JP2008190414A - Intake device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの吸気装置に関するものであり、特に、吸気通路長さを可変として吸気を行う可変吸気の技術分野に属する。 The present invention relates to an intake device for an engine, and particularly relates to the technical field of variable intake that performs intake with a variable intake passage length.
従来より、エンジンの吸気装置として可変吸気機構を備えたものが多く採用されており、その一例として、特許文献1に開示された吸気装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, many intake devices having a variable intake mechanism have been adopted as an intake device for an engine. As an example, an intake device disclosed in Patent Document 1 is known.
上記特許文献1に開示された吸気装置は、一端がエアクリーナに連結され、他端がサージタンクに連結可能な第1吸気管と、一端がエアクリーナに連結され、他端がサージタンクに連結可能で且つ上記第1吸気管よりも吸気経路の長い第2吸気管と、上記エアクリーナからの吸気経路を上記第1吸気管あるいは第2吸気管に切り換え可能な切換機構と、を備えている。 The intake device disclosed in Patent Document 1 has one end connected to an air cleaner, the other end connected to a surge tank, one end connected to an air cleaner, and the other end connected to a surge tank. And a second intake pipe having a longer intake path than the first intake pipe, and a switching mechanism capable of switching the intake path from the air cleaner to the first intake pipe or the second intake pipe.
具体的には、上記第1及び第2吸気管は一端側がエアクリーナに連結されている一方、該第1吸気管よりも吸気通路長さの長い第2吸気管の他端は該第1吸気管に連結されている。そして、上記吸気装置は、切換機構としての切換弁によって、エンジンの低回転域では吸気経路を上記第2吸気管に、中回転域では吸気経路を上記第1吸気管に、それぞれ切り換えるように構成されている。 Specifically, one end of each of the first and second intake pipes is connected to an air cleaner, while the other end of the second intake pipe having a longer intake passage length than the first intake pipe is connected to the first intake pipe. It is connected to. The intake device is configured to switch the intake path to the second intake pipe in the low engine speed range and the intake path to the first intake pipe in the middle engine speed range by a switching valve as a switching mechanism. Has been.
これにより、低中回転域において、吸気開始に伴って生じる負圧の圧力波が吸気管上流側の開口端としてのサージタンクやエアクリーナで反転され正弦波となって吸気ポート側へ戻されることを利用して、気筒内に吸気を押し込むことができ、吸気の充填効率を高めることができる。なお、本明細書では、上記サージタンクで圧力波が反転して吸気ポート側へ戻るのを慣性効果、上記エアクリーナで圧力波が反転して吸気ポート側へ戻るのを共鳴効果と呼ぶ。
ところで、吸気の充填効率は、上述のように吸気の慣性効果や共鳴効果を用いたり、吸気経路の通気抵抗を減らしたりすることによって向上することができる。 Incidentally, the charging efficiency of intake air can be improved by using the inertial effect and resonance effect of intake air as described above, or by reducing the ventilation resistance of the intake passage.
ここで、吸気経路において通気抵抗を低減するための構成として、サージタンクを各気筒の並び方向に延びる筒状に形成し、該サージタンクの両端に吸気管をそれぞれ接続することで、該吸気管からサージタンクへ流入する際の吸気の曲がりをなくす構成が考えられる。ところが、このような構成にした場合、気筒毎にサージタンク内の吸気経路の長さが異なるため、気筒間での吸気のばらつきが大きくなる。 Here, as a configuration for reducing the ventilation resistance in the intake passage, the surge tank is formed in a cylindrical shape extending in the direction in which the cylinders are arranged, and the intake pipes are connected to both ends of the surge tank, respectively. It is conceivable to eliminate the bending of the intake air when flowing into the surge tank. However, in such a configuration, since the length of the intake path in the surge tank is different for each cylinder, the variation in intake air among the cylinders increases.
このような気筒間での吸気のばらつきは、エンジンの部分負荷領域では燃焼性能に大きく影響するため、該部分負荷領域では吸気のばらつきを抑えて燃焼性能の悪化を防止する必要がある。 Such variation in intake air among cylinders greatly affects the combustion performance in the partial load region of the engine. Therefore, it is necessary to suppress the variation in intake air in the partial load region to prevent deterioration of the combustion performance.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの吸気装置において、エンジンの部分負荷領域での気筒間の吸気のばらつきを抑えて燃焼性能の悪化を防止することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to suppress a variation in intake air between cylinders in a partial load region of an engine in an engine intake device, thereby reducing combustion performance. It is to prevent.
上記目的を達成するために、本発明に係るエンジンの吸気装置では、一端側がサージタンクに連通し、他端側がエアクリーナに連通するロング吸気通路及びショート吸気通路に、それぞれ、開閉弁を設け、エンジンの部分負荷領域では両方の開閉弁を開いて、両者の開度の和が必要な所定開度になるように該開閉弁を制御した。 In order to achieve the above object, in the intake system for an engine according to the present invention, an open / close valve is provided in each of a long intake passage and a short intake passage, one end of which communicates with a surge tank and the other end communicates with an air cleaner. In the partial load region, both the on-off valves were opened, and the on-off valves were controlled so that the sum of the opening degrees of the two was a predetermined opening degree.
