JP4173847B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に空気を吸入させるための内燃機関の吸気装置に関し、一層詳細には、前記吸入空気の空気量を測定する空気量検出部を有する内燃機関の吸気装置に関する。

従来から、車両等に用いられる内燃機関には、燃焼室となるシリンダに対して吸入エアを吸入するための吸気管が接続され、前記吸気管が接続されるシリンダの吸気ポートには、前記シリンダと吸気管との間の連通状態を切り換え可能な吸気弁が設けられている。そして、前記吸気弁が開弁することにより、前記吸気管を介してシリンダの内部に吸入エアが吸入される。

この吸気管には、前記吸気管の内部に流通する吸入エアの流量（空気量）を調整するためのスロットルバルブが設けられ、前記スロットルバルブを開閉動作させることにより、シリンダの内部に吸入される吸入エアの空気量を調整している。吸気管におけるスロットルバルブの上流側には、前記吸気管内を流通する吸入エアの空気量を測定検出する手段として空気流量センサが設けられている。また、一方、吸気管におけるスロットルボディの下流側には、サージタンクが設けられ、前記サージタンクには、吸気管内の圧力を検出する圧力センサが設けられている。

そして、前記空気流量センサによって検出された検出信号が制御回路へと出力され、前記検出信号からシリンダ内に吸入される吸入エアの空気量（質量又は体積）が演算される。その後、前記空気量に対して内燃機関の運転状態に応じた最適な燃料噴射量が演算され、前記制御回路で算出された結果に基づいて制御信号が燃料噴射装置へと出力されて前記燃料噴射装置の制御が行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１９０５９１号公報

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、例えば、車両を急加速させる際に、前記スロットルバルブを急速に開状態とした場合に、実際にシリンダの内部に吸入される吸入エアに加えて、負圧状態にある吸気管のサージタンク内を充填するための吸入エアが前記吸気管の内部に導入される。これにより、空気流量センサによって検出される空気量は、実際に内燃機関のシリンダに吸入される吸入エアと、吸気管内に充填される吸入エアの一部とが合算されたものとなる。

そのため、前記空気流量センサとは別個にスロットルバルブの下流側に設けられた圧力センサによって前記吸気管の内部の吸入エアの圧力値を検出することにより、前記吸気管の内部に充填された空気量を推定している。そして、この推定された空気量を前記空気流量センサによって検出された全空気量から減算することにより、実際にシリンダへと吸入される吸入エアの空気量を推定してエンジン制御を行う必要がある。

しかしながら、上述した吸気装置では、シリンダに吸入される吸入エアの空気量は、吸気管においてスロットルボディの上流側に設けられた空気流量センサによって検出された空気量及び圧力センサによって検出された圧力値に基づいて推定されたものであるため、実際にシリンダに吸入される空気量を正確に把握することができず、前記空気量に基づいて行われる燃料の噴射量を高精度に制御することが困難である。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、内燃機関に吸入される吸入空気量の検出精度を向上させ、高精度なエンジン制御を行うことが可能な内燃機関の駆動制御方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関の本体部に接続される吸気マニホールドを備え、前記吸気マニホールドは、複数に分岐して且つ並列に形成された分岐管と、前記分岐管に連通する集合管とを有し、前記集合管に接続された絞り弁を開閉させることにより、前記吸気マニホールドの主吸気通路を通じて前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整し、前記吸入空気量に応じた噴射量で燃料が噴射される内燃機関の吸気装置において、
前記吸気装置は、
前記主吸気通路とは別個に設けられると共に、並列に配設された３つ以上の分岐管のうちで最も外側に配置された２つの分岐管以外となる分岐管に接続されて前記主吸気通路と連通する副吸気通路と、
前記副吸気通路に設けられ、前記内燃機関に吸入される吸入空気の空気量を検出する空気量検出部と、
を備え、
複数の分岐管のうち一端側及び／又は他端側に配設される分岐管が、前記集合管から導出される吸入空気の流れに沿う位置に配設されることを特徴とする。

