JP2508797Y2

JP2508797Y2 - エンジンの出力制御装置

Info

Publication number: JP2508797Y2
Application number: JP1989022638U
Authority: JP
Inventors: 晃高橋
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2004-02-28
Also published as: JPH02114737U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、吸気長を調節することによりエンジンの出
力を制御するエンジンの出力制御装置に関する。

［従来の技術］一般に、エンジンの高出力化を図るために吸気系に複
合吸気システムを採用したものが知られている。従来、
知られている複合吸気システムでは、太く短い吸気管路
と細く長い吸気管路を有したマニホールドを設け、その
内部に設置したバルブをエンジン制御用コンピュータで
開閉制御してエンジン回転数が例えば3500rpm付近まで
の低・中回転域では、吸気慣性効果を最大限に利用でき
る長い吸気管路の方を通し、それ以上の回転数のとき
は、短い方の吸気管路を通すようにしている。これによ
り、全回転域にわたり効率のよい吸気効率を得ようとす
るものである。

［考案が解決しようとする課題］しかしながら、最近のように最高出力、および最大ト
ルクをより高めようとする場合には、太く短い吸気管路
と細く長い吸気管路とを用いる従来の複合吸気システム
にあっては、そのエンジン回転数の全領域にわたり、適
合したトルクが充分に得られるものではなかった。例え
ば、上記方式では、高速と中速のそれぞれにトルクのピ
ークが現われるが、低速でのトルクが比較的に小さく、
しかも、上記２つのトルクピークの間に、トルクが大き
く落込む谷間が生じる。

本考案は上記課題に着目してなされたもので、その目
的とするところは吸気系における各吸気通路の切換え動
作の信頼性を高め、かつ、その切換え手段の構成の簡略
化を図り、さらに、エンジンの各回転領域において慣性
吸気効果を最大限に利用できるとともに、全回転域にわ
たり効率のよい吸気効率を容易に得られ、そのエンジン
の出力のコントロールが容易になるエンジンの出力制御
装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段および作用］上記課題を解決するために、本考案のエンジンの出力
制御装置は、サージタンク外周壁の内側に同サージタン
クの周方向に沿って形成され同サージタンク外周壁との
間に第１通路を形成する第１壁と、同第１壁の内側に上記サージタンクの周方向に沿って
形成され上記第１壁との間に第１通路より通路長の短い
第２通路を形成する第２壁と、同第２壁の内側に形成され第２通路より通路長の短い
第３通路と、同第３通路と第２通路とをサージタンク下流側吸気通
路に連通する吸気連通部と、同吸気連通部に設けられ同吸気連通部を全閉あるいは
全開もしくは第３通路のみ閉に切り換える切り換え弁
と、上記第１通路を上記切り換え弁より下流側吸気通路に
連通する連通路と、エンジンが高速回転数域のときには上記切り換え弁を
全開状態に操作し上記エンジン中速回転数域のときには
上記切り換え弁を第２通路を開状態かつ第３通路を閉状
態に操作するとともに上記エンジン低速回転数域のとき
には全閉状態に操作する制御手段とを備えたことを特徴
とする。

このようにエンジンの可変吸気システムにおいて、そ
のエンジンの高・中・低の回転数域に応じて最適な吸気
通路を選択して使用できるから、広い範囲にわたり効率
のよいエンジンが得られ、出力アップができる。また、
エンジンの出力のコントロールを容易に行なうことがで
きるようになる。

さらに、長・中・短とそれぞれ長さの異なる３つの吸
気通路の切り換えを単一の吸気制御弁で行なう。したが
って、複数の制御弁を設けるものに比べてその構成が簡
略化できるとともに、その動作の信頼性を高めることが
できる。さらに、吸気通路における通気抵抗が低減化す
る。

［実施例］以下、本考案の一実施例を第１図ないし第４図にもと
づいて説明する。第１図は本考案を適用したオートマチ
ックトランスミッション（以下、ATという。）付エンジ
ン廻りの構成を示す。１は例えばＶ形４サイクル多気筒
ガソリンエンジンのエンジン部であり、このエンジン部
１は、Ｖの字形状に分岐したシリンダブロック２、この
シリンダブロック２の各頭部にある動弁系を有したシリ
ンダヘッド３などのエンジン部品から構成されている。

