JP4581314B2 - Multi-cylinder engine intake system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジンの吸気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、吸気通路を低速用通路と高速用通路とから構成すると共に、該両通路合流部に切換弁を設け、該切換弁によって吸気通路長をエンジン回転数に応じて切換え、吸気行程中のピストンの下降によって生じる圧力変化の振動数(エンジン回転数)と吸気通路長・シリンダ容積とで決まる吸気系の固有振動数とを同調させることで得られるいわゆる吸気慣性効果によって吸気体積効率を向上して高出力化を図ることが知られている。(例えば、特公平5−78651号公報参照)
このような吸気慣性効果を利用したエンジンにおいては、この吸気慣性効果の利用による出力向上領域を拡大するため、より高回転域でもこの固有振動数と同調するように、高速用通路長をより短くしたいという要求がある。このような要求を満足するためには、低速用通路と高速用通路とが合流する合流部をできる限りエンジンに近接した吸気通路下流側に位置することが望まれる。これは、合流部をできる限り吸気通路下流側に位置させることによって、合流部からエンジンまでの高速用通路長を短くすることができ、高速用通路全体の長さを短くできるからである。
また、各気筒毎にスロットル弁を配置してスロットル弁をエンジンに近接させるいわゆる多連スロットル弁によって、加速応答性を向上させることが知られている。このような多連スロットル弁においては、加速応答性をより向上するため、スロットル弁をできる限りエンジンに近接した吸気通路下流側に位置したいという要求がある。これは、スロットル弁下流の吸気通路容積を減少でき、加速応答性を向上できるからである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記前者の吸気慣性効果を利用したエンジンに、後者の多連スロットル弁を適用した場合、上述のように通路長切換用の切換弁とスロットル弁とのいずれの弁もできる限り吸気通路下流側に位置させたいという要求があるものの、上記両弁をできる限り吸気通路下流側に配置しようとしても弁は直列配置になるため、いずれかの弁は吸気通路上流側(エンジンから離れる方向)に位置せざるを得ない。従って、上流側に位置する弁にとっては、高速用通路の通路長が長くなる若しくは吸気通路下流の容積が大きくなり、吸気慣性効果若しくは加速応答性が損なわれ、両者の要求を両立することができないという問題がある。また、弁の数も増加し、組付け部品点数が増加するという問題がある。
【0004】
本発明は、以上のような課題に勘案してなされたもので、その目的は、エンジン組付け部品点数を増加させることなく吸気慣性効果と加速応答性との両立が図れる多気筒エンジンの吸気装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明にあってはその解決手法として次のようにしてある。すなわち、本発明の第1の構成において、
通路長が長い低速用通路と通路長が短い高速用通路とを有する独立吸気通路が各気筒毎に備えられ、該各独立吸気通路の低速用通路及び高速用通路の各上流端は吸気集合部に接続されるとともに、上記各独立吸気通路の低速用通路及び高速用通路の各下流端は合流部で合流された後低速用通路と高速用通路とを兼用する共通吸気通路を介して各気筒の吸気ポートに接続されるもので、かつ上記合流部には上記共通吸気通路に対する上記低速用通路及び高速用通路の連通状態を運転状態に応じて切換える切換弁が備えられた多気筒エンジンの吸気装置において、上記切換弁は略L字形状に形成されるとともに、上記切換弁の弁軸の同軸上には上記切換弁の略L字形状範囲内において上記切換弁とは独立して作動する板状のスロットル弁が備えられる、
ようにしてある。
本発明の第1の構成によれば、切換弁とスロットル弁とを同軸上に配置したことによって、両弁を共に吸気通路下流側に配置することができ、吸気慣性効果と加速応答性との両立を図ることができる。また、弁軸の共通化が図れ、エンジン組付け部品点数の増加を抑制することができる。また、切換弁をL字形状として該L字形状範囲内においてスロットル弁を作動するようにしたため、切換弁の作動とスロットル弁の作動との干渉を招くことなく両弁の作動を両立できる。
【0006】
また、本発明の第2の構成において、上記各合流部は、気筒配列方向の一端側からみて上記各合流部が重なるように気筒配列方向に順次配置され、かつ上記各合流部における通路壁には上記切換弁の弁軸が気筒配列方向に延設される、
ようにしてある。
本発明の第2の構成によれば、弁軸を通路壁に配置することによって、弁軸が吸気通路内に位置することがなく、吸気抵抗を低減することができる。
【0007】
また、本発明の第3の構成において、上記低速用通路はエンジン下方側から上方側に向かって延びた後上記合流部に合流され、上記高速用通路はエンジン上方側から下方側に向かって延びた後上記合流部に合流され、上記共通吸気通路は上記合流部からエンジン下方側へ湾曲して各吸気ポートに接続されて、燃焼室内に流入される空気に縦渦を生成させるものであって、
上記スロットル弁は、上記切換弁が高速用通路を閉じ低速用通路を開いている状態におけるスロットル弁略全開時、上記低速用通路の上方側通路壁延長線上に略沿うように位置し、かつその先端が下方側に屈曲形成される、
ようにしてある。
本発明の第3の構成によれば、低速用通路連通時、スロットル弁の全開位置が低速用通路の上方側通路壁延長線上に沿って位置することによってスロットル弁が該通路壁の一部を構成することになり、低速用通路内からの空気流を順次合流部、共通吸気通路及び吸気ポートにスムースに案内できる。また、スロットル弁先端が下流側に屈曲されていることから、空気流をエンジン下方方向にスムースに案内することができ、縦渦生成を助長できる。
【0008】
また、本発明の第4の構成において、上記スロットル弁には、上記切換弁の上記共通吸気通路に対する上記低速用通路及び高速用通路の連通状態の切換えに応じてスロットル弁の全閉位置と全開位置との関係を切換え、スロットル弁の作動方向を切換えるスロットル弁制御手段が備えられる、
ようにしてある。
本発明の第4の構成によれば、共通吸気通路に対して連通される通路が低速用通路か高速用通路かに拘わらずスロットル弁の全閉位置、全開位置及び作動方向を適切に設定でき、スロットル弁による吸気量調整が適切に行われる。
