(57)【要約】【課題】吸気コレクタの容量の制約に捕らわれず、所望のエンジン出力を得られる分岐通路の長さを設定することができる吸気構造を安価に構成する。【解決手段】内燃機関の吸気構造は、吸気マニホールド１と、スロットル弁の下流側に配置され吸気コレクタ２と、吸気マニホールド１と吸気コレクタ２との接続部分に摺動可能に配置された可動部材３と、可動部材３を可動させるアクチュエータ６と、を有する。可動部材３は、分岐通路から吸気コレクタ２内へ引き出すことで分岐通路の通路長さを変更可能な分岐通路延長部４と、吸気コレクタ２の一側壁を構成し、吸気コレクタ２内を進退移動することで吸気コレクタ２の容積を変更可能な吸気コレクタ可動壁部５と、を有し運転状態に応じて可動部材３を可動させ、分岐通路の長さ及び吸気コレクタ２の容積を連続的に可変させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒数に応じた分岐通路を連結してなる吸気マニホールドと、
スロットル弁の下流側に配置され、上記吸気マニホールドの一端側が接続された吸気コレクタと、
上記吸気マニホールドと上記吸気コレクタとの接続部分の内側に、両者に跨って摺動可能に配置された可動部材と、
上記可動部材を可動させる可動手段と、を有し、
上記可動部材は、上記吸気マニホールドの各分岐通路内に摺動可能に収容され、上記分岐通路から上記吸気コレクタ内へ引き出すことで上記分岐通路の通路長さを変更可能な分岐通路延長部と、上記吸気コレクタ内に摺動可能に収容されて該吸気コレクタの一側壁を構成すると共に、上記分岐通路延長部の一端部が接続され、上記吸気コレクタ内を進退移動することで該吸気コレクタの容積を変更可能な吸気コレクタ可動壁部と、を有し、
運転状態に応じて上記可動部材を可動させることで、上記分岐通路の長さ及び上記吸気コレクタの容積をそれぞれ連続的に可変させることを特徴とする内燃機関の吸気構造。
【請求項２】
内燃機関の回転数が高くなるほど、上記分岐通路の長さを短く、かつ上記吸気コレクタの容積を大きくするように、上記可動部材を可動させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気通路の一部を構成する吸気管を、シリンダヘッドに固定される固定部と、この固定部に入れ子状に摺動自在に収容される可動部とから構成し、上記固定部に対して上記可動部を進退移動させることで、吸気通路の長さを運転状態に応じて変更できるようした技術が開示されている。また、この特許文献１においては、上記固定部の下端に形成されたフランジがシリンダヘッドに結合されており、このフランジの近傍に燃料噴射弁が設けられ、この燃料噴射弁の僅かに上流側にスロットル弁が設けられている。
【０００３】
ここで、吸気マニホールドの吸気導入口から各シリンダまでの各吸気通路内、すなわち吸気コレクタよりも下流側に位置する各分岐通路内の吸気脈動を利用して内燃機関の出力向上を図る場合には、分岐通路長を短くすると吸気脈動の効果を短い時間で利用できるので、内燃機関の回転数が高い時（高回転数）には上記分岐通路が短いほどよいことになる。
【０００４】
また、上記各分岐通路内の吸気の慣性効果を利用して内燃機関の出力向上を図る場合には、内燃機関の回転数が低いほど上記分岐通路長を長く、内燃機関の回転数が高いほど上記分岐通路長を短くすることが望ましい。
【０００５】
吸気の慣性効果は、そのサイクルの吸気行程始めに生じた負圧波の反射を利用する。吸気行程の初期に、上記分岐通路内のバルブ（吸気弁）付近の空気はシリンダから吸われてそこに負圧が生じる。この負圧が上記分岐通路内を伝わり大気側（吸気コレクタ側）に達する。そこで負圧波は逆位相の正圧波として反射されバルブ側に伝播する。
【０００６】
シリンダ内では、吸気行程後半（ＢＤＣ以後）にピストンが上昇し、シリンダ内へ一旦吸入した新気を上記分岐通路に吹き返してしまう。そのタイミングに反射されて返ってきた正圧波がバルブ位置に来ると吹き返しが抑制され体積効率は向上する。これが吸気慣性効果である。この吸気慣性効果を支配している要因は、次式（１）で表すことができる。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
