JPH11294171A - Ｖ型内燃機関の可変吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変吸気装置の小型化を実現しつつ吸気系の
特性を確実に切り換えられるようにする。 【解決手段】 コレクタ１内部に、一対のバルブユニッ
ト１３，１４によって、第１容積室１５と一対の第２容
積室１６，１７とが仕切られており、第１容積室１５の
一端部に吸気入口１８を備え、第２容積室１６，１７の
底面に、吸気ブランチ開口部２１を有する。一対の柱状
部１９，２０の外側に沿って共鳴通路部２２，２３がそ
れぞれ形成されている。共鳴通路部２２，２３は、コレ
クタ１の外側へ張り出した湾曲形状をなし、第１容積室
１５の一端部と第２容積室１６，１７の一端部とをそれ
ぞれ連通している。低速域では、バルブユニット１３，
１４が閉じ、各バンクの吸気系が長く分離する。高速域
では、バルブユニット１３，１４が開き、管長が短くな
るとともに、容積室容量が大となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｖ型内燃機関の
吸気装置、特に、機関運転条件に応じて吸気系を各バン
ク毎に独立した状態と両バンクで一体となった状態に切
り換えることができる可変吸気装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＶ型６気筒内燃機関においては、
一方のバンクの＃１，＃３，＃５気筒と、他方のバンク
の＃２，＃４，＃６気筒とで、吸気行程が重ならないこ
とから、両バンクの吸気系を分離することにより低中速
領域で大きな吸気動的効果を得ることができる。そし
て、高速高負荷域では、実質的な吸気管長を短くするよ
うに、左右バンクの容積室を互いに連通させることで、
充填効率が向上することが知られている。

【０００３】そのため、例えば特開平５−３３２１４１
号公報等に記載されているように、各バンク毎に一対の
容積室を設け、かつ両容積室を連通する連絡通路に開閉
弁を設けて、両者を機関運転条件に応じて連通もしくは
分離させることができるようにした可変吸気装置が従来
から種々提案されている。また、上記公報に記載の装置
では、各容積室の端部に付加的な容積が設けられてお
り、この部分との連通状態を第２の開閉弁で切り換える
ことにより、容積室の容量を、同時に可変制御できるよ
うになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成においては、開閉弁が開いた状態におい
ても、一対の容積室の間の連通面積を十分に大きく確保
することが困難であり、高速域での吸気動的効果による
出力向上が十分なものとならない。

【０００５】また、低速域での吸気動的効果を高めるた
めには各容積室に連なるバンク毎の共鳴管の管長を長く
確保する必要があるが、このように共鳴管を長くしよう
とすると、吸気装置全体が大型化してしまい、車両への
搭載が制約される、という不具合がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、各バンクの
吸気ブランチ部がコレクタに接続され、かつこのコレク
タ内で吸気系の切換が行われるＶ型内燃機関の可変吸気
装置において、上記コレクタは、吸気導入部を有する中
央部の第１容積室と、この第１容積室の両側に並設さ
れ、かつ各バンクの吸気ブランチ部がそれぞれ接続され
た一対の第２容積室と、閉状態において上記第１容積室
と上記第２容積室との間を仕切る隔壁を構成するととも
に、開状態においては両者を一体に連通させる一対の開
閉弁と、上記第１容積室の一端部と上記第２容積室の一
端部とをそれぞれ接続した一対の共鳴通路部と、を備え
ていることを特徴としている。

【０００７】上記開閉弁は、低中速域では閉状態に制御
され、第１容積室と第２容積室とが互いに隔てられる。
この状態では、吸気は、第１容積室内から一対の共鳴通
路部を通り、かつそれぞれの第２容積室を経て、各ブラ
ンチ部へと供給される。従って、各バンクの吸気系が第
１容積室直前まで分離独立したものとなり、その低中速
域における吸気動的効果によってトルクが向上する。