【0009】
また、本発明の第5の構成において、通路長が長い低速用通路と通路長が短い高速用通路とを有する独立吸気通路が各気筒毎に備えられ、該各独立吸気通路の低速用通路及び高速用通路の各上流端は吸気集合部に接続されるとともに、上記各独立吸気通路の低速用通路及び高速用通路の各下流端は合流部で合流された後低速用通路と高速用通路とを兼用する共通吸気通路を介して各気筒の吸気ポートに接続されるもので、かつ上記合流部には上記共通吸気通路に対する上記低速用通路及び高速用通路の連通状態を運転状態に応じて切換える切換弁が備えられた多気筒エンジンの吸気装置において、
上記切換弁は円筒形状のロータリーバルブから構成されるとともに、上記切換弁の弁軸の同軸上には上記切換弁とは独立して作動する円筒形状のロータリーバルブから構成されるスロットル弁が備えられる、
ようにしてある。
本発明の第5の構成によれば、板状スロットル弁のように吸気通路切換えに伴う全閉位置、全開位置及び作動方向の切換えの必要性がなく、吸気通路切換え時のスロットル弁作動方向変更に伴う空気量変動を抑制できる。また、切換弁とスロットル弁とが二重のロータリバルブに集約されることから該両弁の品質管理が容易になる。
【0010】
また、本発明の第6の構成において、上記低速用通路はエンジン下方側から上方側に向かって延びた後上記合流部に合流され、上記高速用通路はエンジン上方側から下方側に向かって延びた後上記合流部に合流され、上記共通吸気通路はエンジン下方側へ湾曲して各吸気ポートに接続されて、燃焼室内に流入される空気に縦渦を生成させるものであって、
上記スロットル弁の開弁方向を、上記合流部における上方側から下方側に向けて次第に開くように設定する、
ようにしてある。
本発明の第6の構成によれば、スロットル弁開度が小さい場合でも、合流部上方側の空気の流れが許容されるため、空気流の主流となる低速用通路、合流部、共通吸気通路及び吸気ポートの各通路内上方側の流れが常に許容され、スロットル開度に拘わらず縦渦生成を助長できる。
【0011】
また、本発明の第7の構成において、通路長が長い低速用通路と通路長が短い高速用通路とを有する独立吸気通路が各気筒毎に備えられ、該各独立吸気通路の低速用通路及び高速用通路の各上流端は吸気集合部に接続されるとともに、上記各独立吸気通路の低速用通路及び高速用通路の各下流端は合流部で合流された後低速用通路と高速用通路とを兼用する共通吸気通路を介して各気筒の吸気ポートに接続されるもので、かつ上記合流部には上記共通吸気通路に対する上記低速用通路及び高速用通路との連通状態を運転状態に応じて切換える切換弁が備えられた多気筒エンジンの吸気装置において、
上記切換弁の弁軸の同軸上には上記切換弁とは独立して作動するスロットル弁が備えられる、
ようにしてある。
本発明の第7の構成によれば、切換弁とスロットル弁とを同軸上に配置したことによって、両弁を共に吸気通路下流側に配置することができ、吸気慣性効果と加速応答性との両立を図ることができる。また、弁軸の共通化が図れ、エンジン組付け部品点数の増加を抑制することができる。
【0012】
また、本発明の第8の構成において、上記低速用通路は、上記吸気集合部から合流部までの各低速用通路長が略同一となるように上記吸気集合部で束ねる、
ようにしてある。
まず、各気筒の吸気通路長が不均等であると、吸気音の発生や気筒間の吸気分配性悪化につながるため、各気筒の吸気通路長を均等化したいという要求がある。
ところで、各気筒の切換弁やスロットル弁を1つの軸で駆動するためには、弁軸を気筒配列方向に延設する必要があり、そのためには、切換弁やスロットル弁が配置される集合部を気筒配列方向の一端側からみて各合流部が重なる並行配置が必要となる。
ところが、上記各合流部がエンジンから離れる程、合流部から吸気集合部までの距離が短くなり(スペースが狭くなり)、合流部から吸気集合部までの間において各気筒の低速用通路、高速用通路の湾曲度合等通路配置の制約が大きくなるため、各気筒の吸気通路長を均一にすることが困難になる。
本発明の第8の構成によれば、切換弁とスロットル弁とを同軸上に配置したことによって、両弁を共に可及的に吸気通路下流側に配置することができる(エンジンに近接させることができる)。そのため、各合流部が重なる並行配置は、吸気通路下流端近傍のみでよい。従って、合流部から吸気集合部までの距離を長くできるため(スペースを広くできるため)、合流部から吸気集合部までの間において通路長を略均一になるように束ねることができ、通路長が不均等であることによる吸気音の発生抑制や、気筒間の吸気分配性を向上ことができる。
【0013】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジン組付け部品点数を増加させることなく吸気慣性効果と加速応答性との両立が図れる。
【0014】
【発明の実施の形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0016】
(第1の実施形態)
図1〜図6は、第1の実施形態に関する吸気装置を示しており、4気筒エンジンの吸気マニホールドMに適用した例を示している。
【0017】
吸気マニホールドMの正面図である図1において、吸気マニホールドMは、各気筒毎に設けられた独立吸気通路1〜4と、その上流側にある吸気集合部5と、吸気集合部5の上流側にあるサージタンク6とを備えている。
吸気集合部5は、吸気集合部5及びサージタンク6の斜視図である図2にも示されるように、横方向にサージタンク6の幅よりも短い幅を有し、略水平に形成される上辺部分5aと、この上辺部分5aの両側に下方に向かって次第に幅が広がる第1斜辺部分5bと、この第1斜辺部分5bより下方側に向かって次第に幅が狭まる第2斜辺部分5cとから形成される。
【0018】
各独立吸気通路1〜4は、図1、図1の上側から吸気マニホールドMを見た平面図である図3及び図3のIV−IV断面図である図4(ただし、吸気集合部、サージタンクの図示は省略)に示されるように、各々低速用通路と高速用通路とから構成される。つまり、第1気筒に対しては第1低速用通路1aと、第1高速用通路1bとが接続され、第2気筒に対しては第2低速用通路2aと、第2高速用通路2bとが接続され、第3気筒に対しては第3低速用通路3aと、第3高速用通路3bとが接続され、第4気筒に対しては第4低速用通路4aと、第4高速用通路4bとが接続されている。
【0019】
