JP2842060B2 - 自動車用エンジンの可変吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジンの可
変吸気装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】低速から高速まで幅広い回転域に渡って
吸入効率を維持するために、複数の吸気管集合部を連通
する連通路と、エンジン運転条件に応じてこの連通路を
開閉する制御弁を備えるものがある。

【０００３】Ｖ型６気筒エンジンに備えられる可変吸気
装置として、従来例えば図７、８に示すものがあった
（特開昭６２−１５３５１６号公報、実開平３−６８５
２６号公報等、参照）。

【０００４】これについて説明すると、吸気マニホール
ド８０は左右バンク８１，８２の各気筒に連通する分枝
管８３，８４を共に左バンク８１上に延ばし、各分枝管
８３，８４を各バンク８１，８２毎に集合する２つの集
合部（サージタンク）８５，８６を共に左バンク８１上
に設けている。

【０００５】各集合部８５，８６をクランクシャフトと
平行方向に配置し、各集合部８５，８６をそれぞれの中
央部で連通する連通管８７と、各集合部８５，８６をそ
れぞれの後端で連通する連通管８８を備え、各連通管８
７，８８の途中に介装された各制御弁８９，９０を運転
条件に応じて開閉することにより、吸気の脈動エネルギ
ーを利用して吸入効率を高めるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の吸気マニホールド８０にあっては、一方の集
合部８５の上方に他方の集合部８６および連通管８７が
配置されているため、この集合部８６および連通管８７
がエンジンの全高を増大させ、エンジンルームを画成す
るエンジンフード９１の取付け位置が高くなるという問
題点があった。

【０００７】本発明は上記の問題点に着目し、エンジン
フードの取付け高さを抑えられる可変吸気装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】本発明は、点火順序の連続しない気筒群に
連通する分枝管どうしを集合させる複数の集合部と、各
集合部を連通する複数の連通路と、各連通路を運転条件
に応じて開閉する制御弁とを備える自動車用エンジンの
可変吸気装置において、前記各連通路を車両の前後方向
に並んで設け、各連通路の天井壁部の高さを車両前方よ
り後方が高くなるようにその断面積を段階的に変化さ
せ、各制御弁を駆動するためのアクチュエータを車両の
前後方向に対応して各連通路の側方位置に配置するとと
もに、運転条件に応じて制御弁を個別に制御する。

【０００９】また、各気筒群をＶ型に対向する左右バン
クに配列し、このバンクが車両の前後方向に延びるよう
に縦置きし、各集合部を左右バンクの上方に配置すると
ともに、各連通路を各集合部の上方に配置する。

【００１０】

【作用】車両の前後方向に並んで設けられる各連通路の
天井壁部の高さをエンジンフードに沿ってその断面積を
段階的に変化させることができ、連通路の通路面積を十
分に確保しつつ、エンジンフードの取付け高さが吸気マ
ニホールドによって増大することを抑えられる。また、
各制御弁を駆動するためのアクチュエータを車両の前後
方向に対応して各連通路の側方位置に配置しているの
で、各連通路を開閉するためのアクチュエータの配置自
由度を十分確保でき、この点においてもエンジンフード
の取付け高さが増大することを最小限に抑えることがで
きる。さらに、各連通路の断面積を段階的に変化させ、
その連通状態を運転条件応じて個別に制御したので、各
運転条件に対応して吸気の固有振動数を緻密に切換える
ことができ、低回転域から高回転域の全域にわたり、ト
ルク段差をなくした高い出力特性を得ることができる。

