JP2004293513A - Air intake device of engine - Google Patents

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JP2004293513A
JP2004293513A JP2003090550A JP2003090550A JP2004293513A JP 2004293513 A JP2004293513 A JP 2004293513A JP 2003090550 A JP2003090550 A JP 2003090550A JP 2003090550 A JP2003090550 A JP 2003090550A JP 2004293513 A JP2004293513 A JP 2004293513A
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JP
Japan
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intake
butterfly valve
engine
communication passage
valve
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Withdrawn
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JP2003090550A
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Japanese (ja)
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Masayuki Yamashita
正行 山下
Katsuhiko Miyamoto
勝彦 宮本
Takashi Kawabe
敬 川辺
Takashi Inoue
隆 井上
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air intake device for an engine capable of offering a good controllability for opening and closing the communication passage to a sub-tank without hindering the intake flow. <P>SOLUTION: The air intake device of the engine is composed of an intake passage 11 connected with a cylinder of the engine, a surge tank 14 installed in the intake passage, the sub-tank 20 installed between the surge tank and the cylinder through the communication passage, a butterfly valve 22 having a peripheral shape to suit the inside shape of the communication passage and opening and closing the communication passage through a turning shaft 23, and an actuator 24 installed facing the communication passage and actuating the turning shaft, wherein the turning shaft is positioned offset e from the center O of the valve width in the direction perpendicular to the turning shaft of the butterfly valve and passing the valve center G as shown in Fig. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸気装置に係り、詳しくは、吸気慣性効果によってエンジン出力の向上を図るエンジンの吸気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの吸気装置としては、サージタンクと気筒との間にサブタンクを設ける構成が知られている。この構成により、吸気の慣性及び脈動効果を利用して吸入空気量及び体積効率の増大が図られる。
具体的には、吸気開始によって発生する負圧波が、サージタンク又はサブタンクのいずれかにまで伝播してそのいずれかの開放端で反射され、正圧波として再び気筒側に戻ることに鑑み、この気筒側に戻るタイミングを吸気弁の略閉弁時期に同期させ、次回の吸気弁の開弁に伴って吸気の押し込みを図るとの吸気慣性効果を利用して気筒内への吸気の充填効率を高めるものである。
【0003】
図3は、上記吸気慣性効果を利用した従来のエンジンの吸気装置における連通路付近の拡大図である。
同図(a)に示すように、サブタンク120は、連通路121を介して吸気通路111に設けられており、連通路121の外周側にはアクチュエータ124が設けられている。このアクチュエータ124は、連通路121の長さの中央位置であって連通路121の中心Oに配置された回動軸123を作動させる。
【0004】
回動軸123は、バタフライ弁122を吸気通路111側から見た同図(b)に示すように、回動軸123が円形のバタフライ弁122の中心Oを通っており、バタフライ弁122によって連通路121を開閉させる。
