JP2733233B2 - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の吸気弁に対応して設けられた吸
気制御弁の開閉を制御して体積効率を改善する内燃機関
の吸気制御装置に関する。 ［従来の技術］ 従来より、吸気管長さ、吸気管径等の吸気系の特性に
より、シリンダ内に吸入される空気量が増加する、いわ
ゆる動的効果としての吸気慣性効果が生じることが知ら
れている。この吸気慣性効果によって、一サイクル当り
の吸入空気量割合を示す体積効率が変化し、体積効率
は、ある回転速度の時に最大となり、このときに内燃機
関の軸トルクも最大となる。このことを利用して、吸気
通路の形状を改善したものが提案されている（実開昭56
-120315）。 しかし、内燃機関の軸トルクは、回転速度に応じて大
きく変化しない方が好ましい。そこで、回転速度や負荷
に応じて吸気系の特性を変えて体積効率を改善するため
に、インテークマニホールドにおいて、回転速度や負荷
に応じて長いマニホールドと短いマニホールドとを制御
弁を用いて切り換え、各気筒で発生した圧力波がサージ
タンクで位相を変えて戻ってくる時間を変えて、吸気慣
性効果により体積効率が最大となるタイミングを制御し
ているものが知られている（実開昭61-91032）。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、こうした従来の装置では、内燃機関の
中高速域では体積効率を改善できるものの、通常、多用
される低速域にて吸気慣性効果により体積効率が最大と
なり大きな軸トルクが発生するように、即ち圧力波が戻
ってくる時間を長くするためには、更に長いマニホール
ドが必要となり、このため、このような更に長いマニホ
ールドを備えて、制御弁により切り換える構造とするこ
とは、装置が非常に大型化し、又車両への搭載が困難に
なるという問題があった。 そこで本発明は上記の問題点を解決することを目的と
し、低速高負荷域での体積効率を改善し、低速高負荷域
での軸トルクを向上させてドライバビリティを向上させ
た内燃機関の吸気制御装置を提供することにある。 発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は問題点を解決する
ための手段として次の構成を取った。即ち、第１図に例
示する如く、 内燃機関M1の各気筒M2とサージタンクM3とを連通する
複数の吸気通路M4毎に各々設けられ、該吸気通路M4を開
閉する吸気制御弁M6と、 該各吸気制御弁M6毎に設けられ、該吸気制御弁M6を駆
動して前記各吸気通路M4を連通・遮断する複数の駆動手
段M7と、 前記内燃機関M1の少なくとも回転速度及び負荷を検出
する運転状態検出手段M8と、 該運転状態検出手段M8の出力信号に基づき、内燃機関
M1の回転速度が所定回転速度以下で、負荷が所定負荷以
上の時、前記駆動手段M7を制御して、各気筒M2毎に各気
筒M2の吸気弁M9の開閉タイミングに応じて、前記吸気制
御弁M6を開閉する開閉制御手段M10と、 前記運転状態検出手段M8により検出された以外の状態
では、前記駆動手段M7を制御して前記吸気制御弁M6を開
とする開制御手段M11と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置の構
成がそれである。 ここで、吸気制御弁M6は、サージタンクM3と吸気通路
M4との結合部近傍に設けてもよい。 また開閉制御手段M10が、運転状態検出手段M8の検出
した回転速度が低下したときには、駆動手段M7を制御し
て、吸気制御弁M6の閉弁時期を前記回転速度の低下に応
じて各気筒M2の吸気弁M9の閉タイミングに対し進角して
閉弁するよう構成してもよい。 ［作用］ 前記構成を有する内燃機関の吸気制御装置は、開閉制
御手段M10が、運転状態検出手段M8の出力信号に基づ
き、内燃機関M1の回転速度が所定回転速度以下で、負荷
が所定負荷以上の時、前記駆動手段M7を制御して、各気
筒M2毎に各気筒M2の吸気弁M9の開閉タイミングに応じ
て、前記吸気制御弁M6を開閉して、吸気通路M4を連通・
遮断し、圧力波の戻ってくる時間を長くして、低速高負
荷域での体積効率を高める。また開制御手段M11が運転