【０００８】また、高速域では、開閉弁は開状態に制御
される。この状態では、第１容積室と第２容積室とが実
質的に一体となり、この一体化した十分に容量の大きな
容積室から各気筒のブランチ部へと吸気が供給される。
従って、各気筒の吸気管長が短くなるとともに、容積室
の容量が大となり、高速域に適した吸気動的効果が得ら
れ、トルクが向上する。特に、開閉弁が第１容積室と第
２容積室との間の隔壁を構成するように十分に大きく形
成されており、この開閉弁が開くことによって、第１容
積室と第２容積室とが全体として一体化するため、通気
抵抗の増大等を招かずに高速域での体積効率が向上す
る。

【０００９】そして、上記の第１容積室、第２容積室お
よび共鳴通路部が、コレクタとして一体に構成されてお
り、換言すれば、第１容積室、第２容積室および共鳴通
路部が一つのコレクタの内部に形成されているので、全
体として小型に構成される。

【００１０】また請求項１の発明をさらに具体化した請
求項２の発明においては、上記の第１容積室、第２容積
室、共鳴通路部が同一平面上に沿って配置され、コレク
タが全体として偏平形状に構成されているとともに、上
記開閉弁が、この偏平な方向に沿った回動軸を有してい
る。このように偏平化したコレクタは、例えば内燃機関
上面と車体のフードとの間の上下方向に狭小なスペース
内に配置される。そして、この偏平な方向に沿って回動
軸を有する開閉弁は、回動軸に沿って細長い形状のもの
となる。

【００１１】また請求項３の発明においては、各共鳴通
路部が、それぞれコレクタの外側へ張り出した湾曲形状
をなしている。このように湾曲形状とすることにより、
コレクタ全体を大型化せずにその通路長が長く得られ
る。

【００１２】さらに、請求項４の発明においては、上記
コレクタは、上記の第１容積室、第２容積室、共鳴通路
部のそれぞれの底面を構成するとともに、各吸気ブラン
チ部が接続される開口部が第２容積室部分に形成された
プレート状部材と、このプレート状部材に組み合わされ
るカバー状部材と、から構成されている。

【００１３】またこの請求項４の発明をさらに具体化し
た請求項５の発明では、上記プレート状部材と上記カバ
ー状部材との間に介在する一対の柱状部を有し、この柱
状部によって共鳴通路部が形成されている。つまり、プ
レート状部材とカバー状部材とからなるコレクタの中央
部分に柱状部が設けられており、この柱状部によって両
部材が連結された形となるため、柱状部が一種の補強部
材となり、コレクタ全体の剛性が高くなる。

【００１４】さらに、請求項６の発明では、上記柱状部
とコレクタ外壁との間に、上記開閉弁を構成する矩形の
フレームを備えたバルブユニットが取り付られており、
このフレームが、上記プレート状部材と上記カバー状部
材との間に補強部材として介在している。つまり、上記
バルブユニットは、矩形のフレームによって弁体周囲を
囲った構成となっており、開時に大きな開口面積が得ら
れるとともに、柱状部と併せてコレクタの剛性向上に寄
与する。

【００１５】

【発明の効果】この発明に係るＶ型内燃機関の可変吸気
装置によれば、開閉弁の開閉に伴って各バンクの吸気管
長および容積室容量を大きく変化させることができ、低
速域および高速域の双方で体積効率を一層高く得ること
が可能となる。また、可変要素となる第１容積室、一対
の第２容積室および一対の共鳴通路部が、コレクタの内
部に構成されるので、低速域および高速域の双方で良好
な特性を確保しつつ吸気装置全体の小型化を図ることが
できる。

【００１６】特に請求項２のように偏平化すれば、エン
ジンルーム内の狭小なスペースを利用してコレクタを配
置することが可能となり、また、開閉弁の開口面積を十
分に大きく確保できる。

【００１７】また、請求項３の発明によれば、コレクタ
を大型化せずに共鳴通路部の長さを長く確保できる。

【００１８】さらに本発明のコレクタは、請求項４のよ
うに２部材でもって構成することができ、構造の単純化
が図れる。これは、特に、請求項２のようにコレクタを
偏平化する場合に好適なものとなる。

