(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱状吸気通路の内部を隔壁により吸気導入部と該吸気導入部の下流側に接続される中間通路部とに分割すると共に、前記隔壁を跨って前記吸気導入部と中間通路部との双方に開口する可変入口を有した気筒毎のブランチ部を接続し、かつ、前記隔壁と可変入口との間に、該隔壁を跨ぐ方向に往復移動して前記可変入口の開度を連続的に変化させる切換板を設け、該切換板の中間通路部側への可変入口開度増大方向の移動により前記ブランチ部の入口開口端が中間通路部側から吸気導入部側に連続的に移動しつつブランチ部の等価長が連続的に短縮され、かつ、前記ブランチ部の入口開口端が中間通路部側にあるときは共鳴過給が行われ、吸気導入部側にあるときには慣性過給が行われるように通路形状を設定したことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
Ｖ型内燃機関のシリンダヘッド上方に設けた箱状吸気通路の内部を隔壁により中央の吸気導入部とその両側のコレクタ部とに分割すると共に、前記吸気導入部から前記隔壁をバイパスして各コレクタ部に接続した共鳴通路部と、前記隔壁を跨がって吸気導入部と対応するコレクタ部との双方に開口する可変入口を有した気筒毎のブランチ部との間に、該隔壁を跨ぐ方向に往復移動して前記可変入口の開度を連続的に変化させる１対の切換板を設け、該切換板のコレクタ部側への可変入口開度増大方向の移動により前記ブランチ部の入口開口端がコレクタ部側から吸気導入部側に連続的に移動しつつブランチ部の等価長が連続的に短縮され、かつ、該入口開口端がコレクタ部側にあるときは共鳴過給が行われ、吸気導入部側にあるときには慣性過給が行われるように通路形状を設定したことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記１対の切換板は、それぞれ可変入口を開閉する部分の両側を凹ませて形成され、該切換板を吸気導入部側に移動したときに、相互に相手方の切換板の可変入口を開閉する突出部分が自らの凹部に嵌合するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記切換板は、前記共鳴通路部とコレクタ部との接続部分に向かって延びる延長部を有し、該延長部は前記切換板の可変入口閉じ方向への移動により共鳴通路部の出口開口端を下流側に移動させて共鳴通路部の等価長を増大させる形態を有していることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
前記ブランチ部は、前記中間通路部又は対応するコレクタ部と常時連通する固定入口を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に、吸気性能とコンパクト性とを両立させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気装置として、例えば、特開平８−３３８２５２号に開示されるようなものがある。このものでは、Ｖ型内燃機関の吸気通路内部を仕切り、該仕切り部分に設けた切換弁を操作して吸気通路の形態を切り換えることにより、機関運転条件に応じて共鳴過給，慣性過給を切り換えるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の内燃機関の吸気装置では、吸気通路の形態が段階的に切り換わるため、運転条件(機関回転速度)に応じて吸気性能を必ずしも最適な状態に制御することができず、また吸気通路内部に切換弁を設けて上下に設けた通路の連通と遮断とを切り換えるような構成であるため、吸気通路が複雑かつ大型化してしまうといった問題を生じていた。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、全運転領域に渡ってって最適な吸気性能を得ることができ、かつ、コンパクト性も満たした内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
