JPH08326546A - エンジンの吸気管長可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御性の良いエンジンの吸気管長可変装置を
提供することにある。 【構成】一端が燃焼室に他端がサージタンクに連通する
吸気多岐管５と、一端がサージタンク４において他端開
口６ａと対向する位置に開口する一端開口７と他端がサ
ージタンク内に連通された湾曲管９と、吸気多岐管５の
他端開口６ａまた一端開口７のうち何れか一方に設けら
れて他方に嵌合せしめられるべく同他方の開口に向かっ
て延びると共にその先端縁が軸線に対して傾斜するよう
に形成された鍔部１８とを備え、吸気多岐管５または湾
曲管９には、鍔部１８と他方開口６ａとがその全周にわ
たり嵌合する態様と同鍔部と他方開口との嵌合が解除さ
れる態様とが得られるように、一端開口７または他方開
口６ａの軸線方向位置を可変設定する駆動装置１３が設
けられた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの吸気管長可
変装置、特に、吸気系の吸気路構成部材内に第１、第２
吸気路管の互いの重合量を可変させて吸気路長を可変さ
せる構成部分を備えたエンジンの吸気管長可変装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの吸気系はエンジンの吸気ポー
トとエアクリーナのエア吸入口との間を連通させてお
り、エアクリーナ、吸気管、吸気量を調整するスロット
ルボディー、他気筒の吸気脈動を干渉するサージタン
ク、吸気を各気筒に分岐する吸気多岐管等の吸気系構成
部材を順次連結することによって構成されている。これ
ら各吸気系構成部材は互いに連結されることによって吸
気路長が決定され、その長さは基本的には一定と成る。

【０００３】ところで、エンジンは、エンジン回転数及
び吸気管の長さに応じて体積効率が変化することが知ら
れ、これは吸気管の脈動効果及び慣性効果によるものと
見做されている。ここで、脈動効果は吸気弁の閉弁時点
で吸気ポートに生じる正圧波がこの吸気ポートと吸気管
の大気圧相当部側との間を往復動（２回）した後に正圧
波として戻ってくることにより生じるものであり、慣性
効果は吸気管内気柱の流動により示される慣性により生
じるものである。いずれもシリンダへの吸気の押し込み
作用を期待出来、これによって体積効率を向上させるこ
とが可能である。

【０００４】更に、多岐筒エンジンでは、各気筒の吸気
路間で吸気干渉が生じる可能性があり、これを防止すべ
く、各気筒の吸気路は大容量のサージタンク等に達する
まで互いに分岐形成されている。ここで吸気干渉とは、
吸気弁の開放時に生じた負の圧力波が吸気路を通り、吸
気弁が閉鎖直前にある別の気筒の吸気ポートに達して、
その気筒の体積効率を低減させてしまう現象である。こ
のように、エンジンの吸気系には吸気干渉を防止し、エ
ンジン体積効率を向上させるべく、吸気脈動を積極的に
利用可能な吸気管路可変機構が設けられている。

【０００５】例えば、図９に示すエンジン１では、その
吸気系が複数の吸気路構成部材、即ち、各気筒の燃焼室
２及び吸気ポート３より延出し、他端がサージタンク４
に連通する第１吸気通路管としての吸気多岐管５（１気
筒のもののみ示している）と、これら吸気多岐管５の先
端の突き出し管５０１を収容するサージタンク４と、サ
ージタンク４において突き出し管５０１の他端開口６と
対向する位置に開口する一端開口７及びサージタンクよ
り外部に突き出し再度内部に連通された他端開口８を形
成された第２吸気通路管としての湾曲管９と、一端がサ
ージタンク４に他端がエアクリーナ１０に連通する吸気
管１１とを備える。ここで、各吸気多岐管５にはスロッ
トル弁１７がそれぞれ回動操作可能に装着される。これ
らの各吸気系構成部材が互いに連結され全吸気路長が決
定され、その長さは基本的には一定と成る。

