(57)【要約】【課題】吸入空気の流量特性を簡便に変更可能であり、且つ、設計の自由度を向上させる。【解決手段】吸気マニホールド１２の内部に、エンジン２２のシリンダヘッド２６に供給される吸入空気の流通する吸気通路２４が設けられ、その吸気通路２４の途中には、通路長を切換自在な通路長切換部１４が設けられている。そして、駆動部１８によって通路長切換部１４を構成するバルブ１６を回動させ、エンジン２２が低速又は低負荷運転時に長管吸気通路３４を通じて吸入空気を前記エンジン２２へと供給し、一方、前記エンジン２２が高速又は高負荷運転時には、バルブ１６を通じて短管吸気通路３２を連通させ前記エンジン２２へと吸入空気を流通させている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を構成する本体部の各シリンダに独立して接続され、スロットル装置から吸入空気が導入されるチャンバーと連通する長管吸気通路と前記長管吸気通路から分岐して該チャンバーに連通する短管吸気通路とを有する吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドの内部に設けられ、前記内燃機関の運転状況に応じて前記長管吸気通路又は前記短管吸気通路と前記チャンバーとの連通状態を切り換える通路長切換部とを備える内燃機関用吸気マニホールド装置において、
前記通路長切換部は、前記長管吸気通路と前記短管吸気通路との間に設けられ、前記吸気マニホールドに支持された回転軸を介して回動自在に支持された切換弁を備え、前記切換弁は、中空筒状に形成され、前記吸入空気が流通可能な孔部と、前記孔部に臨む内周面に形成され、前記内周面に対して膨出すると共に、前記孔部を通じて前記短管吸気通路を連通させる際に、前記短管吸気通路の一部として機能するガイド部とを有することを特徴とする内燃機関用吸気マニホールド装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記ガイド部は、前記孔部から離間する方向に向かって徐々に肉厚となるように形成されることを特徴とする内燃機関用吸気マニホールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用吸気マニホールド装置に関し、一層詳細には、吸入空気が流通する吸気通路の長さを切換可能な通路長切換部を有する内燃機関用吸気マニホールド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等の多気筒エンジンでは、シリンダヘッドの吸気ポートと吸入空気量を調整する絞り弁との間に吸気マニホールドが設けられ、前記吸気マニホールドに吸入された吸入空気を分流させて各吸気ポートへと配分している。
【０００３】
近年、エンジンの高出力化に伴い、高速又は高負荷運転時には吸気マニホールドの吸気通路を短くし、低速又は低負荷運転時には前記吸気マニホールドの吸気通路を長くすることによってエンジンの出力を変更可能な内燃機関用吸気マニホールド装置が知られている。本出願人は、このような吸気マニホールド装置として、通路長切換部として機能するロータリーバルブを有し、前記ロータリーバルブを回転させることによって吸気マニホールドにおける吸気通路長の切り換えを行う構成を提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８３０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、吸入空気の流量特性を簡便に変更可能であり、しかも、設計の自由度を向上させることが可能な内燃機関用吸気マニホールド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関を構成する本体部の各シリンダに独立して接続され、スロットル装置から吸入空気が導入されるチャンバーと連通する長管吸気通路と前記長管吸気通路から分岐して該チャンバーに連通する短管吸気通路とを有する吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドの内部に設けられ、前記内燃機関の運転状況に応じて前記長管吸気通路又は前記短管吸気通路と前記チャンバーとの連通状態を切り換える通路長切換部とを備える内燃機関用吸気マニホールド装置において、
