JPH033922A - 多気筒内燃機関における排気装置 - 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、複数の気筒を備えた多気筒内燃機関において
、その排気系の改善によって出力トルクの向上を図った
排気装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、多気筒内燃機関における排気装置は、周知のよ
うに、各気筒における排気ポートの各々に接続した枝排
気管路の先端を、一つに合流して、前記各排気管路より
も大きい断面積のメイン排気管路に接続し、このメイン
排気管路を消音器を介して大気に開放する構成にしてい
る。

このように構成した排気装置において、各気筒への排気
弁から吸気ボート及び枝排気管路を経て合流部に至るま
での排気通路の長さと、各気筒への空気の充愼効率、延
いては内燃機関の出力トルクとの間には、一定の関係が
存在し、前記排気通路の長さを適当に設定すると、成る
特定の回転域において、排気ポート内の圧力が、吸気弁
と排気弁とのオーバラップ区間で大気圧以下の負圧にな
り、この負圧にて気筒に空気が吸い込まれることにより
、気筒への空気の充填効率、延いては内燃機関の出力ト
ルクが向上することが知られている（例えば、株式会社
山海堂発行、平尾牧著「自動車機関計画原論Ｊの３６〜
３８頁参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この場合、排気弁から排気ポート及び枝排気管
路を経て合流部に至るまでの排気通路の長さの設定によ
って出力トルクを向上することができるのは、吸気弁と
排気弁とのオーバラップ区間において排気ポート内に負
圧が発生する成る特定の回転領域に限られ、それ以外の
回転域では、出力トルクの向上は殆どなく、また、別の
回転域においては、排気ポート内における圧力が、前記
吸気弁と排気弁とのオーバラップ区間において正圧（大
気圧以上の圧力）になることにより、気筒への空気の充
填効率、延いては出力トルクがむしろ低下する現象が発
生するのである。

そこで、各気筒における排気ポートとメイン排気管路と
を接続する枝排気管路を、長さを変えた複数本にし、こ
の複数本の枝排気管路を、内燃機関における回転数に応
じて選択的に適宜切換えるようにすることが考えられる
が、このように各気筒の各々に対する枝排気管路を、複
数本に構成することは、排気装置が著しく大型化すると
共に、重量の増大を招来するから得策ではない。

本発明は、内燃機関における出力トルクを、各気筒にお
ける排気ポートからの技吸気管路に工夫を施すことによ
って、大型化及び重量の増大を招来することなく、内燃
機関における全回転域の全般にわたって向上するように
した排気装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため本発明は、多気筒内燃機関の各
気筒における排気ポートの各々に接続した各枝排気管路
を同じ長さ寸法にし、該各排気管路の先端を一つに合流
して、当該各枝排気管路よりも大きい断面積のメイン排
気管路に接続して成る排気装置において、前記各枝排気
管路の間を、当該各枝排気管路の長さ方向の途中におけ
る任意の部位のうち前記排気ポートに寄った第１の部位
において第１連通管路を介して連通接続すると共に、前
記各技排気管路の長さ方向の途中における任意の部位の
うち前記合流部に寄った第２の部位において第２連通管
路を介して連通接続し、前記各第１連通管路に第１開閉
弁を、前記各第２連通管路に第２開閉弁を各々設け、前
記第１開閉弁及び第２開閉弁を、内燃機関の回転数に応
じて、各第１開閉弁を開くと各第２開閉弁を閉じ、各第
１開閉弁を閉じると各第２開閉弁を開くように制御する
構成にした。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面（第１図）について説明す
ると、図において符号１は、第１気筒Ａ１、第２気筒Ａ
２及び第３気筒Ａ３の三つの気筒を備え、且つ、各気筒
間の位相をクランク角度で１２０度にすると共に、点火
順序を第１気筒Ａ１−第２気筒Ａ２−第３気筒Ａ３にし
た三気筒四サイクルの内燃機関を示し、該内燃機関１に
おける各気筒Ａｌ、Ａ２．Ａ３には、吸気弁５，６．７
を各々備えた吸気ボート２，３．４と、排気弁１１．１
２．１３を各々備えた排気ポート８，９１０が設けられ
ている。

