JP3783828B2 - 直列４気筒内燃機関の可変吸気装置 - Google Patents
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Description
【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】
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、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、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、スペースを要さない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、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が並設され、前記吸気通路の途中と前記吸気集合室との間には、各吸気通路と前記吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブが設けられ、前記ロータリーバルブは、前記内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換可能な制御手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の低回転速度域で、隣接する吸気通路間を遮断し、中回転速度域で、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し、高回転速度域で、隣接する吸気通路間を連通するとともに、各吸気通路と前記吸気集合室とを短絡的に連通するように前記ロータリーバルブを切換制御するようにされている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いるので、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、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が並設される。この結果、各吸気通路は互いに交差することがなく、気筒配列方向に吸気装置（吸気マニホールド）をコンパクトに形成することができて、スペース効率が良い。また、各吸気通路の等長化を図ることが容易である。
【０００９】
また、４つの互いに独立な吸気通路の途中と吸気集合室との間には、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブが設けられ、該ロータリーバルブは、内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換可能な制御手段を備えていて、該制御手段は、内燃機関の低回転速度域で、隣接する吸気通路間を遮断し、中回転速度域で、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し、高回転速度域で、隣接する吸気通路間を連通するとともに、各吸気通路と吸気集合室とを短絡的に連通するように該ロータリーバルブを切換制御するようにされている。
【００１０】
この結果、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、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。
【００１２】
さらに、高回転速度域においては、隣接する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。このように、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。
【００１３】
また、高回転速度域においては、各吸気通路と吸気集合室とがロータリーバルブを介して短絡的に連通されるので、隣接する吸気通路間の連通室より上流側の各吸気通路部分（長い吸気通路部分）を細くして、低回転速度域をより低回転側に移行させたとしても、高回転速度域において必要な吸気流量を十分に確保することができ、吸気装置をさらにコンパクトに形成することができる。
【００１４】
しかも、このような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る高い吸気充填効率と高い出力トルクとが、４つの互いに独立な吸気通路の途中と吸気集合室との間に設けられるロータリーバルブを内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換制御することにより得られるので、バルブやアクチュエータ等の部品の点数が少なく、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、スペースを要さない４気筒内燃機関の可変吸気装置を容易に得ることができる。また、ロータリーバルブは、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。
【００１５】
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、ロータリーバルブは、電動もしくは負圧アクチュエータにより切換作動されるので、ロータリーバルブを内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換制御する制御手段の構成が容易になる。
【００１６】
また、その請求項３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、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が並設され、前記吸気通路の途中と前記吸気集合室との間には、各吸気通路と前記吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブが設けられ、前記ロータリーバルブは、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に等間隔に仕切られた仮想３面を有し、前記仮想３面が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、隣接する吸気通路間を連通もしくは遮断し、かつ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もしくは遮断するとともに、各吸気通路と前記吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断する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。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、前記のように構成されているので、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、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が並設される。この結果、各吸気通路は互いに交差することがなく、気筒配列方向に吸気装置をコンパクトに形成することができて、スペース効率が良い。また、各吸気通路の等長化を図ることが容易である。
【００１８】
また、直列４気筒内燃機関の可変吸気装置が、４つの互いに独立な吸気通路の途中と吸気集合室との間に設けられる単一のロータリーバルブを内燃機関の回転速度に応じて切り換えるようにすることにより得られるので、バルブやアクチュエータ等の部品の点数が少なく、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、スペースを要さない４気筒内燃機関の可変吸気装置を容易に得ることができる。また、ロータリーバルブは、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。
【００１９】
さらに、ロータリーバルブは、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に等間隔に仕切られた仮想３面を有し、該仮想３面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ることにより、隣接する吸気通路間もしく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もしくは遮断するとともに、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるようにされる。
【００２０】
この結果、ロータリーバルブを３段階に切り換える切換手段の構造が簡単化されるとともに、仮想３面の各面側にそれぞれの可変吸気作用を発揮する構造を付与すればよいので、各切換段階に応じて隣接する吸気通路間もしく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もしくは遮断するとともに、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断するロータリーバルブの内部構造を比較的簡単に形成することができる。
【００２１】
また、請求項４記載のように請求項３記載の発明を構成することにより、仮想３面のうちの１面側は、隣接する吸気通路間を連通する第１の連通室を有し、該第１の連通室が、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通する連通路とされる。
【００２２】
この結果、内燃機関の高回転速度域で、隣接する吸気通路間を連通するとともに、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通するロータリーバルブの内部構造を比較的簡単に形成することができる。また、内燃機関の高回転速度域で、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通する専用の通路を設ける必要もない。
