JP2546047B2 - 自動車用可変吸気装置 - Google Patents

自動車用可変吸気装置

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JP2546047B2
JP2546047B2 JP2226016A JP22601690A JP2546047B2 JP 2546047 B2 JP2546047 B2 JP 2546047B2 JP 2226016 A JP2226016 A JP 2226016A JP 22601690 A JP22601690 A JP 22601690A JP 2546047 B2 JP2546047 B2 JP 2546047B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B27/0205Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means characterised by the charging effect
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車用可変吸気装置に関し、さらに詳し
くは、長短異なる長さを設定された吸気経路における開
閉弁構造に関する。
(従来の技術) 一般に、自動車用エンジンにあっては、低速域から高
速域にわたる広範囲での良好なトルク特性を得るため
に、第3図に示す吸気慣性を利用した吸気構造を採用し
たものがある。
すなわち、この構造は、低速回転域に同調するために
全長を長くされた第1の通路Aと、高回転域に同調する
ために全長を短くされた第2の通路Bとを並列に組み合
わせて吸気路を形成し、この通路のうち、全長が短い第
2の通路に吸気制御弁Cを配置して構成してある。
そして、この構造にあっては、低速回転域では、上述
した吸気制御弁Cを全閉することで、吸気経路長を長く
した際に得られる吸気慣性効果を用いてエンジンの吸気
ポートに吸気を導入するようにし、また、高速回転域で
はその制御弁Cを全開とすることで、短い通路を介して
瞬時にエンジンの吸気ポートに吸気を大量導入できるよ
うにして回転域全般に渡って吸気効率を最適にするよう
になっている。
しかしながら、上述した構造の吸気系にあっては、第
4図に示すように、吸気慣性効果が最大となる回転数は
低速側と高速側とで異なっており、このことが、トルク
領域に吸入効率の向上を期待できない領域(第4図にお
けるトルクカーブ内の谷部)の発生を招くことになる。
従って、この谷部に相当する回転数域ではトルク変動に
よる加速感が落ちることになり、走行フィーリングが良
くないことになる。
そこで、このような不具合を解消するために、上述し
た吸気制御弁Cの開度を低速域と高速域との間の中間回
転数域においてエンジン本体の回転数の変化に応じて連
続的に可変することで、トルクカーブの谷部を滑らかな
状態に変化させるようにしてトルクの落ちこみをなくす
ようにした構造が提案されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような構造においては、上述した
吸気制御弁がアクセルペダルの踏み込みに連動するスロ
ットル弁に対してエンジンの吸気ポート側、換言すれ
ば、吸気方向におけるスロットル弁の下流側に位置して
いるために、定常トルクに関していえば、吸気系の長さ
を利用することで向上させることができる反面、定常状
態から加速のためにアクセルを大きく踏み込んだ場合に
は、吸気系の長さ、換言すれば、スロットル弁の下流側
の容積が大きいことに起因して吸気充填効率に関する過
渡応答特性を悪化させることになる。また、このような
構造にあっては、例えば、アイドル回転時においてエア
コンやパワーステアリングを操作した場合のように負荷
変動が生じるとこの負荷に対する吸気の充填が即応でき
ないことにより回転数の低下が著しくなることもあっ
た。そこで、スロットル弁のみをバイパスする方式のエ
ンジン回転数制御手段が用いられているが、この方式だ
とスロットル弁のさらに上流側にある吸気制御弁が開閉
された場合、エンジン回転数制御手段に導入される空気
量が変動し、精確なエンジン回転数制御を行うことがで
きない恐れがあった。
本発明の目的は上述した従来の可変吸気装置における
問題に鑑み、定常状態から急加速時等における過渡応答
特性を向上させることのできる可変吸気装置を得ること
にある。
(課題を解決するための手段) この目的を達成するため、本発明は、エンジン本体
と、このエンジンの吸気側に設けられた長短異なる長さ
の通路からなる吸気路と、同吸気路の短側通路に設けら
