JPH09222018A - 内燃機関の可変吸気装置 - Google Patents

内燃機関の可変吸気装置

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JPH09222018A
JPH09222018A JP2951896A JP2951896A JPH09222018A JP H09222018 A JPH09222018 A JP H09222018A JP 2951896 A JP2951896 A JP 2951896A JP 2951896 A JP2951896 A JP 2951896A JP H09222018 A JPH09222018 A JP H09222018A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 不等長の吸気管を備えた内燃機関において、
各気筒間における出力特性のばらつきを排除すると共
に、内燃機関の全運転領域にわたって内燃機関全体の出
力特性を向上させること。 【解決手段】 サージタンク２３内には、エンジン回転
数に応じて各インテークマニホルド３１、３２、３３、
３４の長さを連続的に変更する可変吸気機構４０が配設
されている。この可変吸気機構４０は、各インテークマ
ニホルド３１、３２、３３、３４の周方向に移動可能な
補助マニホルド４１、４２、４３、４４と、補助マニホ
ルド４１を周方向に移動させるためのアクチュエータと
してのモータ４５を備えている。また、各インテークマ
ニホルド長（Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4）、及び各補助マニホ
ルド長（ＬS1、ＬS2、ＬS3、ＬS4）の間には次のような
関係が成立している。（Ｌ1＋ＬS1）＝（Ｌ2＋ＬS2）＝
（Ｌ3＋ＬS3）＝（Ｌ4＋ＬS4）

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
に吸入空気を導くための内燃機関の吸気装置に関し、さ
らに詳細には、内燃機関の運転状態に応じて吸気管長が
変化する内燃機関の可変吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、エアクリーナに吸入された空
気は、スロットルボディ、サージタンク、インテークマ
ニホルドを介して吸気ポートに到達し、吸気バルブが開
弁した際にシリンダとピストンによって区画形成された
燃焼室内へ導入される。ここで、インテークマニホルド
内を流れる吸入空気は、空気密度が粗な部分と密な部分
を有する粗密波（脈動流）であることが知られている。
【０００３】したがって、吸入空気速度が最大となる時
期（吸気バルブが閉弁する直前）に、吸入空気のうち高
密度な部分を吸入ポートに到達させることができれば、
吸気慣性効果が最大となり体積効率を向上させることが
できる。すなわち、燃焼室における燃焼効率を向上させ
ることが可能となり、結果としてエンジン出力特性を向
上させることができる。
【０００４】ここで、インテークマニホルド長とインテ
ークマニホルド内における脈動流（吸入空気）との間に
は、インテークマニホルド長が長くなれば脈動流の波長
が長くなり、インテークマニホルド長が短くなれば脈動
流の波長が短くなる関係があることが知られている。ま
た、エンジン回転数とインテークマニホルド内における
脈動流の周期と間には、エンジン回転数が高くなれば脈
動流の周期が短くなり、エンジン回転数が低くなれば脈
動流の周期が長くなる関係があることが知られている。
したがって、低回転数領域ではインテークマニホルド長
は長いことが好ましく、高回転数領域ではインテークマ
ニホルド長は短いことが望ましいこととなる。
【０００５】ところが、インテークマニホルドは、その
管長が定まっているので、特定のエンジン回転数では吸
気慣性効果を得られても、その他のエンジン回転数領域
では吸気慣性効果を得られないこととなる。したがっ
て、一般的な車両では、主に常用域である低・中回転数
領域において有効な吸気慣性効果を得ることができるよ
うにインテークマニホルド長が決定されていた。
【０００６】その一方で、高出力特性が求められる車両
では、高出力特性を得るために高回転数領域においても
有効な吸気慣性効果を得る必要があった。そこで、等長
なインテークマニホルド長を内に切換バルブを備え、こ
のバルブを開閉切換することによって高回転数域では実
質的にインテークマニホルド長を短くして、高回転数域
においても有効な吸気慣性効果を得る技術が実用化され
ている。
【０００７】そして、特開平２−１９９２２１号公報に
は、図７に示すようなエンジン回転数に応じて実質的な
