JPH0330598Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、プライマリ吸気通路とセカンダリ吸
気通路とを有し、エンジンの回転速度に応じて両
吸気通路の各々に設けられたスロツトル弁を開閉
制御して両吸気通路の連通度を可変し得るように
してなる可変吸気装置のためのスロツトル弁制御
装置に関する。

〈従来の技術〉 エンジンの高速域に於ける出力性能を改善する
ためには吸気通路の流路抵抗を極力小さくし、エ
ンジンの吸気の充填効率を可及的に高めるように
すると良いが、エンジンの低速域にあつては、吸
気流速を極力高め、吸気の慣性、脈動効果を有効
に利用し得るのが望ましい。そのような可変吸気
装置が、例えば同一出願人による特願昭60−
199073号明細書に於て提案されており、エンジン
の広い速度範囲に亘つて出力特性を改善すること
ができる。

このような吸気装置に於て、プライマリスロツ
トル弁が、車輌等の所望の加減速を達成するべ
く、アクセルペダルにより操作され、或いは特定
の目標値を目指して自動制御されるのに対して、
セカンダリスロツトル弁は、プライマリスロツト
ル弁の開度及びエンジンの回転速度に対してエン
ジンの出力性能を最適化するべく別途開閉制御さ
れなければならない。

最も単純な場合として、プライマリスロツトル
弁とセカンダリスロツトル弁とを１対１に機械的
に連結させることが考えられるが、エンジンの低
速域に於て、アクセルペダルを一杯に踏込み車輌
等を加速しようとした場合でも、セカンダリスロ
ツトル弁も全開となり、吸気慣性効果が得られ
ず、エンジンの出力性能を充分発揮させることが
できない。

また、２連気化器に於て常用されているよう
に、スロツトル弁下流側の負圧によりセカンダリ
スロツトル弁を開閉駆動することも考えられる
が、特に多気筒エンジンのために複数のセカンダ
リスロツトル弁を駆動するためには大径のダイヤ
フラムが必要となる。負圧を増大させるために両
吸気通路を絞ることも考えられるが、吸気抵抗が
増大するか、或いは吸気通路が大径大型化するな
どの不都合がある。

〈考案が解決しようとする問題点〉 このような従来技術の欠点に鑑み、本考案の主
な目的は、エンジンの広い作動範囲に亘つてエン
ジンの性能を最大限に確保し得るように、上記形
式の吸気装置を好適に制御するためのスロツトル
弁制御装置を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本考案によれば、複数の気
筒の各個に対応するセカンダリスロツトル弁が設
けられ、エンジンの高速域にあつて前記セカンダ
リスロツトル弁が開弁して開通するセカンダリ吸
気通路と、全気筒に共通のプライマリスロツトル
弁がその上流端に設けられ、かつ前記セカンダリ
吸気通路に於ける前記セカンダリスロツトル弁の
下流側に合流するプライマリ吸気通路と、各気筒
に個別に設けられた燃料噴射弁とを有するエンジ
ンの可変吸気装置に於けるスロツトル弁制御装置
であつて、前記燃料噴射弁が、前記セカンダリ吸
気通路と前記プライマリ吸気通路との合流部の下
流側に設けられ、前記セカンダリ吸気通路が、前
記プライマリ吸気通路に比してより大径またはよ
り短管に形成されたうえで共通の分配チヤンバか
ら各気筒に分岐され、エンジンの回転速度を検出
する速度センサと、前記プライマリスロツトル弁
の開度を検出するスロツトル開度センサと、前記
セカンダリスロツトル弁を開閉駆動する駆動用モ
ータと、前記速度センサの出力及び前記スロツト
ル開度センサの出力とに基づき前記モータを駆動
することにより前記セカンダリスロツトル弁の開
度を制御する制御ユニツトとを備えることを特徴
とするスロツトル弁制御装置を提供することによ
り達成される。

