JPH0326833A - エンジンの吸気系構造 - 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、自動車に用いて好適のエンジンの吸気系の構
造に関する。

［従来の技術コ 一般に、自動車用エンジン等の車両に装αＵされる多気
筒エンジンの吸気系では、吸気マニホルド集合部に至る
吸気通路にスロットルバルブが設けられ、例えばシング
ルポイントインジエクション（以下、ＳＰ工という）や
キャブレタのような燃料供給装置は，通常スロットルバ
ルブの」二流側に配設される。特に、燃料供給装置は、
スロツｌ・ルバルブに近い上流部分に設けられ、スロソ
１−ルバルブに向けて燃料を噴出することで、燃料の微
粒化を促進しうるようになっている。

このような従来のエンジンの吸気系構造では、例えば吸
気系にスーパーチャージャを装備する場合には、通常、
ＳＰＩやキャブレタのような燃料供給装置及びスロット
ルバルブをスーパーチャージャの上流側に配置する。

［発明が解決しようとするＨＲＥ しかしながら、上述の従来のエンジンの吸気系構造のよ
うに、燃料供給装置及びスロットルバルブをスーパーチ
ャージャの上流側に配置すると、燃料供給装置及びスロ
ットルバルブから燃焼室までの容積が大きくなって，噴
射燃料の吸気通路内壁への付着量が多くなる。し，たが
って、スロットルバルブの下流側における噴射燃料の吸
気通路内壁への付着量も多く．車両の減速時にスロット
ルバルブの下流側が負圧になると、この部分の付着燃料
が燃焼室に吸入されて、燃焼家内がオーバーリッチとな
って、失火等により，減速過渡特性が悪化するという不
具合がある。

なお、第４図（ａ）〜（ｅ）はそれぞれこのような減速
時における各種特性（時間変化）を示すグラフであって
、第４図（ａ）はスーパーチャージャＩＢ力圧（Ｓ／Ｃ
　ＯＵＴ　Ｐ）　，第４図（ｂ）は空燃比（Ａ／Ｆ）　
．第４図（Ｑ）は出方トルク（ＴＯＲＱ（ＩＩミ）、第
４図（ｄ）は吸気流速パラメータとしてのカルマン渦発
生周波数（ＫＡＲＭＡＮ）　、第４図（ｅ）はスロット
ル開度（　ＴＰＳ　）であり、第４図（ｂ）中の計測不
能領域は、燃料が極めてオーバーリッチで計測できなか
った部分である．図示するように、スロットル開度を絞
ると、吸気流速（流量）及びスーパーチャージャ出力圧
（吸気圧）が減少して，空燃比のオーバーリッチ化及び
大きな減速ショック（トルクの急減）を招くのである。

また，スーパーチャージャを装備しない場合にも，例え
ば各シリンダへの燃料の分配性の向上のため又はレイア
ウト上の制約のために、燃料供給装置から燃焼室までの
間の距離を長くすると、燃料供給装置から燃焼室までの
容積が大きくなって上述の不具合が生じやすい。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので，
燃料供給装置から燃焼室までの容積が大きい吸気系にお
いても、減速過渡特性を良好にできるようにした，エン
ジンの吸気系構造を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明のエンジンのＩ及気系構造は、多気筒
エンジンの吸気系において、吸気マニホルドの集合部に
至る吸気通路内の上流部分の該集合部から離隔した位置
に第１の燃料供給装置が配設されると共に、該第１の燃
料供給装置の下流側に該第１の燃料供給装置に接近して
第】のスロットルバルブが配設され．該吸気通路内の下
流部分の該集合部に接近した位置又は該集合部内に、該
第１のスロットルバルブの閉動時にこれに連動して閉動
しうる第２のスロッＩ−ルバルブと、エンジンの運転状
態に応じて補助的に作動しうる第２の燃料供給装置とが
配設されていることを特徴としている。

［作　用］ 上述の本発明のエンジンの吸気系構造では、吸気マニホ
ルドの集合部に至る吸気通路内の上流部分の該集合部か
ら離隔した位置に第１の燃料供給装置が配設されている
ので、燃料が該吸気通路内を流れる間に均一に混合して
各シリンダへの燃料の分配性が向上する。

また、第１のスロットルバルブが、該燃料供給装置の下
流側に該第１の燃料供給装置に接近して配設されている
ので、該第１の燃料供給装置から該第１のスロットルバ
ルブに向けて燃料を噴出することで、燃料の微粒化が促
進され、加速過渡特性が向上するとともに、該吸気通路
の内壁へ燃料が付着しにくくなる。