【００１９】そして、請求項５および請求項６によれ
ば、プレート状部材とカバー状部材とからなるコレクタ
の剛性を高めることができ、例えばこれらの部材の内面
部分からの騒音発生を抑制できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２１】図１は、この発明に係るＶ型６気筒内燃機
関の可変吸気装置の一実施例を示している。この可変吸
気装置は、内燃機関の上方に配置される偏平な箱状のコ
レクタ１と、このコレクタ１と各気筒の吸気ポートを接
続する下部マニホルド２とから大略構成されている。こ
こで、上記コレクタ１下面には、各気筒毎に独立した吸
気ブランチ部の上流側部分を構成する上部マニホルド部
３が一体に形成されており、ここに下部マニホルド２が
接続されることにより、各気筒の吸気ポートへ至る吸気
ブランチ部が構成されるものであって、図示するよう
に、右側のバンク４ａのブランチ部５ａはコレクタ１の
左側へ、左側のバンク４ｂのブランチ部５ｂは、逆にコ
レクタ１の右側へ、それぞれ接続される。

【００２２】上記コレクタ１は、上部マニホルド部３を
下面に備えた平坦なベースプレート１１と、このベース
プレート１１の上面を覆うように取り付けられるコレク
タカバー１２と、から構成されている。コレクタカバー
１２は、ベースプレート１１と同様の外形を備えた略平
坦な上面部１２ａの周囲に、略一定高さの側壁１２ｂを
有し、これによってベースプレート１１との間に所要の
空間を形成している。

【００２３】図２は、上記コレクタ１の内部の構成を示
すために、コレクタカバー１２の上面部１２ａを取り除
いた状態で示す平面図である。この図２に示すように、
コレクタ１内部には、気筒列方向に沿った隔壁状をなす
一対のバルブユニット１３，１４が平行に配置されてお
り、この開閉弁を構成する一対のバルブユニット１３，
１４によって、コレクタ１中央部分の第１容積室１５
と、左右一対の第２容積室１６，１７と、が仕切られて
いる。両バルブユニット１３，１４に挟まれた第１容積
室１５は、各バルブユニット１３，１４の外側に位置す
る各第２容積室１６，１７よりも大きな容量を有し、か
つ一端部に吸気導入部１８を備えている。この吸気導入
部１８は、図示せぬ吸気ダクトに接続され、その上流側
に、スロットル弁、エアフロメータおよびエアクリーナ
が配置されている。上記第２容積室１６，１７の底面、
つまりベースプレート１１には、各ブランチ部に連なる
吸気ブランチ開口部２１が３個づつ形成されている。こ
の３個の吸気ブランチ開口部２１は、コレクタ１の両端
近くに位置し、かつそれぞれ気筒列方向に沿って並んで
いる。

【００２４】またコレクタ１の内部において、上記吸気
導入部１８と反対側寄りの位置に、一対の柱状部１９，
２０が形成されている。この柱状部１９，２０は、筒状
をなし、かつコレクタカバー１２の上面部１２ａと一体
に形成されているものであって、該上面部１２ａから垂
直にベースプレート１１へ向かって突出し、先端がベー
スプレート１１に当接している。また、各柱状部１９，
２０は、第１容積室１５と第２容積室１６，１７との間
に位置し、各柱状部１９，２０とコレクタカバー１２側
壁１２ｂとの間に、バルブユニット１３，１４が装着さ
れている。そして、これらの柱状部１９，２０は、バル
ブユニット１３，１４と反対側の側面が略円弧状に湾曲
しており、その外側に沿って共鳴通路部２２，２３がそ
れぞれ形成されている。各共鳴通路部２２，２３は、コ
レクタ１の外側へ張り出した湾曲形状をなしており、バ
ルブユニット１３，１４を迂回する形で、第１容積室１
５の一端部、詳しくは吸気入口１８と反対側の端部と第
２容積室１６，１７の一端部とをそれぞれ連通してい
る。

