(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備える内燃機関において、
円筒状のダクト部材がその周囲を覆う吸気マニホールド外殻に回転自在に支持され、
前記ダクト部材は外周面の一部に空気導出口が形成され、
前記ダクト部材の外周面に前記空気導出口を除き周方向に指向して形成された外周溝と前記吸気マニホールド外殻の内周面に周方向に指向して形成された内周溝とが合わされて各気筒に連通する吸気通路が形成され、
前記外周溝と前記内周溝はそれぞれ開口した上流端と下流端を有して円弧をなすように形成され、
前記吸気マニホールド外殻の内周には前記各吸気通路が連通する吸気集合室が形成され、
前記空気導出口は常に前記吸気集合室に開口され、
機関回転速度に応じて前記ダクト部材が前記外周溝とともに回動して前記吸気通路の通路長を可変とすることを特徴とする多気筒内燃機関の可変吸気装置。
【請求項２】
前記ダクト部材から各気筒までの各吸気通路長は全て等しいことを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機関の可変吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の広い機関回転速度域に亘って高い吸気充填効率と出力トルクが得られるようにした多気筒内燃機関の可変吸気装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より多気筒内燃機関の各気筒に連通接続される吸気通路に発生する吸気圧力振動を利用して、各気筒における吸気行程の後半に、その気筒の吸気ポート部分の圧力を上昇させて、吸気の慣性過給効果を得るようにした吸気装置が種々提案されている。
【０００３】
低回転速度域から高回転速度域まで広い回転速度域にわたってこの吸気の慣性過給効果を得るために、内燃機関の吸気管の管路長を連続的に変化させる例（特開昭６０−１４７５３０号公報等）がある。
【０００４】
特開昭６０−１４７５３０号公報に記載された例では、円筒状をしたサージタンク（吸気集合室）の外周を覆うように周設された各吸気管がサージタンクを回転自在に支持している。
【０００５】
吸気管は側壁開口がサージタンクの外周面により閉じられて吸気通路を形成しており、サージタンクの円筒壁に各吸気管ごとに形成された連通口が各吸気管に開口してサージタンクの回転により連通口の開口位置を変えることができる構造となっている。
【０００６】
したがってサージタンクの回転により連通口の開口位置を各吸気管において下流側に移動するに従い気筒までの吸気通路長を連続的に短く変更することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし特に気筒までの吸気通路長を短くした場合に、サージタンクの上流側から見ると、連通口より先に管状部分が形成されて、この部分の気柱共鳴の影響を強く受けることになり、安定した慣性過給効果が期待できず滑らかな出力トルク曲線を得難い。
【０００８】
またサージタンクの連通口から吸気管に流出する吸気は、流出方向と直角方向に向きを変えて導かれるので、吸気通路の上流側での通気抵抗が大きく慣性過給効果を低下させる。
【０００９】
サージタンクの外周を吸気管が覆う構造であるので、吸気ダクトがサージタンクの一側に設けられてサージタンクに吸気が導入さることになり、そのため吸気ダクトから各吸気管に開口する連通口までの距離が互いに異なり、よって吸気ダクトから各気筒までの吸気通路長が等しくないことから、音響的にも不等長となってランブル音が発生する。
【００１０】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、吸気通路長を連続的に変更でき、吸気が滑らかに各吸気通路に導入され安定した慣性過給効果により広い回転速度域にわたって大きな出力トルクを維持できる多気筒内燃機関の可変吸気装置を供する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、複数の気筒を備える内燃機関において、円筒状のダクト部材がその周囲を覆う吸気マニホールド外殻に回転自在に支持され、前記ダクト部材は外周面の一部に空気導出口が形成され、前記ダクト部材の外周面に前記空気導出口を除き周方向に指向して形成された外周溝と前記吸気マニホールド外殻の内周面に周方向に指向して形成された内周溝とが合わされて各気筒に連通する吸気通路が形成され、前記外周溝と前記内周溝はそれぞれ開口した上流端と下流端を有して円弧をなすように形成され、前記吸気マニホールド外殻の内周には前記各吸気通路が連通する吸気集合室が形成され、前記空気導出口は常に前記吸気集合室に開口され、機関回転速度に応じて前記ダクト部材が前記外周溝とともに回動して前記吸気通路の通路長を可変とする多気筒内燃機関の可変吸気装置とした。