前記内燃機関ｌの長手方向の一側面１ａには、前記各吸
気ボート２，３．４に対する吸気マニホールド１４が接
合されている一方、内燃機関１における長手方向の他側
面１ｂには、排気装置１５が接谷されている。

この排気装置１５は、前記各気筒Ａｌ、Ａ２゜Ａ３にお
ける排気ポート８，９．１０の各々に接続した枝排気管
路１６．１７．１８と、これら各枝排気管路１６，１７
．１８より大きい断面積にした一本のメイン排気管路１
９とから成り、前記各枝排気管路１６，１７．１８にお
ける長さをＬＯに等しくして（但し、第２気筒Ａ２にお
ける枝排気管路１７は、第１気筒Ａ１における枝排気管
路１６及び第３気筒Ａ３における枝排気管路１８に対し
て、第１図の紙面と直角の方向に湾曲するように構成さ
れている）、その先端を一つに合流したのち（この合流
部を符号２０で示す）、前記メイン排気管路１９に接続
する構成になっている。

そして、前記第２気筒Ａ２における枝排気管路１７と、
第１気筒ＡＩにおける枝排気管路１６及び第３気筒Ａ３
における技排気管路１８との間を、各技排気管路１６，
１７．１８の長さ方向の途中における任意の部位のうち
前記内燃機関１の他側面１ｂから適宜長さＬｌの第１の
部位（ｒ）において第１連通管路２１ａ、２１ｂにて連
通接続すると共に、各枝排気管路１６，１７．１８の長
さ方向の途中における任意の部位のうち前記内燃機関１
の他側面１ｂからの長さが前記Ｌ１より大きい長さのＬ
２の第２の部位（ＩＩ）において第２連通管路２２ａ、
２２ｂにて連通接続する。

更に、前記第１の部位（１）における各第１連通管路２
１ａ、２１ｂには、第１開閉弁２３ａ２３ｂを各々設け
る一方、前記第２の部位（ＩＩ）における各第２連通管
路２２ａ、２２ｂにも、第２開閉弁２４ａ、２４ｂを各
々設け、これら各第■開閉弁２３ａ、２３ｂ及び第２開
閉弁２４ａ。

２４ｂを、内燃機関１に対する回転センサー２５に関連
する制御手段２６により、適宜の回転域において開閉作
動するように構成する。

本発明者達は、総排気量を９９３ｃｃにした前記三気筒
四サイクル内燃機関について、種々実験した結果、前記
の構成を得るに至った。

すなわち、先づ、第２図に示すように、内径を３０１１
１にした各枝排気管路１６，１７．１８の長さＬ２を各
々８００１１にし、その先端を一つに合流して内径を３
８鶴にしたメイン排気管路１９に接続するように構成し
た排気装置の場合と、第３図に示すように、各枝排気管
路１６，１．７．１８の長さＬＯを各々１２００ｔｍに
してメイン排気管路１９に接続すると共に、第２気筒Ａ
２における技排気管路１７と、第１気筒Ａ１における枝
排気管路１６及び第３気筒Ａ３における枝排気管路１８
との間を、内燃機関１における他側面１ｂからの長さＬ
２が８０ＯＮの第２の部位（ｎ）において第２連通管路
２２ａ、２２ｂにて連通接続するように構成した排気装
置の場合との両方について、各回転数に対する出力トル
クを測定する実験を行ったところ、排気装置を前記第２
図のように構成した場合における出力トルク曲線は、第
４図における点線の曲線ａであったのに対し、排気装置
をｉｉ前記第３図のように構成した場合における出力ト
ルク曲線は、第４図に実線の曲線Ａで示すようになり、
出力トルクが成る特定の回転域において部分的に向上す
ることが認められた。

