JP2003201847A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、従来のものと比較して中間回転域
での吸気充填効率を更に高めてエンジントルクの向上を
図ることを目的としている。 【構成】 このため、サージタンクとシリンダヘッドの
吸気孔との間を連絡する第１吸気通路と、第１吸気通路
の中間部から分岐してサージタンクとの間を第１吸気通
路より短い通路長で連絡する第２吸気通路を設け、第２
吸気通路をエンジン回転数に対応して開閉する開閉弁を
設けたエンジンの吸気装置において、第２吸気通路のサ
ージタンク側連通部に第１開閉弁を設けるとともに、第
１吸気通路側連通部には第２開閉弁を設け、エンジン回
転数の上昇に伴い低回転域では第１開閉弁及び第２開閉
弁のうち少なくとも一方を閉鎖し、中間第１回転域では
第２開閉弁のみを開放し、中間第２回転域では第１開閉
弁のみを開放し、高回転域では第１開閉弁と第２開閉弁
の双方を開放する４段階に切換制御している。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明はエンジンの吸気装
置に係り、特に従来のものと比較して中間回転域での吸
気充填効率を更に高めてエンジントルクの向上を図るエ
ンジンの吸気装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】エンジンにおいては、サージタンクとシ
リンダヘッドとの間を連絡する第１吸気通路を設けると
ともに、この第１吸気通路の中間部から分岐して前記サ
ージタンクとの間を前記第１吸気通路より短い通路長で
連絡する第２吸気通路を設け、第２吸気通路に設けた開
閉弁によって吸気の流れを制御し、共鳴過給効果を利用
して出力の向上を図る吸気装置がある。 【０００３】前記エンジンの吸気装置としては、特開平
１−１１７９１９号公報に開示されるものがある。この
公報に開示されるエンジンの吸気装置は、スロットル弁
下流側の吸気通路に所定容積のレゾネータを連通させて
なるエンジンにおいて、スロットル弁下流側の吸気通路
とレゾネータとの連通路に設置され連通路を開閉する開
閉弁と、開閉弁の開弁状態を制御する開閉弁制御手段と
を設け、開閉弁を開閉弁制御手段によりエンジンのレー
シング運転時においてスロットル弁が全閉状態に移行さ
れたことを条件として閉弁制御し、エンジン空燃比のオ
ーバリッチ状態の発生を確実に防止することができ、エ
ンジン燃焼状態の悪化、エンジンストールを発生させる
ことなく、レゾネータ本来の共鳴過給、消音機能を発揮
させている。 【０００４】また、特開平８−４２３４９号公報に開示
されるものがある。この公報に開示される多気筒エンジ
ンの吸気装置は、各気筒に対応する独立吸気通路が接続
される第１容積室とは別に、各独立吸気通路をその途中
から分岐した分岐管を介して連通する第２容積室を設け
るとともに、各分岐路に運転状態に応じて開閉する制御
弁を設け、第２容積室の断面積を各独立吸気通路の断面
積よりも大きく設定し、吸気動的効果を発揮する吸気系
を大幅に変更することなく、幅広い運転域において出力
を向上させている。 【０００５】更に、特開平９−１３７７２９号公報に開
示されるものがある。この公報に開示される内燃機関の
吸気装置は、内燃機関への吸気流を濾過するエアクリー
ナを収容するエアクリーナ容積部と、エアクリーナ容積
部より下流に設けられたスロットル弁と、スロットル弁
より下流に設けられたサージタンク部と、エアクリーナ
容積部に対して第１開口部を介して連通可能に設けられ
るとともに、サージタンク部に対して第２開口部を介し
て連通可能に設けられるチャンバ部と、第１開口部を開
閉する第１開閉手段と、第２開口部を開閉する第２開閉
手段と、内燃機関の回転数が所定条件を満たすとき、第
１及び第２開口部のいずれか一方だけ開くように第１及
び第２開閉手段を駆動制御する制御手段とを備え、部品
を共用して複数の機能を達成させている。 【０００６】更にまた、特開平９−２８７４５９号公報
に開示されるものがある。この公報に開示されるエンジ
ンの吸気装置は、第１通路よりも断面積が大きく、長さ
の短い第２、第３通路を第１通路に隣接して平行に配置
し、低回転域においては第１通路を連通し、中回転域に
