(57)【要約】【課題】従来よりも内燃機関の燃費をさらに向上させることが可能な内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】１つの共通通路５と、その共通通路５から気筒２ａ毎に分岐して各気筒２ａに接続された３つの独立通路６と、を含む吸気通路３を備えた３気筒の内燃機関１Ａに適用される吸気装置において、エアクリーナ７に接続された導入通路１１には、導入通路１１が長くなる第１位置Ｐ１と導入通路１１が短くなる第２位置Ｐ２とに切替可能な切替バルブ１４が設けられている。切替バルブ１４は、内燃機関１Ａの回転数及びトルクにて特定される内燃機関の動作点がノック領域内にある場合には第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２のうち他方の位置よりも内燃機関１Ａの体積効率が高くなる一方の位置に切り替えられ、内燃機関１Ａの動作点が非ノック領域内にある場合には第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２のうちの他方の位置に切り替えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの気筒と、前記３つの気筒に接続されるとともにスロットルバルブが設けられた吸気通路と、を備え、かつ前記３つの気筒のみで運転可能な内燃機関に適用され、
前記吸気通路は、１つの共通通路と、前記共通通路から気筒毎に分岐して各気筒に接続されている３つの独立通路と、を含み、
前記共通通路の状態を、所定の第１の状態と、前記共通通路のうちの少なくとも一部の区間の長さ及び断面積のうちの少なくともいずれか一方の大きさが前記第１の状態よりも小さい第２の状態とに変更可能な状態変更手段と、
前記内燃機関の回転数及びトルクにて特定される前記内燃機関の動作点が、前記内燃機関でノッキングが発生するノック領域内にある場合には前記共通通路の状態が前記第１の状態及び前記第２の状態のうちで他方の状態よりも前記内燃機関の体積効率が高くなる一方の状態になり、前記内燃機関の前記動作点が、前記内燃機関でノッキングが発生しない非ノック領域内にある場合には前記共通通路の状態が前記第１の状態及び前記第２の状態のうちの前記他方の状態になるように、前記状態変更手段を制御する制御手段と、を備えている吸気装置。
【請求項２】
前記共通通路は、エアクリーナと、サージタンクと、前記エアクリーナと前記サージタンクとを接続する接続通路と、を備え、
前記接続通路は、前記接続通路の途中に設けられた分岐点から分岐して一端が前記エアクリーナに接続されたバイパス通路を備え、
前記接続通路のうちの前記分岐点から前記エアクリーナまでの区間である切替通路の長さが、前記バイパス通路の長さよりも長く、
前記分岐点には、前記切替通路を開けて前記バイパス通路を閉じる第１位置と、前記切替通路を閉じて前記バイパス通路を開ける第２位置と、に切替可能な切替バルブが設けられ、
前記状態変更手段は、前記バイパス通路及び前記切替バルブである請求項１に記載の吸気装置。
【請求項３】
前記共通通路は、エアクリーナと、一端が前記エアクリーナに接続され、他端が大気に開放されている導入通路と、を備え、
前記導入通路は、前記導入通路の途中に設けられた分岐点から分岐して一端が大気に開放されている分岐通路を備え、
前記導入通路のうちの前記分岐点から大気に開放されている開放端までの区間である切替通路の長さが、前記分岐通路の長さよりも長く、
前記分岐点には、前記切替通路を開けて前記分岐通路を閉じる第１位置と、前記切替通路を閉じて前記分岐通路を開ける第２位置と、に切替可能な切替バルブが設けられ、
前記状態変更手段は、前記分岐通路及び前記切替バルブである請求項１に記載の吸気装置。
【請求項４】
前記共通通路は、エアクリーナと、サージタンクと、前記エアクリーナと前記サージタンクとを接続する接続通路と、を備え、
前記接続通路は、前記接続通路の途中に設けられた分岐点から分岐して一端が前記エアクリーナに接続されたバイパス通路を備え、
前記バイパス通路の断面積が、前記接続通路のうち前記分岐点から前記エアクリーナまでの区間である切替通路の断面積よりも大きく、
前記分岐点には、前記切替通路を開けて前記バイパス通路を閉じる第１位置と、前記切替通路を閉じて前記バイパス通路を開ける第２位置と、に切替可能な切替バルブが設けられ、
