JP2007138899A - Intake passage structure of internal combustion engine - Google Patents

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大輔 秋久
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intake passage structure of an internal combustion engine capable of further suitably varying the flow, flow rate and the flowing direction of intake air. <P>SOLUTION: An intake passage is formed as a double structure of an outside intake passage A and an inside intake passage B in the intake passage, and has a movable pipe 1 having an abutting part abutting on an upstream side end part of an intake manifold 11 in the upstream side end part and opening and closing the intake passage A by the abutting part. The movable pipe 1 extends up to the vicinity of an intake valve 56 possessed by the internal combustion engine 50, and does not contact with the intake manifold 11 except for the abutting part. The upstream side end part of the intake manifold 11 projects in a surge tank 12. The abutting part of the movable pipe 1 and the upstream side end part of the intake manifold 11 mutually abut in the surge tank 12. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路構造に関し、特に吸気の流量、流速及び流通方向を可変にする内燃機関の吸気通路構造に関する。   The present invention relates to an intake passage structure for an internal combustion engine, and more particularly to an intake passage structure for an internal combustion engine that can change the flow rate, flow velocity, and flow direction of intake air.

内燃機関ではより好適な燃焼状態を得るために、吸気の流量、流速、流通方向等を可変にする技術が従来から提案されている。係る技術においては、吸気通路を二重構造化する例や吸気通路内にさらに別の吸気通路が形成された可動部を備える例が開示されている。例えば特許文献1では、以下に示すエンジンの制御装置が提案されている。   In an internal combustion engine, in order to obtain a more preferable combustion state, a technique for changing the flow rate, flow velocity, flow direction, and the like of intake air has been proposed. In such a technique, an example in which the intake passage is made into a double structure and an example in which a movable portion in which another intake passage is formed in the intake passage are provided are disclosed. For example, Patent Document 1 proposes the following engine control device.

特許文献1が提案するエンジンの制御装置(以下、単に特許文献1の制御装置と称す)は、吸気管の固定部と、この固定部に摺動自在に収容された可動部とで形成されたスライド可変機構で吸気管の長さを変更し、エンジンの吸気充填量を変化させて、所望のエンジンの運転状態を得ようとするものである。   The engine control device proposed by Patent Document 1 (hereinafter simply referred to as the control device of Patent Document 1) is formed of a fixed portion of an intake pipe and a movable portion slidably accommodated in the fixed portion. The length of the intake pipe is changed by a slide variable mechanism to change the intake charge amount of the engine to obtain a desired engine operating state.

また、特許文献2では、以下に示す吸気ポートインジェクタを備えたディーゼル機関(以下、単に特許文献2のディーゼル機関と称す)が提案されている。特許文献2のディーゼル機関は、各気筒の吸気ポートを内外二重構造とする内側ポート管を吸気ポート内に有しており、この内側ポート管には内外を連通する貫通孔が、吸気ポートインジェクタから噴射された燃料が衝突する部分のうち少なくとも一部に形成されている。   Patent Document 2 proposes a diesel engine (hereinafter simply referred to as the diesel engine of Patent Document 2) provided with an intake port injector as described below. The diesel engine of Patent Document 2 has an inner port pipe in which the intake port of each cylinder has an inner / outer dual structure in the intake port, and the inner port pipe has a through hole communicating with the inside and outside of the intake port injector. It is formed in at least a part of the part where the fuel injected from the fuel collides.

上述の内側ポート管を有する特許文献2のディーゼル機関では、吸気ポートインジェクタが内側ポート管内に燃料を噴射するときに、吸気ポートインジェクタよりも上流側の内側ポート管内に備えた吸気流量制御弁を閉じ側に制御する。これにより、内側ポート管内の圧力が内側ポート管外の圧力よりも低くなるため、内側ポート管外を流通する吸気が貫通孔を介して内側ポート管内に流入する。特許文献2のディーゼル機関によれば、この貫通孔を介して流入する吸気を利用して、噴射した燃料が内側ポート管の内壁面に付着することを抑制し、さらには液状の燃料が内壁面を伝わって気筒内に流入しボア壁面に付着することを抑制可能である。   In the diesel engine of Patent Document 2 having the above-described inner port pipe, when the intake port injector injects fuel into the inner port pipe, the intake flow control valve provided in the inner port pipe upstream of the intake port injector is closed. Control to the side. As a result, the pressure inside the inner port pipe becomes lower than the pressure outside the inner port pipe, so that the intake air flowing outside the inner port pipe flows into the inner port pipe through the through hole. According to the diesel engine of Patent Document 2, the intake air flowing in through the through hole is used to suppress the injected fuel from adhering to the inner wall surface of the inner port pipe, and further, the liquid fuel is transferred to the inner wall surface. It is possible to prevent the air from flowing into the cylinder and adhering to the bore wall surface.