状態検出手段M8により検出された以外の状態では、駆動
手段M7を制御して、吸気制御弁M6を開として、吸気通路
M4を連通し、圧力波の戻ってくる時間を短くして、低速
高負荷域以外での体積効率を高める。 ［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。 第１図は本発明の一実施例である内燃機関の吸気制御
装置の概略構成図である。この内燃機関の吸気制御装置
は、本実施例においては、４気筒の内燃機関１に適用さ
れており、内燃機関１は、４個の気筒１−1,1−2,1−3,
1−４を備え、各気筒１−1,1−2,1−3,1−４には、図示
しないカムにより開閉される吸気弁３−1,3−2,3−3,3
−４と、排気弁５−1,5−2,5−3,5−４とが設けられて
いる。 また、各気筒１−1,1−2,1−3,1−４からは、吸気弁
３−1,3−2,3−3,3−４を介して各々吸気通路としての
吸気分岐管７−1,7−2,7−3,7−４の一端が接続されて
いる。この吸気分岐管７−1,7−2,7−3,7−４の他端
は、ある容積を持ったサージタンク９に接続されてい
る。このサージタンク９には、スロットルバルブ11が配
設された吸気管13が接続されており、吸気管13の先端に
は、一端が大気に開口されたエアフィルタ15が接続され
ている。更に、各気筒１−1,1−2,1−3,1−４には、排
気弁５−1,5−2,5−3,5−４を介して排気管17が接続さ
れている。 一方、前記吸気分岐管７−1,7−2,7−3,7−４とサー
ジタンク９との接続部近傍の各吸気分岐管７−1,7−2,7
−3,7−４には吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−４が
配設されている。この吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19
−４には、これらに対応して駆動手段としてのアクチュ
エータ21−1,21−2,21−3,21−４が配設されている。 前記吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−４と、アクチ
ュエータ21−1,21−2,21−3,21−４との構造は、すべて
同一構造であるので、気筒１−１の吸気制御弁19−１と
アクチュエータ21−１とを例として第３図に基づいて説
明する。 吸気制御弁19−１は、吸気分岐管７−１内に揺動可能
に併設された３本のシャフト31A,31B,31Cと、シャフト3
1A,31B,31Cに各々その一端を固定された板状の可動部材
32A,32B,32Cとを備えている。この可動部材32A,32B,32C
は、シャフト31A,31B,31Cを揺動させ、可動部材32A,32
B,32Cを１列に並べた際には、吸気分岐管７−１内を閉
じる構造となっている。また、可動部材32A,32B,32Cの
他端には、ゴム等からなる緩衝部材33A,33B,33Cが装着
されており、可動部材32A,32B,32Cとシャフト31A,31B,3
1C若しくは吸気分岐管７−１内面とが接触した際の気密
性の保持とたたき音を防止する。更に、シャフト31A,31
B,31Cの外周には、各々ピニオンギヤ34A,34B,34Cが刻設
されており、このピニオンギヤ34A,34B,34Cには、シャ
フト31A,31B,31Cと直交する方向に往復動可能に支承さ
れたロッド35に刻設されたラック36が歯合されている。
このロッド35の吸気分岐管７−１の外部に延出された一
端には、ピストン部37が形成されている。 一方、アクチュエータ21−１は、吸気分岐管７−１に
ブラケット40により固定されたハウジング41を備え、こ
のハウジング41には、前記ロッド35のピストン部37が摺
動可能に嵌挿されており、ハウジング41とピストン部37
の受圧面37aとに囲まれて小圧力室42が形成されてい
る。また、ハウジング41には、PZT等の圧電素子積層体
であるピデゾスタック43が内装されており、このピエゾ
スタック43の先端には、ハウジング41内を摺動可能なピ
ストン44が装着されており、ピストン44の直径は、前記
ピストン部37の直径よりも十分に大きく形成されてい