【０００６】ここで湾曲管９の下端には直状部９０１が
形成され、この直状部９０１に延長管１２が外嵌され
る。延長管１２はその先端にらっぱ状の開口部１２１を
形成され、この開口部１２１を突き出し管５０１の他端
開口６側の開口部５０２に接離させる駆動装置１３を備
える。これら駆動装置１３と直状部９０１及び直状部９
０１に外嵌する延長管１２とがトロンボーン機構部を成
すように構成されている。

【０００７】駆動装置１３は延長管１２の外周壁にピン
結合された第１リンク１４ａと、第１リンク１４ａの他
端にピン結合された第２リンク１４ｂと、第２リンク１
４ｂの枢支端に一体結合された駆動軸１４ｃ及び駆動軸
１４ｃに図示しない減速機を介して連結された直流モー
タ１５とを備え、直流モータ１５はコントローラ１６に
接続される。コントローラ１６はエンジン回転数に応じ
て延長管１２を駆動し、その先端の開口部１２１と突き
出し管５０１の開口部５０２との隙間Ｘを接離制御す
る。

【０００８】ここでコントローラ１６はエンジン１が最
大出力発生時での回転域にあると、全吸気管長を短くす
べく、延長管１２の開口部１２１と突き出し管５０１の
開口部５０２との隙間Ｘを最も離し、サージタンク４内
の気流の全てを吸気管１１側の流入口１１１より、直接
開口部５０２の他端開口６に導き、有効吸気管長を最小
値Ｌｓｏに保持し、最大出力発生時での回転域における
吸気管の脈動効果を確保する。一方、エンジン１が最大
トルク発生時での回転域にあると、全吸気管長を長くす
べく、延長管１２の開口部１２１と突き出し管５０１の
開口部５０２とを当接させ、サージタンク４内の気流の
全てを流入口１１１より湾曲管９を介し他端開口６に導
き、有効吸気管長を最大値Ｌｓに保持し、最大トルク発
生時での回転域における吸気管の脈動効果を確保する。

【０００９】なお、サージタンク４内の有効吸気管長は
最大値がＬｓで最小値がＬｓｏであるが、この間の中間
値を確保するには、気流の一部を他端開口６に導き、残
りを他端開口８より湾曲管９を通して他端開口６に導く
ことと成る。この場合、他端開口８と他端開口６の気流
量の比率は隙間Ｘの増減調整によって達成される。

【００１０】ここで、図８に示すように、隙間Ｘの増減
調整をすると、サージタンク４内の有効吸気管長は最大
値Ｌｓと最小値がＬｓｏの間で増減調整され、隙間Ｘが
ゼロに近い小隙間域Ｘｓに達すると有効吸気管長が急増
し、単位隙間当たりの有効吸気管長の変化率が急増し、
破線で示した圧損μも急増している。

【００１１】ここで、隙間Ｘが図８の小隙間域Ｘｓにあ
ると、図１０に示すように、気流が流動する流路の開口
面積は、２点鎖線の円周に隙間Ｘを乗算した面積とな
り、開口面積の割に外周長（２点鎖線の円周長）が大き
い。即ち、流路断面積Ａを周囲長Ｓで除算したｍ（＝Ａ
／Ｓ）は流体平均深さといえ、圧損は流体平均深さｍに
反比例する。このため、ここでは流体平均深さｍが小さ
く、圧損μが大きく、吸気流動抵抗が急増する原因とな
っている。なお、このようなエンジンの吸入装置が実開
昭６１−３２５２１号公報に開示される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、サージタ
ンク４内の有効吸気管長を最大値Ｌｓと最小値がＬｓｏ
の間で増減調整する場合、特に、隙間Ｘが小隙間域Ｘｓ
にあると、気流の流動抵抗が大きく圧損μが急増し、気
流の脈動原因となっている。しかも、小隙間域Ｘｓにあ
ると、単位隙間変化当たりの有効吸気管長の変化率が急
増し、制御性が低下し易く問題と成っている。本発明の
目的は、制御性の良いエンジンの吸気管長可変装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、一端が燃焼室に他端がサージ
タンクに連通する第１吸気通路管と、一端が上記サージ
タンクにおいて上記第１吸気通路管の他端開口と対向す
る位置に開口するとともに他端が上記サージタンク内ま
たは上記サージタンクより上流側の吸気通路に連通され
た第２吸気通路管と、上記第１吸気通路の他端開口また
は上記第２吸気通路管の一端開口のうち何れか一方に設
けられて他方に嵌合せしめられるべく同他方の開口に向
かって延びると共にその先端縁が軸線に対して傾斜する
ように形成された鍔部とを備え、上記第１吸気通路管又
は第２吸気通路管には、上記鍔部と上記他方開口とがそ
の全周にわたり嵌合する態様と同鍔部と上記他方開口と
の嵌合が解除される態様とが得られるように、上記一方
開口または他方開口の軸線方向位置を可変設定す可動機
構が設けられたことを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明は、上記鍔部を有する吸気
通路管が内側になって、他方の吸気通路管と嵌合される
ことを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明は、上記鍔部を有する吸気
通路管が上記第１吸気通路管であることを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明は、上記第２吸気通路管が
上記可動機構により上記軸線方向位置を可変とすること
を特徴とする。

