JPH03179131A - 多気筒エンジンの吸気装置 - Google Patents

多気筒エンジンの吸気装置

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JPH03179131A
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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、各気筒の独立吸気通路に対してそれぞれスロ
ットル弁を配設するようにした多気筒エンジンの吸気装
置に関するものである。
（従来の技術） 従来より、多気筒エンジンの吸気装置において、アクセ
ルレスポンスを高めることから、スロットル弁下流の吸
気通路容積を低減するために、各気筒の吸気ボート近傍
の独立吸気通路にそれぞれスロットル弁を配設すること
が考えられている。
また、別の目的から各気筒の独立吸気通路にそれぞれ開
閉弁を配設する技術が提案されている。
すなわち、例えば、特開昭６４−１５４３９号公報に見
られるように、過給機を備えたエンジンで吸排気弁のバ
ルブオーバーラツプ期間を長く設定して加圧エアによっ
て燃焼室の掃気効果を高め、耐ノツキング性の改善で圧
縮比を高めるについて、過給圧が低下する軽負荷領域で
は、上記バルブオーバーラツプ期間が長いことから排気
ガスの吸気通路ヘの流入量が過大となってダイリューシ
ョンガスの増大で燃焼安定性が阻害されるのを防止する
ために、吸気ポート近傍に軽負荷状態で閉じる開閉弁を
配設して上記ダイリューションガスを低減するようにし
た技術が公知である。
（発明が解決しようとする課題） しかして、各気筒の独立吸気通路にそれぞれスロットル
弁を配設するような吸気装置においては、排気ガスの還
流量を負荷状態に応じて調整し、低負荷時および高負荷
時のいずれの領域においても良好な特性を得ることは困
難である。
すなわち、過給機を備えていないエンジンにおいても、
各気筒の独立吸気通路にスロットル弁を配設すると、ス
ロットル下流容積が減少すると共に、気筒間の圧力の干
渉がなくなって、バルブオーバーラツプ直前の排気行程
終期で吸気弁が開く直前のポート圧力（吸気圧力）が大
気圧に近付くように高くなることから、低負荷時には上
記バルブオーバーラツプ期間中の燃焼ガスの吸気側への
逆流が低減して、次の吸気行程に持ち込まれる排気ガス
量いわゆるグイリュージョンガス量の低減により燃焼安
定性が向上するものである。
ところが、部分負荷状態のような比較的エンジン出力に
余裕がある高負荷領域においては、ＮＯｘの排出量を低
減してエミッション性を改善することから、もしくはポ
ンピングロスを低減して燃費性を改善することから、こ
の部分負荷状態等においてはある程度の排気ガスの還流
量を増大することが好ましいものである。しかし、前記
のように各気筒の独立吸気通路にそれぞれスロットル弁
を介装したものでは、スロットル弁下流の通路容積が小
さく、吸気通路に逆流する排気ガス量が少なく、上記部
分負荷領域においては排気ガス還流量が不足することに
なる。
また、排気ガス還流量（ダイリューションガス量）を増
大する方法としては、排気弁の閉時期を遅く設定し、排
気行程から吸気行程に移行する際に、−旦排気通路に流
出した排気ガスを再び燃焼室内に流入させることで多量
の排気ガス還流を得るようにした技術があるが、これで
は低負荷領域にも排気ガスの還流量が増大して燃焼が不
安定となる問題を有する。
そこで、本発明は上記事情に鑑み、低負荷時の燃焼安定
性を図りつつ高負荷時の排気ガス還流量を確保するよう
にした多気筒エンジンの吸気装置を提供することを目的
とするものである。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の多気筒エンジンの吸気
装置は、吸排気期間のオーバーラツプにおける吸気弁の
開時期から上死点までの期間を、上死点から排気弁の開
時期までの期間より長く設定すると共に、各気筒に対し
てそれぞれ独立して接続された独立吸気通路、の各々に
下流スロットル弁を、他の気筒の独立吸気通路との集合
部分に上流スロットル弁を設け、低負荷時は上流スロッ
トル弁の開度より下流スロットル弁の開度を小さくして
該下流スロットル弁で吸気を絞る一方、部分負萄時を含
