第２吸気ポート１２、特許請求の範囲中の後閉じ
吸気ポートに該当する。

このエンジン本体ｌの吸気ポート形成側端面ｌａには、
上記各気筒１１，１１・・の第１吸気ポート１２Ａと第
２吸気ポート１２Ｂｌこそれぞれ接続される相互に独立
した吸気通路即ち、第１吸気通路２１Ａと第２吸気通路
２１Ｂとを交互にそれぞれ４本づつ列設形成してなる吸
気マニホールド２が取付けられている。この各気筒毎に
形成された第１吸気通路２＋Ａと第２吸気通路２１Ｂの
間においては、該第１吸気通路２１Ａの通路面積よりも
第２吸気通路２１．８の通路面積の方が大きくなるよう
に両者間の通路面積が設定されている。

また、この第１吸気通路２１Ａと第２吸気通路２１Ｂの
間には、該両吸気通路相互間を連通せしめる連通路２２
が形成されている。この連通路２２の上記各吸気ポート
１２Ａ、１２Ｂに対する形成位置及びその通路面積は、
該一対の吸気ポート＋　２Ａ、１２Ｂの閉作動位相及び
空気の圧縮波の伝播速度等に応じて設定される。即ち、
連通路２２の形成位置及び通路面積は、後に詳述する如
くエンジンの高速高負荷運転領域において、第１吸気ポ
ート１２Ａが閉じて第１吸気通路２１Ａ内に吸気の圧縮
波が発生したとき、この圧縮波が連通路２２を介して第
２吸気通路２１Ｂ側にしかも第２吸気ポート１２Ｂの閉
時期近くにおいて伝播するように適宜に設定される。

又、各気筒毎に設けられた上記各連通路２２゜２２・・
には、それぞれの連通路２２．２２・・を開閉制御する
開閉弁２３．２３・・が取付けられている。この各開閉
弁２３．２３・・は、コンピュータ９からの制御信号を
受けて作動するアクチュエータ２５によって同時に開閉
駆動されるものであり、特にこの実施例においては本発
明を適用して第３図に示す如くエンジンの高速高負荷運
転領域のみにおいて開弁するようにその作動形態が設定
されている。尚、この実施例においては、この開閉弁２
、特許請求の範囲中の吸気流通制御手段に該当する。

また、第１吸気通路２１Ａのしかも上記連通路２２形成
位置より吸気上流側位置には、インジェクター２４が取
付けられている。このインジェクター２４は、上記コン
ピュータ９からの制御信号によりその噴射特性（噴射量
及び噴射時期）が制御される。

又、吸気マニホールド２の吸気上流端には、適宜容積を
もつサージタンク４が形成されており、さらに該サージ
タンク４の上流側にはエアクリーナ５とエアフロメータ
６とスロットルバルブ７が吸気上流側から吸気下流側に
向って順次取付けられている。又、スロットルバルブ７
の開度は、スロットル開度センサｌＯによって検出され
る。

一方、上記エンジン本体ｌの各排気ポート１３Ａ、１３
Ｂ形成側の端面１ｂには、該各排気ポート＋３Ａ、１３
Ｂにそれぞれ接続される相互に独立する排気通路即ち、
第１排気ポート１３Ａと第２排気ポート１３Ｂとを４組
形成した排気マニホールド３か接続され、さらに該排気
マニホールド３の排気下流側には触媒コンバータ８が取
付けられている。

（■：作動並びに作用） 続いて、この吸気装置の作動並びにその作用を説明する
。

エンジンが運転されると、吸気は常開の第１吸気通路２
＋Ａと第２吸気通路２１Ｂの両方を通って第１吸気ポー
ト１２Ａと第２吸気ポート１２Ｂからそれぞれ所定の位
相差をもって作動室内に導入され、インジェクター２４
から噴射される燃料と混合して混合気となり該作動室内
において燃焼せしめられる。

