JPH03160152A - 内燃機関の吸気系構造 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、例えば自動車に搭載される内燃機関（エンジ
ン）の吸気系構造に関する。

く従来の技術〉 例えば自動車に搭載されろエンジンでは、吸気弁が開い
て燃焼室に吸気が行なわれた場合、吸気弁近傍は負圧と
なって負圧の圧力波は吸気通路を移動して燃焼室側に戻
され、吸気効率が低下する虞があった。

この吸気効率の低下を防止するため、エンジンの吸気通
路から分岐して一定のタンク容量を持ったレゾネータを
設けた吸気系がある。

この吸気系では、吸気通路から分岐してレゾネータを設
けることにより、負圧の圧力波が分岐点で正圧の圧力波
に反転し、正圧の圧力波が燃焼室に吸入されていわゆる
共鳴過給された状態になり、吸気効率が向上する。

く発明が解決しようとするｌ！題〉 上述した従来の吸気系では、レゾネータのタンク容量が
一定になっているため、エンジンの回転速度によっては
十分に共鳴効果が得られない場合があり、過給が効率良
く行なえろエンジンの回転速度の領域には制限があった
。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので内燃機関の回
転速度の領域に係らず常に共鳴過給が効率良く行なえる
内燃機関の吸気系構造を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するための本発明の構成は流入空気量を
検出する空気量検出センサを内燃機関の燃焼室に通じる
吸気通路に設け、タンク内の容積が変更可能な可変タン
ク容量型のレゾネータを前記空気量検出センサの下流側
における前記吸気通路に分岐して設け、該レゾネータの
クンク容稍の増減を検出ずろ容積検出手段を該レゾネー
タに設け、該容積検出手段の検出結果に基づいて前記空
気量検出センサで検出した空気量を補正して前記燃焼室
に送られる実際の空気量の演算を行なう制御装置を備え
たことを特徴とする。

く作　　　用〉 レゾネータのタンク容積を可変調節するととにより、共
鳴周波数を変えて共鳴過給条件を内燃機関の回転数に合
わせた最適な条件に選択する。空気量検出センサで検出
する空気量と燃焼室に送られる実際の空気量は、レゾネ
ータのタンク容積の変化に応じて異なったものとなるた
め、容積検出手段で検出したレゾネータのタンク容積に
応じて空気量検出センサで検出した空気量を制御装置に
より補正し、レゾネータのタンク容積が変化しても常に
実際に燃焼文に送られろ空気員に応じて燃料の供給が行
えるようにする。

く実　施　例〉 第１図には本発明の一実施例に係る内燃機関の吸気系構
造の概略構成会示してある。

エンジンｌの燃焼室２には吸気弁３を介して吸気＃ｒ１
：４の基端部が連結されると共に、燃焼室２には排気弁
５を介して排気管６が連結されている。吸気管４の先端
部にはエアクリーナ７が取付けられ、エアクリーナ７に
はエアクリーナエレメント８が収納されると共（こ、エ
アクリーナ７には吸入されろ空気量を検出する空気量検
出センサとしてのカルマン渦式のエアフローメータ９が
備えられている。

吸気管４の途中には吸気管４によって形成される吸気通
Ｎ１０の開度を変化させて燃焼室２内に供給される吸入
空気量を調整するバタフライ型のスロットル弁１１が設
けられ、スロットル弁１１ぱアクセルペダル１２の操作
によって開Ｍ動される。スロットル弁１１が組込まれた
スロットルボデー１３にはスロットル弁１１の開度を検
出するスロットルセンサｌ４が備えられている。尚、図
中１７は吸気通略１０の一部を形成するサージタンクで
ある。

更に、第１図に示した吸気系構造では、クランク角セン
サｌ５及び水温センサ１６が備えられ、エアフローメー
タ９、スロットルセンサ１４、クランク角センサ１５及
び水温センサＩ６の検出情報は電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）ｌ８に入力されるようになっている。ＥＣＵ１８で
は入力情報に基づいてＡ／Ｎ　（エンジン１の回転速度
に対する空気量）が演算され、ＥＣＵ　１　８からはＡ
／Ｎに応じて点火プラグ１９及びインジェクタ２０に駆
動指令が出力され、Ａ／Ｎに応じた点火時期及び燃料量
がｍ御される。これにより、所定の空燃比での運転を行
なっていろ。

