JP2004011540A - Intake flow control device of internal combustion engine - Google Patents

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valves
intake
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internal combustion
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Masahiro Fukuzumi
福住 雅洋
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To drive a valve installed in an intake passage by a small torque in order to control the gas flow in a cylinder in an intake flow control device of an internal combustion engine. <P>SOLUTION: A partition plate 12 is installed on a port part of an intake system, and an intake passage is divided into upper and lower parts. Two butterfly-shaped control valves 13a and 13b to open/close a lower passage c2 are installed in the lower passage c2 demarcated by the partition plate 12. The control valves 13a and 13b are rotated in a separating direction from each other when the valves are opened. The downstream side control valve 13b is opened after the upstream side control valve 13a is opened when the control valves are opened from the closed condition. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気流動制御装置に関し、詳細には、シリンダ内で空気の強いタンブル流動を発生させるための、吸気通路を狭める弁を備える吸気流動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリンダ内で空気の強いタンブル流動を発生させるための装置として、吸気系のポート部に仕切り板を設置して吸気通路を上下に区画し、この仕切り板により区画された下側の通路に、この下側の通路を開閉するための蝶型の弁を設置したものがある。このようなタンブル流動制御装置では、前記弁により下側の通路を閉じ、空気を仕切り板の上側の通路のみからシリンダに流入させることで、空気のタンブル流動を強めることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の装置では、仕切り板の下側の通路に設置された弁に対し、吸入負圧とともに空気の流れによる圧力が作用する。従って、この弁を空気の流れに抗して駆動する際(一般的には、弁開時)には、これら吸入負圧及び圧力を合わせた力を上回るだけのトルクが必要となる。このため、弁のモータが大型となるとともに、コストがかさむという問題があった。
【0004】
ここで、空気のスワール流動を制御するための装置として、ポート部を仕切り板により区画し、この仕切り板により区画された通路のそれぞれに弁を設置したものが知られている(特開平07−102983号公報)。このように仕切り板の各側の通路に弁を設置したとしても、1つの弁に吸入負圧と空気の流れによる圧力との双方が作用することに変わりがないので、上記の課題を解決することはできない。
【0005】
そこで、本発明は、内燃機関の吸気流動制御装置において、シリンダ内のガス流動を制御するために吸気通路に設置される弁を、小さなトルクで駆動することを可能とすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に記載の発明では、内燃機関の吸気流動制御装置を、吸気系のポート部に空気の流れに沿って設置された、吸気通路を区画する仕切り板と、この仕切り板により区画された一側の通路に設置された、この一側の通路を開閉するための弁と、この弁を駆動して、前記一側の通路を開閉させる駆動手段とを含んで構成し、前記弁として、蝶型の第1の弁と、この第1の弁よりも下流側に設置された蝶型の第2の弁とを設け、前記駆動手段により、これら第1及び第2の弁を互いに反対方向に回転させることとした。
【0007】
請求項2に記載の発明では、前記仕切り板により吸気通路を上下に区画し、前記第1及び第2の弁を、仕切り板により区画された下側の通路に設置することとした。
請求項3に記載の発明では、前記第1及び第2の弁を、弁開時にこれらの弁が互いに離れる方向に回転させることとした。
【0008】
請求項4に記載の発明では、前記第1及び第2の弁をともに閉じている状態から開くときに、第1の弁を開いた後、第2の弁を開くこととした。
