JP4561445B2 - 多気筒エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は多気筒エンジンの吸気装置に関し、特に、インパルス（気筒内に導入される高圧の圧力波）を生成するパルス発生装置を備えた多気筒エンジンの吸気装置に関する。

従来より、インテークマニホールドのサージタンクと、このサージタンクから分岐して各気筒の吸気ポートに接続された分岐管とが設けられた多気筒エンジンの吸気装置において、体積効率を高める技術が種々開発されている。

例えば、非特許文献１には、インパルスによる低回転領域のトルクアップを図る技術が開示されている。その構成では、インテークマニホールドの分岐管途中に、当該分岐管の経路方向にストロークする電磁弁を設け、吸気行程の途中までは、電磁弁を閉じて負圧を形成し、吸気行程の下死点近傍にて電磁弁を開放することによって、急激に気筒内に空気を供給する構成が開示されている。

また、特許文献１、非特許文献２には、インパルスを生成する装置として、フラップ弁を用いてパルスを発生させる装置が開示されている。
特開２０００−２４８９４６号公報 Impulse charging boosts torque at low speed , Findlay Publications社 「European Automotive Design」２００４年２月号掲載 Development of an Actuator for a Fast Moving Flap for impulse Charging , Findlay Publications社 「European Automotive Design」２００３年１月号掲載

このようにパルス発生装置を設ける場合に、吸気行程途中での圧力波の立ち上がりが急速であるほど体積効率の向上に有利であるため、圧力波生成のための弁の開弁速度はできるだけ速くすることが望ましく、また、パルス発生装置を構成する部材による吸気抵抗は小さくすることが要求される。

ところが、非特許文献１の構成では、電磁弁が吸気通路の経路方向に移動するものであるため、吸気の流れを阻害し、吸気抵抗が非常に大きくなることになる。そのため、体積効率が低下するばかりでなく、低回転領域で負圧を生成した後、瞬間的に開弁する動作を行わせると、甚大な脈動が生じ、大きな異音が発生するため、実用化は困難であった。

他方、特許文献１や非特許文献２の構成では、フラップ弁を開閉する構成であるため、吸気管を通過する空気の抵抗を受けやすい。また低中速回転領域といえども、吸気弁の開閉タイミングに同期させて開閉制御を実現することは極めて困難であった。

また、これらの従来の装置では、特に多気筒エンジンに適用する場合に、吸気装置全体をコンパクトに構成することが難しかった。

本発明は上記の事情に鑑み、多気筒エンジンの吸気装置にパルス発生装置をコンパクトに組み込むことができるとともに、パルス発生装置を構成する部材による吸気抵抗を小さくし、かつ、パルス発生装置における弁の動作速度が過度に高くならないようにしつつ、開弁速度を速くし、効果的に圧力波を生じさせて、体積効率を高めることができる多気筒エンジンの吸気装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は、複数の気筒の各吸気ポートに空気を供給する吸気管と、各吸気管の上流端がそれぞれ開口する集合部とを有し、各気筒の吸気行程に対応して、吸気ポートの開弁期間内の吸気行程途中で開弁して、気筒内に高圧波を生成するパルス発生装置を備えた多気筒エンジンの吸気装置であって、上記パルス発生装置は、上記集合部に内蔵されるロータリバルブと、このロータリバルブを回転させる駆動手段とを備え、上記集合部の内壁がクランクシャフトと平行に軸心をもつ中空円筒状に形成されて、上記ロータリバルブがこの集合部内壁に周接する状態で集合部内に回転自在に配置され、上記集合部において、燃焼順序が隣り合う２つの気筒の各吸気管上流端の開口位置が、両気筒の吸気行程の位相差分に相当するクランク角の１／２である所定回転角だけ集合部内壁の周方向に互いに位相をずらせた配置とされるとともに、この所定回転角を成す両開口間に存在する集合部内壁の周方向範囲が１つの吸気管の開口の周方向範囲よりも大きくなるように上記各開口の周方向範囲が設定され、上記ロータリバルブは、上記駆動手段により、上記両気筒のうちで吸気行程が先行する一方の気筒の吸気管上流端開口位置から上記所定回転角を成す開口間を通って他方の気筒の吸気管上流端開口位置へ向かう回転方向に、クランクシャフトの１／２回転で回転するように駆動され、このロータリバルブには周方向に１つの開口が形成され、この１つの開口で上記２つの吸気管上流端開口を開閉するように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によると、上記集合部に内蔵された１つのロータリバルブにより各気筒に対して高圧波が生成され、さらに、燃焼順序が隣り合う２つの気筒の吸気管上流端開口がロータリバルブの１つの開口で開閉されるようになっているため、集合部及びロータリバルブがコンパクト化される。

