JPH04295131A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの吸気装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】吸気弁が開かれたときに吸気ポートに発
生する負圧波を上流の容積部まで伝播させて正圧波に反
転させ、この正圧波を吸気ポートまで伝播させ、吸気を
燃焼室に押し込むといった、慣性効果を利用した圧力波
過給により吸気充填効率を高めるようにしたエンジンの
吸気装置は従来より知られている。ここで、慣性効果を
効果的に発生させるには、吸気ポートと容積部との間の
吸気経路長すなわち圧力波伝播経路長を、吸気ポートの
開閉周期に対応するように設定する必要がある。しかし
ながら、吸気ポートの開閉周期はエンジン回転数によっ
て変化するので、圧力波伝播経路長が固定された吸気装
置では、広い回転領域で効果的に慣性効果を得ることが
できない。そこで、エンジン回転数に応じて圧力波伝播
経路長を変えられるようにし、幅広い回転領域で効果的
に慣性効果を利用できるようにしたエンジンの吸気装置
が提案されている（例えば、特開昭５８−１２６４２２
号公報、特開昭６０−４５７１８号公報、実開昭６１−
３６１２６号公報参照）。

【０００３】具体的には、例えば、吸気経路長が相対的
に長い低速吸気通路と相対的に短い高速吸気通路とを備
えた独立吸気通路と、エンジンの運転状態に応じて高速
吸気通路を開閉する開閉弁とが設けられたエンジンの吸
気装置が提案されている。かかる従来の吸気装置におい
ては、低速時（低回転時）には開閉弁が閉じられ、吸気
経路長の長い低速吸気通路を通してエンジン本体に吸気
が供給され、効果的に慣性効果が得られるようになって
いる。また、高速時（高回転時）には開閉弁が開かれ、
両吸気通路を通してエンジン本体に吸気が供給されるよ
うになっている。このとき、圧力波は主として吸気経路
長の短い高速吸気通路側を伝播するので、効果的に慣性
効果が得られるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに低速吸気通路と高速吸気通路と開閉弁とが設けられ
た従来の吸気装置においては、比較的エンジン騒音の小
さい低速時に、高速用吸気通路に比較し、低速用吸気通
路の方が吸気通路表面積（放射面積）が大きいことから
、低速吸気通路から発生する放射音が高速吸気通路から
のものと比べ顕在化し、運転者に違和感を与えるといっ
た問題がある。また、低負荷時に開閉弁が切り替えられ
たときには、切替ショックが発生するといった問題があ
る。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、低速吸気通路と高速吸気通
路とを備えた独立吸気通路と、高速吸気通路を開閉する
開閉弁とが設けられたエンジンの吸気装置において、エ
ンジンの運転状態に応じて効果的に慣性効果を得ること
ができるとともに、低速時における低速吸気通路からの
放射音の発生と、低負荷時における切替ショックの発生
とを有効に防止することができるエンジンの吸気装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明は、下流端がエンジン本体の吸気ポー
トに接続され、かつ相対的に吸気経路長の長い低速吸気
通路と相対的に吸気経路長の短い高速吸気通路とが設け
られた独立吸気通路と、エンジンの運転状態に応じて高
速吸気通路を開閉する開閉弁とが設けられたエンジンの
吸気装置において、エンジン回転数が、アイドル回転数
より高回転側の第１の設定回転数Ｎ１以上であり、かつ
Ｎ１より高回転側の第２の設定回転数Ｎ２以下である場
合には開閉弁を閉じさせる一方、エンジン回転数が、Ｎ
２を超える場合、またはＮ１未満の回転領域において少
なくともアイドル回転数以上である場合には、開閉弁を
開かせる開閉弁制御手段が設けられていることを特徴と
するエンジンの吸気装置を提供する。

【０００７】第２の発明は、第１の発明にかかるエンジ
ンの吸気装置において、開閉弁制御手段が、エンジン回
転数がＮ１以上かつＮ２以下の場合において、低負荷時
には、開閉弁を開かせるようになっていることを特徴と
するエンジンの吸気装置を提供する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。 図１と図２とに示すように、６気筒Ｖ型エンジンＶＥに
は、気筒配列方向に長手となる第１，第２バンクＰ，Ｑ
が設けられ、第１バンクＰ側にはフロント側から順に第
１，第３，第５気筒＃１，＃３，＃５が配置され、第２
バンクＱ側にはフロント側から順に第２，第４，第６気
筒＃２，＃４，＃６が配置されている。そして、エンジ
ンＶＥのシリンダブロック１の、第１バンクＰ側の上面
には第１シリンダヘッド２が配置され、第２バンクＱ側
の上面には第２シリンダヘッド３が配置されている。