【００２３】
また、請求項５記載のように請求項３記載の発明を構成することにより、仮想３面のうちの他の１面側は、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２の連通室を、２対の吸気通路の各々に対して有し、該２つの第２の連通室のうちの１つは、隣接する１対の吸気通路間を連通し、該２つの第２の連通室のうちの他の１つは、離隔する１対の吸気通路間を連通するようにされる。
【００２４】
この結果、内燃機関の中回転速度域で、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ロータリーバルブの内部構造を比較的簡単に形成することができる。
【００２５】
さらに、請求項６記載のように請求項５記載の発明を構成することにより、２つの第２の連通室のうちの他の１つは、仮想３面のうちの１面側が有する隣接する吸気通路間を連通する第１の連通室が可変吸気装置の本体壁により閉鎖されて形成される室部分を含むようにされる。
【００２６】
この結果、内燃機関の中回転速度域で、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離隔する１対の吸気通路間を連通するロータリーバルブの内部構造をさらに簡単に形成することができる。また、第１の連通室を２つの第２の連通室のうちの他の１つの一部に兼用することができて、ロータリーバルブの内部構造をこの面からも簡単化することができる。
【００２７】
また、請求項７記載のように請求項３記載の発明を構成することにより、仮想３面のうちのさらに他の１面側は、隣接する吸気通路間を遮断する仕切壁を有し、該仕切壁が、ロータリーバルブの回転に伴い、各吸気通路と吸気集合室との間を遮断することができるようにされる。
【００２８】
この結果、内燃機関の低回転速度域で、隣接する吸気通路間を遮断するロータリーバルブの内部構造を比較的簡単に形成することができる。また、各吸気通路と吸気集合室との間を遮断するロータリーバルブの内部構造を、隣接する吸気通路間を遮断する仕切壁を兼用して、比較的簡単に形成することができる。
【００２９】
さらにまた、請求項８記載のように請求項３記載の発明を構成することにより、ロータリーバルブは、その内部に４つの互いに独立な通路と２つの連通室とを有し、該４つの互いに独立な通路は、ロータリーバルブの外周を周方向に等間隔に３分割して得られる正三角形の２つの頂点間にまたがり、４つの互いに独立な吸気通路の並設長に及ぶ長さを有する第１の仕切壁と、該第１の仕切壁に起立して連設されて、隣接する吸気通路間を遮断する３つの第２の仕切壁とにより区画形成され、外方に向けて開放されており、該２つの連通室のうちの１つは、該正三角形の残りの１つの頂点と該第１の仕切壁の一方の端縁もしくは該端縁近傍の点との間にまたがり、中央の２つの互いに独立な吸気通路の並設長に及ぶ長さを有する第３の仕切壁と、少なくとも該第３の仕切壁に起立して連設されて、左半２つの隣接する吸気通路間および右半２つの隣接する吸気通路間をそれぞれ遮断する２つの第４の仕切壁とにより区画形成され、外方に向けて開放されており、該２つの連通室のうちの他の１つは、該４つの互いに独立な通路および該２つの連通室のうちの１つを除いた空間により形成され、外方に向けて開放されているようにされる。
【００３０】
この結果、ロータリーバルブを内燃機関の回転速度に応じて切り換えて、隣接する吸気通路間もしく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もしくは遮断するとともに、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブの内部構造を、ロータリーバルブの内部を第１〜第４の仕切壁により仕切って、４つの互いに独立な通路と２つの連通室とを形成するという、比較的簡単な方法により得ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図８に図示される本願の請求項１ないし請求項８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を吸気通路部分について吸気通路に沿って上半分を切断して仮想して見た概略斜視図であって、内燃機関が低回転速度域にあるときのロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図、図２は、図１の可変吸気装置の横断面図であって、吸気通路を完全体で示した図、図３は、図１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ロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図、図４は、図２と同様の図であって、図３の可変吸気装置の横断面図、図５は、図１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ロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図、図６は、図２と同様の図であって、図５の可変吸気装置の横断面図、図７は、図１の可変吸気装置の作用を説明するための図、図８は、図１の可変吸気装置の特性線図である。なお、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。
【００３２】
図１および図２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、単一の吸気集合室５に他端が連通接続された４つの互いに独立な第１〜第４吸気通路４1 〜４4 が並設されて構成された吸気マニホールド２を備えている。
【００３３】
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。
【００３４】
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 、４3 とである。
【００３５】
第１〜第４吸気通路４1 〜４4 は、略等長にされ、図２に図示されるように、丸く内側に巻き込まれるようにして湾曲されて形成されており、その先端に吸気集合室５が連通接続されている。この吸気集合室５は、この吸気集合室５に隣接して設けられる吸気ダクト６とともに、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の湾曲の内部空間に抱持されるようにして設けられている。
【００３６】
図示されないエアクリーナ、スロットルボディを経て吸気ダクト６に導かれた吸気は、次いで、比較的大容積からなる吸気集合室５に流入し、ここに集合させられる。そして、内燃機関の回転数が低中回転速度域にあるとき、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。吸気ダクト６と吸気集合室５との連通路は、図示されてはいないが、吸気集合室５の長さ方向の中央部に設けられ、これにより、吸気集合室５から各気筒♯１〜♯４に至る第１〜第４吸気通路４1 〜４4 を含む吸気通路長の等長化が図られている。
【００３７】
第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれの途中の底壁には、正面視略矩形状の第１〜第４開口７1 〜７4 が形成されており、これらの第１〜第４開口７1 〜７4 からその一部を第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれに露出させるようにして、また、その軸方向から側面視した場合、その一部を第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれに突出させるようにして（図２参照）、単一体からなるロータリーバルブ３が設けられている。
【００３８】
このロータリーバルブ３は、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれの途中と吸気集合室５との間にあって、後述するように内燃機関の回転速度に応じて切り換えられることにより、このロータリーバルブ３内の後述する連通室10、２つの連通口111 、114 と第１〜第４開口７1 〜７4 とを介して各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通もしくは遮断することができる。
【００３９】
吸気集合室５と吸気ダクト６との間を部分的に仕切る吸気マニホールド２の本体壁部分８は、ロータリーバルブ３の仮想略１／３外周円周面に対向する円弧状面を有し、ロータリーバルブ３の回転動を支持するとともに、ロータリーバルブ３内に形成される後述する第１連通室10、第２の連通室（連通室12、連通室13）を塞ぐ役目をする。
【００４０】
次に、ロータリーバルブ３の構造と作用、効果について詳細に説明する。
ロータリーバルブ３は、図２に図示されるように、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に等間隔に仕切られた仮想３面ａ、ｂ、ｃを有し、これら仮想３面ａ、ｂ、ｃが内燃機関の回転速度に応じて周方向に３段階に順次切り換えられることにより、以下に詳しく説明されるように、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間もしく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４1 と４4 、４2 と４3 間を連通もしくは遮断するとともに、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるようにされている。
【００４１】
ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの１面ａ側は、図５および図６に図示されるように、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間を連通する第１の連通室10を有する。この第１の連通室10は、図３に図示されるように、他の１面ｂ側において、第１、第４吸気通路４1 、４4 の第１、第４開口７1 、７4 に合致するように形成された連通口111 、114 と連通状態にあるので、ロータリーバルブ３が図５および図６に図示される回転位置にあるとき、吸気集合室５内の吸気は、これら第１の連通室10、２つの連通口111 、114 （これらの連通口111 、114 は、吸気集合室５に面している。）を介してロータリーバルブ３内を横断し、かつ、その軸と平行な方向に流れて、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 にそれぞれ流出することができる。このようにして、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間が短絡的に連通される。
【００４２】
ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの他の１面ｂ側は、図３および図４に図示されるように、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 間をそれぞれ連通する第２の連通室を、これら２対の吸気通路の各対について有している。
【００４３】
これら２つの第２の連通室のうちの１つは、隣接する１対の第２、第３吸気通路４2 、４3 間を連通する連通室12であり、他の１つは、離隔する１対の第１、第４吸気通路４1 、４4 間を連通する連通室13である。この後者の連通室13は、前記した第１の連通室10と重なり合っている。この第１の連通室10は、ロータリーバルブ３が図３および図４に図示される回転位置にあるとき、吸気マニホールド２の本体壁部分８により閉鎖されており、その２つの連通口111 、114 に連通する両端部分のみが、第１、第４開口７1 、７4 を介して第１、第４吸気通路４1 、４4 に開放されている。このように、吸気マニホールド２の本体壁部分８は、ロータリーバルブ３の外周の略１／３円弧長を閉鎖する。
【００４４】
第２の連通室のうちの１つである連通室12は、１面ａ側と他の１面ｂ側とを第２、第３吸気通路４2 、４3 にまたがる長さ範囲において仕切る仕切壁（第３の仕切壁）14と、１面ａ側および他の１面ｂ側とさらに他の１面ｃ側とをロータリーバルブ３の全長にわたって仕切る仕切壁（第１の仕切壁）15と、第１、第２吸気通路４1 、４2 間を仕切る仕切壁（第４の仕切壁の１）16と、第３、第４吸気通路４3 、４4 間を仕切る仕切壁（第４の仕切壁の２）17とにより囲まれて形成されている。仕切壁（第３の仕切壁）14は、連通室12の断面積が第２、第３吸気通路４2 、４3 の各吸気通路の断面積に略等しくなるように、ロータリーバルブ３の内方に凹まされた形状に形成されている。
【００４５】
ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのさらに他の１面ｃ側は、図１および図２に図示されるように、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間をそれぞれ遮断する仕切壁を有している。この仕切壁は、これらの吸気通路間をそれぞれ仕切る三日月状仕切壁（第２の仕切壁の１〜３）18〜20と、前記した仕切壁（第１の仕切壁）15とから構成されている。そして、ロータリーバルブ３が図１および図２に図示される回転位置にあるとき、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間をそれぞれ遮断して、完全に独立した長い吸気通路４1 〜４4 を形成する４つの通路部分をそれぞれ提供する。
【００４６】
この仕切壁15は、各吸気通路４1 〜４4 の通路長さ方向に沿う断面形状を変化させないように、各通路内に突出するように湾曲され、また、各吸気通路４1 〜４4 の通路長さ方向と直交する方向に沿う断面形状を変化させないように、ロータリーバルブ内方にわずかに凹むように湾曲されて、形成されている。
【００４７】
第１〜第４の仕切壁14〜20、第１、第２の連通室10、12、13について、さらに詳細に説明する。
第１の仕切壁15は、ロータリーバルブ３の外周を周方向に等間隔に３分割して得られる正三角形の２つの頂点間にまたがり、４つの互いに独立な吸気通路４1 〜４4 の並設長に及ぶ長さを有している。３つの第２の仕切壁18〜20は、第１の仕切壁15に連設されて、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間を遮断する。第３の仕切壁14は、正三角形の残りの１つの頂点と第１の仕切壁15の一方（図２において上方）の端縁の近傍の点との間にまたがり、中央の２つの互いに独立な吸気通路４2 と４3 の並設長に及ぶ長さを有している。２つの第４の仕切壁16、17は、第３の仕切壁14の左右両端縁にそれぞれ連設されて、左半２つの隣接する吸気通路４1 と４2 間および右半２つの隣接する吸気通路４3 と４4 間をそれぞれ遮断する。第１の連通室10と２つの第２の連通室のうちの他の１つである連通室13とは重なり合っているので、ロータリーバルブ３は、連通室10と連通室12との２つの連通室を有する。
【００４８】
ロータリーバルブ３は、仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのいずれかが第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するように、内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に順次切換可能な制御手段を備えている。この制御手段には、電動もしくは負圧アクチュエータ（図示されず）が使用される。
【００４９】
これらのアクチュエータは、ロータリーバルブ３の一側端側の吸気装置１に配設される。ロータリーバルブ３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。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、ロータリーバルブ３の段階的な作動が可能になり、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。
【００５０】
この制御手段は、内燃機関の回転速度に応じて、ロータリーバルブ３を次のように切換制御する。
先ず、この制御手段は、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１および図２に図示されるように、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのさらに他の１面ｃ側が第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するようにロータリーバルブ３を切換制御する。これにより、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間が仕切壁15、仕切壁18〜20により全て遮断され、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。
【００５１】
そして、吸気集合室５内の吸気は、これらの長い第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５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５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７、図８の▲１▼参照）。
【００５２】
この場合において、吸気集合室５には、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの１面ａ側が面しているので、この１面ａ側が有する第１の連通室10の容積が付加されて、吸気集合室５の容積が増大し、ここにおける吸気圧力振動の反転機能はさらに大きくなり、前記のような効果がさらに助長される。
【００５３】
次に、この制御手段は、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３および図４に図示されるように、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの他の１面ｂ側が第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するようにロータリーバルブ３を切換制御する。これにより、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、それぞれ連通室12、連通室13を介して連通される。
【００５４】
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（連通室12、連通室13）より上流側の各吸気通路部分４1u、４4uの組と４2u、４3u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（連通室12、連通室13）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７、図８の▲２▼参照）。
【００５５】
この場合において、吸気集合室５には、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのさらに他の１面ｃ側が面していて、それが有する仕切壁15が、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を遮断している。このように、仕切壁15は、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間をそれぞれ遮断する遮断壁の構成部材として、また、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を遮断する遮断壁として、両方に兼用されるので、ロータリーバルブ３の内部構造を簡単化することができる。
【００５６】
