JPH05340258A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低負荷領域における成層化の促進を図りつ
つ、中負荷領域より高負荷側におけるオーバースワール
に起因する冷損の抑制と、全負荷領域における耐ノック
性向上とを、Ｓ吸気通路の開閉弁の開閉制御でのみ達成
する。 【構成】 燃焼室２に、スワールを生成するＰ吸気通路
１９と、開閉弁２２を備えたＳ吸気通路２０とを互いに
独立させて接続する。運転状態検出手段３０を設け、こ
の運転状態検出手段により検出された運転状態に応じ
て、上記開閉弁を開閉制御する開閉制御手段２７を設け
る。この開閉制御手段を、低負荷領域で閉状態に、中〜
高負荷領域で開状態に、全負荷領域で閉状態にそれぞれ
開閉弁を開閉制御するように構成する。また、Ｐ吸気通
路を低負荷領域で動的過給効果が得られるように構成す
ると好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの燃焼室ごと
にＰ吸気通路およびＳ吸気通路が独立して接続され、Ｓ
吸気通路を開閉する開閉弁がＳ吸気通路に設けられた吸
気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のエンジンの吸気装置
として、低速運転時、すなわち、低回転時においてＳ吸
気通路の開閉弁を閉じてＰ吸気通路からのみ吸気を上記
燃焼室に導入してスワールの生成を図る一方、高速運転
時、すなわち、高回転時に上記開閉弁を開いてＰおよび
Ｓの両吸気通路から吸気を導入して吸気の十分な充填量
の確保を図るようにしたものが知られている（例えば、
特開昭６１−２１８７２６号公報参照）。

【０００３】また、運転状態に応じて理論空燃比よりリ
ーン側の空燃比とリッチ側の空燃比とに相互に切換えて
窒素酸化物（ＮＯｘ）発生の増大を抑制するものにおい
て、リーン側空燃比からリッチ側空燃比への変換時のア
ップ側のトルクショックおよびリッチ側空燃比からリー
ン側空燃比への変換時のダウン側のトルクショックを点
火時期の制御により緩和するようにしたものが知られて
いる（特開昭６０−１３９５３号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記低回転
時にＳ吸気通路の開閉弁を閉じるものにおいて、同じ低
回転時でも中負荷領域から高負荷側の領域では、負荷の
増大に応じて吸気流速が増大してスワールが強化される
ため、オーバースワールとなって冷損の増大を招き、こ
れに伴って燃費の悪化を招くという不都合が生じる。一
方、さらに高負荷側の全負荷領域では、過度の温度上昇
を防止して耐ノック性の向上を図りたいとの要請があ
る。

【０００５】また、上記空燃比変換に伴うトルクショッ
クの緩和を点火時期の制御により行なうものは、例え
ば、リッチ側空燃比からリーン側空燃比へ変換する場
合、その変換の前にあらかじめ点火時期を徐々に遅角さ
せ、その後、上記空燃比の変換および点火時期の進角を
一気に行なうことにより、空燃比変換によるトルクダウ
ンと点火時期の進角によるトルクアップとの相殺により
上記トルクショックの緩和を図るものであるため、その
制御が複雑となる傾向にある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、第１の目的とするところは、低負荷領域
における成層化の促進を図りつつ、中負荷領域より高負
荷側におけるオーバースワールによる冷損の抑制と、全
負荷領域における耐ノック性向上とを、Ｓ吸気通路の開
閉弁の開閉制御でのみ達成することにある。また、第２
の目的とするところは、リーン側とリッチ側との空燃比
の変換に伴うトルクショックの緩和を、Ｓ吸気通路側の
開閉弁の開閉制御という比較的簡易な制御により達成す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、エンジンの燃焼室に対し
て、互いに独立するＰ吸気通路とＳ吸気通路とが接続さ
れ、そのＳ吸気通路に低負荷時にＳ吸気通路を閉じる開
閉弁が設けられて、上記低負荷時に上記Ｐ吸気通路から
の吸気により上記燃焼室内にスワールを生成するように
したものを前提とする。このものにおいて、エンジンの
運転状態を検出する運転状態検出手段を備え、この運転
状態検出手段の出力を受けて、低負荷領域で上記開閉弁
を閉状態に、中負荷領域から高負荷領域で上記開閉弁を
開状態に、全負荷領域で上記開閉弁を閉状態にそれぞれ
運転状態に応じて開閉弁を開閉制御する開閉制御手段を
備える構成とするものである。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、エンジンの
燃焼室に対して、互いに独立するＰ吸気通路とＳ吸気通
路とが接続され、そのＳ吸気通路に低負荷時にＳ吸気通
路を閉じる開閉弁が設けられて、上記低負荷時に上記Ｐ
吸気通路からの吸気により上記燃焼室内にスワールを生
成するようにしたものを前提とする。このものにおい
て、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段を
備え、この運転状態検出手段からの出力を受けて、理論
空燃比よりもリーン側の空燃比が設定されるリーン領域
を低負荷領域に設定し、かつ、上記理論空燃比よりもリ
ッチ側の空燃比が設定されるリッチ領域を上記低負荷領
域より高負荷側の領域に設定するとともに、運転状態に
応じて空燃比領域を上記リーン領域とリッチ領域とに相
互に切換える空燃比設定手段を備える。また、上記運転
状態検出手段からの出力と上記空燃比設定手段による空
燃比領域の設定とに基いて、上記リーン領域が設定され
る上記低負荷領域で上記開閉弁を閉状態に、上記リッチ
領域のリーン領域側の負荷領域であってリーン領域との
境界領域で上記開閉弁を閉状態に、上記境界領域より高
負荷側の負荷領域で上記開閉弁を閉状態にそれぞれ開閉
弁を開閉制御する開閉制御手段を備える。そして、上記
Ｐ吸気通路を、上記開閉弁が閉じられた状態でのＰ吸気
通路の気柱振動の共鳴点が上記リーン領域の上記境界領
域側の負荷領域で生じるように構成するものである。

