(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に吸気を供給する吸気装置において、
サージタンクとレゾナンスチャンバーとを区画するとともに、前記燃焼室への吸気により生じる吸気脈動に共鳴することで前記燃焼室への吸気を促進する薄膜部を備え、
前記サージタンクと前記レゾナンスチャンバーとは、前記薄膜部と異なる別の壁部分に開口部が設けられて連通し、
前記開口部は、前記サージタンクを外部に対して開放する第１開口部、および前記レゾナンスチャンバーを外部に対して開放する第２開口部であり、
前記サージタンクと前記レゾナンスチャンバーとは、前記第１開口部と前記第２開口部とに接続される流路形成部材により連通していることを特徴とする吸気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の吸気装置において、
前記流路形成部材の内部流路を開閉する弁体と、
この弁体を駆動するアクチュエータと、
このアクチュエータに指令を与えて前記弁体を駆動させ、前記内部流路の開度を制御する制御手段とを備え、
この制御手段は、
前記サージタンクの圧力に対して閾値を設定し、
前記サージタンクの圧力が前記閾値よりも大きいときに、前記内部流路の開度を全閉に制御し、
前記サージタンクの圧力が前記閾値よりも小さいときに、前記内部流路の開度を全開に制御することを特徴とする吸気装置。
【請求項３】
請求項１に記載の吸気装置において、
前記流路形成部材の内部流路を開閉する弁体と、
この弁体を駆動するアクチュエータと、
このアクチュエータに指令を与えて前記弁体を駆動させ、前記内部流路の開度を制御する制御手段とを備え、
この制御手段は、
前記サージタンクの圧力に対して閾値を設定し、
前記サージタンクの圧力が前記閾値よりも大きいときに、前記内部流路の開度をエンジン回転数に応じて制御し、
前記サージタンクの圧力が前記閾値よりも小さいときに、前記内部流路の開度を全開に制御することを特徴とする吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼室に吸気を供給する吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸気装置には、吸気により生じる吸気脈動に共鳴することで、吸気を促進してエンジン出力を向上させるトルクアップレゾネータを備えるものが公知である。
ところで、従来のトルクアップレゾネータによれば、レゾナンスチャンバーをインテークマニホールドと別体に設けるとともに、インテークマニホールドのサージタンクとレゾナンスチャンバーとを連通する連通路を設け、この連通路で共鳴波を発生させて吸気を促進する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このトルクアップレゾネータは、インテークマニホールドとは別に設置スペースを必要とするため、限られたエンジンルームにおいて機器の搭載領域が大きくなってしまう。このため、このようなトルクアップレゾネータを備える吸気装置は、近年のエンジンルームにおける機器の搭載領域低減の要請に反するものとなっている。
【特許文献１】特開平２−１９９２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、エンジンルームにおいて、機器の搭載領域を低減することができる吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の吸気装置は、エンジンの燃焼室に吸気を供給するものであり、サージタンクとレゾナンスチャンバーとを区画するとともに、燃焼室への吸気により生じる吸気脈動に共鳴することで燃焼室への吸気を促進する薄膜部を備える。そして、サージタンクとレゾナンスチャンバーとは、薄膜部と異なる別の壁部分に開口部が設けられて連通している。
また、開口部は、サージタンクを外部に対して開放する第１開口部、およびレゾナンスチャンバーを外部に対して開放する第２開口部である。そして、サージタンクとレゾナンスチャンバーとは、第１開口部と第２開口部とに接続される流路形成部材により連通している。
【０００６】
これにより、吸気装置は、従来のトルクアップレゾネータのように連通路で共鳴波を発生させるのではなく、薄膜部により共鳴波を発生させて吸気を促進することができる。このため、レゾナンスチャンバーをサージタンクに隣り合わせたり、サージタンクの内部に突出させたりすることができる。この結果、トルクアップレゾネータの設置スペースを削減できるので、エンジンルームにおける機器の搭載領域を低減することができる。
【０００７】
また、薄膜部により共鳴波を発生させる場合、サージタンクの圧力とレゾナンスチャンバーの圧力との差圧が大きくなると薄膜部が破損する虞がある。そこで、サージタンクとレゾナンスチャンバーとを連通させて、サージタンクの圧力とレゾナンスチャンバーの圧力との差圧を小さくすることで、薄膜部が破損する虞を低減することができる。