る。このピストン44とハウジング41とに囲まれて、大圧
力室45が形成されており、前記小圧力室42と大圧力室45
とは、連通孔46により連通されている。これら小圧力室
42、大圧力室45、連通孔46には作動油が充填されてい
る。更に、前記ロッド35は、ハウジング41に内装された
スプリング47により第３図矢印Ａ方向に付勢されてい
る。 また、内燃機関の吸気制御装置は、検出系として、各
気筒１−１−,1−2,1−3,1−４の図示しないピストンが
上死点（TDC）に位置するときにパルス信号を出力する
クランク角センサ48と、所定のクランク角毎にパルス信
号を出力する回転速度を検出する運転状態検出手段とし
ての回転速度センサ49と、負荷を検出する運転状態検出
手段としてのサージタンク９内の圧力を検出する吸気圧
センサ50とを備えている。 前記アクチュエータ21−1,21−2,21−3,21−４、クラ
ンク角センサ48、回転速度センサ49、吸気圧センサ50
は、各々電子制御回路51に接続されており、この電子制
御回路51により内燃機関１が制御される。 この電子制御回路51は、第２図に示すように、周知の
CPU52、ROM53、RAM54を論理演算回路の中心として構成
され、外部と入出力を行う入出力回路、ここではセンサ
入力回路55及び駆動出力回路56をコモンバス57を介して
相互に接続されている。 CPU52は、クランク角センサ48、回転速度センサ49、
及び吸気圧センサ50からの信号をセンサ入力回路55を介
して入力する。一方、これらの信号及びROM53、RAM54内
のデータに基づいてCPU52は駆動出力回路56を介してア
クチュエータ21−1,21−2,21−3,21−４に駆動信号を出
力し、内燃機関１を制御している。 次に、前述した電子制御回路51において行われる処理
について、第４図のフローチャートによって説明する。 本内燃機関の吸気制御装置は、図示しないキースイッ
チが投入されると、第４図に示す吸気制御ルーチンを他
の制御ルーチンと共に実行する。まず、回転速度センサ
49により検出される内燃機関１の回転速度及び吸気圧セ
ンサ50により検出される内燃機関１の負荷に応じた吸気
圧を、センサ入力回路55を介して読み込む（ステップ10
0）。次に、この回転速度が、予め設定された所定回転
速度Na、例えば、4000rpm以下か否かを判定する（ステ
ップ110）。この所定回転速度Naの値は、その内燃機関
固有の値であり、実験等により予め求められる。本実施
例では、内燃機関１に使用されているカムアングル、吸
気分岐管７−1,7−2,7−3,7−４の長さ等により高速域
で最大体積効率を達成可能な回転速度は、5000rpmであ
るので、所定回転速度Naの値は、これより小さい4000rp
mとしたが、内燃機関１の仕様が異なる場合は、その内
燃機関固有の回転速度に設定する。 所定回転速度Na以下であると判定すると、即ち低速運
転中であると、前記読み込まれた負荷としての吸気圧が
予め設定された所定吸気圧Pa以上あるか否かが、即ち、
内燃機関１の負荷が、高負荷であるか、あるいは軽中負
荷であるか否かを判定する（ステップ120）。高負荷で
あると判定すると、各気筒１−1,1−2,1−3,1−４毎
に、各気筒１−1,1−2,1−3,1−４の吸気弁３−1,3−2,
3−3,3−４の開閉タイミングに応じて、吸気制御弁19−
1,19−2,19−3,19−４を同様に開閉する開閉時期を算出
する。即ち、第５図のタイミングチャートに示すよう
に、クランク角センサ48により検出されるクランク角
と、回転速度センサ49により検出される所定クランク角
毎のパルス信号に基づいて、各吸気弁３−1,3−2,3−3,
3−４の開閉タイミングを検出し、この各吸気弁３−1,3
−2,3−3,3−４に対応した開閉タイミングを各吸気制御
弁19−1,19−2,19−3,19−４の開閉時期として算出する
（ステップ130）。 次に、この算出した開閉時期に基づいて各アクチュエ
ータ21−1,21−2,21−3,21−４に制御信号を出力する
（ステップ140）。例えば、気筒１−１を例とすると、
吸気弁３−１が閉じているときには、アクチュエータ21
−１に制御信号を出力せず、即ち、ピエゾスタック43に
