JPH06584Y2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジンの吸気装置に関する。

（従来の技術） エンジンの吸気装置に関し、例えば特開昭５５−２９７
０８号公報に記載されている如く、吸気ポートからサー
ジタンクに至る吸気通路長さが長いものと短いものの２
つの吸気系を設け、エンジン回転数が低いときは長い吸
気系を用い、高いときは短い吸気系を用いるように吸気
通路長さを可変にしたものは一般に知られている。この
場合、吸気通路の長さを変えることにより、吸気通路の
固有振動数が変わり、エンジン回転数が低い回転域と高
い回転域の２箇所で吸気通路の固有振動数がエンジン回
転数に同調して吸気の慣性過給が行なわれる。

ところで、エンジンの気筒への吸入空気量を検出する検
出装置（エアフローメータ）は、実開昭５４−１５０７
１２号公報にも記載されている如く、エアクリーナの直
ぐ下流に設けられている。つまり、吸気系にその通路長
さなどの形状を変える可変部を設ける場合、吸気通路の
通路可変部以降の部位に吸気通路の気柱振動を乱す吸入
空気量検出装置を設けることは避けられ、吸入空気量検
出装置はエアクリーナと当該可変部との間に設けられて
いるのである。

もちろん、上述の吸入空気量検出装置は、それによって
エンジンの運転制御を行なう際の応答性を高めるため
に、エンジンの燃焼室に近付けて配置することが望まし
い。また、吸気通路にターボチャージャを備えたエンジ
ンにおいては、該ターボチャージャの下流側に吸入空気
量検出装置が設けられている（実開昭５６−９４８３３
号公報）。

（考案が解決しようとする課題） 従って、上述の通路可変部を有するエンジンの場合に
は、吸入空気量検出装置はエアクリーナと通路可変部と
の間であっても、エンジンの燃焼室にできるだけ近付く
ように通路可変部の直上流に設けることが望ましい。

しかし、このようにしても、例えば、通路可変部が短い
吸気通路と長い吸気通路とに通路を切換えられるもので
は、スロットル開度を変化させた際にその変化がの吸入
空気量の変化の検出に反映されるまでに、吸気通路の長
さの差に相当する時間的なずれを生ずる。また、吸入空
気量検出装置の検出値に基づいてエンジン制御を行なう
場合、当該検出時点から気筒に検出時の空気が吸入され
るまでの時間にも吸気通路の長さの差に相当するずれが
生じることになる。

従って、吸入空気量検出装置によって検出された吸入空
気量に基づいて燃料噴射量を決める場合、加速運転のた
めにスロットルバルブの開度を大きくした際、気筒への
吸入空気量はスロットル開度に略対応して増えるが、吸
入空気量検出装置による検出値は長い吸気通路を用いて
いる場合と短い吸気通路を用いている場合とでその増え
方が異なる。このため、要求される燃料噴射量は同じで
あっても、実際の燃料噴射量は違ったものになり、正確
な空燃比制御を行なうことが難しく良好な加速性能が望
めず、また、減速運転時にも同様の問題が生ずる。

このことから、良好な加速性能を得ようとする場合、吸
入空気量検出装置に基づいて燃料噴射量を決定するにあ
たり、長い吸入通路を用いているときと短い吸入通路を
用いているときとで、燃料噴射量に互いに異なる補正を
かける必要を生ずることになる。

以上の問題は、通路可変部が上述の如き通路長さを変化
させる形態のものだけでなく、通路断面積を変化させる
形態のものであっても、同様に生ずるものである。上記
時間、つまりは応答性のずれは、吸入空気量検出部位か
ら気筒に至る吸気通路のボリュームに依存するからであ
る。

また、上述の如き吸気慣性過給が行なわれるときの吸気
通路内各部の圧力変動をみると、吸気通路内では吸気弁
側から発せられる負圧波と、吸気通路の開放端（エアク
リーナ部あるいは第１図における上流側サージタンク
６）からの反射波（正圧波）との合成によって定常波を
生ずる。この場合、上記開放端部位では、圧力変動が小
さく吸入空気の流速変動が大きくなり、吸気弁近傍では
逆に圧力変動が大きく上記流速変動が小さくなる。よっ
て、上記開放端部位での吸入空気量を検出する場合に
は、その検出値が上記流速変動の影響を受け易くなり、
検出精度が悪くなり易い。

（課題を解決するための手段） 本考案は、このような課題に対して、吸気通路の通路可
変部の上流側において、吸入空気量検出装置をエンジン
燃焼室に近付けるのではなく、当該通路可変部を越えて
その下流側に吸入空気量を検出装置を設けるようにする
ものである。