【００２５】このように、偏平なコレクタ１の内部に、
第１容積室１５、第２容積室１６，１７および共鳴通路
部２２，２３が、同一平面に沿って配置されている。

【００２６】上記の２つのバルブユニット１３，１４
は、基本的に同一の構成のものであって、図３にも示す
ように、ベースプレート１１とコレクタカバー１２との
間に挟持される矩形のフレーム２５を有し、かつこのフ
レーム２５内の開口部を開閉するように、略長方形状の
弁体２６を備えている。この弁体２６は、フレーム２５
の長手方向に沿ったバルブシャフト２７に固定されてお
り、該バルブシャフト２７の回動に伴って開閉する。第
１容積室１５と第２容積室１６，１７とは、このバルブ
ユニット１３，１４のみによって仕切られているので、
弁体２６が開いた状態では、フレーム２５の部分を除い
て両容積室１５，１６，１７が断面の略全面で広く連通
し、一体の容積室となる。

【００２７】上記バルブシャフト２７は、柱状部１９，
２０およびコレクタカバー１２側壁１２ｂを貫通してコ
レクタカバー１２外面に突出しており、その先端部に、
負圧ダイヤフラム式のバルブ開閉用アクチュエータ２８
がそれぞれ連係している。なお、一対のアクチュエータ
２８は同時に駆動され、一対のバルブユニット１３，１
４が同時に開閉する構成となっている。また、上記フレ
ーム２５は、図４に詳示するように、外周面に全周に亙
って突条部２５ａを備えており、この突条部２５ａがベ
ースプレート１１およびコレクタカバー１２に形成され
た凹溝（図示せず）内に嵌合することにより位置決めさ
れている。

【００２８】図５および図６は、上部マニホルド部３が
一体に形成されたベースプレート１１単体の構成を示し
ている。これらの図に示すように、第１，第２容積室１
５，１６，１７および共鳴通路部２２，２３の底面部１
１ａ上面は略平坦面をなしており、この底面部１１ａに
沿うように、６本のブランチ部５が両端のブランチ開口
部２１から下面中央のフランジ部２９へ向かって形成さ
れている。なお、この６本のブランチ部５は、それぞれ
の通路長が略等しくなるように形成されている。

【００２９】上記ベースプレート１１と上記コレクタカ
バー１２は、複数本のボルトによって互いに固定されて
いるが、その際に、両者の面部１１ａ，１２ａの間に、
一対の柱状部１９，２０とバルブユニット１３，１４の
矩形のフレーム２５とが挟持された状態となる。従っ
て、これらの柱状部１９，２０およびフレーム２５が一
種の補強部材として機能し、コレクタ１全体の剛性を高
めることは勿論のこと、特に、平板状の面部１１ａ，１
２ａの中央部分の剛性を効果的に高めることができる。

【００３０】図７は、この実施例の吸気装置における吸
気の流れを説明するための説明図である。この図７にお
いて、白抜矢印は、各バルブユニット１３，１４が閉じ
ている場合の吸気の流れを示し、黒矢印は、各バルブユ
ニット１３，１４が開いている場合の吸気の流れを示し
ている。

【００３１】すなわち、内燃機関が低中速域にあれば、
各バルブユニット１３，１４が閉じた状態に制御され、
白抜矢印に示すように、吸気導入部１８から流入した吸
気は、第１容積室１５から各共鳴通路部２２，２３を通
って第２容積室１６，１７へ向かい、この第２容積室１
６，１７から各ブランチ部５へ分配供給される。従っ
て、左右バンクの吸気系は、各共鳴通路部２２，２３と
第１容積室１５の接続部まで分離独立したものとなり、
それぞれの管長が長く得られるとともに、各バンクの吸
気系が合流する容積室の容量が第１容積室１５のみの比
較的小さなものとなる。そのため、低中速域に適した吸
気動的効果が得られ、体積効率の向上により低中速域の
トルクが向上する。

【００３２】また、内燃機関が高速域となると、各バル
ブユニット１３，１４が開いた状態に制御され、黒矢印
に示すように、吸気導入部１８から流入した吸気は、第
１容積室１５から直接第２容積室１６，１７へ入り、こ
の第２容積室１６，１７から各ブランチ部５へ分配供給
される。つまり、第１，第２容積室１５，１６，１７が
一体のものとなり、この一体化した容積室から各ブラン
チ部５へ供給される。従って、左右バンクの独立した部
分の管長は短くなり、また同時に、各バンクの吸気系が
合流する容積室の容量が非常に大きなものとなる。その
ため、高速域に適した吸気動的効果が得られ、体積効率
の向上により高速域のトルクが向上する。

