JPS6357817A - 内燃機関の吸気装置 - 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、内燃機関（エンジン）の吸気通路の長さを内
燃機関の運転状態に応じて変化させる内燃機関の吸気装
置に関し、特に車両用エンジンに用いて好適なものであ
る。

［従来の技術］ エンジンは吸気系の慣性効果と脈動効果とからなる動的
効果により、吸気通路の長さを変えると、回転速度に対
する吸入効率の特性が著しく変化する。つまり一般的に
、吸気通路が短いと第５図の破線βに示すように、回転
速度が速い時の吸入効率が高く、逆に、吸気通路が長い
と第５図の破線γに示すように、回転速度が遅い時の吸
入効率が高い。

そこで、エンジンの回転速度に応じて、吸気通路の長さ
を変化させ、回転速度の広い範囲に渡って吸入効率を向
上させる要求がある。

この要求の解決に関連して、実公昭６０−８１１７号、
特開昭６１−４８２１号が知られている。これらの公知
技術によれば、エアクリーナとエンジンの吸気ボートの
間に、長さの異なる２本の吸気配管を並列に設けるとと
もに、長さの短い吸気配管の開閉を行なう開閉弁を設け
、該開開弁をエンジンの回転速度等の運転状態に応じて
開閉操作することにより、エアクリーナから吸気ボート
の間の吸気通路の長さを変化させていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら従来の技術では、例えば車両のエンジンル
ーム等の狭いエンジンルーム内に、エアクリーナと吸気
ボートとの間に独立した２本の吸気配管を配置するスペ
ースを確保するのは困難であった。また、従来のものは
搭載性が非常に悪いため、既存のエンジンルームに搭載
するのはさらに困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、エンジンスペース内への搭載性に優れた吸気通路の
長さを変化させることのできる内燃機関の吸気装置の提
供にある。

［問題点を解決するための手段１ 本発明は上記目的を達成するために、内燃機関の燃焼室
に吸入される空気の濾過を行なう濾過エレメントを内部
に収納するエアクリーナケースと、該エアクリーナ内に
設けられた第１の吸気通路と、前記エアクリーナ内に設
けられ、前記第１の吸気通路より吸気通路の長い第２の
吸気通路と、前記第１の吸気通路の開閉を行なう開閉弁
と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記開閉弁の開閉
制御を行なう制御装置とを備えたことを技術的手段とす
る。

［作用］ 本発明は、エアクリーナケース内に第１の吸気通路と、
この第１の吸気通路より長い第２の吸気通路とを設け、
内燃機関の運転状態に応じて第１の吸気通路を開閉する
ことにより、内燃機関の燃焼室に燃焼用空気を供給する
吸気通路の長さを、内燃機関の運転状態に応じて可変す
ることができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、長さの異なる第１の吸気通路と第２の
吸気通路とがエアクリーナケース内に設けられるため、
内燃機関の運転状態に応じて吸気通路の長さを可変する
装置を、狭いエンジンスペース内に容易に搭載すること
ができる。

［実施例］ 次に、本発明の内燃は関の吸気装置を図面に示す一実施
例に基づき説明する。

第１図は本発明の第１実施例が組込まれた自動車のエン
ジンのシリンダヘッド近傍の断面図を示す。

エンジン１００の燃焼７１０ｉ内には、ピストン１０２
および吸気バルブ１０３の吸気作動により、吸入ボート
１０４、インテークマニホールド１０５およびエアクリ
ーナ２００を介して燃焼用の空気が供給される。

本実施例のエアクリーナ２００は軸流式で、インレット
２０１より吸入した空気をエアクリーナケース２０２内
に収納された濾過エレメント２０３で浄化し、接続管２
０４を介してインテークマニホ・−ルド１０５に供給す
る。

エアクリ−ケース２０２は略円柱形状を呈し、インレッ
ト２０１が接続される流入口２０５を備えた樹脂製また
は金属製よりなる上流側ケース２０６と、接続管２０４
が接続される流出口２０７を備えた下流側ケース２０８
とからなり、上流側ケース２０６と下流側ケース２０８
との間で濾過エレメント２０３を支持している。