おいては第２通路を連通し、高回転域においては第２、
第３通路を連通し、吸気系の気柱振動と吸気期間とのタ
イミングの同期による慣性過給による吸気を行うこと
で、エンジンの回転域全体において全開トルクの出力を
向上させている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のエン
ジンの吸気装置においては、図７に示す如く、サージタ
ンク１０６とシリンダヘッド（図示せず）との間を連絡
する第１吸気通路（「メインブランチ」とも換言でき
る）１０８を設けるとともに、第１吸気通路１０８の中
間部から分岐して前記サージタンク１０６との間を前記
第１吸気通路１０８より短い通路長で連絡する第２吸気
通路（「サブブランチ」とも換言できる）１１０を設
け、第２吸気通路１１０をエンジン回転数に対応して開
閉する開閉弁（「シャッタバルブ」とも換言できる）１
１３を、例えばサージタンク１０６側連通部１１０−１
に設け、吸気マニホルド１０４の２つの第１、第２吸気
通路１０８、１１０を開閉弁１１３で切り換えて吸気流
れを制御し、２種類の共鳴効果を利用するものがある。 【０００８】上述した如き従来のエンジンの吸気装置
は、既知の事実であり、実用化もされている状況にあ
る。 【０００９】そして、エンジン回転数が低い領域では、
図８に示す如く、開閉弁１１３を閉じ、メインブランチ
である第１吸気通路１０８を使用することで、長い通路
長、且つ細いものとなり、低周波の共鳴過給と慣性効果
を利用している。 【００１０】また、エンジン回転数が高い領域では、図
９に示す如く、開閉弁１１３を開き、サブブランチであ
る第２吸気通路１１０を使用することで、前記第１吸気
通路１０８よりも短い通路長、且つ太いものとなり、通
気抵抗の低減と高周波の共鳴過給とを利用している。 【００１１】これにより、エンジン回転数の低い領域か
ら高い領域まで、良好なトルク特性を得ている。 【００１２】しかし、従来のエンジンの吸気装置のシス
テムにおいては、１つの開閉弁のみを配設していること
により、システムの能力を十分に引き出せていないとい
う状況にあり、改善が望まれていた。 【００１３】追記すると、前記開閉弁の開閉動作による
トルク特性は、図４に示す如く、開閉弁の閉鎖時には、
線分Ｃ（記号「○」印）のトルク特性となるとともに、
開閉弁の開放時には、線分Ｅ（記号「＋」印）のトルク
特性となり、エンジン回転数Ｎ４で開閉弁を閉鎖状態か
ら開放状態に作動させていた。 【００１４】この結果、エンジン回転数Ｎ４以上のトル
ク特性（図４のＴ４参照）を改善することはできるもの
の、エンジン回転数Ｎ４未満で、従来の吸気装置の形状
を大幅に変更することなく、トルク特性を更に改善でき
る方策が求められていた。 【００１５】 【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、サージタンクとシリンダヘ
ッドの吸気孔との間を連絡する第１吸気通路と、該第１
吸気通路の中間部から分岐して前記サージタンクとの間
を前記第１吸気通路より短い通路長で連絡する第２吸気
通路を設け、該第２吸気通路をエンジン回転数に対応し
て開閉する開閉弁を設けたエンジンの吸気装置におい
て、前記第２吸気通路のサージタンク側連通部に第１開
閉弁を設けるとともに、第１吸気通路側連通部には第２
開閉弁を設け、エンジン回転数の上昇に伴い低回転域で
は前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁のうち少なくとも
一方を閉鎖し、中間第１回転域では前記第２開閉弁のみ
を開放し、中間第２回転域では前記第１開閉弁のみを開
放し、高回転域では前記第１開閉弁と第２開閉弁の双方
を開放する４段階に切換制御することを特徴とする。 【００１６】 【発明の実施の形態】上述の如く発明したことにより、
エンジン回転数の上昇に伴い、第１開閉弁及び第２開閉
弁を４段階に切換制御し、特に中間第２回転域で第２吸
気通路をサージタンクの共鳴器として作用させ、従来の
ものと比較して中間回転域での吸気充填効率を更に高め
てエンジントルクを向上させている。 【００１７】 【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
に説明する。 【００１８】図１〜図５はこの発明の実施例を示すもの
