(57)【要約】【課題】  内燃機関の低回転域での運転時における吸気効率を向上することができる内燃機関の可変吸気装置を提供する。【解決手段】  吸気装置は、エアクリーナの導入口に接続された主吸気管１７と、この主吸気管１７を介して導入口に連通されるとともに開閉可能とされた副吸気管１８とを備えている。主吸気管１７の流路の断面積は、エアクリーナの導入口の断面積と同等以上とされている。一方、副吸気管１８の流路の断面積は、導入口の断面積よりも小さくされている。主吸気管１７は、導入口の開口方向に延出する基端部１７ａと、この基端部１７ａの先端からほぼ９０°湾曲して延びる先端部１７ｂとからなる。副吸気管１８は、主吸気管１７の湾曲部外側の周壁から、エアクリーナの導入口の開口方向に延出されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアクリーナの導入口に接続された主吸気管と、同導入口に連通されるとともに開閉可能な副吸気管とを備えた内燃機関の可変吸気装置において、
前記主吸気管の流路の断面積を、前記エアクリーナの導入口の断面積と同等以上とするとともに、前記副吸気管を同主吸気管を介して導入口に連通させたことを特徴とする内燃機関の可変吸気装置。
【請求項２】
前記副吸気管を、前記エアクリーナの導入口の開口方向に延出したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変吸気装置。
【請求項３】
前記副吸気管の内部には、開閉切替用の開閉バルブをその一端部において回動可能に支持して、この開閉バルブを、前記主吸気管の周壁の一部を形成する閉鎖位置に配置されるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の可変吸気装置。
【請求項４】
前記副吸気管の周壁に凹部を形成して、開放位置に配置された開閉バルブを同凹部内に収容できるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の可変吸気装置。
【請求項５】
前記主吸気管を、前記エアクリーナの導入口の開口方向に延出した後に流路の方向が変わるように湾曲させ、前記副吸気管を、同主吸気管の湾曲部外側の周壁から、前記導入口の開口方向に延出させたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の可変吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関において主吸気管と副吸気管とを備えた可変吸気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の可変吸気装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。この可変吸気装置においては、図４に示すように、エンジン５０の吸気口に吸気マニホールド５１、スロットルボディ５２及びエアクリーナ５３が順に接続され、このエアクリーナ５３の導入口に吸気管５４が接続されている。吸気管５４は、主吸気管５５と、この主吸気管５５よりも短い吸気通路を有する副吸気管５６とによって構成されている。主吸気管５５は、エンジン回転数が所定値未満の低回転域においてエアクリーナ５３に空気を導入するための吸気管であり、副吸気管５６は、エンジン回転数が所定値以上の高回転数域においてエアクリーナ５３に連通され、より多くの空気を導入するための吸気管である。副吸気管５６の内部には、副吸気管５６を開閉するための開閉バルブ５７が設けられている。この開閉バルブ５７は、アクチュエータ５８によって駆動され、吸気マニホールド５１における負圧が低いエンジン５０の低回転運転域においては閉じられることによってエアクリーナ５３に対する副吸気管５６の連通を遮断し、また、同負圧が高い高回転運転域においては開かれることによって副吸気管５６をエアクリーナ５３に連通させる。
【０００３】
前記主吸気管５５及び副吸気管５６は、図５に示すように、エアクリーナ５３の導入口５９に対してほぼ並列に接続されている。すなわち、主吸気管５５からエアクリーナ５３に入る吸気の流路と、副吸気管５６からエアクリーナ５３に入る吸気の流路とは、実質的に分断されている。
