JPH0740659Y2 - 内燃機関の可変吸気制御用吸気通路構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、内燃機関（以下、「内燃機関」を必要に応じ
て「エンジン」という）における吸気系の構造に関し、
特に、通路長を変更して広いエンジン回転数域で十分な
吸気量を得られるようにする可変吸気制御システムに装
備される、内燃機関の可変吸気制御用吸気通路構造に関
する。

［従来の技術］ 従来より、通路長可変吸気系を有するエンジン、即ち一
部に通路長の異なる一対の吸気通路部分を並設された吸
気系を有するエンジンにおいて、これらの吸気通路部分
のいずれかを選択することにより有効吸気通路長を可変
にしうる可変吸気制御弁を設けて、エンジン回転数が比
較的低いときは、有効吸気通路長が長くなるように、制
御弁を切り替える一方、エンジン回転数が比較的高いと
きは、有効吸気通路長が短くなるように、制御弁を切り
替えることにより、広いエンジン回転数範囲にわたって
高出力を得られるようにした可変吸気制御システムが提
案されている。

このような可変吸気制御システムにおける吸気通路の構
造としては、第7,8図に示すようなものが考えられてい
る。

第7,8図において、２′は吸気通路であって、吸気通路
２には、インテークマニホルド11′がそなえられる。こ
のインテークマニホルド11′は、上流側のアッパインテ
ーク11A′と下流側のロアインテーク11Bとからなり、ア
ッパインテーク11A′には、通路長延長部を構成するバ
イパス用の配管11C′が付設されている。

アッパインテーク11A′内には、その入口部分にサージ
タンク2aが設けられ、この下流部分にロアインテーク11
Bに至る主吸気通路2b′が形成されている。バイパス用
の配管11C′は、アッパインテーク11A′のサージタンク
2aの部分に接続されており、内部にバイパス通路2c′が
形成されている。また、アッパインテーク11A′内に
は、このバイパス通路2c′と主吸気通路2b′を連通接続
させるバイパス通路2d′が形成され、２つのバイパス通
路2c′,2d′から通路長延長部14′が構成されている。

そして、アッパインテーク11A′内のサージタンク2aと
主吸気通路2b′との間には、可変吸気制御弁10が設けら
れ、制御弁10の切換によって、エアクリーナ６から取り
入れられスロットル弁７を通過した吸気の流路は、サー
ジタンク2aから直接主吸気通路2b′内に進む流路と、又
はサージタンク2aからバイパス通路2c′,2d′を経由し
て主吸気通路2b′内に進む流路とを選択できるようにな
っている。

なお、バイパス用の配管11C′はアッパインテーク11Aの
本体とは別体の部材として構成されるが、これはアッパ
インテーク11Aの内部に制御弁10を装着することを考慮
したものであり、配管11C′は制御弁10装着後アッパイ
ンテーク11Aとボルトを用いた接続や溶接等により、隙
間のないように結合される。

また、バイパス用の配管11C′は、バイパス通路2c′を
それぞれほぼ円弧状に構成したシェル型構造に形成され
ている。つまり、配管11C′内のバイパス通路2c′は、
第7,8図に示すように、吸気が各シリンダ毎（この例で
は６気筒エンジンである）に分岐して流れるようにサー
ジタンク2aから複数に分岐（ここでは６本）しており、
それぞれの通路形状が円弧状に形成されて、吸気がバイ
パス通路2c′内を比較的滑らかに流れるように設定され
ている。

なお、第7,8図中、３は排気通路、４は吸気弁、５は排
気弁、８はインジェクタ、９は触媒コンバータ、Ｅはエ
ンジンである。

このような構造によって、サージタンク2aからの空気を
バイパス通路2c′側に導けばバイパス通路2c′,2d′を
通る分だけ有効吸気通路長が長くなり、主吸気通路2b′
側に導けば有効吸気通路長が短くなり、制御弁10によっ
て、上述の可変吸気制御を行なうことができる。

なお、制御弁10は、ステッパモータ（ステッピングモー
タあるいはパルスモータ）やバキュームモータ（差圧応
動式アクチュエータ）によって、駆動されるようになっ
ている。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、インテークマニホルド11′とうの吸気通路２
を、アルミ鋳物で製造する場合、従来の内燃機関の可変
吸気制御用吸気通路構造では、バイパス用の配管11C′
のシェル型構造が複雑な形状のため、複雑な形状の中子
（鋳砂等でできた崩壊中子）を利用して鋳造しなくては
ならない。このような崩壊中子を利用した鋳造は、コス
トが大幅にかかってしまうという問題点がある。

