JP2009191698A - Intake system of internal combustion engine - Google Patents

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Yasushi Ito
泰志 伊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain a deviation between cylinders of a filling quantity of intake air, by suitably generating negative pressure without increasing cost. <P>SOLUTION: In an engine 200, an impulse valve 224 is arranged in an intake pipe 204. This impulse valve 224 is connected with a mutually independent communicating tube 206 communicating with the respective cylinders via an intake port so as to form a radial shape in its connecting part. The impulse valve 224 is constituted so that a valve element 224B forming a communicating part 224B1 rotates around the predetermined axis inside a case 224A. An opening part on the impulse valve side of the communicating tube corresponding to the respective cylinders is arranged at an equal interval around this axis, and is constituted so that one opening part selectively communicates with the intake pipe 204 via the communicating part 224B1 in response to rotation of the valve element 224B. The pipe length of the communicating tube 206 is also mutually substantially equally constituted so as to restrain the deviation between the cylinders of an intake quantity. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、慣性過給の実現が可能な内燃機関の吸気システムの技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field of an intake system of an internal combustion engine capable of realizing inertia supercharging.

この種のシステムとして、複数の気筒の各々に吸気制御弁を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された内燃機関の吸気制御装置(以下、「従来の技術」と称する)によれば、各気筒に連通する吸気通路に吸気制御弁が設けられ、吸気バルブの開弁期間が重複しない気筒間で当該吸気制御弁が同位相で連結される。このため、吸気制御による燃費及び出力の向上を図ると共に構成の簡略化及び省スペース化が実現されるとされている。   As this type of system, a system having an intake control valve in each of a plurality of cylinders has been proposed (for example, see Patent Document 1). According to the intake control device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional technology”), an intake control valve is provided in an intake passage that communicates with each cylinder, and the valve opening period of the intake valve is long. The intake control valves are connected in the same phase between cylinders that do not overlap. For this reason, it is supposed that the fuel consumption and the output are improved by the intake air control, and the configuration is simplified and the space is saved.

尚、慣性過給用分岐部が合流する合流地点位置を回転数に応じて可変とする技術も提案されている(例えば、非特許文献1参照)。   A technique has also been proposed in which the joining point position where the inertial supercharging branch part joins is variable according to the number of revolutions (see, for example, Non-Patent Document 1).

特開平7−71277号公報JP 7-71277 A 実開昭61−173730号公報Japanese Utility Model Publication No. 61-173730

従来の技術では、吸気制御弁が気筒の数だけ必要となり、例えその一部を相互に連結したところでコストの増加が避け難い。このような問題を回避すべく、各気筒に連通する連通管の上流側に単一の吸気制御弁を設けた場合、コストの増加は回避され得るが、吸気制御弁下流側のデッドボリュームが大きくなるため負圧の発生が阻害されてしまう。また、いずれにせよ気筒相互間で吸気を導く管路の長さが異なるため、慣性過給における吸気の充填量が気筒相互間で異なり易く、例えば気筒間のトルク変動等によるドライバビリティの低下が避け難い。   In the prior art, as many intake control valves as the number of cylinders are required, and it is difficult to avoid an increase in cost when some of them are interconnected. In order to avoid such problems, when a single intake control valve is provided upstream of the communication pipe communicating with each cylinder, an increase in cost can be avoided, but the dead volume downstream of the intake control valve is large. Therefore, the generation of negative pressure is hindered. In any case, since the lengths of the pipes that lead the intake air between the cylinders are different, the intake charge amount in the inertia supercharging is easily different between the cylinders. For example, drivability is reduced due to torque fluctuation between the cylinders. Inevitable.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、コストの増加を招くことなく好適に負圧を生成し、且つ吸気の充填量の気筒間偏差を抑制し得る内燃機関の吸気システムを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an intake system for an internal combustion engine that can generate a negative pressure suitably without causing an increase in cost and can suppress an inter-cylinder deviation in the intake charge amount. It is an issue to provide.

上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の吸気システムは、車両に搭載され、複数の気筒及び該複数の気筒間で共有される共有吸気通路を備えた内燃機関の吸気システムであって、各々が第1の開口部及び第2の開口部を有する管路として構成され、前記第1の開口部において夫々前記複数の気筒の各々に連通可能に構成されると共に前記第2の開口部が夫々所定の軸回りに配列してなる複数の第1吸気通路と、前記軸に沿って規定される回転軸を中心として回転可能な弁体を有し、該弁体が回転する過程において、前記共有吸気通路と前記第1吸気通路のうち一における前記第2の開口部とを選択的に接続可能な吸気制御弁とを具備することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an intake system for an internal combustion engine according to the present invention is an intake system for an internal combustion engine that is mounted on a vehicle and includes a plurality of cylinders and a common intake passage shared between the plurality of cylinders. Each of which is configured as a pipe line having a first opening and a second opening, and is configured to be able to communicate with each of the plurality of cylinders in the first opening, and the second opening. A plurality of first intake passages each having a portion arranged around a predetermined axis, and a valve body rotatable around a rotation axis defined along the axis, in the process of rotating the valve body And an intake control valve capable of selectively connecting the shared intake passage and the second opening in one of the first intake passages.

本発明に係る「内燃機関」とは、複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油、各種アルコール若しくは各種アルコールとガソリンとの混合燃料等各種の燃料が、又は当該各種燃料を含む混合気等が爆発或いは燃焼した際に生じる力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的な又は機械的な伝達経路を経て駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。   The "internal combustion engine" according to the present invention has a plurality of cylinders, and various fuels such as gasoline, light oil, various alcohols, or a mixed fuel of various alcohols and gasoline, or the like in each of the cylinders, or The force generated when an air-fuel mixture containing various fuels explodes or burns can be taken out as a driving force through a physical or mechanical transmission path such as a piston, a connecting rod and a crankshaft. It is a concept that encompasses various institutions.

本発明に係る内燃機関の吸気システムにおける「共有吸気通路」とは、吸気(即ち、外界から吸入される空気たる吸入空気を少なくとも概念の一部として含み、当該吸入空気そのもの、或いは例えばEGR装置等の排気再循環装置が備わる場合等には例えばEGRバルブ等の流量調整手段の開閉状態等に応じてEGRガス(即ち、排気の一部)と当該吸入空気の混合体等の各種形態を採り得る)の通路であって、好適な一形態として、その内部或いは経路上に、例えばエアクリーナ、スロットルバルブ(即ち、吸気絞り弁)及びサージタンク等を適宜備え得る、例えば単一又は複数の管状部材の形態を採り得る。また、好適な一形態として、本発明に係る内燃機関は、この共有吸気通路に、例えばターボチャージャ等の過給器(無論、タービン等、排気系に備わるべき一部を除外してなる一部であってもよい)が備わっていてもよく、その場合、更にその下流側(尚、「下流」及び「上流」とは、吸気の流れる方向を基準とする方向概念の一であり、この場合、下流側とは即ち気筒側である)に、例えばインタークーラ等の吸気冷却手段を備えていてもよい。   The “shared intake passage” in the intake system of the internal combustion engine according to the present invention includes intake air (that is, intake air that is sucked from the outside as at least a part of the concept, and the intake air itself or, for example, an EGR device or the like) For example, when an exhaust gas recirculation device is provided, various forms such as a mixture of EGR gas (that is, a part of exhaust gas) and the intake air can be adopted in accordance with the open / close state of a flow rate adjusting means such as an EGR valve. As a preferred embodiment, for example, an air cleaner, a throttle valve (that is, an intake throttle valve), a surge tank, or the like can be appropriately provided, for example, in a single or a plurality of tubular members. It can take a form. Further, as a preferred embodiment, the internal combustion engine according to the present invention includes a part of the common intake passage excluding a part to be provided in the exhaust system such as a turbocharger (of course, a turbine or the like). In this case, the downstream side (note that “downstream” and “upstream” are one of the directional concepts based on the direction of intake air flow. The downstream side is the cylinder side), and an intake air cooling means such as an intercooler may be provided.

本発明に係る内燃機関では、この共有吸気通路が複数の気筒で共有される。ここで、吸気通路を共有する複数の気筒とは、本発明に係る内燃機関に備わる全ての気筒とは限らず、概念上は、内燃機関に備わる複数の気筒のうち少なくとも複数の気筒を指す。例えば、本発明に係る内燃機関の気筒配列が、所謂V型と称される態様を有する場合には、例えば所定の挟角で対向する二つの気筒群(バンクとも称される)に属する複数の気筒が、本発明に係る「複数の気筒」に相当してもよいし、例えば気筒配列が所謂直列型と称される態様を有する場合に、その全気筒(無論、概念上は、一部の気筒であってもよい)が本発明に係る「複数の気筒」に相当してもよい趣旨である。   In the internal combustion engine according to the present invention, the common intake passage is shared by a plurality of cylinders. Here, the plurality of cylinders sharing the intake passage is not limited to all the cylinders provided in the internal combustion engine according to the present invention, and conceptually indicates at least a plurality of cylinders among the plurality of cylinders provided in the internal combustion engine. For example, when the cylinder arrangement of the internal combustion engine according to the present invention has a so-called V-type aspect, for example, a plurality of cylinders belonging to two cylinder groups (also referred to as banks) that face each other at a predetermined included angle. The cylinder may correspond to “a plurality of cylinders” according to the present invention. For example, when the cylinder arrangement has a so-called in-line type, all the cylinders (of course, conceptually, some It may be a cylinder) may correspond to “a plurality of cylinders” according to the present invention.

第1吸気通路は、複数の気筒の各々に対応する、第1及び第2の開口部を有する相互に独立した管路であり、第1の開口部を介して、対応する気筒の各々に、例えば吸気ポート等を介して連通可能に構成される。この際、第1及び第2の開口部は、好適な一形態として夫々第1吸気通路の端部に相当する部分であってもよい。   The first intake passage is a mutually independent conduit having first and second openings corresponding to each of the plurality of cylinders, and each of the corresponding cylinders via the first opening, For example, communication is possible via an intake port or the like. In this case, the first and second openings may be portions corresponding to the end portions of the first intake passage as a preferred embodiment.

尚、複数の気筒の各々と連通可能であることに鑑みれば、第1吸気通路とは、好適な一形態として、吸気ポートを含む管路であってもよい。この場合、第1吸気通路の経路上には、吸気バルブ等、開閉状態に応じて気筒内部との連通状態を制御可能な手段が設けられていてもよい。この複数の第1吸気通路の各々における第2の開口部は、実在及び仮想の別を問わない所定の軸回りに配列する構成となっている。   In view of being able to communicate with each of the plurality of cylinders, the first intake passage may be a pipeline including an intake port as a preferred embodiment. In this case, on the path of the first intake passage, a means such as an intake valve that can control the communication state with the inside of the cylinder according to the open / close state may be provided. The second openings in each of the plurality of first intake passages are arranged around a predetermined axis regardless of whether they are real or virtual.