前記状態変更手段は、前記バイパス通路及び前記切替バルブである請求項１に記載の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３つの気筒が同一の吸気通路に接続され、それら３つの気筒のみで運転可能な内燃機関に適用される吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気通路のエアクリーナとサージタンクとの間に第１の通路及び第１の通路よりも長い第２の通路とを設けるとともにこれら各通路の入口と出口にそれぞれバルブを設け、内燃機関の体積効率が高くなるように内燃機関の回転数に応じて各バルブを開閉する可変吸気装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜５が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−００５４３０号公報
【特許文献２】特開２０００−０６４９１９号公報
【特許文献３】特開平１０−２９９４９０号公報
【特許文献４】特開平０６−１５９０７２号公報
【特許文献５】特開昭６３−１５４８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置では、内燃機関の回転数のみに応じて吸気通路の長さを変更している。しかしながら、内燃機関の回転数が同じでも内燃機関の出力トルクによっては内燃機関の体積効率が低くなるように吸気通路の状態を変更した方が内燃機関の燃費が向上する場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、従来よりも内燃機関の燃費をさらに向上させることが可能な内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の吸気装置は、少なくとも３つの気筒と、前記３つの気筒に接続されるとともにスロットルバルブが設けられた吸気通路と、を備え、かつ前記３つの気筒のみで運転可能な内燃機関に適用され、前記吸気通路は、１つの共通通路と、前記共通通路から気筒毎に分岐して各気筒に接続されている３つの独立通路と、を含み、前記共通通路の状態を、所定の第１の状態と、前記共通通路のうちの少なくとも一部の区間の長さ及び断面積のうちの少なくともいずれか一方の大きさが前記第１の状態よりも小さい第２の状態とに変更可能な状態変更手段と、前記内燃機関の回転数及びトルクにて特定される前記内燃機関の動作点が、前記内燃機関でノッキングが発生するノック領域内にある場合には前記共通通路の状態が前記第１の状態及び前記第２の状態のうちで他方の状態よりも前記内燃機関の体積効率が高くなる一方の状態になり、前記内燃機関の前記動作点が、前記内燃機関でノッキングが発生しない非ノック領域内にある場合には前記共通通路の状態が前記第１の状態及び前記第２の状態のうちの前記他方の状態になるように、前記状態変更手段を制御する制御手段と、を備えている（請求項１）。
【０００７】
本発明の吸気装置では、内燃機関の動作点がノック領域にある場合には、共通通路の状態を内燃機関の体積効率が高くなる状態にする。これによりスロットルバルブを全開にして運転している場合、すなわち内燃機関を全負荷運転している場合には、内燃機関の出力トルクを向上させることができる。そのため、内燃機関の出力トルクを確保することができる。また、排気通路から吸気通路に排気を還流させる排気再循環、いわゆるＥＧＲを実行可能な場合には、このように体積効率を高くすることにより吸気通路に還流される排気の量を増加させることができる。この場合、内燃機関におけるノックキングの発生を抑制し、内燃機関の燃費を向上させることができる。一方、内燃機関の動作点が非ノック領域にある場合には、共通通路の状態を内燃機関の体積効率が低くなる状態にする。この場合には、共通通路の状態を体積効率が高くなる状態にした場合と比較してスロットルバルブの開度を大きくしないと同じトルクを出力することができない。従って、この場合には共通通路の状態を体積効率が高くなる状態にした場合と比較してスロットルバルブの開度を大きくして内燃機関を運転する。これにより内燃機関におけるポンプ損失を低減できるので、内燃機関の燃費を向上させることができる。
【０００８】
本発明における状態変更手段は適宜の機構を用いてよい。例えば、前記共通通路は、エアクリーナと、サージタンクと、前記エアクリーナと前記サージタンクとを接続する接続通路と、を備え、前記接続通路は、前記接続通路の途中に設けられた分岐点から分岐して一端が前記エアクリーナに接続されたバイパス通路を備え、前記接続通路のうちの前記分岐点から前記エアクリーナまでの区間である切替通路の長さが、前記バイパス通路の長さよりも長く、前記分岐点には、前記切替通路を開けて前記バイパス通路を閉じる第１位置と、前記切替通路を閉じて前記バイパス通路を開ける第２位置と、に切替可能な切替バルブが設けられ、前記状態変更手段は、前記バイパス通路及び前記切替バルブであってもよい（請求項２）。
【０００９】
