JP2000008866A - エンジンの可変吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い寸法精度を必要とすることなく、サージ
タンク回転時の摺動抵抗の増大を抑制しつつ、隣合う延
長部間を気密的に隔離し所望の吸気慣性効果を得るこ
と。 【解決手段】 サージタンク３０の回転に応じてサージ
タンクの下流側の吸気通路長さを可変とするエンジンの
可変吸気装置において、各軸方向隔壁部２４の内周とサ
ージタンクの外周間に夫々設けられ軸方向に隣合う延長
部２３間をシールするシール部材５０を各軸方向隔壁部
の内周又は各軸方向隔壁部の内周に対向するサージタン
クの外周部位に嵌着させると共に、シール部材に径方向
に延在し、隣合う延長部間の圧力差に応じて軸方向に変
形して各軸方向隔壁部の内周に対向するサージタンクの
外周部位の軸方向端面又は各軸方向隔壁部の軸方向端面
に気密的に摺接する少なくとも１つの環状リップ部５０
ｂ、５０ｃを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気の慣性効果を
利用する形式のエンジンの可変吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジン回転数の低速域から高速
域までの全域において吸気の充填効率を高めてエンジン
出力の向上を図るために、吸気通路の長さを変化させて
エンジン回転数の全域で吸気の慣性効果を利用すること
が知られている。この種のエンジンの可変吸気装置とし
て、例えば、特開昭６０−２２４９２３号公報に開示さ
れるものがある。

【０００３】この可変吸気装置は、エンジンの吸気系に
回転可能に配設されその内部が外気と連通される有底円
筒状のサージタンクと、該サージタンクを回転可能に支
持すると共にサージタンクの外周を覆う吸気マニホルド
と、サージタンクの下流側に吸気マニホルドに設けられ
エンジンの各気筒に夫々接続される分岐吸気通路と、吸
気マニホルドに形成される軸方向隔壁部によりサージタ
ンクの周囲に設けられ各分岐吸気通路の一部を構成する
延長部と、サージタンクの周壁に形成され各延長部とサ
ージタンク内部を夫々連通する連通口と、各軸方向隔壁
部の内周とサージタンクの外周間に夫々設けられ軸方向
に隣合う延長部間を気密的に隔離するリング状のシール
部材とを備え、エンジンの回転数に応じてサージタンク
を回転させることでサージタンクの下流側の吸気通路長
さを可変とするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】吸気の慣性効果は、エ
ンジンの吸気行程において、ピストンの下降に伴い燃焼
室内に発生する負圧が吸気弁の開弁作動によって圧力波
を発生させ、この圧力波が負圧波として吸気通路内を音
速で伝播し、サージタンク壁面で反射して正圧力波とな
り、吸気弁の開弁期間中に燃焼室内に戻されることで得
られる。上記した従来の装置では、サージタンクを回転
させることで延長部長さを可変として、上記正圧力波が
エンジン回転数の全域において吸気弁の開弁期間中に燃
焼室内に戻されるようにしている。

【０００５】ところで、上記慣性効果は、圧力波が乱れ
たり、大きく減衰したりすることなく吸気通路内を伝播
することにより得られるものであり、上記した従来の装
置においては、切欠部を有するリング状のテフロン等の
材料から成るシール部材を吸気マニホルドの各軸方向隔
壁部の内周面に形成される環状溝に嵌着し、該シール部
材の内周面をサージタンクの外周面に摺接させることで
隣合う延長部間を気密的に隔離して延長部内での圧力波
の乱れ及び減衰を抑制しようとしている。

【０００６】しかしながら、上記した従来の装置におい
ては、常に各シール部材の内周面をサージタンクの外周
面に摺接させているため、サージタンクの自重によりシ
ール部材の面圧が周方向にばらつく状態の中で、サージ
タンク回転時の摺動抵抗の増大を抑制しつつ、隣り合う
延長部間の気密的な隔離を達成するために高い寸法精度
が必要となり、当該エンジンの可変吸気装置の製造コス
トが増大するという問題があった。