【０００９】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
運転状態検出手段により検出された運転状態が低負荷領
域である場合、開閉制御手段により開閉弁が閉じられて
Ｐ吸気通路からの吸気により燃焼室にスワールが生成さ
れる。これにより、燃焼室内での成層化が促進されて、
燃焼安定性の向上が図られる。また、中負荷領域から高
負荷領域である場合、上記開閉制御手段により上記開閉
弁が開かれてＰおよびＳの両吸気ポートからの吸気とな
るため、Ｐ吸気通路からの吸気によるスワール生成がＳ
吸気通路から吸気により乱されるため、上記開閉弁を閉
じたままの状態にした場合におけるオーバースワールに
起因する冷損の増大が防止される。さらに、全負荷領域
である場合、上記開閉弁が上記開閉制御手段により再び
閉じられてＰ吸気通路からの吸気により燃焼室内に強力
なスワールが形成されるため、このスワールにより燃焼
室内の過度の温度上昇が抑制されて、耐ノック性の向上
が図られる。

【００１０】また、請求項２記載の発明では、運転状態
検出手段により検出された運転状態が低負荷領域である
場合、開閉制御手段により開閉弁が閉じられてＰ吸気通
路からの吸気により燃焼室内にスワールが生成されると
ともに、空燃比設定手段によりリーン領域とされてリー
ン側空燃比に基いて燃料供給が行われる。この場合、上
記スワールにより成層化が促進されるため、設定空燃比
がリーン側であっても、その燃焼安定性の向上が図られ
る。そして、運転状態が上記低負荷領域内の高負荷側、
すなわち、境界領域側に移行するに伴い、上記Ｐ吸気通
路の気柱振動の共鳴点に近付くためその吸気の動的過給
効果により吸気の充填効率が増大する。

【００１１】そして、上記境界領域への移行に伴い、上
記空燃比設定手段によりリッチ領域とされてリッチ側空
燃比が設定されるとともに、上記開閉制御手段により上
記開閉弁が開かれる。この移行時に、上記設定空燃比の
リーン側からリッチ側への変換に伴うトルクアップが、
上記開閉弁の開作動に伴う上記動的過給効果の消滅によ
るトルクダウンによって相殺され、これにより、トルク
ショックの発生が防止される。また、上記開閉弁の開作
動によりそれまでＰ吸気通路からの吸気により生成され
ていたスワールがＳ吸気通路からの吸気により乱される
ため、上記開閉弁を閉じたままにした場合のオーバース
ワールに起因する冷損の増大が防止される。

【００１２】運転状態が上記境界領域よりさらに高負荷
側の領域になった場合、上記開閉制御手段により開閉弁
が閉じられるため、燃焼室内に強力なスワールが生成さ
れて耐ノック性の向上が図られる。

