JP2001227348A

JP2001227348A - 直列４気筒内燃機関の可変吸気装置

Info

Publication number: JP2001227348A
Application number: JP2000039361A
Authority: JP
Inventors: Seiji Matsumoto; 誠司松本; Kichiji Misawa; 吉次三澤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】広い回転速度域にわたり高吸気充填効率が得
られ、部品点数が少ない、省スペースの直列４気筒内燃
機関の可変吸気装置を提供する。【解決手段】各気筒に一端がそれぞれ連通接続される
４つの互いに独立な略等長の吸気通路４₁ 〜４₄ の他端
が、収束されて後、単一の吸気集合室３に連通接続さ
れ、上流側には、スロットルバルブ５が設けられ、収束
部には、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対の吸気通路を
連通する第１の連通口と、吸気行程が互いに連続する気
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
対の吸気通路を連通する第２の連通口とが、互い違いに
設けられ、第１、第２の連通口には、各々の吸気制御弁
が、吸気通路の収束部の中央部に弁軸を備えて、開閉可
能に配設され、内燃機関の回転速度に応じて個別に開閉
制御され、各間が連通もしくは遮断される。

Description

【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
うにされた直列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】直列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、気筒数分の独立吸気通路の集合部や集
合管路に多数の吸気制御弁を配しているので、部品点数
や重量が増大して、大きなバルブ搭載空間を必要とし、
制御装置も大掛かりになるという不具合があった。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て、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、従来の直列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、大きな
バルブ搭載空間を必要としない省スペースの直列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
れる４つの互いに独立な略等長の吸気通路の他端が、収
束されて後、単一の吸気集合室に連通接続され、前記吸
気集合室より上流側には、スロットルバルブが設けら
れ、前記吸気通路の収束部には、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対の吸気通路間を連通する第１の連通口と、吸
気行程が互いに連続す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対の吸気通路間を連通する第
２の連通口とが、前記吸気通路と同軸方向に隣接して互
い違いに設けられ、前記第１、第２の連通口には、第
１、第２の吸気制御弁がそれぞれ配設され、前記第１、
第２の吸気制御弁は、前記吸気通路の収束部の中央部に
前記吸気通路と同軸方向に弁軸を備えて、それぞれ開閉
可能にされ、前記第１の吸気制御弁の開閉により、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対の吸気通路間が連通もしく
は遮断され、前記第２の吸気制御弁の開閉により、吸気
行程が互いに連続す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対の吸気通路間が連通もしくは
遮断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
に構成されており、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る４つの互いに独立な略等長の
吸気通路の他端の収束部に、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第１の連通口と、吸気行
程が互いに連続す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対の吸気通路間を連通する第２の
連通口とが、該吸気通路と同軸方向に隣接して互い違い
に設けられ、これら第１、第２の連通口に、第１、第２
の吸気制御弁がそれぞれ配設され、これら第１、第２の
吸気制御弁は、該吸気通路の収束部の中央部に該吸気通
路と同軸方向に弁軸を備えて、それぞれ開閉可能にされ
るので、吸気制御弁が２個用いられるのみであり、部品
点数が少なくて、構造をきわめて簡単化することがで
き、しかも、これらの吸気制御弁が吸気通路の収束部内
にコンパクトに収容されるので、バルブ搭載空間が節約
されて、省スペースの直列４気筒内燃機関の可変吸気装
置を得ることができる。

【０００９】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、第１、第２の吸気制御弁
は、内燃機関の回転速度に応じて個別に開閉制御され、
内燃機関の低回転速度域で、第１、第２の吸気制御弁と
も閉鎖されて、隣接する全ての吸気通路間が遮断され、
中回転速度域で、第１の吸気制御弁が開放されて、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対の吸気通路間が連
通し、高回転速度域で、第１、第２の吸気制御弁とも開
放されて、隣接する全ての吸気通路間が連通するように
される。

【００１０】この結果、内燃機関の低回転速度域におい
ては、燃焼室から吸気集合室まで完全に独立した４つの
吸気通路が形成され、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。

【００１１】また、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る。

【００１２】さらに、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
連通室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。