このエンジン部１の出力軸には、AT部５が連結されて
いる。このAT部５は、遊星ギヤ６を用いてなり、さら
に、この遊星ギヤ６の動きを制御する変速クラッチ、ブ
レーキなどを組合わせてなる変速部７と、各種のソレノ
イド（例えばライン圧ソレノイド、ロックアップソレノ
イド、シフトソレノイド、シフトソレノイド、タイミン
グ用ソレノイド等）を組み合わせてなるコントロールバ
ブル９とが設けられている。さらに、このAT部５の入力
軸には、トルクコンバータ12を介して上記エンジン部１
のクランク軸13が連結されている。

一方、このAT部５は、マイクロコンピュータで構成さ
れるECU（電子制御部）14により制御される。このAT用
のECU14の入力側には、セレクトレバー（図示しない）
の「P,R,N,D,2,1」の各ポジション位置を検知するイン
ヒビタスイッチ16、あらかじめ設定された各種走行パタ
ーンからその走行パターンを選択するための走行パター
ン選択スイッチ17、AT部５に設けた車速センサ19等が接
続されている。さらに、このAT用のECU14は、後述する
エンジン制御用のECU20と接続され、情報を交換するよ
うになっている。そして、AT用のECU14は、エンジン制
御用ECU20を通じてアクセル開度やエンジン回転数など
の情報も入力されるようになっている。また、AT用のEC
U14の出力側は、上記コントロールバルブ９の各ソレノ
イドに接続している。そして、AT用のECU14により、セ
レクトレバー位置、走行パターンの選択を変更情報とし
て、各対応するソレノイドに車速およびアクセル開度に
応じて、あらかじめ設定されたシフトスケジュールに従
い、AT部５を制御するようにしている。

一方、エンジン用ECU20はその入力側に、点火信号や
クランク角センサの信号等からエンジン回転を検知する
センサ22、アクセルペダルの踏み具合からアクセル開度
を検知するセンサ23、エンジンの吸入空気量を検知する
エアフローセンサ24等が接続されている。また、このEC
U20の出力側には、後述する吸気系31の出口側に各シリ
ンダ毎に設けた燃料噴射用のインジェクタ26,26が接続
されている。さらに、上述したように、このエンジン用
ECU20と上記AT用ECU14とは接続されていて、この双方間
で信号の授受が行なえるようになっている。そして、エ
ンジン回転数、アクセルの開度、吸入空気量、その他、
ECU14から入力される情報に応じてインジェクタ26,26の
噴射量を最適に設定するようにしてある。つまり、自動
車を運転する運転者の操作に応じてエンジン部１の動作
状態を自動的に制御できるようになっている。

他方、シリンダヘッド3,3の各吸気ポートには可変吸
気装置27が設けられている。この各可変吸気装置27は、
次に述べるように構成されている。すなわち、吸気系31
を構成するサージタンク28の出口部とシリンダヘッド3,
3の各吸気ポートとの間には、吸気慣性効果の異なる３
つの吸気通路30a,30b,30cが並列的に設けられている。
すなわち、図２で示されるように、サージタンク28のシ
ェルの外周壁の内側に同サージタンクの周方向に沿って
形成され同サージタンク外周壁との間に第１通路（30
c）を形成する第１壁と、同第１壁の内側に上記サージ
タンクの周方向に沿って形成され上記第１壁との間に第
１通路より通路長の短い第２通路（30b）を形成する第
２壁と、同第２壁の内側に形成され第２通路より通路長
の短い第３通路（30a）とを形成し、さらに、同第３通
路と第２通路とを吸気連通部を通じてサージタンク下流
側吸気通路に連通している。そして、これらはエンジン
の吸気弁の上流にて最後には合流している。この３つの
吸気通路30a,30b,30cは、その径と長さがそれぞれ異な
る。すなわち、太径の吸気通路30aと中径の吸気通路30b
の合流点は、太径の吸気通路30aと細径の吸気通路30cと
の合流点よりも充分に離れて上流側にある。また、それ
ぞれが合流する点までの太径の吸気通路30aの長さを
L₁、中径の吸気通路30bの長さをL₂、小径の吸気通路30c
の長さをL₃とすると、これらはその順に長い。つまり、
L₁＜L₂＜L₃の関係にある。そして、この太径の吸気通路
30aを高速回転域に同調させ、中径の吸気通路30bを中速
回転域に同調させ、小径の吸気通路30cを低速回転域に
同調させるようにそれぞれの各吸気慣性効果が有効に得
られるように設定する。