尚、この式（１）において、ｆは周波数、Ｖは行程容積、Ａは分岐通路（吸気マニホールドの吸気導入口から各シリンダまでの吸気通路）の断面積、Ｌは分岐通路（吸気マニホールドの吸気導入口から各シリンダまでの吸気通路）の長さ、ａは音速である。
【０００９】
上記式（１）より、上記分岐通路の断面積、長さがこの周波数に影響を及ぼす。従って、周波数をあげる、すなわちエンジンの高回転域に慣性効果を同調させるには上記分岐通路を短くし、上記分岐通路の断面積を大きくする必要がある。また、周波数をさげる、すなわちエンジン低回転域に慣性効果を同調させるには吸気管を長くし、上記分岐通路の断面積を小さくする必要がある。つまり、エンジン出力向上の為には、エンジン全回転域において上記分岐通路長を連続的に変化させる必要がある。
【特許文献１】特開平４−１８３９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されるように吸気通路の長さを可変とするような吸気システムにおいては、吸気システムに吸気コレクタが設けられていると、上記吸気通路の長さを長くした場合に、可動部の固定部から飛び出した部分は吸気コレクタ内に収容されることになるため、エンジン低回転時に上記分岐通路を長くできるように吸気通路長の可変量を増加させると、吸気コレクタの容量の増大を招くことになり、アイドル安定性の悪化やレスポンス低下を招く虞がある。
【００１１】
また、吸気コレクタの容量を規制すれば、アイドル安定性の悪化やレスポンス低下を抑制することは可能となるが、吸気コレクタの容量が規制されるために吸気通路長の可変量が相対的に小さくなり、狙いのエンジン出力を得るだけの吸気通路長が得られない虞がある。
【００１２】
そして、特許文献１においては、上記固定部の下端にスロットル弁が設けられているので、吸気コレクタの容量を大きくしても、アイドル安定性の悪化やレスポンス低下を抑制することは可能であるが、各気筒毎にスロットル弁が設けられる構成となっているため、吸気コレクタの上流側に一つのスロットル弁を配置する構成に比べて、必要とするスロットル弁の数が多くなり、コストが大幅に増加してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、本発明に係る内燃機関の吸気構造は、気筒数に応じた分岐通路を連結してなる吸気マニホールドと、スロットル弁の下流側に配置され、上記吸気マニホールドの一端側が接続された吸気コレクタと、上記吸気マニホールドと上記吸気コレクタとの接続部分の内側に、両者に跨って摺動可能に配置された可動部材と、上記可動部材を可動させる可動手段と、を有し、上記可動部材は、上記吸気マニホールドの各分岐通路内に摺動可能に収容され、上記分岐通路から上記吸気コレクタ内へ引き出すことで上記分岐通路の通路長さを変更可能な分岐通路延長部と、上記吸気コレクタ内に摺動可能に収容されて該吸気コレクタの一側壁を構成すると共に、上記分岐通路延長部の一端部が接続され、上記吸気コレクタ内を進退移動することで該吸気コレクタの容積を変更可能な吸気コレクタ可動壁部と、を有し、運転状態に応じて上記可動部材を可動させることで、上記分岐通路の長さ及び上記吸気コレクタの容積をそれぞれ連続的に可変させることを特徴としている。
【００１４】
これによって、上記可動部材を可動させ、上記分岐通路延長部を上記分岐通路から引き出し、上記分岐通路の通路長さを長くすると、上記吸気コレクタの容量は小さくなる。また、上記可動部材を可動させ、上記分岐通路延長部の上記分岐通路に収容される部分の長さが長くなるようにするほど、上記吸気コレクタの容量は大きくなる。つまり、上記可動部材は、上記分岐通路の通路長さが長くなるほど、上記吸気コレクタの容量が小さくなるように可動する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、吸気マニホールドの分岐通路の通路長さが長くなるほど吸気コレクタの容量が小さくなるように可動部材が可動するので、各気筒毎にスロットル弁を設けることなく、かつ吸気コレクタの容量の制約に捕らわれず、所望のエンジン出力を得られる吸気マニホールドの分岐通路の長さを設定することができる吸気構造を安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の吸気構造の要部を模式的に示した説明図である。尚、本実施形態においては内燃機関は４気筒である。