【００１３】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、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。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１１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
施形態について説明する。図１は、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全体外観図、図２
は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図、図３は、図１のＩ
ＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図、図４は、図１の可変吸気装
置に使用される第１、第２の吸気制御弁の弁体構造の横
断面図、図５は、内燃機関が低回転速度域にあるときの
第１、第２の吸気制御弁の開閉状態を示す図、図６は、
図５の第１、第２の吸気制御弁の開閉状態を立体視した
図、図７は、内燃機関が中回転速度域にあるときの第
１、第２の吸気制御弁の開閉状態を示す図、図８は、図
７の第１、第２の吸気制御弁の開閉状態を立体視した
図、図９は、内燃機関が高回転速度域にあるときの第
１、第２の吸気制御弁の開閉状態を示す図、図１０は、
図９の第１、第２の吸気制御弁の開閉状態を立体視した
図、図１１は、図１の可変吸気装置の特性線図である。
なお、図１〜図３、図５〜図１０において、第１〜第４
吸気通路４₁ 〜４₄ と第１〜第４気筒♯１〜♯４との連
通接続関係を分かり易くするために、符号♯１〜♯４を
図の適所に付した。また、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。

【００１５】図１において、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
ぞれ連通接続される４つの互いに独立な略等長の第１〜
第４吸気通路４₁ 〜４₄ を有している。これらの吸気通
路４₁ 〜４₄ の他端は、４本の束をなすように収束さ
れ、一体化されて、後述する第１、第２の吸気制御弁
９、10の収容部２（図１において、略○印で囲む領域。
以下、弁収容部という。）を形成する。そして、該弁収
容部２を経て、単一の吸気集合室３に連通接続されてい
る。吸気集合室３より上流側には、スロットルバルブ５
が設けられている。

【００１６】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。

【００１７】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 、４
₃ とである。

【００１８】第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ の弁収容部
２は、図２、図３、図６等に図示されるように、横断面
において４つの角部が丸くされた方形状に形成され、そ
の内部が４つの仕切壁６₁ 〜６₄ により４つの室に分割
されて、それぞれの室が第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄
の各通路部分をなすようにされている。分割された４つ
の室の各々には、第１〜第４気筒♯１〜♯４との連通接
続関係を示すために、符号♯１〜♯４が付されている。
なお、弁収容部２の横断面形状は、必ずしも方形状に限
定されず、円形状に形成されてもよい。

【００１９】第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ は、弁収容
部２をなす収束部において、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４ ₁ 、４₄ と第２、第３吸気通路４₂ 、４₃ とが、そ
れぞれ左右方向に並設されて隣接して配置され、また、
吸気行程が互いに連続する気筒群♯２、♯１と♯３、♯
４毎に第２、第１吸気通路４₂ 、４₁ と第３、第４吸気
通路４₃ 、４₄ とが、それぞれ前後方向に並設されて隣
接して配置されている。

【００２０】仕切壁６₁ は、１対の隣接する第１、第４
吸気通路４₁ 、４₄ 間を仕切り、仕切壁６₂ は、１対の
隣接する第３、第４吸気通路４₃ 、４₄ 間を仕切り、仕
切壁６₃ は、１対の隣接する第２、第３吸気通路４₂ 、
４₃ 間を仕切り、仕切壁６₄は、１対の隣接する第１、
第２吸気通路４₁ 、４₂ 間を仕切っている。

【００２１】仕切壁６₁ 、６₃ は、吸気通路４₁ 〜４₄
の軸方向に沿う長さの一部が切除されて、そこに、１対
の隣接する吸気通路４₁ 、４₄ と４₂ 、４₃ の各間を連
通する第１の連通口７₁ 、７₂ がそれぞれ形成され、ま
た、仕切壁６₂ 、６₄ は、吸気通路４₁ 〜４₄ の軸方向
に沿う長さの一部が切除されて、そこに、１対の隣接す
る吸気通路４₃ 、４₄ と４₁ 、４₂ の各間を連通する第
２の連通口８₁ 、８₂がそれぞれ形成されている。

【００２２】仕切壁６₂ 、６₄ において、吸気通路４₁
〜４₄ の軸方向に沿う長さの一部が切除される部分は、
仕切壁６₁ 、６₃ において、吸気通路４₁ 〜４₄ の軸方
向に沿う長さの一部が切除される部分の直ぐ下方に隣接
しているので、第１の連通口７₁ 、７₂ と第２の連通口
８₁ 、８₂ とは、第１の連通口７₁ 、７₂ を上に、第２
の連通口８₁ 、８₂ を下にして、吸気通路４₁ 〜４₄ と
同軸方向に隣接して互い違いに設けられている。

【００２３】実際に可変吸気装置１を製作するに当たっ
ては、仕切壁６₂ 、６₄ の一部が切除される部分と仕切
壁６₁ 、６₃ の一部が切除される部分とが隣接する位置
で吸気通路４₁ 〜４₄ を分割して、この分割位置より下
流側を吸気マニホールドとして鋳造もしくは樹脂材によ
る一体成形により一体に製作し、この分割位置より上流
側の吸気集合室３を含む部分までを吸気通路４₁ 〜４₄
の各下流側部分および吸気集合室３として鋳造もしくは
樹脂材による一体成形により一体に製作し、これらの各
端部フランジ間をボルト連結することにより一体化して
製作するようにするのが望ましい。

