JP2001227349A - 直列４気筒内燃機関の可変吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 広い回転速度域にわたって高い吸気充填効
率、高い出力トルクを得ることができる直列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、単一の吸気集合
室に連通接続され、吸気通路の収束部に形成された連通
路には、第１〜第３の弁羽根７₁ 〜７₃ を弁軸６上に有
する吸気制御弁５が、弁軸６が吸気行程が互いに連続し
ない気筒群毎に並設される隣り合う吸気通路間を跨ぐよ
うにして介設され、第１、第２弁羽根７₁ 、７₂ には、
回転方向に位相を揃えて連通口11₁ 、11₂ がそれぞれ形
成され、第３弁羽根７₃ には、連通口11₁ 、11₂ と回転
方向に位相をずらして、連通口11₃ が形成され、吸気制
御弁５が回転速度に応じて第１〜第３の連通口11₁ 〜11
₃ と開口８₁ 〜８ ₄ とがそれぞれ合致するかもしくは合
致しないように３段階に切り換えられる。

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、発明が解決しようとする課題】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】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】さらに、直列多気筒内燃機関の可変吸気装
置において、吸気通路の長短の切換を気筒配列方向に配
設される同軸切換機構により行なったものとして、ロー
タリーバルブを使用したもの（特開平７−２５３０６３
号）があるが、このロータリーバルブは、内燃機関の
低、高回転速度域に応じて２段階に同軸切換されている
に過ぎず、低回転速度域から高回転速度域まで広い回転
速度域にわたってフラットな吸気充填効率を得る上で、
なお十分なものとはいえない。

【０００７】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る直
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。

【０００８】

【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、各吸気通路を互いに連
通することができる連通路が、前記吸気通路の軸と直交
する方向に形成され、前記連通路には、第１〜第３の弁
羽根を弁軸上に有する吸気制御弁が、前記弁軸が吸気行
程が互いに連続しない気筒群毎に並設される隣り合う吸
気通路間を跨ぐようにして、介設され、前記吸気制御弁
の弁軸の両端側に配設される第１、第２弁羽根には、回
転方向に位相を揃えて、第１、第２の連通口がそれぞれ
形成され、前記吸気制御弁の弁軸の中央に配設される第
３弁羽根には、前記第１、第２弁羽根に形成される第
１、第２の連通口と回転方向に位相をずらして、第３の
連通口が形成され、前記吸気通路には、前記第１〜第３
弁羽根に面する側に、前記第１〜第３の連通口とそれぞ
れ合致することができる開口が形成され、前記吸気制御
弁が、前記内燃機関の回転速度に応じて切り換えられ
て、前記第１〜第３の連通口と前記開口とがそれぞれ合
致するかもしくは合致しない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。

【０００９】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
吸気通路の他端が、収束されて後、単一の吸気集合室に
連通接続され、該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、該吸気通路の収束部には、各吸気
通路を互いに連通することができる連通路が、該吸気通
路の軸と直交する方向に形成され、該連通路には、第１
〜第３の弁羽根を弁軸上に有する吸気制御弁が、該弁軸
が吸気行程が互いに連続しない気筒群毎に並設される隣
り合う吸気通路間を跨ぐようにして、介設されるので、
吸気制御弁が吸気通路の収束部内に収容されて長さ方向
に出っ張ることもなく、吸気マニホールドを含む可変吸
気装置を比較的コンパクトに形成することができる。

【００１０】また、第１、第２の連通口と第３の連通口
とがオフセット配置された第１〜第３の弁羽根を弁軸上
に有する吸気制御弁を内燃機関の回転速度に応じて切り
換えるのみで、第１〜第３の連通口と吸気通路に形成さ
れる開口との合致・不合致を介して直列４気筒内燃機関
の可変吸気作用を実行させることができるので、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
る。また、吸気制御弁は、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。

【００１１】さらに、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、吸気制御弁は、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、第１〜第３の連通口と
開口とがそれぞれ合致しないようにされて、隣り合う全
ての吸気通路間が遮断され、中回転速度域で、第１、第
２の連通口と開口とが合致するようにされて、連通路を
介して吸気行程が互いに連続しない気筒群毎に並設され
る隣り合う１対の吸気通路間が連通され、高回転速度域
で、第１〜第３の連通口と開口とがそれぞれ合致するよ
うにされて、連通路を介して隣り合う全ての吸気通路間
が連通するようにされる。

