JPH08303249A

JPH08303249A - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JPH08303249A
Application number: JP7128874A
Authority: JP
Inventors: Kouichirou Kurata; 効市朗倉田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、エンジンの吸気装置にお
いて、接触部分をなくして吸気管の等価管長を可変する
とともに、吸入抵抗を少しなくして安定したスワールを
生成することにある。【構成】このため、この発明は、吸気管の上端側に非
接触的に接離動作する可変体を設け、吸気管の等価管長
を可変するように可変体を吸気管の上端側に対して接離
動作させる制御機構を設けている。また、吸気管の上端
側に非接触的で且つ羽根が備えられた回転体を設け、吸
入空気にスワールを生じさせるように回転体を回転動作
させる制御機構を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの吸気装置
に係り、特に非接触的に等価管長を可変して精度を向上
するとともに、吸入抵抗を少なくして吸気に安定したス
ワールを生起し得るエンジンの吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のエンジンにおいては、下流側がシ
リンダヘッドに形成した吸気ポートに連通するとともに
上流側から空気を導入する吸気通路を形成する吸気管が
備えられた吸気装置を設けている。この吸気装置にあっ
ては、吸入効率を向上するために、種々対策が講じられ
ている。

【０００３】例えば、図７に示す如く、エンジンのシリ
ンダヘッド２０２には、燃焼室２０４に開口した吸気口
２０６に連通する吸気ポート２０８が形成されている。
吸気口２０６は、吸気弁２１０によって開閉される。吸
気ポート２０８には、吸気管２１２によって形成された
吸気通路２１４の下流側が連通している。この吸気通路
２１４の上流側からは、空気が導入される。

【０００４】そこで、吸気管２１２の上流側には、等価
管長、つまり、吸気管有効長さＬを変更して吸入効率を
向上するように、上方に開くようなファンネル形状（漏
斗状）の可変長スライド体２１６を吸気管２１２の外周
面にスライド可能に設けている。この可変長スライド体
２１６を吸気管２１２に沿って軸方向移動させることに
より、吸気管有効長さＬを変更している。

【０００５】また、図８に示す如く、エンジンのシリン
ダヘッド３０２には、燃焼室３０４に開口した吸気口３
０６に連通する吸気ポート３０８が形成されている。吸
気口３０６は、吸気弁３１０によって開閉される。吸気
ポート３０８には、吸気管３１２によって形成された吸
気通路３１４の下流側が連通している。この吸気通路３
１４の上流側からは、空気が導入される。吸気管３１２
の上流側には、ファンネル体３１６が固設される。

【０００６】また、このファンネル体３１６には、等価
管長、つまり、吸気管有効長さＬ₃を変更して吸入効率
を向上するように、上方に開口するファンネル形状の可
変長スライド体３１８をファンネル体３１６の円周面に
スライド可能に設けている。この可変長スライド体３１
８を軸方向移動させることにより、吸気口３０６からフ
ァンネル体３１６までの長さＬに可変長スライド体３１
８の突出した長さＬ₁とこの可変長スライド体３１８の
移動距離Ｌ₂とを加味して、吸気管有効長さＬ₃を変更
している。

【０００７】ファンネル体を備えた基本の吸気装置にお
いては、図９に示す如く、エンジンのシリンダヘッド４
０２には、燃焼室４０４に開口した吸気口４０６に連通
する吸気ポート４０８が形成されている。吸気口４０６
は、吸気弁４１０によって開閉される。吸気ポート４０
８には、吸気管４１２によって形成された吸気通路４１
４の下流側が連通している。この吸気通路４１４の上流
側からは、空気が導入される。吸気管４１２の上流側に
は、ファンネル体４１６が固設される。

【０００８】このファンネル体４１６は、図１０に示す
如く、軸心方向の長さがＭに形成されている。そして、
このファンネル体４１６が吸気管４１２に取付けられた
時に、図９に示す如く、吸気口４０６からファンネル体
４１６までの長さが所定のＬになるものである。これに
より、吸入される空気は、ファンネル体４１６から通路
断面積が徐々に小さくなることによって徐々に速度を上
げることができる。