そして、エンジン回転速度の低中速域においては、バタフライ弁122を閉弁してサブタンク120を連通させず、サージタンク114を開放端として吸気の負圧波を反射させる。一方、エンジン回転速度の高速域においては、バタフライ弁122を開弁してサブタンク120を開放端として吸気の負圧波を反射させる。このような吸気慣性効果を利用することにより、全運転域に亘るトルクの向上が図られる。
【0005】
ここで、上記サブタンクを有するエンジンの吸気装置には、エンジンルームへの搭載に対する全体の大きさの制約があることから、この解決を図るエンジンの吸気装置の技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
当該装置では、サージタンクに隣接させたサブタンク等の構成を用いており、エンジンの吸気装置のコンパクト化を図っている。
【0006】
また、前記エンジンの吸気装置として同様の技術が各種提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開平9−264143号公報(段落番号0006、0013〜0020、0025、図4、図8等)
【特許文献2】
実公平2−47235号公報(第1図、第2図等)
【特許文献3】
実用新案第2507971号公報(第1図等)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記エンジンの吸気装置では、図3(a)に示すように、回動軸123は連通路121の長さの中央位置に配置されている。これは、連通路121の長さには、上記負圧波の反射を行わせるべく、気筒からサージタンク114までに至る距離と気筒からサブタンク120までに至る距離との関係に基づく制約と、エンジンルームへの搭載に基づく制約とがあり、そして、回動軸123を作動させるアクチュエータ124の設置位置は、この連通路121の長さに相当する範囲内でしか認められていないからである。
【0009】
ここで、バタフライ弁122を開弁させると、その全開時には、このバタフライ弁122の先端部分122Rが吸気通路111に向けて突き出されることがあり、この突き出た部分に吸気流れが衝突してその流れが阻害され、吸気慣性効果を十分に利用することできないという問題が生ずる。
この場合に、回動軸123をサブタンク120側に移動させることは、アクチュエータ124の設置位置の許容範囲が狭い以上困難である。
【0010】
これに対し、前記従来の技術に示された実施例の如く、回動軸をバタフライ弁の中心を通さずにバタフライ弁の端を通す構成であれば、バタフライ弁の先端部分が吸気通路に向けて突き出されず、吸気流れは阻害されない。
しかし、バタフライ弁の端を基準として回動させると、バタフライ弁には吸気による圧力が常に生じていることから、バタフライ弁には、回動軸から離れるに連れて大きなモーメントが生じ、特にバタフライ弁を全開時の開度と全閉時の開度との間を移動させる場合にはこのモーメントが非常に大きなものになり、連通路の開閉の制御性が悪化してしまうとの問題がある。
【0011】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、吸気流れを阻害することなく、サブタンクへの連通路の開閉の制御性を良好にすることができるエンジンの吸気装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく、請求項1記載のエンジンの吸気装置は、エンジンの気筒に接続された吸気通路と、吸気通路に設けられたサージタンクと、サージタンクと気筒との間に連通路を介して設けられたサブタンクと、連通路の内周形状に合わせた外周形状を有し、回動軸を介して連通路を開閉させるバタフライ弁と、連通路に即して設けられ、回動軸を作動させるアクチュエータとから構成され、回動軸は、バタフライ弁の回動軸と直交する方向の弁幅の中心からオフセットさせた位置に配置され、かつ、バタフライ弁の図心を通ることを特徴としている。
【0013】
したがって、請求項1記載のエンジンの吸気装置によれば、回動軸が、当該回動軸に直交する方向におけるバタフライ弁の弁幅の中心からオフセットさせた位置に配置されているので、バタフライ弁が吸気通路の吸気流れ側に突き出されなくなり、吸気流れが阻害されない。
しかも、回動軸は、バタフライ弁の図心を通ることから、バタフライ弁に対して吸気による圧力が常に生じていても、回動軸からバタフライ弁の一端縁側部分に生ずるモーメントと回動軸からバタフライ弁の他端縁側部分に生ずるモーメントとが相殺されるので、アクチュエータに対する負荷が低減され、連通路の開閉の制御性の良好化が可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図1を参照すると、本発明の一実施形態に係るエンジンの吸気装置が適用されるシステム構成図が示されており、以下図1に基づき本発明に係るエンジンの吸気装置の構成を説明する。
【0015】
エンジン1は、多気筒エンジンであり、図示しない燃焼室内に燃料を直接噴射する火花点火式の筒内噴射エンジンとして構成される。すなわち、エンジン1のシリンダヘッドには、ピストンの往復運動によって区画される燃焼室内に臨んで、気筒毎にインジェクタや点火プラグ(ともに図示せず)が配設されているとともに、吸気通路11及び排気通路31が接続されている。なお、点火プラグには点火コイルが接続されている。
【0016】
吸気通路11には、上流側から順にエアクリーナ12及びスロットル弁13が配設されており、さらに下流にはサージタンク14が設けられている。これにより、外部からの空気は、エアクリーナ12を通過し、スロットル弁13、サージタンク14及び吸気通路11を経て燃焼室内に流入する。この際、吸入空気量がエアフローセンサ15で検出される。また、スロットルポジションセンサ(TPS)16が設けられており、TPS16では、スロットル弁13の開度が検出される。