【００１７】請求項５の発明は、上記鍔部を有する吸気
通路管が上記第２吸気通路管であることを特徴とする。

【００１８】請求項６の発明は、上記第１吸気通路管が
上記可動機構により上記軸線方向位置を可変とすること
を特徴とする。

【００１９】

【作用】請求項１の発明は、一端が燃焼室に他端がサー
ジタンクに連通する第１吸気通路管と、一端がサージタ
ンクにおいて第１吸気通路管の他端開口と対向する位置
に開口するとともに他端がサージタンク内またはサージ
タンクより上流側の吸気通路に連通された第２吸気通路
管とを備え、特に、第１吸気通路の他端開口または第２
吸気通路管の一端開口のうち何れか一方に鍔部が設けら
れ、この鍔部が他方に嵌合せしめられるべく同他方の開
口に向かって延びると共にその先端縁が軸線に対して傾
斜するように形成され、更に、可動機構が設けられ、こ
れによって第１吸気通路管又は第２吸気通路管には、鍔
部と他方開口とがその全周にわたり嵌合する態様と同鍔
部と他方開口との嵌合が解除される態様とが得られるよ
うに、一方開口または他方開口の軸線方向位置を可変設
定する。このため、小隙間域において単位隙間変化当た
りの有効吸気管長の変化率が比較的小さくなる。

【００２０】請求項２の発明は、鍔部を有する吸気通路
管が内側になって、他方の吸気通路管と嵌合され、この
場合も、小隙間域において単位隙間変化当たりの有効吸
気管長の変化率が比較的小さくなる。

【００２１】請求項３の発明は、鍔部を有する吸気通路
管が第１吸気通路管であり、この場合も、小隙間域にお
いて単位隙間変化当たりの有効吸気管長の変化率が比較
的小さくなる。

【００２２】請求項４の発明は、第２吸気通路管が可動
機構により軸線方向位置を可変とするので、この場合
も、小隙間域において単位隙間変化当たりの有効吸気管
長の変化率が比較的小さくなる。

【００２３】請求項５の発明は、鍔部を有する吸気通路
管が第２吸気通路管であり、この場合も、小隙間域にお
いて単位隙間変化当たりの有効吸気管長の変化率が比較
的小さくなる。

【００２４】請求項６の発明は、第１吸気通路が可動機
構により軸線方向位置を可変とするので、この場合も、
小隙間域において単位隙間変化当たりの有効吸気管長の
変化率が比較的小さくなる。

【００２５】

【実施例】図１には本発明の一実施例としてのエンジン
の吸気管長可変装置Ａを示した。

【００２６】この吸気管長可変装置Ａは、図９に示した
エンジンの吸気管長可変装置Ａと比較し、サージタンク
４ａ内の管路構成部材が一部相違する点を除くと同一部
材が多く、ここでは同一部材には同一符号を付し、重複
説明を略す。