各通路の上流側は、図2に示されるように、吸気集合部5に接続されており、第1〜第4低速用通路1a〜4aは、吸気集合部5の側面5dに形成された接続部1c〜4cに接続され、第1高速用通路1bは一方の第1斜辺部分5bに形成された接続部1dに接続され、第2、第3高速用通路2b、3bは上辺部分5aに形成された接続部2d、3dに接続され、第4高速用通路4aは他方の第1斜辺部分5bに形成された接続部4dに接続される。
また、各通路の下流側は、吸気マニホールドMを図1の一側側(図1紙面上左側)からみた側面図である図5及び吸気マニホールドMをエンジン本体に接続した状態における断面図である図6に示されるように、各低速用通路1a〜4aと高速用通路1b〜4bとが下流側の合流部7で合流された後、吸気マニホールドMとは別体に形成された共通通路8を介して各気筒の吸気ポート9に接続される。
上記各低速用通路1a〜4aは、図4に示されるように、各低速用通路毎に湾曲形状や湾曲度合を異ならせ、吸気集合部5〜合流部8までの間の通路長が各通路で等しくなるように設定されている。
【0020】
図1、図3、図5における10は、後述するスロットル弁12を駆動するためのモータで、11は、後述する切換弁13を駆動するためのモータである。
【0021】
図5、図6において、低速用通路1a〜4aは、エンジン下方側から上方側に向かって延びた後合流部7に合流され、高速用通路1b〜4bは、エンジン上方側から下方側に向かって延びた後合流部7に合流される。合流部7からは共通吸気通路8が若干エンジン上方へ湾曲した後再びエンジン下方側へ湾曲し、エンジン下方側へ湾曲形成された吸気ポート9に滑らかに接続される。
このような通路構成によって、低速用通路1a〜4a使用時は、低速用通路1a〜4a、合流部7、共通吸気通路8及び吸気ポート9の順に空気が流れ、燃焼室14に流入される空気に縦渦が生成される。
【0022】
合流部7には、スロットル弁12と、切換弁13とが配置される。
合流部7は、吸気マニホールドMよりも吸気ポート9に近接配置される共通吸気通路8内に配置されるため、合流部7及び各弁12、13は吸気ポート9(エンジン)に極力近接して配置される。
スロットル弁12は、板上に形成されるとともに、その先端部がエンジン下方側へ屈曲形成され、切換弁13は、略L字形状に形成される。
上記スロットル弁12の駆動軸12aは、合流部7の合流部壁7a内に配置されるとともに、各合流部7の各合流部壁7aを貫通して気筒配列方向に延設される。
切換弁13の駆動軸13aは、スロットル弁12の駆動軸12a外周に同心軸上に配置され、スロットル弁12の駆動軸12aと同様、合流部7の合流部壁7a内に配置されるとともに、各合流部7の各合流部壁7aを貫通して気筒配列方向に延設される。
上記スロットル弁12と、切換弁13とは、各々モータ10、11によって互いに独立して作動される。
【0023】
スロットル弁12は、切換弁13のL字形状内で全閉から全開まで作動される。例えば、図6では、切換弁13により低速用通路1a〜4aが開かれるとともに、高速用通路4a〜4bが閉じられた状態で、スロットル弁12が全開位置にある場合を示しており、スロットル弁12は、波線で示される全閉位置から実線で示される全開位置までアクセル開度等の各種入力信号に応じて開作動される。
上記の状態から切換弁13の位置が切換えられ、切換弁13により低速用通路1a〜4aが閉じられるとともに、高速用通路1b〜4bが開かれた時は、上記の状態に対し、スロットル弁12の全閉位置と全開位置とが逆転される。つまり、低速用通路1a〜4aが開いている時は全閉位置とされる波線の位置が全開位置とされるとともに、全開位置とされる実線の位置が全閉位置とされ、スロットル弁12の作動方向が上記の状態に対し、逆方向とされる。
また、低速用通路1a〜4a使用時におけるスロットル弁12全開位置は、図6実線で示されるように、低速用通路1a〜4aの上方側通路壁1e〜4eの延長線に略沿うように位置される。
【0024】
切換弁13は、エンジン回転数が低い時、低速用通路1a〜4aを開くとともに、高速用通路1b〜4bを閉じ、エンジン回転数が高い時、低速用通路1a〜4aを閉じるとともに、高速用通路1b〜4bを開くようにその位置が制御される。
【0025】
以下、上述したスロットル弁12と、切換13弁との制御を図7〜9に基づいて説明する。
【0026】
図7において、100は、エンジンコントロールユニット(ECU)であり、エンジン回転数センサ101、アクセル開度センサ102等のスロットル弁12、切換弁13を制御するために必要な各種センサの信号が入力される。
そして、スロットル弁12駆動用のモータ10、切換弁13駆動用のモータ11は、エンジンコントロールユニット(ECU)100によって以下のように制御される。
【0027】
(スロットル弁制御)
図8において、ステップS1では、エンジン回転数センサ101、アクセル開度センサ102等の各種センサの信号を読込む。続く、ステップS2では、切換弁13が低速用通路1a〜4aを開き、高速用通路1b〜4bを閉じる低速領域か否か判定する。ステップS2では、エンジン回転数が設定回転数(例えば、3000rpm)以下の時低速領域として判定する。ステップS2でYESと判定された時は、ステップS3に進み、スロットル弁12を低速用全閉位置に設定する。この低速用全閉位置は、図6中波線で示される位置である。ステップS2でNOと判定された時は、ステップS4に進み、スロットル弁12を高速用全閉位置に設定する。この高速用全閉位置は、図6中実線で示される位置である。
【0028】
ステップS5では、アクセル開度等に応じて目標スロットル弁開度を設定し、ステップS6では、ステップ5で設定された目標スロットル開度に応じてモータ10を駆動する。ステップ5では、モータ10の駆動方向がステップS3、S4で設定された全閉位置に応じて切換えられる。
【0029】
(切換弁制御)
図9において、ステップS10では、エンジン回転数センサ101、アクセル開度センサ102等の各種センサの信号を読込む。続く、ステップS20では、切換弁13が低速用通路1a〜4aを開き、高速用通路1b〜4bを閉じる低速領域か否か判定する。ステップS20では、エンジン回転数が設定回転数(例えば、3000rpm)以下の時低速領域として判定する。
【0030】
ステップS20でYESと判定された時は、ステップS30に進み、低速用通路1a〜4aを開き、高速用通路1b〜4bを閉じるよう切換弁13の位置を制御する。ステップS20でNOと判定された時は、ステップS40に進み、低速用通路1a〜4aを閉じ、高速用通路1b〜4bを開くよう切換弁13の位置を制御する。