電圧を印加しない。よって、スプリング47の付勢力によ
り、ロッド35は第３図矢印Ａで示す方向に移動する。こ
のロッド35の移動と共にラック36も共に移動し、ラック
36と歯合したピニオンギヤ34A,34B,34Cを介してシャフ
ト31A,31B,31Cを確実に時計方向に揺動する。シャフト3
1A,31B,31Cの揺動と共にシャフト31A,31B,31Cを中心と
して各可動部材32A,32B,32Cも同方向に揺動し、可動部
材32A,32B,32Cが１列に並び、吸気分岐管７−１を遮断
する。このように、アクチュエータ21−１の往復運動が
確実に伝達され、吸気制御弁19−１が迅速に作動させら
れ、その応答性・追従性がよい。また、このとき、緩衝
部材33A,33B,33Cにより、閉弁時の吸入空気の流れが確
実に封止される。 一方、吸気弁３−１が開タイミングとなると、アクチ
ュエータ21−１に制御信号を出力し、即ち、ピエゾスタ
ック43に電圧を印加する。よって、ピエゾスタック43が
急速に伸張することにより、大圧力室45の圧力が上昇
し、作動油が連通孔46を介して、小圧力室42に流入し、
受圧面37aに圧力が作用する。該圧力の作用により、ピ
ストン部37と共にスプリング47の付勢力に抗して、ロッ
ド35は第３図矢印Ｂで示す方向に急速に移動する。尚、
ピストン44の直径は、ピストン部37の直径より大きいの
で、このときのピエゾスタック43の伸張量は、増幅され
てロッド35に伝達される。このロッド35の移動と共にラ
ック36も共に移動し、ピニオンギヤ34A,34B,34Cを介し
てシャフト31A,31B,31Cを反時計方向に揺動する。シャ
フト31A,31B,31Cの揺動と共にシャフト31A,31B,31Cを中
心として各可動部材32A,32B,32Cも同方向に揺動し、可
動部材32A,32B,32Cがほぼ平行に並んで吸気制御弁19−
１を開とし、吸気分岐管７−１を急速に連通する。ま
た、内燃機関１が更に回転し、吸気弁３−１の閉タイミ
ングとなると、ピエゾスタック43の電圧の印加が停止さ
れ、前述した如く、スプリング47の付勢力によって、可
動部材32A,32B,32Cが揺動されて１列に並んで吸気制御
弁19−１を閉とし、吸気分岐管７−１を遮断する。他の
各気筒１−2,1−3,1−４についても、第５図に示すよう
に、同様に吸気弁３−2,3−3,3−４の開閉タイミングに
応じて、吸気制御弁19−2,19−3,19−４を開閉し、吸気
分岐管７−2,7−3,7−４を連通・遮断する。 このように、吸気弁３−1,3−2,3−3,3−４の開閉タ
イミングに応じて、吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−
４を同様に180℃Ａの位相を持って順次開閉することに
より、例えば、気筒１−１を例とすると、吸気弁３−１
が開いている吸気行程において生じた圧力波（負圧力
波）が、音速で吸気上流側に圧力伝播していく。このと
き、吸気制御弁19−１は開いているが、他の吸気制御弁
19−2,19−3,19−４は閉じており、サージタンク９と吸
気分岐管７−1,7−2,7−3,7−４とにより形成される容
積は、ほぼサージタンク９のみの容積となり、その容積
が小さいために、前記圧力波はサージタンク９で圧力反
射することなく、サージタンク９を通過する。サージタ
ンク９を通過した圧力波は、吸気管13を通過して、エア
クリーナ15に達し、このエアクリーナ15の容積部で圧力
反射し、圧力波は、その位相を逆転して、即ち正圧力波
として吸気管13、サージタンク９、及び吸気制御弁19−
１が開いた状態の吸気分岐管７−１を順次通過して、再
び、気筒１−１に戻ってくる。 このように、圧力波は、吸気分岐管７−１、サージタ
ンク９、吸気管13の長い距離を往復するので、圧力波が
気筒１−１に戻ってくるまでの時間が長くなり、吸気慣
性効果は低速高負荷域で最も大きな効果を生じ、体積効
率が高まる。よって、第６図に破線で示すように、低速
高負荷域で軸トルクが大きな出力特性となる。 一方、前記ステップ110の処理の実行により、内燃機
関１の回転速度が所定回転速度Na以下でないと判定され
ると、若しくは、ステップ120の処理の実行により負荷
が高負荷でないと判定されると、即ち、低速高負荷域で
