(57)【要約】【課題】トルク段差を解消して低回転から高回転までなめらかなトルク特性を得る。【解決手段】吸気コレクタに一旦溜めた空気を分岐部を介して各気筒の吸気ポートに導くようにしたエンジンにおいて、複数の気筒群と、各気筒群毎に独立した吸気コレクタ（２、３）と、前記独立した吸気コレクタ（２、３）とは別体の第３の吸気コレクタ（６）と、この第３の吸気コレクタ（６）と前記独立した吸気コレクタ（２、３）とを接続する連通路（７ａ〜７ｄ）と、この連通路の流路面積を調整し得るコレクタ容量調整弁（８ａ〜８ｄ）と、このコレクタ容量調整弁（８ａ〜８ｄ）をエンジンのアイドル状態よりエンジンの回転速度が増加するにつれて全閉状態より中間状態へ、さらに中間状態より全開状態へと切換えるコレクタ容量調整弁制御手段（３１）とを備える。【選択図】        図１
2004204807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気コレクタに一旦溜めた空気を分岐部を介して各気筒の吸気ポートに導くようにしたエンジンにおいて、
複数の気筒群と、
各気筒群毎に独立した吸気コレクタと、
前記独立した吸気コレクタとは別体の第３の吸気コレクタと、
この第３の吸気コレクタと前記独立した吸気コレクタとを接続する連通路と、
この連通路の流路面積を調整し得るコレクタ容量調整弁と、
このコレクタ容量調整弁をエンジンのアイドル状態よりエンジンの回転速度が増加するにつれて全閉状態より中間状態へ、さらに中間状態より全開状態へと切換えるコレクタ容量調整弁制御手段と
を備えることを特徴とするエンジンの可変吸気装置。
【請求項２】
吸気コレクタに一旦溜めた空気を分岐部を介して各気筒の吸気ポートに導くようにしたエンジンにおいて、
全気筒に対して１つの第１吸気コレクタと、
この吸気コレクタとは別体の第２吸気コレクタと、
この第２吸気コレクタと前記第１吸気コレクタとを接続する連通路と、
この連通路の流路面積を調整し得るコレクタ容量調整弁と、
このコレクタ容量調整弁をエンジンのアイドル状態よりエンジンの回転速度が増加するにつれて全閉状態より中間状態へ、さらに中間状態より全開状態へと切換えるコレクタ容量調整弁制御手段と
を備えることを特徴とするエンジンの可変吸気装置。
【請求項３】
前記中間状態は半開状態であることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの可変吸気装置。
【請求項４】
吸気弁閉時期を変更し得る可変動弁装置を備え、
前記コレクタ容積調整弁を全開状態とするときに、吸気弁閉時期を遅角側に制御することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの可変吸気装置。
【請求項５】
前記コレクタ容積調整弁を半開状態とするときに、前記コレクタ容積調整弁を全開状態とするときよりも吸気弁閉時期を進角側に制御することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの可変吸気装置。
【請求項６】
前記吸気弁閉時期の進角量を、前記コレクタ容積調整弁を全閉状態とするときに低回転側に出現するトルクの第１の山と、前記コレクタ容積調整弁を全開状態とするときに高回転側に出現するトルクの第２の山との間の谷を、前記コレクタ容積調整弁を半開状態とするときに出現するトルクの第３の山が埋めるように制御することを特徴とする請求項５に記載のエンジンの可変吸気装置。
【請求項７】
前記第１の山と前記第３の山とが交差するときのエンジン回転速度を第１切換回転速度Ｎ１とし、前記第３の山と前記第２の山とが交差するときのエンジン回転速度を第２切換回転速度Ｎ２として定め、
エンジン回転速度が第１切換回転速度未満にあるとき前記コレクタ容積調整弁を全閉状態とし、
エンジン回転速度が第１切換回転速度以上第２切換回転速度未満にあるとき前記コレクタ容積調整弁を半開状態とし、
エンジン回転速度が第２切換回転速度以上にあるとき前記コレクタ容積調整弁を全開状態とする
ことを特徴とする請求項６に記載のエンジンの可変吸気装置。
【請求項８】
前記コレクタ容積調整弁を複数備えかつその数が偶数である場合に、前記コレクタ容量調整弁を前記半開状態にすることに代えて、半数のコレクタ容量調整弁を全閉状態とし、残り半数のコレクタ容量調整弁を全開状態とすることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの可変吸気装置。
【請求項９】
前記コレクタ容量調整弁を前記半開状態にすることに代えて、半開とするエンジン回転速度域でエンジン回転速度の増加に応じて全閉状態より全開状態へと連続的に動かすことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの可変吸気装置。
【請求項１０】
前記独立した吸気コレクタより各気筒の吸気ポートに導かれる空気の流れを阻害しない位置に前記コレクタ容積調整弁を設けることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの可変吸気装置。
【請求項１１】
前記エンジンはＶ型６気筒エンジンであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの可変吸気装置。
【請求項１２】
前記エンジンは直列４気筒エンジンであることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの可変吸気装置。