【００１２】
ダクト部材に導入された吸気は、空気導出口から吸気マニホールド外殻の内周に形成される吸気集合室に導出されることになり、ダクト部材の回動によりこの吸気集合室が拡大・縮小するだけで吸気通路以外に管状部分は形成されず、気柱共鳴の影響を受けず、安定した慣性過給効果が期待できる。
【００１３】
また吸気集合室から各吸気通路への吸気の流れが直線的で吸気抵抗が小さく、慣性過給効果を低下させることはない。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の多気筒内燃機関の可変吸気装置において、前記ダクト部材から各気筒までの各吸気通路長は全て等しいことを特徴とする。
【００１５】
ダクト部材から各気筒までの各吸気通路長は全て等しいので、吸気集合室に導入された吸気が等長化された各吸気通路に配分されることにより、ランブル音を低減することができる。
【００１６】
【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７に基づき説明する。
本実施の形態に係る可変吸気装置１は、直列４気筒内燃機関に適用したものであり、その可変吸気装置１を備える吸気マニホールド２の全体の内部構造を図１に示す。
【００１７】
各気筒に分配連結される４本の吸気管３が集合して吸気マニホールド外殻４が円筒状に形成されており、この吸気マニホールド外殻４が円筒状をなすダクト部材10を覆うようにして回動自在に支持している。
【００１８】
吸気マニホールド外殻４の内周面には各吸気管３から連続した内周側を開口した半割り管状部材５により４本の内周溝６が４分の３周程に亘って円弧をなして形成されている。
【００１９】
一方円筒状のダクト部材10は、その円筒ドラム11の外周に連結柱部材12を介して前記吸気マニホールド外殻４の半割り管状部材５に対向して外周側を開口した半割り管状部材15により外周溝16がやはり４分の３周程に亘って円弧をなして形成されている。
【００２０】
吸気マニホールド外殻４の内周側を開口した半割り管状部材５とダクト部材10の外周側を開口した半割り管状部材15は、円弧をなす各開口端面を互いに摺接して内周溝６と外周溝16が共通の吸気通路８を構成する。
【００２１】
ダクト部材10の円筒ドラム11は、４分の３周程に亘って円弧をなす半割り管状部材15が存在しない４分の１周部分に対応する回転軸方向中央部分に大きく空気導出口17が開口している。
なおダクト部材10の円筒ドラム11は、一側端が閉塞され、他側端から吸気が導入される。
【００２２】
機関回転速度が低回転速度域にあるときの状態を示す図２および図３においては、吸気マニホールド外殻４の固定側内周溝６の上流端６ａとダクト部材10の回動側外周溝16の上流端16ａとが一致し、固定側内周溝６の下流端６ｂと回動側外周溝16ａの下流端16ｂとが略一致している。
【００２３】
そして図２および図３においてダクト部材10の空気導出口17が臨む比較的大きな空間（半割り管状部材５，15が存在しない４分の１周部分で吸気管３の内側の空間）が、吸気集合室７である。
【００２４】
ダクト部材10は、電動アクチュエータまたは負圧アクチュエータにより回転駆動され、電動アクチュエータの場合は別途検出された機関回転数（機関回転速度）に基づき電子制御ユニットＥＣＵにより吸気制御弁10の回転角度の目標値が設定されて電動アクチュエータが駆動される。
【００２５】
本可変吸気装置１は、以上のような構造をしており、内燃機関が低回転速度域にあるときは、図２および図３に示し前記したように固定側内周溝６の上流端６ａと下流端６ｂが、回動側外周溝16の上流端16ａと下流端６ｂとにそれぞれ略一致して、内周溝６と外周溝16により構成される４本の吸気通路８が全て同じ長い吸気通路長Ｌ１を形成している。
【００２６】
したがって、内燃機関が低回転速度域にあるときは、長い吸気通路長Ｌ１の実効吸気通路（吸気通路長Ｌ１に固定側内周溝６の下流端６ｂから気筒までの距離Ｌ０を加えた通路）内で生じる低い固有振動数の吸気圧力振動と機関の低回転速度に基づく吸気弁の長い開閉サイクルとが同調して、高い慣性過給効果が得られ、全ての気筒について高い吸気充填効率が得られ出力トルクを向上させることができる。
