JPH01224421A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は多気筒エンジンの各気筒毎に設けられる独立吸
気通路にそれぞれスロットルバルブを設けるとともに、
このスロットルバルブをバイパスするアイドル調整通路
を備えたエンジンの吸気装置に関する。

（従来技術） −ＩＩＱの多気筒エンジンでは、共通吸気通路にサージ
タンクを備えており、このサージタンクの上流側にスロ
ットルバルブを設けるとともに、各気筒の吸気ポートを
各気筒ごとの独立吸気通路によって上記サージタンクに
接続した構成を有する。

そして、上記スロットルバルブをバイパスしてアイドル
調整通路を設けるとともに、この通路に取付けられた１
ｉ磁弁よりなるアイドル調整弁を、クランクアングルセ
ンサから得られるエンジン回転数をあられす信号に応じ
てフィードバック制御するようになっている。

一方、４サイクルエンジンにおいては、排気弁と吸気弁
とがともに開いている期間、すなわちオーバーラツプ期
間をなるべく長くとりたい要求がある。その理由は、ス
ロットルバルブが大きく開いた高負荷域においてオーバ
ーラツプ期間を長くとるとそれだけ燃焼室に対する掃気
効率が向上し、充填量の増大にもとづくトルクの増大が
図れるからである。このオーバーラツプ期間を長くする
ことによる掃気効率の向上は、特に過給によって吸気マ
ニホールド内の圧力が排気マニホールド内の圧力よりも
高くなる過給機付エンジンにおいて顕著であり、これに
より過給機付エンジンにおいて重大な問題である耐ノツ
キング性の向上を図ることができる。しかしながら、オ
ーバーラツプ期間を長くすると、アイドル調整域または
その近傍の軽負荷運転域では、内部ＥＧＲ量の増加に起
因して燃焼安定性が悪化するという問題を生じる。

上記アイドル調整域および軽負荷運転域での燃焼安定性
を向上させるためには、共通吸気通路のサージタンクの
上流側に設けられているスロットルバルブに加えて、サ
ージタンクから分岐して各気筒の吸気ボートに接続され
ている各独立吸気通路に、互いに連動する第２のスロッ
トルバルブをそれぞれ設ければよいと考えられる。しか
しながら、このようなエンジンでは、アイドル運転時に
、共通吸気通路に設けたスロットルバルブの前後の差圧
がＯｎ　Ｈｇ　”’　１００　ｔｍ　Ｈｇというような
低差圧状態を示すため、このスロットルバルブをバイパ
スしてアイドル調整弁を設けても、その機能を果せない
ことになる。したがってこの場合には、前後の差圧が大
きい上記第２のスロットルバルブをそれぞれバイパスす
るアイドル調整通路を各独立吸気１ｌＩｐｒに設ければ
よいのであるが、これでは各独立吸気通路にそれぞれ１
個ずつのアイドル調整弁が必要となり、コストアップと
制御性の悪化とを招来することになる。

そこで従来、第４図に示すように、エンジンｌの各気筒
２ａ〜２ｄに対する独立吸気通路３３〜３ｄにそれぞれ
配設されているスロットルバルブ４ａ〜４ｄの下流側を
連通路５によって互いに連通させるとともに、アイドル
調整弁６を設けたアイドル調整通路７をサージタンク８
と上記連通路５との間、または共通吸気通路９のスロッ
トルバルブ１０の上流側と上記連通路５との間に接続し
た構成のものが提案されている。上記構成によればアイ
ドル調整弁は１個のみでよいことになるが、例えば吸気
行程が第１気筒−第３気筒→第４気筒→第２気筒の順で
ある４気筒エンジンでは、吸入行程にある気筒に対し、
吸入行程が隣接する他の気筒からの排気ガスが連通路５
を介して流入してアイドル回転を不安定にする問題を生
じるため、実開昭６２−９７２４０号公報に記載された
吸気装置では、第４図に示すように、各独立吸気通路３
ａ〜３ｄにおけるスロットルバルブ４ａ〜４ｄの下流側
と連通路５とをそれぞれ接続する通路１１ａ−１ｉｄに
それぞれ逆止弁１２８〜１２ｄを設けている。これら逆
止弁１２ａ〜１２ｄは、吸気行程において各独立吸気通
路３ａ〜３ｄの下流側に負圧が発生すると、その負圧に
よりチエツクボールがリフトすることにより、吸気行程
にある気筒の吸気ポートのみが上記連通路５に連通ずる
ようになっている。

