特許 7569729 エンジンの吸気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-09

(45)【発行日】2024-10-18

(54)【発明の名称】エンジンの吸気装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 9/02 20060101AFI20241010BHJP

   F02D 11/10 20060101ALI20241010BHJP

【ＦＩ】

F02D9/02 361A

F02D9/02 361J

F02D11/10 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021055519

(22)【出願日】2021-03-29

(65)【公開番号】P2022152668

(43)【公開日】2022-10-12

【審査請求日】2023-10-30

(73)【特許権者】

【識別番号】521431099

【氏名又は名称】カワサキモータース株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100220489

【弁理士】

【氏名又は名称】笹沼 崇

(72)【発明者】

【氏名】桜井 洋太

(72)【発明者】

【氏名】久野 篤志

【審査官】小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－２１６０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２５９２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－０５０３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０４９７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０４９７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１９７６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０４５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０４５２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ９／０２

Ｆ０２Ｄ １１／１０

Ｆ０２Ｄ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多気筒エンジンに吸気を供給する吸気装置であって、
気筒毎に吸気通路と、この吸気通路に設けられた制御弁とを備え、
各制御弁は、共通の駆動源により制御され、前記吸気通路の開度を調節する弁体と、前記弁体を回動させる弁軸とを有し、
さらに、一方側の弁軸が他方側の弁軸に対して動力伝達する動力伝達状態と、他方側の弁軸に対して動力遮断される動力遮断状態とを切り替える弁軸連結機構を備え、
前記弁軸連結機構は、大気圧に対する制御弁下流側の圧力差に応じて動力を発生する圧力駆動部を備えるエンジンの吸気装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエンジンの吸気装置において、前記弁軸連結機構は、前記弁軸の軸心方向にスライドすることにより前記動力伝達状態となるスライド片を有するエンジンの吸気装置。

【請求項3】

請求項２に記載のエンジンの吸気装置において、前記スライド片は、他方側の弁軸に対し一方側の弁軸が回動するのを阻止する回り止め構造を有し、
前記スライド片が一方側の弁軸に回り止めされる係合位置に達するまで前記スライド片を回動方向に案内する案内部が形成されているエンジンの吸気装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンの吸気装置において、前記圧力駆動部は、エンジンの負荷が所定値以下のときに前記弁体が開く低負荷用の吸気通路の負圧により駆動されるエンジンの吸気装置。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンの吸気装置において、前記圧力駆動部は、エンジンの負荷が所定値を超えたときに前記弁体が開く高負荷用の吸気通路の負圧により駆動されるエンジンの吸気装置。

【請求項6】

請求項５に記載のエンジンの吸気装置において、前記弁軸連結機構は、前記圧力駆動部と高負荷用の前記吸気通路とを接続する連通路と、前記連通路に設けられて大気と高負荷用の前記吸気通路とを切り替える流路切替部材とを有するエンジンの吸気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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ものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、自動二輪車のような車両に用いられるエンジンにおいて、スロットル装置によりエンジンに供給する吸気量を増減させて、駆動力を制御するものがある（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１０５２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

多気筒エンジンにおいては、燃費および排ガス浄化性能が求められる低負荷運転領域において、各気筒の空気量が極小となることがある。燃費の向上および排ガス浄化性能の向上のためには、より安定した燃焼の確保が必要である。

【0005】

本発明は、燃費の向上および排ガス浄化性能の向上を実現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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明のエンジンの吸気装置は、多気筒エンジンに吸気を供給する吸気装置であって、気筒毎に吸気通路と、この吸気通路に設けられた制御弁とを備えている。各制御弁は、共通の駆動源により制御され、前記吸気通路の開度を調節する弁体と、前記弁体を回動させる弁軸とを有している。エンジンの吸気装置は、さらに、一方側の弁軸が他方側の弁軸に対して動力伝達する動力伝達状態と、他方側の弁軸に対して動力遮断される動力遮断状態とを切り替える弁軸連結機構を備えている。

