JPH0676777B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料噴射式エンジンの吸気装置に関する。

（従来技術） 燃料噴射式エンジンは、スロットル弁の開度によって決
定される吸気量に応じて燃料噴射弁から燃料を噴射供給
するように制御されている。このような燃料噴射式エン
ジンにおいて、急加速時にはスロットル弁が急激に開か
れて、吸気通路に導入される空気の量が急激に増大する
が、制御遅れによって燃料噴射弁からの燃料の供給が一
瞬遅れることにより、空燃比がリーンになり過ぎエンジ
ンの加速にヘジテーションと呼ばれる加速ショックを生
じることになる。また減速時においては、上記とは逆に
燃料カットが一瞬遅れて空燃比がリッチになり過ぎ、減
速ショックを生じる。

このため従来から、例えば実開昭60−58828号公報に開
示されているように、スロットル弁の下流の吸気通路
に、空気の緩衝室として作用するサージタンクと呼ばれ
る吸気管容積部を設け、急加速時に急激に吸気通路内に
導入された空気が、一旦上記サージタンク内に満たされ
た後にエンジンに供給されるように構成して、空気と燃
料との供給タイミングを一致させて加速ショックを緩和
している。

また、急減速時にスロットル弁が急激に閉じられた場合
には、サージタンク内の空気が吸気通路に放出されるこ
とにより減速ショックを緩和している。

しかしながら、上述のようなサージタンクが吸気通路に
設けられていると、加減速時における加減速ショックは
緩和できても、エンジンの高回転高負荷運転時にはこの
サージタンクが吸気抵抗となり、吸気の平滑な流れを阻
害して出力を低下させる欠点があった。また、吸気通路
に大容積を有するサージタンクが設けられると吸気装置
が大型化する問題もあった。

（発明の目的） そこで本発明は、吸気通路を大型化することなしにエン
ジンの加減速時における加減速ショックの緩和と、高回
転高負荷運転時における吸気抵抗の低減との両立を可能
にしたエンジンの吸気装置を提供することを目的とす
る。

さらに本発明は、主吸気通路と補助吸気通路とを備えた
エンジンに好適な吸気装置を提供することを目的とす
る。

（発明の構成） 本発明によるエンジンの吸気装置は、上流側に主スロッ
トルバルブを備えかつ下流端において主吸気ポートに連
通する主吸気通路と、この吸気通路と独立に設けられて
いて、高回転高負荷域で開作動される補助スロットルバ
ルブを上流側に備えかつ高回転高負荷域で開作動される
補助吸気ポートに下流端において連通する補助吸気通路
とを備えており、上記主吸気通路と上記補助吸気通路と
が、主スロットルバルブおよび補助スロットルバルブの
それぞれの下流において連通路を介して連通しており、
この連通路にそれを開閉する開閉弁が設けられ、この開
閉弁がエンジンの過渡時に開作動されて主吸気通路と補
助吸気通路とを上記連通路を介して連通させるように構
成されていることを特徴とする。

（発明の効果） 本発明によれば、エンジンの過渡時においては、補助吸
気通路が上流側において補助スロットルバルブによって
閉塞されかつ下流端において閉作動された補助ポートに
よって閉塞されるため、補助吸気通路に密閉された室が
形成され、さらにこの室が開閉弁の開作動によって開通
する連通路を介して主吸気通路に連通されるため、上記
室が主吸気通路に対しサージタンクとして作用してエン
ジンの過渡時における加減速ショックを緩和することが
できるのである。しかもこのサージタンクとして作用す
る室は、補助吸気通路によって形成されるため、特別な
サージタンクを吸気通路に設ける必要がなく、吸気装置
を小型化することが可能になる。一方、高回転高負荷域
では、補助吸気通路に室は形成されず、かつ連通路に設
けられた開閉弁が閉じられているため、主吸気通路に対
するサージタンクは形成されず、したがって高回転高負
荷域における主吸気通路の吸気抵抗を低減することがで
きる効果がある。

（実施例） 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明の第１の実施例である２気
筒６ポート・ロータリピストンエンジンの構成を示し、
このエンジンは第１気筒1Aおよび第２気筒1Bを備えてい
る。各気筒1A、1Bは、２節トロコイド状の内周面2aを有
するロータハウジング２と、その両側に位置するサイド
ハウジング3a、3b（その一方はインタミディエイトハウ
ジング3bとして両気筒1A、1Bで共用している）とにより
形成された各ケーシング内を、それぞれほぼ三角形状の
ロータ５が単一のエキセントリックシャフト６に支承さ
れて遊星回転運動する。このロータ５の回転に伴って、
ケーシング４内は３つの作動室７に区画され、各気筒1
A、1Bにおいて互いに180゜の位相差をもって吸気、圧
縮、爆発、排気の各工程が順次行なわれる。

