(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列４気筒内燃機関の各気筒に一端がそれぞれ連通接続され、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が、気筒配列方向に並設され、
前記吸気通路の途中には、その外周の一部円弧長が突出するようにして、ロータリーバルブが設けられ、
前記ロータリーバルブは、前記内燃機関の回転速度に応じて３段階に切換可能な制御手段を備えて、隣接する全ての吸気通路間を連通もしくは遮断するとともに、吸気行程が互いに連続しない気筒群における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される１対の吸気通路間を連通することができるようにされてなる直列４気筒内燃機関の可変吸気装置におけるロータリーバルブのシール構造であって、
前記ロータリーバルブの外周面には、該ロータリーバルブの軸長手方向に延びるシールプレートが該ロータリーバルブの周方向に間隔を置いた３箇所に装着されるとともに、前記周方向に延びるシールリングが前記軸長手方向に間隔を置き且つ吸気通路間の連通を遮断する部位に装着され、
前記シールリングは、前記シールプレートと交差する少なくとも２個所で保持され一体化されるようにされたことを特徴とする直列４気筒内燃機関の可変吸気装置におけるロータリーバルブのシール構造。
【請求項２】
前記シールプレートと前記シールリングとは、それぞれに形成された凹部同志の嵌合により一体化されることを特徴とする請求項１記載の直列４気筒内燃機関の可変吸気装置におけるロータリーバルブのシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、内燃機関の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高い吸気充填効率と高い出力トルクとが得られるようにされた４気筒内燃機関の可変吸気装置に使用されるロータリーバルブのシール構造に関する。
【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】
例えば、内燃機関の吸気管の管路長や容積を内燃機関の回転数に応じて変えて、吸気の慣性過給効果や共鳴過給効果を得て、これらを適切に組み合わせ利用することにより、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吸気充填効率を高く維持して、出力トルクを向上させることが行なわれている。
【０００４】
４気筒内燃機関においては、各気筒に連通する吸気管路長を内燃機関の低回転速度域、中回転速度域、高回転速度域の３段階に変えて、いずれも吸気の慣性過給効果を利用して、高い吸気充填効率を得て、出力トルクの向上を図ったもの（特公平７−３０６９８号公報）や、各気筒に連通する吸気管路を吸気行程が互いに連続しない気筒群毎に合流させた合流部を共鳴室とし、その上流側に共鳴管を気筒配列方向に沿って接続し、これら一対の共鳴管の上流側に集合部を設け、一対の共鳴室間の連通を内燃機関の低中回転速度域、高回転速度域にしたがって遮断、連通させて、吸気の共鳴過給効果および慣性過給効果を利用して、高い吸気充填効率を得て、出力トルクの向上を図ったもの（特開平１０−７３０２４号公報）等がある。
【０００５】
しかしながら、前者のものにおいては、各々が個別に作動し得る２つの吸気制御弁が必要であり、部品点数、重量が増大して、スペース的にも不利であるという難点があった。また、低中回転速度域において共鳴過給効果を利用した後者のものにおいては、共鳴室、共鳴管、集合部の設置が必要であり、一対の共鳴管を有することで気筒配列方向に吸気装置自体が大型化し、気筒配列方向にスペース的に不利があった。また、低中回転速度域と高回転速度域との狭間の部分におけるフラットな吸気充填効率が得られにくかった。
【０００６】
内燃機関の可変吸気装置において、ロータリーバルブが使用されたもの（特開平７−２５３０６３号）も存するが、このロータリーバルブは内燃機関の低・高回転速度域に応じて２段階に切り換えられ、吸気の慣性過給効果を利用するものであり、隣接する吸気通路間のシールは単純なＯ型のシールリングにより行なわれているに過ぎなく、隣接する吸気通路間のシールのみを行なうものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願の発明は、３段切換式のロータリーバルブが使用される直列４気筒内燃機関の可変吸気装置において、ロータリーバルブに使用されて好適なシール構造を提供することを課題とするものであって、特に構造が簡単で、軽量、安価であり、組付け性がよく、シール性能の優れた、直列４気筒内燃機関の可変吸気装置におけるロータリーバルブのシール構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明は、前記のような課題を解決した直列４気筒内燃機関の可変吸気装置におけるロータリーバルブのシール構造に係り、その請求項１に記載された発明は、直列４気筒内燃機関の各気筒に一端がそれぞれ連通接続され、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が、気筒配列方向に並設され、前記吸気通路の途中には、その外周の一部円弧長が突出するようにして、ロータリーバルブが設けられ、前記ロータリーバルブは、前記内燃機関の回転速度に応じて３段階に切換可能な制御手段を備えて、隣接する全ての吸気通路間を連通もしくは遮断するとともに、吸気行程が互いに連続しない気筒群における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される１対の吸気通路間を連通することができるようにされてなる直列４気筒内燃機関の可変吸気装置におけるロータリーバルブのシール構造であって、前記ロータリーバルブの外周面には、該ロータリーバルブの軸長手方向に延びるシールプレートが該ロータリーバルブの周方向に間隔を置いた３箇所に装着されるとともに、前記周方向に延びるシールリングが前記軸長手方向に間隔を置き且つ吸気通路間の連通を遮断する部位に装着され、前記シールリングは、前記シールプレートと交差する少なくとも２個所で保持され一体化されるようにされたことを特徴とする直列４気筒内燃機関の可変吸気装置におけるロータリーバルブのシール構造である。