また、前記共通通路は、エアクリーナと、一端が前記エアクリーナに接続され、他端が大気に開放されている導入通路と、を備え、前記導入通路は、前記導入通路の途中に設けられた分岐点から分岐して一端が大気に開放されている分岐通路を備え、前記導入通路のうちの前記分岐点から大気に開放されている開放端までの区間である切替通路の長さが、前記分岐通路の長さよりも長く、前記分岐点には、前記切替通路を開けて前記分岐通路を閉じる第１位置と、前記切替通路を閉じて前記分岐通路を開ける第２位置と、に切替可能な切替バルブが設けられ、前記状態変更手段は、前記分岐通路及び前記切替バルブであってもよい（請求項３）。
【００１０】
さらに、前記共通通路は、エアクリーナと、サージタンクと、前記エアクリーナと前記サージタンクとを接続する接続通路と、を備え、前記接続通路は、前記接続通路の途中に設けられた分岐点から分岐して一端が前記エアクリーナに接続されたバイパス通路を備え、前記バイパス通路の断面積が、前記接続通路のうち前記分岐点から前記エアクリーナまでの区間である切替通路の断面積よりも大きく、前記分岐点には、前記切替通路を開けて前記バイパス通路を閉じる第１位置と、前記切替通路を閉じて前記バイパス通路を開ける第２位置と、に切替可能な切替バルブが設けられ、前記状態変更手段は、前記バイパス通路及び前記切替バルブであってもよい（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
以上に説明したように、本発明の吸気装置によれば、内燃機関の動作点がノック領域にある場合には、共通通路の状態を内燃機関の体積効率が高くなる状態にするので、内燃機関を全負荷運転している場合には内燃機関の出力トルクを確保することができる。また、ＥＧＲを実行可能な場合には吸気通路に還流される排気の量を増加させることができるので、内燃機関におけるノックキングの発生を抑制し、内燃機関の燃費を向上させることができる。一方、内燃機関の動作点が非ノック領域にある場合には、共通通路の状態を内燃機関の体積効率が低くなる状態にする。この場合、共通通路の状態を体積効率が高くなる状態にした場合と比較してスロットルバルブの開度を大きくして内燃機関を運転するので、内燃機関におけるポンプ損失を低減できる。そのため、内燃機関の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の形態に係る吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を概略的に示す図。
【図２】切替バルブを第１位置に切り替えたときの共通通路の一部を示す図。
【図３】切替バルブを第２位置に切り替えたときの共通通路の一部を示す図。
【図４】内燃機関の回転数と体積効率との関係の一例を示す図。
【図５】内燃機関の動作点と切替バルブの位置との関係の一例を示す図。
【図６】ＥＣＵが実行する切替バルブ制御ルーチンを示すフローチャート。
【図７】本発明の第２の形態に係る吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を概略的に示す図。
【図８】第２の形態において切替バルブを第１位置に切り替えたときの共通通路の一部を示す図。
【図９】第２の形態において切替バルブを第２位置に切り替えたときの共通通路の一部を示す図。
【図１０】本発明の第３の形態に係る吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を概略的に示す図。
【図１１】第３の形態において切替バルブを第１位置に切り替えたときの共通通路の一部を示す図。
【図１２】第３の形態において切替バルブを第２位置に切り替えたときの共通通路の一部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を概略的に示している。この内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１Ａは、車両に走行用動力源として搭載される周知の火花点火式の内燃機関である。エンジン１Ａは、３つの気筒２ａを有する機関本体２を備えている。すなわち、エンジン１Ａは、３気筒内燃機関である。各気筒２ａには、不図示の点火プラグが設けられている。また、機関本体２には、各気筒２ａの吸気弁及び排気弁の動弁特性（例えば、開弁時期、位相角、及びリフト量など）を変更可能な可変動弁機構（不図示）が設けられている。各気筒２ａには、それぞれ吸気通路３及び排気通路４が接続されている。
【００１４】
この図に示すように吸気通路３は、１つの共通通路５と、気筒毎に設けられた３つの独立通路６とを備えている。共通通路５には、吸気を濾過するためのエアクリーナ７と、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ８と、共通通路５の一部として機能するサージタンク９とが設けられている。エアクリーナ７の内部には、吸気濾過用のエレメント７ａが設けられている。なお、これらエアクリーナ７、スロットルバルブ８、及びサージタンク９は内燃機関の吸気通路に設けられる周知のものである。そのため、これらの詳細な説明を省略する。