〈作用〉 このような構成によれば、低速域では、主によ
り細径またはより長管のプライマリ吸気通路から
吸気が供給され、高速域では、主により大径また
はより短管のセカンダリ吸気通路から吸気が供給
されることとなる。また、両吸気通路の合流部の
下流側に燃料噴射弁を設けるものとすれば、両ス
ロツトル弁の連携状態の如何に関わらず、吸気流
が常時確保される位置で燃料が噴射されることと
なる。従つて、エンジンの低速性能と高速性能と
をより一層高いレベルで両立することが可能とな
る。しかもプライマリスロツトル弁の開度及びエ
ンジンの回転速度に基づき、セカンダリスロツト
ル弁の開度を、例えばマツプ制御により定めるこ
とにより、エンジンの作動範囲の全体に亘つてセ
カンダリスロツトル弁の開度を最適化することが
可能となる。特に、セカンダリスロツトル弁とプ
ライマリスロツトル弁との間に機械的な連結機構
を設けずに済むことから、セカンダリスロツトル
弁を燃焼室に近接配置することができる。従つ
て、主に高速・高負荷域で作動するセカンダリス
ロツトル弁下流側の容積を低減することができる
ので、アクセルレスポンスが向上する。加えて、
セカンダリスロツトル弁が、プライマリ・セカン
ダリ両吸気通路の連携切換え弁を兼用し得る。

〈実施例〉 以下、本考案の好適施例を添付の図面について
詳しく説明する。

第１図〜第７図は本考案に基づく吸気装置の一
実施例を示す。この吸気装置１は、エンジン２に
付設されたもので、エンジン２に於ては、シリン
ダ３に受容されたピストン４の上面とシリンダヘ
ツド５との間に燃焼室６が郭成されており、該燃
焼室に各２対ずつ吸気弁７ａ，７ｂ及び排気弁８
が設けられている。即ち、このエンジンは、所謂
４弁エンジンと呼ばれるもので、それぞれ圧縮コ
イルばね１１，１２により閉弁方向に付勢された
吸気弁７ａ，７ｂ及び排気弁８を４サイクルエン
ジンに於ける適切なタイミングをもつて開閉する
ことにより、吸気通路９から導入される混合気を
燃焼室６に導入し、その燃焼により発生した排気
ガスを、排気弁８を開くことにより排気通路１０
に向けて排出するようしてなるものである。更
に、本実施例の場合、このエンジンは、吸排気の
慣性効果を一層向上させるために、例えば同一出
願人による特開昭60−1312号公報に記載されてい
るような弁休止機構を備えるもので、エンジンの
低速域に於ては、例えば吸気弁７ａのみが開弁し
得るようにし、他方の吸気弁７ｂは、全く開弁さ
れないか、或いは開弁されても極く僅かなリフト
量にて開弁し、エンジンの高速域に於ては、両吸
気弁７ａ，７ｂが所定のタイミングにて完全に開
弁するようになつている。

さて、この吸気装置１の上流端にはセカンダリ
吸気チヤンバ１４を郭成するケーシング１３が設
けられ、該吸気チヤンバ１４の入口１５が突設さ
れ、かつ図示されないエアクリーナに接続されて
いる。吸気チヤンバ１４の下流側は円滑に４本の
セカンダリ吸気通路１６に分岐されている。分岐
された各セカンダリ吸気通路１６内には、弁軸１
７により同時に開閉されるセカンダリスロツトル
弁１８が各セカンダリ吸気通路１６に設けられて
いる。更に、セカンダリスロツトル弁１８の下流
側には、吸気通路９内に下流方向に向けて斜めに
合流する噴射通路２０内にセカンダリ側の燃料噴
射弁１９が各気筒に設けられ、更に、セカンダリ
吸気通路１６は、各気筒の吸気通路９を経て、各
気筒に設けられた二つの吸気弁７ａ，７ｂに向け
て分岐する分岐吸気通路９ａ，９ｂに至つてい
る。これらのセカンダリ吸気通路１６及びエンジ
ン側の吸気通路９は、第１図に良く示されている
ように、概ね水平方向に直線的に延在している。