具体的には、第1の発明は、複数の気筒の分岐管部が接続されるサージタンクと、該サージタンクに一端側で連通し、エアクリーナに他端側で連通する吸気通路長さの異なるロング吸気通路及びショート吸気通路と、を備え、エンジン回転域に応じて吸気経路を上記吸気通路の少なくとも一方に切り換えて吸気を行うエンジンの吸気装置を対象とする。 Specifically, according to the first aspect of the present invention, a surge tank to which branch pipe portions of a plurality of cylinders are connected, and an intake passage length communicating with the surge tank on one end side and communicating with an air cleaner on the other end side are different. The present invention is directed to an engine intake device that includes a long intake passage and a short intake passage, and performs intake by switching the intake passage to at least one of the intake passages according to the engine rotation range.
そして、上記サージタンクは、上記分岐管部の並び方向に延びるように設けられていて、該サージタンクの一端側には上記ロング吸気通路が連通している一方、他端側には上記ショート吸気通路が連通しており、上記ロング吸気通路には第1開閉弁が、上記ショート吸気通路には第2開閉弁がそれぞれ設けられていて、エンジンの部分負荷時に、上記第1及び第2開閉弁を開動作させて両者の開度の和が各気筒に必要な吸気量を供給できるような所定の開度になるように、該第1及び第2開閉弁を開閉制御する開閉弁制御手段を備えているものとする。ここで、上記部分負荷は、高負荷よりも小さい低負荷及び中負荷を意味する。 The surge tank is provided so as to extend in the direction in which the branch pipe portions are arranged, and the long intake passage is communicated with one end side of the surge tank, while the short intake air is provided with the other end side. The long communication passage is provided with a first on-off valve, and the short intake passage is provided with a second on-off valve. When the engine is partially loaded, the first and second on-off valves are provided. And an opening / closing valve control means for controlling the opening and closing of the first and second opening / closing valves so that the sum of the opening degrees of the two is a predetermined opening degree capable of supplying a necessary intake air amount to each cylinder. It shall be provided. Here, the partial load means a low load and a medium load smaller than a high load.
この構成により、エンジンの部分負荷領域では、吸気通路長さの異なる2つの吸気通路に設けられた第1及び第2開閉弁が開動作されて、両者の開度の和が各気筒に必要な吸気量を供給できるような所定開度になるように開閉制御されるため、一方の吸気通路からのみ吸気を行う場合に比べて気筒毎の吸気のばらつきを減少させることができる。すなわち、上記2つの吸気通路はサージタンクの両端部に連通する、いわゆるサイドエントリーの構造であっても、上述のような構成にすることで吸気のばらつきを抑えることができる。 With this configuration, in the partial load region of the engine, the first and second on-off valves provided in the two intake passages having different intake passage lengths are opened, and the sum of the opening degrees of both is required for each cylinder. Since the opening / closing control is performed so that the predetermined amount of intake air can be supplied, it is possible to reduce the variation in intake air for each cylinder as compared with the case where intake is performed only from one intake passage. That is, even if the two intake passages have a so-called side entry structure that communicates with both ends of the surge tank, variations in intake air can be suppressed by adopting the above-described configuration.
上述の構成において、上記開閉弁制御手段は、上記エンジンの低回転域及び中回転域における低負荷領域では、上記第1及び第2開閉弁を同等の開度にするように構成されているものとする(第2の発明)。 In the above-described configuration, the on-off valve control means is configured to make the first and second on-off valves have the same opening degree in the low load range in the low rotation range and middle rotation range of the engine. (Second invention).
このように、例えばアイドリング時など、エンジンの低中回転域で低負荷の場合には、吸気のばらつきによる燃焼性能への影響が大きいため、第1及び第2開閉弁を同等の開度にすることで、吸気のばらつきをより確実に抑えることができる。 As described above, when the engine is in a low and middle load range, for example, when idling, the combustion performance is greatly affected by the variation in intake air, so the first and second on-off valves are set to the same opening degree. As a result, the variation in intake air can be more reliably suppressed.
また、上記開閉弁制御手段は、上記エンジンの低回転域では、中負荷領域でエンジン負荷の増大に応じて上記第1開閉弁の開度を大きくするとともに上記第2開閉弁の開度を小さくし、高負荷領域で該第1開閉弁のみを全開状態にする一方、上記エンジンの中回転域では、中負荷領域でエンジン負荷の増大に応じて上記第2開閉弁の開度を大きくするとともに上記第1開閉弁の開度を小さくし、高負荷領域で該第2開閉弁のみを全開状態にするように構成されているのが好ましい(第3の発明)。 Further, the on-off valve control means increases the opening degree of the first on-off valve and decreases the opening degree of the second on-off valve in response to an increase in engine load in the middle load region in the low engine speed range. In the high load region, only the first on-off valve is fully opened. On the other hand, in the middle rotation region of the engine, the opening degree of the second on-off valve is increased in response to an increase in engine load in the medium load region. It is preferable that the opening degree of the first on-off valve is reduced and only the second on-off valve is fully opened in the high load region (third invention).
これにより、エンジンの低中回転域における高負荷領域では、それぞれ、第1開閉弁または第2開閉弁のみが全開状態になって、ロング吸気通路またはショート吸気通路のいずれか一方のみから吸気が行われ、それぞれの通路での共鳴効果によって吸気の充填効率を高めることができる。そして、これらのエンジン回転域において、中負荷領域では、上述のように第1及び第2開閉弁の開度が同等になる低負荷領域からエンジン負荷が大きくなるほど一方の開閉弁の開度が大きくなり、他方の開閉弁の開度が小さくなるように、該第1及び第2開閉弁を開閉制御することで、低負荷領域と高負荷領域とで開閉弁の開度が急激に変化するのを防止することができる。したがって、エンジン負荷が変化した場合でも、気筒毎の吸気のばらつきをできるだけ防止することができる。 As a result, in the high load region in the low / medium speed region of the engine, only the first on-off valve or the second on-off valve is fully opened, and intake is performed from either the long intake passage or the short intake passage. Thus, the charging efficiency of intake air can be increased by the resonance effect in each passage. In these engine rotation ranges, in the middle load range, as the engine load increases from the low load range where the opening amounts of the first and second on-off valves are equal as described above, the opening degree of one on-off valve increases. Therefore, by opening / closing the first and second on / off valves so that the opening of the other on / off valve becomes smaller, the opening / closing of the on / off valve changes abruptly between the low load region and the high load region. Can be prevented. Therefore, even when the engine load changes, it is possible to prevent variations in intake air among cylinders as much as possible.
