JPH11294172A - Ｖ型内燃機関の可変吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連通口２１，２２が開となる高速域の出力向
上を図る。 【解決手段】 コレクタ１１内が仕切り壁１２によって
上下一対の容積室１３，１４に区画されており、それぞ
れに各バンクのブランチ部８が接続されている。仕切り
壁１２には、矩形の連通口２１，２２が一対設けられ、
それぞれを開閉弁２３，２４が開閉している。開閉弁２
３，２４は、共通のバルブシャフト２５に弁体２３ａ，
２４ａの一端部が固定されており、バルブシャフト２５
の回動に伴ってベースプレート１８側へ開く。開位置で
は、弁体２３ａ，２４ａは、ベースプレート１８の内壁
面に沿って凹部２９内に嵌合し、容積室１３内に突出し
ない。そのため、通気抵抗とならず、十分に大きな開口
面積を確保でき、高速域の出力が向上する。

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、各バンク毎に独立した容積室を有し、
かつ両容積室を、機関運転条件に応じて分離状態および
連通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７−３２４６５８
号公報等に記載されているように、コレクタの内部を仕
切り壁によって一対の容積室に区画し、かつ各容積室を
左右バンクの吸気ポートにそれぞれ接続するとともに、
両容積室の間の仕切り壁に連通口を開口形成し、この連
通口を開閉弁でもって開閉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。具体的には、上記公
報に記載の装置では、細長い箱状をなすコレクタの内部
が、中央部の仕切り壁によって上下の容積室に区画され
ており、かつコレクタの一方の側面に３本づつブランチ
部が接続されているとともに、仕切り壁の一端部に連通
口が開口形成され、ここに、バタフライバルブ型の開閉
弁が設けられている。この開閉弁は、機関の低中速域で
は、連通口を閉塞し、かつ高速域では、各バンクの容積
室を互いに連通するように開作動する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の構
成において、開閉弁の弁体は、閉状態においては、仕切
り壁の壁面に略沿った形に位置するので、コレクタ内で
通気抵抗とならないが、開状態においては、仕切り壁か
ら離れ、例えば９０°程度の角度で仕切り壁に対し交差
するように位置するため、コレクタ内で大きな通気抵抗
となる。特に、開閉弁が開く高速域は、吸気の流量も多
く、コレクタ内を吸気が高速で流れるため、コレクタ内
の中間部で開閉弁が立ち上がっていると、通気抵抗が一
層大きなものとなり、高速域での出力低下を招く、とい
う問題がある。

【０００５】しかも、上記のように開位置で弁体が通気
抵抗となり易いことから、上記開閉弁を、コレクタ内の
ブランチ開口部近傍に配置することが困難である。例え
ば、上記公報記載の装置では、開閉弁がコレクタの端部
に配置されており、各気筒のブランチ部の開口部、特に
コレクタの反対側の端部に位置する気筒の開口部からの
距離が大きくなり、それだけ開時における連通効果が低
くなる。つまり、連通口開時の機関の性能の上からは、
連通口の位置がコレクタの中央部でかつブランチ開口部
の近くにあることが望ましいが、このような位置に連通
口を設けたとすると、開閉弁の弁体が通気抵抗となり、
一層大きな出力低下を招いてしまう。同様に、開位置で
弁体が通気抵抗となり易いことから、開閉弁の弁体の大
きさが制約され、連通口の開口面積を十分に確保するこ
とが困難となる。従って、高速時に最適な吸気動的効果
が得られず、高速域での出力を十分に高めることができ
ない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、コ
レクタ内を仕切り壁によって２つの容積室に区画し、か
つ各容積室に各バンクのブランチ部をそれぞれ接続する
とともに、上記仕切り壁に両容積室を連通する連通口を
開口形成し、この連通口を機関運転条件に応じて開閉す
る開閉弁を設けてなるＶ型内燃機関の可変吸気装置にお
いて、上記開閉弁は、板状の弁体の一端部にバルブシャ
フトを備え、該バルブシャフトを中心に回動するととも
に、連通口を開放する開位置において上記弁体がコレク
タの内壁面に沿って近接した状態となるように構成され
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、連通口を閉塞する。これにより、各バンクの吸気
系が分離独立したものとなり、その低中速域で吸気動的
効果によってトルクが向上する。また、高速域では、連
通口を開放し、両容積室を連通状態とする。これによ
り、高速域での体積効率が向上する。