【0017】
吸気通路11は、吸気マニホールド及び吸気ポートから構成され、この吸気ポートは、気筒毎にシリンダヘッド内にて略直立方向に形成される。吸気ポートの燃焼室側には、吸気ポートと燃焼室との連通及び遮断を行う吸気弁17が設けられている。そして、吸気ポートの上流側には各気筒毎に吸気マニホールドが接続されており、サージタンク14と前記気筒との間にはサブタンク20が設けられている。
【0018】
サブタンク20は、連通路21を介して前記吸気マニホールドに設けられており、前記各気筒と連通するよう構成される。連通路21には、その連通路21の長さの中央位置に配置された回動軸23を介して開閉するバタフライ弁22が設けられ、連通路21の外周側には、回動軸23を作動させるアクチュエータ24が設けられている。
【0019】
排気通路31は、排気ポート及び排気マニホールドから構成され、この排気ポートは、気筒毎にシリンダヘッド内にて略水平方向に形成される。排気ポートの燃焼室側には、排気ポートと燃焼室との連通及び遮断を行う排気弁32が設けられている。
また、入出力装置、メモリ(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、CPU等を備えたECU(電子コントロールユニット)30が設けられており、ECU30により、エンジン1の総合的な制御が行われる。
【0020】
ECU30の入力側には、上述したエアフローセンサ15、TPS16の他、クランク角信号に基づきエンジン回転速度を検出するクランク角センサ33等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。そして、これら各センサ出力からエンジン1の運転状態を得て、吸入空気量、燃料噴射量、燃料噴射時期、並びに点火時期等のエンジン1の主要な操作量が最適に演算される。
【0021】
一方、ECU30の出力側には、上述のインジェクタや点火プラグの他、バタフライ弁22を開閉させるアクチュエータ24等の各種出力デバイス類が接続されており、ECU30内で演算された燃料噴射量が開弁パルス信号に変換されてインジェクタに送られ、また、演算された点火時期に基づいて点火プラグ駆動信号が点火コイルに送られ、さらに、演算された開度に基づく駆動信号がアクチュエータ24に送られる。
【0022】
そして、インジェクタから噴射された燃料は、吸気通路11からの調整された空気と混合されて燃焼室内にて混合気を形成し、該混合気は、所定の点火時期で点火プラグから発生される火花により爆発し、その燃焼圧によってエンジン1が駆動される。爆発後の排気は、排気通路31を経て排気浄化用触媒コンバータ(図示せず)側に送られる。
【0023】
図2は、上記エンジンの吸気装置における連通路付近の拡大図である。
上述の如く本実施形態のエンジンの吸気装置は、サブタンク20が、吸気通路11において、サージタンク14と気筒との間に連通路21を介して設けられており、このサブタンク20の設置位置は、吸気の負圧波の反射を行わせるべく、気筒からサージタンク14までに至る距離と気筒からサブタンク20までに至る距離との比較に基づいて決定される。
【0024】
連通路21は、同図(a)に示すように、サブタンク20の設置方向にて所定の長さを有しており、これは鋳型を用いて成形される。この連通路21の長さもまた、エンジンルームへの搭載及びサブタンク20の設置位置を考慮して決定される。
連通路21には、この連通路21の前記長さの中央位置に配置された回動軸23と、連通路21の内周形状に合わせた外周形状を有し、回動軸23を介して連通路21を開閉させるバタフライ弁22とが配設されている。
【0025】
そして、回動軸23は、前記連通路21の長さの中央位置のうち、サージタンク14からの吸気流れ方向に沿って、一例として本実施形態においては、アクチュエータ24側に向けてバタフライ弁22の回動軸23と直交する方向の弁幅の中心Oから偏心量eだけオフセットさせた位置に配置されている。
バタフライ弁22は、同図(a)の他、このバタフライ弁22を吸気通路11側から見た同図(b)に示すように、アクチュエータ24側にその一辺部分(一端縁側部分)22Rを対峙させ、回動軸23を挟んで一端縁側部分22Rに対向する頂点部分(他端縁側部分)22Lを有する三角形の形状をなしており、この三角形の図心Gの位置を上記オフセットさせた位置とすべく、上記連通路21の中心Oからの偏心量eが決定される。
【0026】
つまり、回動軸23は、バタフライ弁22の外形たる三角形の図心Gを通ることから、バタフライ弁22において回動軸23に関する断面一次モーメントは零にされる。
そして、アクチュエータ24が、クランク角センサ33の検出信号を入力したECU30からの出力信号に基づいて作動されることにより、バタフライ弁22は、この回動軸23回りに、他端縁側部分22Lをサブタンク20側に向けた全開時の開度と、一端縁側部分22R及び他端縁側部分22Lを前記吸気流れ方向に並行に配置させた全閉時の開度との間を回動し、連通路21を開閉させる。なお、この連通路21の内周形状もまた、アクチュエータ24の設置位置にてその一辺部分を対峙させる三角形の形状をなしている。
【0027】
次に、本実施形態のエンジンの吸気装置の作用について説明する。
当該エンジンの吸気装置は、エンジン回転速度の低速域及び中速域では、図2(a)に実線で参照されるように、バタフライ弁22を全閉時の開度まで閉弁させて吸気通路11とサブタンク20とを連通させず、サージタンク14を開放端にして管路長を長くする。そして、吸気弁17の開弁によって発生する負圧波は、サージタンク14に伝播し、前記負圧波を正圧波として気筒側に反射させる。反射による波が再び気筒側に戻るタイミングと吸気弁17の略閉弁時期とを同期させると、次回の吸気弁17の開弁に伴って燃焼室内への吸気の押し込みが図られる。
