(57)【要約】【課題】全回転域において吸気慣性効果を有効に利用してエンジンの高出力化を図りつつ、高回転域での吸入空気量を増やしてエンジンの安定した運転を実現することができる吸気管長可変装置を提供すること。【解決手段】エンジンの気筒に接続された吸気管２の長さを変化させるエンジンの吸気管長可変装置において、前記吸気管２の中間高さ位置（エンジンの高回転域で吸気慣性効果が得られる高さ位置）に開口部２ｂを形成するとともに、該吸気管２の外周にシャッタバルブとして機能する高さの低い可動管４を上下に摺動可能に嵌合し、該可動管４を少なくともエンジン回転数に応じて上下に摺動させて吸気管２の前記開口部２ｂを開閉する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの気筒に接続された吸気管の長さを変化させるエンジンの吸気管長可変装置において、
前記吸気管の中間高さ位置に開口部を形成するとともに、該吸気管の外周に可動管を移動可能に嵌合し、該可動管を少なくともエンジン回転数に応じて移動させて前記開口部を開閉することを特徴とするエンジンの吸気管長可変装置。
【請求項２】
前記吸気管の長さを低回転域又は低・中回転域において最適な長さに設定するとともに、前記可動管で前記開口部を開閉することを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気管長可変装置。
【請求項３】
前記吸気管を固定管と前記可動管とに２分割するとともに、前記可動管が前記開口部を閉じている状態で吸気管の長さが低回転域又は低・中回転域において最適な長さになるようにしたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気管長可変装置。
【請求項４】
前記開口部を前記吸気管の周方向に複数形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のエンジンの吸気管長可変装置。
【請求項５】
前記可動管を少なくともエンジン回転数に応じて前記吸気管の軸方向に摺動させて前記開口部を開閉することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のエンジンの吸気管長可変装置。
【請求項６】
前記可動管を少なくともエンジン回転数に応じて前記吸気管の周方向に回動させて前記開口部を開閉することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のエンジンの吸気管長可変装置。
【請求項７】
前記可動管を移動させるアクチュエータと、エンジン回転数を検出する回転センサと、前記回転センサの検出信号に基づいて前記アクチュエータを駆動制御して前記開口部を開閉するコントローラを設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のエンジンの吸気管長可変装置。
【請求項８】
前記可動管の位置を検出する位置センサを設け、該位置センサに前記回転センサの検出信号に基づいて前記コントローラが前記開口部の開度をエンジン回転数に応じて制御するようにしたことを特徴とする請求項７記載のエンジンの吸気管長可変装置。
【請求項９】
前記吸気管の開口部を絞ってベンチュリ部を形成したことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のエンジンの吸気管長可変装置。
【請求項１０】
前記ベンチュリ部に、前記開口部を越えて空気の吸入方向に一体に延びるスカート部を形成したことを特徴とする請求項９記載のエンジンの吸気管長可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気管の長さをエンジン回転数に応じて最適に調整するようにしたエンジンの吸気管長可変装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に大型の自動二輪車には高性能化が要求されつつあり、その一環としてエンジンの高出力化が要求されてきている。
【０００３】
ところで、エンジンの高出力化を実現する一手段として吸気慣性効果を利用することは一般に良く知られているが、吸気の圧力波は吸気管内を音速で伝播するため、エンジン回転数に応じて吸気管の長さを変えなければ全回転域において吸気慣性効果を有効に利用することができない。
【０００４】
そこで、吸気管の外周に可動管を摺動可能に嵌合し、該可動管をエンジン回転数に応じて摺動させて可動管を含む吸気管全体の長さを変えるようにした吸気管長可変装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
又、吸気管を固定管と該固定管に対して移動可能な可動管とに２分割し、前記可動管をエンジン回転数に応じて前記固定管に接離させて吸気管の長さを低回転域と高回転域とで変えるようにした吸気管長可変装置も提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２７２３４０号公報
【特許文献２】特許第２７７９１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、吸気量、つまり吸気管に吸引される空気量はエンジン回転数の増加と共に増加するが、特許文献１，２において提案されている吸気管長可変装置では、エンジン回転数とは無関係に、高回転域においても吸気管の開口面積は一定であるため、高回転域において吸入空気量が不足する可能性がある。
