JP2010174704A - Suction control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸気通路に設けられるとともに、前記吸気通路の流路断面積を大きくする開弁位置と前記吸気通路の流路断面積を小さくする閉弁位置との間を変位して吸気流の偏向度合を制御する樹脂材料製の弁体を有する吸気流制御弁を備えた内燃機関の吸気制御装置に関する。 The present invention is provided in an intake passage of an internal combustion engine, and is displaced between a valve opening position for increasing a flow passage sectional area of the intake passage and a valve closing position for reducing a flow passage sectional area of the intake passage. The present invention relates to an intake air control device for an internal combustion engine including an intake air flow control valve having a valve body made of a resin material that controls the degree of deflection of the intake air flow.
筒内噴射式を始めとする内燃機関の多くには、スワール流やタンブル流といった気筒内の吸気流をコントロールするための吸気制御装置が搭載されている。例えば特許文献1に記載の内燃機関の吸気制御装置は、内燃機関の吸気通路に設置された吸気流制御弁を備え、この吸気流制御弁の弁体の開閉を通じて吸気通路内の流路断面積を変更することで吸気通路内での吸気流の偏向度合を変更し、これにより気筒内の吸気流の流動態様を可変とするものである。 Many internal combustion engines including the in-cylinder injection type are equipped with an intake air control device for controlling an intake air flow in the cylinder such as a swirl flow or a tumble flow. For example, an intake control device for an internal combustion engine described in Patent Document 1 includes an intake flow control valve installed in an intake passage of the internal combustion engine, and a flow passage cross-sectional area in the intake passage through opening and closing of the valve body of the intake flow control valve. Is changed to change the degree of deflection of the intake air flow in the intake passage, thereby making the flow of the intake air flow in the cylinder variable.
しかしながら、このような内燃機関の吸気制御装置において、吸気流制御弁の弁体が樹脂材料製であると、その弁体の一部が破損して欠けてしまうおそれがあり、この場合には吸気流制御弁による吸気流の制御を適切に行うことが困難となる。 However, in such an intake control device for an internal combustion engine, if the valve body of the intake flow control valve is made of a resin material, part of the valve body may be damaged and chipped. It becomes difficult to appropriately control the intake flow by the flow control valve.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、樹脂材料製の弁体を有する吸気流制御弁についてその弁体の破損を適切に検出することができる内燃機関の吸気制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to control intake air of an internal combustion engine that can appropriately detect breakage of the valve body of an intake flow control valve having a valve body made of a resin material. To provide an apparatus.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、内燃機関の吸気通路に設けられるとともに、前記吸気通路の流路断面積を大きくする開弁位置と前記吸気通路の流路断面積を小さくする閉弁位置との間を変位して吸気流の偏向度合を制御する樹脂材料製の弁体を有する吸気流制御弁を備えた内燃機関の吸気制御装置であって、前記吸気通路の壁面には、前記弁体が開弁位置とされたときの当該弁体を格納する格納部が形成されており、同格納部にあって前記弁体が開弁位置とされたときの当該弁体と対向する部位には前記吸気通路内に連通された連通孔が形成されており、同連通孔には圧力センサが接続されており、前記弁体が前記開弁位置とされたときに前記圧力センサにて検出される検出圧に基づいて前記弁体の破損を検出することを要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The invention according to claim 1 is provided in the intake passage of the internal combustion engine, and includes a valve opening position for increasing the flow passage cross-sectional area of the intake passage and a valve closing position for reducing the flow passage cross-sectional area of the intake passage. An intake control device for an internal combustion engine having an intake flow control valve having a valve body made of a resin material that controls the degree of deflection of the intake flow by displacing the intake flow, wherein the valve body is disposed on a wall surface of the intake passage. A storage portion for storing the valve body when the valve body is in the valve open position is formed, and the portion facing the valve body when the valve body is in the valve opening position in the storage portion is A communication hole communicating with the intake passage is formed, and a pressure sensor is connected to the communication hole, and detection is performed by the pressure sensor when the valve body is in the valve open position. The gist is to detect the breakage of the valve body based on the pressure.