【0007】

この構成によれば、弁軸連結機構により動力伝達状態と動力遮断状態とを切り替えることにより、気筒毎に吸気量を調整できる。具体的には、動力伝達状態では一方側と他方側の両方の弁軸に設けられた弁体が駆動源により開閉制御される。一方、動力遮断状態では一方側の弁体のみが駆動源により開閉制御され、他方側の弁体は制御されず閉止状態が維持される。つまり、一方側の気筒にのみ吸気が供給され、他方側の気筒には吸気が供給されない。このように、特定の気筒にのみ吸気を供給することで、低負荷運転領域においても、吸気量が極小となるのを回避することができ、安定した燃焼を確保できる。その結果、燃費の向上および排ガス浄化性能の向上を実現できる。

【0008】

本発明において、前記弁軸連結機構は、前記弁軸の軸心方向にスライドすることにより前記動力伝達状態となるスライド片を有していてもよい。この構成によれば、弁軸連結機構の運動方向が弁軸軸線方向のみに限定されるので、構成が簡単になる。

【0009】

この場合、前記スライド片は、他方側の弁軸に対し一方側の弁軸が回動するのを阻止する回り止め構造を有し、前記スライド片が一方側の弁軸に回り止めされる係合位置に達するまで前記スライド片を回動方向に案内する案内部が形成されていてもよい。この構成によれば、スライド片が係合位置に達した状態で、他方側の弁軸を回動させることができ、係合時に他方側の制御弁の回動量を所定範囲に設定しやすい。また、一方側と他方側の制御弁が同時に全開になる。これにより、気筒間の最大吸気量を均一化させることができ、気筒ごとの出力のばらつきを抑えやすい。

【0010】

本発明において、前記弁軸連結機構は、大気圧に対する制御弁下流側の圧力差に応じて動力を発生する圧力駆動部を備えていてもよい。この構成によれば、モータ、アクチュエータ等の駆動源を別途設ける必要がないので、構成が簡単になる。

【0011】

この場合、前記圧力駆動部は、エンジンの負荷が前記所定値以下のときに前記弁体が開く低負荷用の吸気通路の負圧により駆動されてもよい。エンジンの負荷が所定値以下のときに低負荷用（一方側）の吸気通路が開き、エンジンの負荷が所定値を超えると高負荷用（他方側）の吸気通路が開く。つまり、エンジンの負荷が所定値を超えるまでは高負荷用の吸気通路は閉じた状態を維持する。このように、稼働する必要のない気筒には吸気を送らないので、燃費や排ガス浄化性能が向上する。

【0012】

また、これに代えて、前記圧力駆動部は、エンジンの負荷が前記所定値を超えたときに前記弁体が開く高負荷用の吸気通路の負圧により駆動されてもよい。高負荷用の吸気通路は、エンジンの負荷が所定値を超えるまでは負圧であるから、制御が安定する。

【0013】

この場合、前記弁軸連結機構は、前記圧力駆動部と高負荷用の前記吸気通路とを接続する連通路と、前記連通路に設けられて大気と高負荷用の前記吸気通路とを切り替える流路切替部材とを有していてもよい。この構成によれば、高負荷の吸気通路は、動力遮断状態では、大気圧よりも低い圧力を有することから、一方の制御弁の状態にかかわらずに、流路切替部材の切替タイミングに応じて動力接続状態とすることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明のエンジンの吸気装置によれば、気筒毎に吸気量を調整できるので、特定の気筒にのみ吸気を供給できる。その結果、吸気量が少ない場合でも、燃費の向上および排ガス浄化性能の向上を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態に係る吸気装置を備えたエンジンを示す側面図である。

【図2】同吸気装置の低負荷時の概略構成図である。

【図3】同吸気装置の中～高負荷時の概略構成図である。

【図4】同吸気装置の低負荷用の弁軸の先端を示す斜視図である。

【図5】同吸気装置のガイド片の先端を示す斜視図である。

【図6】（Ａ）は両方の弁体が全閉状態の同吸気装置の連結構造を示す断面図で、（Ｂ）は一方の弁体が開状態の同連結構造を示す断面図で、（Ｃ）は両方の弁体が開状態の同連結構造を示す断面図である。

【図7】同吸気装置の弁体の開度を示すグラフである。

【図8】本発明の第２実施形態に係る吸気装置の低負荷時の概略構成図である。

【図9】同吸気装置の中～高負荷時の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る吸気装置を備えたエンジンＥを示す側面図である。以下の説明において、「上流」、「下流」とは、吸気の流れ方向の上流、下流をいう。