セカンダリ吸気チヤンバ１４の入口１５の上方
位置には、プライマリ吸気通路用のスロツトルボ
デイ２１が設けられている。このスロツトルボデ
イ２１の内部には弁軸２２により支持されたプラ
イマリスロツトル弁２３が備えられており、その
下流側の吸気通路２４は、吸気チヤンバ１４の略
中央部上方に向けて、略水平方向に延在する第一
の部分２４ａと、更にエンジンの側に向けて略直
角方向に延出する第二の部分２４ｂと、その略下
方向に曲折する第三の部分２４ｃとを有する。プ
ライマリ吸気チヤンバとしての機能をも有する第
三の部分２４ｃの上端部には、第二の部分２４ｂ
と略平行をなしかつ上流側に向けて燃料を噴射し
得るように、全気筒をうけもつプライマリ側の燃
料噴射弁２７が突入している。また第三の部分２
４ｃの底部はプライマリ吸気通路の延長部として
の左右各一対ずつの分岐通路２５に分岐し、これ
ら分岐通路が、中央の二つのセカンダリ吸気通路
上を左右方向に横断した後、左右端のセカンダリ
吸気通路１６と、中央の二つのセカンダリ吸気通
路１６との間の空隙中をエンジン側に向けて延出
し、最終的にはセカンダリスロツトル弁１８と燃
料噴射弁１９との間のセカンダリ吸気通路１６に
向けて側面から合流している。

第３図及び第４図は、プライマリ側の吸気通路
２４の特に第三の部分２４ｃを詳細に示すもので
ある。燃料噴射弁２７の下流側の位置に、ハニカ
ム状または網状のPTCヒータ２９が、必要に応
じて吸気流を加熱し得るよように設けられてい
る。また第三の部分２４ｃの底部には、冷却水を
流通させるライザ通路３０が郭成されており、第
３図には冷却水入口３１が、また第４図には冷却
水出口３２が示されている。

図示されているように、第三の部分２４ｃは概
ね四角形の横断面を有し、その対向する左右側面
に前記分岐通路２５が各一対ずつ開口している。
第三の部分２４ｃの他方の側面であつて、PTC
ヒータ２９よりもやや下流側の壁面にそれぞれ開
口３３が開設され、これら開口は通路３４を経て
通路３５に合流し、吸気装置１の一側部に上向き
に形成されたフランジ３６の上面にて開口３７と
して開口している。このフランジ３６の上面に
は、もう一つの開口部４０が設けられ、該開口部
は、フランジ３６の延長部３８内に設けられた通
路３９に連通している。

このフランジ３６は、図示されていない排気ガ
ス環流制御弁（以下EGR弁）を取着するための
もので、EGR弁を開閉することにより開口３７，
４０が互いに連通遮断し、通路３９を経て供給さ
れる排気ガスを、通路３５，３４を経て開口３３
から吸気流中に導入し、公知のようにして、排気
ガスのNO_X量を低減せんとするものである。

次に、この吸気装置に用いられているスロツト
ル弁制御装置の構成を主に第２図について説明す
る。

セカンダリスロツトル弁１８の弁軸１７の一端
が、セカンダリスロツトル弁駆動用モータ４１に
連結され、該弁軸の他端がセカンダリスロツトル
弁開度センサ４２に連結されている。またプライ
マリスロツトル弁２３の弁軸２２にも、前記と同
様のプライマリスロツトル弁開度センサ４３が設
けられている。これら両開度センサ４２，４３の
出力は、別途設けられたエンジンの回転速度セン
サ４４の出力と共に制御ユニツト４５に供給され
る。制御ユニツト４５の出力はモータ４１に接続
され、後記するようにしてセカンダリスロツトル
弁の開度を制御し得るようにしている。

次に本実施例の作動の要領について説明する。

エンジンの低速域にあつては、セカンダリスロ
ツトル弁１８が閉弁され、プライマリスロツトル
弁２３の開閉の度合に応じた吸気が、プライマリ
吸気通路としての分岐通路２５を経てエンジンの
吸気通路９に供給される。このエンジンは、前記
したように弁休止機構を備えるもので、エンジン
の高速域に於ては、両吸気弁７ａ，７ｂが所定の
タイミングにて完全に開弁するが、エンジンの低
速域に於ては、例えば吸気弁７ａのみが開弁し、
他方の吸気弁７ｂは、全く開弁されないか、或い
は開弁されても極く僅かなリフト量にて開弁す
る。