インテークマニホルド長を連続可変的に変更させる可変
吸気制御装置が開示されている。この可変吸気制御装置
１００は、等長のインテークマニホルド１０１内を移動
するエアダクト１０２を備え、かかるエアダクト１０２
をエンジン１０３の回転数に応じて移動させることによ
りインテークマニホルド１０１の長さを連続可変させる
吸気制御装置である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
吸気制御装置は、エンジンの各吸気ポート（各シリン
ダ）に対応するインテークマニホルド長が全て等しい、
いわゆる、等長インテークマニホルドに対して適用され
たものばかりであり、各吸気ポートに対応するインテー
クマニホルド長が異なる不等長のインテークマニホルド
を備えたエンジンに対しては適用されていない。
【０００９】すなわち、従来における吸気制御装置は、
高出力特性を目的とする一部の車両に対してのみ備えら
れており、この種の車両では、所望の出力特性を得るた
めに、サージタンクをエンジンの吸気ポート側中央に配
置し、等長のインテークマニホルドを用いることができ
るよう当初から車両設計がなされている。
【００１０】さらに説明すれば、複数のシリンダを有す
る多気筒エンジンの場合、各インテークマニホルド長を
等しくすれば、各シリンダにおける体積効率の均一化が
図られ、エンジン出力特性のさらなる向上を図ることが
できる。その一方で、等長インテークマニホルドを用い
るためには、サージタンクをエンジンの吸気ポート側中
央に配置しなければならず、エンジンを搭載するための
十分なスペースがエンジンルーム内に必要となる。
【００１１】ところが、近年、車両外寸を変更すること
なく車室寸法を大きく取る傾向にあり、エンジンルーム
スペースが狭小化しており、特に元来、エンジンルーム
スペースの少ない小型車においてこの傾向が強い。ま
た、車両を電子制御するための電子制御装置、アンチロ
ックブレーキシステム等の安全装置の搭載が進み、これ
ら補機類の搭載によってもエンジンルームが狭小化され
ている。
【００１２】したがって、エンジンルーム内にエンジ
ン、補機類等を効率よく搭載しようとすれば、サージタ
ンクを中央に備えたエンジンを搭載することは困難であ
り、サージタンクがオフセットされたエンジンを搭載し
なければならないこともある。この結果、各シリンダに
対応するインテークマニホルドには、不等長のインテー
クマニホルドが用いられ、各シリンダにおいて出力特性
のばらつきが存在した。
【００１３】その一方で、エンジン出力特性に関して
は、常にその向上が求められており、かかる要求を満た
すためには、エンジンルームスペースに左右されること
なく、すなわち、不等長インテークマニホルドを備えざ
る負えないエンジンに対して、実質的なインテークマニ
ホルド長の等長化を施し、また可変吸気装置を適用する
ことが望まれる。
【００１４】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、不等長の吸気管を備
えた内燃機関において、各気筒間における出力特性のば
らつきを排除すると共に、内燃機関の全運転領域にわた
って内燃機関全体の出力特性を向上させることを目的と
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明に係る内燃機関の可変吸気装置
は、複数の気筒を有する内燃機関と、各気筒に対応して
内燃機関に接続されるとともに各気筒に吸入空気を導く
複数の吸気管と、各吸気管に配設されるとともに吸気管
内における吸気脈動の周期を変更し、各気筒における体
積効率を増加させるための体積効率可変手段とを備えた
内燃機関の可変吸気装置において、前記内燃機関の運転
状態を検出するための運転状態検出手段と、前記複数の
吸気管のうち少なくとも２本の吸気管の吸気管長はそれ
ぞれ異なることと、前記運転状態検出手段によって検出
された前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記各気筒
における体積効率が最高値となるよう前記各吸気管内に
おける吸気脈動の周期を変更するとともに、前記各吸気
管内における吸気脈動の周期を等しくする前記体積効率
可変手段を制御する体積効率制御手段とを備えたこと特
徴とする。
【００１６】本請求項に係る内燃機関の可変吸気装置で
は、運転状態検出手段は、内燃機関の運転状態を検出す
る。内燃機関には各気筒に対応して複数の吸気管が接続
されており、これら複数の吸気管のうち少なくとも２本
は異なる吸気管長を有している。各吸気管には、体積効
率可変手段が配設されており、この体積効率変更手段
は、吸気管内における吸気脈動の周期を変更し、各気筒