【００２４】第１の連通口７₁ 、７₂ には、第１の吸気
制御弁９の弁体９₁ 、９₂ がそれぞれ配設され、第２の
連通口８₁ 、８₂ には、第２の吸気制御弁10の弁体10
₁ 、10 ₂ がそれぞれ配設されていて、第１、第２の吸気
制御弁９、10が後述する弁軸９ ₃ 、10₃ を中心に回転し
たとき、これらの連通口７₁ 、７₂ 、８₁ 、８₂ をそれ
ぞれ開閉することができるようになっている。第１、第
２の吸気制御弁９、10をそれぞれの配設個所に設置する
に際しては、前記した吸気通路４₁ 〜４₄ の分割面から
それらを挿入して取り付けるのが便利である。

【００２５】第１の吸気制御弁９の弁体９₁ 、９₂ は、
図４に図示されるように、その回転中心（弁軸９₃ の中
心）に対して、これらの弁体９₁ 、９₂ の板厚の半分か
もしくはそれ以上の距離ｓだけ互いに反対方向にオフセ
ットされて、弁軸９₃ に一体に取り付けられている。第
２の吸気制御弁10も、第１の吸気制御弁９と同様の構造
にされている。第１、第２の吸気制御弁９、10は、全体
としてはバタフライ弁の形状を呈している。

【００２６】第１、第２の吸気制御弁９、10は、第１〜
第４吸気通路４₁ 〜４₄ の弁収容部２の中央部に、これ
らの吸気通路４₁ 〜４₄ と同軸方向に弁軸９₃ 、10₃ を
備えて、それぞれ開閉可能に配設されている。そして、
第１の吸気制御弁９の開閉により、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４₁ 、４₄ と、４₂ 、４₃ の各
間が連通もしくは遮断され、第２の吸気制御弁10の開閉
により、吸気行程が互いに連続す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対の吸気通路４
₁ 、４₂ と４₃ 、４₄ の各間が連通もしくは遮断され
る。

【００２７】仕切壁６₁ 、６₃ は、第２の吸気制御弁10
が第２の連通口８₁ 、８₂ を完全に開放するように回転
されたとき、第２の吸気制御弁10のオフセット配置され
た２つの弁体10₁ 、10₂ が丁度仕切壁６₁ 、６₃ に密着
するかもしくはわずかに隙間を残す程度にオフセットさ
れて、弁収容部２の外壁に一体に設けられている（図９
（ｂ）参照）。また、仕切壁６₂ 、６₄ は、第１の吸気
制御弁９が第１の連通口７₁ 、７₂ を完全に開放するよ
うに回転されたとき、第１の吸気制御弁９のオフセット
配置された２つの弁体９₁ 、９₂ が丁度仕切壁６₂ 、６
₄ に密着するかもしくはわずかに隙間を残す程度にオフ
セットされて、弁収容部２の外壁に一体に設けられてい
る（図７（ａ）、図９（ａ）参照）。

【００２８】第１の吸気制御弁９の２つの弁体９₁ 、９
₂ 、第２の吸気制御弁10の２つの弁体10₁ 、10₂ 、仕切
壁６₂ 、６₄ および仕切壁６₁ 、６₃ のこのようなオフ
セット配置により、第１、第２の吸気制御弁９、10が開
放動作させられたときにも、これらの弁が第１〜第４吸
気通路４₁ 〜４₄ の各通路内の吸気の流れを阻害するこ
とがない。

【００２９】エアクリーナ（図示されず）、スロットル
ボディ５を経て導かれた吸気は、次いで、比較的大容積
からなる吸気集合室３に流入する。そして、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。この間
に、第１、第２吸気制御弁９、10が内燃機関の回転速度
に応じて後述するように開閉制御されることにより、吸
気の慣性過給効果もしくは共鳴過給効果を得て、勢いよ
く各気筒♯１〜♯４に吸入される。

【００３０】第１、第２の吸気制御弁９、10の開閉制御
には、電動もしくは負圧アクチュエータが使用される。
これらのアクチュエータは、第１〜第４吸気通路４₁ 〜
４₄の弁収容部２の外壁に取り付けられる。本実施形態
においては、図１ないし図３に図示されるように、第
１、第２の負圧アクチュエータ11、12が使用されてお
り、それらの作動子11₁ 、12₁ が弁収容部２の外壁を貫
通して、第１、第２の吸気制御弁９、10の一方の弁体９
₂ 、10₂ にそれぞれ連結されている。第１、第２の吸気
制御弁９、10は、これらの第１、第２の負圧アクチュエ
ータ11、12の作動により、内燃機関の回転速度に応じて
段階的に順次開閉動する。