【０００９】そして、各気筒＃１〜＃６においては、夫
々、吸気弁４が開かれたときに、吸気ポート５から燃焼
室６内に吸気が吸入され、この吸気（混合気）がピスト
ン７によって圧縮された後点火プラグ（図示せず）によ
って着火・燃焼させられ、排気弁８が開かれたときに燃
焼ガスが排気ポート９に排出されるようになっている。 なお、インジェクタ１０から吸気ポート５内に、燃料が
噴射されるようになっている。

【００１０】エンジンＶＥに吸気を供給するために吸気
装置Ａが設けられている。吸気装置Ａには、第２バンク
Ｑのやや上方において、共通吸気通路１１が配置され、
この共通吸気通路１１内にはスロットル弁（図示せず）
が設けられている。そして、吸気装置Ａは、エンジンの
広い回転領域にわたって、慣性効果による圧力波過給を
効果的に行わせるために、低速用吸気系統と高速用吸気
系統とに分けられ、エンジンＶＥはいわゆる可変吸気管
長タイプとなっている。

【００１１】低速用吸気系統は、実質的に、共通吸気通
路１１から分岐する集合吸気通路１３と、集合吸気通路
１３の下流側端部と連通する低速用サージタンク１４と
、夫々、上流側端部が低速用サージタンク１４に接続さ
れる低速吸気通路１６とで構成されている。

【００１２】集合吸気通路１３は、気筒配列方向にみて
エンジンＶＥのリヤ寄りの位置において、第２バンクＱ
側から第１バンクＰ側に向かってエンジン幅方向（図１
では左右方向）に伸長している。そして、集合吸気通路
１３には、エンジンＶＥの冷間始動時の混合気の燃焼性
を高めるために、コールドスタートインジェクタ１９が
臨設されている。

【００１３】低速用サージタンク１４は気筒配列方向に
長手となるように形成され、第１バンクＰの外側端部近
傍において、第１バンクＰのやや上方で、第１バンクＰ
のほぼ全長にわたって配置されている。また、低速吸気
通路１６は、集合吸気通路１３より下側に配置され、気
筒配列方向にみて夫々対応する気筒が配置された位置で
、低速用サージタンク１４から分岐して第２バンクＱ側
に向かって伸長している。ここで、低速用サージタンク
１４は、吸気の供給を安定化させるとともに、低速時に
負圧波を正圧波に反転させる容積部として機能する。 また、各低速吸気通路１６の管長は、低速時に効果的に
慣性効果が得られるような所定の長さに設定されている
。

【００１４】一方、高速用吸気系統は、実質的に、共通
吸気通路１１に接続され気筒配列方向に長手となるよう
に形成された高速用サージタンク１２と、気筒配列方向
にみて夫々対応する気筒が配置された位置で、高速用サ
ージタンク１２から分岐する高速吸気通路１７と、各高
速吸気通路１７を開閉する開閉弁２１とで構成されてい
る。各開閉弁２１は、後で説明するように、アクチュエ
ータ２３によって一律に開閉されるようになっている。 ここで、高速用サージタンク１２は、高速時に負圧波を
正圧波に反転させる容積部として機能する。なお、各高
速吸気通路１７の管長は、高速時に有効に慣性効果が得
られるような所定の長さに設定されている。

【００１５】そして、低速吸気通路１６と高速吸気通路
１７とは下流側端部で集合され、独立吸気通路１８に接
続されている。なお、独立吸気通路１８の下流側端部は
吸気ポート５に接続されている。

【００１６】図３に示すように、夫々、第１〜第６気筒
＃１〜＃６の高速吸気通路１７を開閉する各開閉弁２１
は、気筒配列方向（図３では左右方向）に伸長する１つ
の弁軸２２に取り付けられ、この弁軸２２はリンク機構
２４を介してアクチュエータ２３に連結されている。ア
クチュエータ２３の圧力室は負圧導入通路２５に接続さ
れ、この負圧導入通路２５にはソレノイド式の切替弁２
６が介設されている。ここで、切替弁２６は、コントロ
ールユニット２７からの信号に従って、負圧導入通路２
５を負圧源に接続するか、あるいは大気に開放するかを
切り替えるようになっている。そして、アクチュエータ
２３は、圧力室に大気圧が導入されているときには開閉
弁２１を閉じる一方、圧力室に負圧が導入されていると
きには開閉弁２１を開くようになっている。なお、コン
トロールユニット２７は、請求項１および請求項２に記
載された開閉弁制御手段に相当する。