【０００９】また、図１１に示す如く、エンジンのシリ
ンダヘッド５０２には、燃焼室５０４に開口する吸気口
５０６に連通する吸気ポート５０８が形成されている。
吸気口５０６は、吸気弁５１０によって開閉される。吸
気ポート５０８には、吸気管５１２によって形成された
吸気通路５１４の下流側が連通している。この吸気通路
５１４の上流側からは、空気が導入される。吸気管５１
２の上流側には、ファンネル体５１６が設けられる。ま
た、吸気ポート５０８には、上流側にポート羽根５１８
が設けられている。このポート羽根５１８によって、吸
気にスワールを生起させている。

【００１０】更に、図１２に示す如く、エンジンのシリ
ンダヘッド６０２には、燃焼室６０４に開口する吸気口
６０６に連通する吸気ポート６０８が形成されている。
吸気口６０６は、吸気弁６１０によって開閉される。吸
気ポート６０８には、吸気管６１２によって形成された
吸気通路６１４の下流側が連通している。この吸気通路
６１４の上流側からは、空気が導入される。吸気管６１
２の上流側には、ファンネル体６１６が設けられる。ま
た、このファンネル体６１６の内周面にファンネル羽根
６１８を設け、また、吸気ポート６０８の上流側にポー
ト羽根６２０を設け、更に、吸気弁６１０にもバルブ羽
根６２２を設けている。これら羽根６１８、６２０、６
２２により、吸気にスワールを生起させている。

【００１１】更にまた、図１３に示す如く、エンジンの
シリンダヘッド７０２には、燃焼室７０４に開口する吸
気口７０６に連通する吸気ポート７０８が形成されてい
る。吸気口７０６は、吸気弁８１０によって開閉され
る。吸気ポート７０８には、吸気管７１２によって形成
された吸気通路７１４の下流側が連通している。この吸
気通路７１４の上流側からは、空気が導入される。吸気
管７１２の上流側には、ファンネル体７１６が設けられ
ている。また、吸気に回転力を与えるために、吸気ポー
ト７０８は、渦巻部７０８ａによって渦巻状に形成され
ている。

【００１２】また、このようなエンジンの吸気装置とし
ては、例えば、実開平１−６９１２９号公報、特開昭５
７−１５１８２０号公報、特開昭５８−１３１２２号公
報に開示されている。実開平１−６９１２９号公報に記
載のものは、２つの吸気管の間に設けられこれらの吸気
管の連通位置を連続して移動可能な吸気管長調整手段
と、エンジンの状態により調整手段を制御するコントロ
ーラとを備えたものである。特開昭５７−１５１８２０
号公報に記載のものは、過給機に吸入される吸入空気量
を超音波渦検出器を備えたカルマン渦流量計で検出する
ように構成された機関の吸気装置において、カルマン渦
流量計と過給機の間の吸入空気導管内に吸入空気の流れ
に略直交した第２の渦発生体を配設し、過給機から伝播
してくる渦により減衰錯乱させ、吸入空気導管内壁を構
成する吸音材で超音波雑音を吸収減衰させるようにし、
過給機に吸入される空気量を安定して検出することがで
きるものである。特開昭５８−１３１２２号公報に記載
のものは、気化器上流側に羽根が備えられた外筒を取付
けることにより、エンジン回転数が高くなった時に、渦
流効果を高めて吸気の流量を増加するものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の吸気
装置においては、図７〜１０に示すように、吸気管に可
変長スライド体をスライド可能に設けた場合に、可変長
スライド体の結合部位のシール性が困難になるととも
に、この結合部位に摩擦が発生し、可変長スライド体の
移動に比較的大きな力が必要になり、また、精度が必要
になり、更に、振動によって結合部位にガタツキが生じ
て耐久性が低下してしまい、しかも、吸気管との段差に
よって空気抵抗が大きくなるという不都合があった。

【００１４】また、図１１〜１３に示すように、各種羽
根を設けたり、吸気ポートに曲げを形成した場合には、
吸入抵抗が大きくなるという不都合がある。つまり、エ
ンジンが低回転でスワール効果があっても、エンジンが
高回転では逆に吸入効率が低下し、エンジン出力が低下
する。また、吸入空気の速度に合わせて空気の回転やス
ワールが最適に発生するように、羽根形状や傾きを設定
したとしても、吸入速度が変ってしまえば、空気の回転
がうまく発生せず、乱流になってしまうだけであり、吸
入効率が低下するという不都合があった。

