(57)【要約】【課題】  空気の流れをプレナムと内燃機関との間に導くための調整可能な吸気マニホールドを提供することにある。【解決手段】  内燃機関のプレナムと吸気口との間に配置される調整可能な吸気マニホールド。マニホールドハウジングが内部を形成しており、該内部を通ってランナ壁が延びている。スライダが前記内部を通って延びており、マニホールドハウジングと摺動可能に係合する。スライダはスライダ壁を形成し、該スライダ壁はランナ壁と協働して、空気を搬送するためのランナを形成する。ランナは横断面積を形成する。マニホールドハウジングとスライダとの間には駆動組立体が連結されており、該駆動組立体は、スライダをマニホールドハウジングに沿って横方向に移動させ、ランナを通る空気の体積がスライダの移動により変化するようにランナの限定された横断面積を変化させる。
2005533218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレナムと内燃機関との間の空気の流れを導くための調整可能な吸気マニホールドにおいて、
内部を形成するマニホールドハウジングを有し、該マニホールドハウジングは前記内部を通って延びる複数のランナ壁を備え、
マニホールドハウジングの前記内部を通って延びる複数のスライダ壁を備えたスライダを更に有し、複数のスライダ壁は複数のランナ壁に対応して複数のランナを形成し、複数のランナの各々がランナを通る空気の流れを搬送するための限定された横断面積を有し、スライダがマニホールドハウジングと摺動可能に係合して複数のランナ壁に対して複数のスライダ壁を移動させ、ランナを通る空気の体積がスライダの移動により変化するように、複数のランナの前記限定横断面積を選択的に変化させることを特徴とする調整可能な吸気マニホールド。
【請求項２】
前記マニホールドハウジングとスライダとの間に連結された駆動組立体を有し、該駆動組立体は、マニホールドハウジングに対してスライダを移動させ、ランナを通る空気の体積がスライダの移動により変化するように複数のランナの各々の限定横断面積を変化させることを特徴とする請求項１記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項３】
前記スライダは、マニホールドハウジングに対してスライダを移動させるための、マニホールドハウジングと摺動可能に係合したプラットホームを有することを特徴とする請求項２記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項４】
前記複数のスライダ壁は前記プラットホームから外方に延びていて、プラットホームと一緒に複数のランナ壁に対して移動し、ランナを通る空気の体積がスライダの移動により変化するように複数のランナの前記限定横断面積を選択的に変化させることを特徴とする請求項３記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項５】
前記複数のスライダ壁の各々が、湾曲端部と、該湾曲端部から横方向に延びている側面とを有することを特徴とする請求項４記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項６】
前記複数のランナ壁の各々が、湾曲端部と、該湾曲端部から横方向に延びている側面とを有することを特徴とする請求項５記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項７】
前記複数のランナ壁および複数のスライダ壁の湾曲端部が、それぞれ、複数のスライダ壁および複数のランナ壁の側面と協働して、空気の流れを受入れる開口を形成することを特徴とする請求項６記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項８】
前記端部および側面は、前記開口を通る空気の流れによる流れ損失を最小にするリップの形状を有することを特徴とする請求項７記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項９】
受入れ端部と伝達端部との間に延びており、前記伝達端部が端板を有し、該端板は複数のポートを備え、各ポートは複数のランナに対応していて、該ランナから空気の流れを受入れることを特徴とする請求項８記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項１０】
前記スライダは複数の端壁を有し、各端壁は複数のスライダ壁の各々およびプラットホームから外方に延びていて、複数のランナ壁に対する複数のスライダ壁の前記移動により形成されるキャビティを最小にすることを特徴とする請求項９記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項１１】
複数のシールを有し、各シールは、複数のランナ壁とプラットホームとの間、および複数のスライダ壁とマニホールドハウジングとの間に配置されていて、空気の流れが複数のランナの各々から漏洩することを防止することを特徴とする請求項１０記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項１２】