ところで、エンジンの運転状態が高速高負荷運転領域以
外の運転領域にある場合には、エンジンの吸気要求量が
高速高負荷運転領域の場合に比して少ない。このため、
第１吸気通路２＋Ａと第２吸気通路２１Ｂとが連通路２
２を介して相互に連通していると、第２吸気ポート１２
Ｂに先行して開く第１吸気ポート１２Ａ側の第１吸気通
路２１Ａから導入される吸気の一部が第２吸気通路２１
Ｂ側に分流し、その結果、第１吸気通路２ＩＡ側を流通
する吸気流の流速が低下し、その吸気慣性効果が損なわ
れることとなる。又、吸気流速が大きい第１吸気通路２
１Ａ側にインジェクター２４を設けて燃料の気化霧化を
促進させることを意図したにもかかわらず該吸気流速が
低下するところから燃料の気化霧化作用が低下し、燃焼
性が悪化することになる。

ところが、この実施例のものにおいては、上述の如く本
発明を適用してこのようなエンジンの運転領域において
は上記連通路２２に設けられた開閉弁２３を閉じて第１
吸気通路２１Ａと第２吸気通路２１Ｂとを相互に隔絶さ
せるようにしているため、上述の如き吸気慣性効果の低
下による吸気の充填効率の悪化及びそれに伴うエンジン
出力の低下と、燃料の気化霧化作用の低下によるエンジ
ン本体の燃焼特性の悪化がともに防止され、エンジンの
出力特性と燃焼特性の向上が同時に実現されることとな
る。

一方、高出力が要求されるエンジンの高速＼高負荷運転
領域においては、開閉弁２３が開保持され、連通路２２
を介して第１吸気通路２１Ａと第２吸気通路２１Ｂとが
相互に連通せしめられる。

従って、先行して閉じる第１吸気ポート１２Ａが閉じて
第１吸気通路２１Ａ内に吸気慣性による圧縮波が生じる
と、この圧縮波が上記連通路２２を介して第２吸気通路
２１Ｂ側の吸気に伝播され、後行して閉じる第２吸気ポ
ート１２Ｂの閉時期付近において該第２吸気通路２１Ｂ
内の吸気を強制的に作動室内に押し込める如く作用する
。即ち、吸気の圧縮波を利用した吸気の過給作用が実現
される。従って、このような過給作用が働かない場合に
比して吸気の充填効率が大幅に上昇し、それだけエンジ
ンの出力アップが実現されることとなる。

即ち、この実施例の吸気装置においては、エンジンの高
速高負荷運転領域においては吸気の過給効果により、ま
たこれ以外の運転領域においては吸気の慣性効果により
、吸気の充填効率の向上が実現されるものである。

尚、上記説明においては、エンジンとして第１吸気ポー
ト１２Ａと第２吸気ポート１２Ｂの両方がエンジンの全
運転域を通じて開閉作動する形式のエンジンを使用し、
且つこの場合、エンジンの高速高負荷運転領域以外の運
転領域において第１吸気通路２１Ａ側の吸気の一部が第
２吸気ポート１２Ｂ側から作動室内に導入されるのを阻
止する吸気流通制御手段として開閉弁２３を使用したが
、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば高速高
負荷運転領域のみにおいて第２吸気ポート１２Ｂの開閉
作動を可能ならしめ、それ以外の運転領域においては該
第２吸気ポート１２Ｂを閉保持する如く作用する適宜の
ポート制御手段（例えば、バルブセレクタ）を備えたエ
ンジンにも適用できるものであり、この場合には上記ポ
ート制御手段が上述の吸気流通制御手段として機能し、
上記実施例の場合と同様の作用効果が得られる。

又、本発明は吸気弁によって吸気ポートを開閉するレシ
プロエンジンのみならず、該吸気ポートをロータによっ
て開閉するロークリピストンエンジンにも適用できるこ
とは勿論である。

