JP2004278456A

JP2004278456A - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JP2004278456A
Application number: JP2003073174A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Tsuruoka; 義和鶴岡
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP4254282B2

Abstract

【課題】内燃機関の吸気装置をコンパクト化しつつ、運転性能も向上する。
【解決手段】エアクリーナ２とコレクタ３とを１枚の隔壁４で仕切って一体に形成し、隔壁４に、エアクリーナ２とコレクタ３との間を開閉自由で機関の出力全開時に開き、部分負荷時に閉じる開閉弁５を装着すると共に、エアクリーナ２のフィルタエレメント２２下流側のクリーンサイド空間２３とコレクタ内空間３１とをエアクリーナ２及びコレクタ３の外側に設けたクリーンサイドダクト６で連通接続し、該クリーンサイドダクト６にスロットルチャンバー６１を介装した構成とした。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気装置構造を改良した技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気装置として、吸気系容積を可変として機関出力性能の向上を図ったものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１３７７２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載された吸気装置では、機関の全開出力を高めるため、コレクタ容積を大きく確保する必要があるが、コレクタ容積を大きくすると過渡運転時に吸気流量の応答遅れが大きくなって失火を生じる可能性があるなど、運転性に難がある。
【０００５】
また、コレクタとは離れた箇所にこれまた相当な容量を有するエアクリーナを配置しているため吸気系全体をコンパクトとすることができなかった。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、吸気系のコンパクト性と運転性とを両立することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、エアクリーナとコレクタとを１枚の隔壁で仕切って一体に形成し、前記隔壁に、エアクリーナとコレクタとを開閉自由で機関の出力全開時に開き、部分負荷時に閉じる開閉弁を装着する。また、エアクリーナのフィルタエレメント下流側のクリーンサイド空間とコレクタ内空間とをエアクリーナ及びコレクタの外側に設けたクリーンサイドダクトで連通接続し、該クリーンサイドダクトにスロットルチャンバーを介装した構成とした。
【０００７】
これにより、機関の出力全開時に吸気がエアクリーナから隣接するコレクタに開閉弁のみを介して導入されるため、通気抵抗が小さく、また、エアクリーナ容積とコレクタ容積とが合わさって大きな容積室を確保できるので、全開出力を向上することができる。一方、部分負荷時は、開閉弁を閉じることで吸気系容積を小さくして空気流量の応答性を確保でき、失火の発生等を防止できる。
【０００８】
また、エアクリーナとコレクタとを一体化することにより、一箇所に必要かつ十分な大きさの容積室を確保でき、吸気系全体をコンパクト化できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図４は、本発明に係る内燃機関の吸気装置の実施形態を示す。
【００１０】
吸気導入ダクト１の下流端にエアクリーナ２の吸気導入口２１が接続される。前記エアクリーナ２と、コレクタ３とは、外側のケースが一体に形成され、エアクリーナ１とコレクタ３の内部空間相互が１枚の隔壁４で仕切られて隣接する。
【００１１】
前記エアクリーナ２には、外気をろ過して浄化するフィルタエレメント２２が介装され、該フィルタエレメント２２下流側のエアクリーナ２内部空間がクリーンサイド空間２３を形成する。該クリーンサイド空間２３側にある前記隔壁４部分に、該クリーンサイド空間２３と、コレクタ内部空間３１とを開閉する開閉弁５が装着される。
【００１２】
前記開閉弁５は、図５に示すようにスロットインタイプであり、バルブハウジング５１の円形の開口部５１ａに円形の弁体５２の支軸５２ａが回転自由に支持され、該支軸５２ａには開閉弁５を開閉駆動するアクチュエータ５３が連結される。該アクチュエータ５３としては、アキュームレーターに蓄圧された吸気負圧を導いて駆動する負圧式アクチュエータあるいはステップモータなどを用いることができる。そして、前記バルブハウジング５１の周縁部を、前記隔壁４に形成した開口部４１に嵌め込んで締結固定する。このように、開閉弁５をスロットインタイプとすることで、着脱が容易で点検をスムースに行える。また、開閉弁５をクリーンサイド側に設けることで、後述するように出力全開時に該開閉弁５を介して吸入される吸気を、フィルタエレメント２２でろ化して、ダストの吸入を防止できる。
【００１３】
一方、前記クリーンサイド空間２３とコレクタ内空間３１とをエアクリーナ２及びコレクタ３の外側に設けたクリーンサイドダクト６によって連通接続する。前記クリーンサイドダクト６の下流端には、スロットル弁６１ａを備えたスロットルチャンバ６１が設けられる。該スロットル弁６１ａはアクセルペダルに連動するか、あるいはアクセル開度検出値に基づいてアクチュエータにより電子制御される。
【００１４】
また、前記スロットル弁６１ａの開度（スロットル開度）を検出するスロットルセンサ６１ｂを備え、該スロットルセンサ６１ｂにより検出されたスロットル開度がエンジン出力信号としてコントロールユニット７に入力される。また、電子制御式の場合、アクセル開度センサにより検出されるアクセル開度をエンジン出力信号としてコントロールユニット７に入力させてもよい。また、吸入空気量を検出するエアフロメータ８がクリーンサイドダクト６の上流部に装着される。
【００１５】
