JP2007192174A - Intake control device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、球面の一部で構成された環状の第1シール面を有して回転軸により回転自在に支持されたバルブボディと、前記バルブボディの第1シール面が摺動および着座可能な環状の第2シール面および該第2シール面の中央を貫通する開口を有するシートリングと、前記バルブボディを前記回転軸まわりに回転駆動するアクチュエータとよりなるインパルスバルブを備え、前記第1シール面が前記第2シール面に着座したときにエンジンの吸気通路が閉塞されるエンジンの吸気制御装置に関する。 The present invention includes a valve body having an annular first seal surface formed of a part of a spherical surface and rotatably supported by a rotating shaft, and the first seal surface of the valve body is slidable and seatable. An impulse valve comprising: an annular second seal surface; a seat ring having an opening penetrating through a center of the second seal surface; and an actuator that drives the valve body to rotate about the rotation axis, the first seal surface The present invention relates to an engine intake control device in which an intake passage of an engine is closed when seated on the second seal surface.
エンジンの吸気通路に配置したボールバルブよりなるインパルスバルブを、ロータリソレノイドや電動モータよりなるアクチュエータで吸気バルブの開閉に同期して所定のタイミングで開閉することにより、エンジンの低回転域においても吸気通路に吸気脈動を発生させて過給効果を得るものが、下記特許文献1により公知である。
ところで上記特許文献1に記載されたものは、バルブボディをアクチュエータで90°に亘って往復回転させることで、バルブボディの環状の第1シール面がシートリングの環状の第2シール面に着座して吸気通路を閉塞する全閉状態と、バルブボディの環状の開口がシートリングの環状の開口に重なって吸気通路を開放する全開状態とを切り換えるようになっている。従って、アクチュエータとして所定の回転角を有する往復回転型のものが必要になって選択の自由度が小さくなるだけでなく、アクチュエータが短い時間間隔で正転および逆転を繰り返すため、その耐久性に悪影響が出る可能性がある。 By the way, what is described in the above-mentioned patent document 1 is that the valve body is reciprocally rotated by 90 degrees through an actuator, so that the annular first seal surface of the valve body is seated on the annular second seal surface of the seat ring. Thus, a fully closed state in which the intake passage is closed and a fully open state in which the annular opening of the valve body overlaps the annular opening of the seat ring to open the intake passage are switched. Therefore, a reciprocating rotation type actuator having a predetermined rotation angle is required, and not only the degree of freedom of selection becomes small, but also the durability of the actuator is adversely affected because it repeats normal rotation and reverse rotation at short time intervals. May come out.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの吸気通路を開閉するボールバルブよりなるインパルスバルブを駆動するアクチュエータの選択の自由度および耐久性を高めることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to increase the degree of freedom and durability of selection of an actuator that drives an impulse valve including a ball valve that opens and closes an intake passage of an engine.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、球面の一部で構成された環状の第1シール面を有して回転軸により回転自在に支持されたバルブボディと、前記バルブボディの第1シール面が摺動および着座可能な環状の第2シール面および該第2シール面の中央を貫通する開口を有するシートリングと、前記バルブボディを前記回転軸まわりに回転駆動するアクチュエータとよりなるインパルスバルブを備え、前記第1シール面が前記第2シール面に着座したときにエンジンの吸気通路が閉塞されるエンジンの吸気制御装置において、前記バルブボディの第1シール面が前記回転軸を挟んで2個設けられており、前記アクチュエータで前記バルブボディを一方向に間欠回転させることで前記2個の第1シール面を前記第2シール面に交互に着座させることを特徴とするエンジンの吸気制御装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a valve body having an annular first sealing surface formed of a part of a spherical surface and rotatably supported by a rotating shaft. A seat ring having an annular second seal surface on which the first seal surface of the valve body is slidable and seatable, and an opening penetrating the center of the second seal surface, and the valve body is rotated about the rotation axis In an intake control device for an engine, the first seal surface of the valve body is provided with an impulse valve including an actuator to be driven, and the intake passage of the engine is closed when the first seal surface is seated on the second seal surface. Are provided on both sides of the rotating shaft, and the two first seal surfaces are moved to the second by intermittently rotating the valve body in one direction by the actuator. Intake control device for an engine, characterized in that for seating alternately Lumpur surface is proposed.
