JPH0270918A - 車両用エンジンの吸気制御装置 - 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、水平対向またはＶ型エンジンのようにエンジ
ン本体からシリンダヘッド側が左右バンクに分離されて
いる車両用エンジンにおいて、可変吸気制御する吸気制
御装置に関する。

【従来の技術】

近年、車両用エンジンでは、低速域から高速域までの広
い領域において、常に高い吸気体積効率を確保するため
に、吸気系に可変吸気制御装置を採用したものがある。 かかる可変吸気制御装置は、吸入空気二の少ない低、中
速の場合は、小径ロングの吸気通路を用いて吸気慣性や
スワールに効果を生じ、これにより体積効率、燃焼を向
上する。 また高速の場合は、大径ショートの吸気通路により多量
の空気を吸入抵抗の小さい状態で供給するもので、これ
により体積効率、エンジン出力の向上を図っている。そ
してこのような吸気制御装置は、その効果を充分発揮す
るために、２吸気弁式エンジンに主として採用されてい
る。 従来、上記可変吸気制御の吸気制御装置に関しては、例
えば特開昭６０−２２４９３３号公報の先行技術がある
。ここでは、２つの吸気口にそれぞれ高速用吸気路を連
通し、１つの吸気口に低速用吸気路を連通ずる。そして
高速用吸気路において吸気８０に近い個所に開閉弁を取
付け、その開閉弁を適宜の制御手段により機関低速回転
域で閉じ、高速回転域で開くように構成することが示さ
れている。 また、特開昭５７−１０５５３４号公報の先行技術では
、開閉弁を持った高速用吸気通路と低速用吸気通路とを
、連通孔によって連通される２つの吸気ポートに連通し
た構成が示されている。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、先行技術のものにあっては、エンジン回転数
が低、中速領域にある時には、高速用吸気通路の開閉弁
が閉じられており、低速用吸気通路を介して一方の吸気
ポートに吸気が片寄ると共に、他方の吸気ポートへの吸
気回が減少し、さらに管路抵抗により、体積効率が低下
する。また、高速用吸気通路の開閉弁が開かれ高速領域
へ移行する際にトルクダウンが生じ、エンジントルク特
性のつながりが悪いという問題点がある。 本発明は、上記事情にもとづいてなされたもので、管路
抵抗が少なくかつ両吸気ポートへ均等に吸気が達成され
、かつ高速用吸気通路の開閉弁を開閉することによるエ
ンジントルク特性のトルクダウンを防止した車両用吸気
制御装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

このため、本発明では、シリンダヘッド側を左右バンク
に分け、上記左右バンクの略中間においてスロットル弁
下流にチャンバを配設し、上記チャンバの左右から上記
左右バンクの各気筒に対して水平から垂直方向に弯曲す
る吸気マニホールドを延設し、各気筒の吸気ポートに連
通ずるように溝底した車両用エンジンにおいて、各気筒
には同じバンクの気筒配列方向に並んで各吸気弁を設け
た吸気ポートが設けてあり、上記吸気マニホールドには
水平から垂直方向に弯曲する領域において、内周側に大
径ショートの高速用吸気通路を、その外周側に小径ロン
グの低速用吸気通路を形成し、かつ上記領域を越えた位
置で両吸気通路の集合室を備え、シリンダヘッドには上
記集合室を経由してから上記エンジンの前後方向に分岐
して上記吸気ポートに連通ずる分岐吸気ポートが形成し
てあり、上記チャンバには上記高速用吸気通路との連通
個所に開閉弁が取付けられている。 また、本発明では、シリンダヘッド側を左右バンクに分
け、上記左右バンクの略中間においてスロットル弁下流
にチャンバを配設し、上記チャンバの左右から上記左右
バンクの各気筒に対して水平から垂直方向に弯曲する吸
気マニホールドを延設し、各気筒の吸気ポートに連通ず
るように構成した車両用エンジンにおいて、上記吸気マ
ニホールドには水平から垂直方向に弯曲する領域におい
て、内周側に大径ショートの高速用吸気通路を、その外
周側に小径ロングの低速用吸気通路を形成し、かつ上記
領域を越えた位置で両吸気通路の集合室を備え、上記チ
ャンバには上記高速用吸気通路との連通個所に開閉弁が
取付けられており、上記聞閉弁には全閉状態で、低速用
吸気通路の吸気量を補充する開口部が備えられている。

