(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、各気筒に一端がそれぞれ連通接続される部分の近傍の交差部分を除いて、吸気行程が互いに連続しない気筒群毎に気筒配列方向に平行に直列に配置され、
前記吸気通路の途中に、その外周の略１／４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段階に切り換えられて、隣接する全ての吸気通路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隣接する１対の吸気通路間を連通もしくは遮断するとともに、各吸気通路と前記吸気集合室と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。
【請求項２】
前記ロータリーバルブは、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に仕切られた仮想３面を有し、
前記仮想３面は、１／４円弧長を有する２つの仮想面と、１／２円弧長を有する１つの仮想面とからなり、
前記仮想３面が、前記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て、
前記内燃機関の低回転速度域で、隣接する全ての吸気通路間を遮断し、
中回転速度域で、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隣接する１対の吸気通路間を連通し、
高回転速度域で、隣接する全ての吸気通路間を連通するとともに、各吸気通路と前記吸気集合室とを短絡的に連通する
ようにされた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。
【請求項３】
前記ロータリーバルブは、それぞれ外方に向けて開放された４つの互いに独立な通路と３つの連通室とを有し、
前記４つの互いに独立な通路は、前記ロータリーバルブの外周を周方向に等間隔に４分割して得られる正方形の隣接する２つの頂点間にまたがり、前記４つの互いに独立な吸気通路の並設長に及ぶ長さを有する第１の仕切壁と、前記第１の仕切壁に連設されて、隣接する吸気通路間を遮断する３つの第２の仕切壁とにより区画形成され、おり、
前記３つの連通室のうちの２つは、前記正方形の対角線上の２つの頂点間にまたがり、前記４つの互いに独立な吸気通路の並設長に及ぶ長さを有する第３の仕切壁と、前記第３の仕切壁と前記第１の仕切壁とにまたがって連設されて、中央２つの隣接する吸気通路間を遮断する第４の仕切壁とにより区画形成され、それぞれ外方に向けて開放されており、
前記３つの連通室のうちの残りの１つは、前記４つの互いに独立な通路および前記３つの連通室のうちの２つを除いた空間により形成され、外方に向けて開放されている
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。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
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】
本願の発明は、従来の４気筒内燃機関の可変吸気装置が有する前記のような問題点を解決して、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を得ることができ、これにより、高い出力トルクを得ることができて、しかも、部品点数が少なく、構造を簡単化でき、スペースを要さない４気筒内燃機関の可変吸気装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および効果】
本願の発明は、前記のような課題を解決した４気筒内燃機関の可変吸気装置に係り、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、各気筒に一端がそれぞれ連通接続される部分の近傍の交差部分を除いて、吸気行程が互いに連続しない気筒群毎に気筒配列方向に平行に直列に配置され、前記吸気通路の途中に、その外周の略１／４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段階に切り換えられて、隣接する全ての吸気通路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隣接する１対の吸気通路間を連通もしくは遮断するとともに、各吸気通路と前記吸気集合室とを短絡的に連通することができ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である。
【０００８】
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、各気筒に一端がそれぞれ連通接続される部分の近傍の交差部分を除いて、吸気行程が互いに連続しない気筒群毎に気筒配列方向に平行に直列に配置される。そして、それらの吸気通路の途中に、その外周の略１／４円弧長が突出するようにして、前記のような作用をするロータリーバルブが設けられている。
【０００９】
この結果、４つの互いに独立な吸気通路は、各気筒に一端がそれぞれ連通接続される部分の近傍の交差部分を除いて、互いに交差することがなく、また、可変吸気作用をするロータリーバルブが長さ方向に出っ張ることもなく、吸気マニホールドを含む可変吸気装置を特に気筒配列方向においてコンパクトに形成することができて、スペース効率が良い。また、各吸気通路の等長化を図ることが容易である。
【００１０】
また、吸気通路の途中に、その外周の略１／４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段階に切り換えられて、隣接する全ての吸気通路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隣接する１対の吸気通路間を連通もしくは遮断するとともに、各吸気通路と吸気集合室とを短絡的に連通することができるようにされる。
【００１１】