【００１２】この結果、吸気制御弁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、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。

【００１３】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毎に並設される隣り合う１対
の吸気通路間の連通路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、各吸気通路および連通路内を
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。

【００１４】さらに、高回転速度域においては、隣り合
う全ての吸気通路間の連通路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。

【００１５】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。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図８および図１
１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
体斜視図、図２は、図１の可変吸気装置に使用される吸
気制御弁の斜視図、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢
視横断面図であって、内燃機関が低回転速度域にあると
きの図、図４は、図１の可変吸気装置における吸気制御
弁の第１〜第３の弁羽根に形成される第１〜第３の連通
口と吸気通路の開口との連通状態を示す説明図であっ
て、内燃機関が低回転速度域にあるときの図、図５は、
図３と同様の図であって、内燃機関が中回転速度域にあ
るときの図、図６は、図４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図、図７は、図３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
図、図８は、図４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図、図１１は、図１の可変吸気装
置の特性線図である。

【００１７】なお、図１、図３〜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、前後左右上下を図１における矢
印のように定めることとする。

【００１８】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 を有する。これらの吸気通路４
₁ 〜４₄ の他端は、４本の束をなすように収束されて、
吸気制御弁収容部２に連通接続され、さらに、該吸気制
御弁収容部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
ブが設けられている（図示されず）。図１において、吸
気通路４₁ 〜４ ₄ の収束部より上流側は拡大して図示さ
れている。

【００１９】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をなす。

【００２０】第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ は、吸気制
御弁収容部２に連通接続される収束部においては、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 とが、それぞれ左右方向に並設されて隣り
合って配置されている。これらの各吸気通路の対は、図
３に図示されるように、後述する吸気制御弁５の弁軸６
を介して離隔されているが、左右方向には隣り合った関
係にある。

【００２１】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
り合う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
される隣り合う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り合う１対の
第２、第３吸気通路４₂、４₃ とである。

【００２２】図示されないエアクリーナ、スロットルボ
ディ、吸気ダクトを経た吸気は、次いで、比較的大容積
からなる吸気集合室３に流入し、ここに集合させられ
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、吸気制御弁収容部２におい
て、吸気制御弁５の３段階切換による可変吸気作用を受
けて、内燃機関の低、中、高回転速度域に応じて慣性過
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。

【００２３】第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ の収束部に
おいて、これらの吸気通路が吸気制御弁収容部２に収容
される部分は、図３に図示されるように、各吸気通路壁
とも丸管がやや矩形に近い断面形状に変形されて、吸気
行程が互いに連続する気筒群♯１、♯２と♯４、♯３毎
にこれらの吸気通路が並設される方向に、平行な２面が
並べて形成されている。これらの２面は、後述する吸気
制御弁５の第１、第３の弁羽根７₁ 、７₃ の組か、もし
くは第２、第３の弁羽根７₂ 、７₃ の組かに面してい
て、図４に図示されるように、側面視三日月状の同じ大
きさの開口８₁ 〜８₄ が、これら平行２面のうちの内方
側面および外方側面のそれぞれについて形成されてい
る。第１、第４吸気通路４₁ 、４₄ の各吸気通路壁の平
行２面のうちの内方側面に形成される一方の開口８₁ 、
８₄ と、第２、第３吸気通路４₂ 、４ ₃ の各吸気通路壁
の平行２面のうちの内方側面に形成される一方の開口８
₂ 、８ ₃ とは、第３の弁羽根７₃ を挟んで対峙してい
る。

【００２４】これらの開口８₁ 〜８₄ は、吸気制御弁５
の回転位置に応じて第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ を互
いに連通することができる連通路Ａ（図７参照）を形成
する。この連通路Ａは、第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄
の各軸と直交する方向に形成され、吸気制御弁収容部２
のハウジング９内に第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ を前
後から挟むようにし弁軸６を巡って設けられる第１、第
２の連通室10₁ 、10₂をその一部として含んでいる。