【００１５】
また、共通通路５は、エアクリーナ７とサージタンク９とを接続する接続通路１０と、エアクリーナ７に吸気を導入するための導入通路１１とを備えている。導入通路１１は、一端がエアクリーナ７に接続され、他端が大気に開放されている。導入通路１１には、分岐点１１ａから分岐し、端部が大気に開放されている分岐通路１１ｂが設けられている。これにより導入通路１１には、分岐通路１１ｂから分岐する第１通路１２及び第２通路１３が形成される。このうち第２通路１３は分岐通路１１ｂにて形成される。この図に示したように第１通路１２は、その開放端１２ａから分岐点１１ａまでの長さが、第２通路１３の開放端１３ａから分岐点１１ａまでの長さよりも長くなるように形成されている。なお、分岐通路１１ｂの断面積は、導入通路１１の他の部分の断面積と同じである。そのため、第１通路１２の断面積と第２通路１３の断面積は同じである。分岐点１１ａには、切替バルブ１４が設けられている。切替バルブ１４は、図２に示すように第１通路１２を開けて第２通路１３を閉じる第１位置Ｐ１と、図３に示すように第１通路１２を閉じて第２通路１３を開ける第２位置Ｐ２とに切り替えることができる。これらの図に示すように切替バルブ１４を第１位置Ｐ１に切り替えた場合には第１通路１２が各気筒２ａと連通し、第２位置Ｐ２に切り替えた場合には第２通路１３が各気筒２ａと連通する。そして、切替バルブ１４を第１位置Ｐ１に切り替えた場合には、第２位置Ｐ２に切り替えた場合よりも共通通路５の長さが長くなる。
【００１６】
図１に示すように各独立通路６の一端は、サージタンク９に接続されている。このように各独立通路６は共通通路５から分岐している。各独立通路６の他端は、他端が互いに異なる気筒２ａに接続されている。独立通路６には、気筒２ａの吸気ポートが含まれる。
【００１７】
排気通路４には、第１触媒１５、第２触媒１６、サブマフラ１７、及びメインマフラ１８が上流側からこの順番で設けられている。第１触媒１５及び第２触媒１６は、排気を浄化するための周知の触媒である。これら触媒１５、１６としては、例えば三元触媒等が設けられる。サブマフラ１７及びメインマフラ１８は、排気音を低減するための周知のものであるため、詳細な説明を省略する。
【００１８】
排気通路４と吸気通路３とは、ＥＧＲ通路１９にて接続されている。この図に示すようにＥＧＲ通路１９は、各独立通路６に接続されている。ＥＧＲ通路１９には、排気通路４から吸気通路３に導かれる排気（ＥＧＲガス）を冷却するためのＥＧＲクーラ２０と、ＥＧＲガスの流量を調整するためのＥＧＲバルブ２１とが設けられている。
【００１９】
上述したように、このエンジン１Ａでは切替バルブ１４の位置を切り替えることにより、共通通路５の長さを変更することができる。切替バルブ１４を第１位置Ｐ１に切り替えた場合には共通通路５の長さが長くなり、切替バルブ１４を第２位置Ｐ２に切り替えた場合には共通通路５の長さが短くなる。図４は、スロットルバルブ８を全開してエンジン１Ａを運転しているとき、言い換えると全負荷で運転しているときのエンジン１Ａの回転数とエンジン１Ａの体積効率との関係の一例を示している。なお、この図の実線Ｌ１は切替バルブ１４が第１位置Ｐ１すなわち共通通路５が長い場合の関係を示し、破線Ｌ２は切替バルブ１４が第２位置Ｐ２すなわち共通通路５が短い場合の関係を示している。この図から明らかなように、エンジン１Ａの回転数が０〜第１回転数Ｎ１の間の場合又はエンジン１Ａの回転数が第２回転数Ｎ２〜第３回転数Ｎ３の間の場合には、共通通路５を長くした方が体積効率が高くなる。一方、エンジン１Ａの回転数が第１回転数Ｎ１〜第２回転数Ｎ２の間の場合又はエンジン１Ａの回転数が第３回転数Ｎ３以上の場合には、共通通路５を短くした方が体積効率が高くなる。なお、周知のようにこのような体積効率の変化はヘルムホルツの共鳴の原理によって生じる。
【００２０】
切替バルブ１４の動作は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットである。ＥＣＵ３０は、所定の制御プログラムに従ってスロットルバルブ８、ＥＧＲバルブ２１、点火プラグ、及び可変動弁機構等の種々の制御対象を制御し、これによりエンジン１Ａを目標の運転状態に制御する。ＥＣＵ３０には、エンジン１Ａの運転状態を取得するための種々のセンサが接続されている。ＥＣＵ３０には、例えばクランク角センサ３１、アクセル開度センサ３２、及びノックセンサ３３等が接続されている。クランク角センサ３１は、エンジン１Ａの回転数（回転速度）に対応した信号を出力する。アクセル開度センサ３２は、アクセルペダルの踏み込み量いわゆるアクセル開度に対応した信号を出力する。ノックセンサ３３は、エンジン１Ａにてノッキングが発生しているか否か検出するための周知のセンサであり、ノッキングが発生した場合に信号を出力する。この他にもＥＣＵ３０には各種センサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２１】