【０００８】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の吸気装置は、流路形成部材の内部流路を開閉する弁体と、弁体を駆動するアクチュエータと、アクチュエータに指令を与えて弁体を駆動させ、内部流路の開度を制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は、サージタンクの圧力に対して閾値を設定し、サージタンクの圧力が閾値よりも大きいときに、内部流路の開度を全閉に制御し、サージタンクの圧力が閾値よりも小さいときに、内部流路の開度を全開に制御する。
【０００９】
レゾナンスチャンバーの圧力は、エンジンの負荷にかかわらず、常時、ほぼ大気圧に保たれているのに対し、サージタンクの圧力は、エンジンの負荷に応じて変動しやすい。すなわち、エンジンの低負荷時にはスロットル開度が小さくなるため、サージタンクの圧力は大気圧よりも小さい負圧になりやすく、エンジンの高負荷時にはスロットル開度が大きくなるため、サージタンクの圧力は大気圧に等しくなる。
【００１０】
したがって、サージタンクの圧力が小さいときには、サージタンクの圧力とレゾナンスチャンバーの圧力との差圧が大きくなり、薄膜部が破損する虞が高まる。逆に、サージタンクの圧力が大きいときには、サージタンクの圧力とレゾナンスチャンバーの圧力との差圧が小さくなり、薄膜部が破損する虞が低くなる。
【００１１】
そこで、制御手段による処理手順を上記のように設けることで、薄膜部の破損の虞が高いときにのみ、内部流路を開放してサージタンクの圧力とレゾナンスチャンバーの圧力との差圧を縮小することができるとともに、薄膜部の破損の虞が低いときに、内部流路を閉鎖して共鳴波による吸気促進効果を低下させないようにすることができる。なお、薄膜部の破損の虞が低いときとはエンジンの高負荷時であるため、正に、吸気を促進したいときに当たる。よって、このように吸気を促進したいときに内部流路を閉鎖できることで、吸気促進の効果を維持しながら薄膜部の破損の虞を下げる効果を得ることができる。
【００１２】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の吸気装置は、流路形成部材の内部流路を開閉する弁体と、弁体を駆動するアクチュエータと、アクチュエータに指令を与えて弁体を駆動させ、内部流路の開度を制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は、サージタンクの圧力に対して閾値を設定し、サージタンクの圧力が閾値よりも大きいときに、内部流路の開度をエンジン回転数に応じて制御し、サージタンクの圧力が閾値よりも小さいときに、内部流路の開度を全開に制御する。
【００１３】
これにより、エンジンの高負荷時に、内部流路の開度を全閉または全閉よりも開側の開度に可変して共鳴周波数を操作することで、共鳴周波数を吸気脈動の周波数に略一致させることができる。このため、吸気を促進したいエンジン高負荷時に、吸気促進効果を低下させないようにすることができる。
【００１４】
すなわち、吸気脈動の周波数はエンジン回転数に応じて変動するため、内部流路の開度を固定すると吸気脈動の周波数と共鳴周波数との乖離が大きくなり吸気促進の効果が低下する虞がある。そこで、制御手段による処理手順を上記のように設けることで、吸気を促進したいエンジン高負荷時には、内部流路の開度を全閉または全閉よりも開側の開度に可変して共鳴周波数を操作し、共鳴周波数を吸気脈動の周波数に略一致させて吸気促進効果を低下させないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
最良の形態１の吸気装置は、エンジンの燃焼室に吸気を供給するものであり、サージタンクとレゾナンスチャンバーとを区画するとともに、燃焼室への吸気により生じる吸気脈動に共鳴することで燃焼室への吸気を促進する薄膜部を備える。そして、サージタンクとレゾナンスチャンバーとは、薄膜部と異なる別の壁部分に開口部が設けられて連通している。
【００１６】
また、開口部は、サージタンクを外部に対して開放する第１開口部、およびレゾナンスチャンバーを外部に対して開放する第２開口部である。そして、サージタンクとレゾナンスチャンバーとは、第１開口部と第２開口部とに接続される流路形成部材により連通している。
【００１７】
最良の形態２の吸気装置は、流路形成部材の内部流路を開閉する弁体と、弁体を駆動するアクチュエータと、アクチュエータに指令を与えて弁体を駆動させ、内部流路の開度を制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は、サージタンクの圧力に対して閾値を設定し、サージタンクの圧力が閾値よりも大きいときに、内部流路の開度を全閉に制御し、サージタンクの圧力が閾値よりも小さいときに、内部流路の開度を全開に制御する。
