(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に一列に配列される偶数の気筒群の各吸気ポートに個別に一端が連通連結される個別吸気路群と、
各個別吸気路の各他端に連通連結される単一のサージタンクと、
サージタンクの内部空間を、単一の部屋、または気筒配列方向で前半側と後半側とに仕切られる二つの部屋のいずれかに変更するためのバルブと、
前記サージタンクの内部空間において前記前半部屋および後半部屋に対応する各領域に、個別に連通連結される二系統の外気導入路とを含み、
かつ、前記個別吸気路群のうち、気筒配列方向の前半側に位置する個別吸気路群は前記前半部屋に対応する領域に連通連結され、また、気筒配列方向の後半側に位置する個別吸気路群は前記後半部屋に対応する領域に連通連結されている構成の吸気装置であって、
前記サージタンクの内部空間において前記前半部屋および後半部屋に対応する各領域の外側に個別にレゾネータが付設され、これら二つのレゾネータが気筒配列方向に並んだ状態で相互に結合されており、
前記サージタンクの内部空間において前記前半部屋および後半部屋に対応する各領域に個別に連通管の一端が連通連結され、これら二つの連通管のうちの一方における長さ方向途中から他端に至るまでの部分が前記二つのレゾネータのうちの一方の内部に入れられ、また、前記二つの連通管のうちの他方における長さ方向途中から他端に至るまでの部分が前記二つのレゾネータのうちの他方の内部に入れられていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
請求項１において、前記サージタンクの内部空間において前記前半部屋および後半部屋に対応する各領域と前記二つのレゾネータとを結合する部分には、圧力伝達を可能とする振動膜が設けられることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記前半部屋に対応する領域に連通連結される連通管は、前記二つのレゾネータのうちの気筒配列方向の後半側に位置するレゾネータの内部に入れられていて、前記後半部屋に対応する領域に連通連結される連通管は、前記二つのレゾネータのうちの気筒配列方向の前半側に位置するレゾネータの内部に入れられていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関等に用いられる吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば多気筒型の内燃機関において、気筒数が偶数の場合には全気筒を半分ずつ二つの組に分けて、各組に二系統の独立した吸気装置を用いる傾向になっている（例えば特許文献１，２参照。）。
【０００３】
まず、特許文献１の従来例は、直列六気筒構造の内燃機関において、配列方向で三気筒ずつ二組に分けて、各組に二系統の吸気装置を設けるようにしている。
【０００４】
この二系統の吸気装置は、三股形状になった二つのインテークマニホールドの各上流側合流部分を二つの共鳴室に個別に連通連結し、二つの共鳴室を個別の共鳴通路を介して単一の緩衝室に連通連結した構成であって、共鳴室の共鳴周波数を電磁式振動器で変更可能とするような構成になっている。
【０００５】
また、特許文献２の従来例は、Ｖ型六気筒構造の内燃機関において、三気筒ずつ設けた二つのバンク毎に、独立した二系統の吸気装置を取り付けるようにしている。
【０００６】
この二系統の吸気装置は、二つのバンクに個別吸気路を介して二つのサージタンクを連通連結し、両サージタンクを連通路で連通連結し、この連通路に連通状態と非連通状態とに切り替えるための第１開閉バルブを設けており、さらに、二つのサージタンクにレゾナンス室をそれぞれ個別に通路を介して連通連結するとともに、この各通路に連通状態と非連通状態とに切り替えるための第２開閉バルブをそれぞれ設けた構成になっている。
【０００７】
そして、特許文献２の従来例では、第１、第２開閉バルブを内燃機関の回転数に応じて適宜に開閉制御して、共鳴過給と慣性過給とを行うようにすることにより、内燃機関の全回転域で高い体積効率を得るとともに、その特性を滑らかにしてトルク特性の向上を図るようにしている。