【００１１】また、Ｖ型エンジンを縦置きに搭載した車
両において、各集合部を左右バンクの上方に配置すると
ともに、各連通路を各集合部の上方に配置したため、エ
ンジンフードの取付け高さを抑えつつ、各連通路を画成
する連通管を吸気マニホールドにオーバハングして取付
ける構造に比べて連通管の支持剛性を十分に確保して、
連通管の振動を抑制することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１３】図２に示すように、Ｖ型６気筒エンジンは
シリンダブロック１の上部に左右シリンダヘッド２，３
が設けられ、この左右シリンダヘッド２，３の内側に吸
気マニホールド６が接続され、外側に図示しない排気管
が接続されている。なお、左右のバンクには点火順序の
連続しない気筒どうしが集められている。

【００１４】吸気マニホールド６は左右シリンダヘッド
２，３に接続されるロアマニホールド１１と、このロア
マニホールド１１の上部に接続されるアッパーマニホー
ルド１２とに分割して形成される。このアッパーマニホ
ールド１２は左右のロッカーカバー４，５上で水平方向
に延び、左右シリンダヘッド２，３の各吸気ポートに連
通する分岐路をもつロアマニホールド１１に接続する分
枝管１３，１４と、各分枝管１３，１４を集合する２つ
の集合部１５，１６と、各集合部１５，１６に図示しな
いスロットルバルブからの吸気を導く２つの導入管１
７，１８とを有し、これらが一体形成されている。

【００１５】平面図（図３）上において、各分枝管１
３，１４のうち中央に配置されるものの中心線Ｏ₄，Ｏ₃
は図示しないクランクシャフトと直交する方向に直線状
に延びる一方、各分枝管１３，１４のうち前後端に配置
されるものの中心線Ｏ₁，Ｏ₂，Ｏ₅，Ｏ₆は各集合部１
５，１６に向けて途中から折れ曲がり、各中心線Ｏ₃，
Ｏ₄の延長上の各点Ｃ₁，Ｃ₂に交わる。すなわち、各中
心線Ｏ₂，Ｏ₄，Ｏ₆は点Ｃ₁で交わり、各中心線Ｏ₁，
Ｏ₃，Ｏ₅は点Ｃ₂で交わっている。

【００１６】したがって、アッパーマニホールド１２の
各分枝管１３，１４のうち前後端に配置されるものは、
互いに並列に交差する各並列部１３ａ，１４ａと、この
各並列部１３ａ，１４ａから各分枝管１３，１４のうち
中央に配置されるものに向けて折れ曲がる各傾斜部１３
ｂ，１４ｂとを有する。

【００１７】各導入管１７，１８は各集合部１５，１６
からクランクシャフトと直交する方向に延びる直交部１
７ａ，１８ａと、各直交部１７ａ，１８ａから折れ曲が
ってクランクシャフトと平行方向に延びる平行部１７
ｂ，１８ｂとを有している。

【００１８】アッパーマニホールド１２は左右のロッカ
ーカバー４，５上で水平方向に延びており、正面図（図
２）上において、各集合部１６，１５は左右バンクの各
気筒中心線Ａ₂，Ａ₃より内側で、かつ各導入管１８，１
７の平行部１８ｂ，１７ｂは各気筒中心線Ａ₂，Ａ₃より
外側に配置される。

【００１９】各導入管１７，１８の端部には図示しない
スロットルチャンバーに対する接合フランジ１７ｃ，１
８ｃが形成される。この接合フランジ１７ｃ，１８ｃは
所定角度だけ下方に向けて傾斜して形成され、これに接
続されるスロットルチャンバーの取付け高さを低く抑え
ている。

【００２０】各集合部１５，１６は各分枝管１３，１４
と各導入管１７，１８の間に画成されるサージタンクと
してクランクシャフトと平行方向に延びる一方、吸気マ
ニホールド６は左右集合部１５，１６を連通する偏平な
連通管２０を各分枝管１３，１４の上方に備える。

【００２１】図４のように、連通管２０は、各接合フラ
ンジ３５，３６の前後端にボルト穴３７が形成され、各
ボルト穴３７に挿通する図示しないボルトをアッパーマ
ニホールド１２に螺合させることにより締結される。連
通管２０とアッパーマニホールド１２との接続部間には
図示しないシール材が介装され、このシール材としては
ガスケットまたはＯリング等が用いられる。