通常、吸気通路内の吸気圧は、吸気バルブの開閉動作に応じて変動する。ここで、上記構成によれば、吸気流制御弁の弁体が破損していない状態で開弁位置になったときには、上記連通孔が弁体によって塞がれるため、上記圧力センサにて検出される検出圧は、吸気通路内の吸気圧と比べて高くなり、これにより同検出圧の変動幅も吸気通路内の吸気圧の変動幅と比較して小さくなる。一方、吸気流制御弁の弁体が破損している状態で開弁位置になったときには、上記連通孔が吸気通路内に露出した状態になるため、圧力センサにて検出される検出圧は、吸気通路内の吸気圧と同等になり、これにより同検出圧の変動幅も吸気通路内の吸気圧の変動幅と同等になる。このように上記構成によれば、弁体が破損していない状態と破損している状態とでは、弁体が開弁位置にあるときに上記圧力センサにて検出される検出圧の値や変動幅が異なるようになるため、その検出圧に基づいて樹脂材料製の弁体の破損を検出することができる。 Normally, the intake pressure in the intake passage varies according to the opening / closing operation of the intake valve. Here, according to the above configuration, when the valve body of the intake flow control valve is in the open position without being damaged, the communication hole is closed by the valve body, so that it is detected by the pressure sensor. The detected pressure is higher than the intake pressure in the intake passage, and the fluctuation range of the detected pressure is thereby reduced compared to the fluctuation range of the intake pressure in the intake passage. On the other hand, when the valve body of the intake flow control valve is in the damaged position, the communication hole is exposed in the intake passage, so that the detected pressure detected by the pressure sensor is This is equivalent to the intake pressure in the intake passage, whereby the fluctuation range of the detected pressure is also equivalent to the fluctuation range of the intake pressure in the intake passage. As described above, according to the above configuration, the value or fluctuation of the detected pressure detected by the pressure sensor when the valve body is in the valve open position between the state where the valve body is not damaged and the state where the valve body is damaged. Since the widths are different, the breakage of the valve body made of the resin material can be detected based on the detected pressure.
なお、同構成においては、弁体が開弁位置になっているときの上記検出圧の値(例えば最低値など)が所定値よりも低い場合や、同検出圧の変動幅が所定値よりも大きい場合に、弁体が破損していると判定することが可能である。 In the same configuration, when the value of the detected pressure (for example, the lowest value) when the valve body is in the valve open position is lower than a predetermined value, or the fluctuation range of the detected pressure is lower than the predetermined value. When it is larger, it is possible to determine that the valve body is damaged.
また、開弁位置での弁体と連通孔の開口部との間に隙間があると、弁体破損時と非破損時とにおける検出圧の変化が小さくなり、弁体の破損を検出する際の精度が低下するおそれがある。そこで、上記弁体にあって上記連通孔に対向する位置を囲む部位、又は上記格納部にあって上記連通孔を囲む部位のうちの少なくとも一方に、上記弁体が開弁位置になった状態において同弁体と上記連通孔の開口部周辺との間をシールするシール部材を配設するようにするとよい。この場合には、開弁位置での弁体と連通孔の開口部周辺との間の気密性がシール部材によって高められるため、弁体破損時と非破損時とにおける検出圧の変化が明確に現れるようになり、弁体の破損を検出する際の精度を高めることができる。 Also, if there is a gap between the valve body at the valve opening position and the opening of the communication hole, the change in the detection pressure when the valve body is damaged and when it is not damaged becomes small, and when detecting damage to the valve body There is a risk that the accuracy of the lowering. Therefore, in a state where the valve body is in the valve opening position in at least one of a part surrounding the position facing the communication hole in the valve body or a part surrounding the communication hole in the storage part. In this case, a sealing member for sealing between the valve body and the periphery of the opening of the communication hole may be disposed. In this case, since the sealing member enhances the airtightness between the valve body at the valve opening position and the periphery of the opening of the communication hole, the change in the detected pressure when the valve body is damaged and when it is not damaged is clarified. As a result, the accuracy in detecting the breakage of the valve body can be improved.
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる内燃機関の吸気制御装置を具体化した第1の実施形態を図1〜図4を参照して説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of an internal combustion engine intake control device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、内燃機関におけるエンジン本体Eについて説明する。図1に示すように、シリンダヘッド11には、複数(図1では一つのみ図示)の吸気ポート12及び排気ポート13がそれぞれ間隔を隔てて形成されている。また、シリンダヘッド11の下部には、シリンダブロック14が取り付けられている。シリンダブロック14内には、複数(図1では一つのみ図示)の気筒15が形成されている。各気筒15内にはピストン16がそれぞれ往復動可能に収容されるとともに、それらピストン16の頂面、気筒15の内壁面等によって燃焼室17がそれぞれ区画形成されている。各吸気ポート12各燃焼室17にはこれに対応する吸気ポート12及び排気ポート13がそれぞれ接続されている。吸気ポート12にあって燃焼室17に開口している部位は吸気バルブ12bによって開閉され、排気ポート13にあって燃焼室17に開口している部位は排気バルブ13bによって開閉される。
First, the engine body E in the internal combustion engine will be described. As shown in FIG. 1, the
次に、上記吸気ポート12を含む内燃機関の吸気系について説明する。
吸気ポート12における上流側(燃焼室17とは反対側)の開口部分には、インテークマニホールド20が接続されている。そして、インテークマニホールド20内へ流入した空気は、インテークマニホールド20を通過するとともに各吸気ポート12へ流入し、各吸気ポート12を介して各燃焼室17へ吸入される。すなわち、インテークマニホールド20及び吸気ポート12によって内燃機関の吸気通路の一部が構成されている。
Next, the intake system of the internal combustion engine including the intake port 12 will be described.