また、上記開閉弁制御手段は、上記エンジンの高回転域では、上記第1及び第2開閉弁を同等の開度にするように構成されているのが好ましい(第4の発明)。このように第1及び第2開閉弁の開度を同等にすることで、エンジンの高回転域では気筒間の吸気のばらつきを抑えることができる。ここで、吸気の慣性効果を利用して吸気の充填効率を高めるエンジンの高回転域では、気筒よりも吸気上流側の空間の容積を大きくすればよいため、上述のように2つの開閉弁の開度を同等にしても吸気の充填効率を悪化させることがない。したがって、上述の構成により、エンジンの高回転域において、吸気の充填効率を悪化させることなく、吸気のばらつきを抑えることができる。 Further, it is preferable that the on-off valve control means is configured so that the first and second on-off valves have the same opening degree in the high engine speed range (fourth invention). Thus, by making the opening degree of the first and second on-off valves equal, it is possible to suppress variations in intake air between the cylinders in the high engine speed range. Here, in the high engine speed range where the intake air charging efficiency is increased by utilizing the inertia effect of the intake air, the volume of the space upstream of the cylinders only needs to be increased. Even if the opening degree is made equal, the charging efficiency of intake air is not deteriorated. Therefore, with the above-described configuration, it is possible to suppress variations in intake air without deteriorating intake charging efficiency in a high engine speed range.
さらに、上記開閉弁制御手段は、上記エンジンの加速時には、上記第1及び第2開閉弁を所定期間、全開状態とするように構成されているのが好ましい(第5の発明)。エンジン加速の際には、一時的に2つの開閉弁を全開状態にして、2つの吸気通路からできるだけ多くの吸気を行うことで、加速時のトルク応答性を向上することができる。ここで、上記所定期間は、例えばエンジンが加速されている期間や、その期間の一部を意味する。 Further, it is preferable that the on-off valve control means is configured to fully open the first and second on-off valves for a predetermined period when the engine is accelerated (fifth invention). During engine acceleration, the two on-off valves are temporarily fully opened, and as much intake as possible is performed from the two intake passages, so that the torque response during acceleration can be improved. Here, the predetermined period means, for example, a period during which the engine is accelerated or a part of the period.
本発明によれば、一端側がサージタンクに連通し、他端側がエアクリーナに連通するロング吸気通路及びショート吸気通路に、それぞれ開閉弁を設け、エンジンの部分負荷領域で第1及び第2開閉弁を開動作させて両者の開度の和が所定開度になるように、該開閉弁を開閉制御することによって、吸気のばらつきを防止することができ、エンジンの部分負荷時に燃焼性能が悪化するのを防止することができる。 According to the present invention, the long intake passage and the short intake passage, each having one end communicating with the surge tank and the other end communicating with the air cleaner, are provided with the on-off valves, respectively, and the first and second on-off valves are provided in the partial load region of the engine. By controlling the opening and closing of the on-off valve so that the sum of the opening degrees of the two reaches a predetermined opening degree, it is possible to prevent variations in intake air, and the combustion performance deteriorates when the engine is partially loaded. Can be prevented.
また、第2の発明によれば、吸気のばらつきによる燃焼性能への影響が大きい、エンジンの低中回転域で且つ低負荷領域では、上記第1及び第2開閉弁の開度を同等にするため、吸気のばらつきをより確実に防止することができ、燃焼性能の悪化をより確実に防止することができる。 Further, according to the second invention, the opening degree of the first and second on-off valves is made equal in the low and middle engine speed range and the low load range of the engine, which greatly affects the combustion performance due to variations in intake air. Therefore, variations in intake air can be more reliably prevented, and deterioration of combustion performance can be more reliably prevented.
また、第3の発明によれば、エンジンの低回転域では、中負荷領域でエンジン負荷の増大に応じて第1開閉弁を開くとともに第2開閉弁を閉じて、高負荷領域で該第1開閉弁のみを開状態にし、エンジンの中回転域では、中負荷領域でエンジン負荷の増大に応じて第2開閉弁を開くとともに第1開閉弁を閉じて、高負荷領域で該第2開閉弁のみを開状態にするため、エンジンの低負荷領域と高負荷領域との間で開閉弁の開度が急激に変化するのを防止することができ、吸気のばらつきや応答遅れが発生するのをできるだけ防止することができる。 According to the third aspect of the invention, in the low engine speed range, the first on-off valve is opened and the second on-off valve is closed in response to an increase in engine load in the medium load region, and the first on-off valve is closed in the high load region. Only the on-off valve is opened, and in the middle rotation range of the engine, the second on-off valve is opened and the first on-off valve is closed in response to an increase in engine load in the middle load region, and the second on-off valve is opened in the high load region. Only the open state can be prevented, so that the opening of the on-off valve can be prevented from changing suddenly between the low load region and the high load region of the engine, and variations in intake and response delays can be prevented. It can be prevented as much as possible.
