(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列４気筒内燃機関の４つの気筒を吸気行程が互いに連続しない２つの気筒群に分け、
各気筒にそれぞれ連通する互いに独立な第１，第２，第３，第４独立吸気通路と、
前記第１，第２，第３，第４独立吸気通路が前記２つの気筒群毎に合流する第１，第２共鳴室と、
前記第１，第２共鳴室からそれぞれ上流側に延びる第１，第２共鳴通路と、
前記第１，第２共鳴通路が集合する集合室とを設け、
前記集合室の一端にスロットルボディを接続してなる４気筒内燃機関の吸気装置において、
前記第１共鳴室を気筒配列方向に垂直な方向に長尺な形状として配置し、
前記第２共鳴室を気筒配列方向に平行な方向に長尺な形状として配置し、
前記第１，第２共鳴室からそれぞれ上流側に延びる第１，第２共鳴通路の下流側を気筒配列方向に平行に延出し、
前記第１，第２，第３独立吸気通路を下方に空間を抱え込むように側面視逆Ｕ字状に湾曲形成して第１独立吸気通路を前記第１共鳴室の上面に接続し第２，第３独立吸気通路を前記第２共鳴室の上面に接続し、
前記第１，第２，第３独立吸気通路より前記スロットルボディ側に位置させた前記第４独立吸気通路を前記第１，第２，第３独立吸気通路が形成する下方空間内を前記第２共鳴室の側面に沿って通らせて前記第１共鳴室の側面に接続したことを特徴とする直列４気筒内燃機関の吸気マニホルド。
【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、特に吸気脈動を利用して吸気過給を行うようにした直列４気筒内燃機関の吸気マニホルドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より多気筒内燃機関の各気筒の吸気通路に発生する圧力変動を利用し、吸気行程後半に吸気ポート部分の圧力を上昇させて過給効果を得るようにした吸気装置が種々提案されており、またこのような吸気の動的効果として慣性過給と共鳴過給があることが知られている。
【０００３】
慣性過給は、吸気行程にある気筒からの負圧波を吸気拡大部によって正の圧力波に反転させ、この圧力波による吸気押込み作用によって過給を行うものである。
【０００４】
一方共鳴過給においては、複数の気筒が互いに吸気行程が連続しない第１気筒群と第２気筒群とに分けられ、第１気筒群の各気筒がそれぞれ独立吸気通路を介して第１共鳴室に連通され、第２気筒群も同じく第２共鳴室に連通される。
そして第１，第２共鳴室どうしはそれぞれ第１，第２共鳴通路を介して共通の集合室に集合する。
【０００５】
このような構成により吸気ポートの周期的な開閉によって生じる圧力波を原因として第１，第２共鳴通路内の気柱が振動され、この振動が第１，第２共鳴室内および独立吸気通路内の空気を振動させることになり、この振動の共鳴を生じた時に圧力振動が最大となって大きな過給が行われることになる。
【０００６】
しかるに各気筒に対する吸気通路の長さが互いに等しくないと、気筒への反射圧力波の到達時期（伝播周期）にずれが生じて、これにより各気筒の間に体積効率（充填効率）の不均一が生じ、運転性能の低下を招くことになる。
【０００７】
そこで直列４気筒内燃機関において４本の吸気通路の長さを等しくした吸気マニホルドが従来より提案されており、その特開昭６４−１５４２７号公報記載の一例を図５に図示する。
【０００８】
直列４気筒の内燃機関０１が車両に縦置きに搭載されており、前方より順に第１，第２，第３，第４気筒と配列され、第１気筒と第４気筒は互いに吸気行程が連続しないように構成されていて、この第１気筒と第４気筒から延出した第１，第４独立吸気通路０１１  ，０１４  が共通の第１共鳴室０２１  に集合し、第２気筒と第３気筒から延出した第２，第３独立吸気通路０１２  ，０１３  が共通の第２共鳴室０２２  に集合している。
【０００９】
第１，第２共鳴室０２１  ，０２２  からそれぞれ上流側に延出した第１，第２共鳴通路０３１  ，０３２  は上流端で合流している。
