(57)【要約】【課題】本発明は、モータ容量を小さくし、高回転でも吸気流量が不足することのない内燃機関の吸気制御装置を提供する。【解決手段】クランク角センサ(8)及びカム角センサ(19)での検出信号に基づき、吸気バルブ(13)の開弁を検出すると電動過給機(29)を駆動し空気を加圧する。そして、吸気バルブ(13)に対応するサージタンク(22)に向けてノズル部(28a)より電動過給機(29)にて加圧された加圧空気を噴射するように当該ノズル部(28a)に対応する電磁弁(30)をＯＮ作動（開作動）させる。そして、吸気バルブ(13)の閉弁を検出すると電磁弁(30)をＯＦＦ作動（閉鎖動）させ、ノズル部(28a)からの加圧空気の噴射を停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路と、
前記吸気通路から前記燃焼室に向かう吸気の流れに沿って過給空気を供給する過給空気供給手段と、
前記内燃機関の吸気弁の開弁期間に亘って前記過給空気が供給されるよう前記過給空気供給手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記過給空気供給手段は、
前記吸気通路をバイパスする分岐通路と、
前記分岐通路に介装された電動過給機と、
前記分岐通路の開閉を行う開閉手段と、を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の吸気弁の開弁期間に亘って前記電動過給機にて加圧された前記過給空気が供給されるよう前記開閉手段を制御することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
前記吸気通路にサージタンクが設けられており、
前記分岐通路の下流側端部が前記サージタンク内に臨んで設けられており、
前記サージタンク内に導入された吸気の流れに沿って前記分岐通路の下流側端部から前記過給空気が供給されるよう構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記過給空気が断続的に供給されるように前記過給空気供給手段を制御することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気制御装置に係り、詳しくは、各気筒へ入流する空気量を増加させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関（エンジン）の冷態始動時或いは加速要求時に内燃機関の出力トルクを増大させる技術が開発されている。
例えば、特許文献１では、エンジンの冷態始動時には、あらかじめ電動過給機によってエアタンク内に蓄えられた加圧空気をスロットル弁の下流の吸気通路に供給するとともに、エンジンの加速要求時には、エアタンク内に蓄えられている加圧空気と電動過給機のコンプレッサで過給された加圧空気とをともに吸気通路に供給し、速やかに出力トルクを増大させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０３８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、例えば、加速要求が長時間維持するような場合には、エアタンク内に蓄えられた加圧空気がなくなり空気流量が低下して、出力トルクの低下に繋がる虞があり好ましいことではない。
このような長時間の加速要求での空気流量の低下に対応する手法としては、エアタンクの容量増大や電動過給機のモータ容量増大が考えられる。
【０００５】
しかしながら、エアタンクの容量増大はシステムの大型化を招き、また電動過給機のモータ容量増大はモータ駆動用バッテリの容量の増大及び駆動用バッテリ充電用の発電機の発電容量も増大させる必要があり、システムの大型化に加え、コストの増加に繋がり好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高回転でも吸気流量が不足することのない内燃機関の吸気制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の吸気制御装置では、内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路と、前記吸気通路から前記燃焼室に向かう吸気の流れに沿って過給空気を供給する過給空気供給手段と、前記内燃機関の吸気弁の開弁期間に亘って前記過給空気が供給されるよう前記過給空気供給手