【００１５】図１１の吸気装置について詳述すれば、吸
入される空気が吸気ポート５０８内のポート羽根５１８
に衝接してスワールを発生するが、このポート羽根５１
８が吸気の抵抗となり、空気の乱流ともなる。このた
め、ポート羽根５１８を吸入抵抗の少ないファンネル体
５１６側に位置させた方が、空気抵抗が少ないものであ
る。しかし、ファンネル体５１６に羽根がある場合に、
エンジンの低回転時の吸入抵抗の少ない時に、スワール
が発生しなくなるという不都合がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、第１に、下端側がエンジ
ンの吸気ポートに連通されるとともに上端側から空気が
導入される吸気通路を形成する吸気管が備えられたエン
ジンの吸気装置において、前記吸気管の上端側に非接触
的に接離動作する可変体を設け、前記吸気管の等価管長
を可変するように前記可変体を前記吸気管の上端側に対
して接離動作させる制御機構を設けたことを特徴とす
る。

【００１７】第２に、下端側がエンジンの吸気ポートに
連通されるとともに上端側から空気が導入される吸気通
路を形成する吸気管が備えられたエンジンの吸気装置に
おいて、前記吸気管の上端側に非接触的で且つ羽根が備
えられた回転体を設け、吸入空気にスワールを生じさせ
るように前記回転体を回転動作させる制御機構を設けた
ことを特徴とする。

【００１８】

【作用】この発明の構成によれば、第１に、可変体を吸
気管に非接触的に接離させるだけで等価管長を可変する
ことができるので、従来のように吸気管に可変長スライ
ド体をスライド移動可能に設ける必要がないので、ガタ
ツキや耐久性の心配をなくし、また、精度を不要とし、
更に、摩擦部分がなく作動を容易とし、また、既存の吸
気システムに組付けることができ、更に、等価管長を連
続的に可変とし、しかも、段差をなくして空気抵抗を少
なくすることができる。

【００１９】第２に、エンジンの低回転から高回転まで
回転体の回転を可変するので、安定したスワールを生成
するとともに、空気抵抗を少なくし、また、過給効果を
期待させ、しかも、既存の吸気システムに容易に組付け
ることができる。

【００２０】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図１〜４は、この発明の第１実
施例を示すものである。図１において、２はエンジンの
シリンダヘッドである。このシリンダヘッド２には、燃
焼室４とこの燃焼室４に吸気口６を介して連通する吸気
ポート８とが形成されている。吸気口６は、吸気弁１０
によって開閉される。

【００２１】この吸気ポート８には、吸気管１２によっ
て形成された吸気通路１４の下流側が連通して設けられ
る。よって、吸気ポート８と吸気通路１４とによって、
吸気通路長さが設定される。

【００２２】吸気管１２の下流側は、取付フランジ１６
を介してシリンダヘッド２に取付けられる。

【００２３】この吸気管１２の上流側には、上方に開く
ように、漏斗状のファンネル体１８が固定して設けられ
る。

【００２４】そして、このような吸気系には、管長可変
機構２０が設けられる。

【００２５】この管長可変機構２０は、吸気管１２の上
流側であるファンネル体１８に非接触的に接離動作する
可変体２２と、吸気管１２の等価管長、つまり、吸気管
有効長さを可変とするように、可変体２２をファンネル
体１８に対して接離動作させる制御機構２４とを有して
いる。

【００２６】可変体２２は、円盤状であり、吸気管１２
側の裏面の中央部位にはファンネル部１８に沿って開口
端吸気通路２６を形成し且つ空気の整流を行うように、
ガイド部２８が突出している。

【００２７】制御機構２４は、可変体２２の表面に一端
側が連設した往復ロッド３０と、この往復ロッド３０を
上下動させるリニアモータやサーボリニアモータ等の駆
動部３２と、この駆動部３２に連絡されて可変体２２の
位置決めをするエンコーダ３４と、駆動部３２とエンコ
ーダ３４とに連絡した制御部（ＥＣＵ）３６とを有して
いる。この制御部３６には、エンジン回転数を検出する
エンジン回転数センサ３８が連絡している。

【００２８】この制御部３６は、エンジン回転数に応じ
て可変体２２が吸気管１２の上流側であるファンネル体
１８に近づく距離を制御するものである。つまり、制御
部３６は、エンジン回転数が低い時に可変体２２をファ
ンネル体１８に近づけ、開口端吸気通路２６を長くして
ファンネル体１８の中心線Ｃの長さＭ₁を加えた吸気管
有効長さを大きくする。