しかも、ロータリバルブがクランクシャフトの回転の１／２で回転し、上記２つの気筒の吸気管上流端の開口位置が両気筒の吸気行程の位相差分に相当するクランク角の１／２の回転角だけ周方向にずれるという制約のもとで、開口間に存在する集合部内壁の周方向範囲が吸気管上流端開口の周方向範囲よりも大きくなるように、吸気管上流端開口の周方向範囲を小さくしているため、ロータリバルブの開弁速度が速められる。これにより、高圧波生成作用が高められ、体積効率が高められる。

上記ロータリバルブにおいて、周方向における開口の区間が閉塞部分の区間よりも大きく形成されていることが好ましい。このようにすると、吸気弁が閉じた後も比較的長い期間、吸気管上流端開口に対してロータリバルブが開いた状態となるため、吸気弁閉弁直後に吸気管中に生じる脈動を集合部で吸収する作用が確保される。

また、本発明の吸気装置において、燃焼順序が隣り合わない気筒同士の吸気管の上流端が上記集合部に個別に開口し、これら吸気管上流端の開口が、集合部内壁の周方向において同一で、軸方向に相違する位置に配置され、上記ロータリバルブには、燃焼順序が隣り合わない気筒同士の吸気管の開口にそれぞれ対応する軸方向の位置で、かつ、これらの気筒の吸気行程の位相差分に相当するクランク角の１／２の回転角だけ位相をずらせた複数の位置に開口が設けられていることが好ましい。

このようにすると、燃焼順序が隣り合わない気筒同士が存在する多気筒エンジンにおいても、集合部及びロータリバルブをコンパクトに構成することができる。

また、エンジンは燃焼順序が隣り合う気筒の吸気行程の位相差分に相当するクランク角が１８０°の４サイクルエンジンである場合、燃焼順序が隣り合う２つの気筒に接続された２つの吸気管の上記集合部に対する開口位置が、集合部内壁の周方向において９０°だけ位相をずらせた配置とされ、この両開口間の集合部内壁の周方向範囲が、この両開口の周方向範囲を合わせた長さよりも大きく設定されている構成とする。

これにより、燃焼順序が隣り合う気筒の吸気行程の位相差が１８０°の４サイクルエンジン、例えば４気筒４サイクルエンジンにおいて、集合部及びロータリバルブをコンパクト化することができるとともに、ロータリバルブの開弁速度を速めて、体積効率を効果的に高めることができる。

上記の燃焼順序が隣り合う気筒は、気筒列方向に隣り合うように配置されていることが好ましい。このようにすると、集合部の軸方向長さが短縮されることと関連して、各気筒の吸気管の等長化が可能となる。

また、各気筒の行程容積に対する吸気ポート下流端から吸気管上流端の開口までの独立通路容積の割合が７０％〜１３０％の範囲に設定されていることが好ましい。このようにすると、各気筒の吸気管の等長化が図られつつ、各気筒の行程容積と上記独立通路容積との割合が適正に設定され、より効果的に体積効率が高められる。

また、本発明は、各列毎にそれぞれ複数の気筒が配設された複数の気筒列を備えた多気筒エンジンに適用することもでき、この場合、各気筒列に対してそれぞれ吸気集合部が設けられるとともに、各気筒列毎にそれぞれ、上記のような構成の吸気装置が設けられるようにすればよい。

以上説明したように、本発明によれば、パルス発生装置及びこれが組み込まれる吸気系をコンパクトに構成することができ、しかも、高圧波生成作用を高め、体積効率を充分に高めることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１は本発明の実施の一形態に係る４サイクル火花点火式多気筒エンジン１０の正面図、図２は同エンジン１０の左側面図、図３は同エンジン１０の断面図である。