【０００８】ここで、上記構成では、上記弁体がバルブ
シャフトにいわゆる片持ち状に取り付けられており、バ
ルブシャフトを中心として開位置まで回動したときに、
この弁体がコレクタの内壁面に沿って該内壁面に近接し
た状態となる。

【０００９】換言すれば、弁体がコレクタ内壁面に張り
付いた形に近い状態となる。従って、コレクタ内をブラ
ンチ開口部へ向かって流れる吸気流に対し、弁体による
通気抵抗が非常に小さくなり、高速域での出力低下を招
くことがない。

【００１０】請求項１の発明をさらに具体化した請求項
２の発明は、吸気入口が開口するコレクタ内壁面と同一
の内壁面に上記弁体が近接することを特徴としている。

【００１１】吸気は、一方の内壁面に開口する吸気入口
からコレクタ内に入り、かつ各ブランチ部の開口部へと
流出する。つまり、コレクタ内で吸気入口からブランチ
開口部へと主に流れる。従って、開閉弁が開いたときに
吸気入口側の内壁面に弁体が近接すれば、吸気の主流は
この弁体に衝突することがなく、通気抵抗がさらに低く
なる。

【００１２】さらに請求項３の発明は、上記連通口およ
び上記開閉弁を一対備え、一対の開閉弁の中間部に上記
吸気入口が配置されていることを特徴としている。

【００１３】そして、請求項４の発明では、上記仕切り
壁に沿って配置された同一のバルブシャフトに一対の弁
体が取り付られている。

【００１４】このように一対の連通口を設けることによ
り、開時の総開口面積が非常に大きく確保される。

【００１５】また、請求項５に係る発明では、複数のブ
ランチ部の開口部が、容積室の長手方向に並んで配置さ
れており、その両端の開口部よりも容積室長手方向に突
出しない範囲に、上記連通口が配置されている。

【００１６】つまり、各ブランチ部の開口部に比較的近
く、かつコレクタの中央部寄りの位置に連通口が設けら
れている。これにより、連通状態における圧力の均衡化
が一層確実なものとなり、高速域の出力が向上する。

【００１７】また、請求項６の発明では、上記弁体が近
接するコレクタ内壁面に、弁体が嵌合する凹部が形成さ
れている。従って、弁体が開くと、コレクタ内壁面の凹
部内に入り込んだ状態となるため、通気抵抗が一層小さ
くなる。

【００１８】

【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、開閉弁が連通口を開放したときに、該開
閉弁の弁体がコレクタ内に突出しないため、通気抵抗と
なることがなく、その通気抵抗に起因する高速域での出
力低下を回避できる。また、連通口の形成位置や開口面
積の自由度が増し、例えば請求項５のように、ブランチ
部の開口部近傍に十分に大きな連通口を確保することが
可能となる。

【００１９】また請求項２の発明によれば、吸気の主流
と干渉しない側に弁体が開くので、通気抵抗をさらに低
減できる。

【００２０】また請求項３あるいは請求項４の発明によ
れば、連通口の総開口面積をさらに大きく確保でき、開
閉弁が開く高速域の性能の上でさらに有利となる。

【００２１】さらに請求項６の発明によれば、凹部内に
弁体が嵌合することにより通気抵抗が一層小さなものと
なる。

【００２２】

【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。

【００２３】図１は、この発明に係る可変吸気装置を備
えたＶ型６気筒内燃機関全体の構成を示している。この
内燃機関は、シリンダブロック１にＶ型に配置された６
個のシリンダ２を有し、それぞれにピストン３が摺動可
能に嵌合しているとともに、左右の各バンクに、シリン
ダヘッド４がそれぞれ装着されている。このシリンダヘ
ッド４には、バンク内側となる側に、吸気ポート５を備
えており、バンク外側にそれぞれ図示せぬ排気ポートを
備えている。なお、図中、６は吸気弁、７は燃料噴射弁
である。

