JPS62191625A - 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に関するものである。

（従来技術） エンジンの吸気装置のなかには、吸気の慣性効果を利用
して体積効率を向上させることにより、エンジントルク
を極力増大させるようにしたものがある。すなわち、吸
気開始に伴って生じる負圧の圧力波は、吸気通路上流側
の大気または拡大室への開口端で反射されて正圧の圧力
波となって吸気ボート方向へ戻されることになるが、こ
の正圧の圧力波を閉じる寸萌の吸気ボートに到達させる
ことにより１体積効率すなわちトルクが向上されること
になる。

このような吸気の慣性効果は、エンジン吸気系の有する
固有振動数に影響を受けるものであり、この固有振動数
そのものは、エンジン回転数には殆ど依存せず、基本的
には吸気管の長さおよび径さらにはエンジンの行程容積
というように、あるエンジン特有のものとして一律に定
まるものである。したがって、吸気の慣性効果は、前述
した説明から明らかなように、エンジン吸気系の固有振
動数に対応したあるエンジン回転数付近でしか期待で５
ないことになる。そして、通常は、低速トルク向上のた
め、この慣性効果を得るべきエンジン回転数を比較的低
回転となるように、エンジン吸気系の固有振動数を設定
している。

このため近時は、エンジン吸気系の固有振動数をエンジ
ン回転数に応じて変化させることにより、低回転域は勿
論、高回転域でも吸気の慣性効果を得られるようにした
ものが提案されている。

すなわち、特開昭５６−１１５８１９号公報に示すよう
に、吸気通路に拡大室を接続すると共に、この吸気通路
と拡大室との間に切換手段としての開閉弁を配設して、
エンジン回転数が低回転のときは上記開閉弁を閉じてお
くことにより、エンジン吸気系の等価管長を長く（固有
振動数を小さく〕シて慣性効果を得る一方、エンジン高
回転域ではＬ記聞閉弁を開くことにより等価吸気管長を
短く（固有振動数を大きくして）、これ又慣性効果を得
るようにしている。そして、上記切換手段としての開閉
弁を、負圧作動式のアクチュエータによって駆動するよ
うにしたものも提案されている（特開昭６０−１６４６
１９号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、吸気の固定振ｖＪ数を切換える切換手段
を負圧作動式のアクチュエータによって駆動する場合、
このアクチュエータに対して供給する負圧そのものは、
吸気通路内に発生したものを利用するのが一般的である
。この場合、切換手段の切換作動時において、必ずしも
吸気通路内に負圧が発生しない点を考慮して、吸気通路
内で発生した負圧を−Ｈ負圧タンクに貯えておき、この
負圧タンクを切換手段に対する負圧供給源とすることが
考えられている。

しかしながら、上述のような構成とした場合、エンジン
の運転態様によっては、負圧タンクの負圧が不足して、
切換手段を所定時１０１に作動させることができなくな
ってしまう、という！１９態を生じ易かった。この点を
詳述すると、例えば発進加速のため１速、２速、３速と
いうように順次シフトアップすると共に、このシフトア
ップ時付近を境として切換手段を作動させる必要が生じ
た場合、このシフトアップの度に繰り返し切換手段の作
動が行われる一方、負圧タンク内の負圧は補充されずに
消費されるだけとなって、２回目あるいは３回目の切換
手段の作動が負圧不足のため行われなくなってしまう、
ということになっていた。特にＡＴ車のように、変速の
際にもアクセルペダルを大きく踏込んだまま（スロット
ルバルブが大きく開いたまま）とされる車両においては
上記発進加速を行っている間は吸気通路内に殆ど負圧が
発生しないので、負圧タンクに対する負圧の供給が全く
行われないことになり、上述した負圧の不足現象がより
顕著なものとなっていた。

勿論、Ｌ記負圧不足を解消するために負圧タンクを大き
くすることも考えられるが、限られたエンジン高回転域
のスペースを勘案すると現実には採用し難いのが現状で
ある。

本発明は上述のような事情を勘案してなされたもので、
同じ大きさの負圧タンクを使用した場合に負圧作動式の
アクチュエータをより多くの回数作動させ得るようにし
て、吸気の固有振動数の切換を所定時期に確実に行なえ
るよう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。