【0031】
第1の実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
【0032】
スロットル弁12の駆動軸12aと、切換弁13の駆動軸13aとを同軸心上に配置したことにより、両弁12、13を共に吸気通路下流側に配置することができ、吸気慣性効果と加速応答性との両立が図れる。
また、両弁12、13の弁軸12a、13aの共通化が図れ、エンジン組付け部品点数の増加を抑制することができる。
【0033】
スロットル弁12の駆動軸12aと、切換弁13の駆動軸13aとが合流部7の合流部壁7a内に配置されることから、弁軸12a、13aが吸気通路内に位置することがなく、吸気抵抗を低減することができる。
【0034】
低速用通路1a〜4a使用時、スロットル弁12の全開位置が低速用通路1a〜4aの上方側通路壁1e〜4eの延長線上に沿って位置することによってスロットル弁12が通路壁の一部を構成することになり、低速用通路1a〜4aからの空気流を順次、合流部7、共通吸気通路8及び吸気ポート9にスムースに案内することができる。
また、スロットル弁12の先端がエンジン下方側に屈曲されていることから、空気流をエンジン下方方向にスムースに案内することができ、縦渦の生成を助長できる。
【0035】
スロットル弁12の全閉位置と全開位置とが低速用通路1a〜4aが使用されている時と、高速用通路1b〜4bとが使用されている時とで切換えられるため、使用通路の状態に拘わらずスロットル弁12による空気量の調整を適切に行うことができる。
【0036】
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、基本的な構成は第1の実施の形態と同様であって、スロットル弁12と切換弁13とが共に円筒形状のロータリーバルブから構成される点が第1の実施の形態と異なる。
以下、この異なる点を図10に基づいて説明する。
尚、図10は、図6に対応する断面図である。
【0037】
合流部7には、円筒形状のロータリーバルブから構成されるスロットル弁12と、円筒形状のロータリーバルブから構成される切換弁13とが配置されている。
切換弁13は、スロットル弁12の外周に同心円上に配置されており、両弁12、13とは互いに独立して作動される。
【0038】
スロットル弁12は、空気流入口12a、低速用空気量調整部12b及び高速用空気量調整部12cとを有しており、図10紙面上において時計周りに回転することによって、空気量を調整するようになっている。例えば、低速用通路1a〜4a使用時は、低速用空気量調整部12bが時計周りに回転することによって、空気流入口12aの開口面積を合流部7上方側から下方側に向けて次第に拡大し、空気量を増量するようになっている。また、高速用通路1b〜4b使用時は、高速用空気量調整部12cが時計周りに回転することによって、空気流入口12aの開口面積を合流部7上方側から下方側に向けて次第に拡大し、空気量を増量するようになっている。
【0039】
切換弁13は、空気流入口13a、低速用通路遮断部13b及び高速用通路遮断部13cとを有しており、図10紙面上において反時計周りに回転することによって、合流部7において共通吸気通路8に対する低速用通路1a〜4aと高速用通路1b〜4bとの連通状態を切換えるようになっている。
尚、図10では切換弁13によって高速用通路1b〜4bを閉じるとともに、低速用通路1a〜4aを開いた状態で、スロットル弁12の低速用空気量調整部12bを略全開にした状態を示している。(低速用空気量調整部12bの全閉位置は、合流部7における低速用通路1a〜4aを略全て閉じるよう、図10実線で示す空気流入口12aと略同じ位置となる。)
【0040】
第2の実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
【0041】
スロットル弁12と、切換13弁とを共に円筒状のロータリーバルブから構成したことによって、第1の実施形態のように、スロットル弁12の全開位置と全閉位置とを切換える必要がなく、該切換えに伴う空気量変動を抑制することができる。
また、スロットル弁12と、切換13弁とが二重のロータリーバルブに集約されることから、両弁12、13の品質管理が容易になる。
【0042】
スロットル弁12を合流部7の上方側から下方側に向けて次第に開くようにしているため、低速用通路1a〜4a使用時、スロットル弁12の開度が小さい場合であっても低速用通路1a〜4aの上方側の流れが常時許容される。従って、空気流の主流となる低速用通路1a〜4a、合流部7、共通吸気通路8及び吸気ポートの各通路内での上方側の流れが常に許容され、スロットル弁開度に拘わらず縦渦生成を助長できる。
【0043】
本発明の実施の形態では、4気筒エンジンの例を示したが、V形6気筒エンジン等その他の気筒数のエンジンに適用しても良い。また、共通吸気通路8を吸気マニホールドMとは別体に形成した例を示したが、一体形成でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】吸気マニホールドMを正面から見た正面図、。
【図2】吸気集合部、サージタンクの斜視図。
【図3】図1の上側から吸気マニホールドMを見た平面図。
【図4】図3のIV−IV断面図。
【図5】吸気マニホールドMを図1の一側側からみた側面図。
【図6】第1の実施形態に係る吸気マニホールドMの断面図。
【図7】制御ブロック図。
【図8】スロットル弁の制御フローチャート。
【図9】切換弁の制御フローチャート。
【図10】第2の実施形態に係る吸気マニホールドMの断面図で、図6に対応する断面図。
【符号の説明】
1a〜4a:低速用通路
1b〜4b:高速用通路
5:吸気集合部
7:合流部
8:共通吸気通路
9:吸気ポート
12:スロットル弁