しかしながら、各通路１１ａ〜ｌｌｄに逆止弁１２ａ〜
１２ｄを設けた場合、４個の逆止弁１２ａ〜１２ｄの開
弁圧を精密に揃えることは困難であることから、逆止弁
１２ａ−１２ｄ相互間の開弁圧のバラツキがアイドル運
転時における気筒間の燃焼性のバラツキの原因となり、
やはりアイドル回転が不安定になる問題を解決し得なか
った。

ところで、一般にエンジンの出力は、吸気通路に設けた
スロットルバルブを開閉して吸気量を調整することによ
り制御されるが、このような制御方法によると、吸気量
の少ない低負荷低回転域に上記スロットルバルブの開度
が小さくなることに起因して、いわゆる絞り損失ないし
ポンピングロスと呼ばれるマイナスの仕事量が増大し、
その結果、燃費特性が悪化するという問題があった。こ
のような問題に対処するものとして、例えば特開昭５５
−１４８９３２号公報に開示されているようなミラーサ
イクルエンジンと称されるものがある。このミラーサイ
クルエンジンは、高負荷高回転域に閉作動されるシャフ
タバルブを大径の主吸気通路に配設するとともに、上記
シャッタバルブをバイパスする小径のバイパス通路を設
けて、このバイパス通路に、クランクシャフトまたはカ
ムシャフトの回転角に応じて開閉作動されるロータリバ
ルブよりなるタイミングバルブを備えたものである。そ
して低負荷低回転域では、上記シャッタパルプを閉じて
上記バイパス通路のみから吸気を供給するとともに、上
記タイミングバルブを吸気行程の途中で閉作動させるこ
とにより、吸気ボートを吸気行程中に閉じるようにし、
これにより吸気量が少量になるように制御する。また高
負荷高回転域では、上記シャッタパルプを開いて主吸気
通路からも吸気を供給することにより、所要の吸気量を
確保できるようにしている。このようなミラーサイクル
エンジンによれば、低負荷時には上記タイミングバルブ
の閉作動時までが実質的な吸気行程となって吸気量が制
限されるので、ボンピングロスが効果的に低減されるこ
とになる。

しかしながら、上記のような構成を有する従来のミラー
サイクルエンジンは構造が複雑なため、実現が困難であ
った。

（発明の目的） そこで本発明の第１の目的は、各独立吸気通路にスロッ
トルバルブをそれぞれ備え、かつこのスロットルバルブ
をバイパスするアイドル調整通路を備えた構成において
、アイドル調整弁を独立吸気通路の数だけ設けることな
しに、かつ逆止弁を設けることなしに吸排気行程のオー
バーラツプ期間を長くとることによる充填量の増大を確
保しつつアイドル調整を高精度をもって行なうことがで
きるエンジンの吸気装置を提供することにある。

また本発明の第２の目的は、各独立吸気通路にそれぞれ
設けられたスロットルバルブおよびアイドル調整通路に
設けられたアイドル調整弁の開閉制御により、ミラーサ
イクルエンジンを実現できる吸気装置を提供することに
ある。

（発明の構成） 上記第１の目的を達成するために、本発明によるエンジ
ンの吸気装置は、吸気行程期間が隣接しない気筒群の各
独立吸気通路を、この独立吸気通路のスロットルバルブ
の下流側において互いに連通ずる連通路を設けるととも
に、各連通路と共通吸気通路との間に、上記アイドル調
整弁を備えたアイドル調整通路を接続したことを特徴と
する。