【００２５】この連通路Ａには、第１〜第３の弁羽根７
₁ 〜７₃ を弁軸６上に有する吸気制御弁５が、その弁軸
６が吸気行程が互いに連続しない気筒群♯１、♯４と♯
２、♯３毎に並設される隣り合う吸気通路４₁ 、４₄ と
４₂ 、４₃ の各間を跨ぐようにして、介設されており、
その弁軸６は、その両端がハウジング９の両端壁をそれ
ぞれ貫通して、そこに回転自在に支持されている。第３
の弁羽根７₃ は、第１、第２の弁羽根７₁ 、７₂ に挟ま
れて、弁軸６の中央に配置されている。吸気制御弁５の
全体構造を斜視した図が、図２に示されている。

【００２６】吸気制御弁５の弁軸６の両端側に配設され
る第１、第２弁羽根７₁ 、７₂ には、回転方向に位相を
揃えて、第１、第２の連通口11₁ 、11₂ がそれぞれ点対
称の位置に２個ずつ形成されており、これらの第１、第
２の連通口11₁ （２個）、11 ₂ （２個）が第１、第４吸
気通路４₁ 、４₄ の各開口８₁ 、８₄ と第２、第３吸気
通路４₂ 、４₃ の各開口８₂ 、８₃ とにそれぞれ合致す
ると、第１、第４吸気通路４₁ 、４₄ と第１の連通室10
₁ とを連通する連通路Ｂ、第２、第３吸気通路４₂ 、４
₃ と第２の連通室10₂ とを連通する連通路Ｃが、それぞ
れ形成される（図５、図６（ａ）参照）。これらの連通
路Ｂ、連通路Ｃは、前記した連通路Ａの部分をなす。

【００２７】吸気制御弁５の弁軸６の中央に配設される
第３弁羽根７₃ には、第１、第２弁羽根７₁ 、７₂ に形
成される第１、第２の連通口11₁ 、11₂ と回転方向に位
相をずらして、第３の連通口11₃ が点対称の位置に２個
形成されており、これらの第３の連通口11₃ （２個）が
第１、第４吸気通路４₁ 、４₄ の各開口８₁ 、８₄ と第
２、第３吸気通路４₂ 、４₃ の各開口８₂ 、８₃ とにそ
れぞれ合致すると、第１、第２吸気通路４₁ 、４₂ 間と
第３、第４吸気通路４₃ 、４₄ 間がそれぞれ連通状態と
なる。このとき、前記した連通路Ｂ、連通路Ｃがそれぞ
れ形成されるような位置関係に第１、第２の連通口11
₁ 、11₂ と第３の連通口11₃ との位置関係が定められて
いるので、第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ 、第１、第２
の連通室10 ₁ 、10₂ の各相互間が全て連通されて、前記
した連通路Ａが形成される（図７、図８参照）。

【００２８】図２、図４等に図示されるように、第１、
第２の連通口11₁ 、11₂ は、連通口の面積を最大限に形
成すべく扇形状に形成され、第３の連通口11₃ も、同じ
く連通口の面積を最大限に形成すべく両脚辺が不等長の
やや台形に近い形状に形成される。これら第１〜第３の
連通口11₁ 〜11₃ は、いずれもそれらの面積が第１〜第
４吸気通路４₁ 〜４₄ の各通路断面積と略同一の大きさ
になるように形成されている。

【００２９】吸気制御弁５は、電動もしくは負圧アクチ
ュエータにより、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、前記のとおり、第１、第２の
連通口11₁ 、11₂ 、第３の連通口11₃ と吸気通路４₁ 〜
４₄ の各開口８₁ 〜８₄ とがそれぞれ合致するかもしく
は合致しないことができるようにされている。

【００３０】これらのアクチュエータは、吸気制御弁５
の一側端側の吸気装置１に配設される。吸気制御弁５
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。

【００３１】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、吸気制御弁５の段階
的な作動（例えば、９０°→４５°→０°）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。吸気制御弁５
の作動範囲が９０°であるので、負圧アクチュエータの
作動ストロークは抑えられ、負圧アクチュエータひいて
は吸気装置１の大型化が抑制される。

【００３２】吸気制御弁５は、これらのいずれかのアク
チュエータにより、内燃機関の回転速度に応じて３段階
に切り換えられて、次のように作用する。先ず、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３および図４に図示
されるように、第１、第２の連通口11₁ 、11₂ 、第３の
連通口11₃ と第１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ の開口８₁
〜８₄ とがそれぞれ（いずれも）合致しないようにされ
て、隣り合う全ての吸気通路４₁ 〜４₄ 間が遮断され
て、これらの吸気通路４₁ 〜４₄ は、互いに完全に独立
した４つの吸気通路を形成する。