また、特許文献3では、以下に示す内燃機関の吸気装置(以下、単に特許文献3の吸気装置と称す)が提案されている。特許文献3の吸気装置は、主吸気通路と、この主吸気通路内で低壁に密着させて配置した副吸気通路とで吸気通路を二重構造にし、この吸気通路で気筒内に吸気を導入している。副吸気通路の下流端は、吸気弁開口の近傍のうち排気弁寄りとは反対側の部分に位置しており、この副吸気通路内には開閉弁が配設されている。この開閉弁が閉じると吸気は主吸気通路のみを流通し、さらにこの主吸気通路で気筒中心寄りに偏位された吸気は気筒軸線方向に流通する。   Patent Document 3 proposes an intake device for an internal combustion engine shown below (hereinafter simply referred to as the intake device of Patent Document 3). The intake device disclosed in Patent Document 3 has a double intake passage structure composed of a main intake passage and a sub intake passage arranged in close contact with a low wall in the main intake passage, and intake air is introduced into the cylinder through the intake passage. is doing. The downstream end of the auxiliary intake passage is located in a portion of the vicinity of the intake valve opening on the side opposite to the exhaust valve, and an open / close valve is disposed in the auxiliary intake passage. When this on-off valve is closed, the intake air flows only through the main intake passage, and the intake air displaced toward the center of the cylinder in the main intake passage flows in the cylinder axis direction.

上述の吸気通路で気筒内に吸気を導入する特許文献3の吸気装置によれば、内燃機関の低吸気量運転域で開閉弁を閉じることでタンブル流を確実に発生させて燃焼状態を改善できるとともに、慣性過給により吸入空気量が増大する所謂チューニングポイントを、開閉弁の開閉により2段階に切り替え可能にしつつも、配設スペースが増大することを抑制可能である。   According to the intake device of Patent Document 3 that introduces intake air into the cylinder through the intake passage described above, the combustion state can be improved by reliably generating a tumble flow by closing the on-off valve in the low intake amount operation region of the internal combustion engine. At the same time, the so-called tuning point at which the intake air amount increases due to inertial supercharging can be switched in two stages by opening and closing the on-off valve, while increasing the installation space can be suppressed.

特開平6−241051号公報JP-A-6-241051 特開2005−120978号公報JP 2005-120978 A 特開平10−274045号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-274045

ここで、特許文献1の吸気装置は上述のような可動部を備えているが、吸気管長を変更して吸気充填量を変化させるために可動部を備える点で、後述する本発明とは技術的思想が異なる。また、特許文献2のディーゼル機関は上述のような内側ポート管を備えているが、噴射した燃料の付着を抑制するために内側ポート管を備える点で、後述する本発明とは技術的思想が異なる。   Here, the intake device of Patent Document 1 includes the movable portion as described above. However, the intake device according to the present invention, which will be described later, is provided with a movable portion in order to change the intake pipe length by changing the intake pipe length. Different philosophy. Moreover, although the diesel engine of patent document 2 is equipped with the above inner port pipes, in order to suppress adhesion of the injected fuel, it has a technical idea with the present invention to be described later. Different.

一方、特許文献3の吸気装置は、吸気の流量、流速及び流通方向を可変にするために、主吸気通路と副吸気通路とで二重構造化した吸気通路を採用している点で、後述する本発明と技術的思想は同一といえる。しかしながら、特許文献3の吸気装置では、副吸気通路内に開閉弁を配置しているため、この開閉弁が副吸気通路を流通する吸気の妨げとなって流路抵抗が大きくなる分、吸気充填効率が低下する虞がある。また、特許文献3の吸気装置では、主吸気通路と副吸気通路とを区画する壁面以外の吸気通路の壁面が内燃機関のシリンダヘッドで形成されているため、輻射及び熱伝達によりシリンダヘッドから吸気に熱が直接的に伝わり、その分吸気充填効率が低下する虞がある。   On the other hand, the intake device of Patent Document 3 uses a double-structured intake passage composed of a main intake passage and a sub-intake passage in order to make the flow rate, flow velocity and flow direction of intake air variable. The technical idea of the present invention is the same. However, in the intake device of Patent Document 3, since the on / off valve is disposed in the auxiliary intake passage, the intake valve fills the intake air by the amount that the on / off valve hinders intake air flowing through the auxiliary intake passage and increases the flow resistance. There is a risk that the efficiency may decrease. Further, in the intake device of Patent Document 3, since the wall surface of the intake passage other than the wall surface defining the main intake passage and the sub intake passage is formed by the cylinder head of the internal combustion engine, the intake air is sucked from the cylinder head by radiation and heat transfer. There is a risk that heat is directly transferred to the air and that the intake charge efficiency is reduced accordingly.

そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、より好適に吸気の流量、流速及び流通方向を可変にすることが可能な内燃機関の吸気通路構造を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an intake passage structure for an internal combustion engine that can change the flow rate, flow velocity, and flow direction of intake air more preferably.