【0017】

本実施形態のエンジンＥは、例えば、自動二輪車のような車両の駆動源として用いられる多気筒エンジンである。詳細には、エンジンＥは、エンジン回転軸であるクランクシャフト２と、これを回転自在に支持するクランクケース４と、クランクケース４からシリンダ軸心方向Ｄ１に突出するシリンダ６と、シリンダ６の先端部（突出端部）に連結されたシリンダヘッド８とを有している。以下の説明において、クランクシャフト２の軸心方向Ｄ２をエンジン幅方向Ｄ２とし、シリンダ軸心方向Ｄ１とエンジン幅方向Ｄ２の両方に直交する方向を前後方向Ｄ３とする。シリンダ６およびシリンダヘッド８は前方（図１の右側）に傾斜している。

【0018】

本実施形態の多気筒エンジンＥは、複数の気筒がエンジン幅方向Ｄ２に並んで配置されている。エンジンＥは、例えば、２気筒エンジン、４気筒エンジンであるが、多気筒エンジン（２気筒以上）であればよく、気筒の数は問わない。

【0019】

シリンダヘッド８の前後方向の一端面（図１の左側面）に吸気ポート８ａが形成され、吸気ポート８ａに吸気装置１０が接続されている。一方、シリンダヘッド８の前後方向の他端面（図１の右側面）に排気ポート８ｂが形成され、排気ポート８ｂに排気管１２が接続されている。吸気装置１０からの吸気が、吸気ポート８ａを介してエンジンＥ内部の燃焼室１４に導入され、燃焼室１４内で燃焼された後、排気ポート８ｂを介して排気管１２から外部に排出される。

【0020】

吸気ポート８ａおよび排気ポート８ｂは気筒毎に設けられており、各ポート８ａ，８ｂに吸気装置１０および排気管１２が接続されている。つまり、吸気装置１０は、気筒と同じ数だけ設けられている。

【0021】

図２～６を用いて、第１実施形態の吸気装置１０を詳細に説明する。図２，３では、２気筒エンジンの例を説明する。図２の吸気装置１０は、気筒毎に吸気通路１６と、吸気通路１６に設けられた制御弁１８とを備えている。各吸気通路１６の上流端は共通の空気タンク１５に接続され、下流端は対応する気筒の吸気ポート８ａに接続されている。空気タンク１５は、例えば、エアクーリーナ、サージタンク等である。

【0022】

ここで、図２，３の右側の吸気通路１６ａは、エンジンＥの負荷が所定値以下であっても吸気が流れる低負荷用の吸気通路１６ａである。一方、左側の吸気通路１６ｂは、エンジンＥの負荷が所定値よりも大きくなったときに吸気が流れる高負荷用の吸気通路１６ｂである。

【0023】

各制御弁１８は、吸気通路１６の開度を調節する弁体２２と、弁体２２を回動させる弁軸２４とを有しており、共通の駆動源２０により制御される。本実施形態では、駆動源２０として電動モータが用いられているが、駆動源２０は電動モータに限定されない。また、弁体２２は、例えば、バタフライ弁である。ただし、弁体２２は、これに限定されない。駆動源２０は、例えば、運転者の開度操作信号に応じて弁軸２４を回動させて、弁体２２の開度を調節する。ここで、低負荷用の吸気通路１６ａの開度を調整する弁体を低負荷用の弁体２２ａとし、高負荷用の吸気通路１６ｂの開度を調整する弁体を高負荷用の弁体２２ｂとする。

【0024】

弁軸２４は、エンジン幅方向Ｄ２に延びており、低負荷用の吸気通路１６ａを開閉する低負荷用の弁体２２ａが設けられる一方側の弁軸２４ａと、高負荷用の吸気通路１６ｂを開閉する高負荷用の弁体２２ｂが設けられる他方側の弁軸２４ｂとを有している。一方側の弁軸２４ａは、その一端部２４ａａ（図２の右端部）で駆動源２０に連結されている。他方側の弁軸２４ｂは、一方側の弁軸２４ａの他端部２４ａｂ（図２の左端部）に連結されている。つまり、他方側の弁軸２４ｂは、一方側の弁軸２４ａを介して駆動源２０に連結されている。