【特許文献１】特開２００４−４４５２８号公報（第４頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の可変吸気装置では、所定のクリーナ容積に対応した限られた大きさの断面積である導入口５９に対して主吸気管５５及び副吸気管５６がほぼ並列に接続されるので、主吸気管５５の流路断面積が導入口５９の断面積よりも小さくなっている。このため、１つの吸気管のみを備えただけの可変吸気を行わない吸気装置に比較して、主吸気管５５のみから吸気が行われる低回転域での吸気装置の通気抵抗が高くなっていた。このため、エンジンの低回転域での運転時における吸気効率を十分に向上することができなかった。
【０００５】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、内燃機関の低回転運転域での運転時における吸気効率を向上することができる内燃機関の可変吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エアクリーナの導入口に接続された主吸気管と、同導入口に連通されるとともに開閉可能な副吸気管とを備えた内燃機関の吸気装置において、前記主吸気管の流路の断面積を、前記エアクリーナの導入口の断面積と同等以上とするとともに、前記副吸気管を同主吸気管を介して導入口に連通させたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、前記副吸気管を、前記エアクリーナの導入口の開口方向に延出したことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明に加えて、前記副吸気管の内部には、同副吸気管の前記エアクリーナに対する連通を遮断するための開閉バルブを設け、この開閉バルブを、同副吸気管の内部における前記主吸気管とは反対側の周壁内側に設けた凹部内に収容可能とするとともに、同凹部内において副吸気管の基端側に配置された支軸により回動可能に支持したことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に加えて、前記開閉バルブは、前記主吸気管における前記副吸気管の接続部開口を同主吸気管の流路の断面形状を変化させないように塞ぐことにより、同副吸気管の同主吸気管に対する連通を遮断することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記主吸気管を、前記エアクリーナの導入口の開口方向に延出した後に流路の方向が変わるように湾曲させ、前記副吸気管を、同主吸気管の湾曲部外側の周壁から、前記導入口の開口方向に延出させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、主吸気管の流路の断面積が、エアクリーナの導入口の断面積と同等以上とされるとともに副吸気管が同主吸気管を介して導入口に連通されるので、主吸気管の流路断面積が副吸気管の存在により制限されない。このため、主吸気管による吸気を行う内燃機関の低回転運転域において、可変供給装置の通気抵抗を低減させて吸気効率を向上することができる。
【００１１】
また、副吸気管を、エアクリーナの導入口の開口方向に延出することが好ましい。この場合には、副吸気管における通気抵抗が低減されるので、副吸気管による吸気を行う内燃機関の高回転運転域において、可変吸気装置の通気抵抗を低減させて吸気効率を向上することができる。
【００１２】
また、副吸気管の内部には、開閉切替用の開閉バルブをその一端部において回動可能に支持して、この開閉バルブを、前記主吸気管の周壁の一部を形成する閉鎖位置に配置されるようにすることが好ましい。この場合には、主吸気管からの吸気時において主吸気管の周壁に副吸気管の流路が開口しないので、主吸気管における通気抵抗が低減され、低回転運転域における吸気効率が一層向上する。
【００１３】
また、副吸気管の周壁に凹部を形成して、開放位置に配置された開閉バルブを同凹部内に収容できるようにすることが好ましい。この場合には、副吸気管からの吸気時において開閉バルブが吸気の障害にならないため、通気抵抗が増大し難く、高回転運転域における吸気効率がより一層向上する。
【００１４】
さらに、主吸気管を、エアクリーナの導入口の開口方向に延出した後に流路の方向が変わるように湾曲させ、副吸気管を、同主吸気管の湾曲部外側の周壁から、導入口の開口方向に延出させることが好ましい。この場合には、副吸気管が主吸気管に対してより鈍角をなすように接続され、主吸気管の周壁における副吸気管の開口面積が小さくなるので、副吸気管を主吸気管における湾曲部以外の部位に接続した場合に較べて開閉バルブを小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、この発明を具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図２に示すように、内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、単にエンジンという。）