さらに次に、この制御手段は、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５および図６に図示されるように、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの１面ａ側が第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するようにロータリーバルブ３を切換制御する。これにより、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間が全て連通されるとともに、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５とが、第１の連通室10、２つの連通口111 、114 を介して短絡的に連通される。
【００５７】
そして、吸気集合室５内の吸気は、これらの２つの連通口111 、114 、第１の連通室10、第１〜第４開口７1 〜７4 を介して第１〜第４吸気通路４1 〜４4 に流入し、第１の連通室10より下流側の短い吸気通路部分４1d〜４4dを流れて、各気筒♯１〜♯４に供給される。このとき、比較的大容積に形成される第１の連通室10は吸気集合室５にも開放されているので、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10までの短い吸気通路部分４1d〜４4d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７、図８の▲３▼参照）。
【００５８】
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。
【００５９】
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、単一の吸気集合室５に他端が連通接続される４つの互いに独立な第１〜第４吸気通路４1 〜４4 が並設されているので、各吸気通路４1 〜４4 は互いに交差することがなく、気筒配列方向に吸気装置（吸気マニホールド）１をコンパクトに形成することができて、スペース効率が良い。また、各吸気通路４1 〜４4 の等長化を図ることが容易である。
【００６０】
また、内燃機関の高回転速度域においては、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５とがロータリーバルブ３を介して短絡的に連通されるので、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間の連通室10より上流側の各吸気通路部分（長い吸気通路部分）４1u〜４4uを細くして、低回転速度域をより低回転側に移行させたとしても、高回転速度域において必要な吸気流量を十分に確保することができ、吸気装置１をさらにコンパクトに形成することができる。
【００６１】
しかも、このような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る高い吸気充填効率と高い出力トルクとが、４つの互いに独立な第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の途中と吸気集合室５との間に設けられるロータリーバルブ３を内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換制御することにより得られるので、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、スペースを要さない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。また、ロータリーバルブ３は、その弁体および軸部が第１〜第４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。
【００６２】
また、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 は、丸く湾曲されて形成されており、その湾曲の内部空間に、吸気集合室５と吸気ダクト６とが第１〜第４吸気通路４1 〜４4 により抱持されるようにして設けられているので、吸気装置１を、この面からもさらにコンパクトに形成することができる。
【００６３】
さらに、ロータリーバルブ３は、電動もしくは負圧アクチュエータにより切換作動されるので、ロータリーバルブ３を内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換制御する制御手段の構成が容易である。
【００６４】
さらにまた、ロータリーバルブ３は、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に等間隔に仕切られた仮想３面ａ、ｂ、ｃを有し、該仮想３面ａ、ｂ、ｃ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ることにより、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間もしく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 間を連通もしくは遮断するとともに、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるようにされている。
【００６５】
この結果、ロータリーバルブ３を３段階に切り換える切換手段の構造を簡単化することができるとともに、仮想３面ａ、ｂ、ｃの各面側にそれぞれの可変吸気作用を発揮する構造を付与すればよいので、ロータリーバルブ３の内部構造を比較的簡単に形成することができる。これにより、内燃機関の高回転速度域で、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通する専用の通路を設ける必要もなく、吸気装置１のコンパクト化にさらに資することができる。
【００６６】
なお、第１の連通室10、第２の連通室（連通室12、13）、仕切壁14、15の構造は、本実施形態のものに限定されず、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】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を、吸気通路部分について吸気通路に沿って上半分を切断して仮想して見た概略斜視図であって、内燃機関が低回転速度域にあるときのロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図である。
【図２】図１の可変吸気装置の横断面図である。
【図３】図１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ロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図である。
【図４】図２と同様の図であって、図３の可変吸気装置の横断面図である。
【図５】図１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ロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図である。
【図６】図２と同様の図であって、図５の可変吸気装置の横断面図である。
【図７】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作用を説明するための図である。
【図８】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特性線図である。
【符号の説明】
１…可変吸気装置、２…吸気マニホールド、３…ロータリーバルブ、４1 〜４4 …第１〜第４吸気通路、４1u〜４4u…上流側吸気通路部分、４1d〜４4d…下流側吸気通路部分、５…吸気集合室、６…吸気ダクト、７1 〜７4 …第１〜第４開口、８…本体壁部分、10…第１の連通室、111 、114 …連通口、12、13…２つの第２の連通室、14…第３の仕切壁、15…第１の仕切壁、16、17…２つの第４の仕切壁、18〜20…３つの第２の仕切壁、ａ〜ｃ…仮想３面。
【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】
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、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、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、スペースを要さない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、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が並設され、前記吸気通路の途中と前記吸気集合室との間には、各吸気通路と前記吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブが設けられ、前記ロータリーバルブは、前記内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換可能な制御手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の低回転速度域で、隣接する吸気通路間を遮断し、中回転速度域で、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し、高回転速度域で、隣接する吸気通路間を連通するとともに、各吸気通路と前記吸気集合室とを短絡的に連通するように前記ロータリーバルブを切換制御するようにされている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いるので、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、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が並設される。この結果、各吸気通路は互いに交差することがなく、気筒配列方向に吸気装置（吸気マニホールド）をコンパクトに形成することができて、スペース効率が良い。また、各吸気通路の等長化を図ることが容易である。
