(57)【要約】【課題】複数のシリンダを有する内燃機関に吸入される吸入空気の空気量の検出精度を向上させると共に、前記空気量を検出する空気量検出部に対する汚れの付着を防止する。【解決手段】吸気装置１０は、エンジン１４を構成する第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄにインテークマニホールド３４の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄがそれぞれ接続されると共に、前記インテークマニホールド３４の集合管３８に、スロットルバルブ４０を有するスロットルボディ４２が接続されている。スロットルバルブ４０の下流側となる集合管３８と、前記第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄとの間にはバイパス配管５６が接続されている。インテークマニホールド３４の内部を流通する吸入空気の一部が、バイパス配管５６へと分流して流通し、前記バイパス配管５６に設けられたエアフローメータ７０によって前記吸入空気の空気量が検出される。【選択図】図２
2005307890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を構成する本体部に接続される複数に分岐した分岐管と集合管とを有する吸気マニホールドを備え、前記集合管に接続された絞り弁を開閉させることにより、前記吸気マニホールドの主吸気通路を通じて前記内燃機関に吸入される吸入空気の空気量を調整し、前記空気量に応じた噴射量となる燃料が噴射される内燃機関の吸気装置において、
前記吸気装置は、
前記主吸気通路と別個に設けられ、前記分岐管に対応するように複数に分岐して形成された分岐部と、前記分岐部が纏められた集合部とを有し、前記分岐部が前記分岐管にそれぞれ接続されて前記主吸気通路と連通する副吸気通路と、
前記副吸気通路に設けられ、前記内燃機関に吸入される吸入空気の空気量を検出する空気量検出部と、
を備え、
前記副吸気通路の分岐部が、前記主吸気通路における前記絞り弁の下流側に接続されることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記副吸気通路の分岐部には、前記空気量検出部がそれぞれ配設されることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記空気量検出部の数は、前記吸気マニホールドの分岐部の数より少ないことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記副吸気通路の集合部は、前記吸気マニホールドにおける絞り弁の上流側に接続されることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
前記吸気マニホールドの主吸気通路と副吸気通路との間には、該副吸気通路と主吸気通路とを互いに連通する連通路が形成され、前記副吸気通路には、前記連通路を介して前記主吸気通路を流通する吸入空気の圧力と、前記副吸気通路を流通する吸入空気の圧力とが略均等となるように保持する圧力調整機構を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に吸入空気を吸入させるための内燃機関の吸気装置に関し、一層詳細には、前記吸入空気の空気量を測定することが可能な空気量検出部を有する内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両等に用いられる内燃機関には、燃焼室となるシリンダに対して吸入エアを吸入するための吸気マニホールドが接続され、前記吸気マニホールドが接続されるシリンダの吸気ポートには、前記シリンダと吸気マニホールドとの間の連通状態を切り換え可能な吸気弁が設けられている。そして、前記吸気弁が開弁することにより、前記吸気マニホールドを介してシリンダの内部に吸入エアが吸入される。
【０００３】
この吸気マニホールドには、該吸気マニホールドの内部に流通する吸入エアの流量（空気量）を調整するためのスロットルバルブが設けられ、前記スロットルバルブを開閉動作させることにより、シリンダの内部に吸入される吸入エアの空気量を調整している。スロットルバルブの上流側には、吸気マニホールド内を流通する吸入エアの空気量を測定検出する手段として空気流量センサが設けられ、前記空気流量センサによって検出された検出信号が制御回路へと出力され、前記検出信号からシリンダ内に吸入される吸入エアの空気量（質量又は体積）が演算される。その後、前記空気量に対して内燃機関の運転状態に応じた最適な燃料噴射量が演算され、前記制御回路で算出された結果に基づいて制御信号が燃料噴射装置へと出力されてシリンダの内部に燃料が噴射される。
【０００４】
このような測定手段を有する吸気装置では、シリンダ内に吸入される吸入エアの空気量を検出するための空気流量センサがスロットルバルブより上流側に設けられているため、例えば、車両を急加速させる際に前記スロットルバルブを急速に開状態とした場合に、実際にシリンダの内部に吸入される吸入エアに加えて、負圧状態にある吸気マニホールドの内部を充填するための吸入エアが該吸気マニホールドの内部へと導入される。これにより、空気流量センサによって検出される空気量が、実際にシリンダに吸入される吸入エアと、吸気マニホールドの内部に充填される吸入エアとが合算されたものとなる。
【０００５】