（問題ツバを解決するための手段、作用）前述の目的を
達成するため１本発明にあっては、負圧タンクからアク
チュエータに対する負圧の供給を所定値以下、すなわち
当該アクチュエータを１回作動させるのに消費する負圧
（減圧）を極力最小限に抑制する抑制手段を設けである
。具体的には、 吸気の固有振動数を切換える切換手段を、エンジンの運
転状態に応じて切換作動させるようにしたエンジンの吸
気装置において、 前記ｙノ換手段を駆動するための負圧作動式のアクチュ
エータと、 エンジンの吸気通路内で発生した負圧を貯え、前記アク
チュエータに対する負圧供給源となる負圧タンクと、 前記Ｊ】圧タンクから前記アクチュエータに対する負圧
の供給を所定値以下に抑制する抑制手段と、 を備えた構成としである。

このような構成とすることにより、抑制手段が篤い場合
は、負圧タンクとアクチュエータ（の負圧室）との間の
差圧に応じた負圧が当該負圧タンクから供給されてしま
うこと、すなわち１回の負圧の消費（減圧）が大きなも
のになってしまうが、この抑制手段を設けておけば、上
記差圧がたとえ大さくでもアクチュエータを作動させる
際の負圧タンクの減圧が小ざくてすむことになる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基いて説明する。

第１図において、ｌは４サイクル往復動型とされたオツ
ト一式エンジン（一般にはガソリンエンジン）で、これ
は周知のように、往復動されるピストン２の上方に画成
された燃焼室３に吸気ボート４および排気ボート５が開
口され、この吸気ボート４は吸気弁６により、また排気
ボート５は排気升７により、それぞれエンジン１の出力
軸（クランク軸で図示略）と同期して開閉されるように
なっている。そして、実施例では、ピストン２が紙面直
角方向に複数配設された多気筒とされている。

前記吸気ボート４に連なる吸気通路１１は、内部に主拡
大室１２ａを画成する主サージタンク１２を有する。こ
の主サージタンク１２の上流側の吸気通路１１は１本の
共通吸気通路Ａを構成する共通吸気管１３とされ、該共
通吸気管１３には、その上流側より順次、エアクリーナ
１４、エアフロメータ１５、スロットル弁１６が配設さ
れている。また、主サージタンク１２と各吸気ボート４
とは、気筒数に応じた数の互いに独立した吸気管１７に
よって接続されている。すなわち、主サージタンク１２
下流の吸気通路１１は、主サージタンク１２と一体成形
された分岐管部１２ｂと、独立吸気管１７とによって、
気筒毎の独立吸気通路Ｂとして構成され、この各独立吸
気通路Ｂ同士は、互いにその長さがほぼ等しくされてい
る。そして、この各独立吸気通路Ｂの下流端部には、燃
料噴射弁１８が配設されている。

前記各独立吸気通路Ｂは、燃料噴射弁１８の上流側にお
いて、連通路１９を介して、副拡大室２０ａを画成する
副サージタンク２０と接続されている。この連通路ノ９
の長さは短尺とされて、燃焼室３から王サージタンク１
２（主拡大室１２ａ）へ至るまでの長さが、燃焼室３か
ら副サージタンク２０（副拡大室２０ａ）へ至るまでの
長さよりも長くされている。そして、四通路１９には切
換手段としての開閉弁２１が配設されて、この開閉弁２
１は、後述する負圧作動式のアクチュエータ３１によっ
て開閉されるようになっている。

ここで、前記独立吸気通路Ｂによって定まる等価吸気管
長、すなわち燃焼室３から主拡大室１２ａに至るまでの
長さは、前述のように長尺とされて、吸気の固有振動数
が小さくなるように設定されている。これにより、開閉
弁２１を全閉（開弁角０＝ｏ’）とした際、エンジン回
転数が小さい低回転時において吸気の慣性効果を有する
ようにされる。また、開閉弁２１を全開（開閉角θ＝７
０°）としたときの等価吸気管長は、燃焼室３から連通
路１９を経て副拡大室２０ａに至るまでの短い長さとさ
れ、このときの吸気の固有振動数は大きなものとなる。