各図を参照して、このエンジン１０は、シリンダブロック１１およびこのシリンダブロック１１の上部に一体化されたシリンダヘッド１２を一体に有し、これらに複数の気筒が設けられている。図示のエンジン１０は直列４気筒エンジンであって、４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄが１列に並んで設けられている。以下、これらの気筒をエンジン１０の前方から順に第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄと呼ぶ。

各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、クランクシャフト３に連結されたピストン４が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室１５が形成されている。

シリンダヘッド１２には、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１５毎に点火プラグ１６が固定されている。各点火プラグ１６は、その先端が対応する燃焼室１５の内部に頂部から臨むように設置されている。

また、シリンダヘッド１２には、前記気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に燃焼室１５に向かって開口する吸気ポート１７、排気ポート１８がそれぞれ形成されているとともに、これらのポート１７、１８には、吸気弁１９および排気弁２０がそれぞれ装備されている。

各吸気ポート１７には燃料噴射弁２１が設けられている。この燃料噴射弁２１は、ニードル弁およびソレノイドを内蔵している。

吸気弁１９および排気弁２０は、エンジン１０に支承された吸気弁用および排気弁用のカムシャフト２２、２３によって、所定位相差で同期して吸気ポート１７、排気ポート１８を開閉するように構成されている。各カムシャフト２２、２３は、図略の可変バルブタイミング機構によって、それぞれ位相を変位可能に構成されている。

当実施形態に係る吸気装置４０は、エンジン１０の側部に固定されるインテークマニホールド４１と、吸気行程途中で気筒内に高圧波を生成するパルス発生装置５０とを備えている。

インテークマニホールド４１は、図略の支持部材を介してエンジン１０に固定されており、エンジン１０の前後方向（各気筒１２Ａ〜１２Ｄが並んでいる方向）に水平に延びる集合部としてのサージタンク４２と、このサージタンク４２に接続され、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの吸気ポート１７に空気を供給する気筒別の吸気管４３Ａ〜４３Ｄとを一体に有している。図示の４気筒エンジンでは、第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄにそれぞれ対応する第１〜第４吸気管４３Ａ〜４３Ｄを有している。

サージタンク４２の後端部には、スロットルボディ４７が固定されており、このスロットルボディ４７の内部には、図略のスロットルバルブが内蔵されている。

サージタンク４２は、吸気管４３Ａ〜４３Ｄと連通することによって、各吸気管４３Ａ〜４３Ｄの差圧を吸収し、異音やセンサの誤作動を防止する機能を果たすものである。当実施形態において、このサージタンク４２の気筒列方向の長さＳＬは、各吸気管４３Ａ〜４３Ｄの気筒列方向における下流端側の間隔ＤＬよりも短くなるように設定されている（図２参照）。

各吸気管４３Ａ〜４３Ｄは、気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に設けられ、正面視略Ｌ字形に湾曲した状態で、それぞれ対応する気筒１２Ａ〜１２Ｄをサージタンク４２と連通させている。図示の実施形態において、各吸気管４３Ａ〜４３Ｄは、その吸気通路ＰＨ１〜ＰＨ４の通路長（当実施形態においては、吸気ポート１７からサージタンク４２までの長さ）がほぼ同じ長さに設定されている。各吸気通路ＰＨ１〜ＰＨ４の通路長は、５００ｍｍ以内に設定されており、これによって、後述するロータリバルブ５１によるトルクへのレスポンスの向上を図っている。さらに、「吸気通路／行程容積率」（各気筒の単一の行程容積に対する吸気ポート１７の下流端から後記ロータリバルブ５１の開口５２、５３までの単一の吸気通路容積の割合）は、７０パーセント以上１３０パーセント以下の範囲に設定されている。この容積は、エンジンの中速運転領域において、吸気が同調共鳴する固有振動数に対応するように決定される。この結果、エンジンの中速運転領域で通路長設定による慣性過給効果を発揮させ、体積効率を高めることが可能なる。

また、上記パルス発生装置５０は、サージタンク４２に内蔵されるロータリバルブ５１と、このロータリバルブ５１を回転させる駆動手段とを備えている。

ここで、図１を参照して、吸気弁１９のカムシャフト２２、排気弁２０のカムシャフト２３、並びにパルス発生装置５０のロータリバルブ５１を回転駆動するための駆動手段を説明する。