本考案は、このような問題点を解決しようとするもの
で、低コストで製造できるようにした、内燃機関の可変
吸気制御用吸気通路構造を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本考案の内燃機関の可変吸気制御用吸気通路
構造は、内燃機関の吸気系において、一部に通路長の異
なる一対の吸気通路部分を並設されてなる吸気通路と、
該吸気通路部分のいずれかを選択することにより有効吸
気通路長を可変にしうる可変吸気制御弁とをそなえ、上
記吸気通路部分のうちの長通路を構成する通路長延長部
がシェル型構造に形成されて、該シェル型構造が、相互
に別個に製造された外側壁部と内側壁部とを結合されて
形成され、該外側壁部が金属材料で形成される一方、該
内側壁部が樹脂材料で形成されていることを特徴として
いる。

［作用］ 上述の本考案の内燃機関の可変吸気制御用吸気通路構造
では、吸気通路部分のうちの長通路を構成する通路長延
長部としてのシェル型構造の部分が、相互に別個に製造
された外側壁部と内側壁部とを結合されて形成されるの
で、各側壁部自体の形状が簡素になってこの部分の製造
が容易になる。しかも、該内側壁部が樹脂材料で形成さ
れるので、該内側壁部の製造は極めて容易であり、金属
製の外側壁部に対しても、嵌め込み等の簡単な手段によ
り結合させることができる。

［実施例］ 以下、図面により本考案の一実施例としての内燃機関の
可変吸気制御用吸気通路構造について説明すると、第１
図はその縦断面図、第２図は第１図のII-II矢視断面
図、第３図は第1,4図のIII-III矢視断面図、第４図はそ
の平面図、第５図はその側面図、第６図は本吸気通路を
有するエンジンシステムを示す全体構成図である。

さて、本吸気通路をそなえるガソリンエンジンシステム
は、第６図に示すように構成されている。この第６図に
おいて、エンジン（内燃機関）ＥはＶ型６気筒エンジン
として構成されている。

また、このエンジンＥにおける各気筒の燃焼室１（この
燃焼室１には点火プラグの点火部が露出している）に
は、吸気通路２及び排気通路３が連通接続されており、
吸気通路２と各燃焼室１とは吸気弁４によって連通制御
されるとともに、排気通路３と各燃焼室１とは排気弁５
によって連通制御されるようになっている。

また、吸気通路２には、上流側から順にエアクリーナ6,
スロットル弁７および電磁式燃料噴射弁（電磁弁；イン
ジェクタ）８が設けられており、排気通路３には、その
上流側から順に排ガス浄化用の触媒コンバータ（三元触
媒）９および図示しないマフラ（消音器）が設けられて
いる。

さらに、インジェクタ（電磁弁）８は吸気マニホルド部
分に気筒数だけ設けられている。今、本実施例のエンジ
ンＥはＶ形６気筒エンジンであるから、電磁弁８は６個
設けられていることになる。即ちいわゆるマルチポイン
ト燃料噴射（MPI）方式のエンジンであるということが
できる。

また、スロットル弁７は車室内のアクセルペタルにアク
セル索を介して連係接続されており、これによりスロッ
トル弁７はアクセルペタルの踏込量に応じて回動するよ
うになっている。

ところで、吸気通路２には、第１〜５図に示すように、
インテークマニホルド11がそなえられ、このテンイーク
マニホルド11は、上流側のアッパインテーク11Aと下流
側のロアインテーク11Bとからなり、アッパインテーク1
1Aには、通路長延長部14を構成するバイパス用の配管11
Cが付設されている。これらは、主としてアルミ材で形
成されている。

アッパインテーク11A内には、その入口部分にサージタ
ンク2aが設けられ、この下流部分にロアインテーク11B
に至る主吸気通路2bが形成されている。バイパス用の配
管11Cは、アッパインテーク11Aのサージタンク2aの部分
に接続されており、内部にバイパス通路2cが形成されて
いる。さらに、アッパインテーク11A内には、このバイ
パス通路2cと主吸気通路2bを連通接続させるバイパス通
路2dが形成されている。なお、２つのバイパス通路2c,2
dから通路長延長部14が構成されている。

そして、アッパインテーク11A内のサージタンク2aと主
吸気通路2bとの間には、可変吸気制御弁10が設けられ、
この制御弁10の切換によって、エアクリーナ６から取り
入れられスロットル弁７を通過した吸気の流路として、
サージタンク2aから直接主吸気通路2b内に進む流路と、
又はサージタンク2aからバイパス通路2c,2dを経由して
主吸気通路2b内に進む流路とを選択できるようになって
いる。