【０００７】
従って、本発明の第１の目的とする処は、全回転域において吸気慣性効果を有効に利用してエンジンの高出力化を図りつつ、高回転域での吸入空気量を増やしてエンジンの安定した運転を実現することができる吸気管長可変装置を提供することにある。
【０００８】
又、特許文献１，２において提案されている吸気管長可変装置では、比較的大きな可動管をエンジン回転数に応じて移動させるため、該可動管の移動ストローク分だけ吸気管の長さが長くなって該吸気管を吸気ボックス内にコンパクトに収納することができないという問題がある。
【０００９】
更に、比較的大きな可動管がエンジン振動によって共振し、吸気管長さ可変装置の耐振性と信頼性が問題となることもある。
【００１０】
従って、本発明の第２の目的とする処は、全回転域において吸気慣性効果を有効に利用してエンジンの高出力化を図りつつ、小型・コンパクト化及び耐振性と信頼性の向上を図ることができる吸気管長可変装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、エンジンの気筒に接続された吸気管の長さを変化させるエンジンの吸気管長可変装置において、前記吸気管の中間高さ位置に開口部を形成するとともに、該吸気管の外周に可動管を移動可能に嵌合し、該可動管を少なくともエンジン回転数に応じて移動させて前記開口部を開閉することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記吸気管の長さを低回転域又は低・中回転域において最適な長さに設定するとともに、前記可動管で前記開口部を開閉することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記吸気管を固定管と前記可動管とに２分割するとともに、前記可動管が前記開口部を閉じている状態で吸気管の長さが低回転域又は低・中回転域において最適な長さになるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記開口部を前記吸気管の周方向に複数形成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記可動管を少なくともエンジン回転数に応じて前記吸気管の軸方向に摺動させて前記開口部を開閉することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記可動管を少なくともエンジン回転数に応じて前記吸気管の周方向に回動させて前記開口部を開閉することを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記可動管を移動させるアクチュエータと、エンジン回転数を検出する回転センサと、前記回転センサの検出信号に基づいて前記アクチュエータを駆動制御して前記開口部を開閉するコントローラを設けたことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記可動管の位置を検出する位置センサを設け、該位置センサに前記回転センサの検出信号に基づいて前記コントローラが前記開口部の開度をエンジン回転数に応じて制御するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の発明において、前記吸気管の開口部を絞ってベンチュリ部を形成したことを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記ベンチュリ部に、前記開口部を越えて空気の吸入方向に一体に延びるスカート部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、吸気管に形成された開口部を少なくともエンジン回転数に応じて可動管で開閉するようにしたため、吸気管の実質的な長さをエンジン回転数に応じた最適な値（吸気慣性効果が得られる長さ）に設定するすることができ、エンジンの全回転域において吸気慣性効果を利用して混合気の充填効率を高め、エンジン出力の向上を図ることができる。又、高回転域においては開口部を開けて吸気管の実質的な長さが短く設定されるが、この高回転域においては開口部からも空気が吸気管内に流入するため、高回転域での吸入空気量を増やしてエンジンの安定した運転を実現することができる。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、吸気管の長さを低回転域又は低・中回転域において最適な長さに設定するとともに、可動管を長さの短いシャッタバルブとして構成したため、吸気管の長さがエンジン回転数によって変化することなく一定に保たれ、当該吸気管長可変装置の小型・コンパクト化が図られるとともに、エンジン振動によるシャッタバルブの共振が防がれて当該吸気管長可変装置の耐振性と信頼性が高められる。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、吸気管を固定管と可動管とに２分割するとともに、可動管が開口部を閉じている状態で吸気管の長さが低回転域又は低・中回転域において最適な長さになるようにしたため、高回転域において開口部を開ければ吸気管の実質的な長さが短くなって吸気慣性効果が得られる。このため、エンジンの全回転域において吸気慣性効果を利用してエンジン出力の向上を図ることができるとともに、高回転域においては開口部からも空気が吸気管内に流入するために高回転域での吸入空気量が増え、エンジンの安定した運転を実現することができる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、開口部を吸気管の周方向全周ではなく部分的に複数形成したため、吸気管を１部品として構成することができ、これに必要な強度と剛性を確保することができる。