【００１３】一方、運転状態が低負荷側に移行して上記
境界領域から再び低負荷領域に移行する場合、設定空燃
比が上記空燃比設定手段によりリッチ側からリーン側に
切換えられるとともに、上記開閉弁が上記開閉制御手段
により閉じられる。この移行時において、上記開閉弁の
閉作動に伴いＰ吸気通路に気柱振動による動的過給効果
が生じるとともに、上記開閉弁の閉じる寸前に圧力波が
作用して吸気の充填効率が増大する。この吸気の増大に
伴うトルクアップにより上記設定空燃比のリッチ側から
リーン側への変換に伴うトルクダウンが相殺されてトル
クショックの発生が防止される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１５】図１および図２は、本発明を４気筒エンジ
ンの吸気装置に適用した場合の第１実施例を示し、１は
エンジン、２，２，…はこのエンジン１に形成された各
シリンダ３と各シリンダ３内に摺動可能に嵌挿された各
ピストン４（図２にのみ示す）とにより形成された燃焼
室、５は上流端が図示しないエアフローメータおよびエ
アクリーナなどを介して大気に開口し、下流端が上記各
燃焼室２に開口して吸気を上記各燃焼室２に供給するた
めの吸気通路、６，６，…は上流端が上記各燃焼室２に
開口して各燃焼室２内の排気を図示しない触媒を介して
排出する排気通路、７はこの吸気通路５に配設された後
述の４つの開閉弁２２，２２，…を互いに同期して開閉
作動する開閉作動機構、８はこの開閉作動機構７の作動
制御などを行なうコントロールユニット（ＥＣＵ）であ
る。

【００１６】上記各燃焼室２には、図３に詳細を示すよ
うに、各燃焼室２の頂部に配設された点火プラグ９を囲
んで、Ｐ（プライマリ）およびＳ（セカンダリ）の２つ
の吸気ポート１０，１１と、２つの排気ポート１２，１
３が互いに独立して開口されている。上記Ｐ，Ｓの両吸
気ポート１０，１１の上記各燃焼室２の開口部に吸気弁
１４，１４が、また、上記両排気ポート１２，１３に排
気弁１５，１５がそれぞれ設けられている。各吸排気弁
１４，１５は図示しない動弁機構により所定のタイミン
グで開閉作動されて上記燃焼室２に吸気を導入して排気
を導出するようになっている。そして、上記各Ｐおよび
Ｓ吸気ポート１０，１１は上記各燃焼室２に対して互い
に偏心して開口されており、各Ｐ吸気ポート１０からの
吸気により上記各燃焼室２内に積極的にスワールを生成
し、また、上記Ｓ吸気ポート１１からの吸気により上記
スワールを乱すようになっている。

【００１７】上記吸気通路５は、上記エアクリーナの下
流側に配設されて吸入空気量を制御するスロットル弁１
６と、このスロットル弁１６の下流側に形成されて吸気
脈動を緩和するサージタンク１７と、このサージタンク
１７の下流側から上記各シリンダ３に対応して互いに独
立して分岐した４つのシリンダ別吸気通路１８，１８，
…と、この各シリンダ別吸気通路１８の中間位置から分
岐した互いに独立するＰおよびＳの２つの吸気通路１
９，２０とから基本構成されている。この各Ｐ吸気通路
１９の下流端が上記Ｐ吸気ポート１０を、上記各Ｓ吸気
通路２０の下流端が上記Ｓ吸気ポート１１をそれぞれ構
成している。すなわち、１つの燃焼室２に対して互いに
独立して形成された２つのＰ，Ｓ吸気通路１９，２０が
接続されている。そして、上記各Ｐ吸気通路１９の所定
位置には各燃焼室２内に所定のタイミングで燃料を噴射
する燃料噴射弁２１が配設され、また、上記各Ｓ吸気通
路２０にはその各Ｓ吸気通路２０を開閉する開閉弁（以
下、Ｓ弁という）２２が配設されている。上記各燃料噴
射弁２１は、ほぼすべての運転状態で一定の空燃比（例
えば理論空燃比）で燃料を上記各燃焼室２内に噴射する
ようになっている。

【００１８】上記開閉作動機構７は、上記各Ｓ弁２２に
連結されて進退することにより各Ｓ弁２２を互いに同期
して回転作動させて開閉させるリンクロッド２３と、こ
のリンクロッド２３を進退作動させるアクチュエータ２
４と、上記サージタンク１７に接続されて上記アクチュ
エータ２４に駆動源としての吸気負圧を導入するブース
トチャンバ２５と、このブーストチャンバ２５および上
記アクチュエータ２４の間に介在されたソレノイドバル
ブ２６とからなる。このソレノイドバルブ２６は上記コ
ントロールユニット８からの出力信号を受けて開閉作動
されるようになっており、上記アクチュエータ２４は上
記ソレノイドバルブ２６の開作動により負圧が導入され
て上記リンクロッド２３を後退させ、閉作動により内部
ばね２４ａの復元力が作用して上記リンクロッド２３を
前進させるようになっている。そして、上記各Ｓ弁２２
は上記リンクロッド２３の後退により開作動され、前進
により閉作動されるようになっている。