つまり、制御弁10が第1,6図に実線で示す閉位置にある
ときは、吸入空気はバイパス通路2c,2dを経由する長い
吸気通路部分を流通し、制御弁10が第1,6図に鎖線で示
す開位置にあるときは、吸入空気はバイパス通路2c,2d
を経由しない短い吸気通路部分を流通するようになって
いる。そして、バイパス通路2c,2d経由の長い吸気通路
部分を吸気が流通するときのエンジン出力特性は、エン
ジン出力トルクのピークが低回転側になる低速時第トル
ク型になって、トルク全閉特性のようになり、バイパス
通路2c,2dを経由しない短い吸気通路部分を吸気が流通
するときのエンジン出力特性は、エンジン出力トルクの
ピークが高回転側になる高速時大トルク型になる。

また、この実施例では、アッパインテーク11Aが、サー
ジタンク2a,バイパス通路2d,制御弁10を内蔵した上流部
分11aと、これより下流の下流部分11bとに分割されて、
上流部分11a及び下流部分11bを別個に製造し、それぞれ
の結合用フランジ部を突き合わせて、ボルトを用いた接
続や溶接等により隙間のないように結合され、アッパイ
ンテーク11Aが形成される。

さらに、バイパス用の配管11Cはアッパインテーク11Aの
本体とは別体の部材として構成され、配管11Cは、制御
弁10の装着後、ボルトを用いた接続や溶接等により、隙
間のないようにアッパインテーク11Aに結合される。

また、このバイパス用の配管11Cは、バイパス通路2cを
それぞれほぼ円弧状に構成したシェル型構造に形成され
ている。つまり、配管11C内のバイパス通路2cは、第1,4
図に示すように、吸気が各シリンダ毎（この例では６気
筒エンジンである）に分岐して流れるようにサージタン
ク2aから複数に分岐（ここでは６本）しており、それぞ
れの通路形状が円弧状に形成されて、吸気がバイパス通
路2c内を比較的滑らかに流れるように設定されている。

そして、この配管（シェル型構造）11Cは、相互に別個
に製造された外側壁部13と内側壁部12とを結合されて形
成されている。そして、外側壁部13は、インテークマニ
ホルド11の他の部分と同様にアルミ材で形成されるが、
内側壁部12は、例えばナイロン66のような比較的耐熱性
のある樹脂材料又は例えばナイロン66をガラス繊維等の
によって強化した繊維強化樹脂で形成されている。

つまり、配管11Cの外側壁部13は、第１〜３図に示すよ
うに、各バイパス通路2cの外側の壁面を構成するよう
に、複数（ここでは６本）の曲面溝13aが形成され、配
管11Cとアッパインテーク11Aとの結合は、この外側壁部
13のフランジ状端面13bとアッパインテーク11Aのフラン
ジ状端面との間でなされている。

一方、樹脂材料等でできた内側壁部12は、各バイパス通
路2cの内側の壁面を構成するように、曲面溝12aを備え
ており、外側壁部13とアッパインテーク11Aとで形成さ
れたサージタンク2aの近傍の空間内に内蔵される。そし
て、この曲面溝12aと外側壁部13の曲面溝13aとによって
各バイパス通路（ポートセル）2cが形成される。この一
方で、内側壁部12の周外方向にはサージタンク2aの一部
を構成するサージタンクセル12cが形成される。

この例では、内側壁部12は各曲面溝12a毎に独立したも
のとして合計６つ形成されて、それぞれ外側壁部13に結
合されているが、内側壁部12は複数（例えば２つ又は３
つ）のバイパス通路2c通路毎に共通させたり、全体を一
体のものとしてもよい。また、内側壁部12と外側壁部13
との結合は、外側壁部13に形成された凹部13c内に内側
壁部12に形成された凸部12bを嵌合させるようにしてな
されているが、この結合も、かしめ等を利用してもよ
い。

本考案の一実施例としての内燃機関の可変吸気制御用吸
気通路構造は、上述のごとく構成されているので、この
吸気通路を利用して可変吸気制御を行なうことができ
る。つまり、制御弁10を操作して、エンジン回転数が比
較的低いときは、通路長延長部14（つまり、内側壁部12
と外側壁部13とによって形成されるバイパス通路2c及び
アッパインテーク11A内のバイパス通路2d）を利用して
有効吸気通路長を長くして、エンジン回転数が比較的高
いときは、通路長延長部14を利用せずに有効吸気通路長
が短くなるようにすることで、広いエンジン回転数範囲
にわたって高出力を得られるようにできる。