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の内燃機関の吸気制御装置では、請求項１において、前記過給空気供給手段は、前記吸気通路をバイパスする分岐通路と、前記分岐通路に介装された電動過給機と、前記分岐通路の開閉を行う開閉手段とを備え、前記制御手段は、前記内燃機関の吸気弁の開弁期間に亘って前記電動過給機にて加圧された前記過給空気が供給されるよう前記開閉手段を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の内燃機関の吸気制御装置では、請求項２において、前記吸気通路にサージタンクが設けられており、前記分岐通路の下流側端部が前記サージタンク内に臨んで設けられており、前記サージタンク内に導入された吸気の流れに沿って前記分岐通路の下流側端部から前記過給空気が供給されるよう構成されていることを特徴とする。
また、請求項４の内燃機関の吸気制御装置では、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記制御手段は、前記過給空気が断続的に供給されるように前記過給空気供給手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、内燃機関の吸気弁の開弁期間に亘って過給空気が供給されるように、吸気通路から燃焼室に向かう吸気の流れに沿って過給空気を供給する過給空気供給手段を制御するようにしている。
このように、吸気弁の開弁期間に亘って過給空気を燃焼室に向かう吸気の流れに沿って供給するようにしているので、過給空気が周囲の空気を巻き込みつつ、吸気通路内に供給され燃焼室に供給される吸気流量を増大させることができる。
【００１０】
従って、内燃機関が高回転でも吸気流量が不足することなく、高過給化することができる。
また、請求項２の発明によれば、内燃機関の吸気弁の開弁期間に亘って電動過給機にて加圧された過給空気が供給されるよう吸気通路をバイパスする分岐通路の開閉を行う開閉手段を制御するようにしている。
【００１１】
このように、吸気弁の開弁期間に亘って電動過給機にて加圧された過給空気が燃焼室に向かう吸気の流れに沿って供給されるように開閉弁を制御しているので、過給空気が周囲の空気を巻き込みつつ、吸気通路内に供給され燃焼室に供給される吸気流量を増大させることができる。
従って、内燃機関が高回転でも吸気流量が不足することなく、電動過給機を駆動する電動機の容量を小さくすることができる。或いは、電動過給機の電動機の容量を増大させることなく、高過給化することもできる。
【００１２】
また、請求項３の発明によれば、吸気通路にサージタンクが設けられており、サージタンク内に導入された吸気の流れに沿って分岐通路の下流側端部から過給空気が供給されるようしている。
このように、吸気通路に設けられるサージタンク内に導入された吸気の流れに沿って分岐通路の下流側端部から過給空気が供給されるようにしているので、過給空気がサージタンク内で周囲の空気を更に巻き込みつつ、吸気通路内に供給され燃焼室に供給される吸気流量を更に増大させることができる。
【００１３】
従って、内燃機関が高回転でも吸気流量が不足することなく、電動過給機を駆動する電動機の容量を更に小さくすることができる。或いは、電動過給機の電動機の容量を増大させることなく、更に高過給化することもできる。
また、請求項４の発明によれば、過給空気を断続的に供給されるように過給空気供給手段を制御するようにしている。
【００１４】
このように、加圧空気の噴射を断続的に行っているので、噴射した加圧空気の噴流毎に後方で負圧が発生し、この負圧によって周囲の空気の巻き込みを更に増大させることができ、燃焼室に供給される吸気流量を増大することができる。
従って、高回転域でも吸気流量が不足することなく、更に電動過給機の電動機の容量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例に係る内燃機関の吸気制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る電磁弁の作動とバルブリフトの推移を時系列で示す図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る電磁弁の作動とバルブリフトの推移を時系列で示す図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る電磁弁の作動とバルブリフトの推移を時系列で示す図である。