【００３１】先ず、内燃機関の回転数が所定の回転数Ｎ
₁ より低い低回転速度域ある場合（Ｎ＜Ｎ₁ ）において
は、ＥＣＵ16からの信号により、電磁弁14、15の双方が
閉じられ、サージタンク13から第１、第２の負圧アクチ
ュエータ11、12につながる負圧導入路が遮断される。こ
れにより、これらの負圧アクチュエータ11、12は作動し
ないので、第１、第２の吸気制御弁９、10は、いずれも
閉状態を維持して、隣接する吸気通路４₁ と４₂ 、４₂
と４₃ 、４₃ と４₄ 、４₄ と４₁ 間が全て遮断され、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（図５、図６、図１１参照）。

【００３２】そして、吸気集合室３内の吸気は、これら
の長い第１〜第４吸気通路４₁ 〜４ ₄ 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３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３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１４の参照）。

【００３３】次に、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、ＥＣＵ16か
らの信号により、電磁弁14が開放されて、サージタンク
13から第１の負圧アクチュエータ11につながる負圧導入
路が連通する。これにより、第１の負圧アクチュエータ
11が作動して、作動子11₁ を介して第１の吸気制御弁９
が開放され、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、第１の
連通口７₁ 、７₂ を介してそれぞれ連通される（図７、
図８、図１２参照）。

【００３４】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１の連通口７₁ 、７₂ ）より上流側の各
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４₁ 〜４₄ および各吸気連通部（第１の連通口７
₁ 、７₂ ）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て、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１４の参照）。

【００３５】さらに次に、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、
ＥＣＵ16からの信号により、電磁弁15も開放されて、サ
ージタンク13から第２の負圧アクチュエータ12につなが
る負圧導入路も連通する。これにより、第１、第２の負
圧アクチュエータ11、12が作動して、第１、第２の吸気
制御弁９、10が開放され、隣接する吸気通路４₁ と４
₂ 、４₂ と４₃ 、４₃ と４₄ 、４₄ と４₁ 間が第１の連
通口７₁ 、７₂ と第２の連通口８₁ 、８₂ を介して全て
連通する（図９、図１０、図１３参照）。

【００３６】このとき、第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄
の弁収容部２は、第１の連通口７₁、７₂ 、と第２の連
通口８₁ 、８₂ とを介して一体化された大容積の室を形
成するので、第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ は、その弁
収容部２において各断面形状を急激に変化させ、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
る。そして、燃焼室から該弁収容部２までの短い吸気通
路部分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１４の参照）。

【００３７】このようにして、第１、第２の吸気制御弁
９、10を用いた吸気３段切換により、慣性→共鳴→慣性
の各過給効果を得て、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。

【００３８】特に、本実施形態においては、第１の吸気
制御弁９が第２の吸気制御弁10より下流側に配置されて
いるので、共鳴過給効果を期待することができる内燃機
関の回転速度域が高回転速度側に移行して、内燃機関の
高回転、高出力を得易くなる。

【００３９】なお、サージタンク13への負圧の導入は、
スロットルバルブ５の下流の吸気集合室３から行なわれ
る。アクチュエータとして、電動アクチュエータが使用
される場合には、第１、第２の吸気制御弁９、10毎に設
けられる第１、第２の電動アクチュエータがＥＣＵ16か
らの信号により個別に作動されて、第１、第２の吸気制
御弁９、10の内燃機関の回転速度に応じた開閉制御が行
なわれる。

【００４０】本実施形態は、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
接続される４つの互いに独立な略等長の吸気通路４₁ 〜
４₄ の他端の弁収容部（収束部）２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 、４₄ と４₂ 、４₃ の
各間を連通する第１の連通口７₁ 、７₂ と、吸気行程が
互いに連続す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対の吸気通路４₁ 、４₂ と４₃ 、４₄
の各間を連通する第２の連通口８₂ 、８₁ とが、吸気通
路４₁ 〜４₄ と同軸方向に隣接して互い違いに設けら
れ、これら第１、第２の連通口７₁ 、７₂ 、８₁ 、８₂
に、第１、第２の吸気制御弁９、10がそれぞれ配設さ
れ、これら第１、第２の吸気制御弁９、10は、吸気通路
４₁〜４₄ の弁収容部２の中央部に吸気通路４₁ 〜４₄
と同軸方向に弁軸９₃ 、10₃を備えて、それぞれ開閉可
能にされているので、吸気制御弁９、10が２個用いられ
るのみであり、部品点数が少なくて、構造をきわめて簡
単化することができ、しかも、これらの吸気制御弁９、
10が吸気通路４₁ 〜４₄ の弁収容部２内にコンパクトに
収容されるので、バルブ搭載空間が節約されて、省スペ
ースの直列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。