図５を参照して本発明における切替バルブ１４の制御について説明する。なお、図５において図４と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図５は、エンジン１Ａの回転数及びトルクにて特定されるエンジン１Ａの動作点と切替バルブ１４の位置との関係の一例を示している。なお、この図において実線Ｌ３は、エンジン１Ａにノッキングが発生するか否かを示すノック限界を示す線である。エンジン１Ａのトルクが実線Ｌ３より低い領域はエンジン１Ａでノッキングが発生しない非ノック領域であり、トルクが実線Ｌ３以上の領域はエンジン１Ａでノッキングが発生するノック領域である。この図の「Ｒ１」は切替バルブ１４を第１位置Ｐ１に切り替える運転領域、すなわち共通通路５の長さを長くする運転領域を示している。一方、「Ｒ２」は切替バルブ１４を第２位置Ｐ２に切り替える運転領域、すなわち共通通路５の長さを短くする運転領域を示している。そして、切替バルブ１４の位置は、この図に示した関係に基づいて制御される。なお、各線上に位置する動作点はいずれかの運転領域に適宜に振り分ければよい。この図に示した関係は予め実験や数値計算等により求めてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておけばよい。そのため、エンジン１Ａの動作点が運転領域Ｒ１内にある場合には切替バルブ１４が第１位置Ｐ１に切り替えられる。一方、エンジン１Ａの動作点が運転領域Ｒ２内にある場合には切替バルブ１４が第２位置Ｐ２に切り替えられる。この図から明らかなように、エンジン１Ａの動作点がノック領域内にある場合には、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２のうちで体積効率が高くなる位置に切替バルブ１４が切り替えられる。一方、エンジン１Ａの動作点が非ノック領域内にある場合には、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２のうちで体積効率が低くなる位置に切替バルブ１４が切り替えられる。
【００２２】
図６は、切替バルブ１４をこのように制御するためにＥＣＵ３０が実行する切替バルブ制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、エンジン１Ａの運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、この制御ルーチンを実行することによりＥＣＵ３０が本発明の制御手段として機能する。
【００２３】
この制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１Ａの運転状態を取得する。エンジン１Ａの運転状態としては、エンジン１Ａの回転数、アクセル開度、エンジン１Ａにおけるノッキングの有無等が取得される。また、この処理ではエンジン１Ａの出力トルクが取得される。なお、出力トルクは、アクセル開度に基づいて周知の方法で算出すればよい。この他にもこの処理ではエンジン１Ａに関する種々の情報が取得される。
【００２４】
次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、エンジン１Ａの動作点がノック領域内か否か判定する。この判定は、例えばエンジン１Ａでノッキングが発生しているか否かに基づいて行えばよい。例えば、エンジン１Ａでノッキングが発生している場合にはエンジン１Ａの動作点がノック領域内にあると判定できる。
【００２５】
エンジン１Ａの動作点がノック領域内ではない、すなわち非ノック領域内と判定した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０は切替バルブ１４をエンジン１Ａの体積効率が低くなる位置に切り替える。図４及び図５に示したように、エンジン１Ａの体積効率が低くなる位置はエンジン１Ａの回転数に応じて変化する。例えば、エンジン１Ａの回転数が０〜第１回転数Ｎ１の間の場合又はエンジン１Ａの回転数が第２回転数Ｎ２〜第３回転数Ｎ３の間の場合には、切替バルブ１４を第２位置Ｐ２に切り替えた方がエンジン１Ａの体積効率が低くなる。一方、エンジン１Ａの回転数が第１回転数Ｎ１〜第２回転数Ｎ２の間の場合又はエンジン１Ａの回転数が第３回転数Ｎ３以上の場合には、切替バルブ１４を第１位置Ｐ１に切り替えた方がエンジン１Ａの体積効率が低くなる。そこで、この処理では、まず第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２のうちでエンジン１Ａの体積効率が低くなる位置をエンジン１Ａの回転数及び図５の関係から求め、その求めた位置に切替バルブ１４を切り替えればよい。