前記通路長切換部は、前記長管吸気通路と前記短管吸気通路との間に設けられ、前記吸気マニホールドに支持された回転軸を介して回動自在に支持された切換弁を備え、前記切換弁は、中空筒状に形成され、前記吸入空気が流通可能な孔部と、前記孔部に臨む内周面に形成され、前記内周面に対して膨出すると共に、前記孔部を通じて前記短管吸気通路を連通させる際に、前記短管吸気通路の一部として機能するガイド部とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、通路長切換部が、吸気マニホールドにおいて吸入空気が流通する長管吸気通路と短管吸気通路との間に設けられ、回転軸を介して回動する切換弁によって前記長管吸気通路及び前記短管吸気通路の連通状態をそれぞれ切り換えている。そして、中空筒状に形成された切換弁には、開口した孔部に臨むようにガイド部が内周面に対して膨出して形成されている。
【０００８】
従って、孔部を通じて短管吸気通路を連通状態とし、チャンバーから内燃機関へと吸入空気を流通させる際、前記吸入空気をガイド部に沿わせるように流通させることができる。すなわち、切換弁において吸入空気の流通する孔部の開口面積や吸気通路の長さをガイド部によって自在に調整することができる。その結果、吸気マニホールドにおける短管吸気通路の形状を変更することなく、ガイド部を有する切換部を所望の形状とし交換することによって、短管吸気通路を流通する吸入空気の流量特性を簡便に変更することが可能となる。
【０００９】
また、切換弁にガイド部を設けているため、吸気マニホールド側にガイド部を設ける必要がなく、それに伴って、前記切換弁の孔部が着座する吸気マニホールドのシート部近傍に無駄なスペースが生じることがないため、短管吸気通路の連通が遮断された長管吸気通路の連通状態において生じる吸入空気の流路抵抗が軽減され、内燃機関の出力向上を図ることができる。
【００１０】
さらに、吸気マニホールドの吸気通路内にガイド部を設けた場合と比較し、通路長切換部にガイド部を設けることによって前記吸気マニホールドの形状を簡素化することが可能となり、それに伴って、前記吸気マニホールドを製造する際の型割りやレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００１１】
さらにまた、ガイド部を、孔部から離間する方向に向かって徐々に肉厚となるように形成することにより、吸入空気を前記ガイド部の表面に沿ってより一層円滑に流通させることが可能となり、前記吸入空気の流通効率をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１３】
すなわち、通路長切換部を構成する切換弁において、開口した孔部に臨み、内周面に対して膨出するようにガイド部を設けることにより、前記孔部を通じて短管吸気通路を連通状態として吸入空気を流通させる際、前記吸入空気をガイド部によって導いて流通させることができるため、前記吸気マニホールド側にガイド部を設ける必要がなく、前記吸気マニホールドの形状を簡素化することが可能となり、それに伴って、前記吸気マニホールドを製造する際の型割りやレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００１４】
また、吸気マニホールドにおいて、切換弁の孔部が着座する吸気マニホールドのシート部近傍に無駄なスペースが生じることがないため、短管吸気通路の連通が遮断された長管吸気通路の連通状態において生じる吸入空気の流路抵抗が軽減され、内燃機関の出力向上を図ることができる。また、ガイド部を所望の形状とした切換部へと交換することによって、孔部の開口面積の大きさや吸入空気の流通経路の長さを自在に調整することができるため、短管吸気通路を流通する吸入空気の流量特性を簡便に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る内燃機関用吸気マニホールド装置の分解全体斜視図である。
【図２】図１に示す内燃機関用吸気マニホールド装置の一部省略縦断面図である。
【図３】図２における通路長切換部近傍を示す拡大断面図である。
【図４】図２において通路長切換部が回転し、短管吸気通路が連通した状態から長管吸気通路が連通した状態へと切り換えられた縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る内燃機関用吸気マニホールド装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１７】
図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る内燃機関用吸気マニホールド装置を示す。
【００１８】
内燃機関用吸気マニホールド装置１０（以下、吸気マニホールド装置１０という）は、車両等に搭載される、例えば、４つのシリンダ室を有する４気筒のエンジン（内燃機関）２２に設けられている。
【００１９】
この吸気マニホールド装置１０は、図１〜図３に示されるように、吸気マニホールド１２と、前記吸気マニホールド１２に挿通され、吸入空気が流通する前記吸気マニホールド１２内の通路長さを切り換える通路長切換部１４と、前記通路長切換部１４のバルブ（切換弁）１６を回動させる駆動部１８とを有する。