上記課題を解決するために、本発明は、吸気通路を内外二重構造化するとともに、該吸気通路の壁部に当接する当接部を有し、該当接部で二重構造化された前記吸気通路のうち外側の吸気通路を開閉する可動管を備えることを特徴とする。本発明によれば、外側の吸気通路が遮断された状態で内側の吸気通路のみに吸気を流通させる状態にし、外側の吸気通路が開放された状態で内外の両吸気通路に吸気を流通させる状態にして、吸気の流量、流速及び流通方向を可変にすることが可能である。さらに、この両状態を可動管の動作で切り替える本発明によれば、吸気通路内に吸気制御用の弁を配設しないため、弁を配設する場合と比較して吸気充填効率の低下を抑制可能である。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a structure in which the intake passage is double-structured inside and outside, and has a contact portion that contacts the wall portion of the intake passage, and is double-structured at the corresponding contact portion. A movable pipe for opening and closing an outer intake passage among the intake passages is provided. According to the present invention, the state in which the intake air is circulated only in the inner intake passage while the outer intake passage is blocked, and the intake air is circulated in both the inner and outer intake passages in the state in which the outer intake passage is opened. Thus, the flow rate, flow velocity and flow direction of intake air can be made variable. Furthermore, according to the present invention, which switches between these two states by the operation of the movable pipe, no intake control valve is provided in the intake passage, so that a reduction in intake charging efficiency is suppressed compared to the case where a valve is provided. Is possible.

また、本発明は、前記可動管が、内燃機関が備える吸気弁近傍まで延伸していてもよい。ここで、吸気は外側の吸気通路が遮断された状態では内側の吸気通路のみを流通する。この状態では吸気通路が細くなるため、吸気流速が大きくなる。本発明によれば、この吸気流速が大きい状態のままで吸気を燃焼室に導くことが可能である。これにより、可動管を適宜の方向へ向けることで、外側の吸気通路が遮断された状態で高い強度で燃焼室内にタンブル流やスワール流といった旋回気流を生成することが可能である。   In the present invention, the movable tube may extend to the vicinity of an intake valve included in the internal combustion engine. Here, the intake air flows only through the inner intake passage in a state where the outer intake passage is blocked. In this state, since the intake passage is narrowed, the intake flow velocity is increased. According to the present invention, it is possible to guide the intake air to the combustion chamber while the intake air flow velocity is high. Thereby, by turning the movable tube in an appropriate direction, it is possible to generate a swirling airflow such as a tumble flow or a swirl flow with high strength in a state where the outer intake passage is blocked.

また、本発明は、前記可動管が、前記吸気通路の壁部と前記当接部以外で接触しなくてもよい。本発明によれば、当接部以外でシリンダヘッドから内側の吸気通路を流通する吸気に熱が直接伝わることを抑制し、吸気温度を大幅に下げることが可能である。これによって、内燃機関におけるノッキングの発生を抑制可能であるほか、吸気温度を低下させた分、吸気充填効率を向上させることが可能である。   In the present invention, the movable tube may not contact the wall portion of the intake passage except for the contact portion. According to the present invention, it is possible to suppress the direct transfer of heat from the cylinder head to the intake air flowing through the inner intake passage other than the abutting portion, thereby significantly reducing the intake air temperature. As a result, the occurrence of knocking in the internal combustion engine can be suppressed, and the intake air charging efficiency can be improved by reducing the intake air temperature.

また、本発明は、前記当接部が、前記可動管の上流側の端部に形成され、前記吸気通路の壁部のうち、該壁部の上流側の端部と当接してもよい。例えば本発明のように当接部を形成し、吸気通路の壁部と当接させることが可能である。   In the present invention, the contact portion may be formed at an upstream end portion of the movable pipe, and may contact an upstream end portion of the wall portion of the intake passage. For example, as in the present invention, it is possible to form a contact portion and contact the wall portion of the intake passage.

また、本発明は、前記吸気通路が上流側で吸気貯蔵手段と連通し、前記当接部と前記吸気通路の壁部とが、前記吸気貯蔵手段内で当接してもよい。例えば本発明のように当接部と吸気通路の壁部とを当接させることが可能である。   Further, according to the present invention, the intake passage may communicate with the intake storage means on the upstream side, and the contact portion and the wall portion of the intake passage may contact with each other within the intake storage means. For example, as in the present invention, the contact portion and the wall portion of the intake passage can be contacted.

本発明によれば、より好適に吸気の流量、流速及び流通方向を可変にすることが可能な内燃機関の吸気通路構造を提供可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the intake passage structure of the internal combustion engine which can make the flow volume, flow velocity, and distribution direction of intake air more variable can be provided more suitably.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本実施例に係る内燃機関の吸気通路構造(以下、単に吸気通路構造と称す)100の構成を、適用する内燃機関50及び内燃機関50の吸気系の主要な構成であるインテークマニホールド11、サージタンク(吸気貯蔵手段)12とともに示す図である。また、図1(a)では、上述の構成を外側の吸気通路Aが開放された状態で示しており、図1(b)では、上述の構成を吸気通路Aが遮断された状態で示している。   FIG. 1 shows an intake manifold that is a main configuration of an internal combustion engine 50 and an intake system of the internal combustion engine 50 to which the configuration of an intake passage structure (hereinafter simply referred to as an intake passage structure) 100 of an internal combustion engine according to the present embodiment is applied. 11 is a view showing together with a surge tank (intake storage means) 12. FIG. 1A shows the above-described configuration with the outer intake passage A opened, and FIG. 1B shows the above-described configuration with the intake passage A blocked. Yes.