【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可変吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸入空気量を多くする手段に吸気管内の圧力変動を利用する方法（動的効果）があり、動的効果には吸気管の部分で起こる吸気慣性効果と、より上流の吸気ダクト等をも含んで起こる共鳴過給効果とがある。
【０００３】
この場合に、吸気慣性効果はコレクタ容積が大きいほど大きくなるので、１つのコレクタ内をほぼ三等分するように２つの仕切り（バルブユニット）を設けてこのうち真ん中に位置する第１容積室に空気を導き、低回転速度域では２つのバルブユニットを全閉状態として、コレクタ容積を第１容積室分のみにとどめておき、高回転速度域になると２つのバルブユニットを全開状態としてコレクタ容積を第１容積室に加えて両端の２つの容積室を加えた値へと拡大し、このときには空気を第１容積室から両端の２つの容積室に振り分けて流した後に各気筒の吸気ポートに流入させるようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２９４１７１号広報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来装置では、バルブユニット（本発明でいうコレクタ容積調整弁）が全閉状態であるときに出現する全負荷時トルクの第１の山に対して、バルブユニットを全開状態としたときに出現する全負荷時トルクの第２の山は、そのトルクピークの位置がより高回転速度側にずれるので、トルクの第１の山とトルクの第２の山とが交差するときのエンジン回転速度を切換回転速度として定め、この切換回転速度の前後で前記バルブユニットを全閉状態より全開状態へとあるいはこの逆へと切換えることになる。
【０００６】
この場合に、２つのトルクの山の間はトルクの谷となるので、例えばアイドル状態より全開加速を行い、エンジン回転速度が、トルクの第１の山のピークを迎えるときのエンジン回転速度より、トルクの第２の山のピークを迎えるときのエンジン回転速度へと推移するとき、トルクが一時的に低下する特性となり、運転性が悪くなる。この場合であれば、トルクはエンジン回転速度に対して直線的な特性となるのが理想的であるところ、このように途中でトルクが低下する（トルク段差が生じる）と、失速感が生じてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、コレクタ容量調整弁の全閉状態と全開状態の間に中間状態を作り、エンジンのアイドル状態よりエンジンの回転速度が増加するにつれてコレクタ容量調整弁を閉状態より中間状態へ、さらに中間状態より全開状態へと切換えることにより、トルク段差を解消して、低回転から高回転までなめらかなトルク特性を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸気コレクタに一旦溜めた空気を分岐部を介して各気筒の吸気ポートに導くようにしたエンジンにおいて、複数の気筒群と、各気筒群毎に独立した吸気コレクタと、前記独立した吸気コレクタとは別体の第３の吸気コレクタと、この第３の吸気コレクタと前記独立した吸気コレクタとを接続する連通路と、この連通路の流路面積を調整し得るコレクタ容量調整弁と、このコレクタ容量調整弁をエンジンのアイドル状態よりエンジンの回転速度が増加するにつれて全閉状態より中間状態へ、さらに中間状態より全開状態へと切換えるコレクタ容量調整弁制御手段とを備える。
【０００９】
また、本発明は、吸気コレクタに一旦溜めた空気を分岐部を介して各気筒の吸気ポートに導くようにしたエンジンにおいて、全気筒に対して１つの第１吸気コレクタと、この吸気コレクタとは別体の第２吸気コレクタと、この第２吸気コレクタと前記第１吸気コレクタとを接続する連通路と、この連通路の流路面積を調整し得るコレクタ容量調整弁と、このコレクタ容量調整弁をエンジンのアイドル状態よりエンジンの回転速度が増加するにつれて全閉状態より中間状態へ、さらに中間状態より全開状態へと切換えるコレクタ容量調整弁制御手段とを備える。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、次のようにトルクの３つの山が生成される。
【００１１】
（１）コレクタ容積調整弁を全閉状態とすることで、例えば６気筒エンジンでは独立のコレクタを有する場合の共鳴過給効果に伴うトルクの第１の山が、また例えば４気筒エンジンでは独立のコレクタを有しなくても共鳴過給効果に伴うトルクの第１の山が低回転速度側に生成される。
【００１２】
（２）コレクタ容積調整弁を全開状態とすることで、コレクタ容積が２つの独立した吸気コレクタと第３の吸気コレクタを合計した値へと拡大され、このコレクタ容積の拡大による吸気慣性効果に伴う第２のトルクの第２の山が高回転速度側に生成される。
【００１３】
（３）コレクタ容積調整弁を全閉状態と全開状態との間の中間状態とすることで、トルクの第１の山とトルクの第２の山との間を埋める、トルクの第３の山が生成される。
【００１４】