【図５】本発明の第４実施例に係る内燃機関の吸気制御装置の概略構成図である。
【図６】図５のＡ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１実施例］
図１は、本発明の第１実施例に係る内燃機関の吸気制御装置の概略構成図を示しており、黒塗り矢印が吸気の流れを、白抜き矢印が加圧空気の流れをそれぞれ示している。以下、本発明の第１実施例の構成を説明する。
【００１７】
図１に示すように、エンジン１（内燃機関）は、吸気管噴射型（Multi Point Injection：ＭＰＩ）の４サイクル直列４気筒型ガソリンエンジンであり、図１にはそのうちの１つの気筒についての縦断面が示されている。なお、他の気筒についても同様の構成をしているものとして図示及び説明を省略する。
図１に示すように、エンジン１はシリンダブロック２にシリンダヘッド３が載置されて構成されている。
【００１８】
シリンダブロック２に形成されているシリンダ４内には上下摺動可能にピストン５が設けられている。そして、当該ピストン５は、コンロッド６を介してクランクシャフト７に連結されている。
また、エンジン１には、クランクシャフト７の角度を検出すると共にエンジン１の回転速度を検出するクランク角センサ８が設けられている。
【００１９】
また、シリンダヘッド３とシリンダ４とピストン５で燃焼室９が形成されている。
また、シリンダヘッド３には、燃焼室９に臨むようにして点火プラグ１０が設けられている。
また、シリンダヘッド３には、燃焼室９からシリンダヘッド３の一側面に向かって吸気ポート１２が形成されており、燃焼室９からシリンダヘッド３の他側面に向かって排気ポート１２が形成されている。
【００２０】
また、シリンダヘッド３には、燃焼室９と吸気ポート１１との連通及び遮断を行う吸気バルブ（吸気弁）１３と、燃焼室９と排気ポート１２との連通及び遮断を行う排気バルブ１４がそれぞれ設けられている。
また、シリンダヘッド３上部には吸気バルブ１３及び排気バルブ１４を駆動するカム１５，１６を有したカムシャフト１７，１８がそれぞれ設けられている。
【００２１】
そして、シリンダヘッド３の上部には、カムシャフト１７の位相を検出するカム角センサ１９が設けられている。
また、シリンダヘッド３の一側面には各気筒の吸気ポート１１と連通するように吸気マニホールド２０がそれぞれ接続されている。
吸気マニホールド２０には吸気ポート１１内に燃料を噴射するインジェクタ２１が設けられている。
【００２２】
また、吸気マニホールド２０の吸気上流端には吸気を溜めるサージタンク２２が接続されている。
サージタンク２２の吸気上流端には、吸気管２３が接続されている。
これら吸気ポート１１、吸気マニホールド２０、サージタンク２２、吸気管２３により、エンジン１の燃焼室９に連通する吸気通路が構成される。
【００２３】
吸気管２３には、吸入空気流量を調節する電子制御スロットルバルブ２４が介装されている。電子制御スロットルバルブ２４には、スロットルバルブの開き度合を検出するスロットルポジションセンサ２５が備えられている。
また、吸気管２３の上流部にはエアフローセンサ２６が設けられ、吸気管２３の吸気上流端に設けられているエアクリーナ２７を通過する吸入空気流量を検出する。
【００２４】
また、吸気管２３の電子制御スロットルバルブ２４とエアクリーナ２７との間には、バイパス通路（分岐通路）２８の上流端が挿通するように接続されている。
バイパス通路２８は、それぞれの気筒の吸気マニホールド２０に吸気を供給可能なように中間部で気筒数分（本実施例では４本）に分岐されて形成されている。更に分岐したバイパス通路２８の下流端はサージタンク２２内に臨むように突出し、それぞれの吸気マニホールド２０の上流端の開口部に向けて配置され、それぞれの下流端にはノズル部２８ａが形成されている。
【００２５】
バイパス通路２８の上流端から分岐までの間には、モータ（電動機）で駆動され吸気管２３より空気を吸い込み加圧する電動過給機２９が設けられている。
また、それぞれの分岐したバイパス通路２８には、ノズル部２８ａへ電動過給機２９にて加圧された加圧空気の供給を制御する電磁弁（開閉手段）３０が設けられている。
一方、シリンダヘッド３の他側面には排気ポート１２と連通するように排気マニホールド３１が接続されている。排気マニホールド３１の排気下流端に図示しない排気管が接続されている。
【００２６】