まず、エンジン１０の前面には、クランクシャフト３に固定された出力プーリ８０が配置されているとともに、吸気弁１９のカムシャフト２２、並びに排気弁２０のカムシャフト２３には、無端のカムチェーン８１によって出力プーリ８０と連結される可変バルブタイミング機構１２０Ａ、１２０Ｂが取り付けられている。さらに、エンジン１０のシリンダヘッド１２には、チェーンケース１０２が付設され、このチェーンケース１０２には、ロータリバルブ５１を駆動するための駆動軸８６がクランクシャフト３と平行に軸支されている。この駆動軸８６には可変バルブタイミング機構１２０Ｃが取り付けられており、駆動軸８６の背後に設けられた動力伝達機構を介して、ロータリバルブ５１が開弁タイミングを変更可能に回転駆動されるようになっている。この可変バルブタイミング機構１２０Ｃは、カムチェーン８８を介して吸気弁１９の可変バルブタイミング機構１２０Ａと同期駆動されるように連結されている。

上記各可変バルブタイミング機構１２０Ａ〜１２０Ｃには、それぞれ、これらの作動油を制御するＯＣＶ（Ｏｉｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ）システムが設けられている。これら、可変バルブタイミング機構１２０Ａ〜１２０Ｃ並びにＯＣＶシステムの詳細な構成については、本件出願人が先に提案している特開２００２−２４２６１７号に開示されているので、その詳細については省略する。

なお、上記各可変バルブタイミング機構１２０Ａ〜１２０Ｃは、図外のコントロールユニットによって制御され、これにより、吸排気弁の開閉タイミング及びロータリバルブ５１の開閉タイミングがエンジンの運転状態に応じて変更されるようになっている。

次に、図２及び図３と、パルス発生装置５０の要部の概略斜視図である図４とを参照しつつ、パルス発生装置５０及びこれを組み込んだサージタンク４２の具体的構成を説明する。

サージタンク４２の内壁は中空円筒状に形成され、ロータリバルブ５１は、円筒形部材であって、その外周面がサージタンク４２の内壁に摺接した状態で、回転自在に配置されている。そして、ロータリバルブ５１は、内周側の吸気通路を各吸気管４３Ａ〜４３Ｄの吸気通路ＰＨ１〜ＰＨ４と所定のタイミングで連通する機能を奏するものである。

上記サージタンク４２において、燃焼順序が隣り合う２つの気筒の各吸気管上流端の開口位置が、両気筒の吸気行程の位相差分に相当するクランク角の１／２である所定回転角だけサージタンク内壁（集合部内壁）の周方向に互いに位相をずらせた配置とされる。また、燃焼順序が隣り合わない気筒同士の吸気管の上流端がサージタンクに個別に開口し、これら吸気管上流端の開口が、サージタンク内壁の周方向において同一で、軸方向に相違する位置に配置されている。これに対し、ロータリバルブ５１には、燃焼順序が隣り合わない気筒同士の吸気管上流端の開口にそれぞれ対応する軸方向位置に１つずつ開口が形成され、この１つずつの開口で、燃焼順序が隣り合う２つずつの気筒に対応する吸気管上流端開口を開閉するように構成されている。

このような吸気管上流端開口及びロータリバルブ５１の開口の配置を、図示の直列４気筒エンジンについて具体的に説明する。

この直列４気筒エンジンでは、吸気行程を迎える順番は、第１気筒１２Ａ、第３気筒１２Ｃ、第４気筒１２Ｄ、第２気筒１２Ｂとなるように設定されている。この結果、第１気筒１２Ａが吸気行程を迎える時点を起点とすると、各気筒と行程の関係は、表１の通りとなる。

これらの気筒のうちで第２気筒１２Ｂと第１気筒１２Ａは燃焼順序が隣リ合うとともに配置が気筒列方向に隣り合っており、また、第３気筒１２Ｃと第４気筒１２Ｄも燃焼順序が隣リ合うとともに配置が気筒列方向に隣り合っている。

そこで、当実施形態では、サージタンク４２の所定軸方向位置（前方寄りの位置）において、第２吸気管４３Ｂの開口４４Ｂに対して第１吸気管４３Ａの開口４４Ａが、一定の周方向（ロータリバルブ回転方向）に９０°位相がずれて配置されるとともに、これらとは軸方向に相違する位置（後方寄りの位置）において、第３吸気管４３Ｃの開口４４Ｃに対して第４気筒１２Ｄの開口４４Ｄが、一定の周方向（ロータリバルブ回転方向）に９０°位相がずれて配置されている。さらに、第１吸気管４３Ａの開口４４Ａと第４吸気管４３Ｄの開口４４Ｄとが周方向において同一位相になるとともに、第２吸気管４３Ｂの開口４４Ｂと第３吸気管４３Ｃの開口４４Ｃとが同一位相になるように配置されている（図４参照）。