の運転中でないと、吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−
４の開閉を、開に設定する（ステップ150）。次に、こ
の設定に基づいて各アクチュエータ21−1,21−2,21−3,
21−４に制御信号を出力する（ステップ140）。例え
ば、気筒１−１を例とすると、アクチュエータ21−１に
制御信号を出力し、即ち、ピエゾスタック43に電圧を印
加し、可動部材32A,32B,32Cを揺動してほぼ平行に並
べ、吸気分岐管７−１を連通のままとする。他の吸気分
岐管７−2,7−3,7−４についても同様に連通のままとす
る。 このように、吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−４を
開として、吸気分岐管７−1,7−2,7−3,7−４を連通と
することにより、サージタンク９と全ての吸気分岐管７
−1,7−2,7−3,7−４とが連通された状態となる。これ
らにより形成される容積が、大きくなるので、吸気行程
で生じた圧力波（負圧力波）は、サージタンク９で位相
を逆転して圧力反射して気筒１−1,1−2,1−3,1−４に
戻るために、正圧力波として戻ってくるまでの時間が短
くなり、吸気慣性効果が内燃機関１固有の高速域で最も
効果を生じ、体積効果が高まる。よって、第６図に実線
で示すように、高速域で軸トルクが大きい出力特性とな
る。 このように、吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−４毎
に専用のアクチュエータ21−1,21−2,21−3,21−４によ
り開閉時期を制御しているので、吸気制御の自由度が高
まり、制御精度がよい。また吸気制御弁19−1,19−2,19
−3,19−４とアクチュエータ21−1,21−2,21−3,21−４
との構造が比較的簡単で、その動作も確実であるため、
信頼性・耐久性が高い。 前記ステップ140の処理の実行を行った後、一旦、本
吸気制御ルーチンを終了する。以後、本吸気制御ルーチ
ンを繰り返し実行する。 尚、ステップ110ないし140の処理の実行が開閉制御手
段として働き、ステップ110,120,150,140の処理の実行
が開制御手段として働く。 前述した如く、本実施例の内燃機関の吸気制御装置
は、内燃機関１の回転速度が所定回転速度Na以下で（ス
テップ110）、負荷が所定負荷以上の時の低速高負荷域
で運転されていると（ステップ120）、各気筒１−1,1−
2,1−3,1−４毎に各気筒１−1,1−2,1−3,1−４の吸気
弁３−1,3−2,3−3,3−４の開閉タイミングに応じて、
吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−４を開閉して、吸気
分岐管７−1,7−2,7−3,7−４を連通・遮断し（ステッ
プ130,140）、圧力波の戻ってくる時間を長くする。ま
た、前記低速高負荷域での運転以外の時には（ステップ
110,120）、吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−４を開
として、吸気分岐管７−1,7−2,7−3,7−４を連通して
（ステップ150,140）、圧力波の戻ってくる時間を短く
する。 従って、本実施例の内燃機関の吸気制御装置による
と、低速高負荷域での運転中に、吸気慣性効果が最も大
きな効果を生じ、体積効率が高まる。よって、低速高負
荷域で軸トルクが大きい出力特性となる。また、低速高
負荷域での運転中以外の時に、内燃機関１固有の吸気特
性により、高速域で吸気慣性効果が最も大きな効果を生
じ、体積効率が高まる。よって、高速時に軸トルクが大
きい出力特性となる。これにより、低速高負荷域または
その域以外の広い運動範囲にわたって大きな軸トルクが
得られ、ドライバビリティが向上する。 また本実施例においては、吸気分岐管７−1,7−2,7−
3,7−４とサージタンク９との接続部近傍の各吸気分岐
管７−1,7−2,7−3,7−４に吸気制御弁19−1,19−2,19
−3,19−４を設けているので、吸気制御弁19−1,19−2,
19−3,19−４を閉じたときに、吸気分岐管７−1,7−2,7