各気筒1A、1Bにおけるサイドハウジング3a、3bのうち、
インタミディエイトハウジング3bには、低負荷用の一次
吸気ポートとしての第１吸気ポート８が開口し、このイ
ンタミディエイトハウジング3bに対向するサイドハウジ
ング3aには高負荷用の二次主吸気ポートとしての第２吸
気ポート９および二次補助吸気ポートとしての第３吸気
ポート10がそれぞれ開口している。各吸気ポート８〜10
は回転するロータ５の側面によって開閉される。第１吸
気ポート８は、開口面積および開口期間が固定されてお
り、第３図に示すように、少なくともエンジンの低負荷
状態において吸気を供給する吸気ポートである。また、
第２吸気ポート９は、同じく開口面積および開口期間が
固定されており、第３図に示すように、第１吸気ポート
８よりも高い中負荷以上の高負荷状態において吸気を開
始するものである。さらに、第３吸気ポート10には、こ
の吸気ポート10を開閉し、かつその開口面積を可変制御
する回転バルブよりなる制御弁11が配設されていて、こ
の制御弁11により第３吸気ポート10の開口期間が変化す
るように構成されている。制御弁11にはエンジンの排圧
に応じて制御弁11を作動制御するアクチュエータ12が連
結されており、第３図に示すように、エンジンの高回転
高負荷域において第３吸気ポート10が開かれる。また後
述する第５図に示すように、第１〜第３吸気ポート８〜
10の開口時期はほぼ同時であるが、第３吸気ポート10の
閉口時期が他の第１、第２吸気ポート８、９よりも遅く
なるように第１〜第３吸気ポート８〜10の開閉タイミン
グが設定されている。このような開閉タイミングの設定
により、エンジンの低負荷時には、第１吸気ポート８の
みから吸気を供給することにより、少ない吸気量であっ
てもその流速を速めて燃料の霧化、気化を促進し、燃料
安定性を確保する一方、エンジンの高負荷時の低・中回
転域では、第２吸気ポート９からも吸気の供給を行なう
ことにより、吸気の充填量を増大させて吸気の吹き返し
を防止し、燃料安定性を向上させている。さらにエンジ
ンの高回転高負荷域では、制御弁11の開作動により第３
吸気ポート10からも吸気の供給を行ない、これにより充
填効率を高めて出力向上を図っている。なお、13は各気
筒1A、1Bにおいてロータハウジング２に設けられた排気
ポート、14および15は点火プラグ、16はロータ５の側面
に装着されたサイドシール、17はロータ５の各頂部に装
着されたアペックスシール、18はロータ５の各頂部両側
面に装着されたコーナシールである。

一方、19は一端がエアクリーナ20を介して大気に開口し
て両気筒1A、1Bに吸気を供給するための共通吸気通路
で、この共通吸気通路19には、吸入空気量を検出するエ
アフローメータ21が配設され、さらにこのエアフローメ
ータ21の下流において２つの隔壁22によって低負荷用の
一次吸気通路としての第１吸気通路23と、高負荷用の二
次主吸気通路としての第２吸気通路24と、高回転高負荷
用の二次補助吸気通路としての第３吸気通路25との３つ
の吸気通路に仕切られ、第１吸気通路23には、エンジン
の負荷の増大に応じて開作動され、かつ所定負荷以上と
なると全開となってエンジン低負荷時の吸気量を制御す
る一次スロットルバルブ26が配設され、また第２吸気通
路24には、エンジン負荷が所定負荷以上となると開作動
されて高負荷域での吸気量を制御する二次主スロットル
バルブ27が配設され、さらに第３吸気通路には、高回転
負荷域において開作動される二次補助スロットルバルブ
28が配設されている。

さらに第１吸気通路23には、一次スロットルバルブ26の
下流において分岐部29が形成されていて、この分岐部29
と各気筒1A、1Bの第１吸気ポート８とが、分岐部29から
分岐して互いに独立して設けられた一次吸気通路23a、2
3bによってそれぞれ連通している。また、第２吸気通路
24には、二次主スロットルバルブ27の下流において分岐
部30が形成されていて、この分岐部30と各気筒1A、1Bの
第２吸気ポート９とが、分岐部30から分岐して互いに独
立して設けられた二次主吸気通路24a、24bによってそれ
ぞれ連通している。さらに、第３吸気通路25には、二次
補助スロットルバルブ28の下流において分岐部31が形成
されていて、この分岐部31と各気筒1A、1Bの第３吸気ポ
ート10とが、分岐部31から分岐して互いに独立して設け
られた二次補助吸気通路25a、25bによってそれぞれ連通
している。