13:切換弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake device for a multi-cylinder engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the intake passage is composed of a low-speed passage and a high-speed passage, and a switching valve is provided at the joint portion of both passages, and the switching passage is used to switch the length of the intake passage according to the engine speed, and during the intake stroke. The intake volume efficiency is improved by the so-called intake inertia effect obtained by synchronizing the frequency of the pressure change (engine speed) caused by the lowering of the piston with the natural frequency of the intake system determined by the intake passage length and cylinder volume. It is known to increase output. (For example, see Japanese Patent Publication No. 5-78651)
In an engine using such an intake inertia effect, in order to expand the output improvement region by using this intake inertia effect, the high-speed passage length is made shorter so that it synchronizes with this natural frequency even in a higher rotation range. There is a demand to do. In order to satisfy such a requirement, it is desirable that the junction where the low-speed passage and the high-speed passage join are located as close to the engine as possible on the downstream side of the intake passage. This is because the high-speed passage length from the merging portion to the engine can be shortened and the overall length of the high-speed passage can be shortened by positioning the merge portion as downstream as possible from the intake passage.
It is also known to improve acceleration response by a so-called multiple throttle valve in which a throttle valve is arranged for each cylinder so that the throttle valve is close to the engine. In such a multiple throttle valve, there is a demand to position the throttle valve on the downstream side of the intake passage as close to the engine as possible in order to further improve the acceleration response. This is because the intake passage volume downstream of the throttle valve can be reduced and acceleration response can be improved.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the latter multiple throttle valve is applied to the engine using the intake inertia effect of the former, as described above, both the switching valve for switching the passage length and the throttle valve are as downstream as possible. Although there is a demand to position the valves on the side, the valves are arranged in series even if trying to place both valves as downstream as possible in the intake passage, so one of the valves is located upstream of the intake passage (in the direction away from the engine). It must be located. Therefore, for the valve located on the upstream side, the passage length of the high-speed passage is increased or the volume downstream of the intake passage is increased, the intake inertia effect or acceleration response is impaired, and both requirements cannot be satisfied. There is a problem. Moreover, there is a problem that the number of valves increases and the number of parts to be assembled increases.
