JP2006009779A - 自動車の可変吸気システム - Google Patents

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Abstract

【課題】自動車の走行速度に応じてランナーの長さを可変できるようにしつつ、空気の流れを円滑にし、かつレイアウトの面からも有利な自動車の可変吸気システムを提供する。
【解決手段】 プレナム、吸気マニホールド、ランナーの長さを調節する調節ユニットで構成される可変吸気システムであり、調節ユニットは、プレナムから吸気マニホールドに空気を分配するための複数の案内流路が形成された少なくとも一つの連結部と、複数の案内流路を選択的に開閉することができるように連結部に配置される少なくとも一つの開閉部を含んでなり、かつプレナムの空気が吸気マニホールドに円滑に流入されるように案内流路が設定角度、好ましくはプレナムの水平線を基準に２４±１゜に傾いて形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は自動車の吸気システムに関し、さらに詳しくは、自動車の走行速度に応じてランナーの長さを可変できるようにした自動車の可変吸気システムに関する。
自動車の吸気システムは、一般に図１に示されているように外部空気をプレナム５（ｐｌｅｎｕｍ）、吸気マニホールド７を経てシリンダー３に流入させるシステムである。プレナム５は、外部の空気が流入される場所で、吸気マニホールド７は、プレナム５からの空気をランナー７ａを通してシリンダー３に送り込んでいる。吸気マニホールド７の端部にはプレナム５と連結するための連結通路４が形成される。
一方、自動車性能の側面から、自動車駆動の条件に合わせてランナー７ａの長さを変化させることが有利である。つまり、エンジンＥの回転数が高い時にはランナー７ａの長さは短い方が有利であり、回転数が低い時にはランナー７ａは長い方が有利である。このように、エンジン（Ｅ）の回転数によってランナー７ａの長さを変える制御するシステムを“可変吸気システム（ＶＩＳ；Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｎｔａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）”と呼んでいる。
従来の自動車の可変吸気システムは、図１に示されているように、プレナム５と吸気マニホールド７を相互連結するためにプレナム５上部に排気筒ホール５ａと、さらに排気筒ホール５ａには一つまたは二つの開閉部１１、１２が設けられる。従って、自動車の走行速度によって、排気筒ホール５ａが開閉部１１、１２により開いたり閉じたりするようになるので、これによりランナー７ａの長さを可変できるようになる。つまり、自動車が高速であるとき、排気筒ホール５ａが開きランナー７ａの長さが短くなる。もちろん、排気筒ホール５ａを通過した空気は連結通路４を通過した空気と共に吸気マニホールド７に流入されるようになる。逆に、自動車が低速であるとき、排気筒ホール５ａが閉められ、連結通路４を通過した空気だけが吸気マニホールド７に流入されるので、ランナー７ａの長さは実質長くなる。
しかしながら、プレナム５からの空気が排気筒ホール５ａを通じて吸気マニホールド７に流入する時、システム構造上空気が急に曲がる流れとなるので、従来の可変吸気システムでは流圧や流速が低下するといった問題があった。また、排気筒ホール５ａに二つの開閉部１１、１２が設けられるとき、レイアウトの側面から空間的に大きく占めるようになり装置が大きくなるという問題があった。
このような、車の高速時、低速時によりエンジン吸入管の長さと口径を変えるような可変吸気システムは、提案されている〔例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照〕。
特開２００４−３４６９２７号公報 特開２００２−２７６３７９号公報 特開２００２−３８９５９号公報
上記問題点を解決すべく本発明の目的は、自動車の走行速度に応じてランナーの長さを可変できるようにしつつ、空気の流れを円滑にし、かつレイアウトの面からも有利な自動車の可変吸気システムを提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明による自動車の可変吸気システムは、外部の空気が流入されるプレナムと、プレナムと連結されてプレナムに流入された空気を複数のシリンダーに各々案内する複数のランナーを含む吸気マニホールドと、自動車の駆動条件によってランナーの長さを調節する調節ユニットで構成され、調節ユニットは、プレナムから吸気マニホールドに空気を分配するための複数の案内流路が形成された少なくとも一つの連結部と、複数の案内流路を選択的に開閉することができるように連結部に配置される少なくとも一つの開閉部を含んでなり、かつプレナムの空気が吸気マニホールドに円滑に流入されるように案内流路が設定角度に傾いて形成されている。