【００１８】
最良の形態３の吸気装置によれば、制御手段は、サージタンクの圧力が閾値よりも大きいときに、内部流路の開度をエンジン回転数に応じて制御し、サージタンクの圧力が閾値よりも小さいときに、内部流路の開度を全開に制御する。
【実施例】
【００１９】
〔参考例の構成〕
参考例の吸気装置１の構成を、図１を用いて説明する。
吸気装置１は、エンジン（図示せず）の燃焼室（図示せず）への吸気の通路をなすインテークマニホールド２に、トルクアップレゾネータ（以下、レゾネータと呼ぶ）３を装備することで構成され、燃焼室に吸気を供給するものである。
【００２０】
ここで、レゾネータ３は、薄膜部４が吸気により生じる吸気脈動に共鳴することで、吸気を促進してエンジン出力を向上させるものである。また、インテークマニホールド２のサージタンク５には、スロットル弁６により流量調節された吸気が供給され、サージタンク５から、各々の吸気ポート７を経由して燃焼室に吸気が導入される。
【００２１】
薄膜部４は、サージタンク５とレゾナンスチャンバー８とを区画するとともに、燃焼室への吸気により生じる吸気脈動に共鳴することで燃焼室への吸気を促進するものであり、レゾネータ３の中核的機能を担う要素である。そして、薄膜部４は、自身の質量、レゾナンスチャンバー８の容積等の各種仕様に応じて所定の共鳴周波数ｆｏを有する。つまり、薄膜部４は、種々の周波数の吸気脈動の内で共鳴周波数ｆｏに略一致する周波数を有する吸気脈動に共鳴して共鳴波を発生し、この共鳴波により燃焼室への吸気を促進する。
【００２２】
また、サージタンク５とレゾナンスチャンバー８とは、薄膜部４と異なる別の壁部分１２によっても区画されている。そして、サージタンク５とレゾナンスチャンバー８とは、壁部分１２に設けられた開口部１３により連通している。開口部１３は、壁部分１２を貫通する貫通孔であり、この貫通孔によりサージタンク５とレゾナンスチャンバー８とは常に連通する。
【００２３】
〔参考例の効果〕
参考例の吸気装置１は、サージタンク５とレゾナンスチャンバー８とを区画するとともに、燃焼室への吸気により生じる吸気脈動に共鳴することで燃焼室への吸気を促進する薄膜部４を備える。そして、サージタンク５とレゾナンスチャンバー８とは、壁部分１２に開口部１３が設けられて連通している。
【００２４】
これにより、吸気装置１は、薄膜部４により共鳴波を発生させて吸気を促進することができる。このため、レゾナンスチャンバー８をサージタンク５に隣り合わせてレゾネータ３の設置スペースを削減できるので、エンジンルームにおける機器の搭載領域を低減することができる。
【００２５】
また、薄膜部４により共鳴波を発生させる場合、サージタンク５の圧力Ｐｓとレゾナンスチャンバー８の圧力Ｐｃｈとの差圧ΔＰが大きくなると薄膜部４が破損する虞がある。そこで、サージタンク５とレゾナンスチャンバー８とを開口部１３により連通させて、差圧ΔＰを小さくすることで、薄膜部４が破損する虞を低減することができる。
【００２６】
〔実施例１〕
実施例１の吸気装置１によれば、図２に示すように、開口部１３は、サージタンク５を外部に対して開放する第１開口部１５、およびレゾナンスチャンバー８を外部に対して開放する第２開口部１６である。そして、第１開口部１５と第２開口部１６とには流路形成部材１７が接続され、流路形成部材１７の内部流路１８により、サージタンク５とレゾナンスチャンバー８とが連通している。
これにより、参考例と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
〔実施例２〕
実施例２の吸気装置１は、図３に示すように、内部流路１８を開閉する弁体２１と、弁体２１を駆動するアクチュエータ２２と、アクチュエータ２２に指令を与えて弁体２１を駆動させ、内部流路１８の開度を制御する制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）２３とを備える。なお、ＥＣＵ２３は、制御機能および演算機能を有するＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶装置、入力装置、ならびに出力装置等を含む周知のマイクロコンピュータとして構成されている。また、アクチュエータ２２は、ＥＣＵ２３から出力される制御信号に応じた通電を受けて、弁体２１を駆動する駆動力を発生する周知の電動モータである。
【００２８】
ＥＣＵ２３は、所定の圧力センサ（図示せず）によりサージタンク５の圧力Ｐｓの実値を把握するとともに、圧力Ｐｓの実値に対して閾値Ｐｃを設定して記憶する。そして、ＥＣＵ２３は、図４に示すように、圧力Ｐｓの実値が閾値Ｐｃよりも大きいときに、内部流路１８の開度を全閉に制御し、圧力Ｐｓの実値が閾値Ｐｃよりも小さいときに、内部流路１８の開度を全開に制御する。