このため、前記空気流量センサとは別個に吸気マニホールドに、例えば、圧力センサ等の検出装置を設け、前記検出装置によって前記吸気マニホールドの内の吸入エアの圧力値等を検出することにより、前記吸気マニホールドの内部に充填された空気量を推定し、前記空気流量センサによって検出された全空気量から減算することにより、実際にシリンダへと吸入される吸入エアの空気量を推定してエンジン制御を行っている。
【０００６】
しかしながら、上述した測定手段を有する吸気装置では、シリンダに吸入される吸入エアの空気量が、スロットルバルブの上流側に設けられた空気流量センサによって検出された空気量に基づいて推定されたものであるため、実際にシリンダに吸入される空気量を正確に把握することができず、前記空気量に基づいて行われる燃料の噴射量を高精度に制御することができないという問題がある。
【０００７】
また、空気流量センサは、吸気マニホールドにおけるスロットルバルブの上流側に設けられているため、前記空気流量センサによって吸入エアの空気量を検出するタイミングと、吸気弁を開動作させて前記吸入エアが燃料と共にシリンダの内部に吸入されるタイミングとの間に時間差が生じることとなる。
【０００８】
さらに、吸気マニホールドの内部に充填される空気量を推定するために圧力センサ等の検出装置を設ける必要があるため、測定手段を有する吸気装置全体の製造コストが高騰してしまう。
【０００９】
このような課題を解決するため、吸気マニホールドにおいてスロットルバルブの上流側と下流側にそれぞれ空気量を検出するためのセンサ部を設け、この一組のセンサ部によってエンジンに吸入される空気量の測定を行っている吸気装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１２０４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、特許文献１に係る従来技術においては、スロットルバルブを開閉動作させた際に該スロットルバルブの下流側の吸入エアの流れが乱れることがあるため、前記スロットルバルブにおける下流側に設けられたセンサ部によって正確な吸入エアの空気量を測定することが困難な場合が生じる。
【００１２】
また、前記スロットルバルブの下流側には、エンジンの燃焼室内で発生した未燃焼ガスが、吸気バルブの開弁時に吸気ポートを通じて吸気ポート内に進入することがあると共に、排気ガスの内部に含まれる有害成分の除去を目的として前記排気ガスを再度内燃機関へと再循環させる排気ガス再循環制御を行う場合に、前記排気ガスを吸気ポートに還流させている。そのため、前記未燃焼ガスや排気ガスによってスロットルバルブの下流側に配設されたセンサ部の検出部位が汚れ、前記センサ部による検出精度が低下することが懸念される。
【００１３】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、複数のシリンダを有する内燃機関に吸入される吸入空気の空気量の検出精度を向上させると共に、前記空気量を検出する空気量検出部に対する汚れの付着を防止す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】
【００１４】
前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関を構成する本体部に接続される複数に分岐した分岐管と集合管とを有する吸気マニホールドを備え、前記集合管に接続された絞り弁を開閉させることにより、前記吸気マニホールドの主吸気通路を通じて前記内燃機関に吸入される吸入空気の空気量を調整し、前記空気量に応じた噴射量となる燃料が噴射される内燃機関の吸気装置において、
前記吸気装置は、
前記主吸気通路と別個に設けられ、前記分岐管に対応するように複数に分岐して形成された分岐部と、前記分岐部が纏められた集合部とを有し、前記分岐部が前記分岐管にそれぞれ接続されて前記主吸気通路と連通する副吸気通路と、
前記副吸気通路に設けられ、前記内燃機関に吸入される吸入空気の空気量を検出する空気量検出部と、
を備え、
前記副吸気通路の分岐部が、前記主吸気通路における前記絞り弁の下流側に接続されることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、内燃機関を構成する吸気マニホールドに、該吸気マニホールドの主吸気通路とは別個に副吸気通路を設け、前記副吸気通路には、吸気マニホールドの分岐管に接続される分岐部が形成されると共に、前記副吸気通路に設けられた空気量検出部によって該副吸気通路を流通する吸入空気の空気量を検出している。
【００１６】
従って、副吸気通路に設けられた空気量検出部を、内燃機関における吸気行程を特定するための検出手段（例えば、回転角度センサ）と併用することにより、複数に分岐した吸気マニホールドの分岐管を流通する吸入空気の空気量を、副吸気通路に設けられた空気量検出部によってそれぞれ検出することができる。そのため、内燃機関のより一層高精度な制御を行うことができる。
【００１７】
また、副吸気通路を介して空気量検出部を内燃機関により近接した位置に設けることが可能となるため、前記空気量検出部によって吸入空気の空気量が検出されるタイミングと、燃料が噴射された吸入空気が内燃機関に吸入されるタイミングとの間に生じる時間差の発生を抑制することができる。その結果、内燃機関により近接した位置に設けられた空気量検出部で吸入空気の空気量を検出し、前記空気量に基づいて最適な噴射量で燃料を噴射することが可能となるため、前記燃料の噴射量と吸入空気の空気量とからリアルタイムでの内燃機関の制御を行うことができる。
【００１８】