また、二次主および補助吸気通路24a、25aおよび24b、2
5bをそれぞれ構成する吸気管は、それぞれスペーサ40
a、40bを介して各気筒1A、1Bのサイドハウジング3aに接
続されている。スペーサ40a、40bは、吸気通路24a、25a
および24b、25bの一部をそれぞれ形成する通路部分41、
42と、この通路部分41、42を連通する連通路43とを有
し、この連通路43に、この連通路43を開閉するための開
閉弁44が設けられている。この開閉弁44は通常閉じられ
た状態にあり、アクチュエータ45によって開作動される
と、連通路43が開通するように構成されている。

さらに、後述するように、第３吸気ポート10が使用され
る高回転高負荷域の設定回転数において、一方の気筒1A
（1B）の第３吸気ポート10開口時または開口時に二次補
助吸気通路25a（25b）内の第３吸気ポート10部分に発生
する圧力波が、他方の気筒1B（1A）の全閉直前の第３吸
気ポート10に伝播して過給を行なうように、すなわち気
筒間干渉効果（排気干渉効果または吸気慣性効果）が得
られるように、両気筒1A、1Bの第３吸気ポート間の通路
長、すなわち二次補助吸気通路25a、25bと分岐部31とで
形成される通路の長さと、第３吸気ポート10の開口期間
とが設定されている。同様に、両気筒1A、1Bの第２吸気
ポート９間の通路長およびこれら第２吸気ポート９の開
口期間、ならびに両気筒1A、1Bの第１吸気ポート８間の
通路長およびこれら第１吸気ポート８の開口期間も、そ
れぞれの吸気ポート９、８が使用される運転領域での設
定回転数においてポート間で気筒間干渉効果が得られる
ように設定されている。

また、一次吸気通路23a、23bおよび二次主吸気通路24
a、24bにはそれぞれ電磁弁式の燃料噴射ノズル32、33が
配設されている。46はこれら燃料噴射ノズル32、33から
の燃料噴射量および噴射タイミングを制御するコントロ
ールユニットで、このコントロールユニット46は、吸入
空気量を検出するエアフローメータ21の出力信号と、一
次スロットルバルブ26の開度を検出するスロットル開度
センサ47の出力信号と、排気通路34に設けられた空燃比
センサ（図示せず）の出力信号と、エンジン回転数を検
出するクランクアングルセンサ（図示せず）の出力信号
等にもとづいて、燃料噴射ノズル32、33からの燃料噴射
量および噴射タイミングを制御している。またコントロ
ールユニット46は、スロットル開度センサ47およびクラ
ンクアングルセンサ（図示せず）からの出力信号によっ
てエンジンの加減速を検出し、その加減速の度合が設定
値を超えた場合、アクチュエータ45を駆動して開閉弁44
を予め設定された期間開作動させ、これにより二次主吸
気通路24aと二次補助吸気通路25aとの間、および二次主
吸気通路24bと二次補助吸気通路25bとの間を、それぞれ
連通路43を介して予め設定された期間連通させる。

第４図は上記開閉弁44の作用を示す説明図で、低回転低
負荷域での定常走行時には、第４図Ａに示すように、第
１吸気通路23に設けられた一次スロットルバルブ23は僅
かに開かれているが、第２吸気通路24に設けられた二次
主スロットルバルブ27と、第３吸気通路25に設けられた
二次補助スロットルバルブ28と、第３吸気ポート10に設
けられた制御弁11とがともに閉状態にあり、さらに二次
主吸気通路24aと二次補助吸気通路25aとの間、および二
次主吸気通路24bと二次補助吸気通路25bとの間の連通路
43に設けられた開閉弁44は閉じており、したがって吸気
通路24aと25a、および吸気通路24bと25bとはそれぞれ独
立した関係にある。次にエンジンの加速時には、第４図
Ｂに示すように、一次スロットルバルブ26および二次主
スロットルバルブ27が開かれるとともに、開閉弁44も開
かれる。しかしながら、二次補助スロットルバルブ28お
よび制御弁11は閉じたままであるために、閉じられた二
次補助スロットルバルブ28および制御弁11とによって両
端を閉塞された二次補助吸気通路25a、25bに室Ｑが形成
され、この室Ｑが連通路43を介して二次主吸気通路24
a、24bに連通される。したがってこの室Ｑが二次主吸気
通路24a、24bに対してサージタンクを形成することにな
り、二次主吸気通路24a、24b内に急激に導入された空気
は一旦室Ｑ内に満たされた後に、第２吸気ポート９から
エンジンに供給されるため、加速時における加速ショッ
クが緩和されることになる。次に高回転高負荷域での定
常走行時には、第４図Ｃに示すように、二次補助スロッ
トルバルブ28および制御弁11が開かれるが、開閉弁44は
閉じられているため、サージタンクは形成されず、した
がってサージタンクによる吸気抵抗は発生しない。さら
に減速時には、第４図Ｄに示すように、すべてのスロッ
トルバルブ26〜28および制御弁11が閉じられるが、開閉
弁44が開作動されるため、二次主吸気通路24a、24bに対
してサージタンクとして作用する室Ｑが再び形成され、
この室Ｑ内の空気が二次主吸気通路25a、25bに放出され
るため、減速時における減速ショックが緩和されること
になる。