請求項5に記載の発明では、前記第1及び第2の弁をともに開いている状態から閉じるときに、第2の弁を閉じた後、第1の弁を閉じることとした。
請求項6に記載の発明では、前記第1及び第2の弁の駆動モードとして、これらの弁をともに閉じたままとする第1のモードと、第2の弁を閉じた状態で第1の弁の開度を変化させる第2のモードと、第1の弁を開いた状態で第2の弁の開度を変化させる第3のモードと、第1及び第2の弁をともに開いたままとする第4のモードとを設けた。
【0009】
請求項7に記載の発明では、前記第1及び第2の弁を、機関負荷の増大に応じ、前記第1、第2、第3、第4のモードの順で駆動することとした。
【0010】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、仕切り板により区画された一側の通路を開閉するための弁として、蝶型の第1の弁とともに、この第1の弁よりも下流側に蝶型の第2の弁を設け、駆動手段によりこれらの弁を反対方向に回転させることとした。このため、第1及び第2の弁の開くタイミングを先後にずらし、空気の流れに抗して駆動されるものを開いた後、他方の弁を開くことで、吸入負圧及び空気の流れによる圧力のうち一方からの力を殆ど受けずに、これらの弁を開くことができる。
【0011】
請求項2に係る発明によれば、仕切り板により吸気通路を上下に区画し、下側の通路に第1及び第2の弁を設置したので、空気のタンブル流動を強めることができる。
請求項3に係る発明によれば、第1及び第2の弁がともに開いた状態で、これらの弁が仕切り板に重ならないようにすることができるので、流路抵抗を抑えることができる。
【0012】
請求項4に係る発明によれば、第1及び第2の弁をともに閉じた状態から開くときに、第1の弁を先に開くことで、吸入負圧からの力を受けずに第1の弁を開くことができる。
請求項5に係る発明によれば、第1及び第2の弁をともに開いた状態から閉じるときに、第2の弁を先に閉じることで、双方の弁が閉じたときにこれらの弁の間の空間に負圧が残らないようにし、次に第1の弁を開くときに必要となるトルクが増大することを防止することができる。
【0013】
請求項6に係る発明によれば、第2の弁を閉じた状態で第1の弁の開度を変化させる第2のモードにより、仕切り板の一側の通路を遮断し、シリンダへの空気の流入速度を高く維持したまま、吸入空気量を増大させることができる。また、第1の弁を開いた状態で第2の弁の開度を変化させる第3のモードにより、吸入空気量をさらに増大させることができる。
【0014】
請求項7に係る発明によれば、負荷の増大に対し、エンジンに必要な量の空気を吸入させることができるとともに、安定した燃焼に必要なガス流動を形成することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る直噴ガソリンエンジン(以下「エンジン」という。)1の断面図であり、燃焼室周辺の構成を示している。シリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド3には、吸気系のポート部4と、排気系のポート部5とが、気筒配列方向に並んで各2つ形成されている。吸気系のポート部4には、このポート部4を開閉するための吸気弁6が介装されており、一方、排気系のポート部5には、このポート部5を開閉するための排気弁7が介装されている。シリンダヘッド3には、シリンダヘッド3と、シリンダブロック2に挿入されたピストン8とで形成される燃焼室9の上部中央に臨ませて、点火プラグ10が設置されている。これらに加え、シリンダヘッド2には、2つの吸気弁6の間に高圧インジェクタ(図示せず)が設置されている。
【0016】
ここで、吸気系のポート部4には、本実施形態に係る吸気流動制御装置としてのタンブル流動制御装置11が設置されている。このタンブル流動制御装置11により空気の流速が高められることで、シリンダ内に空気の強いタンブル流動Ftが形成される。上記のインジェクタは、成層燃焼時において圧縮行程に、均質燃焼時において吸気行程に燃料をシリンダ内に直接噴射する。後述するエンジンコントローラは、これらの燃焼方式を運転状態に応じて切り換え、インジェクタの噴射時期を制御する。
【0017】
図2は、本実施形態に係るタンブル流動制御装置11の構成図である。このタンブル流動制御装置11は、仕切り板としての矩形状の平板12と、第1及び第2の弁としての蝶型の2つの制御弁13a,13bとを含んで構成される。平板12は、吸気系のポート部4に空気の流れに沿うように設置され、吸気通路を上下2つの部分通路c1,c2に区画している。そして、平板12により区画された下側の通路c2には、上流側に第1の弁としての上流側制御弁13aが、下流側に第2の弁としての下流側制御弁13bが設置されている。これらの制御弁13a,13bは、いずれも半円状の弁体131a,131bに、回転軸132a,132bを結合して構成されている。上流側制御弁13aは、平板12の上流側に隣接して設置され、回転軸132aがポート部側壁を貫通して外部に伸びている。一方、下流側制御弁13bは、平板12の下流側に隣接して設置され、回転軸132bがポート部側壁を貫通して外部に伸びている。
【0018】
各制御弁13a,13bの回転軸132a,132bは、駆動手段としてのモータ14a,14bの出力軸(図示せず)に連結され、それぞれ独立に、かつ0〜90°の範囲で任意の角度に変位させることが可能とされている。これらのモータ14a,14bは、エンジンコントローラ15からの指令信号に基づいて作動する。エンジンコントローラ15へは、クランク角センサ16のクランク角位置検出信号と、アクセルセンサ17のアクセル位置検出信号とが入力される。エンジンコントローラ15は、制御回路151において、これらの入力信号に基づいてエンジン1の回転数NE及び負荷Tqを算出するとともに、駆動回路152から、算出したNE及びTqに応じたモータ14a,14bの指令信号を出力する。