【００１９】上記コントロールユニット８は上記各Ｓ弁
２２の開閉制御を行なう開閉制御手段２７を備えてお
り、この開閉制御手段２７にはエンジン回転数を検出す
るエンジン回転数センサ２８と、軸トルク（負荷）を検
出する軸トルクセンサ２９とから構成される運転状態検
出手段３０が接続されている。

【００２０】そして、上記開閉制御手段２７は上記両セ
ンサ２８，２９からの出力を受けて上記ソレノイドバル
ブ２６に開閉信号を出力することにより上記各Ｓ弁２２
を運転状態に応じて開閉制御するようになっている。す
なわち、上記開閉制御手段２７により上記各Ｓ弁２２
は、図４に示すように、エンジン回転数が所定回転数Ｎ
1 より小さくかつ軸トルクが所定の第１軸トルク値Ｔ1
より小さい低回転・低負荷領域Ａで閉状態にされ、上記
所定回転数Ｎ1 より小さくかつ上記第１軸トルク値Ｔ1
からこのＴ1 より大きい所定の第２軸トルク値Ｔ2 まで
の低回転・中高負荷領域Ｂおよび上記所定回転数Ｎ1 よ
り大きい高回転領域Ｃで開状態にされ、また、上記所定
回転数Ｎ1 より小さくかつ上記第２軸トルク値Ｔ2 より
大きい低回転・全負荷領域Ｄで再び閉状態にされるよう
になっている。

【００２１】以下、図５に基いて上記開閉制御手段２７
の具体的な制御を説明する。まず、ステップＳ１で現在
のエンジン回転数Ｎを上記エンジン回転数センサ２８か
ら読込み、次に、ステップＳ２でこの現在回転数Ｎと上
記所定回転数Ｎ1 との大小判定を行なう。判定の結果、
現在回転数Ｎが上記所定回転数Ｎ1 より大きい場合、運
転状態が上記高回転領域ＣにあるためステップＳ３に進
み、このステップＳ３で上記ソレノイドバルブ２６を開
作動して各Ｓ弁２２を開状態にし、その後、リターンす
る。また、上記ステップＳ２で上記現在回転数Ｎが上記
所定回転数Ｎ1より小さい場合、ステップＳ４に進んで
現在の軸トルクＴを上記軸トルクセンサ２９から読込
み、ステップＳ５でこの現在軸トルク値Ｔと上記第１軸
トルク値Ｔ1 との大小判定を行なう。

【００２２】上記ステップＳ５での大小判定の結果、現
在軸トルク値Ｔが上記第１軸トルク値Ｔ1 より小さい場
合、運転状態が上記低回転・低負荷領域Ａにあるためス
テップＳ６に進み、このステップＳ６で上記ソレノイド
バルブ２６を閉作動して上記各Ｓ弁２２を閉状態にし、
その後、リターンする。また、上記ステップＳ５で上記
現在軸トルク値Ｔが上記第１軸トルク値Ｔ1 より大きい
場合、ステップＳ７に進み、このステップＳ７でさらに
上記第２軸トルク値Ｔ2 との大小判定を行なう。 上記
ステップＳ７での大小判定の結果、現在軸トルク値Ｔが
上記第２軸トルク値Ｔ2 より小さい場合、運転状態が上
記低回転・中高負荷領域ＢにあるためステップＳ８に進
み、このステップＳ８で上記ソレノイドバルブ２６を開
作動して上記各Ｓ弁２２を開状態にし、その後、リター
ンする。また、上記ステップＳ７で上記現在軸トルク値
Ｔが上記第２軸トルク値Ｔ2 より大きい場合、運転状態
が上記低回転・全負荷領域ＤにあるためステップＳ９に
進み、このステップＳ９で上記ソレノイドバルブ２６を
閉作動して上記各Ｓ弁２２を閉状態にし、その後、リタ
ーンする。

【００２３】上記の構成のエンジンの吸気装置におい
て、運転状態が低回転・低負荷領域Ａにある場合、各Ｓ
弁２２が閉じられて各Ｓ吸気通路２０が遮断された分、
各Ｐ吸気通路１９からの吸気流速が大きくなり、この各
Ｐ吸気通路１９からの吸気により各燃焼室２内にスワー
ルが生成される。これにより、燃料噴射弁２１から噴射
された燃料が上記スワールに載って点火プラグ９の近傍
にリッチな混合気の層を形成する成層化が図られる。こ
のため、吸入空気量の少ない上記低回転・低負荷領域Ａ
における燃焼安定性の向上を図ることができる。