１０の吸気ポートには、吸気マニホールド１１が接続され、この吸気マニホールド１１は、途中にスロットルボディ１２が設けられた吸気延長管１３を介してエアクリーナ１４に接続されている。エアクリーナ１４の導入口１５には、この実施形態の吸気装置１６が接続されている。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、吸気装置１６は、エアクリーナ１４の導入口１５に接続された主吸気管１７と、主吸気管１７に対して接続された副吸気管１８とを備えている。主吸気管１７は、導入口１５の開口方向に延出する基端部１７ａと、流路の方向が変わるようにこの基端部１７ａの先端側からほぼ９０°湾曲して延びる先端部１７ｂとからなる。副吸気管１８は、主吸気管１７の湾曲部外側の周壁から、導入口１５の開口方向に延出されている。すなわち、副吸気管１８は、主吸気管１７を介してエアクリーナ１４の導入口１５に連通されている。
【００１７】
図３（ａ）に示すように、主吸気管１７の流路の延長方向に直交する平面における断面積（すなわち流路断面積）は、略矩形状をなす導入口１５の断面積とほぼ同等とされている。一方、副吸気管１８の流路の断面積は、導入口１５の断面積よりも小さくされている。
【００１８】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、副吸気管１８における主吸気管１７側と反対側の周壁内側には凹部１９が設けられ、この凹部１９内には、副吸気管１８を開閉するための開閉バルブ２０がその一端部において支軸２１により回動可能に支持されている。開閉バルブ２０は、凹部１９内の位置と凹部１９から外部へ突出した位置とに配置される。開閉バルブ２０は、図１（ｂ）に示すように、凹部１９内に収容されることで、副吸気管１８の流路を開く開放位置に配置可能とされている。また、開閉バルブ２０は、図１（ａ）に示すように、凹部１９の外側に突出することにより、副吸気管１８の流路を閉じるとともに主吸気管１７の周壁の一部を形成する閉鎖位置に配置可能とされている。なお、凹部１９及び開閉バルブ２０は、共に略矩形状をなしている。
【００１９】
また、副吸気管１８における凹部１９の底壁の外側には、開閉バルブ２０を前記閉鎖位置から回動させて開放位置に切り替えるための負圧アクチュエータ２２が設けられている。図２に示すように、負圧アクチュエータ２２は、三方切替弁２４を介して負圧タンク２５に接続され、負圧タンク２５は逆止弁２６を介して前記吸気マニホールド１１に接続されている。また、三方切替弁２４は、負圧タンク２５及び逆止弁２６を迂回して吸気マニホールド１１に接続されている。負圧タンク２５には、逆止弁２６を介して吸気マニホールド１１から負圧が導入される。三方切替弁２４は、制御装置２７からの作動信号によって動作し、負圧タンク２５から負圧アクチュエータ２２への負圧の導入、及び、負圧アクチュエータ２２の負圧の解放を行う。
【００２０】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、負圧アクチュエータ２２は、凹部１９の底壁を貫通して開閉バルブ２０に連結される作動軸２３を備え、内部の図示しないリターンスプリングの付勢力によってこの作動軸２３を突出させることで開閉バルブ２０を前記開放位置から前記閉鎖位置に切り替える。
【００２１】
前記制御装置２７は、エンジン回転数が所定回転数未満のときには負圧アクチュエータ２２の負圧を解放させる。これにより、制御装置２７は、エンジン１０の低回転運転域での運転時、及び、エンジン１０の停止中において、図１（ａ）に示すように、開閉バルブ２０を閉鎖位置に配置し、主吸気管１７を介した副吸気管１８のエアクリーナ１４への連通を遮断させる。また、制御装置２７は、エンジン回転数が所定回転数以上のときには負圧アクチュエータ２２に負圧を導入させる。これにより、制御装置２７は、エンジン１０の高回転運転域での運転時において、図１（ｂ）に示すように、開閉バルブ２０を開放位置に配置し、主吸気管１７を介して副吸気管１８をエアクリーナ１４へ連通させる。
【００２２】
さて、上記のように構成された吸気装置１６において、エンジン１０の停止時には負圧アクチュエータ２２に負圧が導入されないため、開閉バルブ２０がリターンスプリングの付勢力により閉鎖位置に保持される。このため、エンジン１０の停止中においては副吸気管１８が閉状態となっており、外部から副吸気管１８を通じてエンジン１０側に塵や水等が入ることはない。