−3,7−４とサージタンク９とにより形成される容積が
特に小さくなり、この部分での圧力反射が起こり難い。 次に、前述した吸気制御ルーチンとは異なる第２実施
例としての吸気制御ルーチンについて、第９図によって
説明する。尚、第４図に示した吸気制御ルーチンと同一
の処理を行なうステップについては、同一の番号を伏し
て説明を省略する。 この第２実施例としての吸気制御ルーチンは、第４図
に示した吸気制御ルーチンにおけるステップ130の処理
に変えて、まず、クランク角センサ48により検出される
クランク角と、回転速度センサ49により検出される所定
クランク角毎のパルス信号に基づいて、各吸気弁３−1,
3−2,3−3,3−４の開タイミングを検出し、この各吸気
弁３−1,3−2,3−3,3−４に対応した開タイミングを各
吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−４の開時期として算
出する（ステップ131）。 次に、回転速度センサ49により検出された回転速度に
基づいて、予めROM53に記憶された第８図に示すグラフ
に対応したマップから、進角度θａが算出される（ステ
ップ132）。続いて、前記開時期の算出と同様にして、
まず各吸気弁３−1,3−2,3−3,3−４の吸気弁閉時期θ
が算出され、次に、この吸気弁閉時期θから進角度θａ
を減算して吸気制御弁閉時期θｂを算出する（ステップ
133）。 この算出した開時期及び吸気制御弁閉時期θｂに基づ
いて各アクチュエータ21−1,21−2,21−3,21−４に制御
信号を出力する（ステップ140）。即ち、吸気制御弁19
−1,19−2,19−3,19−４は、前記算出した開時期及び吸
気制御弁閉時期θｂに基づいて開閉されるので、低速高
負荷運転中には、吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−４
は吸気弁３−1,3−2,3−3,3−４より、回転速度に応じ
て進角度θａだけ早く閉じる。 一般に、吸気弁３−1,3−2,3−3,3−４及び排気弁５
−1,5−2,5−3,5−４のカムアングルは、内燃機関１の
全運転域のバランスを考えて決定され、内燃機関１の軸
トルク特性は、低速域及び高速域の性能を犠牲にされて
いる。また、内燃機関１の低速域においては、吸気弁３
−1,3−2,3−3,3−４は早めに閉じた方が、軸トルクが
高くなり、反対に高速域においては、遅めに閉じた方が
軸トルクは高くなる。 従って、本第２実施例によると、前述した実施例の効
果のほかに、更に吸気制御弁19−1,19−2,19−3,19−４
を回転速度に応じて進角度θａだけ早く閉じることによ
って、第８図に一点鎖線及び二点鎖線で示すようにより
低速域でも軸トルクが大きな出力特性を得られ、より一
層ドライバビリティを向上することができる。 また、前述した駆動手段としてのアクチュエータ21−
１に替えて、第10図に示すようなアクチュエータ61−１
を使用してもよい。このアクチュエータ61−１は、ロッ
ド35のピストン部37に替えて、ねじ部62を形成し、この
ねじ部62の両端に各々ムーブメント63,64を螺合してい
る。この両ムーブメント63,64に対応して、各々ソレノ
イド65,66が内装されたケーシング67,68を背中合わせに
配設し、両ケーシング67,68をブラケット69により吸気
分岐管７−１に固定している。 このアクチュエータ61−１は、一方のソレノイド66を
励磁すると、ムーブメント68が図矢印Ｅ方向に移動し、
これによりねじ部62を介して、ロッド35も矢印Ｅ方向に
移動して吸気制御弁19−１が図に示す如く閉じられる。
また、他方のソレノイド65を励磁すると、ムーブメント
63が図矢印Ｆ方向に移動し、これによりねじ部62を介し
て、ロッド35も矢印Ｆ方向に移動して吸気制御弁19−１
が開かれる。このアクチュエータ61−１によると、開閉
時はソレノイド65,66によると直接駆動のため、応答性
・追従性・確実性がより一層向上する。 また、前述した駆動手段としてのアクチュエータ21−
１に替えて、第11図に示すようなアクチュエータ71−１
を使用してもよい。このアクチュエータ71−１は、中央
部に大連通孔72aが穿設された第１隔壁72と、同じく中