前記駆動組立体は前記スライダと螺合する駆動ねじを有し、該駆動ねじは、この回転に応答してマニホールドハウジングに対してスライダを移動させることを特徴とする請求項１１記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項１３】
前記駆動組立体は駆動ねじを回転駆動するモータを有し、該モータは、駆動ねじの回転に応答してマニホールドハウジングに対してスライダを移動させることを特徴とする請求項１２記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項１４】
プレナムと内燃機関との間の空気の流れを導くための調整可能な吸気マニホールドにおいて、
内部を形成するマニホールドハウジングを有し、該マニホールドハウジングは前記内部を通って延びるランナ壁を備え、
マニホールドハウジングの前記内部を通って延びるスライダ壁を備えたスライダを更に有し、スライダ壁はランナ壁と協働してランナを形成し、該ランナはこれを通る空気の流れを搬送するための限定された横断面積を有し、スライダがマニホールドハウジングと摺動可能に係合してランナ壁に対してスライダ壁を移動させ、ランナを通る空気の体積がスライダの移動により変化するように、ランナの前記限定横断面積を選択的に変化させることを特徴とする調整可能な吸気マニホールド。
【請求項１５】
前記スライダは、マニホールドハウジングに対してスライダを移動させるための、マニホールドハウジングと摺動可能に係合したプラットホームを有することを特徴とする請求項１４記載の調整可能な吸気マニホールド。
【請求項１６】
前記スライダ壁はプラットホームから外方に延びていて、プラットホームと一緒にランナ壁に対して移動し、ランナを通る空気の体積がスライダの移動により変化するようにランナの前記限定横断面積を選択的に変化させることを特徴とする請求項１５記載の調整可能な吸気マニホールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）の調整可能な吸気マニホールドに関し、より詳しくは、調節可能な横断面積をもつランナを備えた調整可能な吸気マニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気マニホールドは、空気および燃料を内燃機関のシリンダに搬送しかつ導くのに使用される。吸気マニホールドはプレナムから空気を受入れる。ひとたび空気がプレナムを出ると、マニホールドは空気を個々のシリンダに導き、ここで空気はシリンダに受入れられて燃焼に使用される。
吸気マニホールド内の各ランナのジオメトリは、内燃機関のシリンダへの空気の搬送効率を定める。ランナの長さおよび横断面積は、空気がシリンダに到達する圧力および速度に直接影響を与える。
ランナの設計は、一般に、内燃機関の特定速度での性能を最適化するようになされる。最適化は特定速度で生じるが、内燃機関が作動する他の全ての速度で性能の妥協がなされる。従って、複数の速度で内燃機関の性能を最適化できるように、空気が吸気マニホールドのランナを通るときに空気の圧力および速度を首尾良く制御する必要がある。
【０００３】
下記特許文献１には、調整可能な吸気マニホールドが開示されている。この吸気マニホールドは複数の吸気ランナを有し、各吸気ランナはその全長に亘って調節可能な側壁を備えている。調節可能な側壁は、吸気ランナ全体に亘る空気の流れ方向に対して横方向内方および外方に移動し、これに対応して流通横断面積を減少および増大させる。このような調節可能な側壁は各ランナの横断面積を調節できるが、側壁が離れることにより、側壁とランナの側部との間に空間が創出されてしまう。この使用されない空間はシールされないため、ここを通るときに空気の一部を受入れてしまい、このため装置の有効性が低下しかつ吸気ランナの効率が低下する。また、これらの空間は、吸気ランナ内に好ましくない乱流を誘起する。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，２１０，１０７号明細書（Shaffer、１９８０年７月１日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一態様によれば、空気の流れをプレナムと内燃機関との間に導くための調整可能な吸気マニホールドが提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の調整可能な吸気マニホールドは、内部を形成するマニホールドハウジングを有しており、該マニホールドハウジングはこの内部を通って延びている複数のランナ壁を備えている。調整可能な吸気マニホールドはまたスライダを有し、該スライダは、マニホールドハウジングの内部を通って延びている複数のスライダ壁を備えている。複数のスライダ壁は複数のランナ壁に対応して複数のランナを形成している。複数のランナの各々は、これを通る空気の流れを搬送するための限定された横断面積を有している。スライダは、マニホールドハウジングと摺動可能に係合して複数のランナ壁に対して複数のスライダ壁を移動させ、ランナを通る空気の体積がスライダの移動により変化するように、複数のランナの前記限定横断面積を選択的に変化させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の長所は、添付図面を参照して述べる以下の詳細な説明から容易に明らかになりかつ理解されよう。