【０００９】
請求項１に記載された発明は、前記のように構成されているので、直列４気筒内燃機関の各気筒に一端がそれぞれ連通接続され、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が気筒配列方向に並設され、該吸気通路の途中には、その外周の一部円弧長が突出するようにして、ロータリーバルブが設けられ、該ロータリーバルブは、内燃機関の回転速度に応じて３段階に切換可能な制御手段を備えて、隣接する全ての吸気通路間を連通もしくは遮断するとともに、吸気行程が互いに連続しない気筒群における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される１対の吸気通路間を連通することができるようにされてなる直列４気筒内燃機関の可変吸気装置におけるロータリーバルブのシール構造が、ロータリーバルブの外周面には、該ロータリーバルブの軸長手方向に延びるシールプレートが該ロータリーバルブの周方向に間隔を置いた３箇所に装着されるとともに、その周方向に延びるシールリングが前記軸長手方向に間隔を置き且つ吸気通路間の連通を遮断する部位に装着され、該シールリングは、該シールプレートと交差する少なくとも２個所で保持され一体化されるようにされる。
【００１０】
この結果、シール部材をなすシールプレートやシールリングを単独で成形することができるようになり、金型構造が簡素化されて、コストの低減を図ることができる。また、シールリングの保持構造が簡単化されて、シールリングはシールプレートにより確実に保持されるとともに、これらのシール部材のロータリーバルブへの組付け作業が容易になる。また、組付け後、雰囲気温度の上昇等により、各シール部材が膨張変形したとしても、各シール部材の組合せ部のクリアランスにより吸収されるので、３段階に切換可能なロータリーバルブが内燃機関の低、中、高回転速度域に対応するどの回転位置にあっても、所期のシール機能を確実に維持することができる。
【００１１】
さらに、これらのシール部材の組合せ適用により、直列４気筒内燃機関の可変吸気装置における３段切換のロータリーバルブの隣接する段間および隣接する全ての吸気通路間のシールが確実に行なわれるので、吸気通路間の吸気干渉を抑えて、吸気充填効率を高く維持することができ、出力トルクの向上を図ることができる。
【００１２】
また、請求項２記載のように請求項１記載の発明を構成することにより、シールプレートとシールリングとは、それぞれに形成された凹部同志の嵌合により一体化されるので、シールプレートとシールリングとの組合せ一体化構造が簡単化されて、これらのロータリーバルブへの組付け作業がさらに容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図１０に図示される本願の請求項１および請求項２に記載された発明の一実施形態（実施形態１）について説明する。
図１は、本実施形態１におけるロータリーバルブのシール構造が適用される直列４気筒内燃機関の可変吸気装置を、吸気通路部分について吸気通路に沿って上半分を切断して仮想して見た概略斜視図であって、内燃機関が低回転速度域にあるときのロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図、図２は、図１の可変吸気装置の横断面図であって、吸気通路を完全体で示した図、図３は、図１と同様の図であって、内燃機関が中回転速度域にあるときのロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図、図４は、図２と同様の図であって、図３の可変吸気装置の横断面図、図５は、図１と同様の図であって、内燃機関が高回転速度域にあるときのロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図、図６は、図２と同様の図であって、図５の可変吸気装置の横断面図、図７は、図１のロータリーバルブと該ロータリーバルブのシール構造に使用されるシール部材の斜視図、図８は、同ロータリーバルブの拡大横断面図、図９は、図１の可変吸気装置の作用を説明するための図、図１０は、図１の可変吸気装置の特性線図である。なお、以下において、気筒配列方向を左右方向とし、図１において左方を左方とする。
【００１４】
図１および図２において、本実施形態１におけるロータリーバルブ３のシール構造が適用される直列４気筒内燃機関の可変吸気装置１は、内燃機関の第１〜第４気筒♯１〜♯４（図示されず）の各気筒に一端がそれぞれ連通接続され、単一の吸気集合室５に他端が連通接続された４つの互いに独立な第１〜第４吸気通路４1 〜４4 が並設されて構成された吸気マニホールド２を備えている。
【００１５】
第１〜第４気筒♯１〜♯４は、第１気筒♯１、第３気筒♯３、第４気筒♯４、第２気筒♯２の順に点火される。したがって、各気筒における吸気行程も、この順となり、吸気行程が互いに連続しない気筒群は、第１、第４気筒♯１、♯４からなる気筒群と、第２、第３気筒♯２、♯３からなる気筒群とである。