【0019】
図3は、本実施形態に係るタンブル流動制御装置11によるガス流動制御の概念図である。同図を参照し、エンジンコントローラ15の動作と併せて、ガス流動制御について説明する。
本実施形態では、エンジンコントローラ15の制御回路151に、図4に示す制御弁13a,13bの駆動モードマップを記憶させている。エンジンコントローラ15は、エンジン1の回転数NE及び負荷Tqにより定められる現在の運転状態が、このマップ上の領域A〜Dのいずれにあるかを判断し、その領域に対応する駆動モードを選択する。
【0020】
エンジンコントローラ15は、エンジン1の運転状態が低回転低負荷域Aにあると判断すると、駆動モードとして第1のモードを選択する。第1のモードを選択すると、エンジンコントローラ15は、モータ14a,14bに対し、上流側制御弁13aと下流側制御弁13bとをともに全閉に保持させる指令信号を出力する。これにより、図3(a)に示すように、各制御弁13a,13bがともに閉ざされ、吸気通路が平板12の上側の通路c1に狭められる。この状態では、上流側制御弁13aに対向する空気の流れが、この制御弁13aの手前でポート部上壁に向けて急激に方向を変えられ、制御弁13aを通過するときに大きく剥離する。このため、空気の実質的な流路がさらに狭められることになり、低回転時であってもシリンダへの空気の流入速度を高め、充分に強いタンブル流動を形成することができる。
【0021】
エンジンコントローラ15は、エンジン1の運転状態が低回転中負荷域、中回転低及び中負荷域、高回転低及び中負荷域からなる領域Bにあると判断すると、駆動モードとして第2のモードを選択する。第2のモードを選択すると、エンジンコントローラ15は、モータ14a,14bに対し、下流側制御弁13bを全閉に保ったまま上流側制御弁13aを開かせる指令信号を出力する。これにより、図3(b)に示すように、平板12の下側の通路c2が下流側制御弁13bにより遮断されたまま、上流側制御弁13aが開いていく。この状態では、上流側制御弁13aの手前で上向きに方向を変えられた空気が、上側の通路c1に滑らかに流入するので、制御弁13aを通過する際の流れの剥離が小さくなる。このため、空気が平板12に沿って上側の通路c1のほぼ全体を流れ、第1のモードの場合と比較して、流路が実質的に拡大する。従って、低回転時には、タンブル流動の強さを維持したまま、吸入空気量を増大させることができ、高回転時には、空気を滑らかに流すことができる。
【0022】
エンジンコントローラ15は、エンジン1の運転状態が低及び中回転高負荷域Cにあると判断すると、駆動モードとして第3のモードを選択する。第3のモードを選択すると、エンジンコントローラ15は、モータ14a,14bに対し、上流側制御弁13aを全開に保ったまま下流側制御弁13bを開かせる指令信号を出力する。これにより、図3(c)に示すように、平板12の上下双方で通路c1,c2が開放され、これらの通路c1,c2に空気が流れるようになる。下側の通路c2にも空気が流れることで、負荷Tqの増大に対し、吸入空気量を更に増大させることができる。ここで、下側の通路c2を通過した空気がシリンダ内で逆流方向のタンブル流動成分を形成するが、下流側制御弁13bが完全には開いておらず、空気が下側よりも上側の通路c1を積極的に流れるので、安定した燃焼に必要な強さのタンブル流動を形成することができる。そして、回転数NEの上昇に応じて下流側制御弁13bをさらに開いていき、下側の通路c2を流れる空気の全体に対する比率を上げていく。この比率の上昇に伴って逆流方向のタンブル流動成分が強さを増すが、回転数NEの上昇により空気の流入速度が充分に高められるので、全体としてのタンブル流動の強さを保つことができる。
【0023】
エンジンコントローラ15は、エンジン1の運転状態が高回転高負荷域Dにあると判断すると、駆動モードとして第4のモードを選択する。第4のモードを選択すると、エンジンコントローラ15は、モータ14a,14bに対し、上流側制御弁13aと下流側制御弁13bとをともに全開に保持させる指令信号を出力する。これにより、図3(d)に示すように、各制御弁13a,13bがともに開かれ、空気は、平板12の上下双方の通路c1,c2を流れる。このため、吸入空気量を最大限増大させることができる。
【0024】
以上のように、本実施形態では、吸気通路を上下に区画する平板12の下側の通路c2を、2つの制御弁13a,13bで開閉させるようにし、これらの制御弁13a,13bをともに閉じた状態から開くときに、上流側制御弁13aを開いた後、下流側制御弁13bを開くこととした。ここで、各制御弁13a,13bの回転方向は、これらが弁開時に相対的に離れる方向に設定されている。このため、上流側制御弁13aを開くときに、下流側制御弁13bにより下側の通路c2が遮断されたままとなり、上流側制御弁13aが吸気負圧からの力を殆ど受けずに済むので、この制御弁13aを開く際のトルクは、空気の流れによる圧力を上回るだけの大きさで足りる。このため、モータ14aとして、比較的に小型のものを使用することができる。一方、下流側制御弁13bを開くときには、この制御弁13bが開く方向に上記の吸気負圧及び圧力が作用するので、モータ14bに要求されるトルクも、非常に小さなもので済む。
【0025】