【０００７】ゆえに、本発明は、当該エンジンの可変吸
気装置において、高い寸法精度を必要とすることなく、
サージタンク回転時の摺動抵抗の増大を抑制しつつ、隣
合う延長部間を気密的に隔離し所望の吸気慣性効果を得
ることを、その課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた技術的手段は、エンジンの吸気系に回転可能に
配設されその内部が外気と連通される有底円筒状のサー
ジタンクと、該サージタンクを回転可能に支持すると共
に前記サージタンクの外周を覆う吸気マニホルドと、前
記サージタンクの下流側に前記吸気マニホルドに設けら
れエンジンの各気筒に夫々接続される分岐吸気通路と、
前記吸気マニホルドに形成される軸方向隔壁部により前
記サージタンクの周囲に軸方向に夫々隔離されて設けら
れ前記各分岐吸気通路の一部を構成する延長部と、前記
サージタンクの周壁に形成され前記各延長部と前記サー
ジタンク内部を夫々連通する連通口と、前記各軸方向隔
壁部の内周と前記サージタンクの外周間に夫々設けられ
軸方向に隣合う前記延長部間をシールするシール部材と
を備え、前記サージタンクの回転に応じて前記サージタ
ンクの下流側の吸気通路長さを可変とするエンジンの可
変吸気装置において、前記シール部材を前記各軸方向隔
壁部の内周又は前記各軸方向隔壁部の内周に対向する前
記サージタンクの外周部位に嵌着させると共に、前記シ
ール部材に径方向に延在し、隣合う前記延長部間の圧力
差に応じて軸方向に変形して前記各軸方向隔壁部の内周
に対向する前記サージタンクの外周部位の軸方向端面又
は前記各軸方向隔壁部の軸方向端面に気密的に摺接する
少なくとも１つの環状リップ部を設けたことである。

【０００９】上記した手段によれば、各シール部材の環
状リップ部は通常時、各軸方向隔壁部の内周に対向する
前記サージタンクの外周部位の軸方向端面又は各軸方向
隔壁部の軸方向端面と非接触状態にあり、圧力差が生じ
た隣合う延長部間に配置されるシール部材のみがその環
状リップ部を各軸方向隔壁部の内周に対向する前記サー
ジタンクの外周部位の軸方向端面又は各軸方向隔壁部の
軸方向端面に気密的に当接させ、圧力差が生じた隣合う
延長部間をシールする。これにより、サージタンク回転
時の摺動抵抗が小さくされると共に、環状リップ部の変
形により寸法精度のばらつきが吸収され、高い寸法精度
が必要とされることなく、所望の吸気慣性効果が得られ
る。

【００１０】上記した手段において、前記シール部材を
前記各軸方向隔壁部の内周に気密的に嵌着させ、前記各
軸方向隔壁部の内周に対向する前記サージタンクの外周
部位に径方向外方に環状に突出する凸部を設けると共
に、該凸部の外周面に環状溝を設け、前記環状リップ部
を隣合う前記延長部間の圧力差に応じて前記環状溝の軸
方向端面に気密的に摺接させることが望ましい。更に、
前記シール部材に隣合う前記延長部間の圧力差に応じて
軸方向に変形して各凸部の軸方向端面に気密的に摺接す
る一対の第２の環状リップ部を設けても良い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従ったエンジンの
可変吸気装置の実施形態を図面に基づき、説明する。

【００１２】図１乃至図３において、１０は４気筒型エ
ンジンで、ピストン１４が往復動するシリンダ１３が形
成されるシリンダブロック１２と、ピストン１４の頭部
との間に燃焼室１５を形成するシリンダヘッド１１を有
している。シリンダヘッド１１には、燃焼室１５にそれ
らの一端が開口する吸気ポート１１ａ及び排気ポート１
１ｂが形成されており、各吸気ポート１１ａ及び排気ポ
ート１１ｂは図示しない吸気弁及び排気弁により開閉さ
れる。シリンダヘッド１１には、各吸気ポート１１ａの
他端に夫々連通される独立吸気管２１をその出口側に有
する吸気マニホルド２０が固定されている。吸気マニホ
ルド２０の入口側に連通される集合吸気通路の先端には
エアクリーナ２５が設けられ、その下流にはエアフロー
メータ２６が設けられている。エアフローメータ２６の
下流には、スロットルバルブ２７が配設され、スロット
ルバルブ２７の下流には回転可能にサージタンク３０が
設けられている。

【００１３】図２に示すように、サージタンク３０は一
端が開口した有底円筒状を呈し、吸気マニホルド２０の
円筒部内に軸方向に延在している。吸気マニホルド２０
の円筒部の一端側には、後述するウォームホイール４０
等が収容されるケース３６が固定されており、サージタ
ンク３０の一端底部に形成される軸部３２が軸受３４を
介してケース３６に回転自在に支承されている。吸気マ
ニホルド２０の円筒部の他端側（吸気マニホルド２０の
入口側）には、集合吸気管が固定され、該集合吸気管に
サージタンク３０の他端に形成される小径筒部３１が軸
受３３を介して回転自在に支承されていて、サージタン
ク３０の内部空間が連通孔を介して集合吸気通路に連通
されている。