[0004]
The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an intake device for a multi-cylinder engine that can achieve both an intake inertia effect and an acceleration response without increasing the number of engine assembly parts. Is to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides the following solution as a solution. That is, in the first configuration of the present invention,
An independent intake passage having a low speed passage with a long passage length and a high speed passage with a short passage length is provided for each cylinder, and each upstream end of the low speed passage and the high speed passage of each independent intake passage is an intake air collecting portion. And the downstream ends of the low-speed passages and the high-speed passages of the independent intake passages are joined to each other through a common intake passage that serves as both the low-speed passage and the high-speed passage after being joined at the junction. Intake of a multi-cylinder engine connected to the intake port of the multi-cylinder engine provided with a switching valve that switches the communication state of the low-speed passage and the high-speed passage to the common intake passage according to the operating state. In the apparatus, the switching valve is formed in a substantially L-shape, and a plate that operates independently of the switching valve within a substantially L-shaped range of the switching valve coaxially with the valve shaft of the switching valve. Equipped with a throttle valve That,
It is like that.
According to the first configuration of the present invention, since the switching valve and the throttle valve are arranged coaxially, both valves can be arranged on the downstream side of the intake passage, and the intake inertia effect and the acceleration response can be reduced. Both can be achieved. Further, the valve shaft can be shared, and an increase in the number of engine assembly parts can be suppressed. Further, since the switching valve is L-shaped and the throttle valve is operated within the L-shaped range, both valves can be operated without causing interference between the switching valve operation and the throttle valve operation.
[0006]
Further, in the second configuration of the present invention, the merging portions are sequentially arranged in the cylinder arrangement direction so that the merging portions overlap each other when viewed from one end side in the cylinder arrangement direction, and are formed on the passage walls in the merging portions. The valve shaft of the switching valve extends in the cylinder arrangement direction.
It is like that.
According to the second configuration of the present invention, by disposing the valve shaft on the passage wall, the valve shaft is not positioned in the intake passage, and the intake resistance can be reduced.
[0007]
In the third configuration of the present invention, the low speed passage extends from the lower side of the engine toward the upper side and then joins the merging portion, and the high speed passage extends from the upper side of the engine toward the lower side. After that, the common intake passage is bent from the merge portion to the engine lower side and connected to each intake port to generate a vertical vortex in the air flowing into the combustion chamber. ,
The throttle valve is located substantially along the upper passage wall extension line of the low-speed passage when the throttle valve is substantially fully opened in a state where the high-speed passage is closed and the low-speed passage is opened. The tip is bent downward,
It is like that.
According to the third configuration of the present invention, when the low-speed passage is in communication, the throttle valve is located along the upper passage wall extension line of the low-speed passage when the throttle valve is fully opened. As a result, the air flow from the low-speed passage can be smoothly guided sequentially to the merging portion, the common intake passage, and the intake port. Further, since the tip of the throttle valve is bent downstream, the air flow can be smoothly guided downward in the engine, and longitudinal vortex generation can be promoted.
[0008]
In the fourth configuration of the present invention, the throttle valve may include a fully closed position and a fully opened position of the throttle valve in accordance with switching of the communication state of the low speed passage and the high speed passage with respect to the common intake passage of the switching valve. Throttle valve control means for switching the relationship with the position and switching the operating direction of the throttle valve is provided.
It is like that.
According to the fourth configuration of the present invention, the fully closed position, the fully opened position, and the operating direction of the throttle valve can be appropriately set regardless of whether the passage communicated with the common intake passage is the low speed passage or the high speed passage. Intake amount adjustment by the throttle valve is appropriately performed.
[0009]
Further, in the fifth configuration of the present invention, an independent intake passage having a low speed passage having a long passage length and a high speed passage having a short passage length is provided for each cylinder, and the low speed passage of each of the independent intake passages and Each upstream end of the high speed passage is connected to an intake air collecting portion, and each of the low speed passages of the independent intake passages and each downstream end of the high speed passage is joined at the junction, and then the low speed passage and the high speed passage Are connected to the intake port of each cylinder via a common intake passage that also serves as the engine, and the connecting portion switches the communication state of the low-speed passage and the high-speed passage to the common intake passage according to the operating state. In an intake device of a multi-cylinder engine provided with a switching valve,
The switching valve is composed of a cylindrical rotary valve, and a throttle valve composed of a cylindrical rotary valve that operates independently of the switching valve is provided coaxially with the valve shaft of the switching valve. ,
It is like that.
According to the fifth configuration of the present invention, there is no need to switch the fully closed position, the fully opened position and the operation direction when switching the intake passage as in the case of the plate-like throttle valve, and the throttle valve operating direction is changed when the intake passage is switched It is possible to suppress the air amount fluctuation accompanying the. Further, since the switching valve and the throttle valve are integrated into a double rotary valve, the quality control of both valves becomes easy.
[0010]
In the sixth configuration of the present invention, the low speed passage extends from the lower side of the engine toward the upper side and then joins the merging portion, and the high speed passage extends from the upper side of the engine toward the lower side. And then joined to the joining portion, the common intake passage is curved downward on the engine and connected to each intake port to generate a vertical vortex in the air flowing into the combustion chamber,
The opening direction of the throttle valve is set so as to gradually open from the upper side to the lower side in the junction.
It is like that.
According to the sixth configuration of the present invention, even when the throttle valve opening is small, the flow of air above the merging portion is allowed. Therefore, the low-speed passage, the merging portion, and the common intake passage that become the main flow of the air flow In addition, the upward flow in each passage of the intake port is always allowed, and longitudinal vortex generation can be promoted regardless of the throttle opening.