における体積効率を向上させる。
【００１７】そして、体積効率制御手段は、検出された
内燃機関の運転状態の下、各気筒に対応する各吸気管に
おける吸入空気の固有波長が体積効率を最も高くなる波
長となるよう、また、吸気管長の異なる各吸気管内にお
ける吸気脈動の周期が各々等しくなるように体積効率可
変手段を制御する。したがって、各気筒における体積効
率は常に高効率に維持され、内燃機関の出力特性の向上
が図られる。
【００１８】また、請求項２に記載の発明に係る内燃機
関の可変吸気装置は、複数の気筒を有する内燃機関と、
各気筒に対応して内燃機関に接続された複数の吸気管
と、各吸気管に配設されるとともに吸気管長を変更する
ための吸気管長可変手段とを備えた内燃機関の可変吸気
装置において、前記内燃機関の運転状態を検出するため
の運転状態検出手段と、前記複数の吸気管のうち少なく
とも２本の吸気管の吸気管長はそれぞれ異なることと、
前記各吸気管の吸気管長を前記運転状態検出手段により
検出された前記内燃機関の運転状態に最適な吸気管長に
変更するとともに、前記各吸気管の吸気管長が等しくな
るよう前記吸気長可変手段を制御する吸気管長制御手段
とを備えたこと特徴とする。
【００１９】本請求項に係る内燃機関の可変吸気装置で
は、運転状態検出手段は、内燃機関の運転状態を検出す
る。内燃機関には各気筒に対応して複数の吸気管が接続
されており、これら複数の吸気管のうち少なくとも２本
は、異なる吸気管長を有している。各吸気管には、吸気
管長を変更するための吸気管長可変手段が配設されてい
る。
【００２０】そして、吸気管長制御手段は、各吸気管長
が検出された内燃機関の運転状態に最適な吸気管長とな
るよう、かつ、各吸気管長が等しくなるように吸気管長
可変手段を制御する。したがって、吸気管長は常に内燃
機関の運転状態を反映した長さに制御され、また、不等
長の吸気管長が等長化される。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の可
変吸気装置を具体化したいくつかの発明の実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。
【００２２】先ず、第１の発明の実施の形態に係る内燃
機関の可変吸気装置１０について図１〜図３を参照して
説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係る内
燃機関の可変吸気装置１０の概略構成を示す模式図であ
り、図２は図１に示す可変吸気装置１０を平面視すると
ともに一部を断面で示す模式図である。また、図３は本
発明の実施の形態に係る可変吸気装置１０の動作を示す
説明図である。
【００２３】内燃機関としてのエンジン１１は、複数の
シリンダ（本発明の実施の形態においては４つのシリン
ダ＃１、＃２、＃３、＃４）を有するシリンダブロック
１２と、シリンダブロック１２の上部に配設されたシリ
ンダヘッド１３を備えている。
【００２４】各シリンダ＃１、＃２、＃３、＃４には、
図示しないクランクシャフトとコネクティングロッド１
４を介して連結されていいるピストン１５が配設されて
おり、かかるピストン１５はシリンダ＃１、＃２、＃
３、＃４内を所定のタイミングで往復動する。そして、
シリンダ＃１、＃２、＃３、＃４、シリンダヘッド１
３、及びピストン１５の頂面によって区画形成された空
間は燃焼室２０として機能する。
【００２５】シリンダヘッド１３は、吸気ポート１６、
及び排気ポート１７を有しており、吸気ポート１６には
吸気バルブ１８が、排気ポート１７には排気バルブ１９
がそれぞれ配設されている。また、各吸気ポート１６に
は、吸気ポート１６に向かって燃料を噴射するインジェ
クタ２１が突設されており、さらに、吸気ポート１６と
排気ポート１７の間には、燃焼室２０へ突出するように
して点火プラグ２２が配置されている。
【００２６】各吸気ポート１６には、それぞれ長さの異
なるインテークマニホルド３１、３２、３３、３４が接
続されており、各インテークマニホルド３１、３２、３
３、３４は、サージタンク２３内にて図中下方に向かっ
て湾曲する湾曲部を有している。なお、以下の発明の実
施の形態においてインテークマニホルド長というとき
は、各インテークマニホルド３１、３２、３３、３４の
中心線長さをいうものとする。
【００２７】サージタンク２３内には、エンジン回転数
に応じて各インテークマニホルド３１、３２、３３、３
４の長さを連続的に変更する可変吸気機構４０が配設さ
れている。この可変吸気機構４０は、各インテークマニ
ホルド３１、３２、３３、３４の周方向に移動可能な補
助マニホルド４１、４２、４３、４４と、補助マニホル