【００２９】このようにファンネル体１８を取付けた吸
気管１２や可変体２２は、図３に示す如く、例えば、レ
ース用のエンジン４０に集合して取付けられる。かかる
場合に、全ての可変体２２は、駆動部３２によって作動
される作動機構４２によって往復動される。この作動機
構４２は、一端側が駆動部３２に連結した揺動腕４４
と、この揺動腕４４の他端側に連結ピン４６で連結され
て往復動する往復ロッド４８と、この往復ロッド４８の
動作によって各可変体２２を往復動させるようにのエン
ジン４０の長手方向に延設した可変体保持体５０とから
なる。

【００３０】また、図４に示す如く、生産車において
は、サージタンク５２に連設する各吸気管５４の入口５
６部位にこれら入口５６に接離するように可変体２２を
設けることもできる。かかる場合に、各可変体２２は上
述と同様な制御機構（図示せず）によって往復動され
る。

【００３１】次に、この第１実施例の作用を説明する。

【００３２】エンジン回転数が低くなると、制御部３６
は、可変体２２をファンネル体１８に近づけるように往
復ロッド３０を移動させるので、図２に示す如く、ファ
ンネル部１８の中心線Ｃの長さＭ₁が従来の長さよりも
大きくなる。これにより、吸気管１２の等価管長を長く
し、つまり、吸気管有効長さを大きくし、吸気の脈動等
を最適に制御し、エンジン出力を向上することができ
る。

【００３３】一方、エンジン回転数が高い場合には、脈
動効果等があまり問題にならないので、可変体２２は、
ファンネル体１８から少し離れて位置される。

【００３４】この結果、吸気管１２の上流側に可変体２
２が非接触的にファンネル体１８に接離するので、接触
部分がなく、よって、ガタツキを防止するとともに、耐
久性を向上し、また、精度の必要がなく、更に、摩擦が
ないので、可変体２２の作動が確実にできる。

【００３５】また、既存の吸気システムに管長可変機構
２０を組付けが可能であり、廉価とすることができる。

【００３６】更に、制御機構２４により、等価管長を連
続可変でき、等価管長の制御性をよくすることができ
る。

【００３７】更にまた、ファンネル体１８と吸気通路１
４と吸気ポート８とに段差がないので、吸入抵抗を減少
することができる。

【００３８】図５、６は、この発明の第２実施例を示す
ものである。図５において、１０２はエンジンのシリン
ダヘッドである。このシリンダヘッド１０２には、燃焼
室１０４とこの燃焼室１０４に吸気口１０６を介して連
通する吸気ポート１０８とが形成されている。吸気口１
０６は、吸気弁１１０によって開閉される。

【００３９】この吸気ポート１０８には、吸気管１１２
によって形成された吸気通路１１４の下流側が連通して
設けられる。この吸気管１１２の上流側には、上方に開
くように、漏斗状のファンネル体１１６が固定して設け
られる。

【００４０】そして、このような吸気系には、スワール
発生機構１１８が設けられる。

【００４１】このスワール発生機構１１８は、吸気管１
１２の上流側であるファンネル体１１６の上方で非接触
的に回転する回転体２０と、この回転体２０を回転させ
る制御機構１２２とを有している。

【００４２】可変体１２０は、円盤状であり、吸気管１
１２側の裏面の中央部位にはファンネル部１１６に沿っ
て羽根１２４が突出している。

【００４３】制御機構１２２は、回転体１２０の表面に
一端側が連設した回転ロッド１２６と、この回転ロッド
１２６を回転させるリニアモータやサーボリニアモータ
等の駆動部１２８と、この駆動部１２８に連絡した制御
部（ＥＣＵ）１３０とを有している。この制御部１３０
には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ
１３２が連絡している。

【００４４】このような回転体１２０と制御機構１２２
は、例えば、図６に示す如く、サージタンク１３４に設
けられる。このサージタンク１３４には、例えば、４つ
の吸気管１２２と、これら吸気管１２２に設置された各
ファンネル体１１６とが設けられている。また、これら
ファンネル体１１６の上方には、羽根１２４を有する回
転体１２０が配設されている。

【００４５】これら回転体１２０は、駆動部１２８によ
って作動する作動機構１３６によって回転される。作動
機構１３６は、駆動部１２８のモータ軸１３８に巻掛け
たベルト１０と、このベルト１４０によって回転される
ように各回転体１２０に設けた回転ロッド１４２とから
なる。