【００２５】
請求項５記載の発明によれば、可動管を吸気管の軸方向に摺動させて吸気管の開口部を少なくともエンジン回転数に応じて開閉することによって、エンジンの全回転域においてエンジン出力の向上を図るとともに、高回転域での吸入空気量を増やしてエンジンの安定した運転を実現することができる。
【００２６】
請求項６記載の発明によれば、可動管を吸気管の周方向に回動させて吸気管の開口部を少なくともエンジン回転数に応じて開閉することによって、エンジンの全回転域においてエンジン出力の向上を図るとともに、高回転域での吸入空気量を増やしてエンジンの安定した運転を実現することができる。
【００２７】
請求項７記載の発明によれば、アクチュエータは、回転センサによって検出されるエンジン回転数に応じてコントローラによってその駆動が制御され、エンジン回転数に応じて可動管を移動させて吸気管の開口部を開閉するため、エンジンの全回転域においてエンジン出力が高められるとともに、高回転域での吸入空気量が増えてエンジンの安定した運転が可能となる。
【００２８】
請求項８記載の発明は、位置センサによって可動管の位置を検出することによって、吸気管の開口部の開度を少なくともエンジン回転数に応じて制御することができるため、エンジンの全回転域において吸気管の実質的な長さを吸気慣性効果が得られる最適な長さに調整することができる。
【００２９】
請求項９記載の発明によれば、吸気管の開口部を絞ってベンチュリ部を形成したため、ベンチュリ効果によって吸気管の開口部において空気の流入速度が高められるとともに、高い負圧が発生し、これによって吸入空気量の増大が図られる。
【００３０】
請求項１０記載の発明によれば、開口部が開く高回転域において開口部から吸気管内へと流入する空気と上端開口部からストレートに流入する空気との衝突がスカート部によって避けられ、衝突に伴う乱流の発生が防がれて空気の流動損失が低く抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３２】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る吸気管長可変装置を備えるエンジン吸気系の側断面図、図２は吸気管長可変装置の構成を示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は吸気管と可動管の分解斜視図、図５は吸気管長可変装置の低回転域での動作を示す縦断面図、図６は吸気管長可変装置の高回転域での動作を示す縦断面図である。
【００３３】
図１において、１は吸気ボックスであって、この吸気ボックス１内には、不図示の多気筒エンジンの各気筒に接続された複数の吸気管２が図１の紙面垂直方向に並設されて収納されている。そして、吸気ボックス１の上部にはエアクリーナ３が設けられている。尚、以下においては１つ吸気管２についてのみ説明するが、他の吸気管２についても同様である。
【００３４】
上記吸気管２は、その長さ（高さ）が低回転域において最適な長さ（つまり、低回転域において高い吸気慣性効果が得られる長さ（高さ））に設定されている。ここで、図３に示すように、吸気管２のベルマウス状の開口部が絞られてベンチュリ部２ａを形成しており、このベンチュリ部２ａの最小断面積は他の部分の開口面積よりも小さく設定されている。
【００３５】
又、吸気管２の中間高さ位置、具体的には、吸気管２の実質的な長さが高回転域において有効な吸気慣性効果が得られる長さとなる高さ位置には、図４に示すように、例えば矩形状の開口部２ｂが周方向に４つ形成されている。そして、各吸気管２の外周には、シャッタバルブとして機能する高さの低い可動管４が上下に摺動可能に嵌合されており、該可動管４は、後述のようにエンジン回転数に応じて上下動して吸気管２の前記開口部２ｂを開閉する。尚、吸気管２の外周には、ゴム等の弾性体から成るリング状のシール部材５が嵌着されており、前記可動管４が図３及び図５に示すように吸気管２の開口部２ｂを閉じているときには、該可動管４は、前記シール部材５に着座する。
【００３６】
更に、図２及び図３に示すように、吸気管２内の前記開口部の下方（空気の流れ方向下流側）にはスロットルバルブ６が開閉可能に設けられており、吸気管２の側部には、吸気管２内の前記スロットルバルブ６の近傍に所定量の燃料を適当なタイミングで噴射するインジェクタ７が取り付けられている。ここで、図１及び図２に示すように、スロットルバルブ６の弁軸６ａの吸気管２から突出する端部にはスロットルレバー８が取り付けられており、このスロットルレバー８には不図示のスロットルワイヤーの一端が連結されている。
【００３７】
而して、本発明に係る吸気管長可変装置は、エンジン回転数に応じて前記可動管４を吸気管２の外周に沿って上下に摺動させて吸気管２の開口部２ｂを開閉するものであって、図２に示すように、可動管４を摺動させるアクチュエータとしてのモータ９と、可動管４の位置を検出する位置センサ１０と、エンジン回転数を検出する回転センサ１１と、前記位置センサ１０と前記回転センサ１１の検出信号に基づいて前記モータ９を駆動制御して吸気管２の前記開口部２ｂの開度を調整するコントローラ１２を含んで構成されている。尚、モータ９としてはサーボモータ等が使用され、該モータ９と位置センサ１０及び回転センサ１１は、前記コントローラ１２に電気的に接続されている。