一方、本発明に係る内燃機関の吸気システムは、上述した軸に沿って(当該軸と一致してもよい)規定される回転軸を中心として回転可能な弁体を有する、好適な一形態として多方弁としての機能を有する吸気制御弁を具備する。吸気制御弁の構成は、当該弁体を有する限りにおいて特に限定されず、当該弁体そのものであってもよいし、当該弁体を収容する筐体部、或いは当該弁体に回転に係る駆動力を付与可能な、例えば各種アクチュエータ等の駆動力付与手段を適宜含むものであってもよい。   On the other hand, an intake system for an internal combustion engine according to the present invention has a valve body that is rotatable about a rotation axis that is defined along the above-mentioned axis (which may coincide with the axis). An intake control valve having a function as a multi-way valve is provided. The configuration of the intake control valve is not particularly limited as long as it has the valve body, and may be the valve body itself, or a housing portion that houses the valve body, or a driving force related to rotation of the valve body. For example, a driving force applying means such as various actuators may be appropriately included.

ここで特に、吸気制御弁に備わるこの弁体は、当該回転軸回りに回転する過程において、先に述べた共有吸気通路と、先に述べた第1吸気通路のうち一における第2の開口部(即ち、軸回りに配列した方の開口部)とを選択的に接続可能に構成される。このため、本発明に係る吸気システムによれば、吸気制御弁においてこの弁体を回転させることにより、共有吸気通路と一の第1吸気通路とを連通させることが可能となる。   Here, in particular, the valve element provided in the intake control valve has a second opening portion in one of the common intake passage and the first intake passage described above in the process of rotating around the rotation axis. (That is, the openings arranged around the axis) can be selectively connected. Therefore, according to the intake system of the present invention, the shared intake passage and the first intake passage can be communicated with each other by rotating the valve body in the intake control valve.

尚、第1吸気通路は、好適な一形態として吸気制御弁に接続されており、共有吸気通路との連通に供されない(即ち、吸気制御弁により選択された状態にない)第1吸気通路における第2の開口部は、好適な一形態として、吸入空気を含む外気との接触が遮断される。   Note that the first intake passage is connected to the intake control valve as a preferred form, and is not provided for communication with the common intake passage (that is, not in a state selected by the intake control valve). As a preferred embodiment, the second opening is blocked from contact with outside air including intake air.

このような本発明に係る内燃機関の吸気システムによれば、吸気の脈動を利用した慣性過給(パルス過給又はインパルスチャージ等とも称される)が可能となる。   According to such an intake system for an internal combustion engine according to the present invention, it is possible to perform inertial supercharging (also referred to as pulse supercharging or impulse charge) using the pulsation of intake air.

ここで、慣性過給とは、好適な一形態として、例えば吸気弁の開弁に相前後して、その時点で吸気行程にある気筒(以下、適宜「吸気気筒」と称する)に対応する第1吸気通路と共有吸気通路との連通を遮断し(例えば、好適な一形態として、当該第1吸気通路を除く一の第1吸気通路と共有吸気通路とを連通させつつ当該一の第1吸気通路に対応する吸気バルブを閉弁する、或いは、共有通路と全ての第1吸気通路との連通を遮断する(そのような弁体位置が設けられていてもよいし、そのように弁体を駆動制御してもよい)こと等により実現されてもよい)、例えば吸気弁の開弁後然るべき時間経過(クランク角等により角度概念として規定されてもよい)を経て、吸気気筒に対応する第1吸気通路と共有吸気通路とを連通させる(即ち、好適には、吸気制御弁の下流側が負圧であり、且つ吸気制御弁の上流側が大気圧以上である状態で連通させる)こと等によって吸気の正圧波を生成し、この正圧波を開放端とみなし得る各気筒の燃焼室入り口近傍で負圧波として反射させると共に、この負圧波が、例えば共有吸気通路に対し直列又は並列に配置された、例えばサージタンク等の開口部で再び開放端反射されて生じる、言わば二次的な正圧波等の形態を採り得る吸気の脈動を利用して、自然吸気がなされる場合(好適な一形態として、吸気は吸気制御弁の有無にかかわらず基本的に脈動波として気筒内に取り込まれ得るが、吸気制御弁における弁体の回転制御により生じる脈動とは、好適な一形態として、この種の脈動よりも強い脈動である)と比較して多量の吸気を吸気行程で気筒内に取り込む(即ち、過給する)こと等を指す。   Here, the inertia supercharging is, as a suitable form, for example, a cylinder corresponding to a cylinder (hereinafter referred to as “intake cylinder” as appropriate) that is in the intake stroke at the time immediately after the opening of the intake valve. The communication between the one intake passage and the common intake passage is cut off (for example, as a preferred form, the one first intake passage while the one intake passage excluding the first intake passage communicates with the common intake passage). The intake valve corresponding to the passage is closed, or the communication between the shared passage and all the first intake passages is shut off (such a valve body position may be provided, and the valve body is For example, after the intake valve has been opened, an appropriate time lapse (may be defined as an angle concept based on the crank angle or the like), the first corresponding to the intake cylinder 1 communication between the intake passage and the common intake passage (ie, Preferably, a positive pressure wave of intake air is generated by, for example, communicating with the intake control valve downstream at a negative pressure and the intake control valve upstream at an atmospheric pressure or higher. Reflected as a negative pressure wave near the combustion chamber entrance of each cylinder that can be considered, and this negative pressure wave is reflected again at the open end, for example, at an opening such as a surge tank arranged in series or in parallel with the common intake passage. When natural intake is performed using the pulsation of intake air that can take the form of a secondary positive pressure wave, etc. that occurs (in a preferred form, intake air basically pulsates regardless of the presence or absence of an intake control valve) However, the pulsation caused by the rotation control of the valve body in the intake control valve is a pulsation stronger than this type of pulsation). Inhalation line In taking into the cylinder refers to (i.e., supercharging to) the like.

この種の慣性過給を好適に実現するにあたっては、負圧の形成が重要となるが、本発明に係る内燃機関の吸気システムによれば、負圧の形成段階で吸気気筒に連通する管路を、吸気気筒に対応する第1吸気通路のみとすることができる。即ち、デッドボリュームを極めて小さく維持することが可能であり、吸気気筒と共有吸気通路との連通が遮断された状態において、好適な負圧を形成することができる。そのため、吸気気筒に対応する第1吸気通路が共有吸気通路と連通せしめられた際に、例えば振幅の大きな正圧波を生じることが可能であり、慣性過給による吸気充填量又は充填効率の向上に係る実践上の利益が大となる。   In order to suitably realize this kind of inertia supercharging, the formation of negative pressure is important. However, according to the intake system for an internal combustion engine according to the present invention, the pipe line communicating with the intake cylinder at the stage of formation of the negative pressure Can be made only the first intake passage corresponding to the intake cylinder. That is, the dead volume can be kept extremely small, and a suitable negative pressure can be formed in a state where the communication between the intake cylinder and the common intake passage is blocked. For this reason, when the first intake passage corresponding to the intake cylinder is communicated with the common intake passage, for example, a positive pressure wave with a large amplitude can be generated, which improves the intake charge amount or the charge efficiency by inertia supercharging. Such practical benefits are significant.

また、本発明に係る内燃機関の吸気システムでは、弁体を回転させることにより複数の気筒を共有吸気通路と連通させることができる。そのため、気筒各々に対応するように複数の吸気制御弁を設置する必要はなく、コストの増加が回避される。   In the intake system for an internal combustion engine according to the present invention, the plurality of cylinders can be communicated with the common intake passage by rotating the valve body. Therefore, it is not necessary to install a plurality of intake control valves so as to correspond to each cylinder, and an increase in cost is avoided.

更には、第1吸気通路の構成を見ると、少なくとも第2の開口部は吸気制御弁における弁体の回転軸回りに相互に隣接して配置されており、第1吸気通路は、気筒の配列形態が如何なるものであろうと、少なくとも共有吸気通路との接続位置(即ち、吸気制御弁の設置位置と実質的には等価と扱い得る)から放射状に各気筒へ向かうこととなる。このため、本発明によれば、吸気システムを実践上問題となる程度に肥大化させることなく、第1吸気通路相互間で吸気の伝達特性の均一化を図ることが可能であり、例えば一弁式インマニレス吸気系等において顕在化し得る吸気充填量の気筒間偏差に伴うトルク変動がもたらすドライバビリティの低下や、エミッションの悪化及び燃費の悪化等の諸問題が好適に回避される。即ち、本発明に係る内燃機関の吸気システムによれば、コストの増加を招くことなく好適に負圧を生成し、且つ吸気の充填量の気筒間偏差を抑制することが可能となるのである。   Further, looking at the configuration of the first intake passage, at least the second opening is disposed adjacent to each other around the rotation axis of the valve body in the intake control valve, and the first intake passage is arranged in a cylinder arrangement. Whatever the form, at least the connection position with the common intake passage (that is, it can be treated as substantially equivalent to the installation position of the intake control valve) is directed radially to each cylinder. For this reason, according to the present invention, it is possible to make the transfer characteristic of intake air uniform between the first intake passages without enlarging the intake system to a practically problematic level. Various problems such as a decrease in drivability caused by a torque fluctuation accompanying a cylinder-to-cylinder deviation of the intake charge amount that can be manifested in a type intake manifold intake system, etc., a deterioration in emissions, a deterioration in fuel consumption, and the like are preferably avoided. That is, according to the intake system for an internal combustion engine according to the present invention, it is possible to suitably generate a negative pressure without causing an increase in cost and to suppress an inter-cylinder deviation in the intake charge amount.

本発明に係る内燃機関の吸気システムの一の態様では、前記第2の開口部は、吸気行程が行われる順で前記軸回りに配列する。   In one aspect of the intake system for an internal combustion engine according to the present invention, the second openings are arranged around the axis in the order in which the intake stroke is performed.

