JP2015137623A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】特定の回転数域のみならず広範囲のエンジン回転数で、常に高い体積効率を実現し、エンジン出力を向上させることのできるエンジンを提供する。【解決手段】吸気通路２５にそれぞれ接続し、互いに長さが異なる第１接続管１２及び第２接続管１３と、第１接続管１２及び第２接続管１３により、吸気通路２５と連通する共鳴容器２１と、第１接続管１２及び第２接続管１３にそれぞれ配設される第１バルブ１４及び第２バルブ１５とを備えることで、エンジン回転数が変化しても常に高い体積効率を実現し、エンジン出力を向上させることのできるエンジンを提供することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンに関する。

図３は、吸気通路２５に従来のレゾネータ３０が設けられているエンジンの一部を表す概略図である。レゾネータ３０は、共鳴容器３１及び接続管３２を備えている。また、共鳴容器３１は、接続管３２によってエンジンの吸気通路２５と連通している。さらに、接続管３２は、吸気通路２５における、エアクリーナ２１の下流側、かつ、サージタンク２４の上流側（スロットル２２の上流側）に接続されている（換言すれば、接続管３２は吸気通路２５から分岐している管である）。

レゾネータ３０は、上記構成によって、共鳴効果を利用して吸気通路２５内の体積効率を向上させ、エンジン出力を上昇させる。

実開平５−９６４１６号公報

図３に示すレゾネータ３０が設けられているエンジンでは、特定の範囲のエンジン回転数でのみしか体積効率を向上することができない。そして、当該範囲外では、レゾネータ３０を設けない状態よりも体積効率が低下するエンジン回転数の範囲が存在する。

レゾネータ３０における共鳴容器３１の容積及び接続管３２の長さは、エンジン回転数に対する体積効率の変化を決定する要因となる。そこで、上記特許文献１では、長さの異なる複数の接続管を設けることで、体積効率が向上するエンジン回転数の範囲を広げる技術が開示されている。しかしながら、当該技術においても、レゾネータ３０を設けない状態よりも体積効率が低下するエンジン回転数の範囲が存在する。

よって、本発明では、広範囲のエンジン回転数で常に高い体積効率を実現するエンジンを提案することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るエンジンは、
エンジンの吸気通路から分岐した接続管と、当該接続管によって前記吸気通路と連通する共鳴容器とを有するレゾネータを備えるエンジンであって、
前記接続管は吸気通路、互いに長さが異なる複数の接続管からなり、
前記複数の接続管は、それぞれの管内に配設されて前記複数の接続管を開閉する複数のバルブを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係るエンジンは、
第１の発明に係るエンジンにおいて、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記複数のバルブを開閉制御するバルブ制御手段とを備え、
前記バルブ制御手段は、エンジン回転数に応じて、前記複数のバルブを互いに独立して開閉制御する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係るエンジンは、
第２の発明に係るエンジンにおいて、
前記複数の接続管は、第１接続管、及び、当該第１接続管より長い第２接続管からなり、
前記複数のバルブは、前記第１接続管に配設される第１バルブ、及び、前記第２接続管に配設される第２バルブからなり、
前記バルブ制御手段は、
前記回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数に応じて、前記エンジンの運転状態を、低回転域と中回転域と高回転域とのいずれにあたるか判定するエンジン運転状態判定部を有し、
前記エンジン運転状態判定部によって前記エンジンの運転状態が前記低回転域であると判定された場合には、前記第１バルブを閉状態に制御するとともに、前記第２バルブを閉状態に制御し、前記中回転域であると判定された場合には、前記第１バルブを閉状態に制御するとともに、前記第２バルブを開状態に制御し、前記高回転域であると判定された場合には、前記第１バルブを開状態に制御するとともに、前記第２バルブを開状態に制御する
ことを特徴とする。

本発明に係るエンジンによれば、特定のエンジン回転数のみならずエンジン回転数が変化しても共振周波数の可変幅を増大し高い体積効率を実現することで、エンジン出力を向上することができる。