【００２４】また、運転状態が低回転・中高負荷領域Ｂ
にある場合、上記各Ｓ弁２２が開かれるため、上記各Ｐ
吸気通路１９からの吸気により生成されていたスワール
が各Ｓ吸気通路２０からの吸気により乱されて、そのス
ワールの生成が抑制される。このため、上記低回転・
中，高負荷領域Ｂにおいて、上記各Ｓ弁２２を閉じたま
まの状態にした場合に生じるおそれのあるオーバースワ
ールに起因する冷損の増大を防止することができ、その
分、低速であっても中ないし高負荷領域における燃費の
改善に寄与させることができる。

【００２５】さらに、運転状態が低回転・全負荷領域Ｄ
にある場合、上記各Ｓ弁２２が再び閉じられるため、各
Ｐ吸気通路１９からの吸気により各燃焼室２内に強力な
スワールが生成される。このため、このスワールにより
各燃焼室２を構成する各シリンダ３などの壁面の過度の
温度上昇を抑制することができ、その分、ノッキング限
界を向上することができる。これにより、耐ノック性の
向上を図ることができるとともに、燃費の改善に寄与す
ることができる。この場合、上記各Ｓ弁２２を閉じて各
Ｓ吸気通路２０からの吸気を遮断しても、低回転領域で
あるため、上記各Ｓ弁２２の閉作動による吸気慣性効果
により吸気の充填量の増大を見込むことができ、要求出
力を十分に満足させることができる。

【００２６】一方、運転状態が高回転領域Ｃにある場
合、上記各Ｓ弁２２が開かれるため、各ＰおよびＳの両
吸気通路１９，２０からの吸気により充填効率を十分に
高めることができ、出力増大要求を十分に満足させるこ
とができる。

【００２７】このように、本第１実施例によるエンジン
の吸気装置は、低負荷領域Ａにおける成層化促進による
燃焼安定性の向上と、中ないし高負荷領域Ｂにおけるオ
ーバースワールに起因する冷損防止と、全負荷領域Ｄに
おける耐ノック性の向上とを、他の特別な制御を行なう
ことなく各Ｓ弁２２の開閉制御でのみ達成することがで
きるものである。

【００２８】図６は本発明の第２実施例に係るエンジン
の吸気装置を示し、３１は各燃料噴射弁２１からの燃料
供給の基準となる空燃比を設定する空燃比設定手段３２
と、各Ｓ弁２２の開閉を制御する開閉制御手段２７とを
備えたコントロールユニットである。

【００２９】上記空燃比設定手段３２は、エンジン回転
数センサ２８および軸トルクセンサ２９からなる運転状
態検出手段３０からの出力を受けて、この出力により得
られる運転状態に応じて空燃比領域としてリーン領域と
リッチ領域とを設定し、この空燃比領域に応じて空燃比
を切換えるようになっている。上記リーン領域では、理
論空燃比より稀薄側、すなわち、理論空燃比に対する設
定空燃比の比であるλ値が１より大となる所定のリーン
側空燃比が設定され、上記リッチ領域では、上記理論空
燃比と等しいかもしくは過濃側、すなわち、上記λ値が
１に等しいかもしくは１より小となる所定のリッチ側空
燃比が設定されるようになっており、これらの設定空燃
比に基いて燃料供給が行われる。

【００３０】上記空燃比領域の設定は、あらかじめ記憶
されたマップに基いて行われる。このマップは、図７に
示すように、エンジン回転数が所定回転数Ｎ1 より小さ
くかつ軸トルクが所定の第１軸トルク値Ｔ1 より小さく
各Ｓ弁２２が上記開閉制御手段２７により閉じられる低
回転・低負荷領域Ａを上記リーン領域とし、また、この
リーン領域より高回転側もしくは高負荷側の領域である
領域Ｂ，Ｃ，Ｄを上記リッチ領域とするように定められ
ている。すなわち、上記開閉制御手段２７により各Ｓ弁
２２が開作動される低回転・中，高負荷領域Ｂおよび高
回転領域Ｃと、上記各Ｓ弁２２が閉作動される低回転・
全負荷領域Ｄとがリッチ領域とされる。つまり、上記リ
ッチ領域のリーン領域側の負荷領域であってリーン領域
との境界領域である上記低回転・中，高負荷領域Ｂおよ
び高回転領域Ｃにおいて各Ｓ弁２２が開作動とされ、こ
の境界領域よりさらに高負荷側である上記低回転・全負
荷領域Ｄにおいて各Ｓ弁２２が閉作動される。