そして、各制御弁13a,13bをともに開いている状態から閉じるには、下流側制御弁13bを閉じた後、上流側制御弁13aを閉じるとよい。これにより、双方の制御弁13a,13bを閉じたときに、これらの制御弁13a,13bの間の空間に負圧が残らないようにし、次に上流側制御弁13aを開くときに、残存負圧により必要なトルクが増大することを防止することができる。
【0026】
また、本実施形態では、運転状態に応じて制御弁13a,13bの駆動モードを切り換え、この駆動モードとして、下流側制御弁13bを全閉に保ったまま上流側制御弁13aの開度を変化させる第2のモードと、上流側制御弁13aを全開に保ったまま下流側制御弁13bの開度を変化させる第3のモードとを設けた。このため、安定した燃焼に必要な強さのタンブル流動を形成しつつ、吸入空気量を増大させることができる。
【0027】
図5は、仕切り板112と、その下側の通路c2を開閉するための制御弁113とで構成される、直噴ガソリンエンジンの一般的なタンブル流動制御装置101を示している。この装置101では、下側の通路c2が1つの制御弁113で開閉されるので、低回転時にもかかわらず負荷の増大に合わせて制御弁113を開くと、空気が下側の通路c2にも流れ、シリンダへの空気の流入速度が急激に低下してしまう。そして、下側の通路c2を通過した空気がシリンダ内で逆流方向のタンブル流動成分を形成するので、全体としてのタンブル流動がさらに弱められてしまう。
【0028】
本実施形態では、低回転時において、負荷が比較的に低い領域で第2のモードを選択することで、下流側制御弁13bにより下側の通路c2を遮断して吸気通路を狭め、タンブル流動の強さを維持しながら、上側の通路c1を流れる空気を増量させることができる。また、負荷の増大に対し、吸入空気量をさらに増大させる必要がある場合には、第3のモードに切り換えることでこれに対応することができる。このような細かな制御により、安定した燃焼に必要な強さのタンブル流動を形成しつつ、エンジン1に必要な量の空気を吸入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る直噴ガソリンエンジンの断面図
【図2】同上実施形態に係るタンブル流動制御装置の構成図
【図3】同上タンブル流動制御装置によるガス流動制御の概念図
【図4】制御弁の駆動モードマップ
【図5】直噴ガソリンエンジンの一般的なタンブル流動制御装置によるガス流動制御の概念図
【符号の説明】
1…エンジン、4…吸気系のポート部、5…排気系のポート部、11…吸気流動制御装置としてのタンブル流動制御装置、12…仕切り板としての平板、13a…第1の弁としての上流側制御弁、13b…第2の弁としての下流側制御弁、14a,14b…駆動手段としてのモータ、15…エンジンコントローラ、c1…上側の通路、c2…下側の通路。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake flow control device for an internal combustion engine, and more particularly, to an intake flow control device including a valve for narrowing an intake passage for generating a strong tumble flow of air in a cylinder.
[0002]
[Prior art]
As a device for generating a strong tumble flow of air in a cylinder, a partition plate is installed at a port portion of an intake system to partition an intake passage into upper and lower portions. Some have a butterfly valve for opening and closing the lower passage. In such a tumble flow control device, the tumble flow of air can be enhanced by closing the lower passage by the valve and allowing air to flow into the cylinder only from the upper passage of the partition plate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described apparatus, the pressure provided by the air flow acts on the valve provided in the lower passage of the partition plate together with the suction negative pressure. Therefore, when the valve is driven against the flow of air (generally, when the valve is opened), a torque that exceeds the combined force of the suction negative pressure and the pressure is required. For this reason, there is a problem that the valve motor becomes large and the cost increases.