む高負荷時は下流スロットル弁の開度より上流スロット
ル弁の開度を小さくして該上流スロットル弁で吸気を絞
るように設定した開閉特性に基づき、上記上流スロット
ル弁および下流スロットル弁の開閉作動を行う開閉装置
を設置して構成したものである。
（作用） 上記のような吸気装置では、アイドル時等の低負荷領域
では上流スロットル弁の開度より下流スロットル弁の開
度を小さくして該下流スロットル弁で吸気を粒ることで
、実質的なスロットル弁下流の通路容積を小さくし、排
気ガスの吸気通路への流入量を抑制し、ダイリューショ
ンガスの低減によってアイドル燃焼安定性を確保するよ
うにしている。この際、吸排気期間のオーバーラツプに
おける排気弁の閉時期は遅くないことから、排気側によ
るダイリューションガス量は少なく燃焼安定性は確保さ
れる。
一方、部分負荷状態を含む高負荷時には下流スロットル
弁の開度より上流スロットル弁の開度を小さくして該上
流スロットル弁で吸気を絞ることで、実質的なスロット
ル弁下流の通路容積を増大し、吸気通路に逆流する排気
ガス量を増大すると共に、集合部分を介して他の気筒の
独立吸気通路に逆流している排気ガスを吸入してダイリ
ューションガス量を増加するものである。この時、吸排
気期間のオーバーラツプにおける吸気弁の開時期が早く
、吸気通路に流入する排気ガス量は多く、十分な量の排
気ガスの還流を得るもので、この排気ガスの還流により
エミッション性の改善およびポンピングロスの低減によ
る燃費性を改善するようにしている。
（実施例） 以下、図面に沿って本発明の各実施態様を順に説明する
。
実施例１ 第１図は一実施例における多気筒エンジンの吸気装置の
概略構成を示している。
エンジン本体１には３つの気筒２が設置され、各気筒２
には吸気ボート３および排気ポート５が開口され、吸気
ボート３には独立吸気通路４ａ〜４ｃがそれぞれ独立し
て接続されている。また、前記各気筒２の独立吸気通路
４ａ〜４Ｃの上流端は１つの集合吸気通路４に集合され
、上流部にはエアフローメータ６、エアクリーナ７が介
装されている。
そして、各気筒２の独立吸気通路４ａ〜４Ｃには、吸気
ボート３近傍の下流側に下流スロットル弁８がおのおの
配設されると共に、これより上流側の集合部近傍の集合
吸気通路４に上流スロットル弁９が配設されている。上
記下流スロットル弁８は各気筒２のものが共通のスロッ
トル軸８ａに固着されて各気筒同時に開閉作動されるも
のであり、上流スロットル弁９はそのスロットル軸９ａ
によって開閉作動されるものであり、この上流スロット
ル弁９と下流スロットル弁８とはアクセルペダル１１の
操作に連係して、後述の第３図の特性に基づいて詳細は
図示しない開閉装置１２によって開閉作動される。
また、前記下流スロットル弁８より下流の独立吸気通路
４ａ〜４Ｃには、エア導入通路１５が接続されている。
このエア導入通路１５は前記下流スロットル弁８および
上流スロットル弁９をバイパスして、下流端が各気筒２
の下流スロットル弁８より下流の独立吸気通路４ａ〜４
ｃに接続開口され、この開口部近傍にオリフィス１６が
配設され、上流端は各気筒２のものが集合されて上流ス
ロットル弁９上流の集合吸気通路４に接続開口されてい
る。このエア導入通路１５は、下流スロットル弁８が全
開状態にある際に、アイドル回転数を維持するのに必要
なエア量を計量供給する。
一方、各気筒２の吸気ボート３および排気ポート５を開
閉する図示しない吸気弁および排気弁の開閉タイミング
は、第２図に示すように、吸排気期間にオーバーラツプ
を有するものである。すなわち、排気行程の終期で排気
弁が上死点ＴＤＣ後の閉時期ＥＣで閉じる前に、吸気弁
が上死点ＴＤＣ前の開時期１０で開き、両弁が同時に開
作動するものであり、このオーバーラツプにおいて、吸
気弁の開時期１０から上死点ＴＤＣまでの期間θ１が、
上死点ＴＤＣから排気弁の閉時期ＥＣまでの期間θ２よ
り長くに設定されている。
また、前記下流スロットル弁８と上流スロットル弁９の
アクセル開度に対する開閉特性は、第３図に示すように
、基本的に両スロットル弁８，９はアクセル開度（負荷
）の増大に対して全閉状態から全開状態に開作動し、上
流スロットル弁９の開度は実線Ｉのようにアクセル開度
の増加に対して直線的に比例して増加する。一方、下流
