JP4245163B2 - 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。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の空気量を確実且つ高精度に検出することにより、エンジン制御を高精度に行うことが可能な内燃機関の吸気装置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及びタンク部とを含む集合部とを有し、前記集合部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、並列に配設された複数の分岐管のうちの一端側及び／又は他端側の分岐管と、前記集合部とに接続されて前記主吸気通路と連通し、且つ、外気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、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、吸気マニホールドの並列に配設された複数の分岐管のうちの一端側及び／又は他端側の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が連通すると共に、副吸気通路が外部と連通している。そして、吸入空気が、分岐管に連通する集合管及びタンク部とを含む集合部を通じて吸気マニホールドの内部に導入された際、前記副吸気通路には、前記分岐管側から空気量検出部側に向かって吸入空気が逆流方向に流通する。その際、副吸気通路内に外気が導入され、副吸気通路内を分岐管側から空気量検出部側に向かって流通している吸入空気と共に、前記外気を副吸気通路内を下流側から上流側に向かって流通させている。

従って、前記副吸気通路の上流側から下流側に向かって流通する順流の吸入空気に対して反対の下流側から上流側に向かって流通する吸入空気の空気量を増大させることができるため、空気量検出部によって検出される吸入空気の空気量を減少させることができる。

これにより、逆流の発生が懸念される一端側及び／又は他端側の分岐管に副吸気通路を接続した際にも、空気量検出部によって検出される吸入空気の流量特性をリニアな特性とすることができる。そのため、空気量検出部によって検出される空気量に基づいて実際に内燃機関に吸入される空気量を検出することができ、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る。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、副吸気通路は、集合部に接続される第１接続部と、
複数の分岐管のうちの一端側及び／又は他端側の分岐管に接続される第２接続部と、
前記第１接続部と前記第２接続部との間に形成され、且つ、空気量検出部の下流側に形成されて外気と連通する開口部と、
を備え、前記開口部を、前記第１接続部及び第２接続部より細管状に形成するとよい。

これにより、開口部を第１接続部及び第２接続部より細管状とすることにより、外気から副吸気通路内に導入される吸入空気の流量が絞られて適量となり、空気量検出部によって検出される吸入空気の空気量を減少させることができると共に、前記開口部を通じて塵埃等が副吸気通路に進入することを抑制することができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、複数の分岐管のうちの一端側及び／又は他端側の分岐管に副吸気通路を接続し、前記副吸気通路を吸気マニホールドの主吸気通路と連通させ、且つ、外部と連通させることにより、吸入空気が吸気マニホールドの内部に導入された際、空気量検出部によって検出される吸入空気の空気量を減少させることができる。そのため、逆流の発生が懸念される一端側及び／又は他端側の分岐管に副吸気通路を接続した際にも、空気量検出部によって検出される吸入空気量をリニアな特性で検出することが可能となり、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１４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（図２参照）。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１６の内部に形成される複数の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄにそれぞれ第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄ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がそれぞれ接続されている（図２参照）。

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が設けられ（図１参照）、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、該集合管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５０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）５２が形成され、前記吸気通路５２は、集合管３８の内部に形成される集合通路５４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５６ａ〜５６ｄとから構成されている（図２参照）。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５８が前記吸気ポート２４と対向するように配設されている（図１参照）。そして、制御部６０からの電気信号によってインジェクタ５８からインテークマニホールド３４の分岐通路５６ａ〜５６ｄ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５４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６２に一旦当たり、前記ガイド壁面６２によって左右方向に分流した後に前記タンク部４０のガイド壁面６２と略直交する壁面６２ａに沿ってそれぞれ流通する。

すなわち、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６２ａの近傍における吸入空気の圧力が、前記壁面６２ａ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６２ａ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６２ａ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６２ａ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と第４分岐管３６ｄとの間をバイパスするバイパス配管（副吸気通路）６４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第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄのうち、その端部となる位置に形成された第４分岐管３６ｄのみにバイパス配管６４が接続されている。

バイパス配管６４の一端部となる第１接続端部６６は、インテークマニホールド３４を構成するタンク部に接続され、前記タンク部４０の内部と前記バイパス配管６４の内部とが連通した状態となる。