この態様によれば、第2の開口部が、軸回りに、吸気行程が行われる順序(即ち、圧縮行程、膨張行程及び排気行程についても同様である)で配列するため、吸気制御弁の弁体は、回転軸回りに一定の方向へ回転すればよく、回転方向が変化することによる制御の複雑化が防止される。また、このように弁体が常に一定の方向に回転すればよい場合、共有吸気気筒との連通に供すべき気筒を、可及的に迅速に切り替えることが可能であり、応答速度の最適化を図り得る点においても実践上の利益が大となる。更には、この場合、弁体の寸法精度や物理的又は機械的な強度は、弁体が不定な回転を絶えず要求される構造と比較して要求されなくなり、コストの増加を抑制し得る。   According to this aspect, since the second openings are arranged around the axis in the order in which the intake stroke is performed (that is, the same applies to the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke), the valve of the intake control valve The body only needs to rotate around the rotation axis in a certain direction, and the control is prevented from becoming complicated due to the change in the rotation direction. In addition, when the valve body only needs to rotate in a constant direction in this way, the cylinder to be used for communication with the shared intake cylinder can be switched as quickly as possible, and the response speed can be optimized. Practical benefits are also great in terms that can be achieved. Furthermore, in this case, the dimensional accuracy and physical or mechanical strength of the valve body are not required as compared with a structure in which the valve body constantly requires indefinite rotation, and an increase in cost can be suppressed.

本発明に係る内燃機関の吸気システムの他の態様では、前記第2の開口部は、前記軸回りに等間隔で配列する。   In another aspect of the intake system for an internal combustion engine according to the present invention, the second openings are arranged at equal intervals around the axis.

この態様によれば、第2の開口部が等間隔に配列するため、吸気制御弁の弁体を常に一定角度で回転させることができる。このため、吸気制御弁の駆動に要する駆動系や制御系の負荷が緩和され、且つ制御精度の向上も図り得る。   According to this aspect, since the second openings are arranged at equal intervals, the valve body of the intake control valve can always be rotated at a constant angle. For this reason, the load on the drive system and the control system required for driving the intake control valve is alleviated, and the control accuracy can be improved.

本発明に係るに内燃機関の吸気システムの他の態様では、前記第1吸気通路は、管路長が前記第1吸気通路の各々について概略等しくなるように構成される。   In another aspect of the intake system of the internal combustion engine according to the present invention, the first intake passage is configured such that the pipe length is substantially equal for each of the first intake passages.

この態様によれば、第1吸気通路は、複数の第1吸気通路の各々相互間で、その管路長が概略等しくなるように構成されるため、吸気充填量又は吸気充填効率の気筒間偏差が抑制され、トルク変動が可及的に抑制される。即ち、車両のドライバビリティを可及的に向上させることが可能となる。   According to this aspect, the first intake passage is configured such that the pipe lengths thereof are substantially equal between the plurality of first intake passages, and therefore, the inter-cylinder deviation of the intake charge amount or the intake charge efficiency. Is suppressed, and torque fluctuations are suppressed as much as possible. That is, the drivability of the vehicle can be improved as much as possible.

ここで、「概略等しく」とは、厳密に等しいことを含み、更には、相互間のばらつきの度合いが、実践上何らの不具合も顕在化することのない旨が、或いは何らかの不具合が生じたとしてそれを許容し得る旨が、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて確定している、或いはそのような実践上の判断を下し得る範囲内に収まっていることを包括する概念である。即ち、この場合の「概略」とは、吸気充填量或いは吸気充填効率の偏差を許容範囲内に抑制し得る管路長が、実践的にみて、有限な且つ一義的に規定され難い範囲内に存在し得ることに起因する表現であって、あくまで明確な概念に基づいたものであり、発明の明確性を否定するものではない。   Here, “substantially equal” includes strictly equality, and further, the fact that the degree of variation between the two does not reveal any trouble in practice, or that some trouble has occurred. The fact that it is acceptable is determined in advance experimentally, empirically, theoretically or based on simulations, or within such a range that such a practical judgment can be made. It is a concept that encompasses In other words, the “schematic” in this case means that the pipe length that can suppress the deviation of the intake charge amount or the intake charge efficiency within the allowable range is within a range that is practically finite and cannot be clearly defined. It is an expression that originates in the fact that it can exist, and is based on a clear concept to the last, and does not deny the clarity of the invention.

例えば、第1吸気通路の長さは、第1吸気通路各々相互間における吸気充填量又は吸気充填効率の偏差が、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいてドライバビリティの低下、エミッションの悪化又は燃費等の悪化等各種の問題が許容範囲内に収まり得るものとして規定された所定の範囲(長さの次元で規定されてもよいし、基準値或いは平均値からの乖離率等無次元の値で規定されてもよい)内に収まるように決定されていてもよい。この際、第1吸気通路の長さは、個々の第1吸気通路の材質、形状及び管径或いは第1吸気通路相互間の三次元的な配置態様等を考慮して決定されてもよい。   For example, the length of the first intake passage is determined so that the deviation of the intake charge amount or the intake charge efficiency between the first intake passages is determined in advance by experimental, empirical, theoretical or simulation based on the simulation. A predetermined range (which may be defined in the dimension of length, from the reference value or the average value) that various problems such as a decrease in emissions, a deterioration in emissions, a deterioration in fuel consumption, etc. may fall within the allowable range It may be determined so as to fall within a dimension (such as a deviation rate). At this time, the length of the first intake passage may be determined in consideration of the material, shape and pipe diameter of each first intake passage or the three-dimensional arrangement between the first intake passages.

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。   Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.

<発明の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
<実施形態>
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照して、一第1実施形態に係るエンジンシステム10の構成について一部その動作を交えて説明する。ここに、図1は、エンジンシステム10の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
<Embodiment of the Invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Embodiment>
<Configuration of Embodiment>
First, the configuration of the engine system 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram conceptually showing the configuration of the engine system 10.

図1において、エンジンシステム10は、図示せぬ車両に搭載され、ECU(Electronic Control Unit)100及びエンジン200を備える。   In FIG. 1, an engine system 10 is mounted on a vehicle (not shown) and includes an ECU (Electronic Control Unit) 100 and an engine 200.

ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備え、エンジン200の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述する基本駆動制御を実行することが可能に構成されている。   The ECU 100 is an electronic control unit that includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and is configured to be able to control the overall operation of the engine 200. In accordance with the stored control program, the basic drive control described later can be executed.

エンジン200は、ガソリンを燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列4気筒ガソリンエンジンである。エンジン200の概略について説明すると、エンジン200は、シリンダブロック201に4本の気筒202が並列して配置された構成を有している。そして、各気筒内における圧縮工程において燃料を含む混合気が圧縮され、点火装置203の点火動作により着火した際に生じる力が、夫々不図示のピストン及びコネクティングロッドを介してクランクシャフト(不図示)の回転運動に変換される構成となっている。このクランクシャフトの回転は、エンジンシステム10を搭載する車両の駆動輪に伝達され、当該車両の走行が可能となる。   The engine 200 is an in-line four-cylinder gasoline engine that is an example of an “internal combustion engine” according to the present invention that uses gasoline as fuel. The outline of the engine 200 will be described. The engine 200 has a configuration in which four cylinders 202 are arranged in parallel in a cylinder block 201. Then, the air-fuel mixture containing the fuel is compressed in the compression process in each cylinder, and the force generated when ignited by the ignition operation of the ignition device 203 is applied to the crankshaft (not shown) via a piston and a connecting rod (not shown), respectively. It is configured to be converted into a rotational motion. The rotation of the crankshaft is transmitted to drive wheels of a vehicle on which the engine system 10 is mounted, and the vehicle can travel.

以下に、エンジン200の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。尚、個々の気筒202の構成は相互に等しいため、ここでは一の気筒202についてのみ説明することとする。但し、各気筒を区別して表す場合には、これら4本の気筒を、図示左側から順に、適宜「第1気筒」、「第2気筒」、「第3気筒」及び「第4気筒」と表現する。尚、補足すると、エンジン200では、各行程が、第1気筒→第3気筒→第4気筒→第2気筒の順に繰り返し実行される構成となっている。即ち、第1気筒、第3気筒、第4気筒及び第2気筒において吸気行程がなされている場合、時系列上それら各気筒に相前後して吸気行程を迎える気筒は、夫々に対し第3気筒、第4気筒、第2気筒及び第1気筒である。   Below, the principal part structure of the engine 200 is demonstrated with a part of the operation | movement. Since the configurations of the individual cylinders 202 are equal to each other, only one cylinder 202 will be described here. However, when each cylinder is distinguished and expressed, these four cylinders are expressed as “first cylinder”, “second cylinder”, “third cylinder”, and “fourth cylinder” in order from the left side in the drawing. To do. Note that supplementarily, the engine 200 is configured such that each stroke is repeatedly executed in the order of the first cylinder → the third cylinder → the fourth cylinder → the second cylinder. That is, when the intake stroke is performed in the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder, the cylinders that reach the intake stroke before and after each of the cylinders in time series are respectively the third cylinder. , The fourth cylinder, the second cylinder, and the first cylinder.

図1において、外界から導かれる空気たる吸入空気は、本発明に係る「共有吸気通路」の一例たる吸気管204に導かれる構成となっている。この吸気管204には、吸気管204に導かれる吸入空気の量を調節可能なスロットルバルブ205が配設されている。このスロットルバルブ205は、ECU100と電気的に接続され且つECU100により上位に制御されるスロットルバルブモータ(不図示)から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、スロットルバルブ205を境にした吸気管204の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。このように、エンジン200では、スロットルバルブ205及びスロットルバルブモータにより、一種の電子制御式スロットル装置が構成されている。   In FIG. 1, intake air that is air guided from the outside is guided to an intake pipe 204 that is an example of a “shared intake passage” according to the present invention. The intake pipe 204 is provided with a throttle valve 205 capable of adjusting the amount of intake air guided to the intake pipe 204. The throttle valve 205 is a rotary valve that is configured to be rotatable by a driving force supplied from a throttle valve motor (not shown) that is electrically connected to the ECU 100 and controlled by the ECU 100 at the upper level. The rotational position is continuously controlled from a fully closed position where the upstream and downstream portions of the intake pipe 204 at the boundary are substantially blocked to a fully open position where the intake pipe 204 communicates almost entirely. As described above, in the engine 200, the throttle valve 205 and the throttle valve motor constitute a kind of electronically controlled throttle device.

吸気管204は、スロットルバルブ205の下流側において連通管206に接続されている。連通管206は、第1気筒に対応する連通管2061、第2気筒に対応する連通管2062、第3気筒に対応する連通管2063及び第4気筒に対応する連通管2064からなり、夫々が相互に独立を保って各気筒に連通(厳密には、後述する吸気ポートに弁体が設置された吸気バルブ207の開弁時に連通)する構成となっている。吸気管204と4本ある連通管のうち一の連通管とは、後述するインパルス弁(図示「IPV」参照)224の作用により、その内部において選択的に連通可能な構成となっている。   The intake pipe 204 is connected to the communication pipe 206 on the downstream side of the throttle valve 205. The communication pipe 206 includes a communication pipe 2061 corresponding to the first cylinder, a communication pipe 2062 corresponding to the second cylinder, a communication pipe 2063 corresponding to the third cylinder, and a communication pipe 2064 corresponding to the fourth cylinder. Thus, it is configured to communicate with each cylinder while maintaining independence (strictly speaking, communication is performed when an intake valve 207 in which a valve body is installed at an intake port described later) is opened. The intake pipe 204 and one of the four communication pipes are configured to selectively communicate with each other by the action of an impulse valve (see “IPV” in the drawing) 224 described later.