[0004]
Here, as a device for controlling the swirl flow of air, there is known a device in which a port portion is partitioned by a partition plate and valves are installed in each of the passages partitioned by the partition plate (Japanese Patent Laid-Open No. 07-0707). No. 102983). Even if valves are provided in the passages on each side of the partition plate, both the suction negative pressure and the pressure due to the flow of air act on one valve, so that the above-mentioned problem is solved. It is not possible.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to make it possible to drive a valve installed in an intake passage to control gas flow in a cylinder with a small torque in an intake flow control device for an internal combustion engine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, according to the first aspect of the present invention, the intake flow control device for the internal combustion engine is provided with a partition plate, which is installed along a flow of air at a port portion of the intake system and partitions the intake passage, and the partition plate. A valve for opening and closing the one-side passage, which is installed in the one-side passage partitioned, and driving means for driving the valve to open and close the one-side passage; A butterfly-type first valve and a butterfly-type second valve installed downstream of the first valve are provided as valves, and the first and second valves are driven by the driving unit. They were rotated in opposite directions.
[0007]
In the invention described in claim 2, the intake passage is vertically divided by the partition plate, and the first and second valves are installed in a lower passage partitioned by the partition plate.
In the invention described in claim 3, the first and second valves are rotated in a direction in which the first and second valves are separated from each other when the valves are opened.
[0008]
In the invention described in claim 4, when the first and second valves are both opened from the closed state, the second valve is opened after the first valve is opened.
In the invention according to claim 5, when closing the first and second valves from the open state, the first valve is closed after the second valve is closed.
In the invention described in claim 6, as the drive modes of the first and second valves, a first mode in which these valves are both kept closed, and a first mode in which the second valves are closed. A second mode in which the opening of the valve is changed, a third mode in which the opening of the second valve is changed while the first valve is open, and a state in which both the first and second valves are open. And a fourth mode.
[0009]
In the invention described in claim 7, the first and second valves are driven in the order of the first, second, third, and fourth modes in accordance with an increase in engine load.
[0010]
【The invention's effect】
According to the invention according to claim 1, as a valve for opening and closing one side of the passage defined by the partition plate, a butterfly-shaped first valve and a butterfly-shaped valve are provided downstream of the first valve. Second valves were provided, and these valves were rotated in opposite directions by the driving means. For this reason, the opening timing of the first and second valves is shifted forward and backward, and the one that is driven against the flow of air is opened, and then the other valve is opened. These valves can be opened with little force from one of the pressures.
[0011]
According to the invention according to claim 2, the intake passage is vertically divided by the partition plate, and the first and second valves are provided in the lower passage, so that the tumble flow of air can be strengthened.
According to the third aspect of the invention, when both the first and second valves are open, the valves can be prevented from overlapping the partition plate, so that the flow path resistance can be suppressed.
[0012]
According to the fourth aspect of the present invention, when the first and second valves are both opened from the closed state, the first valve is opened first, so that the first valve does not receive the force from the suction negative pressure. The valve can be opened.
According to the invention according to claim 5, when the first and second valves are both closed from the open state, by closing the second valve first, when both valves are closed, these valves are closed. It is possible to prevent a negative pressure from remaining in the intervening space, and to prevent an increase in torque required when the first valve is opened next time.
[0013]
According to the invention according to claim 6, in the second mode in which the opening degree of the first valve is changed while the second valve is closed, the passage on one side of the partition plate is shut off, and the air to the cylinder is released. The intake air amount can be increased while maintaining a high inflow speed of the air. In addition, the amount of intake air can be further increased by the third mode in which the opening degree of the second valve is changed while the first valve is open.
[0014]
According to the invention of claim 7, it is possible to cause the engine to take in a necessary amount of air in response to an increase in load, and to form a gas flow necessary for stable combustion.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a direct-injection gasoline engine (hereinafter, referred to as “engine”) 1 according to an embodiment of the present invention, showing a configuration around a combustion chamber. The cylinder head 3 fixed on the cylinder block 2 is provided with two intake port portions 4 and two exhaust port portions 5 arranged in the cylinder arrangement direction. An intake valve 6 for opening and closing the port 4 is interposed in the intake port 4, while an exhaust valve for opening and closing the port 5 is provided in the exhaust port 5. 7 are interposed. An ignition plug 10 is provided on the cylinder head 3 so as to face the upper center of a combustion chamber 9 formed by the cylinder head 3 and a piston 8 inserted into the cylinder block 2. In addition, a high-pressure injector (not shown) is provided between the two intake valves 6 in the cylinder head 2.
