JP2001280206A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JP2001280206A
JP2001280206A JP2000097756A JP2000097756A JP2001280206A JP 2001280206 A JP2001280206 A JP 2001280206A JP 2000097756 A JP2000097756 A JP 2000097756A JP 2000097756 A JP2000097756 A JP 2000097756A JP 2001280206 A JP2001280206 A JP 2001280206A
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intake
engine
opening
intake device
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JP2000097756A
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Atsushi Ito
篤史 伊藤
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Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 共鳴過給による２つの可変機構と、吸気装置
の容積可変機構を１つの駆動手段で行い、低コスト且つ
コンパクト、エンジンの全領域での性能向上を図ること
ができるエンジンの吸気装置を簡単な構成で提供するこ
と 【解決手段】 エンジンの各気筒に吸入空気を供給する
独立吸気通路１２が、吸気順序が連続しないように２つ
の吸気通路群に分けられ、その吸気通路群と連通する吸
気拡大室１４と、吸気拡大室１４の間の連通を制御する
第１開閉弁２０と、２つの吸気拡大室１４に吸入空気を
供給する２つの分岐通路１８ａと、第１開閉弁２０を駆
動させる駆動手段３とを有するエンジンの吸気装置１０
において、容積室４０と、容積室４０及び分岐通路１８
の間の連通を制御可能な第２開閉弁３０と、第２開閉弁
３０を回転駆動させる駆動手段３とを有し、第１開閉弁
２０と第２開閉弁３０とが、エンジンの運転状態に応じ
て開閉制御されるように構成されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの吸気装置
に関するもので、特に、吸入空気の動的効果を得るため
に吸気装置の諸元を変化させる可変吸気機構と、吸気装
置の可変容積機構とを有する吸気装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、エンジンの燃焼室に供給され
る吸入空気の動的効果を利用して吸入空気を過給し、吸
入空気のエンジンの燃焼室への充填効率を高め、エンジ
ンの出力性能を向上させることが知られている。一般
に、エンジンの吸気装置で使用されている吸入空気の動
的効果には慣性効果と共鳴効果とがあり、どちらも吸気
装置の持つ吸気通路の長さと断面積と吸気期間における
平均の容積とで決まる吸気装置の固有振動数と、エンジ
ンの回転数とが同調した時にその過給効果が得られる。
一般に、エンジンの低回転域では吸気装置の断面積を小
さくし吸気通路の長さを長くすることによって吸気系の
固有振動数がエンジンの回転数と同調し、エンジンの高
回転域においては吸気通路の断面積を大きくし吸気通路
の長さを短くすることでエンジンの回転数と同調するこ
とが知られている。
【０００３】そのため、吸気通路の長さや吸気拡大室の
容積を可変させる機構を設けた吸気装置によって、吸入
空気の動的効果による過給効果の得られるエンジン回転
の範囲を増加させることが一般によく行われている。
【０００４】これら効果を利用した可変吸気装置とし
て、特開昭６０―１６９６２７号公報に示されているも
のがある。この吸気装置は、吸気通路が所定の分岐部に
おいて２つの分岐通路に分岐されていると共に、該分岐
通路の下流側に夫々吸気拡大室が設けられ、且つ該吸気
拡大室から吸気順序が連続しない複数の気筒に夫々独立
吸気通路が設けられているエンジンの吸気装置であっ
て、前記分岐部と吸気拡大室を短絡する第１通路と、前
記分岐部と吸気拡大室との間において両分岐通路を短絡
する第２通路とが設けられていると共に、この第１、第
２通路を夫々開通、閉鎖する第１、第２開閉弁が備えら
れ、且つ該第１、第２開閉弁がエンジンの運転状態に応
じて開閉制御されるように構成されたものである。これ
によって、エンジンの回転数に応じて吸気拡大室内と、
分岐通路内に設けられた２つの開閉弁を切り替えて吸気
装置の通路長と吸気拡大室の位置とを変化させて、エン
ジンの共鳴、慣性過給の効果が得られる周波数を切り替
えることができるようになっているまた、エンジンの吸
気装置に設けられるスロットルボデーのスロットルバル
ブの下流の吸気装置の容積を大きくすることで、エンジ
ンの高回転域の出力性能が向上することが知られてい
る。エンジンが高速回転すると、燃焼室の要求する吸入
空気量が増大する。よって、吸気装置の容積以上の吸入
空気をエンジンに供給する必要が生じ、吸気装置の大気
開放端から新しい吸入空気が吸入されることになる。例
えば、４サイクルエンジンにおいては、吸気行程中にピ