また、太径の吸気通路30aと小径の吸気通路30cは、同
じマニホールド32内に一体に形成されるている。さら
に、連通路を通じて小径の吸気通路30cは、エンジン部
１のシリンダヘッド３にまで延出して形成されている。
そして、第２図で示すようにシリンダヘッド３の吸気路
の内面に斜めに開口している。しかして、この小径の吸
気通路30cの先端開口から流出する吸気は第２図で示す
ように旋回流ｄとなってエンジン部１の燃焼室内に導か
れる。

上記太径の吸気通路30aと中径の吸気通路30bの分岐合
流点の部位には、前記各通路を切り換える弁としての吸
気制御弁Ｖが設けられている。この吸気制御弁Ｖは、１
枚の羽根からなる弁体29の中央を回転軸29aで回転自在
に支持してなり、そのその弁体29の向きが、第２図に実
線、点線、１点鎖線でそれぞれ示すように３つの状態a,
b,cを選択できるようになっている。つまり、実線で示
す状態ａでは太径の吸気通路30aと中径の吸気通路30bの
出口のみを遮断し、点線で示す状態ｂでは太径の吸気通
路30aの出口のみを遮断し、１点鎖線で示す状態ｃでは
全ての吸気通路30a,30b,30cの出口を開放する。そし
て、この吸気制御弁Ｖはアクチュエータによってその各
状態を選択するように操作される。アクチュエータとし
ては、例えばステッパモータ等が用いられるが、この実
施例では第２図で示すようなバキュームモータ33が用い
られる。バキュームモータ33は後述する制御手段によっ
て制御され、上記吸気制御弁Ｖを操作するようになって
いる。この動作は後述するように例えばエンジンの回転
数に応じてエンジン用ECU20（制御手段）により制御さ
れ、その各吸気制御弁Ｖの開閉状態を選択して操作する
ようになっている。

バキュームモータ33はその作動膜33aに操作バー33bを
連結し、この操作バー33bおよびクランク33cを介して上
記吸気制御弁Ｖの弁体29の回動軸29aを機械的に回動操
作するようになっている。バキュームモータ33の一方の
給排口には第１の給排管34aが接続され、他方の給排口
には第２の給排管34bが接続されている。各給排管34a,3
4bにはそれぞれソレノイドバルブ35a,35bを介してバキ
ュームタンク36が接続されている。そして、ソレノイド
バルブ35a,35bを切り換えることにより給排管34a,34bと
バキュームタンク36との連通または遮断をし、または給
排管34a,34bを大気に開放するようになっている。な
お、バキュームタンク36は逆止弁37を介して図示しない
吸気源に接続されている。

そして、吸気制御弁Ｖの弁体29の向きが、第２図で実
線で示す状態ａでは、ソレノイドバルブ35aは給排管34a
が大気に開放する側になり、ソレノイドバルブ35bはバ
キュームタンク36に連通する。また、吸気制御弁Ｖの弁
体29の向きが、第２図で点線で示す状態ｂでは、ソレノ
イドバルブ35a,35bの両方とも給排管34a,34bを大気に開
放する側になる。さらに、吸気制御弁Ｖの弁体29の向き
が、第２図で１点鎖線で示す状態ｃでは、ソレノイドバ
ルブ35aが給排管34aをバキュームタンク36に連通する側
になり、ソレノイドバルブ35bは給排管34bを大気に開放
する側になる。この動作を行なうため、ソレノイドバル
ブ35a,35bは、それぞれエンジン用ECU20の出力側に接続
され、そのECU14に内蔵された可変吸気制御部38の出力
信号に従って動作し、上記吸気制御弁Ｖを操作する。可変吸気制御部38には、
図示しないメモリやソレノイドバルブ駆動回路等の必要
な回路が組み込まれている。

つまり、ECU20内に設けた可変吸気制御部38による制
御で上記吸気制御弁Ｖの開閉操作を行ない、上述したよ
うにエンジン回転数に対応した吸気慣性効果が有効に作
用する吸気通路30a,30b,30cを選択してそれを開放する
ようになっている。