この結果、直列４気筒内燃機関の可変吸気装置が、吸気通路の途中にその外周の略１／４円弧長が突出するようにして設けられるロータリーバルブを、内燃機関の回転速度に応じて３段階に切り換えるようにすることにより得られるので、バルブやアクチュエータ等の部品の点数が少なくなり、コストの低減、構造の簡単化、軽量化等に資することができ、スペースを要さない直列４気筒内燃機関の可変吸気装置を容易に得ることができる。また、ロータリーバルブは、その弁体および軸部が吸気通路内に突出しないので、吸気抵抗を増大させることがない。
【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、ロータリーバルブは、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に仕切られた仮想３面を有し、該仮想３面は、１／４円弧長を有する２つの仮想面と、１／２円弧長を有する１つの仮想面とからなり、該仮想３面が、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て、内燃機関の低回転速度域で、隣接する全ての吸気通路間を遮断し、中回転速度域で、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隣接する１対の吸気通路間を連通し、高回転速度域で、隣接する全ての吸気通路間を連通するとともに、各吸気通路と吸気集合室とを短絡的に連通するようにされる。
【００１３】
この結果、仮想３面の各面側に、内燃機関の低、中、高回転速度域に応じてそれぞれの可変吸気作用を発揮する構造を付与すればよいので、ロータリーバルブの内部構造を比較的簡単に形成することができる。特に、内燃機関の中回転速度域で、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のに、これら１対の吸気通路は互いに隣接し合っているのでこれらの間の仕切壁を削除するのみでよく、その連通路の構造をきわめて簡単に形成することができる。
【００１４】
また、仮想３面が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て、ロータリーバルブが前記のような作用をするので、内燃機関の低回転速度域においては、吸気集合室が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までの長い独立した各吸気通路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。
【００１５】
さらに、中回転速度域においては、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隣接する１対の吸気通路間の連通部より上流側の吸気通路部分が各気筒群の共鳴系を構成して、各吸気通路および吸気連通部内を吸気圧力波が反転することなく、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、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。
【００１６】
また、高回転速度域においては、隣接する全ての吸気通路間の連通部および吸気集合室が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、燃焼室から該連通部までの短い吸気通路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。
このように、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、高い吸気充填効率と高い出力トルクとを得ることができる。
【００１７】
また、高回転速度域においては、各吸気通路と吸気集合室とがロータリーバルブを介して短絡的に連通されるので、隣接する吸気通路間の連通室より上流側の各吸気通路部分（長い吸気通路部分）を細くして、低回転速度域をより低回転側に移行させたとしても、高回転速度域において必要な吸気流量を十分に確保することができ、可変吸気装置をさらにコンパクトに形成することができる。
【００１８】
さらに、請求項３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、ロータリーバルブは、それぞれ外方に向けて開放された４つの互いに独立な通路と３つの連通室とを有し、該４つの互いに独立な通路は、ロータリーバルブの外周を周方向に等間隔に４分割して得られる正方形の隣接する２つの頂点間にまたがり、４つの互いに独立な吸気通路の並設長に及ぶ長さを有する第１の仕切壁と、該第１の仕切壁に連設されて、隣接する吸気通路間を遮断する３つの第２の仕切壁とにより区画形成され、該３つの連通室のうちの２つは、正方形の対角線上の２つの頂点間にまたがり、４つの互いに独立な吸気通路の並設長に及ぶ長さを有する第３の仕切壁と、該第３の仕切壁と該第１の仕切壁とにまたがって連設されて、中央２つの隣接する吸気通路間を遮断する第４の仕切壁とによりそれぞれ区画形成され、該３つの連通室のうちの残りの１つは、該４つの互いに独立な通路および該３つの連通室のうちの２つを除いた空間により形成される。
【００１９】
この結果、ロータリーバルブを内燃機関の回転速度に応じて３段階に切り換えて、隣接する全ての吸気通路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隣接する１対の吸気通路間を連通もしくは遮断するとともに、各吸気通路と吸気集合室とを短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブの内部構造を、ロータリーバルブの内部を第１〜第４の仕切壁により仕切って、４つの互いに独立な通路と３つの連通室とを形成するという、比較的簡単な方法により得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図６、図１０および図１１に図示される本願の請求項１ないし請求項３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１０は、図１の可変吸気装置の作用を説明するための図、図１１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。
