CN1774569A - 内燃机的进气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的进气装置，其具备进气歧管(6)，该进气歧管(6)具有与内燃机连接的多根分支管(7)和连接有节流阀体(10)的集合管(8)，利用节流阀体(10)的节流阀(9)来调整吸入所述内燃机的空气量，并与该空气量对应地调整燃料的喷射量，其特征是，在进气歧管(6)的各分支管(8)上，设置有检测吸入所述内燃机的空气量的气体流量计(28)。

Description

内燃机的进气装置
技术领域
本发明涉及燃料喷射式内燃机的进气装置，特别涉及空气流量传感器的配置。本申请对于2003年4月18日提出的日本专利申请特愿2003-114093号主张优先权，在这里引用其内容。
背景技术
近年来，车辆等中所使用的内燃机一般为燃料喷射式。在此种内燃机当中，有的在进气歧管的上游侧设有节流阀(throttle valve)，在该节流阀的下游侧设有燃料喷射阀及空气流量传感器(例如参照特公平4-15388号公报)。空气流量传感器所输出的进气量信号被输入控制电路，算出与内燃机的运转状态对应的燃料喷射量。此后，基于所算出的燃料喷射量的燃料喷射量信号被从控制电路输出，进行所述燃料喷射阀的动作控制。
但是，为了提高所述内燃机的燃料效率和响应性，希望随时检测进气量(吸入内燃机的空气量)，并根据该进气量进行最佳的燃料喷射，但是所述以往的构成中，在进气歧管的内部变为负压状态的情况下，空气流量传感器就会检测到在吸入内燃机的空气中增加了用于将进气歧管内充满的空气的空气流量，因此就有特别是在节流阀开始打开时无法进行最佳的燃料喷射的缺点。
发明内容
本发明是鉴于所述情况而完成的，提供一种即使在节流阀开始打开时也可以精度优良地测定进气量而实现最佳的燃料喷射的内燃机的进气装置。
本发明提供一种内燃机的进气装置，其具备进气歧管，该进气歧管具有与内燃机连接的多根分支管和连接有节流阀体的集合管，利用所述节流阀体的节流阀来调整吸入所述内燃机的空气量，并与该空气量对应地调整燃料的喷射量，其中在所述多根分支管的至少一部分分支管上，设有检测吸入所述内燃机的空气量的空气流量传感器。
根据该内燃机的进气装置，在内燃机的运转状态下，在节流阀开始打开时，在空气流量传感器布设气缸，可以将充满进气歧管内的空气除去而仅对吸入内燃机内的空气量进行直接测定。另外，在空气流量传感器布设气缸以外的气缸中，可以组合使用检测曲柄轴或凸轮轴等的旋转角度的旋转角度传感器，推测进气量。而且，所谓一部分分支管是指一根以上且小于全部根数的分支管。
另外，可以基于空气流量传感器所检测的进气的上升，在正确的时刻向空气流量传感器布设气缸进行燃料喷射，并且基于该燃料喷射时刻，即使在空气流量传感器布设气缸以外的气缸，也能够进行与空气流量传感器布设气缸同等的正确的时刻的燃料喷射。
另外，通过按照将空气流量传感器所检测的进气的下降看作向内燃机内的进气的结束的方式设定，就可以测定从进气开始的时刻直至进气结束前为止的进气量，并且基于该测定信息，即使在空气流量传感器布设气缸以外的气缸，也可以与空气流量传感器布设气缸同等程度地精度优良地进行推测。
本发明的内燃机的进气装置，最好将所述空气流量传感器分别设于所述多根分支管上。
根据该内燃机的进气装置，在内燃机的运转状态中，在节流阀开始打开时，虽然进气歧管内因内燃机的进气负压而变为负压状态，但是由于吸入内燃机的空气由分别配置于作为进气歧管的下游侧的各分支管的空气流量传感器测定，因此就可以除去充满进气歧管内的空气，而对每个气缸仅对吸入内燃机内的空气量进行直接测定。