【0025】

各弁軸２４ａ，２４ｂは、弁軸連結機構２５により着脱可能に連結されている。弁軸連結機構２５は、一方側の弁軸２４ａが他方側の弁軸２４ｂに対して動力伝達する動力伝達状態（図３の状態）と、他方側の弁軸２４ｂに対して動力遮断される動力遮断状態（図２の状態）とを切り替える。詳細には、弁軸連結機構２５は、エンジンＥの負荷が所定値よりも大きくなったときに動力伝達状態とし、所定値以下になったときに動力遮断状態とする。図３の動力伝達状態では駆動源２０により両方の弁軸２４ａ，２４ｂが回転し、図２の動力遮断状態では駆動源２０により一方側の弁軸２４ａのみが回転し、他方側の弁軸２４ｂは回転しない。

【0026】

弁軸連結機構２５は、弁軸２４の軸心方向Ｄ２にスライドするスライド片２６を有している。一方側の弁軸２４ａは中実のシャフト部材からなり、その外周面に低負荷用の弁体２２ａが設けられている。他方側の弁軸２４ｂは、中空のシャフト部材からなり、その外周面に高負荷用の弁体２２ｂが設けられている。

【0027】

スライド片２６は、他方側の弁軸２４ｂの中空孔に軸心方向Ｄ２に移動自在に挿通されている。スライド片２６と他方側の弁軸２４ｂは、キー機構により、相対回転不能で且つ軸心方向Ｄ２に移動可能に連結されている。詳細には、他方側の弁軸２４ｂの内周面にキー溝２４ｂａが形成され、スライド片２６の外周面にキー２６ａが設けられており、キー２６ａがキー溝２４ｂａに係合している。

【0028】

スライド片２６が、弁軸２４の軸心方向Ｄ２にスライドすることで、図２の動力遮断状態と図３の動力伝達状態とが切り替えられる。詳細には、弁軸連結機構２５は、さらに、駆動ユニット２８を有しており、この駆動ユニット２８の駆動力によりスライド片２６が軸心方向Ｄ２にスライドする。スライド片２６が軸心方向Ｄ２に移動することで、一方側の弁軸２４ａと他方側の弁軸２４ｂが結合され、あるいは、切り離される。

【0029】

スライド片２６の一端部２６ｂ（図２の右端部）に、一方側の弁軸２４ａに対して着脱可能な連結構造３０が形成されている。つまり、スライド片２６は、連結構造３０を介して一方側の弁軸２４ａの他端部２４ａｂに結合され、あるいは、切り離される。連結構造３０の詳細は後述する。一方、スライド片２６の他端部２６ｃ（図２の左端部）は、駆動ユニット２８に連結されている。

【0030】

駆動ユニット２８は、大気圧と吸気通路１６との圧力差により駆動力を発生させる圧力駆動部３２を有している。圧力駆動部３２は、ケース体３４と、ピストン３６と、ばね体３８と、コントロールシャフト４０とを有している。ケース体３４は、例えば、円柱形であり、内部に、ピストン３６およびばね体３８と、コントロールシャフト４０の一部が収納されている。

【0031】

ピストン３６は、ケース体３４の内側の収納室３５に収納されて、ケース体３４の内周面に沿って弁軸２４の軸心方向Ｄ２に摺動する。ばね体３８は、一端部３８ａ（図２の右端部）がピストン３６に係止され、他端部３８ｂ（図２の左端部）がケース体３４の底部に支持されており、ピストン３６に軸心方向Ｄ２の圧縮ばね力を付与する。コントロールシャフト４０は、円柱形状の軸体であり、一端部４０ａ（図２の右端部）がスライド片２６の他端部２６ｃに連結され、他端部４０ｂ（図２の左端部）がピストン３６に固定されている。

【0032】

コントロールシャフト４０は、ケース体３４の内部におけるピストン３６を挟んで、ばね体３８の反対側に配置されている。詳細には、ピストン３６の一端側（図２の右側）にコントロールシャフト４０が設けられ、ピストン３６の他端側（図２の左側）にばね体３８が配置されている。

【0033】

ケース体３４の一端部（図２の右端部）に大気開放通路４１が設けられており、その先端開口４１ａが大気に開口している。つまり、ケース体３４におけるピストン３６よりも一端側の領域は大気圧になっている。