尚、実施の形態の第2吸気通路41aは本発明の吸気通路に対応する。
The
請求項1の構成によれば、インパルスバルブのバルブボディがその回転軸を挟むように形成された2個の第1シール面を備えており、アクチュエータでバルブボディを一方向に間欠回転させて2個の第1シール面をシートリングの第2シール面に交互に着座させることでエンジンの吸気通路を開閉するので、往復回転型のアクチュエータでバルブボディを往復回転させてエンジンの吸気通路を開閉する場合に比べて、アクチュエータの選択の自由度および耐久性を高めることができる。またバルブボディが2個の第1シール面を備えていても、それらの第1シール面が着座するシートリングの第2シール面の数は1個であるため、2個の第1シール面のどちらが第2シール面に着座した場合でも、第1シール面が着座した第2シール面から下流側の吸気通路の容積が変化しないようにして過給効果のばらつきを回避することができる。 According to the configuration of the first aspect, the valve body of the impulse valve includes the two first seal surfaces formed so as to sandwich the rotating shaft thereof, and the valve body is intermittently rotated in one direction by the actuator. The engine intake passage is opened and closed by alternately seating the first seal surfaces on the second seal surface of the seat ring. Therefore, the valve body is reciprocally rotated by a reciprocating rotary actuator to open and close the engine intake passage. Compared to the case, the degree of freedom in selecting the actuator and the durability can be increased. Even if the valve body has two first seal surfaces, the number of the second seal surfaces of the seat ring on which the first seal surfaces are seated is one, so that the two first seal surfaces Whichever is seated on the second seal surface, the volume of the intake passage downstream from the second seal surface on which the first seal surface is seated does not change, thereby avoiding variations in the supercharging effect.
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図7は本発明の実施の形態を示すもので、図1はエンジンのシリンダヘッド部およびインパルスバルブの断面図、図2は図1の要部拡大図、図3はバルブボディの斜視図、図4は図2の4方向矢視図に対応する作用説明図、図5はインパルスバルブの開閉制御のフローチャート、図6はエンジン回転数および吸気負圧とインパルスバルブの開閉時期との関係を示すグラフ、図7はクランクアングルとインパルスバルブの開閉時期との関係を示すグラフである。 1 to 7 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of a cylinder head portion and an impulse valve of an engine, FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1, and FIG. FIG. 4, FIG. 4 is an explanatory diagram of the action corresponding to the four-direction arrow view of FIG. 2, FIG. 5 is a flowchart of the opening / closing control of the impulse valve, and FIG. 6 is the relationship between the engine speed and intake negative pressure and the opening / closing timing of the impulse valve. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the crank angle and the opening / closing timing of the impulse valve.
図1に示すように、エンジンEのシリンダブロック11に設けたシリンダスリーブ12にピストン13が摺動自在に嵌合しており、シリンダブロック11のデッキ面に結合されたシリンダヘッド14とピストン13の頂面との間に燃焼室15が区画される。シリンダヘッド14には燃焼室15に連なる吸気ポート16および排気ポート17が形成されており、吸気ポート16が燃焼室15に開口する吸気バルブ孔が吸気バルブ18により開閉され、排気ポート17が燃焼室15に開口する排気バルブ孔が排気バルブ19により開閉される。吸気バルブ18および排気バルブ19はそれぞれバルブスプリング20,21で閉弁方向に付勢される。
