JP3482078B2 - インテークマニホールドと吸気制御装置 - Google Patents

インテークマニホールドと吸気制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に用いるイ
ンテークマニホールドと吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の内燃機関では、吸気の充填効率
を高めて出力の向上を図る上で、いわゆる吸気慣性効果
を利用することが有効で、該効果が最も効果的に得られ
る吸気通路の長さはエンジン回転数の上昇に伴って短く
なる。
【０００３】そこで、エンジン回転数に応じて作動する
円筒形のロータリバルブを設け、このロータリバルブの
外周を円周方向に囲む渦巻状吸気通路を、ロータリバル
ブの軸線方向に気筒の数だけ並設して、各吸気通路に所
要の燃焼空気を分配する吸気制御装置が特開昭６０−２
１６０６４号公報で公知である。
【０００４】気筒の数だけの渦巻状吸気通路はロータリ
バルブの外周を囲む一つのケーシングによって形成さ
れ、ロータリバルブを回動させて連通口の角度位置を変
えることで、ロータリバルブの連通口…この連通口は渦
巻状吸気通路の数と同じ数だけ設けてある…の位置を変
え、連通口から気筒のバルブポートまでの吸気通路長
さ、つまり吸気慣性効果にかかわる吸気通路の実質的な
長さを変えるようになっている。
【０００５】また、ケーシングの渦巻状吸気通路の下流
端につながる分岐管がケーシングと一体に形成されてい
て、この分岐管の下流端が実際にエンジンヘッドに連結
されている。
【０００６】従って、これらの分岐管の長さも、前記吸
気通路の実質的な長さに含まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術では、
渦巻状の吸気通路をケーシングに設けているので、エン
ジンの回転数が低い運転領域までの吸気慣性効果を有効
に活用するために、渦巻状の吸気通路の長さを大きくし
ようとすると、ケーシングの外形寸法が大きくなって車
輌搭載性が悪くなる場合が生じるという問題点があっ
た。
【０００８】また、複数の渦巻状吸気通路を有するケー
シングと、複数の分岐管とが一体的に形成されてインテ
ークマニホールドを構成しているため、これを製作する
のに、中子溶融成形で作られる一体品を利用すると良
く、特に車輌軽量化をねらってインテークマニホールド
を樹脂化する場合にこのような要求が強い。
【０００９】ところが、中子溶融成形によると、中子の
製作とか、成形後の中子溶融工程等の面倒な作業を要
し、製作が困難であるという問題点があった。そこで、
本発明はこのような問題点を解消できるインテークマニ
ホールドと吸気制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、内側に空気を取り入れる開口
を設けた内筒を有し、その外側に該開口からの空気をエ
ンジンに導くためにその円筒部の円周上に巻くように形
成したマニホールド通路をエンジンの気筒の数、軸線方
向に並設したインテークマニホールドにおいて、１つの
気筒毎のマニホールド通路を、該円筒部の円周上に巻く
ように形成した複数の吸気通路を軸線方向に隣接配置す
ると共に直列に接続連通して構成し、 更に、ほぼ円形の
円筒部を有する外筒と、ほぼ円形の筒状部と該筒状部の
外周に形成したひれ状の仕切板を有する内筒とを具備
し、外筒の内側に内筒を挿入配設してマニホールド通路
を形成したことを特徴とするインテークマニホールドで
ある。
【００１１】１つの気筒用のマニホールド通路を構成す
るために、筒状部の円周上に巻くように形成すると共に
軸線方向に隣接配置して直列に連通する通路は２つでも
良く、３つ以上でも良い。
【００１２】
【００１３】請求項２の発明は、内側に空気を取り入れ
る開口を設けた内筒を有し、その外側に該開口からの空
気をエンジンに導くためにその円筒部の円周上に巻くよ
うに形成したマニホールド通路をエンジンの気筒の数、
軸線方向に並設したインテークマニホールドにおいて、
１つの気筒毎のマニホールド通路を、該円筒部の円周上
に巻くように形成した複数の吸気通路を軸線方向に隣接
配置すると共に直列に接続連通して構成したインテーク