【００４１】なお、本実施形態において、第１、第２の
負圧アクチュエータ11、12は、負圧が導入されることに
よって作動して、第１、第２の吸気制御弁９、10を開放
するように構成されたが、これに限定されず、内燃機関
の稼働に伴い負圧が導入されることによって作動して、
第１、第２の吸気制御弁９、10を閉鎖し、内燃機関の回
転速度に応じた電磁弁の開放により大気圧が導入される
ことによって反対方向に作動して、第１、第２の吸気制
御弁９、10を開放するように構成されてもよい。このよ
うにすれば、第１、第２の吸気制御弁９、10の固着を防
止することができる。

【００４２】また、本実施形態において、第１〜第４吸
気通路４₁ 〜４₄ の弁収容部（収束部）２は、その軸方
向が気筒配列方向に直交する上下方向に配設されたが、
これに限定されず、その軸方向が気筒配列方向に沿っ
て、これに平行に配設されてもよい。この場合には、第
１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ は、水平方向から上下方向
に指向するように湾曲される。

【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
明の一実施形態における直列４気筒内燃機関の可変吸気
装置の全体外観図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。

【図４】図１の可変吸気装置に使用される第１、第２の
吸気制御弁の弁体構造の横断面図である。

【図５】内燃機関が低回転速度域にあるときの第１、第
２の吸気制御弁の開閉状態を示す図である。

【図６】図５の第１、第２の吸気制御弁の開閉状態を立
体視した図である。

【図７】内燃機関が中回転速度域にあるときの第１、第
２の吸気制御弁の開閉状態を示す図である。

【図８】図７の第１、第２の吸気制御弁の開閉状態を立
体視した図である。

【図９】内燃機関が高回転速度域にあるときの第１、第
２の吸気制御弁の開閉状態を示す図である。

【図１０】図９の第１、第２の吸気制御弁の開閉状態を
立体視した図である。

【図１１】図１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…吸気制御弁収容部（収束・一体
化部）、３…吸気集合室、４₁ 〜４₄ …第１〜第４吸気
通路、５…スロットルバルブ、６₁ 〜６₄ …仕切壁、７
₁ 、７₂ …第１の連通口、８₁ 、８₂ …第２の連通口、
９…第１の吸気制御弁、９₁ 、９₂ …弁体、９₃ …弁
軸、10…第２の吸気制御弁、10₁ 、10₂ …弁体、10₃ …
弁軸、11…第１の負圧アクチュエータ、11₁ …作動子、
12…第２の負圧アクチュエータ、12₁ …作動子、13…サ
ージタンク、14、15…電磁弁、16…ＥＣＵ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G031 AA15 AA28 AB05 AC01 AD03 BA06 BA14 BA17 BB11 DA08 DA32 DA37 EA02 FA03 HA01 HA10

Claims

【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る４つの互いに独立な略等長の吸気
通路の他端が、収束されて後、単一の吸気集合室に連通
接続され、前記吸気集合室より上流側には、スロットルバルブが設
けられ、前記吸気通路の収束部には、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対の吸気通路間を連通する第１の連通口と、吸気行
程が互いに連続す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対の吸気通路間を連通する第２の
連通口とが、前記吸気通路と同軸方向に隣接して互い違
いに設けられ、前記第１、第２の連通口には、第１、第２の吸気制御弁
がそれぞれ配設され、前記第１、第２の吸気制御弁は、前記吸気通路の収束部
の中央部に前記吸気通路と同軸方向に弁軸を備えて、そ
れぞれ開閉可能にされ、前記第１の吸気制御弁の開閉により、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対の吸気通路間が連通もしくは遮断され、前記第２の吸気制御弁の開閉により、吸気行程が互いに
連続す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対の吸気通路間が連通もしくは遮断されるよ
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。
【請求項２】前記第１、第２の吸気制御弁は、内燃機
関の回転速度に応じて個別に開閉制御され、前記内燃機関の低回転速度域で、前記第１、第２の吸気
制御弁とも閉鎖されて、隣接する全ての吸気通路間が遮
断され、中回転速度域で、前記第１の吸気制御弁が開放されて、
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
が連通し、高回転速度域で、前記第１、第２の吸気制御弁とも開放
されて、隣接する全ての吸気通路間が連通するようにさ
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。