【００２１】
図１および図２において、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る４つの互いに独立な第１〜第４吸気通路４1 〜４4 を有する吸気マニホールド２を備えている。
【００２２】
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、第１、第４気筒♯１、♯４からなる気筒群と、第２、第３気筒♯２、♯３からなる気筒群とは、吸気行程が互いに連続しない気筒群である。
【００２３】
第１〜第４吸気通路４1 〜４4 は、各気筒♯１〜♯４に一端がそれぞれ連通接続される部分の近傍の交差部分（図１において、第４吸気通路４4 の上方湾曲部分が第２、第３吸気通路４2 、４3 の上方湾曲部分と交差している部分）を除いて、吸気行程が互いに連続しない気筒群♯１、♯４と♯２、♯３毎に第１、第４吸気通路４1 、４4 と第２、第３吸気通路４2 、４3 とに纏められて、気筒配列方向に平行且つ直列に配置されている。したがって、第１、第４吸気通路４1 、４4 の各々は、気筒配列方向左半において互いに隣接し合っており、第２、第３吸気通路４2 、４3 の各々は、気筒配列方向右半において互いに隣接し合っている。
【００２４】
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隣接する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隣接する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隣接する１対の第２、第３吸気通路４2 、４3 とである。
【００２５】
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た吸気ダクト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て、可変吸気装置１のコンパクト化が図られている。
【００２６】
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、比較的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 を含む各吸気通路長の等長化が図られている。
【００２７】
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 のそれぞれに突出させるようにして、単一体からなるロータリーバルブ３が設けられている。このロータリーバルブ３の第１〜第４吸気通路４1 〜４4 への突出部分は、ロータリーバルブ３を軸方向から側面視した場合、その略１／４円弧長で切り取られる三日月状部分に相当する（図２参照）。
【００２８】
このロータリーバルブ３は、その略１／２円弧長で切り取られる半円柱体状部分が吸気マニホールド２の本体壁部分８により抱持され、残りの略１／４円弧長を有する部分が吸気集合室５に突出するようにして、配置されている。この本体壁部分８は、側面視略１／２円弧状をなしていて、ロータリーバルブ３の後述する第１、第２連通室10、12（121 、122 ）をロータリーバルブ３の回転位置に応じて閉鎖することができる。本体壁部分８の略１／４は、吸気集合室５の方に伸長しており、その端縁と第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の途中の内壁面との間には、これらの通路と吸気集合室５とを短絡させるときに使用される短絡用開口20が形成されている。
【００２９】
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。
【００３０】
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等間隔に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４4 、４4 と４2 、４2 と４3 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。
【００３１】
ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃは、１／４円弧長を有する２つの仮想面ｂ、ｃと、１／２円弧長を有する１つの仮想面ａとからなる。
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、隣接する吸気通路４1 と４4 、４4 と４2 、４2 と４3 間を連通するとともに、これらの吸気通路４1 〜４4 を吸気集合室５に連通することができる比較的大容積の第１の連通室10を有している。
【００３２】
そして、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、その第１の連通室10の一方の１／４円弧長に対面する側の部分（図６において上半の部分）は第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に臨み、他方の１／４円弧長に対面する側の部分（図６において下半の部分）は吸気集合室５に臨む位置にあるので、吸気集合室５内の吸気は、第１の連通室10を通っ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。第１の連通室10は、ロータリーバルブ３が図１、図２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により閉鎖される。
【００３３】