ストンが下降し、吸入空気を燃焼室まで吸い込むために
ピストンが仕事をする。その時、吸入空気はエンジンの
吸気装置の大気開放端から導入されるから、吸入空気は
慣性効果や共鳴効果を得るために作られた複雑な吸気装
置内を流れてくることになり、吸入空気が受ける抵抗は
非常に大きい。すると、ピストンが下降してする仕事
は、吸入空気を取り入れるためにその全てが使われず、
吸入空気が受ける抵抗の分だけ、失われる（ポンピング
ロス）ことになる。つまり、ピストンのする仕事に対し
て燃焼室に供給される吸入空気の量が減少（ピストンの
する仕事の仕事率が低下）する。もしこの時に、エンジ
ンの高速回転時に吸気装置の容積を大きくすることがで
きれば、その容積の分だけ（大気開放端からではなく）
吸入空気を燃焼室に供給することができる。これによっ
て、吸入空気をエンジンに吸い込むためピストンのする
仕事（吸入空気の抵抗）を小さくすることができ、より
多くの吸入空気を燃焼室に供給することができるように
なり、エンジンの出力性能を向上させることができると
考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した吸
気装置においては、吸気通路の連通を制御するために複
数の開閉弁を使用する必要があり、これら開閉弁を作動
させるには駆動手段と制御手段とが複数個必要となる。
そのため、開閉弁や駆動手段などの部品点数が増加し、
組付作業の複雑化に伴う作業時間が増えて、製品コスト
の上昇を招く。加えて、限られたスペースであるエンジ
ンルーム内に、これら全ての部品を搭載することは非常
に困難である。
【０００６】また、前記した吸気装置においては、吸気
装置の容積を拡大することはできない。また、スロット
ルバルブ下流の吸気装置の容積を大きくすると、エンジ
ンの低、中回転域時のレスポンス（応答性）が悪化する
という新たな問題が発生する。エンジンはアクセルペダ
ルと連動して作動するスロットルバルブの開閉によっ
て、吸気通路の通路面積が増減され、吸気通路内を通る
吸入空気量が制御されることで、その出力が変化する。
もし、スロットルバルブ下流の吸気通路の容積が大きい
と、スロットルバルブが開いたことによって増加した吸
入空気は、まず、スロットルバルブ下流の吸気装置の容
積を満たすために費やされた後にエンジンの燃焼室に供
給されるので、運転者のアクセルペダル操作とエンジン
出力の増加との間に遅れが生じ、運転者にはエンジンの
応答性が悪いように感じられる。
【０００７】上記した理由により、吸気通路の容積は、
エンジンの高回転域の場合にだけ増加されるように構成
することが望ましい。しかし、そのためには、上記した
吸気装置にさらにもう１組の吸気拡大室と、開閉弁と、
駆動手段と、制御装置とを設け、追加した吸気拡大室と
吸気装置との間の連通を制御可能な構成とすることが必
要となる。これは上記した従来の吸気装置よりも複雑な
装置となり、実施は困難であった。
【０００８】それゆえ、本発明は、共鳴過給による２つ
の可変機構と、吸気装置の容積可変機構を１つの駆動手
段で行い、低コスト且つコンパクトな構成でエンジンの
多くの領域において性能向上を図ることができるエンジ
ンの吸気装置を提供することを、その課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために請求項１の発明にて講じた技術的手段は、多気筒
エンジンの各気筒に連通して吸入空気を供給する独立吸
気通路と、前記独立吸気通路を吸気順序が連続しない２
つの吸気通路群に分け、該吸気通路群のそれぞれと連通
する２つの吸気拡大室と、前記２つの吸気拡大室に吸入
空気を供給し、所定の分岐部で２つに分岐されている分
岐通路と、前記２つの吸気拡大室の間の連通を制御する
第１開閉弁と、前記第１開閉弁を回転駆動させる駆動手
段とを有するエンジンの吸気装置において、前記分岐通
路の間に設けられ、吸気装置の容積を増加させる容積室
と、該容積室及び前記分岐通路の間の連通を制御可能な
第２開閉弁と、前記第２開閉弁を駆動させる駆動手段と
を有し、前記第１、第２開閉弁が、前記エンジンの運転
状態に応じて開閉制御されるように構成されていること
である。
【００１０】上記した手段によれば、分岐通路の間に容
積室を設けることで、吸気装置の容積を可変させること
が可能になり、エンジンの高回転域での出力性能の向上
を図ることができる。また、分岐通路と容積室との連通
を制御する第２開閉弁によって、エンジンの中、低速回
転時のように、応答性を悪化させたくない（吸気通路の
容積を大きくしたくない）場合には、容積室を使用せ
ず、高回転域のような吸気通路の容積を大きくすること
が必要な場合にだけ使用できるようになり、エンジンの
出力性能の向上と、レスポンス（応答性）の確保とを両
立することができる。また、第１開閉弁と第２開閉弁と
を同一の駆動手段によって作動できるようにしたこと
で、従来では開閉弁の数だけ開閉弁を駆動させる駆動手
段と制御手段とが必要であったが、駆動手段や制御手段
を増やすことなく開閉弁の個数を増やすことができ、低
コストかつコンパクトな構成とすることができる。
【００１１】尚、上記した手段においては、前記第２開
閉弁が中空円筒形状の円周面上に２つの開口が形成され
ているロータリー開閉弁であると共に、該ロータリー開
閉弁の中空部が前記容積室を構成していることが望まし
い。
