JPH0599080A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関のノックを防止すること。 【構成】 各気筒共通のサージタンク３から分岐して各
気筒の吸気ポート２へ接続されるインテークマニホール
ド１２が、各気筒毎に互いに並列に接続される大径の主
吸気通路１３と小径の副吸気通路１４とから構成されて
おり、大径の主吸気通路１３が合成樹脂のような熱伝導
性の低い材料から形成されていると共に、小径の副吸気
通路１４がアルミニウム合金のような熱伝導性の高い材
料から形成されており、サージタンク３と主吸気通路１
３の間には高負荷運転域で開く吸気制御弁１７が設けら
れ、またサージタンク３の上流側の共通の吸気通路４に
はＥＧＲ通路６が開口している内燃機関の吸気装置。加
速モードにおいて高負荷運転域へ移行するとき、主吸気
通路１３の管壁温度が低いので、ＥＧＲカット又は減少
による低温の吸気が、加熱されて過渡ノックを発生する
恐れがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関における排気
還流（ＥＧＲと略称する）システムを備えた吸気装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５９−２１３９２２号公報には、
内燃機関のサージタンクとシリンダヘッドの各気筒の吸
気ポートを結ぶ吸気通路が、サージタンクと一体成形さ
れるか又はそれに連結固定される鋳造管からなる主吸気
通路と、その外側に湾曲して配置され通路長が長く且つ
通路断面積が小さい薄肉管からなる副吸気通路とを備え
ており、主吸気通路と副吸気通路とは吸気ポート内にお
いて鋭角に交差合流し、主吸気通路には制御弁が設けら
れて低中速域では「閉」、機関の高速高負荷域では
「開」となるように制御される内燃機関の吸気装置が記
載されている。

【０００３】前記従来技術は、主吸気通路と副吸気通路
とを備える内燃機関の小型軽量化を図ると共に、２つの
吸気通路の合流部における通気抵抗の増大を回避するこ
とを目的とするものであり、その発明の要旨とは直接の
関係がないにしても、図示実施例においては、排気ガス
の一部がＥＧＲシステムによってサージタンクにある吸
気の中に導入されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記公開公報において
開示された従来技術によれば、一般に厚肉となる鋳造管
である主吸気通路が、シリンダヘッドから熱の伝導を受
けて大量の熱量を蓄え、管壁の温度も上昇するが、加速
モードの運転状態において、ＥＧＲが行われている低中
速域から、ＥＧＲが減少するか又はカットされる高速高
負荷域へ移行する際には、制御弁が開かれることによっ
て吸気の大部分が主吸気通路を通って吸気ポートへ流入
するため、厚肉の主吸気通路の管壁に蓄えられた大量の
熱が吸気の中へ放出されることになり、本来低くなる筈
の吸気温度が上昇して、進角設定時の定常状態よりも高
くなる結果、機関に過渡ノックが発生して加速が円滑に
行われず、有害な振動や騒音を生じることがある。本発
明は、従来技術のこの問題を解消することを、発明が解
決しようとする課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、各気筒共通のサージタンクから分岐し
て各気筒の吸気ポートへ接続されるインテークマニホー
ルドが、各気筒毎に互いに並列に接続される大径の主吸
気通路と小径の副吸気通路とから構成されており、前記
大径の主吸気通路が合成樹脂のような熱伝導性の低い材
料から形成されていると共に、前記小径の副吸気通路が
アルミニウム合金のような熱伝導性の高い材料から形成
されており、前記サージタンクと前記大径の主吸気通路
の間には高負荷運転域で開く吸気制御弁が設けられ、ま
た前記サージタンクの上流側の共通の吸気通路にはＥＧ
Ｒ通路が開口していることを特徴とする内燃機関の吸気
装置を提供する。

【０００６】

【作用】ＥＧＲが実行される機関の中低負荷運転状態に
おいては、大径の主吸気通路は吸気制御弁が閉じている
ことによって、排気を含んだ比較的高温の吸気は、アル
ミニウム合金のような熱伝導性の高い材料から形成され
ている小径の副吸気通路のみを流れる。そのため、吸気
は副吸気通路において放熱して温度が低下し、通常のノ
ックが起こり難くなる。また、この際に、排気はサージ
タンクの上流側の共通の吸気通路に開口しているＥＧＲ
通路から吸気に混入されるため、排気が吸気中に十分拡
散して、ＥＧＲ率が気筒毎にばらつくことがなく、ＥＧ
Ｒ率の低い気筒においてノックが発生するということも
ない。