すなわち、上記課題を解決する手段は、 エンジンの吸気通路に設けられ、当該吸気通路の固有振
動数が、所定のエンジン低回転域においてエンジン回転
数に同調して吸気の慣性過給効果が得られる第１振動数
と、所定のエンジン高回転域においてエンジン回転数に
同調して吸気の慣性過給効果が得られる第２振動数との
間で変化するよう、当該吸気通路の通路長さ及び通路断
面積のうちの少なくとも一方を変更できるように形成さ
れた通路可変部と、 上記通路可変部の通路をエンジン回転数に応じて変更す
る変更手段と、 上記通路可変部の下流の吸気通路中に検出部が設けら
れ、上記通路可変部が上記固有振動数を第１振動数に同
調させた通路状態にあるときと上記第２振動数に同調さ
せた通路状態にあるときとの両通路状態においてエンジ
ンの運転制御のための当該吸気通路中を流れる空気量を
検出する吸入空気量検出装置とを備えていることを特徴
とするエンジンの吸気装置である。

（作用） 上記エンジンの吸気装置においては、変更手段によって
通路可変部を変更することにより、当該吸気通路の固有
振動数を第１振動数にすると、所定のエンジン低回転域
において吸気の慣性過給効果が得られ、第２振動数にす
ると、所定のエンジン高回転域において吸気の慣性過給
効果が得られる。そして、上記通路可変部が上記固有振
動数を第１振動数に同調させた通路状態にあるときと上
記第２振動数に同調させた通路状態にあるときとのいず
れにおいても、エンジンの運転制御のための当該吸気通
路中を流れる空気量は、吸入空気量検出装置によって検
出される。

しかし、上述の如き通路可変部の変更によって吸気通路
のボリュームの変化を招いても、上記吸入空気量検出装
置は上記通路可変部よりも下流に設けられているから、
スロットル開度を変化させた際の吸入空気量の変化が当
該検出装置に反映されるまでの時間、並びに当該検出時
点から気筒（燃焼室）に検出時の空気が吸入されるまで
の時間は、上記ボリュームの変化に拘らず一定である。
すなわち、通路可変部の変更によって吸気通路の固有振
動数が第１振動数になるようにしているときと、第２振
動数になるようにしているときとの間ではエンジン制御
の応答性に時間的ずれを生ずることがない。

また、上記吸入空気量検出装置が通路可変部の下流側、
つまり吸入空気量の流速変動が小さい部位に設けられて
いるということは、安定な検出値をを得る上で有利にな
る。

（考案の効果） 従って、本考案によれば、エンジン低回転域及びエンジ
ン高回転域の各々において吸気の慣性過給効果が得られ
るように吸気通路の固有振動数を変える通路可変部を設
け、この通路可変部がいずれの通路状態にあるときも吸
入空気量検出装置によって得られる検出値に基づいてエ
ンジンを制御するものにおいて、上記通路可変部の下流
側に上記吸入空気量検出装置を設けたから、通路可変部
がいずれの通路状態に変更されても、検出応答性及びエ
ンジン制御の応答性は同じになり、また、当該検出値も
安定なものになり、エンジン制御が容易になる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示す実施例でのエンジンの吸気装置において、
１は４気筒のエンジン本体であり、各気筒２の吸気ポー
ト３と下流側サージタンク４とがそれぞれ独立したタン
ク下流通路５を介して連通し、この下流側サージタンク
４とその上流にある上流側サージタンク６とがタンク上
流通路７を介して連通している。

タンク上流通路７は、その途中で通路長さの長い長通路
８と、通路長さの短い短通路９とに分かれていて、短通
路９にその通路をエンジン回転数に応じて開閉する開閉
弁（変更手段）１０が介装されている。つまり、タンク
上流通路７は開閉弁１０の開閉の切換えにより長通路８
のみを用いる場合と、長通路８と短通路９の双方を用い
る場合とに吸気通路の実質的形状が変わる通路可変部を
備えている。そして、可変部よりも下流側、つまり、長
通路８と短通路９の下流側での合流部と下流側サージタ
ンク４との間に、吸気通路中に検出部が設けられ該吸気
通路中を流れる空気量を検出する吸入空気量検出装置１
１と、吸気通路中を流れる空気量を制御するスロットル
バルブ１２とが上流側から順に介装されている。

この場合、上記開閉弁１０を閉じた状態では、吸気は長
通路９側を流れる。そして、吸気ポート３と、タンク上
流通路７の上流側サージタンク６に対する開口部との間
の吸気通路の固有振動数は、長通路８が用いられること
によって低い第１振動数となり、該吸気通路の固有振動
数と同調するエンジン回転数が低回転域にあらわれ、該
低回転域で吸気の慣性過給効果が得られる。一方、開閉
弁１０を開いた状態では吸気は短通路９を流れる。そし
て、上記固有振動数は短通路９が用いられることによっ
て高い第２振動数となり、該吸気通路の固有振動数と同
調するエンジン回転数が高回転域にあらわれ、該高回転
域で吸気の慣性過給効果が得られ、さらに、エンジン回
転数が高くなると、吸気ポート３と下流側サージタンク
４との間でのタンク下流通路５を用いた吸気の慣性過給
効果が得られる。

