JPH0988675A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アイドル時に吸入空気量を精度よく調整でき
るエンジンの吸気装置を提供する。 【解決手段】 スロットルバルブ３０より上流側の吸気
集合通路と各ブランチ部２６を結ぶバイパス通路３５
と、各ブランチ部２６のバイパス通路３５に対する接続
部より上流側の吸気流路をアイドル時に絞るコントロー
ルバルブ３１と、バイパス通路３５の吸気流路を絞る補
助空気量制御弁３６と、アイドル時にエンジン回転数を
目標値に近づけるように補助空気量制御弁３６の開閉を
制御するコントロールユニット１３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの吸気装
置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジン等にあっては、アイド
ル時に吸入空気量を精度よく調整して、アイドル回転数
をできるだけ低く設定したいという要求がある。

【０００３】従来のエンジンの吸気装置として、例えば
特開平１−１６３４２９号公報に開示されたものは、気
筒別に吸気を導く複数の吸気分岐通路にスロットルバル
ブがそれぞれ介装され、各スロットルバルブがアクセル
ペダル等に連動して開閉するようになっている。

【０００４】各吸気分岐通路を集合する吸気集合通路に
アイドル時に吸気流路を絞る吸気集合通路閉弁手段が設
けられる。

【０００５】アイドル時に吸気集合通路閉弁手段が吸気
流路を絞ることにより、各スロットルバルブの前後圧力
差が小さくなり、各スロットルバルブにより吸気流路の
開口面積のバラツキが各気筒に吸入される空気量に与え
る影響が小さくなり、アイドル時の運転安定性を高めら
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエンジンの吸気装置にあっては、吸気通路に
供給された燃料が吸気弁のバルブ傘部等に当たった後に
吸気通路に吹き飛ばされ、各スロットルバルブにデポジ
ット等が付着する原因となり、各気筒に吸入される空気
量にバラツキが生じてアイドル安定性が損なわれるとい
う問題点が考えられる。

【０００７】本発明は上記の問題点を解消し、アイドル
時に吸入空気量を精度よく調整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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のエンジ
ンの吸気装置は、気筒別に吸気を導く吸気分岐通路と、
複数の吸気分岐通路を集合する吸気集合通路と、吸気集
合通路に介装されて負荷に応じて吸気流路を絞るスロッ
トルバルブと、吸気集合通路のスロットルバルブより上
流側と各吸気分岐通路を結ぶバイパス通路と、各吸気分
岐通路のバイパス通路に対する接続部より上流側に介装
されてアイドル時に吸気流路を絞る気筒別吸気分岐通路
閉弁手段と、バイパス通路の吸気流路を絞る補助空気量
制御弁と、アイドル時にエンジン回転数を目標値に近づ
けるように補助空気量制御弁の開閉を制御する補助空気
量制御手段と、を備える。

【０００９】請求項２に記載のエンジンの吸気装置は、
請求項１に記載の発明において、前記気筒内に直接燃料
を噴射するインジェクタを備える。

【００１０】請求項３に記載のエンジンの吸気装置は、
請求項１または２に記載の発明において、前記補助空気
量制御手段はその開度を気筒別吸気分岐通路閉弁手段の
開閉に応じて切換える構成とする。

【００１１】請求項４に記載のエンジンの吸気装置は、
請求項１から３のいずれか一つに記載の発明において、
前記気筒別吸気分岐通路閉弁手段として気筒に流入する
吸気を旋回させるスワールコントロールバルブを備え
る。

【００１２】

【作用】請求項１に記載のエンジンの吸気装置におい
て、アイドル時は、気筒別吸気分岐通路閉弁手段が閉弁
し、バイパス通路が開口した吸気通路の空間容積が気筒
別吸気分岐通路閉弁手段が開弁した運転状態に比べて小
さくなるため、補助空気量制御弁の開閉に応動して吸入
空気量が速やかに増減され、吸入空気量を応答性よく制
御できる。

【００１３】請求項２に記載のエンジンの吸気装置にお
いて、インジェクタから燃料を筒内に直接噴射すること
により、吸気弁の閉弁時に燃焼室から吸入ポートへ吹き
返すガスによって燃料が吸入ポートへと吹き戻されるこ
とを防止できる。このため、各気筒別吸気分岐通路閉弁
手段にデポジット等が付着して各気筒の吸入空気量にバ
ラツキが生じることを防止できる。