[0016]
Here, a tumble flow control device 11 as an intake flow control device according to the present embodiment is installed in the port portion 4 of the intake system. The tumble flow control device 11 increases the flow velocity of the air, so that a strong tumble flow Ft of air is formed in the cylinder. The injector directly injects fuel into a cylinder during stratified charge combustion during a compression stroke and during homogeneous charge combustion during an intake stroke. An engine controller, which will be described later, switches between these combustion modes according to the operating state, and controls the injection timing of the injector.
[0017]
FIG. 2 is a configuration diagram of the tumble flow control device 11 according to the present embodiment. The tumble flow control device 11 includes a rectangular flat plate 12 as a partition plate, and two butterfly-shaped control valves 13a and 13b as first and second valves. The flat plate 12 is installed in the port portion 4 of the intake system so as to follow the flow of air, and divides the intake passage into two upper and lower partial passages c1 and c2. In the lower passage c2 defined by the flat plate 12, an upstream control valve 13a as a first valve is installed on the upstream side, and a downstream control valve 13b as a second valve is installed on the downstream side. I have. Each of these control valves 13a and 13b is configured by connecting rotation shafts 132a and 132b to semicircular valve bodies 131a and 131b. The upstream control valve 13a is installed adjacent to the upstream side of the flat plate 12, and the rotation shaft 132a extends to the outside through the port side wall. On the other hand, the downstream control valve 13b is installed adjacent to the downstream side of the flat plate 12, and the rotating shaft 132b extends to the outside through the port portion side wall.
[0018]
Rotary shafts 132a, 132b of the control valves 13a, 13b are connected to output shafts (not shown) of motors 14a, 14b as driving means, and are independently and at an arbitrary angle within a range of 0 to 90 °. It can be displaced. These motors 14a and 14b operate based on a command signal from the engine controller 15. The crank angle position detection signal of the crank angle sensor 16 and the accelerator position detection signal of the accelerator sensor 17 are input to the engine controller 15. The engine controller 15 calculates a rotational speed NE and a load Tq of the engine 1 based on these input signals in a control circuit 151, and also issues a command for the motors 14 a and 14 b according to the calculated NE and Tq from the drive circuit 152. Output a signal.
[0019]
FIG. 3 is a conceptual diagram of gas flow control by the tumble flow control device 11 according to the present embodiment. The gas flow control will be described together with the operation of the engine controller 15 with reference to FIG.
In the present embodiment, the drive mode map of the control valves 13a and 13b shown in FIG. 4 is stored in the control circuit 151 of the engine controller 15. The engine controller 15 determines which of the areas A to D on the map the current operation state determined by the rotation speed NE and the load Tq of the engine 1 is, and selects a drive mode corresponding to the area. .
[0020]
When the engine controller 15 determines that the operating state of the engine 1 is in the low rotation / low load range A, the engine controller 15 selects the first mode as the drive mode. When the first mode is selected, the engine controller 15 outputs a command signal to the motors 14a and 14b to keep both the upstream control valve 13a and the downstream control valve 13b fully closed. Thereby, as shown in FIG. 3A, both the control valves 13a and 13b are closed, and the intake passage is narrowed to the upper passage c1 of the flat plate 12. In this state, the flow of the air facing the upstream control valve 13a is rapidly changed toward the upper wall of the port portion before the control valve 13a, and largely separates when passing through the control valve 13a. For this reason, the substantial flow path of the air is further narrowed, and even at the time of low rotation, the flow rate of the air into the cylinder is increased, and a sufficiently strong tumble flow can be formed.
[0021]
When the engine controller 15 determines that the operating state of the engine 1 is in the region B including the low rotation medium load region, the medium rotation low and medium load region, the high rotation low and the medium load region, the engine controller 15 sets the second mode as the drive mode. select. When the second mode is selected, the engine controller 15 outputs a command signal to the motors 14a and 14b to open the upstream control valve 13a while keeping the downstream control valve 13b fully closed. Thus, as shown in FIG. 3B, the upstream control valve 13a is opened while the lower passage c2 of the flat plate 12 is blocked by the downstream control valve 13b. In this state, the air whose direction has been changed upward before the upstream control valve 13a smoothly flows into the upper passage c1, and the flow separation when passing through the control valve 13a is reduced. Therefore, the air flows along substantially the entire upper passage c1 along the flat plate 12, and the flow passage is substantially enlarged as compared with the case of the first mode. Therefore, at low rotation speed, the amount of intake air can be increased while maintaining the strength of the tumble flow, and at high rotation speed, air can flow smoothly.