ド４１を周方向に移動させるためのアクチュエータとし
てのモータ４５を備えている。
【００２８】補助マニホルド４１、４２、４３、４４
は、インテークマニホルド３１、３２、３３、３４の円
弧が有する曲率半径と同一の曲率半径を有するととも
に、各インテークマニホルド３１、３２、３３、３４内
に配設されている。各補助マニホルド４１、４２、４
３、４４は、２本の支持アーム４６によって駆同軸４７
に連結されており、駆同軸４７はモータ４５によって直
接、あるいは間接的に駆動される。
【００２９】また、補助マニホルド４１、４２、４３、
４４は、不等長の各インテークマニホルド３１、３２、
３３、３４の長さを等しくするため、対応するインテー
クマニホルド３１、３２、３３、３４の長さに応じて管
長が異なっている。すなわち、各インテークマニホルド
長（Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4）、及び各補助マニホルド長
（ＬS1、ＬS2、ＬS3、ＬS4）の間には次のような関係が
成立している。
【００３０】（Ｌ1＋ＬS1）＝（Ｌ2＋ＬS2）＝（Ｌ3＋
ＬS3）＝（Ｌ4＋ＬS4） すなわち、全てのインテークマニホルド３１、３２、３
３、３４において、対応する各吸気ポート１６から補助
マニホルド４１、４２、４３、４４の先端までの長さが
等しくなるよう補助マニホルド４１、４２、４３、４４
の長さが定められている。
【００３１】また、サージタンク２３には、燃焼室２０
内へ供給される吸入空気量を調整するためのスロットル
バルブ２５を内包するスロットルボディ２４が接続され
ており、スロットルボディ２４には、エアクリーナホー
ス２６を介してエアクリーナ２７が接続されている。
【００３２】次に、図３を参照して本発明の実施の形態
に係る可変吸気装置１０の動作について説明する。先
ず、エンジン１１の始動時、補助マニホルド４１、４
２、４３、４４は、図３中の実線で示すインテークマニ
ホルド長と補助マニホルド長とを足した長さ（以下、
「全マニホルド長」という。）が、最も長くなる位置に
ある。
【００３３】この状態でエンジン１１が始動されると、
エアクリーナ２７から吸入された吸入空気は、サージタ
ンク２３を介して各インテークマニホルド３１、３２、
３３、３４へと流れていく。各インテークマニホルド３
１、３２、３３、３４を流れる吸入空気に対しては、図
示しないＥＣＵからの指令に基づき、所定のタイミング
でインジェクタ２１から燃料が噴射され、吸気ポート１
６近傍にて混合気が生成される。
【００３４】そして、吸気行程にて、吸気バルブ１８が
閉弁直前に混合気（吸入空気）のうち圧力の高い部分が
吸気ポート１６に到来し、各シリンダ＃１、＃２、＃
３、＃４の燃焼室２０に効率よく導入される。続く、圧
縮行程後半にて、点火プラグ２２から火花が飛ばされ、
爆発・膨張行程にて高い出力トルクが発生する。
【００３５】すなわち、エンジン１１の始動時、及びエ
ンジン回転数が低いエンジン１１の始動当初は、吸気バ
ルブ１８の開閉動作が遅いので、インテークマニホルド
３１、３２、３３、３４内における吸入空気（脈動流）
の周期は長くなる。また、インテークマニホルド３１、
３２、３３、３４を流れる脈動流の固有の波長は、イン
テークマニホルド長を長くすれば長くなる。
【００３６】そこで、インテークマニホルド３１、３
２、３３、３４内に発生した脈動流の周期に合うよう
に、補助マニホルド４１、４２、４３、４４によってイ
ンテークマニホルド長を実質的に長くすることによっ
て、発生した脈動流の周期を乱すことなく有効な吸気慣
性効果を得て体積効率の向上を図るのである。
【００３７】ここで、本発明の実施の形態においては、
各シリンダ＃１、＃２、＃３、＃４に対応するインテー
クマニホルド３１、３２、３３、３４と補助マニホルド
４１、４２、４３、４４を足し合わせた全マニホルド長
が等しくなる構成を備えているので、各シリンダ＃１、
＃２、＃３、＃４内における体積効率が等しく上昇し、
各シリンダ＃１、＃２、＃３、＃４における混合気の燃
焼の結果得られる出力トルクが等しく増加される。
【００３８】これに対して、エンジン回転数が上昇する
のに伴って、補助マニホルド４１、４２、４３、４４
は、モータ４５によって駆動され、図３中の破線で示
す、全マニホルド長が短くなる位置へ向かって移動させ
られる。
【００３９】かかる場合にも、吸入された吸入空気はイ
ンジェクタ２１から噴射された燃料と共に混合気を形成
し、各シリンダ＃１、＃２、＃３、＃４の燃焼室２０に
効率よく導入される。
【００４０】すなわち、エンジン回転数が高い領域で
は、吸気バルブ１８の開弁動作が速いのでインテークマ
ニホルド３１、３２、３３、３４内における脈動流の周
