(57)【要約】【課題】  Ｖ型多気筒機関のように複数の気筒列に個別に吸気容積部を設けた吸気装置では、空間的制約から充分な容積を確保できないことから、容積効率の面で改善の余地があった。【解決手段】  枝管２３，２４の主軸方向前後に画成した空間部を相互に連通する中間タンク部３１，３２を設け、この中間タンク部を枝管開口部に隣接する部位にて吸気容積部２１，２２に連通する。これにより、限られた空間内で吸気容積部の容積を実質的に拡大することができ、吸気脈動を減衰させて共鳴残存を軽減できるとともに、吸気行程後半で枝管内に流入する空気流量が増大するので、吸気の慣性効果を高めて容積効率を向上させることができる。【選択図】図４
2006105035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの気筒列間に各気筒列に対応する吸気容積部を隣接して設け、前記各吸気容積部に、それぞれスロットルチャンバに接続する吸気入口部と、対応する気筒列の各気筒に接続する枝管とを設けた多気筒エンジンの吸気装置において、
前記枝管の主軸方向前後に画成した空間部を相互に連通する中間タンク部を設け、この中間タンク部を枝管開口部に隣接する部位にて前記吸気容積部に連通したことを特徴とする多気筒エンジンの吸気装置。
【請求項２】
２つの気筒列間に各気筒列に対応する吸気容積部を隣接して設け、前記各吸気容積部に、それぞれスロットルチャンバに接続する吸気入口部と、対応する気筒列の各気筒に接続する枝管とを設けた多気筒エンジンの吸気装置において、
前記枝管の主軸方向前後に画成した空間部を相互に連通する中間タンク部を設け、この中間タンク部を枝管開口部に隣接する部位にて前記吸気容積部に連通し、
前記中間タンク部は、各気筒列に共通のものを各吸気容積部の間に形成し、この共通の中間タンク部を介して各吸気容積部を相互に連通したことを特徴とする多気筒エンジンの吸気装置。
【請求項３】
前記各吸気容積部には、それぞれ互いに共通のスロットルチャンバが接続される請求項１または請求項２の何れかに記載の多気筒エンジンの吸気装置。
【請求項４】
前記各吸気容積部には、それぞれ個別にスロットルチャンバが接続される請求項１または請求項２の何れかに記載の多気筒エンジンの吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｖ型エンジンなど２つの気筒列を有する多気筒エンジンの吸気装置に関し、特にその吸気効率を改善するための吸気通路構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｖ型エンジンでは特許文献１または２に見られるように各気筒列間の空間を利用して吸気マニホールドを配置したレイアウトのものが多い。一般に、各気筒列間の中央にコレクタと呼ばれる吸気容積部を配置し、スロットルチャンバからこの吸気容積部に導入した吸気を枝管を介して各気筒へと分流させている。
【特許文献１】特開昭６１−４９１６０号公報
【特許文献２】特開平９−２５０３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
各気筒列に対する吸気作用を最適化するためには、気筒列毎に吸気容積部およびスロットルチャンバを設けることが望ましい。しかしながら、通常は車両等に搭載する場合の空間的制約から各吸気容積部の容積を充分に確保することができないため、期待したほどの容積効率が得られないという問題が生じる。
【０００４】
吸気容積部の容積を充分に確保できない場合、第一にはエンジンの吸気作用により容積部内に残存する共鳴波の影響により慣性効果が減殺される。また、第二には吸気行程前半で空気を吸入することでシリンダと吸気容積部との間の圧力差が小さくなることから、吸気行程後半での慣性効果が低下する。これにより容積効率（または吸気充填効率）が低下し、所期の出力向上効果が得られなくなる。
【０００５】
また、吸気容積部に対するスロットルチャンバの接続位置によって各気筒への吸気の流れに偏りが生じて気筒間で容積効率にバラツキを生じるという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、２つの気筒列間に各気筒列に対応する吸気容積部を隣接して設け、前記各吸気容積部に、それぞれスロットルチャンバと接続する吸気入口部と、対応する気筒列の各気筒に接続する枝管とを設けた多気筒エンジンの吸気装置である。
【０００７】
本発明に係る吸気装置では、前記枝管の主軸方向前後に画成した空間部を相互に連通する中間タンク部を設け、この中間タンク部を枝管開口部に隣接する部位にて前記吸気容積部に連通する。
【０００８】
前記中間タンク部は、各気筒列に共通のものを各吸気容積部の間に形成し、この共通の中間タンク部を介して各吸気容積部を相互に連通した構成とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
