JP5107368B2 - 内燃機関用の吸気マニホルド装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用の吸気マニホルド装置に関する。

燃焼混合気は、内燃機関、特にオットーエンジンの燃焼室に、吸気マニホルドを介して供給される。ここで、吸気ポートの長さを変更することにより、ともに回転速度に応じて、内燃機関の性能を向上させることができ、または燃料消費量を低減することができる。

吸気ポートの長さを変更する目的で、複数の吸気マニホルド装置が知られている。こうした吸気マニホルド装置は、構造が複雑であることが多い。たとえば独国特許第４３０８８０５号明細書から、吸気ポートに加えて補助入口ポートを提供することが既知である。補助入口ポートには、回転弁であるスロットル手段が配置されている。したがって、補助入口ポートを介して燃焼室に供給される追加の空気の量を変更することができる。補助入口ポートを提供することは、技術的に複雑であり、非常に多くの空間を必要とする。

本発明の目的は、単純かつ経済的な構造である、吸気ポートの有効長さが可変である内燃機関用の吸気マニホルド装置を提供することである。

上記目的は、本発明によって請求項１の特徴により達成される。

本発明は、内燃機関の性能を、２つの異なる有効長さを有する吸気ポートを実現することによって、すでに大幅に向上させることができるという意外な事実に基づく。したがって、非常に良好な性能の向上を達成するが、２つの動作状態、すなわち吸気ポートが短い状態および吸気ポートが長い状態がある、吸気マニホルド装置を提供することで十分である。したがって、本発明の吸気マニホルド装置は、２位置に調整が可能な吸気マニホルド装置である。

本発明の吸気マニホルド装置は、内燃機関の燃焼室に連結可能な吸気ポート出口体を備え、そのポートは燃焼混合気または空気を供給する。複数の供給室に対して共通の吸気ポート出口体を設けることができ、または各それぞれの燃焼室に対して別個の吸気ポート出口体を設けることも可能である。吸気ポート出口体と連通する吸気ポート本体は、一次吸気開口と二次吸気開口とを有する。第１動作状態では、空気は一次吸気開口を通して吸気ポート本体に供給され、第２動作状態では、空気は二次吸気開口を通して供給される。空気に加えて、燃料を、対応する吸気開口を通して供給することができる。同様に、予め調製された空気／燃料混合気を、対応する吸気開口を通して供給することができる。

本発明によれば、吸気ポート本体には閉鎖手段が摺動可能に配置される。閉鎖手段を摺動させることにより、二次吸気開口または一次吸気開口を開閉することができる。したがって、単に閉鎖手段を往復して摺動させることにより、吸気マニホルド装置を第１動作状態と第２動作状態との間で切り替えることが可能である。

閉鎖手段は、そこに一次吸気開口が設けられるように設計される。本発明によれば、一次吸気開口は、閉鎖手段が二次吸気開口を開放するように移動した時、自動的に閉鎖される。したがって、２つの開放のうちの一方のみ、すなわち一次吸気開口または二次吸気開口が、それぞれの動作状態で常に開放している。したがって、一次吸気開口が開放している間、特に直線状のまっすぐな吸気ポート本体を（簡単な方法で）実現することができ、それにより、最大エンジン性能を達成することができる。閉鎖手段を移動させて一次吸気開口を閉鎖し二次吸気開口を開放すると、好ましくは、吸気は補助ポートまたは吸気部品を介して行われ、それにより吸気ポート本体が長くなる。その結果、最大トルクを発生させることができる。

好ましくは、閉鎖手段は管状構造であり、特に円柱断面を有する。当然ながら、楕円形、長円形または矩形等の他の断面も考えられる。好ましくは、閉鎖手段は、吸気ポート本体の内壁にその円周全体に沿って当接する。当接面は、閉鎖手段が吸気ポート本体内に移動した時、閉鎖手段の実質的に全長に沿って延在することが好ましい。これにより、閉鎖手段の良好な案内と十分な封止とが保証される。