【００２９】
ここで、レゾナンスチャンバー８の圧力Ｐｃｈは、エンジンの負荷にかかわらず、常時、ほぼ大気圧に保たれているのに対し、サージタンク５の圧力Ｐｓは、エンジンの負荷に応じて変動しやすい。すなわち、エンジンの低負荷時にはスロットル開度が小さくなるため、圧力Ｐｓは大気圧よりも小さい負圧になりやすく、エンジンの高負荷時にはスロットル開度が大きくなるため、圧力Ｐｓは大気圧に等しくなる。
【００３０】
したがって、圧力Ｐｓが小さいときには、差圧ΔＰが大きくなって薄膜部４が破損する虞が高まる。逆に、圧力Ｐｓが大きいときには、差圧ΔＰが小さくなり、薄膜部４が破損する虞が低くなる。
【００３１】
そこで、ＥＣＵ２３による処理手順を上記のように設けることで、薄膜部４の破損の虞が高いときにのみ、内部流路１８を全開に開放して差圧ΔＰを縮小することができるとともに、薄膜部４の破損の虞が低いときに、内部流路１８を閉鎖して共鳴波による吸気促進効果を低下させないようにすることができる。なお、薄膜部４の破損の虞が低いときとはエンジンの高負荷時であるため、正に、吸気を促進したいときに当たる。よって、このように吸気を促進したいときに内部流路１８を閉鎖できることで、吸気促進の効果を維持しながら薄膜部４の破損の虞を下げる効果を得ることができる。
【００３２】
〔実施例３〕
実施例３の吸気装置によれば、ＥＣＵ２３は、図５に示すように、サージタンク５の圧力Ｐｓの実値が閾値Ｐｃよりも大きいときに、内部流路１８の開度をエンジン回転数に応じて制御し、圧力Ｐｓの実値が閾値Ｐｃよりも小さいときに、内部流路１８の開度を全開に制御する。
【００３３】
これにより、エンジン高負荷時に、内部流路１８の開度を全閉または全閉よりも開側の開度に可変して共鳴周波数ｆｏを操作することで、共鳴周波数ｆｏを吸気脈動の周波数に略一致させることができる。このため、吸気を促進したいエンジン高負荷時に、吸気促進効果を低下させないようにすることができる。
【００３４】
すなわち、吸気脈動の周波数はエンジン回転数とともに低下するため、内部流路の開度を全閉で固定すると、エンジン回転数の変動により吸気脈動の周波数と共鳴周波数ｆｏとの乖離が大きくなり吸気促進の効果が低下する虞がある。そこで、ＥＣＵ２３による処理手順を上記のように設けることで、吸気を促進したいエンジン高負荷時に、内部流路１８の開度を全閉または全閉よりも開側の開度に可変して共鳴周波数ｆｏを操作し、共鳴周波数ｆｏを吸気脈動の周波数に略一致させて吸気促進効果を低下させないようにすることができる。
【００３５】
つまり、エンジン高負荷時には、図６に示すように、エンジン回転数が小さいほど内部流路１８の開度を開側に上げて共鳴周波数ｆｏを低下させ、エンジン回転数が大きいほど内部流路１８の開度を閉側に下げて共鳴周波数ｆｏを上昇させる。これにより、吸気を促進したいエンジン高負荷時には、内部流路１８の開度を可変して共鳴周波数ｆｏを操作することで、共鳴周波数ｆｏを吸気脈動の周波数に略一致させて吸気促進効果を低下させないようにすることができる。
【００３６】
〔変形例〕
実施例１〜３の吸気装置１によれば、レゾナンスチャンバー８はサージタンク５に隣り合わせて設けられていたが、レゾナンスチャンバー８をサージタンク５の内部に突出させて設けてもよい。
また、１つの薄膜部４ではなく、複数の薄膜部４を装備することで、レゾネータ３により共鳴できる周波数を増やしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】吸気装置の構成を示す説明図である（参考例）。
【図２】吸気装置の構成を示す説明図である（実施例１）。
【図３】吸気装置の構成を示す説明図である（実施例２）。
【図４】サージタンクの圧力と内部流路の開度との相関を示す操作特性図である（実施例２）。
【図５】サージタンクの圧力と内部流路の開度との相関を示す操作特性図である（実施例３）。
【図６】エンジン回転数と内部流路の開度との相関を示す操作特性図である（実施例３）。
【符号の説明】
【００３８】
１  吸気装置
４  薄膜部
５  サージタンク
８  レゾナンスチャンバー
１２  壁部分
１３  開口部
１５  第１開口部
１６  第２開口部
１７  流路形成部材
１８  内部流路
２１  弁体
２２  アクチュエータ
２３  ＥＣＵ（制御手段）
Ｐｓ  圧力（サージタンクの圧力）
Ｐｃ  閾値
【図１】
0004356780.tif 000002
【図２】
0004356780.tif 000003
【図３】
0004356780.tif 000004
【図４】
0004356780.tif 000005
【図５】
0004356780.tif 000006
【図６】
0004356780.tif 000007