【作　　　用】

したがって、前者の場合には、低速用吸気通路または高
速用吸気通路と低速用吸気通路とからの吸気は、上方ま
たは上下方向からの集合室に流入してからエンジンの前
後方向に分岐する２つの吸気ポートへ均等に流入する。 従って、吸気の分配が、エンジン回転数の低、中速領域
および高速領域でも均等に行え、吸気はスムーズに流れ
るので、全エンジン運転領域において高い体積効率を得
ることができる。 また、後者の場合には、高速用吸気通路の開閉弁が閉じ
ていても、開口部から所定量の吸気が流入し、集合室に
て低速用吸気通路からの吸気と合流して吸気量が増加さ
れる。従って、高速用吸気通路の開閉弁が開かれてもト
ルクダウンがなく、しかもトルク特性のつながりがスム
ーズとなると共に、最大トルクを得ることができる。

【実　施　例】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 第１図において、本発明を水平対向型エンジンに適用し
た場合について述べる。ここで、符号１はエンジン本体
であり、クランクケース２の右側バンク３には、２つの
シリンダについての燃焼室５（一方しか図示していない
）を有するシリンダヘッド４が配設されており、この燃
焼室５には、第３図のように２つの吸気弁８ａ、　８ｂ
、　２つの排気弁？ａ、　７ｂが設けられ、また略中夫
には点火プラグ８が取付けられている。そして、上記シ
リンダヘッド４には、上記エンジン本体１の前後方向に
二叉状に分岐する分岐吸気ポート９が形成してあり、上
記吸気弁８ａ、８ｂは上記吸気弁８ａ、８ｂに対応する
吸気ポート９ａ、　９ｂに連通されている。また、上記
排気弁７ａ、　７ｂに対応する排気ポートｌｏａ、１０
ｂがそれぞれ独立して形成されている。そして、上記吸
気弁６ａ、　６ｂおよび排気弁７ａ、７ｂは、例えばダ
ブルオーバヘッドカム（ＤｏＨｃ）型の動弁＃１１１〜
ｙｔｔにより開閉動作されるようになっている。 同様に、クランクケース２の左側バンク３゛にも同様な
構成を持ったシリンダヘッド４°が配設されていて、左
右両バンク３．３°、エンジン本体Ｉとによって、水平
対向型４気筒エンジンを構成している。なお、上記シリ
ンダヘッド４°にある燃焼室（一方しか図示していない
）は、符号５゛で示されている。 左右バンク３．３°からの排気管１２．１２“は触媒コ
ンバータ１３の部分で集合し、更に１本の排気管１４に
連通１１市成される。 次いで、吸気系について述べると、エアクリーナ２０が
ホットワイヤ式のエアフローメータ２１．吸気管２２を
介してスロットル弁２３を有するスロットルボデー２４
に連通し、このスロットルボデー２４の下流に脈動防止
等を行う箱形のチャンバ２５が連結される。 上記チャンバ２５は、クランクケース２の上方において
、左右バンク３，３°の略中間に配置されており、その
左右両側面からかりは、水平から垂直方向に弯曲する吸
気マニホルド２６．２６°が上記左右バンク３．３の上
辺に向けて延設されており、上記吸気マニホールド２８
．２６°は上記分岐吸気ポート９．９Ｖ）各吸気ポート
９ａ、９ｂｉ９ａ’＋９ｂ”　Ｉｎ連ａすｔ’している
。そして、その吸気マニホールド２６．２８°は左右そ
れぞれ等長である。上記吸気マニホールド２６　、２６
　’の端部にはインジェクタ取付部２７が一体化され、
このインジェクタ取付部２７にインジェクタ２８が、吸
気ポート９．９°に向けて燃料噴射するように取付けら
れる。 なおスロットル弁２３に対しては、アイドル調整ネジ２
９．アイドル回転数制御弁３ｏのバイパス通路３１．３
２が設けてあり、チャンバ２５には、ブローバイガスの
ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション（Ｐ　
ＣＶ）弁３３が取付けられている。 第２図、第３図、第４図（ａ）　、　（ｂ）および第５
図において、チャンバ２５と吸気マニホールド２６．２
６゜の部分について述べる。 チャンバ２５は、本体４０の後方にスロットルボテ−２
４と連結するフランジ４１を有する。また本体４゜の左
右にフランジ４２．４２°が設けられ、このフランジ４
２，４２°に吸気マニホールド２６　、２６°の端部の
フランジ４３がガスケット４４．４４’を介して連結す