【００１２】また、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁
を回転駆動する同一の駆動手段と、前記第１開閉弁に形
成され、前記駆動手段に接続される第１軸部と、前記第
２開閉弁に形成される第２軸部と、前記第１軸部及び前
記第２軸部の間に設けられ、前記駆動手段による回転力
を前記第１軸部と第２軸部との間に位相差を与えて伝達
する伝達部と、前記駆動手段によって前記第２開閉弁に
加えられる回転力とは反対の方向に働く付勢力を加える
付勢手段と、前記第２開閉弁の所定角度以上の回転を防
止する抑止手段とを備えてなり、前記第１開閉弁と前記
第２開閉弁とが開閉する時期が異なるように形成されて
いることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に従った実施の形態を図１
から図１４までの図面を用いて説明する。
【００１４】図１は、本発明の実施の形態の吸気装置を
示す全体図である。尚、説明の都合上アクチュエータ
（駆動手段）を図示していない。
【００１５】図１において、吸気装置１０の最上流部に
は吸気装置１０内を流れる吸入空気量を制御するスロッ
トルボデー２が取り付けられている。スロットルボデー
２の下流には吸気通路を２つの通路に分岐する分岐通路
１６ａ、１６ｂが設けられ、サージタンク部（第１吸気
拡大室）１４へと連通される。サージタンク部１４から
は、導入された吸入空気を図示しない各気筒の燃焼室に
供給するために設けられた独立吸気通路１２が設けられ
ている。また、サージタンク部１４には、有底中空円筒
形状を有する制御弁挿通部１５が、サージタンク部１４
の長手方向に対して直交する方向に、サージタンク部の
外周面から分岐通路１６ａと分岐通路１６ｂとの間へ向
かって形成されている。制御弁挿通部１５の開口部１５
ｃは、図示しないアクチュエータ（駆動手段）を取り付
けるためにサージタンク部１４の外周面に形成されたフ
ランジ部１５ｄに設けられている。制御弁挿通部１５に
は図示しない第１切替弁と第２切替弁とが挿通され、所
定の位置に配置された後に図示しないアクチュエータが
フランジ部１５ｄに取り付けられて固定される。
【００１６】図２は本発明の実施の形態を示す第１切替
弁の斜視図である。
【００１７】図２に示すように、第１開閉弁２０は、所
定量の間隔を持って平行に配置された第１円板部材２
１、第２円板部材２２と、両者間の距離及び直径に等し
い長さの辺を有する長方形のバルブ部２３とが接合され
た形状を有する。第１円板部材２１には第１軸部２４が
突出して形成され、図示しない駆動手段に接続される。
また、第２円板部材２２には、第１伝達軸部２５が設け
られている。第１伝達軸部２５は円筒状の軸部２５ａ
と、その径方向に突出して形成されている凸部２６とで
構成されている。第２円板部材２２の円周面にはシール
部材３３が設けられ、図示しない制御弁挿通部に第１開
閉弁２０が挿入された際に、制御弁挿通部の内周面と当
接して、気密性を保つ。
【００１８】図３は、本発明の実施の形態の第２開閉弁
の斜視図である。
【００１９】図３に示すように、第２開閉弁３０は、有
底中空円筒形状の円周面３１に開口部３２が、その中心
軸に対して対称に２つ穿設された形状を持つ。第２開閉
弁３０の図示しない第１開閉弁に近い側の底面部３４か
らは第２伝達軸部３６が図示しない第１開閉弁の第１伝
達軸部に対向するように突出して設けられている。図３
に示すように、第２伝達軸部３６は、中空円筒を切り欠
いた不完全な円筒形状を有し、周方向の端面は当接部３
７を形成する。この当接部３７は、図示しない第１伝達
軸部の凸部と当接して回転力を伝達する。底面部３５か
らは、図示しない制御弁挿通部の図示しない軸受部に挿
入され、第２切替弁３０を回転可能に支持する第２軸部
３８と、図示しない制御弁挿通部の底面部に設けられる
図示しないストッパ保持部と当接して第２切替弁の回転
を阻止するストッパ（阻止手段）３９とがそれぞれ突出
して設けられている。また、第２開閉弁３０にはリター
ンスプリング（付勢手段）４が取り付けられ、第２開閉
弁３０が図示しないアクチュエータによって回転される
と、回転された方向とは反対方向に働く付勢力を第２切
替弁３０に加える。
【００２０】また、第２開閉弁３０の円周面３１には、
図示しない制御弁挿通部の内周面と当接してシールする
シール部材３３が取り付けられている。
【００２１】図４は、図１に示す本発明の吸気装置の主
要断面図である。
【００２２】図４において、スロットルボデー２の下流
には、２つの通路に分けられる分岐通路１６ａ（と１６
ｂ）が設けられ、その間に設けられた有底円筒形状の制
御弁挿通部１５と分岐通路１６ａ（と１６ｂ）とは連通
部１７によって連通されている。両者の連通は、制御弁
挿通部１５内に挿入されている第２開閉弁３０がモータ
ーなどアクチュエータ３によって、回転駆動され、開口
部３２の位置が連通部１７の開口と合う位置に保持され
ることで制御される。
【００２３】一方、制御弁挿通部１５は、サージタンク
部１４とも連通し、両者が連通する部分には第１開閉弁
２０が設置されている。第１開閉弁２０は、アクチュエ
ータ３によって回転駆動され、第１開閉弁２０の保持さ
れた位置によって制御弁挿通部１５が仕切られるか、連
通されるかが決まり、サージタンク部１４を１つの吸気
拡大室とするか２つの吸気拡大室とするかを制御する。