そこで、スロットルバルブ１０の開度の変化に伴う吸入
空気量検出装置１１での検出値の変化について、第４図
に示す比較例との比較に基き説明する。

同図の比較例と、吸入空気量検出装置１１を吸気通路の
可変部よりも上流に設けたものであり、他の構成は第１
図に示す実施例と同一である。なお、第１図と第４図で
同じ構成要素には同じ符号を付してある。

比較試験は、第２図（ａ），（ｂ）に示す如く、スロッ
トル開度を大きくしていった場合（加速運転時）の吸入
空気量検出装置１１での吸入空気量検出値の変化をみる
ものと、第３図（ａ），（ｂ）に示す如くスロットル開
度を小さくしていった場合（減速運転時）の吸入空気量
検出値の変化をみるものの２通り行なった。

まず、加速運転時の試験結果を示す第２図（ｂ）におい
て、実線で示す特性は実施例にかかるもので、長通路８
と短通路９のいずれかを用いた場合でも、スロットル開
度の増加に対応して特に応答遅れを招くことなく吸入空
気量検出値が同じ態様で立上っている。これに対し、鎖
線で示す特性は比較例で短通路９を用いた場合であり、
破線で示す特性は比較例で長通路８を用いた場合であ
り、長通路８と短通路９とでは吸入空気量検出値の立ち
上がりにずれを生じている。

一方、減速運転時の試験結果を示す第３図（ｂ）におい
て、実線の特性は実施例にかかるもので、鎖線の特性は
比較例の短通路９の場合、破線の特性は長通路８の場合
であり、実施例では、長通路８と短通路９との間で吸入
空気量検出値にずれはないが、比較例ではずれが生じて
いる。

従って、以上の試験結果により、比較例では同じスロッ
トル開度の変更制御を行なっても、長通路８と短通路９
とで吸入空気量の検出値にずれが生じるから、この検出
値を用いて燃料噴射量を決めた場合、過渡期において長
通路８の場合と短通路９の場合とで燃料噴射量の増感の
応答にずれを生ずることがわかる。また、上記比較例に
おいて、吸入空気量検出値に基づいて燃料噴射量を制御
しても、その検出時点から当該検出にかかる空気が気筒
に到達するまでの時間は、長通路８と短通路９とで相違
するから、燃料噴射量の増減にずれを生ずることにな
る。特に上記過度期にエンジン回転数の変化により吸気
通路の実質的形状が長通路８と短通路９の間で変わると
安定した情報が得られないとともに、燃料噴射量の急変
を招くことになり、また、メジャリングプレートの急回
動を招き、耐久性が問題になる。そして、実施例の場合
は以上の不具合がないことがわかる。

なお、上記実施例では、吸気通路に通路長さが変化する
通路可変部を設けているが、通路断面積を変化させる通
路可変部を設けたものにおいても、その可変部よりも下
流に吸入空気量検出装置を設ければ、吸気通路断面積の
変化に拘らず、安定した吸入空気量検出値を得ることが
できる。

また、上記実施例の吸入空気量検出装置は、検出部とし
てのメジャリングプレートの回転角度をポテンショメー
タにて電気信号に変換することで空気量を検出するもの
であるが、ホットワイヤを用いてその冷却度から空気量
を検出する方式や、吸気通路内に障害物をおき、その下
流に発生する渦の数から空気量を検出する方式（カルマ
ン）など他の検出装置を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例でのエンジンの吸気装置の構成
図、第２図（ａ），（ｂ）は加速運転時のスロットル開
度変化と吸入空気量検出値との関係を示す特性図、第３
図（ａ），（ｂ）は上記関係を減速運転時で示す特性
図、第４図は比較例のエンジンの吸気装置の構成図であ
る。 １……エンジン本体、２……気筒、３……吸気ポート、
８……長通路、９……短通路、１０……開閉弁、１１…
…吸入空気量検出装置

フロントページの続き (72)考案者 楪 泰浩 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 実開 昭56−94833（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気通路に設けられ、当該吸気
   通路の固有振動数が、所定のエンジン低回転域において
   エンジン回転数に同調して吸気の慣性過給効果が得られ
   る第１振動数と、所定のエンジン高回転域においてエン
   ジン回転数に同調して吸気の慣性過給効果が得られる第
   ２振動数との間で変化するよう、当該吸気通路の通路長
   さ及び通路断面積のうちの少なくとも一方を変更できる
   ように形成された通路可変部と、 上記通路可変部の通路をエンジン回転数に応じて変更す
   る変更手段と、 上記通路可変部の下流の吸気通路中に検出部が設けら
   れ、上記通路可変部が上記固有振動数を第１振動数に同
   調させた通路状態にあるときと上記第２振動数に同調さ
   せた通路状態にあるときとの両通路状態においてエンジ
   ンの運転制御のための当該吸気通路中を流れる空気量を
   検出する吸入空気量検出装置とを備えていることを特徴
   とするエンジンの吸気装置。