As shown in FIG. 1, a
シリンダヘッド14の上面に結合されたヘッドカバー22の内部に吸気カムシャフト23および吸気ロッカーアームシャフト24が設けられており、吸気カムシャフト23に設けた吸気カム25により、吸気ロッカーアームシャフト24に枢支した吸気ロッカーアーム26を介して吸気バルブ18が開閉駆動される。またヘッドカバー22の内部に排気カムシャフト27および排気ロッカーアームシャフト28が設けられており、排気カムシャフト27に設けた排気カム29により、排気ロッカーアームシャフト28に枢支した排気ロッカーアーム30を介して排気バルブ19が開閉駆動される。
An
シリンダヘッド14には吸気ポート16に連なる吸気通路部材31と、ボールバルブよりなるインパルスバルブ32と、吸気管33とが接続されており、吸気管33の上流に図示せぬサージタンクおよびスロットルバルブが配置される。吸気通路部材31には吸気ポート16に燃料を噴射する燃料噴射バルブ34が設けられる。
An
次に、図2および図3に基づいてインパルスバルブ32の構造を説明する。
Next, the structure of the
インパルスバルブ32は吸気通路部材31および吸気管33に挟まれたバルブハウジング41を備えており、吸気管33に形成された第1吸気通路33aと、バルブハウジング41に形成された第2吸気通路41aと、吸気通路部材31に形成された第3吸気通路31aとが直列に接続される。
The
バルブハウジング41の内部に収納されるバルブボディ42は、短い円筒状の円筒部43と、円筒部43から相互に離反する方向に延びる一対の回転軸44,45と、円筒部43に一体に設けられた薄い円板状の第1、第2円板部46A,46Bとを備える。円筒部43には円形断面の開口43aが貫通しており、また第1、第2円板部46A,46Bの外周には共通の球面の一部を構成する2個の環状の第1シール面46a,46aが形成される。
The
一対の回転軸44,45は第2吸気通路41aの軸線L1に直交する軸線L2上に配置されており、一方の回転軸44はバルブハウジング41にボールベアリング47を介して回転自在に支持され、また他方の回転軸45はバルブハウジング41にボールベアリング48およびシール部材49を介して回転自在に支持される。
The pair of rotating
吸気通路部材31に結合されるバルブハウジング41の下流端に形成した段部41bに、環状のシートリング51が装着される。シートリング51は、バルブボディ42の第1シール面46aが摺動および着座可能な部分球面状かつ環状の第2シール面51aと、その第2シール面51aの内周を貫通する円形断面の開口51bとを備える。またバルブハウジング41にはシートリング51の上流側の端面に当接可能な環状の規制部材41cが一体に形成される。
An
吸気通路部材31の上流端に第3吸気通路31aを囲むように形成された環状溝にOリング52が装着されており、このOリング52の付勢力でシートリング51がバルブボディ42に向けて付勢される。またシートリング51の外周に形成した環状溝にOリング53が装着されており、シートリング51はOリング53を介してバルブハウジング41の段部41bに摺動自在に当接する。
An O-
シール部材49を貫通してバルブハウジング41の外部に突出する回転軸45の先端に従動ギヤ54が固定されており、バルブハウジング41に固定したステップモータよりなるアクチュエータ55の出力軸55aに設けた駆動ギヤ56が前記従動ギヤ54に噛合する。
A driven
次に、上記構成を備えた実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the embodiment having the above configuration will be described.
図5のフローチャートにおいて、ステップS1でエンジン回転数Neおよびスロットル開度Thを読み込み、ステップS2でエンジン回転数Neが下限値以上であり、ステップS3でエンジン回転数Neが上限値以下であり、ステップS4スロットル開度Thが設定値以上であれば、ステップS5でインパルスバルブ32の開弁時期および閉弁時期をエンジン回転数Neおよびスロットル開度Thから決定し、ステップS6でインパルスバルブ32の駆動信号を出力する。
In the flowchart of FIG. 5, the engine speed Ne and the throttle opening degree Th are read in step S1, the engine speed Ne is equal to or higher than the lower limit value in step S2, the engine speed Ne is equal to or lower than the upper limit value in step S3, step If the throttle opening Th is equal to or greater than the set value in S4, the opening timing and closing timing of the
図6に示すように、インパルスバルブ32は吸気の充填効率が最大となるように、吸気行程の中期に開弁し、圧縮行程の初期に閉弁するように制御される。エンジン回転数の増加に応じて、開弁時期が次第に進角し、閉弁時期が次第に遅角する。また吸気負圧の増加に応じて、開弁時期が次第に進角し、閉弁時期が次第に遅角する。その際に、開弁時期の進角側の限界は吸気負圧に応じて決定され、閉弁時期の遅角側の限界は吸気バルブ18の開弁時期に応じて決定される。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すように、吸気行程の前半において、吸気バルブ18が開弁した状態でピストン13が下降することで、閉弁したインパルスバルブ32の下流の第2吸気通路41aおよび第3吸気通路31aに大きな負圧が発生する。吸気行程の中期にインパルスバルブ32が開弁すると、それに続く吸気行程の後半で、前記負圧によりインパルスバルブ32よりも上流の第1吸気通路33aおよび第2吸気通路41aから燃焼室15に向かって高速で吸気が流入する。