【００３８】
以下、吸気管長可変装置の構成の詳細について説明する。
【００３９】
図１及び図２に示すように、前記モータ９の出力軸（モータ軸）９ａの端部にはセクタギヤ１３が結着されており、モータ９の上方には回転軸１４がモータ軸９ａと平行に配されている。そして、回転軸１４には左右一対のアーム１５の各一端が結着されており、これらのアーム１５の他端（自由端）は、回転可能なローラ１６を介して前記可動管４の左右に突設された上下の突起４ａの間に係合している。
【００４０】
又、上記回転軸１４の一端にはセクタギヤ１７が結着されており、他端には当該回転軸１４及びアーム１５の回動量、つまり可動管４の摺動量（吸気管２の開口部２ｂの開度）を検出するためのポテンショメータ等の前記位置センサ１０が取り付けられている。そして、セクタギヤ１７は、モータ軸９ａに結着された前記セクタギヤ１３に噛合している。
【００４１】
次に、以上のように構成された吸気管長可変装置の作用について説明する。
【００４２】
不図示のエンジンが始動されると、該エンジンの各気筒内に発生する吸気負圧に引かれて空気が図１に示すエアクリーナ３を通過して浄化された後に吸気ボックス１内に導入され、吸気ボックス１内に開口する各吸気管２に空気が吸引される。そして、各吸気管２に吸引された空気にはインジェクタ７から適量の燃料が適当なタイミングで噴射されることによって所望の空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気が形成され、この混合気は各気筒での燃焼に供される。
【００４３】
ところで、エンジンの回転数は回転センサ１１によって検出され、その検出信号はコントローラ１２に入力される。すると、コントローラ１２は、そのときのエンジン回転数に応じてモータ９を駆動制御して可動管４を吸気管２の外周に沿って上下に摺動させることによって吸気管２の開口部２ｂを開閉する。
【００４４】
具体的には、スロットルバルブ６の開度が小さく、エンジン回転数が第１の設定値よりも低い低回転域においては、図５に示すように、可動管４は下限位置にあってシール部材５に着座し、吸気管２の開口部２ｂを全閉している。
【００４５】
従って、低回転域においては、空気は図５に矢印にて示すように吸気管２の上端開口部からのみ吸引されるが、前述のように吸気管２の長さ（高さ）は低回転域において吸気慣性効果が得られる長さ（高さ）（高回転域での長さよりも長い）に設定されているため、吸気慣性効果によって混合気の各気筒のシリンダへの充填効率が高められ、低回転域においてエンジン出力が高められる。即ち、吸気管２内を音速で伝播する吸気負圧波が吸気管２の開口端で反射し、この反射した吸気負圧波が吸気行程にある気筒のシリンダに到達することによって、その気筒のシリンダへの混合気の流入量が増えて充填効率が高められ、エンジン出力が高められる。
【００４６】
その後、スロットル操作によってスロットルバルブ６が開けられ、エンジン回転数が前記第１の設定値よりも大きい第２の設定値を超える高回転域に移行すると、そのときのエンジン回転数が回転センサ１１によって検出されてコントローラ１２に入力され、コントローラ１２は、モータ９を駆動制御して可動管４を図６に示すように吸気管２の外周に沿って上限位置まで上方へ摺動させて吸気管２の開口部２ｂを全開する。
【００４７】
即ち、モータ９が駆動されてモータ軸９ａが所定量だけ回転すると、その回転はセクタギヤ１３，１７を経て回転軸１４に伝達され、この回転軸１４とこれに結着された左右のアーム１５が回転する。このとき、左右のアーム１５は、回転軸１４を中心として上方へと回動するため、その端部にローラ１６を介して係合する可動管４が前述のように吸気管２の外周に沿って上限位置まで上方へ摺動して吸気管２の開口部２ｂを全開する。
【００４８】
而して、上述のように吸気管２の開口部２ｂが全開されると、空気は図６に矢印にて示すように吸気管２の上端開口部と側部の開口部２ｂの双方から同時に吸気管２内に流入する。このように高回転域において吸気管２の開口部２ｂが全開されると、吸気負圧波が開口部２ｂで反射して各気筒のシリンダに戻るため、吸気管２の長さが実質的に短くなり、高回転域においても有効に吸気慣性効果が得られ、混合気の充填効率が高められてエンジン出力が高められる。
【００４９】
又、高回転域においては、空気が吸気管２の上端開口部と側部の開口部２ｂの双方から同時に吸気管２内に流入するため、低回転域よりも多くの吸入空気量を必要とする高回転域において必要十分な空気量が得られ、エンジンの安定した運転が可能となる。そして、本実施の形態では、前述のように吸気管２のベルマウス状の開口部を絞ってベンチュリ部２ａを形成したため、ベンチュリ効果によって吸気管２のベンチュリ部２ａにおいて空気の流入速度が高められるとともに、高い負圧が発生し、これらによっても吸入空気量の増加が見込まれる。
【００５０】
尚、図７の断面図に示すように、吸気管２のベンチュリ部２ａに、開口部２ｂを越えて空気の吸入方向（図７の下方）に一体に延びるスカート部２ｃを形成すれば、開口部２ｂが開く高回転域において開口部２ｂから吸気管２内へと流入する空気と上端開口部からストレートに流入する空気との衝突が避けられ、衝突に伴う乱流の発生が防がれて空気の流動損失が低く抑えられる。
