JPS61247822A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの吸気装置、特に吸気の動的効果を利
用して吸気充填量を増大させるようにしたエンジンの吸
気装置に関する。

（従　　来　　技　　術） 近年、自動車用等のエンジンにおいては、慣性効果、脈
動効果或いは共鳴効果等の吸気の動的効果を利用して吸
気充填効率を向上させることが試みられているが、多気
筒エンジンにおいて共鳴効果を利用するようにしたもの
として、例えば実開昭５９−１４８４２５号公報に開示
されたエンジンがある。このエンジンにおいては、複数
の気筒が吸気順序の隣り合わないもの同志を同じグルー
プとして２つの気筒群にグループ分けされていると共に
、吸気系に両気筒群の吸気ポートに夫々連通し且つ上流
側で合流された２つの吸気集合部が設けられ、これらの
吸気集合部がその固有振動数に対応する所定のエンジン
回転域で吸気振動に共鳴するように構成されている。そ
して、この共鳴によって吸気系内に大きな正圧波を発生
させ、吸気行程の終了時に燃焼室への吸気の押し込み作
用が生じるようにされている。特に、この公報に開示さ
れた吸気装置においては、２つの吸気集合部の中間部に
両吸気集合部間を連通させ或いは遮断する開閉弁が設け
られ、該弁の開閉によって吸気集合部の固有振動数を変
化させることにより、複数のエンジン回転域で共鳴効果
が得られるように構成されている。

然して、上記のような共鳴効果等の動的効果は、多量の
吸気が必要とされるエンジンの高負荷時に効果を発揮し
て、吸気充填効率ないしエンジン出力を向上させるもの
であるが、この動的効果がエンジンの低回転域で得られ
るように設定されていると、特にこの低回転域での高負
荷時に吸気充填効率の上昇に起因して燃焼室内の吸気な
いし混合・気が過圧状態となり、そのため異常燃焼が生
じ易□くなって所謂ノッキングが発生するといった問題
がある。

ところで、エンジンにおけるノッキングの問題に対して
は、ノッキングが発生するエンジン回転域内でスロット
ルバルブの開度を小さくして吸気充填量を減少させたり
或いは点火時期を遅らせることが行われているが、前者
の場合は所謂ボンピングロスが増大し、また後者の場合
は熱効率が低下して、いずれにおいても燃費が悪化する
という難点がある。

（発　　明　　の　　目　　的） 本発明は、吸気通路の実質形状を変更することにより複
数の異なるエンジン回転域で吸気の動的効果が得られる
ように構成されたエンジンの吸気装置における上記のよ
うな問題に対処するもので、特に低エンジン回転域で上
記動的効果により吸気充填量が必要以上に増大した場合
に、ボンピング０スの増大等を招くことなく吸気充填量
を減少させ、これにより低エンジン回転域での高負荷時
に燃焼室内に生じる異常燃焼及びこれに伴って発生する
ノッキングを防止して、燃費性能及び信頼性の優れたエ
ンジンを提供することを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成） 本発明は上記目的達成のため、次のように構成したこと
を特徴とする。

即ち、吸気通路の実質的形状を変更する形状可変手段を
備え、且つ吸気通路の固有振動数を少な（とも低回転域
のエンジン回転数に同調させて吸気の゛動的効果を得る
ように構成されたエンジンの吸気装置において、エンジ
ンの高負荷時における異常燃焼を検出する異常燃焼検出
手段と、この異常燃焼を解除させるように作動する制御
手段とを設ける。つまり、この制御手段は、上記異常燃
焼検出手段からの出力を受けて、異常燃焼が発生した時
に当該エンジン回転域における吸気の動的効果を低減さ
せるように上記吸気通路の形状可変手段を制御する。

このような構成によれば、多量の吸気が必要とされるエ
ンジンの高負荷時、特に中、高エンジン回転域での高負
荷時に動的効果により吸気充填量を増大させることが可
能であり、また低エンジン回転域での高負荷時において
異常燃焼が発生した時には動的効果による過度な吸気充
填量の増大が阻止されることになる。

（発　　明　　の　　効　　果） 以上のように本発明に係る吸気装置によれば、燃焼室内
に異常燃焼が発生した時に動的効果による吸気充填量の
増大作用が抑制されるので、ボンピングロスの増大等を
招くことなく上記異常燃焼やこれに起因するノッキング
を速かに解消させることが可能となる。これにより、エ
ンジンの燃費を悪化させることなく信頼性を向上させる
ことができる。