【００２０】
吸気マニホールド１２は、例えば、樹脂製材料を射出成形した複数の分割体を溶着又は接着することにより一体的に形成されている。この吸気マニホールド１２は、図示しないスロットル装置の絞り弁を通じて吸入された空気が一時的に溜められるチャンバー２０と、前記チャンバー２０に接続され、前記チャンバー２０からエンジン２２へと前記空気を導く吸気通路２４とを有する。また、吸気マニホールド１２は、エンジン２２のシリンダヘッド２６に接続される取付フランジ２８を備え、前記取付フランジ２８が、その平面状に形成された端面を介して前記シリンダヘッド２６に連結される。なお、チャンバー２０は、吸気マニホールド１２における略中央部且つ取付フランジ２８の下方となるように配置される。
【００２１】
吸気通路２４は、分岐管３０の内部に設けられ略一定径からなる管状に形成され、互いに所定間隔離間した分岐管３０の内部に沿うようにそれぞれ設けられる。この吸気通路２４は、図示しないエンジン２２の高速又は高負荷運転時に、チャンバー２０から吸入空気を吸気する短管吸気通路３２と、前記エンジン２２の低速又は低負荷運転時に、前記チャンバー２０から前記吸入空気を吸気する長管吸気通路３４とを有する。
【００２２】
短管吸気通路３２は、チャンバー２０の側方に設けられ、略水平方向に向かって直線状に延在している。一方、長管吸気通路３４は、その一端部がチャンバー２０の下方に接続され、前記一端部から他端部側に向かって吸気マニホールド１２の外壁面に沿って湾曲しながら延在する。詳細には、長管吸気通路３４は、一端部側から下方に向かって延在した後、円弧状に湾曲して上方に向かって延在してシリンダヘッド２６に接続される。また、長管吸気通路３４の途中には、短管吸気通路３２の他端部が略直交するように接続され、その接続部位には、通路長切換部１４を構成するバルブ１６が当接可能なシート部３６が形成される。このように、短管吸気通路３２と長管吸気通路３４とが接続されることによって互いに連通する。
【００２３】
この短管吸気通路３２の通路長は、吸気マニホールド１２の外壁面に沿って湾曲状に形成された長管吸気通路３４の通路長より短くなるように設定される。すなわち、エンジン２２の高速又は高負荷運転時には、通路長の短い短管吸気通路３２を通じて吸入空気がチャンバー２０からシリンダヘッド２６へと供給され、前記エンジン２２の低速又は低負荷運転時に、通路長の長い長管吸気通路３４を通じて前記吸入空気が前記チャンバー２０からシリンダヘッド２６へと供給される。
【００２４】
この短管吸気通路３２及び長管吸気通路３４は、図示しないエンジン２２のシリンダ数（例えば、４つ）に応じてそれぞれ４本ずつ設けられ、前記短管吸気通路３２及び長管吸気通路３４は、それぞれ独立して並列に形成される。
【００２５】
さらに、吸気マニホールド１２には、短管吸気通路３２内に設けられ、前記短管吸気通路３２の軸線方向と略直交した保持孔３８が形成される。この保持孔３８は、断面円形状に形成されて４本の短管吸気通路３２を貫通するように形成されると共に、長管吸気通路３４の側面に臨むように形成される。
【００２６】
通路長切換部１４は、吸気マニホールド１２における保持孔３８内に設けられ、前記保持孔３８の軸線上に軸支されるシャフト４０と、樹脂製材料からなり前記シャフト４０と共に回動し、吸気通路２４の流通状態を切り換えるバルブ１６と、前記バルブ１６の外周面に装着され、吸気マニホールド１２の内壁面に対して当接する一対のシール体４２ａ、４２ｂとからなる。
【００２７】
バルブ１６は、断面半円状で軸線方向に沿って所定長さで形成され、前記軸線に沿った一端部及び他端部に設けられた一組の端壁部４４と、一方の端壁部４４と他方の端壁部４４との間に設けられた中央壁部４６とを有し、断面半円状に形成された端壁部４４及び中央壁部４６の中央部に、シャフト４０が貫通して固定される。
【００２８】
この中央壁部４６は、バルブ１６の軸線方向に沿った略中央部に設けられ、一組の端壁部４４に対してそれぞれ等間隔離間して設けられている。
【００２９】
また、バルブ１６には、一方の端壁部４４と中央壁部４６との間に、前記バルブ１６の軸線方向に沿った接合壁４８が設けられると共に、前記中央壁部４６と他方の端壁部４４との間にも同様に、接合壁４８が形成される。すなわち、接合壁４８は、中央壁部４６と端壁部４４との間を接合するように設けられている。
