JP2006097650A - 吸気装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 吸気マニホールド20には、エンジンの運転状態に応じて吸気特性を変えるための管長切換バルブユニット40および可変連通管50と、これらを駆動する電動式の可変吸気アクチュエータ21とが取り付けられている。可変連通管50は可変吸気アクチュエータ21により直接的に駆動され、管長切換バルブユニット40は駆動力伝達用のロストモーション機構により可変連通管50に連結されている。管長切換バルブユニット40は、可変連通管50の作動量が小さい運転領域では停止しており、可変連通管50の作動量が所定値以上に大きくなると初めて作動する。
【選択図】 図2
Description
図1は実施形態の吸気装置が採用された自動車用エンジンの斜視図である。また、図2は実施形態の吸気装置の背面図であり、図3は図2中のIII−III断面図であり、図4は図3中のIV−IV断面図である。また、図5は管長切換バルブユニットの斜視図であり、図6は管長切換バルブユニットの要部分解斜視図であり、図7はロストモーション機構の作動を説明するための図であり、図8は可変連通管の斜視図であり、図9は可変連通管の分解斜視図であり、図10は管長切換バルブユニットおよび可変連通管の作動を説明するための図である。なお、吸気装置の説明にあたっては、図2中の左方を前、図2中の右方を後、図3,図4中の右方を表、図3,図4中の左方を裏とそれぞれ記す。
〈全体構成〉
図1に示すエンジン100は、自動車用の4サイクル直列4気筒ガソリンエンジンであり、そのシリンダヘッド101の側面に吸気装置1を備えている。吸気装置1は、電子制御スロットル装置10と吸気マニホールド20とを外殻としている。電子制御スロットル装置10に電動式のスロットルアクチュエータ11が設けられる一方、吸気マニホールド20には電動式の可変吸気アクチュエータ21と連通管開度センサ22とが外装されている。なお、スロットルアクチュエータ11と可変吸気アクチュエータ21とは、電動モータや歯車減速機構、ケーシング等から構成されている。また、電子制御スロットル装置10には、図示しないエアクリーナからの空気を導入するための吸気ダクト12が接続している。
とは、車室内等に設置されたエンジンECU200に接続されている。スロットルアクチ
ュエータ11および可変吸気アクチュエータ21はエンジンECU200からの指令に基づいて作動し、連通管開度センサ22はエンジンECU200に後述する内筒角度θipを出力する。なお、エンジンECU200には、エンジン100に装着されたNeセンサ102や、アクセルペダル300に取り付けられたアクセルポジションセンサ301等が接続されており、Neセンサ102からはエンジン回転速度NeがエンジンECU200に出力され、アクセルポジションセンサ301からはアクセルペダル300の踏み込み量θthがエンジンECU200に出力される。
図5に示すように、管長切換バルブユニット40は、4つの吸気口41a〜41dが形成されたバルブベース42と、各吸気口41a〜41dの開閉を行うバルブ本体43a〜43dと、バルブ本体43a〜43dがビス止めされるバルブシャフト44と、後述する可変連通管50のドライブギヤ54に噛み合うドリブンギヤ45と、バルブシャフト44に連結されるとともにドリブンギヤ45に係合するコネクティングプレート46と、バルブ本体43a〜43dが閉鎖する方向にコネクティングプレート46を付勢するリターンスプリング47とを備えている。
一方、図2,図4に示すように、共鳴チャンバ32の上部には、導入路25と共鳴チャンバ32とを連通する可変連通管(連通手段)50が設けられている。図2,図8に示すように、可変連通管50は、圧入等によって吸気マニホールド20に固着された外筒51と、外筒51に相対回動自在に内嵌した内筒52と、内筒52が固着されるとともに先端に連通管開度センサ22が連結されるシャフト53と、内筒52に一体化されるとともに管長切換バルブユニット40のドリブンギヤ45に噛み合うドライブギヤ54と、シャフト53に一体化されるとともに可変吸気アクチュエータ21に連結するスプライン軸55とを備えている。なお、本実施形態の場合、ドリブンギヤ45とドライブギヤ54とは、同径(同一歯数)となっている。