【００３１】そして、上記空燃比領域は運転状態に応じ
て相互に切換えられるようになっている。つまり、上記
領域Ｂ，Ｃ，Ｄから低回転・低負荷領域Ａに移行する場
合、両者の境界で上記リッチ側空燃比からリーン側空燃
比に一気に切換えられ、逆に、上記低回転・低負荷領域
Ａから上記領域Ｂ，Ｃ，Ｄに移行する場合、その両者の
境界で上記リーン側空燃比からリッチ側空燃比に一気に
切換えられるようになっている。

【００３２】また、本第２実施例における各Ｐ吸気通路
１９ａは、上記各Ｓ弁２２が閉じられた状態での各Ｐ吸
気通路１９ａの気柱振動の共鳴点が上記リーン領域の上
記境界領域側の回転（負荷）領域（例えば、図７におけ
る回転数Ｎ1 ）に生じるように、Ｐ吸気ポート１０から
サージタンク１７までの長さおよび内径などが定められ
ている。すなわち、上記低回転・低負荷領域Ａにおい
て、上記各Ｓ弁２２が閉じられて各Ｐ吸気通路１９ａで
のみ吸気する場合、負荷が増大して上記境界領域に近付
く程、吸気の動的過給効果が発揮されて吸気の充填効率
が増大するようになっている。

【００３３】なお、上記エンジンの吸気装置のその他の
構成は第１実施例のものと同様であるために、同一部材
には同一符号を付して、その説明を省略する。

【００３４】上記第２実施例の場合、運転状態が低回転
・低負荷領域Ａにある場合、各Ｓ弁２２が開閉制御手段
２７により閉じられて、上記第１実施例の場合と同様に
各Ｐ吸気通路１９ａからの吸気により各燃焼室２内にス
ワールが積極的に生成されるため、成層化の促進が図ら
れる。このため、空燃比設定手段３２によりリーン領域
とされてリーン側空燃比が設定されても、上記成層化の
促進によりリーンバーンの燃焼安定性の向上を図ること
ができ、燃費改善を図ることができる。

【００３５】また、この低回転・低負荷領域Ａにおい
て、運転状態が高負荷側に変化して上記境界領域側に移
行するに伴い、上記各Ｐ吸気通路１９ａの気柱振動の共
鳴点に近付くため、各Ｐ吸気通路１９ａによる吸気の動
的過給効果により充填効率が増大され、出力を向上させ
ることができる。

【００３６】そして、運転状態が高負荷側に変化して上
記リーン領域である低回転・低負荷領域Ａから上記境界
領域（低回転・中，高負荷領域Ｂ）に移行する場合、上
記空燃比設定手段３２により設定空燃比が上記リーン領
域からリッチ領域に変換されるとともに、各Ｓ弁２２が
上記開閉制御手段２７により開作動される。この移行時
に、上記設定空燃比がリーン側からリッチ側に一気に変
換されることによる出力トルクの急増を、上記各Ｓ弁２
２の開作動に伴う上記動的過給効果の消滅による出力ト
ルクの一時的な急減によって相殺することができる。こ
のため、上記リーン領域からリッチ領域への変換時のト
ルクショックの発生を防止することができ、運転性の向
上を図ることができる。また、この境界領域において
は、上記各Ｓ弁２２が開状態にされるため、それまで各
Ｐ吸気通路１９ａにより生成されていたスワールが各Ｓ
吸気通路２０から吸気により乱されるため、第１実施例
と同様にオーバースワールに起因する冷損の増大を防止
することができる。

【００３７】逆に、運転状態が低負荷側に変化して上記
境界領域から低回転・低負荷領域Ａに移行する場合、上
記とは逆に上記空燃比設定手段３２により設定空燃比が
リッチ側からリーン側に一気に変換されるとともに、上
記各Ｓ弁２２が閉じられる。この移行時において、上記
各Ｓ弁２２の閉作動に伴い、その各Ｓ弁２２の閉じる寸
前に圧力波が作用するため、吸気の充填効率が一時的に
増大するとともに、各Ｐ吸気通路１９ａに気柱振動によ
り動的過給効果が生じて出力トルクが急増する。このた
め、この出力トルクの急増により、上記設定空燃比のリ
ッチ側からリーン側への変換に伴う出力トルクの急減を
相殺することができ、上記逆の場合と同様にトルクショ
ックの発生を防止することができ、運転性の向上を図る
ことができる。