【００５１】
他方、エンジン回転数が第１の設定値と第２の設定値の中間となる中回転域においては、コントローラ１２は、吸気管２の開口部２ｂの開度をエンジン回転数に応じた値に設定する。即ち、コントローラ１２は、回転センサ１１によって検出されたエンジン回転数に応じて吸気管２の開口部２ｂの開度を求め、その開度となるようモータ９を駆動制御する。すると、前述と同様にモータ９のモータ軸９ａの回転がセクタギヤ１３，１７を経て回転軸１４に伝達され、該回転軸１４とこれに結着された左右のアーム１５が回動し、可動管４が吸気管２の外周に沿って上方へと摺動して吸気管２の開口部２ｂを開くが、そのときの開口部２ｂの開度は、位置センサ１０によって回転軸１４の回転量が検出されることによって検出され、その検出結果がコントローラ１２にフィードバックされる。
【００５２】
以上のようにして、中回転域においては、吸気管２の開口部２ｂの開度がエンジン回転数に応じた値に設定されるため、吸気管２の実質的な長さもエンジン回転数に応じて調整されることとなる。この結果、吸気管２の実質的な長さがそのときのエンジン回転数に応じて最適に（つまり、吸気慣性効果が得られる長さに）設定され、吸気慣性効果によって混合気の充填効率が高められて中回転域においてもエンジン出力の向上が図られるとともに、必要十分な吸入空気量が得られる。
【００５３】
以上の結果、本実施の形態では、エンジンの全回転域において吸気慣性効果を有効に利用してエンジン出力を高めることができるとともに、必要十分な吸入空気量を確保することができる。
【００５４】
又、吸気管２の長さは一定であって、その実質的な長さ（吸気慣性効果を得るための長さ）は、該吸気管２の外周に嵌合する高さの低い可動管４を上下に摺動させることによって可変されるため、吸気管２の高さを低く抑えて吸気管長可変装置の小型・コンパクト化を図ることができる。
【００５５】
更に、可動部分である可動管４の高さが低く抑えられるため、該可動管４のエンジン振動による共振が防がれ、吸気管長可変装置の耐振動性と信頼性が高められる。
【００５６】
尚、本実施の形態では、吸気管２の開口部２ｂの開度を検出する位置センサ１０を設け、中回転域においては吸気管２の開口部２ｂの開度をエンジン回転数に応じて調整する構成を採用したが、吸気管２の開口部２ｂを低・中回転域では全閉し、高回転域では全開するようにしても良い。
【００５７】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図８及び図９に基づいて説明する。
【００５８】
図８は本実施の形態に係る吸気管長可変装置の構成を示す平面図、図９は図８の矢視Ｂ方向の図であり、これらの図においては図１〜図６に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００５９】
本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に吸気管２の長さ（高さ）はエンジンの低回転域において最適な長さ（つまり、低回転域において高い吸気慣性効果が得られる長さ（高さ））に設定されている。又、吸気管２の中間高さ位置（具体的には、吸気管２の実質的な長さが、高回転域において有効な吸気慣性効果が得られる長さとなる高さ位置）には、矩形状の開口部２ｂが周方向に複数形成されている。
【００６０】
そして、吸気管２の外周には、シャッタバルブとして機能する高さの低い可動管４が周方向に回動可能に嵌合しており、該可動管４には矩形状の開口部４ｂが周方向に複数形成されている。
【００６１】
而して、本実施の形態に係る吸気管長可変装置においては、後述のようにエンジン回転数に応じて可動管４を吸気管２の外周に沿って周方向に回動させることによって吸気管２の開口部２ｂを開閉する。
【００６２】
即ち、モータ９の出力軸（モータ軸）９ａの端部にはピニオン１８が結着されており、このピニオン１８は、可動管４の外周の一部に形成されたウォームギヤ１９に噛合している。又、図８に示すように、ピニオン１８にはギヤ２０が噛合しており、このギヤ２０から延びる入力軸２１の端部にはポテンショメータ等の位置センサ１１が取り付けられている。尚、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。
【００６３】
而して、エンジンの低回転域においては、図９に示すように、可動管４は吸気管２の開口部２ｂを全閉する。従って、低回転域においては、空気は吸気管２の上端開口部からのみ吸引されるが、前述のように吸気管２の長さ（高さ）は低回転域において吸気慣性効果が得られる長さ（高さ）に設定されているため、吸気慣性効果によって混合気の各気筒のシリンダへの充填効率が高められ、低回転域においてエンジン出力が高められる。
【００６４】
その後、エンジン回転数が上昇してエンジンが高回転域に移行すると、そのときのエンジン回転数は回転センサ１１によって検出されてコントローラ１２に入力され、コントローラ１２は、モータ９を駆動制御する。すると、モータ９のモータ軸９ａの回転はピニオン１８とウォームギヤ１９を経て可動管４に伝達され、該可動管４が吸気管２の外周に沿って周方向に回動し、これに形成された開口部４ｂが吸気管２の開口部２ｂに合致して開口部２ｂを全開する。
【００６５】