【００４６】駆動部１２８には、制御部１３０が連絡さ
れている。この制御部１３０には、エンジン回転数セン
サ１３２が連絡されている。

【００４７】次に、この第２実施例の作用を説明する。

【００４８】吸気管１１２の入口部位であるファンネル
体１１６から離れて羽根１２４を有する回転体１２０が
設置されるので、吸気通路１４４等で抵抗部分がなく、
図９に示す基本形のように、吸入抵抗を少なくすること
ができる。

【００４９】また、エンジン回転数に応じて回転体１２
０の回転速度を制御するので、例えば、エンジン回転数
の低い時に回転体１２０を多く回転させ、羽根１２４に
よって適正な吸気のスワールを発生することができ、ま
た、低回転から高回転まで安定したスワールを発生させ
ることができ、しかも、吸気通路１１４及び吸気ポート
１０８が徐々に細くなっているので、吸気の速度が大き
くなると、吸気のスワールも大きくなる。

【００５０】更に、回転体１２０の羽根１２４により、
エンジンへの過給効果があり、エンジン出力を向上する
ことができる。

【００５１】また、既存の吸気システムにスワール発生
機構１１８を組付けることができ、実用上有利となり、
しかも、廉価とすることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、第１に、吸気管の上端側に非接触的に接
離動作する可変体を設け、吸気管の等価管長を可変する
ように可変体を吸気管の上端側に対して接離動作させる
制御機構を設けたことにより、可変体を吸気管に非接触
的に接離させるだけで等価管長を可変することができる
ので、従来のように吸気管に可変長スライド体をスライ
ド移動可能に設ける必要がないので、ガタツキや耐久性
の心配をなくし、また、精度を不要とし、更に、摩擦部
分がなく作動を容易とし、また、既存の吸気システムに
組付けることができ、更に、等価管長を連続的に可変と
し、しかも、段差をなくして吸入抵抗を少なくし得る。

【００５３】第２に、吸気管の上端側に非接触的で且つ
羽根が備えられた回転体を設け、吸入空気にスワールを
生じさせるように回転体を回転動作させる制御機構を設
けたことにより、エンジンの低回転から高回転まで回転
体の回転を可変させ、安定したスワールを生成するとと
もに、吸入抵抗を少なくし、また、過給効果を期待さ
せ、しかも、既存の吸気システムに容易に組付け得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例における管長可変機構のシステム構
成図である。

【図２】可変体の動作を説明する図である。

【図３】管長可変機構をレース用エンジンに組付けた状
態の構成図である。

【図４】管長可変機構を生産車用エンジンに組付けた状
態の構成図である。

【図５】第２実施例におけるスワール発生機構のシステ
ム構成図である。

【図６】スワール発生機構をサージタンクに組付けた状
態の構成図である。

【図７】従来の管長可変機構の構成図である。

【図８】従来の管長可変機構の構成図である。

【図９】従来におけるファンネル体を吸気管に設けた基
本状態の構成図である。

【図１０】図９のファンネル体の断面図である。

【図１１】従来のスワール発生機構の構成図である。

【図１２】従来のスワール発生機構の構成図である。

【図１３】従来のスワール発生機構の構成図である。

【符号の説明】

２シリンダヘッド１２吸気管１４吸気通路１８ファンネル体２０管長可変機構２２可変体２４制御機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下端側がエンジンの吸気ポートに連通さ
れるとともに上端側から空気が導入される吸気通路を形
成する吸気管が備えられたエンジンの吸気装置におい
て、前記吸気管の上端側に非接触的に接離動作する可変
体を設け、前記吸気管の等価管長を可変するように前記
可変体を前記吸気管の上端側に対して接離動作させる制
御機構を設けたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項２】前記制御機構は、エンジン回転数に応じ
て前記可変体が前記吸気管の上端側に近づく距離を制御
する制御機構であることを特徴とする請求項１に記載の
エンジンの吸気装置。
【請求項３】下端側がエンジンの吸気ポートに連通さ
れるとともに上端側から空気が導入される吸気通路を形
成する吸気管が備えられたエンジンの吸気装置におい
て、前記吸気管の上端側に非接触的で且つ羽根が備えら
れた回転体を設け、吸入空気にスワールを生じさせるよ
うに前記回転体を回転動作させる制御機構を設けたこと
を特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項４】前記制御機構は、エンジン回転数に応じ
て前記回転体の回転速度を制御する制御機構であること
を特徴とする請求項３に記載のエンジンの吸気装置。