そして第１，第２共鳴室０２１  ，０２２  は、気筒配列方向に直列に配設され、第１，第２共鳴室０２１  ，０２２  およびその上流側は前後に線対称に構成されるとともに、気筒配列方向に垂直な向きの内燃機関中心線Ｌ−Ｌに第１共鳴室０２１  の気筒配列方向に垂直な向きの中心線が、ほぼ一致するように第１共鳴室０２１  を配設している。
【００１０】
かかる構成により図５に示すように第１，第２，第３独立吸気通路０１１  ，０１２  ，０１３  が互いに平行移動した略同一の形状をし、第４独立吸気通路０１４  は第１独立吸気通路０１１  と内燃機関中心線Ｌ−Ｌに関して略対称な概ね同一の形状をして、全ての独立吸気通路が互いに長さを略等しくし、各気筒の間に充填効率の不均一が生じるのを防止している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
４本の独立吸気通路０１１  ，０１２  ，０１３  ，０１４  は、第１，第２共鳴室０２１  ，０２２  に気筒配列方向に並んで集合しており、したがって第１，第２共鳴室０２１  ，０２２  はともに気筒配列方向に平行な姿勢で、気筒配列方向に直列に配置されているので、第１，第２共鳴室０２１  ，０２２  周りは、前後方向に大きくかさばり、限られた機関室内の空間を有効に利用することが難しい。
【００１２】
また同公報の記載および図５の平面図のみでは、各独立吸気通路０１１  ，０１２  ，０１３  ，０１４  の実際の湾曲形状が明らかでなく、第４独立吸気通路０１２  は第２，第３独立吸気通路０１１  ，０１２  ，０１３  と平面視で重なっており、上下幅も大きいおそれもある。
【００１３】
各独立吸気通路０１１  ，０１２  ，０１３  ，０１４  の湾曲形状の曲率が異なると吸気抵抗も異なって吸気充填量の均一化も望めず、また曲率が小さ過ぎると吸気抵抗が増大して吸気充填量の低下を招く。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、全ての独立吸気通路を必要以上に小さくない曲率で等長化し、各気筒の間に均一で充分な充填効率を確保しつつ吸気マニホルドをコンパクト化して機関室内のスペースを有効に利用することができる直列４気筒内燃機関の吸気マニホルドを提供する点にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明は、直列４気筒内燃機関の４つの気筒を吸気行程が互いに連続しない２つの気筒群に分け、各気筒にそれぞれ連通する互いに独立な第１，第２，第３，第４独立吸気通路と、前記第１，第２，第３，第４独立吸気通路が前記２つの気筒群毎に合流する第１，第２共鳴室と、前記第１，第２共鳴室からそれぞれ上流側に延びる第１，第２共鳴通路と、前記第１，第２共鳴通路が集合する集合室とを設け、前記集合室の一端にスロットルボディを接続してなる４気筒内燃機関の吸気装置において、前記第１共鳴室を気筒配列方向に垂直な方向に長尺な形状として配置し、前記第２共鳴室を気筒配列方向に平行な方向に長尺な形状として配置し、前記第１，第２共鳴室からそれぞれ上流側に延びる第１，第２共鳴通路の下流側を気筒配列方向に平行に延出し、前記第１，第２，第３独立吸気通路を下方に空間を抱え込むように側面視逆Ｕ字状に湾曲形成して第１独立吸気通路を前記第１共鳴室の上面に接続し第２，第３独立吸気通路を前記第２共鳴室の上面に接続し、前記第１，第２，第３独立吸気通路より前記スロットルボディ側に位置させた前記第４独立吸気通路を前記第１，第２，第３独立吸気通路が形成する下方空間内を前記第２共鳴室の側面に沿って通らせ前記第１共鳴室の側面に接続した直列４気筒内燃機関の吸気マニホルドとした。
【００１６】
気筒配列方向に対して第１共鳴室を垂直に、第２共鳴室を平行に配置し、第１，第２，第３独立吸気通路が第１，第２共鳴室の上面に接続され、第４独立吸気通路が前記第１，第２，第３独立吸気通路が形成する下方空間内を前記第２共鳴室の側面に沿わせて前記第１共鳴室の側面に接続したので、第１，第２共鳴室は気筒配列方向に関し３本の第１，第２，第３独立吸気通路が接続される幅を有すればよく、気筒配列方向の大きさを小さくできる。
【００１７】