一次吸気開口および二次吸気開口は、動作状態のうちの一方において閉鎖手段によって閉鎖されるように構成される。二次吸気開口が吸気流路の側壁に設けられ、閉鎖手段が吸気ポート本体内にシフトして、開口が閉鎖される。ここで、吸気ポート本体の側壁に配置される吸気開口は、たとえば円形、長円形、楕円形または矩形断面を有する特に円柱状の閉鎖手段の側壁によって閉鎖される。

空気または燃焼混合気は、閉鎖手段を通って流れ、それにより、閉鎖手段は、動作状態のうちの一方において吸気ポート本体の一部を形成する。このために、閉鎖手段は、第１動作モードにおいて一次吸気開口を形成する開口を有する。好ましくは、閉鎖手段の開口は、その平面が閉鎖手段の長手方向軸に対して垂直であるように断面全体にわたって延在する。閉鎖手段の開口は（第２動作状態において）閉鎖要素によって閉鎖することができる。これは、フラップ等の別個に制御可能な閉鎖要素でもよいが、好ましい実施形態では、閉鎖要素は固定である。開口は、閉鎖手段を移動させることによって閉鎖される。ここで、閉鎖手段の開口を包囲する円形、楕円形、長円形または矩形の縁が、閉鎖要素に当接することが好ましい。閉鎖要素は、たとえばエンジンハウジングの壁または別の部分であり得る。

特に好ましい実施形態では、閉鎖要素は注入手段を支持している。注入手段は、閉鎖手段が開口を閉鎖するために閉鎖要素に接触する時、特に円柱状の閉鎖手段内に突出する。閉鎖手段が閉鎖要素に接触せず、したがって閉鎖手段の開口が開放している時、注入手段は、依然として閉鎖手段内に突出するか、または開口と対向して配置されることが可能である。これにより、極めて小型の構造が可能となる。

以下、本発明を、添付図面を参照して好ましい実施形態により説明する。

吸気マニホルド装置の断面図を示す。

燃焼混合気が、矢印１２の方向に、吸気ポート出口体１０を通って図示しない燃焼室に向かって流れる。図面における下部の吸気ポート出口体１０、すなわち燃焼室につながる部分は、フランジ１４によりハウジング１６に連結されている。吸気ポート出口体１０には吸気ポート本体１８が隣接しており、それもまたハウジングに連結され、吸気ポート出口体１０に対して同軸状に配置されている。

図における吸気ポート本体１８には、閉鎖手段２０が設けられている。閉鎖手段２０は、吸気ポート本体１８内を矢印２２の方向に移動可能であり、閉鎖手段２０は、図に実線で示す第１動作状態から破線で示す第２動作状態まで上方にのみ移動可能である。

閉鎖手段２０は開口２４を有している。開口２４は、円形断面を有し、円柱断面を有する管状閉鎖手段の径方向の面全体にわたって延在している。第１動作状態（実線）において、開口２４は一次吸気開口であり、そこを通って空気が矢印２６の方向で吸気ポート本体１８内に引込まれる。したがって、第１動作状態では、吸気ポート本体は、単一開口、すなわち一次吸気開口２４を有する。

図示しない特に電気式、空圧式、液圧式または機械式に動作可能なアクチュエータ要素を用いて、閉鎖手段を第２動作状態（破線で例示）まで移動させることにより、一次吸気開口２４が閉鎖される。これは、第２動作状態において開口２４を閉鎖要素２８で閉鎖することによって達成される。閉鎖要素２８は、開口２４内に突出する。さらに、閉鎖要素２８は、その周縁部に封止リング３０が配置されている。

閉鎖手段２０を第２動作状態（破線）の位置まで移動させることにより、二次吸気開口３２が開放される。二次吸気開口３２は、円柱状吸気ポート本体１８の側壁に配置されている。吸気ポート本体１８の側壁は、吸気部品３４に連結されている。吸気部品３４は開口３６を有しており、それにより、第２動作状態（破線）において、空気が、矢印３８の方向に開口３６を通って吸気部品３４内に流れ込む。そして、空気は、二次吸気開口３２を通って吸気ポート本体１８内に流れ込み、この場合もまた矢印１２の方向に流れ、内燃機関の燃焼室に達する。図から明らかであるように、吸気マニホルドの有効長さは、第１動作状態と第２動作状態とでは異なっている。したがって、空気が吸気部品３４を通して引き込まれる第２動作状態の方が、長さが明らかに長い。