である。図１において、２は図示しないエンジンの吸気
装置である。 【００１９】この吸気装置２は、吸気マニホルド４を有
し、吸気マニホルド４にはサージタンク６が設けられて
いる。 【００２０】そして、このサージタンク６と図示しない
シリンダヘッドの複数個の吸気孔（図示せず）との間を
連絡する複数本のメインブランチである第１吸気通路８
を設けるとともに、第１吸気通路８の中間部から分岐し
て前記サージタンク６との間を前記第１吸気通路８より
短い通路長で連絡するサブブランチである第２吸気通路
１０を設ける。 【００２１】このとき、前記第２吸気通路１０のサージ
タンク６側連通部１０−１に第１開閉弁１２を設けると
ともに、第１吸気通路８側連通部１０−２には第２開閉
弁１４を設け、エンジン回転数の上昇に伴い低回転域で
は前記第１開閉弁１２及び前記第２開閉弁１４のうち少
なくとも一方を閉鎖し、中間第１回転域では前記第２開
閉弁１４のみを開放し、中間第２回転域では前記第１開
閉弁１２のみを開放し、高回転域では前記第１開閉弁１
２と第２開閉弁１４の双方を開放する４段階に切換制御
する構成とする。 【００２２】詳述すれば、図１に示す如く、前記第１開
閉弁１２は、サージタンク６と第２吸気通路１０との合
流部位の第２吸気通路１０内であるサージタンク６側連
通部１０−１に設けられ、前記第２開閉弁１４は、第１
吸気通路８と第２吸気通路１０との合流部位の第２吸気
通路１０内である第１吸気通路８側連通部１０−２に設
けられる。 【００２３】また、前記第１開閉弁１２及び前記第２開
閉弁１４は、図示しない制御手段（「ＥＣＵ」ともい
う）からの信号により制御されるアクチュエータ（図示
せず）によって開閉作動されるものである。 【００２４】そして、エンジン回転数の上昇に伴い低回
転域、例えばエンジン回転数Ｎ１以下では、前記第１開
閉弁１２及び前記第２開閉弁１４のうち少なくとも一方
を閉鎖し、中間第１回転域、例えばエンジン回転数Ｎ１
〜Ｎ２まででは、前記第２開閉弁１４のみを開放し、前
記中間第１回転域よりも上方の中間第２回転域、例えば
エンジン回転数Ｎ２〜Ｎ５まででは、前記第１開閉弁１
２のみを開放し、高回転域、例えばエンジン回転数Ｎ５
以上では、前記第１開閉弁１２と第２開閉弁１４との双
方を開放し、４段階に切換制御する。 【００２５】更に、中間第２回転域であるエンジン回転
数Ｎ２〜Ｎ５までの間で、第１開閉弁１２を開放すると
ともに第２開閉弁１４を閉鎖することにより、図４に示
す如く、従来のトルク特性である線分Ｃに対して線分Ｄ
となり、クロス斜線で示すＴ３部のトルク特性を改善す
ることができる。 【００２６】更にまた、エンジン回転数の上昇に伴い、
第１開閉弁１２及び第２開閉弁１４の開閉を、図５に沿
って切り換えると、エンジン回転数の全域でトルク特性
の改善が可能である。 【００２７】なお、前記第１開閉弁１２または前記第２
開閉弁１４を閉鎖した場合には、図２及び図３に示す如
く、第１吸気通路８のみが吸気通路として機能し、第２
吸気通路１０は共鳴器として機能することとなり、第１
吸気通路８の共鳴及び慣性過給効果の他に、第２吸気通
路１０の共鳴効果が作用する。 【００２８】このとき、前記第１開閉弁１２と前記第２
開閉弁１４とのいずれを閉鎖するかによって、図２及び
図３に示す如く、第２吸気通路１０の取付位置が変化
し、第２吸気通路１０の共鳴効果が異なり、トルクカー
ブは図４の「○」印と「□」印のように変化する。 【００２９】次に作用を説明する。 【００３０】エンジン回転数の上昇に伴い、前記第１開
閉弁１２及び前記第２開閉弁１４を４段階に切換制御す
る。 【００３１】先ず、低回転域、例えばエンジン回転数Ｎ
１以下では、前記第１開閉弁１２及び前記第２開閉弁１
４のうち少なくとも一方を閉鎖する。 【００３２】このとき、前記第１開閉弁１２または前記
第２開閉弁１４を閉鎖した場合には、図２及び図３に示
す如く、第１吸気通路８のみが吸気通路として機能し、
第２吸気通路１０は共鳴器として機能することとなり、
第１吸気通路８の共鳴及び慣性過給効果の他に、第２吸
気通路１０の共鳴効果が作用する。 【００３３】そして、前記第１開閉弁１２と前記第２開
閉弁１４とのいずれを閉鎖するかによって、図２及び図
３に示す如く、第２吸気通路１０の取付位置が変化し、