るようになっている。 ここで右側吸気マニホールド２Ｂは、上下方向に関して
、下の内周側の管長が短かく、また、上の外周側の管長
が長くなることを利用し、下部に管径が大径Ｄ１であり
、所要の曲率半径で描く中心線０１に沿うショートの高
速用吸気通路４５が設けられる。また、上部には管径が
小径Ｄ２であり、所要の曲率半径で描く中心線０２に沿
うロングの低速用゛吸気通路４Ｂが設けられ、高速用吸
気通路４５および低速用吸気通路４Ｂは、仕切壁４７が
吸気マニホールド２Ｂの入口から所定長さで中断され、
仕切壁４７の端部と吸気マニホールド出口端部４３ａと
の間に集合室２８ａが形成されている。その結果、上記
高速用吸気通路４５および低速用吸気通路４Ｂの並び方
は、水平から垂直方向へ弯曲する領域に関して、上下方
向になっており（第２図の垂直断面Ｙ上に示す）、一方
、これら高速用吸気通路４５および低速用吸気通路４６
に対して集合室２６ａを介して連通ずる分岐吸気ポート
９の分岐方向は、上記高速用吸気通路４５および低速用
吸気通路４Ｂの並び方に対して９０度位相を異ならせた
エンジン本体ｌの前後方向となっている（第２図の水平
断面Ｘ上に示す）。 一方、チャンバ２５の本体４０の右側フランジ４２の上
下には、低速用吸気通路４Ｂ、高速用吸気通路４５とそ
れぞれ同径の孔４８．４７が開口して相互に連通してお
り、下部の孔４７の部分に開閉弁５０が設置される。上
記開閉弁５０には、第４図（ａ）に示すように、全閉状
態で、低速用吸気通路４６の吸気量を補充するため、高
速用吸気通路４５を経由して所定の吸気ｍを得るように
、上記開閉弁５０．５０’の両側部５０ａ、５０ａ’が
切欠かれ、開口部５０ｂ、５０ｂ’が上記開閉弁５０の
両側部に設けられている。左側の吸気マニホールド２６
゛にも同様に高速用吸気通路４５°および低速用吸気通
路４６°１図示しない仕切壁、集合室が設けられ、チャ
ンバ２５の左側のフランジ４２゜の孔４７°にも開口部
５０ａ°を待った開閉弁５０゛が設置される。 チャンバ２５の本体４０の後部には更にダイヤフラム式
のアクチュエータ５５が取付けられ、このアクチュエー
タ５５には、第５図のよ、うにケース５Ｂのダイヤフラ
ム５７の一方に負圧室５８が区画され、ダイヤフラム５
７の両側にリターン用スプリング５９ａと全閉位置決め
用スプリング５９ｂとが付勢されており、このアクチュ
エータ５５が動作機構６０を介して開閉弁５０．５０°
に連動するように構成される。 動作機構６０は、チャンバ２５のフランジ４２に配設さ
れた開閉弁５０の弁軸５１の一端にアクチュエータ５５
のダイヤフラム５７をリンク６１を介して連結し、弁軸
５１の他端をフランジ４２°に配設された開閉弁５０°
の弁軸５１’　に、レバー６２とロッド６３とにより連
結して成る。そしてレバー６２の突起６２ａが、チャン
バ２５側のストッパ６４に当って全閉位置決めを行うよ
うになっている。 第５図において制御系について述べると、吸気マニホー
ルド２Ｂにおいて常に開通する低速用吸気通路４Ｂから
は、チエツク弁６５．負圧タンク６６、ソレノイド弁６
７を有する負圧通路６８を経由してアクチュエータ５５
の負圧室５８が連通されており、チエツク弁Ｂ５により
負圧タンク８Ｂに常に一定の負圧を貯えている。またエ
ンジン本体ｌのクランクシャフト１ａにはクランクロー
タｌｂが固設されていて、その外周にクランク角位置を
示す突起を具備しており、その外周方向に、該クランク
ロータｉｂの回転の際、クランク角を検出する電磁ピッ
クアップ等からなるクランク角センサＢ９が対向して配
置されていて、このセンサ信号を制御ユニット７０で処
理してソレノイド弁６７を動作するようになっている。 制御ユニット７０は、クランク角センサＢ９のクランク
角信号によりエンジン回転数Ｎを算出するエンジン回転
数算出手段７１を有し、このエンジン回転数Ｎは、エン
ジン回転数判定手段７２で例えば４２００〜４４００ｒ
ｐｍの設定値Ｎｏと比較され、Ｎ≧ＮｏまたはＮ＜Ｎ□
の場合に、駆動手段７３でソレノイド弁Ｂ７に通電また
は非通電するように構成される。 次いで、このような構成の吸気制御装置の作用を＼第６
図のフローチャート図を用いて述べる。 先ず、エンジン運転時にクランク角センサ６９のクラン
ク角信号により制御ユニット７０のエンジン回転数算出
手段７１でエンジン回転数Ｎが算出され（ステップＳ１