これにより、エンジン回転数が大きな高回転域で吸気の
慣性効果が得られる。

前記アクチュエータ３１について第２図を参照しつつ説
明すると、これは、ケーシング３２を備え、該ケーシン
グ３２内は、ダイヤフラム３３によって、負圧室３４に
画成されている。このダイヤフラム３４はロッド３５を
介して開閉弁２１に迂結され、実施例では該ダイヤフラ
ム３３が第２図上方へ変位したときに、開閉弁２１が開
方向へ回動変位されるようになっている。このダイヤフ
ラム３３はリターンスプリング３６により第２図下方に
付勢、すなわち開閉弁２１が全閉となる位置に付勢され
、負圧室３４に負圧が供給されるとタイヤフラム３３示
第２図上方へ変位して、開閉弁２１が全開とされる。

第１図中４０は負圧タンクで、この負圧タンク４０は、
逆止弁４１を介して主サージタンク１２に接続されて、
エンジン１の側転に伴って生じる主サージタンク１２（
主拡大室１２ａ）内の負圧が、逆止弁４１を介して該負
圧タンク４０に供給、貯留されるようになっている。こ
の負圧タンク４０は、負圧供給管４２を介して電磁式の
三方切換弁４３に接続され、この三方切換弁４３には大
気圧供給管４４が接続されている。さらに三方切換弁４
３は、共通管４５を介して前記アクチュエータ３１の負
圧室３４に接続されている。これにより、三方切換弁４
３の切換態様に応じて、共通管４５を、負圧供給管４２
または大気圧供給管４４に選択的に連通させるようにな
っている。

上記負圧供給管４２には抑制手段を構成する第１調圧弁
４６が接続され、また上記大気圧供給管４４には、エア
クリーナ４７および抑制手段を構成する第２調圧弁４８
が接続されている。この第１調圧弁４６は、アクチュエ
ータ３１の開弁圧（開閉弁２１を開とするのに要する負
圧）ＰＩに設定されて、共通管４５と負圧供給管４２と
が連通されている状）凪において、アクチュエータ３１
の負圧室３４が上記開弁圧Ｐ１以上になる（Ｐｔよりも
負圧が大きくなる）と閉となるようにされている。また
、第２調圧弁４８は、アクチュエータ３１の閉弁圧Ｐ２
　　（開閉弁２１を閉とするのに必要な圧力で、大気圧
より若干大きい）に設定されて、共通管４５が大気圧供
給管４４と連通されている状態において、アクチュエー
タ３１の負圧室３４が上記閉弁圧Ｐ２になると閉となる
ようにされている。

第１図中５１はマイクロコンピュータからなる制御ユニ
ットで、この制御ユニット５１には、前記エア２０メー
タ１５からの吸入空気量信号、および回転数センサ５２
かうのエンジン回転数信号が人力される。また、この制
御ユニッ）５１からは、燃料噴射弁１８および三方切換
弁４３に対して出力されるようになっている。勿論、こ
の制御ユニット５１による三方切換弁４３の制御は、エ
ンジン回転数があらかじめ定めた設定回転数（例えば最
高許容回転数が７００Ｏｒ　ｐｍのエンジンのときに５
０００ｒｐｍ前後に設定）以下のときには、共通管４５
を大気圧供給管４４に連通させ（開閉弁２１を閉）、ま
た上記設定回転数以上のときは、共通管４５を負圧供給
管４３に連通させる（開閉弁２１を開）、なお、燃料噴
射弁１８からの燃料噴射量は、吸入空気量とエンジン回
転数とに基づいて決定されるものであるが、この点につ
いては従来より周知であり、かつ本発明と直接関係のな
い部分なので、その詳細な説明は省略する。

以上のような構成において、例えば発進加速、特に少な
くとも低速段の走行においてエンジン回転数が開閉弁２
１の開閉切換タイミングとなる前述した設定回転数を境
としてシフドアー７プされるような加速の際には、シフ
トアップを境として開閉弁２１は、閉、開、閉、開ｅ−
串というように繰り返し作動されることが要求される。