従って、コレクタ容量調整弁をエンジンのアイドル状態よりエンジンの回転速度が増加するにつれて全閉状態より中間状態へ、さらに中間状態より全開状態へと切換えることで、これらトルクの３つの山、つまり第１の山より第３の山へ、第３の山より第２の山へと乗り移るようにしてトルクが３段階で発生するので、第１の山と第２の山しかない２段階の山を乗り移る場合よりトルクの変化が滑らかとなり、アイドル状態からの全開加速時に望みのトルクがスムーズに得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は独立吸気コレクタを有するＶ型６気筒エンジンの概略平面図、図２は同エンジンの概略立面図である。ここで、両図では吸気コクレタ６の幅（図２における左右の幅と図１における上下の幅）が一致していないが、これは図１においては吸気コレクタ２、３との位置関係を明確するためであり、同様に図１においては、吸気コクレタの内側は分岐通路４ａ〜４ｆがよくわかるように透視させて示している。
【００１７】
ほぼ箱形のエンジン本体１には図２にも示したように紙面を貫く方向に気筒列が並んでいる。このエンジン本体２に対して左右方向外側に少し離れて、気筒列に平行な箱形状に形成される２つの吸気コレクタ（この吸気コレクタを以下「メインコレクタ」という。）２、３が独立に配置され、所定の容積を有する独立の各メインコレクタ２、３からは分岐吸気通路が各気筒の吸気ポートへと延びている。すなわち、図２においてエンジン本体１の左側壁１ａに一方の気筒群の吸気ポートが並んで開口し、この吸気ポートに分岐吸気通路４ａ、４ｂ、４ｃの一端が接続され、他端はメインコレクタ２のエンジン本体１側の側壁２ａに開口し、同様にして、エンジン本体１の右側壁１ｂに他方の気筒群の吸気ポートが並んで開口し、この吸気ポートに分岐吸気通路４ｄ、４ｅ、４ｆの一端が接続され、他端はメインコレクタ３のエンジン本体１側の側壁３ａに開口する。
【００１８】
この場合、一方の気筒群と他方の気筒群とはそれぞれの気筒群の各気筒の点火時期が連続せず、吸気弁の開時期がオーバーラップしない（従って吸気干渉を生じない）関係にある。なお、図１において各気筒の分岐吸気通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに装着されているのは燃料噴射弁２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄである。
【００１９】
独立した２つのメインコレクタ２、３の上方には図２にも示したように別体でもう一つの吸気コレクタ（この吸気コレクタを以下「サブコレクタ」という。）６が設けられ、メインコレクタ２、３とサブコレクタ６（第３の吸気コレクタ）の間には両コレクタを連通させてコレクタ容積を拡大するための連通路が設けられる。すなわち、メインコレクタ２の左端からメインコレクタ３の右端までをほぼ覆う幅を有する平板状のサブコレクタ６が、メインコレクタ２、３より上下方向に所定の間隔を置いて設けられ、メインコレクタ２、３の上壁２ｂ、３ｂとサブコレクタ６の下壁６ａとを上下方向に貫いて、２個ずつ合計で４個の連通路７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが設けられ、その４つの連通路７ａ〜７ｄに各連通路７ａ〜７ｄを開閉するバタフライ型のコレクタ容積調整弁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが介装される。
【００２０】
このため、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄがすべて全閉状態にあるときには、独立吸気コレクタを有するエンジンとなり、一方のメインコレクタ２からは一方の気筒群の各吸気ポートへ空気が、他方のメインコレクタ３からは他方の気筒群の各吸気ポートへ空気が、それぞれ独立に供給される。これに対して、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄがすべて全開状態になると、コレクタ容積は、２つのメインコレクタ２、３の容積にサブコレクタ６の容積をすべて合計した値へと拡大し、この大容量を有する１つのコクレタより各気筒の吸気ポートへと空気が分配供給される。
【００２１】
各メインコレクタ２、３の前端部（図１で左端部）には、エンジンコントローラ３１からの電気信号を受けてスロットルアクチュエータ１５、１６により駆動される吸気絞り弁１３、１４を介装したスロットルチャンバ１１、１２が気筒群毎に独立に接続される。
【００２２】
各スロットルチャンバ１１、１２はそれぞれ連結部材（図示しない）を介して１個のサージタンク１８に接続されている。気筒列（図１では左右方向）に直交する方向に長く形成されたサージタンク１８にはその前壁に一本の吸気管１９が接続され、この吸気管１９の上流端部にエアクリーナ（図示しない）が接続され、エアクリーナの下流に吸入空気流量を計測するエアフローメータ３２が介装されている。
【００２３】
ここで、一方のメインコレクタ２からサージタンク１８までを結ぶ吸気通路と、他方のメインコレクタ３からサージタンク１８までを結ぶ吸気通路とは同一長さを有する。
【００２４】
また、スロットルチャンバ１１、１２のすぐ下流で２つのメインコレクタ２、３を接続する連通路２０が設けられている。これは、特に吸入吸気流量が少ないときに２つのメインコレクタ２、３間の圧力差をなくすためのものである。すなわち、吸気絞り弁１３、１４には開度バラツキを避けることができないので、この連通路２０がないと、吸気絞り弁１３、１４の開度バラツキに応じた圧力差が低流量域で生じてしまうのであるが、連通路２０によりこの圧力差をなくすことできる。
【００２５】