央部に小連通孔73aが穿設された第２隔壁73とにより仕
切られた３つの室、高圧室74、制御室75、低圧室76を有
するハウジング77を備えている。高圧室74は、加圧され
たエンジンオイルが供給される高圧側に接続された流入
ポート74aに連通されており、また、低圧室76は、低圧
側に接続された流出ポート76aに連通されている。更
に、制御室75には、大連通孔72aを閉息可能なピストン7
8が往復動可能に設けられており、ピストン78には、絞
り通路78aが穿設されている。このピストン78に、吸気
制御弁19−１のロッド35の先端が固着されており、ピス
トン78と第２隔壁73との間には、ピストン78を図矢印Ｇ
方向に付勢するスプリング79が配設されている。更に、
低圧室76には、小連通孔73aを閉息可能な弁体80が設け
られており、この弁体80には、ムーブメント81の一端が
固定されている。このムーブメント81は、ハウジング77
に内装されたスプリング82により図矢印Ｇ方向に付勢さ
れており、またハウジング77に内装されたソレノイド83
を励磁することにより、スプリング82の付勢力に抗して
図矢印Ｈ方向に移動させることができる構成となってい
る。 このアクチュエータ71−１は、ソレノイド82を励磁し
ていないときには、スプリング82の付勢力によりムーブ
メント81を介して弁体80を、第２隔壁73に密着させ、小
連通孔73aを閉息する。このとき、制御室75は、絞り通
路78aを介して高圧室74と連通されており、制御室75内
の圧力は、高圧室74と同じである。よって、ピストン78
の両側の圧力は同じであるので、ピストン78は、圧力の
影響を受けることなく、スプリング79の付勢力により、
第１隔壁72に密着されると共に、ロッド35を図矢印Ｇ方
向に移動し、吸気制御弁19−１を開く。またソレノイド
83を励磁すると、スプリング82の付勢力に抗してムーブ
メント81を図矢印Ｈ方向に移動し、弁体80を第２隔壁73
から離間して、小連通孔73aを介して、低圧力室76と制
御室75とを連通する。よって、制御室75の圧力は急激に
低下し、ピストン78は高圧室74内の圧力の作用を受け、
ピストン78は図矢印Ｈ方向に移動し、これと共にロッド
35も図矢印Ｈ方向に移動して、吸気制御弁19−１が図示
の如く閉じる。 従って、前記アクチュエータ71−１を使用した構成を
とっても、前述した実施例と同様に、所定開閉時期に吸
気制御弁19−１を速やかに開閉できる。 更に、前述した駆動手段としてのアクチュエータ21−
１に替えて、第12図に示すようなアクチュエータ91−１
を使用してもよい。第12図において、第11図に示したア
クチュエータ71−１と同じものについては、同一番号を
伏して詳細な説明を省略する。このアクチュエータ91−
１は、制御室75内に弁体92が設けられており、該弁体92
はムーブメント93に固定されている。このムーブメント
93は、ムーブメント93と第２隔壁73との間に設けられた
スプリング94により図矢印Ｊ方向に付勢されており、ま
たハウジング95に内装されたピエゾスタック96に印加す
ることにより、図矢印Ｉ方向に移動することができる構
成となっている。 このアクチュエータ91−１は、ピエゾスタック96を印
加しないと、スプリング94の付勢力によりムーブメント
93を介して弁体92が図矢印Ｊ方向に移動して第２隔壁73
に密着して、小連通孔73aを閉息し、ピストン78は、ス
プリング79の付勢力により、第１隔壁72に密着されると
共に、ロッド35を図矢印Ｇ方向に移動し、吸気制御弁19
−１を開く。またピエゾスタック96に電圧を印加して伸
張すると、ムーブメント93を介して、弁体92が第２隔壁
73から離間して、小連通孔73aを介して、低圧力室76を
制御室75とを連通する。よって、制御室75の圧力は急激
に低下し、ピストン78は高圧室74内の圧力の作用を受
け、ピストン78は図矢印Ｊ方向に移動し、これと共にロ
ッド35も図矢印Ｊ方向に移動して、吸気制御弁19−１が
図示の如く閉じる。 従って、前記アクチュエータ91−１を使用した構成を
とっても、前述した実施例と同様に、吸気制御弁19−１
の開閉時期を良好な応答性で、しかも正確に実現でき