【００１７】コントロールユニット２７は、エンジン負
荷とエンジン回転数とを入力情報として、エンジンＶＥ
の運転状態に応じて、図４に示すような特性でアクチュ
エータ２３を介して開閉弁２１を開閉させ、効果的に慣
性効果を利用して吸気充填効率を高めるようになってい
る。以下、適宜図１〜図４を参照しつつコントロールユ
ニット２７による開閉弁２１の制御方法を説明する。

【００１８】（１）エンジン回転数Ｎがアイドル回転数
Ｎｉ未満である場合（領域１）、すなわちエンジン始動
時には、エンジン負荷にかかわりなく開閉弁２１が閉じ
られる。エンジン始動時においては、混合気の燃焼性を
高めるために、コールドスタートインジェクタ１９から
集合吸気通路１３内に比較的多量の燃料が噴射されるが
、この場合、集合吸気通路１３内の吸気流速をできるだ
け大きくし、燃料の気化・霧化を促進する必要がある。 このため、開閉弁２１を閉じて全吸気を集合吸気通路１
３内を通し、集合吸気通路１３内の吸気流速を高めるよ
うにしている。これによって、エンジンＶＥの始動性の
向上が図られる。

【００１９】（２）エンジン回転数Ｎが、アイドル回転
数Ｎｉ以上でありかつ第１設定回転数Ｎ１未満である場
合には（領域２）、エンジン負荷にかかわりなく開閉弁
２１が開かれる。ここで、第１設定回転数Ｎ１は、これ
未満ではそれほど高出力を必要しないような境界値（例
えば１７５０ｒ．ｐ．ｍ．）に設定される。このとき、
吸気が低速吸気通路１６と高速吸気通路１７の両方を通
って流れるので、集合吸気通路１３内あるいは低速吸気
通路１６内の吸気流速が小さくなり、これらからの放射
音が低減される。図５に、開閉弁開弁時の騒音レベル（
折れ線Ｈ１）と、開閉弁閉弁時の騒音レベル（折れ線Ｈ
２）のエンジン回転数に対する特性の一例を示す。図５
から明らかなように、領域２に相当する部分（概ね１０
００〜１７５０ｒ．ｐ．ｍ．）では開閉弁２１を開くこ
とによって騒音レベルが低減されている。なお、領域２
において効果的に慣性効果を得るためには、開閉弁２１
を閉じて吸気経路長の長い低速吸気通路１６から吸気を
供給すべきであるが、このような低速域では、それほど
高出力が要求されないので、開閉弁２１を開いてもとく
に不具合が生じない。

【００２０】（３）エンジン回転数Ｎが、第１設定回転
数Ｎ１以上でありかつ第２設定回転数Ｎ２以下である場
合において、エンジン負荷が所定値Ｌ１を超えるときに
は（領域３）、開閉弁２１が閉じられ、低速吸気通路１
６を通して燃焼室６に吸気が供給される。ここで、第２
設定回転数Ｎ２は、これを超えると高速吸気通路１７側
の慣性効果が低速吸気通路１６側の慣性効果よりも大き
くなるような境界値（例えば４７５０ｒ．ｐ．ｍ．）に
設定される。また、エンジン負荷Ｌ１は、これ以下では
実質的に無負荷となるような境界値に設定される。この
場合、吸気ポート５の開閉周期が比較的長くなるので、
吸気を比較的長い低速吸気通路１６を通すことによって
、高い慣性効果が得られ、吸気充填効率が高められ、エ
ンジン出力が高められる。なお、全負荷時において、開
閉弁２１を閉じた場合と開いた場合の、エンジントルク
のエンジン回転数に対する特性を、夫々、図４中の曲線
Ｇ１，Ｇ２で示す。曲線Ｇ１，Ｇ２から明らかなように
、領域３では、開閉弁２１を閉じた場合には、これを開
いた場合よりも大幅にエンジン出力が高められている。

【００２１】（４）エンジン回転数Ｎが、Ｎ１以上であ
りかつＮ２以下である場合において、エンジン負荷がＬ
１以下のときには（領域４）、開閉弁２１が開かれる。 このため、領域４では、領域２の場合と同様に、集合吸
気通路１３あるいは低速吸気通路１６からの放射音が低
減される。また、後で説明するように、エンジン回転数
ＮがＮ２を超える場合には開閉弁２１が開かれるので、
エンジン始動時を除けば、エンジン負荷がＬ１以下の場
合には、開閉弁２１が常時開かれ、開閉弁２１の切り替
えが起こらない。このため、低負荷時に起こりやすい開
閉弁２１の切替ショックの発生が防止される。なお、こ
の場合も、効果的に慣性効果を得るためには、開閉弁２
１を閉じて吸気経路長の長い低速吸気通路１６から吸気
を供給すべきであるが、かかる低負荷時（減速時、無負
荷時等）においては高出力が要求されないので、開閉弁
２１を開いたことによりとくに不具合は生じない。

