JPH09100720A

JPH09100720A - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JPH09100720A
Application number: JP28468995A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Tange; 勝博丹下
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造にして、エンジンの回転数に応じ
て吸気通路の長さ及び通路面積の双方を変化させ、エン
ジンの全回転速度域で十分な出力特性を得ることのでき
るエンジンの吸気装置を提供する。【解決手段】エンジンのシリンダ内へ連通する第一吸
気管１と、該第一吸気管１よりも通路の横断面積が小さ
く、第一吸気管１に係る上流側の開口部１ｂに嵌まり込
む第一の位置Ｐ１と前記開口部１ｂから離間した第二の
位置Ｐ２との間を移動自在な第二吸気管２と、吸気の導
入口６を有し、前記第二吸気管２を収納すると共に前記
第一吸気管１に係る上流側開口部１ｂの開口１ａが臨む
チャンバ５と、前記第二吸気管２を移動させる駆動装置
２０と、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒エンジンに
吸気を供給する吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車などのエンジンの出力特性を決定
するうえで、吸気通路の長さ及び横断面積（以下、「通
路面積」という。）が重要な因子であることはよく知ら
れている（特開平２−８１９２７号公報，同４−１１６
２２６号公報等）。一般に、吸気通路の長さを短く設定
し、通路面積を大きく設定すると、低回転時の充填効率
は悪いが、高回転時には充填効率が良くなり、高回転時
に高い出力が得られる。一方、吸気通路の長さを長く設
定し、通路面積を小さく設定すると、高回転時は吸気抵
抗が大きくなって充填効率が悪くなるが、低回転時に
は、流速が速くなると共に吸気の慣性過給により充填効
率が良くなり、低回転時に高いトルクが得られるように
なる。こうしたことから、従来、エンジンの回転数に応
じて、吸気通路の長さや通路面積を変化させる吸気装置
が種々提案されてきた。

【０００３】例えば、実開昭６０−２６２３３号公報に
記載のごとく、複数の吸気通路の一部に開閉弁を設け、
エンジンの回転数が増大するに伴ない開閉弁を開にして
通路面積を大きくする吸気装置があった（従来技術
１）。或いは、特開平４−１１６２２６号公報に記載の
ように、一つのシリンダに二つの吸気口を形成すると共
に、長さ及び径の異なる吸気通路を各吸気口に連通さ
せ、吸気通路に設けた弁を開閉することで、低回転時に
長い吸気通路から一つの吸気口に吸気を導き、高回転時
には二つの吸気通路及び吸気口から吸気を導く吸気装置
等があった（従来技術２）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術１によれば、吸気通路長さを変えることができないた
め、低，高両方の回転速度域で高充填効率を得るには限
界があった。また、従来技術２は、低回転時と高回転時
とで、実質的な通路の長さ及び通路面積を変化させるこ
とができるものの、低回転用と高回転用の二つの吸気通
路を別々に設けねばならなかった。そして、各シリンダ
に対して吸気が二系統になるために、吸気装置が複雑に
なるだけでなく重量的にも重くなる難点があった。

【０００５】本発明は上記問題点を解決するもので、簡
単な構造にして、エンジンの回転数に応じて吸気通路の
長さ及び通路面積の双方を変化させ、エンジンの全回転
速度域で十分な出力特性を得ることのできるエンジンの
吸気装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項１に記載の本発明の要旨は、エンジンのシリンダ
内へ連通する第一吸気管と、該第一吸気管よりも通路の
横断面積が小さく、第一吸気管に係る上流側の開口部に
嵌まり込む第一の位置と前記開口部から離間した第二の
位置との間を移動自在な第二吸気管と、吸気の導入口を
有し、前記第二吸気管を収納すると共に前記第一吸気管
に係る上流側開口部の開口が臨むチャンバと、前記第二
吸気管を移動させる駆動装置と、を具備することを特徴
とするエンジンの吸気装置にある。ここで、「第一吸気
管よりも通路の横断面積が小さく」とは、全域にわたっ
て第一吸気管よりも通路の横断面積が小さくなる必要は
なく、一部が満たせば足りる。請求項２に記載の本発明
のエンジンの吸気装置は、請求項１の第二吸気管が強化
繊維を含有した合成樹脂で形成されることを特徴とす
る。請求項３に記載の本発明のエンジンの吸気装置は、
請求項１又は２の第一吸気管の上流側の開口部及び第二
吸気管の上流側の開口部を、上流に行くにしたがい内径
が大きくなるベルマウス状に形成したことを特徴とす
る。