箱状吸気通路の内部を隔壁により吸気導入部と該吸気導入部の下流側に接続される中間通路部とに分割すると共に、前記隔壁を跨って前記吸気導入部と中間通路部との双方に開口する可変入口を有した気筒毎のブランチ部を接続し、かつ、前記隔壁と可変入口との間に、該隔壁を跨ぐ方向に往復移動して前記可変入口の開度を連続的に変化させる切換板を設け、該切換板の可変入口開度増大方向の移動により前記ブランチ部の入口開口端が中間通路部側から吸気導入部側に連続的に移動しつつブランチ部の等価長が連続的に短縮され、かつ、該入口開口端が中間通路部側にあるときは共鳴過給が行われ、吸気導入部側にあるときには慣性過給が行われるように通路形状を設定したことを特徴とする。
【０００６】
請求項1に係る発明によると、
切換板により可変入口の中間通路部側のみが開口してブランチ部の入口開口端が中間通路部側にあるときには、吸気導入部は中間通路部を介してブランチ部に連通し、吸気通路全体の等価長が長く共鳴過給が行われる。この状態で切換板の端縁で定まるブランチ部の入口開口端が吸気導入部側に移動するとブランチ部の等価長が連続的に短縮するので、共鳴過給を行いつつ機関運転状態の変化（回転速度の増大）に適合して、吸気性能(全開トルク性能)を最適に維持することができる。
【０００７】
また、切換板がさらに吸気導入部側に移動して可変入口の吸気導入部側も開口されると、吸気導入部は該可変入口部を介して直接ブランチ部と連通するため、ブランチ部の入口開口端が吸気導入部側に移動し、吸気通路全体の等価長が短くなって慣性過給に移行する。この状態で、切換板がさらに吸気導入部側に移動して可変入口の開度が増大するとブランチ部の入口開口端が移動してブランチ部の等価長が連続的に短縮するので、慣性過給を行いつつ機関運転状態の変化に適合して、吸気性能を最適に維持することができる。
【０００８】
また、前記共鳴過給と慣性過給との切換時は、吸気通路形態が連続的に切り換わり、かつ、吸気通路形態をマッチングさせることにより、吸気性能を滑らかに変化させることができる。
【０００９】
また、前記切換板を、隔壁の下方に水平方向に移動するように取り付ければよく、ブランチ部の上流部も入口開口端位置が水平方向に変化するように、水平方向に長い形態とすればよいので、吸気系を横方向に偏平な形状として高さを低く押さえることができ、車両搭載機関では、機関の高さを低くして車高を低く押さえることができる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、
Ｖ型内燃機関のシリンダヘッド上方に設けた箱状吸気通路の内部を隔壁により中央の吸気導入部とその両側のコレクタ部とに分割すると共に、前記吸気導入部から前記隔壁をバイパスして各コレクタ部に接続した共鳴通路部と、前記隔壁を跨がって吸気導入部と対応するコレクタ部との双方に開口する可変入口を有した気筒毎のブランチ部との間に、該隔壁を跨ぐ方向に往復移動して前記可変入口の開度を連続的に変化させる切換板を設け、該切換板の可変入口開度増大方向の移動により前記ブランチ部の入口開口端がコレクタ部側から吸気導入部側に連続的に移動しつつブランチ部の等価長が連続的に短縮され、かつ、該入口開口端がコレクタ部側にあるときは共鳴過給が行われ、吸気導入部側にあるときには慣性過給が行われるように通路形状を設定したことを特徴とする。
【００１１】
また、切換板を隔壁の一方向に往復動自由に装着し、ブランチ部の上流部分も該方向と平行に設置すればよいので、一方向に偏平な形態とすることができ、例えば水平方向にに偏平な形状として吸気系の高さを低く押さえることができ、車両搭載機関では、機関の高さを低くして車高を低く押さえることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によると、