【００２２】（５）エンジン回転数ＮがＮ２を超える場
合には（領域５）、エンジン負荷にかかわりなく開閉弁
２１が開かれる。この場合、吸気ポート５の開閉周期が
比較的短くなるので、吸気を比較的短い高速吸気通路１
７内を通すことによって、高い慣性効果が得られ、吸気
充填効率が高められ、エンジントルクが高められる。図
４中の曲線Ｇ１，Ｇ２から明らかなように、この領域５
では、開閉弁２１を開いた場合には、これを閉じた場合
よりも大幅にエンジン出力が高められている。

【００２３】以上、本発明によれば、高出力が要求され
る運転領域では高い慣性効果が得られ、吸気充填効率が
高められる。また、低速領域あるいは低負荷域では、集
合吸気通路１３あるいは低速吸気通路１６からの放射音
が低減される。また、エンジン始動時の混合気の燃焼性
が高められる。

【００２４】

【発明の作用・効果】第１の発明によれば、エンジン回
転数がＮ２を超える高回転領域では、比較的吸気経路長
が短い高速吸気通路を通してエンジン本体に吸気が供給
され、高い慣性効果が得られる。また、エンジン回転数
がＮ１以上かつＮ２以下の中回転領域では、比較的吸気
経路長が長い低速吸気通路を通してエンジン本体に吸気
が供給され、高い慣性効果が得られる。したがって、高
出力が要求される運転領域では常に高い慣性効果が得ら
れ、エンジンの出力の向上が図られる。また、エンジン
回転数がＮ１未満の低回転領域では、開閉弁が開かれ、
高速吸気通路と低速吸気通路の両方を通してエンジン本
体に吸気が供給されるので、低速吸気通路内の吸気流速
が小さくなり、低速吸気通路から発生する放射音が低減
される。

【００２５】第２の発明によれば、基本的には第１の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、エンジン回
転数がＮ１以上かつＮ２以下の中回転領域において、高
出力が要求されない低負荷域では開閉弁が開かれるので
、低速吸気通路からの放射音の発生が低減される。また
、低負荷域では開閉弁が常時開かれ、開閉弁の切り替え
が起こらないので、とくに低負荷時に起こりやすい切替
ショックがの発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる吸気装置を備えたＶ型６気筒エ
ンジンの平面説明図である。

【図２】図１に示すエンジンの一部断面正面立面説明図
である。

【図３】図１に示すエンジンの、開閉弁駆動機構ないし
制御機構の模式図である。

【図４】エンジン負荷とエンジン回転数とに対する開閉
弁の開閉特性を示す図である。

【図５】開閉弁開時と開閉弁閉時とにおける、エンジン
の騒音レベルのエンジン回転数に対する特性を示す図で
ある。

【符号の説明】

ＶＥ…エンジン Ａ…吸気装置 Ｐ…第１バンク Ｑ…第２バンク ＃１〜＃６…第１〜第６気筒 ５…吸気ポート １２…高速用サージタンク １３…集合吸気通路 １４…低速用サージタンク １６…低速吸気通路 １７…高速吸気通路 １８…独立吸気通路 ２１…開閉弁 ２３…アクチュエータ ２７…コントロールユニット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下流端がエンジン本体の吸気ポートに
   接続され、かつ相対的に吸気経路長の長い低速吸気通路
   と相対的に吸気経路長の短い高速吸気通路とが設けられ
   た独立吸気通路と、エンジンの運転状態に応じて高速吸
   気通路を開閉する開閉弁とが設けられたエンジンの吸気
   装置において、エンジン回転数が、アイドル回転数より
   高回転側の第１の設定回転数Ｎ１以上であり、かつＮ１
   より高回転側の第２の設定回転数Ｎ２以下である場合に
   は開閉弁を閉じさせる一方、エンジン回転数が、Ｎ２を
   超える場合、またはＮ１未満の回転領域において少なく
   ともアイドル回転数以上である場合には、開閉弁を開か
   せる開閉弁制御手段が設けられていることを特徴とする
   エンジンの吸気装置。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載されたエンジンの吸気
   装置において、開閉弁制御手段が、エンジン回転数がＮ
   １以上かつＮ２以下の場合において、低負荷時には、開
   閉弁を開かせるようになっていることを特徴とするエン
   ジンの吸気装置。