バイパス配管６４の他端部には、略直交して二股状に分岐した分岐部６８が形成され、その分岐した一方側がインテークマニホールド３４を構成する第４分岐管３６ｄに向かって延在し、第２接続端部７０として前記第４分岐管３６ｄの管壁７２に接続されている。また、分岐部６８の分岐した他方側が、開口端部７４として前記第２接続端部７０より半径内方向に縮径した細管状に形成され、バイパス配管６４の外部に開口するように形成されている。換言すると、この開口端部７４は、外部から前記開口端部７４を通じてバイパス配管６４内へと導入される空気吸入量を所定量に絞るためのオリフィスとして機能している。このように、開口端部７４を第１接続端部６６及び第２接続端部７０より細管状とすることにより、外部からバイパス配管６４内に導入される吸入空気の流量を絞って適量とし、エアフローメータ７６（後述する）によって検出される吸入空気の空気量を減少させることができると共に、外部からの塵埃等が前記開口端部７４を通じてバイパス配管６４の内部に進入することを抑制することができる。

すなわち、バイパス配管６４を通じてタンク部４０と第４分岐管３６ｄの分岐通路５６ｄとが連通した状態となると共に、前記バイパス配管６４の開口端部７４を介して該バイパス配管６４の内部と外部とが連通して大気開放状態となる。なお、バイパス配管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。

また、バイパス配管６４において上流側となる第１接続端部６６は、前記タンク部４０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（例えば、集合管３８）に直接接続されていればよい。

さらに、前記バイパス配管６４の下流側となる第２接続端部７０は、第４分岐管３６ｄに接続される場合に限定されるものではなく、前記第２接続端部７０を前記第４分岐管３６ｄの代わりに第１分岐管３６ａに接続するようにしてもよい。これにより、バイパス配管６４をタンク部４０と第１分岐管３６ａとの間に接続し、前記タンク部４０の内部と第１分岐管３６ａの分岐通路５６ａとを連通させるようにしてもよい。

すなわち、このようなバイパス配管を前記第１及び／又は第４分岐管３６ａ、３６ｄに対して接続した際、前記第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄはタンク部４０における壁面６２ａと隣接して配置されているため、前記タンク部４０内に導入された吸入空気が第１及び／又は第４分岐管３６ａ、３６ｄからバイパス配管６４の内部へと逆流することがある。このように、バイパス配管６４は、その第２接続端部７０を接続した際に該バイパス配管６４内への吸入空気の逆流が懸念される分岐管である第１及び／又は第４分岐管３６ａ、３６ｄに接続するようにすればよい。

このタンク部４０からバイパス配管６４への吸入空気の逆流は、スロットルバルブ４２の開度に比例してその流量が大きくなる。例えば、エンジン１４の高回転時と低回転時におけるバイパス配管６４内を流通する吸入空気の空気量Ｑと、前記バイパス配管６４が接続される第４分岐管３６ｄの分岐管内の圧力Ｐとの関係を示す図７に示されるように、スロットル開度を増大させて第４分岐管３６ｄ内における圧力Ｐを大きく（負圧状態を大気圧へと近づける）した際に、バイパス配管６４を流通する吸入空気の空気量Ｑが前記圧力Ｐに比例して増大することがなく、前記空気量Ｑは略水平に推移していることが諒解される（図７中、破線ｑ１、ｑ２参照）。

すなわち、バイパス配管６４内を逆流する吸入空気の空気量が増大することにより、逆流する吸入空気の空気量は、本来のバイパス配管の上流側から下流側に向かって流通する順流方向の流れと反対方向となるため、前記順流方向に流通する吸入空気の空気量とほぼ相殺されてしまう。このため、吸入空気の空気量Ｑが圧力Ｐに比例して増大することがない。

さらに、バイパス配管６４には、第１接続端部６６と分岐部６８との間に前記バイパス配管６４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）７６が配設され、前記エアフローメータ７６は空気量検出部として機能している。

このエアフローメータ７６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７８を有し、前記検出部７８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７８の温度が変化し、前記検出部７８の温度を一定に保持させるために検出部７８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７６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６４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７６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６４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６４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。なお、ここでは、第４気筒Ｃ４に吸入空気が吸入される場合について説明する。

先ず、図２に示されるように、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。これにより、吸気バルブ２８が吸気ポート２４より離間し、且つ、第４ピストン１８ｄが下方へ変位する吸気行程において、前記第４ピストン１８ｄによるストローク変位に伴って第４シリンダ室１２ｄからの吸入負圧によってエアクリーナ４８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（図１参照）。その際、インテークマニホールド３４の吸気通路５２へと導入された吸入空気の一部が、タンク部４０から第１接続端部６６を通じて前記バイパス配管６４の内部へと導入される。