マニホールドを備えた吸気制御装置において、内筒
（８）の内側に円筒状のロータリバルブ（２８）を回動
可能に設けると共に、ロータリバルブ（２８）の回動に
より各マニホールド通路（２１，２３，２５，２７）の
実質的な長さを変えるように構成したことを特徴とする
ものである。
【００１４】そして、請求項３の発明は、請求項２の吸
気制御装置において、各マニホールド通路（２１，２
３，２５，２７）で、前記実質的な長さを短く用いる下
流の通路部分をそれより上流の通路部分に比べて太くす
ることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面に基いて説明する。 〔実施例１〕図１〜図４において、１は、ほぼ円形の円
筒部２を有する外筒で樹脂成形品で作られる。この外筒
１には、１の円筒部２内の空間と連通する吸気出口３を
形成する分岐管４が、外筒１の軸線Ｘ−Ｘ方向にエンジ
ンの気筒の数の４個形成されている。また、円筒部２の
外周には前記分岐管４と共に外筒１をエンジン５にボル
トで固定するためのブラケット６が一体に形成されてい
る（図２）。
【００１６】７は分岐管４毎に設けられた周知のフュー
エルインジェクタである。８は樹脂成形品からなる内筒
で、全体がほぼ円筒部９と、この円筒部９から半径方向
に外方に延びるひれ状の仕切板１０と、円筒部９からマ
ニホールド出口３と対向する円周接線方向に延びる遮断
壁９Ａ等を備えている。
【００１７】内筒８は、これを外筒１に組み付ける前の
単体部品の状態では、図３（ａ）に示すように、仕切板
１０の先端部１０ａ，１０ｂが半径方向に延びている
が、内筒８を外筒１の円筒部２の内側へ挿入した状態で
は先端部１０ａ，１０ｂが円筒部２の内周面に押されて
弾性変形して曲がり、図１，図３（ｂ）に示すように外
筒１内にしっくりと収納される。
【００１８】このようにして、外筒１内に内筒８を組み
付けた状態で、外筒１と内筒８とで囲まれて、断面がほ
ぼ円形の円筒部９の回りを円周方向に一回り弱の円周角
の分だけ巻くようなかたちで、軸線Ｘ−Ｘ方向に順に隣
接して形成され、さらに、各吸気通路１１，１３，１５
及び１７の下流端を、各吸気通路１２，１４，１６及び
１８の上流端に連通する吸気連通路１１Ｂ，１３Ｂ，１
５Ｂ及び１７Ｂが円筒部９の外周に斜めに形成される。
【００１９】前記分岐管４は、その吸気通路出口３が、
それぞれ各吸気通路１２，１４，１６及び１８の下流端
に連通するように全部で４個設けられている。また、前
記遮断壁９Ａは、吸気通路１２，１４，１６，１８の最
下流を分岐管４にスムーズに導くために内筒８の円筒部
９から接線方向に延びて、分岐管４の通路に連通する通
路の１部を形成する。
【００２０】１１Ａ，１３Ａ，１５Ａ及び１７Ａは内筒
８の円筒部９を半径方向に貫通して、前記各吸気通路１
１，１３，１５及び１７の上流部に連通するように明け
られた第１の吸気通路入口である。
【００２１】こうして、第１の吸気通路入口１１Ａ、通
路１１、連通路１１Ｂ、通路１２及び吸気通路出口３が
順に接続されて第１の吸気通路２１を構成している。な
お、通路１２の下流端（吸気出口３）より少し上流部
に、第２の吸気通路入口１２Ａが円筒部９を半径方向に
貫通して明けられている（図４）。
【００２２】同様に第１の吸気通路１４，１６及び１８
の各下流端より少し上流にそれぞれ第２の吸気通路入口
１４Ａ，１６Ａ及び１８Ａが明けられているが図面には
記していない。
【００２３】このようにして、各気筒に対応する第１〜
第４の吸気通路２１，２３，２５，２７が構成されてい
る。第１の吸気通路２１は、通路１１から連通路１１
Ｂ、通路１２、分岐管４の吸気通路出口３までの直列接
続で構成され、第１の吸気通路入口１１Ａが通路１１の
上流部に、また第２の吸気通路入口１２Ａが通路１２の
下流端より少し上流部に設けてある。
【００２４】第２の吸気通路２３は、通路１３から連通
路１３Ｂ、通路１４、分岐管４の吸気通路出口３までの
直列接続で構成され、第１の吸気通路入口１３Ａが通路
１３の上流部に、また第２の吸気通路入口１４Ａが通路
１４の下流端より少し上流部に設けてある。
【００２５】第３の吸気通路２５は、通路１５から連通
路１５Ｂ、通路１６、分岐管４の吸気通路出口３までの
直列接続で構成され、第１の吸気通路入口１５Ａが通路