【００１６】
これより、吸気行程が互いに連続しない気筒群における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される１対の吸気通路は、第１、第４気筒♯１、♯４からなる気筒群における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される１対の第１、第４吸気通路４1 、４4 と、第２、第３気筒♯２、♯３からなる気筒群における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される１対の第２、第３吸気通路４2 、４3 とである。
【００１７】
第１〜第４吸気通路４1 〜４4 は、略等長にされ、図２に図示されるように、丸く内側に巻き込まれるようにして湾曲されて形成されており、その先端に吸気集合室５が連通接続されている。この吸気集合室５は、この吸気集合室５に隣接して設けられる吸気ダクト６とともに、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の湾曲の内部空間に抱持されるようにして設けられている。
【００１８】
図示されないエアクリーナ、スロットルボディを経て吸気ダクト６に導かれた吸気は、次いで、大容積からなる吸気集合室５に流入し、ここに集合させられる。そして、内燃機関の回転数が低中回転速度域にあるとき、ここからさらに第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれに分かれて流入して、これらの比較的長い通路を流れて、第１〜第４気筒♯１〜♯４のそれぞれに吸入される。吸気ダクト６と吸気集合室５との連通路は、図示されてはいないが、吸気集合室５の長さ方向の中央部に設けられ、これにより、吸気集合室５から各気筒♯１〜♯４に至る第１〜第４吸気通路４1 〜４4 を含む吸気通路長の等長化が図られている。
【００１９】
第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれの途中の底壁には、正面視略矩形状の第１〜第４開口７1 〜７4 が形成されており、これらの第１〜第４開口７1 〜７4 からその一部を第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれに露出させるようにして、また、その軸方向から側面視した場合、その一部（１／３円弧長）を第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれに突出させるようにして（図２参照）、単一体からなるロータリーバルブ３が設けられている。
【００２０】
このロータリーバルブ３は、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれの途中と吸気集合室５との間の収容室内にあって、後述するように内燃機関の回転速度に応じて切り換えられることにより、このロータリーバルブ３内の後述する連通室10、２つの連通口111 、112 と第１〜第４開口７1 〜７4 とを介して各吸気通室10、２つの連通口111 、112 と第１〜第４開口７1 〜７4 とを介して各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通もしくは遮断することができる。
【００２１】
ロータリーバルブ３の収容室と吸気ダクト６との間を仕切る吸気マニホールド２の本体壁部分８は、ロータリーバルブ３の仮想略１／３外周面に対向する円弧状面を有し、ロータリーバルブ３の回転動を支持するとともに、ロータリーバルブ３内に形成される後述する第１の連通室10、第２の連通室（連通室12、13）を塞ぐ役目をする。
【００２２】
次に、ロータリーバルブ３の構造と作用、効果について詳細に説明する。
ロータリーバルブ３は、図２に図示されるように、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に等間隔に仕切られた仮想３面ａ、ｂ、ｃを有し、これら仮想３面ａ、ｂ、ｃが内燃機関の回転速度に応じて周方向に３段階に順次切り換えられることにより、以下に詳しく説明されるように、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間もしくは吸気行程が互いに連続しない気筒群における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される１対の吸気通路４1 と４4 、４2 と４3 間を連通もしくは遮断するとともに、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるようにされている。
【００２３】
ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの１面ａ側は、図５および図６に図示されるように、隣接する全ての吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間を連通する第１の連通室10を有する。この第１の連通室10は、図３に図示されるように、他の１面ｂ側において、第１、第４吸気通路４1 、４4 の第１、第４開口７1 、７4 に合致するように形成された連通口111 、112 と連通状態にあるので、ロータリーバルブ３が図５および図６に図示される回転位置にあるとき、吸気集合室５内の吸気は、これら第１の連通室10、２つの連通口111 、112 （これらの連通口111 、112 は、吸気集合室５に面している。）を介してロータリーバルブ３内を横断し、かつ、その軸と平行な方向に流れて、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 にそれぞれ流出することができる。このようにして、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間が短絡的に連通される。