一方、ロータリバルブ５１には、第２吸気管４３Ｂ及び第１吸気管４３Ａの両開口に対応する軸方向位置と、第３吸気管４３Ｃ及び第４吸気管４３Ｄの両開口に対応する軸方向位置とに、それぞれ開口５２，５３が設けられており、開口５２で第２吸気管４３Ｂ及び第１吸気管４３Ａの両開口４４Ｂ，４４Ａが開閉されるとともに、開口５３で第３吸気管４３Ｃ及び第４吸気管４３Ｄの両開口４４Ｃ，４４Ｄが開閉されるようになっている。

ロータリバルブ５１の開口５２と開口５３とは、１８０°の位相差をもつように配置されている。

図５は図３の要部を拡大した断面図であり、この図を参照しつつ、サージタンク４２及びロータリバルブ５１の構成を、さらに具体的に説明する。なお、図５は、第２吸気管４３Ｂ及び第１吸気管４３Ａの開口４４Ｂ，４４Ａが位置する部分でのサージタンク４２及びロータリバルブ５１の断面を示している。

サージタンク４２において、吸気管４３Ｂ，４３Ａの開口４４Ｂ，４４Ａの周方向範囲（図では回転角θで表す）と、位相差（図では回転角βで表す）が９０°を成す両開口４４Ｂ，４４Ａの間に存在するサージタンク内壁４５の周方向範囲（図では回転角αで表す）との関係としては、サージタンク内壁４５の周方向範囲αが１つの開口の周方向範囲θより大きくなるように設定されている。

すなわち、上記開口４４Ｂ，４４Ａをサージタンク４２の周方向には短く、これと直交する方向に長い楕円形もしくは長円形に形成することにより、吸気流通抵抗を小さくすべく開口面積を確保し、かつ、両開口４４Ｂ，４４Ａの位相差βが９０°という条件を満足しながら、各開口４４Ｂ，４４Ａの周方向範囲θと両開口間のサージタンク内壁４５の周方向範囲αの関係がθ＜αとなる程度に、各開口４４Ｂ，４４Ａの周方向範囲θが狭くされている。当実施形態の直列４気筒エンジンにおいて特に好ましくは、上記サージタンク内壁４５の周方向範囲αが両開口４４Ｂ，４４Ａの周方向範囲θを合わせた長さより大きくなるように（つまり２θ＜αとなるように）設定される。

一方、ロータリバルブ５１は、駆動手段により駆動されて回転するが、その回転方向及び回転速度として、図５に矢印で示すように第２吸気管４３Ｂの開口４４Ｂから第１吸気管４３Ａの開口４４Ａへ（第３吸気管４３Ｃの開口４３Ｃから第４吸気管４３Ｄの開口４４Ｄへ）向かう回転方向に、クランクシャフトの１／２回転で回転するように設定されている。

そして、ロータリバルブ５１においては、周方向における閉塞部分５５の区間（γ）より開口５２の区間（３６０°−γ）の方が大きく形成されている。

なお、図５ではサージタンク４２のおける開口４４Ｂ，４４Ａとロータリバルブ５１における開口５２とが設けられている部分について示したが、サージタンク４２のおける開口４４Ｃ，４４Ｄとロータリバルブ５１における開口５３とが設けられている部分についても、同様に構成されている。

また、ロータリバルブ５０の直径は、断面積が各吸気管４３Ａ〜４３Ｄの断面積よりも大きくなるように設定されている。これにより、吸気流通抵抗が低減されるとともに、空気の脈動を抑制することができ、異音の発生も少なくなる。

