JPS62189323A - 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、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ｉｌ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リツクを
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ンチになり過ぎ、
減速シラツクを生じる。

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
通ずる主吸気通路と、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道路と補
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
気通路がその上流側において補助スロー／　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ラツクを緩和す
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！ｌｌ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・ローク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ＩＡおよび第２気筒ＩＢを備え
ている。各気筒ＩＡ、ＩＢは、２節トロコイド状の内周
面２ａを有するローフハウジング２と、その両側に位置
するサイドハウジング３ａ、３ｂ（その一方はインクミ
ゾイエイトハウジング３ｂとして真気筒ＩＡ、］、Ｂ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、ケーシフグ４内は３つの作動室
７に区画され、各気筒ＩＡ、ＩＢ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ＩＡ、ＩＢにおけるサイドハウジング３ａ、３ｂ
のうち、インクミゾイエイトハウジング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、このインクミゾイエイトハウジング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
気ボー１−１０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】ｌが配設されていて、この制御弁」】により第３吸
気ボー４・ｌＯの開口期間が変化するように構成されて
いる。制御弁１工にはエンジンの排圧に応じて制御弁Ｉ
Ｊ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〜ｌＯ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ＩＡ、ＩＢ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ＩＡ、ＩＢに吸気を供給するための共通吸
気Ｉ！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道路としての第２吸気通路２
４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′＠
気違路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７）ルバルブ２７が配設され、
さらに第３″ｔＪＪ１％通路には、高回転高負荷域にお
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ｉｌｌ路２３には、−次スロア）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ＩＡ、ＩＢ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、２３ｂによってそれぞれ連通して
いる。また、第２吸気逍Ｈ２４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ＩＡ、ＩＢ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ＩＡ、ＩＢ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、二次上および補助吸気通路２４ａ、２５ａおよび
２４ｂ、２５ｂをそれぞれ構成する吸気管は、それぞれ
スペーサ４０ａ、４０ｂを介して各気筒ＩＡ、ＩＢのサ
イドハウジング３ａに接続されている。スペーサ４Ｑａ
、４０ｂは、吸気通路２４ａ、２５ａおよび２４ｂ、２
５ｂ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
ＩＡ（ＩＢ＞の第３吸気ポートＩＯ開口時または閉口時
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ＩＢＣＩＡ
）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ＩＡ、Ｉ
Ｂ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、画気筒ＩＡ、ＩＢ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ＩＡ、ＩＢの第１吸気ポート８間のｉｌ路
長およびこれら第１吸気ポート８０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、−次吸気通路２３ａ、２３ｂおよび二次主吸気通
路２４ａ、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、−次スロ
ットルバルブ２６０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セ、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
された期間連遡させる。

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に設けられた一部スロットルバルブ２
３は僅かに開かれているが、第２吸気通路２４に設けら
れた二次補スロットルバルブ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ＩＯ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ｉ！ｌｌ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０次にエンジンの加速時には、第４
図Ｂに示すように、−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２Ｂ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２５
ａ、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２４ａ、２４ｂに連通される。し
たがってこの室Ｑが二次主吸気道ｔｉ１２４ａ、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０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図りに示すように、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２４
ａ、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道８２５
ａ、２５ｂに放出されるため、減速時における減速シラ
ツクが緩和されることになる。

次に勇気筒ＩＡ、ＩＢ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、−次吸気通１２
３ａ、２３ｂとともに二次主吸気道！！８２４ａ、２４
ｂおよび二次補助吸気通路２５ａ、２５ｂｆＪ＜順次開
かれて各気筒ＩＡ、１Ｂの第１〜第３吸気ポート８〜１
０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ＩＡ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２３Ｂ、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
うに勇気ＩＩＩＩＡ、ＩＢの各吸気ポート間のｉ！ｌｌ
路長さおよび各ポート８．９．１０の関口期間が最適と
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ｉ！１Ｂ２３ａ
、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、１８
０゜の位相差を有する第２気筒ＩＢ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ＩＢ。

全閉直前の各吸気ポート８．９、ｌＯ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ＩＡ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Ｉ
Ｂ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ＩＡ（ＩＢ）の各吸気ポート８．９、
ｌＯ閉開口時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ＩＢ（ＩＡ）の対応する吸気ポート
８．９、ｌＯ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２４
ａ、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３Ｊｉ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・ロークリ
ピストンエンジンにのみ適用されうるものではなく、レ
シプロエンジンに通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５１．５
２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５
５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５
７の上流側にはそれぞれ主スロットルバルブ５Ｂ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とエフクリーナ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１ｉＩＢ５７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。６
５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５
６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６７．６Ｂ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。 ＩＡ、ＩＢ・−・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吸気ボー）　　　１１・・・制御弁２３−・・
第１吸気通路 ２３ａ、２３　ｂ−−一次吸気通路 Ｚ４・−第２吸気通路 ２４ａ、２４ｂ・・−二次主吸気通路 ２５−・−第３吸気通路 ２５ａ、２５　ｂ−二次補助吸気通路 ２６・−・−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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。