第２吸気通路１０の共鳴効果が異なり、トルクカーブは
図４の「○」印と「□」印のように変化するものであ
る。 【００３４】また、中間第１回転域、例えばエンジン回
転数Ｎ１〜Ｎ２までの間では、前記第２開閉弁１４のみ
を開放する。 【００３５】つまり、エンジン回転数Ｎ１〜Ｎ２までの
間で、第２開閉弁１４を開放するとともに第１開閉弁１
２を閉鎖することにより、図４に示す如く、従来のトル
ク特性である線分Ｃを維持して線分Ｄに対して斜線で示
すＴ２部のトルク特性を改善する。 【００３６】更に、中間第２回転域、例えばエンジン回
転数Ｎ２〜Ｎ５までの間では、前記第１開閉弁１２のみ
を開放する。 【００３７】つまり、エンジン回転数Ｎ２〜Ｎ５までの
間で、第１開閉弁１２を開放するとともに、第２開閉弁
１４を閉鎖することにより、図４に示す如く、従来のト
ルク特性である線分Ｃに対して線分Ｄとなり、クロス斜
線で示すＴ３部のトルク特性を改善する。 【００３８】更にまた、高回転域、例えばエンジン回転
数Ｎ５以上では、前記第１開閉弁１２と第２開閉弁１４
との双方を開放する。 【００３９】つまり、エンジン回転数Ｎ５以上では、前
記第１開閉弁１２と第２開閉弁１４との双方を開放する
ことにより、通路長が短く、且つ断面積が大となり、図
４に示す如く、トルク特性である線分Ｅを確保する。 【００４０】さすれば、従来、サージタンクとシリンダ
ヘッドの吸気孔の間を連絡する第１吸気通路と、第１吸
気通路の中間部から分岐してサージタンクとの間を第１
吸気通路より短い通路長で連絡する第２吸気通路を設
け、第２吸気通路をエンジン回転数に対応して開閉する
開閉弁を設けたエンジンの吸気装置では、開閉弁を第２
吸気通路の前記サージタンク側連通部に１箇所のみ設
け、エンジン回転数の低回転域で開閉弁を閉鎖して断面
積が小さく、且つ管長の長い第１吸気通路を使用すると
ともに、高回転域では開閉弁を開放して断面積が大き
く、且つ管長の短い第２吸気通路を使用する第２吸気通
路を使用する２段階に切り換えて充填効率を高め、エン
ジントルクを向上させていた。 【００４１】これに対して、この発明の実施例のもの
は、前記第２吸気通路１０のサージタンク６側連通部１
０−１に第１開閉弁１２を設けるとともに、第１吸気通
路８側連通部１０−２に第２開閉弁１４を設け、エンジ
ン回転数の上昇に伴い低回転域、例えばエンジン回転数
Ｎ１以下では前記第１開閉弁１２及び前記第２開閉弁１
４のうち少なくとも一方を閉鎖し、中間第１回転域、例
えばエンジン回転数Ｎ１〜Ｎ２までの間では前記第２開
閉弁１４のみを開放し、中間第２回転域、例えばエンジ
ン回転数Ｎ２〜Ｎ５までの間では前記第１開閉弁１２の
みを開放し、高回転域、例えばエンジン回転数Ｎ５以上
では前記第１開閉弁１２と第２開閉弁１４との双方を開
放する４段階に切換制御することにより、特に中間第２
回転域で第２吸気通路１０をサージタンク６の共鳴器と
して作用させることができ、従来のものと比較して中間
回転域での吸気充填効率を更に高めてエンジントルクの
向上を図ることができるものである。 【００４２】なお、この発明は上述実施例に限定される
ものではなく、種々の応用改変が可能である。 【００４３】例えば、この発明の実施例においては、第
１、第２開閉弁の開閉制御において、「開放」と「閉
鎖」との２種類を行う構成としたが、第１、第２開閉弁
の開閉制御を細かく行う特別構成とすることも可能であ
る。 【００４４】すなわち、例えば、第１、第２開閉弁に
「半開」状態を追加して「開放」と「半開」と「閉鎖」
との３種類とし、第１、第２開閉弁の開閉制御を行うも
のである。なお、第１、第２開閉弁の開閉状態を、上記
の３種類のみでなく、４種類以上とすることも可能であ
る。 【００４５】さすれば、「半開」によって、吸気流量が
調整されることとなり、種々の運転域に対応した第１、
第２開閉弁のより細かな開閉制御が可能となる。 【００４６】また、この発明の実施例においては、第１
吸気通路と、この第１吸気通路の中間部から分岐してサ
ージタンクとの間を第１吸気通路より短い通路長で連絡
する第２吸気通路とを設ける構成としたが、吸気通路の
本数を３本以上とする特別構成とすることも可能であ
る。 【００４７】すなわち、例えば、吸気通路の本数を３本
とする場合には、図６に示す如く、第１吸気通路８を設