另外，基于空气流量传感器所检测的进气的上升，可以按照在正确的时刻向各气缸喷射燃料的方式进行控制。
另外，通过按照将空气流量传感器所检测的进气的下降看作向内燃机内的进气的结束的方式设定，就可以测定从进气开始的时刻直至进气结束前为止的进气量。
本发明的内燃机的进气装置，最好将所述空气流量传感器设于所述进气歧管的集合管上。
根据该内燃机的进气装置，在分支管上具备空气流量传感器的空气流量传感器布设气缸，就可以将充满进气歧管内的空气除去而仅对吸入内燃机内的空气量进行直接测定。另外，在空气流量传感器布设气缸以外的气缸，可以进行从设于集合管上的空气流量传感器所测定的总进气量中减去空气流量传感器布设气缸的进气量等处理，并且可以组合使用检测曲柄轴或凸轮轴等的旋转角度的旋转角度传感器，更为正确地推测进气量。
本发明提供一种内燃机的进气装置，其具备进气歧管，该进气歧管具有与内燃机连接的多根分支管和连接有节流阀体的集合管，利用所述节流阀体的节流阀来调整吸入所述内燃机的空气量，并与该空气量对应地调整燃料的喷射量，其中在所述进气歧管的集合管的分支管侧端部，设有朝向分支管侧延伸的延长部，在该延长部上设置有检测吸入所述内燃机的空气量的空气流量传感器。
根据该内燃机的进气装置，在内燃机的运转状态下，在节流阀开始打开时，由于空气流量传感器被与各分支管靠近地配置，因此能够提高吸入内燃机的空气流的检测灵敏度，所以就可以捕捉到各气缸的进气的上升及进气的下降。此外，基于空气流量传感器所检测到的进气的上升，可以按照在正确的时刻向各气缸喷射燃料的方式进行控制。另外，通过按照将空气流量传感器所检测的进气的下降看作向内燃机内的进气的结束的方式设定，就可以测定从进气开始的时刻直至进气结束前为止的进气量。
附图说明
图1是本发明的实施方式一的内燃机的构成图。
图2是表示实施方式一的进气歧管和空气流量传感器的配置的说明图。
图3是表示实施方式二的进气歧管和空气流量传感器的配置的说明图。
图4是表示实施方式三的进气歧管和空气流量传感器的配置的说明图。
图5是表示实施方式四的进气歧管和空气流量传感器的配置的说明图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式一进行说明。
如图1所示，发动机(内燃机)1是活塞4在发动机机体2的圆筒3内进行往复直线运动的往复式发动机，通过活塞4往复运动，使圆筒3内的容积改变，而反复进行进气、压缩、燃烧(膨胀)、排气的各冲程。
另外，发动机1是具有多个(在该实施方式中为四个)圆筒3的多气缸发动机，在发动机机体2的各进气口5的外部侧开口上分别连接有作为进气歧管6的下游侧的多根分支管7(参照图2)，并且在作为进气歧管6的上游侧的集合管8上连接有具有进行所吸入的空气量(进气量)的调整的节流阀(throttle valve)9的节流阀体10。在节流阀体10的上游侧连接有由空气滤清器11及进气管12构成的进气通路13。
对每个气缸，在发动机机体2上设有使电磁式的燃料喷射阀面向进气口5内的喷射器(燃料喷射装置)14，利用喷射器14的动作向进气口5内的空气流喷射给定量的燃料。向各喷射器14供给用燃料泵16从燃料罐15内抽出并用调节器17进行了调压的燃料。
另外，对于每个气缸，在发动机机体2上分别设有使进气口5的燃烧室侧开口开闭的进气阀18、使排气口19的燃烧室侧开口开闭的排气阀20及使点火电极部面向燃烧室内的火花塞21。火花塞21的点火是利用蓄积于点火电路22中的高能量进行的，各进气阀18及排气阀20的开闭动作是利用未图示的凸轮轴进行的。而且，在各排气口19的外部侧开口上连接有排气歧管23。