スロットル弁８の開度は破線■の例では、アクセル開度
に対し全開状態を維持して開時期を遅らせ、また、早い
時期に全開状態として中間で急激に開作動するように設
定されている。そして、アクセル開度がＡ以下の低負荷
領域では、上流スロットル弁９の開度より下流スロット
ル弁８の開度が小さく、この下流スロットル弁８によっ
て吸気を絞って吸気量を制御するものであり、一方、ア
クセル開度がＡを越えた部分負荷を含む高負荷領域では
、下流スロットル弁８の開度より上記スロットル弁の開
度が小さく、この上流スロットル弁９によって吸気を絞
って吸気量を制御するものである。
上記下流スロットル弁８の開度特性は、第３図に鎖線■
′で示すような連続的に緩やかに変化する曲線的特性で
行ってもよく、この場合においても、アクセル開度がＡ
′以下の低負荷領域では、上流スロットル弁９の開度よ
り下流スロットル弁８の開度が小さく、この下流スロッ
トル弁８によって吸気を絞って吸気量を制御するもので
あり、一方、アクセル開度がＡ′を越えた部分負荷を含
む高負荷領域では、下流スロットル弁８の開度より上流
スロットル弁９の開度が小さく、この上流スロットル弁
９によって吸気を絞って吸気量を制御するものである。
なお、上記下流スロットル弁８および上流スロットル弁
９の開閉特性の制御を行う開閉装置１２としては、前記
のような機械的にアクセル操作に連係して作動するリン
ク機構等を採用して行うほか、アクセル操作と切り離し
てアクチュエータによってスロットル弁を開閉作動する
ようにし、アクセル操作量に対応してコントローラで開
度調整するように制御してもよい。
次に、上記実施例の作用を説明する。まず、吸気弁およ
び排気弁のバルブタイミングを、そのオーバーラツプに
おいて、吸気弁の開時期１０から上死点ＴＤＣまでの期
間θ１が、上死点ＴＤＣから排気弁の閉時期ＥＣまでの
期間θ２より長く設定したことで、排気行程から吸気行
程に移行するときには、早めに吸気弁が開いて燃焼室内
に残留する燃焼ガスが独立吸気通路４ａ〜４Ｃ側に吹き
返し、この排気ガスを吸気行程で再び燃焼室内に吸入し
て排気ガスの還流を行う。また、排気弁は比較的早い時
期に閉じることから、この排気弁が閉じる際に排気通路
に流出した排気ガスの燃焼室への吸入量は少ない。
そして、アイドル時等の低負荷領域では上流スロットル
弁９の開度より下流スロットル弁８の開度を小さくして
該下流スロットル弁８で吸気を絞ることで、実質的なス
ロットル弁下流の通路容積を小さくシ、排気ガスの吸気
通路４ａ〜４Ｃへの流入量を抑制し、グイリュージョン
ガスの低減によってアイドル燃焼安定性を確保するよう
にしている。
すなわち、この低負荷領域で上流スロットル弁９で吸気
を絞ると、吸気量に対してスロットル下流容積が大きく
かつ他の気筒の吸気負圧が作用するため、吸気弁が開く
バルブオーバーラツプ直前のポート圧力が大気圧まで上
昇せず、排気側との圧力差が大きく、これに加えて下流
容積が大きいために、燃焼ガスの吸気側への逆流量が大
きくなり、この吸気側に逆流した燃焼ガスが次の吸気行
程で燃焼室に吸引されるダイリューションガスによって
、新気量が低減して燃焼性が低下し、アイドル安定性が
悪化することになる。これに対して、下流スロットル弁
８による絞りでは、スロットル下流容積が小さくなり、
吸気弁が開くバルブオーバーラツプ直前のポート圧力が
大気圧近傍にまで上昇し、排気側との圧力差が小さく、
しかも下流容積が狭いことから燃焼ガスの吸気側への逆
流量は少なくなり、新気量の増大によって燃焼性が改善
されアイドル安定性が向上する。このことから、前記の
ようにアイドル時を含む低負荷領域では、下流スロット
ル弁８によって吸気を絞るようにしてダイリューション
ガスを低減し、燃焼安定性を確保するものである。
一方、部分負荷状態を含む高負荷時には下流スロットル
弁８の開度より上流スロットル弁９の開度を小さくして
該上流スロットル弁って吸気を絞ることで、実質的なス
ロットル弁下流の通路容積を増大し、吸気通路に逆流す
る排気ガス量を増大すると共に、集合部分を介して他の
気筒２の独立吸気通路４８〜４Ｃに逆流している排気ガ
スを吸入してダイリューションガス量を増加するもので
ある。
すなわち、部分負荷状態において下流スロットル弁８に
よって吸気を絞ると、スロットル下流容積が小さいこと
から、排気ガスの吸気側への逆流量が少なく、排気ガス