【００１４】請求項３に記載のエンジンの吸気装置にお
いて、補助空気量制御手段はその開度を気筒別吸気分岐
通路閉弁手段に開閉に応じて切換えることにより、気筒
別吸気分岐通路閉弁手段の開閉によらずアイドル回転数
を目標値に近づける収束性を確保できる。

【００１５】請求項４に記載のエンジンの吸気装置にお
いて、気筒別吸気分岐通路閉弁手段としてスワールコン
トロールバルブが気筒に流入する吸気流にスワールを生
起し、燃焼安定性を高められる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１７】図１に示すように、車両に搭載されるエン
ジン１は、吸気弁２が開かれるのに伴って吸気ポート３
から気筒４に吸気を吸入すると同時に、インジェクタ１
４から気筒４内に直接燃料が噴射される。この吸気と噴
射される燃料によって形成される混合気をピストン５で
圧縮して、点火プラグ６で着火燃焼させ、排気弁７が開
かれるのに伴って排気が排気ポート８を介して排気通路
９に排出され、これらの各行程が連続して繰り返される
ようになっている。

【００１８】排気通路９の途中には三元触媒１７，１８
がそれぞれ設置され、排気中のＨＣ、ＣＯを酸化すると
ともに、ＮＯｘを還元する。

【００１９】吸入空気はエアクリーナ２１から吸気ダク
ト２２、スロットルチャンバ２３を経てインテークマニ
ホールド２４のコレクタ部２５に導入され、コレクタ部
２５から各ブランチ部２６および各吸入ポート３を通っ
て各気筒４に吸入される。

【００２０】吸気通路２０は、インテークマニホールド
２４の各ブランチ部２６および各吸気ポート３が気筒別
に吸気を導く吸気分岐通路を構成し、インテークマニホ
ールド２４のコレクタ部２５、スロットルチャンバ２
３、吸気ダクト２２等が各吸気分岐通路を集合する吸気
集合通路を構成する。

【００２１】スロットルチャンバ２３には、アクセルペ
ダルによって開閉駆動されるスロットルバルブ３０が介
装される。

【００２２】図２にも示すように、気筒別吸気分岐通路
閉弁手段として、インテークマニホールド２４の各ブラ
ンチ部２６にはコントロールバルブ（ＣＶ）３１が介装
される。

【００２３】バタフライ式のコントロールバルブ３１は
長円形の板状をした弁体３２と、弁体３２を回転可能に
支持する弁軸３３とから構成される。各気筒４に備えら
れる弁体３２は共通の弁軸３３に取付けられ、図示しな
いアクチュエータを介して弁軸３３が回転するのに伴っ
て互いに同期して開閉作動する。

【００２４】吸気通路２０のスロットルバルブ３０より
上流側と各コントロールバルブ３１より下流側を連通す
るバイパス通路３５が配設される。

【００２５】バイパス通路３５の途中には電磁式の補助
空気量制御弁（ＩＳＣ）３６とファーストアイドル制御
弁３７がそれぞれ設けられる。

【００２６】補助空気量制御弁３６はその開弁時間が０
〜１００％の間でデューティ制御されるもので、スロッ
トルバルブ３０およびコントロールバルブ３１の全閉時
にエンジン運転状態に応じて吸入空気量を調節すること
により、エンジン１のアイドル回転数を目標値にフィー
ドバック制御するようになっている。なお、補助空気量
制御弁３６はステップモータを介して駆動される構造に
することも考えられる。

【００２７】ファーストアイドル制御弁３７は、車室内
を冷房するエアコン作動時に開弁し、アイドル回転数を
高めるようになっている。

【００２８】燃焼室１６に臨むインジェクタ１４は、コ
ントロールユニット１３から送られるパルス信号によっ
て開弁し、燃焼室１６に燃料を直接噴射する。インジェ
クタ１４は吸気弁２が開弁して吸入ポート３から吸気が
気筒４に流入する過程で開弁するように制御され、吸入
空気と燃料の混合がはかられる。

【００２９】コントロールユニット１３は、エアフロメ
ータ４０で検出される吸気量Ｑと、スロットルポジショ
ンセンサ４２で検出されるスロットル開度ＴＶＯと、エ
ンジン回転数センサ４１で検出されるエンジン回転数Ｎ
と、冷却水温センサ４３で検出される冷却水温度ＴＷ等
を入力して、インジェクタ１４からの燃料噴射、点火プ
ラグ６の点火、コントロールバルブ３１の開閉、補助空
気量制御弁３６の開閉等をそれぞれ制御する。