[0022]
When the engine controller 15 determines that the operating state of the engine 1 is in the low and middle rotation high load range C, the engine controller 15 selects the third mode as the drive mode. When the third mode is selected, the engine controller 15 outputs a command signal to the motors 14a and 14b to open the downstream control valve 13b while keeping the upstream control valve 13a fully open. Thereby, as shown in FIG. 3C, the passages c1 and c2 are opened both above and below the flat plate 12, and air flows through these passages c1 and c2. Since the air also flows through the lower passage c2, the intake air amount can be further increased with the increase in the load Tq. Here, the air that has passed through the lower passage c2 forms a tumble flow component in the reverse flow direction in the cylinder, but the downstream control valve 13b is not completely opened, and the air is passed through the upper passage than the lower passage. Since c1 flows positively, a tumble flow having a strength necessary for stable combustion can be formed. Then, the downstream control valve 13b is further opened in accordance with the increase in the rotational speed NE, and the ratio of the air flowing through the lower passage c2 to the whole is increased. As the ratio increases, the strength of the tumble flow component in the reverse flow direction increases. However, the increase in the rotation speed NE sufficiently increases the air inflow speed, so that the strength of the tumble flow as a whole can be maintained. .
[0023]
When the engine controller 15 determines that the operation state of the engine 1 is in the high rotation and high load range D, the engine controller 15 selects the fourth mode as the drive mode. When the fourth mode is selected, the engine controller 15 outputs a command signal to the motors 14a and 14b to keep both the upstream control valve 13a and the downstream control valve 13b fully open. Thereby, as shown in FIG. 3D, each of the control valves 13a and 13b is opened, and the air flows through the upper and lower passages c1 and c2 of the flat plate 12. For this reason, the intake air amount can be increased to the maximum.
[0024]
As described above, in the present embodiment, the lower passage c2 of the flat plate 12, which vertically partitions the intake passage, is opened and closed by the two control valves 13a and 13b, and both the control valves 13a and 13b are closed. When opening from the closed state, after opening the upstream control valve 13a, the downstream control valve 13b is opened. Here, the rotation direction of each of the control valves 13a and 13b is set to a direction in which they relatively separate when the valves are opened. For this reason, when the upstream control valve 13a is opened, the lower passage c2 is kept shut off by the downstream control valve 13b, and the upstream control valve 13a hardly receives the force from the intake negative pressure. The torque required to open the control valve 13a needs to be large enough to exceed the pressure caused by the flow of air. Therefore, a relatively small motor 14a can be used. On the other hand, when the downstream control valve 13b is opened, the above-described intake negative pressure and pressure act in a direction in which the control valve 13b opens, so that the torque required for the motor 14b can be very small.
[0025]
Then, in order to close each of the control valves 13a and 13b from the open state, it is preferable to close the downstream control valve 13b and then close the upstream control valve 13a. This prevents a negative pressure from remaining in the space between the control valves 13a and 13b when both control valves 13a and 13b are closed, and the remaining negative pressure when the upstream control valve 13a is opened next time. The required torque can be prevented from increasing due to the pressure.
[0026]
Further, in the present embodiment, the drive mode of the control valves 13a and 13b is switched according to the operation state, and as this drive mode, the opening of the upstream control valve 13a is changed while the downstream control valve 13b is kept fully closed. A second mode in which the opening degree of the downstream control valve 13b is changed while the upstream control valve 13a is fully opened is provided. For this reason, the amount of intake air can be increased while forming a tumble flow having a strength necessary for stable combustion.
[0027]
FIG. 5 shows a general tumble flow control device 101 for a direct-injection gasoline engine, comprising a partition plate 112 and a control valve 113 for opening and closing a passage c2 below the partition plate 112. In this device 101, since the lower passage c2 is opened and closed by one control valve 113, when the control valve 113 is opened according to the increase of the load despite the low rotation, the air also flows to the lower passage c2. The flow and the inflow speed of the air into the cylinder decrease rapidly. Then, since the air that has passed through the lower passage c2 forms a tumble flow component in the reverse flow direction in the cylinder, the tumble flow as a whole is further weakened.