期は短くなる。また、インテークマニホルド３１、３
２、３３、３４を流れる脈動流の固有の波長は、インテ
ークマニホルド長を短くすれば短くなる。
【００４１】そこで、インテークマニホルド３１、３
２、３３、３４内に発生した脈動流の周期に合うよう
に、補助マニホルド４１、４２、４３、４４によってイ
ンテークマニホルド長を実質的に短くすることによっ
て、発生した脈動流の周期を乱すことなく吸気慣性効果
を得て体積効率の向上を図るのである。
【００４２】この結果、各シリンダ＃１、＃２、＃３、
＃４内における体積効率が等しく上昇し、各シリンダ＃
１、＃２、＃３、＃４における混合気の燃焼により得ら
れる出力トルクが等しく増大される。
【００４３】また、上昇したエンジン回転数が低下した
場合には、補助マニホルド４１、４２、４３、４４は、
モータ４５によって駆動され、図３中実線で示す位置に
向かって移動され、全マニホルド長は再び長くなる。こ
のような、補助マニホルド４１、４２、４３、４４の移
動は、エンジン回転数との関係において各シリンダ＃
１、＃２、＃３、＃４の体積効率が変動する度に実行さ
れ、各シリンダ＃１、＃２、＃３、＃４における体積効
率は、常に最良値を取るように制御される。
【００４４】次に、第２の発明の実施の形態に係る内燃
機関の可変吸気装置５０について図４〜図６を参照して
説明する。ここで、図４は本発明の実施の形態に係る内
燃機関の可変吸気装置５０の概略構成を示す模式図であ
り、図５は図４に示す可変吸気装置５０を平面視すると
ともに一部を断面で示す模式図である。また、図６は本
発明の実施の形態に係る可変吸気装置５０の動作を示す
説明図である。
【００４５】なお、本発明の実施の形態に係る内燃機関
の可変吸気装置５０の構成の内、第１の発明の実施の形
態に係る内燃機関の可変吸気装置１０の構成と同様の構
成部材については第１の発明の実施の形態にて用いた符
号と同一の符号を付してその説明を省略し、以下、相違
点を中心に説明する。
【００４６】エンジン１１は、複数のシリンダ（本発明
の実施の形態においては４つのシリンダ＃１、＃２、＃
３、＃４）を有しており、各吸気ポート１６には、それ
ぞれ長さの異なるインテークマニホルド５１、５２、５
３、５４が接続されている。また、各インテークマニホ
ルド５１、５２、５３、５４は、サージタンク２３内に
て突出するように結合されている。なお、以下の発明の
実施の形態においてインテークマニホルド長というとき
は、インテークマニホルドの中心線長さをいうものとす
る。
【００４７】サージタンク２３内には、エンジン回転数
に応じて各インテークマニホルド５１、５２、５３、５
４の長さを連続的に変更する可変吸気機構６０が配設さ
れている。この可変吸気機構６０は、各インテークマニ
ホルド５１、５２、５３、５４の軸線方向に移動可能な
補助マニホルド６１、６２、６３、６４と、補助マニホ
ルド６１、６２、６３、６４を軸線方向に移動させるた
めのアクチュエータとしてのモータ６５を備えている。
【００４８】補助マニホルド６１、６２、６３、６４
は、各インテークマニホルド５１、５２、５３、５４内
を移動可能な半径を有する直管状の部材であり、その吸
入空気取込口は吸入空気を取り込み易いようにテーパ形
状に形成されている。また、補助マニホルド６１、６
２、６３、６４は、インテークマニホルド５１、５２、
５３、５４の軸線と同一の軸線を有して、各インテーク
マニホルド５１、５２、５３、５４内に配設されてい
る。
【００４９】各補助マニホルド６１、６２、６３、６４
は、互いに棒状の支持部材６６によって連結されてお
り、支持部材６６の一端は、インテークマニホルド５
１、５２、５３、５４と平行なサージタンク２３の側壁
（図５中下側）に形成された係合溝２３１に係合され、
他端はサージタンク２３の側壁（図５中上側）の外壁面
に沿って移動可能な支持移動体６７に連結されている。
【００５０】支持移動体６７は、支持部材６６によって
相互に連結された補助マニホルド６１、６２、６３、６
４を円滑に移動させるために、支持部材６６の移動幅よ
りも大きな面積でサージタンク２３の側壁（図５中上
側）の外壁面に接触させられている。また、支持移動体
６７には、補助マニホルド６１、６２、６３、６４の移
動方向と平行にラックギヤ６７１が配置されており、モ
ータ６５の駆同軸６５１に装着されたピニオンギヤ６５
２と歯合している。
【００５１】したがって、モータ６５の駆同軸６５１が
回転すると、駆同軸６５１と一体回転するピニオンギヤ
６５２によってラックギヤ６７１がインテークマニホル
ド５１、５２、５３、５４の軸線方向に移動し、結果と
して補助マニホルド６１、６２、６３、６４がインテー