【００２４】
ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの他の１面ｂ側は、図３および図４に図示されるように、吸気行程が互いに連続しない気筒群♯１、♯４、気筒群♯２、♯３における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される１対の第１、第４吸気通路４1 、４4 間、１対の第２、第３吸気通路４2 、４3 間をそれぞれ連通する第２の連通室を、これら２対の吸気通路の各対について有している。
【００２５】
これら２つの第２の連通室のうちの１つは、隣接する１対の第２、第３吸気通路４2 、４3 間を連通する連通室12であり、他の１つは、離隔する１対の第１、第４吸気通路４1 、４4 間を連通する連通室13である。後者の連通室13は、前記した第１の連通室10と重なり合っている。この第１の連通室10は、ロータリーバルブ３が図３および図４に図示される回転位置にあるとき、吸気マニホールド２の本体壁部分８により閉鎖されており、その２つの連通口111 、112 に連通する両端部分のみが、第１、第４開口７1 、７4 を介して第１、第４吸気通路４1 、４4 に開放されている。このように、吸気マニホールド２の本体壁部分８は、ロータリーバルブ３の外周の略１／３円弧長を閉鎖する。
【００２６】
第２の連通室のうちの１つである連通室12は、１面ａ側と他の１面ｂ側とを第２、第３吸気通路４2 、４3 にまたがる長さ範囲において仕切る仕切壁（第３の仕切壁）14と、１面ａ側および他の１面ｂ側とさらに他の１面ｃ側とをロータリーバルブ３の全長にわたって仕切る仕切壁（第１の仕切壁）15と、第１、第２吸気通路４1 、４2 間を仕切る仕切壁（第４の仕切壁の１）16と、第３、第４吸気通路４3 、４4 間を仕切る仕切壁（第４の仕切壁の２）17とにより囲まれて形成されている。仕切壁（第３の仕切壁）14は、連通室12の断面積が第２、第３吸気通路４2 、４3 の各吸気通路の断面積に略等しくなるように、ロータリーバルブ３の内方に凹まされた形状に形成されている。
【００２７】
ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのさらに他の１面ｃ側は、図１および図２に図示されるように、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間をそれぞれ遮断する仕切壁を有している。この仕切壁は、これらの吸気通路間をそれぞれ仕切る三日月状仕切壁（第２の仕切壁の１〜３）18〜20と、前記した仕切壁（第１の仕切壁）15とから構成されている。そして、ロータリーバルブ３が図１および図２に図示される回転位置にあるとき、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間をそれぞれ遮断して、完全に独立した長い吸気通路４1 〜４4 を形成する４つの通路部分（断面三日月状）をそれぞれ提供する。
【００２８】
この仕切壁15は、各吸気通路４1 〜４4 の通路長さ方向に沿う断面形状を変化させないように、各通路内に突出するように湾曲され、また、各吸気通路４1 〜４4 の通路長さ方向と直交する方向に沿う断面形状を変化させないように、ロータリーバルブの内方にわずかに凹むように湾曲されて、形成されている。
【００２９】
第１〜第４の仕切壁14〜20、第１、第２の連通室10、12、13について、さらに詳細に説明する。
第１の仕切壁15は、ロータリーバルブ３の外周を周方向に等間隔に３分割して得られる正三角形の２つの頂点間にまたがり、４つの互いに独立な吸気通路４1 〜４4 の並設長に及ぶ長さを有している。３つの第２の仕切壁18〜20は、第１の仕切壁15に連設されて、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間を遮断する。第３の仕切壁14は、正三角形の残りの１つの頂点と第１の仕切壁15の一方（図２において上方）の端縁の近傍の点との間にまたがり、中央の２つの互いに独立な吸気通路４2 と４3 の並設長に及ぶ長さを有している。２つの第４の仕切壁16、17は、第３の仕切壁14の左右両端縁にそれぞれ連設されて、左半２つの隣接する吸気通路４1 と４2 間および右半２つの隣接する吸気通路４3 と４4 間をそれぞれ遮断する。第１の連通室10と２つの第２の連通室のうちの他の１つである連通室13とは重なり合っているので、ロータリーバルブ３は、実質的に連通室10と連通室12との２つの連通室を有する。
【００３０】
ロータリーバルブ３は、仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのいずれかが第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するように、内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に順次切換可能な制御手段を備えている。この制御手段には、電動もしくは負圧アクチュエータ（図示されず）が使用される。
【００３１】