れた吸気制御弁と、上記吸気制御弁の下流側に配設さ
れ、アクセルペダルの踏み込み量に応じて吸気量を制御
するスロットル弁とを備えた自動車用可変吸気装置にお
いて、上記吸気制御弁及び上記スロットル弁をバイパス
するバイパス路と、同バイパス路の途中に配設され、そ
の開閉状態を変更することで上記エンジンの回転数を制
御可能なエンジン回転数制御手段とを備えたことを特徴
としている。
(作 用) 本発明によれば、スロットル弁とエンジンのシリンダ
における吸気ポートまでの距離を短くすることで、スロ
ットル下流の容積を小さくしたと同じ効果を奏し、これ
により、加速時のアクセルレスポンスを改善すると共
に、可変吸気による慣性効果を合わせることで加速フィ
ーリングを向上させることができる。また、アイドル回
転時において負荷の変動が生じた場合、スロットル弁の
全閉状態にあわせてアイドルスピードコントローラでの
吸気路からの吸気を導入することで吸気路中の負圧をい
ち早く小さいものとすることで回転数の低下を小さいも
のとすることができる。
(実 施 例) 以下、第1図および第2図において、本発明実施例の
詳細を説明する。
本実施例の特徴は、長短異なる長さの通路を並列にし
て構成した吸気路およびこの吸気路のうち短い方の通路
を開閉制御する吸気制御弁を備えた可変吸気構造におい
て、吸気制御弁の下流側でこの弁とエンジン本体の吸気
ポートとの間にスロットル弁を配置した点にある。
すなわち、第1図において符号1はエンジン本体を示
しており、このエンジン本体1は、例えば、V型6気筒
用に形成されているシリンダブロック2とその頭部に動
弁系を配したシリンダヘッド3などのエンジン部品から
構成してある。
上述したエンジン本体1の燃焼室1Aに連通する吸気ポ
ート1Bには、後述する吸気路4が接続され、また、燃焼
室1Aに連通する排気ポート1Cには、例えば、三元触媒装
置5および図示しないマフラーを途中に介在させた排気
路6が接続してある。
そして、上述した吸気路4は、図中、矢印で示す吸気
方向に沿って上流側からエアクリーナ7および可変吸気
装置8および燃料噴射装置9が備えてある。
上述した可変吸気装置8は、吸気系を構成するサージ
タンク8Aの出口部とシリンダヘッド3における吸気ポー
ト1Bとの間に太くて通路長が短い第1の通路8Bと細くて
通路長が長い第2の通路8Cとを並列に組み合わせてなる
吸気路8Dを備えている。
これら各通路は、吸気路4に接続されたうえで、各シ
リンダの吸気ポート1Bに分岐させて接続してある。
そして、上述した各通路のうち、第1の通路には、図
示しないステッピングモータ等の回転駆動手段により駆
動される吸気制御弁10が配置してあり、この吸気制御弁
10は、エンジン本体1の回転数域に応じて全開態位、全
閉態位およびこれら各態位間での連続的な開度変化を行
えるようになっている。
つまり、吸気制御弁10は、低速回転域において全閉態
位を設定されることで第2の通路8Cを介した吸気を燃焼
室内に導入するようになっており、また、高速回転域に
おいては全開態位を設定されることで第1の通路8Bを介
した吸気を燃焼室内に導入するようになっている。ま
た、これら各回転数域の間の中間回転数域では、その回
転数に応じた開度を設定されるようになっている。
従って、低速域においては、第2の通路8Cを介した吸
気が導入されることで、吸気慣性を利用した効率の良い
吸気を可能にし、そして高速域においては、大量の吸気
を瞬時に供給することができ、さらには、中間回転数域
では、連続的な回度設定によって、吸気量の変動を小さ
くしてトルクの落ちこみを抑えるようになっている。
一方、上述した吸気方向における可変吸気装置8の下
流側で吸気ポート1Bとの間には、アクセルペダルの踏み
込み量に応じて開度を設定されるスロットル弁11が配置
してある。
すなわち、このスロットル弁11は、気筒数にあわせて
設けてあり、実施例の場合6気筒にあわせて6個並べて
設けてある。
また、上記吸気制御弁10及びこのスロットル弁11に
は、アイドル回転を維持させるためのエンジン回転数制
御手段であるアイドルスピードコントローラ12が併設し
てあり、このアイドルスピードコントローラ12は、スロ
ットル弁11の下流側の吸気路4とサージタンク8Aとの間
に接続された吸気路12Aとこの吸気路12Aの途中に位置し
てパワーステアリングやエアコンの始動時に連通状態を
設定される電磁弁12Bとで構成してある。
本実施例は以上のような構造であるから、定常状態に
おいては、吸気制御弁10の開閉制御により、低速域、高
速域および中間回転数域に対応する吸気制御が行われ
る。
一方、定常状態から加速のためにアクセルを踏み込む
ことでスロットル弁11の開度を大きく設定すると、この