【００１７】
吸気マニホールド１は、一端側が吸気コレクタ２に接続され、他端側が図示せぬシリンダヘッドに接続されている。吸気コレクタ２はスロットル弁（図示せず）の下流側に位置している。尚、吸気マニホールド１の下流側には、吸気弁（図示せず）以外に吸気通路を開閉するあるいは絞るような弁はない。
【００１８】
吸気マニホールド１は、４つの分岐通路を有し、一端側の吸気マニホールド一端部１ａにおいては分岐通路が２つづつ連結されてなり、他端側の吸気マニホールド他端部１ｂにおいては４つの分岐通路が一体となって連結されている。
【００１９】
吸気マニホールド１と吸気コレクタ２との接続部分の内側には、両者に跨って摺動可能に可動部材３が配置されている。
【００２０】
可動部材３は、吸気マニホールド一端部１ａの各分岐通路内に摺動可能に収容された筒状の４つの分岐通路延長部４と、吸気コレクタ２内に摺動可能に収容されると共に、吸気コレクタ２の実質的な一側壁を構成する板状の吸気コレクタ可動壁部５と、から大略構成されている。詳述すると、各分岐通路延長部４は入れ子状に吸気マニホールド一端部１ａの各分岐通路に収容されている。
【００２１】
各分岐通路延長部４は、それぞれその一端部が吸気コレクタ可動壁部５に接続され、吸気コレクタ可動壁部５に形成された開口部５ａを介して吸気コレクタ２内と連通している。
【００２２】
そして、吸気コレクタ可動壁部５には、アクチュエータ６（可動手段）によって進退移動するロッド７（可動手段）の一端部が接続されている。アクチュエータ６は、吸気コレクタ可動壁部５に対向する吸気コレクタ２の他側壁８に取り付けられている。アクチュエータ６及びロッド７は、可動部材３を可動させる可動手段に相当するものである。
【００２３】
可動部材３は、ロッド７の動きに追従して可動する。詳述すると、ロッド７の一端部が吸気コレクタ２の他側壁８側（アクチュエータ６側）に引き寄せられるように動くと、分岐通路延長部４が吸気マニホールド一端部１ａから引き出され、吸気マニホールド１の分岐通路の実質的な通路長が長くなると共に、吸気コレクタ可動壁部５が吸気コレクタ２の他側壁８側（アクチュエータ６側）に移動し、吸気コレクタ２のコレクタ容積が相対的に小さくなる。また、ロッド７の一端部が吸気コレクタ２の他側壁８側（アクチュエータ６側）から遠ざかるように動くと、分岐通路延長部４が、吸気マニホールド一端部１ａに押し戻され、吸気マニホールド１の分岐通路の実質的な通路長が短くなると共に、吸気コレクタ可動壁部５が吸気コレクタ２の他側壁８側（アクチュエータ６側）から遠ざかるように移動し、吸気コレクタ２のコレクタ容積が相対的に大きくなる。
【００２４】
そして、本実施形態においては、図２に示すように、運転状態に応じて、吸気コレクタ２のコレクタ容積と、吸気マニホールド１の分岐通路の長さとを同時にかつ連続的に可変させる。
【００２５】
すなわち、内燃機関の回転数が低い場合（低速域の場合）には、図２ａに示すように、吸気コレクタ２のコレクタ容積が小さく、かつ吸気マニホールド１の分岐通路の長さが長くなるよう、可動部材３をアクチュエータ６により可動する。つまり、低速域では、アイドル安定性を考慮して吸気コレクタ２のコレクタ容量を小さくしつつ、低速トルク向上のために吸気コレクタ２下流側の吸気通路の長さを長くすることができる。
【００２６】
そして、内燃機関の回転数が上昇するのにともない、吸気コレクタ２のコレクタ容積を大きくしていくと共に、吸気マニホールド１の分岐通路の長さを短くしていく（図２ｂ）。つまり、中速域では、低速域に比べて吸気コレクタ２のコレクタ容量が相対的に拡大することにより出力向上を図りつつ、内燃機関の回転数及び負荷に応じて吸気マニホールド１の分岐通路の長さ、つまり吸気コレクタ２下流側の吸気通路の長さを最適な長さに設定することができる。