【００２２】各集合部１５，１６の上壁部には長円形の
開口部３１，３２が形成される一方、連通管２０には各
開口部３１，３２と重なり合う同形の開口部３３，３４
が形成される。各開口部３１，３２はクランクシャフト
と平行方向に延び、それぞれの開口縁部は平面図（図
３）上において各分枝管１３，１４のうち前後端に位置
するものの中心線Ｏ₁，Ｏ₂，Ｏ₅，Ｏ₆より外側に配置さ
れ、これにより各集合部１５，１６に対する連通管２０
の開口面積が十分に確保されている。

【００２３】連通管２０は各開口部３３，３４の周囲に
各集合部１５，１６に対する接合フランジ３５，３６が
形成される。平面図（図１）上において、各接合フラン
ジ３５，３６は、前後端に位置する各分枝管１３，１４
の管壁（各集合部１５，１６の端壁部）１３ｃ，１４ｃ
より内側に配置される。

【００２４】図４にも示すように、連通管２０は偏平な
箱形をしており、その内部に開口断面積の異なる第一連
通路２１と第二連通路２２が仕切り壁２７によって画成
される。各連通路２１，２２の断面形状は略矩形をし
て、大小異なる大きさで形成される。

【００２５】各連通路２１，２２にはバタフライ式の第
一、第二制御弁２３，２４がそれぞれ介装される。各制
御弁２３，２４は矩形の各弁体２３ａ，２４ａと、各弁
体２３ａ，２４ａを回動可能に支持する弁軸２３ｂ，２
４ｂを備え、各弁軸２３ｂ，２４ｂに連結したアクチュ
エータ２５，２６を介して開閉作動する。各弁軸２３
ｂ，２４ｂは連通管２０から突出した端部に各リンクプ
レート３９，４０がそれぞれ連結され、各リンクプレー
ト３９，４０にアクチュエータ２５，２６のロッド２５
ａ，２６ａが連結される。各アクチュエータ２５，２６
は運転条件に応じて各制御弁２３，２４を開閉作動させ
て、連通管２０の通路面積を段階的に変化させ、吸気の
脈動エネルギーを利用して吸入効率を高めるようになっ
ている。

【００２６】仕切り壁２７には各制御弁２３，２４の弁
軸２３ｂ，２４ｂの一端を嵌合させる第一、第二軸受け
穴８，９が形成される。各軸受け穴８，９は仕切り壁２
７を貫通して形成され、各弁軸２３ｂ，２４ｂの一端が
回転自在に嵌合する。各軸受け穴８，９は上下方向にオ
フセットされるとともに、クランクシャフトと直交方向
（左右方向）にオフセットして設けられ、各弁軸２３
ｂ，２４ｂが互いに干渉することを避けるようになって
いる。

【００２７】図１において、１０は車両のエンジンフー
ドであり、１９はフロントフェンダ、２９はシリンダブ
ロック１の下部に備えられるオイルパン、３０はエンジ
ン後部に連結されるトランスミッションである。エンジ
ンはクランクシャフトが車両の前後方向に延びるように
縦置きに搭載されている。

【００２８】エンジンフード１０は車両後方から前方に
かけて下方にかけて低く傾斜して配置されるのに対し、
第一連通路２１を画成する第一天井壁部２１ａは、第二
連通路２２を画成する第二天井壁部２２ａより低く形成
され、第一天井壁部２１ａと第二天井壁部２２ａの間に
は段差２８が形成されている。これにより、吸気マニホ
ールド６の高さが第二天井壁部２２ａから第一天井壁部
２１ａへと段階的に減少し、エンジンフード１０に対し
て所定の間隙を持たせている。