【００１４】吸気マニホルド２０の円筒部には、独立吸
気管２１内の分岐通路２２にその一端を連通される延長
部２３が、内方に向かってサージタンク３０に巻き付く
ように渦巻き状に形成されている。延長部２３は、図３
に示すように、サージタンク３０の径方向において、そ
の内側を独立吸気管２１の管壁の延長線上に連続してサ
ージタンク３０側に延びる隔壁２０ｂとサージタンク３
０の外周とで画成され、その外側を独立吸気管２１にな
だらかに接続される外壁２０ａと隔壁２０ｂとで画成さ
れている。吸気マニホルド２０の円筒部には、これら延
長部２３を軸方向に区画する軸方向隔壁部２４が形成さ
れ、これら各軸方向隔壁部２４の内周面に対向するサー
ジタンク３０の外周部位に径方向外方に環状に突出する
凸部３７が設けられていて、各凸部３７の外周面には図
４及び図５に示すように環状溝３７ａが夫々形成されて
いる。

【００１５】また、各軸方向隔壁部２４の内周面には、
径方向外方のその軸方向開口幅が径方向内方の底部の幅
よりも小さくされた環状溝２４ａが形成されている。図
４及び図５に示されるように、各環状溝２４ａには、ゴ
ム等の弾性材料から成るリング状のシール部材５０の外
周に形成される環状凸部５０ａが夫々気密的に嵌合され
ている。環状凸部５０ａは、環状溝２４ａの断面形状に
沿った断面形状を有していて、シール部材５０は環状凸
部５０ａを環状溝２４ａに嵌合されることで、軸方向及
び径方向に移動不能とされている。

【００１６】本実施形態においては、各シール部材５０
には、その内周面に径方向内方に延在する第１環状リッ
プ部５０ｃ及び第２環状リップ部５０ｂが設けられてい
る。第１環状リップ部５０ｃは、図４に示すように軸方
向に対に形成されて環状溝３７ａ内に延在しており、通
常時には環状溝３７ａの軸方向端面に非接触となってい
る。また、第２環状リップ部５０ｂは、シール部材５０
の軸方向両端にて凸部３７の軸方向両端面に沿って径方
向に延在しており、通常時には凸部３７の軸方向両端面
に非接触となっている。第１及び第２環状リップ部５０
ｃ、５０ｂは、隣合う延長部２３間の圧力差により軸方
向に変形（撓む）可能となっていて、図５に示すよう
に、例えば左側の延長部の圧力が右側に比し低くなる
と、左側の第１環状リップ部５０ｃが環状溝３７ａの軸
方向一端面に気密的に当接すると共に、右側の第２環状
リップ部５０ｂが凸部３７の軸方向一端面に気密的に当
接し、隣合う延長部２３間を気密的に隔離する。

【００１７】軸方向隔壁部２４の間に位置されるサージ
タンク３０の筒部には、周方向において同位置にてサー
ジタンク３０の内部空間と延長部２３とを夫々連通する
連通口３５が設けられている。これにより、各延長部２
３がサージタンク３０の内部空間を介して集合吸気通路
と連通されている。

【００１８】ケース３６内には、図２に示すように、軸
部３２が突出していて、軸部３２の先端がケース３６に
軸受４１を介して回転自在に支持されていると共に、該
軸部３２の外周にウォームホイール４０が固定されてい
る。該ウォームホイール４０には、電動モータ４２の出
力軸に固定される図示しないウォームギヤが噛合されて
おり、電動モータ４２の回転によりサージタンク３０が
回転されるようになっている。また、軸部３２の先端に
は、図示しないポテンショメータ等からなる周知の角度
センサが設けられ、該角度センサの検出信号は図示しな
いコントローラへ送られるようになっていて、電動モー
タ４２の回転はエンジンの運転状態（エンジン回転数
等）に応じてコントローラにより制御される。