クマニホルド５１、５２、５３、５４の軸線方向に移動
する。
【００５２】また、補助マニホルド６１、６２、６３、
６４は、不等長の各インテークマニホルド５１、５２、
５３、５４の長さを等しくするため、対応するインテー
クマニホルド５１、５２、５３、５４の長さに応じて管
長が異なっている。すなわち、各インテークマニホルド
長（Ｌ12、Ｌ22、Ｌ32、Ｌ42）、及び各補助マニホルド
長（ＬS12、ＬS22、ＬS32、ＬS42）の間には次のような
関係が成立している。
【００５３】（Ｌ12＋ＬS12）＝（Ｌ22＋ＬS22）＝（Ｌ
32＋ＬS32）＝（Ｌ42＋ＬS42） すなわち、全てのインテークマニホルド５１、５２、５
３、５４において、対応する各吸気ポート１６から補助
マニホルド６１、６２、６３、６４の先端までの長さが
等しくなるよう補助マニホルド６１、６２、６３、６４
の長さが定められている。
【００５４】次に、図６を参照して本発明の実施の形態
に係る可変吸気装置５０の動作について説明する。先
ず、エンジン１１の始動時、補助マニホルド６１、６
２、６３、６４は、図６中の実線で示すインテークマニ
ホルド長と補助マニホルド長とを足した長さ（以下、
「全マニホルド長」という。）が、最も長くなる位置に
ある。
【００５５】かかる場合にも、第１の発明の実施の形態
にて説明したように、吸入された吸入空気はインジェク
タ２１から噴射された燃料と共に混合気を形成し、各シ
リンダ＃１、＃２、＃３、＃４の燃焼室２０に効率よく
導入される。
【００５６】すなわち、第１の発明の実施の形態にて説
明したように、インテークマニホルド５１、５２、５
３、５４内に発生した脈動流の周期に合うように、補助
マニホルド６１、６２、６３、６４によってインテーク
マニホルド長を実質的に長くして、発生した脈動流の周
期を乱すことなく有効な吸気慣性効果を得るのである。
【００５７】ここで、本発明の実施の形態においては、
各シリンダ＃１、＃２、＃３、＃４に対応するインテー
クマニホルド５１、５２、５３、５４と補助マニホルド
６１、６２、６３、６４を足し合わせた全マニホルド長
が等しい構成を備えているので、各シリンダ＃１、＃
２、＃３、＃４内における体積効率が等しく上昇し、各
シリンダ＃１、＃２、＃３、＃４における混合気の燃焼
によって得られる出力トルクが等しく増大される。
【００５８】これに対して、エンジン回転数が上昇する
のに伴って、補助マニホルド６１、６２、６３、６４
は、モータ６５によって駆動させられ、図６中の破線で
示す、全マニホルド長が短くなる位置へ向かって移動さ
せられる。
【００５９】かかる場合にも、吸入された吸入空気はイ
ンジェクタ２１から噴射された燃料と共に混合気を形成
し、各シリンダ＃１、＃２、＃３、＃４の燃焼室２０に
効率よく導入される。
【００６０】すなわち、第１の発明の実施の形態にて説
明したように、インテークマニホルド５１、５２、５
３、５４内に発生した脈動流の周期に合うように、補助
マニホルド６１、６２、６３、６４によってインテーク
マニホルド長を実質的に短くして、発生した脈動流の周
期を乱すことなく有効な吸気慣性効果を得るのである。
【００６１】この結果、各シリンダ＃１、＃２、＃３、
＃４内における体積効率が等しく上昇し、各シリンダ＃
１、＃２、＃３、＃４における混合気の燃焼によって得
られる出力トルクが等しく増大される。
【００６２】また、上昇したエンジン回転数が低下した
場合には、補助マニホルド６１、６２、６３、６４は、
モータ６５によって駆動され、図６中実線で示す位置に
向かって移動され、全マニホルド長は再び長くなる。こ
のような、補助マニホルド６１、６２、６３、６４の移
動は、エンジン回転数との関係において各シリンダ＃
１、＃２、＃３、＃４の体積効率が変動する度に実行さ
れ、各シリンダ＃１、＃２、＃３、＃４における体積効
率は、常に最良値を取るように制御される。
【００６３】以上、発明の実施の形態に基づき詳細に説
明したように第１、及び第２の発明の実施の形態に係る
内燃機関の可変吸気装置１０、５０では、可変吸気機構
４０、６０によってエンジン回転数に応じてインテーク
マニホルド長を実質的に変更することができる。
【００６４】したがって、エンジン回転数に応じてその
周期が変化するインテークマニホルド３１、３２、３
３、３４、５１、５２、５３、５４内の脈動流に対し
て、その周期を乱さない適切な全マニホルド長を実現す
ることが可能となり、エンジン回転数全域において最良
の体積効率を得ることができる。
【００６５】この結果、混合気は燃焼室２０により多く
導入され、爆発・膨張行程において得られる出力トルク
が増大する。また、脈動流の周期が乱されないので、吸