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と♯２、♯３における各気筒に一端がそれぞれ連通接続される隣接する１対の第１、第４吸気通路４1 、４4 、隣接する１対の第２、第３吸気通路４2 、４3 の各間をそれぞれ連通することができる連通室121 、連通室122 を有している。これら２つの連通室121 、122 を纏めて、第２の連通室12と呼ぶこととする。この第２の連通室12（121 、122 ）は、ロータリーバルブ３が図５、図６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により閉鎖される。
【００３４】
第２の連通室12のうちの１つである連通室121 、他の１つである連通室122 は、１面ａ側と他の１面ｂ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３の仕切壁）14と、他の１面ｂ側と後述するさらに他の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、中央２つの第４、第２吸気通路４4 、４2 間を仕切る仕切壁（第４の仕切壁）16とにより囲まれて、それぞれ形成されている。これら第２の連通室12（121 、122 ）は、それらの断面積が各吸気通路４1 〜４4 の断面積に略等しくなるような形状に形成されるのが望ましい。
【００３５】
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４4 、４4 と４2 、４2 と４3 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）17〜19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４4 、４4 と４2 、４2 と４3 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つの独立な通路部分を提供する。
【００３６】
この仕切壁15は、図１および図２においては直線をもって描かれているが、その外面は、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わずかに湾曲され、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、ロータリーバルブ内方にわずかに凹むように湾曲されて形成されるのが望ましい。
【００３７】
第１〜第４の仕切壁14〜19、第１、第２の連通室10、12（121 、122 ）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４分割して得られる正方形の隣接する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17〜19は、第１の仕切壁15に連設されて、三日月状を呈し、隣接する吸気通路４1 と４4 、４4 と４2 、４2 と４3 間を遮断する。第３の仕切壁14は、正方形の対角線上の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。第４の仕切壁16は、第３の仕切壁14と第１の仕切壁15とにまたがって連設されて、中央２つの隣接する吸気通路４4 、４2 間を遮断する。第１の連通室10と第２の連通室12（121 、122 ）とは、第３の仕切壁14を境にして背中合わせに配置されている。ロータリーバルブ３は、その内部に合計３つの区画された連通室10、121 、122 を有する。
【００３８】
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（仮想面ａについては、その上半部分）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。なお、仮想面ａについては、その全円弧長（１／２円弧長）にまたがる連続切換作動は行なわれない。
【００３９】
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順に制御弁を作動させ負圧導入することで、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。
【００４０】
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４4 、４4 と４2 、４2 と４3 間が仕切壁15、仕切壁17〜19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。
【００４１】
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１０、図１１の▲１▼参照）。なお、このとき、第２の連通室12（121 、122 ）の容積が吸気集合室５の容積に加わるので、吸気圧力振動の反転室の容積はその分大きくなり、前記のような効果が助長される。
【００４２】
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121 、122 を介して連通される。
【００４３】
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（第２の連通室12を構成する連通室121 、122 ）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121 、122 ）内を吸気圧力波が反転することなく、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、♯４と♯２、♯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１０、図１１の▲２▼参照）。
【００４４】
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 と吸気集合室５と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４4 、４4 と４2 、４2 と４3 間が全て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を介して短絡的に連通される。
【００４５】