（実　　施　　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

尚、この実施例は、吸気の動的効果のうち主として共鳴
効果を利用して吸気充填効率を向上させるようにしたエ
ンジンの吸気装置に関する。

第１図に示すように、エンジン１は６つの気筒２１〜２
６を有し、これらの気筒２１〜２６が吸気順序の隣り合
わないもの同志を同じグループとして２つの気筒群３１
．３２にグループ分けされている。即ち、吸気順序が例
えば第１気筒２１→第４気筒２４→第２気筒２２→第５
気筒２５→第３気筒２３→第６気筒２６の順であって、
換言すれば２つの気筒群３１．３２の気筒がオーバーラ
ツプすることなく交互に吸気行程を行うようになってい
る。

一方、上記各気筒２１〜２６に吸気を供給する吸気装置
４は、各気筒２１〜２６の吸気ボート５１〜５６に下流
端を夫々接続された独立の吸気通路６１〜６６と、これ
らの独立吸気通路のうちの第１気筒群３１に対応する吸
気通路６１〜６３の上流端が接続された第１サージタン
ク７１゛及び第２気筒群３２に対応する吸気通路６４〜
６６の上流端が接続された第２サージタンク７２゛と、
両サージタンク７１．７２の上流側に設けられ且つ上流
端が合流された第１．第２共鳴通路８１．８２と、エア
クリーナ（図示せず）から導かれて第１゜第２共鳴通路
８１．８２の合流部（分岐部）に接続された合流通路９
とで構成され、上記第１．第２共鳴通路８１．８２に連
動して開閉動作する第１、第２スロットルバルブ１０１
，１０２が備えられている。ここで、第１サージタンク
７１と第１共鳴通路８１、及び第２サージタンク７２と
第２共鳴通路８２とにより、互いに独立した第１゜第２
共鳴空間が構成されており、これらの共鳴空間がサージ
タンクの容積■と共鳴通路の長さＬ等によって定まる一
定の固有振動数ｆを有している。

また、上記第１．第２サージタンク７１．７２の間には
両サージタンク７１．７２を連通させる比較的短い連通
路１１が設けられていると共に、該連通路１１にこれを
開閉する開閉弁１２が備えられている。更に、この吸気
装置４には、上記開閉弁１２を開閉駆動するステッピン
グモータ１３と、エンジン回転センサ１４及びスロット
ル開度センサ１５からの信号ａ、ｂを受けて上記ステッ
ピングモータ１３に制御信号Ｃを出力するコントロール
ユニット１６とが備えられている。そして、該開閉弁１
２を開いて連通路１１を開通させれば、該連通路１１の
左右の半部１１１．１１２が上記第１．第２共鳴通路８
１．８２に代って、第１゜第２サージタンク７１．７２
と共に第１．第２共鳴空間を形成するようになっている
。この場合に、共鳴管として作用する連通路１１の各半
部１１１゜１１２の長さＬ′は上記第１．第２共鳴通路
８１゜８２の長さしより短いので、この場合における共
鳴空間の固有振動数ｆ′は上記の場合より高くなる。

然して、この吸気装置４には、エンジン１の運転時に燃
焼室内の異常燃焼を検出するノックセンサ１７が備えら
れ、このノックセンサ１７からの信号ｄに基づいて上記
コントロールユニット１６が開閉弁１２に対して所定の
動作を行わせるようになっている。

次に、上記実施例の作用を説明する。

エンジン１の運転時には、図示しないエアクリーナから
吸入された吸気が吸気装置４の上流側の合流通路９から
第１．第２共鳴通路８１．８２に分配導入されると共に
、夫々第１．第２スロットルバルブ１０１，１０２を経
て第１．第２サージタンク７１．７２に流入する。そし
て、この吸気は、第１サージタンク７１から独立吸気通
路６１〜６３を通って第１気筒群３１を構成する第１〜
第３気筒２１〜２３に、また第２サージタンク７２から
独立吸気通路６４〜６６を通って第２気筒群３２を構成
する第４〜第６気筒２４〜２６に分配供給される。その
場合に、第１気筒群３１を構成する３つの気筒２１〜２
３は吸気順序が隣り合わず、また第２気筒群３２を構成
する３つの気筒２４〜２６も吸気順序が隣り合わないか
ら、両気筒群３１．３２の夫々においては、当該吸気ボ
ート５１〜５３又は５４〜５５の開閉に伴って生じる圧
力波が独立吸気通路６１〜６３又は６４〜６６を通って
当該サージタンク７１又は７２に伝播された時に互いに
打ち消し合うことがなく、これにより第１．第２サージ
タンク７＋、７２内にエンジン回転数に応じた振動数の
吸気振動が発生す−る。そして、両サージタンク７１．
７２間の連通路１１が開閉弁１２によって遮断されてい
て、両サージタンク７１．７２と第１．第２共鳴通路８
１．８２とによって互いに独立した低固有振動数ｆの２
つの共鳴空間が形成されている時は、エンジン１の低回
転域で該共鳴空間と上記吸気振動とが共鳴し、この共鳴
によって生じる大きな正圧波により吸気充填効率が高め
られる。また、上記開閉弁１２が問いていて、第１．第
２サージタンク７１．７２と連通路１１の左右の半部１
１１．１１２とにより２つの高固有振動数ｒ′の共鳴空
間が形成されている時は、エンジン１の高回転域で該共
鳴空間と吸気振動とが共鳴し、吸気充填効率が高められ
ることになる。つまり、高負荷時において開閉弁１２を
閉じれば、第３図に示すように低回転域でビークＸを有
する出力トルク特性Ａが得られ、該開閉弁１２を開けば
高回転域でビーク■を有する出力トルク特性Ｂが得られ
る。ここで、これらの特性Ａ、Ｂにおいては、上記ビー
クＸ。