そして、吸入空気の一部が、バイパス配管６４を第２接続端部７０側（矢印Ａ方向）に向かって流通し、エアフローメータ７６によってバイパス配管６４を流通する吸入空気の空気量が検出される。なお、バイパス配管６４内を上流側から下流側（矢印Ａ方向）に向かって流通する順流の吸入空気の空気量は、エアフローメータ７６によって正の値として検出される。

また、略同時に、タンク部４０へと導入された吸入空気が、前記タンク部４０のガイド壁面６２から壁面６２ａに沿って流通し、前記壁面６２ａに隣接する第１及び第４分岐管３６ａ、３６ｄの内部へと流通する。そのため、第４分岐管３６ｄを通じて吸入空気がバイパス配管６４の第２接続端部７０から第１接続端部６６側（矢印Ｂ方向）に向かって流通する。そのため、エアフローメータ７６によってバイパス配管６４内を下流側から上流側に向かって逆流する吸入空気は順流の吸入空気の流れとは反対方向に流通するため、その空気量が負の値として検出される。

さらに、第４分岐管３６ｄの分岐通路５６ｄが第４ピストン１８ｄの変位作用下に負圧状態となることにより、バイパス配管６４の開口端部７４を通じて外気が吸入空気としてバイパス配管６４内へと導入される。前記吸入空気は、分岐部６８を介して第２接続端部７０側に順流として流通すると共に、前記分岐部６８から第１接続端部６６側（矢印Ｂ方向）に向かって逆流する。

すなわち、開口端部７４から導入された吸入空気は、分岐部６８から第２接続端部７０側と第１接続端部６６側に向かって分流し、第２接続端部７０側に流れる吸入空気の一部は、第１接続端部６６から第２接続端部７０側（矢印Ａ方向）に向かって流通する吸入空気の一部と合流した後、前記第２接続端部７０から第４分岐管３６ｄの分岐通路５６ｄに導入される。また、同時に、分岐部６８より第１接続端部６６側（図６中、矢印Ｂ方向）に向かって流通する吸入空気は、第４分岐管３６ｄからバイパス配管６４内へと逆流する吸入空気と合流してエアフローメータ７６側（矢印Ｂ方向）に向かって流通する。

換言すると、バイパス配管６４の他端部に外部に開口した開口端部７４を設け、該開口端部７４を通じて外気を吸入空気としてバイパス配管６４に流通させることにより、前記開口端部７４からの吸入空気が、第４分岐管３６ｄから第２接続端部７０を通じてバイパス配管６４の上流側に向かって逆流している吸入空気に合流させ、バイパス配管６４を逆流している吸入空気の空気量を増大させている。

これにより、バイパス配管６４に設けられたエアフローメータ７６では、第１接続端部６６から第２接続端部７０に向かって流通する順流（矢印Ａ方向）の吸入空気の空気量が検出されると共に、同時に、分岐部６８から第１接続端部６６側（矢印Ｂ方向）に向かって逆流している吸入空気の空気量も検出されている。なお、この際、第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃは、タンク部４０の壁面６２ａ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６２ａに沿って流通する吸入空気が、タンク部４０から第２及び第３分岐管３６ｂ、３６ｃに進入することがない。

図７は、エンジン１４の高回転時と低回転時におけるバイパス配管６４内を流通する吸入空気の空気量Ｑと第４分岐管３６ｄの分岐通路５６ｄの圧力Ｐとの関係を示した線図である。なお、図中に示される破線は、タンク部４０と第４分岐管３６ｄとの間に接続されているバイパス配管６４が開口端部７４を有していない場合に、エンジン１４の高回転時においてエアフローメータ７６によって検出される吸入空気量ｑ１と前記エンジン１４の低回転時において検出される吸入空気量ｑ２を示している。また、図中の実線は、本実施の形態における開口端部７４を有するバイパス配管６４が、タンク部４０と第４分岐管３６ｄとの間に接続された際のエンジン１４の高回転時における吸入空気の空気量Ｑ１と前記エンジン１４の低回転時における吸入空気の空気量Ｑ２を示している。