【特許文献１】実開昭５８−１４４２５号公報
【特許文献２】特開平４−３６０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１の従来例では、共鳴室から離隔して緩衝室を設けていて、それらを共鳴通路で連通連結しているために、共鳴室の共鳴周波数を初期設定するときに共鳴室の容量ならびに共鳴通路の断面積や長さを調整するのであるが、共鳴通路を長くするとそれらの占有スペースが大きくなり、好ましくない。しかも、内燃機関の回転数に応じて共鳴室の共鳴周波数を調整可能とするために、電磁式振動器を用いているとともに、この電磁式振動器の動作を制御するためのアクチュエータや制御装置を必要とするので、設備コストが嵩むことが指摘される。
【０００９】
なお、上記特許文献２の従来例は、そもそも、Ｖ型六気筒構造の内燃機関における二つのバンク毎に独立した吸気装置を設けた構造になっていて、本発明とは発明の前提が相違する構成になっているのであるが、この従来例では、内燃機関の全回転域での吸気性能を向上するために、一つの第１開閉バルブと二つの第２開閉バルブとを用いているとともに、各バルブの動作制御を行うためのアクチュエータや制御装置が必要となっているので、設備コストが嵩むことが指摘される。
【００１０】
本発明は、内燃機関の吸気装置において、比較的簡単な構成でありながら、内燃機関における低速から高速までの全回転域での吸気性能およびトルク特性を向上可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、内燃機関に一列に配列される偶数の気筒群の各吸気ポートに個別に一端が連通連結される個別吸気路群と、各個別吸気路の各他端に連通連結される単一のサージタンクと、サージタンクの内部空間を、単一の部屋、または気筒配列方向で前半側と後半側とに仕切られる二つの部屋のいずれかに変更するためのバルブと、前記サージタンクの内部空間において前記前半部屋および後半部屋に対応する各領域に、個別に連通連結される二系統の外気導入路とを含み、かつ、前記個別吸気路群のうち、気筒配列方向の前半側に位置する個別吸気路群は前記前半部屋に対応する領域に連通連結され、また、気筒配列方向の後半側に位置する個別吸気路群は前記後半部屋に対応する領域に連通連結されている構成の吸気装置であって、前記サージタンクの内部空間において前記前半部屋および後半部屋に対応する各領域の外側に個別にレゾネータが付設され、これら二つのレゾネータが気筒配列方向に並んだ状態で相互に結合されており、前記サージタンクの内部空間において前記前半部屋および後半部屋に対応する各領域に個別に連通管の一端が連通連結され、これら二つの連通管のうちの一方における長さ方向途中から他端に至るまでの部分が前記二つのレゾネータのうちの一方の内部に入れられ、また、前記二つの連通管のうちの他方における長さ方向途中から他端に至るまでの部分が前記二つのレゾネータのうちの他方の内部に入れられていることを特徴としている。
【００１２】
この構成においては、バルブを閉じると、前記サージタンクの内部空間が二つの部屋に仕切られるので、二つの外気導入路と、サージタンク内の二つの部屋と、二組の個別吸気路群とによって比較的長い二系統の吸気通路が確保され、この二系統の吸気通路によりそれぞれ共鳴過給が行われるようになる。
【００１３】
しかも、このようにバルブを閉じて前記サージタンクの内部空間を二つの部屋に仕切った状態では、サージタンクの二つの部屋内における吸気圧力の変動を二つのレゾネータで個別に減衰することが可能になり、過給効果を増すのに役立つ。
【００１４】
一方、バルブを開くと、前記サージタンクの内部空間が比較的大きい単一の空間となるので、二つの外気導入路からサージタンクに導入された空気が、各個別吸気路のみによって各気筒に個別に供給する短い吸気通路が確保され、この気筒毎の吸気通路によりそれぞれ気筒毎の吸気慣性を利用した慣性過給が行われるようになる。
【００１５】