【００１９】以上の構成において、エンジン１０の運転
中、吸気は、エアクリーナ２５、エアフローメータ２６
及びスロットルバルブ２７を介してサージタンク３０の
内部空間に導入され、連通口３５から延長部２３及び分
岐通路２２を通って各燃焼室１５に導かれる。このと
き、ピストン１４が上死点から下降し始める際、負圧波
が発生し、この負圧波は各吸気ポート１１ａ、分岐通路
２２及び延長部２３を上流側に伝播し、連通口３５を介
してサージタンク３０内に入ってその壁面で反射して正
負が反転するとともに、燃焼室１５に伝播して吸気の慣
性効果をもたらし、充填効率が向上させられる。ここ
で、サージタンク３０は、エンジン１０の回転数に応じ
てサージタンク３０の下流側の吸気通路長さを変化すべ
く、連通口３５の位置が図３に示すように低速位置ＬＯ
と高速位置ＨＩとの間に位置されるように電動モータ４
２により回転制御される。これにより、エンジン回転数
の低速域から高速域までの全域において吸気の慣性効果
を利用でき、吸気の充填効率が高められエンジン出力の
向上が図られる。

【００２０】本実施形態においては、各シール部材５０
の第１及び第２環状リップ部５０ｃ、５０ｂは通常時、
上述したように、各環状溝３７ａの軸方向端面及び各凸
部３７の軸方向端面と非接触状態（図４）にあり、圧力
差が生じた隣合う延長部２３間に配置されるシール部材
５０のみがその第１及び第２環状リップ部５０ｃ、５０
ｂを環状溝３７ａの軸方向端面及び凸部３７の軸方向端
面に気密的に当接させ、圧力差が生じた隣合う延長部２
３間をシールする（図５）。これにより、隣合う延長部
間をシールする各シール部材が常に気密的に摺接させら
れる従来装置に比し、サージタンク３０の回転時の摺動
抵抗を小さくすることができ、電動モータ４２の小型化
を図ることができる。

【００２１】また、各第１及び第２環状リップ部５０
ｃ、５０ｂの変形により寸法精度のばらつきが吸収され
ると共に、サージタンク３０の自重の影響を第１及び第
２環状リップ部５０ｃ、５０ｂの変形は受けることがな
いので、高い寸法精度を必要とすることなく、安定した
摺動抵抗と、隣り合う延長部２３間の良好な気密的な隔
離を達成することができる。

【００２２】以上のように、本実施形態によれば、高い
寸法精度を必要とすることなく、サージタンク回転時の
摺動抵抗の増大を抑制しつつ、隣合う延長部間を気密的
に隔離し所望の吸気慣性効果を得ることができる。

【００２３】図６乃至図９は、シール部材１５０、２５
０、３５０、４５０の変形例を示す。図６に示す第１変
形例では、上記した実施形態では第１及び第２環状リッ
プ部による二重シールにより隣合う延長部２３間をシー
ルしたのに対し、第２環状リップ部を廃止し、環状溝３
７ａ内に延在される一対の第１環状リップ部１５０ｂの
みとしている。図７に示す第２変形例は、この第１変形
例に対して第１環状リップ部２５０ｂを１つにしてい
る。また、図８に示す第３変形例では、この第２変形例
に対してシール部材３５０の軸方向両端に凸部３７の軸
方向両端に沿って径方向に延びる一対の第２環状リップ
部３５０ｂを設け、この第２環状リップ部３５０ｂと第
１環状リップ部３５０ｃの二重シール構造となってい
る。また、図９に示す第４変形例では、図８の第３変形
例の第１環状リップ部を廃止し、凸部３７の軸方向両端
に沿って径方向に延びる一対の第２環状リップ部４５０
ｂのみを設けている。図６乃至図９に示すいずれの変形
例においても、シール部材１５０、２５０、３５０、４
５０は、環状凸部５０ａを環状溝２４ａに嵌合されるこ
とで各軸方向隔壁部２４に軸方向及び径方向に移動不能
に取付けられ、上記した実施形態と同様に通常時は、環
状溝３７ａの軸方向端面や凸部３７の軸方向端面に非接
触状態で、隣合う延長部２３間に圧力差が生じた時に接
触状態となって隣合う延長部２３間をシールし、上記し
た実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【００２４】尚、上記した実施形態及び変形例では、各
シール部材の外周を各軸方向隔壁部に気密的に取付け、
内周にサージタンク外周に気密的に摺接可能な環状リッ
プ部を設ける構成としたが、各シール部材の内周をサー
ジタンク外周に気密的に取付け、外周に各軸方向隔壁部
に気密的に摺接する環状リップ部を設ける構成として本
発明を実施することも可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、各シール
部材の環状リップ部は通常時、各軸方向隔壁部の内周に
対向する前記サージタンクの外周部位の軸方向端面又は
各軸方向隔壁部の軸方向端面と非接触状態にあり、圧力
差が生じた隣合う延長部間に配置されるシール部材のみ
がその環状リップ部を各軸方向隔壁部の内周に対向する
前記サージタンクの外周部位の軸方向端面又は各軸方向
隔壁部の軸方向端面に気密的に当接させ、圧力差が生じ
た隣合う延長部間をシールするので、サージタンク回転
時の摺動抵抗を小さくでき、サージタンクの回転のため
の駆動機構の小型化を図ることができる。