また、吸気通路30a,30b,30cの開度を調整することが
できる例えばステッパモータなどのアクチュエータを用
いる場合には次のような制御もできる。すなわち、可変
吸気制御部38は、アクセル開度が全開域の前記AT部５の
シフトコントロール時において、エンジン側の出力トル
クを下げるように作用させることもできるようになって
いる。このための情報としては、ATのシフト信号、エン
ジン回転数／トルコン軸回転数、トルコン制御油圧等が
あり、これらを利用できる。

また、可変吸気制御部38はエンジンの回転数等に応じ
てあらかじめ設定した出力トルクが一定値以下になるよ
うにその吸気制御弁Ｖの開度を調節することもできるよ
うになっている。出力トルクを検出する手段としては、
例えばエンジン用ECU20に、実駆動軸トルクを演算する
回路を組み込み、これによって求めたデータにより、可
変吸気制御部38を通じて吸気制御弁Ｖの開閉やその開度
の調節する。実駆動軸トルクはエンジン回転数とトルク
コンバータの特性から算出される。また、トルクセンサ
を設けて検出してもよい。

なお、サージタンク28の入口部には、上記エアフロー
センサ24およびエアクリーナ33を設けた吸込管39が接続
されている。また、吸込管39内に設けた上記アクセルペ
ダルに連動して作動するスロットル40が設けられてい
る。

次に、上記構成のエンジンの作用を説明する。まず、
エンジン部１を始動して、自動車を走行させる場合、そ
のエンジン回転数に応じてその出力トルクは、３つのピ
ークが現われる。これは上述した可変吸気装置27におけ
る吸気慣性効果の異なる３つの吸気通路30a,30b,30cを
そのエンジンの回転数に応じて最適なものを使用するか
らである。すなわち、第４図（Ｂ）で示すように、エン
ジンの排気量の異なる各場合L₁，L₂について、低速域で
はイ（1500rpm付近にピークをもつ。）、中速域ではロ
（3000rpm付近にピークをもつ。）、高速域ではハ（450
0rpm付近にピークをもつ。）の各曲線で表わせる。

そして、第４図（Ａ）で示すように、低速域イでは吸
気制御弁Ｖの弁体29が第２図中実線で示す位置にあり、
このときには細径の吸気通路30cのみが開放される。し
たがって、この吸気通路30cのみを通じてエンジン部１
のシリンダ内に吸入される。このため、その細く長い吸
気通路30cの吸気慣性効果が有効に働く。また、中速域
ロでは吸気制御弁Ｖの弁体29が第２図中点線で示す状態
になり、太い吸気通路30aのみ遮断する。このときには
中径の吸気通路30bと細径の吸気通路30cのみが開放され
る。しかし、実際には管路抵抗の小さな中径の吸気通路
30bを主として流れ、エンジン部１のシリンダ内に吸入
されるとともに、その中径の吸気通路30bの吸気慣性効
果が有効に働く。

なお、小径の吸気通路30cは、エンジン部１のシリン
ダヘッド３にまで延出して形成されるとともに、そのシ
リンダヘッド３の吸気路の内面に斜めに開口している。
したがって、このオフセットにより小径の吸気通路30c
の先端開口から流出する吸気は第２図で示すように旋回
流ｄとなってエンジン部１の燃焼室内に導かれる。つま
り、この小径の吸気通路30cを通じての吸気が行なわれ
るときには、その旋回流によって吸気流の撹拌作用や燃
料の噴霧化等により燃焼効率が向上する。

また、高速域ハでは吸気制御弁V₂の弁体29が、第２図
で２点鎖線で示すようにすべての通気管路30a,30b,30c
に対して開放される。しかし、実際には管路抵抗の最も
小さな太径の吸気通路30aのみを主として流れ、エンジ
ン部１のシリンダ内に吸入されるとともに、その太径の
吸気通路30aの吸気慣性効果が有効に働く。そして、各
回転域イ，ロ，ハに応じて最適かつ有効な吸気通路30a,
30b,30cが選択使用され、効率の向上とともに出力のア
ップを図ることができる。しかも、低速・中速・高速に
おいてそれぞれ最適とができる。しかも、低速・中速・
高速においてそれぞれ最適な吸気通路30a,30b,30cを選
択して使用するので、全回転域にわたり効率のよい吸気
効率を発揮し、良好な出力トルク特性が得られる。ま
た、特に、第２図中にｈで示すように低速域イにおいて
の出力を高め得ることができる。