【0028】
一方、エンジン回転速度の高速域では、同図(a)に点線で参照されるように、バタフライ弁22を全開時の開度まで開弁させ、サブタンク20を開放端にして管路長を短くする。そして、吸気弁17の開弁によって発生する負圧波は、サージタンク14に伝播せずにサブタンク20に伝播し、前記負圧波を正圧波として気筒側に反射させる。反射による波が再び気筒側に戻るタイミングと吸気弁17の略閉弁時期とを同期させると、次回の吸気弁17の開弁に伴って燃焼室内への吸気の押し込みが図られる。
【0029】
以上のように、本発明では、バタフライ弁22が、アクチュエータ24側に対峙させた一端縁側部分22Rと、回動軸23を挟んで一端縁側部分22Rに対向する他端縁側部分22Lとを有する三角形の形状をなし、回動軸23が、バタフライ弁22の回動軸23と直交する方向の弁幅の中心Oからアクチュエータ24側に向けて偏心量eだけオフセットされた位置に配置され、バタフライ弁22の全開時には他端縁側部分22Lがサブタンク20側に向けて回動されている。
【0030】
よって、バタフライ弁22の全開時の開度においても、他端縁側部分22Lに比して回動軸23から縁部分までの距離の短い一端縁側部分22Rが、吸気通路11の吸気流れ側に突き出されなくなり、本実施形態の如く、連通路21の長さの制約によってその設置位置の許容範囲が狭く、中央部分に回動軸23への駆動軸を有する現有のアクチュエータの構成及び連通路の構成で、従来の技術におけるサージタンク14からの吸気流れを阻害してしまうとの問題を解決することができる。
【0031】
さらに、回動軸23は、バタフライ弁22の図心Gを通るように構成されていることから、吸気流れによる圧力がバタフライ弁22に常に生じ、特にバタフライ弁22を全開時の開度と全閉時の開度との間を移動させる場合にも、一端縁側部分22Rに生ずるモーメントと他端縁側部分22Lモーメントとを相殺することができ、アクチュエータに対する負荷を低減させて連通路21の開閉の制御性を向上させることができる。
【0032】
したがって、上記のエンジンの吸気装置によれば、回動軸23をオフセットさせる構成と、回動軸23をバタフライ弁22の図心Gを通す構成とが相俟って、吸気慣性効果を最大限度にまで引き出すことが可能になり、低速から高速に至る全運転域でのトルク向上を適切に達成することができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【0033】
例えば、上記実施形態では、バタフライ弁22は三角形の形状をなしているが、この形状に必ずしも限定されるものではなく、例えば、回動軸をオフセットさせ、かつ、バタフライ弁の図心を通る構成としては、台形の形状、扇形の形状であっても良く、そして、連通路の内周形状がバタフライ弁の外周形状に合わせられることによって、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【0034】
また、上記偏心量eについても、サージタンク14からの吸気流れ方向に沿ってバタフライ弁22の回動軸23と直交する方向の弁幅の中心Oから偏心量eだけオフセットさせた位置に配置されているならば、上記実施形態の如くのバタフライ弁22の回動軸23と直交する方向の弁幅の中心Oからアクチュエータ24側に向けて配置される場合の他、アクチュエータ24から離れる方向に配置される場合であっても良い。この場合には、バタフライ弁は、回動軸から縁部分までの距離の長い方をサブタンク側に向けた全開時の開度とすることになるが、この場合にも、上記実施形態と同様に、吸気流れを阻害することなく、連通路の開閉の制御性を良好にする効果を達成することができる。さらに、上記偏心量eは、上記実施形態の如くの吸気流れに沿う方向にオフセットされる場合の他、この吸気流れに直交する方向にオフセットされる場合であっても良く、この場合の回動軸は吸気流れに沿う方向に配される。
【0035】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、請求項1記載の本発明のエンジンの吸気装置によれば、回動軸が、当該回動軸に直交する方向におけるバタフライ弁の弁幅の中心からオフセットさせた位置に配置されているので、バタフライ弁が吸気通路の吸気流れ側に突き出されなくなり、吸気流れの阻害を防止することができる。
【0036】
しかも、回動軸は、バタフライ弁の図心を通ることから、バタフライ弁に対して吸気による圧力が常に生じていても、回動軸からバタフライ弁の一端縁側部分に生ずるモーメントと回動軸からバタフライ弁の他端縁側部分に生ずるモーメントとが相殺されるので、アクチュエータに対する負荷が低減され、連通路の開閉の制御性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るエンジンの吸気装置が適用されるエンジンシステム構成図である。
【図2】図1のエンジンの吸気装置における連通路付近の拡大図である。
【図3】従来のエンジンの吸気装置における連通路付近の拡大図である。
【符号の説明】
1 エンジン
11 吸気通路
14 サージタンク
17 吸気弁
20 サブタンク
21 連通路
22 バタフライ弁
23 回動軸
24 アクチュエータ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake device for an engine, and more particularly, to an intake device for an engine for improving engine output by an intake inertia effect.