また、第4の発明によれば、エンジンの高回転域では、上記第1及び第2開閉弁の開度を同等にするため、吸気の充填効率を悪化させることなく、吸気のばらつきを防止することができる。 Further, according to the fourth aspect of the invention, in the high engine speed range, the opening degree of the first and second on-off valves is made equal so that the intake air variation is prevented without deteriorating the intake charging efficiency. be able to.
また、第5の発明によれば、エンジンの加速時には、上記第1及び第2開閉弁を所定期間、全開状態にするため、加速時のトルクの応答性を向上することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the engine is accelerated, the first and second on-off valves are fully opened for a predetermined period, so that the torque response during acceleration can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
−全体構成−
図1は、本実施形態に係る内燃機関(エンジン)の吸気装置1の概略構成を示したものであり、この図1において、符号2は吸気装置1と連通する複数の気筒3,4,5,6(本実施形態では4気筒)が形成されたエンジンを示している。なお、符号3a,4a,5a,6aは吸気ポートを、符号3b、4b、5b、6bは排気ポートを、それぞれ示している。
-Overall configuration-
FIG. 1 shows a schematic configuration of an intake device 1 of an internal combustion engine (engine) according to the present embodiment. In FIG. 1,
上記吸気装置1は、図示しないダクトから取り込まれた空気の浄化を行うエアクリーナ11と、該エアクリーナ11と上記エンジン2との間に配設されるサージタンク12と、該サージタンク12とエアクリーナ11とを連通させる吸気管13,14(ロング吸気通路、ショート吸気通路)と、該サージタンク12と上記エンジン2とを連通させる分岐管部15,16,17,18と、を備えている。そして、上記吸気装置1は、エンジン2の各気筒3,4,5,6の吸気開始に伴って生じる負圧の圧力波が吸気上流側の開口端で反転され正弦波となって吸気ポート3a,4a,5a,6a側へ戻される、いわゆる吸気の慣性効果または共鳴効果を利用して気筒内に吸気を押し込むことにより、吸気の充填効率を向上するように構成されている。ここで、上記サージタンク12で圧力波が反転して吸気ポート3a,4a,5a,6a側へ戻るのを慣性効果、上記エアクリーナ11で圧力波が反転して吸気ポート3a,4a,5a,6a側へ戻るのを共鳴効果と呼ぶ。
The intake device 1 includes an
具体的には、上記分岐管部15,16,17,18は、それぞれ、一端側が上記エンジン2の吸気ポート2b,2b,…に連通している一方、他端側が上記サージタンク12に接続され、該サージタンク12の内部空間と連通している。上記サージタンク12は、上記分岐管部15,16,17,18の並び方向に沿って延びるように形成された筒状の部材であり、その側面に上記分岐管部15,16,17,18が、両端に上記吸気管13,14が、それぞれ接続されている。すなわち、本実施形態では、上記吸気装置1は、上記サージタンク12に対して両端から吸気管13,14が連通する、いわゆるサイドエントリーの構造になっている。また、上記サージタンク12は、エンジン2の低中回転域では、吸気開始に伴って生じる圧力波が通過して吸気上流側のエアクリーナ11で反転するように、小容量に形成されている。
Specifically, each of the
上記吸気管13,14には、それぞれ、スロットルバルブとしても機能する切換弁21,22(第1及び第2開閉弁)が設けられている。この切換弁21,22は、ECUなどのコントローラ30(開閉弁制御手段)からの出力信号に基づいて開閉制御するように構成された制御弁である。詳しくは後述するように、上記コントローラ30は、エンジンの回転速度や要求トルクなどに応じて上記切換弁21,22の開度を変更するように構成されている。
The
また、上記図1に示すように、上記吸気管13,14は、第1吸気管13(ロング吸気通路)の方が第2吸気管14(ショート吸気通路)よりも吸気通路長さが長くなるように設けられている。すなわち、上記エアクリーナ11は、上記サージタンク12に対して第2吸気管14側に位置付けられており、上記第1吸気管13は、その一部が上記筒状のサージタンク12の筒軸方向(延伸方向)に延びて、上記エアクリーナ11に接続されている。ここで、上記第1吸気管13は、エンジン2の低回転域で共鳴効果が得られるような吸気通路長さに設定されている。一方、上記第2吸気管14は、エンジン2の中回転域で上記共鳴効果が得られるような吸気通路長さに設定されている。
As shown in FIG. 1, the
このように上記吸気管13,14の長さを変えることで、上記吸気の共鳴効果を利用して各気筒3,4,5,6内に吸気を押し込む場合、別々のエンジン回転域で共鳴効果を得ることができ、これにより、広いエンジン回転域でトルクの向上を図ることができる。
By changing the length of the
また、上記吸気管13,14は、上記図1に示すように、一端側が上記サージタンク12の端部に接続され、他端側が上記エアクリーナ11に接続されて、全体として環状になっている。このように、一つのエアクリーナ11に対して2つの吸気管13,14を接続し、該エアクリーナ11を一つ省略することで、吸気装置1を小型化できるとともにコストの低減を図れる。しかも、上述のように吸気管13,14を環状にすることで、吸気装置1全体がコンパクトになり、狭いエンジンルーム内に該吸気装置1をコンパクトに配置することができる。
Further, as shown in FIG. 1, the
さらに、上記吸気管13,14は、吸気通路長さの長い第1吸気管13の方が第2吸気管14よりも通路断面積が小さくなるように形成されている。このように、通路断面積を小さくすることで、低回転域で吸気の共鳴効果をより確実に得ることができる。したがって、このような通路断面積の違いによっても共鳴効果の得られる回転域を変えることができ、より確実に広い回転域でトルクの向上を図れる。なお、上記吸気管13,14に設けられる上記切換弁21,22は、上述のような吸気管13,14の通路断面積の大小に合わせて、第2切換弁22よりも第1切換弁21のボア径の方が小さくなるように形成されていてもよい。このような構成にした場合には、詳しくは後述するように、第1切換弁21が閉状態の場合の吸気の漏れを抑えることができ、より確実に吸気の共鳴効果を得ることができる。