【０００９】
また、４つの互いに独立な吸気通路の途中と吸気集合室との間には、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブが設けられ、該ロータリーバルブは、内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換可能な制御手段を備えていて、該制御手段は、内燃機関の低回転速度域で、隣接する吸気通路間を遮断し、中回転速度域で、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し、高回転速度域で、隣接する吸気通路間を連通するとともに、各吸気通路と吸気集合室とを短絡的に連通するように該ロータリーバルブを切換制御するようにされている。
【００１０】
この結果、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、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。
【００１２】
さらに、高回転速度域においては、隣接する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。このように、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。
【００１３】
また、高回転速度域においては、各吸気通路と吸気集合室とがロータリーバルブを介して短絡的に連通されるので、隣接する吸気通路間の連通室より上流側の各吸気通路部分（長い吸気通路部分）を細くして、低回転速度域をより低回転側に移行させたとしても、高回転速度域において必要な吸気流量を十分に確保することができ、吸気装置をさらにコンパクトに形成することができる。
【００１４】
しかも、このような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る高い吸気充填効率と高い出力トルクとが、４つの互いに独立な吸気通路の途中と吸気集合室との間に設けられるロータリーバルブを内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換制御することにより得られるので、バルブやアクチュエータ等の部品の点数が少なく、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、スペースを要さない４気筒内燃機関の可変吸気装置を容易に得ることができる。また、ロータリーバルブは、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。
【００１５】
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、ロータリーバルブは、電動もしくは負圧アクチュエータにより切換作動されるので、ロータリーバルブを内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換制御する制御手段の構成が容易になる。
【００１６】
また、その請求項３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、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が並設され、前記吸気通路の途中と前記吸気集合室との間には、各吸気通路と前記吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブが設けられ、前記ロータリーバルブは、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に等間隔に仕切られた仮想３面を有し、前記仮想３面が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、隣接する吸気通路間を連通もしくは遮断し、かつ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もしくは遮断するとともに、各吸気通路と前記吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断する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。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、前記のように構成されているので、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、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が並設される。この結果、各吸気通路は互いに交差することがなく、気筒配列方向に吸気装置をコンパクトに形成することができて、スペース効率が良い。また、各吸気通路の等長化を図ることが容易である。
【００１８】
また、直列４気筒内燃機関の可変吸気装置が、４つの互いに独立な吸気通路の途中と吸気集合室との間に設けられる単一のロータリーバルブを内燃機関の回転速度に応じて切り換えるようにすることにより得られるので、バルブやアクチュエータ等の部品の点数が少なく、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、スペースを要さない４気筒内燃機関の可変吸気装置を容易に得ることができる。また、ロータリーバルブは、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。
【００１９】
さらに、ロータリーバルブは、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に等間隔に仕切られた仮想３面を有し、該仮想３面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ることにより、隣接する吸気通路間もしく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もしくは遮断するとともに、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるようにされる。
【００２０】
この結果、ロータリーバルブを３段階に切り換える切換手段の構造が簡単化されるとともに、仮想３面の各面側にそれぞれの可変吸気作用を発揮する構造を付与すればよいので、各切換段階に応じて隣接する吸気通路間もしく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もしくは遮断するとともに、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断するロータリーバルブの内部構造を比較的簡単に形成することができる。
【００２１】
また、請求項４記載のように請求項３記載の発明を構成することにより、仮想３面のうちの１面側は、隣接する吸気通路間を連通する第１の連通室を有し、該第１の連通室が、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通する連通路とされる。
【００２２】
この結果、内燃機関の高回転速度域で、隣接する吸気通路間を連通するとともに、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通するロータリーバルブの内部構造を比較的簡単に形成することができる。また、内燃機関の高回転速度域で、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通する専用の通路を設ける必要もない。
【００２３】
また、請求項５記載のように請求項３記載の発明を構成することにより、仮想３面のうちの他の１面側は、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２の連通室を、２対の吸気通路の各々に対して有し、該２つの第２の連通室のうちの１つは、隣接する１対の吸気通路間を連通し、該２つの第２の連通室のうちの他の１つは、離隔する１対の吸気通路間を連通するようにされる。
【００２４】
この結果、内燃機関の中回転速度域で、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ロータリーバルブの内部構造を比較的簡単に形成することができる。
【００２５】
さらに、請求項６記載のように請求項５記載の発明を構成することにより、２つの第２の連通室のうちの他の１つは、仮想３面のうちの１面側が有する隣接する吸気通路間を連通する第１の連通室が可変吸気装置の本体壁により閉鎖されて形成される室部分を含むようにされる。
【００２６】
この結果、内燃機関の中回転速度域で、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離隔する１対の吸気通路間を連通するロータリーバルブの内部構造をさらに簡単に形成することができる。また、第１の連通室を２つの第２の連通室のうちの他の１つの一部に兼用することができて、ロータリーバルブの内部構造をこの面からも簡単化することができる。
【００２７】
また、請求項７記載のように請求項３記載の発明を構成することにより、仮想３面のうちのさらに他の１面側は、隣接する吸気通路間を遮断する仕切壁を有し、該仕切壁が、ロータリーバルブの回転に伴い、各吸気通路と吸気集合室との間を遮断することができるようにされる。
【００２８】
この結果、内燃機関の低回転速度域で、隣接する吸気通路間を遮断するロータリーバルブの内部構造を比較的簡単に形成することができる。また、各吸気通路と吸気集合室との間を遮断するロータリーバルブの内部構造を、隣接する吸気通路間を遮断する仕切壁を兼用して、比較的簡単に形成することができる。
【００２９】