次に両気筒1A、1B間の排気干渉効果について第５図を参
照して説明する。第３図から明らかなように、エンジン
負荷および回転数の増大に伴って、一次吸気通路23a、2
3bとともに二次主吸気通路24a、24bおよび二次補助吸気
通路25a、25bが順次開かれて各気筒1A、1Bの第１〜第３
吸気ポート８〜10から各々独立して吸気の供給が行なわ
れる。その際、一方の気筒例えば第１気筒1Aの第１〜第
３吸気ポートの開口時には残留排気ガスの圧力により、
吸気が圧縮されて吸気通路23a、24a、25a内の各吸気ポ
ート８、９、10部分に開口時圧縮波が発生する。前述の
ように両気筒1A、1Bの各吸気ポート間の通路長さおよび
各ポート８、９、10の開口期間が最適となるように設定
されていることにより、上記開口時圧縮波は、それぞれ
の吸気ポート８、９、10が使用される運転領域での設定
回転数のとき、各吸気通路23a、24a、25aからそれぞれ
分岐部29、30、31および各吸気通路23b、24b、25bを経
て、180゜の位相差を有する第２気筒1Bの全閉直前の各
吸気ポート８、９、10に伝播される。その結果、この開
口時圧縮波により、吸気が第２気筒1Bの全閉直前の各吸
気ポート８、９、10より作動室７内に押しこまれて強い
過給が行なわれ、排気干渉効果が得られることになる。
同様に、第１気筒1Aにおいても、全閉直前の各吸気ポー
ト８、９、10に対して第２気筒1Bからの開口時圧縮波が
伝播されて、排気干渉効果により強い過給が得られる。

また、一方の気筒1A（1B）の各吸気ポート８、９、10開
口時に吸気の慣性により吸気が圧縮されて各吸気ポート
８、９、10部分に発生した閉口時圧縮波も、同様にして
他方の気筒1B（1A）の対応する吸気ポート８、９、10に
伝播して、吸気慣性効果により過給が得られる。

以上の説明で本発明による吸気装置を６ポート・ロータ
リピストンエンジンに適用した場合の構成およびその動
作が明らかとなったが、上記実施例によれば、エンジン
の過渡時において開閉弁44が開作動されて、二次主吸気
通路24a、24bに対しサージタンクとして作用する室Ｑが
二次補助吸気通路25a、25bに形成されるため、加減速シ
ョックを緩和することができる。一方、高回転高負荷運
転時には、開閉弁44が閉じられ、かつ二次補助スロット
ルバルブ28および制御弁11は開かれているので、二次主
吸気通路24a、24bに対するサージタンクは形成されず、
したがって主吸気通路24a、24bにおける吸気の平滑な流
れが阻害されないため従来のようなサージタンクの存在
による出力低下は生じない。

また、上記実施例においては、エンジンの過渡時に二次
主吸気通路24a、24bに連通されるサージタンクを外部に
設けるのではなく、二次補助吸気通路25a、25bをサージ
タンクとして用いているので、吸気装置を大型化するこ
となしにエンジンの過渡時における加減速ショックの緩
和と、高回転高負荷運転時における吸気抵抗の低減との
両立を可能にしたものである。