図７では、インテークマニホールド３４におけるタンク部４０にバイパス配管６４の第１接続端部６６を接続すると共に、第４分岐管３６ｄに対して第２接続端部７０を接続して、前記バイパス配管６４の他端部側に分岐した開口端部７４を形成して大気開放させることにより、エンジン１４の高回転時及び低回転時におけるバイパス配管６４内を流通する吸入空気の空気量Ｑ１、Ｑ２が、前記開口端部７４をもたないバイパス配管６４を採用した場合の空気量ｑ１、ｑ２と比較して全体的に減少していることが諒解される。

詳細には、第４分岐管３６ｄの分岐通路５６ｄ内の圧力Ｐが小さい状態、すなわち、第４分岐管３６ｄ内の負圧が大きい場合には、その負圧による吸引作用下に開口端部７４からバイパス配管６４へと導入される吸入空気量Ｑが増大するため、第４分岐管３６ｄから逆流してきた吸入空気の一部と合流してエアフローメータ７６側（図６中、矢印Ｂ方向）に流通する吸入空気量が多くなる。それに伴って、エアフローメータ７６によって検出される逆流方向（矢印Ｂ方向）の吸入空気量Ｑが増大する。

その結果、逆流する吸入空気の空気量はエアフローメータ７６によって負の値として検出されるため、エアフローメータ７６によって検出される吸入空気量の減少量が特に大きくなる。

そして、スロットル開度の増大に伴って圧力Ｐが増大することにより、開口端部７４をもたないバイパス配管６４を採用した場合に比べて前記吸入空気の空気量の減少量が小さくなる。換言すると、第４分岐管３６ｄの分岐通路５６ｄ内の圧力が増大するに伴って、開口端部７４をもたないバイパス配管６４を採用した場合の吸入空気の空気量の値に徐々に近づいていく。

すなわち、外部に連通した開口端部７４を有するバイパス配管６４を採用し、前記インテークマニホールド３４のタンク部４０と第４分岐管３６ｄとの間を接続することにより、該第４分岐管３６ｄの分岐通路５６ｄ内の圧力Ｐが小さい場合に、前記開口端部７４から外気をバイパス配管６４内へと導入し、該バイパス配管６４の下流側から上流側に向かって逆流させることによりバイパス配管６４内を流通する吸入空気の空気量Ｑを減少させることができる。

そのため、バイパス配管６４を流通する吸入空気の空気量Ｑ１、Ｑ２が、第４分岐管３６ｄの分岐通路５６ｄ内の圧力Ｐが小さい場合に大きく減少するため、前記第４分岐管３６ｄの圧力Ｐが増大するのに伴って徐々に増大するリニアな特性が得られることが諒解される。

これにより、バイパス配管６４を吸入空気の逆流が懸念される第４分岐管３６ｄに接続した場合でも、前記バイパス配管６４に外部と連通した開口端部７４を備えることにより、前記吸入空気の空気量を意図的に減少させることができ、特に、第４分岐管３６ｄ内の圧力Ｐが小さい場合の吸入空気の空気量を減少させてリニアな吸入空気の流量特性が得られる。その結果、実際に第４シリンダ室１２ｄに吸入される吸入空気の空気量に近い吸入空気の流量特性を得ることが可能となる。

そして、このようにバイパス配管６４の内部を上流側から下流側に向かって流通した吸入空気は、第２接続端部７０を介して再びインテークマニホールド３４の第４分岐管３６ｄへと流通して第４シリンダ室１２ｄの内部へと吸入される。

次に、このエアフローメータ７６によって検出された吸入空気の空気量が、検出信号として制御部６０へと出力され、前記制御部６０において前記検出信号に基づいて最適な燃料噴射量が演算される。その際、バイパス配管６４の開口端部７４から導入された外気によってエアフローメータ７６で検出された検出値は、本来の吸入空気量Ｑの値より所定量だけ減少した値となっているため、前記検出値を予め設定された補正値によって補正を行う。

そして、前記制御部６０において補正及び演算された燃料噴射量に基づいた制御信号がインジェクタ５８へと出力されることにより、前記インテークマニホールド３４の吸気通路５２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５８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４シリンダ室１２ｄの内部へと吸入される。

なお、バイパス配管６４の第２接続端部７０が第１分岐管３６ａに接続され、第１シリンダ室１２ａに吸入空気が吸入される吸気行程についても、上述した第４シリンダ室１２ｄに吸入空気が吸入される場合と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