[0002]
[Prior art]
As an intake device for an engine, a configuration in which a sub tank is provided between a surge tank and a cylinder is known. With this configuration, the amount of intake air and the volumetric efficiency are increased by utilizing the inertia and the pulsation effect of the intake air.
Specifically, in view of the fact that the negative pressure wave generated by the start of intake propagates to either the surge tank or the sub tank, is reflected at the open end of either of them, and returns to the cylinder side again as a positive pressure wave, The timing of returning to the intake side is synchronized with the approximate closing timing of the intake valve, and the intake air is pushed in with the next opening of the intake valve. Things.
[0003]
FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of a communication passage in a conventional engine intake device utilizing the intake inertia effect.
As shown in FIG. 2A, the sub tank 120 is provided in the intake passage 111 via the communication passage 121, and an actuator 124 is provided on the outer peripheral side of the communication passage 121. The actuator 124 operates a rotation shaft 123 disposed at a center position of the length of the communication path 121 and at the center O of the communication path 121.
[0004]
The rotary shaft 123 passes through the center O of the circular butterfly valve 122, as shown in FIG. 2B when the butterfly valve 122 is viewed from the intake passage 111 side, and is connected by the butterfly valve 122. The passage 121 is opened and closed.
Then, in the low-to-medium speed region of the engine speed, the butterfly valve 122 is closed to disconnect the sub tank 120, and the surge tank 114 is used as an open end to reflect the negative pressure wave of the intake air. On the other hand, in a high engine speed range, the butterfly valve 122 is opened to reflect the negative pressure wave of the intake air with the sub-tank 120 as an open end. By utilizing such an intake inertia effect, the torque can be improved over the entire operation range.
[0005]
Here, since the size of the intake device of the engine having the sub-tank is limited in terms of mounting in an engine room, a technique of an engine intake device for solving this problem has been proposed (for example, see Patent Reference 1).
In this device, a configuration such as a sub tank adjacent to the surge tank is used, and the intake device of the engine is made compact.
[0006]
Further, various similar technologies have been proposed for the intake device of the engine (for example, see Patent Documents 2 and 3).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-9-264143 (paragraphs 0006, 0013 to 0020, 0025, FIG. 4, FIG. 8, etc.)
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. 2-47235 (Figs. 1 and 2)
[Patent Document 3]
Japanese Utility Model No. 2507971 (Fig. 1 etc.)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the intake device of the engine, as shown in FIG. 3A, the rotating shaft 123 is disposed at the center of the length of the communication passage 121. This is because the length of the communication passage 121 is limited based on the relationship between the distance from the cylinder to the surge tank 114 and the distance from the cylinder to the sub tank 120 in order to reflect the negative pressure wave, and the engine room This is because there is a limitation based on the mounting on the actuator, and the installation position of the actuator 124 for operating the rotation shaft 123 is recognized only within a range corresponding to the length of the communication path 121.
[0009]
Here, when the butterfly valve 122 is opened, when the butterfly valve 122 is fully opened, the tip end portion 122R of the butterfly valve 122 may protrude toward the intake passage 111. A problem arises that the flow is hindered and the intake inertia effect cannot be fully utilized.
In this case, it is difficult to move the rotation shaft 123 toward the sub tank 120 because the allowable range of the installation position of the actuator 124 is narrow.
[0010]
On the other hand, if the rotating shaft passes through the end of the butterfly valve without passing through the center of the butterfly valve as in the embodiment shown in the above-mentioned prior art, the tip of the butterfly valve faces the intake passage. And the intake air flow is not hindered.
However, when the butterfly valve is rotated with reference to the end thereof, since a pressure due to intake air is always generated in the butterfly valve, a large moment is generated in the butterfly valve as it moves away from the rotation axis, and in particular, the butterfly valve Is moved between the fully opened position and the fully closed position, the moment becomes extremely large, and the controllability of opening and closing the communication path is deteriorated.