さらに、例えば、吸気マニホールドの内部に内燃機関からの未燃焼ガスや、排気ガスを再循環させて排気ガス再循環制御を行う際における排気ガスが、前記吸気マニホールドにおける絞り弁の下流側に流通する場合においても、吸入空気の空気量を検出するための空気量検出部が副吸気通路に設けられているため、前記吸気マニホールドの主吸気通路を流通する未燃焼ガス等によって空気量検出部に汚れ等が付着することを防止することができる。そのため、空気量検出部による検出精度の低下を阻止することができ、前記吸入空気の空気量を確実且つ高精度に検出することができる。
【００１９】
さらにまた、副吸気通路の分岐部に、空気量検出部をそれぞれ配設することにより、前記空気量検出部によって副吸気通路における複数の分岐部を流通する吸入空気の空気量をそれぞれ個別に独立して検出することが可能となる。そのため、内燃機関における吸気行程を特定するための検出手段が不要となり、部品点数及び製造コストの削減を図ることができると共に、吸気マニホールドの分岐管を通じて内燃機関に吸入される吸入空気の空気量をそれぞれ高精度に検出し、リアルタイムな内燃機関の制御を行うことができる。
【００２０】
またさらに、空気量検出部の数を、吸気マニホールドの分岐部の数より少なくすることにより、前記空気量検出部の数を抑制することによる吸気装置の製造コストの低減効果が得られる。
【００２１】
また、副吸気通路の集合部を、吸気マニホールドにおける絞り弁の上流側に接続することにより、例えば、吸気マニホールドの内部に内燃機関からの未燃焼ガスや、排気ガスを再循環させて排気ガス再循環制御を行う際に該排気ガスが、前記副吸気通路の内部に流通することがなく、空気量検出部が前記未燃焼ガス等に触れて汚れることがない。そのため、前記空気量検出部による検出精度の低下を防止することができ、吸入空気の空気量の検出を確実且つ高精度に行うことができる。
【００２２】
さらに、吸気マニホールドの主吸気通路と副吸気通路との間に、該副吸気通路と主吸気通路とを互いに連通する連通路を形成し、前記副吸気通路に圧力調整機構を備えるとよい。これにより、吸気マニホールドの主吸気通路を流通する吸入空気の圧力と、副吸気通路を流通する吸入空気の圧力とを常に略均等に保持することができるという利点がある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２４】
すなわち、吸気マニホールドにおける絞り弁より下流側に、主吸気通路とは別個に副吸気通路を設けると共に、前記副吸気通路を介して内燃機関により近接した位置に空気量検出部を設け、内燃機関における吸気行程を特定するための検出手段と前記空気量検出部とを併用することにより、吸気マニホールドの分岐管を流通する吸入空気の空気量を、副吸気通路に設けられた空気量検出部によって検出することができる。そのため、空気量検出部に要するコストの低減を図ることができると共に、前記空気量に基づいてより一層高精度な内燃機関の制御を行うことができる。
【００２５】
また、空気量検出部が副吸気通路に設けられているため、前記主吸気通路を流通する未燃焼ガス等によって空気量検出部に汚れ等が付着することが低減され、前記空気量検出部による検出精度の低下を阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る内燃機関の吸気装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２７】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を示す。なお、ここでは、複数のシリンダを有する多気筒エンジンに適用される吸気装置について説明する。
【００２８】
この吸気装置１０は、車両等に搭載される、例えば、４つの第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄ（図２参照）を有する多気筒のエンジン（内燃機関）１４に設けられている。このエンジン１４が搭載される車両としては、例えば、自動車や自動二輪車等が挙げられる。
【００２９】
エンジン１４は、図１及び図２に示されるように、エンジン本体（本体部）１６の内部に形成される複数の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄ（図２参照）にそれぞれ第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄ（図２参照）が軸線方向に沿って変位自在に設けられている。従って、前記第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄがストローク変位し、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの容積を変化させることによりエンジン１４における吸気、圧縮、燃焼、排気行程が行われる。そして、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄからコネクティングロッド２０及びクランクシャフト２２を介してエンジン１４の駆動力として出力される。なお、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄと第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄとからそれぞれ第１気筒Ｃ１、第２気筒Ｃ２、第３気筒Ｃ３及び第４気筒Ｃ４が構成されている（図２参照）。
【００３０】