下流側ケース２０８の内部には、通路断面積が大きく、
且つ通路長さの短い第１の吸気通路３１０と、この第１
の吸気通路３１０に比較して通路断面積が小さく、且つ
通路長さの長い第２の吸気通路３２０とからなる複合吸
気通路３００が設けられ、エアクリーナケース２００内
を通過する空気は、この複合吸気通路３００の第１の吸
気通路３１０または第２の吸気通路３２０の一方を通過
する。第２の吸気通路３２０は、第２図に示すように渦
巻状に設けられ、その外周端部には、上流側に開口した
流入口３２１を備え、内周端部には、下流側に開口した
流出口３２２を備える。そして、第１の吸気通路３１０
は、第２の吸気通路３２０の中心部分に設けられている
。

この複合吸気通路３００は組立が容易となるように複数
の組立体からなり、各部材が金属製の場合は、ろう付け
、溶接等の接続法や、カシメ、リベットなどにより結合
され、各部材が樹脂の場合は溶着や接着剤等により結合
して設けられている。

第１の吸気通路３１０の中間位置には、第１の吸気通路
３１０の開閉を行なう開閉弁３３０が設けられている。

この開閉弁３３０は、中心にて枢軸３３１により枢支さ
れ、第１図にて、−点鎖線に示すように、第１の吸気通
路を遮断する第１の位置と、第１図実線に示すように、
第１の吸気通路の連通を確保する第２の位置との間で移
動可能に設けられている。

枢軸３３１には、ロッド３３２を介してｎ圧アクチュエ
ータ３４０が接続され、この負圧アクチュエータ３４０
によって駆動されるようになっている。この負圧アクチ
ュエータ３４０は、ダイヤフラム３４１を含み、そのダ
イヤフラム室３４２内に負圧が導入されているときには
圧縮］イルばね３４３の作用に抗してロッド３３２を押
し下げて開閉弁３３０を前記第１の位置にもたらし、こ
れに対し、ダイヤフラム室３４２内に大気が導入されて
いるときには圧縮コイルばね３４３の作用によっていロ
ッド３３２を押し上げて開閉弁３３０を前記第２の位置
にもたらすように設けられている。

負圧アクチュエータ３４０のグイ％ｙフラム室３４２は
、導管３４４を介して電磁式の負圧切換弁３５０の第１
ボート３５１に接続されている。負圧切換弁３５０は、
第１ボート３５１の他に、第２ボート３５２、第３ボー
ト３５３を備える。第２ボート３５２は、導管３５４、
負圧リプーバ３５５、逆止弁３５Ｇ、導管３５７を介し
てインテークマニホールド内１０５内に接続される。ま
た、第３ボート３５３は、大気取入口３５８に接続され
ている。そして、負圧切換弁３５０のソレノイド３５９
が通電されている時は、第１ボート３５１と第２ボート
３５２とが接続され、ソレノイド３５９が非通電の時は
、第１ボーｈ　３５１と第３ボート３５３が接続される
。そしてこのソレノイド３５９は、制御装置４００によ
り通電制御される。

第３図に制ｔｉｌｌ装置４００のブ［１ツク図を示す。

制御１装置４００の入力側にはエンジン回転検出センサ
４１０が接続され、出力側には負圧切換弁３５０のソレ
ノイド３５９が接続される。このエンジン回転検出セン
サ４１０は、エンジン１００の出力軸の回転速度に応じ
たパルス信号を発生するものである。

制′ＩＡ装Ｕ　４００は、このエンジン回・転検出セン
サ４１０の発生するパルス信号や、クロック回路４２０
より１９られるクロック信号等に基づき後述するような
処理を実行するマイクロブロセッナ４３０を備え、その
マイク［１ブ［１セツサ４３０の処理結果により、ソレ
ノイド３５９へ駆ａ電流を流す駆動回路４４０が制御さ
れる。