【０００７】請求項１に記載の発明は、低回転時に、第
一吸気管に係る上流側の開口部に第二吸気管を嵌め込ま
せる。これにより、吸気はチャンバの導入口から入り込
んだ後、第二吸気管及び第一吸気管内を通ってシリンダ
内へ流れる。この際、吸気通路は第一吸気管と第二吸気
管の長さの和に近い長いものとなり、且つ、第二吸気管
の通路面積は第一吸気管よりも小さく、吸気通路の実質
的な通路面積も小さくなるので、流速が速くなると共に
吸気の慣性も大きくなって、慣性供給により充填効率が
向上する。一方、高回転時には、第一吸気管を第二吸気
管の開口部から離間した位置に移動させる。これによ
り、吸気はチャンバの導入口から導入された後、第二吸
気管内を流れることなく直接第一吸気管へ入り、シリン
ダ内へと導かれるので、実質的な吸気通路の長さが短く
なる。しかも、第一吸気管は、第二吸気管よりも通路面
積が大きいので、吸気抵抗が小さくなって充填効率が向
上する。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、第二吸気
管が合成樹脂で形成されるので、軽量化に貢献するのみ
ならず、第二吸気管の移動操作が行ない易くなる。請求
項３に記載の発明によれば、第一吸気管の上流側の開口
部及び第二吸気管の上流側の開口部がベルマウス状にな
るので、吸入抵抗が少なくなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳述する。図１〜図３は、本発明に係るエンジンの吸気
装置（以下、「吸気装置」という。）の一形態で、図１
は吸気装置の分解斜視図、図２，図３は吸気装置の概略
構成図であって、図２は低回転時の状態を示し、図３は
吸気装置の高回転時の状態を表したものである。

【００１０】本吸気装置は、第一吸気管１と第二吸気管
２と吸気箱３とフランジ蓋８と駆動装置２０を主構成要
素とする。吸気箱３は一側面が開口した箱体である。吸
気箱３の開口縁の一部は突縁になり、開口周囲にねじ孔
が設けられる。この開口を覆い得るフランジ蓋８が蓋を
し、ねじ孔を利用して吸気箱３とフランジ蓋８をボルト
固着すれば、サージタンクたるチャンバ５となる。チャ
ンバ５には、第二吸気管２が収納され、図略のエアクリ
ーナに連通する吸気Ａの導入口６が設けられる。そし
て、チャンバ５を集合管として複数（ここでは四つ）の
第一吸気管１及び第二吸気管２で吸気マニホールド４が
形成される。

【００１１】第一吸気管１は、シリンダヘッドの各吸気
口に導通するパイプ状の分岐管である。第一吸気管１の
両端にエンジン側の取付用フランジ７と上述のフランジ
蓋８をそれぞれ一体化して、フランジ付き吸気ポートα
を形成する。吸気ポートαの取付用フランジ７をエンジ
ンサイドに固着すれば、第一吸気管１がエンジンＥのシ
リンダ（図示せず）に連通する。また、吸気箱３にフラ
ンジ蓋８がボルト９で固定されると、吸気Ａの上流側に
あたる第一吸気管１の開口１ａが前記チャンバ５内に臨
む（図２）。第一吸気管１の上流側の開口部１ｂの先端
は、吸気Ａの上流に行くにしたがいその内径を大きくし
たベルマウス状に形成する。吸入抵抗を小さくするため
である。上記吸気ポートα及び前述の吸気箱３について
は、その形状が比較的単純であり、ダイカスト製品，射
出成形品とすることができる。吸気ポートα，吸気箱３
の材質については、金属，耐熱性樹脂等を問わない。

【００１２】第二吸気管２は、基端側の各開口部２ｂが
第一吸気管１の各開口部１ｂに対向するように配された
パイプ状の分岐管である。第二吸気管２は、第一吸気管
１よりも通路面積が小さく設定され、図２に示すごと
く、第二吸気管２の外径が第一吸気管１の内径とほぼ同
程度の大きさ、或いは、第一吸気管１の内径よりも若干
小さく設定される。尚、第一吸気管１，第二吸気管２の
それぞれの通路面積は平均値で表したものである。第二
吸気管２の上流側の開口部２ａの先端も、ベルマウス状
になっていて吸気抵抗を少なくする。前記第二吸気管２
の下流側の開口部２ｂについては、吸気Ａの下流に行く
にしたがい内径のみ大きくなるよう形成する。

【００１３】平行に配された四つの第二吸気管２は、三
枚の連結板部２ｃによって一体に連結され、複合管体β
になっている。このような複合管体βは、射出成形品，
ブロー成形品等とすると軽量化が進む。とりわけ、中空
パイプを複数もつ複雑形状がブロー成形に適合し、ブロ
ー成形品とすると、コストメリットを亨受でき、より好
ましいとされる。複合管体βの材質には、例えば、ガラ
ス繊維強化のナイロン，ポリプロピレン等の耐熱性に優
れた強化繊維含有の熱可塑性樹脂が好適である。