また、エンジン１４における複数の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄには、それぞれ吸気ポート２４及び排気ポート２６が開口するように形成され、前記吸気ポート２４にはそれぞれ吸気バルブ２８が設けられ、一方、排気ポート２６にはそれぞれ排気バルブ３０が設けられている。そして、前記吸気ポート２４と排気ポート２６との間となる第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの上方には、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄ毎に点火プラグ３２が設けられている。
【００３１】
エンジン本体１６における第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの吸気ポート２４には、インテークマニホールド３４の下流側に形成された複数本の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄ（図２参照）がそれぞれ接続されている。この第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄは、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの数に対応した本数（４本）に枝状に分岐している。
【００３２】
また、前記インテークマニホールド３４の上流側には、前記複数の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄが纏められて集合した集合管３８が形成されている。換言すると、インテークマニホールド３４は、上流側に形成される単一の集合管３８から下流側に向かって複数の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄに分岐するように形成されている。この集合管３８には、所定容量を有するタンク部３９が形成されている。
【００３３】
そして、前記集合管３８の上流側には、アクセルペダル（図示せず）の操作に連動して開閉するスロットルバルブ（絞り弁）４０を含むスロットルボディ４２が設けられている。このスロットルボディ４２の上流側には、吸気管４４を介してエアクリーナ４６（図１参照）が設けられ、前記エアクリーナ４６を通じてインテークマニホールド３４に外部から吸入空気が取り込まれる。その際、前記エアクリーナ４６によって前記吸入空気に含有される塵埃等が好適に除去される。
【００３４】
エンジン１４の吸気行程において、スロットルバルブ４０が開状態となることにより、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄのストローク変位に伴う吸入負圧によって吸入空気が、スロットルボディ４２及びインテークマニホールド３４を通じて吸気ポート２４から第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄへと吸入される。
【００３５】
インテークマニホールド３４の内部には、吸入空気が流通する吸気通路（主吸気通路）４８が形成され、前記吸気通路４８は、集合管３８の内部に形成される集合通路５０と、第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄの内部にそれぞれ形成される分岐通路５２ａ〜５２ｄとから構成されている。吸気ポート２４に接続される第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄには、それぞれ燃料噴射弁として機能するインジェクタ５４（図１参照）が前記吸気ポート２４と対向するように配設されている。そして、図示しない制御部からの電気信号によってインジェクタ５４からインテークマニホールド３４の分岐通路５２ａ〜５２ｄに対して燃料が噴射される。
【００３６】
一方、インテークマニホールド３４には、集合管３８のタンク部３９と第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄとの間をバイパスするバイパス配管（副吸気通路）５６が接続されている。前記バイパス配管５６は、前記タンク部３９に接続され、該バイパス配管５６の上流側となる導入部５８と、前記第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄに対応して複数の枝状に分岐して形成され、下流側となるように前記第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄに配設される分岐部６０ａ〜６０ｄと、前記分岐部６０ａ〜６０ｄを集合させて導入部５８に導く集合部６２とからなる。
【００３７】
バイパス配管５６の一端部となる導入部５８の第１接続端部６４は、インテークマニホールド３４を構成する集合管３８のタンク部３９に接続され、前記バイパス配管５６の内部と集合管３８の集合通路５０とが連通した状態となる。
【００３８】
また、バイパス配管５６の他端部となる分岐部６０ａ〜６０ｄの第２接続端部６８は、それぞれインテークマニホールド３４を構成する第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄの管壁６６に接続され、前記バイパス配管５６の内部と第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄの分岐通路５２ａ〜５２ｄとがそれぞれ連通した状態となる。このバイパス配管５６を構成する導入部５８、分岐部６０ａ〜６０ｄ及び集合部６２は、インテークマニホールド３４を構成する集合管３８及び第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄより細管状に形成されている。
【００３９】