【００２４】上記吸気ポート５は、各気筒毎に独立した
ブランチ部８の一端に接続されており、かつ各ブランチ
部８の他端は、箱状をなすコレクタ１１の一方の側面に
接続されている。このコレクタ１１は、中央部に略水平
方向に設けられた仕切り壁１２によって上下一対の容積
室１３，１４に区画されており、図右側のバンクの３本
のブランチ部８は上方の容積室１３に、図左側のバンク
の３本のブランチ部８は、下方の容積室１４に接続され
ている。そして、上記コレクタ１１の上記ブランチ部８
と反対側の側面には、それぞれ各容積室１３，１４に連
通する吸気通路となる共鳴管１５，１６が接続されてい
る。この一対の共鳴管１５，１６は、上流側で１本の通
路に集合しており、スロットル弁２０（図２，図３参
照）を上流側に備えているともに、図示せぬエアフロメ
ータおよびエアクリーナが上流側に配置されている。

【００２５】図２および図３は、上記コレクタ１１の詳
細を示している。このコレクタ１１は、一方の側面が開
口した箱状をなすボディ１７と、このボディ１７の開口
面に取り付けられるベースプレート１８とからなり、上
記ボディ１７に６本のブランチ部８が一体に形成されて
いるとともに、上記ベースプレート１８に上記共鳴管１
５，１６が接続されている。これらの各部材は、例えば
アルミニュウム合金等で鋳造されている。なお、図１に
示すように、各ブランチ部８の下流側部分を別部材とし
て構成してもよい。

【００２６】上記仕切り壁１２は、上記ベースプレート
１８に一体に形成されており、その周縁に取り付られた
シール部材１９を介して、ボディ１７の内壁面に突き当
てられている。この仕切り壁１２は、図３に示すよう
に、平面図上では、細長い略長方形状をなしているが、
その両端に、それぞれ略矩形の連通口２１，２２が開口
形成されている。なお、各連通口２１，２２は、図３に
示すように、上下の容積室１３，１４に接続された６本
のブランチ部８の中で、両端に位置する２本のブランチ
部８の開口部８ａに略対応する位置にある。そして、各
連通口２１，２２を機関運転条件に応じて開閉するため
に、それぞれに開閉弁２３，２４が設けられている。こ
の開閉弁２３，２４は、ベースプレート１８に回動可能
に支持されたバルブシャフト２５と、このバルブシャフ
ト２５に取り付られた略矩形の板状の弁体２３ａ，２４
ａとから構成されている。つまり、この実施例では、同
一のバルブシャフト２５によって一対の開閉弁２３，２
４が構成されている。ここで、上記バルブシャフト２５
は、仕切り壁１２の付け根部分つまりベースプレート１
８の底壁と交差する部分に、仕切り壁１２長手方向に沿
って配置されており、このバルブシャフト２５に対し、
各弁体２３ａ，２４ａの一端部がいわゆる片持ち状とな
るようにビス２６によって固定されている。上記バルブ
シャフト２５の一端部には、図４に示すように、ベース
プレート１８側部のダイヤフラム式負圧アクチュエータ
２７が連係しており、この負圧アクチュエータ２７の動
作に伴って、バルブシャフト２５は、９０°強回動する
ようになっている。このバルブシャフト２５の回動に伴
って弁体２３ａ，２４ａは図２に示すように回動する
が、仕切り壁１２に沿った位置で連通口２１，２２を閉
塞し、かつ仕切り壁１２から離れてベースプレート１８
の側壁に沿った位置で連通口２１，２２を開放する。な
お、連通口２１，２２の開口縁には、弁体２３ａ，２４
ａの閉位置において該弁体２３ａ，２４ａの周縁と当接
する段部２８がそれぞれ設けられている。また、ベース
プレート１８の側壁には、各弁体２３ａ，２４ａに対応
する凹部２９がそれぞれ設けられており、図２に示すよ
うに、弁体２３ａ，２４ａが開位置まで回動したとき
に、この凹部２９内に嵌合するようになっている。

【００２７】上記ベースプレート１８には上述したよう
に共鳴管１５，１６が接続されているが、この共鳴管１
５，１６が接続される吸気入口３０，３１は、一対の開
閉弁２３，２４に挟まれたコレクタ１１長手方向中央部
に位置している。詳しくは、図４に示すように、上方の
容積室１３において、弁体２３ａ，２４ａに対応する一
対の凹部２９の間に、長円形状をなす吸気入口３０が形
成されており、下方の容積室１４においては、仕切り壁
１２を挟んでこれと対称形状をなすように、吸気入口３
１が形成されている。