１３の上流部に、また第２の吸気通路入口１６Ａが通路
１６の下流端より少し上流部に設けてある。
【００２６】第４の吸気通路２７は、通路１７から連通
路１７Ｂ、通路１８、分岐管４の吸気通路出口３までの
直列接続で構成され、第１の吸気通路入口１７Ａが通路
１７の上流部に、また第２の吸気通路入口１８Ａが通路
１８の下流端より少し上流部に設けてある。
【００２７】なお、第２の吸気通路入口１４Ａ，１６
Ａ，１８Ａは図示されてないが、図２，図４に示すよう
に第１の吸気通路２１において、通路１２に第２の吸気
通路入口１２Ａが設けてあるのと同様に、各通路１４，
１６，１８の下流端より少し上流部にそれぞれ第２の吸
気通路１４Ａ，１６Ａ，１８Ａが設けてある。尚、前記
第２の吸気通路入口は、必要に応じて通路内で位置の設
定を行えば良い。
【００２８】２８はその一部が有底円筒形のロータリバ
ルブで、内筒８の内側に同軸的にゆるく挿入されてい
る。そしてこのバルブの底部中心（図１の図示右端）
と、図示左端とに軸２９，３０をそれぞれ備えていて、
これらの軸がそれぞれ端板３１に取り付けた軸受３２
と、外筒１の図示（図１）左端近くの軸受部３３に軸受
されている。
【００２９】３４はダイアフラムアクチュエータで、エ
ンジンの回転に伴う吸気負圧力によってコンピュータの
制御信号に基づき作動し、連結機構３５を介して軸２９
を駆動して、ロータリバルブ２８を回動させる。
【００３０】ロータリバルブ２８は、前記各吸気通路２
１，２３，２５，２７の通路１１，１３，１５，１７に
設けた第１の吸気通路入口１１Ａ，１３Ａ，１５Ａ，１
７Ａに対応する第１の吸気出口３１Ａ，３３Ａ，３５
Ａ，３７Ａをその円筒部に備えており、これらの各吸気
出口は、エンジンの低回転時において対応する各第１の
吸気通路入口１１Ａ，１３Ａ，１５Ａ，１７Ａに対向す
る。
【００３１】なおこのとき、通路１２，１４，１６，１
８はそれぞれ設けてある第２の吸気通路入口１２Ａ，１
４Ａ，１６Ａ，１８Ａはロータリバルブ２８の円筒部２
８Ａによって何れも閉じられている。
【００３２】ロータリバルブ２８はまた、前記各吸気通
路２１，２３，２５，２７の通路１２，１４，１６，１
８に設けた第２の吸気通路入口１２Ａ，１４Ａ，１６
Ａ，１８Ａに対応する第２の吸気出口３２Ａ，３４Ａ，
３６Ａ，３８Ａをその円筒部分に備えており、これらの
各吸気出口は、エンジンの高回転時において対応する第
２の吸気通路入口１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ，１８Ａに対
向する位置をとる。３４Ａ，３６Ａ，３８Ａは３２Ａと
同様なので、ここでは図示していない。
【００３３】３９は外筒１の上流端（図１における図示
左端）に取り付けたスロットルボデーで、スロットルバ
ルブ４０を備えている。４１はロータリバルブ２８の内
側に形成されたサージタンクである。
【００３４】次に上記構成の実施例１の作用を説明す
る。エンジンの低回転時は、ロータリバルブの角度が図
示の位置にあって、第１の吸気出口３１Ａ，３３Ａ，３
５Ａ，３７Ａが内筒８（つまり通路１１，１３，１５，
１７）の吸気通路入口１１Ａ，１３Ａ，１５Ａ，１７Ａ
にそれぞれ対向している。
【００３５】従って、スロットルボデー３９を通過した
吸気は矢印Ａのように流れてサージタンク４１に入る。
そして第１の各吸気出口３１Ａ，３３Ａ，３５Ａ，３７
Ａから第１の吸気通路入口１１Ａ，１３Ａ，１５Ａ，１
７Ａを通って第１〜第４の吸気通路２１，２３，２５，
２７を流れ、各吸気通路の出口３から図示されてない対
応する気筒へと流れる。
【００３６】従って、この低回転時の吸気慣性効果にか
かわる吸気通路の実質的な長さは、それぞれ第１の吸気
出口３１Ａ，３３Ａ，３５Ａ，３７Ａから図示されてな
いエンジンの気筒の吸気ポートまでとなり、もっとも長
くなる。
【００３７】エンジンの高回転時には、ダイアフラムア
クチュエータ３４がロータリバルブ２８を図２で反時計
方向に、模式図の図４では時計方向に回動させて、第２
の吸気出口３２Ａが第１の吸気通路入口１２Ａに対向す
る位置まで駆動する。この状態では、他の第２のバルブ
３４Ａ，３６Ａ，３８Ａもそれぞれ第２の吸気通路入口
１４Ａ，１６Ａ，１８Ａに対向する状態になり、吸気慣