なお、バイパス配管５６における上流側となる第１接続端部６４は、前記タンク部３９に接続される場合に限定されるものではなく、前記第１接続端部６４が、前記インテークマニホールド３４の上流側となるスロットルボディ４２側に直接接続され、前記バイパス配管５６の下流側となる第２接続端部６８が、前記インテークマニホールド３４の下流側となるエンジン本体１６側に接続されていてもよい。
【００４０】
さらに、バイパス配管５６の導入部５８には、該バイパス配管５６の内部を流通する吸入空気の空気量を検出するためのエアフローメータ（空気量検出部）７０が配設されている。このエアフローメータ７０は、空気量検出部として機能すると共に、バイパス配管５６の内部を流通する吸入空気の流れが安定した層流状態となる位置に設けられている。なお、導入部５８の代わりにバイパス配管５６の集合部６２に前記エアフローメータ７０を設けるようにしてもよい。すなわち、エアフローメータ７０は、バイパス配管５６の内部を流通する吸入空気の流れが層流となり、前記吸入空気の空気量を確実に検出できる位置に設けられていればよい。
【００４１】
エアフローメータ７０は、例えば、シリコン基板にプラチナ薄膜が蒸着された検出部７２を有し、前記検出部７２の周囲に吸入空気が流通することにより、予め一定温度に保持されている前記検出部７２の温度が変化し、該検出部７２の温度を一定温に保持させるために検出部７２に供給される電流量が変化する。この電流の変化量を検出することによりバイパス配管５６の内部を流通する吸入空気の空気量を検出する熱線式が採用されている。
【００４２】
なお、空気量検出部として機能するエアフローメータ７０は、上述した熱線式に限定されるものではなく、前記バイパス配管５６の内部に流路抵抗となる抵抗部材を設け、前記抵抗部材の下流側に発生する渦を検出することにより吸入空気の体積流量を検出するカルマン渦式や、前記バイパス配管５６を流通する吸入空気によって押されるフラップの回動角度を検出することにより吸入空気の体積流量を検出するフラップ式等を採用してもよいのは勿論のことである。
【００４３】
本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００４４】
先ず、エンジン１４が始動している状態において、運転者が図示しないアクセルペダルを操作してスロットルバルブ４０を開弁させることにより、吸気バルブ２８が吸気ポート２４より離間し、且つ、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄが順次下方へ変位する吸気工程において第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄからの吸入負圧によってエアクリーナ４６（図１参照）を介して吸入空気がインテークマニホールド３４の内部に導入される。
【００４５】
そして、スロットルバルブ４０を介してインテークマニホールド３４の吸気通路４８へと導入された吸入空気の一部が、タンク部３９を介してバイパス配管５６の第１接続端部６４から導入部５８へと導入され、前記バイパス配管５６に設けられたエアフローメータ７０によって前記バイパス配管５６の内部を流通する吸入空気の空気量が検出される。なお、前記吸入空気の空気量は、バイパス配管５６の内部において流れが安定した層流状態でエアフローメータ７０を介して検出されている。
【００４６】
例えば、第１ピストン１８ａ及び第１シリンダ室１２ａからなる第１気筒Ｃ１が吸気行程にある場合には、図２に示されるように、エアフローメータ７０によって空気量が検出された吸入空気が、前記第１ピストン１８ａの変位作用下に集合部６２を通じて第１分岐部６０ａへと流通し、第１シリンダ室１２ａに接続された第１分岐管３６ａの分岐通路５２ａへと吸引される。前記バイパス配管５６からの吸入空気が、前記インテークマニホールドの吸気通路４８を流通してきた吸入空気と合流して第１シリンダ室１２ａに吸入される。
【００４７】
この場合に、エンジン１４を構成するクランクシャフト２２やカムシャフト等に設けられた回転角度を検出する回転角度センサ（図示せず）によって、現在、エンジン１４の第１〜第４気筒Ｃ１〜Ｃ４のうち吸気行程にある気筒を特定することができる。すなわち、前記回転角度センサとエアフローメータ７０とを併用し、前記回転角度センサ及びエアフローメータ７０からの検出信号が入力される制御部（図示せず）において、前記エアフローメータ７０によって検出された吸入空気が、前記第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄのいずれに吸入されたかを確認することが可能となり、単一のエアフローメータ７０によってそれぞれ第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入される吸入空気の空気量を検出することができる。
【００４８】
そして、図３に示されるように、エアフローメータ７０によって検出された吸入空気の検出値ａ１が図示しない制御部へと出力され、前記制御部において前記検出値ａ１に基づいて実際に第１分岐管３６ａに流通する空気量Ａ１が演算され、前記空気量Ａ１に対して最適な燃料噴射量が演算される。前記制御部において演算された燃料噴射量に基づいた制御信号が第１分岐管３６ａに設けられたインジェクタ５４へと出力される。
【００４９】
これにより、前記第１分岐管３６ａの分岐通路５２ａ内を流通する前記吸入空気に対して、吸気ポート２４の近傍においてインジェクタ５４から燃料が噴射され、前記燃料と吸入空気とが混合された混合気が第１シリンダ室１２ａの内部へと吸入される。なお、図３は、単位時間当りの第１〜第４気筒Ｃ１〜Ｃ４に吸入される空気量Ａ１〜Ａ４と、エアフローメータ７０によって検出される吸入空気の検出値ａ１〜ａ４との関係を示す線図である。