図10は、可変連通管50の内筒52の回動に伴う、距離Lおよび面積Sの変動と、管長切換バルブユニット40の作動とを示す模式図である。同図に示すように、可変連通管50の内筒52は内筒角度θipが0°〜290°となる範囲で回動し、内筒角度θipが大きくなるに連れて、距離Lは連続的に減少し、面積Sが連続的に増大する。また、管長切換バルブユニット40のバルブ本体43a〜43dは、可変吸気アクチュエータ21に可変連通管50が駆動されても、前述のロストモーション機構49の作用により、内筒角度θipが0°〜200°の角度範囲では閉鎖しており、内筒角度θipが200°から290°になることにより開放する。なお、図10においては、図が煩雑になることを避けるため、可変ポート52bは展開状態で示すとともに、スリット51b(すなわち、外筒51)が可変ポート52b(すなわち、内筒52)に対して移動するように描いてある。
自動車の運転者がイグニッションキーを操作してエンジン100が始動すると、エンジンECU200は、アクセルポジションセンサ301から入力したアクセルペダル300の踏み込み量θth等に基づいてスロットルアクチュエータ11を駆動制御する。これにより、スロットルアクチュエータ11が作動し、エンジン100の燃焼室に吸入される混合気の量が増減して運転者の意志の応じたエンジン出力が発生する。
なお、脈動波の固有振動数fiは、サイクル数をZ、気筒数をnとすると、下式(1)で与えられ、
fi=(Ne/60)・(2/Z)・n ...(1)
4サイクル4気筒エンジンの場合には、
fi=(Ne/60)・(2/4)・4=Ne/30
となる。
なお、共鳴チャンバ32の共振周波数feは、Cを定数、連通路断面積をSl、共鳴チャンバ32の体積をVとすると、下式(2)で与えられる。
fe=(C/2π)・(Sl/VL)1/2 ...(2)
図13は、可変連通管50の変形例を示す斜視図である。この変形例は、内筒52の可変ポート52bを螺旋形状としたものであり、内筒52の回転により、連通孔50aの導入路25側の端部からの距離Lのみが変化する。
10 電子制御スロットル装置
11 スロットルアクチュエータ
12 吸気ダクト
20 吸気マニホールド
21 可変吸気アクチュエータ(駆動手段)
25 導入路(吸気通路)
31 吸気チャンバ
32 共鳴チャンバ
35b 第1吸気路
36b 第2吸気路
40 管長切換バルブユニット(第2の吸気特性可変手段)
49 ロストモーション機構
50 可変連通管(第1の吸気特性可変手段)
50a 連通孔
51 外筒
51b スリット(開口部)
52 内筒
52b 可変ポート(開口部)
100 エンジン(内燃機関)
Claims (3)
- 内燃機関に付設され、吸気特性の可変制御に供される複数の吸気特性可変手段を備えた吸気装置であって、
前記吸気特性可変手段のうち少なくとも2つが単一のアクチュエータにより駆動され、
前記単一のアクチュエータにより駆動される吸気特性可変手段の一つが吸気通路に連通された共鳴装置の共鳴周波数を変更する共鳴周波数可変機構であり、
前記単一のアクチュエータにより駆動される吸気特性可変手段の他の一つが独立吸気管長を変更する吸気管長可変機構である
ことを特徴とする吸気装置。 - 前記単一のアクチュエータにより駆動される吸気特性可変手段は、当該アクチュエータに駆動される第1の吸気特性可変手段と、当該第1の吸気特性可変手段を介して駆動される第2の吸気特性可変手段とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の吸気装置。
- 前記第1の吸気特性可変手段と前記第2の吸気特性可変手段とが駆動力伝達用のロストモーション機構により連結されたことを特徴とする、請求項2に記載の吸気装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9051908B2 (en) | 2012-04-05 | 2015-06-09 | Denso Corporation | Air intake apparatus for internal combustion engine |
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2004
- 2004-09-30 JP JP2004287575A patent/JP4447420B2/ja not_active Expired - Fee Related
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