本発明によれば、吸気マニホールドに対して並列に配設された３つ以上の分岐管のうちで最も外側に配置された２つの分岐管以外となる分岐管に副吸気通路が接続され、前記副吸気通路と吸気マニホールドの主吸気通路とが連通している。そして、吸入空気が集合管を通じて吸気マニホールドの内部に導入された際、副吸気通路が接続された分岐管は、前記吸気マニホールドに導入された吸入空気が沿って流れる位置から離間して設けられているため、前記吸気マニホールドに導入された吸入空気が副吸気通路の内部に進入することがない。

その結果、副吸気通路において本来の吸入空気の流通方向とは反対となる吸気マニホールドより逆流してきた吸入空気の空気量を、空気量検出部によって誤って検出してしまうことがなく、前記副吸気通路内を上流側から下流側に向かって流通する順流の吸入空気のみを空気量検出部によって高精度に検出することができる。

従って、内燃機関に実際に吸入される吸入空気の空気量を、空気量検出部を介して検出することができるため、前記空気量に基づいて噴射される燃料噴射量を高精度に制御することができ、それに伴って、内燃機関に吸入される空気量と、前記吸入空気に対して噴射される燃料の噴射量の比である空燃費の最適化を図ることができる。そのため、吸入空気の空気量と前記燃料の噴射量とからリアルタイムでの高精度な内燃機関の制御を行うことが可能となる。

また、副吸気通路が接続されていない分岐管内を流通する吸入空気の空気量は、前記副吸気通路が接続されている分岐管を流通する空気量に基づいて推定される。その結果、副吸気通路に設けられた空気量検出部は吸入空気の逆流の影響を受けることがないため、前記空気量検出部で検出された高精度な吸入空気の空気量によって、副吸気通路が接続されていない分岐管内を流通する吸入空気の空気量を簡便且つ高精度に推定することが可能となる。

さらに、副吸気通路には、複数に分岐して前記吸気マニホールドの分岐管に接続される分岐部と、前記分岐部が纏められ、前記集合管に接続される集合部とを備えるとよい。これにより、複数の分岐管を流通する吸入空気量を、集合部に設けられた空気量検出部によって確実且つ高精度に検出することができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、吸入空気が集合管を通じて吸気マニホールドの内部に導入された際、副吸気通路が接続された分岐管が、前記吸気マニホールドにおける吸入空気が沿って流れる位置より離間して設けられているため、前記吸気マニホールドに導入された吸入空気が副吸気通路の内部に進入することがない。そのため、前記副吸気通路内を上流側から下流側に向かって流通する順流の吸入空気のみを空気量検出部によって高精度に検出し、前記空気量に基づいて最適な噴射量で燃料を噴射することが可能となるため、前記燃料の噴射量と吸入空気の空気量とからリアルタイムでの高精度な制御を行うことができる。

本発明に係る内燃機関の吸気装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１及び図２において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を示す。なお、この図１及び図２は、内燃機関の吸気装置を模式的に示した概略構成図であり、ここでは、複数のシリンダを有する多気筒エンジンに適用される吸気装置について説明する。

この吸気装置１０は、車両等に搭載される、例えば、４つの第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄ（図２参照）を有する多気筒のエンジン（内燃機関）１４に設けられている。このエンジン１４が搭載される車両としては、例えば、自動車や自動二輪車等が挙げられる。

エンジン１４は、図１及び図２に示されるように、エンジン本体（本体部）１６の内部に形成される複数の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄ（図２参照）にそれぞれ第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄ（図２参照）が軸線方向に沿って変位自在に設けられている。すなわち、前記第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄがストローク変位し、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの容積を変化させることによりエンジン１４における吸気、圧縮、燃焼、排気行程が行われる。