図６は、各気筒１２Ａ〜１２Ｄにおける吸排気弁１９，２０の開閉タイミング及び各気筒１２Ａ〜１２Ｄの吸気管上流端開口４４Ａ〜４４Ｄに対するロータリバルブ５１の開閉タイミングを示しており、ＩＶは吸気弁１９の開閉タイミング、ＥＶは排気弁２０の開閉タイミング、ＲＶはロータリバルブ５１の開閉タイミングである。また、図７はロータリバルブ５１の動作状態を示しており、同図（ａ）は第２気筒１２Ｂの開口４４Ｂに対する開弁開始時点（図６中の時点ｔ１）での状態、同図（ｂ）は上記開口４４Ｂに対する全開時点（図６中の時点ｔ２）での状態、同図（ｃ）は第１気筒１２Ａの開口４４Ａに対する開弁開始時点（図６中の時点ｔ３）での状態、同図（ｄ）は上記開口４４Ａに対する全開時点（図６中の時点ｔ４）での状態である。

これらの図に示すように、ロータリバルブ５１は、吸気弁開弁後の吸気行程途中で開かれる。そして、ロータリバルブ５１が開いてから吸気弁１９が閉じるまでの期間に吸気が気筒に導入される。ロータリバルブ５１は、図に実線で示す遅角状態から破線で示す最進角状態までにわたって開閉タイミングが変更可能となっており、運転状態に応じて開閉タイミングが変えられる。

吸入の終期は吸気弁１９の閉弁時期によって規定される。従ってロータリバルブ５１の閉弁時期は、吸気弁１９の閉弁時期よりも遅ければよく、ロータリバルブ５１の開弁期間を長くして閉弁時期を吸気弁１９の閉弁時期より大きく遅らせても差し支えない。

ロータリバルブ５１の開き始め（ｔ１時点：図７（ａ））から全開時点（ｔ２時点：図７（ｂ））までの開弁動作期間は、開口４４Ａ〜４４Ｄの周方向範囲θに対応するものであり、開口４４Ａ〜４４Ｄの周方向範囲θが小さいほど、上記開弁動作期間が短くなる。

以上のような当実施形態の多気筒エンジンによると、出力が要求されるような運転状態ではロータリバルブが図６に実線で示すようなバルブタイミングとされ、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対して吸気行程の途中で開くことにより、高圧波を生成し、これを気筒１２Ａ〜１２Ｄに供給することで体積効率を高めることができる。

そして、この高圧波生成を行うロータリバルブ５１がサージタンク４２に内蔵されており、このサージタンク４２において、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの吸気管上流端開口４４Ａ〜４４Ｄが、２気筒ずつ、軸方向同一位置で周方向に位相をずらせて配置され、ロータリバルブ５１の１つの開口５２（５３）で２気筒ずつの吸気管上流端開口４４Ａ〜４４Ｄを開閉するように構成されているので、サージタンク４２及びロータリバルブ５１の軸方向寸法を短くし、コンパクト化することができる。

また、ロータリバルブ５１がクランクシャフトの回転の１／２で回転することとの関係で、サージタンク４２において同一軸方向位置に配置された２つの開口４４Ａ，４４Ｂ（４４Ｃ，４４Ｄ）は、燃焼順序が隣り合う気筒の位相差（４気筒エンジンの場合は１８０°）の１／２の回転角（９０°）だけ周方向にずれて配置されるが、このような制約のもとで、開口４４Ａ〜４４Ｄの周方向範囲θと両開口部間のサージタンク内壁４５の周方向範囲αとの関係がθ＜α（好ましくは２θ＜α）となる程度に開口４４Ａ〜４４Ｄの周方向範囲θを小さくしているため、ロータリバルブ５１の開き初めから全開までの開弁動作期間を短くすることができる。これにより、ロータリバルブ５１の開弁に伴って生成される高圧波の圧力を高め、効果的に体積効率を増大し、エンジン出力を高めることができる。

また、ロータリバルブ５１においては、閉塞部分５５の区間より開口５２の区間の方が大きいため、吸気弁１９が閉じた後も比較的長い期間、吸気管上流端開口に対してロータリバルブ５１が開いた状態となるため、吸気弁閉弁直後に吸気管中に生じる脈動をサージタンク４２で吸収する作用が確保される。

なお、上記実施形態では直列４気筒エンジンに適用したが、複数の気筒列を備え、かつ、各気筒列毎に吸気集合部を備えた多気筒４サイクルエンジン（例えばＶ型８気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジン）等にも本発明を適用することができる。この場合、各気筒列毎に上記実施形態と同様のパルス発生装置を設けておけばよい。