例えば、前記共鳴過給を例えば内燃機関の低・中速回転域で、また、前記慣性過給を高速回転域で行うように設定すると、中速回転域において、共鳴過給の効果と慣性過給の効果とが共に弱まることになる。
【００１６】
そこで、この中速回転域においては、吸気バルブが閉じるタイミングで高い圧力波を与えるように邪魔な圧力波をレゾネータで除去するようにレゾネータを初期チューニングすることによって吸気効率ならびにトルクを向上させることが可能になる。これにより、内燃機関における低速から高速までの全回転域において共鳴過給の山部と慣性過給の山部とを接続したフラットな高トルク特性を得ることが可能になる。
【００１７】
このように、本発明の吸気装置は、サージタンクの外側に二つのレゾネータを直接付設してレゾネータ内にそれらを連通連結するための連通管を挿入しているだけの構成であるから、従来例（特許文献１）で説明したような電磁式振動器や従来例（特許文献２）で説明したような第２開閉バルブ、ならびにそれらの動作制御を行うアクチュエータや制御システムが不要となって、設備コストを低減するうえで有利になる。
【００１８】
なお、レゾネータの初期チューニング、つまり、レゾネータの固有振動数は、その容量ならびに連通管の断面積や長さで適宜調整することができるが、狙いとする周波数（内燃機関の回転数）に合わせて適宜設定される。特に、連通管の長さ調整については、それをレゾネータ内に挿入配置している関係より、外部に飛び出さない範囲で可及的に長くすることが可能になるから、占有スペースを大きく確保する必要がない等、吸気装置の搭載性が向上するようになる。
【００１９】
好ましくは、前記サージタンクの内部空間において前記前半部屋および後半部屋に対応する各領域と前記二つのレゾネータとを結合する部分には、圧力伝達を可能とする振動膜が設けられる。
【００２０】
この構成によれば、例えばバルブを閉塞して前記サージタンクの内部空間を二部屋に仕切った状態において、両方の部屋がそれらに振動膜を介して直接的に付設されるレゾネータおよび連通管を介して互いの相手側の部屋に連通するようになる。
【００２１】
これにより、一方部屋の圧力波を他方部屋に所定の時間差で伝達することができるので、前記二つの部屋間の圧力差が生じたときに、その圧力差が低減されるようになる。
【００２２】
好ましくは、前記前半部屋に対応する領域に連通連結される連通管は、前記二つのレゾネータのうちの気筒配列方向の後半側に位置するレゾネータの内部に入れられていて、前記後半部屋に対応する領域に連通連結される連通管は、前記二つのレゾネータのうちの気筒配列方向の前半側に位置するレゾネータの内部に入れられている。
【００２３】
この構成によれば、二つの連通管を互い違いのレゾネータ内へ挿入しているから、レゾネータの初期チューニングを行うにあたって連通管を長く設定する必要がある場合、当該連通管をレゾネータ外部へ飛び出させることなく、コンパクトな状態のままで可及的に長くすることが可能になる。
【００２４】
このように、占有スペースを広げることなく連通管の長さ延長が可能になるから、限られた占有スペース内でレゾネータの初期チューニングの自由度を拡大するうえで有利となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、比較的簡単な構成でありながら、内燃機関における低速から高速までの全回転域での吸気性能およびトルク特性を向上することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図１から図５に示して説明する。この実施形態では、吸気装置の使用対象となる内燃機関として、例えば自動車等の車両に搭載される直列六気筒構造のガソリンエンジンを例に挙げている。
【００２７】
つまり、図１に示すように、内燃機関１は、偶数（六つ）の気筒（シリンダ）＃１〜＃６が一列に配列された直列六気筒構造である。
【００２８】
シリンダブロック２の各気筒＃１〜＃６には、それぞれピストン３・・・が往復移動可能に挿入されており、各気筒＃１〜＃６において各ピストン３の上端とシリンダヘッド４とで囲む空間が、それぞれ燃焼室５・・・とされる。