また、上記第２の目的を達成するために、本発明による
エンジンの吸気装置は、低負荷低回転域において、各独
立吸気通路のスロットルバルブを全閉状態に保ち、かつ
このスロットルバルブをバイパスするアイドル調整通路
に設けられたアイドル調整弁を吸気行程の途中で閉作動
させる制御手段を設けたことを特徴とする。

（発明の効果） 本発明は上述のように構成されているので、次に記載す
る効果を奏する。

すなわち、請求項１の吸気装置においては、各独立吸気
通路にそれぞれスロットルバルブが配設されていること
により、吸排気のオーバーラツプ期間を長くとって充填
量の増大が図れる機能を確保しつつ、吸気行程期間が隣
り合わない気筒群の各独立吸気通路を、この独立吸気通
路に設けられているスロットルバルブの下流側で連通ず
ることによる逆止弁を必要としない構成と、アイドル調
整弁を各独立吸気通路毎に設ける必要がない構成とによ
って、アイドル調整弁のフィードバック制御による高精
度のアイドル調整を可能にした吸気装置を低価格をもっ
て得ることができる。

また請求項２の吸気装置においては、アイドル調整弁と
しての本来の機能を確保しつつミラーサイクルエンジン
を容易に実現することができ、低負荷低回転域でのボン
ピングロスを低減できる。

（実　施　例） 以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第１図は本発明によるエンジンの燃料供給装置の概略的
構成を示し、ｌは第１〜第４気筒２３〜２ｄを備えかつ
吸気行程順序（点火順序）を１−３−４−２とする４気
筒エンジン、３ａ〜３ｄは各気筒２ａ〜２ｄ毎に設けら
れた独立吸気通路、４ａ〜４ｄは各独立吸気通路３ａ〜
３ｄに設けられた互いに連動するスロットルバルブであ
る。各独立吸気通路３３〜３ｄの上流側はサージタンク
８に接続されており、このサージタンク８の上流側の共
通吸気通路９にスロットルバルブ１０が設けられている
。そして吸気行程が隣り合わない気筒、すなわち第１気
筒２ａと第４気筒２ｄの各独立吸気通路３ａ、３ｄは、
スロ７）ルバルブ４ａ。

４ｄの下流側において連通路２１によって互いに連通し
ており、同様に吸気行程が隣り合わない気筒、すなわち
第２気筒２ｂと第３気筒２Ｃの各独立吸気通路３ｂ、３
ｃも、スロットルバルブ４ｂ。

４Ｃの下流側において連通路２２によって互いに連通し
ている。各連通路２１．２２は、それぞれアイドル調整
通路２３．２４によってスロットルバルブ１０の上流側
の共通吸気通路９に接続されており、各アイドル調整通
路２３．２４にはアイドル調整弁２５．２６がそれぞれ
設けられている。

２７は制御装置で、この制御装置２７は、クランクアン
グルセンサ２８から出力されるエンジン回転数をあられ
す信号にもとづいて、スロットルバルブ４ａ〜４ｄを開
閉し、かつアイドル調整弁２５．２６をデユーティ制御
するように構成されている。

第２図は本発明による吸気装置を備えたエンジンの要部
構成を示す斜視図で、第１図の構成を具体化したもので
あるから、第１図との対応部分には同一符号を付して示
しである。第２図において、３０は共通吸気通路９の上
流端に設けられたエアクリーナ、３１はエアフローメー
タ、３２はスロットルバルブ１０を備えてサージタンク
８の上流側に取付けられたスロットルボディーである。

独立吸気通路３ａ〜３ｄは、サージタンク８と一体に形
成された吸気マニホールド３３によって形成され、この
吸気マニホールド３３は、サージタンク８の下面から下
方に延び、次いでエンジン１側に向って湾曲し、取付用
フランジ３４によってエンジン１のシリンダヘッド３５
に取付けられるようになっている。そして各独立吸気通
路３ａ〜３ｄを開閉するスロットルバルブ４ａ〜４ｄが
上記吸気マニホールド３３内に設けられ、共通の回転軸
３６の回動によって作動されるようになっている。