接合壁４８は、所定幅寸法からなる略矩形状に形成され、且つ断面円弧状に形成されて端壁部４４及び中央壁部４６の外周部位を接合するように設けられる。そして、バルブ１６の回動作用下に接合壁４８が短管吸気通路３２と長管吸気通路３４との接合部位に臨み、前記短管吸気通路３２と長管吸気通路３４との連通を遮断可能に設けられる。この際、接合壁４８は、吸気通路２４の内壁面に沿うように配置されるため、該吸気通路２４に沿って流通する吸入空気の流路抵抗となることがなく、しかも、該吸入空気を吸気通路２４の上流側から下流側へと円滑に導くことができる。すなわち、バルブ１６を、該バルブ１６の接合壁４８が吸気通路２４を構成する長管吸気通路３４の内壁面に近接するように配置することによって、吸入空気の流通効率を向上させることができる。
【００３０】
さらに、バルブ１６の接合壁４８には、略矩形状に開口した開口部（孔部）５０が設けられ、前記開口部５０は、バルブ１６の軸線方向に沿って所定間隔離間して４個設けられる。この開口部５０は、バルブ１６の外周側と中空状の内周側とを連通するように開口している。
【００３１】
一方、接合壁４８の内周面には、開口部５０に臨み、半径内方向に膨出して短管吸気通路３２から長管吸気通路３４へと流通する吸入空気を導くためのファンネル部（ガイド部）５２が形成される。このファンネル部５２は、バルブ１６と共に一体成形され、開口部５０から離間する方向に向かって徐々に肉厚となるように膨出すると共に、前記開口部５０が長管吸気通路３４に臨んだ短管吸気通路３２と前記長管吸気通路３４との連通状態において、吸気マニホールド１２のシート部３６に対して緩やかに繋がるような断面円弧状に形成される。また、ファンネル部５２は、略矩形状に開口した開口部５０の周りを囲むように環状に形成されている。
【００３２】
すなわち、ファンネル部５２は、短管吸気通路３２を流通する吸入空気をバルブ１６の内部を通じて長管吸気通路３４へと円滑に導くための導入手段として機能する。
【００３３】
なお、ファンネル部５２は、上述したようにバルブ１６の接合壁４８に一体成形される場合に限定されるものではなく、例えば、ファンネル部を別体から構成し、接合壁４８の内周面に装着するようにしてもよい。この場合、吸気マニホールド１２のシート部３６の形状に対応させてファンネル部５２を容易に設けることが可能となり、単一のバルブ１６で複数の吸気マニホールド１２に対応させることが可能となる。
【００３４】
シール体４２ａ、４２ｂは、樹脂製材料から形成されたバルブ１６の外周面に設けられた装着溝５３に対してそれぞれ装着される。
【００３５】
このシール体４２ａ、４２ｂは、断面Ｃ字状に形成され、互いに所定間隔離間して設けられた３本のメインフレーム５４と、前記メインフレーム５４同士を接合する接合フレーム５６とから格子状に構成される。そして、一方のシール体４２ａがバルブ１６の一端部側に装着され、他方のシール体４２ｂが他端部側に装着されるように一対で構成される。なお、シール体４２ａ、４２ｂは、装着溝５３に装着された際、バルブ１６の外周面に対して半径外方向に若干だけ突出するように設けられる。
【００３６】
また、バルブ１６が吸気マニホールド１２の保持孔３８に収容された際、その外周面に設けられたシール体４２ａ、４２ｂが保持孔３８の内周面に対して摺接可能に設けられる。これにより、バルブ１６の外周面と保持孔３８との間を通じた吸入空気の漏出がシール体４２ａ、４２ｂによって防止される。
【００３７】
一方、シャフト４０の端部には、吸気マニホールド１２との間にスプリング（図示せず）が介装され、前記スプリングの弾発作用下に前記シャフト４０が回動することによってバルブ１６の接合壁４８がシート部３６に着座した全閉状態となる。
【００３８】
駆動部１８は、パイロット圧力により作動するダイヤフラム機構５８と、通路長切換部１４を構成するレバー６０と前記ダイヤフラム機構５８とを接続するアーム部材６２とを含む。アーム部材６２の端部には、連結ピン６４を介してレバー６０が接続される。このダイヤフラム機構５８は、エンジン２２に吸気される吸入負圧をパイロット圧として作動し、前記ダイヤフラム機構５８の作動によりアーム部材６２及びレバー６０が連動して変位することにより、通路長切換部１４を構成するシャフト４０が回動する。
【００３９】
すなわち、この吸気マニホールド装置１０を備えたエンジン２２の高速又は高負荷運転時には、通路長切換部１４を構成するバルブ１６の回動作用下に開口部５０を通じて吸気通路２４の通路長が短くなるように短管吸気通路３２へと切り換え、吸入空気をシリンダヘッド２６に供給すると共に、前記エンジン２２の低速又は低負荷運転時には、前記バルブ１６を回動させて接合壁４８によってシート部３６を閉塞することにより短管吸気通路３２と長管吸気通路３４との連通を遮断し、通路長の長い長管吸気通路３４を通じて前記吸入空気を前記シリンダヘッド２６へと供給する。
【００４０】
本発明の実施の形態に係る内燃機関用吸気マニホールド装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００４１】