このとき、比較的大容積に形成されている第１の連通室10および吸気集合室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、燃焼室から該第１の連通室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１０、図１１の▲３▼参照）。
【００４６】
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。
【００４７】
本実施形態１は、前記のように構成されているので、さらに、次のような効果を奏することができる。
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５に他端が連通接続される４つの互いに独立な第１〜第４吸気通路４1 〜４4 が、各気筒に一端がそれぞれ連通接続される部分の近傍の交差部分を除いて、吸気行程が互いに連続しない気筒群毎に気筒配列方向に平行に直列に配置される。そして、これらの吸気通路４1 〜４4 の途中に、その外周の略１／４円弧長が突出するようにして、ロータリーバルブ３が設けられている。
【００４８】
この結果、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 は、各気筒に一端がそれぞれ連通接続される部分の近傍の交差部分を除いて、互いに交差することがなく、また、可変吸気作用をするロータリーバルブ３が長さ方向に出っ張ることもなく、吸気マニホールド２を含む可変吸気装置１を特に気筒配列方向においてコンパクトに形成することができて、スペース効率が良い。また、各吸気通路４1 〜４4 の等長化を図ることが容易である。
【００４９】
また、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る高い吸気充填効率と高い出力トルクとが、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の途中にその外周の略１／４円弧長が突出するようにして設けられるロータリーバルブ３を内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換制御することにより得られるので、バルブやアクチュエータ等の部品の点数が少なくなり、コストの低減、構造の簡単化、軽量化等に資することができ、スペースを要さない４気筒内燃機関の可変吸気装置１を容易に得ることができる。また、ロータリーバルブ３は、その弁体および軸部が第１〜第４吸気通路４1 〜４4 内に突出しないので、吸気抵抗を増大させることがない。
【００５０】
また、ロータリーバルブ３は、電動もしくは負圧アクチュエータにより切換作動されるので、ロータリーバルブ３を内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換制御する制御手段の構成が容易になる。
【００５１】
さらに、ロータリーバルブ３は、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に仕切られた仮想３面ａ、ｂ、ｃを有し、該仮想３面ａ、ｂ、ｃが内燃機関の回転速度に応じて周方向に等間隔に３段階に切り換えられて、内燃機関の低回転速度域で、隣接する全ての吸気通路４1 と４4 、４4 と４2 、４2 と４3 間を遮断し、中回転速度域で、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隣接する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 間を連通し、高回転速度域で、隣接する全ての吸気通路４1 と４4 、４4 と４2 、４2 と４3 間を連通するとともに、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５とを第１の連通室10を介して短絡的に連通するようにされる。
【００５２】
この結果、仮想３面ａ、ｂ、ｃの各面側に、内燃機関の低、中、高回転速度域に応じてそれぞれの可変吸気作用を発揮する構造を付与すればよいので、ロータリーバルブ３の内部構造を比較的簡単に形成することができる。特に、内燃機関の中回転速度域で、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 間を連通するのに、これら各対における吸気通路は互いに隣接し合っているのでこれらの間の仕切壁を削除するのみでよく、その連通路（第２の連通室12（121 、122 ））の構造をきわめて簡単に形成することができる。
【００５３】
また、高回転速度域においては、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５とがロータリーバルブ３を介して短絡的に連通されるので、隣接する吸気通路４1 と４4 、４4 と４2 、４2 と４3 間の連通室12（121 、122 ）より上流側の各吸気通路部分（長い吸気通路部分）４1u〜４4uを細くして、低回転速度域をより低回転側に移行させたとしても、高回転速度域において必要な吸気流量を十分に確保することができ、可変吸気装置１を、この面からもさらにコンパクトに形成することができる。
【００５４】
また、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 は、内側に巻き込むように湾曲され、その湾曲の内部空間に、吸気集合室５および吸気ダクト６が配置され、ロータリーバルブ３は、その外周の一部（略１／２円弧長）が該吸気集合室３の壁を含む吸気マニホールド２の本体壁部分８により抱持されるようにして配置されているので、可変吸気装置１は、全体が側面視丸い形状に纏められ、可変吸気装置１をさらにコンパクトに形成することができて、スペース効率がさらに良くなる。
【００５５】
次に、図７ないし図９に図示される本願の請求項１ないし請求項３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７ないし図９は、実施形態１の図２、図４、図６における各ロータリーバルブの周辺部にそれぞれ対応する図であって、対応する部分には、それぞれ同一の符号を付している。
【００５６】