一方、エンジンには図１に示したように作動角一定のまま吸気弁用カムの位相を連続的に制御し得る吸気バルブタイミングコントロール機構（以下、「ＶＴＣ機構」という。）４１を備える。吸気弁用カムシャフト及びクランクシャフトの各前部にはそれぞれカムスプロケット、クランクスプロケットが取り付けられ、これらスプロケットにタイミングチェーンを掛け回すことで、吸気弁用カムシャフトがエンジンのクランクシャフトにより駆動されるのであるが、このカムスプロケットと吸気弁用カムシャフトとの間にＶＴＣ機構４１が設けられている。
【００２６】
ＶＴＣ機構４１では、ＶＴＣ機構アクチュエータに信号を与えないとき、吸気弁用カムシャフトが最遅角位置にあり、ＶＴＣ機構アクチュエータに与える制御量を増やすほどカムスプロケットに対して吸気弁用カムシャフトが進角側に回転するようになっている。この吸気弁用カムシャフトの回転角を以下「カム位相」という。
【００２７】
カム位相つまり吸気弁の開閉時期を変えると燃焼室に残留する不活性ガス量が変化する。燃焼室内の不活性ガス量が増えるほどポンピングロスが減って燃費がよくなるので、運転条件によりどのくらいの不活性ガスが燃焼室内に残留したらよいかを目標カム位相にして予め定めており、エンジンコントローラ３１ではそのときの運転条件（エンジンの負荷と回転速度）より目標カム位相を演算し、フェーズセンサ３３により検出される実カム位相がこの目標カム位相と一致するようにＶＴＣ機構アクチュエータを介してカム位相を制御する。
【００２８】
ポジションセンサ３４からのエンジン回転速度の信号、アクセルセンサ３５からのアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）の信号、エアフローメータ３２からの吸入空気流量の信号も入力されるエンジンコントローラ３１では、アクセル開度とエンジン回転速度に応じた目標のエンジントルクが得られるように一対の吸気絞り弁１３、１４の開度と気筒毎の燃料噴射弁２１ａ〜２１ｆからの燃料噴射量とを制御すると共に、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを用いて吸気制御を行い、所定の回転域に限ってはこの吸気制御にＶＴＣ機構４１を併せて用いる。
【００２９】
ここで、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを用いての吸気制御及び所定の回転域に限られるがＶＴＣ機構４１を併せた吸気制御を図３を参照して説明する。
【００３０】
図３において横軸はエンジン回転速度で、エンジン回転速度を変化させたとき、全負荷時のトルクがどうなるかを縦軸に示している。
【００３１】
まず、細実線は独立吸気コレクタでない場合、つまり本実施形態のメインコレクタ２、３の容積を合計した容積を有する１つの吸気コクレタを備える場合（本発明との比較例）の特性であり、これに対して太実線は、本実施形態においてコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄをすべて全閉としている場合、つまりサブコレクタ６は存在せず、独立のメインコレクタ２、３のみを有する場合の特性である。メインコクレタを気筒群毎に独立にしたとき、低回転速度域において比較例よりも高いトルクの山が生じ、それより高回転側になると比較例よりもトルクが却って減少し、最高回転速度域で再び比較例よりもトルクが大きくなっていることがわかる。
【００３２】
ここで、気筒群毎に独立の吸気コレクタとしたとき低回転速度域に良好なトルクの山が生じるのは、いわゆる共鳴過給による効果である。共鳴過給のメカニズムは、各気筒が作った圧力波が吸気系全体を加振し、その結果、吸気系に生じた圧力脈動が各気筒に影響するものである。すなわち、吸気系（吸気コレクタより上流すべて）は吸気コレクタにおいて所定の周波数で加振されている。この周波数が吸気系の固有振動数に近いとき、吸気コレクタ内に大きな圧力脈動を生じる。
【００３３】
実用的な効果が得られるのは、図示のように低回転速度域においてである。高回転速度になるほど同調によって生じる圧力脈動の振幅が小さくなり、効果は小さくなる。
【００３４】
ここで、共鳴過給効果の大きさは、吸気コレクタ内の脈動の大きさの影響を受け、吸気コレクタの容積が大きいほど、またそれにつながるシリンダ数が多いほど脈動は弱まり、より上流へ伝播する圧力波が弱くなり、共鳴過給効果が小さくなる。このことから６気筒エンジンでは吸気コレクタを２つに分けてそれにつながるシリンダ数を半分にすることで、大きな共鳴過給の効果を得ることができるといわれており、本実施形態でもＶ型６気筒エンジンに対して独立にメインコレクタ２、３を持たせることで（このときコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄは全閉状態）、低回転速度側にトルクの山を得ている。
【００３５】
次に、図３において太い一点鎖線は、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄをすべて全開としている場合、つまり独立のメインコレクタ２、３とサブコレクタ６とを合計した大きなコレクタ容量を有する場合の特性である。このとき、比較的高回転速度側に大きなトルクの山が生じている。これは、そのサイクルの吸気行程始めに吸気によって生じた大気圧より低い圧力（以下「負圧」という。）の波の反射を利用するいわゆる吸気慣性による効果である。すなわち、吸気行程の初期に、吸気管内の吸気弁付近の空気はシリンダから吸われてそこに負圧が生じる。この負圧は吸気管内を伝わり大気側（または吸気コレクタ側）に達する。そこで負圧波は逆位相の正圧波として反射され吸気弁側に伝播する。吸気行程後半に（ＢＤＣ以後）にピストンが上昇し、シリンダ内に一旦吸入した新気を吸気管に吹き返してしまう。そのタイミングに反射されて返ってきた正圧波が吸気弁位置に到達すると、吹き返しが抑制され体積効率が向上する。これが吸気慣性効果である。