【００２６】
一方、エンジン１Ａの動作点がノック領域内であると判定した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０は切替バルブ１４をエンジン１Ａの体積効率が高くなる位置に切り替える。上述したようにエンジン１Ａの回転数が０〜第１回転数Ｎ１の間の場合又はエンジン１Ａの回転数が第２回転数Ｎ２〜第３回転数Ｎ３の間の場合には、切替バルブ１４を第１位置Ｐ１に切り替えた方がエンジン１Ａの体積効率が高くなる。一方、エンジン１Ａの回転数が第１回転数Ｎ１〜第２回転数Ｎ２の間の場合又はエンジン１Ａの回転数が第３回転数Ｎ３以上の場合には、切替バルブ１４を第２位置Ｐ２に切り替えた方がエンジン１Ａの体積効率が高くなる。そこで、この処理では、まず第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２のうちでエンジン１Ａの体積効率が高くなる位置をエンジン１Ａの回転数及び図５の関係から求め、その求めた位置に切替バルブ１４を切り替えればよい。
【００２７】
ステップＳ１３又はステップＳ１４で切替バルブ１４の位置を切り替えた後はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３０はエンジン制御を実行する。このエンジン制御では、エンジン１Ａが、切替バルブ１４を切り替えた位置にて適切に運転されるように、スロットルバルブ８の開度、ＥＧＲバルブ２１の開度、点火時期、各気筒２ａの吸気弁及び排気弁の動弁特性などを調整する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２８】
以上に説明したように、第１の形態では、エンジン１Ａの動作点がノック領域内にある場合には切替バルブ１４をエンジン１Ａの体積効率が高くなる位置に切り替える。これによりスロットルバルブ８を全開にして運転している場合、すなわちエンジン１Ａを全負荷運転している場合には、エンジン１Ａの出力トルクを向上させることができる。そのため、エンジン１Ａの出力トルクを確保することができる。また、エンジン１Ａを部分負荷で運転している場合には、体積効率を高くすることによって吸気通路３に還流されるＥＧＲガスの量を増加させることができる。これによりノッキングの発生を抑制し、エンジン１Ａの燃費を向上させることができる。
【００２９】
一方、エンジン１Ａの動作点が非ノック領域にある場合には切替バルブ１４をエンジン１Ａの体積効率が低くなる位置に切り替える。この場合には、切替バルブ１４を体積効率が高くなる位置にした場合と比較してスロットルバルブ８の開度を大きくしないと同じトルクを出力することができない。従って、この場合には切替バルブ１４を体積効率が高くなる位置にした場合と比較してスロットルバルブ８の開度を大きくしてエンジン１Ａを運転する。これによりエンジン１Ａにおけるポンプ損失を低減できるので、エンジン１Ａの燃費を向上させることができる。
【００３０】
第１の形態では、このようにして共通通路５の長さを変更するので、分岐通路１１ｂ及び切替バルブ１４が本発明の状態変更手段に相当する。そして、第１通路１２が本発明の切替通路に相当する。また、切替バルブ１４を第１位置Ｐ１に切り替えた状態が本発明の第１の状態に相当し、切替バルブ１４を第２位置Ｐ２に切り替えた状態が本発明の第２の状態に相当する。
【００３１】
（第２の形態）
次に図７〜図９を参照して本発明の第２の形態に係る吸気装置について説明する。図７は、第２の形態に係る吸気装置が組み込まれたエンジン１Ｂの要部を概略的に示している。なお、この形態において上述した第１の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図７に示すようにこの形態では共通通路５の構造が第１の形態と異なり、それ以外は第１の形態と同じである。
【００３２】
この形態のエンジン１Ｂでも共通通路５は、エアクリーナ７に吸気を導入するための導入通路４０と、エアクリーナ７とサージタンク９とを接続する接続通路４１とを備えている。ただし、この形態の導入通路４０は分岐しておらず、開放端４０ａが１つだけしか設けられていない。一方、接続通路４１には、分岐点４１ａから分岐するバイパス通路４１ｂが設けられている。この図に示すようにバイパス通路４１ｂの一端もエアクリーナ７に接続されている。これにより接続通路４１には、分岐点４１ａから分岐する第１通路４２と第２通路４３とが形成される。この図に示すように第１通路４２は、そのエアクリーナ７から分岐点４１ａまでの長さが、第２通路４３のエアクリーナ７から分岐点４１ａまでの長さよりも長くなるように形成されている。なお、バイパス通路４１ｂの断面積は、接続通路４１の他の部分の断面積と同じである。そのため、第１通路４２の断面積と第２通路４３の断面積は同じである。