そこで、エンジンの低速域にあつては、分岐通
路２５からセカンダリ吸気通路１６に突入した吸
気流は、第２図に於いて実線の矢印により示され
るように、その慣性により分岐通路２５の開口部
２８とは反対側の壁面に向けて突進することとな
り、エンジンの低速域に於て開閉される吸気弁７
ａの側に比較的抵抗なく吸入されることとなる。

エンジンの低速域に於ては、噴射燃料量の精密
な制御及び燃料の微粒化が問題となるが、本実施
例の場合、プライマリ側の吸気通路２４の第三の
部分２４ｃの上方にて、吸気流に対する向流とし
て燃料が噴射され、好適な微粒化が期待できると
共に、比較的小容量の燃料噴射弁２７により燃料
噴射量を精密に制御することができる。また、混
合気が、比較的大容積の部分を経て各分岐通路２
５に分配されるため各気筒への燃料供給量が均等
化される。更に、混合気が、比較的長い分岐通路
２５内を流れることとなるために吸気慣性効果が
得られると共に、燃料の微粒化が一層促進され
る。また、分岐通路２５が、セカンダリ吸気通路
１６の、低速域に於て開閉される吸気弁とは相反
する側の側面に合流しているため、弁休止機構の
効果を一層高めることができる。

エンジンの高速域に於ては、プライマリスロツ
トル弁２３に加えてセカンダリスロツトル弁１８
も開かれ、第２図に於いて実線により示される吸
気流に加えて、吸気流が、破線の矢印により示さ
れるようにして、比較的大径のセカンダリ吸気通
路１６を経てエンジンに直接的に供給されること
から、吸気流路抵抗の低減により、エンジンの吸
気の充填効率を高めることができる。また、各気
筒に個別に設けられるセカンダリ側燃料噴射弁１
９を、セカンダリ吸気通路１６と実質的なプライ
マリ吸気通路をなす分岐通路２５との合流部の下
流側に設けたため、高速域での十分な燃料流量が
確保され、かつ同部分が両スロツトル弁１８，２
３の連携状態の如何に関わらず吸気流が確保し得
る位置であるため、両スロツトル弁１８，２３の
制御がラツプする領域において吸気への燃料の混
入が不十分となつたりする不都合を生ずることが
ない。

このような可変吸気装置に於いては、セカンダ
リスロツトル弁の開度制御が問題となるが、本実
施例によれば、エンジンの極低速域に於て、概ね
セカンダリスロツトル弁が閉じられ、プライマリ
スロツトル弁が略全開位置に達して始めてセカン
ダリスロツトル弁が僅かに開かれ、或いセカンダ
リスロツトル弁が全然開かないようにし、エンジ
ンの高速域にあつては、プライマリスロツトル弁
の開度が小さい時は、セカンダリスロツトル弁が
プライマリスロツトル弁の開度に対して略比例的
に開かれ、プライマリスロツトル弁の開度が或る
値に達した時に、セカンダリスロツトル弁を全開
にすると良い。中速域に於いては、特定のエンジ
ンの特性に応じて、エンジンの低速域及び高速域
に於ける両特性の中間的な傾向に従つて、セカン
ダリスロツトル弁を開閉制御すれば良い。

第８図は、本実施例により実現し得る両スロツ
トル弁の開度の関係を示すもので、公知の手法に
基づくマツプ制御により好適に実施し得るもので
ある。マツプ制御によれば、両パラメータの格子
点の数を増したり、適宜内挿法を用いることによ
り両スロツトル弁の開度の関係を十分に精度良く
制御することが容易に可能である。