【０００８】
図１〜図４を参照すると、調整可能な吸気マニホールドの全体が参照番号１０で示されている。調整可能な吸気マニホールド１０は、受入れ端部１２と伝達端部１４との間に延びている。伝達端部１４は端板１５を有し、該端板１５は、より詳細に後述する全開ランナの横断面に対応する複数のポート１７を形成している。調整可能な吸気マニホールド１０は、受入れ端部１２と伝達端部１４との間に延びているマニホールドハウジング１６を有している。マニホールドハウジング１６は、内部１８と、該内部１８を通って延びる複数のランナ壁２０とを形成している。
【０００９】
調整可能なマニホールド１０は、この受入れ端部１２に固定されたプレナム２１から空気を受入れる。プレナム２１は、空気リザーバとして使用される内部キャビティ２１ａを有している。プレナム２１はまた、ハウジング１６の受入れ端部１２に隣接する複数の出口２３を有し、各出口２３は複数の対向ポート１７の各々にほぼ対応している。調整可能な吸気マニホールド１０は燃料噴射を採用する内燃機関に使用することを考えているが、当業者ならば、燃焼用燃料を伝達するキャブレータまたは中央燃料噴射装置を内燃機関に設ければ、プレナム２１が空気／燃料混合物を保持するように構成することを考えることもできよう。
【００１０】
空気は、調整可能な吸気マニホールド１０の伝達端部１４に連結された内燃機関内でのその後の燃焼のために、マニホールド１０を通って搬送される。調整可能な吸気マニホールド１０はＩ−４内燃機関と組合せて作動するように構成されているが、任意数のシリンダを有する任意の内燃機関構成と協働するように設計することも考えられる。
【００１１】
調整可能な吸気マニホールド１０はまた、マニホールドハウジング１６の内部１８を通って延びているスライダ２２を有している。スライダ２２は、マニホールドハウジング１６と摺動係合して、内部１８内で横行運動する。スライダ２２は、マニホールドハウジング１６の内面２６に当接するプラットホーム２４を有している。内面２６はプラットホーム２４より長く、プラットホーム２４は内面２６に対して摺動することができる。
【００１２】
スライダ２２はまた、複数のスライダ壁２８を有している。複数のスライダ壁２８の各々は、複数のランナ壁２０の各々と対をなしている。複数のランナ２０とスライダ壁２８とは互いに協働して、複数のランナ３０を形成する。複数のランナ３０は、それぞれの複数のポート１７とプレナム出口２３との間で延びている。各ランナ３０は、限定された横断面積および体積を形成している。プレナム２１から内燃機関までの空気の搬送は、ランナ３０を介して行なわれる。図３に最も良く示すように、複数のランナ壁２０および複数のスライダ壁２８の各々は、湾曲端部３１、３３を有している。複数のランナ壁２０および複数のスライダ壁２８の各々は、湾曲端部３１、３３から横方向に延びている側面３２、３４を有している。複数のランナ壁２０およびスライダ壁２８の湾曲端部３１、３３は、それぞれ、複数のスライダ壁２８およびランナ壁２０の側面３４、３２と協働して複数の開口３７を形成し、該開口３７を通って、空気の流れが複数のランナ３０の各々に入る。複数の開口３７のサイズは、複数のランナ壁２０に対する複数のスライダ壁２８の対応する横行運動により収縮および膨張する。湾曲端部３１、３３および側面３２、３４は、流れ損失を最小にすることによりここを通る空気の効率を最高にするため、リップ状をなしている。
【００１３】
好ましくないキャビティが形成されないことを確保するため、スライダ２２は、プラットホーム２４と複数のスライダ壁２８の各々との間でほぼ垂直に延びている複数の端壁３５を有している。端壁３５は、ランナ３０の体積を減少させるべくスライダ２２が移動するときに、複数のポート１７の各々および複数の出口２３の各々を閉じる。当業者ならば、スライダ２２は単一ピースで形成でき、または一体に固定された複数のピースでも形成できることは理解されよう。
【００１４】
図４に最も良く示すように、スライダ２２のプラットホーム２４に対してランナ壁２０をシールするためのシール３６が、ランナの遠位端３８に沿って延びている。同様に、マニホールドハウジング１６の第二内面４４に対してスライダ壁２８の各々をシールするためのシール４０が、スライダの遠位端４２に沿って延びている。従って、ランナ３０はシールされたチャネルであり、該チャネルを通って空気がプレナム２１から内燃機関へと搬送される。好ましくは、シール３６、４０はエラストマー材料またはポリマー材料から作られる。シール３６、４０は、例えば接着剤または締り嵌め等の任意の適当な手段により遠位端３８、４２に固定できる。シール３６、４０はまた、遠位端３８、４２に一体に形成することもできる。