【００２８】上記の構成においては、吸気は、一対の共
鳴管１５，１６からコレクタ１１内の各容積室１３，１
４へ入り、かつ各ブランチ部８を介して各気筒へ供給さ
れる。機関の低中速域、例えば４０００ｒｐｍ以下の領
域では、一対の開閉弁２３，２４が閉状態に制御され、
両容積室１３，１４が独立した状態となる。つまり、左
右バンクの吸気系が分離独立したものとなり、低中速域
でのトルクが吸気動的効果によって向上する。また、機
関の高速域、例えば４０００ｒｐｍ以上の領域では、一
対の開閉弁２３，２４が開位置に制御され、両容積室１
３，１４が連通口２１，２２を介して互いに一体に連通
した状態となる。これにより、両容積室１３，１４の圧
力は均一となり、高速域での体積効率が向上する。

【００２９】このとき、上記構成では、弁体２３ａ，２
４ａは、コレクタ１１内でベースプレート１８の側壁面
に張り付いたような状態、特に凹部２９内に嵌合した状
態となり、容積室１３内に殆ど突出しない。従って、コ
レクタ１１内を流れる吸気流に対し通気抵抗となること
がない。特に、上記構成では、弁体２３ａ，２４ａが吸
気入口３０，３１側の内壁面に沿うように開くので、吸
気入口３０，３１からブランチ部８へ向かって流れる吸
気流と弁体２３ａ，２４ａとの干渉が一層確実に回避さ
れる。

【００３０】また、上記実施例では、連通口２１，２２
が一対設けられており、その総開口面積が十分に大きな
ものとなるので、連通口２１，２２を介した圧力均衡作
用が一層良好なものとなる。特に、従来のように連通口
を一端部に偏って配置した場合に比べて、各ブランチ部
８の開口部８ａから連通口２１，２２までの距離が非常
に短くなり、弁体２３ａ，２４ａの通気抵抗の低減と相
俟って、高速域での出力が向上する。

【００３１】図５は、本実施例の吸気装置を用いた内燃
機関のトルク特性を従来の吸気装置のものと対比して示
した特性図であり、図示するように、本発明では高速域
でのトルク低下を抑制できる。なお、この図示例では、
４０００ｒｐｍにおいて連通口が閉から開へ切り換えら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る吸気装置を備えたＶ型内燃機関
全体の断面図。

【図２】コレクタ部分を拡大して示す断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図４】ベースプレートのみを示す図２のＢ−Ｂ線に沿
った断面図。

【図５】この発明に係る吸気装置を備えた内燃機関のト
ルク特性を従来の吸気装置の場合と対比して示す特性
図。

【符号の説明】

８…ブランチ部 １１…コレクタ １２…仕切り壁 １３，１４…容積室 ２１，２２…連通口 ２３，２４…開閉弁 ２３ａ，２４ａ…弁体 ２５…バルブシャフト ２９…凹部 ３０，３１…吸気入口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コレクタ内を仕切り壁によって２つの容
   積室に区画し、かつ各容積室に各バンクのブランチ部を
   それぞれ接続するとともに、上記仕切り壁に両容積室を
   連通する連通口を開口形成し、この連通口を機関運転条
   件に応じて開閉する開閉弁を設けてなるＶ型内燃機関の
   可変吸気装置において、 上記開閉弁は、板状の弁体の一端部にバルブシャフトを
   備え、該バルブシャフトを中心に回動するとともに、連
   通口を開放する開位置において上記弁体がコレクタの内
   壁面に沿って近接した状態となるように構成されている
   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】 吸気入口が開口するコレクタ内壁面と同
   一の内壁面に上記弁体が近接す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】 上記連通口および上記開閉弁を一対備
   え、一対の開閉弁の中間部に上記吸気入口が配置されて
   いることを特徴とする請求項２記載のＶ型内燃機関の可
   変吸気装置。
4. 【請求項４】 上記仕切り壁に沿って配置された同一の
   バルブシャフトに一対の弁体が取り付られていることを
   特徴とする請求項３記載のＶ型内燃機関の可変吸気装
   置。
5. 【請求項５】 複数のブランチ部の開口部が、容積室の
   長手方向に並んで配置されており、その両端の開口部よ
   りも容積室長手方向に突出しない範囲に、上記連通口が
   配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載のＶ型内燃機関の可変吸気装置。
6. 【請求項６】 上記弁体が近接するコレクタ内壁面に、
   弁体が嵌合する凹部が形成されていることを特徴とする
   請求項１〜５のいずれかに記載のＶ型内燃機関の可変吸
   気装置。