【００３８】すなわち、図８に上記リーン領域とリッチ
領域との間の移行時での吸気の充填効率の変化特性を示
すように、Ｐ吸気通路１９ａでのみの吸気状態（同図に
Ｐで示す曲線の状態）からＳ弁２２を開いてＰおよびＳ
の両吸気通路１９ａ，２０からの吸気状態（同図にＰ＋
Ｓで示す曲線の状態）への移行に伴い、上記動的過給効
果の消滅によって一時的にΔｑで示す変化分だけ吸気の
充填効率が低減する。逆に、ＰおよびＳの両吸気通路１
９ａ，２０からの吸気状態から上記Ｓ弁２２を閉じてＰ
吸気通路１９ａでのみの吸気状態への移行に伴い、上記
動的過給効果の発生および上記Ｓ弁２２の閉じる寸前の
圧力波による充填によって上記変化分Δｑだけ充填効率
が増大する。このため、上記リーン領域からリッチ領域
への移行時のトルクアップが上記Δｑの低減により、逆
方向への移行時のトルクダウンが上記Δｑの増大により
それぞれ相殺することができるものである。

【００３９】また、運転状態が上記境界領域よりさらに
高負荷側に変化して全負荷領域Ｄに移行した場合、上記
各Ｓ弁２２が開閉制御手段２７により閉じられて各燃焼
室２内に強力なスワールが生成されるため、第１実施例
と同様に耐ノック性の向上を図ることができる。

【００４０】さらに、低回転・中，高負荷領域Ｂ、高回
転領域Ｃおよび低回転・全負荷領域Ｄなどにおいて、空
燃比設定手段３２によりリッチ領域とされてリッチ側空
燃比が設定されるため、第１実施例と比べて出力のより
向上を図ることができ、出力増大要求を十分に満足させ
ることができる。

【００４１】このように、本第２実施例によるエンジン
の吸気装置は、運転状態に応じてリーン領域とリッチ領
域とに空燃比領域を相互切換えることによりＮＯｘ発生
の増大を防止するものにおいて、境界領域における冷損
の増大の防止および全負荷領域Ｄにおける耐ノック性の
向上を図りつつ、上記空燃比領域の切換え時のトルクシ
ョックの発生を防止することができ、しかも、そのトル
クショック発生の防止を、所定の構成の各Ｐ吸気通路１
９ａを用いて各Ｓ弁２２の開閉制御という比較的簡易な
制御を行なうことにより達成することができる。

【００４２】なお、本発明は上記第１および第２実施例
に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含
するものである。すなわち、上記第１および第２実施例
では、運転状態検出手段３０における負荷の検出を軸ト
ルクセンサ２９による軸トルクにより行なってるが、こ
れに限らず、例えばエアフローメータにおける吸入空気
量などに基いて負荷の検出を行なってもよい。

【００４３】上記第１および第２実施例では、サージタ
ンク１７から各シリンダ別吸気通路１８を分岐させた
上、さらにＰおよびＳ吸気通路１９，２０を分岐させて
いるが、これに限らず、例えば上記サージタンク１７か
ら各ＰおよびＳ吸気通路を互いに独立して分岐させても
よい。

【００４４】上記第１および第２実施例では、各Ｓ弁２
２を開閉作動機構７を介して開閉制御しているが、これ
に限らず、例えば電動もしくは油圧モータなどのアクチ
ュエータを用いて直接的に開閉作動させてもよい。

【００４５】上記第２実施例では、空燃比設定手段２７
でリーン領域もしくはリッチ領域の設定をして各領域で
１つの空燃比の値を設定するようにしているが、これに
限らず、例えば各領域で２つ以上の値を運転状態に応じ
て段階的に設定するようにしてもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明におけるエンジンの吸気装置によれば、運転状態検出
手段により検出された運転状態が低負荷領域である場
合、開閉制御手段により開閉弁（Ｓ弁）が閉じられてＰ
吸気通路からの吸気により燃焼室にスワールが生成され
るため、燃焼室内での成層化を促進することができ、燃
焼安定性の向上を図ることができる。また、中負荷領域
から高負荷領域である場合、上記開閉制御手段により開
閉弁が開かれてＰ吸気通路からの吸気がＳ吸気通路から
の吸気により乱されるため、上記開閉弁を閉じたままの
状態にした場合におけるオーバースワールに起因する冷
損の増大を防止することができる。さらに、全負荷領域
である場合、上記開閉弁が再び閉じられてＰ吸気通路か
らの吸気により燃焼室内に強力なスワールが形成される
ため、このスワールにより燃焼室内の過度の温度上昇を
抑制することができ、耐ノック性の向上を図ることがで
きる。