【0034】

ケース体３４の他端部（図２の左端部）に負圧通路４２が接続されている。負圧通路４２は、低負荷用の吸気通路１６ａにおける低負荷用の弁体２２ａよりも下流側に接続されている。したがって、ケース体３４におけるピストン３６よりも他端側の領域は、低負荷用の吸気通路１６ａにおける弁体２２ａよりも下流側の領域と同じ圧力になる。具体的には、制御弁１８が全閉時（エンジン低負荷時）は負圧であり、制御弁１８が開くにつれて（エンジン中～高負荷時）正圧に近づく。

【0035】

本実施形態の駆動ユニット２８の動作を説明する。図２に示すエンジン始動直後の低負荷時、低負荷用および高負荷用の弁体２２ａ，２２ｂは閉じられており、低負荷用の吸気通路１６ａにおける弁体２２ａよりも下流側は負圧となっている。ケース体３４におけるピストン３６よりも他端側の領域は、負圧通路４２を介して低負荷用の吸気通路１６ａにおける弁体２２ａよりも下流側の領域に連通しているので、負圧となる。

【0036】

ケース体３４におけるピストン３６よりも他端側の領域が負圧になると、ここに収納されたばね体３８が縮む。これにより、ピストン３６が他端側（図２の左側）に引っ張られる。その結果、コントロールシャフト４０を介してスライド片２６が他端側に移動し、他方側の弁軸２４ｂが一方側の弁軸２４ａから切り離される。つまり、駆動源２０により低負荷用の吸気通路１６ａの弁体２２ａのみが制御され、高負荷用の吸気通路１６ｂの弁体２２ｂは閉じたままで制御されない。

【0037】

この状態で、運転者の操作指令により駆動源２０が作動し、低負荷用の吸気通路１６ａの弁体２２ａが開く。これにより、空気タンク１５内の空気は、低負荷用の吸気通路１６ａのみを流れる。つまり、低負荷時は、低負荷用の吸気通路１６ａが接続された気筒のみが運転（燃焼）し、高負荷用の吸気通路１６ｂが接続された気筒は休止する。具体的には、高負荷用の吸気通路１６ｂが接続された気筒には、空気および燃料は供給されず、点火もされない。

【0038】

エンジンの負荷が増加して、低負荷用の吸気通路１６ａの弁体２２ａの開度が大きくなると、図３に示す中～高負荷状態になる。具体的には、低負荷用の吸気通路１６ａの弁体２２ａが開くにつれて、低負荷用の吸気通路１６ａにおける弁体２２ａよりも下流側の領域が正圧に近づく。すると、これに連通するケース体３４におけるピストン３６よりも他端側の領域も正圧となる、あるいは正圧に近づく。

【0039】

ケース体３４の収納室３５におけるピストン３６よりも他端側の領域が正圧に近づくにつれ、ここに収納されたばね体３８が伸びる。これにより、ピストン３６が一端側（図３の右側）に押される。その結果、コントロールシャフト４０を介してスライド片２６が一端側に移動し、他方側の弁軸２４ｂが一方側の弁軸２４ａに連結される。つまり、駆動源２０により低負荷用と高負荷用の吸気通路１６ａ，１６ｂの弁体２２ａ，２２ｂの両方が制御される。

【0040】

この状態で、運転者の操作指令に応じて駆動源２０が作動し、低負荷用と高負荷用の吸気通路１６ａ，１６ｂの弁体２２ａ，２２ｂが開閉される。これにより、空気タンク１５内の空気は、低負荷用と高負荷用の吸気通路１６ａ，１６ｂの両方を流れる。つまり、中～高負荷時は、すべての気筒が運転（燃焼）する。

【0041】

つぎに、図４～７を用いて連結構造３０の詳細を説明する。図４は一方側の弁軸２４ａの他端部２４ａｂ（図３の左端部）の斜視図で、図５はガイド片２６の一端部２６ｂ（図２の右端部）の斜視図である。

【0042】

図４に示すように、一方側の弁軸２４ａの他端面に、弁軸２４ａの軸心方向Ｄ２に突出する突起部４４が形成されている。本実施形態の突起部４４は、弁軸２４ａの軸心方向Ｄ２と平行な軸心を有する円柱形状である。突起部４４は、一方側の弁軸２４ａの他端面における径方向外側部に設けられている。本実施形態では、突起部４４は、周方向に１８０°離間して２つ設けられている。突起部４４の先端面４４ａにフリーボールベアリング４５が設けられている。