[0011]
The present invention has been made in view of such a problem, and it is an object of the present invention to provide an intake device for an engine that can improve controllability of opening and closing a communication passage to a sub-tank without obstructing intake air flow. Aim.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an intake device for an engine according to claim 1 includes an intake passage connected to a cylinder of the engine, a surge tank provided in the intake passage, and a communication passage between the surge tank and the cylinder. And a butterfly valve having an outer peripheral shape adapted to the inner peripheral shape of the communication passage, and opening and closing the communication passage via a rotation shaft, and a sub-tank provided in accordance with the communication passage, An actuator for operating the shaft, the rotating shaft is disposed at a position offset from the center of the valve width in a direction orthogonal to the rotating axis of the butterfly valve, and passes through the centroid of the butterfly valve. Features.
[0013]
Therefore, according to the engine intake device of the first aspect, the rotary shaft is disposed at a position offset from the center of the valve width of the butterfly valve in a direction orthogonal to the rotary shaft. Are not projected to the intake flow side of the intake passage, and the intake flow is not hindered.
In addition, since the rotation axis passes through the center of the butterfly valve, even if pressure due to suction is always applied to the butterfly valve, the moment generated at the one end side of the butterfly valve from the rotation axis and the rotation axis Since the moment generated at the other end side portion of the butterfly valve is canceled, the load on the actuator is reduced, and the controllability of opening and closing the communication passage can be improved.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, there is shown a system configuration diagram to which an engine intake device according to an embodiment of the present invention is applied. Hereinafter, a configuration of an engine intake device according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0015]
The engine 1 is a multi-cylinder engine, and is configured as a spark ignition type in-cylinder injection engine that directly injects fuel into a combustion chamber (not shown). That is, an injector and a spark plug (both not shown) are provided for each cylinder in the cylinder head of the engine 1 facing the combustion chamber defined by the reciprocating motion of the piston. The passage 31 is connected. The ignition plug is connected to an ignition coil.
[0016]
An air cleaner 12 and a throttle valve 13 are disposed in the intake passage 11 in this order from the upstream side, and a surge tank 14 is further provided downstream. As a result, air from the outside passes through the air cleaner 12 and flows into the combustion chamber via the throttle valve 13, the surge tank 14, and the intake passage 11. At this time, the intake air amount is detected by the air flow sensor 15. Further, a throttle position sensor (TPS) 16 is provided, and the TPS 16 detects the opening of the throttle valve 13.
[0017]
The intake passage 11 includes an intake manifold and an intake port, and the intake port is formed in a substantially upright direction in the cylinder head for each cylinder. On the combustion chamber side of the intake port, there is provided an intake valve 17 that communicates and shuts off the intake port and the combustion chamber. An intake manifold is connected to each cylinder upstream of the intake port, and a sub-tank 20 is provided between the surge tank 14 and the cylinder.
[0018]
The sub-tank 20 is provided in the intake manifold via a communication passage 21, and is configured to communicate with each of the cylinders. The communication passage 21 is provided with a butterfly valve 22 that opens and closes via a rotation shaft 23 disposed at the center of the length of the communication passage 21, and a rotation shaft 23 is provided on the outer peripheral side of the communication passage 21. An actuating actuator 24 is provided.
[0019]
The exhaust passage 31 includes an exhaust port and an exhaust manifold. The exhaust port is formed in a substantially horizontal direction in a cylinder head for each cylinder. An exhaust valve 32 is provided on the combustion chamber side of the exhaust port for communicating and shutting off the exhaust port and the combustion chamber.
An ECU (electronic control unit) 30 including an input / output device, a memory (ROM, RAM, nonvolatile RAM, and the like), a CPU, and the like is provided. The ECU 30 controls the engine 1 comprehensively.
[0020]
The input side of the ECU 30 is connected to various sensors such as a crank angle sensor 33 for detecting an engine rotation speed based on a crank angle signal, in addition to the above-described air flow sensor 15 and TPS 16, and detection information from these sensors. Is entered. Then, the operating state of the engine 1 is obtained from the outputs of these sensors, and the main operation amounts of the engine 1 such as the intake air amount, the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the ignition timing are optimally calculated.
[0021]
On the other hand, on the output side of the ECU 30, various output devices such as an actuator 24 for opening and closing the butterfly valve 22 are connected in addition to the above-described injector and spark plug, and the fuel injection amount calculated in the ECU 30 is opened. The pulse signal is converted to a pulse signal and sent to the injector. An ignition plug drive signal is sent to the ignition coil based on the calculated ignition timing, and a drive signal based on the calculated opening is sent to the actuator 24.
[0022]
The fuel injected from the injector is mixed with the conditioned air from the intake passage 11 to form an air-fuel mixture in the combustion chamber. The air-fuel mixture is generated by a spark generated from a spark plug at a predetermined ignition timing. And the combustion pressure drives the engine 1. Exhaust gas after the explosion is sent to an exhaust purification catalytic converter (not shown) through an exhaust passage 31.