本発明の実施の一形態に係る４サイクル火花点火式多気筒エンジンの正面図である。 同エンジンの左側面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 パルス発生装置の要部の概略斜視図である。 図３の要部を拡大して示す部分拡大断面図である。 エンジンの各気筒の行程と、吸排気弁及びロータリバルブの開閉タイミングを示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）はロータリバルブの動作状態を示す断面図である。

符号の説明

３ クランクシャフト
１２Ａ〜１２Ｄ 気筒
１５ 燃焼室
１７ 吸気ポート
１８ 排気ポート
１９ 吸気弁
２０ 排気弁
４０ 吸気装置
４２ サージタンク（集合部）
４５ サージタンク内壁（集合部内壁）
４３Ａ〜４３Ｄ 吸気管
４４Ａ〜４４Ｄ 開口
５０ パルス発生装置
５１ ロータリバルブ
５２，５３ 開口

Claims (7)

1. 複数の気筒の各吸気ポートに空気を供給する吸気管と、各吸気管の上流端がそれぞれ開口する集合部とを有し、各気筒の吸気行程に対応して、吸気ポートの開弁期間内の吸気行程途中で開弁して、気筒内に高圧波を生成するパルス発生装置を備えた多気筒エンジンの吸気装置であって、
   上記パルス発生装置は、上記集合部に内蔵されるロータリバルブと、このロータリバルブを回転させる駆動手段とを備え、
   上記集合部の内壁がクランクシャフトと平行に軸心をもつ中空円筒状に形成されて、上記ロータリバルブがこのサージタンク内壁に周接する状態で集合部内に回転自在に配置され、
   上記集合部において、燃焼順序が隣り合う２つの気筒の各吸気管上流端の開口位置が、両気筒の吸気行程の位相差分に相当するクランク角の１／２である所定回転角だけ集合部内壁の周方向に互いに位相をずらせた配置とされるとともに、この所定回転角を成す両開口間に存在する集合部内壁の周方向範囲が１つの吸気管の開口の周方向範囲よりも大きくなるように上記各開口の周方向範囲が設定され、
   上記ロータリバルブは、上記駆動手段により、上記両気筒のうちで吸気行程が先行する一方の気筒の吸気管上流端開口位置から上記所定回転角を成す開口間を通って他方の気筒の吸気管上流端開口位置へ向かう回転方向に、クランクシャフトの１／２回転で回転するように駆動され、
   このロータリバルブには周方向に１つの開口が形成され、この１つの開口で上記２つの吸気管上流端開口を開閉す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１記載のエンジンの吸気装置において、
   上記ロータリバルブは、周方向における開口の区間が閉塞部分の区間よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。
3. 請求項１又は２記載のエンジンの吸気装置において、
   燃焼順序が隣り合わない気筒同士の吸気管の上流端が上記集合部に個別に開口し、これら吸気管上流端の開口が、集合部内壁の周方向において同一で、軸方向に相違する位置に配置され、
   上記ロータリバルブには、燃焼順序が隣り合わない気筒同士の吸気管の開口にそれぞれ対応する軸方向の位置で、かつ、これらの気筒の吸気行程の位相差分に相当するクランク角の１／２の回転角だけ位相をずらせた複数の位置に開口が設けられていることを特徴とするエンジンの吸気装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置において、
   エンジンは燃焼順序が隣り合う気筒の吸気行程の位相差分に相当するクランク角が１８０°の４サイクルエンジンであり、
   燃焼順序が隣り合う２つの気筒に接続された２つの吸気管の上記集合部に対する開口位置が、集合部内壁の周方向において９０°だけ位相をずらせた配置とされ、この両開口間の集合部内壁の周方向範囲が、この両開口の周方向範囲を合わせた長さよりも大きく設定されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置において、
   燃焼順序が隣り合う気筒は、気筒列方向に隣り合うように配置されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置において、
   各気筒の行程容積に対する吸気ポート下流端から吸気管上流端の開口までの独立通路容積の割合が７０％〜１３０％の範囲に設定されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。
7. 各列毎にそれぞれ複数の気筒が配設された複数の気筒列を備えた多気筒エンジンであって、各気筒列に対してそれぞれ吸気集合部が設けられるとともに、各気筒列毎にそれぞれ、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置が設けられていることを特徴とする多気筒エンジン。

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