）、エンジン回転数判定手段７２で設定値Ｎｏと比較さ
れる（ステップＳ２）。そこで、エンジン回転数Ｎと設
定値Ｎｏとの関係がＮ＜ＮＱのエンジン回転数の低、中
速時には、ソレノイド弁６７が非通電（ステップＳ３）
により負圧タンク６６側に切換わってその負圧がアクチ
ュエータ５５の負圧室５８に導入されるため、ダイヤフ
ラム５７によりリンク６１を吸引作用する。これにより
弁軸５１が一方に回転して開閉弁５０は閉じ（ステップ
Ｓ４）、この回転がレバー６２とロッド６３とにより他
の弁軸５１’にも伝わって開閉弁５０°も閉じるのであ
り、こうして左右の開閉弁５０．５０’が共に全閉して
高速用吸気通路４５．４５°を開口部５０ｂ、５０ｂ’
の部分を残して遮断する。従って、スロットル弁２３に
より絞られてチャンバ２５に流入した空気は、小径ロン
グの低速用吸気通路４６．４６°および高速用吸気通路
４５．４５’における開口部５０ｂ、５０ｂ’を介して
左右バンク３，３′の吸気ポート９．９゛に吸入され、
インジェクタ２８により噴射された燃料を伴って燃焼室
５．５゛に供給される。このため、低速用吸気通路４６
．４６’の管径Ｄ２が高速用吸気通路４５の管径Ｄ１よ
り小さいことにより吸気流速が速くなり、かつ低速用吸
気通路４６　、４８′の管長がロングに形成されている
ために、吸気慣性効果を生じて効率よく吸気されると共
に良好に燃焼する。 この場合、開閉弁５０．５０’が全閉している状態で開
口部５０ｂ、５０ｂ’を介して高速用吸気通路４５．４
５゜からも集合室２６ａへ吸気がなされることで、エン
ジン回転数の低、中速領域での体積効率が向上される。 高速用吸気通路４５の開閉弁５０．５０’が閉じられた
状態で、開閉弁５０．５０’７）　開Ｄ　部５０ｂ、５
０ｂ’ノ開口ｉ１ｊ積を変化した時のエンジン回転数に
対する体積効率の関係を第７図に示す。第７図より明ら
がなように、エンジン回転数１０００〜２０００ｒｐｍ
近傍では、開口部５０ｂ、５０ｂ’の開口面積の変化に
よる体債効率の変化は余りないが、エンジン回転数４０
００ｒｐｍ近傍では体債効率は大きく変わる。 そして、第８図に示すように、開口部５０ｂ、５０ｂ’
を設けない開閉弁を高速用吸気通路に設けた場合、点線
で示す如くトルクダウンが生じる。これに対し開閉弁５
０．５０°に開口部５０ｂ、５０ｂ’の面積を適宜選択
して設けた場合は、実線で示す如くトルクダウンがなく
、滑らかなつながりとなり、エンジン回転数が４０００
ｒｐ１１前後の時、すなわち、開閉弁５０゜５０゛を閉
状態から開状態へ移行する時のトルクダウンが避けられ
（体積効率が数倍され）、シかもエンジン回転数が４０
０Ｏｒｐｍ近傍で最大トルクを得ることができる。 一方、エンジン回転数Ｎと設定値ＮＯとの関係がＮ≧Ｎ
Ｏの高速時には、ソレノイド弁６７がａ電（ステップＳ
５）により大気側に切換わり、アクチュエータ５５の負
圧室５８は大気開放する。このためダイヤフラム５７に
よりリンク６１は、突出作用して弁軸５１．５１°と共
に開閉弁５０，５０°を初期の全閉位置に戻すようにな
り（ステップＳ６）、これにより高速用吸気通路４５．
４５“も連通状態になる。従ってこの場合は、高速用吸
気通路４５．４５°と低連用吸気通路４１ｆ’、４６°
とにより小さい吸気抵抗で多量の空気が供給されて出力
アップする。 また、上記吸気マニホールド２８．２６°において、チ
ャンバ２５から集合室２６ａ、２８ａ’までの高速用吸
気路４５，４５°および低速用吸気通路４６．４６°は
上下に配置され、一方、集合室２Ｇａ、２６ａ’がら分
岐吸気ポート９による各吸気ポート９ａ、９ｂへの分岐
方向が、これら高速用吸気通路４５．低速用吸気通路４
６の並び方と直交する（９０度位相が異なる）エンジン
本体ｌの前後方向であるから、エンジン低、中速時にお
いて、開閉弁５０，５０°が閉じていても、集合室２６
ａ　、　２８ａ’ヲ経由して上記吸気ポート９ａ、９ｂ
ｌ：均等に吸気がなされ、しかも管路抵抗が小さいため
体積効率を高く得ることができる。 以上、本発明の実施例について述べたが、上記実施例の
みに限定されない。また、ｖｍエンジンにも同様に適用
できるのは勿論である。 なお、開閉弁５０，５０°の両側を切欠いて開口部５゜
ｂ、５０ｂ’を形成したが、開閉弁５０．５０°に孔を
あけてもよい。