本実施例に示す内燃機関50は直噴ガソリン機関であるが、例えば所謂リーンバーンエンジンにも本実施例に係る吸気制御装置100を適用可能である。また、吸気の流量、流速及び流通方向を可変にすることで混合気のミキシング性や火炎の伝播性が向上し、出力向上の効果が得られる内燃機関であれば、その他のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等にも本実施例に係る吸気制御装置100を適用可能である。また、内燃機関50の気筒数や気筒の配列は特に限定されるものでなく、例えば直列4気筒であってもV型6気筒であってもよい。   Although the internal combustion engine 50 shown in this embodiment is a direct injection gasoline engine, the intake control device 100 according to this embodiment can be applied to a so-called lean burn engine, for example. Other internal combustion engines and other gasoline engines or diesel engines can be used as long as the intake flow rate, flow rate, and flow direction can be changed to improve the mixing and flame propagation characteristics of the air-fuel mixture and improve the output. The intake control device 100 according to the present embodiment can also be applied to the above. Further, the number of cylinders and the arrangement of the cylinders of the internal combustion engine 50 are not particularly limited, and may be, for example, an in-line four cylinder or a V-type six cylinder.

図1に示すように、燃焼室51は、シリンダヘッド52とシリンダブロック53とピストン54とで囲まれた空間として形成されている。燃焼室51には吸気ポート55が連通している。吸気ポート55は、燃焼室51に吸気を導くための構成であり、この吸気ポート55はシリンダヘッド52に形成されている。また、シリンダヘッド52には吸気弁56が配設されている。この吸気弁56は、吸気ポート55の流路を開閉することによって、燃焼室51に吸気を流入させたり、燃焼室51への吸気の供給を遮断したりするための構成である。また、シリンダヘッド52には排気ガスを燃焼室51から排出するための構成である排気ポート57が形成されており、さらにこの排気ポート57の流路を開閉するための構成である排気弁58が配設されている。   As shown in FIG. 1, the combustion chamber 51 is formed as a space surrounded by a cylinder head 52, a cylinder block 53, and a piston 54. An intake port 55 communicates with the combustion chamber 51. The intake port 55 is configured to guide intake air to the combustion chamber 51, and the intake port 55 is formed in the cylinder head 52. The cylinder head 52 is provided with an intake valve 56. The intake valve 56 is configured to open and close the flow path of the intake port 55 to allow intake air to flow into the combustion chamber 51 and to block supply of intake air to the combustion chamber 51. The cylinder head 52 is formed with an exhaust port 57 that is configured to exhaust the exhaust gas from the combustion chamber 51, and an exhaust valve 58 that is configured to open and close the flow path of the exhaust port 57. It is arranged.

シリンダヘッド52の吸気ポート55入口部分には、インテークマニホールド11が接続されている。このインテークマニホールド11は、吸気ポート55と図示しない他の吸気ポートそれぞれとに対応する独立した流路を有しており、吸気ポート55を含めた各吸気ポートとサージタンク12とを連通するための構成である。本実施例ではインテークマニホールド11と吸気ポート55を含めた各吸気ポートとでそれぞれ吸気通路を形成しており、インテークマニホールド11と吸気ポート55を含めた各吸気ポートとが吸気通路それぞれの壁部を有している。なお、本実施例では、吸気通路構造100を吸気ポート55と、インテークマニホールド11とで形成する吸気通路で代表的に示すが、他の各吸気ポートとインテークマニホールド11とで形成する吸気通路それぞれについても、吸気通路構造100と同様の構造を適用可能である。   An intake manifold 11 is connected to an inlet portion of the intake port 55 of the cylinder head 52. The intake manifold 11 has independent flow paths corresponding to the intake ports 55 and other intake ports (not shown), and communicates each intake port including the intake ports 55 with the surge tank 12. It is a configuration. In this embodiment, the intake manifold 11 and each intake port including the intake port 55 form an intake passage, and the intake manifold 11 and each intake port including the intake port 55 form a wall portion of each intake passage. Have. In the present embodiment, the intake passage structure 100 is typically shown as an intake passage formed by the intake port 55 and the intake manifold 11, but each intake passage formed by the other intake ports and the intake manifold 11 is shown. Also, a structure similar to the intake passage structure 100 can be applied.

サージタンク12は内部に吸気を溜めて吸気の脈動や干渉を防ぐための構成である。本実施例では、インテークマニホールド11の上流側の端部をサージタンク12内に突出させており、この上流側の端部上面はファンネル状に形成されている。   The surge tank 12 has a configuration for collecting intake air therein and preventing pulsation and interference of the intake air. In this embodiment, the upstream end portion of the intake manifold 11 is projected into the surge tank 12, and the upper surface of the upstream end portion is formed in a funnel shape.