【００２７】吸気管長可変装置Ａは直列４気筒エンジン
（以後単にエンジンと記す）１に装着され、同エンジン
１の吸気系は、エアクリーナ１０、吸気管１１、サージ
タンク４ａ、スロットル弁１７付き吸気多岐管５及び吸
気ポート３等の各吸気系構成部材が順次連結されること
によってこのエンジン１０の吸気路全長である全吸気管
長が決定され、その長さはサージタンク４ａ部分で最大
値Ｌｓ及び最小値Ｌｓｏの範囲で増減調整される。図１
乃至図４に示すように、サージタンク４ａは各気筒の吸
気脈動を干渉できる容量を備えると共に、特に、エンジ
ンの吸気管長可変装置Ａの要部を収容する。

【００２８】サージタンク４ａは吸気多岐管５の先端の
突き出し管５０１を収容し、しかも、突き出し管５０１
の他端開口６と対向する位置に開口する一端開口７及び
サージタンクより外部に突き出し再度内部に連通された
他端開口８を形成された第２吸気通路管としての湾曲管
９と、他端がエアクリーナ１０に連通する吸気管１１の
一端の流入口１１１とを備える。ここで湾曲管９の下端
の直状部９０１に延長管１２が外嵌される。延長管１２
には駆動装置１３が装着され、その先端のらっぱ状の開
口部１２１と突き出し管５０１の他端開口６側の開口部
５０２とは接離操作される。突き出し管５０１の開口部
５０２には、その内周壁に基部を一体結合されると共
に、傾斜してカットされた傾斜開口６ａを突き出した鍔
部１８が配備される。

【００２９】鍔部１８はその外径Ｄ１が延長管１２の内
径ｄ１（図３参照）より小さく、両者はスムーズに嵌合
できる。

【００３０】ここで、延長管１２の開口部１２１が最も
退却した退却位置Ｅ１にあるとき、図１及び図２に示す
ように、鍔部１８の開口先端は隙間Ｑ１離れ、鍔部１８
の開口後端は隙間Ｑ２離れる様に設定される。一方、延
長管１２の開口部１２１が最も突き出した突き出し位置
Ｅ２にあるとき、図４に示すように、鍔部１８の傾斜開
口６ａは完全に延長管１２の開口部１２１に覆われる様
に設定される。

【００３１】ここで、駆動装置１３と直状部９０１及び
延長管１２とがトロンボーン機構部を成すように構成さ
れている。

【００３２】駆動装置１３は第１リンク１４ａと、第２
リンク１４ｂと、第２リンク１４ｂに一体結合された駆
動軸１４ｃ及び直流モータ１５とを備え、直流モータ１
５はコントローラ１６ａに接続される。コントローラ１
６ａはエンジン回転数に応じて延長管１２を駆動し、そ
の先端の開口部１２１と突き出し管５０１の開口部５０
２との間を接離制御する。ここでコントローラ１６ａは
エンジン１が最大出力発生時での回転域にあると、全吸
気管長を短くすべく、延長管１２の開口部１２１と突き
出し管５０１の開口部５０２との隙間を最も離し、鍔部
１８の傾斜開口６ａを全開し、サージタンク４内の気流
の全てを流入口１１１より、直接傾斜開口６ａに導き、
有効吸気管長を最小値Ｌｓｏに保持し、最大出力発生時
での回転域における吸気管の脈動効果を確保する。

【００３３】なお、図５に示すように、この時、隙間Ｑ
２は大きく、気流が流動する流路の開口面積は、２点鎖
線ｅの円の面積となり、開口面積の割に外周長（２点鎖
線の円ｅの円周長）が小さく、吸気流動抵抗が小さく、
圧損μは低い（図７参照）。一方、エンジン１が最大ト
ルク発生時での回転域にあると、全吸気管長を長くすべ
く、延長管１２の開口部１２１が最も突き出した突き出
し位置Ｅ２に達し、図４に示すように、鍔部１８の傾斜
開口６ａは完全に延長管１２の開口部１２１に覆われ
る。ここで、サージタンク４内の気流の全ては流入口１
１１より、湾曲管９を介し鍔部１８側に導かれ、有効吸
気管長を最大値Ｌｓに保持し、最大トルク発生時での回
転域における吸気管の脈動効果を確保する。