【００２４】制御弁挿通部１５の底部には、ストッパ保
持部１５ａが突出して形成され、第２開閉弁３０が所定
の角度以上に回転すると、第２開閉弁３０のストッパ３
９と当接して、第２開閉弁３０のそれ以上の回転を抑止
する。また、制御弁挿通部１５の底部には軸受部１５ｂ
が形成され、第２開閉弁３０の第２軸部３８が挿通され
ている。一方、第１開閉弁２０の第１軸部２４は、アク
チュエータ３に接続されている。第１開閉弁２０と第２
開閉弁３０とは後述する第１伝達軸部２５と、第２伝達
軸部３６とを介して、アクチュエータ３の回転力が伝達
可能に連結されている。これによって、制御弁挿通部１
５内に挿通された第１開閉弁２０と第２開閉弁３０と
は、アクチュエータ３と軸受部１５ｂとによって回転可
能に保持されている。
【００２５】また、第１開閉弁２０の円板部材２１、２
２と、第２開閉弁３０の底面部３４とに設けられたシー
ル部材３３は、制御弁挿通部１５の内周面と当接し、サ
ージタンク部１４と分岐通路１６ａとが制御弁挿通部１
５を介して連通するのを遮断している。
【００２６】図５から図７までは、本発明の実施の形態
の第２開閉弁の取付部の詳細断面図であり、図５は、第
２開閉弁の第１切替位置を、図６は、第２切替位置を、
図７は第３切替位置を、それぞれ示す図面である。
【００２７】図５から図７において、分岐通路１６ａと
分岐通路１６ｂとの間には、連通部１７と、制御弁挿通
部１５と、第２開閉弁３０とが設けられている。第２開
閉弁３０が、図示しないアクチュエータによって回転駆
動され、第２開閉弁３０に設けられた２つの開口部３２
と連通部１７とが一致する位置に保持された時に、分岐
通路１６ａと、分岐通路１６ｂとが容積室４０及び連通
部１７を介して連通し、第２吸気拡大室を形成すると共
に、第２開閉弁３０の中空円筒の内側に形成された容積
室４０の容積だけ吸気装置の容積を増加させる。第２開
閉弁３０の円周面３１には、長円あるいは長方形の中心
角Ｂ°の弧の長さを有する開口部３２が形成されている
（円周面３１は中心角Ａ°の弧の長さを有する）。この
中心角Ａ、ＢはそれぞれＡ＝１２０°、Ｂ＝６０°で構
成されるのが望ましい。
【００２８】図５は第１切替位置（Ｋ位置）に保持され
ている状態が示されている。この第１切替位置は、図示
しないアクチュエータによる回転力が加わっていないと
き、つまり初期取付位置である。図５においては第２開
閉弁３０の開口部３２と、連通部１７とが一致していな
い位置に保持されているので、連通部１７は第２開閉弁
３０の円周面３１によって閉じられ、分岐通路１６ａ
と、分岐通路１６ｂは、独立した通路として機能する。
【００２９】図６は、第２開閉弁３０が図示しないアク
チュエータによって、図５のＫ位置から角度Ｂ°だけ回
転駆動された第２切替位置（Ｌ位置）に保持されている
状態を示している。第２開閉弁３０が図示しないアクチ
ュエータによって回転駆動されて、開口部３２が、連通
部１７と一致した位置で保持され、分岐通路１６ａと、
分岐通路１６ｂとを容積室４０及び連通部１７を介して
連通する。
【００３０】図７は、第２開閉弁３０が図示しないアク
チュエータによって、図６に示す位置（Ｌ位置）から、
さらに角度Ｂ°だけ回転駆動された第３切替位置（Ｍ位
置）に保持されている状態を示している。第２開閉弁３
０が図示しないアクチュエータによって回転駆動される
と、その開口部３２の位置が回転する。しかし、図６の
状態からさらに角度Ｂ°だけ回転駆動されても、開口部
３２は、連通部１７と一致する位置に保持されるので、
分岐通路１６ａと、分岐通路１６ｂとは容積室４０を介
して連通する。
【００３１】図８は、本発明の実施の形態の第１開閉弁
の取付部の詳細断面図であり、図８のＦ位置は第１開閉
弁の第１切替位置を、Ｇ位置は第２切替位置を、Ｈ位置
は第３切替位置を、Ｊ位置は第４切替位置を、それぞれ
示す図面である。
【００３２】図８において、サージタンク部１４には有
底円筒形状を有する制御弁挿通部１５が設けられ、その
内部には第１開閉弁２０が挿通されている。第１開閉弁
２０は、図示しないアクチュエータによって回転駆動さ
れ、サージタンク部１４を仕切って、図示しない独立吸
気通路群を吸気行程が等間隔となってオーバーラップし
ない２つの気筒群となるような２つのサージタンクとす
るか、１つの大きい容積を有する吸気拡大室（サージタ
ンク部）とするかを制御する。
【００３３】図８のＦ位置は、第１開閉弁の第１切替位
置を示している。第１切替位置は図示しないアクチュエ
ータからの回転力が加わらない、第１開閉弁の初期取付
状態である。バルブ部２３は、制御弁挿通部１５内でサ
ージタンク部１４の連通を妨げない位置（開状態とい
う）で保持されているので、サージタンク部１４は一つ
の吸気拡大室として機能している。Ｇ位置は、図示しな
いアクチュエータの回転力によって、第１開閉弁２０が
Ｆ位置に示す状態から角度Ｂ°だけ回転された、第２切
替位置に保持されている状態を示している。第１開閉弁
２０のバルブ部２３は制御弁挿通部１５内でサージタン
ク部１４の連通を妨げる（閉状態という）Ｇ位置に保持
されているので、サージタンク部１４は２つに分けら
れ、２つの独立した吸気拡大室として機能する。Ｈ位置
は、サージタンク部１４の第１開閉弁２０が図示しない
アクチュエータの回転力によって、Ｇ位置からさらに角
度Ｂ°だけ回転された第３切替位置に保持されている状