【００２９】次に、作用について説明する。

【００３０】図示しないエアクリーナから取り入れられ
た吸気は各スロットルチャンバーから各導入管１７，１
８を通って各集合部１５，１６に送り込まれた後、各分
枝管１３，１４を通して順に吸入行程を迎える気筒へと
吸入される。所定の低回転域では各制御弁２３，２４が
共に閉弁して各集合部１５，１６の連通を断つことによ
り、吸気の脈動エネルギーを利用して共鳴過給を行い、
所定の中回転域では各制御弁２３，２４のいずれか一方
のみが選択的に開弁し、所定の高回転域では各制御弁２
３，２４が共に開弁して、各集合部１５，１６を連通す
る開口面積を段階的に変化させることにより、吸気の気
柱慣性を利用した慣性過給に切換える。図５は各制御弁
２３，２４の開閉に応じた発生トルク特性を測定した実
験結果を示しており、この特性に基づいて回転数に応じ
て最も高い発生トルクが得られるように各制御弁２３，
２４を開閉制御するようになっている。

【００３１】吸気マニホールド６は各分枝管１３，１４
の並列部１３ａ，１４ａを互いに並列に交差し、各分枝
管１３，１４から各集合部１５，１６を経て各導入管１
７，１８へと水平方向に延びているため、エンジン全高
を抑えつつ、各吸気路長を十分に確保している。

【００３２】連通管２０を各分枝管１３，１４の上方に
延びる偏平な箱形とし、連通管２０の内部を仕切り壁２
７を設けて２つの連通路２１，２２を画成するため、各
連通路をそれぞれ独立した管で形成する構造に比べて、
各連通路２１，２２の外形寸法を抑えつつ通路断面積を
十分に確保することができる。

【００３３】エンジンフード１０は車両後方から前方に
かけて下方に傾斜して配置されるのに対し、第一連通路
２１を画成する第一天井壁部２１ａを、第二連通路２２
を画成する第二天井壁部２２ａより低く形成し、第一天
井壁部２１ａと第二天井壁部２２ａの間にはエンジンフ
ード１０に沿って段差２８が形成されているため、エン
ジンフード１０の取付け位置が吸気マニホールド６によ
って増大することが最小限に抑えられる。この結果、エ
ンジンフード１０を低くするとともに、傾斜角を大きく
して、車両の空気抵抗を小さくすることが可能となる。

【００３４】断面積の比較的大きい第二連通路２２は第
一連通路２１より後方に配置されており、各導入管平行
部１７ｂ，１８ｂを通過する吸気流に与えられる機関後
方に向かう勢力を利用して第二連通路２２に吸気流が流
入することを促し、高回転時の吸入効率を高めるように
なっている。

【００３５】また、連通管２０をアッパーマニホールド
１２より上方に配置するとともに、平面図（図１）上に
おいて、各集合部１５，１６に対する連通管２０の各接
合フランジ３５，３６を前後端に位置する各分枝管１
３，１４の管壁１３ｃ，１４ｃより内側に配置したた
め、連通管２０がアッパーマニホールド１２からオーバ
ーハングすることがなく、連通管２０のアッパーマニホ
ールド１２に対する結合剛性を４本のボルトを介して十
分に確保することができる。この結果、機関振動や外部
からの衝撃により連通管２０が大きく振動することがな
く、連通管２０とアッパーマニホールド１２間の介装さ
れるシール材に過大な荷重が作用することが防止され、
特殊なシール材を用いたり、連通管２０を締結するボル
トの本数を増やす必要がない。

【００３６】次に、図６に示した他の実施例は、連通管
５０として３つの連通路５１，５２，５３が設けられ、
各連通路５１，５２，５３の天井壁部５１ａ，５２ａ，
５３ａの高さがエンジンフード１０に沿って段階的に低
められるものである。各連通路５１，５２，５３の途中
には制御弁がそれぞれ介装されており、エンジン回転数
に応じて各連通路５１，５２，５３が選択的に開閉制御
され、エンジンの発生トルクをさらに高められるように
なっている。