【００５０】
次に、例えば、第３気筒Ｃ３を構成する第３ピストン１８ｃが変位することにより、第３分岐管３６ｃを介して第３シリンダ室１２ｃに吸入空気が吸入されると共に、その際、図示しない回転角度センサによって吸入空気が第３シリンダ室１２ｃに吸入されることが確認される。これによって、エアフローメータ７０を介して検出された検出値ａ３に基づいて、第３シリンダ室１２ｃに吸入される吸入空気の空気量Ａ３が制御部によって演算され、前記空気量Ａ３に基づいた噴射量の燃料が第３分岐管３６ｃに設けられたインジェクタ５４より前記吸入空気に噴射される。
【００５１】
このようにして、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄが、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに沿って順次ストローク変位して吸気行程に移行することにより生じる吸入負圧によって、スロットルバルブ４０からインテークマニホールド３４へと導入された吸入空気が、吸気行程となる第１〜第４気筒Ｃ１〜Ｃ４に接続されたインテークマニホールド３４の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄのいずれかへと流通する。同時に、前記吸入空気の一部が、インテークマニホールド３４に接続されたバイパス配管５６へと流通する際にエアフローメータ７０によってその空気量が測定される。なお、エンジン１４における第２気筒Ｃ２、第４気筒Ｃ４の吸入行程時に関する詳細な説明は、前記第３気筒Ｃ３と同様であるので省略する。
【００５２】
前記エアフローメータ７０によって検出された吸入空気の空気量が、図示しない制御部において図示しない回転角度センサからの検出信号に基づいて吸気行程にある第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄのいずれに吸入されるかが判断され、前記吸入空気の空気量に対応して第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄに設けられたインジェクタ５４からそれぞれ燃料を噴射している。
【００５３】
以上のように、第１の実施の形態では、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄを有する多気筒のエンジン１４において、前記エンジン１４の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入空気を導くためのインテークマニホールド３４には、該インテークマニホールド３４の集合管３８と第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄとの間にバイパス配管５６が設けられている。さらに、前記バイパス配管５６は、インテークマニホールド３４の吸気通路４８と連通すると共に、該バイパス配管５６に、その内部を流通する吸入空気の空気量を測定するエアフローメータ７０を設けている。
【００５４】
これにより、エンジン１４を構成しているクランクシャフト２２やカムシャフト等の回転角度を検出するための回転角度センサの出力信号をエアフローメータ７０の出力信号と併用することにより、単一のエアフローメータ７０によって複数の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入される吸入空気の空気量を高精度に測定することができる。そのため、より一層高精度なエンジン制御を行うことができると共に、複数の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに対応して複数のエアフローメータ７０をそれぞれ設けた場合と比較してコストの低減を図ることが可能となる。
【００５５】
また、エアフローメータ７０を、バイパス配管５６を介して第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄにより近接した位置に配設することが可能となるため、前記エアフローメータ７０によって吸入空気の空気量が検出されるタイミングと、インジェクタ５４によって噴射された燃料が混合されて吸入空気が第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入されるタイミングとの間の時間差を抑制することができる。換言すると、エアフローメータ７０によって検出される吸入空気の空気量と、インジェクタ５４から噴射される燃料が混合され、実際に第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入される吸入空気の空気量との差を減少させることが可能となる。
【００５６】
さらには、インテークマニホールド３４及び吸気管４４は、吸入空気が流通する管路に沿って所定長さを有しているため、前記吸入空気が吸気通路４８を流通する際に吸気脈動が生じることがある。このような場合においても、エアフローメータ７０を第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに近接した位置に設けることにより、前記吸気脈動による影響を軽減させることができるという利点も得られる。
【００５７】