コントロールユニット７は、前記スロットル開度（またはアクセル開度）によりエンジン出力全開状態（スロットル開度またはアクセル開度が所定値以上）を検出したときは、前記開閉弁５のアクチュエータ５３を駆動して該開閉弁５を全開［図５（Ｄ）参照］とし、部分負荷（スロットル開度またはアクセル開度が所定値未満）状態を検出したときは、開閉弁５を全閉とする。なお、アクチュエータ５３が負圧駆動式のときは負圧通路に介装された電磁弁を開いてアクチュエータ５３に負圧を導くことにより開閉弁５を駆動し、アクチュエータ５３が電磁駆動式のときは通電によって直接アクチュエータを駆動して開閉弁５を駆動する。
【００１６】
かかる構成の作動を説明する。
上記のように、コントロールユニット７により、エンジン出力全開状態が検出されたときは、開閉弁５が開かれるので、吸気導入ダクト１から導入された吸気は、エアクリーナ２に吸気導入口２１を介して吸入され、フィルタエレメント２２を通ってろ過されてクリーンサイド空間２３に導かれる。
【００１７】
そして、図４の実線矢印で示すように、クリーンサイド空間２３から前記開かれた開閉弁５を通って隣接するコレクタ空間３１内に吸入された後、該コレクタ３１に連結されたマニホールドの各吸気ポートを介して各気筒に吸入される。
【００１８】
このように、エンジン出力全開時にはエアクリーナ２のクリーンサイド空間２３から隔壁４のみを介して隣接するコレクタ空間３１内に直接吸入されるので、通路抵抗が小さく、また、該コレクタ３容積にエアクリーナ２容積を加えた大きな容積室が得られるので全開出力を十分に高めることができる。
【００１９】
また、エアクリーナ２とコレクタ３とを一体に形成することにより、一箇所に必要かつ十分な大きさの容積室を確保でき、吸気系全体をコンパクト化できる。すなわち、この容積室はマニホールド集合部の直上に設けることで全開出力を高める効果があるので、既述の特許文献１のようにエアクリーナとコレクタを別体として離れた箇所に配置する場合には、コレクタのみで大きな容積室が必要となり、さらにエアクリーナも相当の容積を要するから吸気系全体が大型化してしまう。なお、特開２００１−２４１３６６号公報に示すように、Ｖ型内燃機関のバンク間にエアクリーナとコレクタとを１つの容器内に形成してコンパクト化を図ったものがあるが、このものでもエアクリーナとコレクタとはスロットル弁を介装した通路を介して離れた位置に設けられ、エアクリーナ容積がコレクタ容積として機能することはないので、全開出力を十分高めることは難しく、コンパクト化にも限界がある。
【００２０】
これに対し、本発明ではエアクリーナ２の大きな容積を出力全開時には実質的にコレクタ容積として機能させることにより、吸気系全体の容積を小さくすることができ可及的にコンパクト化できるのである。特に、本実施形態のように、エアクリーン２とコレクタ３とを機関の気筒配列方向と平行に設けることで、機関全体としてコンパクト化することができる。
【００２１】
一方、エンジンの部分負荷運転時には、コントロールユニット７からの信号によりアクチュエータ５３を介して開閉弁５が閉じられる。これにより、吸気導入ダクト１からエアクリーナ２のクリーンサイド空間２３まで導かれた吸気は、図４の一点鎖線矢印で示すように、クリーンサイドダクト６に吸入され、スロットル弁６１ａで絞られた後、コレクタ空間３１内に吸入され、各吸気ポートを介して各気筒に吸入される。
【００２２】
このようにすれば、部分負荷運転時には、スロットル弁６１ａ下流でマニホールド部直上の容積は、コレクタ空間３１の容積のみに小さくすることができるため、スロットル弁６１ａ操作による吸気流量制御の応答性を良好に確保することができる。
【００２３】
ここで、エンジン出力の全開性能を高めるためにはエアクリーナ２とコレクタ３との合計容積は大きくし、部分負荷性能を高めるためにはコレクタ３の容積は小さくした方がよいので、エアクリーナ２の容積をコレクタ３の容積より大きくするのがよいが、特に、両性能を十分に高めるためには、エアクリーナ２の容積をコレクタ３の容積の６〜７倍以上にするのが好ましいことが確認された。
【００２４】
図６は、本実施形態によるエンジン性能を示す。図でハッチングで示されている部分が、エンジン出力及びエンジン出力に関連するパラメータ（エンジントルク，体積効率など）の向上代を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の吸気装置の一部を破断した外観を示す斜視図。
【図２】同じく、完全組み付け状態での斜視図。
【図３】図２の断面Ａを拡大して示す断面図。
【図４】同じく、制御系も含め要部を横断したシステム図。
【図５】同じく、スロットインタイプの開閉弁の構成を示す図。
【図６】本実施形態によるエンジン性能を示す線図。
【符号の説明】
２エアクリーナ
３コレクタ
４隔壁
５開閉弁
６クリーンサイドダクト
７コントロールユニット
２２フィルタエレメント
２３クリーンサイド空間
３１コレクタ内空間
６１スロットルチャンバー
６１ａスロットル弁
６１ｂスロットルセンサ

Claims

エアクリーナとコレクタとを１枚の隔壁で仕切って一体に形成し、前記隔壁に、エアクリーナとコレクタとの間を開閉自由で機関の出力全開時に開き、部分負荷時に閉じる開閉弁を装着すると共に、エアクリーナのフィルタエレメント下流側のクリーンサイド空間とコレクタ内空間とをエアクリーナ及びコレクタの外側に設けたクリーンサイドダクトで連通接続し、該クリーンサイドダクトにスロットルチャンバーを介装したことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
前記エアクリーナとコレクタとが、機関の気筒配列方向と平行に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
前記開閉弁が、エアクリーナの前記クリーンサイド空間側に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
エアクリーナ容積をコレクタ容積より大きくしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置。
前記出力全開時は、スロットル開度の全開時またはアクセル開度の全開時であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置。