[0011]
Further, in the seventh configuration of the present invention, an independent intake passage having a low speed passage having a long passage length and a high speed passage having a short passage length is provided for each cylinder, and the low speed passage of each of the independent intake passages and Each upstream end of the high speed passage is connected to an intake air collecting portion, and each of the low speed passages of the independent intake passages and each downstream end of the high speed passage is joined at the junction, and then the low speed passage and the high speed passage Are connected to the intake ports of the cylinders via a common intake passage that also serves as an engine, and the joining portion communicates with the low-speed passage and the high-speed passage with respect to the common intake passage according to operating conditions. In an intake device of a multi-cylinder engine provided with a switching valve for switching,
A throttle valve that operates independently of the switching valve is provided on the same axis as the valve shaft of the switching valve.
It is like that.
According to the seventh configuration of the present invention, since the switching valve and the throttle valve are arranged coaxially, both valves can be arranged on the downstream side of the intake passage, and the intake inertia effect and the acceleration response can be reduced. Both can be achieved. Further, the valve shaft can be shared, and an increase in the number of engine assembly parts can be suppressed.
[0012]
Further, in the eighth configuration of the present invention, the low speed passage is bundled at the intake air collecting portion so that the low speed passage lengths from the intake air collecting portion to the merging portion are substantially the same.
It is like that.
First, if the intake passage lengths of the cylinders are not uniform, it will lead to the generation of intake noise and the deterioration of the intake distribution between the cylinders, so there is a demand for equalizing the intake passage lengths of the cylinders.
By the way, in order to drive the switching valve and the throttle valve of each cylinder with one shaft, it is necessary to extend the valve shaft in the cylinder arrangement direction, and for this purpose, a collecting portion where the switching valve and the throttle valve are arranged. When viewed from one end side in the cylinder arrangement direction, a parallel arrangement is required in which the merging portions overlap.
However, the distance from the merging section to the intake manifold becomes shorter as the merging sections move away from the engine (the space becomes narrower). Since restrictions on the passage arrangement such as the degree of curvature of the passages are increased, it is difficult to make the intake passage lengths of the cylinders uniform.
According to the eighth configuration of the present invention, since the switching valve and the throttle valve are arranged coaxially, both valves can be arranged as downstream as possible in the intake passage (being close to the engine). Can do). Therefore, the parallel arrangement in which the merging portions overlap with each other may be only in the vicinity of the downstream end of the intake passage. Accordingly, since the distance from the merging portion to the intake air collecting portion can be increased (because the space can be widened), the passage length can be bundled so as to be substantially uniform between the merging portion and the intake air collecting portion. It is possible to suppress the generation of intake noise due to the non-uniformity and to improve the intake distribution between the cylinders.
[0013]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to achieve both the intake inertia effect and the acceleration response without increasing the number of engine assembly parts.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0015]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
(First embodiment)
FIGS. 1-6 has shown the intake device regarding 1st Embodiment, and has shown the example applied to the intake manifold M of a 4-cylinder engine.
[0017]
In FIG. 1, which is a front view of the intake manifold M, the intake manifold M includes
As shown in FIG. 2 which is a perspective view of the intake
[0018]
Each of the
[0019]
As shown in FIG. 2, the upstream side of each passage is connected to the intake
Further, the downstream side of each passage is a side view of the intake manifold M as viewed from one side of FIG. 1 (the left side in FIG. 1), and a cross-sectional view of the intake manifold M connected to the engine body. As shown in FIG. 6, after the
As shown in FIG. 4, the low-
[0020]
1, 3, and 5, 10 is a motor for driving a
[0021]
5 and 6, the
With such a passage configuration, when the
[0022]
A
Since the merging
The
The
The
The
[0023]
The
When the position of the switching
Further, the
[0024]
The switching
[0025]
Hereinafter, control of the
[0026]
In FIG. 7,
The
[0027]
(Throttle valve control)
In FIG. 8, in step S1, signals from various sensors such as the
[0028]
In step S5, the target throttle valve opening is set according to the accelerator opening and the like, and in step S6, the
[0029]
(Switching valve control)
In FIG. 9, in step S10, signals from various sensors such as the
[0030]
When YES is determined in step S20, the process proceeds to step S30, and the position of the switching
[0031]
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0032]
By arranging the
Further, the
[0033]
Since the
[0034]
When the low-
Further, since the tip of the
[0035]
Since the
[0036]
(Second Embodiment)
The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and both the
Hereinafter, this different point will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to FIG.
[0037]
In the merging
The switching
[0038]
The
[0039]
The switching
FIG. 10 shows a state where the
[0040]
According to the second embodiment, the following effects can be obtained.
[0041]
Since both the
Further, since the
[0042]
Since the
[0043]
In the embodiment of the present invention, an example of a four-cylinder engine has been described. Further, although the example in which the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an intake manifold M as viewed from the front.
FIG. 2 is a perspective view of an intake air collecting portion and a surge tank.
3 is a plan view of the intake manifold M as viewed from the upper side of FIG. 1. FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
5 is a side view of the intake manifold M as viewed from one side of FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an intake manifold M according to the first embodiment.
FIG. 7 is a control block diagram.
FIG. 8 is a control flowchart of a throttle valve.