各活塞4借助连杆24与曲柄轴25的曲柄销连结。
这样，在发动机1的运转状态下，因节流阀9打开，外界气体(空气)就由随着活塞4的往复运动而产生的吸入负压从进气通路13抽吸，经过进气歧管6被导入处于进气冲程的气缸的进气口5。该空气流与从喷射器14中喷射的燃料一起成为混合气，被吸入处于进气冲程的气缸的圆筒3内。此时，从喷射器14中喷射的燃料的量被与吸入圆筒3内的空气量对应地调整。这样，利用使吸入圆筒3内的混合气燃烧而得的燃烧能，活塞4就在圆筒3内进行往复直线运动，并且驱动曲柄轴25旋转。
发动机1的运转状态下的燃料喷射量、燃料喷射时刻及对混合气的点火时刻的控制是利用控制装置26进行的。该控制装置26是所谓的ECU(Electronic Control Unit)，具有CPU(Central Processing Unit)和ROM(Read Only Memory)等，接受来自电池27的电能供给而动作。该控制装置26将来自气体流量计(空气流量传感器)28的输出电流等作为输入数据而进行给定的处理，向各部输出指令信号。其中所述气体流量计可以将吸入发动机1的空气量作为质量流量进行检测。
这里，作为适于该实施方式的气体流量计28，可以举出在硅基板上蒸镀有白金薄膜，并按照将该白金薄膜的温度保持一定的方式通电的传感器。由于当流过白金薄膜的周围的空气的质量增加时，白金薄膜的温度下降，因此气体流量计28为了将温度保持一定，就会增加向白金薄膜通入的电流。另一方面，由于当流过白金薄膜的周围的空气的质量减少时，白金薄膜的温度上升，因此气体流量计28就会减少向白金薄膜通入的电流。像这样，由于电流值与流过白金薄膜的周围的空气的质量的增减成比例地增减，因此就可以通过监测该电流值来测定空气流量。
如图2所示，进气歧管6具有一根集合管8和与发动机的各气缸对应的多根(在该实施方式中为四根)分支管7，从集合管8导入的空气被经过各分支管7分配给发动机1的各气缸。即，集合管8被配置于进气歧管6的空气流的上游侧，多根分支管7被配置于下游侧。
此外，在进气歧管6的各分支管7上，分别设有气体流量计28。这样，气体流量计28就被配置于进气歧管6的空气流的下游位置，并分别配置于紧靠各气缸的进气口5的前方处。
下面，对其作用进行说明。
首先，在发动机1的运转状态下，当节流阀9打开时，利用处于进气冲程的气缸的吸入负压，外界气体被从进气通路13中抽吸，经过进气歧管6而被导向处于进气冲程的气缸的进气口5。该空气在进气口5内与从喷射器14中喷射的燃料混合而成为混合气，被吸入圆筒3内。
这里，在节流阀9关闭的状态下，作为其下游侧的进气歧管6内因各气缸的吸入负压而变为负压状态，所以在节流阀9开始打开时，用于将进气歧管6内充满(回到大气压)的空气就与吸入圆筒3内的空气一起，被从进气通路13吸入。此时，该实施方式中，由于气体流量计28被分别配置于作为进气歧管6的下游侧的各分支管7上，因此就可以将充满进气歧管6内的空气除去而对每个气缸仅对吸入圆筒3内的空气量进行直接测定。
另外，基于各气体流量计28所检测到的进气的上升，就可以按照在正确的时刻向各气缸喷射燃料的方式进行控制。这里，所谓进气的上升是指，从进气阀18打开的时刻开始，随着时间的经过而增加的进气量达到了进气量上升给定值(例如超过了进气歧管6内的空气的脉动和过少气流的范围的值，该过少气流具体来说，是在节流阀9略微打开的状态下，由于发动机1的进气阀18打开而产生的负压即使在进气阀18关闭时也会残留，因而流入的空气的轻微的流动)的时刻。