【００３４】このとき、傾斜開口６ａは完全に覆われ、
この傾斜開口６ａよりの流入気流はなく、図７に示すよ
うに、吸気流動抵抗は図９の装置の場合と比較し、小さ
く、圧損μも比較的低い。次に、コントローラ１６ａは
エンジン１が中間出力発生時での回転域にあると、全吸
気管長を中間長にすべく、延長管１２の開口部１２１と
突き出し管５０１の開口部５０２との隙間を所定量近づ
ける。この時、図３、図６に示すように、鍔部１８の傾
斜開口６ａは底面視で三ケ月形を成し、サージタンク４
内の気流の一部を三ケ月形の傾斜開口６ａより吸入し、
他の残部を湾曲管９より吸入する。

【００３５】この結果、有効吸気管長は最小値Ｌｓｏと
最大値Ｌｓの中間値に保持され、中間回転域における吸
気管の脈動効果を確保することができる。なお、図６に
示すように、この時、隙間はＱ１とＱ２の中間にあり、
気流が流動する流路の開口面積は、図６（ａ）の２点鎖
線ｆの湾曲した三ケ月形の面積となり、開口面積の割に
外周長（２点鎖線の湾曲した三ケ月形ｆの外周長）が小
さい。即ち、流路断面積Ａを周囲長Ｓで除算した流体平
均深さｍ（＝Ａ／Ｓ）は比較的大きく、圧損は比較的小
さくなる。このため、ここでは圧損μが比較的小さく、
吸気流動抵抗が比較的小さい（図７の破線参照）。

【００３６】特に、この時、隙間Ｑがゼロに近い小隙間
域ｑに達っしても、この領域の外と同様に単位隙間当た
りの有効吸気管長の変化率が保持され、制御性の低下を
防止できる。上述の吸気管長可変装置Ａでは、第１吸気
路管である吸気多岐管５が鍔部１８を有し、これに第２
吸気路管としての湾曲管９側の延長管１２が外嵌してい
た。これに代えて、吸気管長可変機構Ａの変形例とし
て、第２吸気路管としての延長管が鍔部を備え、これに
第１吸気路管である吸気多岐管の延長管が外嵌するとい
う構成を採ってもよい。この場合も、図１の装置と同様
の作用効果が得られる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明は、一端が燃焼室に他端
がサージタンクに連通する第１吸気通路管と、一端がサ
ージタンクにおいて第１吸気通路管の他端開口と対向す
る位置に開口するとともに他端がサージタンク内または
サージタンクより上流側の吸気通路に連通された第２吸
気通路管とを備え、特に、第１吸気通路の他端開口また
は第２吸気通路管の一端開口のうち何れか一方に鍔部が
設けられ、この鍔部が他方に嵌合せしめられるべく同他
方の開口に向かって延びると共にその先端縁が軸線に対
して傾斜するように形成され、更に、可動機構が設けら
れ、これによって第１吸気通路管又は第２吸気通路管に
は、鍔部と他方開口とがその全周にわたり嵌合する態様
と同鍔部と他方開口との嵌合が解除される態様とが得ら
れるように、一方開口または他方開口の軸線方向位置を
可変設定する。このため、小隙間域において単位隙間変
化当たりの有効吸気管長の変化率が比較的小さくなり、
制御性が改善される。

【００３８】請求項２の発明は、鍔部を有する吸気通路
管が内側になって、他方の吸気通路管と嵌合され、この
場合も、小隙間域において単位隙間変化当たりの有効吸
気管長の変化率が比較的小さくなり、より制御性が改善
される。

【００３９】請求項３の発明は、鍔部を有する吸気通路
管が第１吸気通路管であり、この場合も、小隙間域にお
いて単位隙間変化当たりの有効吸気管長の変化率が比較
的小さくなり、制御性が改善される。

【００４０】請求項４の発明は、第２吸気通路管が可動
機構により軸線方向位置を可変とするので、この場合
も、小隙間域において単位隙間変化当たりの有効吸気管
長の変化率が比較的小さくなり、制御性が改善される。