可動管1は樹脂製の略円筒状の部材であり、インテークマニホールド11と吸気ポート55とが形成する吸気通路を、吸気通路Aと吸気通路Bとに内外二重構造化するとともに、吸気通路Bを開閉するための構成である。この可動管1は吸気弁56近傍まで延伸しており、さらに可動管1の上流側の端部にはインテークマニホールド11の上流側の端部に当接する当接部が形成されている。また、可動管1は、インテークマニホールド11と当接部以外で接触しないよう、吸気通路の略中央に配設されている。なお、可動管1の材質は樹脂に限られず例えばアルミニウムなどであってもよいが、可動管1を駆動する際の応答性を十分に確保できるよう、また可動管1を駆動するために備えるアクチュエータ2等の駆動機構の大型化を抑制できるよう、可動管1には軽量な材料を適用することが好ましい。また、吸気通路形状や製作容易性等を鑑み、可動管1は略円筒状であることが好ましいが、これに限られず、吸気通路を内外二重構造化することが可能であれば他の適宜の形状であってもよい。   The movable pipe 1 is a substantially cylindrical member made of resin, and the intake passage formed by the intake manifold 11 and the intake port 55 has an internal / external double structure of the intake passage A and the intake passage B, and the intake passage B It is the structure for opening and closing. The movable tube 1 extends to the vicinity of the intake valve 56, and a contact portion that contacts the upstream end portion of the intake manifold 11 is formed at the upstream end portion of the movable tube 1. Further, the movable tube 1 is disposed in the approximate center of the intake passage so as not to contact the intake manifold 11 except at the contact portion. The material of the movable tube 1 is not limited to resin, and may be aluminum, for example. However, an actuator provided for driving the movable tube 1 so as to ensure sufficient responsiveness when the movable tube 1 is driven. It is preferable to apply a lightweight material to the movable tube 1 so as to suppress an increase in the size of the drive mechanism such as 2. In view of the shape of the intake passage, ease of manufacture, etc., the movable tube 1 is preferably substantially cylindrical. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate structures can be used as long as the intake passage can be formed into a double structure. The shape may also be

また、可動管1の上流側の端部は、吸気流路Bに流入する吸気に対する流路抵抗を増大させないよう以下に示すようにして形成されている。図2は、サージタンク12内に発生する吸気の流れを、インテークマニホールド11の上流側の端部をサージタンク12内に突出させず、且つ可動管1を配設しない場合について流線で示す図である。なお、図2では、上流側の端部をサージタンク12に突出させないインテークマニホールドをインテークマニホールド11Xとして示している。可動管1の上流側の端部をこの図2に示す流線に沿うファンネル形状することで、吸気流路Bに流入する吸気に対する流路抵抗を低減することが可能である。なお、インテークマニホールド11の上流側の端部上面も同様に、吸気流路Aに流入する吸気の流路抵抗を増大させないよう、ファンネル状に形成されている。本実施例では、吸気通路を形成している吸気ポート55及びインテークマニホールド11と、可動管1とで吸気通路構造100を実現している。   Further, the upstream end of the movable tube 1 is formed as follows so as not to increase the flow path resistance against the intake air flowing into the intake flow path B. FIG. 2 is a flow diagram showing the flow of intake air generated in the surge tank 12 when the upstream end of the intake manifold 11 does not protrude into the surge tank 12 and the movable pipe 1 is not provided. It is. In FIG. 2, an intake manifold that does not project the upstream end to the surge tank 12 is shown as an intake manifold 11X. By forming the upstream end of the movable tube 1 into a funnel shape along the flow line shown in FIG. 2, it is possible to reduce the flow path resistance against the intake air flowing into the intake flow path B. The upper surface of the upstream end of the intake manifold 11 is also formed in a funnel shape so as not to increase the flow resistance of the intake air flowing into the intake flow path A. In this embodiment, the intake passage structure 100 is realized by the intake port 55 and the intake manifold 11 forming the intake passage and the movable pipe 1.

アクチュエータ2は、ECU(electronic control unit:電子制御装置)3の制御の基、可動管1を駆動するための構成であり、アクチュエータ2には例えば電動モータなどを適用可能である。アクチュエータ2は、可動管1を上流側には図1(a)に示す位置まで駆動する。この位置は、内燃機関50が必要とする最大吸気流量を確保できる位置であり、また可動管1の当接部が、吸気通路Aに流入する吸気に対する流路抵抗となることを抑制可能な位置である。この状態で、吸気通路Aが開放される。また、アクチュエータ2は、可動管1を下流側には図1(b)に示す位置まで駆動する。この位置は、可動管1の当接部がインテークマニホールド11の上流側の端部に当接する位置である。この状態で、吸気通路Aが遮断される。なお、アクチュエータ2で可動管1を駆動するための駆動機構については具体例を挙げて後述する。   The actuator 2 is configured to drive the movable tube 1 based on the control of an electronic control unit (ECU) 3. For example, an electric motor can be applied to the actuator 2. The actuator 2 drives the movable tube 1 to the position shown in FIG. This position is a position where the maximum intake flow rate required by the internal combustion engine 50 can be secured, and a position where the contact portion of the movable pipe 1 can be prevented from being a flow path resistance against the intake air flowing into the intake passage A. It is. In this state, the intake passage A is opened. Further, the actuator 2 drives the movable tube 1 to the position shown in FIG. This position is a position where the contact portion of the movable tube 1 contacts the upstream end portion of the intake manifold 11. In this state, the intake passage A is blocked. A driving mechanism for driving the movable tube 1 by the actuator 2 will be described later with a specific example.