これらのアクチュエータは、ロータリーバルブ３の一側端側の吸気装置１に配設される。ロータリーバルブ３は、内燃機関の回転速度に応じて段階的に順次作動するようになっており、内燃機関の回転速度の増減に応じて正方向に、また、逆方向に回転する。電動アクチュエータの場合、制御手段の信号により、電動モータを段階的に作動させるだけでよい。負圧アクチュエータの場合、負圧室を少なくとも２室備えたダイヤフラムが必要であり、その各々に制御弁を設け、内燃機関の回転速度に応じて負圧導入して順に制御弁を作動させることで、ロータリーバルブ３の段階的な作動が可能になり、その負圧の導入（指示）を制御手段が行なう。その負圧は、スロットルバルブの下流から導入され、負圧チャンバーを介して各制御弁に分配される。
【００３２】
この制御手段は、内燃機関の回転速度に応じて、ロータリーバルブ３を次のように切換制御する。
先ず、この制御手段は、内燃機関の回転数が所定の回転数Ｎ1 より低い低回転速度域ある場合（Ｎ＜Ｎ1 ）においては、図１および図２に図示されるように、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのさらに他の１面ｃ側が第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するようにロータリーバルブ３を切換制御する。これにより、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間が仕切壁15、三日月状仕切壁18〜20により全て遮断され、完全に独立した長い第１〜第４吸気通路４1 〜４4 が形成される。
【００３３】
そして、吸気集合室５内の吸気は、これらの長い第１〜第４吸気通路４1 〜４4 にそれぞれ流入し、これらの吸気通路４1 〜４4 を流れて、各気筒♯１〜♯４に供給される。このとき、吸気集合室５は、大気開放部として作用して、ここが吸気圧力振動の反転室となり、燃焼室から吸気集合室５までの長い吸気通路４1 〜４4 内での低い固有振動数の吸気圧力振動と機関の低回転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て、出力トルクを向上させることができる（図９、図１０の▲１▼参照）。
【００３４】
この場合において、吸気集合室５には、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの１面ａ側が面しているので、この１面ａ側が有する第１の連通室10の容積が付加されて、吸気集合室５の容積が増大し、ここにおける吸気圧力振動の反転機能はさらに大きくなり、前記のような効果がさらに助長される。
【００３５】
次に、この制御手段は、内燃機関の回転数がＮ1 より高く、所定の回転数Ｎ2 （Ｎ1 ＜Ｎ2 ）より低い中回転速度域にある場合（Ｎ1 ＜Ｎ＜Ｎ2 ）においては、図３および図４に図示されるように、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの他の１面ｂ側が第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するようにロータリーバルブ３を切換制御する。これにより、吸気行程が互いに連続しない気筒群♯１、♯４、気筒群♯２、♯３における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される１対の第１、第４吸気通路４1 、４4 間、１対の第２、第３吸気通路４2 、４3 間が、それぞれ連通室12、連通室13（連通室10）を介して連通される。
【００３６】
そして、これら１対の第１、第４吸気通路４1 、４4 間、１対の第２、第３吸気通路４2 、４3 間の各連通部（連通室12、連通室13）より上流側の各吸気通路部分４1u、４4uの組と４2u、４3uの組とが、各気筒群の共鳴系を構成して、各吸気通路４1 〜４4 および各吸気連通部（連通室12、連通室13）内を吸気圧力波が２転することなく、同一気筒群における他の気筒の次の吸気行程にその吸気圧力波を伝播させることができ、高い共鳴過給効果が得られ、吸気行程が互いに連続しない気筒群♯１と♯４、♯２と♯３における各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。このようにして、低回転速度域と高回転速度域との間の吸気充填効率と出力トルクとが低下する谷間の部分を埋め合わせることができる（図９、図１０の▲２▼参照）。
【００３７】
この場合において、吸気集合室５には、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのさらに他の１面ｃ側が面していて、それが有する仕切壁15が、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を遮断している。このように、仕切壁15は、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間をそれぞれ遮断する遮断壁の構成部材として、また、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を遮断する遮断壁として、両方に兼用されるので、ロータリーバルブ３の内部構造を簡単化することができる。
【００３８】
さらに次に、この制御手段は、内燃機関の回転数がＮ2 より高い高回転速度域にある場合（Ｎ2 ＜Ｎ）においては、図５および図６に図示されるように、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの１面ａ側が第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するようにロータリーバルブ３を切換制御する。これにより、隣接する全ての吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間が連通されるとともに、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５とが第１の連通室10、２つの連通口111 、112 を介して短絡的に連通される。