さらに、各速度領域に対応させて吸気制御弁Ｖの弁体
29を操作するが、特に、この中間付近において、出力の
谷間（第４図中ハッチングで示す部分）が生じる。そこ
で、このときに吸気制御弁Ｖの弁体29の開度を第４図
（Ｂ）で実線で示すように調節してその出力の谷間を解
消することができる。一方、トランスミッションのシフ
ト時には、中高速時や低速時には吸気制御弁Ｖ適正量制
御してエンジンのトルクダウンを行なうと、これにより
シフト時におけるシフトショックを低減することができ
る。これは特に、エンジンの出力トルクが非常に高いと
きのシフトコントロール、例えばアクセルが全開して最
大馬力付近で行なわれるシフトアップやシフトダウン等
において、ATのシフト信号、エンジン回転数／トルコン
軸回転数、トルコン制御油圧等の情報を受けてエンジン
用ECU20が可変吸気制御部34によりステッパモータ等の
アクチュエータを操作して吸気制御弁Ｖの開度を調整す
るとよい。また、エンジンの回転数に応じてあらかじめ
設定した出力トルクが一定値以下になるようにその吸気
制御弁Ｖの開閉やその開度の調節して、出力トルクが安
全な一定値以下の出力に下げる。このようにトルクダウ
ンが自動的になされれば、駆動系のトルク容量に対して
その範囲内にエンジン出力が収まるので、駆動系の破壊
を未然に防止できる。

なお、本考案は上記実施例の構成に限定されるもので
はない。

［考案の効果］以上説明したように本考案によれば、エンジンの可変
吸気システムにおいて、そのエンジンの高・中・低の回
転数域に応じて最適な吸気通路を選択して使用できるか
ら、広い範囲にわたり慣性吸気効果を最大限に利用でき
て効率のよいエンジンが得られ、出力アップができる。
また、エンジンの出力のコントロールを容易に行なうこ
とができるようになる。

さらに、長・中・短とそれぞれ長さの異なる３つの吸
気通路の切り換えを単一の吸気制御弁で行なうから、複
数の制御弁を設けるものに比べてその構成が簡略化でき
るとともに、その動作の信頼性を高めることができる。
しかも、吸気通路における通気抵抗が低減化し、吸気作
用の効率化が図れる。そして、自動車の信頼性や耐久性
の向上に結びつく等の特別な効果を奏する。さらに、本
発明はサージタンク内にその周方向に沿う形で外側から
内側に向かって順に長さの異なる第１通路、第２通路、
第３通路を形成してあるので、そのサージタンクの部分
を有効に利用され、吸気長を調節する構造をコンパクト
に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図はそのエンジン
出力制御装置をAT部とともに示す構成説明図、第２図は
その吸気系の構成を示す断面図、第３図は吸気制御弁の
駆動系の構成を示す断面図、第４図は複合可変吸気で得
られる各エンジン回転数域にそれぞれトルクピークをも
つエンジントルクと吸気制御弁の開閉タイミングを示す
線図である。１…エンジン部、５…AT部、14…AT用ECU、20…エンジ
ン用ECU、29…弁体、30a,30b,30c…吸気通路、31…吸気
系、33…バキュームモータ、Ｖ…吸気制御弁。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】サージタンク外周壁の内側に同サージタン
クの周方向に沿って形成され同サージタンク外周壁との
間に第１通路を形成する第１壁と、同第１壁の内側に上記サージタンクの周方向に沿って形
成され上記第１壁との間に第１通路より通路長の短い第
２通路を形成する第２壁と、同第２壁の内側に形成され第２通路より通路長の短い第
３通路と、同第３通路と第２通路とをサージタンク下流側吸気通路
に連通する吸気連通部と、同吸気連通部に設けられ同吸気連通部を全閉あるいは全
開もしくは第３通路のみ閉に切り換える切り換え弁と、上記第１通路を上記切り換え弁より下流側吸気通路に連
通する連通路と、エンジンが高速回転数域のときには上記切り換え弁を全
開状態に操作し上記エンジン中速回転数域のときには上
記切り換え弁を第２通路を開状態かつ第３通路を閉状態
に操作するとともに上記エンジン低速回転数域のときに
は全閉状態に操作する制御手段とを備えたことを特徴と
するエンジンの出力制御装置。