【０００７】加速モードにおいて、機関の運転状態が中
低負荷域から高負荷域へ移行するとき、ＥＧＲは停止さ
れるか又はＥＧＲ率が減少して吸気の温度が低下する
が、本発明の吸気装置においては、このときに吸気制御
弁が開き、吸気の殆どが大径の主吸気通路を通って流れ
るようになる。大径の主吸気通路は合成樹脂のような熱
伝導性の低い材料から形成されているので、それが接続
しているシリンダヘッド等の熱を伝えることもなく、ま
た、中低負荷域の運転状態において吸気制御弁が閉じて
いることにより、比較的高温の吸気が流れることもない
ので、主吸気通路の管壁温度は低いままである。従っ
て、高負荷運転域へ移行したときに吸気が主吸気通路の
管壁から熱を受けて温度上昇するというようなことがな
いので、過渡ノックが発生するおそれがない。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例を示す図１及び図２におい
て、１は４気筒の内燃機関のシリンダヘッドで、その中
に形成されている４個の燃焼室のうち任意の１つに通じ
る吸気ポートが２として示されている。３は４つの気筒
に共通のサージタンクで、その上流側の吸気通路４は図
示しないエアクリーナに通じており、その途中にスロッ
トル弁５が設けられている。サージタンク３とスロット
ル弁５の間の吸気通路４にはＥＧＲ通路６が開口してお
り、このＥＧＲ通路６は図示しない排気通路に通じてい
ると共に、その途中にＥＧＲ制御弁７が設けられてい
る。ＥＧＲ制御弁７は、例えばバキュームスイッチング
バルブ８から制御用の負圧又は大気圧を選択的に（デュ
ーティ比制御される場合もある。）供給されるダイヤフ
ラム式のアクチュエータ９によって開閉作動される。ま
たバキュームスイッチングバルブ８は、電子式制御装置
１０が出力する制御信号によって、制御用の負圧と大気
圧の切り換えを行う。

【０００９】共通のサージタンク３から分岐して各気筒
の吸気ポート２に接続されるインテークマニホールド１
２は、各気筒当たり２本づつの吸気通路１３及び１４か
らなっている。大径の主吸気通路１３は耐熱性の合成樹
脂等から製作されており、合成樹脂の特性として熱伝導
性が低いため、比較的高い断熱性を有する。これに対し
て、主吸気通路１３と並列に形成される小径の副吸気通
路１４は、熱伝導性の高い材料、例えばアルミニウム合
金等によって製作されている。各対の吸気通路１３、１
４は、シリンダヘッド１への取り付け部分１５において
合流して、吸気ポート２へ滑らかに接続しており、ま
た、取り付け部分１５には燃料噴射弁１６が取り付けら
れている。

【００１０】各気筒の主吸気通路１３の上流側の入口が
サージタンク３に開口するところには、それぞれ吸気制
御弁１７が設けられており、この例では、吸気制御弁１
７はダイヤフラム式のアクチュエータ１８によって開閉
作動される。ＥＧＲ制御弁７のアクチュエータ９の場合
と同様に、アクチュエータ１８には、前述の電子式制御
装置１０の制御信号によって切り換えられるバキューム
スイッチングバルブ１９から、チェックバルブ１１を介
して導入される制御用負圧と大気圧のいずれかが択一的
に供給されるようになっている。

【００１１】図３及び図４はＥＧＲ制御弁７と吸気制御
弁１７との開閉関係についての設定例を２種類示したも
のである。いずれも横軸に機関回転数Ｎe をとり、縦軸
に負荷の大きさを示す吸気量Ｑ／回転数Ｎの値をとって
いる。図３はＥＧＲ制御弁７が単に開閉されるだけの実
施例を示しており、破線によって囲まれた斜線領域はＥ
ＧＲ制御弁７が開いてＥＧＲが実行される領域であり、
その外側はＥＧＲ制御弁７が閉じてＥＧＲが停止される
領域を示している。この図から判るように、この実施例
においては、ＥＧＲは比較的低負荷の運転域で実行さ
れ、高負荷の高回転数域では停止される。

【００１２】一点鎖線の上の斜線領域は吸気制御弁１７
が開いて吸気の殆どが主吸気通路１３を通る高負荷の運
転域を示したもので、一点鎖線よりも下の領域は吸気制
御弁１７が閉じて吸気が副吸気通路１４のみを通って流
れる比較的低負荷の運転域を示したものである。図３の
例では、吸気制御弁１７が開くのはＥＧＲが停止されて
いる領域のうちでも特に高負荷の運転域に限られてい
る。比較的低負荷の運転域では、吸気制御弁１７は閉じ
ており、吸気は全て副吸気通路１４を流れてシリンダヘ
ッド１の吸気ポート２へ供給されるから、この状態で比
較的大量のＥＧＲが実行されていても、ＥＧＲ通路６か
ら導入される排気の混入によって温度の上昇した吸気
は、熱伝導性の高い副吸気通路１４を流れる間に放熱し
て温度が低下するため、通常運転におけるノックが起こ
り難くなる。