隣接する枝管の前後空間部を連通する態様で中間タンク部を設けたことにより、限られた空間内で吸気容積部の容積を実質的に拡大することができる。吸気容積部を拡大したことにより、吸気脈動を減衰させて共鳴残存を軽減できるとともに、吸気行程後半で枝管内に流入する空気流量が増大するので、吸気の慣性効果を高めて容積効率を向上させることができる。
【００１０】
中間タンク部が各枝管の開口部に隣接する部位にて吸気容積部に連通した構成により、スロットルチャンバから各気筒に至るまでに吸気容積部のみならず中間タンクを経由する経路が確保されるため、気筒間でより均等な容積効率が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る吸気装置を適用したＶ型６気筒エンジンの概略正面図である。図において１０はエンジン本体にあたるクランクケース部、１１と１２はそれぞれ第１、第２の気筒列（「バンク」とも言う。）、１３と１４はそれぞれ各気筒列１１，１２の外側に接続した排気通路を表している。
【００１２】
２０は本実施形態に係る吸気装置であり、各バンクに対応した２個の吸気容積部２１，２２とこれらを対応する気筒列１１，１２の吸気ポート部に接続する枝管２３，２４が主たる構成部分となっている。この場合、各枝管２３と２４はバンク間にて相互に交差する態様で吸気容積部２１または２２からの吸気を気筒列１１，１２に導く構造になっているが、吸気容積部と同じ側の気筒列に吸気を導入する構造とすることもできる。
【００１３】
各吸気容積部２１，２２の間にはそれぞれ中間タンク部３１，３２と、それぞれスロットルチャンバ３３，３４と接続する吸気入口部３５，３６とを設けてある。前記各中間タンク部３５，３６の間にはこれらを仕切る隔壁部３７を形成してある。前記スロットルチャンバ３３，３４の上流側には、図示しないがそれぞれ吸気ダクト及びエアクリーナが接続される。
【００１４】
図２〜図４に前記吸気装置の詳細な構造を示す。図の矢印はエンジン主軸方向を示している。図示したように各吸気容積部２１，２２にはその互いに対向する内側壁面から主軸方向に沿ってそれぞれ３個の枝管２３または２３が対向するように配列してある。また、吸気入口部３５，３６はそれぞれの外側面には主軸方向のほぼ端部に位置するように設けてある。
【００１５】
中間タンク部３１，３２は、それぞれ各吸気容積部２１，２２の間の空間部およびそれぞれの枝管２３，２４の主軸方向前方または後方の空間部を埋める態様で設けてある。また、第１の吸気容積部２１とこれに隣接する中間タンク部３１とは、複数の枝管２３の開口部が隣接する部位にて開口するように連通口２５を設けてある。同様に、第２の吸気容積部２２とこれに隣接する中間タンク部３２とは、複数の枝管２４の開口部が隣接する部位にて開口するように連通口２６を設けてある。前記連通口２５，２６はこの実施形態ではそれぞれ各枝管２３または２４の間に複数個を設けてあるが、吸気入口部３５または３６に近い部分等の１箇所に設けるだけでもよい。
【００１６】
次に前記吸気装置による作用及び効果について説明する。図５と図６は、それぞれエンジンの最高出力運転時の吸気行程付近での吸気圧力変化を示しており、図５は枝管２３または２４内の圧力、図６は吸気容積部２１または２２内の圧力である。図中、横軸がクランク角度（C.A.）、縦軸が圧力を示し、符号IVO，IVCはそれぞれ吸気弁開時期、吸気弁閉時期を示している。また、各図中の符号ASとALはそれぞれ前記連通口２５または２６の開口面積の大小に関わる特性を示しており、ASは開口面積が小、ALは開口面積が大の場合の特性を示している。
【００１７】
図５に示したように、この吸気装置によると、吸気行程前に比較して吸気行程に入ってからの圧力変動が大きく、特に連通口２５，２６の開口面積が大であるほど圧力変動幅も大きくなる。一方、図６に示したように、吸気容積部２１，２２の内部圧力変動幅は連通口開口面積が大であるほど小さくなっている（図中の符号WS，WLはそれぞれ開口面積As，ALでの最大圧力変動幅を示している）。これは、吸気容積部２１または２２の容積が相互に連通する中間タンク部３１または３２により拡大されたことに伴って吸気脈動が減衰され、前サイクルから残存する共鳴作用が低減していること、さらに本来の吸気作用による慣性効果が増大していることを示している。なお、連通口２５または２６がまったく無い場合には、吸気行程前後での圧力脈動波の振幅が略一様となり、すなわち図５の場合に比較して吸気行程直前での圧力変動幅は比較的大きく、これに影響されて吸気行程後の圧力変動幅が比較的小さくなることから、充分な慣性効果が得られない。
【００１８】
図７は吸気行程内での作用の詳細を吸入空気量特性にて示している。横軸がクランク角度、縦軸が吸気の質量流量である。また、図で縦線Pは吸気行程前半期間と後半期間とを分ける基準線であり、便宜的に図５にて枝管内圧力が最小となる時期（IVO後約９０degC.A.）にとってある。符号AS，ALの意味は図５と同様である。図示したように、連通口２５または２６の開口面積が大であるほうが、吸気行程前半期間内での吸入空気量は少なく、吸気行程後半期間内での吸入空気量が多くなる。吸気行程前半期間内での吸入空気量が多いと吸気慣性作用の働きが比較的弱く、吸気行程後半期間内での吸入空気量が充分に得られないのの対して、吸気行程前半期間内での吸入空気量が少ないと吸気慣性作用が効果的に働いて吸気行程後半期間内での吸入空気量の増加が顕著となり、総合的にはより高い吸気容積率が得られるのである。