スロットル弁11の下流側で容積が、小さくされているの
で、スロットル開度設定に対する吸気の充填効率に関す
る応答が早くなる。
この状態を実験により求めた結果が第2図に示す通り
である。
すなわち、第2図は、スロットル開度の変化とこの変
化に対応した吸気路での体積効率の変化を時間で表した
ものであり、スロットル開度が全閉状態から全開状態に
転じると、二点鎖線で示す従来の構造の場合に比べ、実
線で示すように所定の体積効率に達するまでの時間が早
められる。
また、アイドル回転時において、エンジン本体への負
荷変動が生じたような場合においても、スロットル弁11
に併設されているアイドルスピードコントローラ12の位
置により、スロットル弁11の下流での負圧が早く小さく
なる方向に補正されるので、エンジン本体での回転数の
落ちこみを小さいものとすることができる。
(発明の効果) 以上、本発明によれば、長短異なる通路長を設定され
た吸気路のうちの通路長の短い方の通路に設けてある吸
気制御弁に対して、アクセルペダルの踏み込み量に応じ
た開度を設定されるスロットル弁をエンジン本体の吸気
ポートにより位置させたので、アクセルの踏み込みを急
に大きくするような加速時の過渡応答性、所謂、アクセ
ルレスポンスを改善し、また、上述した吸気制御弁の機
能を合わせることで、トルクの落ち込みをなくした状態
で良好な加速フィーリングを期待することができる。ま
た、アクセルレスポンスの改善により、アイドル回転時
にパワーステアリングやエアコンなどの補機類を駆動し
た際には、スロットル弁に並設してあるアイドルスピー
ドコントローラを介してスロットル弁から吸気ポートに
至る吸気路内での負圧をいち早く小さくすることができ
るので、アイドル回転時での回転落ち込みを小さく抑え
ることができる。そして、吸気制御弁及びスロットル弁
をバイパスするバイパス路の途中にエンジン回転数制御
手段を配設したため、吸気制御弁の状態に係らずエンジ
ン回転数制御手段に導入される空気量は常に安定し、精
確なエンジン回転数制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例による自動車用可変吸気装置の全
体構成を説明するためのエンジンの吸気系の模型図、第
2図は第1図に示した構成により得られる特性を説明す
るための線図、第3図は従来の可変吸気装置の概略構成
を説明するためのエンジン吸気系の模型図、第4図は第
3図に示した構成により得られる特性を説明するための
線図である。 1……エンジン本体、1A……燃焼室、1B……吸気ポー
ト、2……シリンダブロック、3……シリンダヘッド、
4……吸気路、8……可変吸気装置、8A……サージタン
ク、8B……第1の通路、8C……第2の通路、8D……吸気
路、10……吸気制御弁、11……スロットル弁、12……エ
ンジン回転数制御手段、12A……バイパス路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの吸気側に設けられた長短異なる
    長さの通路からなる吸気路と、 同吸気路の短側通路に設けられた吸気制御弁と、 上記吸気制御弁の下流側に配設され、アクセルペダルの
    踏み込み量に応じて吸気量を制御するスロットル弁とを
    備えた自動車用可変吸気装置において、 上記吸気制御弁及び上記スロットル弁をバイパスするバ
    イパス路と、 同バイパス路の途中に配設され、その開閉状態を変更す
    ることで上記エンジンの回転数を制御可能なエンジン回
    転数制御手段とを備えたことを特徴とする自動車用可変
    吸気装置。
JP2226016A 1990-08-27 1990-08-27 自動車用可変吸気装置 Expired - Lifetime JP2546047B2 (ja)

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JPH04109030A JPH04109030A (ja) 1992-04-10
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JP4946624B2 (ja) * 2007-05-21 2012-06-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

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JPH04109030A (ja) 1992-04-10

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