このような開閉弁２１の開閉の繰り返しは、つまるとこ
ろ、負圧タンク４０からアクチュエータ３１（の負圧室
３４）への負圧の供給（開閉ブｒ２１が開）と、アクチ
ュエータ３１の負圧室３４を大気へ解放する（開閉弁２
１が閉）ことの繰り返しとなる。そして、この開閉の繰
り返しによる負圧タンク４０の負圧が低下する様子を第
３図に示しである。すなわち、この第３図において、Δ
Ｐは、開閉弁２１を閉から開とするのに要する負圧（減
圧）であり、このΔＰは、とりもなおさず前述した第１
調圧弁４６の開弁圧Ｐｌと第２調圧弁４８の閉弁圧４８
Ｐ２との差圧Ｐｉ−Ｐ２となり、アクチュエータ３１Ｉ
ｌ：１回作動させるのに要する負圧の消費が最少限に抑
制される。ちなみに、いま、第１、第２の両調圧弁４６
．４８が無い場合を考えると、アクチュエータ３１を１
回作動させるのに消費する負圧は、大気圧と負圧タンク
４０内の圧力との大きな差圧に応じたものとなり、上記
ΔＰよりもはるかに大きなものになってしまう。

以上実施例についそ説明したが、本発明はこれに限らず
例えば次のような場合をも含むものである。

ｑ）通常アクチュエータ３１の閉弁圧Ｐ２は大気圧より
も若干大きい程度である反面、負圧タンク４０内に貯留
される最大負圧（吸気通路１１で発生する最大負圧）は
アクチュエータ３１の開弁圧Ｐ１よりもはるかに大きい
ので、第１調圧弁４６のみを設けるようにしてもよいも
のである。

■アクチュエータ３１は、例えばダイヤフラム（の負圧
室）を複数個有する多段階式のものとして、この複数の
負圧室に対する負圧の供給態様によって、開閉弁２１の
開度をエンジン回転数に応じて段階的に切換えるように
することもできる。

（３）吸気のＱ、ｌ有振動数を切換えるための吸気通路
構成としては、例えば独立吸気通路Ｂ（吸気管１７）を
伸縮自在としたり、あるいはその径を可変とする笠、適
宜の構成を採択し得る。

■負圧室３４に負圧が供給されたときに、切換手段とし
ての開閉弁２１が閉とされるようにしてもよい。

（ｇ）　制御ユニット５１をコンピュータによって構成
する場合は、デジタル式、アナログ式のいずれであって
もよい。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、負圧作動
式のアクチュエータが消費する負圧を小さくすることに
より、小さな負圧タンクを用いた場合でも当該アクチュ
エータの作動回数をより多くできるようにして、吸気の
固有振動０切換えを所定時期に確実に得る上で好ましい
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第２図は負圧作動式のアクチュエータの一例を示す断面
図。 第３図は負圧作動式のアクチュエータの作動に伴う負圧
タンク内の負圧が減少する様子を示すグラフ。 Ａ：共通吸気通路 Ｂ：独立吸気通路 ｌ：エンジン １１：吸気通路 １２：主サージタンク １２ａ：主拡大室 １６：スロットル弁 １９：連通路 ２０：副サージタンク ２０ａ：副拡大室 ２１：開閉弁（切換手段） ３１：負圧作動式のアクチュエータ ３４：負正室 ４０：負圧タンク ４２：負圧供給管 ４３：三方切換弁 ４４：大気圧供給管 ４５：共通管 ４６．４８：調圧弁（抑制手段） ５１：制御ユニット ５２：エンジン回転数センサ 開　　閉　　開　　間　　開

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気の固有振動数を切換える切換手段を、エンジ
   ンの運転状態に応じて切換作動させるようにしたエンジ
   ンの吸気装置において、 前記切換手段を駆動するための負圧作動式のアクチュエ
   ータと、 エンジンの吸気通路内で発生した負圧を貯え、前記アク
   チュエータに対する負圧供給源となる負圧タンクと、 前記負圧タンクから前記アクチュエータに対する負圧の
   供給を所定値以下に抑制する抑制手段と、 を備えていることを特徴とするエンジンの吸気装置。