另外，当进气阀18开始关闭时，则超过所述进气量上升给定值而增加的进气量开始减少。这里，如果将各气体流量计28所检测的进气量低于进气量下降给定值的时刻设为进气的下降，则也可以按照将该进气的下降看作向圆筒3内的进气的结束的方式来设定，其中进气量下降给定值被设定为大于所述进气量上升给定值的值。这样，就可以对每个气缸，测定从进气的上升开始直至进气的下降为止，即从进气开始的时刻到进气结束前之间的进气量。
根据所述实施方式，由于即使节流阀9刚开始打开，也可以对每个气缸仅对吸入圆筒3内的空气进行直接测定，因此进气量的检测精度提高，可以实现燃料喷射量的最佳化。这样，就可以提高混合气的燃料效率，改善发动机1的响应性及燃料消耗性能。
另外，通过基于各气体流量计28所检测的进气的上升来控制各气缸的燃料喷射时刻，就可以废除为了控制燃料喷射时刻而一直以来所使用的检测曲柄轴25或凸轮轴的旋转角度的旋转角度传感器，从而可以实现部件数目及成本的削减。
另外，可以在发动机1的一个循环内进行从进气阀18打开的时刻到进气阀18关闭而结束进气前之间的进气量的测定和与该进气量相对应的燃烧喷射，从而可以实时地实现燃料喷射量的最佳化。
下面，将引用图1，并根据图3对于本发明的实施方式二进行说明。而且，对于在所述实施方式一中已经说明了的构成将省略说明。
如图3所示，该实施方式的内燃机的进气装置中，在进气歧管6的一部分(该实施方式中为一根)分支管7上设有气体流量计28。
如果对该实施方式的作用进行说明，则首先，在发动机1的运转状态下，当节流阀9打开时，导向进气口5的空气与由喷射器14喷射的燃料混合而变为混合气，被吸入圆筒3内，此时，在连接有配置了气体流量计28的分支管7的气缸(以下称作气体流量计布设气缸)中，就可以将充满进气歧管6内的空气除去而仅对吸入圆筒3内的空气量进行直接测定。另外，在气体流量计布设气缸以外的气缸中，可以组合使用检测曲柄轴25或凸轮轴的旋转角度的众所周知的旋转角度传感器，并且通过捕捉气体流量计布设气缸中的逆流成分而精度优良地推测进气量。
另外，基于气体流量计28所检测的进气的上升，就可以在正确的时刻向气体流量计布设气缸进行燃料喷射，并且基于该燃料喷射时刻，再加上来自曲柄轴25或凸轮轴的旋转角度传感器的角度检测信息，即使在气体流量计布设气缸以外的气缸中，也可以实现与气体流量计布设气缸同等的正确的时刻下的燃料喷射。
另外，通过按照将气体流量计28所检测的进气的下降看作向圆筒3内的进气的结束的方式设定，就可以测定从进气阀18打开的时刻直至进气阀18关闭而结束进气前之间的进气量，并且基于该测定信息，即使为气体流量计布设气缸以外的气缸，也可以与空气流量传感器布设气缸同等程度地精度优良地推测进气量。
根据所述实施方式二，由于即使节流阀9刚开始打开，也可以精度优良地测定或推测各气缸的进气量，因此与在全部的分支管7上分别配置了气体流量计28的情况相比，可以在实现大幅度的成本降低的同时，实现燃料喷射量的最佳化。这样，就可以提高混合气的燃料效率，改善发动机1的响应性及燃料消耗性能。
另外，通过将各气体流量计28和曲柄轴25或凸轮轴的众所周知的旋转角度传感器组合使用，就可以在正确的时刻向各气缸进行燃料喷射，并且测定或推测从进气开始的时刻到结束进气前为止的进气量，从而就可以实时地进行燃料喷射量的最佳化。
而且，所述实施方式二中，虽然仅在一根分支管7上设置了气体流量计28，但是即使例如在相位不同的各个气缸上设置气体流量计28等、在小于全部根数的分支管7上设置气体流量计28，也可以获得同等程度的作用效果。
下面，将引用图1，并根据图4对于本发明的实施方式三进行说明。而且，对于在所述实施方式一中已经说明了的构成将省略说明。