【００３０】吸入空気が燃焼室１６に流入する行程でイ
ンジェクタ１４から燃料を燃焼室１６に直接噴射するこ
とにより、吸気弁２の閉弁時に燃焼室１６から吸入ポー
ト３へ吹き返すガスによって燃料が吸入ポート３へと吹
き戻されることを防止できる。この結果、コントロール
バルブ３１にデポジット等が付着することが防止され、
コントロールバルブ３１により調整される流路断面積に
バラツキが生じることを防止できる。

【００３１】コントロールユニット１３は、スロットル
バルブ３０が全閉し、車速が０となり、車両の変速機が
ニュートラル位置にある等の条件が揃うアイドル時を検
出し、このアイドル時にコントロールバルブ３１を全閉
するとともに、補助空気量制御弁３６の開度をデューテ
ィ制御して、エンジン１のアイドル回転数を目標値に近
づけるようにフィードバック制御する。

【００３２】また、コントロールバルブ３１を開閉駆動
するアクチュエータの作動安定性が十分に得られない可
能性がある、例えば始動直後や冷却水温度ＴＷが６０°
Ｃより低い運転条件では、コントロールバルブ３１の閉
作動を禁止する。これにより、車両の操舵力補助装置
（パワーステアリング装置）等の作動により、エンジン
１の負荷が急激に変化した場合でも、吸気の供給が遅れ
ることを回避できる。

【００３３】図４は、補助空気量制御弁３６の開弁に伴
って増加する吸入空気量の応答性を示している。コント
ロールバルブ３１が閉弁した運転状態では、コントロー
ルバルブ３１が開弁した運転状態に比べて、バイパス通
路３５が開口した吸気通路２０の空間容積が小さいた
め、補助空気量制御弁３６の開閉に応動して吸入空気量
が速やかに増減し、吸入空気量を応答性よく制御するこ
とができる。

【００３４】図３のフローチャートは補助空気量制御弁
３６の回転数変動量に対するデューティのＩ分を変更す
るルーチンを示しており、コントロールユニット１３に
おいて一定周期毎に実行される。

【００３５】これについて説明すると、ステップ１でス
ロットルポジションセンサ４２に含まれるアイドルスイ
ッチがＯＮとなったスロットルバルブ３０の全閉時かど
うかを判定する。

【００３６】スロットルバルブ３０の全閉時でないと判
定されたらステップ１０に進んでＩ分を０とする。

【００３７】スロットルバルブ３０の全閉時と判定され
たらステップ２に進んでコントロールバルブ３１が閉じ
ているかどうかを判定する。

【００３８】コントロールバルブ３１が開いている場
合、Ｉ分補正係数Ｋを１とし、コントロールバルブ３１
が閉じている場合、Ｉ分補正係数ＫをＳＣＣとする。

【００３９】ステップ５で、エンジン回転数の変動幅Δ
Ｎが所定値ｎ１より低いかどうかを判定し、所定値ｎ１
より低い場合、ステップ６に進んでＩ分をＩ₁×Ｋとす
る。

【００４０】ステップ５と７で、エンジン回転数Ｎが所
定値ｎ１以上かつ所定値ｎ２より低いと判定された場
合、ステップ８に進んでＩ分をＩ₂×Ｋとする。

【００４１】ステップ７で、ΔＮが所定値ｎ２以上と判
定された場合、ステップ９に進んでＩ分をＩ₃×Ｋとす
る。

【００４２】このようにしてコントロールバルブ３１の
開閉に応じて補助空気量制御弁３６の開度を切換えるこ
とにより、コントロールバルブ３１の開閉によらずアイ
ドル回転数を目標値に近づける収束性を確保できる。

【００４３】次に、図５に示す実施の形態は、気筒別吸
気分岐通路閉弁手段として、コントロールバルブ３１を
シリンダヘッド３８に形成された吸気ポート３に介装す
るものである。

【００４４】この場合、バイパス通路３５が開口した吸
気通路２０の容積は、閉弁したコントロールバルブ３１
と吸気弁２の間に画成される空間の容積となってさらに
小さくなるため、補助空気量制御弁３６の開閉に応動し
て吸入空気量が速やかに増加させることができ、吸入空
気量を応答性よく制御することができる。