そして、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄからコネクティングロッド２０及びクランクシャフト２２を介してエンジン１４の駆動力として出力される。なお、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄと第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄとからそれぞれ第１気筒Ｃ１、第２気筒Ｃ２、第３気筒Ｃ３及び第４気筒Ｃ４が構成されている（図２参照）。

また、エンジン１４における複数の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄには、それぞれ吸気ポート２４及び排気ポート２６が開口し、前記吸気ポート２４にはそれぞれ吸気バルブ２８が設けられ、一方、排気ポート２６にはそれぞれ排気バルブ３０が設けられている。そして、前記吸気ポート２４と排気ポート２６との間となる第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの上方には、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄ毎に点火プラグ３２が設けられている。

エンジン本体１６における第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの吸気ポート２４には、インテークマニホールド３４の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄ（図２参照）がそれぞれ接続されている。

このインテークマニホールド３４は、下流側に複数本に分岐するように枝状に形成される第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄと、上流側に形成され、前記第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄが纏められて集合した集合管３８と、前記集合管３８と第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄとを接続するように形成され、所定容量を有するタンク部４０とからなる。

そして、前記集合管３８の上流側には、アクセルペダル（図示せず）の操作に連動して開閉するスロットルバルブ（絞り弁）４２を含むスロットルボディ４４が設けられている。このスロットルボディ４４の上流側には、吸気管４６を介してエアクリーナ４８（図１参照）が設けられ、前記エアクリーナ４８を通じてインテークマニホールド３４に外部から吸入空気が取り込まれる。その際、前記エアクリーナ４８によって前記吸入空気に含有される塵埃等が好適に除去される。

次に、上述したインテークマニホールド３４の詳細構造を図３〜図５を用いて説明する。なお、このインテークマニホールド３４は、集合管３８と第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄとが略並列に設けられたダウンドラフトタイプである。

インテークマニホールド３４は、円筒状の集合管３８が略中央部に形成され、前記集合管３８は、前記集合管３８の軸線と略直交する方向に所定幅で拡幅した略矩形状のタンク部４０に接続されている。そして、図５に示されるように、タンク部４０に接続された第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄが、前記タンク部４０との間に設けられる境界壁４９を介して集合管３８の方向に向かって所定長だけ延在した後、前記集合管３８の軸線に対して略直交するように湾曲して延在している。

また、インテークマニホールド３４の内部には、吸入空気が流通する吸気通路（主吸気通路）５０が形成され、前記吸気通路５０は、集合管３８の内部に形成される集合通路５２と、第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄの内部にそれぞれ形成される分岐通路５４ａ〜５４ｄ（図２参照）とから構成されている。吸気ポート２４に接続される第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄには、それぞれ燃料噴射弁として機能するインジェクタ５６（図１参照）が前記吸気ポート２４と対向するように配設されている。そして、制御部７８からの電気信号によってインジェクタ５６からインテークマニホールド３４の分岐通路５４ａ〜５４ｄに対して燃料が噴射される。

すなわち、このインテークマニホールド３４に吸入空気が導入された際、スロットルバルブ４２の開状態において集合管３８から導入された吸入空気が、集合通路５２を通じてタンク部４０に導入される。そして、吸入空気がタンク部４０の内部で一時的に充填され、前記タンク部４０からそれぞれ第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄへと分配されて流通する構造としている。そのため、吸入空気は、図４に示されるように、集合管３８から前記集合管３８と対向する位置に形成されるタンク部４０のガイド壁面５７に一旦当たり、前記ガイド壁面５７によって左右方向に分流した後に前記タンク部４０の壁面５７ａに沿って流通する。