図７ないし図９において、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は、実施形態１と比較して、ロータリーバルブ３が第１の仕切壁15を第３の仕切壁14の反対側に有する点と、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 が、ロータリーバルブ３の突出部を通り過ぎる前後部分において、若干より直線状に形成されている点において異なっている。
【００５７】
前記のように、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、第１の仕切壁15を第３の仕切壁14の反対側に有するので、ロータリーバルブ３の仮想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方向は、実施形態１においては時計方向であったのに対して、本実施形態２においては反時計方向に変更される。
【００５８】
さらに、ロータリーバルブ３の仮想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のに、実施形態１においては等間隔（０°、９０°、１８０°）に３段階に順次切り換えられたのに対して、本実施形態２においては不等間隔（０°、９０°、２７０°）に３段階に順次切り換えられる。
【００５９】
本実施形態２は、以上の点で実施形態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。
【００６０】
本実施形態２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。
特に内燃機関の中回転速度域において、吸気通路４1 〜４4 の途中には、側面視ロータリーバルブ３の外周の略１／４円弧長を有する仮想面ｂが突出するが（図８参照）、このとき、ロータリーバルブ３の最大径の長さを有する第３の仕切壁14は、ロータリーバルブ３の外周の略１／４円弧を切り取る第１の仕切壁15より吸気流の後流側に位置して、しかも、吸気流の流れ方向に傾いた姿勢を取ることになる。
【００６１】
この結果、吸気流がロータリーバルブ３の突出部を通り過ぎるとき、この吸気流が第３の仕切壁14の吸気通路側端部によって流れを乱されたり、流れの抵抗を受ける程度が、第１の仕切壁15が第３の仕切壁14より吸気流の後流側に位置する実施形態１の場合（図４参照）より、より少なくなる。これにより、吸気抵抗が低減されて、吸気が第１〜第４気筒♯１〜♯４により円滑に供給される。
【００６２】
このような効果は、本実施形態２におけるように、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 が、ロータリーバルブ３の突出部を通り過ぎる前後部分において、若干より直線状に形成される場合に、より顕著に発揮される。それは、このような場合、吸気は、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の各断面内を略等速で流れて、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 が湾曲状に形成される場合に比し、相対的に大量の吸気が第３の仕切壁14の吸気通路側端部に接触しながら流下するからである。
【００６３】
また、内燃機関の低回転速度域において、吸気通路４1 〜４4 の途中には、側面視ロータリーバルブ３の外周の略１／４円弧長を有する仮想面ｃが突出するが（図７参照）、このとき、吸気集合室５には、第１の連通室10が開口する。この第１の連通室10は、第３の仕切壁14により第２の連通室12と仕切られ、第２の連通室12より大きな容積を有するので、第２の連通室12が吸気集合室５に開口する実施形態１の場合（図２参照）と比較して、吸気集合室５の容積がより拡大される。
【００６４】
この結果、吸気集合室５の大気開放部（吸気圧力振動の反転室）としての機能が高められ、内燃機関の低回転速度域における慣性過給効果がより向上して、全ての気筒についてより高い吸気充填効率が得られて、出力トルクをさらに向上させることができる。
【００６５】
なお、第１の連通室10、第２の連通室12（121 、122 ）、第１の仕切壁15、第３の仕切壁14の構造は、本実施形態１および２の図示のものに限定されず、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１ないし請求項３に記載された発明の一実施形態（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】本願の請求項１ないし請求項３に記載された発明の他の実施形態（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のロータリーバルブ周辺部の横断面図であって、図２に対応する図である。
【図８】同図４に対応する図である。
【図９】同図６に対応する図である。
【図１０】本実施形態における直列４気筒内燃機関の可変吸気装置の作用を説明するための図である。
【図１１】本実施形態における直列４気筒内燃機関の可変吸気装置の特性線図である。
【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、12（121 、122 ）…第２の連通室、14…第３の仕切壁、15…第１の仕切壁、16…第４の仕切壁、17〜19…３つの第２の仕切壁、20…短絡用開口、ａ〜ｃ…仮想３面。
【図１】
0004259715.tif 000002
【図２】
0004259715.tif 000003
【図３】
0004259715.tif 000004
【図４】
0004259715.tif 000005
【図５】
0004259715.tif 000006
【図６】
0004259715.tif 000007
【図７】
0004259715.tif 000008
【図８】
0004259715.tif 000009
【図９】
0004259715.tif 000010
【図１０】
0004259715.tif 000011
【図１１】
0004259715.tif 000012