【００３６】
吹き返しを抑えるには吸気管内の圧力脈動が以下の条件を満たせばよい。すなわち、
▲１▼吸気弁の閉時期が適切であること。すなわち、吸気下死点（ＢＤＣ）後の吸気弁位置に正圧波がくることと、吸気弁が開いている間その正圧が持続することとである。
【００３７】
▲２▼正圧波の大きさが十分であること。すなわち、正圧波の大きさがシリンダ内の圧力上昇を上回らなければならなない。
【００３８】
上記▲１▼、▲２▼の条件が共に満たされれば吸気下死点後もシリンダ内に新気が流入する。
【００３９】
吸気慣性効果の生じるエンジン回転速度は吸気管を長くして細くするほど、また吸気弁閉時期を早くするほど低回転速度側に移り、この逆にすれば高回転速度側に移動するといわれており、本実施形態では、ＶＴＣ機構４１を用いて吸気弁閉時期を遅らせ、高回転速度側に吸気慣性効果に伴うトルクの山を生成させている。
【００４０】
また、吸気慣性効果の大きさは、吸気コレクタ内の脈動の大きさの影響を受け、吸気コレクタの容積が大きいほど吸気慣性効果が強まるといわれており、本実施形態のように、サブコレクタ６を別体で設けてコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄをすべて全開にして２つのメインコレクタ２、３とサブコレクタ６をあわせたコレクタ容積へと拡大することで、大きな吸気慣性効果を得ており、高いトルクの山が出現している。
【００４１】
このように、低回転速度域ではコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄをすべて全閉状態にし、高回転速度域になるとコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄをすべて全開にすることで、低回転速度側には独立した２コレクタ化による共鳴過給効果に伴うトルクの山（第１の山）と高回転速度側には大容量１コレクタ化による吸気慣性効果に伴うトルクの山（第２の山）との２つのトルクの山を得ることができる。
【００４２】
しかしながら、全負荷時のトルク特性としては低回転速度側から高回転速度側までトルクが直線的に変化するのが理想であり、このように２つのトルクの山の間にトルクの谷ができると、この回転速度域を通過するときにトルク不足を生じることになり、運転性が悪くなる。
【００４３】
そこで、本発明者は、トルクの谷ができる回転速度域で、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄをすべて半開とすると共に、吸気弁閉時期を、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄの全開時より進角させることで、２つの山（第１の山と第２の山）の間の谷をなくすように盛り上がる太い二点鎖線で示すトルクの山（第３の山）が得られた。
【００４４】
この効果が得られたのは、図４に示す吸気ポート内圧力の状態からもわかるように、トルクの谷ができる回転速度域で、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄが全開状態より半開状態になると吸気コレクタ内脈動の振幅が増加し、このコレクタ内脈動振幅の増加により吸気弁閉時期の脈動圧（ポート圧力）が増幅され充填効率が向上したためである。すなわち、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを半開とすることでコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄの全開時より吸気慣性効果が低下する分トルクの山が低くなり、かつ吸気弁閉時期をコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄの全開時より進角させることでトルクがピークを採るエンジン回転速度が低回転側に移動し、これらにより２つのトルクの山の間の谷を埋めるように第３のトルクの山を程良く納めることができた。従って、低回転速度側より太い実線の山（第１の山）、太い二点鎖線の山（第３の山）、太い一点鎖線の山（第２の山）の３つの山の包絡線をたどらせれば、より直線的なトルク特性に近づくのであり、２つの山（第１の山と第２の山）の間の谷の回転速度域においてトルク不足が生じることがなくなる。
【００４５】
さて、上記３つの山の包絡線をたどらせるには、図示のように太い実線で示す低回転速度域での第１の山と、二点鎖線で示す第３の山とが交差する回転速度を第１切換回転速度Ｎ１、二点鎖線で示す第３の山と一点鎖線で示す第２の山とが交差する回転速度を第２切換回転速度Ｎ２として、また、太い一点鎖線で示す第２の山と、太い実線で示す高回転速度域での第１の山とが交差する回転速度を第３切換回転速度Ｎ３として定め、次のようにコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄと吸気弁閉時期とを制御すればよい。