【００１４】ところで、本実施形態では、図１の第二吸
気管２の管路が各々独立していたが、図４に示すよう
に、第二吸気管２を、下流側で分岐している形状にする
こともできる。また、図５のように、第二吸気管２を一
本とし、第一吸気管１を多岐状の管とすることも可能で
ある。但し、斯る場合、第二吸気管２の通路面積を第一
吸気管１の上流部の通路面積よりも小さく設定する。

【００１５】前記連結板部２ｃへは、シャフト１０と一
体のブラケット１１をボルト等で螺着する。前記第二吸
気管２は、連結板部２ｃ及びブラケット１１を介してシ
ャフト１０に固定される。該シャフト１０は、吸気箱３
の支持孔３ａに回転自在に支持されており、図２のシャ
フト１０の軸心Ｏは、第二吸気管２を構成する曲管の曲
率の中心に位置する。こうして、第二吸気管２は、曲管
が曲がっている方向に沿って回転自在に吸気箱３に支持
される。そして、下流側の開口部２ｂが、第一吸気管１
の上流側の開口部１ｂに嵌まり込む第一の位置Ｐ１（図
２）と、前記開口部１ｂから離間した第二の位置Ｐ２
（図３）との間を移動できるように吸気箱３に取り付け
られる。具体的には、第二吸気管２は、駆動装置２０及
び制御装置３０によって、エンジンの回転数に応じ前記
第一の位置Ｐ１と第二の位置Ｐ２の間を往復移動を可能
とする。

【００１６】駆動装置２０は、例えば、アクチュエータ
やモータのような原動機２１と、この原動機２１によっ
て伸縮されるロッド２２と、このロッド２２の先端に取
り付けたリンク２３とで構成される（図２）。リンク２
３は、シャフト１０に固定されており、ロッド２２が伸
縮するのに伴って若干揺動して、シャフト１０を回転さ
せることにより、ブラケット１１を介して第二吸気管２
を第一の位置Ｐ１と第二の位置Ｐ２との間を往復動させ
る。尚、第二吸気管２をシャフト１０のまわりに回転さ
せたが、第二吸気管２を直線的にスライドさせて移動さ
せる構造としてもよい。

【００１７】制御装置３０は、回転数検出器３１とマイ
コン（マイクロコンピュータ）３２とで構成されてい
る。回転数検出器３１は、エンジンの回転数を検出し
て、回転数信号をマイコン３２に出力するもので、例え
ば、クランク角検出器を採用することができる。マイコ
ン３２は、低速回転と高速回転との境界値となる所定の
回転数を記憶しており、回転数検出器３１から入力され
た回転数と、前記境界値とを比較して、原動機２１を介
して、低回転時には第二吸気管２を第一の位置Ｐ１に移
動させ、一方、高回転時には第二吸気管２を第二の位置
Ｐ２に移動させる。ここでは、マイコン３２で回転数を
判別し、専用の原動機２１によって第二吸気管２を駆動
制御したが、必ずしもこの構成に限定されるものではな
い。例えば、エンジンのガバナ（調速機）を駆動源と
し、このガバナの作動によって第二吸気管２を駆動させ
る構造とすることもできる。

【００１８】次に、本吸気装置の動作について説明す
る。エンジンの回転数が低い低回転時には、図２のごと
く、ロッド２２が伸張しており、第二吸気管２の開口部
２ｂが第一吸気管１の開口部１ｂに嵌入している。その
ため、吸気Ａは、導入口６からチャンバ５内に入り込ん
だ後、第二吸気管２及び第一吸気管１内を通ってエンジ
ンＥのシリンダ内へと流れる従って、低回転時は、吸気
マニホールド４における吸気通路が、第一吸気管１及び
第二吸気管２の長さの和に近い長いものとなる。しか
も、吸気Ａは、第一吸気管１よりも通路面積の小さい第
二吸気管２を通るので、吸気通路の実質的な通路面積も
小さくなる。故に、低回転時には、吸気Ａの流速が速く
なると共に吸気の慣性も大きくなるため、慣性過給によ
り充填効率が向上する。その結果、低回転時に高いトル
クが得られる。