態を示している。第１開閉弁２０のバルブ部２３は閉状
態にあるのでサージタンク部１４は２つに分けられ、２
つの独立した吸気拡大室として機能する。Ｊ位置は、第
１開閉弁２０がＨ位置からさらに角度Ｂ°だけ回転され
た第４切替位置に保持されている状態を示している。図
８に示すようにバルブ部２３はＦ位置に示した初期取付
状態（第１切替位置）と同じ位置となる。これは、第１
開放弁２０が第１切替時期から１８０°回転されたため
である。この状態でバルブ部２３は開状態で保持されて
おり、サージタンク部１４を連通し、サージタンク部１
４は一つの吸気拡大室として機能している。
【００３４】図９から図１２までは、本発明の実施の形
態の第１伝達軸部と第２伝達軸部の詳細断面図を示し、
アクチュエータによって第１伝達軸部が回転したときの
それぞれの作動状態を示す図面である。
【００３５】図９は、第１伝達軸部２５と第２伝達軸部
３６とが、それぞれの初期取付位置であるＰ位置、Ｑ位
置にある状態を示している。第２伝達軸部３６は中空円
筒の円周面がＡ°だけ切り欠かれた形状を有しており、
その内部には、第２伝達軸部３６の中空円筒の内径より
も小さい外径を持つ第１伝達軸部２５の軸部２５ａが挿
通されている。第１伝達軸部２５に設けられた凸部２６
は、軸部２５ａが第２伝達軸部３６に挿通された際に、
第２伝達軸部３６の切り欠かれた当接部３７から所定の
角度Ｂとなる位置に取り付けられる。この時、角度Ａは
１２０°、角度Ｂは６０°であることが望ましい。
【００３６】図１０は、図示しないアクチュエータの回
転力によって、第１伝達軸部２５（凸部２６）が角度Ｂ
°だけ回転され、第２作動位置（Ｑ位置）に移動されて
いる状態を示している。凸部２６は、第２伝達軸部３６
の切り欠き部の当接部３７に当接した状態で保持され
る。これによって図示しないアクチュエータから第１伝
達軸部２５に伝達された回転力は第１伝達軸部２５を回
転させるだけで第２伝達軸部３６には伝達されず、第２
伝達軸部は初期取付位置（Ｑ位置）に保持される。
【００３７】図１１は、図示しないアクチュエータによ
って、第１伝達軸部２５（凸部２６）がさらに角度Ｂ°
だけ回転された第３作動位置（Ｒ位置）に移動されてい
る状態を示している。凸部２６は、第２伝達軸部３６の
当接部３７に当接し、第２伝達軸部３６を角度Ｂ°だけ
回転させる。これによって第１伝達軸部２５から第２伝
達軸部３６に図示しないアクチュエータによる回転力が
伝達され、図示しない第２開閉弁も角度Ｂ°だけ回転さ
れる。
【００３８】図１２は、図示しないアクチュエータによ
って、第１伝達軸部２５（凸部２６）がさらに角度Ｂ°
だけ回転された、第４作動位置（Ｓ位置）に移動されて
いる状態を示している。凸部２６は、第２伝達軸部３６
の当接部３７に当接した状態のまま、さらに角度Ｂ°だ
け回転される。これによって第２伝達軸部３６も角度Ｂ
°だけ回転する。これによって、図示しない第２開閉弁
も角度Ｂ°だけ回転される。
【００３９】図１３から図１６は本発明による吸気装置
の模式図であり、第１開閉弁と第２開閉弁の開閉状態と
吸気装置の諸元の関係を示す図面である。
【００４０】図１３は、第１開閉弁２０、第２開閉弁３
０共に第１切替位置にある初期取り付け状態を示し、そ
れぞれ開状態、閉状態で保持されている。これにより、
分岐通路１６ａ、１６ｂと、吸気拡大室１４と独立吸気
通路１２からなる第１の固有振動数を持つ吸気装置が形
成される。図１４は、第１開閉弁２０が第２切替位置
に、第２切替弁が第１切替位置にあり、両切替弁共に閉
状態にある状態を示す。これによって、吸気行程が等間
隔となってオーバーラップしない２つの気筒群に分け、
第２の固有振動数を持つ吸気装置が形成される。図１５
は、第１開閉弁２０が第３切替位置に、第２切替弁が第
２切替位置にあり、それぞれ閉弁、開弁している状態を
示す。これによって、吸気行程が等間隔となってオーバ
ーラップしない２つの気筒群に分け、第２の固有振動数
よりも高い第３の固有振動数をを持つ吸気装置が形成さ
れる。図１６は、第１開閉弁２０が第４切替位置に、第
２切替弁が第３切替位置にあり、それぞれが開弁してい
る状態を示す。これによって吸気拡大室１４と、分岐通
路１６ａ、１６ｂと容積室４０の容積の総和と等しい容
積を持つ吸気拡大室を持ち、第４の固有振動数を有する
吸気装置が形成される。
【００４１】図１７は、エンジンの回転数と出力トルク
とを示す模式的なグラフである。
【００４２】図１７の横軸はエンジン回転数を、縦軸は
エンジンの出力トルクを示す。図１７のグラフＷ、Ｘ、
Ｙ、Ｚは、それぞれ、図１３、図１４、図１５、図１６
に示す吸気装置のエンジンの回転数と出力トルクの関係
を表す。また、図１７には第１設定回転数Ｎ１、第２設
定回転数Ｎ２、第３設定回転数Ｎ３が示されている。
【００４３】図１〜図１５及び図１７と、図１３、図１
４、図１５、図１６とを参照して、低回転域、中低速
域、中高速域、高速域のエンジンの回転域における本発
明のエンジンの吸気装置の作動について説明する。
【００４４】エンジンの回転数が第１設定回転数Ｎ１以
下（低回転域）の場合には、アクチュエータ３は駆動さ
れない。吸気装置１０の第１開閉弁２０の位置は図８に
示すように第１切替位置にあり、サージタンク部１４を
連通して１つのサージタンクを形成させる。また、第２
開閉弁３０は図５に示すように第１切替位置にあり、分
岐通路１６ａと、分岐通路１６ｂと、容積室４０との連