【００２７】
そして内燃機関の機関回転速度が増大するに従いダクト部材10を回動し（図２および図３で時計回りに回動し）、中回転速度域に入ると、図４および図５に示すようにダクト部材10と一体に半割り管状部材15が吸気マニホールド外殻４側の半割り管状部材５に摺接しながら回動して回動側外周溝16の上流端16ａが固定側内周溝６の上流端６ａからずれて内周溝６と外周溝16により構成される４本の吸気通路８が中程度の吸気通路長Ｌ２を形成している。
【００２８】
したがって、内燃機関が中回転速度域にあるときは、中程度の吸気通路長Ｌ２の実効吸気通路（吸気通路長Ｌ２に固定側内周溝６の下流端６ｂから気筒までの距離Ｌ０を加えた通路）内で生じる固有振動数の吸気圧力振動と機関の中回転に基づく吸気弁の開閉サイクルとが同調して、高い慣性過給効果が得られ、全ての気筒について高い吸気充填効率が得られて、出力トルクを向上させることができる。
【００２９】
また固定側内周溝６の上流側が開放されることから吸気集合室７の容積が拡大し、この拡大した吸気集合室７に空気導出口17が向いている。
容積が拡大することで吸気集合室７における吸気圧力振動の反転機能が増し、慣性過給効果をさらに助長して出力トルクを一層向上させることができる。
【００３０】
さらに内燃機関の機関回転速度が増大すると、ダクト部材10もさらに回動し、高回転速度域に入ると、図６および図７に示すように半割り管状部材15が半割り管状部材５に摺接しながら回動して回動側外周溝16の上流端16ａがさらに移動して内周溝６と外周溝16により構成される４本の吸気通路８が短い吸気通路長Ｌ３を形成している。
【００３１】
したがって、内燃機関が高回転速度域にあるときは、短い吸気通路長Ｌ３の実効吸気通路（吸気通路長Ｌ３に固定側内周溝６の下流端６ｂから気筒までの距離Ｌ０を加えた通路）内で生じる高い固有振動数の吸気圧力振動と機関の高回転に基づく吸気弁の短い開閉サイクルとが同調して、高い慣性過給効果が得られ、全ての気筒について高い吸気充填効率が得られて、出力トルクを向上させることができる。
なお空気導出口17が開口している吸気集合室７はさらに容積を拡大している。
【００３２】
以上のように本可変吸気装置１は、ダクト部材10を機関回転速度に応じて連続的に回動制御することで、内燃機関の低回転速度域から高回転速度域までの広い回転速度域にわたって、高い吸気充填効率を維持してフラットな高い出力トルクを得ることができる。
【００３３】
ダクト部材10に導入された吸気は、空気導出口17から吸気マニホールド外殻４の内周に形成される吸気集合室７に導出されることになり、ダクト部材10の回動によりこの吸気集合室７が拡大・縮小するだけで吸気通路以外に管状部分は形成されず、気柱共鳴の影響を受けず、安定した慣性過給効果が期待できる。
【００３４】
また吸気集合室７から各吸気通路８への吸気の流れが直線的で吸気抵抗が小さく、慣性過給効果を低下させることはない。
【００３５】
ダクト部材10から各気筒までの各吸気通路の通路長は全て等しく、吸気集合室７に導入された吸気が等長化された各吸気通路に配分されることにより、ランブル音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る可変吸気装置を備える吸気マニホールドの全体の内部構造を示す一部欠截した斜視図である。
【図２】低回転速度域における吸気マニホールドの要部を部分欠截して示した斜視図である。
【図３】同断面図である。
【図４】中回転速度域における吸気マニホールドの要部を部分欠截して示した斜視図である。
【図５】同断面図である。
【図６】高回転速度域における吸気マニホールドの要部を部分欠截して示した斜視図である。
【図７】同断面図である。
【符号の説明】
１…可変吸気装置、２…吸気マニホールド、３…吸気管、４…吸気マニホールド外殻、５…半割り管状部材、６…内周溝、７…吸気集合室、８…吸気通路、
10…ダクト部材、11…円筒ドラム、12…連結柱部材、15…半割り管状部材、16…外周溝、17…空気導出口。
【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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【図６】
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【図７】
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