上述の構成で、次に、図1(a)に示す状態と図1(b)に示す状態とでの吸気の挙動及びこれらの状態を切り替える場合の一例についてそれぞれ詳述する。図1(a)に示す状態では吸気通路Aが開放されているため、吸気は吸気流路A及びBを流通してサージタンク12から燃焼室51に供給される。これにより、図1(b)に示す状態と比較して、内燃機関50に供給する吸気の流量をより多くすることが可能である。したがって、例えば内燃機関50が高回転、または高負荷である場合には、図1(a)に示す状態に切り替えることで内燃機関50が必要とする吸気流量を確保することが可能である。   Next, the intake air behavior in the state shown in FIG. 1 (a) and the state shown in FIG. 1 (b) and an example of switching between these states will be described in detail. In the state shown in FIG. 1A, since the intake passage A is opened, the intake air flows through the intake passages A and B and is supplied from the surge tank 12 to the combustion chamber 51. Thereby, it is possible to increase the flow rate of the intake air supplied to the internal combustion engine 50 as compared with the state shown in FIG. Therefore, for example, when the internal combustion engine 50 has a high rotation speed or a high load, it is possible to secure the intake air flow rate required by the internal combustion engine 50 by switching to the state shown in FIG.

一方、図1(b)に示す状態では吸気通路Aが遮断されているため、吸気は吸気通路Bのみを流通してサージタンク12から燃焼室51に供給される。この状態では吸気通路が細くなるため、図1(a)に示す状態と比較して、吸気の流量が減少する代わりに吸気の流速を大きくすることが可能である。またこの状態では、可動管1が吸気弁56近傍まで延伸しているため、流速の大きさを維持したまま吸気を燃焼室51に供給することが可能である。したがって、例えば内燃機関50が低回転、低負荷である場合には、図1(b)に示す状態に切り替えることで、燃焼室51内に高い強度でタンブル流やスワール流といった旋回気流を生成することが可能である。なお、本実施例では、可動管1が、燃焼室51の壁面のうち排気弁58側の壁面に向かって延伸しているため、図1(b)に示す状態で吸気通路Bを流通した吸気は、燃焼室51内で排気弁58側の燃焼室51の壁面、ピストン54冠面、吸気弁56側の燃焼室51の壁面で方向転換し、強度が高いタンブル流に生成される。   On the other hand, since the intake passage A is blocked in the state shown in FIG. 1B, the intake air flows only through the intake passage B and is supplied from the surge tank 12 to the combustion chamber 51. In this state, since the intake passage is narrow, it is possible to increase the flow velocity of the intake air instead of decreasing the intake air flow rate as compared with the state shown in FIG. In this state, since the movable pipe 1 extends to the vicinity of the intake valve 56, it is possible to supply intake air to the combustion chamber 51 while maintaining the magnitude of the flow velocity. Therefore, for example, when the internal combustion engine 50 has a low rotation and a low load, a swirling air flow such as a tumble flow or a swirl flow is generated in the combustion chamber 51 with high strength by switching to the state shown in FIG. It is possible. In the present embodiment, since the movable pipe 1 extends toward the wall surface on the exhaust valve 58 side of the wall surface of the combustion chamber 51, the intake air that has flowed through the intake passage B in the state shown in FIG. In the combustion chamber 51, the direction is changed by the wall surface of the combustion chamber 51 on the exhaust valve 58 side, the crown surface of the piston 54, and the wall surface of the combustion chamber 51 on the intake valve 56 side, and is generated in a strong tumble flow.

また、図1(b)に示す状態では、シリンダヘッド52に形成された吸気ポート55の壁面と、可動管1との間(閉じた吸気通路A)に空気層が形成される。この空気層により、シリンダヘッド52から吸気通路Bを流通する吸気に伝わる熱を格段に小さく抑制可能であるため、すなわち吸気温度を大幅に下げることが可能であるため、図1(b)に示す状態では、内燃機関50におけるノッキングの発生を抑制可能であるほか、吸気温度を低下させた分、吸気充填効率を向上させることが可能である。   In the state shown in FIG. 1B, an air layer is formed between the wall surface of the intake port 55 formed in the cylinder head 52 and the movable pipe 1 (closed intake passage A). Because this air layer can significantly reduce the heat transmitted from the cylinder head 52 to the intake air flowing through the intake passage B, that is, the intake air temperature can be significantly reduced, as shown in FIG. In this state, the occurrence of knocking in the internal combustion engine 50 can be suppressed, and the intake air charging efficiency can be improved by reducing the intake air temperature.