【００２９】
シリンダヘッド４には、吸気ポート４ａおよび排気ポート４ｂが各燃焼室５毎に対応して設けられている。吸気ポート４ａ、排気ポート４ｂにおける各燃焼室５側の開口は、吸気バルブ６、排気バルブ７で開閉されるようになっている。
【００３０】
各吸気ポート４ａには、吸気装置１０が、また、各排気ポート４ｂには、エキゾーストマニホールド（図示、符号省略）がそれぞれ取り付けられる。
【００３１】
ここで、本発明に係る吸気装置１０の一実施形態の構成を詳しく説明する。
【００３２】
吸気装置１０は、シリンダヘッド４の各吸気ポート４ａ・・・に個別に連通連結される複数（六つ）の個別吸気路１１ａ〜１１ｆと、これらの個別吸気路１１ａ〜１１ｆの上流側に連通連結される単一のサージタンク１２とを有している。
【００３３】
なお、個別吸気路１１ａ〜１１ｆの全体を指して、インテークマニホールドと表現することがある。
【００３４】
単一のサージタンク１２の内部空間は、その気筒配列方向の中央に設置されるバルブ１３でもって、単一の広い空間と、気筒配列方向で二分した二つの部屋１２Ａ，１２Ｂとに選択的に変更可能になっている。
【００３５】
二つの部屋１２Ａ，１２Ｂには、六つの個別吸気路１１ａ〜１１ｆが気筒配列方向で半数ずつ二組に分けられた状態で、各組が別々に連通連結された状態とされるようになる。
【００３６】
この組分けは、六気筒構造の内燃機関１の点火順序を、例えば＃１→＃５→＃３→＃６→＃２→＃４とする場合、点火順序が隣り合わないものとして＃１，＃２，＃３の気筒群と、＃４，＃５，＃６の気筒群とに分けることができる。
【００３７】
また、サージタンク１２の上面において二つの部屋１２Ａ，１２Ｂに対応する領域には、二系統の外気導入路１４，１５が個別に連通連結されている。
【００３８】
この二系統の外気導入路１４，１５は、導入方向上流側で合流していて、この合流部分に、図示省略のアクセルペダルの操作に基づいて開閉されるスロットルボディ１６が設置されている。このスロットルボディ１６には図示していないがエアクリーナ等が取り付けられる。
【００３９】
そして、サージタンク１２の背面側（反内燃機関１側）には、その二つの部屋１２Ａ，１２Ｂに対応付けて二つのレゾネータ１７，１８が気筒配列方向に隣接した状態で直接的に付設されている。
【００４０】
このサージタンク１２の背面側（反内燃機関１側）において二つの部屋１２Ａ，１２Ｂに相当する領域には、それぞれ連通管１９，２０が突設されており、これらの連通管１９，２０が二つのレゾネータ１７，１８内に個別に挿入されている。
【００４１】
具体的に、第１、第２連通管１９，２０は、それぞれ相手側へ向けて交差するように互い違いに延ばされていて、第１連通管１９が第２レゾネータ１８に、第２連通管２０が第１レゾネータ１７に連通連結されるように設けられている。さらに言い換えれば、第１、第２連通管１９，２０は、サージタンク１２における二つの部屋１２Ａ，１２Ｂを対応関係にない側のレゾネータ１７，１８に互い違いに連通連結するように設けられている。
【００４２】
さらに、サージタンク１２の二つの部屋１２Ａ，１２Ｂに対応する領域に対する第１、第２レゾネータ１７，１８の結合部分には、それぞれ振動膜２１，２２が設けられている。
【００４３】
具体的に、第１振動膜２１は、サージタンク１２の第１部屋１２Ａと第１レゾネータ１７との間で圧力伝達を可能とするものであり、第２振動膜２２は、サージタンク１２の第２部屋１２Ｂと第２レゾネータ１８との間で圧力伝達を可能とするものである。
【００４４】
そして、第１部屋１２Ａと第２レゾネータ１８とが第１連通管１９を経て、第２部屋１２Ｂと第１レゾネータ１７とが第２連通管２０を経てそれぞれ連通連結されているから、結局、両振動膜２１．２２によって第１部屋１２Ａと第２部屋１２Ｂとの間で相互に所定の時間差で圧力が伝達されるようになっている。
【００４５】
次に、上述した構成の吸気装置１０による吸気動作を説明する。
【００４６】