エアクリーナ７とスロットルボデー１３の間の吸気通略
１０にはレゾネータ２１の接続通略２２（長さＬ）が分
岐して設けられ、接続通路２２の先端にはレゾネータ２
１の筒状タンク部２３が連結されている。接続通路２２
の径ＤＳと吸気通路１０の径Ｄ，とは略同径に形成され
ている。筒状タンク部２３内にはねじ軸２４が回動自在
に支持され、ねじ軸２４はＥＣＵ　１　８の指令に基づ
いて駆動される駆動モータ２５によって駆動回転される
。筒状タンク部２３内にはピストン状の調節子２６がｔ
ｉｔ＋ｅ自在に配置され、調節子２６はねじ軸２４に螺
合している。駆動モータ２５によってねじ軸２４を回動
させろことにより、調節子２６が筒状タンク部２３内を
移動し、筒状タンク部２３の容積を変えることができる
。

従って、駆動モータ２５の駆動を制御することにより、
レゾネータ２１の容積を可変調節できるようになってい
る。筒状タンク部２３には、ねじ軸２４の回動量を検出
して容積の増減を検出する容積検出手段としての容積セ
ンサ２７が備えられ、容積センサ２７の検出値はＥＣＵ
　１　８に入力されるようになっている。

ところで、一般には、ヘルムホルッの共鳴器の理論から
、レゾネータ２１のタンク容積ｖ１接統通路径Ｄ，、接
続通路長Ｌのいずれかを変えると、共鳴（レゾナンス）
周波数を変えられることがわかっている。このため、レ
ゾネータ２１のタンク容積Ｖを変えると、共鳴周波数を
変えることができ、レゾネータ２１のタンク容積■を変
えて、共鳴周波数を変えろことにより、エンジン回転数
が変化した場合でも、それぞれの場合に最適な共鳴状態
を発揮できろ。

なわ、この場合、レゾネータ２１の接続通路径Ｄ１、接
続通路長し、タンク容積Ｖによって決まるレゾネータ周
波数域が、レゾネータ単体で、１　２　０　０　〜４　
２　０　０ｒｐｍ相当（４気筒エンジンの場合は４０〜
１　４　０　１ｔ相ユｊ）に設定されることが望ましい
。

また、吸気通路１０におけろレゾネータ２１の接続通路
２２の分岐点を開放端としたときの共鳴同調エンジン回
転数［この共鳴同調エンジン回転数は、吸気マニホルド
の容積（吸気マニホルドにおける集合部、各気筒への分
岐管通＃１部および吸気バルブ開放状態にある気簡の容
積）と、吸気マニホルドの分岐管集合部から吸気通ＦＩ
ＩＩ１０の接続通略２２の分岐点までの長さと、吸気通
路１０の主流部管径Ｄ２とで決まる］は、１　５　０　
０　〜２　０　０　０　ｒｐｍに設定するのが望ましく
、特に１　７　５　０　ｒｐｍ　（この回転数はＡＴ＄
で発進加速時に良く使われろ回転数である）程度が最も
好ましい。

次に上記構成の吸気系構造の作用を説明する。エンジン
１の回転数の変化によって吸気状態は変化するが、エン
ジン１の回転数の変化に応じて、ＥＣＵ　ｌ　８からの
指令を駆動モータ２５に伝え、駆動モータ２５を作動さ
せてレゾネータ２１の筒状タンク部２３内の調節子２６
を移動させ、レゾネータ２１の容積Ｖを調節する。これ
によって、共鳴周波数を可変にし、気流の脈動と共鳴す
る最適の条件が得られるようにする。

また、吸気通ｗＩ１０の径Ｄ２とレゾネータ２１の接続
通路２２の径Ｄ，がほぼ同径となっているので、共鳴時
に、レゾネータ２１の吸気通路１０への接続部の速度変
動が最大となっても、流れによる損失を小さくすること
ができ、これにより共鳴過給に対する効果を一段と大き
くすることができろ。