このように、エンジン１４の吸気行程以外の行程（圧縮、燃焼、排気行程）において、吸入空気がインテークマニホールド３４のタンク部４０に導入された場合には、前記タンク部４０における壁面５７ａの近傍における吸入空気の圧力が、前記壁面５７ａより離間したタンク部４０の内部と比較して高くなると共に、前記壁面５７ａ近傍の吸入空気の流速が速くなる。換言すると、集合管３８の軸線と略平行なタンク部４０における壁面５７ａと隣接して配置されている第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄは、その内部及び近傍の圧力が高くなり、反対に、インテークマニホールド３４の略中央部に配置され、前記壁面５７ａと離間した第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃの内部及びその近傍の圧力は、前記第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄ近傍の圧力と比較して低くなる。

一方、インテークマニホールド３４には、図１及び図２に示されるように、タンク部４０又は集合管３８と第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃとの間をバイパスするバイパス配管（副吸気通路）５８が接続されている。すなわち、インテークマニホールド３４において略並列に配置された４本の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄの略中央部に配置された第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃの２本のみにバイパス配管５８が接続されている。

このバイパス配管５８は、タンク部４０又は集合管３８に接続され、上流側となる導入部６０と、前記第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃに対応して二股状に分岐して形成され、下流側となるように前記第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃに接続される一組の分岐部６２ａ、６２ｂと、前記分岐部６２ａ、６２ｂを集合させて導入部６０に導く集合部６４とからなる。

バイパス配管５８の一端部となる第１接続端部６６が、インテークマニホールド３４を構成するタンク部４０又は集合管３８に接続され、前記バイパス配管５８の内部と集合管３８の集合通路５２とが連通した状態となる。

また、バイパス配管５８の他端部となる分岐部６２ａ、６２ｂの第２接続端部６８は、それぞれインテークマニホールド３４を構成する第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃの管壁７０に接続され、前記バイパス配管５８の内部と第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃの分岐通路５４ｂ、５４ｃとがそれぞれ連通した状態となる。このバイパス配管５８を構成する導入部６０、分岐部６２ａ、６２ｂ及び集合部６４は、インテークマニホールド３４を構成する集合管３８及び第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄより細管状に形成されている。

なお、バイパス配管５８における上流側となる第１接続端部６６は、前記タンク部４０又は集合管３８に接続される場合に限定されるものではなく、前記第１接続端部６６が、前記インテークマニホールド３４の上流側となるスロットルボディ４４側に直接接続され、前記バイパス配管５８の下流側となる第２接続端部６８が、前記インテークマニホールド３４の下流側となるエンジン本体１６側に接続されていればよい。

さらに、バイパス配管５８の導入部６０には、前記バイパス配管５８の内部を流通する吸入空気の空気量を検出するためのエアフローメータ（空気量検出部）７２が配設されている。このエアフローメータ７２は、空気量検出部として機能すると共に、バイパス配管５８の内部を流通する吸入空気の流れが安定した層流状態となる位置に設けられている。なお、導入部６０の代わりにバイパス配管５８の集合部６４に前記エアフローメータ７２を設けるようにしてもよい。すなわち、エアフローメータ７２は、バイパス配管５８の内部を流通する吸入空気の流れが層流となり、前記吸入空気の空気量を確実に検出できる位置に設けられていればよい。

エアフローメータ７２は、例えば、シリコン基板にプラチナ薄膜が蒸着された検出部７４を有し、前記検出部７４の周囲に吸入空気が流通することにより、予め一定温度に保持されている前記検出部７４の温度が変化し、前記検出部７４の温度を一定に保持させるために検出部７４に供給される電流量が変化する。すなわち、前記エアフローメータ７２は、この電流の変化量を検出することによりバイパス配管５８の内部を流通する吸入空気の空気量を検出する熱線式である。

なお、空気量検出部として機能するエアフローメータ７２は、上述した熱線式に限定されるものではなく、前記バイパス配管５８の内部に流路抵抗となる抵抗部材を設け、前記抵抗部材の下流側に発生する渦を検出することにより吸入空気の体積流量を検出するカルマン渦式や、前記バイパス配管５８を流通する吸入空気によって押されるフラップの回動角度を検出することにより吸入空気の体積流量を検出するフラップ式等を採用してもよい。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、エンジン１４が始動している状態において、運転者が図示しないアクセルペダルを操作してスロットルバルブ４２を開弁させることにより、吸気バルブ２８が吸気ポート２４より離間し、且つ、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄが順次下方へ変位する吸気工程において第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄからの吸入負圧によってエアクリーナ４８（図１参照）を介して吸入空気がインテークマニホールド３４の内部に導入される。