尚、これ以降の説明において、個々の連通管を区別する場合には、適宜連通管206x(x=1,2,3,4のいずれか)と表現し、個々の連通管を区別することなく総称する場合には、適宜連通管206と表現することとする。   In the following description, when individual communication pipes are distinguished, they are appropriately expressed as communication pipes 206x (x = 1, 2, 3 or 4) without distinguishing individual communication pipes. When collectively calling, it will express as the communication pipe | tube 206 suitably.

連通管206は、各気筒202に対応する吸気ポート(不図示)の各々に連通しており、吸気管204に導かれた吸入空気は、連通管206を介して、各気筒に対応する吸気ポートに導かれる構成となっている。尚、図1では省略されているが、以下の説明では適宜、第1気筒、第2気筒、第3気筒及び第4気筒に対応する吸気ポートを、夫々IP1、IP2、IP3及びIP4と称することとする。また、本実施形態では、各吸気ポートが連通管206に含まれない構成としたが、吸気ポートが連通管206に含まれる構成としてもよく、いずれにしたところで本発明の本質部分とは無関係である。   The communication pipe 206 communicates with each intake port (not shown) corresponding to each cylinder 202, and the intake air guided to the intake pipe 204 is connected to the intake port corresponding to each cylinder via the communication pipe 206. It is the composition led to. Although omitted in FIG. 1, in the following description, the intake ports corresponding to the first cylinder, the second cylinder, the third cylinder, and the fourth cylinder are referred to as IP1, IP2, IP3, and IP4, respectively. And In the present embodiment, each intake port is not included in the communication pipe 206. However, the intake port may be included in the communication pipe 206, and in any case, it is not related to the essential part of the present invention. is there.

各吸気ポートには、燃料噴射用の不図示のインジェクタの噴射弁が露出しており、吸気ポートに燃料たるガソリンを噴射可能に構成されている。このインジェクタの駆動系は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100により上位に制御される。即ち、インジェクタは、ECU100によりその動作が制御される構成となっている。インジェクタを介して噴射された燃料は、吸気ポートにおいて吸入空気とある程度混合され、上述した混合気として吸気行程に気筒202内部へ吸入される。即ち、この混合気は、本発明に係る「吸気」の一例である。尚、吸入された混合気は、吸気行程及びそれに引き続く圧縮行程において更に混合が促進され、圧縮TDC付近においてなされる点火装置203の点火制御(尚、ECU100により制御される)により点火及び着火する(即ち、爆発する)構成となっている。   In each intake port, an injector injection valve (not shown) for fuel injection is exposed so that gasoline as fuel can be injected into the intake port. The injector drive system is electrically connected to the ECU 100 and is controlled by the ECU 100 to the upper level. That is, the operation of the injector is controlled by the ECU 100. The fuel injected through the injector is mixed to some extent with the intake air at the intake port, and is sucked into the cylinder 202 in the intake stroke as the above-described mixture. That is, this air-fuel mixture is an example of “intake” according to the present invention. Note that the intake air-fuel mixture is further mixed in the intake stroke and the subsequent compression stroke, and ignited and ignited by ignition control of the ignition device 203 (controlled by the ECU 100) performed in the vicinity of the compression TDC ( That is, it is configured to explode).

本実施形態では、このようにインジェクタは所謂電子制御式のポートインジェクタであり、燃料は吸気ポートに噴射されるが、燃料の噴射形態は何ら限定されるものではなく、例えば、この種のポートインジェクタに代えて又は加えて、高温高圧の気筒202内部に直接燃料を噴射可能な、例えばコモンレールシステムやユニットインジェクタ等からなる筒内直噴システムが採用されてもよい。   In this embodiment, the injector is a so-called electronically controlled port injector, and fuel is injected into the intake port. However, the fuel injection mode is not limited in any way. For example, this type of port injector is used. Instead of or in addition, an in-cylinder direct injection system composed of, for example, a common rail system or a unit injector that can inject fuel directly into the high-temperature and high-pressure cylinder 202 may be employed.

吸気ポートと気筒202内部との連通状態は、各吸気ポートに設けられた吸気バルブ207により制御される。吸気バルブ207は、クランクシャフトに連動して回転する吸気カムシャフト208に固定された、吸気カムシャフト208の伸長方向と垂直な断面が楕円形状をなす吸気カム209のカムプロフィール(端的に言えば、形状)に応じてその開閉特性が規定されており、開弁時に吸気ポートと気筒202内部とを連通させることが可能に構成されている。   The communication state between the intake port and the cylinder 202 is controlled by an intake valve 207 provided in each intake port. The intake valve 207 is fixed to the intake camshaft 208 that rotates in conjunction with the crankshaft. The cam profile of the intake cam 209 that has an elliptical cross section perpendicular to the extending direction of the intake camshaft 208 (in short, The opening / closing characteristics are defined according to the shape), and the intake port and the inside of the cylinder 202 can communicate with each other when the valve is opened.

一方、燃焼した混合気或いは一部未燃の混合気は、吸気バルブ207の開閉に連動して開閉する排気バルブ210の開弁時に、不図示の排気ポートを介して排気として排気マニホールド213に導かれる構成となっている。排気バルブ210は、クランクシャフトに連動して回転する排気カムシャフト211に固定された、排気カムシャフト211の伸長方向と垂直な断面が楕円形状をなす排気カム212のカムプロフィール(端的に言えば、形状)に応じてその開閉特性が規定されており、開弁時に排気ポートと気筒202内部とを連通させることが可能に構成されている。排気マニホールド213に集約された排気は、排気マニホールド213に連通する排気管214に供給される。   On the other hand, the burned mixture or the partially unburned mixture is led to the exhaust manifold 213 through the exhaust port (not shown) as exhaust when the exhaust valve 210 that opens and closes in conjunction with the opening and closing of the intake valve 207 is opened. It is configured to be written. The exhaust valve 210 is fixed to the exhaust camshaft 211 that rotates in conjunction with the crankshaft, and the cam profile of the exhaust cam 212 having an elliptical cross section perpendicular to the extending direction of the exhaust camshaft 211 (in short, The opening / closing characteristics are defined according to the shape), and the exhaust port and the cylinder 202 can be communicated with each other when the valve is opened. The exhaust gas collected in the exhaust manifold 213 is supplied to the exhaust pipe 214 communicating with the exhaust manifold 213.

排気管214には、タービンハウジング215に収容される形でタービン216が設置されている。タービン216は、排気管214に導かれた排気の圧力(即ち、排気圧)により所定の回転軸を中心として回転可能に構成された、セラミック製の回転翼車である。このタービン216の回転軸は、コンプレッサハウジング217に収容される形で吸気管204に設置されたコンプレッサ218と共有されており、タービン216が排気圧により回転すると、コンプレッサ218も当該回転軸を中心として回転する構成となっている。   A turbine 216 is installed in the exhaust pipe 214 so as to be accommodated in the turbine housing 215. The turbine 216 is a ceramic impeller configured to be rotatable about a predetermined rotation axis by the pressure of exhaust gas (that is, exhaust pressure) guided to the exhaust pipe 214. The rotating shaft of the turbine 216 is shared with the compressor 218 installed in the intake pipe 204 so as to be accommodated in the compressor housing 217. When the turbine 216 is rotated by exhaust pressure, the compressor 218 is also centered on the rotating shaft. It is configured to rotate.

コンプレッサ218は、不図示のエアクリーナを介して外界から吸気管204に吸入される吸入空気を、その回転に伴う圧力により下流側へ圧送供給することが可能に構成されており、このコンプレッサ218による吸入空気の圧送効果により、所謂過給が実現される構成となっている。即ち、エンジン200では、タービン216とコンプレッサ218とにより、一種のターボチャージャが構成されている。尚、これ以降の説明において、タービン216及びコンプレッサ217を含む包括概念として、適宜「ターボチャージャ」なる言葉を使用することとする。   The compressor 218 is configured to be able to pump and supply intake air sucked into the intake pipe 204 from the outside through an air cleaner (not shown) to the downstream side by the pressure accompanying its rotation. The so-called supercharging is realized by the air pumping effect. That is, in the engine 200, the turbine 216 and the compressor 218 constitute a kind of turbocharger. In the following description, the term “turbocharger” will be used as appropriate as a comprehensive concept including the turbine 216 and the compressor 217.

また、排気管214には、三元触媒219が設置されている。三元触媒219は、排気中のHC(炭化水素)、CO(一酸化炭素)及びNOx(窒素酸化物)を同時に或いは連続的に浄化することが可能に構成された触媒コンバータである。更に、気筒202を収容するシリンダブロック201には、水温センサ220が配設されている。シリンダブロック201内部には、気筒202を冷却するための冷却水流路たるウォータジャケットが張り巡らされており、当該ウォータジャケット内部において、冷却水としてのLLCが不図示の循環系の作用により循環供給されている。水温センサ220は、このウォータジャケット内部に検出端子の一部が露出した構成を有しており、冷却水の温度を検出することが可能に構成されている。水温センサ220は、ECU100と電気的に接続されており、検出された冷却水温は、ECU100により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。   A three-way catalyst 219 is installed in the exhaust pipe 214. The three-way catalyst 219 is a catalytic converter that can purify HC (hydrocarbon), CO (carbon monoxide), and NOx (nitrogen oxide) in the exhaust gas simultaneously or continuously. Further, a water temperature sensor 220 is disposed in the cylinder block 201 that accommodates the cylinder 202. Inside the cylinder block 201, a water jacket as a cooling water flow path for cooling the cylinder 202 is stretched. Inside the water jacket, LLC as cooling water is circulated and supplied by the action of a circulation system (not shown). ing. The water temperature sensor 220 has a configuration in which a part of the detection terminal is exposed inside the water jacket, and is configured to be able to detect the temperature of the cooling water. The water temperature sensor 220 is electrically connected to the ECU 100, and the detected coolant temperature is grasped by the ECU 100 at a constant or indefinite period.

コンプレッサ218の上流側には、吸入空気の質量流量を検出可能なホットワイヤ式のエアフローメータ221が設置されている。エアフローメータ221は、ECU100と電気的に接続されており、検出された吸入空気量は、ECU100により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、本実施形態において、検出された吸入空気量は、気筒202に吸入される吸気の量(即ち、吸気量)と一義的な関係を有しており、エンジン200の実負荷を規定する指標値として扱われる。   A hot wire type air flow meter 221 capable of detecting the mass flow rate of the intake air is installed on the upstream side of the compressor 218. The air flow meter 221 is electrically connected to the ECU 100, and the detected intake air amount is grasped by the ECU 100 at a constant or indefinite period. In the present embodiment, the detected intake air amount is uniquely related to the amount of intake air (ie, the intake air amount) sucked into the cylinder 202, and is an index that defines the actual load of the engine 200. Treated as a value.