さらにまた、請求項８記載のように請求項３記載の発明を構成することにより、ロータリーバルブは、その内部に４つの互いに独立な通路と２つの連通室とを有し、該４つの互いに独立な通路は、ロータリーバルブの外周を周方向に等間隔に３分割して得られる正三角形の２つの頂点間にまたがり、４つの互いに独立な吸気通路の並設長に及ぶ長さを有する第１の仕切壁と、該第１の仕切壁に起立して連設されて、隣接する吸気通路間を遮断する３つの第２の仕切壁とにより区画形成され、外方に向けて開放されており、該２つの連通室のうちの１つは、該正三角形の残りの１つの頂点と該第１の仕切壁の一方の端縁もしくは該端縁近傍の点との間にまたがり、中央の２つの互いに独立な吸気通路の並設長に及ぶ長さを有する第３の仕切壁と、少なくとも該第３の仕切壁に起立して連設されて、左半２つの隣接する吸気通路間および右半２つの隣接する吸気通路間をそれぞれ遮断する２つの第４の仕切壁とにより区画形成され、外方に向けて開放されており、該２つの連通室のうちの他の１つは、該４つの互いに独立な通路および該２つの連通室のうちの１つを除いた空間により形成され、外方に向けて開放されているようにされる。
【００３０】
この結果、ロータリーバルブを内燃機関の回転速度に応じて切り換えて、隣接する吸気通路間もしく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もしくは遮断するとともに、各吸気通路と吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブの内部構造を、ロータリーバルブの内部を第１〜第４の仕切壁により仕切って、４つの互いに独立な通路と２つの連通室とを形成するという、比較的簡単な方法により得ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図８に図示される本願の請求項１ないし請求項８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を吸気通路部分について吸気通路に沿って上半分を切断して仮想して見た概略斜視図であって、内燃機関が低回転速度域にあるときのロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図、図２は、図１の可変吸気装置の横断面図であって、吸気通路を完全体で示した図、図３は、図１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ロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図、図４は、図２と同様の図であって、図３の可変吸気装置の横断面図、図５は、図１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ロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図、図６は、図２と同様の図であって、図５の可変吸気装置の横断面図、図７は、図１の可変吸気装置の作用を説明するための図、図８は、図１の可変吸気装置の特性線図である。なお、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。
【００３２】
図１および図２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、単一の吸気集合室５に他端が連通接続された４つの互いに独立な第１〜第４吸気通路４1 〜４4 が並設されて構成された吸気マニホールド２を備えている。
【００３３】
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。
【００３４】
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 、４3 とである。
【００３５】
第１〜第４吸気通路４1 〜４4 は、略等長にされ、図２に図示されるように、丸く内側に巻き込まれるようにして湾曲されて形成されており、その先端に吸気集合室５が連通接続されている。この吸気集合室５は、この吸気集合室５に隣接して設けられる吸気ダクト６とともに、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の湾曲の内部空間に抱持されるようにして設けられている。
【００３６】
図示されないエアクリーナ、スロットルボディを経て吸気ダクト６に導かれた吸気は、次いで、比較的大容積からなる吸気集合室５に流入し、ここに集合させられる。そして、内燃機関の回転数が低中回転速度域にあるとき、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。吸気ダクト６と吸気集合室５との連通路は、図示されてはいないが、吸気集合室５の長さ方向の中央部に設けられ、これにより、吸気集合室５から各気筒♯１〜♯４に至る第１〜第４吸気通路４1 〜４4 を含む吸気通路長の等長化が図られている。
【００３７】
第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれの途中の底壁には、正面視略矩形状の第１〜第４開口７1 〜７4 が形成されており、これらの第１〜第４開口７1 〜７4 からその一部を第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれに露出させるようにして、また、その軸方向から側面視した場合、その一部を第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれに突出させるようにして（図２参照）、単一体からなるロータリーバルブ３が設けられている。
【００３８】
このロータリーバルブ３は、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 のそれぞれの途中と吸気集合室５との間にあって、後述するように内燃機関の回転速度に応じて切り換えられることにより、このロータリーバルブ３内の後述する連通室10、２つの連通口111 、114 と第１〜第４開口７1 〜７4 とを介して各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通もしくは遮断することができる。
【００３９】
吸気集合室５と吸気ダクト６との間を部分的に仕切る吸気マニホールド２の本体壁部分８は、ロータリーバルブ３の仮想略１／３外周円周面に対向する円弧状面を有し、ロータリーバルブ３の回転動を支持するとともに、ロータリーバルブ３内に形成される後述する第１連通室10、第２の連通室（連通室12、連通室13）を塞ぐ役目をする。
【００４０】
次に、ロータリーバルブ３の構造と作用、効果について詳細に説明する。
ロータリーバルブ３は、図２に図示されるように、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に等間隔に仕切られた仮想３面ａ、ｂ、ｃを有し、これら仮想３面ａ、ｂ、ｃが内燃機関の回転速度に応じて周方向に３段階に順次切り換えられることにより、以下に詳しく説明されるように、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間もしく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４1 と４4 、４2 と４3 間を連通もしくは遮断するとともに、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるようにされている。
【００４１】
ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの１面ａ側は、図５および図６に図示されるように、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間を連通する第１の連通室10を有する。この第１の連通室10は、図３に図示されるように、他の１面ｂ側において、第１、第４吸気通路４1 、４4 の第１、第４開口７1 、７4 に合致するように形成された連通口111 、114 と連通状態にあるので、ロータリーバルブ３が図５および図６に図示される回転位置にあるとき、吸気集合室５内の吸気は、これら第１の連通室10、２つの連通口111 、114 （これらの連通口111 、114 は、吸気集合室５に面している。）を介してロータリーバルブ３内を横断し、かつ、その軸と平行な方向に流れて、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 にそれぞれ流出することができる。このようにして、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間が短絡的に連通される。
【００４２】
ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの他の１面ｂ側は、図３および図４に図示されるように、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 間をそれぞれ連通する第２の連通室を、これら２対の吸気通路の各対について有している。
【００４３】
これら２つの第２の連通室のうちの１つは、隣接する１対の第２、第３吸気通路４2 、４3 間を連通する連通室12であり、他の１つは、離隔する１対の第１、第４吸気通路４1 、４4 間を連通する連通室13である。この後者の連通室13は、前記した第１の連通室10と重なり合っている。この第１の連通室10は、ロータリーバルブ３が図３および図４に図示される回転位置にあるとき、吸気マニホールド２の本体壁部分８により閉鎖されており、その２つの連通口111 、114 に連通する両端部分のみが、第１、第４開口７1 、７4 を介して第１、第４吸気通路４1 、４4 に開放されている。このように、吸気マニホールド２の本体壁部分８は、ロータリーバルブ３の外周の略１／３円弧長を閉鎖する。
【００４４】
第２の連通室のうちの１つである連通室12は、１面ａ側と他の１面ｂ側とを第２、第３吸気通路４2 、４3 にまたがる長さ範囲において仕切る仕切壁（第３の仕切壁）14と、１面ａ側および他の１面ｂ側とさらに他の１面ｃ側とをロータリーバルブ３の全長にわたって仕切る仕切壁（第１の仕切壁）15と、第１、第２吸気通路４1 、４2 間を仕切る仕切壁（第４の仕切壁の１）16と、第３、第４吸気通路４3 、４4 間を仕切る仕切壁（第４の仕切壁の２）17とにより囲まれて形成されている。仕切壁（第３の仕切壁）14は、連通室12の断面積が第２、第３吸気通路４2 、４3 の各吸気通路の断面積に略等しくなるように、ロータリーバルブ３の内方に凹まされた形状に形成されている。