さらに第１，第２共鳴室から第１，第２共鳴通路を気筒配列方向に平行に延出させているので、第１，第２共鳴室は気筒配列方向に垂直な方向に関し２本の独立吸気通路が接続される幅を有すればよい。
したがって第１，第２共鳴室は前後左右ともに小さく吸気マニホルドをコンパクトに構成することができる。
【００１８】
そして第１，第２，第３独立吸気通路を下方に空間を抱え込むように側面視逆Ｕ字状に湾曲形成し、第４独立吸気通路を前記第１，第２，第３独立吸気通路が形成する下方空間内を通らせるので、各独立吸気通路を十分な曲率で湾曲させ、かつ等しい長さとして各気筒の間に均一で充分な充填効率を確保することが可能であるとともに、第１，第２共鳴室およびこれらに集合する各独立吸気通路を内燃機関に近づけ、益々吸気マニホルドをコンパクトに内燃機関に沿わせることができ、限られた機関室内のスペースを有効に利用することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図４に図示し説明する。
本実施の形態に係る自動車１は、ＦＦ車（フロントエンジンフロントドライブ車）であり、図１はその車体前部における内燃機関１０の配置状態を示す概略側面図である。
【００２０】
ボンネット２の下方の機関室３内において、前方のラジエータ４と後方のダッシュボード５との間に直列４気筒の内燃機関１０が横置きに搭載されており、直列に気筒が配列されたシリンダブロック１１は後方に傾斜している。
傾斜したシリンダブロック１１の上部のシリンダヘッド１２からは前方に吸気マニホルド２０が延出形成され、後方に排気マニホルド１５が延出形成されている。
【００２１】
本吸気マニホルド２０は、吸気過給がなされる構造をなしており、図２ないし図４はスロットルボディより下流側の吸気マニホルド２０を示す平面図，正面図および側面図である。
【００２２】
車体に対して横置きに搭載された直列４気筒の内燃機関１０の４つの気筒を右側から順に第１，第２，第３，第４気筒とすると、点火順序を第１−第３−第４−第２の気筒の順としており、第１気筒と第４気筒が吸気行程の連続しない気筒群を構成し、同様に第２気筒と第３気筒が吸気行程の連続しない別の気筒群を構成する。
【００２３】
かかる直列４気筒の内燃機関１０のシリンダヘッド１２から第１，第２，第３，第４気筒毎に第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４が前方へ延出している。
４本の独立吸気管２１，２２，２３，２４は、その基端部が共通の横長板状のフランジプレート１３のヘッドフランジ部１３ａに溶接されてシリンダヘッド１２に接続される。
【００２４】
第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４は、フランジプレート１３から前方へ斜め上向きに延出し、そのうち第１，第２，第３独立吸気管２１，２２，２３は下方に空間を抱え込むように側面視で逆Ｕ字状に必要十分な曲率（ポート径の約１．５  倍の曲がりＲ）で湾曲形成し、第１独立吸気管２１は第１共鳴室３１の上面に接続され、第２，第３独立吸気管２２，２３は第２共鳴室３２の上面に接続されている。
【００２５】
第１共鳴室３１は、気筒配列方向に対し垂直な方向に指向した前後長尺な姿勢で第２気筒の略前方位置に配置されており、その後半部（シリンダヘッド側）が上方に膨出して前半部上面３１ａが後半部上面３１ｂより低い高さ位置にあり、前記第１独立吸気管２１はこの低い方の前半部上面３１ａに接続されている。
【００２６】
第２共鳴室３２は、気筒配列方向に平行に指向した左右長尺な姿勢にあって第３気筒の略前方位置で第１共鳴室３１の前半部側面に接して配置されており、前記第２，第３独立吸気管２２，２３はこの第２共鳴室３２の上面３２ａに左右に並んで接続されている。
【００２７】
第１共鳴室３１の前半部上面３１ａと第２共鳴室３２の上面３２ａとは略同じ高さに左右並んで位置するので、第１，第２，第３独立吸気管２１，２２，２３は上流端が第１，第２共鳴室３１，３２の上面３１ａ，３２ａに左右に近接して配列され、逆Ｕ字状に湾曲して下流端がフランジプレート１３の左右に長尺の同一面に配列していて、略同一の曲率の湾曲形状で略同一の通路長をなす。
【００２８】