請求項１と同様の吸気性能が得られる。即ち、切換板位置によりブランチ部の入口開口端がコレクタ部側にあるときには、吸気通路全体の等価長が長くなって共鳴過給が行われると共に、ブランチ部等価長の連続的な変化により、共鳴過給を行いつつ機関運転状態の変化に適合して、吸気効率を最適状態に維持することができる。また、切換板が移動してブランチ部の入口開口端が吸気導入部側にあるときには、吸気通路全体の等価長が短くなって慣性過給に移行すると共に、ブランチ部等価長の連続的な変化により、慣性過給を行いつつ機関運転状態の変化に適合して、吸気性能を最適状態に維持することができる。
【００１３】
また、吸気通路の形態を変える切換板を隔壁の下方に水平方向に移動するように取り付ければよく、ブランチ部も入口開口端位置が水平方向に変化するように、水平方向に長い形態とすればよいので、吸気系の高さを低く押さえることができ、車両搭載機関では、機関の高さを低くして車高を低く押さえることができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、
前記１対の切換板が、それぞれ可変入口を開閉する部分の両側を凹ませて形成され、該切換板を吸気導入部側に移動したときに、相互に相手方の切換板の可変入口を開閉する突出部分が自らの凹部に嵌合するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る発明によると、
切換板の移動量を大きくすることができるので、可変入口を該切換板の移動方向に長く形成することができ、以ってブランチ部の等価長の変化幅が増大して、より広い速度域に対して最適な吸気性能を得ることができる。
【００１６】
また、請求項４に係る発明は、
前記切換板は、前記共鳴通路部とコレクタ部との接続部分に向かって延びる延長部を有し、該延長部は前記切換板の可変入口閉じ方向への移動により共鳴通路部の出口開口端を下流側に移動させて共鳴通路部の等価長を増大させる形態を有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る発明によると、
このようにすれば、ブランチ部と共に共鳴通路部まで等価長を可変にできるのでより広い速度域に対して最適なトルク特性を得ることができる。
【００１８】
また、請求項５に係る発明は、
前記ブランチ部は、前記中間通路部又は対応するコレクタ部と常時連通する固定入口を備えていることを特徴とする。
【００１９】
請求項5に係る発明によると、
可変入口を全閉としても固定入口によってコレクタ部とブランチ部との連通が確保され、切換板の故障時に対応できると同時に、慣性過給時の吸気圧力変動抑制効果を助長して、吸気効率の向上を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図5は本発明に係るＶ型内燃機関の吸気装置の一実施形態を示す。機関１の左右のバンクを備えたシリンダヘッド２の上方に、箱状吸気通路３を設け、該箱状吸気通路３内を、隔壁を構成する２本の立板４，5によって分割して、中央の吸気導入部６とその両側の左右のコレクタ部７，８とを形成する。また、前記吸気導入部６の前端から２方向に分岐して前記各コレクタ部７，８の前端に接続される２本の共鳴通路部9,１０を設ける。また、前記各立板４，５の下方に、該立板4，5を跨って両側の吸気導入部6と対応する各コレクタ部７又は８とに開口する可変入口１１を備え、下流端部が各気筒の吸気ポート１２に接続された各ブランチ部１３を設ける。前記コレクタ部７，８は前記立板４，５より下方に容積を拡大して形成され、前記ブランチ部１３は前記コレクタ部７，８の下部に固定入口７',８'を介して常時連通する。
【００２１】
前記可変入口１１は、立板４，５との間に隙間を有して開口され、前記隙間にそれぞれ該立板４，５を跨ぐ方向に往復移動して前記可変入口１１の開度を連続的に変化させる２個の切換板１４,１５を設ける。前記各切換板１４,１５の前端部には前後方向の位置を逆にして吸気導入部６側に突出する突出部１４ａ，１５ａとコレクタ部７，８側に引っ込む溝部１４ｂ，１５ｂとが設けられる。前記突出部１４ａ，１５ｂと溝部１４ｂ，１５ａとは、後述するように切換板１４，１５を最大限度吸気通路部６側に移動させたときに、突出部１４ａが溝部１５ｂに嵌合し、突出部１４ｂが溝部１５ａに嵌合するように形成されている。これにより、切換板１４，１５の移動量に対して突出部１４ａ，１５ｂの突出量を大きくとることができる。