【００２７】
また、内燃機関の回転数が高い場合（高速域の場合）には、図３ｃに示すように、吸気コレクタ２のコレクタ容積が大きく、かつ吸気マニホールド１の分岐通路の長さが短くなるよう、可動部材３をアクチュエータ６により可動する。つまり、高速域では、さらなる出力向上を図るために、吸気コレクタ２のコレクタ容量を大きくしつつ、吸気コレクタ２下流側の吸気通路の長さを短くすることができる。
【００２８】
以上説明してきたように、本実施形態においては、吸気マニホールド１の分岐通路の通路長さが長くなるほど吸気コレクタ２の容量が小さくなるように可動部材３が可動するので、各気筒毎にスロットル弁を設けることなく、かつ吸気コレクタ２の容量の制約に捕らわれずに、所望のエンジン出力を得られる吸気マニホールド１の分岐通路の長さを設定することができる吸気構造を安価に構成することができる。
【００２９】
また、本実施形態においては、高速域ほど吸気マニホールド１の分岐通路の通路長さを短くし、低速域ほど吸気マニホールド１の分岐通路の通路長さを長く設定することができるので、吸気コレクタ２下流側の吸気通路内の吸気脈動及び吸気の慣性効果を利用して内燃機関の出力向上を図ることができる。
【００３０】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００３１】
（１）  内燃機関の吸気構造は、気筒数に応じた分岐通路を連結してなる吸気マニホールドと、スロットル弁の下流側に配置され、上記吸気マニホールドの一端側が接続された吸気コレクタと、上記吸気マニホールドと上記吸気コレクタとの接続部分の内側に、両者に跨って摺動可能に配置された可動部材と、上記可動部材を可動させる可動手段と、を有し、上記可動部材は、上記吸気マニホールドの各分岐通路内に摺動可能に収容され、上記分岐通路から上記吸気コレクタ内へ引き出すことで上記分岐通路の通路長さを変更可能な分岐通路延長部と、上記吸気コレクタ内に摺動可能に収容されて該吸気コレクタの一側壁を構成すると共に、上記分岐通路延長部の一端部が接続され、上記吸気コレクタ内を進退移動することで該吸気コレクタの容積を変更可能な吸気コレクタ可動壁部と、を有し、運転状態に応じて上記可動部材を可動させることで、上記分岐通路の長さ及び上記吸気コレクタの容積をそれぞれ連続的に可変させる。
【００３２】
これによって、上記可動部材を可動させ、上記分岐通路延長部を上記分岐通路から引き出し、上記分岐通路の通路長さを長くすると、上記吸気コレクタの容量は小さくなる。また、上記可動部材を可動させ、上記分岐通路延長部の上記分岐通路に収容される部分の長さが長くなるようにするほど、上記吸気コレクタの容量は大きくなる。つまり、上記可動部材は、上記分岐通路の通路長さが長くなるほど、上記吸気コレクタの容量が小さくなるように可動する。
【００３３】
そのため、吸気コレクタの容量の制約に捕らわれず、所望のエンジン出力を得られる吸気マニホールドの分岐通路の長さを設定することができる吸気構造を安価に構成することができる。
【００３４】
（２）  上記（１）に記載の内燃機関の吸気構造において、可動部材は、具体的には、内燃機関の回転数が高くなるほど、上記分岐通路の長さを短く、かつ上記吸気コレクタの容積を大きくするように可動させる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る内燃機関の吸気構造の要部を模式的に示した説明図。
【図２】本発明に係る内燃機関の吸気構造における可動部材の運転状態に応じた位置を模式的に示した説明図であって、（ａ）は低速域における位置を示す説明図、（ｂ）中速域における位置を示す説明図、（ｃ）は高速域における位置を示す説明図。
【符号の説明】
【００３６】
１…吸気マニホールド
２…吸気コレクタ
３…可動部材
４…分岐通路延長部
５…コレクタ可動壁部
６…アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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