そして、スロットルバルブ４２を介してインテークマニホールド３４の吸気通路５０へと導入された吸入空気の一部が、タンク部４０を介してバイパス配管５８の第１接続端部６６から導入部６０へと導入され、前記バイパス配管５８に設けられたエアフローメータ７２によって前記バイパス配管５８の内部を流通する吸入空気量が検出される。なお、前記吸入空気量は、バイパス配管５８の内部において流れが安定した層流状態でエアフローメータ７２を介して検出される。

この際、エンジン１４を構成するクランクシャフト２２やカムシャフト等の回転角度を検出する回転角度センサ７６によって、現在のクランクシャフト２２等の回転角度が前記回転角度センサ７６から制御部７８へと出力され、この制御部７８への検出信号に基づいて前記制御部７８でエンジン１４の第１〜第４気筒Ｃ１〜Ｃ４のうち吸気行程にある気筒が特定される。

すなわち、前記回転角度センサ７６とエアフローメータ７２とを併用し、前記回転角度センサ７６及びエアフローメータ７２からの検出信号に基づいて、制御部７８において前記エアフローメータ７２によって検出された吸入空気が、前記第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄのいずれに吸入されたかを確認することが可能となり、単一のエアフローメータ７２によってそれぞれ第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入される吸入空気量を検出することができる。

例えば、第２ピストン１８ｂ及び第２シリンダ室１２ｂからなる第２気筒Ｃ２が吸気行程にある場合には、図２に示されるように、前記第２ピストン１８ｂのストローク変位作用下に吸入空気が第２シリンダ室１２ｂに接続された第２分岐管３６ｂの分岐通路５４ｂへと流通し、一方、バイパス配管５８に流通した吸入空気の一部は、エアフローメータ７２によって空気量が検出された後に、分岐部６２ａへと流通して再び前記インテークマニホールド３４の分岐通路５４ｂを流通する吸入空気と合流して第２シリンダ室１２ｂに吸入される。

そして、エアフローメータ７２によって検出された吸入空気の空気量となる検出値が制御部７８へと出力され、前記制御部７８において前記検出値に基づいて実際に第２分岐管３６ｂに流通する空気量が演算されると共に、前記空気量に対して最適な燃料噴射量が演算される。前記制御部７８において演算された燃料噴射量に基づいた制御信号が第２分岐管３６ｂに設けられたインジェクタ５６へと出力される。

これにより、前記第２分岐管３６ｂの分岐通路５４ｂ内を流通する前記吸入空気に対して、吸気ポート２４の近傍においてインジェクタ５６から燃料が噴射され、前記燃料と吸入空気とが混合された混合気が第２シリンダ室１２ｂの内部へと吸入される。

図６は、エンジン出力を増大させるためにスロットルバルブ４２の開度を急激に大きくした際に、単位時間当りの第２気筒Ｃ２に実際に吸入される吸入空気量Ｑ１と、エアフローメータ７２によって検出される吸入空気の空気量ｑとの関係を示す線図である。なお、図６では、スロットルバルブ４２より上流側にエアフローメータを仮に設けた際に、制御部７８（例えば、マップセンサ）によって検出される負圧量Ｄを示している。

図６に示されるように、エンジン１４における吸気行程毎に山状に表される実際に吸入された空気量に対して、エアフローメータ７２によって検出された空気量が山状となり、前記吸入空気量が第２シリンダ室１２ｂに吸入されるタイミングと、エアフローメータ７２によってバイパス配管５８の空気量が検出されるタイミングとが一致していることがわかる。詳細には、実際に第２シリンダ室１２ｂに吸入される吸入空気量に対してエアフローメータ７２によって検出される空気量の方が若干小さな値を示している。