そして、上記クランク角センサ８、カム角センサ１９、スロットルポジションセンサ２５及びエアフローセンサ２６等の各種センサ類は、車両に搭載されている電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵという）（制御手段）３２の入力側に電気的に接続されており、これらセンサ類からの検出情報がＥＣＵ３２に入力される。
一方、ＥＣＵ３２の出力側には、上記点火プラグ１０、インジェクタ２１、電子制御スロットルバルブ２４及び電磁弁３０等の各種装置が電気的に接続されており、これら各種装置には各種センサ類からの検出情報に基づき演算された点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度及び電磁弁３０の開閉信号等がそれぞれ出力される。
【００２７】
次に、本発明の第１実施例に係る内燃機関の吸気制御装置の電磁弁３０の制御要領について説明する。
図２は、本発明の第１実施例に係る電磁弁の作動とバルブリフトの推移を時系列で示しており、図中の破線が排気バルブ、実線が吸気バルブのそれぞれのバルブリフトを示している。
【００２８】
図２に示すように、クランク角センサ８及びカム角センサ１９での検出信号に基づき、吸気バルブ１３の開弁を検出すると、開弁した吸気バルブ１３に対応する吸気マニホールド２０に向けてノズル部２８ａより電動過給機２９にて加圧された加圧空気が噴射されるように、当該ノズル部２８ａに対応する電磁弁３０をＯＮ作動（開作動）させる（図２（ｉ））。そして、吸気バルブ１３の閉弁を検出すると電磁弁３０をＯＦＦ作動（閉作動）させ、ノズル部２８ａからの加圧空気の噴射を停止する（図２（ｉｉ））。
【００２９】
このように、本発明の第１実施例に係る内燃機関の吸気制御装置では、開弁している吸気バルブ１３に対応する吸気マニホールド２０に向けてノズル部２８ａより加圧空気が噴射されるように電磁弁３０を制御しており、ノズル部２８ａより加圧空気がサージタンク２２内に導入された吸気の流れに沿って噴射し、スムーズにサージタンク２２から吸気マニホールド２０を通過させて燃焼室９に供給することができる。このとき、ノズル部２８ａより噴射された加圧空気は、吸気管２３を通過してサージタンク２２内に供給された周囲の空気を巻き込むようにしてサージタンク２２を通過し、吸気マニホールド２０に流入するので、燃焼室９に供給される吸気流量を増大させることができる。
【００３０】
従って、燃焼室９に供給される吸気流量を増大させることができるので、高回転域でも吸気流量が不足することなく、電動過給機２９を駆動する電動機の容量を小さくすることができる。或いは、電動過給機２９の電動機の容量を増大させることなく、高過給化することもできる。
［第２実施例］
次に、第２実施例について説明する。
【００３１】
図３は、本発明の第２実施例に係る電磁弁の作動とバルブリフトの推移を時系列で示しており、図２と同様に図中の破線が排気バルブ、実線が吸気バルブのそれぞれのバルブリフトを示している。
図３に示すように第２実施例では、上記第１実施例に対して、電磁弁３０の作動制御を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる点に付いて説明する。
【００３２】
図３に示すように、クランク角センサ８及びカム角センサ１９での検出信号に基づき、吸気バルブ１３の開弁を検出すると、開弁した吸気バルブ１３に対応する吸気マニホールド２０に向けてノズル部２８ａより電動過給機２９にて加圧された加圧空気が断続的に噴射されるように、当該ノズル部２８ａに対応する電磁弁３０をＯＮ−ＯＦＦ作動を開始させる（図３（ｉ））。そして、吸気バルブ１３の閉弁を検出すると電磁弁３０をＯＮ−ＯＦＦ作動を終了させ、ノズル部２８ａからの加圧空気の噴射を停止する（図３（ｉｉ））。
【００３３】
このように、本発明の第２実施例に係る内燃機関の吸気制御装置では、開弁している吸気バルブ１３に対応する吸気マニホールド２０に向けて加圧空気が断続的に噴射されるように電磁弁３０を制御しており、吸気マニホールド２０に向け噴射された加圧空気が周囲の空気を巻き込むとともに、噴射された加圧空気の噴流毎に後方で負圧が発生し、当該負圧が周囲の空気を更に巻き込むので、燃焼室９に供給される吸気流量を更に増大させることができる。
【００３４】
従って、燃焼室９に供給される吸気流量を更に増大させることができるので、高回転域でも吸気流量が不足することなく、更に電動過給機２９を駆動する電動機の容量を小さくすることができる。或いは、電動過給機２９の電動機の容量を増大させることなく、更に高過給化することもできる。