そして第４独立吸気管２４は、フランジプレート１３から前方へ斜め上向きに延出した後、下方に空間を抱え込むように側面視で逆Ｕ字状に湾曲しながら斜め右方（車両進行方向に向かって右方）に延び、前記第２，第３独立吸気管２２，２３が形成する逆Ｕ字状の湾曲部の下方空間を第２共鳴室３２の後側（フランジプレート１３側）側面に沿って延出し、第１共鳴室３１の後半部左側面の上方に膨出した部分に接続されている。
【００２９】
したがって第４独立吸気管２４は、下流端が第１，第２，第３独立吸気管２１，２２，２３と同じフランジプレート１３から延出し、上流端が第１，第２，第３独立吸気管２１，２２，２３の上流端よりフランジプレート１３に近く前後長が短いが左右に延びる長さが長く、互いに相殺されて第１，第２，第３独立吸気管２１，２２，２３と略等しい通路長が確保されている。
【００３０】
また第４独立吸気管２４の逆Ｕ字状湾曲は斜めに形成されるので、第１，第２，第３独立吸気管２１，２２，２３より近くに湾曲しなければならないにもかかわらず曲率を小さくしないですみ、よって曲率も第１，第２，第３独立吸気管２１，２２，２３と略等しい。
以上より４本の第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４は、互いに通路長も湾曲部の曲率も略等しい。
【００３１】
そして第１共鳴室３１の後半部左側面の下部（上部には第４独立吸気管２４が接続されている）から第１共鳴管４１がフランジプレート１３に平行に延出し、上方の第４独立吸気管２４を過ぎた辺りから斜め上方に傾斜し、後方に略Ｌ字状に屈曲（共鳴管の径の約２倍の曲がりＲ）して集合室５０の右側に接続されている。
【００３２】
また第２共鳴室３２の左側面からは第２共鳴管４２がフランジプレート１３に平行に延出し、第１共鳴管４１に沿って途中から斜め上方に傾斜し、後方にＬ字状に屈曲（共鳴管の径の約２倍の曲がりＲ）して集合室５０の左側に接続されている。
【００３３】
集合室５０は、その上流部がフランジプレート１３のヘッドフランジ部１３ａから左方に若干斜め上方に延出した端部のスロットルボディフランジ部１３ｂに接続され、前方に左右隣接して分岐した下流部が第１，第２共鳴管４１，４２に接続される。
第１共鳴管４１に比べ第２共鳴管４２は、若干通路長が短いが、屈曲部の曲率は略等しい。
【００３４】
なおフランジプレート１３がシリンダヘッド１２に取り付けられると、スロットルボディフランジ部１３ｂに固着された集合室５０は、スロットルボディに接続され、スロットルボディから上流側にエアフローダクトを介してエアクリーナが接続される。
【００３５】
前記左右に隣接する第１共鳴室３１と第２共鳴室３２は、下部において連通管３３により連通されており、同連通管３３は左右に膨出して比較的容量が大きく形成されている。
【００３６】
該連通管３３の第１共鳴室３１との連通口には開閉弁３４が開閉自在に設けられ、第１共鳴室３１と第２共鳴室３２を連通管３３を介して適宜遮断または連通できるようになっている。
【００３７】
第２共鳴管４２は、第１共鳴管４１より若干通路長が短いが、同第２共鳴管４２が接続される第２共鳴室３２は、これと常時連通している連通管３３の容積も含めると十分な容積が確保されて第１，第２共鳴管４１，４２が等長化されているに等しく、よって第１共鳴管４１と第２共鳴管４２の共鳴周波数（共振点）を同一とすることができる。
【００３８】
開閉弁３４は弁軸３５に固着され旋回する蝶形弁で、回転自在に枢支された弁軸３５はヘッドフランジ１３側に突設されたダイヤフラム３６の作動部にリンク機構３７を介して連結されている。
ダイヤフラム３６は内燃機関１０と吸気マニホルド２０との間のデッドスペースを利用して配置されスペースを有効に使用している。
【００３９】
ダイヤフラム３６は内燃機関１０の運転状態に応じて作動するようになっており、内燃機関１０の低中回転域では切換弁３４を閉じて第１共鳴室３１と第２共鳴室３２との連通を遮断し、高回転域では切換弁３４を開き連通する。
【００４０】