【００３７】この場合、各天井壁部５１ａ，５２ａ，５
３ａの断面は円弧形に湾曲して形成されているが、各天
井壁部５１ａ，５２ａ，５３ａの高さを車両後方から前
方にかけて段階的に低めることにより、同じく車両後方
から前方にかけて低く傾斜して取り付けられるエンジン
フード１０の取付け高さが吸気マニホールド６によって
増大することが最小限に抑えられる。

【００３８】なお、各集合部を連通する各連通路の断面
形状は矩形や円形に限らず、各連通路の断面形状を部分
的に台形や三角形に変化させて、エンジンフードとの干
渉を避けるようにしても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明は、点火
順序の連続しない気筒群に連通する分枝管どうしを集合
させる複数の集合部と、各集合部を連通する複数の連通
路と、各連通路を運転条件に応じて開閉する制御弁とを
備える自動車用エンジンの可変吸気装置において、前記
各連通路を車両の前後方向に並んで設け、各連通路の天
井壁部の高さを車両前方より後方が高くなるようにその
断面積を段階的に変化させ、各制御弁を駆動するための
アクチュエータを車両の前後方向に対応して各連通路の
側方位置に配置するとともに、運転条件に応じて制御弁
を個別に制御するようにしたため、吸気通路面積を十分
確保しつつ、エンジンフードの取り付け高さが吸気マニ
ホールドによって増大することを最小限に抑え、自動車
のデザインの自由度をひろげられる。また、各運転条件
に対応して吸気の固有振動数を緻密に切換えることがで
き、低回転域から高回転域の全域にわたり、トルク段差
をなくした高い出力特性を得ることができる。

【００４０】また、Ｖ型エンジンを縦置きに搭載し、各
集合部を左右バンクの上方に配置するとともに、各連通
路を各集合部の上方に配置したため、エンジンフードの
取付け高さを抑えつつ、各連通路を画成する連通管を吸
気マニホールドにオーバハングして取付ける構造に比べ
て各連通路を画成する連通管の結合剛性を十分に確保で
き、連通管の接合部のシール性を良好に維持することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す側面図である。

【図２】同じくエンジンの正面図である。

【図３】同じく吸気マニホールドの平面図である。

【図４】同じく連通管の斜視図である。

【図５】同じくエンジンのトルク特性図である。

【図６】他の実施例を示す側面図である。

【図７】従来例を示すエンジンの正面図である。

【図８】同じくエンジンの平面図である。

【符号の説明】

１０ エンジンフード １３ 分枝管 １４ 分枝管 １５ 集合部 １６ 集合部 ２０ 連通管 ２１ 第一連通路 ２１ａ 第一天井壁 ２２ 第二連通路 ２２ａ 第二天井壁 ２３ 第一制御弁 ２４ 第二制御弁

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火順序の連続しない気筒群に連通する
   分枝管どうしを集合させる複数の集合部と、各集合部を
   連通する複数の連通路と、各連通路を運転条件に応じて
   開閉する制御弁とを備える自動車用エンジンの可変吸気
   装置において、前記各連通路を車両の前後方向に並んで
   設け、各連通路の天井壁部の高さを車両前方より後方が
   高くなるようにその断面積を段階的に変化させ、各制御
   弁を駆動するためのアクチュエータを車両の前後方向に
   対応して各連通路の側方位置に配置するとともに、運転
   条件に応じて制御弁を個別に制御することを特徴とする
   自動車用エンジンの可変吸気装置。
2. 【請求項２】 各気筒群をＶ型に対向する左右バンクに
   配列し、このバンクが車両の前後方向に延びるように縦
   置きし、各集合部を左右バンクの上方に配置するととも
   に、各連通路を各集合部の上方に配置したことを特徴と
   する請求項１記載の自動車用エンジンの可変吸気装置。