また、第５図に示すように、内径を３Ｏｎにした各枝排
気管路１６．１７．１８の長さＬｌを各々５００　ｘｍ
にし、その先端を一つに合流して内径を３８龍にしたメ
イン排気管路１９に接続するように構成した排気装置の
場合と、第６図に示すように、各枝排気管路１６，１７
．１８の長さＬＯを各々１２００ｍにしてメイン排気管
路１９に接続すると共に、第２気筒Ａ２における枝排気
管路１７と、第１気筒Ａ１における枝排気管路１６及び
第３気筒Ａ３における枝排気管路１８との間を、内燃機
関１における他側面１ｂからの長さし１が５００　ｍｍ
の第１の部位（Ｉ）において第１連通管路２１ａ、２１
ｂにて連通接続するように構成した排気装置の場合との
両方について、各回転数に対する出力トルクを測定する
実験を行ったところ、排気装置を前記第５図のように構
成した場合における出力トルク曲線は、第７図における
点線の曲線すであったのに対し、排気装置を第６図のよ
うに構成した場合における出力トルク曲線は、第７図に
実線の曲線Ｂで示すようになり、出力トルクが成る特定
の回転域において部分的に向上することが認められた。

そこで、排気装置を前記第３図のように構成した場合に
おける出力トルク曲線Ａと、排気装置を前記第６図のよ
うに構成した場合における出力トルク曲線Ｂとの両者重
ね合せると、出力ｌ・ルク曲線は、第８図に示すように
なるから、内燃機関１における回転数（ｒｐｍ）を、１
７００以下における（イ）領域と、１７００〜２３００
の（ロ）領域と、２３００〜３３００の（ハ）領域と、
３３００〜４５００の（ニ）領域と、４５００以上にお
ける（ホ）領域との５つに分ける。

そして、前記各第１連通管路２１ａ、２１ｂ中の第１開
閉弁２３ａ、２３ｂと、各第２連通管路２２ａ、２ｂ中
の第２開閉弁２４ａ、２４ｂとを、内燃機関１における
回転数に応じて適宜開閉作動するように際しては、前記
（イ）領域では、前記各第２開閉弁２４ａ、２４ｂを開
く一方、前記各第１開閉弁２３ａ、２３ｂを閉じるよう
に制御し、前記（ロ）領域では、各第１開閉弁２３ａ、
２３ｂを開く一方、各第２開閉弁２４ａ、２４ｂを閉じ
るように制御し、前記（ハ）領域では、前記（イ）領域
の場合と同様に、各第２開閉弁２４ａ。

２４ｂを開く一方、各第１開閉弁２３ａ、２３ｂを閉じ
るように制御し、前記（ニ）領域では、前記（ロ）領域
の場合と同様に、各第１開閉弁２３ａ、２３ｂを開く一
方、各第２開閉弁２４３．２４ｂを閉じるように制御し
、前記（ホ）領域では、前記（イ）領域の場合と同様に
、各第２開閉弁２４ａ、２４ｂを開く一方、各第１開閉
弁２３ａ。

２３ｂを閉じるように制御するのである。

前記各第１連通管路２１ａ、２Ｉｂ中の第１開閉弁２３
ａ、２３ｂと、各第２連通管路２２ａ。

２ｂ中の第２開閉弁２４ａ、２４ｂとを、このように開
閉制御すると、（イ）領域及び（ハ）領域並びに（ホ）
領域では、各第２開閉弁２４ａ、２４ｂが開で、各第１
開閉弁２３ａ、２３ｂが閉じることにより、排気装置を
前記第３図のように構成した場合と同じ状態になるから
、これらの領域では、曲線へに沿った高い出力トルクを
得ることができる。

また、（ロ）領域及び（ニ）領域では、各第１開閉弁２
３ａ、２３ｂが開で、各第２開閉弁２４ａ、２４ｂが閉
じることにより、排気装置を前記第６図のように構成し
た場合と同じ状態になるから、これらの領域では、曲線
Ｂに沿った高い出力トルクを得ることができる。