まず、バルブ１３を閉じると、サージタンク１２の内部空間が二つの部屋１２Ａ，１２Ｂに仕切られるので、二つの外気導入路１４，１５と、サージタンク１２内の二つの部屋１２Ａ，１２Ｂと、二組の個別吸気路１１ａ〜１１ｆ群とによって比較的長い二系統の吸気通路が確保され、これにより、この二系統の吸気通路によりそれぞれ共鳴過給が行われるようになる。
【００４７】
しかも、このようにサージタンク１２の内部空間を二つの部屋１２Ａ，１２Ｂに仕切った状態では、サージタンク１２の二つの部屋１２Ａ，１２Ｂ内における吸気圧力の変動を二つのレゾネータ１７，１８で個別に減衰することが可能になり、過給効果を増すのに役立つ。
【００４８】
さらに、上記の状態では、両方の部屋１２Ａ，１２Ｂがそれらに振動膜２１，２２を介して直接的に付設されるレゾネータ１７，１８および連通管１９，２０を介して互いの相手側の部屋に連通するようになるから、一方部屋の圧力波を他方部屋に所定の時間差で伝達することができる。そのため、前記二つの部屋１２Ａ，１２Ｂ間の圧力差が生じたときに、その圧力差が低減されるようになる。この振動膜２１，２２の固有振動数は、その弾性係数や膜質量で適宜調整することができるが、狙いとする周波数（内燃機関の回転数）に合わせて適宜設定される。
【００４９】
一方、バルブ１３を開くと、サージタンク１２の内部空間が比較的大きい単一の空間となるので、二つの外気導入路１４，１５からサージタンク１２に導入された空気が、各個別吸気路１１ａ〜１１ｆのみによって各気筒＃１〜＃６に個別に供給する短い吸気通路が確保され、これにより、気筒＃１〜＃６毎の吸気通路によりそれぞれ気筒毎の吸気慣性を利用した慣性過給が行われるようになる。
【００５０】
ここでは、例えば前記共鳴過給を例えば内燃機関の低・中速回転域で、また、前記慣性過給を高速回転域で行うように設定する。
【００５１】
この場合、中速回転域においては、共鳴過給の効果と慣性過給の効果とが共に弱まることになるが、この中速回転域においては、吸気バルブ６が閉じるタイミングで高い圧力波を与えるように邪魔な圧力波をレゾネータ１７，１８で除去するようにレゾネータ１７，１８を初期チューニングすることによって吸気効率ならびにトルクを向上させることが可能になる。
【００５２】
このように、共鳴過給と慣性過給とを効果的に両立させるようにしたうえで、レゾネータ１７，１８を適正にチューニングすれば、例えば図５に模式的に示すように、内燃機関１における低速から高速までの全回転域で、体積効率を向上させることが可能になって、共鳴過給の山部と慣性過給の山部とを接続したフラットな高トルク特性を得ることが可能になる。
【００５３】
なお、共鳴過給での狙いとなる周波数（内燃機関の回転数）は、例えば図５のＮｅ１に合わせて適宜設定され、慣性過給での狙いとなる周波数（内燃機関の回転数）は、例えば図５のＮｅ２に合わせて適宜設定される。また、レゾネータ１７，１８の初期チューニング、つまり、レゾネータ１７，１８の固有振動数は、その容量ならびに連通管１９，２０の断面積や長さで適宜調整することができるが、狙いとする周波数（内燃機関の回転数）、例えば図５のＮｅ３に合わせて適宜設定される。
【００５４】
特に、連通管１９，２０の長さ調整については、それをレゾネータ１７，１８内に挿入配置しているだけでなく、二つの連通管１９，２０を互い違いのレゾネータ１７，１８内へ挿入している関係より、限られた占有スペース内でレゾネータ１７，１８の初期チューニングの自由度を拡大するうえで有利となる。これにより、吸気装置１０の占有スペースを大きく確保する必要がないので、車両に対する吸気装置１０の搭載性が向上するようになる。
【００５５】
以上説明したように、この実施形態では、単一のサージタンク１２の二つの部屋１２Ａ，１２Ｂの外側にレゾネータ１７，１８をそれぞれ直接的に付設してレゾネータ１７，１８内にそれらを連通連結するための連通管１９，２０で挿入するだけの簡単な構成にしているとともに、サージタンク１２とレゾネータ１７，１８との結合部分に駆動源の不要な振動膜２１，２２を設けた簡素な構成にしていて、従来例で記載したような電磁式振動器や第２開閉バルブを用いていないので、それらの動作を制御するためのアクチュエータや制御システムも不要となり、設備コストを従来例に比べて低減できる。