Further, the
−可変吸気−
次に、上述のような構成の吸気装置1における可変吸気の動作について、図1〜10を用いて以下で説明する。なお、上記吸気装置1の可変吸気の動作は、上記コントローラ30による切換弁21,22の開閉制御によって行われるが、その開閉制御はエンジン2の負荷や回転速度に応じて変わるため、該エンジン2が高負荷の場合、部分負荷の場合に分けて、それぞれの負荷状態においてエンジン回転域毎に説明する。ここで、各エンジン回転域は、図9に示すように低中高の回転域に分けられる。
-Variable intake-
Next, the operation of variable intake in the intake device 1 having the above-described configuration will be described below with reference to FIGS. Note that the variable intake operation of the intake device 1 is performed by the opening / closing control of the switching
(高負荷状態)
上記エンジン2が高負荷の場合には、できるだけ大きなトルクを得るために、吸気の慣性効果及び共鳴効果を用いて各エンジン回転域で吸気の充填効率を高めるようにする。
(High load condition)
When the
具体的には、上記エンジン2の回転速度が低回転域である場合には、図1に示すように、吸気通路長さの長い第1吸気管13の第1切換弁21を開状態にする一方、吸気通路長さの短い第2吸気管14の第2切換弁22を閉状態にする。これにより、上記第1吸気管13のみで吸気が行われることになり、図4に実線(a)で示すように上記吸気の共鳴効果をエンジン2の低回転域Iで得ることができる。したがって、上記エンジン2の低回転域Iで吸気の充填効率を高めることができ、当該領域Iでトルクの向上を図れる。
Specifically, when the rotation speed of the
上記エンジン2の回転速度が中回転域である場合には、図2に示すように、吸気通路長さの短い第2吸気管14の第2切換弁22を開状態にする一方、吸気通路長さの長い第1吸気管13の第1切換弁21を閉状態にする。これにより、上記第2吸気管14のみで吸気が行われることになり、図4に破線(b)で示すように上記吸気の共鳴効果をエンジン2の中回転域IIで得ることができる。したがって、上記エンジン2の中回転域IIで吸気の充填効率を高めることができ、当該領域IIでトルクの向上を図れる。
When the rotation speed of the
なお、上述のように、上記エンジン2の回転速度が低中回転域の場合には、上記第1及び第2切換弁21,22のいずれか一方を閉状態にするが、実際には、該第1及び第2切換弁21,22は、閉状態でも完全に閉じているわけではなく、微小な隙間が空いていて、その隙間から吸気が漏れている。そのため、エアクリーナ11で反転する圧力波はその吸気の漏れによって減衰し、得られる吸気の共鳴効果は小さくなってしまう。したがって、図5に破線(細線)で示すように、低中回転域で得られるトルクは理想の状態よりも小さくなる。このような吸気の漏れは、切換弁のボア径が大きいほど多くなるため、上述のように、通路断面積の小さい上記第1吸気管13に設けられた上記第1切換弁21のボア径が、通路断面積の大きい上記第2吸気管14に設けられた第2切換弁22よりも小さくなるように形成することで、両者を同じボア径にした場合に比べて該第1切換弁21の吸気の漏れが少なくなる。これにより、上記第1切換弁21が閉で上記第2切換弁22が開の状態、すなわちエンジン2の中回転域において、十分な吸気の共鳴効果を得ることができ、より確実にトルクの向上を図ることができる。
As described above, when the rotational speed of the
上記エンジン2の回転速度が高回転域である場合には、図3に示すように、上記第1及び第2切換弁21,22の両方を開状態にする。これにより、上記第1及び第2吸気管13,14の両方から吸気が行われることになり、吸気抵抗を低減できるとともに、各吸気ポート3a,4a,5a,6aの吸気上流側の容積が増大するため、この吸気上流側の空間によって吸気の慣性効果が得られる。したがって、図4に一点鎖線(c)で示すように、上記エンジン2の高回転域IIIで最も回転速度の大きい領域(図中の右端)において、上記図1及び図2の構成(図中の実線及び破線)に比べてトルクを大きくすることができる。
When the rotation speed of the
以上より、上述のような可変吸気を行うことで、エンジン2の幅広い回転域でトルクを向上することができる。
As described above, by performing the variable intake as described above, the torque can be improved in a wide rotation range of the
また、本実施形態のように、サージタンク12の両端部に吸気管13,14が接続されるサイドエントリーの構造では、サージタンク12内の各気筒3,4,5,6の吸気通路長さが異なるため、気筒間の吸気量のばらつきが大きくなるが、上述のように、エンジン2の高回転域で上記第1及び第2吸気管13,14から吸気を行うようにすることで、該エンジン高回転域で気筒間の吸気のばらつきを減少することができる。
Further, in the side entry structure in which the
ところで、一般的に、上記サージタンク12の容量が大きくなるほど、エンジン2の高回転域で大きな慣性効果が得られるが、逆に低中回転域で共鳴効果が得られにくくなったり、スロットルバルブ下流の容積が大きくなって吸気のレスポンスが悪化したりするなどの弊害が生じる。
By the way, in general, as the capacity of the
これに対し、本実施形態のように、上記サージタンク12の容量を小さくして、エンジン2の高回転域で上記第1及び第2切換弁21,22を開いて吸気ポート3a,4a,5a,6aの吸気上流側の空間の容量を増大させることで、吸気のレスポンスの悪化を防止しつつ、低中回転域では共鳴効果を確実に得ることができ、高回転域では十分な慣性効果を得ることができる。
On the other hand, as in the present embodiment, the capacity of the
次に、上記コントローラ30による上記第1及び第2切換弁21,22の開閉制御の具体例を図6に示す。この図6は、エンジン2の回転速度を時間とともに徐々に大きくした場合の上記第1及び第2切換弁21,22の開度変化の一例を示している。
Next, a specific example of opening / closing control of the first and