る。 以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
の様な実施例に何等限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得
ることは勿論である。 発明の効果 以上詳述したように本発明の内燃機関の吸気制御装置
は、低速高負荷域での体積効率を改善し、低速高負荷域
での軸トルクが大きな出力特性が得られ、低速高負荷域
及びそれ以外の広い運転範囲にわたって、大きな軸トル
クが得られ、ドライバビリティが向上するという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の内燃機関の吸気制御装置の基本的構成
を例示するブロック図、第２図は本発明の一実施例とし
ての内燃機関の吸気制御装置の概略構成図、第３図は本
実施例の吸気制御弁とアクチュエータとの部分拡大断面
図、第４図は本実施例の電子制御回路において実行され
る制御ルーチンの一例を示すフローチャート、第５図は
本実施例の吸気制御弁の開閉時期を説明するタイミング
チャート、第６図は本実施例の内燃機関の回転速度と軸
トルクとの関係を示すグラフ、第７図は他の実施例の電
子制御回路において実行される制御ルーチンの一例を示
すフローチャート、第８図は他の実施例における回転速
度と進角度との関係を示すグラフ、第９図は他の実施例
の内燃機関の回転速度と軸トルクとの関係を示すグラ
フ、第10図ないし第12図は他の実施例の吸気制御弁とア
クチュエータとの部分拡大断面図である。 M1……内燃機関、M2……気筒 M3……サージタンク、M4……吸気通路 M5……可動部材、M6……吸気制御弁 M7……駆動手段、M8……運転状態検出手段 M9……吸気弁、M10……開閉制御手段 M11……全開制御手段 １……内燃機関 １−1,1−2,1−3,1−４……気筒 ３−1,3−2,3−3,3−４……吸気弁 ７−1,7−2,7−3,7−４……吸気分岐管 ９……サージタンク 19−1,19−2,19−3,19−４……吸気制御弁 21−1,21−2,21−3,21−4,61−1,71−1,91−１……アク
チュエータ 32A,32B,32C……可動部材 49……回転速度センサ、50……吸気圧センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 由利夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 伊奈 敏和 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．内燃機関の各気筒とサージタンクとを連通する複数
   の吸気通路毎に各々設けられ、該吸気通路を開閉する吸
   気制御弁と、 該各吸気制御弁毎に設けられ、該吸気制御弁を駆動して
   前記各吸気通路を連通・遮断する複数の駆動手段と、 前記内燃機関の少なくとも回転速度及び負荷を検出する
   運転状態検出手段と、 該運転状態検出手段の出力信号に基づき、内燃機関の回
   転速度が所定回転速度以下で、負荷が所定負荷以上の
   時、前記駆動手段を制御して、各気筒毎に各気筒の吸気
   弁の開閉タイミングに応じて、前記吸気制御弁を開閉す
   る開閉制御手段と、 前記運転状態検出手段により検出された以外の状態で
   は、前記駆動手段を制御して前記吸気制御弁を開とする
   開制御手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。 ２．前記吸気制御弁は、前記サージタンクと前記吸気通
   路との結合部近傍に設けられたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の内燃機関の吸気制御装置。 ３．前記開閉制御手段が、前記運転状態検出手段の検出
   した回転速度が低下したときには、前記駆動手段を制御
   して、前記吸気制御弁の閉弁時期を前記回転速度の低下
   に応じて各気筒の吸気弁の閉タイミングに対し進角して
   閉弁することを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の内燃機関の吸気制御装置。