【００４６】
〈１〉エンジン回転速度＜Ｎ１のとき
コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全閉状態とする。
【００４７】
〈２〉Ｎ１≦エンジン回転速度＜Ｎ２のとき
コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを半開状態とする。
【００４８】
吸気弁閉時期を〈３〉のときよりも進める。
【００４９】
〈３〉Ｎ２≦エンジン回転速度＜Ｎ３のとき
コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全開状態とする。
【００５０】
吸気弁閉時期を遅らせる。
【００５１】
〈４〉Ｎ３≦エンジン回転速度のとき
コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全閉状態とする。
【００５２】
なお、〈１〉、〈４〉の回転速度域のときには、吸気弁閉時期をどうするかは記載していないが、これはこの回転速度域において吸気弁閉時期は共鳴過給効果に関係しないからである。これを逆にいえば、〈１〉、〈４〉の回転速度域のときには燃費向上の観点と〈２〉、〈３〉の回転速度域での吸気制御とのつながりを考慮して吸気弁閉時期を設定すればよい。
【００５３】
それでは、アイドル状態より全開加速を行ったときに、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄとＶＴＣ機構４１を用いてのカム位相とをどのように制御するのかをモデル的に図５に示す。
【００５４】
図５においてそれまでアイドル回転を行っていた状態よりｔ１のタイミングでアクセルペダルを一杯にまで踏み込むと、これを受けてスロットルモータ１５、１６が吸気絞り弁１３、１４をほぼステップ的に全開位置へと動かし（図５第２段目参照）、これにより燃料噴射量が増えてエンジン出力が増すので、エンジン回転速度がアイドル回転速度よりほぼ直線的に上昇するものとする。
【００５５】
アイドル状態ではコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄは全閉状態である。エンジン回転速度が上昇して第１切換回転速度Ｎ１に達するｔ３のタイミングでコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを半開状態へとステップ的に切換え、エンジン回転速度がさらに上昇して第２切換回転速度Ｎ２に達するｔ４のタイミングになるとコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全開状態へとステップ的に切換え、エンジン回転速度が一段と上昇して第３切換回転速度Ｎ３に達するｔ５のタイミングからはコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全閉状態に戻す（図５第３段目の実線参照）。
【００５６】
一方、アイドル状態ではＶＴＣ機構４１は初期状態、つまりカム位相は最遅角位置にある。吸気絞り弁１３、１４をｔ１で全開へと駆動したことを受けて、ｔ２よりｔ３の間の回転速度域では最良の燃費が得られるようにＶＴＣ機構４１を用いてカム位相を進角側に動かす。ｔ４よりｔ５までの回転速度域では図３に示した大容量１コレクタ化による吸気慣性効果が得られるようにカム位相を遅角側に動かし、その手前のｔ３よりｔ４までの回転速度域では、図３に示したように太い二点鎖線で示す第３の山が太い実線で示す低回転速度での第１の山と一点鎖線で示す第２の山の間の谷を埋めるように、ｔ４よりｔ５までの回転速度域より進角側に制御する。また、ｔ５より大きな回転速度域になると、再び最良の燃費が得られるようにＶＴＣ機構４１を用いてカム位相を遅角側に動かす。
【００５７】
結果として、カム位相は、ｔ２で大きく進角された後、エンジン回転速度の上昇に合わせて遅角側に向かうことになる（図５最下段参照）。ただし、図はあくまでモデルであり、このように必ずしも一直線となるものではない。
【００５８】
エンジンコントローラ３１により行われるコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄの切換制御を図６のフローチャートにより詳述する。
【００５９】
図６においてステップ１ではエンジン回転速度Ｎｅを読み込む。ステップ２、３、４では、エンジン回転速度Ｎｅと切換回転速度Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３との比較によりエンジン回転速度Ｎｅが上記〈１〉〜〈４〉のいずれの回転速度域にあるかをみる。上記〈１〉の回転速度域にあればステップ５に進んでコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全閉状態とし、上記〈２〉の回転速度域にあればステップ６に進んでコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを半開状態とし、上記〈３〉の回転速度域にあればステップ７に進んでコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全開状態とし、上記〈４〉の回転速度域にあればステップ８に進んでコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全閉状態とする。