次に、アクチュエータ2で可動管1を駆動するための駆動機構の具体例を、図3、図4、図5を用いて詳述する。図3は可動管1を駆動するための駆動機構の第1の具体例を示す図である。図3(a)では、この第1の具体例を吸気通路Aが開放された状態で示しており、図3(b)では、この第1の具体例を吸気通路Aが遮断された状態で示している。アクチュエータ2で可動管1を駆動するための駆動機構は、例えば図3に示すようなリンク機構で実現可能である。このリンク機構はリンク5及び固定ピン6を有して構成され、このリンク機構を採用するにあたっては、吸気通路内に可動管1を外周面で支持するためのガイド7を圧入する。なお、アクチュエータ2には例えばステッピングモータ等のアクチュエータを適用可能であり、これは後述する第2の具体例、第3の具体例についても同様である。   Next, a specific example of a driving mechanism for driving the movable tube 1 with the actuator 2 will be described in detail with reference to FIGS. 3, 4, and 5. FIG. 3 is a view showing a first specific example of a drive mechanism for driving the movable tube 1. FIG. 3A shows the first specific example with the intake passage A opened, and FIG. 3B shows the first specific example with the intake passage A blocked. Show. A drive mechanism for driving the movable tube 1 by the actuator 2 can be realized by a link mechanism as shown in FIG. 3, for example. This link mechanism includes a link 5 and a fixed pin 6. When this link mechanism is adopted, a guide 7 for supporting the movable tube 1 on the outer peripheral surface is press-fitted into the intake passage. For example, an actuator such as a stepping motor can be applied to the actuator 2, and this is the same for the second specific example and the third specific example described later.

リンク5は、一端部でアクチュエータ2の回転軸2aに固定されている。但し、回転軸2aはアクチュエータ2の出力軸そのものでなくてよい。リンク5には矢視Cで示すような長穴5aが形成され、この長穴5aには固定ピン6が摺動自在に配設されている。この固定ピン6はさらに可動管1の上流側の端部に固定されている。駆動機構として上述のリンク機構を採用すれば、アクチュエータ2によってリンク5を回動させることで、可動管1をガイド7に沿って摺動させることが可能であり、その結果、図3(a)及び(b)に示すように吸気通路Aを開閉することが可能である。   The link 5 is fixed to the rotating shaft 2a of the actuator 2 at one end. However, the rotary shaft 2a may not be the output shaft itself of the actuator 2. A long hole 5a as shown by an arrow C is formed in the link 5, and a fixing pin 6 is slidably disposed in the long hole 5a. The fixed pin 6 is further fixed to the upstream end of the movable tube 1. If the above-described link mechanism is employed as the drive mechanism, the movable tube 1 can be slid along the guide 7 by rotating the link 5 by the actuator 2, and as a result, FIG. And it is possible to open and close the intake passage A as shown in (b).

次に、図4を用いて駆動機構の第2の具体例について詳述する。駆動機構は、例えば図4に示すようなラック&ピニオン方式でも実現可能である。この場合、ラックギヤ8の延伸方向を、可動管1を駆動させようとする方向と平行な方向に向けた状態で、ラックギヤ8を可動管1の上流側の端部に固定する。また、ピニオンギヤ9を、ラックギヤ8に対応させて配設する。さらに、アクチュエータ2の回転軸2aをピニオンギヤ9の回転中心に結合する。駆動機構を上述のラック&ピニオン方式にすれば、アクチュエータ2によってピニオンギヤ9を回転させることで、可動管1を駆動して吸気通路Aを開閉することが可能である。   Next, a second specific example of the drive mechanism will be described in detail with reference to FIG. The drive mechanism can also be realized by a rack and pinion system as shown in FIG. In this case, the rack gear 8 is fixed to the upstream end of the movable tube 1 with the extending direction of the rack gear 8 oriented in a direction parallel to the direction in which the movable tube 1 is to be driven. Further, the pinion gear 9 is disposed so as to correspond to the rack gear 8. Further, the rotation shaft 2 a of the actuator 2 is coupled to the rotation center of the pinion gear 9. If the drive mechanism is of the rack and pinion system described above, the movable pipe 1 can be driven to open and close the intake passage A by rotating the pinion gear 9 by the actuator 2.

次に、図5を用いて駆動機構の第3の具体例について詳述する。ここで、図5(a)では、この第3の具体例を吸気通路Aが開放された状態で示しており、図5(b)では、この第3の具体例を吸気通路Aが遮断された状態で示している。駆動機構は、例えば図5に示すような剛体支持部材10でも実現可能である。この場合、図5(a)に示す位置で可動管1が吸気通路Aを開放するように、可動管1の上流側の端部とアクチュエータ2の回転軸2aとを剛体支持部材10で結合する。   Next, a third specific example of the drive mechanism will be described in detail with reference to FIG. Here, FIG. 5A shows the third specific example with the intake passage A opened, and FIG. 5B shows the third specific example with the intake passage A blocked. It is shown in the state. The drive mechanism can be realized by a rigid support member 10 as shown in FIG. 5, for example. In this case, the end of the upstream side of the movable tube 1 and the rotary shaft 2a of the actuator 2 are coupled by the rigid support member 10 so that the movable tube 1 opens the intake passage A at the position shown in FIG. .