このように、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに実際に吸入される吸入空気の空気量に近い空気量をエアフローメータ７０によって検出することができるため、前記空気量に基づいて噴射される燃料噴射量を高精度に制御することが可能となる。その結果、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入される吸入空気の空気量と、前記吸入空気に対して噴射される燃料の量との比である空燃比の最適化を図ることが可能となり、前記燃料の噴射量と吸入空気の空気量とからリアルタイムでのエンジン制御を行うことができる。
【００５８】
さらにまた、例えば、インテークマニホールド３４におけるスロットルバルブ４０の下流側に、エンジン１４の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄで発生した未燃焼ガスが、吸気バルブ２８の開弁作用下に吸気ポート２４を通じて進入した場合や、排気ガス再循環制御を行う際に排気ガスが流通した場合においても、バイパス配管５６の管路径が、前記インテークマニホールド３４の吸気通路４８より小径に形成されているため、前記未燃焼ガス等がバイパス配管５６の内部に流入することが抑制される。
【００５９】
これにより、バイパス配管５６に設けられたエアフローメータ７０の検出部７２に前記未燃焼ガス等の汚れが付着することが防止されるため、前記エアフローメータ７０による吸入空気の空気量の検出精度の低下を阻止することができる。
【００６０】
またさらに、従来、スロットルバルブを開閉動作させた際に吸入空気の流れが乱れる位置に空気流量センサを配設することが困難であったが、本発明では、エアフローメータ７０をバイパス配管５６を介して設けているため、スロットルバルブ４０の開閉動作時に生じる吸入空気の流れの乱れの影響を受けることがなく、前記バイパス配管５６の内部を流通する吸入空気の空気量を、確実且つ高精度に検出することができる。
【００６１】
これにより、吸気装置１０においてエアフローメータ７０を配設するレイアウトの自由度を増大させることができると共に、従来、吸気マニホールドの内部に充填される吸気エアの空気量を検出するために必要とされていた圧力センサ等の検出装置が不要となるため、吸気装置１０における製造コストの低減を図ることができるという利点がある。
【００６２】
一方、上述したバイパス配管５６の導入部５８に単一のエアフローメータ７０を設ける代わりに、図４に示されるように、吸気装置１０ａにおけるバイパス配管５６の分岐部６０ａ〜６０ｄにそれぞれエアフローメータ７０ａ〜７０ｄを設け、前記分岐部６０ａ〜６０ｄを流通する吸入空気の空気量を個別に独立して測定するようにしてもよい。このような構成とすることにより、エンジン本体１６における第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入される吸入空気の空気量をそれぞれ個別に測定することが可能となり、エンジン１４を構成しているクランクシャフト２２やカムシャフト等の回転角度を検出するための回転角度センサを併用することなく、エンジン１４における第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの吸気行程を把握することができる。
【００６３】
これにより、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄ毎に吸入される吸入空気の空気量がそれぞれ異なる場合においても高精度に検出することが可能となるため、さらに高精度なエンジン制御を行うことができる。また、エンジン１４の吸気行程にある気筒を特定するための回転角度センサ等を不要とすることができるため、部品点数及び製造コストの削減を図ることができる。
【００６４】
なお、バイパス配管５６に設けられるエアフローメータ７０は、各分岐部６０ａ〜６０ｄにそれぞれ設けられる場合に限定されず、４本の分岐部６０ａ〜６０ｄに対して、例えば、２個だけ設けると共に、導入部５８に単一のエアフローメータを設けるようにしてもよい。すなわち、エアフローメータ７０の数量を、インテークマニホールド３４における第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄの数量（エンジン１４における気筒Ｃ１〜Ｃ４の数量）より少なく設定するとよい。
【００６５】
詳細には、例えば、バイパス配管５６における第１及び第４分岐部６０ａ、６０ｄのみにそれぞれエアフローメータ７０ａ、７０ｄを配設し、残りの第２及び第３分岐部６０ｂ、６０ｃにエアフローメータ７０ｂ、７０ｃを配設しない場合について説明する。この場合には、図５に示されるように、前記エアフローメータ７０ｂ、７０ｃの代わりにバイパス配管５６の導入部５８に単一のエアフローメータ７０ｅを設ける。
【００６６】
そこで、第１及び第４シリンダ室１２ａ、１２ｄに吸入される吸入空気の空気量を、エアフローメータ７０ａ、７０ｄによってそれぞれ高精度に検出することができる一方で、導入部５８に設けられたエアフローメータ７０ｅと回転角度センサとを併用することにより、第２及び第３シリンダ室１２ｂ、１２ｃに吸入される吸入空気の空気量をそれぞれ高精度に検出することが可能である。なお、バイパス配管５６に設けられるエアフローメータ７０の数量は、１個以上であれば特にその数量に限定されるものではない。
【００６７】
これにより、吸気装置１０ａにおいてエアフローメータ７０の数量を抑制することによる製造コストの低減効果と、エンジン１４に吸入される吸入空気の空気量の検出精度の向上とを両立させることが可能となる。
【００６８】
次に、第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１００を図６に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