次に、マイクロプロセッナ４３０の処理を、第４図に示
す）［１−ヂャートに基づき説明する。

まず、図示しない電源が投入されるとステップ４３１に
おいて、開始時のみマイク〔ｌブ［１セツサ４３０の作
動のための初期値セットが行なわれる。

そして次に、ステップ４３２からステップ４３５までを
１ブロツクとする処理を繰り返すことにより、開閉弁３
３０の開閉制御のための処理を実行する。

まず、ステップ４３２において、エンジン回転検出セン
サ４１０からのパルス信号と、クロック回路４２０の発
生するパルス信号とに基づき、エンジン１００の回転速
度Ｎを算出する。続いて、ステップ４３３において、ス
テップ４３２で算出した回転速度Ｎが、開閉弁３３０の
切換えの基準となる回転速度Ｎｏ（第５図参照）以上で
あるか否かの判断を行なう。そしてその判断結果がＹＥ
Ｓの場合は、ステップ４３４において、ソレノイド３５
９を非通電とする制御信号を駆動回路４４０に出力し、
その後、ステップ４３２へ戻る。ステップ４３３の判断
結果がＮＯの場合は、ステップ４３５において、ソレノ
イド３５９を通電する制御信号を駆動回路４４０に出力
し、その後、ステップ４３２へ戻る。

次に、上記実施例の作動を説明する。

エンジン１００の運転状態の１つの要素である回転速度
Ｎが、あらかじめ設定された！３ｉ！の回転速度ＮＯよ
り遅い場合は、制御装置４００の働きにより、負圧切換
弁３５０のソレノイド３５９が通電され、第１ボート３
５１と第２ボート３５２とが接続される。

これにより、負圧アクチュエータ３４０のダイヤフラム
室３４２内に負圧が導入され、圧縮コイルはね３４３の
作用に抗してダイヤフラム３４１がロッド３３２を押し
下げ、開閉弁３３０が第１図の一点鎖線の前記第１の位
置にもたらされる。

これにより、第１の吸気通路３１０は開成され、エンジ
ン１００の燃焼室１０１内へ吸入される空気は、エアク
リーナ２００内の第１の吸気通路３１０より通路断面積
が小さく、且つ通路長さの良い第２の吸気通路３１０内
を流れて供給される。したがってこのときには、燃焼室
１０１に供給される吸気通路の実効通路長が長くなるた
め、第５図の実線αに示すように、基準の回転速度より
遅いエンジン１００の回転速度において動的効果が現れ
、エンジン１００の吸入効率が向上し、エンジン１００
の出力が向上する。

エンジン１００の回転速度Ｎが、あらかじめ設定された
基準の回転速度ＮＯより速い場合は、制御装置４００の
触きにより、負圧切換弁３５０のソレノイド３５９が非
通電とされ、負圧切換弁３５０の第１ボート３５１と第
３ポート３５３とが接続される。これにより、負圧アク
チュエータ３４０のダイヤフラム室３４２内に大気が導
入され、圧縮コイルばね３４３の作用によりダイヤフラ
ム３４１がロッド３３２を押し上げ、開閉弁３３０が第
１図の実線鎖線のｌｙｉ記第２の位置にもたらされる。

すると、第１の吸気通路３１０は開成され、エンジン１
００の燃焼室１０１内へ吸入される空気は、エアクリー
ナ２００内の第２の吸気通路３２０より通路断面積が大
きく、且つ通路長さの短い第１の吸気通路３１０内を流
れて供給される。したがってこのときには、燃焼室１０
１に供給される吸気通路の実効通路長は短くなるため、
第５図の実線αに示すように、基準の回転速度より速い
エンジン１００の回転速度において動的効果が現れ、エ
ンジン１００の吸入効率が向上し、エンジン１００の出
力が向上する。

つまり、エンジン１００の回転Ｉ１１に応じて実効吸気
通路長が変化するため、エンジン１００の低い回転速度
域および高い回転速度域の複数の回転速度域で動的効果
が（ワられ、広いエンジン１００の回転速度の範囲に亘
ってエンジン１００の出力を増大することができる。

また、第２の吸気通路３２０が渦巻状に形成されるため
、第２の吸気通路３２０が小形化されると共に、吸入空
気が通路長さの長い第２の吸気通路３２０内を流れる際
の空気流が滑かとなり、流通抵抗を小さく押さえること
ができる。