そして、連結部は、その少なくとも一つが前記プレナムの上部に設けられた第１連結部であり、さらに前記プレナムの下部に設けられた第２連結部を含むことができ、開閉部は、その少なくとも一つが前記第１連結部に配置された第１開閉部であり、さらにさらに前記第２連結部に配置された第２開閉部を含むことができる。
開閉部のそれぞれは、連結部に回転可能に設けられた駆動軸と、前記駆動軸に設けられた複数のバルブにより、複数の案内流路をそれぞれ開閉させることができるようにすることができる。
また、案内流路の設定角度は、プレナムの水平線を基準に２４±１゜であることが好ましい。
本発明によれば、案内流路を設定角度に傾くように具備させることによって、空気の流れを円滑にする利点がある。また、一つの連結部には一つの駆動軸が具備されることによってレイアウトの側面において有利な利点がある。
図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を説明する。図２は本発明の実施の形態による自動車の可変吸気システムの要部切開斜視図であり、図３はその正面図、図４は第１開閉部を示した斜視図、図５は図３におけるバルブが閉じた状態の要部図、図６は同じくバルブが開いた状態の要部図である。
本発明による自動車の可変吸気システムは、プレナム１００、吸気マニホールド２００、そして調節ユニット３００から構成され、プレナム１００からの外部空気を取入れ、吸気マニホールド２００にある複数のランナー２１０を経て、複数のシリンダー３それぞれに導いている。調節ユニット３００は、自動車の駆動条件によってランナー２１０の長さを調節する役割をしている。シリンダー３は、ブロック２（図１参照）の中心を基準に左／右に各々４つが具備されているが、各々３個の場合もある。本発明は、シリンダー３の個数に限定されない。
吸気マニホールド２００は、プレナム１００を基準にしてプレナム１００と接しながらそれを囲む形状に形成されると、可変吸気システム全体が小さくまとめられ好ましい。吸気マニホールド２００がこのような形状をとるとき、吸気マニホールド２００とプレナム１００は隔膜１１０によって分離区画されることが好ましい。調節ユニット３００は、開閉部（３３０、３４０）と、開閉部（３３０、３４０）により複数の案内流路（３１１、３２１）が形成された連結部（３１０、３２０）でなっている。
図２にを参照すると、プレナム１００の上部に第１連結部３１０が形成され、第１開閉部３３０が設けられてプレナム１００と複数のランナー２１０それぞれを連結し、第１開閉部３３０によって空気の流れを細分化して複数の第１案内流路３１１を形成している。これにより第１連結部３１０を通る空気量が調整され、自動車が高速である時にランナー２１０の長さを最も短くするようにすることができる。
さらに、プレナム１００の下部に第２連結部３２０が形成され、第２連結部３２０には第２開閉部３４０が設けられてプレナム１００とランナー２１０を連結するが、第２開閉部３４０によって空気の流れを細分化して複数の第２案内流路３２１を形成している。これにより第２連結部を通る空気量が調整され、自動車の駆動条件によってランナー２１０の長さをより繊細に調節することができるようになる。
また、プレナム１００の空気が吸気マニホールド２００のランナー２１０に円滑に流入されるように、第１、２案内流路３１１、３２１それぞれは、図３に示されているように、所定角度（θ）に傾くように形成されることが好ましい。特に、第１、２案内流路３１１、３２１は、プレナム１００の水平線（Ａ）を基準に各々２４±１゜の傾きで具備されることが好ましい。この傾き角度は、実験を通じて得た閾値であって、角度が２４±１゜である時、空気の流れが最も円滑で、流速／流圧の点で好ましい状態となことが認められた。この角度が、この閾値より小さいとき空気の流れが急速に悪くなり、逆に閾値より大きいときやはり空気の流れが悪くなると動じに、製品設計上要求される空間が確保されず、本発明の目的を満たす可変吸気システムを設計することができなかった。
図４は本発明の実施例による自動車の可変吸気システム第１開閉部の斜視図である。第１開閉部３３０は、図２及び図４に示されているように、第１駆動軸３３１、そして複数の第１バルブ３３２からなっている。（図４には、第１開閉部のみを記載したが、第２開閉部３４０も同様であり、第２駆動軸３４１と、複数の第２バルブ３４２からなっている。）
第１駆動軸３３１は、レイアウトの面から、第１連結部３１０に一つ装着されることが好ましい。そして、複数の第１バルブ３３２により複数の第１案内流路３１１が実現できる。