【0043】

連結構造３０は、図５に示すガイド片２６が回転しながら一方側の弁軸２４ａ（図４）に連結され、高負荷用の制御弁１８（図２の左側）が低負荷用の制御弁１８（図２の右側）に同期するように構成されている。具体的には、低負荷用の制御弁１８は低負荷時から開き始め、高負荷用の制御弁１８は中～高負荷時から開き始めるから、高負荷用の制御弁１８が開き始めた時点で両者１８，１８の開度は異なるが、両者１８，１８が同時に全開となるように構成されている。

【0044】

ガイド片２６の一端面に、傾斜部４６が形成されている。傾斜部４６は、ガイド片２６の一端面における径方向外側部に軸心方向Ｄ２に突出するように設けられており、周方向（図５の矢印ＡＲ１の方向）に向かって突出量が小さくなるように傾斜している。換言すれば、傾斜部４６は、最大突出部４６ａから周方向（図５の矢印ＡＲ１の方向）に向かって突出量が徐々に小さくなりガイド片２６の一端面に繋がる（突出量が０になる）。本実施形態では、傾斜部４６は、ガイド片２６の中心点Ｐ１に対して点対称に２つ設けられている。

【0045】

ガイド片２６の一端面に、回り止め板４８が設けられている。回り止め板４８は、例えば、矩形の板材からなり、ガイド片２６の一端面における径方向外側部に軸心方向Ｄ２に突出するように設けられている。回り止め板４８は、周方向に１８０°離間して２つ設けられている。詳細には、回り止め板４８は、ガイド片２６の一端面の径方向外側部における傾斜部４６の間に設けられている。

【0046】

図６，７を用いて、本実施形態の連結構造３０の動作を説明する。低負荷用の制御弁１８の開度をα、高負荷用の制御弁１８の開度をβとした場合、図６および図７における（Ａ）は、低負荷用および高負荷用の制御弁１８，１８の両方が全閉の状態（α＝β＝０）を示す。図６および図７における（Ｂ）は、低負荷用の制御弁１８が開いており、高負荷用の制御弁１８が全閉の状態（α＞０、β＝０）のもので、（Ｃ）は、低負荷用および高負荷用の制御弁１８，１８の両方が開いており、その開度が等しい状態（α＝β＞０）のものである。

【0047】

図６（Ａ）の状態では、ガイド片２６と一方側の弁軸２４ａが切り離され、どちらの部材２６，２４ａも回転していない。エンジンＥが始動すると、運転者の操作により駆動源２０（図２）が作動し、図６（Ｂ）に示すように、一方側の弁軸２４ａが回転して低負荷用の弁体２２ａが開く（図２の低負荷状態）。

【0048】

エンジンＥの負荷が増えると、上述の駆動ユニット２８により、図６（Ｃ）に示すように、ガイド片２６と一方側の弁軸２４ａが連結される。このとき、ガイド片２６の傾斜部４６の最大突出部４６ａが、一方側の弁軸２４ａの突起部４４の先端面４４ａに当接し、傾斜部４６に沿って回転しながらガイド片２６と一方側の弁軸２４ａが近づく。さらに、ガイド片２６の回り止め板４８が、傾斜部４６を通過した一方側の弁軸２４ａの突起部４４に係合する。以上により、ガイド片２６と一方側の弁軸２４ａが連結される（図３の中～高負荷状態）。

【0049】

このとき、突起部４４の先端面４４ａにフリーボールベアリング４５が設けられているので、転がり抵抗が小さくなり、動作が安定するうえに、長寿命化を図ることができる。ただし、フリーボールベアリング４５はなくてもよい。

【0050】

このように、回り止め板４８は、スライド片２６に対し一方側の弁軸２４ａが回動するのを阻止する回り止め構造を構成する。また、傾斜部４６は、スライド片２６が一方側の弁軸２４ａに周り止めされる係合位置に達するまでスライド片２６を回動方向ＡＲ１に案内する案内部を構成する。