上記図6の例のように、上記コントローラ30は、エンジン2の回転速度が低回転域Iの場合には上記第1切換弁21を開状態にし、中回転域IIの場合には該第1切換弁21を閉じて上記第2切換弁22を開状態にする。そして、上記エンジン2の回転速度が高回転域IIIの場合には、上記第1切換弁21を再度、開状態にする。これにより、上述のとおり、エンジン2の幅広い回転域でトルクの向上を図ることができる。
As in the example of FIG. 6, the
なお、エンジン2の加速の瞬間である過渡時には、上述のような制御とは関係なく、図7に実線で示すように(図中の左端)、上記切換弁21,22の両方を一瞬、開状態にして、上記サージタンク12内を大気圧に近づけるようにしてもよい。こうすることで、加速時には応答性良くトルクを増大させることができる。そして、上述のように加速の瞬間のみ、上記切換弁21,22を開状態にした後は、一方の切換弁(図7では第2切換弁22)を閉じて、既述したとおり、エンジン2の回転域に応じて切換弁21,22の開閉制御を行う。上記一瞬は、本発明の所定期間に対応しており、例えばエンジン2の加速期間の一部や全部に相当する。
Note that, at the time of transition, which is the moment of acceleration of the
ここで、上記図7は、上記第1切換弁21のみが開状態のときに、エンジン2が加速されて上記第2切換弁22も一瞬、開状態にする場合の弁開度の例を示している。この図7において、二点鎖線は、エンジン2が加速状態でない場合の上記第2切換弁22の開度を示している。なお、本実施形態では、上記第1切換弁21のみが開状態のときにエンジン2が加速される場合を説明したが、上記第2切換弁22のみが開状態のときにエンジン2が加速された場合には、上記第1切換弁21を一瞬、開状態にすればよい。
Here, FIG. 7 shows an example of the valve opening when the
(部分負荷の場合)
次に、上記エンジン2が部分負荷の場合における上記吸気装置1の可変吸気の動作について図8〜10に基づいて説明する。
(Partial load)
Next, the variable intake operation of the intake device 1 when the
上記エンジン2が部分負荷の場合には、トルク向上よりも安定した燃焼が要求される。すなわち、上述のように、サージタンク12の両端部に吸気管13,14が接続される本実施形態のような構成では、気筒間の吸気のばらつきが大きく、燃焼性能が悪化しやすいため、トルク向上の要求がある高負荷以外の場合は上記吸気管13,14の両方から吸気を行って吸気のばらつきをなくす。
When the
そのため、図8に示すように、エンジン回転速度及び負荷に応じて、上記切換弁21,22の開度を制御する。すなわち、エンジン2の高回転域では、負荷の大小に関係なく、上記切換弁21,22の両方を開く一方、エンジン2の低中回転域では、上述のように高負荷時には一方の切換弁のみを開き、それ以外の部分負荷の場合には上記切換弁21,22の両方を開いて吸気を行う。これにより、吸気の共鳴効果を利用して吸気の充填効率を高める必要のある低中回転で且つ高負荷の領域以外では、吸気のばらつきを抑えることができる。
Therefore, as shown in FIG. 8, the opening degree of the switching
図9は、上記図8におけるエンジン2の低回転域(A−A)での負荷変化(切換弁21が全開になるときの負荷を100%とした場合の負荷変化)に対する上記切換弁21,22の開度を、図10は、上記図8における高負荷域(B−B)でのエンジン回転速度に対する上記切換弁21,22の開度を、それぞれ示す。
FIG. 9 shows the change-over
上記図9に示すように、上記切換弁21,22は、両者の開度の和が気筒で要求される吸気量を供給できるような開度になるように開閉制御される。具体的には、エンジン2の低回転域で且つ低負荷の場合には、上記切換弁21,22の開度は同等で、上記吸気管13,14からほぼ均等に吸気が行われる。これは、アイドリング時には、吸気のばらつきによる燃焼性能の悪化への影響が大きいため、上記切換弁21,22を同じ開度にして、上記吸気管13,14の両方から吸気を行って、より確実にばらつきを抑える必要があるためである。エンジン2が中負荷の場合には、徐々にエンジン負荷が大きくなると、上記第1切換弁21はエンジン負荷に応じて開度が大きくなる一方、上記第2切換弁22はその分、開度が小さくなって、エンジン2が高負荷の場合には、上記第1切換弁21が全開状態で上記第2切換弁22が閉状態になる。
As shown in FIG. 9, the switching
なお、特に図示しないが、上記エンジン2の中回転域では、上述とは逆に、第2切換弁22の開度がエンジン負荷に応じて大きくなるように開閉制御される。すなわち、エンジン2の低負荷領域では、上述と同様、上記切換弁21,22の開度は同等だが、中負荷領域になると、上記第2切換弁22がエンジン負荷に応じて大きくなる一方、上記第1切換弁21は徐々に開度が小さくなり、高負荷領域では、該第2切換弁22が全開状態で該第1切換弁22が閉状態になる。また、上記エンジン2の中回転域では、上記図8に示すように、エンジン回転速度が大きくなるほど、上記第1及び第2切り花弁21,22の両方が開状態になる領域は低負荷の範囲になっている。これは、上記エンジン2の回転速度が大きくなると、吸気のばらつきによる燃焼性能への影響が小さくなるためである。
Although not particularly illustrated, in the middle rotation range of the
このように、上記エンジンの低中回転域における中負荷領域では、上記切換弁21,22は、低負荷状態における弁の開閉状態と、高負荷状態における弁の開閉状態とを連続的につなぐように、該切換弁21,22をエンジン負荷に応じて開閉制御するため、該切換弁21,22の開度が急激に変化するのを防止することができる。これにより、該切換弁21,22の開閉時の応答性の悪化や吸気のばらつきの増大などを防止することができる。
As described above, in the middle load region in the low and middle rotation region of the engine, the switching
また、上記図10に示すように、エンジン2が高負荷の状態で、エンジン回転速度が大きくなると、上述のとおり、低回転域では上記第1切換弁21が開状態に、中回転域では上記第2切換弁22が開状態に、高回転域では上記第1及び第2切換弁21,22が開状態になる。その切換弁の切り替わりの際は、切換弁が徐々に開状態若しくは閉状態になるため、第1及び第2切換弁21,22の両方が開いている、上記図8に斜線で示すような中間領域が設けられている。
Also, as shown in FIG. 10, when the
なお、上記図8においてエンジン2の高回転域では、上記切換弁21,22の開度は同等であり、両方の切換弁21,22は全開状態になっている。