【００３３】この結果、吸気集合室３内の吸気は、これ
らの長い略等長の第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１１の参照）。

【００３４】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、図５および
図６に図示されるように、第１、第２の連通口11₁ 、11
₂ と第１、第４吸気通路４₁、４₄ の各開口８₁ 、８
₄ 、第２、第３吸気通路４₂ 、４₃ の各開口８₂ 、８₃
とがそれぞれ合致するようにされて、吸気通路４₁ 、４
₄ と第１の連通室10₁ とを連通する連通路Ｂ、吸気通路
４₂ 、４₃ と第２の連通室10₂ とを連通する連通路Ｃが
それぞれ形成され、吸気行程が互いに連続しない気筒群
毎に並設される隣り合う１対の吸気通路４₁ 、４₄ と４
₂ 、４₃ の各間がそれぞれ連通される。

【００３５】この結果、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（連通路Ｂ、Ｃ）より上流側の各吸気通路
部分４_1u、４_4uの組と４_2u、４_3u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（連通路Ｂ、Ｃ）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１１の参照）。

【００３６】さらに、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、図７
および図８に図示されるように、第１、第２の連通口11
₁ 、11₂ 、第３の連通口11₃ と第１〜第４吸気通路４₁
〜４₄ の開口８₁ 〜８₄ とがそれぞれ合致するようにさ
れて、連通路Ａ（連通路Ｂ、Ｃを一体として含む）を介
して隣り合う全ての吸気通路４₁ 〜４₄ 、第１、第２の
連通室10₁ 、10₂ の各相互間が全て連通されて、大容積
の連通室が形成される。

【００３７】この大容積の連通室（連通路Ａ）は、第１
〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ の各断面形状を急激に変化さ
せるので、ここが大気開放部として作用して、吸気圧力
振動の反転室となり、燃焼室から該連通室までの短い吸
気通路部分４_1d〜４_4d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１１の参照）。

【００３８】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
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。なお、内燃機関の全回転速度域に
わたって、吸気は常に吸気集合室３から吸気通路４₁ 〜
４₄ を経て各気筒♯１〜♯４に供給されていることに変
わりはない。

【００３９】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♯１〜♯４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 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、該吸気集合室３より
上流側には、スロットルバルブが設けられ、該吸気通路
４₁ 〜４₄ の収束部には、各吸気通路４₁ 〜４₄ を互い
に連通することができる連通路Ａ（連通路Ｂ、Ｃを含
む）が、該吸気通路４₁ 〜４₄ の軸と直交する方向に形
成され、該連通路Ａには、第１〜第３の弁羽根７₁ 〜７
₃ を弁軸６上に有する吸気制御弁５が、該弁軸６が吸気
行程が互いに連続しない気筒群毎に並設される隣り合う
吸気通路４₁ 、４₄ と４₂ 、４₃の各間を跨ぐようにし
て、介設されるので、吸気制御弁５が吸気通路４₁ 〜４
₄の収束部内に収容されて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１を比較的コ
ンパクトに形成することができる。

【００４０】また、第１、第２の連通口11₁ 、11₂ と第
３の連通口11₃ とがオフセット配置された第１〜第３の
弁羽根７₁ 〜７₃ を弁軸６上に有する吸気制御弁５を内
燃機関の回転速度に応じて切り換えるのみで、第１〜第
３の連通口11₁ 〜11₃ と吸気通路４₁ 〜４₄ に形成され
る開口８₁ 〜８₄ とのそれぞれの合致・不合致を介して
直列４気筒内燃機関の可変吸気作用を行なわせることが
できるので、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
資することができる。また、吸気制御弁５は、その弁体
および軸部が吸気通路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。

【００４１】本実施形態において、吸気制御弁５の第
１、第２の弁羽根７₁ 、７₂ に形成される第１〜第２の
連通口11₁ 、11₂ は、扇形状に形成されたが、これに限
定されず、例えば、図９に図示されるように、長円形状
に形成されてもよく、また、図１０に図示されるよう
に、所定幅の部分環状部分が切り欠かれてもよい。いず
れの場合においても、それらの左右方向長さは、左右方
向に隣り合う吸気通路間（４₁ 、４₄ 間もしくは４₂ 、
４₃ 間）の間隔に略等しい長さに及んでいる。