【００２２】
前記各突出部１４ａ，１５ａの上面には、ラック１４ｃ，１５ｃが形成され、該ラック１４ｃ，１５ｃと噛み合うピニオン１６，１７を後端部に連結した軸１８，１９の前端部にプーリ２０，２１が連結されている。一方、前記共鳴通路部９，１０の分岐点の前方に近接して、ステップモータ２２を設置する。該スッテプモータ２２の駆動軸２３には、駆動ギア２４が連結される。前記駆動軸２３と平行に設けた軸２５には、前記駆動ギア２４と噛み合って逆向きに回転する同一歯数のギア２６が連結される。前記駆動軸２３及び軸２５の各前端部には、それぞれ前記プーリ２０，２１より小径のプーリ２７，２８が連結され、前記プーリ２０とプーリ２７との間及び前記プーリ２１とプーリ２８との間にそれぞれベルト２９，３０が取り付けられる。これにより、図１に示すように各切換板１４，１５が、それぞれ対応するコレクタ部７，８側に最も接近しているときには、各切換板１４，１５によって各可変入口１１が全閉とされ、この状態から前記ステップモータ２２の駆動軸２３が前方から見て(以下同様)反時計回りに回転すると、ベルト２９を介してプーリ２０、軸１８、ピニオン１６が同方向に回転してラック１４ｃと噛み合う切換板１４が吸気導入部６側（図示右側）へ移動すると共に、ギア２６を介して軸２５が時計回りに回転し、ベルト３０を介してプーリ２１、軸１９、ピニオン１７が同方向に回転してラック１５ｃと噛み合う切換板１４が吸気導入部６側（図示左側）へ移動する。ここで切換板１４，１５は等量ずつ対称的に移動する。
【００２３】
そして、コントロールユニット３１により、機関運転条件（主として機関回転速度）に応じて前記切換板１４，１５を所定の位置に移動するように前記ステップモータ２２の回転量を制御する。
【００２４】
次に、前記第１の実施形態の作用を説明する。
機関の低速域では、各切換板１４，１５は、それぞれ対応するコレクタ部７，８側に最も接近した図１に示す位置にセットされる。この状態では、可変入口１１が全閉とされ、吸気は吸気導入部６から各共鳴通路部９，１０を介して各コレクタ部７，８に供給され、それぞれ固定入口7',８'からブランチ部１３、吸気ポート１２を経て各気筒の燃焼室内に供給される。そして、可変入口１１が全閉とされることにより、ブランチ部１３は入口開口端が固定入口7',８'と一致し等価長は最大となる(図１０参照) 。したがって、吸気導入部６と共鳴通路部９，１０と等価長最大のブランチ部１３とが接続されて、吸気系全体の等価長が最大となるので、機関の低速域に適合した共鳴過給性能が得られ、低速域での吸気性能（全開トルク性能）を確保できる。
【００２５】
前記の状態から機関回転速度が増大し中速域に移行するにしたがって、ステップモータ２２の駆動軸２３が反時計回り方向に回転し、機関回転速度に応じた所定の回転量だけ回転する。これにより、各切換板１４，１５は、それぞれ吸気導入部６側に移動し、該切換板１４，１５の可変入口１１に面した端縁位置で定まるブランチ部１３の入口開口端が吸気導入部６側に移動してブランチ部１３の等価長が短縮される。
【００２６】
そして、前記切換板１４，１５が可変入口１１のコレクタ部７，８側のみを開き吸気導入部６側を遮断している間は、吸気系全体の等価長が機関回転速度に見合った長さに設定されて、該回転速度に応じた最適な共鳴過給による吸気性能（全開トルク性能）が得られる。
【００２７】
また、機関回転速度が更に増大して高速域に移行し、各切換板１４，１５がさらに移動して切換板１４，１５の可変入口１１に面した端縁位置が吸気導入部６側に移動すると、ブランチ部１３の入口開口端が吸気導入部６側に移動し、吸気導入部６とブランチ部１３とが開口された可変入口１１を介して直接連通する(図１１参照) 。即ち、吸気は吸気導入部６から可変入口１１を介して直接ブランチ部１３に供給されるので、吸気系全体の等価長が大きく減少し、慣性過給に移行する。そしてこの状態で機関回転速度の増大と共に各切換板１４，１５が吸気導入部６側にさらに移動すると、ブランチ部１３の等価長がさらに短縮され、吸気系全体の等価長が機関回転速度に見合った長さに設定されて、該回転速度に応じた最適な慣性過給性能による吸気性能（全開トルク性能）が得られる。