【００４７】従って、低負荷領域における成層化の促進
を図りつつ、中負荷領域より高負荷側におけるオーバー
スワールに起因する冷損の抑制と、全負荷領域における
耐ノック性向上とを、他の特別な制御を行うことなくＳ
吸気通路の開閉弁の開閉制御でのみ達成することができ
る。

【００４８】また、請求項２記載の発明におけるエンジ
ンの吸気装置によれば、運転状態に応じてリーン領域と
リッチ領域とに空燃比領域を相互切換えることによりＮ
Ｏｘ発生の増大を防止するものにおいて、上記リーン領
域からリッチ領域への移行により開閉弁が開作動される
境界領域を設け、上記リーン領域とされる低負荷領域で
Ｐ吸気通路からの吸気の動的過給効果が得られるように
構成しているため、上記空燃比領域の切換え時のトルク
ショックの発生を上記吸気の動的過給効果による充填効
率の増大によって防止することができ、しかも、そのト
ルクショック発生の防止を、開閉制御手段による開閉弁
の開閉制御という比較的簡易な制御を行なうことにより
達成することができる。

【００４９】しかも、上記境界領域におけるオーバース
ワールに起因する冷損の防止およびその境界領域よりさ
らに高負荷側の領域における耐ノック性の向上を上記請
求項１記載の発明と同様に開閉弁の開閉制御でのみ達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す簡略平面図である。

【図２】図１の正面方向の簡略拡大断面図である。

【図３】図１の１つのシリンダの一部省略拡大図である

【図４】エンジン回転数と負荷との関係におけるＳ弁開
閉制御のマップである。

【図５】開閉制御手段の制御を示すフローチャートであ
る。

【図６】第２実施例の図１相当図である。

【図７】エンジン回転数と負荷との関係における空燃比
設定制御およびＳ弁開閉制御の各領域のマップである。

【図８】Ｓ弁の開・閉移行時の吸気の充填効率の変化特
性を示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 燃焼室 １９，１９ａ Ｐ吸気通路 ２０ Ｓ吸気通路 ２２ Ｓ弁（開閉弁） ２７ 開閉制御手段 ３０ 運転状態検出手段 ３２ 空燃比設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 一彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの燃焼室に対して、互いに独立
   するＰ吸気通路とＳ吸気通路とが接続され、そのＳ吸気
   通路に低負荷時にＳ吸気通路を閉じる開閉弁が設けられ
   て、上記低負荷時に上記Ｐ吸気通路からの吸気により上
   記燃焼室内にスワールを生成するようにしたエンジンの
   吸気装置において、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 この運転状態検出手段の出力を受けて、低負荷領域で上
   記開閉弁を閉状態に、中負荷領域から高負荷領域で上記
   開閉弁を開状態に、全負荷領域で上記開閉弁を閉状態に
   それぞれ運転状態に応じて開閉弁を開閉制御する開閉制
   御手段とを備え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】 エンジンの燃焼室に対して、互いに独立
   するＰ吸気通路とＳ吸気通路とが接続され、そのＳ吸気
   通路に低負荷時にＳ吸気通路を閉じる開閉弁が設けられ
   て、上記低負荷時に上記Ｐ吸気通路からの吸気により上
   記燃焼室内にスワールを生成するようにしたエンジンの
   吸気装置において、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 この運転状態検出手段からの出力を受けて、理論空燃比
   よりもリーン側の空燃比が設定されるリーン領域を低負
   荷領域に設定し、かつ、上記理論空燃比よりもリッチ側
   の空燃比が設定されるリッチ領域を上記低負荷領域より
   高負荷側の領域に設定するとともに、運転状態に応じて
   空燃比領域を上記リーン領域とリッチ領域とに相互に切
   換える空燃比設定手段と、 上記運転状態検出手段からの出力と上記空燃比設定手段
   による空燃比領域の設定とに基いて、上記リーン領域が
   設定される上記低負荷領域で上記開閉弁を閉状態に、上
   記リッチ領域のリーン領域側の負荷領域であってリーン
   領域との境界領域で上記開閉弁を閉状態に、上記境界領
   域より高負荷側の負荷領域で上記開閉弁を閉状態にそれ
   ぞれ開閉弁を開閉制御する開閉制御手段とを備えてお
   り、 上記Ｐ吸気通路は、上記開閉弁が閉じられた状態でのＰ
   吸気通路の気柱振動の共鳴点が上記リーン領域の上記境
   界領域側の負荷領域で生じるように構成されていること
   を特徴とするエンジンの吸気装置。