【００４１】請求項５の発明は、鍔部を有する吸気通路
管が第２吸気通路管であり、この場合も、小隙間域にお
いて単位隙間変化当たりの有効吸気管長の変化率が比較
的小さくなり、制御性が改善される。

【００４２】請求項６の発明は、第１吸気通路が可動機
構により軸線方向位置を可変とするので、この場合も、
小隙間域において単位隙間変化当たりの有効吸気管長の
変化率が比較的小さくなり、制御性が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのエンジンの吸気管長
可変装置の断面図である。

【図２】図１の吸気管長可変装置のトロンボーン機構部
の全開時の拡大断面図である。

【図３】図１の吸気管長可変装置のトロンボーン機構部
の中間開度での拡大断面図である。

【図４】図１の吸気管長可変装置のトロンボーン機構部
の全閉での拡大断面図である。

【図５】図１の吸気管長可変装置のトロンボーン機構部
の全開での流動抵抗特性を説明する図である。

【図６】図１の吸気管長可変装置のトロンボーン機構部
の中間開度での流動抵抗特性を説明する図であり、
（ａ）は底面図、（ｂ）は側面図である。

【図７】図１の吸気管長可変装置の有効吸気管長と隙間
の特性図である。

【図８】従来の吸気管長可変装置の有効吸気管長と隙間
の特性図である。

【図９】従来の吸気管長可変装置の全体構成図である。

【図１０】従来の吸気管長可変装置のトロンボーン機構
部の全閉近傍での流動抵抗特性を説明する図である。 １ エンジン ４ａ サージタンク ５ 吸気多岐管 ５０１ 突き出し管 ５０２ 開口部 ６ａ 傾斜開口 ７ 一端開口 ９ 湾曲管 １０ エアクリーナ １１ 吸気管 １１１ 流入口 １２ 延長管 １２１ 開口部 １３ 駆動装置 １８ 鍔部 Ａ 吸気管長可変装置 Ｌｓ 最大値 Ｌｓｏ 最小値 Ｑ１ 隙間 Ｑ２ 隙間

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端が燃焼室に他端がサージタンクに連通
   する第１吸気通路管と、 一端が上記サージタンクにおいて上記第１吸気通路管の
   他端開口と対向する位置に開口するとともに他端が上記
   サージタンク内または上記サージタンクより上流側の吸
   気通路に連通された第２吸気通路管と、 上記第１吸気通路の他端開口または上記第２吸気通路管
   の一端開口のうち何れか一方に設けられて他方に嵌合せ
   しめられるべく同他方の開口に向かって延びると共にそ
   の先端縁が軸線に対して傾斜するように形成された鍔部
   とを備え、 上記第１吸気通路管又は第２吸気通路管には、上記鍔部
   と上記他方開口とがその全周にわたり嵌合する態様と同
   鍔部と上記他方開口との嵌合が解除される態様とが得ら
   れるように、 上記一方開口または他方開口の軸線方向位置を可変設定
   する可動機構が設けられたことを特徴とするエンジンの
   吸気管長可変装置。
2. 【請求項２】上記鍔部を有する吸気通路管が内側になっ
   て、他方の吸気通路管と嵌合されることを特徴とする請
   求項１記載のエンジンの吸気管長可変装置。
3. 【請求項３】上記鍔部を有する吸気通路管が上記第１吸
   気通路管であることを特徴とする請求項１記載のエンジ
   ンの吸気管長可変装置。
4. 【請求項４】上記第２吸気通路管が上記可動機構により
   上記軸線方向位置を可変とすることを特徴とする請求項
   １乃至３記載の吸気管長可変機構。
5. 【請求項５】上記鍔部を有する吸気通路管が上記第２吸
   気通路管であることを特徴とする請求項１記載のエンジ
   ンの吸気管長可変装置。
6. 【請求項６】上記第１吸気通路管が上記可動機構により
   上記軸線方向位置を可変とすることを特徴とする請求項
   １乃至３記載の吸気管長可変機構。