上述のように吸気管２の開口部２ｂが全開されると、空気は吸気管２の上端開口部と側部の開口部２ｂの双方から同時に吸気管２内に流入する。このように高回転域において吸気管２の開口部２ｂが全開されると、吸気負圧波が吸気管２の開口部２ｂで反射して各気筒のシリンダに戻るため、吸気管２の長さが実質的に短くなり、高回転域においても有効に吸気慣性効果が得られ、混合気の充填効率が高められてエンジン出力が高められる。
【００６６】
又、高回転域においては、空気が吸気管２の上端開口部と側部の開口部２ｂの双方から同時に吸気管２内に流入するため、低回転域よりも多くの吸入空気量を必要とする高回転域において十分な空気量が得られ、エンジンの安定した運転が可能となる。
【００６７】
他方、エンジンが中回転域にあるときには、コントローラ１２は、吸気管２の開口部２ｂの開度をエンジン回転数に応じた値に設定する。即ち、コントローラ１２は、回転センサ１１によって検出されたエンジン回転数に応じて吸気管２の開口部２ｂの開度を求め、その開度となるようモータ９を駆動制御する。すると、モータ９のモータ軸９ａの回転がピニオン１８とウォームギヤ１９を経て可動管４に伝達され、該可動管４が吸気管２の外周に沿って周方向に回動して吸気管２の開口部２ｂを開くが、そのときの吸気管２の開口部２ｂの開度は、位置センサ１０によってモータ軸９ａの回転量が検出されることによって検出され、その検出結果がコントローラ１２にフィードバックされる。
【００６８】
以上のようにして、中回転域においては、吸気管２の開口部２ｂの開度がエンジン回転数に応じた値に設定されるため、吸気管２の実質的な長さもエンジン回転数に応じて調整されることとなる。この結果、吸気管２の実質的な長さがそのときのエンジン回転数に応じて最適な長さ（つまり、吸気慣性効果が得られる長さ）に設定され、吸気慣性効果によって混合気の充填効率が高められ、中開度域においてもエンジン出力の向上が図られるとともに、必要十分な吸入空気量が得られる。
【００６９】
以上の結果、本実施の形態においても、エンジンの全回転域において吸気慣性効果を有効に利用してエンジン出力を高めることができるとともに、必要十分な吸入空気量を確保することができる。
【００７０】
又、吸気管２の長さは一定であって、その実質的な長さ（吸気慣性効果を得るための長さ）は、該吸気管２の外周に嵌合する高さの低い可動管４を周方向に回動させることによって可変されるため、吸気管２の高さを低く抑えて吸気管長可変装置の小型・コンパクト化を図ることができる。
【００７１】
更に、可動部分である可動管４の高さが低く抑えられるため、該可動管４のエンジン振動による共振が防がれ、吸気管長可変装置の耐振動性と信頼性が高められる。
【００７２】
尚、本実施の形態においても、吸気管２の開口部２ｂの開度を検出する位置センサ１０を設け、エンジンの中回転域においては吸気管２の開口部２ｂの開度をエンジン回転数に応じて調整する構成を採用したが、吸気管２の開口部２ｂを低・中回転域では全閉し、高回転域では全開するようにしても良い。
【００７３】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図１０及び図１１に基づいて説明する。
【００７４】
図１０は本発明の実施の形態３に係る吸気管長可変機構の低回転域での動作を示す縦断面図、図１１は同吸気管長可変機構の高回転域での動作を示す縦断面図であり、これらの図においては図５及び図６に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、これらについての再度の説明は省略する。
【００７５】
本実施の形態では、吸気管２を固定管２Ａと該固定管２Ａの外周に上下摺動可能に嵌合する可動管２Ｂとに２分割するとともに、固定管２Ａの中間高さ位置（吸気管２の実質的な長さが高回転域において有効な吸気慣性効果が得られる長さとなる高さ位置）に矩形状の開口部２ｂを周方向に複数形成している。又、可動管２Ｂの底面には、ゴム等の弾性体で構成されたリング状のシール部材５が取り付けられている。
【００７６】
而して、可動管２Ｂが前記実施の形態１と同様の機構（図１及び図２参照）によってエンジン回転数に応じて固定管２Ａの外周に沿って上下に摺動せしめられることによって、固定管Ａの開口部２ｂが開閉される。尚、本実施の形態においても、吸気管２のベルマウス状の開口部は絞られてベンチュリ部２ａを形成しており、このベンチュリ部２ａの最小断面積は他の部分の開口面積よりも小さく設定されている。
【００７７】
次に、本実施の形態に係る吸気管長可変装置の作用について説明する。
【００７８】
エンジンの低回転域においては、図１０に示すように、可動管２Ｂは下限位置にあって固定管２Ａの開口部２ｂを全閉する。従って、低回転域においては、空気は吸気管２の上端開口部からのみ吸引されるが、低回転域での吸気管２の長さ（高さ）はこの低回転域において吸気慣性効果が得られる長さ（高さ）に設定されているため、吸気慣性効果によって混合気の各気筒のシリンダへの充填効率が高められ、低回転域においてエンジン出力の向上が図られる。
【００７９】
その後、エンジン回転数が上昇してエンジンが高回転域に移行すると、図１１に示すように、可動管２Ｂが固定管２Ａの外周に沿って上方へと上限位置まで摺動し、固定管２Ａに形成された開口部２ｂが全開される。
【００８０】