【００４５】
ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのさらに他の１面ｃ側は、図１および図２に図示されるように、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間をそれぞれ遮断する仕切壁を有している。この仕切壁は、これらの吸気通路間をそれぞれ仕切る三日月状仕切壁（第２の仕切壁の１〜３）18〜20と、前記した仕切壁（第１の仕切壁）15とから構成されている。そして、ロータリーバルブ３が図１および図２に図示される回転位置にあるとき、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間をそれぞれ遮断して、完全に独立した長い吸気通路４1 〜４4 を形成する４つの通路部分をそれぞれ提供する。
【００４６】
この仕切壁15は、各吸気通路４1 〜４4 の通路長さ方向に沿う断面形状を変化させないように、各通路内に突出するように湾曲され、また、各吸気通路４1 〜４4 の通路長さ方向と直交する方向に沿う断面形状を変化させないように、ロータリーバルブ内方にわずかに凹むように湾曲されて、形成されている。
【００４７】
第１〜第４の仕切壁14〜20、第１、第２の連通室10、12、13について、さらに詳細に説明する。
第１の仕切壁15は、ロータリーバルブ３の外周を周方向に等間隔に３分割して得られる正三角形の２つの頂点間にまたがり、４つの互いに独立な吸気通路４1 〜４4 の並設長に及ぶ長さを有している。３つの第２の仕切壁18〜20は、第１の仕切壁15に連設されて、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間を遮断する。第３の仕切壁14は、正三角形の残りの１つの頂点と第１の仕切壁15の一方（図２において上方）の端縁の近傍の点との間にまたがり、中央の２つの互いに独立な吸気通路４2 と４3 の並設長に及ぶ長さを有している。２つの第４の仕切壁16、17は、第３の仕切壁14の左右両端縁にそれぞれ連設されて、左半２つの隣接する吸気通路４1 と４2 間および右半２つの隣接する吸気通路４3 と４4 間をそれぞれ遮断する。第１の連通室10と２つの第２の連通室のうちの他の１つである連通室13とは重なり合っているので、ロータリーバルブ３は、連通室10と連通室12との２つの連通室を有する。
【００４８】
ロータリーバルブ３は、仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのいずれかが第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するように、内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に順次切換可能な制御手段を備えている。この制御手段には、電動もしくは負圧アクチュエータ（図示されず）が使用される。
【００４９】
これらのアクチュエータは、ロータリーバルブ３の一側端側の吸気装置１に配設される。ロータリーバルブ３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。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、ロータリーバルブ３の段階的な作動が可能になり、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。
【００５０】
この制御手段は、内燃機関の回転速度に応じて、ロータリーバルブ３を次のように切換制御する。
先ず、この制御手段は、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１および図２に図示されるように、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのさらに他の１面ｃ側が第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するようにロータリーバルブ３を切換制御する。これにより、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間が仕切壁15、仕切壁18〜20により全て遮断され、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。
【００５１】
そして、吸気集合室５内の吸気は、これらの長い第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５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５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７、図８の▲１▼参照）。
【００５２】
この場合において、吸気集合室５には、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの１面ａ側が面しているので、この１面ａ側が有する第１の連通室10の容積が付加されて、吸気集合室５の容積が増大し、ここにおける吸気圧力振動の反転機能はさらに大きくなり、前記のような効果がさらに助長される。
【００５３】
次に、この制御手段は、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３および図４に図示されるように、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの他の１面ｂ側が第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するようにロータリーバルブ３を切換制御する。これにより、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、それぞれ連通室12、連通室13を介して連通される。
【００５４】
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（連通室12、連通室13）より上流側の各吸気通路部分４1u、４4uの組と４2u、４3u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（連通室12、連通室13）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７、図８の▲２▼参照）。
【００５５】
この場合において、吸気集合室５には、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちのさらに他の１面ｃ側が面していて、それが有する仕切壁15が、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を遮断している。このように、仕切壁15は、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間をそれぞれ遮断する遮断壁の構成部材として、また、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を遮断する遮断壁として、両方に兼用されるので、ロータリーバルブ３の内部構造を簡単化することができる。
【００５６】
さらに次に、この制御手段は、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５および図６に図示されるように、ロータリーバルブ３の仮想３面ａ、ｂ、ｃのうちの１面ａ側が第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の第１〜第４開口７1 〜７4 に面するようにロータリーバルブ３を切換制御する。これにより、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間が全て連通されるとともに、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５とが、第１の連通室10、２つの連通口111 、114 を介して短絡的に連通される。
【００５７】
そして、吸気集合室５内の吸気は、これらの２つの連通口111 、114 、第１の連通室10、第１〜第４開口７1 〜７4 を介して第１〜第４吸気通路４1 〜４4 に流入し、第１の連通室10より下流側の短い吸気通路部分４1d〜４4dを流れて、各気筒♯１〜♯４に供給される。このとき、比較的大容積に形成される第１の連通室10は吸気集合室５にも開放されているので、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10までの短い吸気通路部分４1d〜４4d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７、図８の▲３▼参照）。
【００５８】
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。
【００５９】
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、単一の吸気集合室５に他端が連通接続される４つの互いに独立な第１〜第４吸気通路４1 〜４4 が並設されているので、各吸気通路４1 〜４4 は互いに交差することがなく、気筒配列方向に吸気装置（吸気マニホールド）１をコンパクトに形成することができて、スペース効率が良い。また、各吸気通路４1 〜４4 の等長化を図ることが容易である。
【００６０】
また、内燃機関の高回転速度域においては、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５とがロータリーバルブ３を介して短絡的に連通されるので、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間の連通室10より上流側の各吸気通路部分（長い吸気通路部分）４1u〜４4uを細くして、低回転速度域をより低回転側に移行させたとしても、高回転速度域において必要な吸気流量を十分に確保することができ、吸気装置１をさらにコンパクトに形成することができる。