ｙの高回転側に独立吸気通路６１〜６６内での吸気慣性
効果による出力トルクのビークｘ　ｌ　、　ｙ　１が発
生する。

一然して、上記開閉弁１２は、エンジン回転セン□す１
４及びスロットル開度センサ１５からの信号ａ、ｂが示
すエンジン回転数及びスロットル開度に応じてコントロ
ールユニット１６から出力される制御信号Ｃにより、ス
テッピングモータ１３を介して開閉される。その場合に
、第２図に示すように、高負荷域における上記両特性曲
線Ａ、Ｂが交わる第１のエンジン回転数Ｎ１より低回転
側の領域■と、第２のエンジン回転数Ｎ２より高回転側
の領域■とで該弁１２を閉じるように制御すれば、高負
荷時の出力トルク特性は第３図に太線で示すように上記
両特性Ａ、Ｂの常に高出力側となる特性を推移すること
となり、エンジンの広い回転域で大きな出力トルクが得
られることになる。

ところで、上記開閉弁１２が閉じている領域工。

■のうちの低回転高負荷領域■内には、第３図に示すよ
うにノッキング領域■が存在しており、共鳴効果によっ
て吸気充填量が過度に増大されることにより上記特性曲
線ＡにおけるビークＸの近傍が上記ノッキング領域ＩＶ
とオーバーラツプした場合には、エンジン１の燃焼室内
に異常燃焼が発生し、これに起因してノッキングが生じ
ることになる。しかし、この吸気装置４においては上記
コントロールユニット１６によってノッキングを防止す
るための制御が行われるようになっており、次にこの制
御を第５図のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、ステップ×１でイグニッションスイッチがＯＮさ
れてエンジンが始動すると、コントロールユニット１６
はステップ×２でスロットル開度センサ１５やエンジン
回転センサ１４、更には水温センサ（図示せず）等から
の信号に基づいて、エンジン１の運転状態が第２図に示
す低速高負荷の領域工にある場合において更に第３図に
示すようなノッキング領域■にあるか否かを判断し、ノ
ッキング領域にない場合にはステップ×３で開閉弁１２
を全開状態に保持する。これにより上記領域■において
第３図に示すビークＸを有する出力トルク特性が得られ
る。一方、ノッキング領域にある場合には、ステップ×
４でノックセンサ１７からの信号ｄによりノッキングが
実際に発生しているか否かを判断する。そして、ノッキ
ングが発生している場合には、コントロールユニツ１−
１６はステップ×５及びステップ×６でノッキングの強
さを判定すると共に、第６図に１例を示すように予め記
憶されたマツプに基づいてノッキング強さに応じた開閉
弁１２の開度を設定し、その後ステップ×７で制御信号
Ｃを出力し、ステッピングモータ１３を回転させること
により上記開閉弁１２を設定された開度に開弁する。こ
の時、第１図に示す吸気装置４においては、第１．第２
サージタンク７１．７２が連通路１１を介して部分的に
連通されて、該サージタンク７１．７２と第１゜第２共
鳴通路８１．８２による共鳴効果が抑制され、その結果
、吸気充填効率ないし出力トルクが低下するが、この時
の出力トルクの低下は第４図に示すように開閉弁１２の
開弁角が大きくなる程顕著となる。次に、コントロール
ユニット１６は、ステップ×８で運転状態がノッキング
領域内にあるか否かを再び判断し、該領域を脱した場合
にはステップ×９で開閉弁１２を全開にすると共に、未
だノッキング領域を脱していない場合は上記ステップ×
４で再びノッキングが発生しているか否かを判断し、そ
の結果、ノッキングが発生している場合にはステップ×
４〜ステップ×８をノンキングが停止するまで実行して
ノッキング強さに応じた開弁角度に上記開閉弁１２をコ
ントロールする。そして、上記ステップ×４〜ステップ
Ｘａ、を実行することにより、ノッキングが停止した場
合には、コントロールユニット１６はステップ×４から
ステップＸ１０を実行し、上記ノッキングが発生しなく
なった時点の開閉弁１２の開度と水温センサにより検出
された水温とを記憶する。