本発明の実施例１に係るエンジンを説明する図であり、（ａ）は、吸気通路に本発明の実施例１に係るエンジンの一部を表す概略図、（ｂ）は、本発明の実施例１におけるレゾネータの概略的拡大図である。 本発明の実施例１に係るエンジンによる体積効率とエンジン回転数との関係を示すグラフである。 吸気通路に従来のレゾネータが設けられているエンジンの一部を表す概略図である。

以下、本発明に係るエンジンを実施例にて図面を用いて説明する。

［実施例１］
本発明の実施例１に係るエンジンについて、まず、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係るエンジンを説明する図であり、図１（ａ）は、吸気通路２５にレゾネータ１０が設けられているエンジンの一部を表す概略図、図１（ｂ）は、レゾネータ１０の概略的拡大図である。

本発明の実施例１に係るエンジンは、レゾネータ１０、回転数検出手段（図示略）及びバルブ制御手段（図示略）を備えている。また、レゾネータ１０は、共鳴容器１１、第１接続管１２、第２接続管１３、第１バルブ１４及び第２バルブ１５を備えている。さらに、バルブ制御手段は、エンジン運転状態判定部（図示略）を備えている。

第１接続管１２及び第２接続管１３は、吸気通路２５に接続している（換言すれば、第１接続管１２及び第２接続管１３は、それぞれ吸気通路２５から分岐した管である）。また、第１接続管１２と第２接続管１３とは長さが異なる。本実施例では、第１接続管１２よりも第２接続管１３の方が長いものとする。

さらに、第１接続管１２及び第２接続管１３は、吸気通路２５におけるサージタンク２４の上流側（スロットル２２の上流側）に接続している。ここで、第１接続管１２及び第２接続管１３の接続位置はレゾネータの共振周波数に応じて、エアクリーナ２１とスロットル２２の間の吸気通路の任意の位置に取り付けることが出来る。

特にエアクリーナ２１とスロットル２２の間の吸気通路が短い、例えば軽自動車に搭載されるエンジンにおいては、第１接続管１２及び第２接続管１３は、可能な限りサージタンク２４に近い位置にて吸気通路２５に接続している方がよい。すると、第１接続管１２及び第２接続管１３は、自ずと吸気通路２５の延伸方向において同位置に接続することになる（互いに可能な限りサージタンク２４に近づいているため）。

これにより、吸気通路のレイアウトに大幅な変更を加えることなく、レゾネータによってエンジンの出力向上を図ることができる。なお、図１（ａ）（ｂ）では、第１接続管１２及び第２接続管１３が吸気通路２５の延伸方向において同位置で、かつ、相対向するように接続されている。

共鳴容器１１は、第１接続管１２及び第２接続管１３によって吸気通路２５と連通している。

第１バルブ１４は、第１接続管１２管内の吸気通路２５との接続部分近傍に配設され、第２バルブ１５は、第２接続管１３管内の吸気通路２５との接続部分近傍に配設されている。

さらに、回転数検出手段は、エンジン回転数を検出するものであり、バルブ制御手段は、第１バルブ１４及び第２バルブ１５を開閉制御するものである。

第１バルブ１４及び第２バルブ１５は、エンジン回転数に応じて、互いに独立に開閉制御される。これにより、複数のエンジン回転数の範囲で体積効率が向上し、さらには、当該範囲外のエンジン回転数であっても、体積効率の落ち込みを回避することができる。また、第１バルブ１４及び第２バルブ１５の開閉状態を組み合わせて制御することで、出力向上を図るエンジン回転数の領域毎にレゾネータの接続管を増やす必要が無い。したがって、吸気通路におけるレゾネータの配置または接続管のレイアウトを大幅に変更することなく、接続管の数より多い複数のエンジン回転数の領域に渡ってエンジンの出力向上させることができる。

また、エンジン運転状態判定部は、回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数に応じてエンジンの運転状態が、低回転域と中回転域と高回転域とのいずれにあたるか判定するものである。エンジン運転状態判定部によって前記エンジンの運転状態が低回転域であると判定された場合には、第１バルブ１４を閉状態に制御するとともに、第２バルブ１５を閉状態に制御し、中回転域であると判定された場合には、第１バルブ１４を閉状態に制御するとともに、第２バルブ１５に制御し、高回転域であると判定された場合には、第１バルブ１４を開状態に制御するとともに、第２バルブ１５を開状態に制御する。