この第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１００では、バイパス配管１０２を構成する導入部５８に外部に向かって開口した開口端部１０４が形成されると共に、前記インテークマニホールド１０６の集合管３８と、前記バイパス配管１０２の導入部５８とが連通路１０８によって接続されている点で、第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０と相違している。
【００７０】
この吸気装置１００では、インテークマニホールド１０６を構成する集合管３８の端部に、所定容量を有する第１タンク部１１４が形成されると共に、バイパス配管１０２の導入部５８にも同様に所定容量を有する第２タンク部１１６が形成されている。そして、前記第１タンク部１１４に連通路１０８の一端部が接続されている。
【００７１】
この吸気装置１００を構成するバイパス配管１０２の開口端部１０４は、例えば、インテークマニホールド１０６に接続された吸気管４４とは別個にエアクリーナ４６（図１参照）に接続されていてもよい。換言すると、前記開口端部１０４を、スロットルバルブ４０の上流側となる位置に接続してもよい。
【００７２】
すなわち、エアクリーナ４６を介して吸気管４４を通じてインテークマニホールド１０６の内部に吸入空気が導入されると共に、同時に、バイパス配管１０２の開口端部１０４を介して前記バイパス配管１０２の内部に吸入空気が導入される。
【００７３】
また、前記バイパス配管１０２の内部には、吸入空気が流通する管路１１０が形成され、前記管路１１０が、インテークマニホールド１０６の吸気通路４８より細管状に形成されている。
【００７４】
一方、前記バイパス配管１０２の連通路１０８と対向する部位には、前記インテークマニホールド１０６の吸気通路４８を流通する吸入空気と、前記バイパス配管１０２の内部を流通する吸入空気との間に生じる圧力差を均衡させるための圧力調整機構１１２（例えば、圧力調整弁）が設けられている。すなわち、前記圧力調整機構１１２によってインテークマニホールド１０６の吸気通路４８を流通する吸入空気の圧力と、バイパス配管１０２の内部を流通する吸入空気の圧力とが常に略均等となるように調整されている。
【００７５】
さらに、バイパス配管１０２の導入部５８には、前記バイパス配管１０２の内部を流通する吸入空気の空気量を検出するためのエアフローメータ７０が設けられている。
【００７６】
このように構成することにより、第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１００では、バイパス配管１０２の内部に流通する吸入空気を、該バイパス配管１０２の開口端部１０４から直接導入することにより、インテークマニホールド１０６の内部を流通する吸入空気とは別系統の吸入空気を流通させることができる。これにより、インテークマニホールド１０６におけるスロットルバルブ４０の下流側に、エンジン１４の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄで発生した未燃焼ガスが進入したり、排気ガス再循環制御を行う際の排気ガスが流通した場合においても、前記未燃焼ガス等がバイパス配管１０２の内部に流入することを阻止することができる。
【００７７】
そのため、バイパス配管１０２に設けられたエアフローメータ７０の検出部７２に前記未燃焼ガス等に起因する汚れが付着することが阻止され、前記エアフローメータ７０による吸入空気の空気量の検出精度の低下をより一層効果的に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を示す概略構成説明図である。
【図２】図１における吸気装置の近傍を示す概略平面図である。
【図３】図２の吸気装置によって検出される第１〜第４気筒における吸入空気の空気量と時間との関係を示す線図である。
【図４】図２の吸気装置においてバイパス配管の第１〜第４分岐部にそれぞれエアフローメータを配設した変形例を示す概略平面図である。
【図５】図４の吸気装置における分岐部に設けられたエアフローメータを減らすと共に、バイパス配管の導入部に単一のエアフローメータを配設した変形例を示す概略平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０、１０ａ、１００…吸気装置      １２ａ〜１２ｄ…第１〜第４シリンダ室
１４…エンジン                      １６…エンジン本体
１８ａ〜１８ｄ…第１〜第４ピストン  ２４…吸気ポート
２６…排気ポート                    ２８…吸気バルブ
３０…排気バルブ                    ３２…点火プラグ
３４、１０６…インテークマニホールド
３６ａ〜３６ｄ…第１〜第４分岐管    ３８…集合管
４０…スロットルバルブ              ４２…スロットルボディ
４６…エアクリーナ                  ４８…吸気通路
５０…集合通路                      ５２ａ〜５２ｄ…分岐通路
５６、１０２…バイパス配管          ５８…導入部
６０ａ〜６０ｄ…分岐部              ６２…集合部
７０、７０ａ〜７０ｅ…エアフローメータ
１０８…連通路                      １１２…圧力調整機構
【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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