ところで、レゾネータ２１の容積の大小によって、エア
フローメータ９で検出した吸入空気景と実際に燃焼室２
に供給されろ空気量とに差が生じることがある。即ち、
レゾネータ２１の容積が小さくなる時は、エアフローメ
ータ９で検出した空気量よりも多い量の空気が燃焼室２
に供給され、理論空燃比よりも燃料が薄い状態（リーン
状態）になってしまう。逆にレゾネータ２１の容積が大
きくなる時は、吸入された空気がレゾネータ２１側に吸
い込まれる現象が起こるため、エアフローメータ９で検
出した空気量よりも少ない量の空気が燃焼室２に供給さ
れ、理論空燃比よりも燃料が濃い状態（リッチ状態）に
なってしまう。このため、エアクリーナ７から吸入され
てエアフローメータ９を通る空気量と燃焼室２に供給さ
れる空気量が調節子２６の位置変化分誤差となり、空燃
比がリーン状態もしくはリッチ状態になってドライバビ
リティや排ガス性能の悪化等が生じてしまう。

従って、上述したレゾネータ２１を備えた吸気系では以
下に説明する制御を行なっていろ。第２図にはその制御
フローチャートを示してある。

エアフローメータ９、スロットルセンサ１４クランク角
センサ１５及び水温センサ１６の検出値に基づいてエン
ジン１の回転速度に対する空気量（Ａ／Ｎ＋を演算、記
憶する。エンジン１の一行程間に容積センサ２７の検出
値に変更があったか否か、即ちレゾネータ２１に容積の
変更があったか否かの判定を行なう容積の変更が無かっ
た場合、予め記憶されているＡ／Ｎを読出してこのＡ／
Ｎの値に基づいて点火プラグ１９及びインジェクタ２０
に駆動指令を出力する。

一方、容積センサ２７によってレゾネータ２１に容積の
変更があったと判定された場合例えば容積が増えたと判
定された場合、エアフローメータ９で検出した空気量よ
りも燃焼室２に供給される空気量が少なくなるので、容
積の増化量ΔＶに応じた補正Ａ／Ｎ　（負の値）を演算
する。予め記憶されているＡ／Ｎを読出してこのＡ／Ｎ
の値に補正Ａ／Ｎを加え、この加えた値をΔ（Ａ　／　
Ｎ　）とする（この場合Ａ／Ｎ）Δ（Ａ／Ｎ））。Δ（
Ａ　／　Ｎ　）の値（エアフローメータ９で検出した実
際の値よりも少ない量）に基づいて点火プラグ１９及び
インジエクタ２０に駆動指令を出力する。

尚、容積が減ったと判定された場合補正Ａ／Ｎは正の値
となり、Ａ／Ｎ＜Δ（Ａ／Ｎ）となる。

従って、レゾネータ２１の容積が変更になっても、容積
変化分の空気量をエアフローメータ９で検出した吸入空
気量に加味して点火時期及び燃料量の制御を行なってい
るので、常時設定空燃比に近い状態で共鳴過給を可能に
したエンジン１の運転が行なえる。また、レゾネータ２
１のＰｊｍを検出する容梢センサ２７を用いて空気量の
補正制御を行なうようにしているので、特別な部材を必
要とせず簡単な構成でコストが嵩むこともない。

〈発明の効果〉 本発明の内燃機関の吸気系構造は、レゾネ一夕を可変タ
ンク容Ｉｊｋ型とすると共に、タンク容積の増減に伴っ
て吸入空気量の補正を行なう制御装置を備えたので、内
燃機関の回転速度に応じて吸気通路の吸気に対し常に良
好な共鳴ゲインを維持することができると共に回転速度
の変化への対応を円滑にでき、しかも、タンク容積の増
減に係らず常に設定空燃比に近い状態で内燃機関の運転
が行なえる。

この結果、共鳴過給が可能なエンジン回転域の拡大とド
ライバビリティ及び排ガス性能の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内燃機関の吸気系構造
の概略構成図、第２図はその制御フローチャートである
。 図　　面　　中、 １はエンジン、 ２は燃焼室、 ４は吸気管、 ９はエアフローメータ、 】Ｏは吸気通路、 １８は電子制御ユニット（ＥＣＵ） ２１はレゾネータ、 ２５は駆動モータ、 ２６は調節子、 ２７は容積センサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流入空気量を検出する空気量検出センサを内燃機関の燃
   焼室に通じる吸気通路に設け、タンク内の容積が変更可
   能な可変タンク容量型のレゾネータを前記空気量検出セ
   ンサの下流側における前記吸気通路に分岐して設け、該
   レゾネータのタンク容積の増減を検出する容積検出手段
   を該レゾネータに設け、該容積検出手段の検出結果に基
   づいて前記空気量検出センサで検出した空気量を補正し
   て前記燃焼室に送られる実際の空気量の演算を行なう制
   御装置を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気系構造
   。