如图4所示，该实施方式的内燃机的进气装置中，在进气歧管6的一部分(该实施方式中为一根)分支管7上设置有气体流量计28，并且在进气歧管6的集合管8上还另外设有气体流量计28。设于集合管8上的气体流量计28被配置于节流阀9的上游侧，可以测定穿过集合管8的总进气量。
如果对该实施方式的作用进行说明，则在气体流量计布设气缸中，可以将充满进气歧管6内的空气除去而仅对吸入圆筒3内的空气量直接进行测定。另外，在气体流量计布设气缸以外的气缸中，进行从设于集合管8上的气体流量计28所测定的总进气量中减去气体流量计布设气缸的进气量等处理，并且加上来自曲柄轴25或凸轮轴的旋转角度传感器的角度信息，就可以按照在正确的喷射时刻向各气缸喷射燃料的方式进行控制，从而可以更加精度优良地测定进气量。
根据所述实施方式三，通过在集合管8上，在所接合的节流阀体10的上游设置气体流量计28，就可以更加精度优良地推测气体流量计布设气缸以外的气缸的进气量。
而且，在所述实施方式三中，也可以将配置于集合管8上的气体流量计28配置于节流阀9的下游侧。特别是，如果将气体流量计28设于节流阀体10上，则可以削减安装工时。
下面，将引用图1，并根据图5对于本发明的实施方式四进行说明。而且，对于在所述实施方式一中已经说明了的构成将省略说明。
如图5所示，该实施方式的内燃机的进气装置中，在进气歧管6的集合管8的下游侧端部，即在分支管7侧端部，设有朝向分支管7侧延伸的延长部8’，在该延长部8’上设置了气体流量计28。这样，气体流量计28就被与各分支管7靠近地配置。
如果对该实施方式的作用进行说明，则首先，在发动机1的运转状态下，当节流阀9打开时，导向进气口5的空气与由喷射器14喷射的燃料混合而变为混合气，被吸入圆筒3内，而此时，通过将气体流量计28与各分支管7靠近地配置，能够提高吸入圆筒3内的空气流的检测灵敏度，就可以捕捉到进气的上升及下降。这样，基于气体流量计28所检测到的上升，就可以按照在正确的时刻向各气缸喷射燃料的方式来控制。另外，通过按照将气体流量计28所检测到的下降看作向发动机1内的进气结束的方式来设定，就可以测定从进气开始的时刻到进气结束前之间的进气量。
根据所述实施方式四，通过将气体流量计28设为一个，就可以在实现大幅度的成本降低的同时，捕捉到向各气缸中的进气的上升及下降。本实施方式中，通过与实施方式二同样地加上来自曲柄轴25或凸轮轴的旋转角度传感器的角度信息，按照在正确的喷射时刻向各气缸喷射燃料的方式来控制，就可以基于气体流量计28所检测的上升，在正确的时刻向各气缸喷射燃料，并且可以通过基于进气的下降，测定从各气缸的进气开始的时刻到进气结束前为止的进气量，来实时地进行燃料喷射量的最佳化。所以，就可以提高混合气的燃料效率，改善发动机1的响应性及燃料消耗性能。
而且，在所述实施方式四中，延长部8’既可以与进气歧管6一体化，也可以是分开的。
而且，本发明并不限定于所述各实施方式，例如虽然气体流量计28采用了在硅基板上蒸镀有白金薄膜的形式，但是只要是能够检测所吸入的空气流量的空气流量传感器，也可以是其他的形式。
另外，所应用的内燃机并不限定于直列四气缸发动机，并且即使是单气缸发动机，也可以应用。另外，也可以不应用于向进气口5喷射燃料的气口喷射发动机，而应用于向燃料室喷射燃料的直接喷射发动机，此时，能够测定从进气阀18打开的时刻开始到进气阀18关闭而结束进气为止的进气量，并根据该进气量实时地并且更为正确地实现燃料喷射量的最佳化。
工业上的可利用性
本发明涉及一种内燃机的进气装置，其具备进气歧管，该进气歧管具有与内燃机连接的多根分支管和连接有节流阀体的集合管，利用所述节流阀体的节流阀来调整吸入所述内燃机的空气量，并与该空气量对应地调整燃料的喷射量，其中所述多根分支管的至少一部分分支管上，设有检测吸入所述内燃机的空气量的空气流量传感器。