As shown in FIG. 7, in the first half of the intake stroke, the
その際に発生する負圧波が吸気通路の上流側に伝達されてサージタンクに反射され、その反射波が燃焼室15に伝達されて発生する正圧のピークにおいてインパルスバルブ32を閉弁することで、吸気の充填効率を大幅に高めることができる。そして吸気バルブ18が閉弁すると、その吸気バルブ18と閉弁したインパルスバルブ32との間に区画される空間に正圧が閉じ込められる。従って、次の排気バルブ19の開弁期間の末期と吸気バルブ18の開弁期間の初期とが重なるバルブオーバーラップ期間に、前記空間に閉じ込められた正圧で燃焼室15を掃気することができる。
The negative pressure wave generated at that time is transmitted to the upstream side of the intake passage and reflected to the surge tank, and the reflected wave is transmitted to the
図4(A)に示す状態では、第2吸気通路41aの軸線L1に対してインパルスバルブ32のバルブボディ42の第1、第2円板部46A,46Bの軸線L3が一致し、円筒部43の軸線L4が直交することで、第1円板部46Aの第1シール面46aがシートリング51の第2シール面51aに着座し、第2吸気通路41aが第1円板部46Aにより閉塞されてインパルスバルブ32が閉弁する。
In the state shown in FIG. 4A, the axis L3 of the first and
この状態から、図4(B)に示すように、アクチュエータ55で駆動ギヤ56および従動ギヤ54を介してバルブボディ42を矢印A方向に90°回転させると、第2吸気通路41aの軸線L1に対して第1、第2円板部46A,46Bの軸線L3が直交し、円筒部43の軸線L4が一致することで、第1、第2円板部46A,46Bの第1シール面46a,46Aが共にシートリング51の第2シール面51aから離反し、第2吸気通路41aが開放されてインパルスバルブ32が開弁する。インパルスバルブ32の開弁状態では、バルブボディ42の2個の円板部46A,46Bが共に第2吸気通路41aの側方に退避するため、そこを通過する吸気の流通抵抗が円板部46A,46Bによって増加することが回避される。
From this state, as shown in FIG. 4B, when the
この状態から、図4(C)に示すように、アクチュエータ55で駆動ギヤ56および従動ギヤ54を介してバルブボディ42を矢印A方向に90°回転させると、第2吸気通路41aの軸線L1に対してインパルスバルブ32のバルブボディ42の第1、第2円板部46A,46Bの軸線L3が一致し、円筒部43の軸線L4が直交することで、第2円板部46Bの第1シール面46aがシートリング51の第2シール面51aに着座し、第2吸気通路41aが第2円板部46Bにより閉塞されてインパルスバルブ32が再び閉弁する。
From this state, as shown in FIG. 4C, when the
図4(A)の状態と図4(C)の状態との間でバルブボディ42は180°回転しており、第1円板部46Aおよび第2円板部46Bの位置関係が入れ代わっているが、インパルスバルブ32の閉弁状態としては何の差異もない。従って、アクチュエータ55でバルブボディ42を90°ずつ一方向に間欠回転させることで、インパルスバルブ32の開弁状態および閉弁状態を交互に切り換えることができる。もちろん、インパルスバルブ32の開弁状態にも、第1円板部46Aおよび第2円板部46Bの位置関係が180°入れ代わった二つの状態が存在するが、それらの間に機能上の差異はない。
The
以上のように、アクチュエータ55でインパルスバルブ32のバルブボディ42を一方向に間欠回転させて2個の第1シール面46a,46aをシートリング51の1個の第2シール面51aに交互に着座させるので、往復回転型のアクチュエータでバルブボディを往復回転させる場合に比べて、アクチュエータの選択の自由度および耐久性を高めることができる。
As described above, the
また前記特許文献1に記載された1個の第1シール面を有するバルブボディを採用した場合でも、そのバルブボディの上流側および下流側にそれぞれ第2シール面を設ければ、バルブボディをアクチュエータで一方向に間欠回転させてインパルスバルブを開閉することができる。しかしながら、このようにすると、バルブボディの第1シール面が上流側の第2シール面に着座した場合と、バルブボディの第1シール面が下流側の第2シール面に着座した場合とで、第1シール面が着座している第2シール面の下流側の吸気通路の容積が変化して過給効果にばらつきが発生する可能性がある。 