以上のように、本実施の形態では、バイパス配管を接続した際に逆流の発生が懸念されるインテークマニホールド３４の第４分岐管３６ｄに対してバイパス配管６４の第２接続端部７０を接続し、前記バイパス配管６４の第１接続端部６６をタンク部４０に接続している。そして、第２接続端部７０が形成されるバイパス配管６４の他端部側に分岐部６８を形成し、その一方側に外部と連通した開口端部７４を形成している。

そして、第４分岐管３６ｄからの吸引作用下に開口端部７４から外気がバイパス配管６４へと導入され、第２接続端部７０側に向かって流れると共に、同時に、第４分岐管３６ｄからバイパス配管６４へと逆流している吸入空気と共に該バイパス配管６４を逆流させることができる。

これにより、バイパス配管６４を下流側から上流側に向かって流通する逆流方向の吸入空気の空気量を増大させることができ、前記逆流方向に流通する吸入空気が、バイパス配管６４を順流方向に流通する吸入空気に対して反対方向に流通しているため、エアフローメータ７６によって検出される吸入空気の空気量を減少させることができる、特に、第４分岐管３６ｄ内の圧力が小さい場合の吸入空気の空気量を減少させることが可能となる。

そのため、エアフローメータ７６によって検出されるバイパス配管６４を流通する吸入空気の空気量が、第４分岐管３６ｄの圧力が増大するのに比例して徐々に増大するというリニアな特性が得られる。すなわち、逆流の発生が懸念される第４分岐管３６ｄに接続されたバイパス配管６４においても、そのため、実際に第４シリンダ室１２ｄに吸入される吸入空気の空気量に近い吸入空気の流量特性を得ることができる。

その結果、エアフローメータ７６によって検出された第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入される吸入空気の空気量に基づいて燃料の噴射量を制御することにより、前記吸入空気の空気量と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。

また、開口端部７４を通じて外気をバイパス配管６４の内部に吸入空気として導入することにより、エンジン１４からインテークマニホールド３４に進入する未燃焼ガスや排気ガス再循環制御を行う際の排気ガスがバイパス配管６４の内部に進入することを防止することができ、前記バイパス配管６４に設けられたエアフローメータ７６の検出部７８に、前記未燃焼ガス等に起因する汚れが付着することを防止することができる。そのため、前記エアフローメータ７６による吸入空気の流量の検出精度の低下を効果的に阻止でき、且つ、前記エアフローメータ７６の耐久性を向上させることができる。

さらに、開口端部７４を通じてバイパス配管６４へと導入される吸入空気は、インテークマニホールド３４の吸気通路５２に流通する未燃焼ガスが含有された吸入空気や、排気ガスが含有された吸入空気よりきれいであるため、前記開口端部７４を通じて導入される吸入空気によってバイパス配管６４の内部が常に清潔に保たれる。外気が前記流通した場合においても、前記未燃焼ガス等がバイパス配管６４の内部に流入することを阻止することができる。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の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断面図である。 第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。 図２のバイパス配管と第４分岐管との接続部位近傍の拡大縦断面図である。 エンジンにおいて第４気筒に吸入空気が吸入される際の吸入空気量と第４分岐管内の圧力との関係を示す特性曲線図である。

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 １６…エンジン本体
１８ａ〜１８ｄ…第１〜第４ピストン ２０…コネクティングロッド
２２…クランクシャフト 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 ５６ａ〜５６ｄ…分岐通路
６０…制御部 ６４…バイパス配管
６６…第１接続端部 ６８…分岐部
７０…第２接続端部 ７４…開口端部
７６…エアフローメータ ７８…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及びタンク部とを含む集合部とを有し、前記集合部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、並列に配設された複数の分岐管のうちの一端側及び／又は他端側の分岐管と、前記集合部とに接続されて前記主吸気通路と連通し、且つ、外気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記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記副吸気通路は、前記集合部に接続される第１接続部と、
   前記複数の分岐管のうちの一端側及び／又は他端側の分岐管に接続される第２接続部と、
   前記第１接続部と前記第２接続部との間に形成され、且つ、前記空気量検出部の下流側に形成されて外気と連通する開口部と、
   を備え、
   前記開口部は、前記第１接続部及び第２接続部より細管状に形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

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