このように、例えば、第２シリンダ室１２ｂに実際に吸入される吸入空気量を、バイパス配管５８に設けられたエアフローメータ７２によって略同時にリアルタイムで、且つ、高精度に検出することができる。すなわち、インテークマニホールド３４において逆流の発生しない第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄのうちのいずれか一本のみにバイパス配管５８を接続し、該バイパス配管５８内を流通する空気量をエアフローメータ７２によって検出することにより、実際に吸入される吸入空気量をリアルタイムで、高精度に検出することが可能である。

次に、例えば、第３気筒Ｃ３を構成する第３ピストン１８ｃが変位することにより、第３分岐管３６ｃを介して第３シリンダ室１２ｃに吸入空気が吸入されると共に、その際、回転角度センサ７６によって吸入空気が第３シリンダ室１２ｃに吸入されることが確認される。これによって、エアフローメータ７２を介して検出された値に基づいて、第３シリンダ室１２ｃに実際に吸入される吸入空気空気量が制御部７８によって演算され、前記吸入空気量に基づいた噴射量の燃料が第３分岐管３６ｃに設けられたインジェクタ５６より噴射される。

ここで、図７に、エンジン出力を増大させるためにスロットルバルブ４２の開度を急激に大きくした際、単位時間当りの第２気筒Ｃ２に実際に吸入される吸入空気量Ｑ１、第３気筒Ｃ３に実際に吸入される吸入空気量Ｑ２と、エアフローメータ７２によって検出される吸入空気の空気量ｑとの関係を示す。

この図７を参照すれば、前記エンジン１４における吸気行程毎に山状に表される実際に吸入された吸入空気量Ｑ１、Ｑ２に対して、エアフローメータ７２によって検出された吸入空気の空気量ｑが山状となり、前記吸入空気量Ｑ１、Ｑ２が第２及び第３シリンダ室１２ｂ、１２ｃにそれぞれ吸入されるタイミングと、エアフローメータ７２によってバイパス配管５８の空気量ｑが検出されるタイミングとがそれぞれ一致していることが諒解される。

このように、エアフローメータ７２によって第２及び第３シリンダ室１２ｂ、１２ｃに実際に吸入される吸入空気量が、略同時にリアルタイムで、且つ、高精度に検出される。

このようにして、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄが、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに沿って順次ストローク変位して吸気行程に移行することにより生じる吸入負圧によって、スロットルバルブ４２からインテークマニホールド３４へと導入された吸入空気が、吸気行程となる第１〜第４気筒Ｃ１〜Ｃ４に接続されたインテークマニホールド３４の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄのいずれかへと流通する。同時に、前記吸入空気の一部が、インテークマニホールド３４に接続されたバイパス配管５８へと流通する際にエアフローメータ７２によってその空気量が測定される。

その際、回転角度センサ７６からの検出信号が制御部７８へと出力され、前記制御部７８において現時点における第１〜第４気筒Ｃ１〜Ｃ４のいずれかが吸気行程であることが判断され、バイパス配管５８が接続された第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃから第２及び第３シリンダ室１２ｂ、１２ｃに空気が吸入される場合には、エアフローメータ７２によって検出された吸入空気量に基づいて、制御部７８で実際に第２及び第３シリンダ室１２ｂ、１２ｃに吸入される空気量が算出される。

一方、バイパス配管５８が接続されていない第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄから第１及び第４シリンダ室１２ａ、１２ｄに空気が吸入される場合には、前回の吸気行程で第２及び第３シリンダ室１２ｂ、１２ｃに実際に吸入された空気量に基づいて第１及び第４シリンダ室１２ａ、１２ｄに実際に吸入される空気量を推定することができる。