【００４５】次に、図６に示す実施の形態は、気筒別吸
気分岐通路閉弁手段として、スワールコントロールバル
ブ４１をインテークマニホールド２４の各ブランチ部２
６に介装するものである。

【００４６】バタフライ式のスワールコントロールバル
ブ４１は、長円形の板状をした弁体４２に切欠き４３が
形成される。スワールコントロールバルブ４１の開度が
小さくなるにしたがって、ブランチ部２６から導入され
る吸気は切欠き４３を介して２本に分岐する吸気ポート
３のうちの一方に集められ、燃焼室１６にスワールを生
起するようになっている。

【００４７】スワールコントロールバルブ４１は、所定
のアイドル時に最小開度に保持されるとともに、アイド
ル時以外の低速低負荷時にその開度を小さくして、スワ
ールを生起して、燃焼安定性を高める働きをする。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載のエ
ンジンの吸気装置は、アイドル時に気筒別吸気分岐通路
閉弁手段が閉弁することにより、気筒別吸気分岐通路閉
弁手段が開弁した運転状態に比べて、バイパス通路が開
口した吸気通路の容積が小さくなるため、補助空気量制
御弁の開閉に応動して吸入空気量が速やかに増減して、
吸入空気量を応答性よく制御できる。

【００４９】請求項２に記載のエンジンの吸気装置は、
インジェクタから燃料を筒内に直接噴射することによ
り、吸気弁の閉弁時に燃焼室から吸入ポートへ吹き返す
ガスによって燃料が吸入ポートへと吹き戻されることを
防止し、各気筒別吸気分岐通路閉弁手段にデポジット等
が付着して各気筒の吸入空気量にバラツキが生じること
を防止できる。

【００５０】請求項３に記載のエンジンの吸気装置は、
補助空気量制御手段の開度を気筒別吸気分岐通路閉弁手
段の開閉に応じて切換えることにより、気筒別吸気分岐
通路閉弁手段の開閉によらずアイドル回転数を目標値に
近づける収束性を確保できる。

【００５１】請求項４に記載のエンジンの吸気装置は、
記気筒別吸気分岐通路閉弁手段としてスワールコントロ
ールバルブが設けられることにより、気筒に流入する吸
気流にスワールを生起して、燃焼安定性を高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すシステム図。

【図２】同じくエンジンの断面図。

【図３】同じく補助空気量制御弁の制御ルーチンを示す
フローチャート。

【図４】同じく補助空気量制御弁の開弁によって吸入空
気量が変化する応答性を示す特性図。

【図５】他の実施の形態を示すエンジンの断面図。

【図６】さらに他の実施の形態を示すスワールコントロ
ールバルブの正面図。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 吸気弁 ３ 吸気ポート ４ 気筒 ５ ピストン １３ コントロールユニット １４ インジェクタ ２０ 吸気通路 ２４ インテークマニホールド ２５ コレクタ部 ２６ ブランチ部 ３０ スロットルバルブ ３１ コントロールバルブ ３５ バイパス通路 ３６ 補助空気量制御弁 ４１ スワールコントロールバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ａ 69/04 69/04 Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気筒別に吸気を導く吸気分岐通路と、 複数の吸気分岐通路を集合する吸気集合通路と、 吸気集合通路に介装されて負荷に応じて吸気流路を絞る
   スロットルバルブと、 吸気集合通路のスロットルバルブより上流側と各吸気分
   岐通路を結ぶバイパス通路と、 各吸気分岐通路のバイパス通路に対する接続部より上流
   側に介装されてアイドル時に吸気流路を絞る気筒別吸気
   分岐通路閉弁手段と、 バイパス通路の吸気流路を絞る補助空気量制御弁と、 アイドル時にエンジン回転数を目標値に近づけるように
   補助空気量制御弁の開閉を制御する補助空気量制御手段
   と、 を備えたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
2. 【請求項２】前記気筒内に直接燃料を噴射するインジェ
   クタを備えたことを特徴とする請求項１に記載のエンジ
   ンの吸気装置。
3. 【請求項３】前記補助空気量制御手段はその開度を気筒
   別吸気分岐通路閉弁手段の開閉に応じて切換える構成と
   したことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジ
   ンの吸気装置。
4. 【請求項４】前記気筒別吸気分岐通路閉弁手段として気
   筒に流入する吸気を旋回させるスワールコントロールバ
   ルブを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれ
   か一つに記載のエンジンの吸気装置。