内燃機関１０が低中回転域で切換弁３４が閉じているときは、一方の気筒群の第１，第４独立吸気管２１，２４が第１共鳴室３１を介して連通する第１共鳴管４１と、他方の気筒群の第２，第３独立吸気管２２，２３が第２共鳴室３２を介して連通する第２共鳴管４２とは、互いに遮断されて前記したように等長化され、共鳴周波数を同一とし、第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４内の空気を振動させ各気筒の間に均一で充分な充填効率を確保することができ、共鳴過給の効果を最大に発揮することができる。
【００４１】
また内燃機関１０が高回転域で切換弁３４が開いているときは、連通管３３を介して第１共鳴室３１と第２共鳴室３２が連通して大容量の吸気拡大部が形成され、気筒で発生した負圧波を等長化された第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４を介して該吸気拡大部で反射反転させ、慣性過給のバラツキによる高回転域の性能低下を防止することができる。
したがって内燃機関１０の低中回転数から高回転数に亘る広い機関回転域で高い出力トルクを得ることができる。
【００４２】
気筒配列方向に対して第１共鳴室３１を垂直に、第２共鳴室３２を平行に連接して配置し、該第１，第２共鳴室３１，３２は気筒配列方向に関し３本の第１，第２，第３独立吸気管２１，２２，２３が接続されるに必要なだけの幅を有し、かつ第１，第２共鳴室は気筒配列方向に垂直な方向に関し２本の第１，第４独立吸気管２１，２４が接続されるに必要なだけの幅を有し、したがって第１，第２共鳴室３１，３２は前後幅・左右幅ともに小さくコンパクトに構成することができる。
【００４３】
第２，第３独立吸気管２２，２３の逆Ｕ字状の下方空間を第４独立吸気管２４が通る構成として第１，第２共鳴室３１，３２およびこれらに集合する各独立吸気管を、内燃機関１０に近づけ、益々吸気マニホルド２０をコンパクトに内燃機関１０に沿わせることができ、限られた機関室内のスペースを有効に利用することができる。
【００４４】
なおフランジプレート１３のヘッドフランジ部１３ａとスロットルボディフランジ部１３ｂとを別体にしてもよいが、本実施の形態のように一体に形成することで、図２の平面図からも分かるように本吸気マニホルド２０は、各独立吸気管２１，２２，２３，２４、第１，第２共鳴管４１，４２およびフランジプレート１３が概ねロ字状に構成され、構造的に剛性・強度を向上させることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、気筒配列方向に対して第１共鳴室を垂直に、第２共鳴室を平行に配置し、気筒配列方向およびその直角方向の大きさをコンパクト化することができる。
【００４６】
各独立吸気通路を十分な曲率で湾曲させ、かつ等しい長さとして各気筒の間に均一で充分な充填効率を確保することが可能であるとともに、第１，第２共鳴室およびこれらに集合する各独立吸気通路を内燃機関に近づけ、益々吸気装置をコンパクトに内燃機関に沿わせることができ、限られた機関室内のスペースを有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自動車の車体前部の内燃機関の配置状態を示す概略側面図である。
【図２】同内燃機関の吸気マニホルドの平面図である。
【図３】同正面図である。
【図４】同側面図である。
【図５】従来の直列４気筒内燃機関および吸気マニホルドを示す平面図である。
【符号の説明】
１…自動車、２…ボンネット、３…機関室、４…ラジエータ、５…ダッシュボード、
１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…フランジプレート、１５…排気マニホルド、
２０…吸気マニホルド、２１…第１独立吸気管、２２…第２独立吸気管、２３…第３独立吸気管、２４…第４独立吸気管、
３１…第１共鳴室、３２…第２共鳴室、３３…連通管、３４…開閉弁、３５…弁軸、３６…ダイヤフラム、３７…リンク機構、
４１…第１共鳴管、４２…第２共鳴管、
５０…集合室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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