【００１５】
調整可能な吸気マニホールド１０は、全体を参照番号４６で示す駆動組立体を有している。駆動組立体４６はマニホールドハウジング１６に固定されかつスライダ２２に連結されていて、該スライダ２２をマニホールドハウジング１６に沿って横方向に移動させ、その限定された横断面積を変化させる。複数のランナ３０の各々の限定横断面積を変化させることにより、ランナ３０を通る体積が変化される。スライダ２２はマニホールドハウジング１６の内面に沿って無限に調節可能であるので、ランナ３０のサイズに対して無限数の調節を行なうことができ、従って内燃機関への空気の搬送における体積効率を最適化できる。これにより、内燃機関が作動するあらゆる速度に亘る最適化が可能になる。
駆動組立体４６は、電子アクチュエータ４８および駆動ねじ５０を有している。駆動ねじ５０は、スライダ２２に対して回転するウォームギヤである。
【００１６】
好ましい実施形態では、電子アクチュエータ４８は、内燃機関の速度に基いて信号を受けかつ駆動ねじ５０を回転させ、これによりスライダ２２を、内燃機関の体積効率を最高にする適正位置に移動させるモータである。駆動ねじ５０は、スライダ２２のプラットホーム２４に対して垂直に該プラットホーム２４から延びている被駆動壁５２と係合している。被駆動壁５２はねじ孔５４を有している。駆動ねじ５０はねじ孔５４と螺合しており、駆動ねじ５０の回転に応答して、スライダ２２をマニホールドハウジング１６に対して移動させる。
【００１７】
調整可能な吸気マニホールド１０を用いてランナ３０の体積を制限しかつ拡大することにより、内燃機関の体積効率がエンジン速度の全範囲に亘って最高になるように制御する。本発明の調整可能な吸気マニホールド１０は、ランナ長を変えるのではなく、スライダ２２を移動させることにより複数のランナ３０の横断面積を調節することにより、壁長の増大による摩擦損失の増大を引起こすことなく、従来技術による調節可能なマニホールドを改善する。調整可能な吸気マニホールド１０はサイズが小さくかつ構造が簡単である。ランナ３０の長さは変化しないので、マニホールド１０は、その全性能範囲に亘ってそのコンパクトなサイズを保持する。また、調整可能な吸気マニホールド１０は、内燃機関のシリンダ内に下降するピストンの吸引力により発生される反射吸引波の有効性を最大にするのにも使用できる。調整可能な吸気マニホールド１０はまた、内燃機関に流入する空気の流速を最適化することもでき、これにより内燃機関の慣性過給が増強される。
【００１８】
図５を参照すると、ここには駆動組立体４６′の他の実施形態が示されており、この実施形態では、スライダ延長部６０がプラットホーム２４′から外方に突出している。スライダ延長部６０は孔６２を有している。駆動ねじ５０′は孔６２と螺合しており、これによりスライダ２２′は、駆動ねじ５０′の回転に応答してマニホールドハウジング１６′に対して移動する。駆動ねじ５０′はモータ４８′により回転駆動される。
【００１９】
当業者ならば、本発明のマニホールド１０は、その変更形態として、マニホールドハウジング１６に対してスライダ２２を移動させる任意数のモータを設けることができることが理解されよう。
【００２０】
以上、本発明を例示の態様で説明したが、ここに使用した用語の本質は説明のためのものであって、制限のためのものではないことを理解されたい。上記教示に照らして本発明の多くの変更が可能である。従って、本発明は、特許請求の範囲内で、特に説明したもの以外のものも実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を取入れたプレナムおよび調整可能な吸気マニホールドを示す破断斜視図である。
【図２】図１のプレナムおよび吸気マニホールドを示す斜視図である。
【図３】本発明の吸気マニホールドを示す端面図である。
【図４】マニホールドハウジングの一部を除去した本発明の吸気マニホールドを示す破断斜視図である。
【図５】マニホールドハウジングの一部を除去した本発明の他の実施形態による吸気マニホールドを示す破断斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  吸気マニホールド
１６  マニホールドハウジング
２１  プレナム
２２  スライダ
２４  プラットホーム
３０  ランナ
４６  駆動組立体
４８  電子アクチュエータ
５０  駆動ねじ
５４  ねじ孔
【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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【国際調査報告】
2005533218.tif 000008
2005533218.tif 000009
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