性効果にかかわる吸気通路の実質的な長さは、それぞれ
第２の吸気出口３２Ａ，３４Ａ，３６Ａ，３８Ａから図
示されてない気筒の吸気ポートまでとなり、もっとも短
くなる。
【００３８】上述のようにエンジンの低回転時には、各
吸気通路２１，２３，２５，２７の吸気慣性効果に寄与
する実質的な長さが、ロータリバルブ２８の回りを円周
方向にほぼ２回り近く回る長さとなり、外筒の外形寸法
の大きさにしては長いものとなる。
【００３９】そのため、エンジンの出力向上に役立つ吸
気慣性効果をより低回転域にすることができ、しかもイ
ンテークマニホールドを比較的コンパクトにできる。な
お、吸気通路２１，２３，２５，２７は、図１のよう
に、途中だけを斜めの吸気連通路１１Ｂ，１３Ｂ，１５
Ｂ，１７Ｂで形成するものでなく、いわゆる各吸気通路
毎にヘリカルな形状にしてもよい。
【００４０】ところで上記実施例１における内筒８を樹
脂で形成するには、図５の符号８′のような形状に割型
で成形したあと、治具４２と４３を用い、治具４３をヒ
ータ４４で加熱しながら図示下方に押し下げて仕切板１
０の先端１０ａ，１０ｂの間に入れて両先端を熱変形さ
せ図３（ａ）の形状に形成することで中子溶融成形を用
いなくて作ることができる。
【００４１】なお、図２は、吸気通路入口１１Ａから通
路１１に入った吸気はロータリバルブ８の回りをほぼ１
回りして吸気通路出口から出るように図示されており、
通路１１，１２及び出口３が図示同一断面（紙面）上に
あるかのうように画いてあるが、厳密には２回りして出
口３から出るもので、図１，図４の表現が正確である。
【００４２】なお、マニホールド通路の吸気入口および
吸気出口とロータリバルブの吸気入口および吸気出口を
追加して本実施例の２対から３対またはそれ以上にし
て、ダイアフラムアクチュエータによりロータリバルブ
を回動操作し切り替えるようにしてもよい。
【００４３】〔実施例２〕図６の実施例は、仕切板１０
の先端が実施例１のように二股になっておらず１枚のひ
れ状の板に形成されている点だけが実施例１と異なり、
全体の作用は変わらないので詳細な説明は省略する。
【００４４】〔実施例３〕この実施例は、高速回転時は
吸気通路の通路断面積を大きくして、高速回転時に要求
される多量の空気量に見合った通路断面積で吸気慣性効
果を上げ、低回転時には少ない空気量に見合った必要な
値の小さい通路断面積となして空気流速を上げ吸吸気慣
性効果を上げ吸入空気量を増すものである。
【００４５】この実施例３の構成を図７の模式図に示
す。第１の吸気通路２１を構成する通路１１、連通路１
１Ｂ、通路１２のうち、高速回転時に用いる第２の吸気
通路１２Ａより下流の吸気通路１２の部分から吸気出口
３までの長さ、つまり吸気慣性効果にかかわる吸気通路
２１の実質的な長さを短く用いる下流の通路部分を太く
すると共に、それより上流の通路部分つまり通路１２の
一部と連通路１１Ｂと通路１１を断面積を第１実施例よ
り小さく定めている。
【００４６】他の吸気通路２３，２５，２７についても
同様にする。 〔実施例４〕上記実施例では、何れもロータリバルブ２
８をエンジンの回転数に応じて駆動して、実質的な吸気
通路の長さを切り替えるようにした吸気制御装置を発明
の対象にしているが、吸気通路長さを変更する必要のな
いエンジンに利用するときは、ロータリバルブ２８や、
これを操作駆動するダイアフラムアクチュエータ等は不
要になり、当然第２の吸気通路入口１２Ａ，１３Ａ，１
６Ａ，１８Ａも不要になる。
【００４７】こうして、構成したインテークマニホール
ドの部品は、前記他の実施例の部品と共通又は類似部品
を用いることができるため、多種数のインテークマニホ
ールドとか吸気制御装置を生産する場合の部品共用化に
役立つ。
【００４８】図８に本実施例の要部を、また図９に一つ
の吸気通路２１の吸気の流れを模式的に示すが、本実施
例の詳しい構成と作用は上記他の実施例の説明から容易
に理解できよう。
【００４９】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、外形寸法が小さくなり、コンパクトで実質的な吸気
通路の長さが軸線方向に巻数を増加するだけで外形寸法
を大きくすることなく大きくできる。その結果、低速回
転から高速回転域まで吸気慣性効果を高めエンジン出力