而して、上述のように固定管２Ａの開口部２ｂが全開されると、空気は可動管２Ｂの上端開口部と固定管２Ａの開口部２ｂの双方から同時に吸気管２内に流入する。このように高回転域において固定管２Ａの開口部２ｂが全開されると、吸気負圧波が固定管２Ａの開口部２ｂで反射して各気筒のシリンダに戻るため、吸気管２の長さが実質的に短くなり、高回転域においても有効に吸気慣性効果が得られ、混合気の充填効率が高められてエンジン出力が高められる。
【００８１】
又、高回転域においては、空気が吸気管２の上端開口部と側部の開口部２ｂの双方から同時に吸気管２内に流入するため、低回転域よりも多くの吸入空気量を必要とする高回転域において必要十分な空気量が得られ、エンジンの安定した運転が可能となる。そして、前述のように吸気管２のベルマウス状の開口部を絞ってベンチュリ部２ａを形成したため、ベンチュリ効果によって吸気管２の上端開口部において空気の流入速度が高められるとともに、高い負圧が発生し、これらによっても吸入空気量の増加が見込まれる。
【００８２】
以上の結果、本実施の形態においても、エンジンの全回転域において吸気慣性効果を有効に利用してエンジン出力を高めることができるとともに、必要十分な吸入空気量を確保することができる。
【００８３】
尚、本実施の形態においては、吸気管２の固定管２Ａに形成された開口部２ｂを低回転域では全閉し、高回転域では全開するようにしたが、固定管２の開口部２ｂの開度を検出する位置センサを設け、エンジンの中回転域においては固定管２Ａの開口部２ｂの開度をエンジン回転数に応じて調整する前記実施の形態１と同様の構成を採用しても良い。
【００８４】
＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４を図１２〜図１４に基づいて説明する。
【００８５】
図１２は本発明の実施の形態４に係る吸気管長可変機構の構成を示す平面図、図１３は図１２のＣ−Ｃ線断面図（半裁側断面図）、図１４は図１２のＤ−Ｄ線断面図であり、これらの図においては図８及び図９に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、これらについての再度の説明は省略する。
【００８６】
本実施の形態においては、吸気管２を固定管２Ａと該固定管２Ａの外周に周方向に回動可能に嵌合する可動管２Ｂとに２分割するとともに、固定管２Ａの中間高さ位置に矩形状の開口部２ｂを周方向に複数形成している。又、可動管２Ｂには矩形状の開口部２ｄが周方向に複数形成されており、その外周の一部にはウォームギヤ１９が形成されている。
【００８７】
ところで、図１３に示すように、可動管２Ｂの内周部の中間高さ位置には嵌合凹部２ｅが全周に亘って形成されており、この嵌合凹部２ｅに固定管２Ａの上端外周の３箇所に形成された嵌合凸部２ｆ（図１２参照）が嵌合することによって、可動管２Ｂが固定管２Ａの外周に沿って周方向に回動可能に嵌合しているが、該可動管２Ｂは固定管２Ａに対して次の要領で組み付けられる。
【００８８】
即ち、図１２に示すように、可動管４の下部内周部の全周３箇所には、前記嵌合凹部２ｅから下方へ延びるスリット状の溝２ｇ（図１４参照）が形成されており、可動管２Ｂを固定管２Ａに組み込むには、可動管２Ｂに形成された前記溝２ｇを固定管２Ａの嵌合凸部２ｆに合わせて可動管２Ｂを固定管２Ａに上方から嵌め込んで押し下げる（図１４参照）。そして、可動管２Ｂが固定管２Ａに突き当たった状態で、該可動管２Ｂを所定角度（可動管２Ｂの回動角の略１／２の角度）だけ回動させれば、図１３に示すように、固定管２Ａの嵌合凸部２ｆが可動管２Ｂの嵌合凹部２ｅに嵌合するため、該可動管２Ｂが固定管２Ａに周方向に回動可能に組み込まれる。
【００８９】
ここで、前記実施の形態１と同様に、吸気管２の長さは一定であって、その長さ（高さ）は低回転域において最適な長さ（つまり、低回転域において高い吸気慣性効果が得られる長さ（高さ））に設定されている。
【００９０】
而して、本実施の形態では、可動管２Ｂを前記実施の形態２と同様の機構（図８及び図９参照）によってエンジン回転数に応じて固定管２Ａの外周に沿って周方向に回動させることによって、固定管２Ａの開口部２ｂが開閉される。尚、本実施の形態においても、可動管２Ｂのベルマウス状の開口部は絞られてベンチュリ部２ａを形成しており、このベンチュリ部２ａの最小断面積は他の部分の開口面積よりも小さく設定されている。
【００９１】
即ち、エンジンの低回転域においては、図１３に示すように、可動管２Ｂは開口部２ｄが形成されていない部分で固定管２Ａの開口部２ｂを閉じてこれを全閉する。従って、低回転域においては、空気は吸気管２の上端開口部からのみ吸引されるが、低回転域での吸気管の長さ（高さ）はこの低回転域において吸気慣性効果が得られる長さ（高さ）に設定されているため、吸気慣性効果によって混合気の各気筒のシリンダへの充填効率が高められ、低回転域においてエンジン出力が高められる。
【００９２】
その後、エンジン回転数が上昇してエンジンが高回転域に移行すると、可動管２Ｂが固定管２Ａの外周に沿って周方向に回動せしめられ、これに形成された開口部２ｄが固定管２Ａの開口部２ｂに合致して開口部２ｂを全開する。
【００９３】
上述のように固定管２Ａの開口部２ｂが全開されると、空気は吸気管２の上端開口部と側部の開口部２ｂの双方から同時に吸気管２内に流入する。このように高回転域において固定管２Ａの開口部２ｂが全開されると、吸気負圧波が固定管２Ａの開口部２ｂで反射して各気筒のシリンダに戻るため、吸気管２の長さが実質的に短くなり、高回転域においても有効に吸気慣性効果が得られ、混合気の充填効率が高められてエンジン出力が高められる。
【００９４】