〈考案の効果〉 このように、本考案によれば、セカンダリスロ
ツトル弁の開度を常に最適化することができるこ
とから、可変吸気装置の性能が最大限発揮され、
エンジンの出力性能をその全作動範囲に亘つて高
め得るため、その効果は極めて大である。また、
プライマリスロツトル弁からセカンダリスロツト
ル弁を機械的に独立分離することができるため、
セカンダリスロツトル弁を燃焼室に近接配置して
セカンダリスロツトル弁下流側の容積を低減する
ことが可能となり、主に高速・高負荷域でのアク
セルレスポンスを向上し得る。更に、従来の可変
吸気装置に於ては、プライマリ・セカンダリ両吸
気通路の連携切換え弁を別途必要としたが、本考
案の構造によれば、セカンダリスロツトル弁がこ
れを兼用し得るので、可変吸気装置の全体的な構
成を簡略化し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に基づく可変吸気装置の縦断面
図である。第２図は第１図の−線について見
た横断面図である。第３図は第１図の−線に
ついて見た断面図である。第４図は第３図の−
線について見た断面図である。第５図は第２図
の−線について見た断面図である。第６図は
第２図の−線について見た断面図である。第
７図は第２図の−線について見た断面図であ
る。第８図は、上記実施例により実現し得る両ス
ロツトル弁の開度の関係の一例を示すグラフであ
る。 １……吸気装置、２……エンジン、３……シリ
ンダ、４…ピストン、５……シリンダヘツド、６
……燃焼室、７ａ，７ｂ……吸気弁、８……排気
弁、９……吸気通路、１０……排気通路、１１，
１２……圧縮コイルばね、１３……ケーシング、
１４……セカンダリ吸気チヤンバ、１５……入
口、１６……セカンダリ吸気通路、１７……弁
軸、１８……セカンダリスロツトル弁、１９……
燃料噴射弁、２０……燃料噴射通路、２１……ス
ロツトルボデイ、２２……弁軸、２３……プライ
マリスロツトル弁、２４……吸気通路、２４ａ〜
２４ｃ……部分、２５……分岐通路、２７……燃
料噴射弁、２８……開口、２９……PTCヒータ、
３０……ライザ通路、３１……冷却水入口、３２
……冷却水出口、３３……開口、３４，３５……
通路、３６……フランジ、３７……開口、３８…
…延長部、３９……通路、４０……開口、４１…
…モータ、４２，４３……開度センサ、４４……
速度センサ、４５……制御ユニツト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) エンジンの高速域にあつてセカンダリスロツ
   トル弁が開弁して開通するセカンダリ吸気通路
   と、エンジンの全回転速度域にあつてプライマ
   リスロツトル弁が開弁して開通し、かつ前記セ
   カンダリ吸気通路に合流するプライマリ吸気通
   路と、各気筒に個別に設けられた燃料噴射弁と
   を有し、前記セカンダリスロツトル弁が、前記
   セカンダリ吸気通路と前記プライマリ吸気通路
   との合流部の上流側に複数の気筒の各個に対応
   して複数個設けられ、前記プライマリスロツト
   ル弁が、前記プライマリ吸気通路の上流端に全
   気筒に共通して１個設けられている多気筒エン
   ジンの可変吸気装置のためのスロツトル弁制御
   装置であつて、 前記燃料噴射弁が、前記セカンダリ吸気通路
   と前記プライマリ吸気通路との合流部の下流側
   に設けられ、 前記セカンダリ吸気通路が、前記プライマリ
   吸気通路に比してより大径またはより短管に形
   成されたうえで共通の分配チヤンバから各気筒
   に分岐されていると共に、 エンジンの回転速度を検出する速度センサ
   と、前記プライマリスロツトル弁の開度を検出
   するスロツトル開度センサと、 前記セカンダリスロツトル弁を開閉駆動する
   駆動用モータと、 前記速度センサの出力及び前記スロツトル開
   度センサの出力とに基づき前記モータを駆動す
   ることにより前記セカンダリスロツトル弁の開
   度を制御する制御ユニツトとを備えることを特
   徴とする可変吸気装置のためのスロツトル弁制
   御装置。 (2) 前記制御ユニツトが、前記速度センサの出力
   と前記スロツトル開度センサの出力とに基づく
   マツプ制御を行なうものであることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載の可変
   吸気装置のためのスロツトル弁制御装置。