そして、前記吸入空気の空気量に対応して第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄに設けられたインジェクタ５６からそれぞれ燃料を噴射している。

なお、上述の説明においては、４本の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄを有する４気筒エンジンのインテークマニホールド３４に接続されるバイパス配管５８について説明したが、吸気装置１０は、略並列に設けられる複数の分岐管を備えるインテークマニホールドにおいて、タンク部４０の壁面５７ａに隣接して配置され、且つ、複数本の分岐管における両端となる位置に配置される分岐管に対してはバイパス配管５８を接続せず、反対に、前記タンク部４０の壁面５７ａより離間したインテークマニホールド３４の略中央部に配置される分岐管に対してバイパス配管５８を接続するようにすれば、特に分岐管の本数及びエンジンにおける気筒数に限定されるものではない。

以上のように、本実施の形態では、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄを有する多気筒のエンジン１４において、前記エンジン１４の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入空気を導くためのインテークマニホールド３４には、前記インテークマニホールド３４の集合管３８と第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃとの間にのみバイパス配管５８が接続されている。このバイパス配管５８は、インテークマニホールド３４の吸気通路５０と連通すると共に、前記バイパス配管５８の内部を流通する吸入空気の空気量を測定するエアフローメータ７２が設けられている。

そして、吸入空気がインテークマニホールド３４の集合管３８を通じてタンク部４０へと導入された際、前記吸入空気が、集合管３８と対向する位置となるタンク部４０のガイド壁面５７に当たることにより分流されて壁面５７ａに沿って流通し、前記壁面５７ａに隣接するように形成された第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄの内部へと流通する。その際、インテークマニホールド３４に接続されたバイパス配管５８が、タンク部４０の壁面５７ａより離間した略中央部の第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃのみに設けられ、前記壁面５７ａに隣接して配置された第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄには設けられていない。換言すると、バイパス配管５８は、タンク部４０に導入された吸入空気が、前記バイパス配管５８へと逆流することがない分岐管が選定されて接続されている。

そのため、タンク部４０の壁面５７ａに沿って流通する吸入空気が、前記壁面５７ａに沿って第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄへと流通した際にも、第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃに接続されているバイパス配管５８の内部に進入することがない。すなわち、バイパス配管５８が接続されている第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃは、タンク部４０の壁面５７ａより所定距離だけ離間した略中央部に配置されているため、前記壁面５７ａに沿って流通する吸入空気が進入することがない。これにより、タンク部４０に導入された吸入空気が、バイパス配管５８の第２接続端部６８を通じて前記バイパス配管５８の内部へと逆流することを阻止することができる。

その結果、バイパス配管５８に逆流してきた吸入空気の空気量を、誤ってエアフローメータ７２によって検出してしまうことがなく、前記バイパス配管５８内を上流側から下流側に向かって流通する順流の吸入空気のみをエアフローメータ７２によって高精度に検出することができる。

また、第１及び第４シリンダ室１２ａ、１２ｄに吸入される空気の空気量は、第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄにはバイパス配管５８が接続されていないため、前記バイパス配管５８が接続されている第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃを流通して第２及び第３シリンダ室１２ｂ、１２ｃに吸入される空気量に基づいて推定される。この際、バイパス配管５８を流通する吸入空気の空気量は、タンク部４０からの吸入空気による逆流の影響を受けることがなく、エアフローメータ７２によって高精度に検出されているため、前記第２及び第３シリンダ室１２ｂ、１２ｃに吸入される吸入空気量に基づいて、第１及び第４シリンダ室１２ａ、１２ｄに吸入される吸入空気量を簡便且つ高精度に推定することが可能となる。

さらに、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに実際に吸入される吸入空気量を、エアフローメータ７２を介して検出又は前記エアフローメータ７２による検出結果に基づいて高精度に推定することができるため、前記空気量に基づいて噴射される燃料噴射量を高精度に制御することができ、それに伴って、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入される空気の空気量と、前記吸入空気に対して噴射される燃料の噴射量の比である空燃費の最適化を図ることができる。そのため、空気の空気量と前記燃料の噴射量とからリアルタイムでの高精度なエンジン制御を行うことが可能となる。