【発明の効果】

以上述べてきたように、本発明によれば、高速用吸気通
路と低速用吸気通路とは上下に並び、共通の集合室を経
由してからエンジンの前後方向に分岐して各吸気ポート
に連通する構成なので、吸気の分配が、エンジン回転数
の低、中速領域および高速領域の何れの場合でも均等に
行え、吸気の偏流による管路抵抗がないので、全エンジ
ン運転領域において高い体積効率を得ることができる。 また、高速用吸気通路は、開閉弁に開口部を設けたので
、開閉弁の開閉切換時におけるトルクダウンがなくなる
ため、エンジントルク特性のつながりが滑らかとなり、
しかも開閉弁の切換近傍で最大トルクを得るこことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用エンジンの吸気制御装置の実施
例を示す全体構成図、第２図、第３図は吸気系の分解斜
視図と断面図、第４図（ａ）　、（ｂ）はチャンバと吸
気マニホールドの部分を一部切欠いた平面図と正面図、
第５図は制御系の構成図、第６図は作用のフローチャー
ト、第７図はエンジン回転数に対する体積効率の関係を
、開閉弁に設けた開口部の大きさをパラメータとして示
した図、第８図はエンジン回転数に対するトルクとの関
係を吸気マニホールドにおける吸気制御との関係で示し
た図である。 １・・・エンジン本体、３１３°・・・左右バンク、４
゜４゛・・・シリンダヘッド、９・・・分岐吸気ポート
、９ａ９ｂ・・・吸気ポート、２５・・・チャンバ、２
Ｂ、２６’・・・吸気マニホールド、４５．４５’・・
・高速用吸気通路、４０．４８・・・低速用吸気通路、
５０．５０°・・・開閉弁、５０ｂ、５０ｂ’・・・開
口部、５５・・・アクチュエータ、６０・・・動作＄１
　’；Ｒ０特許出願人　　　　宮士重工業株式会社代理
人　弁理士　　小　橋　信　４ 同

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダヘッド側を左右バンクに分け、上記左右
   バンクの略中間においてスロットル弁下流にチャンバを
   配設し、上記チャンバの左右から上記左右バンクの各気
   筒に対して水平から垂直方向に弯曲する吸気マニホール
   ドを延設し、各気筒の吸気ポートに連通するように構成
   した車両用エンジンにおいて、各気筒には同じバンクの
   気筒配列方向に並んで各吸気弁を設けた吸気ポートが設
   けてあり、上記吸気マニホールドには水平から垂直方向
   に弯曲する領域において、内周側に大径ショートの高速
   用吸気通路を、その外周側に小径ロングの低速用吸気通
   路を形成し、かつ上記領域を越えた位置で両吸気通路の
   集合室を備え、シリンダヘッドには上記集合室を経由し
   てから上記エンジンの前後方向に分岐して上記吸気ポー
   トに連通する分岐吸気ポートが形成してあり、上記チャ
   ンバには上記高速用吸気路との連通個所に開閉弁が取付
   けられていることを特徴とする車両用エンジンの吸気制
   御装置。
2. （２）シリンダヘッド側を左右バンクに分け、上記左右
   バンクの略中間においてスロットル弁下流にチャンバを
   配設し、上記チャンバの左右から上記左右バンクの各気
   筒に対して水平から垂直方向に弯曲する吸気マニホール
   ドを延設し、各気筒の吸気ポートに連通するように構成
   した車両用エンジンにおいて、上記吸気マニホールドに
   は水平から垂直方向に弯曲する領域において、内周側に
   大径ショートの高速用吸気通路を、その外周側に小径ロ
   ングの低速用吸気通路を形成し、かつ上記領域を越えた
   位置で両吸気通路の集合室を備え、上記チャンバには上
   記高速用吸気通路との連通個所に開閉弁が取付けられて
   おり、上記開閉弁には全閉状態で、低速用吸気通路の吸
   気量を補充する開口部が備えられていることを特徴とす
   る車両用エンジンの吸気制御装置。