In FIG. 8, in the high speed range of the
以上より、この実施形態によれば、吸気通路長さの異なる第1及び第2吸気管13,14の一端側をサージタンク12に、他端側をエアクリーナ11にそれぞれ接続し、それぞれの吸気管13,14に切換弁21,22を設け、エンジン2の部分負荷の領域では、該切換弁21,22の両方を開動作させて、両者の開度の和が各気筒に必要な吸気量を供給できる所定の開度になるように該切換弁21,22の開閉制御を行うため、本実施形態のようにサージタンク12の両端に吸気管13,14の接続される、いわゆるサイドエントリーの構造であっても、気筒間の吸気のばらつきを少なくすることができる。したがって、吸気のばらつきによる燃焼性能の悪化の影響が大きい部分負荷状態であっても、上述のような構成によって、気筒間の吸気のばらつきを抑えることができ、燃焼性能の悪化を防止することができる。
As described above, according to this embodiment, one end side of the first and
また、エンジン2の低中回転域における低負荷領域では、上記第1及び第2切換弁21,22を同等の開度にするため、気筒間の吸気のばらつきをより確実に防止することができる。したがって、アイドリング時など、吸気のばらつきの影響が大きい場合でも、燃焼性能の悪化をより確実に防止することができる。
Further, in the low load range in the low and medium rotation range of the
また、エンジン2の低中回転域における中負荷領域では、低負荷領域における切換弁21,22の開閉状態と、高負荷領域における切換弁21,22の開閉状態とを連続的につなぐように、エンジン負荷に応じて一方の切換弁21,22の開度が徐々に大きくなる一方、他方の切換弁21,22の開度が徐々に小さくなるため、該低負荷領域と高負荷領域とで上記切換弁21,22の開度が急激に変化するのを防止することができ、該切換弁21,22の開閉時の応答性の悪化や吸気のばらつきの増大などを防止することができる。
Further, in the middle load region in the low / medium rotation region of the
また、エンジン2の高回転域では、上記第1及び第2切換弁21、22を同等の開度にするため、吸気の充填効率を悪化させることなく、吸気のばらつきを低減することができる。すなわち、エンジン2の高回転域では、吸気の慣性効果によって充填効率を向上するため、高負荷領域で上記第1及び第2切換弁21,22の両方を開いても、吸気の充填効率を悪化させることがない。
Further, since the first and
さらに、エンジン2の加速時には、上記第1及び第2切換弁を所定期間、全開状態とするため、加速時のトルク応答性を向上することができるとともに、該所定期間経過後には、元の開閉制御に戻るため、上述のように、各回転域や負荷領域でトルクの向上を図ったり、燃焼性能の悪化を防止したりすることができる。
Furthermore, when the
《その他の実施形態》
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記各実施形態では、吸気管13,14を一つのエアクリーナ11に接続して環状に形成しているが、この限りではなく、該吸気管13,14にそれぞれエアクリーナを設けて、吸気管13,14をサージタンク12に対して直線状に配設してもよい。
<< Other Embodiments >>
The configuration of the present invention is not limited to the above embodiment, but includes various other configurations. That is, in each of the above embodiments, the
また、上記実施形態では、エンジン2は4気筒の構成であるが、この限りではなく、6気筒以上であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、エンジン2の中負荷低回転領域において、エンジン負荷が大きくなるほど第1切換弁21の開度を大きくするとともに、第2切換弁22の開度を小さくしているが、この限りではなく、低負荷領域で該第1及び第2切換弁21,22の開度が同等であり、高負荷領域で第1切換弁21のみが開状態になっていれば、該第1及び第2切換弁21,22の開度をどのように変化させてもよい。
Moreover, in the said embodiment, while the opening degree of the
さらに、上記実施形態では、吸気経路が2つ設けられているが、この限りではなく、吸気経路を3つ以上設けるようにしてもよい。この場合、各吸気通路の長さは、各エンジン回転域で吸気の共鳴効果が得られるように設定するのが好ましい。これにより、エンジン2の幅広い回転域でより緻密にトルクの向上を図れる。
Furthermore, in the above-described embodiment, two intake paths are provided. However, the present invention is not limited to this, and three or more intake paths may be provided. In this case, the length of each intake passage is preferably set so that an intake resonance effect can be obtained in each engine rotation range. Thereby, the torque can be improved more precisely in a wide rotation range of the
以上説明したように、本発明におけるエンジンの吸気装置は、エンジンの部分負荷領域で、2つの吸気管から吸気を行うことで、気筒間の吸気のばらつきを防止することができるから、例えば、サージタンクの両端に、吸気通路の長さが異なる吸気通路が連通しているエンジンに特に有用である。 As described above, the engine intake device according to the present invention can prevent variations in intake air between the cylinders by performing intake from the two intake pipes in the partial load region of the engine. This is particularly useful for an engine in which intake passages having different intake passage lengths communicate with both ends of the tank.