けるとともに、この第１吸気通路８の中間部から分岐し
てサージタンク６との間を第１吸気通路８より短い通路
長で連絡する第２吸気通路１０を設け、第１、第２吸気
通路８、１０間に位置し、第２吸気通路１０の連絡部位
よりも上流に位置する前記第１吸気通路８の中間部から
分岐してサージタンク６との間を第１吸気通路８より短
い通路長、且つ第２吸気通路１０よりも長い通路長で連
絡する第３吸気通路２２を設ける。 【００４８】そして、この第３吸気通路２２のサージタ
ンク６側連通部２２−１に第３開閉弁２４を設けるとと
もに、第１吸気通路８側連通部２２−２に第４開閉弁２
６を設け、エンジン回転数の上昇に伴い、第１〜第４開
閉弁１２、１４、２４、２６を開閉制御するものであ
る。 【００４９】さすれば、通路長の異なる３本の第１〜第
３吸気通路８、１０、２２が形成されるとともに、第２
吸気通路１０を開閉する第１、第２開閉弁１２、１４と
第３吸気通路２２を開閉する第３、第４開閉弁２４、２
６とが形成されることとなり、第１〜第４開閉弁１２、
１４、２４、２６を開閉制御することによって、確保し
得る効果のバリエーションが多くなり、実用上有利であ
る。 【００５０】 【発明の効果】以上詳細に説明した如くこの本発明によ
れば、サージタンクとシリンダヘッドの吸気孔との間を
連絡する第１吸気通路と、第１吸気通路の中間部から分
岐してサージタンクとの間を第１吸気通路より短い通路
長で連絡する第２吸気通路を設け、第２吸気通路をエン
ジン回転数に対応して開閉する開閉弁を設けたエンジン
の吸気装置において、第２吸気通路のサージタンク側連
通部に第１開閉弁を設けるとともに、第１吸気通路側連
通部には第２開閉弁を設け、エンジン回転数の上昇に伴
い低回転域では第１開閉弁及び第２開閉弁のうち少なく
とも一方を閉鎖し、中間第１回転域では第２開閉弁のみ
を開放し、中間第２回転域では第１開閉弁のみを開放
し、高回転域では第１開閉弁と第２開閉弁の双方を開放
する４段階に切換制御することにより、特に中間第２回
転域で第２吸気通路をサージタンクの共鳴器として作用
させることができ、従来のものと比較して中間回転域で
の吸気充填効率を更に高めてエンジントルクの向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の実施例を示すエンジンの吸気装置の
構成図である。 【図２】第１開閉弁の閉鎖時の作動例を示す概略説明図
である。 【図３】第２開閉弁の閉鎖時の作動例を示す概略説明図
である。 【図４】エンジン回転数の各回転域における効果を示す
図である。 【図５】エンジン回転数の各回転域における第１、第２
開閉弁の開閉状態とトルク改善効果とを示す図である。 【図６】この発明の他の第１の実施例を示すエンジンの
吸気装置の構成図である。 【図７】この発明の従来技術を示すエンジンの吸気装置
の構成図である。 【図８】開閉弁閉鎖時の吸気の流れを示す説明図であ
る。 【図９】開閉弁開放時の吸気の流れを示す説明図であ
る。 【符号の説明】 ２ エンジンの吸気装置 ４ 吸気マニホルド ６ サージタンク ８ 第１吸気通路 １０ 第２吸気通路 １０−１ サージタンク６側連通部 １０−２ 第１吸気通路８側連通部 １２ 第１開閉弁 １４ 第２開閉弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 サージタンクとシリンダヘッドの吸気孔
   との間を連絡する第１吸気通路と、該第１吸気通路の中
   間部から分岐して前記サージタンクとの間を前記第１吸
   気通路より短い通路長で連絡する第２吸気通路を設け、
   該第２吸気通路をエンジン回転数に対応して開閉する開
   閉弁を設けたエンジンの吸気装置において、前記第２吸
   気通路のサージタンク側連通部に第１開閉弁を設けると
   ともに、第１吸気通路側連通部には第２開閉弁を設け、
   エンジン回転数の上昇に伴い低回転域では前記第１開閉
   弁及び前記第２開閉弁のうち少なくとも一方を閉鎖し、
   中間第１回転域では前記第２開閉弁のみを開放し、中間
   第２回転域では前記第１開閉弁のみを開放し、高回転域
   では前記第１開閉弁と第２開閉弁の双方を開放する４段
   階に切換制御することを特徴とするエンジンの吸気装
   置。