さらに上記実施例によれば、気筒間干渉効果を効果的に
発揮させることができるため、充填効率の向上および出
力の向上を図ることができる。

なお、本発明は上記実施例のような６ポート・ロータリ
ピストンエンジンにのみ適用されうるものではなく、レ
シプロエンジンに適用することも可能である。第６図は
本発明をレシプロエンジンに適用した第２の実施例を示
し、このエンジンの気筒50は、２つの吸気弁51、52と１
つの排気弁53とを有するいわゆる３バルブ型に構成され
ていて、主吸気ポート54と補助吸気ポート55とを備えて
いる。56は主吸気ポート54に連通して設けられた主吸気
通路、57は補助吸気ポート55に連通し、かつ主吸気通路
56と独立して設けられた補助吸気通路である。主吸気通
路56および補助吸気ポート57の上流側にはそれぞれ主ス
ロットルバルブ58および補助スロットルバルブ59が設け
られており、補助スロットルバルブ59は高回転高負荷域
においてのみ開かれるように動作する。主吸気通路56お
よび補助吸気通路57はスロットルバルブ58、59のそれぞ
れの上流において共通吸気通路60から分岐して形成され
ており、この共通吸気通路60の上流に吸気量を測定する
エアフローメータ61とエアクリーナ62が設けられてい
る。また、補助吸気ポート55に配設されている吸気弁52
は高回転高負荷域以外には閉じられた状態に保持される
構成となされている。

主吸気通路56および補助吸気通路57は主、補助スロット
ルバルブ58、59の下流において連通路63を介して連通し
ており、この連通路63に、この連通路63を開閉するため
の開閉弁64が設けられている。65はコントロールユニッ
トで、このコントロールユニット65は、エアフローメー
タ61、主スロットルバルブ58の開度センサ66およびクラ
ンクアングルセンサ（図示せず）からの出力信号にもと
づいて、主吸気通路56および補助吸気通路57にそれぞれ
配設された燃料噴射ノズル67、68からの燃料噴射量およ
び燃料噴射タイミングを制御するとともに各センサから
の出力信号によってエンジンの加減速を検出し、加減速
の度合が設定値を超えた場合、コントロールユニット65
はアクチュエータ（図示せず）を駆動して開閉弁64を所
定期間開作動させ、主吸気通路56と補助吸気通路57とを
連通路63を介して連通させる。この加減速時には、補助
吸気通路57の上流側に設けられた補助スロットルバルブ
59は閉じられており、また補助吸気ポート55に設けられ
ている吸気弁52がコントロールユニット65からの指令を
受けたアクチュエータ69の作動により閉じられているこ
とにより、補助吸気通路57に上述した第１の実施例と同
様の閉塞された室Ｑが形成され、この室が主吸気通路56
に対するサージタンクとして作用して加減速時の加減速
ショックを防止するものである。

以上説明したように、本発明によれば、吸気装置を大型
化することなく、加減速時における加減速ショックの緩
和と高回転高負荷域における吸気抵抗の低減とを図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の実施例の全体構成を示す概
略的断面図、第２図はその全体構成説明図、第３図は第
１〜第３吸気ポートの開閉タイミングと吸入空気量との
関係を示す図、第４図は本発明の第１の実施例における
開閉弁の作用を示す説明図、第５図は第１気筒と第２気
筒の排気干渉効果を示す説明図、第６図は本発明の第２
の実施例の全体構成を示す概略的断面図である。 1A、1B……気筒、２……ロータハウジング ８……第１吸気ポート、９……第２吸気ポート 10……第３吸気ポート、11……制御弁 23……第１吸気通路 23a、23b……一次吸気通路 24……第２吸気通路 24a、24b……二次主吸気通路 25……第３吸気通路 25a、25b……二次補助吸気通路 26……一次スロットルバルブ 27……二次主スロットルバルブ 28……二次補助スロットルバルブ 43、63……連通路 44、64……開閉弁、Ｑ……室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気量に応じて燃料を噴射供給する燃料噴
   射弁を備えたエンジンにおいて、 上流側に主スロットルバルブを備え、かつ下流端におい
   て主吸気ポートに連通する主吸気通路と、 この主吸気通路と独立に設けられていて、高回転高負荷
   域で開作動される補助スロットルバルブを上流側に備え
   かつ高回転高負荷域で開作動される補助吸気ポートに下
   流端において連通する補助吸気通路と、 前記主吸気通路と前記補助吸気通路とを前記主スロット
   ルバルブおよび前記補助スロットルバルブのそれぞれの
   下流において互いに連通する連通路と、 この連通路を開閉すべくこの連通路に設けられた開閉弁
   と、 エンジンの過渡時に、前記主吸気通路と前記補助吸気通
   路とを上記連通路を介して互いに連通させるために前記
   開閉弁を開作動させる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。