外径（円柱状設計の場合）が吸気ポート本体１８の内径に対応する閉鎖手段２０は、吸気ポート本体１８内を摺動可能に案内される。第１動作状態または第２動作状態に対応する両方の位置において、吸気は常に、１つの吸気開口、すなわち開口２４または開口３６のみを通して可能である。誤った空気を吸い込まないように、第２動作状態では、開口２４を封止する封止リング３０が設けられる。同様に第１動作状態（実線で例示）では、封止効果は、封止リング４０を設けることによって保証される。封止リング４０は、吸気ポート本体１８の内側の円柱状ポット型凹部の下端に配置されている。凹部４２はさらに、内部にシフトした状態、すなわち第１動作状態にある時に、閉鎖手段の位置を画定する突起または当接面４４を形成する。

本発明の図示する好ましい実施形態では、第２動作状態（破線）を実現するために開口２４を閉鎖する閉鎖要素２８は、注入手段４６を支持している。したがって、注入手段４６は、燃料を吸気ポート本体１８内に直接注入する。これは、両動作状態にあてはまる。それは、第１動作状態では、注入手段４６は吸気流路１８の開口に対向して配置され、第２動作状態では、注入手段４６の注入ノズル４８は吸気ポート本体内に配置されるためである。

さらなる好ましい実施形態では、注入ノズルを吸気ポート本体の他の位置に配置することも可能である。燃焼室内に燃料を直接注入することも考えられる。これら実施形態では、空気は吸気ポート本体を通して引き込まれる。

Claims (9)

1. 内燃機関の燃焼室と連結可能になっている、燃焼混合気または空気を供給するための吸気ポート出口体（１０）と、
   第１動作状態にある時に空気を供給する一次吸気開口（２４）と第２動作状態にある時に空気を供給する二次吸気開口（３２）とからなり吸気ポート出口体（１０）と連通する吸気ポート本体（１８）と、
   前記吸気ポート本体（１８）内で移動するように配置され、前記第１動作状態と前記第２動作状態との間で移動可能である閉鎖手段（２０）とからなり、
   前記閉鎖手段（２０）が、前記第１動作状態において前記一次吸気開口（２４）を形成する開口を備え、
   前記第１動作状態において、前記空気が前記閉鎖手段（２０）内を通って流れ、
   前記第２動作状態において、前記閉鎖手段（２０）の前記一次吸気開口（２４）が、閉鎖要素（２８）によって閉鎖されることを特徴とする内燃機関用の吸気マニホルド装置。
2. 前記閉鎖手段（２０）が、円柱管状構造であることを特徴とする、請求項１に記載の吸気マニホルド装置。
3. 前記閉鎖手段（２０）が、前記吸気ポート本体（１８）の内壁の円周全体に当接することを特徴とする、請求項１または２に記載の吸気マニホルド装置。
4. 前記二次吸気開口（３２）が、前記閉鎖手段（２０）の側壁によって閉鎖することができることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸気マニホルド装置。
5. 前記二次吸気開口（３２）が、前記吸気ポート本体（１８）の側壁にまたは前記吸気ポート本体（１８）内の環状流路として設けられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸気マニホルド装置。
6. 前記閉鎖要素（２８）が固定であり、前記開口（２４）が、前記閉鎖手段（２０）を移動させることによって閉鎖されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸気マニホルド装置。
7. 前記閉鎖要素（２８）が、エアボックスのモータハウジングの一部であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の吸気マニホルド装置。
8. 前記閉鎖要素（２８）が注入手段（４６）を支持することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の吸気マニホルド装置。
9. 前記二次吸気開口（３２）が吸気部品（３４）に連結されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の吸気マニホルド装置。

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