さらに開閉弁２３は高速運転領域あるいは高負荷運転領
域で開くようにしてもよい。

（発明の効果） 本発明のエンジンの吸気装置は、単一の気筒について相
互に閉タイミングの異なる先閉じ吸気ポートと後閉じ吸
気ポート並びに該複数の吸気ポートにそれぞれ連通ずる
相互に独立した複数の吸気通路を備えるとともに、上記
複数の吸気通路相互間に、エンジンの高速運転領域、高
負荷運転領域、高速高負荷運転領域のいずれかの運転領
域において上記各吸気ポートのうち早い時期に閉じる先
閉じ吸気ポートの閉作動により発生ずる該先閉じ吸気ポ
ート側における吸気の圧縮波を遅い時期に閉じる後閉じ
吸気ポートの閉時期付近において該後閉じ吸気ポート側
の吸気に伝播せしめ得るように上記複数の吸気通路相互
間を連通させる連通路が形成され、さらに上記連通路に
、エンジンの上記運転領域を除く運転領域において上記
先閉じ吸気ポート側の吸気が上記連通路を介して上記後
閉じ吸気ポートから作動室内に吸入されるのを阻止する
如く作用する適宜の吸気流通制御手段が設けられている
ことを特徴とするものである。

従って、本発明のエンジンの吸気装置では、（１）　　
エンジンの低速運転領域、低負荷運転領域、低速低負荷
運転領域等においては先閉じ吸気ポート側の吸気の一部
が連通路を通って後閉じ吸気ポート側に分流して該後閉
じ吸気ポート側から作動室内に導入されるということが
ないため、該先閉じ吸気ポート側における吸気流速の低
下が未然に防止され、それだけ吸気の慣性効果が有効に
作用し、 （２）エンジンの高速運転領域、高負荷運転領域、高速
高負荷運転領域等においては、先閉じ吸気ポートの閉作
動により該先閉じ吸気ポート側の吸気中に発生する圧縮
波が、連通路を介して後閉じ吸気ポート側にしかも該後
閉じ吸気ポートの閉時期付近において作用し、その波動
エネルギーにより該後閉じ吸気ポート側の吸気が強制的
に作動室内に充填され、吸気の過給効果が実現される、
等のことから、エンジンの全運転域を通じてより高水準
の吸気充填効率が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る吸気装置を備えたエンジ
ンの要部横断面図、第２図は第１図に示すエンジンの第
１吸気ポートと第２吸気ポートの作動特性図、第３図は
第１図に示すエンジンにおける開閉弁の作動領域図であ
る。 ｌ・・・・・エンジン本体 ２・・・・・吸気マニホールド ３・・・・・排気マニホールド ４・・・・・サージタンク １１・・・・・気筒 １２Ａ　・・・・第１吸気ポート（先閉じ吸気ポート） １２Ｂ　・・・・第２吸気ポート（後閉じ吸気ポート） ２１Ａ、２１Ｂ　・・吸気通路 ２２・・・・・連通路 ２３・・・・・開閉弁 クランク角 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、単一の気筒について相互に閉タイミングの異なる先
   閉じ吸気ポートと後閉じ吸気ポート並びに該複数の吸気
   ポートにそれぞれ連通する相互に独立した複数の吸気通
   路を備えるとともに、上記複数の吸気通路相互間に、エ
   ンジンの高速運転領域、高負荷運転領域、高速高負荷運
   転領域のうちいずれかの運転領域において上記各吸気ポ
   ートのうち早い時期に閉じる先閉じ吸気ポートの閉作動
   により発生する該先閉じ吸気ポート側における吸気の圧
   縮波を遅い時期に閉じる後閉じ吸気ポートの閉時期付近
   において該後閉じ吸気ポート側の吸気に伝播せしめ得る
   ように上記複数の吸気通路相互間を連通させる連通路が
   形成され、さらに上記連通路に、エンジンの上記運転領
   域を除く運転領域において上記先閉じ吸気ポート側の吸
   気が上記連通路を介して上記後閉じ吸気ポートから作動
   室内に吸入されるのを阻止する如く作用する適宜の吸気
   流通制御手段が設けられていることを特徴とするエンジ
   ンの吸気装置。