アクチュエータ2は、剛体支持部材10を介して可動管1を駆動し、図5(b)に示すように、可動管1に傾きを生じさせた状態で吸気通路Aを遮断する。この第3の具体例として示す駆動機構は、可動管1の傾きをある程度許容できる場合に簡便な駆動機構として採用できるほか、図5(a)に示す状態と、図5(b)に示す状態とで、意図的に吸気通路Bを流通する吸気の流通方向を可変にしたい場合にも採用可能である。以上により、より好適に吸気の流量、流速及び流通方向を可変にする吸気通路構造100を実現可能である。   The actuator 2 drives the movable tube 1 via the rigid support member 10 and blocks the intake passage A in a state where the movable tube 1 is inclined as shown in FIG. The drive mechanism shown as the third specific example can be employed as a simple drive mechanism when the inclination of the movable tube 1 can be tolerated to some extent, as well as the state shown in FIG. 5 (a) and the state shown in FIG. 5 (b). Thus, it is possible to adopt it when it is desired to change the flow direction of the intake air flowing through the intake passage B intentionally. As described above, the intake passage structure 100 that can change the flow rate, flow rate, and flow direction of intake air more preferably can be realized.

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。   The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本実施例に係る吸気通路構造100の構成を、適用する内燃機関50及び内燃機関50の吸気系の主要な構成であるインテークマニホールド11、サージタンク12とともに示す図である。1 is a view showing a configuration of an intake passage structure 100 according to the present embodiment together with an internal combustion engine 50 to be applied and an intake manifold 11 and a surge tank 12 which are main components of an intake system of the internal combustion engine 50. FIG. サージタンク12内に発生する吸気の流れを、インテークマニホールド11の上流側の端部をサージタンク12内に突出させず、且つ可動管1を配設しない場合について流線で示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the flow of intake air generated in the surge tank 12 with flow lines when the upstream end of the intake manifold 11 is not protruded into the surge tank 12 and the movable pipe 1 is not disposed. 可動管1を駆動するための駆動機構の第1の具体例を示す図である。It is a figure which shows the 1st specific example of the drive mechanism for driving the movable tube. 可動管1を駆動するための駆動機構の第2の具体例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd specific example of the drive mechanism for driving the movable tube. 可動管1を駆動するための駆動機構の第3の具体例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd specific example of the drive mechanism for driving the movable tube.

符号の説明Explanation of symbols

1 可動管
2 アクチュエータ
3 ECU
5 リンク
6 固定ピン
7 ガイド
8 ラックギヤ
9 ピニオンギヤ
11 インテークマニホールド
12 サージタンク
50 内燃機関
51 燃焼室
52 シリンダヘッド
53 シリンダブロック
54 ピストン
55 吸気ポート
56 吸気弁
57 排気ポート
58 排気弁
100 内燃機関の吸気通路構造
1 Movable tube 2 Actuator 3 ECU
5 link 6 fixed pin 7 guide 8 rack gear 9 pinion gear 11 intake manifold 12 surge tank 50 internal combustion engine 51 combustion chamber 52 cylinder head 53 cylinder block 54 piston 55 intake port 56 intake valve 57 exhaust port 58 exhaust valve 100 intake passage structure of the internal combustion engine

Claims (5)

吸気通路内に、該吸気通路を内外二重構造化するとともに、該吸気通路の壁部に当接する当接部を有し、該当接部で二重構造化された前記吸気通路のうち外側の吸気通路を開閉する可動管を備えることを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。 In the intake passage, the intake passage has an inner and outer double structure, and has a contact portion that contacts the wall of the intake passage, and the outer side of the intake passage that is double-structured at the corresponding contact portion. An intake passage structure for an internal combustion engine, comprising a movable pipe for opening and closing the intake passage. 前記可動管が、内燃機関が備える吸気弁近傍まで延伸していることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の吸気通路構造。 The intake passage structure for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the movable pipe extends to the vicinity of an intake valve provided in the internal combustion engine. 前記可動管が、前記吸気通路の壁部と前記当接部以外で接触しないことを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の吸気通路構造。 The intake passage structure of an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the movable pipe does not contact the wall portion of the intake passage except at the contact portion. 前記当接部が、前記可動管の上流側の端部に形成され、前記吸気通路の壁部のうち、該壁部の上流側の端部に当接することを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載の内燃機関の吸気通路構造。 The said contact part is formed in the edge part of the upstream of the said movable pipe | tube, and contact | abuts the edge part of the upstream of this wall part among the wall parts of the said intake passage. An intake passage structure for an internal combustion engine according to claim 1. 前記吸気通路が上流側で吸気貯蔵手段に連通し、
前記当接部と前記吸気通路の壁部とが、前記吸気貯蔵手段内で当接することを特徴とする請求項1から4いずれか1項記載の内燃機関の吸気通路構造。
The intake passage communicates with intake storage means upstream,
The intake passage structure for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the contact portion and a wall portion of the intake passage are in contact with each other in the intake storage means.
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CN115013142A (en) * 2022-04-28 2022-09-06 一汽解放汽车有限公司 Engine combustion system

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