【００３３】
分岐点４１ａには、切替バルブ４４が設けられている。切替バルブ４４は、図８に示すように第１通路４２を開けて第２通路４３を閉じる第１位置Ｐ１１と、図９に示すように第１通路４２を閉じて第２通路４３を開ける第２位置Ｐ１２とに切り替えることができる。これらの図に示すように切替バルブ４４を第１位置Ｐ１１に切り替えた場合には第１通路４２が各気筒２ａと連通し、第２位置Ｐ１２に切り替えた場合には第２通路４３が各気筒２ａと連通する。そして、切替バルブ４４を第１位置Ｐ１１に切り替えた場合には、第２位置Ｐ１２に切り替えた場合よりも共通通路５の長さが長くなる。
【００３４】
このようにこの形態でも切替バルブ４４の位置を切り替えることにより、共通通路５の長さを変更することができる。そして、このように共通通路５の長さを変更することによりエンジン１Ｂの回転数とエンジン１Ｂの体積効率との関係を変更することができる。この関係は、図４に示した関係とほぼ同じになる。なお、切替バルブ４４を第１位置Ｐ１１に切り替えた場合には回転数と体積効率との関係が図４の実線Ｌ１の関係になり、切替バルブ４４を第２位置Ｐ１２に切り替えた場合には回転数と体積効率との関係が図４の破線Ｌ２の関係になる。そこで、この形態でもＥＣＵ３０は図６の制御ルーチンを実行して切替バルブ４４を制御する。
【００３５】
この形態でも、エンジン１Ｂの動作点がノック領域内にある場合には、切替バルブ４４を第１位置Ｐ１１及び第２位置Ｐ１２のうちで体積効率が高くなる位置に切り替える。これによりエンジン１Ｂを全負荷運転している場合にはエンジン１Ｂの出力トルクを確保することができる。また、エンジン１Ｂを部分負荷で運転している場合にはＥＧＲガスの量を増加させることができるので、ノッキングの発生を抑制して燃費を向上させることができる。
【００３６】
一方、エンジン１Ｂの動作点が非ノック領域内にある場合には、切替バルブ４４を第１位置Ｐ１１及び第２位置Ｐ１２のうちで体積効率が低くなる位置に切り替える。この場合、切替バルブ４４を体積効率が高くなる位置に切り替えた場合と比較してスロットルバルブ８の開度を大きくすることができる。これによりエンジン１Ｂにおけるポンプ損失を低減できるので、燃費を向上させることができる。
【００３７】
この形態では、このようにして共通通路５の長さを変更するので、バイパス通路４１ｂ及び切替バルブ４４が本発明の状態変更手段に相当する。そして、第１通路４２が本発明の切替通路に相当する。また、切替バルブ４４を第１位置Ｐ１１に切り替えた状態が本発明の第１の状態に相当し、切替バルブ４４を第２位置Ｐ１２に切り替えた状態が本発明の第２の状態に相当する。
【００３８】
（第３の形態）
次に図１０〜図１２を参照して本発明の第３の形態に係る吸気装置について説明する。図１０は、第３の形態に係る吸気装置が組み込まれたエンジン１Ｃの要部を概略的に示している。なお、この形態において上述した形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すようにこの形態では共通通路５の構造が上述した形態と異なり、それ以外は上述した形態と同じである。
【００３９】
共通通路５は、エアクリーナ７とサージタンク９とを接続する接続通路５０を備えている。接続通路５０は分岐点５０ａから分岐するバイパス通路５０ｂを備えている。このバイパス通路５０ｂは、接続通路５０の他の部分よりも断面積が大きくなるように形成されている。バイパス通路５０ｂの一端もエアクリーナ７に接続されている。これにより接続通路５０には、分岐点５０ａから分岐する第１通路５１と第２通路５２とが形成される。この図に示すようにバイパス通路５０ｂにて形成される第１通路５１は、第２通路５２よりも断面積が大きい。なお、分岐点５０ａからエアクリーナ７までの距離は、第１通路５１と第２通路５２とでほぼ同じである。
【００４０】
分岐点５０ａには、切替バルブ５３が設けられている。切替バルブ５３は、図１１に示すように第１通路５１を開けて第２通路５２を閉じる第１位置Ｐ２１と、図１２に示すように第１通路５１を閉じて第２通路５２を開ける第２位置Ｐ２２とに切り替えることができる。これらの図に示すように切替バルブ５３を第１位置Ｐ２１に切り替えた場合には第１通路５１が各気筒２ａと連通し、第２位置Ｐ２２に切り替えた場合には第２通路５２が各気筒２ａと連通する。
【００４１】