[0023]
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a communication passage in the intake device of the engine.
As described above, in the intake device of the engine of the present embodiment, the sub-tank 20 is provided in the intake passage 11 between the surge tank 14 and the cylinder via the communication passage 21. In order to reflect the negative pressure wave of the intake air, it is determined based on a comparison between the distance from the cylinder to the surge tank 14 and the distance from the cylinder to the sub-tank 20.
[0024]
The communication path 21 has a predetermined length in the installation direction of the sub-tank 20, as shown in FIG. 3A, and is formed using a mold. The length of the communication passage 21 is also determined in consideration of the mounting in the engine room and the installation position of the sub tank 20.
The communication passage 21 has a rotating shaft 23 arranged at the center of the length of the communication passage 21 and an outer peripheral shape adapted to the inner peripheral shape of the communicating passage 21. A butterfly valve 22 for opening and closing the communication passage 21 is provided.
[0025]
In the present embodiment, for example, in the present embodiment, the rotary shaft 23 is moved toward the actuator 24 side along the flow direction of the intake air from the surge tank 14 at the center position of the length of the communication passage 21. Of the valve width in a direction orthogonal to the rotation shaft 23 of the first rotation axis.
The butterfly valve 22 has a side portion (one end side portion) 22R facing the actuator 24 side as shown in FIG. 2B as viewed from the intake passage 11 side in addition to FIG. It has a triangular shape having a vertex portion (the other end side portion) 22L opposed to the one end side portion 22R with the rotating shaft 23 interposed therebetween, and the position of the centroid G of the triangle is set to the offset position described above. To this end, the amount of eccentricity e from the center O of the communication passage 21 is determined.
[0026]
That is, since the rotating shaft 23 passes through the triangular centroid G, which is the outer shape of the butterfly valve 22, the first moment of area of the butterfly valve 22 with respect to the rotating shaft 23 is made zero.
When the actuator 24 is actuated based on the output signal from the ECU 30 to which the detection signal of the crank angle sensor 33 is inputted, the butterfly valve 22 moves the other end side portion 22L around the rotation shaft 23 to the sub tank. 20 between the fully open position toward the side 20 and the fully closed position in which the one end side portion 22R and the other end side portion 22L are arranged in parallel with the intake air flow direction. Open and close. Note that the inner peripheral shape of the communication passage 21 also has a triangular shape in which one side of the communication passage 21 is opposed at the installation position of the actuator 24.
[0027]
Next, the operation of the intake device for the engine of the present embodiment will be described.
The intake device of the engine closes the butterfly valve 22 to the fully closed position as shown by the solid line in FIG. 11 and the sub tank 20 are not communicated with each other, and the surge tank 14 is set to the open end to increase the length of the pipeline. The negative pressure wave generated by the opening of the intake valve 17 propagates to the surge tank 14 and reflects the negative pressure wave as a positive pressure wave toward the cylinder. By synchronizing the timing at which the wave due to the reflection returns to the cylinder side again with the substantially closing timing of the intake valve 17, the intake air is pushed into the combustion chamber with the next opening of the intake valve 17.
[0028]
On the other hand, in the high engine speed range, the butterfly valve 22 is opened to the fully opened position as indicated by the dotted line in FIG. I do. Then, the negative pressure wave generated by the opening of the intake valve 17 does not propagate to the surge tank 14 but propagates to the sub-tank 20, and reflects the negative pressure wave as a positive pressure wave to the cylinder side. By synchronizing the timing at which the wave due to the reflection returns to the cylinder side again with the substantially closing timing of the intake valve 17, the intake air is pushed into the combustion chamber with the next opening of the intake valve 17.
[0029]
As described above, in the present invention, the butterfly valve 22 has a triangular shape including the one end side portion 22R facing the actuator 24 side and the other end side portion 22L facing the one end side portion 22R with the rotation shaft 23 interposed therebetween. And the rotary shaft 23 is disposed at a position offset from the center O of the valve width in the direction orthogonal to the rotary shaft 23 of the butterfly valve 22 by an eccentric amount e toward the actuator 24 side. When the valve 22 is fully opened, the other end side portion 22 </ b> L is turned toward the sub tank 20.
[0030]
Therefore, even when the butterfly valve 22 is fully opened, the one end edge portion 22R having a shorter distance from the rotating shaft 23 to the edge portion than the other end edge portion 22L protrudes toward the intake flow side of the intake passage 11. As in the present embodiment, the allowable range of the installation position is narrow due to the restriction of the length of the communication path 21, and the configuration of the existing actuator and the configuration of the communication path having a drive shaft to the rotating shaft 23 in the center portion are provided. Thus, the problem of obstructing the flow of intake air from the surge tank 14 in the related art can be solved.