【００３３】この実施例の吸気装置においては、第１，
第２容積室１５，１６，１７および共鳴通路部２２，２
３がコレクタ１として一体化されているため、装置全体
を非常に小型に構成できる。特に、各要素を同一平面上
に並べてコレクタ１を偏平化してあるため、車載状態で
は、内燃機関上端とエンジンフードとの間の狭小なスペ
ースにコレクタ１を配置することができ、スペース効率
に優れたものとなる。また、このように小型であって
も、第１容積室１５と第２容積室１６，１７とを隣接さ
せるとともに、共鳴通路部２２，２３を外側へ湾曲した
形状とすることにより、バルブユニット１３，１４の開
状態と閉状態とで、吸気管長を大きく変化させることが
でき、容積室容量が変化することと相俟って、低速域と
高速域の双方で良好な特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る吸気装置の一実施例を示す断面
図。

【図２】コレクタの内部の構成を示す平面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図４】バルブユニットのみの断面図。

【図５】ベースプレートのみの平面図。

【図６】同じくベースプレートのみの断面図。

【図７】この吸気装置における吸気の流れを示す説明
図。

【符号の説明】

１…コレクタ １１…ベースプレート １２…コレクタカバー １３，１４…バルブユニット １５…第１容積室 １６，１７…第２容積室 １９，２０…柱状部 ２１…吸気ブランチ開口部 ２２，２３…共鳴通路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 35/10 Ｆ０２Ｍ 35/10 ３０１Ｓ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各バンクの吸気ブランチ部がコレクタに
   接続され、かつこのコレクタ内で吸気系の切換が行われ
   るＶ型内燃機関の可変吸気装置において、 上記コレクタは、吸気導入部を有する中央部の第１容積
   室と、この第１容積室の両側に並設され、かつ各バンク
   の吸気ブランチ部がそれぞれ接続された一対の第２容積
   室と、閉状態において上記第１容積室と上記第２容積室
   との間を仕切る隔壁を構成するとともに、開状態におい
   ては両者を一体に連通させる一対の開閉弁と、上記第１
   容積室の一端部と上記第２容積室の一端部とをそれぞれ
   接続した一対の共鳴通路部と、を備えていることを特徴
   とするＶ型内燃機関の可変吸気装置。
2. 【請求項２】 上記の第１容積室、第２容積室、共鳴通
   路部が同一平面上に沿って配置され、コレクタが全体と
   して偏平形状に構成されているとともに、上記開閉弁
   が、この偏平な方向に沿った回動軸を有していることを
   特徴とする請求項１記載のＶ型内燃機関の可変吸気装
   置。
3. 【請求項３】 各共鳴通路部が、それぞれコレクタの外
   側へ張り出した湾曲形状をなしていることを特徴とする
   請求項１または２に記載のＶ型内燃機関の可変吸気装
   置。
4. 【請求項４】 上記コレクタは、上記の第１容積室、第
   ２容積室、共鳴通路部のそれぞれの底面を構成するとと
   もに、各吸気ブランチ部が接続される開口部が第２容積
   室部分に形成されたプレート状部材と、このプレート状
   部材に組み合わされるカバー状部材と、から構成されて
   いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   Ｖ型内燃機関の可変吸気装置。
5. 【請求項５】 上記プレート状部材と上記カバー状部材
   との間に介在する一対の柱状部を有し、この柱状部によ
   って共鳴通路部が形成されていることを特徴とする請求
   項４記載のＶ型内燃機関の可変吸気装置。
6. 【請求項６】 上記柱状部とコレクタ外壁との間に、上
   記開閉弁を構成する矩形のフレームを備えたバルブユニ
   ットが取り付られており、このフレームが、上記プレー
   ト状部材と上記カバー状部材との間に補強部材として介
   在していることを特徴とする請求項５記載のＶ型内燃機
   関の可変吸気装置。