この形態では、切替バルブ５３の位置を切り替えることにより共通通路５の一部の区間の断面積を変更することができる。そして、このように共通通路５の一部の区間の断面積を変更することにより、共通通路５の長さを変更した場合と同様に、エンジン１Ｃの回転数とエンジン１Ｃの体積効率との関係を変更することができる。この関係は、図４に示した関係とほぼ同じになる。なお、切替バルブ５３を第１位置Ｐ２１に切り替えた場合には回転数と体積効率との関係が図４の実線Ｌ１の関係になり、切替バルブ５３を第２位置Ｐ２２に切り替えた場合には回転数と体積効率との関係が図４の破線Ｌ２の関係になる。そこで、この形態でもＥＣＵ３０は図６の制御ルーチンを実行して切替バルブ５３を制御する。
【００４２】
この形態でも、エンジン１Ｃの動作点がノック領域内にある場合には、切替バルブ５３を第１位置Ｐ２１及び第２位置Ｐ２２のうちで体積効率が高くなる位置に切り替える。これにより、エンジン１Ｃを全負荷運転している場合にはエンジン１Ｃの出力トルクを確保することができる。また、エンジン１Ｃを部分負荷で運転している場合にはＥＧＲガスの量を増加させることができるので、ノッキングの発生を抑制して燃費を向上させることができる。
【００４３】
一方、エンジン１Ｃの動作点が非ノック領域内にある場合には、切替バルブ５３を第１位置Ｐ２１及び第２位置Ｐ２２のうちで体積効率が低くなる位置に切り替える。この場合、切替バルブ５３を体積効率が高くなる位置に切り替えた場合と比較してスロットルバルブ８の開度を大きくすることができる。これによりエンジン１Ｃにおけるポンプ損失を低減できるので、燃費を向上させることができる。
【００４４】
なお、この形態では、このようにして共通通路５の一部の区間の断面積を変更するので、バイパス通路５０ｂ及び切替バルブ５３が本発明の状態変更手段に相当する。また、切替バルブ５３を第１位置Ｐ２１に切り替えた状態が本発明の第１の状態に相当し、切替バルブ５３を第２位置Ｐ２２に切り替えた状態が本発明の第２の状態に相当する。
【００４５】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される内燃機関は、上述した形態で示した３気筒の内燃機関に限定されない。本発明は、少なくとも３つの気筒を有するとともにそれら３つの気筒が共通の吸気通路に接続され、かつそれら３つの気筒のみで運転可能な種々の内燃機関に適用できる。例えば、Ｖ型６気筒の内燃機関であり、かつ片方のバンクの３つの気筒のみで運転することが可能な内燃機関に本発明を適用してもよい。
【００４６】
また、本発明が適用される内燃機関は火花点火式の内燃機関に限定されず、ディーゼル内燃機関であってもよい。
【００４７】
上述した形態では、共通通路に互いに並列な２つの通路を設け、それら２つの通路を切替バルブで選択的に切り替えて共通通路の長さや断面積を変更したが、共通通路の長さや断面積を変更する方法はこの方法に限定されない。例えば、共通通路の一部の区間を蛇腹状にし、この区間を伸縮させることによって共通通路の長さを変更してもよい。また、共通通路の一部を、内管と、その内管の外側に同軸に設けられ、かつ内管に対してスライド可能に設けられた外管とで構成し、外管を軸線方向にスライドさせてこの部分を伸縮させることによって共通通路の長さを変更してもよい。
【００４８】
上述した第１の形態及び第２の形態では共通通路の長さを、第３の形態では共通通路の一部の区間の断面積を変更したが、本発明では共通通路の長さ及び断面積の両方を変更して共通通路の状態を変更してもよい。また、上述した形態では、共通通路の一部の長さ又は断面積を変更したが、共通通路の全体の長さ又は断面積を変更してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  内燃機関
２ａ  気筒
３  吸気通路
５  共通通路
６  独立通路
７  エアクリーナ
８  スロットルバルブ
９  サージタンク
１０  接続通路
１１  導入通路
１１ａ  分岐点
１１ｂ  分岐通路（状態変更手段）
１２  第１通路（切替通路）
１４  切替バルブ（状態変更手段）
３０  エンジンコントロールユニット（制御手段）
４０  導入通路
４１  接続通路
４１ａ  分岐点
４１ｂ  バイパス通路
４２  第１通路（切替通路）
４４  切替バルブ
５０  接続通路
５０ａ  分岐点
５０ｂ  バイパス通路
５２  第２通路（切替通路）
５３  切替バルブ
Ｐ１  第１位置
Ｐ２  第２位置
Ｐ１１  第１位置
Ｐ１２  第２位置
Ｐ２１  第１位置
Ｐ２２  第２位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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