【００２８】
また、ブランチ部13の入口開口端は連続的に移動し、かつ、吸気通路形態をマッチングさせることにより、共鳴過給から慣性過給への移行を滑らかに行うことができ、トルク特性を連続的に変化させることができる。
【００２９】
即ち、全運転領域に渡って最適な吸気性能（全開トルク性能）が得られるのである。
次に、第２の実施形態を図６に基づいて説明する。このものでは、切換板４１，４２に、それぞれ可変入口１１'を開閉する部分の両側を凹ませて凹部４１a，４２ａを形成し、切換板４１，４２を吸気導入部６に近づけたときに、相互に相手方の切換板４１，４２の可変入口１１'を開閉する凸部４１ｂ，４２ｂが自らの凹部４１a，４２ａに嵌合するように形成する。
【００３０】
このようにすれば、切換板４１，４２の移動量を大きくすることができるので、可変入口１１'を左右に長く形成することができ、以ってブランチ部１３の等価長の変化幅が増大して、より広い速度域に対して最適な吸気性能（全開トルク性能）を得ることができる。
【００３１】
次に、第３の実施形態を図６、図７に基づいて説明する。このものでは、切換板５１，５２は、前記共鳴通路部９，１０とコレクタ部７，８との接続部分に向かって延びる延長部５１ａ，５２ａを有し、該延長部５１ａ，５２ａは、前記切換板５１，５２の可変入口１１閉じ方向への移動により、該延長部５１ａ，５２ａの後端縁で定まる共鳴通路部９，１０の出口開口端を下流側に移動させて共鳴通路部９，１０の等価長を増大させるように、先端が先細りに形成されている(図９参照)。
【００３２】
このようにすれば、ブランチ部１３と共に共鳴通路部９，１０まで等価長を可変にできるのでより広い速度域に対して最適な吸気性能（全開トルク性能）を得ることができる。
【００３３】
なお、前記第２の実施形態の構成と、第３の実施形態の構成とを組み合わせて、もよく、より等価長の可変幅を大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係るＶ型内燃機関の吸気装置の横断面図。
【図２】  図１のＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】  図１のＢ−Ｂ矢視断面図。
【図４】  図１のＣ−Ｃ矢視断面図。
【図５】  図１のＤ矢視図。
【図６】  同上実施形態の全開トルク特性図。
【図７】  本発明の第２の実施形態に係るＶ型内燃機関の吸気装置の横断面図。
【図８】  本発明の第３の実施形態に係るＶ型内燃機関の吸気装置の横断面図。
【図９】  同上実施形態の要部を示す図。
【図１０】  本発明の実施形態の機関低速域における作用を示す図。
【図１１】  本発明の実施形態の機関高速域における作用を示す図。
【符号の説明】
１  内燃機関
３  箱状吸気通路
４，５  立板
６  吸気導入部
７，８  コレクタ部(中間通路部)
７',８'   固定入口
９，１０  共鳴通路部
１１，１１' 可変入口
１３  ブランチ部
１４，１５  切換板
１４ａ，１５ａ  ラック
１６，１７  ピニオン
２０，２１  プーリ
２２  ステップモータ
２３  駆動軸
２４  駆動ギア
２５  軸
２６  ギア
２７，２８  プーリ
２９，３０  ベルト
４１ａ，４２ａ  凸部
４１ｂ，４２ｂ  凹部
５１ａ，５２ａ  延長部
【図１】
0003635968.tif 000002
【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】
0003635968.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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