[0031]
Further, since the rotating shaft 23 is configured to pass through the centroid G of the butterfly valve 22, pressure due to the intake air flow is always generated in the butterfly valve 22, and particularly, the opening degree when the butterfly valve 22 is fully opened and the opening degree when the butterfly valve 22 is fully opened. Also when moving between the opening degree at the time of closing, the moment generated at the one end edge side portion 22R and the moment at the other end edge side portion 22L can be offset, and the load on the actuator can be reduced to open and close the communication passage 21. Controllability can be improved.
[0032]
Therefore, according to the above-described engine intake device, the configuration for offsetting the rotary shaft 23 and the configuration for passing the rotary shaft 23 through the centroid G of the butterfly valve 22 combine to maximize the intake inertia effect. , And the torque can be appropriately improved in the entire operation range from low speed to high speed.
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0033]
For example, in the above embodiment, the butterfly valve 22 has a triangular shape, but is not necessarily limited to this shape. For example, a configuration in which the rotation axis is offset and the center of the butterfly valve passes through The shape may be a trapezoidal shape or a fan shape, and the same effect as in the above embodiment can be obtained by adjusting the inner peripheral shape of the communication passage to the outer peripheral shape of the butterfly valve.
[0034]
The eccentricity e is also arranged at a position offset by the eccentricity e from the center O of the valve width in the direction orthogonal to the rotation axis 23 of the butterfly valve 22 along the direction of intake air flow from the surge tank 14. In this case, the butterfly valve 22 is arranged toward the actuator 24 from the center O of the valve width in the direction orthogonal to the rotation axis 23 of the butterfly valve 22 as in the above embodiment, and is arranged in a direction away from the actuator 24. May be performed. In this case, in the butterfly valve, the longer distance from the rotation shaft to the edge portion is set to the opening degree when fully opened toward the sub-tank side, but also in this case, similarly to the above-described embodiment. Thus, the effect of improving the controllability of opening and closing the communication passage without obstructing the intake air flow can be achieved. Further, the eccentricity e may be offset in a direction perpendicular to the intake flow, in addition to the case where the eccentric amount e is offset in the direction along the intake flow as in the above-described embodiment. The axis is arranged in a direction along the intake flow.
[0035]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the engine intake device of the first aspect of the present invention, the rotation axis is offset from the center of the valve width of the butterfly valve in a direction orthogonal to the rotation axis. Since the butterfly valve is disposed at the position, the butterfly valve does not protrude toward the intake flow side of the intake passage, thereby preventing the intake flow from being obstructed.
[0036]
In addition, since the rotation axis passes through the center of the butterfly valve, even if pressure due to intake air is always applied to the butterfly valve, the moment generated from the rotation axis to one end side of the butterfly valve and the rotation axis Since the moment generated at the other end side portion of the butterfly valve is canceled, the load on the actuator is reduced, and the controllability of opening and closing the communication passage can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an engine system to which an intake device for an engine according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a communication passage in the intake device of the engine of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of a communication passage in a conventional engine intake device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 11 Intake passage 14 Surge tank 17 Intake valve 20 Subtank 21 Communication passage 22 Butterfly valve 23 Rotating shaft 24 Actuator

Claims (1)

エンジンの気筒に接続された吸気通路と、
該吸気通路に設けられたサージタンクと、
該サージタンクと前記気筒との間に連通路を介して設けられたサブタンクと、
前記連通路の内周形状に合わせた外周形状を有し、回動軸を介して前記連通路を開閉させるバタフライ弁と、
前記連通路に即して設けられ、前記回動軸を作動させるアクチュエータとから構成され、
前記回動軸は、前記バタフライ弁の前記回動軸と直交する方向の弁幅の中心からオフセットさせた位置に配置され、かつ、前記バタフライ弁の図心を通ることを特徴とするエンジンの吸気装置。
An intake passage connected to the cylinder of the engine,
A surge tank provided in the intake passage;
A sub tank provided between the surge tank and the cylinder via a communication passage;
A butterfly valve having an outer peripheral shape that matches the inner peripheral shape of the communication passage, and opening and closing the communication passage via a rotating shaft;
An actuator that is provided along the communication path and that operates the rotation shaft;
The rotary shaft is arranged at a position offset from a center of a valve width of the butterfly valve in a direction orthogonal to the rotary shaft, and passes through a center of the butterfly valve. apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010144678A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Nissan Motor Co Ltd Variable intake device of internal combustion engine

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