【００３９】
そして、吸気集合室５内の吸気は、これらの２つの連通口111 、112 、第１の連通室10、第１〜第４開口７1 〜７4 を介して第１〜第４吸気通路４1 〜４4 に流入し、第１の連通室10より下流側の短い吸気通路部分４1d〜４4dを流れて、各気筒♯１〜♯４に供給される。このとき、比較的大容積に形成される第１の連通室10は吸気集合室５にも開放されているので、ここが大気開放部として作用して、吸気圧力振動の反転室となり、燃焼室から該連通室10までの短い吸気通路部分４1d〜４4d内での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（図９、図１０の▲３▼参照）。
【００４０】
このようにして、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、フラットな高い吸気充填効率と高い出力トルクとを得ることができる。一般に、慣性過給と共鳴過給とを比較すると、その効果は、慣性過給の方が大きく、共鳴過給は慣性過給を補う効果として位置付けられるが、本実施形態１においては、前記のとおり、低回転速度域において得られる慣性過給効果に基づく高い吸気充填効率と高回転速度域において得られる慣性過給効果に基づく高い吸気充填効率との間の谷間の部分が、中回転速度域において得られる共鳴過給効果に基づく吸気充填効率の向上により十分に補われている。
【００４１】
次に、ロータリーバルブ３のシール構造について、詳細に説明する。
ロータリーバルブ３は、図２等に図示されるように、第１〜第４開口７1 〜７4 が形成される母体となった第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の裏側壁面と本体壁部分８の円弧状面とにより、回転自在に抱持されているが、ロータリーバルブ３が、その回転に際して、これら両面と擦れ合う外周面部分には、シール部材が装着される。
【００４２】
ロータリーバルブ３のこのような外周面部分としては、次の８つがある。すなわち、図７および図８に図示されるように、ロータリーバルブ３の一端から他端にかけて軸長手方向に等間隔に形成されて周方向に走る第１〜第５摺動面211 〜215 と、ロータリーバルブ３の周方向に等間隔に形成されて軸長手方向に走る第１〜第３摺動面221 〜223 とである。
【００４３】
周方向に走る第１、第５摺動面211 、215 は、ロータリーバルブ３の両端外周面をなし、全周に連なる完全円周面である。周方向に走る第２摺動面212 は、第２の仕切壁の１をなす三日月状仕切壁18（図１参照）と第４の仕切壁の１をなす仕切壁16（図３参照）とが連ねられた仕切壁体の外周面をなし、略２／３円弧状面である。また、軸長手方向中央に位置する周方向に走る第３摺動面213 は、第２の仕切壁の２をなす三日月状仕切壁19（図１参照）の外周面をなし、略１／３円弧状面である。さらに、周方向に走る第４摺動面214 は、第２の仕切壁の３をなす三日月状仕切壁20（図１参照）と第４の仕切壁の２をなす仕切壁17（図３参照）とが連ねられた仕切壁体の外周面をなし、略２／３円弧状面である。
【００４４】
周方向に走る第３摺動面213 は、その周方向延長面が第１の連通室10および第２の連通室の１である連通室12（図３参照）を形成するために切り欠かれるので、その周方向にわずかに略１／３円弧状面を残すのみである。
【００４５】
軸長手方向に走る第１、第３摺動面221 、223 は、第１の仕切壁15の両側縁に形成される。また、軸長手方向に走る第２摺動面222 は、第３の仕切壁14の第１の仕切壁15と接合される側と反対側の側縁に形成される。これら３つの摺動面221 〜223 は、互いに１２０°間隔で離間されている。
【００４６】
周方向に走る第１〜第５摺動面211 〜215 、軸長手方向に走る第１〜第３摺動面221 〜223 には、それぞれの摺動面の長さ方向に沿って、シールリング装着用の溝が形成されており、これらの溝に、各摺動面の長さに見合った長さのシール部材が装着されている。
【００４７】
これら第１〜第３シールプレート241 〜243 のうち、第１、第３シールプレート241 、243 は、いずれも第１〜第５シールリング231 〜235 と嵌合し合う凹部26を５個有し、同形状である。第２シールプレート242 は、第１、第２、第４、第５シールリング231 、232 、234 、235 と嵌合し合う凹部26を４個有する。
【００４８】
第１、第２、第４、第５シールリング231 、232 、234 、235 は、第１〜第３シールプレート241 〜243 とそれぞれ嵌合し合うための３個の凹部25を有する。また、第３シールリング233 は、第１、第３シールプレート241 、243 とそれぞれ嵌合し合うための２個の凹部25を有する。
【００４９】
したがって、第１〜第５シールリング231 〜235 と第１〜第３シールプレート241 〜243 とは、それぞれ少なくとも２個所において嵌合し合って、組み合わせられ、一体化される。これより、これらがロータリーバルブ３の各摺動面に装着されたときには、第１〜第５シールリング231 〜235 は、第１〜第３シールプレート241 〜243 により少なくとも２個所において特に周方向移動不能に保持される。そして、これらのシール部材の組合せにより、内燃機関の回転速度に応じて周方向に３段階に切り換えられるロータリーバルブ３の隣接する全ての段間および隣接する全ての吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間のシールが行なわれるようになっている。