さらに、エンジンの運転状態に応して例えばエンジン始
動時や加速時に第２の燃料供給装置を補助的に作動させ
ることにより、エンジンの燃焼室内へ速やかに燃料が供
給されて始動性や加速過渡特性が向上する。

この一方で、該第Ｌの燃料供給装置から燃焼室までの容
積が大きくなるので、噴射燃料の１吸気通路内壁への付
着総量が多くなるが、吸気マニホルドの集合部に接近し
た位置又は該集合部内に第ｉのスロットルバルブの閉動
時にこれに連動して閉動しうる第２のスロッ１−ルバル
ブが配設されているので、該第２のスロッ１−ルバルブ
の下流側での付着燃料は僅かなものになり、減速時に、
該第２のスロットルバルブの下流側が負圧になっても、
燃焼室にはこの僅かな付着燃料しか吸入されないように
なり、燃焼室内のオーバーリッチ化が防止される。

［実施例］ 以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１図は本発明の第１実施例としてのエンジンの吸気系
構造を示す模式的な構或図であり、第２，３図は本発明
の第２実施例としてのエンジンの吸気系構造を示すもの
で、第２図はその模式的な構成図、第３図はその動作を
示すフローチャートであり、第２図中、第１図と同符号
は同様のものを示す． なお、各実施例の吸気系構造は、自動車用エンジン等の
車両に装備される多気筒エンジンに設けられ，スーパー
チャージャをそなえている。

まず，第Ｆ実施例について説明すると、この吸気系構造
は、第１図に示すように構成され、吸気マニホルド５の
集合部５ａに至る吸気流路１４には、その上流側から、
エアクリーナ■，第１の燃料供給装置としての主シング
ルポイントインジェクション（以下、主ＳＰＩという）
２，第１のスロットルバルブ（主スロットルバルブ〉　
１０，スーパーチャージャ３，第２のスロットルバルブ
（補助スロットルバルブ）４，第２の燃料供給装置とし
ての補助シングルポイントインジェクション（以下、補
助ＳＰＩという）１３が順番に配設されている。

つまり、主ＳＰＩ２は、吸気通路１４内のスーパーチャ
ージャ３よりも上流部分の吸気マニホルド集合部５ａか
ら離隔した位置に設けられている６主スロットルバルブ
ＩＯは、吸気通路１４内の主ＳＰＩ２の下流側に主ＳＰ
Ｉ２と接近して設けられている。特に、主ＳＰＩ２はそ
の燃料噴射方向が主スロットルバルブ１ｏに向けられて
いる。

また、補助スロットルバルブ４は、吸気通路１４内のス
ーパーチャージャ３よりも下流部分の吸気マニホルド集
合部５ａに接近した位置に設けられている。この、補助
スロットルバルブ４は、主スロットルバルブ１０と共に
，通常のスロッ１・ル策を用いた機械式連動機構又はス
ロットルバイヮイヤによる電機式連動機構によってアク
セルペダルに連動して、その間度が調整されるようにな
っている． そして，補助ＳＰＩ１３は、吸気通路１４内の補助スロ
ットルバルブ４よりも下流部分の吸気マニホルド集合部
５ａに接近した位置に設けられている。この補助ＳＰＩ
１３は、エンジン始動時又は車両の加速時にのみ燃料を
噴射するようにコントローラによって作動を制御される
ようになっている。この場合，エンジンが始動時である
か否かの判断は，冷却水温度等に基づいて行なうことが
できる。また，車両が加速時にあるかの否か判断は，ス
ロットル開度θの増加率（ｄθ／ｄ　ｔ）が所定値Ｍ以
上であるか（ｄθ／ｄｔ＞Ｍ）に基づいて行なうことが
できる。これは、加速時（特に、加速開始時）には、通
常アクセルペダルの踏込量を一定以上の速度で増大させ
るので、ｄθ／ｄｔが所定値Ｎよりも大きい場合には加
速状態（特に，加速開始状態）と判断するのである。

なお、符号６はエンジン本体、７は排気マニホルド、８
はスーパーチャージャ３と並列に設けられたバイパス通
路、９はスーパーチャージャ３の停止時に開放するバイ
パスバルブである．本発明の第１実施例としてのエンジ
ンの吸気系構造は、上述のごとく構成されているので、
主ＳＰＩ２から燃料が主スロットルバルブ１ｏを目掛け
て噴出されると、この燃料は、エアクリーナ｛を通じて
供給された空気に混合されて霧化すると共に、主スロッ
トルバルブ１ｏによって微粒化される。これにより、吸
気通路工４の内壁への燃料の付着も少なくなる。