【００４２】また、本実施形態において、吸気制御弁５
の弁軸６は、可変吸気装置１の前後方向に沿って配設さ
れたが、これに限定されず、左右方向に沿って配設する
ことも可能である。この場合には、第１〜第４吸気通路
４₁ 〜４₄ の湾曲方向が適切に変更される。さらに、第
１〜第４吸気通路４₁ 〜４₄ を気筒配列方向に沿って配
設することも可能であり、この場合には、吸気制御弁５
の弁軸６を吸気装置の上下方向もしくは前後方向に配設
すればよい。

【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
装置の全体斜視図である。

【図２】図１の可変吸気装置に使用される吸気制御弁の
斜視図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視横断面図であっ
て、内燃機関が低回転速度域にあるときの図である。

【図４】図１の可変吸気装置における吸気制御弁の第１
〜第３の弁羽根に形成される第１、第２の連通口と吸気
通路の開口との連通状態を示す説明図であって、内燃機
関が低回転速度域にあるときの図である。

【図５】図３と同様の図であって、内燃機関が中回転速
度域にあるときの図である。

【図６】図４と同様の図であって、内燃機関が中回転速
度域にあるときの図である。

【図７】図３と同様の図であって、内燃機関が高回転速
度域にあるときの図である。

【図８】図４と同様の図であって、内燃機関が高回転速
度域にあるときの図である。

【図９】図１の可変吸気装置における吸気制御弁の第１
〜第３の弁羽根に形成される第１、第２の連通口の変形
例を示す図である。

【図１０】同、他の変形例を示す図である。

【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、３…吸気集
合室、４₁ 〜４₄ …第１〜第４吸気通路、４_1u〜４_4u…
上流側吸気通路部分、４_1d〜４_4d…下流側吸気通路部
分、５…吸気制御弁、６…弁軸、７₁ 〜７₃ …第１〜第
３の弁羽根、８₁〜８₄ …開口、９…ハウジング、10
₁ 、10₂ …第１、第２の連通室、11₁ 〜11₃…第１〜第
３の連通口、Ａ〜Ｃ…連通路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、各吸気通路を互いに連通す
   ることができる連通路が、前記吸気通路の軸と直交する
   方向に形成され、 前記連通路には、第１〜第３の弁羽根を弁軸上に有する
   吸気制御弁が、前記弁軸が吸気行程が互いに連続しない
   気筒群毎に並設される隣り合う吸気通路間を跨ぐように
   して、介設され、 前記吸気制御弁の弁軸の両端側に配設される第１、第２
   弁羽根には、回転方向に位相を揃えて、第１、第２の連
   通口がそれぞれ形成され、 前記吸気制御弁の弁軸の中央に配設される第３弁羽根に
   は、前記第１、第２弁羽根に形成される第１、第２の連
   通口と回転方向に位相をずらして、第３の連通口が形成
   され、 前記吸気通路には、前記第１〜第３弁羽根に面する側
   に、前記第１〜第３の連通口とそれぞれ合致することが
   できる開口が形成され、 前記吸気制御弁が、前記内燃機関の回転速度に応じて切
   り換えられて、前記第１〜第３の連通口と前記開口とが
   それぞれ合致するかもしくは合致しないことができるよ
   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。
2. 【請求項２】 前記吸気制御弁は、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、前記第１〜第３の連通
   口と前記開口とがそれぞれ合致しないようにされて、隣
   り合う全ての吸気通路間が遮断され、 中回転速度域で、前記第１、第２の連通口と前記開口と
   が合致するようにされて、前記連通路を介して吸気行程
   が互いに連続しない気筒群毎に並設される隣り合う１対
   の吸気通路間が連通され、 高回転速度域で、前記第１〜第３の連通口と前記開口と
   がそれぞれ合致するようにされて、前記連通路を介して
   隣り合う全ての吸気通路間が連通するようにされたこと
   を特徴とする請求項１記載の直列４気筒内燃機関の可変
   吸気装置。