【００５０】
図７において、第１〜第５シールリング231 〜235 は、これらがロータリーバルブ３の対応する摺動面にそれぞれ装着されたときの位置関係を示しており、同じ周方向位置にある凹部25には、矢印で示される同一のシールプレートの対応する凹部26が嵌合される。
【００５１】
第１、第５シールリング231 、235 は同形状であり、第２、第４シールリング232 、234 は同形状であり、また、第１、第３シールプレート241 、243 は同形状であるから、ロータリーバルブ３のシール構造に使用されるシール部材の種類は、合計５種類となるが、シールプレートについては全て同形状であってもよく、その場合には、合計４種類となり、部品点数を削減することができる。また、これらのシール部材の製作には樹脂材料が使用されて、軽量化が図られている。なお、吸気マニホールド２とロータリーバルブ３とも樹脂材料を使用することにより、可変吸気装置１全体のさらなる軽量化を図ることができる。
【００５２】
本実施形態１における直列４気筒内燃機関の可変吸気装置１に適用されるロータリーバルブ３のシール構造は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
【００５３】
直列４気筒内燃機関の各気筒♯１〜♯４に一端がそれぞれ連通接続され、単一の吸気集合室５に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路４1 〜４4 が気筒配列方向に並設され、該吸気通路４1 〜４4 の途中には、その外周の略１／３円弧長が突出するようにして、ロータリーバルブ３が設けられ、該ロータリーバルブ３は、内燃機関の回転速度に応じて３段階に切換可能な制御手段を備えて、隣接する全ての吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間を連通もしくは遮断するとともに、吸気行程が互いに連続しない気筒群における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される１対の吸気通路４1 と４4 、４2 と４3 （合計２対）の各間を連通することができるようにされてなる直列４気筒内燃機関の可変吸気装置におけるロータリーバルブのシール構造が、ロータリーバルブ３の外周面には、その軸長手方向に指向して周方向に間隔を置いた３個所にシールプレート241 〜243 が装着されるとともに、その周方向に指向して軸長手方向に間隔を置き、かつ吸気通路間の連通を遮断する部位にシールリング232 〜234 が装着され、該シールリング232 〜234 は、シールプレート241 〜243 と交差する少なくとも２個所で保持され一体化されるようにされている。
【００５４】
この結果、シール部材をなすシールプレート241 〜243 やシールリング232 〜234 を含むシールリング231 〜235 全体を単独で樹脂成形することができ、そのための金型構造が簡素化されて、軽量化とコストの低減とを図ることができる。また、シールリング232 〜234 の保持構造が簡単化されて、シールリング232 〜234 はシールプレート241 〜243 により確実に保持されるとともに、これらのシール部材のロータリーバルブ３への組付け作業が容易になる。
【００５５】
また、組付け後、雰囲気温度の上昇等により、各シール部材が膨張変形したとしても、各シール部材の組合せ部のクリアランスにより吸収されるので、３段階に切換可能なロータリーバルブ３が内燃機関の低、中、高回転速度域に対応するどの回転位置にあっても、所期のシール機能を確実に維持することができる。
【００５６】
さらに、シールプレート241 〜243 とシールリング231 〜235 とは、それぞれに形成された凹部25、26同志の嵌合により一体化されるので、シールプレート241 〜243 とシールリング231 〜235 との組合せ一体化構造が簡単化されて、これらのロータリーバルブ３への組付け作業がさらに容易になる。
【００５７】
次に、図１１ないし図１３に図示される本願の請求項１および請求項２に記載された発明の他の実施形態（実施形態２）について説明する。
図１１は、ロータリーバルブの構造を異ならせた直列４気筒内燃機関の可変吸気装置の概略斜視図であって、図３に対応する図、図１２は、図６と同様の図であって、図１１の可変吸気装置の横断面図、図１３は、図７に対応する図であって、図１１のロータリーバルブと該ロータリーバルブのシール構造に使用されるシール部材の斜視図である。なお、対応する部分には同一の符号を付している。
【００５８】
本実施形態２における直列４気筒内燃機関の可変吸気装置１に適用されるロータリーバルブ３のシール構造は、実施形態１におけるロータリーバルブ３のシール構造と比較して、ロータリーバルブ３の構造が異なることに起因して、以下に説明するように異なっている。
【００５９】
先ず、本実施形態２におけるロータリーバルブ３は、実施形態１におけるロータリーバルブ３と比較して、図１１および図１２に図示されるように、第３の仕切壁14が４つの互いに独立な吸気通路４1 〜４4 の並設長に及ぶ長さを有し、第２の２つの連通室121 、122 が該第３の仕切壁14の一面側に並設されている。また、吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通させる連通路を内部に有しない。そして、本実施形態２において、このような構造を可能にするために、吸気通路４4 は、気筒♯４に一端が連通接続される部分の近傍を除いて、吸気通路４1 に隣接して配置され、気筒♯４に一端が連通接続される部分の近傍においては、気筒♯２、♯３に交差するように湾曲され、内燃機関の中回転速度域で隣接する吸気通路４1 、４4 と４2 、４3 の各間における気筒群連通を可能にするものである。