1 エンジンの吸気装置
2 エンジン
3,4,5,6 気筒
3a,4a,5a,6a 吸気ポート
11 エアクリーナ
12 サージタンク
13 第1吸気管(ロング吸気通路)
14 第2吸気管(ショート吸気通路)
15,16,17,18 分岐管部
21 第1切換弁(第1開閉弁)
22 第2切換弁(第2開閉弁)
30 コントローラ(開閉弁制御手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
14 Second intake pipe (short intake passage)
15, 16, 17, 18
22 Second switching valve (second on-off valve)
30 controller (open / close valve control means)
Claims (5)
上記サージタンクは、上記分岐管部の並び方向に延びるように設けられていて、該サージタンクの一端側には上記ロング吸気通路が連通している一方、他端側には上記ショート吸気通路が連通しており、
上記ロング吸気通路には第1開閉弁が、上記ショート吸気通路には第2開閉弁がそれぞれ設けられていて、
エンジンの部分負荷時に、上記第1及び第2開閉弁を開動作させて両者の開度の和が各気筒に必要な吸気量を供給できるような所定の開度になるように、該第1及び第2開閉弁を開閉制御する開閉弁制御手段を備えていることを特徴とするエンジンの吸気装置。 A surge tank to which branch pipe portions of a plurality of cylinders are connected, and a long intake passage and a short intake passage having different intake passage lengths communicating with the surge tank on one end side and communicating with an air cleaner on the other end side. An engine intake device that performs intake by switching an intake path to at least one of the intake paths according to an engine rotation range,
The surge tank is provided so as to extend in the direction in which the branch pipe portions are arranged, and the long intake passage is communicated with one end side of the surge tank, while the short intake passage is provided with the other end side. Communicated,
The long intake passage is provided with a first on-off valve, and the short intake passage is provided with a second on-off valve,
When the engine is partially loaded, the first and second on-off valves are opened so that the sum of the opening amounts of the first and second opening / closing valves becomes a predetermined opening amount that can supply the necessary intake air amount to each cylinder. And an on-off valve control means for controlling on-off of the second on-off valve.
上記開閉弁制御手段は、上記エンジンの低回転域及び中回転域における低負荷領域では、上記第1及び第2開閉弁を同等の開度にするように構成されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。 In claim 1,
The engine is characterized in that the on-off valve control means is configured to make the first and second on-off valves have the same opening degree in a low load region in a low rotation region and a middle rotation region of the engine. Inhalation device.
上記開閉弁制御手段は、
上記エンジンの低回転域では、中負荷領域でエンジン負荷の増大に応じて上記第1開閉弁の開度を大きくするとともに上記第2開閉弁の開度を小さくし、高負荷領域で該第1開閉弁のみを全開状態にする一方、
上記エンジンの中回転域では、中負荷領域でエンジン負荷の増大に応じて上記第2開閉弁の開度を大きくするとともに上記第1開閉弁の開度を小さくし、高負荷領域で該第2開閉弁のみを全開状態にするように構成されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。 In claim 2,
The on-off valve control means includes
In the low engine speed range, the opening degree of the first on-off valve is increased and the opening degree of the second on-off valve is reduced in response to an increase in the engine load in the medium load range. While only the on-off valve is fully open,
In the middle rotation region of the engine, the opening degree of the second on-off valve is increased and the opening degree of the first on-off valve is reduced in response to an increase in engine load in the medium load region. An intake system for an engine, wherein only the on-off valve is configured to be fully open.
上記開閉弁制御手段は、上記エンジンの高回転域では、上記第1及び第2開閉弁を同等の開度にするように構成されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。 In any one of Claim 1 to 3,
The engine intake device according to claim 1, wherein the on-off valve control means is configured to make the first and second on-off valves have the same opening degree in a high engine speed range.
上記開閉弁制御手段は、上記エンジンの加速時には、上記第1及び第2開閉弁を所定期間、全開状態とするように構成されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。 In any one of Claims 1-4,
The engine intake device according to claim 1, wherein the on-off valve control means is configured to fully open the first and second on-off valves for a predetermined period when the engine is accelerated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007025361A JP2008190414A (en) | 2007-02-05 | 2007-02-05 | Intake device of engine |
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JP (1) | JP2008190414A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016151271A (en) * | 2015-02-19 | 2016-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | Intake amount control system of internal combustion engine |
-
2007
- 2007-02-05 JP JP2007025361A patent/JP2008190414A/en active Pending
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