【００１９】
吸気装置２０内での吸気の流れとしては、連通口２５または２６を設けた場合、図３または図４に例示したように、吸気行程前半では主に吸気容積部２１からの直接的な吸気がなされるのに対して、吸気行程後半では中間タンク部３１を経由した流れにより吸気作用が加勢されることがわかった。なお、図３または図４では＃１気筒についてのみ吸気の流れを示しているが、他の気筒についても同様である。
【００２０】
図８〜図１２は前述した吸気行程前半と後半とについて吸気装置内の吸気流量特性をより精密に調べた結果を表している。図８〜図１０において左側の図は吸気行程前半の、右側の図は吸気行程後半の特性であり、それぞれ縦軸に示したMassは単位クランク角度あたりの吸気の質量流量を示している。図８の横軸は連通口２５，２６の開口面積、図９の横軸(Vol A)は中間タンク部３１，３２の容積、図１０の横軸(Vol B)は吸気容積部２１，２２の容積をそれぞれ示している。また、図１１と図１２は本発明に係る吸気装置による容積効率ηｖの向上効果を示しており、図１１は連通口２５，２６の開口面積との関係を、図１２は吸気装置の容積(Vol)との関係を、それぞれ示している。
【００２１】
図８に見られるように、連通口２５，２６の開口面積を増すほど吸入行程前半の吸気流量が減り、吸入行程後半の吸気流量が増大している。この結果は、図９と図１０または図１１と図１２示したように吸気装置の容積を増大したときと同じ傾向を示し、即ち吸気装置の容積を増大した場合と同様のの容積効率向上の効果が得られることを表している。吸気装置の容積増大は実際上は車載レイアウトの面から制約を受けることは既述したとおりであり、言い換えれば本吸気装置によれば限られたスペースの中で吸気装置自体の容積を増加したのと同等の効果が得られる。
【００２２】
また、図には現れていないが、中間タンク部３１，３２を設けたことにより、スロットルチャンバから各気筒に至るまでの吸気経路がより大きく確保され、これにより気筒間の容積効率の不揃いが解消され、各気筒にて均等なトルク特性が得られるという効果もある。
【００２３】
なお、本発明においては、前記構成に加えて、２つの中間タンク部３１，３２を仕切る隔壁部３７に連通口を設け、各中間タンク部３１と３２、さらには各吸気容積部２１と２２とを相互に連通するようにしてのよい。このように中間タンク部３１，３２を相互に連通することにより、各気筒列について中間タンク部の容積をさらに拡大したのと同様の効果が得られる。特に、図２〜図４に示したように吸気容積部２１，２２の一端部に吸気入口部３３，３４を設けた吸気通路構成において、吸気流れの経路の偏りに原因する気筒間での吸気分配の不揃いを解消して、吸気分配特性をより改善することが可能である。
【００２４】
また、前記実施形態では、各吸気容積部２１，２２にそれぞれ個別にスロットルチャンバ３３，３４を接続する構造を示したが、これに限らず、各吸気容積部２１，２２には、それぞれ互いに共通の１個のスロットルチャンバを、例えば分岐管を介して接続するようにした構成においても前記と同様の容積効率向上および吸気分配改善の効果が得られる。
【００２５】
本発明は実施形態として例示したＶ型機関の吸気装置に限らず、複数の気筒列に対してそれぞれに吸気容積部を設ける構造の吸気装置に適用して前述のような効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る吸気装置を適用したＶ型６気筒機関の正面概略図。
【図２】本発明による吸気装置の一実施形態の外観斜視図。
【図３】前記実施形態の正面断面図。
【図４】前記実施形態の平面断面図。
【図５】前記実施形態における吸気行程付近での吸気容積部内の圧力変動を示す特性線図。
【図６】前記実施形態における吸気行程付近での枝管内の圧力変動を示す特性線図。
【図７】前記実施形態における吸気行程内での吸気量特性を示す特性線図。
【図８】前記実施形態における連通口開口面積と吸気質量流量との関係を示す特性線図。
【図９】中間タンク部の容積と吸気質量流量との一般的関係を示す特性線図。
【図１０】吸気容積部の容積と吸気質量流量との一般的関係を示す特性線図。
【図１１】前記実施形態における連通口開口面積と容積効率との関係を示す特性線図。
【図１２】吸気装置の容積と容積効率との一般的関係を示す特性線図。
【符号の説明】
【００２７】
１１    第１の気筒列
１２    第２の気筒列
２０    吸気装置
２１，２２  吸気容積部
２３，２４  枝管
２５，２６  連通口
３１，３２  中間タンク部
３３，３４  スロットルチャンバ
３５，３６  吸気入口部
３７    隔壁部
３８    隔壁部の連通口
【図１】
2006105035.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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