続いて、吸気通路１４内で過給を行なうスーパーチャー
ジャ３が、過給に伴って吸気を攪拌して燃料の微粒化を
一層促進しするので、主ＳＰＩ２から吸気マニホルド集
合部５ａに至るまでの吸気通路１４内で、燃料が十分に
微粒化されて、エンジン６の各気筒の吸気マニホルド５
へ均等に分配される。

さらに、車両の加速時，特に加速開始時に、補助ＳＰＩ
１３から燃料が噴射されるので、エンジンの燃焼室内へ
の燃料供給量が速やかに増加して加速性能が向上する。

つまり、主ＳＰＩ２からエンジン本体６の燃焼室までの
距離があるので、主ＳＰＩ２がらの燃料は吸気通路１４
の内檗への付着量は全体として大きくなって，空燃比（
Ａ／Ｆ）がリーン化しやすく、加速開始時にトルクダウ
ンを生じやすい。しかし、この時，燃焼室に近い位置に
ある補助ＳＰＩ１３から燃料が噴射されるので、この補
助ＳＰ■１−３からの燃料によって燃焼室へ供給される
燃料が速やかに増加して，空燃比のリーン化を防止し、
加速に必要なトルクが確保され、加速性能が向−１ニす
るのである。

このような燃料の微粒化促進や補助Ｓ　Ｐ　Ｉ　１　３
による速やかな燃料噴射によって、車両の加速時におけ
る加速過渡特性が向上する効果がある。

また，エンジンの始動時にも，補助Ｓ　Ｐ　１　］．　
３から燃料が噴射されるので、エンジンの燃焼室内へ速
やかに燃料が供給されて始動性が向上する効果もある。

つまり，エンジンの始動時（特に，冷態始動時）には、
一般に、燃料が霧化しにくいため噴射燃料が吸気通路ｌ
４の内壁へ付着するのみならず、燃料の流速が遅いので
燃料が燃焼室まで到達するのに時間がかかり、特に，燃
焼室までの距離のある主ＳＰＩ２からの撚料は到達時間
がエンジン本体６の燃焼室までの距離があるので、主Ｓ
　Ｐ　Ｉ　２　ｌｐらの燃料が燃焼室に到達するのに時
間がかかり、車両を加速すべく主スロットルバルブ１０
の開度を大きくしても、主ＳＰＩ２から燃焼室に供給さ
れる燃料はすぐには増加しない。しかし、この時、燃焼
室に近い位置にある補助ＳＰＩ１３から燃料が噴射され
るので、この補助ＳＰＩ１３からの燃料によって燃焼室
へ速やかに燃料が供給され、始動直後から所定の空燃比
の吸気を供給でき、エンジンの始動性能を向上できるの
である。

さらに、主ＳＰＩ２が上流に設けられていろと共に吸気
通路１４の途中にス・−パーチャージャ３が設けられて
いるので，主ＳＰＩ２からエンジン本体６の燃焼室まで
の容積が大きくなり、噴射燃料の吸気通路１４内壁八の
付着量が全体として多くなるが、補助スロットルバルブ
４が吸気マニホルド集合部５ａに接近した位置に配設さ
れており、減速時に、補助スロットルバルプ４が閉鎖さ
れてその下流側が負圧になっても、この負圧影響を受け
るのは、補助スロットルバルブ４の下流側に付着した僅
かな燃料だけであり、燃焼室内へはこの僅かな燃料しか
吸入されない。したがって、燃焼室内のオーバーリッチ
化が防止されて車両の減速時における減速過渡特性が向
上するのである。

次に、第２実施例について説明すると、この吸気系構造
は、第２図に示すように，第１実施例とほぼ同様に、吸
気マニホルド５の集合部５ａに至る吸気流路１４の上流
側から、エアクリーナ１，第１の燃料供給装置としての
主シングルボイン１・インジエクション（主ＳＰＩ）２
，第１のスロットルバルブ（主スロットルバルブ）１０
，スーパーチャージャ３，第２のスロットルバルブ（補
助スロットルバルブ）４、第２の燃料供給装置としての
補助シングルポイントインジエクション（補助ＳＰＩ）
１３が順番に配設されているが，第１実施例では、補助
スロットルバルブ４が主スロットルバルブ１０に連動す
るのに対して、第２実施例では、補助スロットルバルブ
４が主スロットルバルブ］−〇に対して独立して動くよ
うに構威されている。