【００６０】
また、吸気集合室５は、吸気通路４1 〜４4 の途中に対して完全に閉塞されていて、吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通させることが不可能にされている。そのために、本体壁部分８は、同じ曲率をもって吸気通路４1 〜４4 の底壁の開口７1 〜７4 の各下縁がある位置にまで延設されて、そこに接合されていて、ロータリーバルブ３の外周の略２／３円弧長に及ぶ部分を抱持している。なお、第１の仕切壁15と第２の３つの三日月状仕切壁18〜20（図示されず）の構成については、実施形態１と異なるところはない。
【００６１】
本実施形態２においては、ロータリーバルブ３が前記のように構成されているので、該ロータリーバルブ３の周方向に走る第２、第３、第４摺動面212 、213 、214 （図１５参照）は、それぞれ略１／３、略２／３、略１／３の各円弧状面をなし、これらの円弧長に見合った円弧長を有する第２、第３、第４シールリング232 、233 、234 が、これら第２、第３、第４摺動面212 、213 、214 にそれぞれ装着される。また、軸長手方向に走る第２摺動面222 に装着される第２シールプレート242 は、第１、第３、第５シールリング231 、233 、235 と嵌合し合う凹部26を３個有するのみである。
【００６２】
本実施形態２は、以上の点において実施形態１と異なっているが、その他の点において異なるところはないので、詳細な説明を省略する。
【００６３】
本実施形態２は、前記のように構成されているので、実施形態１における直列４気筒内燃機関の可変吸気装置と略同様に作用して、実施形態１における直列４気筒内燃機関の可変吸気装置に適用されるロータリーバルブのシール構造と同様の効果を奏することができる。特に両実施形態１、２を通じて、シール部材の部品の共用化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１および請求項２に記載された発明の一実施形態（実施形態１）におけるロータリーバルブのシール構造が適用される直列４気筒内燃機関の可変吸気装置を、吸気通路部分について吸気通路に沿って上半分を切断して仮想して見た概略斜視図であって、内燃機関が低回転速度域にあるときのロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図である。
【図２】図１の可変吸気装置の横断面図であって、吸気通路を完全体で示した図である。
【図３】図１と同様の図であって、内燃機関が中回転速度域にあるときのロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図である。
【図４】図２と同様の図であって、図３の可変吸気装置の横断面図である。
【図５】図１と同様の図であって、内燃機関が高回転速度域にあるときのロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図である。
【図６】図２と同様の図であって、図５の可変吸気装置の横断面図である。
【図７】図１のロータリーバルブと該ロータリーバルブのシール構造に使用されるシール部材の斜視図である。
【図８】同ロータリーバルブの拡大横断面図である。
【図９】図１の可変吸気装置の作用を説明するための図である。
【図１０】図１の可変吸気装置の特性線図である。
【図１１】本願の請求項１および請求項２に記載された発明の他の実施形態（実施形態２）において、ロータリーバルブの構造を異ならせた直列４気筒内燃機関の可変吸気装置の概略斜視図であって、図３に対応する図である。
【図１２】図６と同様の図であって、図１１の可変吸気装置の横断面図である。
【図１３】図１１のロータリーバルブと該ロータリーバルブのシール構造に使用されるシール部材の斜視図であって、図７に対応する図である。
【符号の説明】
１…可変吸気装置、２…吸気マニホールド、３…ロータリーバルブ、４1 〜４4 …第１〜第４吸気通路、４1u〜４4u…上流側吸気通路部分、４1d〜４4d…下流側吸気通路部分、５…吸気集合室、６…吸気ダクト、７1 〜７4 …第１〜第４開口、８…本体壁部分、10…第１の連通室、111 、112 …連通口、12、121 、122 、13…第２の連通室、14…第３の仕切壁、15…第１の仕切壁、16、17…第４の仕切壁、18〜20…第２の仕切壁、211 〜215 …周方向の第１〜第５摺動面、221 〜223 …軸長手方向の第１〜第３摺動面、231 〜235 …第１〜第５シールリング、241 〜243 …第１〜第３シールプレート、25、26…凹部、ａ〜ｃ…仮想３面。
【図１】
0004420509.tif 000002
【図２】
0004420509.tif 000003
【図３】
0004420509.tif 000004
【図４】
0004420509.tif 000005
【図５】
0004420509.tif 000006
【図６】
0004420509.tif 000007
【図７】
0004420509.tif 000008
【図８】
0004420509.tif 000009
【図９】
0004420509.tif 000010
【図１０】
0004420509.tif 000011
【図１１】
0004420509.tif 000012
【図１２】
0004420509.tif 000013
【図１３】
0004420509.tif 000014