【００５６】
つまり、この実施形態では、従来例に比べて簡単な構成でありながら、内燃機関１における低速から高速までの全回転域において吸気性能およびトルク特性を向上することが可能になる。
【００５７】
以下、本発明の他の実施形態を説明する。
【００５８】
（１）本発明は、内燃機関１の気筒数が六気筒以上の偶数であれば特に限定されないし、また、ガソリンエンジンに限らずディーゼルエンジンであってもよい。さらに、内燃機関１はＶ型構造であっても、その片側のバンクの気筒数が六気筒以上の偶数であれば、片側のバンクに取り付ける吸気装置を、上記実施形態で説明した構成として適用することができる。
【００５９】
（２）上記実施形態では、サージタンク１２とレゾネータ１７，１８との結合部分に振動膜２１，２２を設けた例を挙げているが、例えば図６に示すように、振動膜２１，２２を設けずに、単なる隔壁２１ａ，２２ａとすることも可能である。この実施形態において、その他の構成は上述した実施形態と同様であるので、その説明を割愛する。
【００６０】
この場合、サージタンク１２の第１部屋１２Ａ内の吸気圧力と第２部屋１２Ｂ内の吸気圧力との差を低減する効果は期待できないものの、第１部屋１２Ａ内の吸気圧力の変動および第２部屋１２Ｂ内の吸気圧力の変動をそれぞれ減衰するという効果が得られる点は上記実施形態と同様である。
【００６１】
そのため、図５に示す共鳴過給の山部と慣性過給の山部との間の領域、つまり中速回転域におけるトルクアップ効果が上記実施形態に比べて若干低下すると考えられる。しかしながら、従来例に比べて簡単な構成でありながら、内燃機関１における全回転域での吸気性能およびトルク特性の向上が可能になると言える。
【００６２】
（３）上記実施形態では、サージタンク１２側とレゾネータ１７，１８とを連通連結する連通管１９，２０について交差させて互い違いにレゾネータ１７，１８に挿入するようにした例を挙げているが、例えば図７に示すように、連通管１９，２０を無くし、サージタンク１２の第１部屋１２Ａと第１レゾネータ１７との間の隔壁に第１振動膜２１を、また、サージタンク１２の第２部屋１２Ｂと第２レゾネータ１８との間の隔壁に第２振動膜２２をそれぞれ設けたような形態にすることも可能である。この実施形態において、その他の構成は上述した実施形態と同様であるので、その説明を割愛する。
【００６３】
この場合、上記実施形態に比べて、連通管１９，２０を設定する必要が無いため、レゾネータ１７，１８の効果を調整するための設計自由度を拡大することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る内燃機関の吸気装置の一実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す吸気装置の側面図である。
【図３】図１の吸気装置を吸気上流側から見た状態を示す図である。
【図４】図１の吸気装置の連通管を透過した状態で模式的に示す斜視図である。
【図５】図１から図４に示す吸気装置の特性を示すグラフである。
【図６】本発明に係る内燃機関の吸気装置の他の実施形態で、図１に対応する図である。
【図７】本発明に係る内燃機関の吸気装置のさらに他の実施形態で、図１に対応する図である。
【符号の説明】
【００６５】
４ａ    吸気ポート
５      燃焼室
１０      吸気装置
１１ａ〜１１ｆ    個別吸気路
１２      サージタンク
１２ａ    第１部屋
１２ｂ    第２部屋
１３      バルブ
１４      第１外気導入路
１５      第２外気導入路
１７      第１レゾネータ
１８      第２レゾネータ
１９      第１連通管
２０      第２連通管
２１      第１振動膜
２２      第２振動膜
【図１】
0004650287.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】
0004650287.tif 000007
【図７】
0004650287.tif 000008