通を遮断している。従って、図１３に示すような吸気装
置が形成される。つまり、独立吸気通路１２と大きいサ
ージタンク（サージタンク部１４）とからなり、第１の
固有振動数を持つ吸気装置となる。この吸気装置は、図
１７のグラフＷに示すように、エンジンの回転数が第１
設定回転数Ｎ１以下のある回転数となったときに、吸気
装置の持つ第１の固有振動数と吸気脈動の周波数とが一
致して（共鳴して）慣性効果による過給効果が得られ、
最大の出力トルクが得られるが、他の回転域、特にエン
ジンの回転数が第１設定回転数Ｎ１以上で第３設定回転
数Ｎ３以下の（低、中高回転域）の場合のエンジンの出
力トルクが得られないという特性を持つ。
【００４５】エンジンの回転数が第１設定回転数Ｎ１以
上で、第２設定回転数Ｎ２以下の場合（中低回転域）に
は、アクチュエータ３によって、第１開放弁２０が角度
Ｂ°だけ回転駆動されて、図８のＧ位置に示すようにサ
ージタンク部１４を２つの小さいサージタンクに分け
る。一方、第２開放弁３０は図１０に示すように第１伝
達軸部２５と第２伝達軸部３６と間でアクチュエータ３
による回転力が伝達されないので、第２開放弁３０の切
替位置は図５に示す位置から変化しない。すなわち、第
２切替弁３０は第１切替位置に保持され、分岐通路１６
ａ、１６ｂは独立した通路として機能する。これによっ
て図１４に示すように、本発明の実施の形態中で最も長
い吸気通路を有し、第２の固有振動数を持つ吸気装置と
なる。図１７のグラフＸに示すようなエンジンの回転数
が第１設定回転数Ｎ１以上で、第２設定回転数Ｎ２以下
の回転域において、吸気装置の持つ第２の固有振動数
と、吸気脈動の周波数とが一致してが得られる慣性効果
と共に共鳴効果が得られ、最大の出力トルクが得られ
る。しかし、エンジンの回転数が第１設定回転数Ｎ１以
下、あるいは第２設定回転数Ｎ２以上の回転域では、エ
ンジンの出力トルクが得られないという特性を持つ。
【００４６】エンジンの回転数が第２設定回転数Ｎ２以
上で、第３設定回転数Ｎ３以下の回転域（中高回転域）
では、アクチュエータ３によって第１開放弁２０が角度
Ｂ°だけ回転されて図８のＨ位置に示すようにサージタ
ンク部１４を２つの小さいサージタンクに分ける。一
方、第２開放弁３０は、図１１に示すように第１伝達軸
部２５によって第２伝達軸部３６にアクチュエータ３か
らの回転力が伝達され、第２開閉弁３０の切替位置が図
６に示す第２切替位置に変化して連通部１７と容積室４
０とを介して、分岐通路１６ａ、１６ｂとが連通され
る。これによって図１５に示すように吸気装置１０は、
サージタンク部の位置が変化し、図１４に示す場合より
は短いが、図１３に示す場合よりは長い分岐通路を有す
るようになり、第３の固有振動数を持つ。これによっ
て、図１３、図１４に示した、エンジンの回転数が低回
転域や中低速域の回転域の時に形成された吸気装置とは
異なる固有振動数を有する吸気装置を形成することがで
き、図１７のグラフＹに示すように、エンジンの回転数
が第２設定回転数Ｎ２以上で、第３設定回転数Ｎ３以下
の回転域において、慣性効果と共鳴効果が得られ、最大
の出力トルクが得られるが、エンジンの回転数が第３設
定回転数Ｎ３以上の回転域ではエンジンの出力トルクが
得られないという特性を持つ。
【００４７】エンジンの回転数が、第３設定回転数Ｎ３
以上の回転域（高回転域）では、アクチュエータ３によ
って第１開放弁２０が角度Ｂ°だけ回転されて図８のＪ
位置に示すようにサージタンク部１４を連通させ、１つ
の大きいサージタンクを形成する。一方、第２開放弁３
０は図１２に示すように、第１伝達軸部２５によって第
２伝達軸部３６にアクチュエータ３からの回転力が伝達
され、第２開閉弁３０が更に角度Ｂ°だけ回転されて、
その切替位置が変化する。すると、図７に示すように連
通部１７と容積部４０とを介して、分岐通路１６ａ、１
６ｂとが連通される。これによって、図１６に示すよう
なサージタンク部１４と、分岐通路１６ａ、１６ｂと、
容積室４０のすべての容積の和となる大きな容積の吸気
拡大室と、独立吸気通路１２の長さを持つ、短い吸気通
路とを有する吸気装置が形成される。この時、吸気装置
１０の容積は、本発明の実施の形態において最大の容積
に拡大されるので、ポンピングロスの低減を図ることが
でき、図１７のグラフＺに示すようなエンジンの回転数
が第３設定回転数Ｎ３以上の回転域において、最大の出
力トルクが得られるという特性を持つ。しかし、上記し
たように吸気装置の容積が大きくなるため、エンジンの
レスポンスが悪化する可能性があるが、エンジンの吸入
空気量が多い第３設定回転数Ｎ３以上の回転域、つまり
エンジンの単位時間当たりの吸入空気量が多い高回転域
の場合にだけ吸気装置の容積が大きくなるように切り替
えられるので、エンジンのレスポンスへの影響を小さく
することができる。
【００４８】これら効果を得られることによって、本発
明によればアクチュエータ３によって、第１、第２開閉
弁を回転駆動させて、エンジンの回転数に応じて上記し
たような特性を有する吸気装置を構成するように切り替
えることができ、エンジンの出力トルクと、エンジンの
レスポンス低下の防止を両立したエンジンの吸気装置を
提供することができる。
【００４９】次に、アクチュエータによって、第１開閉
弁が図８に示すようにＪ位置からＦ位置へと、第２開閉
弁が図７に示すＭ位置から図９に示すＫ位置へと回転駆