また、吸気管204において、コンプレッサ218の下流側、且つスロットルバルブ205の上流側には、インタークーラ222が設置されている。インタークーラ222は、その内部に熱交換壁を有しており、過給された吸入空気が(コンプレッサ218が実質的にみて有意に作用しない低回転領域においても同様である)通過する際に、係る熱交換壁を介した熱交換により吸入空気を冷却することが可能に構成されている。エンジン200は、このインタークーラ222による冷却によって吸入空気の密度を増大させることが可能となるため、コンプレッサ218を介した過給がより効率的になされ得る構成となっている。   In the intake pipe 204, an intercooler 222 is installed on the downstream side of the compressor 218 and the upstream side of the throttle valve 205. The intercooler 222 has a heat exchange wall inside thereof, and when supercharged intake air passes (the same is true even in a low rotation region where the compressor 218 does not act substantially), The intake air can be cooled by heat exchange via the heat exchange wall. The engine 200 can increase the density of the intake air by the cooling by the intercooler 222, so that the supercharging via the compressor 218 can be performed more efficiently.

ここで、吸気管204における、スロットルバルブ205の下流側には、サージタンク223が設置されている。サージタンク223は、上述したターボチャージャの過給作用を適宜受けつつ供給される吸入空気の不規則な脈動を抑制し、且つ下流側(即ち、気筒202側)に安定して吸入空気を供給すると共に、後述する慣性過給の実行時において、負圧波の位相を反転させることが可能に構成された貯留手段であり、上述した連通管206は、このサージタンク223の下流側において吸気管204に接続されている。但し、吸入空気は基本的に大なり小なり脈動しつつ気筒202側へ供給されるため、サージタンク223を通過する吸入空気もまた、一種の脈動波である。尚、上述した連通管206は、このサージタンク223よりも下流側において吸気管204と接続されている。   Here, a surge tank 223 is installed on the downstream side of the throttle valve 205 in the intake pipe 204. The surge tank 223 suppresses irregular pulsation of the intake air supplied while appropriately receiving the above-described turbocharger supercharging action, and stably supplies the intake air to the downstream side (that is, the cylinder 202 side). At the same time, it is a storage means configured to be able to reverse the phase of the negative pressure wave when performing inertial supercharging described later. The above-described communication pipe 206 is connected to the intake pipe 204 on the downstream side of the surge tank 223. It is connected. However, since the intake air is basically supplied to the cylinder 202 while pulsating to a greater or lesser extent, the intake air passing through the surge tank 223 is also a kind of pulsating wave. The communication pipe 206 described above is connected to the intake pipe 204 on the downstream side of the surge tank 223.

尚、インパルス弁224及び連通管206により、本発明に係る「内燃機関の吸気システム」の一例が構成されている。   The impulse valve 224 and the communication pipe 206 constitute an example of an “intake system for an internal combustion engine” according to the present invention.

サージタンク223の下流側における、吸気管204と連通管206との間には、インパルス弁224が設けられている。インパルス弁224は、吸気管204と各連通管とを選択的に連通する弁体位置と、吸気管204と連通管206との連通を遮断する弁体位置とを採ることが可能に構成された、本発明に係る「吸気制御弁」の一例たる回転弁である。   An impulse valve 224 is provided between the intake pipe 204 and the communication pipe 206 on the downstream side of the surge tank 223. The impulse valve 224 is configured to be able to take a valve body position that selectively connects the intake pipe 204 and each communication pipe, and a valve body position that blocks communication between the intake pipe 204 and the communication pipe 206. The rotary valve is an example of the “intake control valve” according to the present invention.

インパルス弁224の近傍には、インパルス弁224に対し、上述した弁体位置の変化に供される駆動力を付与可能なアクチュエータ225が設置されている。アクチュエータ225は、駆動モータ、モータ駆動回路及び回転角センサ(いずれも不図示)を備える。   In the vicinity of the impulse valve 224, an actuator 225 that can provide the impulse valve 224 with the driving force used for the above-described change of the valve body position is installed. The actuator 225 includes a drive motor, a motor drive circuit, and a rotation angle sensor (all not shown).

駆動モータは、インパルス弁224の弁体の回転軸に連結され且つ永久磁石が付設されてなる、回転子たる不図示のロータと、固定子であるステータとを備えるDCブラシレスモータであり、駆動回路を介したステータへの通電により駆動モータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向に駆動力を発生する構成となっている。   The drive motor is a DC brushless motor that is connected to the rotary shaft of the valve body of the impulse valve 224 and is provided with a permanent magnet, and includes a rotor (not shown) that is a rotor and a stator that is a stator. When the rotor is rotated by the action of a rotating magnetic field formed in the drive motor by energizing the stator via, a driving force is generated in the rotation direction.

モータ駆動回路は、ステータへの通電を介して駆動モータ内部に形成される磁界の状態を制御することが可能に構成された、インバータを含む電流制御回路である。モータ駆動回路は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によりその動作が上位に制御される構成となっている。駆動モータは、DCブラシレスモータであり、その駆動電圧は、直流電圧たる駆動電圧Vdcであるが、その駆動電流は、モータ駆動回路内のインバータにより生成される、u相、v相及びw相に対応する三相交流電流として制御される構成となっている。   The motor drive circuit is a current control circuit including an inverter configured to be able to control a state of a magnetic field formed inside the drive motor through energization of the stator. The motor drive circuit is electrically connected to the ECU 100, and the operation of the motor drive circuit is controlled by the ECU 100. The drive motor is a DC brushless motor, and the drive voltage is a drive voltage Vdc, which is a DC voltage, but the drive current is generated by an inverter in the motor drive circuit in u-phase, v-phase, and w-phase. It is configured to be controlled as a corresponding three-phase alternating current.

回転角センサは、駆動モータにおけるロータの2相コイルから出力される電圧の位相が変化することを利用してロータの回転角を検出することが可能に構成された、所謂レゾルバである。既に述べたように、ロータはインパルス弁224の弁体の回転軸と連結されており、回転角センサにより検出されるロータ回転角は、インパルス弁224の開度と一義的な関係にある。回転角センサは、ECU100と電気的に接続されており、検出されたロータ回転角は、インパルス弁224の開度を表す指標値として、ECU100により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、インパルス弁224の開度を検出する手段は、レゾルバに限定されず、例えば、ホールセンサやロータリエンコーダ等であってもよい。   The rotation angle sensor is a so-called resolver configured to be able to detect the rotation angle of the rotor by utilizing the change of the phase of the voltage output from the two-phase coil of the rotor in the drive motor. As described above, the rotor is connected to the rotation shaft of the valve body of the impulse valve 224, and the rotor rotation angle detected by the rotation angle sensor is uniquely related to the opening degree of the impulse valve 224. The rotation angle sensor is electrically connected to the ECU 100, and the detected rotor rotation angle is grasped by the ECU 100 at a constant or indefinite cycle as an index value indicating the opening degree of the impulse valve 224. Yes. The means for detecting the opening degree of the impulse valve 224 is not limited to the resolver, and may be, for example, a hall sensor, a rotary encoder, or the like.

尚、本実施形態に係るエンジンシステム10では、本発明に係る「内燃機関」の一例として、ガソリンエンジンたるエンジン200が採用されているが、本発明に係る内燃機関とはガソリンエンジンのみを指すものではなく、無論ディーゼルエンジンや、アルコール混合燃料を使用するエンジン等であってもよい。また、説明の煩雑化を防ぐ目的から、本実施形態に係るエンジン200には、EGR装置等の排気再循環装置が装着されないが、無論好適な一形態としてエンジン200に排気再循環装置が装着されていてもよい。ここで、排気再循環装置が装着されない構成に鑑みれば、本実施形態におけるエンジン200において、各気筒202に吸気ポートを介して吸入される吸気は、インジェクタによる噴射燃料を除けば、吸気管204を介して導かれる吸入空気のみにより構成される。   In the engine system 10 according to the present embodiment, the engine 200 that is a gasoline engine is employed as an example of the “internal combustion engine” according to the present invention. However, the internal combustion engine according to the present invention refers only to the gasoline engine. Of course, a diesel engine, an engine using an alcohol mixed fuel, or the like may be used. Further, for the purpose of preventing the explanation from being complicated, the engine 200 according to the present embodiment is not equipped with an exhaust gas recirculation device such as an EGR device. It may be. Here, in view of the configuration in which the exhaust gas recirculation device is not mounted, in the engine 200 according to the present embodiment, the intake air sucked into each cylinder 202 through the intake port passes through the intake pipe 204 except for the fuel injected by the injector. It is comprised only by the intake air led through.

尚、エンジン200の要求負荷は、不図示のアクセルペダルの操作量(即ち、ドライバによる操作量)たるアクセル開度Taに応じて決定される。アクセル開度Taは、アクセル開度センサ11により検出され、アクセル開度センサ11と電気的に接続されたECU100により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。総体的には、アクセル開度が小さい程要求負荷は小さく、アクセル開度が大きい程要求負荷は大きくなる。要求負荷の大小とは、要求出力の大小と相関するから、エンジンシステム10において、エンジン要求出力は、アクセル開度Taに応じて変化する。   The required load of the engine 200 is determined according to an accelerator opening degree Ta that is an operation amount (that is, an operation amount by a driver) of an accelerator pedal (not shown). The accelerator opening degree Ta is detected by the accelerator opening degree sensor 11 and is grasped at a constant or indefinite period by the ECU 100 electrically connected to the accelerator opening degree sensor 11. In general, the smaller the accelerator opening, the smaller the required load, and the larger the accelerator opening, the larger the required load. Since the magnitude of the required load correlates with the magnitude of the required output, in the engine system 10, the engine required output changes according to the accelerator opening degree Ta.

ここで、図2を参照し、インパルス弁224周囲の詳細な構成について説明する。ここに、図2は、図1と同方向から見た場合の、インパルス弁224付近の模式的な断面図である。尚、同図において、図1と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。   Here, a detailed configuration around the impulse valve 224 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the impulse valve 224 when viewed from the same direction as FIG. In the figure, parts that are the same as those in FIG.

図2において、インパルス弁224は、ケース224A、弁体224B及び回転軸224Cを備える。   In FIG. 2, the impulse valve 224 includes a case 224A, a valve body 224B, and a rotating shaft 224C.