次に、コントロールユニット１６はステップ×１１で現
実の冷却水温が上記ステップ×１０で記憶した水温より
も例えば１０℃以上上昇しているか否か、つまり運転状
態がノッキングの生じ易い方向に変化しているか否かを
判断し、変化していない場合にはステップＸ１２によっ
て開閉弁１２の開度を上記ステップ×１０で記憶した開
弁角度に保持し、また変化している場合にはステップ×
１１からステップＸ１３を実行して開閉弁１２を一旦全
開状態にした上で再びステップ×８で運転状態がノッキ
ング領域にあるか否かを判断する。そして、引き続きノ
ッキング領域内にあり、また水温上昇によって再びクツ
キングが発生した時は、上記の場合と同様にしてステッ
プ×４〜ステップ×８をノッキングが停止するまで実行
し、ノッキングが停止した時点でステップＸ＋ｏでその
時の開閉弁１２の開弁角度と冷却水温を記憶すると共に
、運転状態に変化がない限り、記憶した開閉弁１２の開
弁角度で運転を行う。このように、低回転高負荷域でノ
ッキングが発生した場合には、閉弁状態にある開閉弁１
２がノッキング強さに応じた所定角度だけ開弁され、こ
れにより共鳴効果が抑制されて吸気充填量が減少する。

その結果、第３図に示す特性曲線ＡにおけるビークＸの
近傍が低トルク側に移行してノッキング領域■から脱す
ることになるので、スロットルバルブ１０１，１０２の
開度を小さくして吸気面を減少した場合のようにボンピ
ングロスの増大等の不具合を招くことなくノッキングが
防止されることになる。

また、エンジン１の運転状態がノッキング領域から脱し
た後、再びノッキング領域に入った場合には、コントロ
ールユニット１６は上記ステップ×２からステップ×４
を実行し、その結果ノッキングが発生している場合には
上記の場合と同様にノッキングが停止するまでステップ
×４〜ステンブＸ８を実行するが、ノッキングが発生し
ていない場合には、ステップ×４からステップｘ１０を
実行して記憶されている上記開閉弁１２の開度及び冷却
水温を読み出し、且つステップ×１１でエンジンの運転
状態が変化していないことが確認されると、ステップＸ
１２でその記憶されている゛開度に開閉弁１２をコント
ロールする。従って、運転状態が変化することなく再び
ノッキング領域に入った場合には、ノッキングが発生し
ていなくても上記開閉弁１２が前回に記憶された開弁角
度に開弁され、これによりノッキングの発生が未然に防
止されることになる。

尚、この実施例においては、開閉弁１２が閉弁状態にあ
る時に得られる共鳴効果に起因して生じるノッキングを
上記開閉弁１２を所定量だけ開弁させることにより防止
するようにしたが、開閉弁１２が開弁状態にある時に共
鳴効果により吸気充填量が必要以上に増大してノッキン
グを生じる虞れがある時には、開閉弁１２を所定量だけ
閉弁させることにより、共鳴効果を抑制してノッキング
を防止することになる。

また、この実施例においては、上記コントロールユニッ
ト１６による制御を吸気の共鳴効果に起因するノッキン
グの防止対策に適用したが、この制御を吸気の慣性効果
や脈動効果に起因するノッキングの防止対策に適用して
もよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は吸気装置
の概略構成図、第２図は該吸気装置の制御領域を示す図
、第３図は出力トルク特性を示す図、第４図は開閉弁の
開弁角度と出力トルクの関係を示す図、第５図はコント
ロールユニットの動作を示すフローチャート図、第６図
はノッキング強さに対応する開閉弁の開弁角度を示すマ
ツプである。 １・・・エンジン、４・・・吸気装置、６１〜６６゜７
１．７２，８１．８２．９・・・吸気通路、１２．１３
・・・形状可変手段（開閉弁、ステッピングモータ）、
１６・・・制御手段（コントロールユニット）、１７・
・・異常燃焼検出手段（ノックセンサ）。 第１１１ 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気通路の実質的形状を変更することにより該吸
   気通路の固有振動数を少なくとも低回転域のエンジン回
   転数に同調させて吸気の動的効果を得るようにした吸気
   通路の形状可変手段を有するエンジンの吸気装置であっ
   て、エンジンの高負荷域における異常燃焼を検出する異
   常燃焼検出手段と、該異常燃焼検出手段からの出力を受
   けて、異常燃焼が発生した時に当該エンジン回転域にお
   ける吸気の動的効果を低減させるように上記形状可変手
   段を制御する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。