[0028]
In the present embodiment, at the time of low rotation, by selecting the second mode in a region where the load is relatively low, the lower passage c2 is shut off by the downstream control valve 13b to narrow the intake passage, and the tumble flow is reduced. , The amount of air flowing through the upper passage c1 can be increased. Further, when it is necessary to further increase the intake air amount in response to the increase in the load, it is possible to cope with this by switching to the third mode. By such fine control, it is possible to cause the engine 1 to suck in a necessary amount of air while forming a tumble flow having a strength necessary for stable combustion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a direct injection gasoline engine according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a configuration diagram of a tumble flow control device according to the embodiment; FIG. 3 is a concept of gas flow control by the tumble flow control device; Fig. 4 Drive mode map of control valve Fig. 5 Conceptual diagram of gas flow control by general tumble flow control device of direct injection gasoline engine [Explanation of reference numerals]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 4 ... Intake system port part, 5 ... Exhaust system port part, 11 ... Tumble flow control device as intake flow control device, 12 ... Flat plate as partition plate, 13a ... Upstream as first valve Side control valve, 13b: downstream control valve as second valve, 14a, 14b: motor as drive means, 15: engine controller, c1: upper passage, c2: lower passage.

Claims (7)

吸気系のポート部に空気の流れに沿って設置された、吸気通路を区画する仕切り板と、
この仕切り板により区画された一側の通路に設置された、この一側の通路を開閉するための弁と、
この弁を駆動して、前記一側の通路を開閉させる駆動手段とを含んで構成され、
前記弁として、蝶型の第1の弁と、この第1の弁よりも下流側に設置された蝶型の第2の弁とを備え、
前記駆動手段が、これら第1及び第2の弁を互いに反対方向に回転させる内燃機関の吸気流動制御装置。
A partition plate that divides an intake passage, which is installed along a flow of air in a port portion of the intake system,
A valve for opening and closing the one-side passage, which is installed in the one-side passage partitioned by the partition plate,
Driving means for driving the valve to open and close the one-side passage,
The valve includes a butterfly-type first valve, and a butterfly-type second valve installed downstream of the first valve.
An intake flow control device for an internal combustion engine, wherein the driving means rotates the first and second valves in directions opposite to each other.
前記仕切り板が、吸気通路を上下に区画し、前記第1及び第2の弁が、仕切り板により区画された下側の通路に設置された請求項1に記載の内燃機関の吸気流動制御装置。2. The intake flow control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the partition plate partitions an intake passage into upper and lower portions, and the first and second valves are installed in a lower passage partitioned by the partition plate. 3. . 前記駆動手段が、前記第1及び第2の弁を、弁開時にこれらの弁が互いに離れる方向に回転させる請求項1又は2に記載の内燃機関の吸気流動制御装置。3. The intake flow control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the drive unit rotates the first and second valves in a direction in which the first and second valves are separated from each other when the valves are opened. 前記駆動手段が、前記第1及び第2の弁をともに閉じている状態から開くときに、第1の弁を開いた後、第2の弁を開く請求項3に記載の内燃機関の吸気流動制御装置。4. The intake air flow of an internal combustion engine according to claim 3, wherein the drive unit opens the first valve and then opens the second valve when opening the first and second valves from a state where both are closed. Control device. 前記駆動手段が、前記第1及び第2の弁をともに開いている状態から閉じるときに、第2の弁を閉じた後、第1の弁を閉じる請求項4に記載の内燃機関の吸気流動制御装置。5. The intake air flow of an internal combustion engine according to claim 4, wherein the drive means closes the first valve after closing the second valve when the drive means closes both the first and second valves from an open state. Control device. 前記駆動手段が、前記第1及び第2の弁の駆動モードとして、これらの弁をともに閉じたままとする第1のモードと、第2の弁を閉じた状態で第1の弁の開度を変化させる第2のモードと、第1の弁を開いた状態で第2の弁の開度を変化させる第3のモードと、第1及び第2の弁をともに開いたままとする第4のモードとを有する請求項3に記載の内燃機関の吸気流動制御装置。The drive means includes, as drive modes of the first and second valves, a first mode in which these valves are both kept closed, and an opening degree of the first valve in a state in which the second valve is closed. A second mode in which the opening degree of the second valve is changed while the first valve is open, and a fourth mode in which both the first and second valves are kept open. 4. The intake flow control device for an internal combustion engine according to claim 3, comprising: 前記駆動手段が、前記第1及び第2の弁を、機関負荷の増大に応じ、前記第1、第2、第3、第4のモードの順で駆動する請求項6に記載の内燃機関の吸気流動制御装置。7. The internal combustion engine according to claim 6, wherein the driving unit drives the first and second valves in the order of the first, second, third, and fourth modes in accordance with an increase in engine load. Intake flow control device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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