【００６０】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
【００６１】
本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、次のようにトルクの３つの山が生成される。
【００６２】
（１）コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全閉状態とすることで、６気筒エンジンでは独立のメインコレクタ２、３を有する場合の共鳴過給効果に伴うトルクの第１の山が低回転速度側に生成される（図３において太い実線で示す低回転速度域におけるトルクの山を参照）。
【００６３】
（２）コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全開状態とすることで、コレクタ容積が２つの独立したメインコレクタ２、３とサブコレクタ（第３の吸気コレクタ）６を合計した値へと拡大され、このコレクタ容積の拡大による吸気慣性効果に伴う第２のトルクの第２の山が高回転速度側に生成される（図３において太い一点鎖線で示すトルクの山を参照）。
【００６４】
（３）コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全閉状態と全開状態との間の中間状態である半開状態とすることで、トルクの第１の山とトルクの第２の山との間を埋める、トルクの第３の山が生成される（図３において太い二点鎖線で示すトルクの山を参照）。
【００６５】
従って、コレクタ容量調整弁８ａ〜８ｄをエンジンのアイドル状態よりエンジンの回転速度が増加するにつれて全閉状態より半開状態へ、さらに半開状態より全開状態へと切換えることで（図６参照）、これらトルクの３つの山、つまり図３において太い実線で示す低回転速度域での第１の山より、太い二点鎖線で示す第３の山へ、第３の山より、太い一点鎖線で示す第２の山へと乗り移るようにしてトルクが３段階で発生するので、第１の山と第２の山しかない２段階の山を乗り移る場合よりトルクの変化が滑らかとなり、アイドル状態からの全開加速時に望みのトルクがスムーズに得られる。
【００６６】
また、本実施形態（請求項４に記載の発明）によれば、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全開状態とするときに、吸気弁閉時期を遅角側に制御するので（上記〈３〉参照）、吸気慣性効果に伴うトルクの第２の山のピーク位置を高回転速度側の望みの位置に出現させることができる。
【００６７】
また、本実施形態（請求項５に記載の発明）によれば、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを半開状態とするときに、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全開状態とするときよりも吸気弁閉時期を進角側に制御するので（上記〈２〉参照）、トルクの第３の山のピーク位置をトルクの第２の山のピークに対してより低回転速度側の望みの位置に出現させることができる。
【００６８】
また、本実施形態（請求項６に記載の発明）によれば、吸気弁閉時期の進角量を、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全閉状態とするときに低回転側に出現するトルクの第１の山と、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを全開状態とするときに高回転側に出現するトルクの第２の山との間の谷を、コレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを半開状態とするときに出現するトルクの第３の山が埋めるように制御するので、トルクの第１の山からトルクの第３の山へと、またトルクの第３の山よりトルクの第２の山へと乗り移る際のトルクの段差を滑らかにすることができる。
【００６９】
また、本実施形態（請求項１０に記載の発明）によれば、独立したメインコレクタ２、３より各気筒の吸気ポートに導かれる空気の流れを阻害しない位置にコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄを設けている。すなわち、図２においてコレクタ容積調整弁８ａ、８ｂ、８ｃ８ｄが半開状態にあり、この半開状態のコレクタ容積調整弁８ａ、８ｂをメインコレクタ２よりサブコレクタ６に向けてあるいは半開状態のコレクタ容積調整弁８ｃ、８ｄをメインコレクタ３よりサブコレクタ６に向けて空気が流れるとすれば、この半開状態のコレクタ容積調整弁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄによって圧力損失が生じることになる。ところが、実際にはメインコレクタ２に蓄えられた空気は分岐吸気通路４ａ、４ｂ、４ｃを通ってメインコクレタ２の右下方に位置する吸気ポートへとあるいはメインコレクタ３に蓄えられた空気は分岐吸気通路４ｄ、４ｅ、４ｆを通ってメインコクレタ３の左下方に位置する吸気ポートへと流入するので、この空気流れの途中にコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄが存在しておらず、従ってコレクタ容積調整弁８ａ〜８ｄの半開状態での圧力損失を避けることができている。これに対してバルブユニットが吸気流れの途中に存在する従来装置によれば、バルブユニットを半開状態とするとき圧力損失が生じてしまう。