ケース224Aは、弁体224Bを収容する金属製の筐体である。ケース224Aの壁体部分における、連通管各々との接続位置及び吸気管204との接続位置には、適宜開口部が設けられており、この開口部を介して弁体224Bと吸気管204及び各連通管とが連通する構成となっている。   The case 224A is a metal housing that houses the valve body 224B. In the wall portion of the case 224A, an opening is appropriately provided at a connection position with each communication pipe and a connection position with the intake pipe 204, and the valve body 224B, the intake pipe 204, and each of the connection positions with the intake pipe 204 are provided through the opening. The communication pipe communicates with the communication pipe.

弁体224Bは、回転軸224Cを中心として図示回転方向に回転可能に構成された金属製の部材である。弁体224Bには、曲折した空洞状の連通部224B1が形成されており、弁体224Bが図示回転方向に回転するのに伴って、連通部224B1も同方向に回転する構成となっている。この際、連通部224B1の一方の端部は、上述した吸気管204側の開口部を介して常に吸気管204に連通する構成となっており、他方の端部がケース224A内を回転する構成となっている。図2では、連通部224B1が、ケース224Aに設けられた第4気筒側の開口部を介して、第4気筒に対応する連通管2064と連通した状態が示されている。   The valve body 224B is a metal member configured to be rotatable in the illustrated rotation direction around the rotation shaft 224C. A bent hollow communication portion 224B1 is formed in the valve body 224B, and the communication portion 224B1 rotates in the same direction as the valve body 224B rotates in the illustrated rotation direction. At this time, one end of the communication portion 224B1 is configured to always communicate with the intake pipe 204 via the opening on the intake pipe 204 side described above, and the other end is configured to rotate within the case 224A. It has become. FIG. 2 shows a state in which the communication portion 224B1 communicates with the communication pipe 2064 corresponding to the fourth cylinder through the opening on the fourth cylinder side provided in the case 224A.

回転軸224Cは、弁体224Bの回転中心となる、本発明に係る「所定の軸」の一例且つ本発明に係る「軸に沿って規定される回転軸」の一例たる軸体であり、上述したアクチュエータ225における駆動モータのロータに接続されている。即ち、本実施形態では、「回転軸」が「軸」に沿って規定される一例として、これらが相互に重なり合っている)
尚、連通管2064について言えば、ケース224Aに設けられた開口部と対向する開口部が、本発明に係る「第2の開口部」の一例たる開口部2064Aをなしており、第1気筒及び第3気筒についても、同様に開口部2061A及び開口部2063Aが規定される。第2気筒については、図中裏側に相当するため不図示であるが、連通管2063の開口部2063Aの真裏側に、開口部2062A(不図示)が設けられている。即ち、各連通管に形成された開口部の各々は、弁体224Bの回転軸224C回りに等間隔(ここでは、90°である)で配列した構成となっている。また、図示回転方向と、インパルス弁224に対する各連通管の接続態様を見れば明らかなように、各連通管に形成された開口部の各々は、吸気行程を迎える順に配列した構成となっている。即ち、弁体224Bの連通部224B1は、図示位置を基準として言えば、弁体224Bの回転に伴って第4気筒、第2気筒、第1気筒及び第3気筒の順に順次各気筒と連通する構成となっている。
The rotating shaft 224C is an example of a “predetermined axis” according to the present invention and an example of a “rotating axis defined along the axis” according to the present invention, which serves as a rotation center of the valve body 224B. The actuator 225 is connected to the rotor of the drive motor. In other words, in the present embodiment, as an example in which the “rotation axis” is defined along the “axis”, they overlap each other)
As for the communication pipe 2064, the opening facing the opening provided in the case 224A forms an opening 2064A as an example of the “second opening” according to the present invention, and the first cylinder and Similarly, the opening 2061A and the opening 2063A are defined for the third cylinder. The second cylinder is not shown because it corresponds to the back side in the figure, but an opening 2062A (not shown) is provided on the back side of the opening 2063A of the communication pipe 2063. That is, each of the openings formed in each communication pipe has a configuration arranged at equal intervals (here, 90 °) around the rotation shaft 224C of the valve body 224B. Further, as is apparent from the rotation direction shown in the drawing and the connection mode of each communication pipe to the impulse valve 224, each of the openings formed in each communication pipe is arranged in the order of the intake stroke. . In other words, the communication portion 224B1 of the valve body 224B communicates with each cylinder sequentially in the order of the fourth cylinder, the second cylinder, the first cylinder, and the third cylinder as the valve body 224B rotates with the illustrated position as a reference. It has a configuration.

ここで、図3を参照し、インパルス弁224の詳細な構成について更に説明する。ここに、図3は、図2における模式的なA−A’線視断面図である。尚、同図において、図2と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。   Here, the detailed configuration of the impulse valve 224 will be further described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 2. In the figure, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 2, and the description thereof will be omitted as appropriate.

図3において、インパルス弁224は、断面視円形状をなしており、総体的には円筒形状を有している。従って、弁体224Bもまた断面視円形状に形成されており、ケース224A内を摺動しつつ回転方向に回転する構成となっている。また、図示する通り、各気筒へ連通する連通管2061、2062、2063及び2064は、インパルス弁224を介して吸気管204から放射状に分岐する構成となっている。このため、エンジン200では、連通管2061、2062、2063及び2064の管路長を所望の長さに形成することが比較的容易となっており、本実施形態において、連通管2061、2062、2063及び2064の管路長は、概略等しくなっている。尚、「概略等しい」旨については後述する。   In FIG. 3, the impulse valve 224 has a circular shape when viewed in cross section, and generally has a cylindrical shape. Therefore, the valve body 224B is also formed in a circular shape in a sectional view, and is configured to rotate in the rotation direction while sliding in the case 224A. Further, as shown in the figure, the communication pipes 2061, 2062, 2063, and 2064 communicating with each cylinder are configured to branch radially from the intake pipe 204 via the impulse valve 224. For this reason, in the engine 200, it is relatively easy to form the pipe lengths of the communication pipes 2061, 2062, 2063, and 2064 to a desired length. In this embodiment, the communication pipes 2061, 2062, 2063 are formed. And the pipe lengths of 2064 are substantially equal. Note that “substantially equal” will be described later.

ここで、弁体224Bの連通部224B1(図示太破線参照)の位置(以下、適宜「インパルス弁開度Aip」と称する)の基準値を、吸気管204が第4気筒と連通した状態に相当する図示0°とすると、吸気管204は、Aip=90°で第2気筒と、Aip=180°で第1気筒と、またAip=270°で第3気筒と、夫々連通する。一方、Aip=45°、135°、225°及び315°に相当する位置では、弁体224Bの連通部224B1は、いずれの気筒とも連通しない遮断状態となる。   Here, the reference value of the position (hereinafter referred to as “impulse valve opening Aip” where appropriate) of the communicating portion 224B1 (see the thick broken line in the figure) of the valve body 224B corresponds to the state where the intake pipe 204 communicates with the fourth cylinder. In this case, the intake pipe 204 communicates with the second cylinder at Aip = 90 °, the first cylinder at Aip = 180 °, and the third cylinder at Aip = 270 °. On the other hand, at positions corresponding to Aip = 45 °, 135 °, 225 °, and 315 °, the communication portion 224B1 of the valve body 224B is in a shut-off state in which no cylinder is communicated.

<実施形態の動作>
続いて、本実施形態の動作について説明する。
<Operation of Embodiment>
Next, the operation of this embodiment will be described.

始めに、図4を参照し、ECU100により実行される基本駆動制御の詳細について説明する。ここに、図4は、基本駆動制御のフローチャートである。   First, the details of the basic drive control executed by the ECU 100 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart of basic drive control.

図4において、ECU100は、車両の運転条件を取得する(ステップS101)。尚、本実施形態では、係る運転条件として機関回転速度Ne及びアクセル開度Taが取得される。機関回転速度Ne及びアクセル開度Taが取得されると、取得された運転条件が慣性過給領域に該当するか否かが判別される(ステップS102)。   In FIG. 4, the ECU 100 acquires the driving conditions of the vehicle (step S101). In the present embodiment, the engine speed Ne and the accelerator opening degree Ta are acquired as the operating conditions. When the engine rotation speed Ne and the accelerator opening degree Ta are acquired, it is determined whether or not the acquired operating condition corresponds to the inertial supercharging region (step S102).

ここで、図5を参照し、慣性過給領域について説明する。ここに、図5は、慣性過給領域の模式図である。   Here, the inertia supercharging region will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of the inertial supercharging region.

図5において、慣性過給領域は、縦軸及び横軸に夫々アクセル開度Ta及び機関回転速度Neを配してなる二次元座標系において、図示ハッチング領域に相当する領域である。より具体的には、エンジン200の採り得る機関回転速度の範囲を、最低回転速度NeL(自立回転可能な最低回転速度である)以上、且つ最高回転速度NeH(所謂レブリミットである)以下であるとし、アクセル開度Taが0%(即ち、全閉)から100%(即ち、全開)まで変化するとした場合、慣性過給領域は、NeL≦Ne≦Neth(Neth<NeH)、且つTath≦Ta≦100となる領域であり、定性的に言えば低回転高負荷領域となる。尚、ここでは、アクセル開度Taにより表される負荷が参照されたが、車両の運転条件としては、アクセル開度Taに代えて又は加えて燃料噴射量等が参照されてもよい。   In FIG. 5, the inertia supercharging region is a region corresponding to the hatched region shown in the two-dimensional coordinate system in which the accelerator opening degree Ta and the engine rotational speed Ne are arranged on the vertical axis and the horizontal axis, respectively. More specifically, it is assumed that the range of engine rotation speeds that can be taken by the engine 200 is not less than the minimum rotation speed NeL (which is the minimum rotation speed at which self-rotation is possible) and not more than the maximum rotation speed NeH (which is a so-called rev limit). When the accelerator opening degree Ta changes from 0% (ie, fully closed) to 100% (ie, fully open), the inertial supercharging region is NeL ≦ Ne ≦ Neth (Neth <NeH) and Tath ≦ Ta ≦. Qualitatively speaking, it is a low rotation and high load region. Although the load represented by the accelerator opening degree Ta is referred to here, the fuel injection amount or the like may be referred to as a vehicle operating condition instead of or in addition to the accelerator opening degree Ta.

尚、最低回転速度NeLは、例えば800rpm程度の値であり、Nethは判断基準値であり、例えば2000rpm程度の値である。また、Tathはアクセル開度の基準値であり、要求負荷の点から慣性過給が必要である旨の判断を下し得る値である。別言すれば、基準値Tath未満の低負荷領域においては、元より吸気の充填量を増大させる必要がないため、慣性過給制御の実行が必要とされないのである。   The minimum rotation speed NeL is a value of about 800 rpm, for example, and Neth is a determination reference value, for example, a value of about 2000 rpm. Further, Tath is a reference value for the accelerator opening, and is a value that can be used to determine that inertial supercharging is necessary in terms of required load. In other words, in the low load region less than the reference value Tath, it is not necessary to increase the intake charge amount from the beginning, so that it is not necessary to execute the inertia supercharging control.