つまり、主スロノトルバルブ１０は、通常のスロットル
策を用いた機械式連動機構又はスロットルバイワイヤに
よる電機式連動機構によってアクセルペダルに連動して
，その間度が調整されるようになっていが、これに対し
て、補助スロツ１へルバルブ４は、主スロットルバルブ
１０が開いているときには、常時、全開状態に保持され
て（第２図中の点線参照），車両の減速時に、全閉され
るようになっている。

このため、車両の減速状態を検出すべく上スロッｌ・ル
バルブ１０の開度を検出するスロットルポジションセン
サ１１と，補助スロットルバルブ４を開閉駆動するバル
ブ開閉装置１２と、スロットルボジションセンサｌ１の
検出信号に基づいてバルブ開閉装置１２の作動を制御す
るコントローラ１５とが設けられている． なお、コントローラ１５では，スロッＩ〜ルポジション
センサ１１からの検出信号に基づいて、例えば主スロッ
トルバルブ１０が閉動された場合には車両が減速時にあ
ると判断でき、バルブ開閉装５！１２にバルブ閉鎖信号
を出力し、一方、この他の場合，つまり、車両が減速時
にない場合には、バルブ開閉装１１１２にバルブ閉鎖解
除信号を出力するようになっている． また、バルブ開閉装置１２は、例えば、補助スロットル
バルブ４を常時全開状態に付勢するリターンスプリング
と、コントローラｌ５からのバルブ閉鎖信号を受けて作
動しリターンスプリングに抗して補助スロットルバルブ
４を全開状態に駆動しうる全閉駆動機構とから構威され
る．この全開駆動機構としては，コントローラ１５から
バルブ閉鎖信号を受けると電力を供給されて補助スロッ
トルバルブ４をリターンスプリングに抗して全開状態ま
で、コントローラｌ５からバルブ閉鎖解除信号を受ける
と電力供給を停止されて全開側への駆動力を解除するソ
レノイド、又はモータ等を利用したものが考えられる。

他の部分については，第１実施例と同様に構成されるの
で，その説明を省略する。

本発明の第２実施例としてのエンジンの吸気系構造は，
上述のごとく構成されているので、補助スロットルバル
ブ４が、第３図のフローチャートに示すように，開閉さ
れる． つまり、スロットルボジションセンサ１１によって主ス
ロットルバルブ１０のスロットルポジションＯの値が検
出されると（ステップａ１）、コントローラ１５でこの
検出信号に基づいて車両が減速中であるか否かを判定す
る（ステップａ２）。

この判定は、スロットルポジションθの値の増加率ｄθ
／ｄｔが，設定値Ｎ　（Ｎ＜Ｏ）以下であるかに基づい
で行なわれる．これは、減速時には、通常アクセルペダ
ルの踏込を解除するので、スロットルが一定以上の速度
で閉動されるようになることから，ｄθ／ｄｔが負の所
定値Ｎよりも小さい場合にはじめて減速状態と判定する
のである。

車両が減速中であれば，補助スロットルパルブ４を閉鎖
するように，バルブ開閉装置ｌ２にＡルブ閉鎖信号を出
力する（ステップａ３）。これに応じて、バルブ開閉装
置ｌ２の全閉駆動機構が作動して補助スロットルバルブ
４が全閉する。

一方、車両が減速時にない場合には、補助スロットルバ
ルブ４を開放するように、バルブ開閉装置１２にバルブ
閉鎖解除信号を出力する（ステップａ４）。これに応じ
て、バルブ開閉装置工２の全開駆動機構による閉動が解
除されてリターンスプリングにより補助スロットルバル
ブ４が全開する． このようにして、第１実施例と同様に、主スロットルバ
ルブ１０やスーパーチャージャ３により燃料の微粒化が
促進され、エンジン６の各気簡の吸気マニホルド５へ燃
料が均等分配されると共に、車両の加速時に、補助ＳＰ
Ｉ１３からの燃料噴射により、燃焼室内への燃料供給増
を速やかに行なえるようになり、加速過渡特性が向上す
る効果がある。

また、第１実施例と同様に、エンジン始動時の補助ＳＰ
Ｉ１３から燃料噴射により、エンジンの始動性が向上す
る効果もある。

さらに、第１実施例と同様に、減速時には、吸気マニホ
ルド集合部５ａに接近した位置に配設された補助スロッ
トルバルブ４の閉鎖により、減速時の燃焼室内への燃料
吸入が抑制され、燃焼室内のオーバーリッチ化が防止さ
れて減速過渡特性が向上する効果がある。

そして、この実施例では、減速時以外は、補助スロット
ルバルブ４が全開されているので、この補助スロットル
バルブ４の存在による吸気抵抗増が抑制されて、エンジ
ン出力の低減を防止できる効果がある。