【００２６】また、各環状リップ部の変形により寸法精
度のばらつきが吸収されると共に、サージタンクの自重
の影響を環状リップ部の変形は受けることがないので、
高い寸法精度を必要とすることなく、安定した摺動抵抗
と、隣り合う延長部間の良好な気密的な隔離を達成する
ことができて、当該エンジンの吸気装置の製造コストを
増大することなく、所望の吸気慣性効果を得ることがで
きる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った可変吸気装置を備えたエンジン
の外観図である。

【図２】本発明に従ったエンジンの可変吸気装置の一実
施形態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】隣合う延長部間に圧力差がない通常状態におけ
る図２のＣ部拡大図である。

【図５】隣合う延長部間に圧力差があるシール状態にお
ける図２のＣ部拡大図である。。

【図６】図４及び図５に示すシール部材の第１変形例を
示す断面図である。

【図７】図４及び図５に示すシール部材の第２変形例を
示す断面図である。

【図８】図４及び図５に示すシール部材の第３変形例を
示す断面図である。

【図９】図４及び図５に示すシール部材の第４変形例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１０ エンジン １１ シリンダヘッド ２０ 吸気マニホルド ２１ 独立吸気管 ２２ 分岐通路 ２３ 延長部 ２４ 軸方向隔壁部 ３０ サージタンク ３１、３２ 軸部 ３５ 連通口 ３６ ケース ３７ 凸部 ３７ａ 環状溝 ４０ ウォームホイール ４２ 電動モータ ５０、１５０、２５０、３５０、４５０ シール部材 ５０ｃ、１５０ｂ、２５０ｂ、３５０ｃ 第１環状リッ
プ部 ５０ｂ、３５０ｂ、４５０ｂ 第２環状リップ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸気系に回転可能に配設され
   その内部が外気と連通される有底円筒状のサージタンク
   と、該サージタンクを回転可能に支持すると共に前記サ
   ージタンクの外周を覆う吸気マニホルドと、前記サージ
   タンクの下流側に前記吸気マニホルドに設けられエンジ
   ンの各気筒に夫々接続される分岐吸気通路と、前記吸気
   マニホルドに形成される軸方向隔壁部により前記サージ
   タンクの周囲に軸方向に夫々隔離されて設けられ前記各
   分岐吸気通路の一部を構成する延長部と、前記サージタ
   ンクの周壁に形成され前記各延長部と前記サージタンク
   内部を夫々連通する連通口と、前記各軸方向隔壁部の内
   周と前記サージタンクの外周間に夫々設けられ軸方向に
   隣合う前記延長部間をシールするシール部材とを備え、
   前記サージタンクの回転に応じて前記サージタンクの下
   流側の吸気通路長さを可変とするエンジンの可変吸気装
   置において、前記シール部材を前記各軸方向隔壁部の内
   周又は前記各軸方向隔壁部の内周に対向する前記サージ
   タンクの外周部位に嵌着させると共に、前記シール部材
   に径方向に延在し、隣合う前記延長部間の圧力差に応じ
   て軸方向に変形して前記各軸方向隔壁部の内周に対向す
   る前記サージタンクの外周部位の軸方向端面又は前記各
   軸方向隔壁部の軸方向端面に気密的に摺接する少なくと
   も１つの環状リップ部を設けたことを特徴とするエンジ
   ンの可変吸気装置。
2. 【請求項２】 前記シール部材を前記各軸方向隔壁部の
   内周に気密的に嵌着させ、前記各軸方向隔壁部の内周に
   対向する前記サージタンクの外周部位に径方向外方に環
   状に突出する凸部を設けると共に、該凸部の外周面に環
   状溝を設け、前記環状リップ部を隣合う前記延長部間の
   圧力差に応じて前記環状溝の軸方向端面に気密的に摺接
   させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの可
   変吸気装置。
3. 【請求項３】 前記シール部材に隣合う前記延長部間の
   圧力差に応じて軸方向に変形して各凸部の軸方向端面に
   気密的に摺接する一対の第２の環状リップ部を設けたこ
   とを特徴とする請求項２に記載のエンジンの可変吸気装
   置。