さらに、吸入ボート１０４、インテークマニホールド１
０５内を伝わり、流出口２０７よりエアクリーナ２００
内に放出された吸気音は、流入口２０５を介してインレ
ット２０１よりエンジンルーム内に放出されるが、開閉
弁３３０により第１の吸気通路３１０が開口する場合、
流出口２０７と第１の吸気通路３１０とが嘔心している
ため、流出口２０７に放出された後に、第１の吸気通路
３１０に回り込むため、インレット２０１より放出され
る吸気音を低く押えることができる。なお、第１の吸気
通路３１０と流入口２０５とを偏心させることにより、
さらに吸気音を低くすることができる。また、吸気通路
３１０が閉成する場合においては、流出口２０７よりエ
アクリーナ２００内に放出された吸気音は第２の吸気通
路３２０内を通過することにより消音されるため、さら
にインレット２０１より放出される吸気音を低く押える
ことができる。さらに、減速時に第１の吸気通路３１０
を閉成することにより、減速時のこもり音を大幅に低減
することができる。

また、吸気通路やエアクリーナ２００の壁面より内部の
吸気音が放射される敢【）ｊ音は、長い第２の吸気通路
３２０がエアクリーナ２００内に収納されるため、放射
音を大幅に低減することができる。

本発明により、長さの異なる第１の吸気通路３１０と第
２の吸気通路３２０とがエアクリーナケース２０２内に
設けられるため、自１］車の狭いエンジンスペース内に
容易に搭載することができる。

また、エアクリーナケース２０２内に第１の吸気通路３
１０と第２の吸気通路３２０とが設けられるため、既存
のインテークマニホールド１０５等を設計変更すること
なく、エンジン回転速度に応じて吸気通路を変更する吸
気装置を、低いコストで実施することができる。

（変形例） なお、上記実施例ではエンジン１００の低速回転時に負
圧切換弁３５０のソレノイド３５９を通電して第１の吸
気通路３１０を閉じた例を示したが、低速回転時にソレ
ノイド３５９を非通電とすることにより第１の吸気通路
３１０を閉じても良い。

また、開閉弁３３０を負圧アクチュエータを用いて駆動
した例を示したが、モータや油圧など他のアクチュエー
タにより駆動しても良い。

所定のエンジン１００の回転速度で開閉弁３３０の切換
を行う例を示したが、開閉弁３３０が閉成する回転速度
と開成する回転速度とにヒステリシスを設けても良い。

第１の吸気通路３１０および第２の吸気通路３２０の他
に長さが異なり、開閉弁を備えた吸気通路を設け、開閉
弁を制御装置４００に制御させても良い。

さらに、エンジン４００の回転速度に応じて開閉弁３３
０を開閉制御した例を示したが、エンジンブレーキ使用
時を検出して、エンジンブレーキ使用時に吸入効率が悪
くなるように開閉弁３３０を制御したり、エンジン負荷
と回転速度とに応じて開閉制御しても良い。

第６図は本発明の第２実施例を示す。

本実施例は、第２の吸気通路３２０を螺旋状に設けたも
のである。

第７図および第８図は本発明の第３実施例を示す。

本実施例は、第２の吸気通路３２０をジグデグ状に設け
たものである。

第９図は本発明の第４実施例を示す。

本実施例は、第１の吸気通路３１０内に第２の吸気通路
３２０の流出口３２２を設けるとともに、開閉弁３３０
を、第１の吸気通路３１０が閉じられるときに流出口３
２２を開き、第１の吸気通路３１０が開かれるとぎに流
出口３２２を閉じるように設りたちのである。

第１０図は本発明の第５実施例を示す。

本実施例は、上記第４実施例の第２の吸気通路３２０の
中間位置の上流側に、第２の流入口３２３を設けるとと
もに、この流入口３２３には流入口３２３の開閉を行な
う中間開閉弁３６０が設けられている。

この中間開閉弁３６０は、負圧アクチュエータ３７０お
よび図示しない負圧切換弁が接続され、制御装置４００
により、開閉弁３３０が開成する回転速度より低い回転
速度で開成するように設けられている。