動される場合の作動について、図４〜図１４を用いて説
明する。
【００５０】アクチュエータ３によって、図８に示すよ
うに、第１開閉弁２０がＪ位置からＨ位置に、つまり、
第１伝達軸部２５を図１２に示すＳ位置からＲ位置へと
回転させようとする力が加わると、第１伝達軸部２５
（と凸部２６）は角度Ｂ°だけ移動されて図１１に示す
Ｒ位置に移動する。すると、アクチュエータ３の回転力
を受けて保持されていた凸部２６によって、第２開閉弁
３０に取り付けられているリターンスプリング（付勢手
段）４の付勢力（ばね力）に逆らって、Ｓ位置に保持さ
れていた第２伝達軸部３６は保持力を失って、リターン
スプリング４の付勢力によって凸部２６（第１伝達軸部
２５）と当接部３７（第２伝達軸部３６）とが当接した
まま移動する。そして、凸部２６がアクチュエータ３に
よってＲ位置に保持されると、アクチュエータ３よる回
転力によって第２伝達軸部３６のリターンスプリング４
の付勢力によるそれ以上の回転が阻止され、第２伝達軸
部３６はＲ位置で保持される。その結果、第２伝達軸部
３６の回転駆動に伴って、第２開閉弁３０が図７に示す
Ｍ位置（第３切替位置）から図６に示すＬ位置（第２切
替位置）へと回転駆動され、保持される。
【００５１】第１伝達軸部２５がアクチュエータ３によ
ってさらに角度Ｂ°だけ回転駆動されると、第２伝達軸
部３６が第２開閉弁３０に取り付けられているリターン
スプリング４の付勢力によって、回転駆動される。そし
て、第１伝達軸部２５に加わるアクチュエータ３の回転
力によってリターンスプリング４の付勢力による第２伝
達軸部３６の回転が阻止されるまで第２開閉弁３０が回
転駆動される。これによって第１開閉弁２０がＧ位置
（第２切替位置）、第２開閉弁３０がＫ位置（第１切替
位置）に保持される。
【００５２】そして、第２伝達軸部３６がＱ位置（第２
開閉弁３０がＫ位置）になると、図示しないストッパ保
持部と図示しないストッパによって第２開閉弁３０の回
転が阻止され、第２伝達軸部３６は初期取付位置（Ｑ位
置）に保持される。しかし、第１伝達軸部２５は、図示
しないアクチュエータによってさらに角度Ｂ°だけ回転
される初期取付位置（Ｐ位置）へと移動できる。これに
よって、第２切替弁３０はＫ位置に保持されたままで、
第１開閉弁２０をＤ位置（第１切替位置）に回転させる
ことができ、上記した第１開閉弁、第２開閉弁の作動と
は反対の方向への作動も行わせることと、同じ切替位置
で保持することが可能となる。
【００５３】上記したように、本実施形態においては、
吸入空気の動的効果、慣性効果と共鳴効果を起こすため
に必要な吸気装置の長さや、吸気拡大室の容積、位置な
どの吸気装置の諸元を、第１開閉弁と第２開閉弁の開閉
を制御することで、エンジンの回転数によって異なる諸
元となるように可変させることができる。これによっ
て、吸入空気の動的効果をエンジンの幅広い領域におい
て最大限に利用することができる吸気装置を提供するこ
とができ、エンジンの幅広い運転領域においてエンジン
の出力性能の向上を図ることができるので有利である。
【００５４】また、従来では、上記したようにエンジン
の幅広い運転領域において吸入空気の動的効果を得られ
るように吸気装置の諸元を変化させるには、複数の開閉
弁を用いる必要があり、それに伴って、複数の駆動手
段、制御手段とが必要であったが、本発明によれば１つ
の駆動手段と制御手段とによって、上記したような吸気
装置を構成することができるので、有利である。
【００５５】
【発明の効果】以上の如く、請求項１の発明によれば、
分岐通路を連通させる第２開閉弁を設けたことで吸気装
置の容積を拡大することができ、エンジンの高速回転域
でのポンピングロスの低減を図ることができる。これに
より、エンジンの高回転域において、エンジンのシリン
ダにより多くの吸入空気を供給することができるので、
エンジンの出力性能を向上させることができる。また、
従来のように、吸気装置の容積の拡大が必要ないエンジ
ンの運転領域において、吸気装置の容積を大きくするこ
とがないので、エンジンの応答性の悪化を防止すること
ができる。
【００５６】また、請求項２の発明によれば、従来では
空きスペースであった分岐通路と分岐通路の間の空間に
中空の有底円筒形状を有する第２開閉弁を用いて容積室
を設けることによって、スペースを有効に活用すること
ができる。加えて、分岐通路と容積室との連通もさせや
すく、簡単な構成で第２吸気拡大室を設けることができ
る。
【００５７】また、請求項３の発明によれば、伝達部に
よって、第１開閉弁と第２開閉弁を所定のときだけ作動
するように形成したため、駆動手段が１つでも複雑な吸
気装置を形成できるように弁の開閉の制御を行うことが
できる。そのため、エンジンの回転域に応じた複数の諸
元を持つ吸気装置を提供することができ、吸気装置の固
有振動数を変化させることにより、慣性効果と共鳴効果
とを得ることができるエンジンの回転数を切り替え、エ
ンジンの回転域の全体の出力性能を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すエンジンの吸気装置
の全体図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す第２開閉弁部の斜視
図である。
【図３】本発明の実施の形態を示す第１開閉弁部の斜視
図である。
【図４】本発明の実施の形態を示す吸気装置の全体断面