例えば、エンジン２２が低速又は低負荷運転時には、図２及び図３に示されるように、スプリングの弾発作用下にシャフト４０を介してバルブ１６が時計回り（矢印Ａ方向）に回動し、初期位置となるシート部３６を閉塞した全閉状態に戻される。すなわち、短管吸気通路３２が、通路長切換部１４のバルブ１６によって閉塞され、チャンバー２０と前記短管吸気通路３２との連通が遮断されるため、エンジン２２のシリンダヘッド２６への吸気が、チャンバー２０から長管吸気通路３４のみを通じて行われ、通路長の長い長管吸気通路３４を通じて前記エンジン２２に吸入される吸入空気の流量が少なくなる。
【００４２】
一方、エンジン２２が高速又は高負荷運転の際には、図１に示すダイヤフラム機構５８の駆動作用下にバルブ１６がシャフト４０を介して反時計回り（矢印Ｂ方向）に回動することにより開口部５０がシート部３６に臨み、短管吸気通路３２が完全に連通した状態となるため、吸入空気がチャンバー２０から前記短管吸気通路３２へと流通して前記エンジン２２へと吸入される。この際、短管吸気通路３２からバルブ１６内へと導入された吸入空気が、前記バルブ１６の内周面に形成されたファンネル部５２によって開口部５０へと円滑に導かれ、長管吸気通路３４の途中に合流してエンジン２２へと供給される。すなわち、エンジン２２に対して短時間で大容量の吸入空気が吸入される。
【００４３】
このように、エンジン２２の運転状況に応じて制御される通路長切換部１４のバルブ１６の切換作用下に、前記エンジン２２のシリンダヘッド２６に吸入される吸入空気の慣性エネルギ、吸気抵抗が好適に制御されて前記エンジン２２の出力向上を図ることができる。
【００４４】
以上のように、本実施の形態では、長管吸気通路３４と短管吸気通路３２との連通状態を切換可能な通路長切換部１４において、バルブ１６の開口部５０に臨む内周面にファンネル部５２を設けることにより、前記開口部５０を通じてチャンバー２０からエンジン２２へと吸入空気を流通させる短管吸気通路３２の連通状態において、その開口面積や吸気管長を調整することができる。その結果、吸気マニホールド１２における吸気通路２４の形状を変更することなく、ファンネル部５２を有するバルブ１６を任意の形状とすることによって短管吸気通路３２を流通する吸入空気の流量特性を簡便に調整することが可能となる。
【００４５】
また、バルブ１６にファンネル部５２を設けることによって、吸気マニホールド１２におけるシート部３６近傍に無駄なスペースが生じることがなく、バルブ１６によってシート部３６の閉塞された長管吸気通路３４の連通状態において生じる吸入空気の流路抵抗を低減して効率的に流通させることができる。その結果、エンジン２２へと流入する吸入空気の流量が増大し、それに伴って、エンジン２２の出力性能を向上させることが可能となる。
【００４６】
さらに、形状の異なるファンネル部５２を有した別の通路長切換部１４へと交換することにより、吸気マニホールド１２における吸気通路２４の形状を変更することなく、前記通路長切換部１４によって吸気通路２４の長さを調整することが可能となる。
【００４７】
さらにまた、例えば、吸気マニホールド１２の吸気通路２４内にファンネル部５２を設けた場合と比較し、通路長切換部１４を構成するバルブ１６に前記ファンネル部５２を設けることにより、相対的に前記吸気マニホールド１２の形状を簡素化することが可能となり、それに伴って、前記吸気マニホールド１２を製造する際の型割りやレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００４８】
なお、本発明に係る内燃機関用吸気マニホールド装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４９】
１０…吸気マニホールド装置          １２…吸気マニホールド
１４…通路長切換部                  １６…バルブ
１８…駆動部                        ２０…チャンバー
２２…エンジン                      ２４…吸気通路
３０…分岐管                        ３２…短管吸気通路
３４…長管吸気通路                  ３６…シート部
３８…保持孔                        ４０…シャフト
４２ａ、４２ｂ…シール体            ５０…開口部
５２…ファンネル部
【図１】
2011064150.tif 000003
【図２】
2011064150.tif 000004
【図３】
2011064150.tif 000005
【図４】
2011064150.tif 000006