を向上することができる。
【００５０】また、回転数に応じて吸気通路の実質的な
長さを多段階に切り替える構造にするのがし易くなる。
また、請求項２の発明では中子溶融成形を用いないで容
易に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の縦断面図である。
【図２】図１の実施例の横断面の参考図として示す略式
の図である。
【図３】図１の実施例の一部分の図で、（ａ）は内筒の
一部分の拡大縦断面図、（ｂ）は内筒を外筒に挿入し、
蓋で固定した組立品の一部分を示す拡大縦断面図であ
る。
【図４】本発明の実施例１における吸気の流れを説明す
る模式図である。
【図５】本発明の実施例１に用いる内筒の製作方法を説
明する断面図である。
【図６】本発明の実施例２の要部縦断面拡大図である。
【図７】本発明の実施例３の吸気通路の構成と吸気の流
れを説明する模式図である。
【図８】本発明の実施例４の要部縦断面拡大図である。
【図９】図８の実施例の吸気の流れを説明する模式図で
ある。
【符号の説明】
１ 外筒 ２ 円筒部 ８ 内筒 ９ ほぼ円筒部 １０ 仕切板 ２１，２３，２５，２７ 吸気通路 ２８ ロータリバルブ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−115768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−147528（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−138223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−214223（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−140127（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−12626（ＪＰ，Ｕ) 西独国特許出願公開3825000（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 35/10 F02B 27/00 - 27/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内側に空気を取り入れる開口を設けた内
    筒を有し、その外側に該開口からの空気をエンジンに導
    くためにその円筒部の円周上に巻くように形成したマニ
    ホールド通路をエンジンの気筒の数、軸線方向に並設し
    たインテークマニホールドにおいて、 １つの気筒毎のマニホールド通路を、該円筒部の円周上
    に巻くように形成した複数の吸気通路を軸線方向に隣接
    配置すると共に直列に接続連通して構成し、 更に、ほぼ円形の円筒部を有する外筒と、ほぼ円形の筒
    状部と該筒状部の外周に形成したひれ状の仕切板を有す
    る内筒とを具備し、 外筒の内側に内筒を挿入配設してマニホールド通路を形
    成 したことを特徴とするインテークマニホールド。
  2. 【請求項２】 内側に空気を取り入れる開口を設けた内
    筒を有し、その外側に該開口からの空気をエンジンに導
    くためにその円筒部の円周上に巻くように形成したマニ
    ホールド通路をエンジンの気筒の数、軸線方向に並設し
    たインテークマニホールドにおいて、 １つの気筒毎のマニホールド通路を、該円筒部の円周上
    に巻くように形成した複数の吸気通路を軸線方向に隣接
    配置すると共に直列に接続連通して構成した インテーク
    マニホールドの内筒の内側に円筒状のロータリバルブを
    回動可能に設けると共に、 ロータリバルブの回動により各マニホールド通路の実質
    的な長さを変えるように構成したことを特徴とする吸気
    制御装置。
  3. 【請求項３】 各マニホールド通路で、前記実質的な長
    さを短く用いる下流の通路部分をそれより上流の通路部
    分に比べて太くすることを特徴とする請求項２記載の吸
    気制御装置。
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