なお、図面を簡単にして理解を容易にするために、第３
図には、独立吸気通路３ｂと３０とを連通ずる連通路２
２と、この連通路２２と共通吸気通路９とを接続するア
イドル調整通路２４と、アイドル調整弁２６のみが示さ
れており、独立吸気通路３ａと３ｄとを連通する連通路
２１と、この連通路２１と共通吸気通路９とを接続する
アイドル調整通路２３と、このアイドル調整通路２３の
途中に設けられるアイドル調整弁２５とは省略されてい
る。

以上が本発明によるエンジンの吸気装置の実施。

例の構成であるが、上述の構成によれば、アイドル回転
制御を高精度をもって達成できる。すなわち、連通路２
１によって独立吸気通路３ａ、３ｄが互いに連通してい
る第１、第４気筒２８％　２ｄは、アイドル回転時に共
通のアイドル調整弁２５によって制御される構成となっ
ているから、真気筒２ａ、２ｄの吸入空気量は同一とな
り、真気筒２ａ、２ｄの発生トルクを互いに等しくする
ことができる。同様に、連通路２２によって独立吸気通
路３ｂ、３Ｃが互いに連通している第２、第３気筒２ｂ
、２ｃは、アイドル回転時に共通のアイドル調整弁２６
によって制御される構成となっているから、真気筒２ｂ
、２ｃの吸入空気量も同一となり、真気筒２ｂ、２ｃの
発生トルクを互いに等しくすることができる。そして独
立吸気通路３ａ、３ｄが連通路２１を介して互いに連通
している第１、第４気筒２ａ、２ｄを第１気筒群とし、
独立吸気通路３ｂ、３ｃが連通路２２を介して互いに連
通している第２、第３気筒２ｂ、２ｃを第２気筒群とし
た場合、同一気筒群内では、一方の気筒が吸入行程にあ
るとき他方の気筒は爆発行程にあって真気筒のピストン
が相似的に動作しているから、各気筒群では２個のピス
トンが同時に上死点に達することになる。したがって第
１、第２気筒群のそれぞれの上死点からクランクシャフ
トが同一角度θだけ回転するのに要した時間Ｔをクラン
クアングルセンサ２８の出力によって比較すれば、所要
時間Ｔの短い方の気筒群の出力が他方の気筒群の出力よ
りも高いと判定することができ、この判定にもとづいて
、２つのアイドル調整弁２５．２６のうち、高出力側の
気筒群に対するアイドル調整弁を絞ることにより、クラ
ンクシャフト１回転内の回転変動を抑制することができ
るから、高精度のアイドル回転制御が可能になる。

なお、第１図、第２図では省略しであるが、本実施例は
特に過給機付エンジンに適用する場合に最大の効果を発
揮できるものである。

次に第１図および第２図に示す吸気装置は、アイドル回
転域で優れた性能を発揮するとともに、低負荷低回転域
では、前述したミラーサイクルエンジンとして動作させ
ることができる。すなわち、低負荷低回転域では、制御
装置２７は各独立吸気通路３ａ〜３ｄに設けられている
スロットルバルブ４ａ〜４ｄを全閉状態に保つように制
御することにより、これらスロットルバルブ４ａ〜４ｄ
に前述した従来のミラーサイクルエンジンにおけるシャ
ッタバルブと同様の機能を果させることができる。また
、制御装置２７は、低負荷低回転域においてアイドル調
整ｉＩｌ路２３．２４にそれぞれ設けられているアイド
ル調整弁２５．２６を、これらが前述した従来のミラー
サイクルエンジンにおけるロータリバルブと同様の機能
を果すように制御している。すなわち、低負荷低回転域
では、制？１ｍ装置２７はスロットルバルブ４ａ〜４ｄ
を全閉状態にするとともに、第１、第４気筒２ａ、２ｄ
よりなる第１気筒群の何れかの気筒が吸気行程に入った
ときにアイドル調整弁２５を適当な開状態にして、アイ
ドル調整通路２３を通じて第１、第４気筒２ａ、２ｄに
吸気を行ない、かつその吸気行程の途中でアイドル調整
弁２５を閉作動させる。