【００２３】
また、エンジン１０が低回転運転域で運転されているときにも負圧アクチュエータ２２に負圧が導入されないため、開閉バルブ２０が閉鎖位置に保持される。すると、エンジン１０の低回転運転域において、主吸気管１７を通じてエンジン１０に空気が吸入される。このとき、主吸気管１７の流路の断面積がエアクリーナ１４の導入口１５の断面積とほぼ同等とされているので、主吸気管１７の通気抵抗が従来構成よりも低減され、エンジン１０の低回転運転域での運転時における吸気効率が向上する。また、閉鎖位置に配置された開閉バルブ２０が、主吸気管１７の周壁の一部を形成するので、主吸気管１７からの吸気時において主吸気管１７の周壁に副吸気管１８の流路が開口しない。このため、主吸気管１７における通気抵抗が低減され、低回転運転域における吸気効率がさらに向上する。
【００２４】
エンジン１０が高回転運転域で運転されているときには、制御装置２７により負圧アクチュエータ２２に負圧が導入されるため、開閉バルブ２０が負圧アクチュエータ２２の作動により閉鎖位置から開放位置に切り替えられる。すると、エンジン１０の高回転運転域において、副吸気管１８を通じてエンジン１０に空気が吸入される。このとき、副吸気管１８がエアクリーナ１４の導入口１５の開口方向に延出されているので、副吸気管１８における通気抵抗が小さくなり、空気の吸入効率がより一層向上する。さらに、開放位置に配置された開閉バルブ２０は、副吸気管１８の凹部１９内に収容されて副吸気管１８の流路から退避するので、副吸気管１８における通気抵抗は殆ど増大しない。このため、高回転運転域における吸気効率がさらに向上する。
【００２５】
従って、この実施形態によれば、従来の吸気装置とは異なり、主吸気管１７の流路の断面積が副吸気管１８の存在により制限されないので、エンジン１０の低回転運転域において長い吸気通路を有する主吸気管１７の吸気効率を向上することができる。
【００２６】
また、主吸気管１７を、エアクリーナ１４の導入口１５の開口方向に延出させた後に湾曲させ、副吸気管１８を、主吸気管１７の湾曲部外側の周壁から導入口１５の開口方向に延出させた。このため、副吸気管１８が主吸気管１７に対してより鈍角をなすように接続され、主吸気管１７の周壁における副吸気管１８の開口面積が小さくなるので、図１（ｂ）に二点鎖線で示すように、副吸気管１８を主吸気管１７における湾曲部以外の部位に接続した場合に較べて開閉バルブ２０を小型化できる。
【００２７】
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することもできる。
・  図３（ｂ）に示すように、エアクリーナ１４の導入口１５の形状、及び、主吸気管１７の流路の断面形状を共に円形とする。または、略楕円形とする。
【００２８】
・  図１（ｂ）に二点鎖線で示すように、副吸気管１８の流路の幅方向中央に設けた支軸２１によって開閉バルブ２０を支持する構成とする。
・  図１（ｂ）に二点鎖線で示すように、副吸気管１８を、エアクリーナ１４の導入口１５の開口方向からそれて湾曲するように主吸気管１７の湾曲部外側の周壁から延出させる。
【００２９】
・  負圧アクチュエータ２２に代えて、作動軸を直動させるタイプのステップモータを設けた構成とする。この場合、負圧アクチュエータ２２の作動軸２３に代わり、ステップモータの作動軸の進退により開閉バルブ２０を開閉動作させる。または、軸を回転させるタイプの通常のステップモータを設け、支軸２１を回動動作させることにより開閉バルブ２０を開閉させる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は、一実施形態の吸気装置の吸気管を示す平断面図、（ｂ）は、同じく吸気管を示す平断面図。
【図２】可変吸気装置を備えたエンジンシステムを示す模式図。
【図３】（ａ）は、図２におけるａ−ａ線断面図、（ｂ）は、変形例を示すａ−ａ線断面相当図。
【図４】従来の吸気装置を備えたエンジンシステムを示す模式図。
【図５】図４におけるｂ−ｂ線断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０…内燃機関としてのガソリンエンジン、１４…エアクリーナ、１５…導入口、１６…吸気装置、１７…主吸気管、１７ａ…接続部開口、１８…副吸気管、１９…凹部、２０…開閉バルブ、２１…支軸。
【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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