【0051】

上記構成によれば、図２に示す弁軸連結機構２５により動力伝達状態と動力遮断状態とを切り替えることにより、気筒毎に吸気量を調整できる。具体的には、動力伝達状態では一方側と他方側の弁軸２４ａ、２４ｂの両方に設けられた弁体２２ａ，２２ｂが駆動源２０により開閉制御される。一方、動力遮断状態では一方側の弁体２２ａのみが駆動源２０により開閉制御され、他方側の弁体２２ｂは制御されず閉止状態が維持される。つまり、一方側の気筒にのみ吸気が供給され、他方側の気筒には吸気が供給されない。

【0052】

このように、特定の気筒にのみ吸気を供給することで、低負荷運転領域においても、吸気量が極小となるのを回避することができ、安定した燃焼を確保できる。その結果、燃費の向上および排ガス浄化性能の向上を実現できる。また、駆動源２０が一つで済むので、重量およびコストの増加を抑制することができる。

【0053】

また、弁軸連結機構２５は、弁軸２４の軸心方向Ｄ２にスライドするスライド片２６を有し、スライド片２６をスライドさせることにより動力伝達状態と動力遮断状態とを切り替えている。これにより、弁軸連結機構２５の運動方向が弁軸２４の軸心方向Ｄ２のみに限定されるので、構成が簡単になる。

【0054】

図５に示すように、スライド片２６は、他方側の弁軸２４ｂに対し一方側の弁軸２４ａが回動するのを阻止する回り止め構造４８を有し、スライド片２６が一方側の弁軸２４ａに回り止めされる係合位置に達するまでスライド片２６を回動方向ＡＲ１に案内する案内部４６が形成されている。これにより、スライド片２６が係合位置に達した状態で、他方側の弁軸２４ｂを回動させることができ、係合時に他方側の制御弁１８の回動量を所定範囲に設定しやすい。また、一方側と他方側の制御弁１８，１８が同時に全開になる。これにより、気筒間の最大吸気量を均一化させることができ、気筒ごとの出力のばらつきを抑えやすい。

【0055】

図２に示すように、弁軸連結機構２５は、大気圧に対する制御弁１８の下流側の圧力差に応じて動力を発生する圧力駆動部３２を有している。これにより、モータ、アクチュエータ等の駆動源を別途設ける必要がないので、構成が簡単になる。

【0056】

圧力駆動部３２は、エンジンＥの負荷が所定値以下のときに弁体２２ａが開く低負荷用の吸気通路１６ａの負圧により駆動されている。エンジンＥの負荷が所定値以下のときに低負荷用の吸気通路１６ａが開き、エンジンＥの負荷が所定値を超えると高負荷用の吸気通路１６ｂも開く。つまり、エンジンＥの負荷が所定値を超えるまでは高負荷用の吸気通路１６ｂは閉じた状態を維持する。このように、稼働する必要のない気筒には吸気を送らないので、燃費や排ガス浄化性能が向上する。

【0057】

図８，９は、第２実施形態の吸気装置１０Ａを示す。第２実施形態において、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0058】

第１実施形態では負圧通路４２が圧力駆動部３２と低負荷用の吸気通路１６ａとを接続していたが、第２実施形態では負圧通路４２Ａが圧力駆動部３２と高負荷用の吸気通路１６ｂとを接続している。つまり、第２実施形態では、圧力駆動部３２は、高負荷用の吸気通路１６ｂの負圧により駆動されている。詳細には、負圧通路４２Ａは、高負荷用の吸気通路１６ｂにおける弁体２２ｂよりも下流側の領域に接続されている。

【0059】

負圧通路４２Ａに、流路切替部材５０が設けられている。流路切替部材５０は、例えば、ソレノイドバルブである。流路切替部材５０は、圧力駆動部３２への連通路を大気と高負荷用の吸気通路１６ｂとに切り替える。具体的には、エンジンＥの負荷が所定値以下のときは高負荷用の吸気通路１６ｂ側に切り換え、エンジンＥの負荷が所定値を超えたときに大気側に切り替える。流路切替部材５０の制御は、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により行われる。その他の構成は第２実施形態と同じである。

【0060】

第２実施形態の駆動ユニット２８の動作を説明する。図８に示すエンジン始動直後の低負荷時、低負荷用および高負荷用の弁体２２ａ，２２ｂは閉じられている。このとき、エンジンＥの負荷が所定値以下であるから、流路切替部材５０は高負荷用の吸気通路１６ｂ側に切り換えられている。したがって、ケース体３４内の収納室３５におけるピストン３６よりも他端側の領域は、負圧となる。