同様に、第２、第３気筒２ｂ、２ｃよりなる第２気筒群
の何れかの気筒が吸気行程に入ったときにアイドル調整
弁２６を適当な開状態にして、アイドル調整通路２４を
通じて第２、第３気筒２ｂ。

２ｃに吸気を行ない、かつその吸気行程の途中でアイド
ル調整弁２６を閉作動させる。このようにすれば、低負
荷低回転域においてエンジン１がミラーサイクルエンジ
ンとして動作することは明らかである。第３図は本実施
例によって実現したミラーサイクルエンジンにおけるＰ
−ＶＭ［を示し、時点ｔは吸気行程におけるアイドル調
整弁２５または２６の閉弁時期を示す。なお、第３図で
破線の示す曲線は、ミラーサイクルを適用しない場合の
吸気行程における圧力変化を示し、斜線部分Ａが負の仕
事部分であり、ミラーサイクルエンジンではこの負の仕
事部分がほとんど消滅している。

上述のようなミラーサイクルエンジンは、本実施例のよ
うに連通路２１．２２、アイドル調整通路２３．２４お
よびアイドル調整弁２５．２６を設けた構成によらなく
ても、例えば各独立吸気通Ｒ３ａ〜３ｄごとにスロット
ルバルブ４３〜４ｄをバイパスするアイドル調整通路を
設け、かつ各、アイドル調整通路にそれぞれ１個ずつア
イドル調整弁を設けた従来の構成によっても実現できる
。

しかしながら第１図および第２図の構成において制御装
置１７によりスロットルバルブ４ａ〜４ｄおよびアイド
ル調整弁１５．１６を制御してミラーサイクルエンジン
として動作させる方が制御性および価格の点で有利であ
ることは言うまでもない。

本実施例において（第１図、第２図において）、第１の
スロットルバルブ１０を設定したが、第２のスロットル
バルブ４ａ〜４ｄで全運転域を制御し、第１のスロット
ルバルブ１０を省略してもよい、この場合は、各アイド
ル調整弁２５．２６の上流側に位置する各アイドル調整
通路２３．２４はサージタンク８に連通させればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略的構成図、第２図はその
要部の具体的な構成を示す斜視図、第３図は本発明によ
る吸気装置を備えたエンジンをミラーサイクルエンジン
として動作させた場合のＰ−Ｖ線図、第４図は従来のエ
ンジンの吸気装置を示す概略的構成図である。 １・−エンジン　　　　　２ａ〜２ｄ−・気筒３ａ〜３
ｄ−独立吸気通路 ４ａ〜４ｄ−スロットルバルブ ８−・サージタンク　　　９・・・共通吸気通路１０・
−・スロットルバルブ ２１．２２一連通路 ２３．２４・・・アイドル調整通路 ２５．２６−アイドル調整弁 ２７−制御装置 ２８−クランクアングルセンサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多気筒エンジンの共通吸気通路の下流側において各
   気筒毎に設けられる独立吸気通路にそれぞれスロットル
   バルブを配設するとともに、このスロットルバルブをバ
   イパスするアイドル調整通路にアイドル調整弁を備えた
   エンジンの吸気装置において、 吸気行程期間が隣り合わない気筒群の各独立吸気通路を
   上記スロットルバルブの下流側において互いに連通する
   連通路を設けるとともに、各連通路と上記共通吸気通路
   との間に、上記アイドル調整弁を備えたアイドル調整通
   路を接続したことを特徴とするエンジンの吸気装置。 ２、多気筒エンジンの各気筒毎に設けられる独立吸気通
   路にそれぞれスロットルバルブを配設するとともに、こ
   のスロットルバルブをバイパスするアイドル調整通路に
   アイドル調整弁を備えたエンジンの吸気装置において、 低負荷低回転域において、上記スロットルバルブを全閉
   状態に保ち、かつ上記アイドル調整弁を吸気行程の途中
   で閉作動させる制御手段を設けたことを特徴とするエン
   ジンの吸気装置。