Further, even when the valve body having one first seal surface described in Patent Document 1 is adopted, if the second seal surfaces are provided on the upstream side and the downstream side of the valve body, the valve body is an actuator. Thus, the impulse valve can be opened and closed by intermittently rotating in one direction. However, in this case, when the first seal surface of the valve body is seated on the second seal surface on the upstream side, and when the first seal surface of the valve body is seated on the second seal surface on the downstream side, There is a possibility that the supercharging effect may vary due to a change in the volume of the intake passage on the downstream side of the second seal surface on which the first seal surface is seated.
それに対し、本実施の形態によれば、バルブボディ42が2個の第1シール面46a,46aを備えていても、それら2個の第1シール面46a,46aが着座するシートリング51の第2シール面51aが1個であるため、2個の第1シール面46a,46aのどちらが第2シール面51aに着座した場合でも、第1シール面46a,46aが着座している第2シール面51aの下流側の吸気通路の容積が変化しないようにして過給効果のばらつきを回避することができる。
On the other hand, according to the present embodiment, even if the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態ではインパルスバルブ32のバルブボディ42を90°ずつ間欠回転させているが、図4(A)の閉弁位置および図4(C)の閉弁位置の間でバルブボディ42を180°ずつ間欠回転させても良い。この場合、バルブボディ42が180°回転している期間がインパルスバルブ32の開弁期間となる。
For example, in the embodiment, the
E エンジン
32 インパルスバルブ
41a 第2吸気通路(吸気通路)
42 バルブボディ
44 回転軸
45 回転軸
46a 第1シール面
51 シートリング
51a 第2シール面
51b 開口
55 アクチュエータ
42
Claims (1)
前記バルブボディ(42)の第1シール面(46a)が摺動および着座可能な環状の第2シール面(51a)および該第2シール面(51a)の中央を貫通する開口(51b)を有するシートリング(51)と、
前記バルブボディ(42)を前記回転軸(44,45)まわりに回転駆動するアクチュエータ(55)とよりなるインパルスバルブ(32)を備え、
前記第1シール面(46a)が前記第2シール面(51a)に着座したときにエンジン(E)の吸気通路(41a)が閉塞されるエンジンの吸気制御装置において
前記バルブボディ(42)の第1シール面(46a)が前記回転軸(44,45)を挟んで2個設けられており、前記アクチュエータ(55)で前記バルブボディ(42)を一方向に間欠回転させることで前記2個の第1シール面(46a)を前記第2シール面(51a)に交互に着座させることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
A valve body (42) having an annular first sealing surface (46a) formed of a part of a spherical surface and rotatably supported by rotating shafts (44, 45);
The first seal surface (46a) of the valve body (42) has an annular second seal surface (51a) capable of sliding and seating and an opening (51b) penetrating through the center of the second seal surface (51a). A seat ring (51);
An impulse valve (32) comprising an actuator (55) for rotationally driving the valve body (42) around the rotation shaft (44, 45);
In an intake control device for an engine, the intake passage (41a) of the engine (E) is closed when the first seal surface (46a) is seated on the second seal surface (51a). Two seal surfaces (46a) are provided across the rotating shafts (44, 45), and the valve body (42) is intermittently rotated in one direction by the actuator (55). An intake control device for an engine, wherein the first seal surface (46a) is alternately seated on the second seal surface (51a).
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