なお、前記実施例は、第１の部位（Ｎ　と第２の部位（
Ｉ［）とにおいて、第２気筒Ａ２における枝排気管路１
７と、第１気ＩＡＩにおける枝排気管路１６及び第３気
筒Ａ３における枝排気管路１８とを連通接続する場合で
あったが、これに加えて、第９図及び第１０図に示すよ
うに、第１気筒Ａ１における枝排気管路１６と第３気筒
Ａ３における枝排気管路１８との間を、第１の部位（Ｉ
）と第２の部位（Ｉｆ）とにおいて、第１開閉弁２３Ｃ
付き連通管路２１ｃ及び第２開閉弁２４ｃ付き連通管路
２２ｃによって連通接続するように構成しても良いので
あり、また、本発明は、前記三気筒内燃機関の場合に限
らず、■型穴気筒内燃機関の場合には、二つのバンクの
各々に対して通用するようにすれば良いのである。

〔発明の作用・効果〕

以上の通り本発明は、各気筒における排気ボートとメイ
ン排気管路とを接続する各枝排気管路の間を、当該各枝
排気管路の長さ方向の途中における任意の部位のうち前
記排気ボートに寄った第１の部位において第１連通管路
を介して連通接続すると共に、前記各枝排気管路の長さ
方向の途中における任意の部位のうち前記合流部に寄っ
た第２の部位において第２連通管路を介して連通接続し
、前記第１の部位における各第１連通管路中に設けた第
１開閉弁、及び前記各第２連通管路中に設けた第２開閉
弁を、内燃機関の回転数に応じて適宜開閉作動すること
により、内燃機関における各回転域において高い出力ト
ルク得ることができるから、内燃機関における出力トル
クを、回転域の全般にわたって向上できるのであり、し
かも、各枝排気管路の間を連通管路によって連通接続し
、この各連通管路中に開閉弁を設ける構成であるから、
排気装置の大幅な大型化、及び大幅な重量の増大を招来
することがない効果を有するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す一部切欠平面図、第２図
、第３図、第５図及び第６図は本発明に至る以前の排気
装置を示す平面図、第″４図は第２図及び第３図の場合
における出力トルク曲線図、第７図は第５図及び第６図
の場合における出力トルク曲線図、第８図は出力トルク
曲線を重ねた場合を示す図、第９図及び第１０図は第１
図における第１の部位（Ｉ）及び第２の部位（ｎ）にお
ける他の実施例を示す断面図である。 １・・・・内燃機関、２．３．４・・・・吸気ボート、
５．６．７・・・・吸気弁、８，９．１０・・・・排気
ポート、１１．１２．１３・・・・排気弁、１４・・・
・吸気マニホールド、１５・・・・排気装置、１６．１
７１８・・・・枝排気管路、１９・・・・メイン排気管
路、２０・・・・合流部、（１）・・・・第１の部位、
（ＩＩ）・・・・第２の部位、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ
・・・・第１連通管路、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ・−−
−第２連通管路、２３ａ、２３ｂ、２３Ｃ・・・・第１
開閉弁、２４ａ、２４ｂ、２４ｃｍ−・−第２開閉弁、
２５・・・・回転センサー　２６・・・・制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、多気筒内燃機関の各気筒における排気ポートの
   各々に接続した各枝排気管路を同じ長さ寸法にし、該各
   排気管路の先端を一つに合流して、当該各枝排気管路よ
   りも大きい断面積のメイン排気管路に接続して成る排気
   装置において、前記各枝排気管路の間を、当該各枝排気
   管路の長さ方向の途中における任意の部位のうち前記排
   気ポートに寄った第１の部位において第１連通管路を介
   して連通接続すると共に、前記各枝排気管路の長さ方向
   の途中における任意の部位のうち前記合流部に寄った第
   ２の部位において第２連通管路を介して連通接続し、前
   記各第１連通管路に第１開閉弁を、前記各第２連通管路
   に第２開閉弁を各々設け、前記第１開閉弁及び第２開閉
   弁を、内燃機関の回転数に応じて、各第１開閉弁を開く
   と各第２開閉弁を閉じ、各第１開閉弁を閉じると各第２
   開閉弁を開くように制御することを特徴とする多気筒内
   燃機関における排気装置。