なお、断続的に噴射する回数及び間隔は、適宜最適となるように設定すればよい。
［第３実施例］
次に、第３実施例について説明する。
【００３５】
図４は、本発明の第３実施例に係る電磁弁の作動とバルブリフトの推移を時系列で示しており、図２と同様に図中の破線が排気バルブ、実線が吸気バルブのそれぞれのバルブリフトを示している。
図４に示すように第３実施例では、上記第１実施例に対して、電磁弁３０の作動制御を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる点に付いて説明する。
【００３６】
図４に示すように、クランク角センサ８及びカム角センサ１９での検出信号に基づき、吸気バルブ１３の開弁を検出すると、吸気バルブ１３の開弁から所定期間経過後に、吸気バルブ１３に対応する吸気マニホールド２０に向けてノズル部２８ａより電動過給機２９にて加圧された加圧空気を噴射するように当該ノズル部２８ａに対応する電磁弁３０をＯＮ作動（開作動）させる（図４（ｉ））。そして、吸気バルブ１３の閉弁を検出すると電磁弁３０をＯＦＦ作動（閉作動）させ、ノズル部２８ａからの加圧空気の噴射を停止する（図４（ｉｉ））。
【００３７】
このように、本発明の第３実施例に係る内燃機関の吸気制御装置では、吸気バルブ１３の開弁から所定期間経過後に開弁している吸気バルブ１３に対応するサージタンク２２に向けてノズル部２８ａより加圧空気を噴射するように電磁弁３０を制御し、閉弁時に短期間に加圧空気を噴射しているので吸気バルブ１３の閉弁時に吸気脈動を高くすることができる。
【００３８】
従って、閉弁時に短期間に加圧空気を噴射し、吸気脈動を高くしているので体積効率を増大させることができる。また、加圧期間が短いので電動過給機２９の電動機の駆動時間を短くでき、エネルギの消費を抑制することができる。
［第４実施例］
次に、第４実施例について説明する。
【００３９】
図５は、本発明の第４実施例に係る内燃機関の吸気制御装置の概略構成図を示しており、黒塗り矢印は、吸気の流れを、白抜き矢印が、加圧された加圧空気の流れをそれぞれ示している。また、図６は図５のＡ部の拡大図を示している。
図５及び図６に示すように第４実施例では、上記第１実施例に対して、ノズル部２８ａ’を二重管形状としており、以下に上記第１実施例と異なる点に付いて説明する。
【００４０】
図５及び図６に示すように、ノズル部２８ａ’の通路内には、ノズル部２８ａ’の内壁と３箇所の支持部２８ｂを介して支持される上流方向に径が細くなる砲弾形状の円筒状噴流形成部２８ｃが設けられている。
このように、本発明の第４実施例に係る内燃機関の吸気制御装置では、ノズル部２８ａ’の通路内に上流方向に径の側なる砲弾形状の円筒形状噴流形成部２８ｃが設けられているので、ノズル部２８ａ’より噴射される電動過給機２９にて加圧された加圧空気が円筒形状噴流形成部２８ｃを通過すると中心側に負圧領域Ｂを有する円筒形状の気流とすることができる。
【００４１】
従って、円筒形状の気流の負圧領域Ｂが周囲の空気を巻き込むので、燃焼室９に供給される吸気流量を更に増大させることが可能となり、高回転域でも吸気流量が不足することなく、更に電動過給機２９を駆動する電動機の容量を小さくすることができる。或いは、電動過給機２９の電動機の容量を増大させることなく、更に高過給化することもできる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４２】
上記実施形態では、エンジン１を吸気管噴射型４サイクル直列４気筒型ガソリンエンジンとしているが、これに限定されるものではなく、筒内噴射型ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであってもよく、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  エンジン（内燃機関）
１３  吸気バルブ（吸気弁）
２０  吸気マニホールド（吸気通路）
２２  サージタンク（吸気通路）
２３  吸気管（吸気通路）
２８  バイパス通路（分岐通路）
２８ａ，２８ａ’  ノズル部（分岐通路の下流側端部）
２９  電動過給機
３０  電磁弁（開閉手段）
３２  ＥＣＵ（制御手段）
【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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