図２は、本発明の実施例１に係るエンジンによる体積効率とエンジン回転数との関係を示すグラフである。縦軸が体積効率、横軸がエンジン回転数（ｒｐｍ）を示している。
また、当該グラフにおいて、
ａは、第１バルブ１４が「閉」状態、第２バルブ１５が「閉」状態
ｂは、第１バルブ１４が「閉」状態、第２バルブ１５が「開」状態
ｃは、第１バルブ１４が「開」状態、第２バルブ１５が「閉」状態
ｄは、第１バルブ１４が「開」状態、第２バルブ１５が「開」状態
をそれぞれ表している。

図２のグラフに示すように、図１の配置としたレゾネータ１０では、
エンジン回転数が３０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍでは、上記ｂが最も体積効率が大きく、エンジン回転数が４０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍでは、上記ｄが最も体積効率が高く、エンジン回転数が１５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍでは、上記ａが最も体積効率の落ち込みを回避する（体積効率の低下を防ぐ）。

したがって、レゾネータ１０は、エンジン回転数が１５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍでは、第１バルブ１４が「閉」状態、第２バルブ１５が「閉」状態（上記ａ）と制御され、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍとなると、第１バルブ１４が「閉」状態、第２バルブ１５が「開」状態（上記ｂ）と制御され、エンジン回転数が４０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍとなると、第１バルブ１４が「開」状態、第２バルブ１５が「開」状態（上記ｄ）と制御される。

なお、上述では、レゾネータ１０に備わる接続管が、第１接続管１２及び第２接続管１３であるものとしたが、本実施例はこの２本の接続管のみに限定されるものではなく、吸気通路２５にそれぞれ接続し、互いに長さが異なる複数の接続管であればよい。当然、第１バルブ１４及び第２バルブ１５についても同様に、本実施例はこの２つのバルブのみに限定されるものではなく、上記複数の接続管の数に合わせて変更するものである。

本発明の実施例１に係るエンジンは、上記構成とすることで、広範囲のエンジン回転数において体積効率が向上し、当該範囲外のエンジン回転数であっても、体積効率の落ち込みを回避することができる。すなわち、本発明の実施例１に係るエンジンは、エンジン回転数が変化しても常に高い体積効率を実現することで、エンジン出力を向上させることができる。

本発明は、エンジンとして好適である。

１０，３０ レゾネータ
１１，３１ 共鳴容器
１２ 第１接続管
１３ 第２接続管
１４ 第１バルブ
１５ 第２バルブ
２１ エアクリーナ
２２ スロットル
２３ インテークマニホールド
２４ サージタンク
２５ 吸気通路
３２ 接続管

Claims (3)

1. エンジンの吸気通路から分岐した接続管と、当該接続管によって前記吸気通路と連通する共鳴容器とを有するレゾネータを備えるエンジンであって、
   前記接続管は、互いに長さが異なる複数の接続管からなり、
   前記複数の接続管は、それぞれの管内に配設されて前記複数の接続管を開閉する複数のバルブを備える
   ことを特徴とするエンジン。
2. エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記複数のバルブを開閉制御するバルブ制御手段とを備え、
   前記バルブ制御手段は、エンジン回転数に応じて、前記複数のバルブを互いに独立して開閉制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
3. 前記複数の接続管は、第１接続管、及び、当該第１接続管より長い第２接続管からなり、
   前記複数のバルブは、前記第１接続管に配設される第１バルブ、及び、前記第２接続管に配設される第２バルブからなり、
   前記バルブ制御手段は、
   前記回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数に応じて、前記エンジンの運転状態が、低回転域と中回転域と高回転域とのいずれにあたるか判定するエンジン運転状態判定部とを有し、前記エンジン運転状態判定部によって前記エンジンの運転状態が前記低回転域であると判定された場合には、前記第１バルブを閉状態に制御するとともに、前記第２バルブを閉状態に制御し、前記中回転域であると判定された場合には、前記第１バルブを閉状態に制御するとともに、前記第２バルブが開状態に制御し、前記高回転域であると判定された場合には、前記第１バルブを開状態に制御するとともに、前記第２バルブを開状態に制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載のエンジン。

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