還流量が不足してエミッション性が低下すると共に、吸
気弁が開きピストンの下降に伴うポート圧力が急激に低
下し、この負圧に抗してピストンを下降させるのに伴う
駆動負荷が大きくなってポンピングロスが増大する。こ
れに対して、上流スロットル弁９による絞りでは、スロ
ットル下流容積の増大で排気ガスの逆流に伴うダイリュ
ーシジンガスが増加し、エミッション性を確保すると共
に、それにともなって同一出力を得るためのスロットル
開度が大きくなって、ボート負圧を小さくしてポンピン
グロスの低減が図れる。また、スロットル下流容積が大
きいことで、吸気弁が開きピストンの下降に伴うボート
圧力の低下が緩やかになり、ボート圧力も前記下流スロ
ットル弁８の絞りによる場合より高く、ピストンを下降
させるのに伴う駆動負荷が減少してボンピングロスが低
減する。このことから、部分負荷領域を含む高負荷領域
においては、上流スロットル弁９によって吸気を絞るよ
うにして排気ガス還流量を増大し、エミッション性、燃
費性を改善するものである。
また、上記実施例においては、下流スロットル弁８より
下流の独立吸気通路４ａ〜４Ｃにエア導入通路１５を接
続したことにより、アイドル時で下流スロットル弁８が
全開となった状態で、製造上の精度から各気筒２の下流
スロットル弁８を洩れて各気筒２に供給される吸気量を
各気筒２で均等に設定することは非常に困難性を伴うこ
とから、アイドル時にはこの下流スロットル弁８を全開
状態として、アイドルエア量は前記エア導入通路１５に
よって供給し、このエア導入通路１５にオリフィス１６
を設け、このオリフィス１６によって精度よく計量した
エアを各気筒２で均等に供給するようにしている。また
、オリフィス１６の精度確保は比較的容易に行えると同
時に、他の気筒２が吸気行程にある際に、他の気筒２に
おいて吸気通路に逆流している燃焼ガスを吸入しないよ
うに設定されている。
実施例２ 第５図にＶ型６気筒エンジンの例における概略図を示す
。
この例においては、エンジン本体２１の両側のバンク２
１ａ、２１ｂにそれぞれ３つの気筒２が設置され、容気
Ｔ：４２の吸気ボート３には独立吸気通路２４ａ〜２４
ｆがそれぞれ独立して接続され、各気筒２の独立吸気通
路２４ａ〜２４ｆには、吸気ボート３近傍の下流側に下
流スロットル弁８が配設されている。また、それぞれの
バンク２１ａ。
２１ｂにおいては、各気筒２の独立吸気通路２４ａ〜２
４ｆの上流端は集合吸気通路２４ｍ、２４ｎに接続され
、該集合吸気通路２４ｍ、２４ｎは下流側が連通される
と共に、上流側にはそれぞれ上流スロットル弁９，９が
介装されて、その上流側で両側の集合吸気通路２４ｍ、
２４ｎが集合され、上流吸気通路２４にエアフローメー
タ６とエアクリーナ７が設置されている。
そして、前記下流スロットル弁８は、バンク２１ａ、２
１ｂ毎に各気筒２のものが共通のスロットル軸８ａに固
着されて各気筒同時に開閉作動される。また、上流スロ
ットル弁９は、両集合吸気通路２４ｍ、２４ｎのものが
共通のスロットル軸９ａに固着されて同時に開閉作動さ
れる。この上流スロットル弁９と下流スロットル弁８と
はアクセルペダルの操作に連係して、前例の第３図と同
様の特性に基づいて、すなわち、低負荷領域では、上流
スロットル弁９の開度より下流スロットル弁８の開度が
小さく、この下流スロットル弁８によって吸気を絞って
吸気量を制御する一方、部分負荷を含む高負荷領域では
、下流スロットル弁８の開度より上記スロットル弁の開
度が小さく、この上流スロットル弁９によって吸気を絞
って吸気量を制御するように、前記と同様の開閉装置（
図示せず）によって開閉作動される。
また、前記下流スロットル弁８より下流の独立吸気通路
２４ａ〜２４ｆには、エア導入通路２５が接続されてい
る。このエア導入通路２５は両スロットル弁８．９をバ
イパスして、上流端が集合されて上流スロットル弁９の
上流に接続され、各気筒２に対する下流部分にはオリフ
ィス１６が介装されている。
一方、各気筒２の吸気ボート３および排気ポート５を開
閉する図示しない吸気弁および排気弁の開閉タイミング
は、前記第２図と同様に、吸排気期間にオーバーラツプ
を有し、このオーバーラツプにおいて、吸気弁の開時期
１０から上死点ＴＤＣまでの期間θ１が、上死点ＴＤＣ
から排気弁の閉時期ＥＣまでの期間θ２より長く設定さ