図である。
【図５】本発明の実施の形態の第２開閉弁の第１切替時
期を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態の第２開閉弁の第２切替時
期を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態の第２開閉弁の第３切替時
期を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態の第１開閉弁の第１切替時
期〜第４切替時期を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態の伝達部の第１作動位置を
示す詳細断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態の伝達部の第２作動位置
を示す詳細断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態の伝達部の第３作動位置
を示す詳細断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態の伝達部の第４作動位置
を示す詳細断面図である。
【図１３】低回転域用の諸元を有するように第１、第２
開閉弁が切り替えられた吸気装置の模式図である。
【図１４】中低回転域用の諸元を有するように第１、第
２開閉弁が切り替えられた吸気装置の模式図である。
【図１５】中高回転域用の諸元を有するように第１、第
２開閉弁が切り替えられた吸気装置の模式図である。
【図１６】高回転域用の諸元を有するように第１、第２
開閉弁が切り替えられた吸気装置の模式図である。
【図１７】本発明による吸気装置を用いたエンジンのト
ルク特性と、エンジンの回転数との関係を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
１ シリンダヘッド ２ スロットルボデー ２ａ スロットルバルブ ３ アクチュエータ（駆動手段） ４ リターンスプリング（付勢手段） １０ 吸気装置 １２ 独立吸気通路 １４ 吸気拡大室（サージタンク部） １５ 制御弁挿通部 １５ａ ストッパ保持部 １５ｂ 軸受部 １５ｃ 開口部 １５ｄ フランジ部 １６ａ、１６ｂ 分岐通路 １７ 連通部 ２０ 第１開閉弁 ２１、２２ 円板部材 ２３ バルブ部 ２４ 第１軸部 ２５ 第１伝達軸部 ２５ａ 軸部 ２６ 凸部 ３０ 第２開閉弁（ロータリー開閉弁） ３１ 円周面 ３２ 開口部 ３３ シール部材 ３４、３５ 底面部 ３６ 第２伝達軸部 ３７ 当接部 ３８ 第２軸部 ３９ ストッパ（抑止手段） ４０ 容積室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 35/10 ３０１Ｂ ３０１Ｃ ３０１Ｐ ３０１Ｓ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多気筒エンジンの各気筒に連通して吸入
    空気を供給する独立吸気通路と、前記独立吸気通路を吸
    気順序が連続しない２つの吸気通路群に分け、該吸気通
    路群のそれぞれと連通する２つの吸気拡大室と、前記２
    つの吸気拡大室に吸入空気を供給し、所定の分岐部で２
    つに分岐されている分岐通路と、前記２つの吸気拡大室
    の間の連通を制御する第１開閉弁と、前記第１開閉弁を
    回転駆動させる駆動手段とを有するエンジンの吸気装置
    において、前記分岐通路の間に設けられ、吸気装置の容
    積を増加させる容積室と、該容積室及び前記分岐通路の
    間の連通を制御可能な第２開閉弁と、前記第２開閉弁を
    駆動させる駆動手段とを有し、前記第１、第２開閉弁
    が、前記エンジンの運転状態に応じて開閉制御されるよ
    うに構成されていることを特徴とするエンジンの吸気装
    置。
  2. 【請求項２】 前記第２開閉弁が中空円筒形状の円周面
    上に２つの開口が形成されているロータリー開閉弁であ
    ると共に、該ロータリー開閉弁の中空部が前記容積室を
    構成していることを特徴とする請求項１に示すエンジン
    の吸気装置。
  3. 【請求項３】 前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を回
    転駆動する同一の駆動手段と、前記第１開閉弁に形成さ
    れ、前記駆動手段に接続される第１軸部と、前記第２開
    閉弁に形成される第２軸部と、前記第１軸部及び前記第
    ２軸部の間に設けられ、前記駆動手段による回転力を前
    記第１軸部と第２軸部との間に位相差を与えて伝達する
    伝達部と、前記駆動手段によって前記第２開閉弁に加え
    られる回転力とは反対の方向に働く付勢力を加える付勢
    手段と、前記第２開閉弁の所定角度以上の回転を防止す
    る抑止手段とを備えてなり、前記第１開閉弁と前記第２
    開閉弁とが開閉する時期が異なるように形成されている
    ことを特徴とする請求項１または２に示すエンジンの吸
    気装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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