図4に戻り、取得した運転条件が慣性過給領域に該当しない場合(ステップS102:NO)、ECU100は、非慣性過給処理を実行する(ステップS104)。一方、取得した運転条件が慣性過給領域に該当する場合(ステップS102:YES)、ECU100は、慣性過給処理を実行する(ステップS103)。ステップS103又はステップS104に係る処理が実行されると、処理はステップS101に戻され、一連の処理が繰り返される。   Returning to FIG. 4, when the acquired operating condition does not correspond to the inertial supercharging region (step S102: NO), the ECU 100 executes a non-inertial supercharging process (step S104). On the other hand, when the acquired operating condition corresponds to the inertial supercharging region (step S102: YES), the ECU 100 executes an inertial supercharging process (step S103). When the process according to step S103 or step S104 is executed, the process returns to step S101, and a series of processes is repeated.

ここで、「慣性過給処理」とは、インパルス弁224の開度の制御により吸気の脈動を生成し、吸気の充填効率を向上させる一連の制御を指し、その概要は概ね以下のようになる。   Here, the “inertia supercharging process” refers to a series of controls for generating intake air pulsation by controlling the opening degree of the impulse valve 224 and improving the charging efficiency of the intake air. .

即ち、一の気筒202(例えば、第1気筒)について、吸気行程の開始前に(即ち、好適には他気筒(例えば、第2気筒)の吸気行程終期において)、或いは吸気行程初期において、当該気筒と吸気管204との連通を遮断すると(例えば、インパルス弁開度Aipが315°となるようにアクチュエータ225を制御すると)、吸気管204との連通が遮断されているため、当該気筒におけるピストンの下降に従って、連通管206(第1気筒であれば、連通管2061)の管内圧は負圧となり、大気圧又は過給により大気圧以上に維持される吸気管204の管内圧との圧力差が拡大する。このように連通管206内部に十分に負圧が形成された状態において当該気筒と吸気管204とを連通させる(例えば、インパルス弁開度Aipが0°となるようにアクチュエータ225を制御する)と、吸気管204と該当する気筒202の内部とが連通し、インパルス弁224の弁体224Bに形成された連通部224B1、連通管206及び吸気ポートを介して、吸入空気が吸気として一気に気筒202内部の燃焼室に流入することとなる。   That is, for one cylinder 202 (for example, the first cylinder), before the start of the intake stroke (that is, preferably at the end of the intake stroke of another cylinder (for example, the second cylinder)) or at the beginning of the intake stroke When the communication between the cylinder and the intake pipe 204 is cut off (for example, when the actuator 225 is controlled so that the impulse valve opening degree Aip is 315 °), the communication with the intake pipe 204 is cut off. As the pressure decreases, the internal pressure of the communication pipe 206 (in the case of the first cylinder, the communication pipe 2061) becomes negative, and the pressure difference from the internal pressure of the intake pipe 204 that is maintained at or above atmospheric pressure by atmospheric pressure or supercharging. Expands. When the negative pressure is sufficiently formed in the communication pipe 206 as described above, the cylinder and the intake pipe 204 are communicated (for example, the actuator 225 is controlled so that the impulse valve opening degree Aip becomes 0 °). The intake pipe 204 and the inside of the corresponding cylinder 202 communicate with each other, and the intake air becomes the intake air at a stroke through the communication portion 224B1, the communication pipe 206 and the intake port formed in the valve body 224B of the impulse valve 224. Will flow into the combustion chamber.

一方、燃焼室との連通部位において吸気ポートは所謂開放端となっており、燃焼室への吸入空気の流入に惹起された正圧波は、燃焼室で反射することによって、位相が反転した負圧波となる。この負圧波は、連通管206及び吸気管204を順次介してサージタンク223に到達し、サージタンク223と吸気管204との連通部位において開放端反射して位相が反転した正圧波として再び燃焼室に到達する。この正圧波のピークが燃焼室に(或いは吸気バルブ203に)到達した時点で(必ずしも、当該時点のみに限定されるものではなく、吸気の充填効率を幾らかなり向上させ得る限りにおいて当該時点を含む一定又は不定の期間であってよい)吸気バルブ203を閉弁することにより、或いは、吸気バルブ203が閉弁するタイミングで、この正圧波が燃焼室に到達するようにインパルス弁224の開度を切り替える時期を制御することにより、燃焼室内の圧力は上昇し、吸気の充填効率が向上する。インパルス弁224を利用した慣性過給は、このように実行される。   On the other hand, the intake port is a so-called open end at the site of communication with the combustion chamber, and the positive pressure wave caused by the inflow of intake air into the combustion chamber is reflected by the combustion chamber, so that the negative pressure wave whose phase is inverted is reflected. It becomes. The negative pressure wave reaches the surge tank 223 via the communication pipe 206 and the intake pipe 204 in order, and is reflected again as a positive pressure wave whose phase is inverted by reflection at the open end at the communication portion between the surge tank 223 and the intake pipe 204. To reach. When the peak of the positive pressure wave reaches the combustion chamber (or the intake valve 203) (not necessarily limited to that point in time, but includes that point as long as the charging efficiency of the intake can be improved to some extent). The opening of the impulse valve 224 may be adjusted so that this positive pressure wave reaches the combustion chamber by closing the intake valve 203 or at the timing when the intake valve 203 is closed. By controlling the switching timing, the pressure in the combustion chamber rises, and the intake charging efficiency is improved. Inertia supercharging using the impulse valve 224 is executed in this way.

一方、「非慣性過給処理」とは、このような慣性過給を行わない処理であり、即ち、通常の駆動制御である。非慣性過給処理では、インパルス弁224は、各気筒の吸気行程の開始時期に同期して弁体224Bが回転するように、機関回転速度Neに応じて制御される。即ち、第1気筒、第3気筒、第4気筒及び第2気筒が吸気行程にある場合に、インパルス弁解度Aipが夫々180°、270°、0°及び90°となるように、アクチュエータ225が制御される。   On the other hand, the “non-inertia supercharging process” is a process that does not perform such inertia supercharging, that is, normal drive control. In the non-inertia supercharging process, the impulse valve 224 is controlled according to the engine rotational speed Ne so that the valve body 224B rotates in synchronization with the start timing of the intake stroke of each cylinder. That is, when the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder are in the intake stroke, the actuator 225 is set so that the impulse valve solution Aip is 180 °, 270 °, 0 °, and 90 °, respectively. Be controlled.

ここで、図2及び図3を再び参照して、本実施形態の効果について説明する。   Here, the effect of this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3 again.

本実施形態によれば、連通管2061、2062、2063及び2064が、インパルス弁224の作用により選択的に吸気管204と接続される。即ち、一の気筒が吸気管204と連通している状態では、他の気筒と吸気管204との連通は遮断されている。このため、先に述べた負圧を形成する期間において、負圧の形成が極めて効果的に助長され、相対的に大きな負圧を形成することが可能となる。このため、慣性過給による吸気の充填量又は充填効率の向上に係る実践上の利益が大となる。   According to this embodiment, the communication pipes 2061, 2062, 2063 and 2064 are selectively connected to the intake pipe 204 by the action of the impulse valve 224. That is, in the state where one cylinder communicates with the intake pipe 204, the communication between the other cylinders and the intake pipe 204 is blocked. For this reason, in the period of forming the negative pressure described above, the formation of the negative pressure is promoted very effectively, and a relatively large negative pressure can be formed. For this reason, the practical profit concerning the improvement of the filling amount or the filling efficiency of the intake air due to the inertia supercharging is great.

例えば、比較例として、連通管206が各気筒で共有され(吸気バルブの開閉を無視すれば、少なくとも気筒相互間の連通が遮断されない)、この連通管と吸気管との連通状態を開閉弁たる吸気制御弁の開閉状態に応じて制御しようとした場合、インパルス弁の閉弁時における連通管の容積(デッドボリューム)は、本実施形態のそれと較べて明らかに大きくなる。従って、吸気制御弁の閉弁期間に形成される負圧は総体的に小さくなり、慣性過給による吸気の充填量又は充填効率向上に係る効果が低下する。一方、他の比較例として、サージタンクから各気筒へ相互に独立した吸気マニホールドを設置し、各吸気マニホールドに吸気制御弁を設置する場合、負圧の形成は助長されても、各種コストの増加が回避できない。その点、本実施形態に係る単一のインパルス弁224によれば、各気筒に個別に吸気制御弁が設けられているのと同等の効果を低コストで実現することが可能となるため、これら比較例に対し明らかに有利である。   For example, as a comparative example, the communication pipe 206 is shared by the cylinders (at least communication between the cylinders is not blocked if the opening and closing of the intake valve is ignored), and the communication state between the communication pipe and the intake pipe is used as an open / close valve. When control is performed according to the open / close state of the intake control valve, the volume of the communication pipe (dead volume) when the impulse valve is closed is clearly larger than that of the present embodiment. Therefore, the negative pressure formed during the closing period of the intake control valve is generally reduced, and the effect of improving the charging amount or the charging efficiency due to inertia supercharging is reduced. On the other hand, as another comparative example, when independent intake manifolds are installed from the surge tank to each cylinder, and intake control valves are installed on each intake manifold, various costs increase even though the formation of negative pressure is encouraged Cannot be avoided. In that respect, according to the single impulse valve 224 according to the present embodiment, it is possible to realize the same effect as the case where the intake control valve is individually provided for each cylinder at a low cost. There is a clear advantage over the comparative example.

また、本実施形態によれば、上述したように個々の連通管がインパルス弁224を介して吸気管204から放射状に分岐する構成となっており、個々の連通管相互間の管路長を、設置性及び搭載性への影響を憂慮することなく調整することが可能である。ここで、既に述べたように、本実施形態において、個々の連通管の管路長は、概略等しく構成されている。このため、吸気量の気筒間偏差がゼロ、或いはゼロとみなし得る程度に抑制されており、エンジン200の発生トルクのばらつきに起因する、ドライバビリティの低下、エミッションの悪化及び燃費の悪化が好適に抑制されている。   Further, according to the present embodiment, as described above, the individual communication pipes are radially branched from the intake pipe 204 via the impulse valve 224, and the pipe lengths between the individual communication pipes are set as follows. It is possible to adjust without worrying about the effect on installation and mounting. Here, as already described, in this embodiment, the pipe lengths of the individual communication pipes are substantially equal. For this reason, the inter-cylinder deviation of the intake air amount is suppressed to such an extent that it can be regarded as zero or zero, and it is preferable that the drivability decrease, the emission deterioration, and the fuel consumption deterioration due to the variation in the generated torque of the engine 200 be suitably achieved. It is suppressed.