れている。
その他は、前例と同様であり、同一構成には同一符号を
付している。
本例による作用は、基本的に前例と同様であり、アイド
ル時には下流スロットル弁８が閉じて、オリフィス１６
を有するエア導入通路２５によって各気筒２で均等なア
イドルエア量を供給すると共に、低負荷状態では下流ス
ロットル弁８で吸気を絞ることで、実質的なスロットル
弁下流の通路容積を小さくし、排気ガスの吸気通路２４
ａ〜２４ｆへの流入量を抑制し、ダイリューションガス
の低減によってアイドル燃焼安定性を確保するようにし
ている。
一方、部分負荷状態を含む高負荷時には上流スロットル
弁９で吸気を絞ることで、実質的なスロットル弁下流の
通路容積を増大し、吸気通路に逆流する排気ガス量を増
大すると共に、集合吸気通路２４ｍ、２４ｎを介して他
の気筒の独立吸気通路２４ａ〜２４ｆに逆流している排
気ガスを吸入してダイリューションガス量を増加し、エ
ミッション性、燃費性を改善するものである。　なお、
集合吸気通路２４ｍ、２４ｎの連通により、吸気下流側
での吸気抵抗が低減し、吸気充填量の気筒間誤差が低減
する。
（発明の効果） 上記のような本発明によれば、吸排気期間のオーバーラ
ツプにおける吸気弁の開時期から上死点までの期間を、
上死点から排気弁の開時期までの期間より長く設定する
と共に、各気筒に対してそれぞれ独立して接続された独
立吸気通路の各々に下流スロットル弁を、他の気筒の独
立吸気通路との集合部分に上流スロットル弁を設け、両
スロットル弁を開閉装置によって、低負荷時は下流スロ
ットル弁で吸気を絞る一方、高負荷時は上流スロットル
弁で吸気を絞るようにしたことにより、低負荷時には排
気ガスが逆流するスロットル弁下流の通路容積を小さく
シ、ダイリューションガスの低減によってアイドル燃焼
安定性を確保する一方、部分負荷状態を含む高負荷時に
はスロットル弁下流の通路容積を増大し、吸気通路に逆
流する排気ガス瓜を増大すると共に、集合部分を介して
他の気筒の独立吸気通路に逆流している排気ガスを吸入
してダイリューションガス量を増加して、オーバーラツ
プにおける吸気弁の開時期が早いことと相俟って、十分
な量の排気ガスの還流を得ることにより排気ガスの還流
制御を行うことができ、エミッション性の改善およびボ
ンピングロスの低減による燃費性を改善することができ
るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施例における多気筒エンジンの
吸気装置の概略構成図、 第２図は吸排気期間のオーバーラツプにおけるバルブタ
イミングを示す特性図、 第３図は下流スロットル弁と上流スロットル弁との開度
特性を示す特性図、 第４図は第２実施例における多気筒エンジンの吸気装置
の概略構成図である。 １．２１・・・・・・エンジン本体、２・・・・・・気
筒、３・・・・・・吸気ボート、４ａ〜４ｃ、２４ａ〜
２４ｆ・・・・・・独立吸気通路、４．２４　ｍ　＋　
　２４　ｎ・・・・・・集合吸気通路、 ８・・・・・・下流スロットル弁、 ９・・・・・・上流スロ ットル弁、 １２・・・・・・開閉装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）吸排気期間が実質的にオーバーラップしている多
    気筒エンジンにおいて、上記オーバーラップでの吸気弁
    の開時期から上死点までの期間を、上死点から排気弁の
    閉時期までの期間より長く設定すると共に、各気筒に対
    してそれぞれ独立して接続された独立吸気通路の各々に
    下流スロットル弁を、他の気筒の独立吸気通路との集合
    部分に上流スロットル弁を設け、低負荷時は上流スロッ
    トル弁の開度より下流スロットル弁の開度を小さくして
    該下流スロットル弁で吸気を絞る一方、部分負荷時を含
    む高負荷時は下流スロットル弁の開度より上流スロット
    ル弁の開度を小さくして該上流スロットル弁で吸気を絞
    るように設定した開閉特性に基づき、上記上流スロット
    ル弁および下流スロットル弁の開閉作動を行う開閉装置
    を設置したことを特徴とする多気筒エンジンの吸気装置
    。
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