【００１９】一方、エンジンの回転数が前記境界値より
も大きい高回転になると、マイコン３２が原動機２１を
介してロッド２２を収縮させる。これにより、リンク２
３、シャフト１０及びブラケット１１を介して、第二吸
気管２が曲がっている方向に沿って回転し、第二吸気管
２が第一の位置Ｐ１から図３の第二の位置Ｐ２まで移動
する。従って、吸気Ａは、チャンバ５の導入口６からチ
ャンバ５内にはいり込んだ後、第二吸気管２内を流れる
ことなく、第一吸気管１だけを通ってエンジンＥのシリ
ンダ内へと向かう。このように、高回転時には、吸気マ
ニホールド４における実質的な吸気通路の長さが第一吸
気管１の長さになるので短くなる。しかも、吸気Ａは通
路面積が小さい第二吸気管２を通らず、通路面積も大き
くなる。かくして、高回転時は、吸気抵抗が小さくなる
ので、充填効率が向上する。その結果、高回転時にも、
高い出力が得られる。尚、、第二吸気管２を低回転時に
第一の位置Ｐ１とし、高回転時に第二の位置Ｐ２とした
が、エンジンのトルクを検出して、低負荷高回転時（例
えばアイドリング時）には、第二吸気管２を第一の位置
Ｐ１とするなど種々の制御も行なってよい。

【００２０】このように構成した吸気装置は、１つのシ
リンダに対して低回転用と高回転用の二系統の吸気通路
を設けた従来法と異なり、第二吸気管２を移動させて、
低回転用及び高回転用の吸気通路を構成するので、吸気
マニホールド４の構造が簡単になり、重量的にも軽減さ
れる。そして、エンジンの低回転時は、吸気通路が長く
且つ通路面積が小さくなって、流速が速くなると共に吸
気の慣性過給が図られるので、充填効率が向上し大きな
トルクが得られる。一方、高回転時には、吸気通路が短
く且つ通路面積が大きくなって吸気抵抗が小さくなるの
で、高い出力が得られる。更に、第二吸気管２が強化繊
維を含有した合成樹脂で形成されるので、第二吸気管２
が軽量になるだけでなく、低回転時と高回転時との切換
を迅速に行なえるようになる。切換時の吸気の流れを妨
げる虞れもない。また、第一吸気管１の開口部１ｂをベ
ルマウス状に形成しているので、チャンバから第一吸気
管１への吸入抵抗が少なく、高回転時の出力が向上す
る。第二吸気管１の開口部２ａもベルマウス状に形成し
ているので、チャンバ５から第二の吸気管２への吸気の
流れがスムースに流れ、低回転時のトルク増大を図り得
る。

【００２１】尚、本発明においては、前記実施例に示す
ものに限られず、目的，用途に応じて本発明の範囲で種
々変更できる。第一吸気管１，第二吸気管２，吸気箱
３，フランジ蓋８，駆動装置２０等の形状，材質等は適
宜選択できる。例えば、第一吸気管１の開口部１ｂは、
チャンバ５側に隆起しなければならないことはなく、フ
ランジ蓋８と接合する第一吸気管１の根元部分を拡径し
て第二吸気管２が嵌入し易い開口部としてもよい。前記
実施例では、第一吸気管１，第二吸気管２のパイプ数は
四個としたが、シリンダヘッドの吸気口に合わせて種々
の個数をとることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のごとく、本発明のエンジンの吸気
装置は、簡単な構造ながら、第一吸気管と第二吸気管の
嵌合或いはその切り離しによって、吸気通路のみならず
通路面積を同時に変えることができるので、充填効率を
高め大きなトルクが得られるようになり、その性能向上
に優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すエンジンの吸気装置
の分解斜視図である。

【図２】エンジンの低回転時の状態を表した吸気装置の
概略構成図である。

【図３】エンジンの高回転時の状態を表した吸気装置の
概略構成図である。

【図４】他の実施形態に係る第一及び第二吸気管の模式
図である。

【図５】更に他の実施形態に係る第一及び第二吸気管の
模式図である。

【符号の説明】

１第一吸気管１ａ開口１ｂ開口部２第二吸気管２ａ開口部５チャンバ６導入口２０駆動装置Ａ吸気Ｐ１第一の位置Ｐ２第二の位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのシリンダ内へ連通する第一吸
気管（１）と、該第一吸気管よりも通路の横断面積が小
さく、第一吸気管に係る上流側の開口部に嵌まり込む第
一の位置と前記開口部から離間した第二の位置との間を
移動自在な第二吸気管（２）と、吸気の導入口を有し、
前記第二吸気管を収納すると共に前記第一吸気管に係る
上流側開口部の開口が臨むチャンバ（５）と、前記第二
吸気管を移動させる駆動装置（２０）と、を具備するこ
とを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項２】前記第二吸気管が強化繊維を含有した合
成樹脂で形成される請求項１記載のエンジンの吸気装
置。
【請求項３】第一吸気管の上流側の開口部及び第二吸
気管の上流側の開口部を、上流に行くにしたがい内径が
大きくなるベルマウス状に形成した請求項１又は２に記
載のエンジンの吸気装置。