図３〜６を参照して、本発明による自動車の可変吸気システムの動作を具体的に説明する。図５〜６は図３におけるバルブの要部図であり、図５はバルブが閉じた状態を、図６はバルブが開いた状態を示している。
自動車が高速で走行しているとき、第２駆動軸３４１によって第２バルブ３４２を回転させて、プレナム１００の水平線（Ａ）を基準に２４゜の角度に位置するようにすると第２連結部３２０の第２案内流路３２１を塞ぐようになる。同時に、第１駆動軸３３１によって第１バルブ３３２がプレナム１００の水平線（Ａ）を基準に１１４゜の位置に回転させると、第１連結部３１０の第１案内流路３１１が開くようになる。従って、第１バルブ３３２と第２バルブ３４２が上記の位置になると、プレナム１００の空気は第１案内流路３１１に沿って円滑に吸気マニホールド２００に流入され、結局ランナー２１０の長さが短くなる。もちろん、第１案内流路３１１を通過した空気は連結通路１２０を通って流れる空気と共に吸気マニホールド２００に流入されるようになる。
一方、自動車が低速で走行しているとき、図示されていないが、第２連結部３２０の第２案内流路３２１が開き、第１連結部３１０の第１案内流路３１１が閉じ、ランナー２１０の長さが長くなる。
自動車の走行速度が上記高速と低速の中間では、その速度により第１駆動軸３３１と第２駆動軸３４１をそれぞれ調整することで、ランナー２１０の長さを最適化することができる。
以上の実施の形態は、本発明の理解のために例示したものであり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術範囲内で本発明の詳細な説明と異なる形態の実施例を実現することができる。
本発明により、自動車の走行速度に応じてランナーの長さを可変できるようになり、かつ空気の流れが円滑で、レイアウトの面からも有利な自動車の可変吸気システムが実現できる。
従来の自動車の可変吸気システムがシリンダーヘッドに装着された状態を示した要部の縦断面図である。 本発明の実施の形態に示した自動車の可変吸気システムの切開斜視図である。 図２に示した可変吸気システムの正面図である。 図２に示した可変吸気システムで、第１開閉部の斜視図である。 図３におけるバルブが閉じた状態の要部図である。 図３におけるバルブが開いた状態の要部図である。
符号の説明
Ｅ：エンジン
２： ブロック
３： シリンダー
５：プレナム
５ａ：排気筒ホール
７：吸気マニホールド
７ａ：ランナー
１１、１２：開閉部
１００： プレナム
１１０：隔膜
１２０：連結通路
２００： 吸気マニホールド
２１０： ランナー
３００： 調節ユニット
３１０： 第１連結部
３２０： 第２連結部
３１１： 第１案内流路
３２１： 第２案内流路
３３０： 第１開閉部
３４０： 第２開閉部
３３１： 第１駆動軸
３４１： 第２駆動軸
３３２： 第１バルブ
３４２： 第２バルブ

Claims (5)

  1. 外部の空気が流入されるプレナムと、前記プレナムと連結されて前記プレナムに流入された空気を複数のシリンダーに各々案内する複数のランナーを含む吸気マニホールドと、自動車の駆動条件によって前記ランナーの長さを調節する調節ユニットとを含んで構成される自動車の可変吸気システムにおいて、
    前記調節ユニットは、前記プレナムから前記吸気マニホールドに空気を分配するための複数の案内流路が形成された少なくとも一つの連結部と、前記複数の案内流路を選択的に開閉することができるように前記連結部に配置される少なくとも一つの開閉部を含んでなり、かつ、前記プレナムの空気が前記吸気マニホールドに円滑に流入されるように前記案内流路が設定角度に傾いて形成されることを特徴とする自動車の可変吸気システム。
  2. 前記連結部は、その少なくとも一つが前記プレナムの上部に設けられた第１連結部であり、また前記開閉部は、その少なくとも一つが前記第１連結部に配置された第１開閉部であることを特徴とする請求項１に記載の自動車の可変吸気システム。
  3. 前記連結部は、さらに前記プレナムの下部に設けられた第２連結部を含み、また前記開閉部は、さらに前記第２連結部に配置された第２開閉部を含むことを特徴とする請求項２に記載の自動車の可変吸気システム。
  4. 前記開閉部のそれぞれは、前記連結部に回転可能に設けられた駆動軸と、前記駆動軸に設けられた複数のバルブにより、前記複数の案内流路をそれぞれ開閉させることができるようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の自動車の可変吸気システム。
  5. 前記案内流路の設定角度は、前記プレナムの水平線を基準に２４±１゜であることを特徴とする請求項１に記載の自動車の可変吸気システム。
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