【００７０】
図７、図８は本発明を直列４気筒エンジンに適用した第２実施形態で、それぞれ第１実施形態の図１、図２と対応する。図７、図８において図１、図２と同一部分には同一の符号を付けてその説明を省略する。
【００７１】
ほぼ箱形のエンジン本体１には図８にも示したように紙面を貫く方向に気筒列が並んでいる。このエンジン本体２に対して右方向外側に少し離れて、気筒列に平行な箱形状に形成される１つだけの吸気コレクタ（第１吸気コレクタ）５１が配置され、所定の容積を有する吸気コレクタ５１からは専用の分岐吸気通路が各気筒の吸気ポートへと延びている。すなわち、図８においてエンジン本体１の右側壁１ｂに気筒群の吸気ポートが並んで開口し、この吸気ポートに分岐吸気通路５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの一端が接続され、他端は吸気コレクタ５１のエンジン本体１側の側壁５１ａに開口する。
【００７２】
吸気コレクタ５１の上方には図８にも示したようにさらにもう一つの吸気コレクタ（第２吸気コレクタ）５３が設けられ、２つの吸気コレクタ５１、５２との間は１つの連通路５４により接続され、その連通路５４にその連通路５４を開閉するバタフライ型のコレクタ容積調整弁５５が介装される。
【００７３】
さて、４気筒エンジンではＶ型６気筒エンジンよりコレクタ容積が一般的に小さいので、吸気コレクタを２つ独立に設けくなくても、共鳴過給効果に伴うトルクの第１の山が低回転速度側に生成される。つまり、図３において太い実線で示した特性はＶ型６気筒エンジンでは２つの独立したメインコレクタ２、３とすることによって初めて得られるのであるが、このＶ型６気筒エンジンよりコレクタ容積の小さな直列４気筒エンジンでは、１つの吸気コレクタ５１のみでも、図３において太い実線で示した特性が得られる。
【００７４】
また、上記〈１〉〜〈４〉と同様にコレクタ容積調整弁５４と、ＶＴＣ機構４１を用いたカム位相とを制御することで、図３において太い一点鎖線で示すトルクの第２の山と、同じく太い二点鎖線で示すトルクの第３の山とが生成される。
【００７５】
従って、第２実施形態でも、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００７６】
第１実施形態では、メインコレクタとサブコレクタの連通路が２つ、つまりコレクタ容積調整弁が２つである場合で説明したが、メインコレクタとサブコレクタの連通路、つまりコレクタ容積調整弁は少なくとも１つあればよい。第２実施形態では連通路が１つ、つまりコレクタ容積調整弁が１つである場合で説明したが、２以上設けてもかまわない。
【００７７】
第１実施形態では気筒群が２つの場合で説明したが、これに限られるものでない。
【００７８】
第１実施形態では中間状態が半開状態である場合で説明したが、これに限られるものでない。
【００７９】
第１実施形態ではＶ型６気筒エンジンで、また第２実施形態では直列４気筒エンジンで説明したが、これに限られるものでない。
【００８０】
第１実施形態では、４つあるコレクタ容積調整弁をすべて半開状態とする場合で説明したが、これに限られるものでない。例えば４つのコレクタ容積調整弁のうちいずれか２つを全閉とし、残り２つを全開とすることでも、同様の作用効果が得られる（請求項８に記載の発明）。
【００８１】
また、図５第三段目において破線で示したように、ｔ３よりｔ４までのエンジン回転速度域でコレクタ容量調整弁８ａ〜８ｄをエンジン回転速度の増加に応じて全閉状態より全開状態へと連続的に動かすことで、第１の山より第２の山へと乗り移る途中の全負荷トルクの変化をより滑らかにすることができる（請求項９に記載の発明）。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の独立吸気コレクタを有するＶ型６気筒エンジンの概略平面図。
【図２】同じく独立吸気コレクタを有するＶ型６気筒エンジンの概略立面図。
【図３】エンジン回転速度に対する全負荷時のトルク特性図。
【図４】吸気ポート内圧力の波形図。
【図５】アイドル状態から全開加速を行ったときの作用を説明するための波形図。
【図６】コレクタ容積調整弁の切換制御を説明するためのフローチャート。
【図７】第２実施形態の１つの吸気コレクタを有する直列４気筒エンジンの概略平面図。
【図８】同じく１つの吸気コレクタを有する直列４気筒エンジンの概略立面図。
【符号の説明】
２、３  メインコレクタ（独立した吸気コレクタ）
６  サブコレクタ（第３の吸気コレクタ）
７ａ〜７ｄ  連通路
８ａ〜８ｄ  コクレタ容積調整弁
１３、１４  吸気絞り弁
３１  エンジンコントローラ
３４  ポジションセンサ
４１  ＶＴＣ機構（可変動弁装置）
５１  吸気コレクタ（第１吸気コレクタ）
５３  吸気コクレタ（第２吸気コレクタ）
５４  連通路
５５  コレクタ容積調整弁
【図１】
2004204807.tif 000003
【図２】
2004204807.tif 000004
【図３】
2004204807.tif 000005
【図４】
2004204807.tif 000006
【図５】
2004204807.tif 000007
【図６】
2004204807.tif 000008
【図７】
2004204807.tif 000009
【図８】
2004204807.tif 000010