なお、この実施例では、バルブ開閉装置１２を、補助ス
ロットルバルブ４を全開状態に付勢するリターンスプリ
ングと、コントローラ１５からのバルブ閉鎖解除信号を
受けて作動しリターンスプリングに抗して補助スロット
ルバルブ４を全開状態に駆動しうる全開駆動機構（例え
ばソレノイド、又はモータ等を利用したもの）とから構
成してもよい。

また、バルブ開閉装置１２として、ステツパモ一夕を使
用してもよい．この場合，ステツパモー夕により、コン
トローラ１５の制御信号に応じて、補助スロットルバル
ブ４を全開又は全開に駆動する．このため、リターンス
プリングを省略できる。

なお，各実施例では，燃料供給装置としてそれぞれシン
グルポイントインジェクション（ＳＰＩ）２，１３をそ
なえているが、燃料供給装置としてはキャブレタであっ
てもよい． また、補助スロットルバルブ４を集合部５ａ内の入口部
分等に設けるようにしてもよい。

さらに，各実施例の吸気系には、スーパーチャージャ３
がそなえられているが，スーパーチャージャを装備しな
い場合にも、各シリンダへの燃料分配性の向上やレイア
ウト上の理由などによってで燃料供給装置（例えばＳＰ
Ｉ）から燃焼室までの間の距離を長く設定した場合には
，補助スロットルバルブ４を吸気マニホルド集合部５ａ
に接近した位置に設けることによって、上述と同様に過
渡特性が向上する． ［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のエンジンの吸気系構造に
よれば、多気筒エンジンの吸気系において，吸気マニホ
ルドの集合部に至る吸気通路内の上流部分の該集合部か
ら離隔した位置に第１の燃料供給装置が配設されると共
に、該第１の燃料供給装置の下流側に該第】の燃料供給
装置に接近して第１のスロットルバルブが配設され、該
吸気通路内の下流部分の該集合部に接近した位置又は該
集合部内に、該第１のスロットルバルブの閉動時にこれ
に連動して閉動しうる第２のスロットルバルブと、エン
ジンの運転状態に応じて補助的に作動しうる第２の燃料
供給装置とが配設されるという構成により、燃料供給装
置から燃焼室までの容積が大きい吸気系においても、加
速及び減速過渡特性や始動性を向上できるようになり、
特に、吸気系にスーパーチャージャをそむえた場合に、
これらの加速及び減速過渡特性や始動性の改善効果が著
しい．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例としてのエンジンの吸気系
構造を示す模式的な構或図であり、第２，３図は本発明
の第２実施例としてのエンジンの吸気系構造を示すもの
で、第２図はその模式的な構成図、第３図はその動作を
示すフローチャートであり、第４図（．）〜（ｅ）はそ
れぞれ従来の吸気系構造の問題点を示すグラフであり、
第４図（ａ）はスーパーチャージャ出力圧特性のグラフ
，第４図（ｂ）は空燃比特性のグラフ，第４図（ｃ）は
出力トルク特性のグラフ、第４図（ｄ）は吸気流速特性
のグラフ、第４図（ｅ）はスロットル開度特性のグラフ
である． ｌ・−・エアクリーナ、２一第１の燃料供給装置として
の主シングルポイントインジエクション（主ＳＰＩ）．
３−スーパーチャージャ、４・−・第２のスロットルバ
ルブ（補助スロットルバルブ）、５一吸気マニホルド、
５ａ一吸気マニホルドの集合部、６−エンジン本体、７
・一排気マニホルド、８一バイパス通路、９−バイパス
バルブ、１０−ＩＳ１のスロットルバルブ（主スロット
ルバルブ）、１１−スロットルポジションセンサ、１２
・−バルブ開閉装置、↓３・・・第２の燃料供給装置と
しての補助シングルポイントインジェクション（補助Ｓ
ＰＩ）．１４−−・吸気流路．１５・−コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多気筒エンジンの吸気系において、吸気マニホルドの集
   合部に至る吸気通路内の上流部分の該集合部から離隔し
   た位置に第１の燃料供給装置が配設されると共に、該第
   １の燃料供給装置の下流側に該第１の燃料供給装置に接
   近して第１のスロットルバルブが配設され、該吸気通路
   内の下流部分の該集合部に接近した位置又は該集合部内
   に、該第１のスロットルバルブの閉動時にこれに連動し
   て閉動しうる第２のスロットルバルブと、エンジンの運
   転状態に応じて補助的に作動しうる第２の燃料供給装置
   とが配設されていることを特徴とする、エンジンの吸気
   系構造。