【００６１】
しかも、このような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る高い吸気充填効率と高い出力トルクとが、４つの互いに独立な第１〜第４吸気通路４1 〜４4 の途中と吸気集合室５との間に設けられるロータリーバルブ３を内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換制御することにより得られるので、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、スペースを要さない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。また、ロータリーバルブ３は、その弁体および軸部が第１〜第４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。
【００６２】
また、第１〜第４吸気通路４1 〜４4 は、丸く湾曲されて形成されており、その湾曲の内部空間に、吸気集合室５と吸気ダクト６とが第１〜第４吸気通路４1 〜４4 により抱持されるようにして設けられているので、吸気装置１を、この面からもさらにコンパクトに形成することができる。
【００６３】
さらに、ロータリーバルブ３は、電動もしくは負圧アクチュエータにより切換作動されるので、ロータリーバルブ３を内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換制御する制御手段の構成が容易である。
【００６４】
さらにまた、ロータリーバルブ３は、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に等間隔に仕切られた仮想３面ａ、ｂ、ｃを有し、該仮想３面ａ、ｂ、ｃ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ることにより、隣接する吸気通路４1 と４2 、４2 と４3 、４3 と４4 間もしく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 間を連通もしくは遮断するとともに、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるようにされている。
【００６５】
この結果、ロータリーバルブ３を３段階に切り換える切換手段の構造を簡単化することができるとともに、仮想３面ａ、ｂ、ｃの各面側にそれぞれの可変吸気作用を発揮する構造を付与すればよいので、ロータリーバルブ３の内部構造を比較的簡単に形成することができる。これにより、内燃機関の高回転速度域で、各吸気通路４1 〜４4 と吸気集合室５との間を短絡的に連通する専用の通路を設ける必要もなく、吸気装置１のコンパクト化にさらに資することができる。
【００６６】
なお、第１の連通室10、第２の連通室（連通室12、13）、仕切壁14、15の構造は、本実施形態のものに限定されず、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】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を、吸気通路部分について吸気通路に沿って上半分を切断して仮想して見た概略斜視図であって、内燃機関が低回転速度域にあるときのロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図である。
【図２】図１の可変吸気装置の横断面図である。
【図３】図１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ロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図である。
【図４】図２と同様の図であって、図３の可変吸気装置の横断面図である。
【図５】図１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ロータリーバルブの回転状態と吸気の流れ状態とを併せて示した図である。
【図６】図２と同様の図であって、図５の可変吸気装置の横断面図である。
【図７】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作用を説明するための図である。
【図８】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特性線図である。
【符号の説明】
１…可変吸気装置、２…吸気マニホールド、３…ロータリーバルブ、４1 〜４4 …第１〜第４吸気通路、４1u〜４4u…上流側吸気通路部分、４1d〜４4d…下流側吸気通路部分、５…吸気集合室、６…吸気ダクト、７1 〜７4 …第１〜第４開口、８…本体壁部分、10…第１の連通室、111 、114 …連通口、12、13…２つの第２の連通室、14…第３の仕切壁、15…第１の仕切壁、16、17…２つの第４の仕切壁、18〜20…３つの第２の仕切壁、ａ〜ｃ…仮想３面。
Claims (8)
- 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、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が並設され、
前記吸気通路の途中と前記吸気集合室との間には、各吸気通路と前記吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブが設けられ、
前記ロータリーバルブは、前記内燃機関の回転速度に応じて等間隔に３段階に切換可能な制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記内燃機関の低回転速度域で、隣接する吸気通路間を遮断し、
中回転速度域で、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し、
高回転速度域で、隣接する吸気通路間を連通するとともに、各吸気通路と前記吸気集合室とを短絡的に連通するように前記ロータリーバルブを切換制御するようにされていることを特徴とする直列４気筒内燃機関の可変吸気装置。 - 前記ロータリーバルブは、電動もしくは負圧アクチュエータにより切換作動される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。
- 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、単一の吸気集合室に他端が連通接続される４つの互いに独立な吸気通路が並設され、
前記吸気通路の途中と前記吸気集合室との間には、各吸気通路と前記吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断することができるロータリーバルブが設けられ、
前記ロータリーバルブは、その外周に、その軸方向から側面視して周方向に等間隔に仕切られた仮想３面を有し、前記仮想３面が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、隣接する吸気通路間を連通もしくは遮断し、かつ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もしくは遮断するとともに、各吸気通路と前記吸気集合室との間を短絡的に連通もしくは遮断する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。 - 前記仮想３面のうちの１面側は、隣接する吸気通路間を連通する第１の連通室を有し、前記第１の連通室が、各吸気通路と前記吸気集合室との間を短絡的に連通する連通路とされたことを特徴とする請求項３記載の直列４気筒内燃機関の可変吸気装置。
- 前記仮想３面のうちの１面側は、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２の連通室を、２対の吸気通路の各対について有し、
前記２つの第２の連通室のうちの１つは、隣接する１対の吸気通路間を連通し、前記２つの第２の連通室のうちの他の１つは、離隔する１対の吸気通路間を連通するようにされたことを特徴とする請求項３記載の直列４気筒内燃機関の可変吸気装置。 - 前記２つの第２の連通室のうちの１つは、前記仮想３面のうちの他の１面側が有する隣接する吸気通路間を連通する第１の連通室が前記可変吸気装置の本体壁により閉鎖されて形成される室部分を含むようにされたことを特徴とする請求項５記載の直列４気筒内燃機関の可変吸気装置。
- 前記仮想３面のうちの１面側は、隣接する吸気通路間を遮断する仕切壁を有し、前記仕切壁が、前記ロータリーバルブの回転に伴い、各吸気通路と前記吸気集合室との間を遮断することができるようにされたことを特徴とする請求項３記載の直列４気筒内燃機関の可変吸気装置。
- 前記ロータリーバルブは、その内部に４つの互いに独立した通路と２つの連通室とを有し、
前記４つの互いに独立した通路は、前記ロータリーバルブの外周を周方向に等間隔に３分割して得られる正三角形の２つの頂点間にまたがり、前記４つの互いに独立な吸気通路の並設長に及ぶ長さを有する第１の仕切壁と、前記第１の仕切壁に連設されて、隣接する 吸気通路間を遮断する３つの第２の仕切壁とにより区画形成され、外方に向けて開放されており、
前記２つの連通室のうちの１つは、前記正三角形の残りの１つの頂点と前記第１の仕切壁の一方の端縁もしくは該端縁近傍の点との間にまたがり、中央の２つの互いに独立な吸気通路の並設長に及ぶ長さを有する第３の仕切壁と、少なくとも前記第３の仕切壁に連設されて、左半２つの隣接する吸気通路間および右半２つの隣接する吸気通路間をそれぞれ遮断する２つの第４の仕切壁とにより区画形成され、外方に向けて開放されており、
前記２つの連通室のうちの他の１つは、前記４つの互いに独立した通路および前記２つの連通室のうちの１つを除いた空間により形成され、外方に向けて開放されていることを特徴とする請求項３記載の直列４気筒内燃機関の可変吸気装置。
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