【0061】

ケース体３４におけるピストン３６よりも他端側の領域が負圧になると、ここに収納されたばね体３８が縮む。これにより、ピストン３６が他端側（図８の左側）に引っ張られる。その結果、コントロールシャフト４０を介してスライド片２６が他端側に移動し、他方側の弁軸２４ｂが一方側の弁軸２４ａから切り離される。つまり、駆動源２０により低負荷用の吸気通路１６ａの弁体２２ａのみが制御され、高負荷用の吸気通路１６ｂの弁体２２ｂは制御されない。

【0062】

エンジンの負荷が増加して、低負荷用の吸気通路１６ａの弁体２２ａの開度が大きくなると、図９に示す中～高負荷状態になる。このとき、エンジンＥの負荷が所定値を超えているから、流路切替部材５０は大気側に切り換えられている。したがって、ケース体３４内の収納室３５におけるピストン３６よりも他端側の領域は正圧（大気圧）となる。

【0063】

ケース体３４におけるピストン３６よりも他端側の領域が大気圧（正圧）になると、ここに収納されたばね体３８が伸びる。これにより、ピストン３６が一端側（図９の右側）に押される。その結果、コントロールシャフト４０を介してスライド片２６が一端側に移動し、他方側の弁軸２４ｂが一方側の弁軸２４ａに連結される。つまり、駆動源２０により低負荷用と高負荷用の吸気通路１６ａ，１６ｂの弁体２２ａ，２２ｂの両方が制御される。

【0064】

第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、第２実施形態によれば、圧力駆動部３２が、高負荷用の吸気通路１６ｂの負圧により駆動されている。高負荷用の吸気通路１６ｂは、エンジンＥの負荷が所定値を超えるまでは負圧であるから、制御が安定する。

【0065】

また、圧力駆動部３２と高負荷用の吸気通路１６ｂとを接続する負圧通路４２Ａに、流路切替部材５０が設けられている。高負荷用の吸気通路１６ｂは、動力遮断状態では大気圧よりも低い圧力を有することから、低負荷用の制御弁２２ａの状態にかかわらずに、流路切替部材５０の切替タイミングに応じて動力接続状態とすることができる。

【0066】

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、弁軸連結機構２５は、吸気通路１６の負圧により駆動する圧力駆動部３２を有していたが、弁軸連結機構２５は、油圧弁、電磁弁等で駆動されてもよい。

【0067】

また、上記実施形態では、２気筒エンジンについて説明したが、本発明の吸気装置は、前述のとおり、２気筒以外の多気筒エンジンにも適用できる。その場合、低負荷用の一方側の弁軸２４ａに設けられる弁体２２ａの数および高負荷用の他方側の弁軸２４ｂに設けられる弁体２２ｂの数は任意に設定できる。例えば、４気筒の場合、一方側の弁軸２４ａに２つの弁体２２ａを設け、高負荷用の他方側の弁軸２４ｂに２つの弁体２２ｂを設けてもよく、あるいは、一方側の弁軸２４ａに１つの弁体２２ａを設け、高負荷用の他方側の弁軸２４ｂに３つの弁体２２ｂを設けてもよい。

【0068】

さらに、連結構造３０は、高負荷用の制御弁１８が低負荷用の制御弁１８に同期するように、すなわち、高負荷用の制御弁１８が開き始めた時点で両制御弁１８，１８の開度が異なっていても、両制御弁１８，１８が同時に全開となるように構成されていればよく、上記実施形態の構造に限定されない。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0069】

１０，１０Ａ 吸気装置
１６ 吸気通路
１６ａ 低負荷用の吸気通路
１６ｂ 高負荷用の吸気通路
１８ 制御弁
２０ 駆動源
２２ 弁体
２２ａ 低負荷用の弁体
２２ｂ 高負荷用の弁体
２４ 弁軸
２４ａ 一方側の弁軸
２４ｂ 他方側の弁軸
２５ 弁軸連結機構
２６ スライド片
３２ 圧力駆動部
４２，４２Ａ 負圧通路（連通路）
４６ 傾斜部（案内部）
４８ 回り止め板（回り止め構造）
５０ 流路切替部材
Ｅ エンジン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】