根据本发明的内燃机的进气装置，即使在节流阀刚开始打开时，也可以仅对吸入内燃机内的空气量进行测定或推测，与在全部的分支管上分别配置了进气流量传感器的情况相比，可以在实现大幅度的成本降低的同时，实现燃料喷射量的最佳化。这样，就可以提高混合气的燃料效率，改善内燃机的响应性及燃料消耗性能。
另外，通过将各空气流量传感器和曲柄轴或凸轮轴等的旋转角度传感器组合使用，就可以在正确的时刻向各气缸进行燃料喷射，并且可以在内燃机的一个循环内进行进气量的测定和与该进气量相对应的燃料喷射，从而来实时地进行燃料喷射量的最佳化。
根据本发明的内燃机的进气装置，由于通过将所述空气流量传感器分别设于所述多根分支管上，即使在节流阀刚开始打开时，也可以对每个气缸仅对吸入内燃机的空气量进行直接测定，因此能够提高进气量的检测精度，实现燃料喷射量的最佳化。这样，就可以提高混合气的燃料效率，改善内燃机的响应性及燃料消耗性能。
另外，由于基于空气流量传感器所检测的进气的上升来控制各气缸的燃料喷射时刻，因此就可以废除为了控制燃料喷射时刻而一直以来所使用的检测曲柄轴或凸轮轴等的旋转角度的旋转角度传感器，从而可以实现部件数目及成本的削减。
另外，可以在内燃机的一个循环内进行从进气开始的时刻到进气结束前为止的进气量的测定和与该进气量相对应的燃料喷射，从而可以实时地进行燃料喷射量的最佳化。
根据本发明的内燃机的进气装置，通过在集合管上也设置空气流量传感器，就可以更为正确地推测空气流量传感器布设气缸以外的气缸的进气量。
本发明涉及一种内燃机的进气装置，其具备进气歧管，该进气歧管具有与内燃机连接的多根分支管和连接有节流阀体的集合管，利用所述节流阀体的节流阀来调整吸入所述内燃机的空气量，并与该空气量对应地调整燃料的喷射量，在所述集合管的所述分支管侧端部，设有朝向该分支管侧延伸的延长部，在该延长部上设置了检测吸入所述内燃机的空气量的空气流量传感器。
根据本发明的内燃机的进气装置，由于通过将空气流量传感器的数目设为一个，就可以在实现大幅度的成本降低的同时，捕捉到各气缸的进气的上升及进气的下降，因此就可以基于进气的上升在正确的时刻向各气缸进行燃料喷射，并且可以在内燃机的一个循环内进行从各气缸的进气开始的时刻到进气结束前为止的进气量的测定和与该进气量相对应的燃料喷射，即，可以实时地进行燃料喷射量的最佳化。所以，就可以提高混合气的燃料效率，改善内燃机的响应性及燃料消耗性能。

Claims (4)

1.一种内燃机的进气装置，其具备进气歧管，该进气歧管具有与内燃机连接的多根分支管和连接有节流阀体的集合管，利用所述节流阀体的节流阀来调整吸入所述内燃机的空气量，并与该空气量对应地调整燃料的喷射量，其特征是，
在所述多根分支管的至少一部分分支管上，设有检测吸入所述内燃机的空气量的空气流量传感器。
2.根据权利要求1所述的内燃机的进气装置，其特征是，所述空气流量传感器被分别设于所述多根分支管上。
3.根据权利要求1所述的内燃机的进气装置，其特征是，所述空气流量传感器被设于所述集合管上。
4.一种内燃机的进气装置，其具备进气歧管，该进气歧管具有与内燃机连接的多根分支管和连接有节流阀体的集合管，利用所述节流阀体的节流阀来调整吸入所述内燃机的空气量，并与该空气量对应地调整燃料的喷射量，其特征是，
在所述集合管的所述分支管侧端部，设有朝向该分支管侧延伸的延长部，在该延长部上设置有检测吸入所述内燃机的空气量的空气流量传感器。
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