入空気を吸入際に発生する吸気音を抑制することができ
る。
【００６６】また、可変吸気機構４０、６０によって、
不等長のインテークマニホルド３１、３２、３３、３
４、５１、５２、５３、５４を備えたエンジン１１であ
っても、実質的にインテークマニホルド長を等長化する
ことができる。
【００６７】したがって、不等長のインテークマニホル
ド長に起因して、本来であれば各シリンダ＃１、＃２、
＃３、＃４毎にばらつきのある体積効率が均一化され、
エンジン出力特性の均一化を図ることができる。また、
エンジン回転数に応じてインテークマニホルド長が変更
されることと相まって、各シリンダ＃１、＃２、＃３、
＃４における混合気の燃焼に伴い発生する出力トルクを
高いレベルで均一化することができる。
【００６８】この結果、出力トルク変動を抑制すること
ができるとともに、高い出力トルクを車両の駆動輪から
路面へ円滑に伝達することができ、ドライバビリティー
を向上させることができる。
【００６９】さらに、第１の発明の実施の形態に係る内
燃機関の可変吸気装置１０は、サージタンク２３内にて
湾曲されているインテークマニホルド３１、３２、３
３、３４と、湾曲したインテークマニホルド３１、３
２、３３、３４内を移動可能に配置されている補助マニ
ホルド４１、４２、４３、４４を備えている。
【００７０】したがって、可変吸気機構４０を備えたこ
とに伴うサージタンク２３の大型化を抑制することがで
き、エンジンルーム内に多くの搭載スペースを有しない
小型車両に対して容易に搭載することができる。
【００７１】また、第２の発明の実施の形態に係る内燃
機関の可変吸気装置６０は、略直管状のインテークマニ
ホルド５１、５２、５３、５４と、インテークマニホル
ド５１、５２、５３、５４内を移動可能に配置された直
管状の補助マニホルド６１、６２、６３、６４を備えて
いる。
【００７２】したがって、補助マニホルド６１、６２、
６３、６４から吸入された吸入空気のインテークマニホ
ルド５１、５２、５３、５４内の管壁への衝突が抑制さ
れ、円滑に吸気ポート１６へと導かれる。この結果、よ
り体積効率が高くなり、エンジン出力特性を向上させる
ことができる。
【００７３】以上、発明の実施の形態に基づき本発明を
説明したが、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で種々の
変更改良が可能である。 （１）上記各発明の実施の形態においては、可変吸気機
構４０、６０を構成する補助マニホルド４１、４２、４
２、４４、６１、６２、６３、６４は、１のモータ４
５、６５によって従属的に一体移動させられていた。
【００７４】しかしながら、各補助マニホルド４１、４
２、４２、４４、６１、６２、６３、６４毎にモータ
（アクチュエータ）を配置し、各々の補助マニホルド４
１、４２、４２、４４、６１、６２、６３、６４を独立
して移動可能な構成としても良い。かかる場合には、モ
ータに要求される駆動トルクが低くなるので、小型のモ
ータを用いることができる。
【００７５】また、学習機能を持たせることによりエン
ジン回転数に対してより正確にインテークマニホルド長
を変更することができる。すなわち、個々のインテーク
マニホルド、及び補助マニホルドは部品公差を有してお
り、同一シリンダに対応するインテークマニホルドであ
っても各車両毎にインテークマニホルド長は異なるから
である。
【００７６】したがって、エンジン回転数に対応して実
際の制御によって与えられるインテークマニホルド長
は、厳密な見方をすれば、あるインテークマニホルドと
可変吸気機構の組み合わせに関しては最良の体積効率を
実現し得る全マニホルド長ではない。
【００７７】そこで、各シリンダに対応するインテーク
マニホルド、及び補助マニホルドの部品公差を学習し、
その学習結果を制御に反映させることによって、厳密な
意味で最良の体積効率を実現する全マニホルド長を得る
のである。この学習によって、エンジン出力特性をさら
に向上させることができる。
【００７８】（２）また、上記各発明の実施の形態にお
いては、補助マニホルド４１、４２、４２、４４、６
１、６２、６３、６４を無段階に移動させることによ
り、全マニホルド長を無段階に変更させる構成を備えて
いる。しかしながら、３段階、４段階といったように、
全マニホルド長を有段階に変更しても良い。
【００７９】（３）さらに、上記各発明の実施の形態で
は、補助マニホルド４１、４２、４２、４４、６１、６
２、６３、６４を駆動するアクチュエータとしてモータ
を用いている。しかしながら、補助マニホルド４１、４
２、４２、４４、６１、６２、６３、６４を有段階に移
動させる場合であれば、圧力差によって作動する負圧式
アクチュエータを用いても良い。