ここで、「概略等しい」とは、吸気量の気筒間偏差が、実践上何らの不具合も生じない程度の、或いは生じたとしてそれが許容され得る程度の範囲に収まり得るように個々の連通管の管路長が決定されていることを意味する。無論、吸気量の気筒間偏差は基本的に管路長に影響されるから、吸気量の気筒間偏差を抑制する観点からは、基本的には管路長を全く等しくすることが望ましいが、実際には、許容される気筒間偏差がゼロ或いは限りなくゼロに近いとしたところで、管路長に許容されるばらつきは、必ずしもゼロ(即ち、厳密に管路長が等しい旨に相当する)とは限らず、たとえ狭小であれ有限の範囲を有し得る。このような範囲内であれば、管路長にばらつきがあったところで実質的な影響はなく、管路長がこのような範囲内にあるにもかかわらず殊更厳密に管路長を等しくすることは、発明の本質部分とは無関係なのである。   Here, “substantially equal” means that the individual communication pipes are within a range in which the deviation between the cylinders of the intake amount does not cause any trouble in practice or can be allowed to occur. This means that the pipe length is determined. Of course, the inter-cylinder deviation of the intake air amount is basically affected by the pipe length. From the viewpoint of suppressing the inter-cylinder deviation of the intake air amount, it is basically desirable to make the pipe lengths completely equal. Actually, when the allowable cylinder-to-cylinder deviation is assumed to be zero or as close to zero as possible, the allowable variation in the pipe length is always zero (that is, the pipe length is strictly equivalent). It is not limited, and it may have a finite range even if it is narrow. Within such a range, there is no substantial effect when the pipe length varies, and the pipe length should be made equal even more strictly even though the pipe length is within this range. Is irrelevant to the essential part of the invention.

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン200によれば、インパルス弁224及び連通管206を備えることによって、好適に負圧を生成し、且つ吸気の充填量の気筒間偏差を抑制することが可能である。   As described above, according to the engine 200 according to the present embodiment, by providing the impulse valve 224 and the communication pipe 206, it is possible to suitably generate a negative pressure and suppress an inter-cylinder deviation in the intake charge amount. Is possible.

尚、本実施形態によれば、インパルス弁224の構成及び連通管206の接続態様により、上述した利益に加えて、慣性過給領域を拡大する旨の利益が享受される。既に述べたように、連通管2061、2062、2063及び2064は、軸回りに吸気行程の順で配列しており、上述した慣性過給処理において、慣性過給の対象気筒を切り替える際のインパルス弁開度の変化量は90°となる。   In addition, according to this embodiment, the structure of the impulse valve 224 and the connection mode of the communication pipe 206 enjoy the benefit of expanding the inertial supercharging region in addition to the benefits described above. As described above, the communication pipes 2061, 2062, 2063, and 2064 are arranged in the order of the intake stroke around the axis, and the impulse valve for switching the target cylinder for inertia supercharging in the above-described inertia supercharging process. The amount of change in the opening is 90 °.

一方、一の連通管についてみれば、インパルス弁開度Aipが、自身と吸気管204とが連通せしめられる値以外を採る場合については、その状態に何ら変化がない。具体的に、第1気筒を例に採れば、連通管2061に負圧を形成するに際して、インパルス弁解度Aipは180°を中心とした所定範囲(弁体224Bの連通部224B1と連通管2061の開口部2061Aとが重複する範囲)外であればよい。   On the other hand, in the case of one communication pipe, there is no change in the state when the impulse valve opening degree Aip takes a value other than the value that allows the intake pipe 204 to communicate with itself. Specifically, taking the first cylinder as an example, when the negative pressure is formed in the communication pipe 2061, the impulse valve solution Aip is in a predetermined range centered on 180 ° (the communication portion 224B1 of the valve body 224B and the communication pipe 2061). It is only necessary to be outside the range in which the opening 2061A overlaps.

このため、第2気筒の吸気バルブ207が閉弁してから次気筒たる第1気筒を吸気管204との連通に供するまでの期間について、インパルス弁開度Aipをある程度進角(この場合の進角とは、単に回転方向に進めることを意味する)させておくことが可能である。より具体的には、既に述べたように、インパルス弁開度Aipが45°、135°、225°及び315°を採る場合には、いずれの気筒も吸気管204との連通に供されないから、第2気筒から第1気筒へ慣性過給の対象気筒が切り替わる場合、インパルス弁224の弁体224Bを、準備段階としてAip=135°に相当する位置まで進角させておいてよい。このため、実質的には、インパルス弁224の一の動作タイミングにおける駆動範囲は45°で済むことになる。   For this reason, the impulse valve opening Aip is advanced to some extent (advanced in this case) during the period from when the intake valve 207 of the second cylinder is closed until the first cylinder, which is the next cylinder, is communicated with the intake pipe 204. An angle can simply be advanced in the direction of rotation). More specifically, as described above, when the impulse valve opening Aip is 45 °, 135 °, 225 °, and 315 °, none of the cylinders is used for communication with the intake pipe 204. When the target cylinder for inertia supercharging is switched from the second cylinder to the first cylinder, the valve body 224B of the impulse valve 224 may be advanced to a position corresponding to Aip = 135 ° as a preparation stage. For this reason, the drive range at one operation timing of the impulse valve 224 is substantially 45 °.

上述した比較例を再び考えた場合、インパルス弁を幾らかなりとも開弁すれば、インパルス弁下流側の負圧の形成が阻害されることは明らかであり、インパルス弁は、一回につき90°進角させる必要がある。従って、アクチュエータの性能を同等とすれば、本実施形態に係るインパルス弁224は、比較例の2倍(無論、開度と時間がリニアである場合)の動作速度を有しており、少なくとも幾らかなりその応答時間が短いことが自明である。翻って、図5に例示される慣性過給領域の、機関回転速度により規定される上限は、機関回転速度の上昇に伴ってインパルス弁224の応答速度を機関回転に追従させることが困難になることに起因して設定され得るものであり、このように応答速度の向上を図り得る点に鑑みれば、本実施形態に係るインパルス弁224及び連通管206の構成により、慣性過給領域の拡大を図ることも容易にして可能である。   When the comparative example described above is considered again, it is clear that if the impulse valve is opened to some extent, the formation of the negative pressure downstream of the impulse valve is inhibited, and the impulse valve is advanced 90 ° at a time. It is necessary to horn. Therefore, if the performance of the actuator is equivalent, the impulse valve 224 according to the present embodiment has an operation speed twice that of the comparative example (of course, when the opening degree and the time are linear), and at least some It is obvious that the response time is quite short. In turn, the upper limit defined by the engine rotation speed in the inertial supercharging region illustrated in FIG. 5 becomes difficult to make the response speed of the impulse valve 224 follow the engine rotation as the engine rotation speed increases. In view of the fact that the response speed can be improved in this way, the configuration of the impulse valve 224 and the communication pipe 206 according to the present embodiment increases the inertia supercharging region. It is also possible to plan easily.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の吸気システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. The system is also included in the technical scope of the present invention.

本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram conceptually showing a configuration of an engine system according to an embodiment of the present invention. 図1のエンジンシステムにおけるインパルス弁付近の模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in the vicinity of an impulse valve in the engine system of FIG. 1. 図1における模式的なA−A’線視断面図である。It is typical A-A 'line sectional drawing in FIG. 図1におけるエンジンシステムにおいて実行される基本駆動制御のフローチャートである。2 is a flowchart of basic drive control executed in the engine system in FIG. 1. 図4の基本駆動制御において参照される慣性過給領域の模式図である。It is a schematic diagram of the inertia supercharging area | region referred in the basic drive control of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…エンジンシステム、100…ECU、200…エンジン、202…気筒、204…吸気管、205…スロットルバルブ、206、2061、2062、2063、2064…連通管、207…吸気バルブ、216…タービン、218…コンプレッサ、222…インタークーラ、223…サージタンク、224…インパルス弁、224B…弁体、224B1…連通部、225…アクチュエータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine system, 100 ... ECU, 200 ... Engine, 202 ... Cylinder, 204 ... Intake pipe, 205 ... Throttle valve, 206, 2061, 2062, 2063, 2064 ... Communication pipe, 207 ... Intake valve, 216 ... Turbine, 218 Compressor, 222, intercooler, 223, surge tank, 224, impulse valve, 224B, valve body, 224B1, communication portion, 225, actuator.

Claims (4)

車両に搭載され、複数の気筒及び該複数の気筒間で共有される共有吸気通路を備えた内燃機関の吸気システムであって、
各々が第1の開口部及び第2の開口部を有する管路として構成され、前記第1の開口部において夫々前記複数の気筒の各々に連通可能に構成されると共に前記第2の開口部が夫々所定の軸回りに配列してなる複数の第1吸気通路と、
前記軸に沿って規定される回転軸を中心として回転可能な弁体を有し、該弁体が回転する過程において、前記共有吸気通路と前記第1吸気通路のうち一における前記第2の開口部とを選択的に接続可能な吸気制御弁と
を具備することを特徴とする内燃機関の吸気システム。
An intake system for an internal combustion engine that is mounted on a vehicle and includes a plurality of cylinders and a shared intake passage shared between the plurality of cylinders,
Each is configured as a conduit having a first opening and a second opening, and is configured to be able to communicate with each of the plurality of cylinders in the first opening, and the second opening A plurality of first intake passages each arranged around a predetermined axis;
A valve body rotatable around a rotation axis defined along the axis, and the second opening in one of the shared intake passage and the first intake passage in a process of rotating the valve body; An intake system for an internal combustion engine, comprising: an intake control valve that can be selectively connected to the engine.
前記第2の開口部は、吸気行程が行われる順で前記軸回りに配列する
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気システム。
The intake system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the second openings are arranged around the axis in the order in which an intake stroke is performed.
前記第2の開口部は、前記軸回りに等間隔で配列する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の吸気システム。
The intake system for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the second openings are arranged at equal intervals around the axis.
前記第1吸気通路は、管路長が前記第1吸気通路の各々について概略等しくなるように構成される
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気システム。
The intake system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the first intake passage is configured so that a pipe length is substantially equal for each of the first intake passages. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115126631A (en) * 2022-07-01 2022-09-30 德阳天和机械制造有限责任公司 Improved water-inflow-preventing and anti-blocking device for automobile air inlet pipeline

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115126631A (en) * 2022-07-01 2022-09-30 德阳天和机械制造有限责任公司 Improved water-inflow-preventing and anti-blocking device for automobile air inlet pipeline

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