【００１３】このような低中負荷運転域から高負荷運転
域へ移行するときは、ＥＧＲ制御弁７が閉じてＥＧＲが
停止されると共に、吸気制御弁１７が開くので、吸気の
大部分は主吸気通路１３を流れるようになるが、図示実
施例では主吸気通路１３はＥＧＲの実行領域で閉じてい
るため、主吸気通路１３は排気を含む比較的高温の吸気
に触れていないのと、主吸気通路１３が熱伝導性の低い
合成樹脂によって製作されているため、シリンダヘッド
１の熱によって主吸気通路１３の管壁の温度が上昇する
ようなことがないので、主吸気通路１３の管壁温度は従
来技術の場合よりも低く保たれており、高負荷時の低温
の吸気が主吸気通路１３の管壁から熱を吸収して温度上
昇するようなことがない。従って、加速モードにおいて
高負荷運転域へ移行したときにも、過渡ノックは起こる
恐れがない。

【００１４】図４の実施例は、ＥＧＲ制御弁７を単なる
開閉ではなく、デューティー比制御するか、或いはＥＧ
Ｒ制御弁７として中間開度をとり得る弁を使用して、Ｅ
ＧＲの量を調整可能とした場合の例を示したものであ
る。ｘはＥＧＲ率の所定値で、例えば５％のような値で
ある。図４において破線によって囲まれた比較的低負荷
低回転の領域は、ＥＧＲ率を５％よりも大きくする運転
域であり、それ以外の運転域ではＥＧＲ率を５％よりも
小さくする。吸気制御弁１７が開かれる一点鎖線よりも
上の高負荷運転域では、ＥＧＲ率を５％〜０％の範囲で
小さくする。

【００１５】図４の場合も、図３について説明したのと
同様なことが言える。即ち、ＥＧＲ率が５％よりも高く
なる破線で囲まれた運転域では、吸気制御弁１７は閉じ
ているので、主吸気通路１３には温度の高い吸気が流れ
ておらず、合成樹脂のような断熱性の高い材料からなる
主吸気通路１３は、シリンダヘッド１からの熱を伝えな
いので、その管壁温度は低いままである。従って、高負
荷運転域に移行して吸気制御弁１７が開き、ＥＧＲ率が
５％よりも低くなって吸気の温度が低下したときでも、
その吸気の大部分は主吸気通路１３を流れるため、吸気
が管壁から熱を吸収して温度上昇し、過渡ノックを起こ
すというようなことがない。

【００１６】図１及び図２に示した実施例のように、Ｅ
ＧＲ通路６の開口をサージタンク３の更に上流側でスロ
ットル弁５の下流側の吸気通路４に設けたことによっ
て、ＥＧＲ通路６から導入される還流排気が吸気中に均
一に拡散し、多気筒内燃機関の場合に気筒毎にＥＧＲ率
が異なるというようなＥＧＲのばらつきが防止され、Ｅ
ＧＲ率が低くなった一部の気筒においてノックが発生す
るというような問題も解消する。その結果、一般に圧縮
比を高くすることが可能になり、燃費、出力が向上する
ことになる。

【００１７】

【発明の効果】本発明を実施することにより、中低負荷
運転状態における通常のノックが防止されるだけでな
く、加速モードにおいて、中低負荷運転状態から高負荷
運転状態への移行の際に起こる過渡ノックも防止するこ
とができるので、機関の運転が全域にわたって円滑にな
り、有害な振動、騒音を発生することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸気装置の実施例を示す縦断側面図で
ある。

【図２】図１の実施例の一部の横断平面図である。

【図３】ＥＧＲ制御弁と吸気制御弁との開閉関係の設定
例を示す線図である。

【図４】ＥＧＲ制御弁と吸気制御弁との開閉関係の他の
設定例を示す線図である。

【符号の説明】

１…シリンダヘッド ２…吸気ポート ３…サージタンク ４…共通の吸気通路 ５…スロットル弁 ６…ＥＧＲ通路 ７…ＥＧＲ制御弁 ８…バキュームスイッチングバルブ ９…アクチュエータ １０…電子式制御装置 １１…チェックバルブ １２…インテークマニホールド １３…主吸気通路 １４…副吸気通路 １５…取り付け部分 １６…燃料噴射弁 １７…吸気制御弁 １８…アクチュエータ １９…バキュームスイッチングバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各気筒共通のサージタンクから分岐して
   各気筒の吸気ポートへ接続されるインテークマニホール
   ドが、各気筒毎に互いに並列に接続される大径の主吸気
   通路と小径の副吸気通路とから構成されており、前記大
   径の主吸気通路が合成樹脂のような熱伝導性の低い材料
   から形成されていると共に、前記小径の副吸気通路がア
   ルミニウム合金のような熱伝導性の高い材料から形成さ
   れており、前記サージタンクと前記大径の主吸気通路の
   間には高負荷運転域で開く吸気制御弁が設けられ、また
   前記サージタンクの上流側の共通の吸気通路にはＥＧＲ
   通路が開口していることを特徴とする内燃機関の吸気装
   置