又、高回転域においては、空気が吸気管２の上端開口部と側部の開口部２ｂの双方から同時に吸気管２内に流入するため、低回転域よりも多くの吸入空気量を必要とする高回転域において必要十分な空気量が得られ、エンジンの安定した運転が可能となる。
【００９５】
以上の結果、本実施の形態においても、エンジンの全回転域において吸気慣性効果を有効に利用してエンジン出力を高めることができるとともに、必要十分な吸入空気量を確保することができる。
【００９６】
又、吸気管２の長さは一定であって、その実質的な長さ（吸気慣性効果を得るための長さ）は、該固定管２Ａの外周に嵌合する可動管２Ｂを周方向に回動させることによって可変されるため、吸気管２の高さを低く抑えて吸気管長可変装置の小型・コンパクト化を図ることができる。
【００９７】
尚、本実施の形態においては、吸気管２の固定管２Ａに形成された開口部２ｂを低回転域では全閉し、高回転域では全開するようにしたが、固定管２Ａの開口部２ｂの開度を検出する位置センサを設け、中回転域においては固定管２Ａの開口部２ｂの開度をエンジン回転数に応じて調整する構成を前記実施の形態２と同様の採用しても良い。
【００９８】
ところで、以上の実施の形態１〜４では、可動管を移動（摺動又は回動）させるアクチュエータとしてモータを用いたが、アクチュエータとしては電磁ソレノイド、吸気負圧を利用するもの（ダイヤフラム式）等、他の任意の手段を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る吸気管長可変装置を備えるエンジン吸気系の側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る吸気管長可変装置の構成を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る吸気管長可変装置の吸気管と可動管の分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る吸気管長可変装置の低回転域での動作を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る吸気管長可変装置の高回転域での動作を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る吸気管長可変装置の変形例を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る吸気管長可変装置の構成を示す平面図である。
【図９】図８の矢視Ｂ方向の図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る吸気管長可変機構の低回転域での動作を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る吸気管長可変機構の高回転域での動作を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る吸気管長可変機構の構成を示す平面図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ線断面図（半裁側断面図）である。
【図１４】図１２のＤ−Ｄ線断面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１        吸気ボックス
２        吸気管
２Ａ      固定管
２Ｂ      可動管
２ａ      ベンチュリ部
２ｂ      吸気管（固定管）の開口部
２ｃ      吸気管のスカート部
２ｄ      可動管の開口部
２ｅ      可動管の嵌合凹部
２ｆ      固定管の嵌合凸部
２ｇ      可動管の溝
３        エアクリーナ
４        可動管
４ａ      可動管の突起
４ｂ      可動管の開口部
５        シール部材
６        スロットルバルブ
６ａ      スロットルバルブの弁軸
７        インジェクタ
８        スロットルレバー
９        モータ（アクチュエータ）
９ａ      モータ軸
１０      位置センサ
１１      回転センサ
１２      コントローラ
１３      セクタギヤ
１４      回転軸
１５      アーム
１６      ローラ
１７      セクタギヤ
１８      ピニオン
１９      ウォームギヤ
２０      ギヤ
２１      入力軸
【図１】
2008019816.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008019816.tif 000005
【図４】
2008019816.tif 000006
【図５】
2008019816.tif 000007
【図６】
2008019816.tif 000008
【図７】
2008019816.tif 000009
【図８】
2008019816.tif 000010
【図９】
2008019816.tif 000011
【図１０】
2008019816.tif 000012
【図１１】
2008019816.tif 000013
【図１２】
2008019816.tif 000014
【図１３】
2008019816.tif 000015
【図１４】
2008019816.tif 000016