【００８０】なお、以上の発明の実施の形態から把握で
きる技術的思想について、以下に効果とともに記載す
る。 （１）請求項２に記載の内燃機関の可変吸気装置におい
て、前記吸気管可変手段は、前記各吸気管内を移動自在
な複数の補助吸気管と、その各補助吸気管を駆動するア
クチュエータとを有し、前記吸気管長制御手段は、検出
された前記内燃機関の運転状態に最適な吸気管長を実現
するよう前記アクチュエータを制御するとともに、前記
各補助吸気管の管長と、対応する各吸気管の管長との合
計管長が全て同一となるように前記アクチュエータを制
御することを特徴とする内燃機関の可変吸気装置。
【００８１】かかる構成を備える場合には、補助吸気管
がアクチュエータによって駆動されることにより、吸気
管長が変更される。
【００８２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び請求
項２に記載の発明に係る内燃機関の可変吸気装置によれ
ば、不等長の吸気管を備えた内燃機関において、各気筒
間における出力特性のばらつきを排除することができ
る。また、内燃機関の全運転領域にわたって内燃機関全
体の出力特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の発明の実施の形態に係る内燃機関の可
変吸気装置の概略構成を示す模式図。
【図２】 図１に示す可変吸気装置を平面視するととも
に一部を断面で示す模式図。
【図３】 第１の発明の実施の形態に係る可変吸気装置
の動作を示す説明図。
【図４】 第２の発明の実施の形態に係る内燃機関の可
変吸気装置の概略構成を示す模式図。
【図５】 図４に示す可変吸気装置を平面視するととも
に一部を断面で示す模式図。
【図６】 第２の発明の実施の形態に係る可変吸気装置
の動作を示す説明図。
【図７】 従来例に係る内燃機関の可変吸気装置の概略
構成を示す模式図。
【符号の説明】
１０、５０…内燃機関の可変吸気装置、１１…エンジ
ン、１２…シリンダブロック、１４…シリンダヘッド、
１５…ピストン、１６…吸気ポート、１８…吸気バル
ブ、２０…燃焼室、２３…サージタンク、３１、３２、
３３、３４、５１、５２、５３、５４…インテークマニ
ホルド、４０、６０…可変吸気機構、４１、４２、４
３、４４、６１、６２、６３、６４…補助マニホルド、
４５、６５…モータ、４６…支持アーム、４７…駆同
軸、６５１…駆同軸、６５２…ピニオンギヤ、６６…支
持部材、６７…支持移動体、６７１…ラックギヤ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の気筒を有する内燃機関と、各気筒
    に対応して内燃機関に接続されるとともに各気筒に吸入
    空気を導く複数の吸気管と、各吸気管に配設されるとと
    もに吸気管内における吸気脈動の周期を変更し、各気筒
    における体積効率を増加させるための体積効率可変手段
    とを備えた内燃機関の可変吸気装置において、 前記内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出
    手段と、 前記複数の吸気管のうち少なくとも２本の吸気管の吸気
    管長はそれぞれ異なることと、 前記運転状態検出手段によって検出された前記内燃機関
    の運転状態に基づいて、前記各気筒における体積効率が
    最高値となるよう前記各吸気管内における吸気脈動の周
    期を変更するとともに、前記各吸気管内における吸気脈
    動の周期を等しくする前記体積効率可変手段を制御する
    体積効率制御手段とを備えたこと特徴とする内燃機関の
    可変吸気装置。
  2. 【請求項２】 複数の気筒を有する内燃機関と、各気筒
    に対応して内燃機関に接続された複数の吸気管と、各吸
    気管に配設されるとともに吸気管長を変更するための吸
    気管長可変手段とを備えた内燃機関の可変吸気装置にお
    いて、 前記内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出
    手段と、 前記複数の吸気管のうち少なくとも２本の吸気管の吸気
    管長はそれぞれ異なることと、 前記各吸気管の吸気管長を前記運転状態検出手段により
    検出された前記内燃機関の運転状態に最適な吸気管長に
    変更するとともに、前記各吸気管の吸気管長を等しくす
    るよう前記吸気長可変手段を制御する吸気管長制御手段
    とを備えたこと特徴とする内燃機関の可変吸気装置。
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