これにより、上記実施例に比較してさらに広い範囲に戸
って吸入効率を高くすることができる。

第１１図は本発明の第６実施例を示す。

本実施例は、複合吸気通路３００を濾過エレメント２０
３の上流側である上流側ケース２０６内に設けたもので
ある。

第１２図は本発明の第７実施例を示す。

本実施例は、菊花Ａ！の〜過エレメント２０３の内周に
複合吸気通路３００を設けたものである。

第１３図および第１４図は本発明の第８実施例を示す。

本実施例は、菊花型の濾過エレメント２０３の外周に第
１の吸気通路３１０および第２の吸気通路３２０を並列
に設けたものである。

第１５図は本発明の第９実施例を示す。

本実施例は、第１の吸気通路３１０を第２の吸気通路３
２０の下流側に共通に設ける、つまり、第２の吸気通路
３２０の途中に第１の吸気通路３１０の吸入口３１１を
設け、その吸入口３１１に吸入口３１１の開閉を行なう
開閉弁３３０を設けたものである。

これにより、吸入口３１１を開成することにより、吸気
通路の実効通路長は短くなり、吸入口３１１を開成する
ことにより、吸気通路の実効通路長が長くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例が組込まれた自動車のエンジンのシ
リンダヘッド近傍の断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線
に沿う断面図、第３図は制御２ａ装置のブロック図、第
４図はマイクロブロレッナの処理を示ブフローヂャート
、第５図はエンジンの回転速度と吸気通路の実行通路長
との関係におけるエンジンの吸入効率を示すグラフ、第
６図は第２実施例を示すエアクリーナの断面図、第７図
は第３実施例を示すエアクリープの断面図、第８図は第
７図に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図、第９図は第４実施例
を示すエアクリーナの断面図、第１０図は第５実施例を
示すエアクリーナの断面図、第１１図は第６実施例を示
すエアクリーナの断面図、第１２図は第７実施例を示す
エアクリーナの断面図、第１３図は第８実施例を示すエ
アクリーナの断面図、第１４図は第１３図に示すＣ−Ｃ
線に沿う断面図、第１５図は第９実施例を示すエアクリ
ーナの断面図である。。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）内燃機関の燃焼室に吸入される空気の濾過を
   行なう濾過エレメントを内部に収納するエアクリーナケ
   ースと、 （ｂ）該エアクリーナケース内に設けられた第１の吸気
   通路と、 （ｃ）前記エアクリーナケース内に設けられ、前記第１
   の吸気通路より吸気通路の長い第２の吸気通路と、 （ｄ）前記第１の吸気通路の開閉を行なう開閉弁と、 （ｅ）前記内燃機関の運転状態に応じて前記開閉弁の開
   閉制御を行なう制御装置と を備えた内燃機関の吸気装置。 ２）前記第１の吸気通路は、前記第２の吸気通路と並列
   に設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の内燃機関の吸気装置。 ３）前記第１の吸気通路は、前記第２の吸気通路の下流
   側と共通に設けるとともに、前記第２の吸気通路の途中
   に前記第１の吸気通路の吸入口を設け、前記開閉弁によ
   り前記吸入口を開閉することにより前記第１の吸気通路
   の開閉を行なうように設けられたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の内燃機関の吸気装置。 ４）前記開閉弁は、前記第１の吸気通路を閉じる時、前
   記第２の吸気通路を開き、前記第１の吸気通路を開く時
   、前記第２の吸気通路を閉じるように設けられたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かに記載の内燃機関の吸気装置。 ５）前記第２の吸気通路は、その第２の吸気通路の中間
   位置に、１つまたは複数の流入口を備え、該流入口には
   、前記制御装置に制御されて前記流入口の開閉を行なう
   中間開閉弁が設けられたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の内燃機関の吸
   気装置。 ６）前記第２の吸気通路は、渦巻状に形成されたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
   かに記載の内燃機関の吸気装置。 ７）前記第２の吸気通路は、螺旋状に形成されたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
   かに記載の内燃機関の吸気装置。 ８）前記第２の吸気通路は、ジグザグ状に形成されたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のい
   ずれかに記載の内燃機関の吸気装置。 ９）前記内燃機関の運転状態は、内燃機関の回転速度で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８
   項のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。