さらにまた、車両の運転状況によって第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入される吸入空気量がそれぞれ異なる場合には、エンジン１４の様々な駆動状況において、エアフローメータ７２によって吸入空気量を検出可能な第２及び第３シリンダ室１２ｂ、１２ｃの吸入空気量と、前記第２及び第３シリンダ室１２ｂ、１２ｃの吸入空気量に基づいて推定される第１及び第４シリンダ室１２ａ、１２ｄの吸入空気量との差を予め測定しておく。これにより、実際の車両の運転状況に応じてエアフローメータ７２によって検出される吸入空気量に関して補正を行い、より一層正確な吸入空気量を推定することができる。

またさらに、エンジン１４の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄで発生した未燃焼ガスが吸気バルブ２８の開弁作用下に吸気ポート２４を通じて第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄへと進入した場合や、排気ガス再循環制御を行う際に排気ガスが前記第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄに流通した場合においても、前記未燃焼ガスや排気ガスが第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄからバイパス配管５８を通じて逆流することがないため、前記バイパス配管５８に設けられたエアフローメータ７２の検出部７４に前記未燃焼ガス等の汚れが付着することが防止される。そのため、前記エアフローメータ７２による吸入空気の空気量の検出精度の低下を防止することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を示す概略構成説明図である。 図１における吸気装置の近傍を示す概略平面図である。 図１の吸気装置が設けられるインテークマニホールドの単体斜視図である。 図３のインテークマニホールドの縦断面図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。 エンジンにおける第２気筒に吸入空気が吸入される際の時間と吸入空気量との関係を示す特性曲線である。 エンジンにおける第２及び第３気筒に吸入空気が吸入される際の時間と吸入空気量との関係を示す特性曲線である。

符号の説明

１０…吸気装置 １２ａ〜１２ｄ…第１〜第４シリンダ室
１４…エンジン １８ａ〜１８ｄ…第１〜第４ピストン
２４…吸気ポート ２６…排気ポート
２８…吸気バルブ ３０…排気バルブ
３２…点火プラグ ３４…インテークマニホールド
３６ａ〜３６ｄ…第１〜第４分岐管 ３８…集合管
４０…タンク部 ４２…スロットルバルブ
５０…吸気通路 ５２…集合通路
５４ａ〜５４ｄ…分岐通路 ５６…インジェクタ
５８…バイパス配管 ６０…導入部
６２ａ、６２ｂ…分岐部 ６４…集合部
６６…第１接続端部 ６８…第２接続端部
７２…エアフローメータ ７４…検出部

Claims (2)

1. 内燃機関の本体部に接続される吸気マニホールドを備え、前記吸気マニホールドは、複数に分岐して且つ並列に形成された分岐管と、前記分岐管に連通する集合管とを有し、前記集合管に接続された絞り弁を開閉させることにより、前記吸気マニホールドの主吸気通路を通じて前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整し、前記吸入空気量に応じた噴射量で燃料が噴射される内燃機関の吸気装置において、
   前記吸気装置は、
   前記主吸気通路とは別個に設けられると共に、並列に配設された３つ以上の分岐管のうちで最も外側に配置された２つの分岐管以外となる分岐管に接続されて前記主吸気通路と連通する副吸気通路と、
   前記副吸気通路に設けられ、前記内燃機関に吸入される吸入空気の空気量を検出する空気量検出部と、
   を備え、
   複数の分岐管のうち一端側及び／又は他端側に配設される分岐管が、前記集合管から導出される吸入空気の流れに沿う位置に配設されることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記副吸気通路は、複数に分岐して前記吸気マニホールドの分岐管に接続される分岐部と、前記分岐部が纏められ、前記集合管に接続される集合部を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

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