また、通路長延長部14を構成するシェル型構造のバイパ
ス用の配管11Cが、外側壁部13と内側壁部12とを結合さ
れて形成されているので、外側壁部13の形状が単純にな
って、アルミ鋳造によってこの外側壁部13を製造する場
合にも、中子を用いないですむようになり、ダイキャス
ト製法等を用いて低コストでしかも速く精度良く製造で
きるようになる。また、内側壁部12は、樹脂材料等で構
成しているので、その形状の単純化も相まって、一般的
な樹脂成形法等を用いて極めて容易に製造できる。さら
に、樹脂製の内側壁部12の外側壁部13への結合も極めて
容易に行なえるので、結果として、配管11Cの生産性を
大きく向上させることができ、製造コストを大幅に低減
できる利点がある。

また、吸気系を軽量化できる利点もある。

さらに、ダイキャスト製法によるアルミ鋳造や樹脂成形
によれば、砂型鋳物に比べて通路内壁面を滑らかに形成
できるので、吸気通路内の通気抵抗が減少して、エンジ
ン性能の向上に寄与する利点もある。

一方、本吸気通路２のインテークマニホルド11のアッパ
インテーク11Aは、サージタンク2a,バイパス通路2d,制
御弁10を内蔵した上流部分11aと下流部分11bとに分割さ
れているので、それぞれの部分の鋳造が容易になり、制
御弁10の設置も容易になり、両部分11a,11bの結合工程
を考慮しても、この面からの製造コストの低減に寄与し
うる。

なお、アッパインテーク11Aを上流部分11aと下流部分11
bとに分割しない構成（第７図参照）も考えられる。

［考案の効果］ 以上詳述したように、本考案の内燃機関の可変吸気制御
用吸気通路構造によれば、内燃機関の吸気系において、
一部に通路長の異なる一対の吸気通路部分を並設されて
なる吸気通路と、該吸気通路部分のいずれかを選択する
ことにより有効吸気通路長を可変にしうる可変吸気制御
弁とをそなえ、上記吸気通路部分のうちの長通路を構成
する通路長延長部がシェル型構造に形成されて、該シェ
ル型構造が、相互に別個に製造された外側壁部と内側壁
部とを結合されて形成され、該外側壁部が金属材料で形
成される一方、該内側壁部が樹脂材料で形成るという簡
素な構成により、以下のような効果及び利点が得られ
る。

所望の可変吸気制御を行なうことのできる吸気通路
構造の生産性を大きく向上させることができ、製造コス
トを大幅に低減できる利点がある。

樹脂材の利用等によって吸気系部分を軽量化でき、
車両に装備した場合、走行性能の向上にも寄与しうる。

シェル型構造部分に、ダイキャスト製法によるアル
ミ鋳造や樹脂成形を利用できるようになり、砂型鋳物に
比べて通路内壁面を滑らかに形成できるので、吸気通路
内の通気抵抗が減少して、エンジン性能の向上に寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本考案の一実施例としての内燃機関の可変
吸気制御装置を示すもので、第１図はその縦断面図、第
２図は第１図のII-II矢視断面図、第３図は第1,4図のII
I-III矢視断面図、第４図はその平面図、第５図はその
側面図、第６図は本吸気通路を有するエンジンシステム
を示す全体構成図であり、第7,8図は従来の内燃機関の
可変吸気制御用吸気通路構造を示すもので、第７図はこ
の吸気通路を有するエンジンシステムを示す全体構成
図、第８図はその平面図である。 １……燃焼室、２……吸気通路、2a……サージタンク、
2b……主吸気通路、2c,2d……バイパス通路、３……排
気通路、４……吸気弁、５……排気弁、６……エアクリ
ーナ、７……スロットル弁、８……電磁弁、９……触媒
コンバータ、10……可変吸気制御弁（制御弁）、11……
インテークマニホルド、11A……アッパインテーク、11B
……ロアインテーク、11C……バイパス用の配管（シェ
ル型構造）、11a……上流部分、11b……下流部分、12…
…内側壁部、12a……曲面溝、12b……凸部、12c……サ
ージタンクセル、13……外側壁部、13a……曲面溝、13b
……フランジ状端面、13c……凹部、14……通路長延長
部、Ｅ……エンジン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気系において、一部に通路長
   の異なる一対の吸気通路部分を並設されてなる吸気通路
   と、該吸気通路部分のいずれかを選択することにより有
   効吸気通路長を可変にしうる可変吸気制御弁とをそな
   え、上記吸気通路部分のうちの長通路を構成する通路長
   延長部がシェル型構造に形成されて、該シェル型構造
   が、相互に別個に製造された外側壁部と内側壁部とを結
   合されて形成され、該外側壁部が金属材料で形成される
   一方、該内側壁部が樹脂材料で形成されていることを特
   徴とする、内燃機関の可変吸気制御用吸気通路構造。