FIG. 9 is a control flowchart of the switching valve.
10 is a cross-sectional view of an intake manifold M according to a second embodiment, corresponding to FIG.
[Explanation of symbols]
1a to 4a: Low-
Claims (8)
ことを特徴とする多気筒エンジンの吸気装置。An independent intake passage having a low speed passage with a long passage length and a high speed passage with a short passage length is provided for each cylinder, and each upstream end of the low speed passage and the high speed passage of each independent intake passage is an intake air collecting portion. And the downstream ends of the low-speed passages and the high-speed passages of the independent intake passages are joined to each other through a common intake passage that serves as both the low-speed passage and the high-speed passage after being joined at the junction. Intake of a multi-cylinder engine connected to the intake port of the multi-cylinder engine provided with a switching valve that switches the communication state of the low-speed passage and the high-speed passage to the common intake passage according to the operating state. In the apparatus, the switching valve is formed in a substantially L-shape, and a plate that operates independently of the switching valve within a substantially L-shaped range of the switching valve coaxially with the valve shaft of the switching valve. Equipped with a throttle valve It was,
An intake device for a multi-cylinder engine.
ことを特徴とする請求項1記載の多気筒エンジンの吸気装置。The merging portions are sequentially arranged in the cylinder arrangement direction so that the merging portions overlap each other when viewed from one end side in the cylinder arrangement direction, and the valve shaft of the switching valve extends in the cylinder arrangement direction on the passage wall in each merging portion. Established,
The intake device for a multi-cylinder engine according to claim 1.
上記スロットル弁は、上記切換弁が高速用通路を閉じ低速用通路を開いている状態におけるスロットル弁略全開時、上記低速用通路の上方側通路壁延長線に略沿うように位置され、かつその先端が下方側に屈曲形成される、
ことを特徴とする請求項1記載の多気筒エンジンの吸気装置。The low speed passage extends from the engine lower side to the upper side and then merges with the merging portion, and the high speed passage extends from the engine upper side to the lower side and then merges with the merging portion. The intake passage is curved from the merging portion to the engine lower side and connected to the intake port of each cylinder to generate a vertical vortex in the air flowing into the combustion chamber,
The throttle valve is positioned so as to substantially extend along an upper passage wall extension line of the low speed passage when the throttle valve is substantially fully opened in a state where the high speed passage is closed and the low speed passage is opened. The tip is bent downward,
The intake device for a multi-cylinder engine according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の多気筒エンジンの吸気装置。In the throttle valve, the relationship between the fully closed position and the fully opened position of the throttle valve is switched in accordance with switching of the communication state of the low speed passage and the high speed passage with respect to the common intake passage of the switching valve, and the throttle valve is operated. Throttle valve control means for switching the direction was provided,
The intake device for a multi-cylinder engine according to claim 1.
ことを特徴とする多気筒エンジンの吸気装置。An independent intake passage having a low speed passage with a long passage length and a high speed passage with a short passage length is provided for each cylinder, and each upstream end of the low speed passage and the high speed passage of each independent intake passage is an intake air collecting portion. And the downstream ends of the low-speed passages and the high-speed passages of the independent intake passages are joined to each other through a common intake passage that serves as both the low-speed passage and the high-speed passage after being joined at the junction. Intake of a multi-cylinder engine connected to the intake port of the multi-cylinder engine provided with a switching valve that switches the communication state of the low-speed passage and the high-speed passage to the common intake passage according to the operating state. In the apparatus, the switching valve is composed of a cylindrical rotary valve, and a slot composed of a cylindrical rotary valve that operates independently of the switching valve on the same axis as the valve shaft of the switching valve. Torr valve is provided,
An intake device for a multi-cylinder engine.
上記スロットル弁の開弁方向が、上記共通吸気通路上方側から下方側に向けて次第に開くように設定された、
ことを特徴とする請求項5記載の多気筒エンジンの吸気装置。The low speed passage extends from the engine lower side to the upper side and then merges with the merging portion, and the high speed passage extends from the engine upper side to the lower side and then merges with the merging portion. The intake passage is curved from the merging portion to the engine lower side and connected to the intake port of each cylinder to generate a vertical vortex in the air flowing into the combustion chamber,
The opening direction of the throttle valve is set to gradually open from the upper side of the common intake passage toward the lower side,
The multi-cylinder engine intake device according to claim 5.
ことを特徴とする多気筒エンジンの吸気装置。An independent intake passage having a low speed passage with a long passage length and a high speed passage with a short passage length is provided for each cylinder, and each upstream end of the low speed passage and the high speed passage of each independent intake passage is an intake air collecting portion. And the downstream ends of the low-speed passages and the high-speed passages of the independent intake passages are joined to each other through a common intake passage that serves as both the low-speed passage and the high-speed passage after being joined at the junction. Intake of a multi-cylinder engine connected to the intake port of the multi-cylinder engine provided with a switching valve that switches the communication state of the low-speed passage and the high-speed passage to the common intake passage according to the operating state. In the apparatus, a throttle valve that operates independently of the switching valve is provided on the same axis as the valve shaft of the switching valve.
An intake device for a multi-cylinder engine.
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか記載の多気筒エンジンの吸気装置。The low speed passage is bundled at the intake collecting portion so that the low speed passage lengths from the intake collecting portion to the merging portion are substantially the same.
An intake device for a multi-cylinder engine according to any one of claims 1 to 7.
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