An
図2に示すように、この内燃機関には、燃焼室17における燃料の微粒化、燃料と空気との混合促進、及び燃料の燃焼速度向上等による燃料の燃焼安定化を目的として、燃焼室17内にタンブル流といった空気の流れ(吸気流)を生じさせるために吸気流をコントロールする吸気制御装置が搭載されている。この吸気制御装置は、インテークマニホールド20内に設けられるとともに吸気流の偏向度合を制御する吸気流制御弁21と、吸気流制御弁21を開閉動作させるためのアクチュエータ22と、アクチュエータ22を制御する制御装置50等を備えている。
As shown in FIG. 2, the internal combustion engine includes a combustion chamber 17 for the purpose of stabilizing the combustion of the fuel by atomizing the fuel in the combustion chamber 17, promoting the mixing of the fuel and air, and improving the fuel combustion speed. An intake air control device that controls the intake air flow is mounted in order to generate an air flow (intake air flow) such as a tumble flow. This intake control device is provided in the
吸気流制御弁21の弁体21aは、樹脂材料製であって略矩形の板状に形成されている。また、弁体21aの端部には、インテークマニホールド20に回転支持されるシャフト24が固定されている。シャフト24は、アクチュエータ22に接続されており、アクチュエータ22によって軸線周りに回動される。インテークマニホールド20の内壁面には、インテークマニホールド20の内壁面の他の部位よりも外側に突出した格納部23が形成されている。弁体21aは、格納部23に対応して配置されている。
The
吸気流制御弁21の弁体21aは、アクチュエータ22でシャフト24を回動させて、格納部23に格納されてインテークマニホールド20内の流路断面積を大きくする開弁位置と、図2において二点鎖線で示すように、格納部23に対して立設されてインテークマニホールド20内の流路断面積を偏倚させつつ小さくする閉弁位置との間で変位する。
The
そして、弁体21aが開弁位置から閉弁位置(図2の二点鎖線)に変位されると、インテークマニホールド20内が部分的に閉塞されて吸気流の偏向度合が最大になり、インテークマニホールド20及び吸気ポート12を介して燃焼室17内へ流入する空気は偏った状態で同燃焼室17内に吸入される。これにより燃焼室17内には空気の渦流であるタンブル流が生じる。一方、弁体21aが閉弁位置(図2の二点鎖線)から開弁位置に変位されると、インテークマニホールド20が開放されて吸気流の偏向度合が最小になり、インテークマニホールド20及び吸気ポート12を介して燃焼室17内へ流入する空気は、偏った状態での吸入は中止される。これにより、燃焼室17内でのタンブル流の発生も中止される。
When the
上記格納部23において、弁体21aが開弁位置にされたときの当該弁体21aに対向する部位には、インテークマニホールド20内に連通する連通孔25が形成されている。この連通孔25は、格納部23において弁体21aの先端部21b(シャフト24が固定された端部とは反対の端部)近傍の面と対向する位置に形成されている。連通孔25は平面視すると円孔形状となっている。連通孔25には、圧力センサ26が接続されており、この圧力センサ26の検出圧Pは、制御装置50に入力される。
In the
図3に示すように、樹脂材料製である弁体21aにあっては、金属材料製の弁体と異なり、例えばその先端部21bが破損して欠けてしまうおそれがある(図3において破線で示す状態)。先端部21bが欠けてしまうと、吸気流制御弁21による吸気流のコントロールを適切に行うことが困難になる。
As shown in FIG. 3, in the
そこで本実施形態では、以下のような態様で弁体21aの破損を検出するようにしている。
通常、インテークマニホールド20内では、吸気バルブ12bの開閉動作に応じて吸気脈動が発生しており、その吸気脈動に応じてインテークマニホールド20内の吸気圧も変動する。
Therefore, in this embodiment, the breakage of the
Normally, intake pulsation occurs in the
ここで、弁体21aが破損しておらず正常な状態である場合には、弁体21aが開弁位置になっている状態において、先の図2に示されるように、弁体21aと、同弁体21aに対向する上記連通孔25の開口部との間は僅かな隙間しか空いておらず、連通孔25は弁体21aによって塞がれたような状態になる。そのため、連通孔25へ導かれる吸気脈動の変動は僅かになる。よって、圧力センサ26にて検出される検出圧Pは、図4において実線L1に示すように、吸気脈動に対応するように緩やかな波形を描くように変位する。より具体的には、図4において一点鎖線L2にて示すインテークマニホールド20内の吸気圧の変化に比較して、検出圧Pの値(特に最低値)は高くなり、これにより検出圧Pの変動幅もインテークマニホールド20内の吸気圧の変動幅と比較して小さくなる。
Here, when the
一方、吸気流制御弁21が破損して正常な状態でない場合には、弁体21aが開弁位置になっている状態において、先の図3に示されるように、連通孔25がインテークマニホールド20内に露出した状態になるため、連通孔25へ導かれる吸気脈動の変動は、弁体21aが正常な状態である場合と比較して大きくなる。より具体的には、この弁体21a破損時の検出圧Pは、先の図4に一点鎖線L2にて示したように、インテークマニホールド20内の吸気圧と同等の変化をし、これにより検出圧Pの変動幅もインテークマニホールド20内の吸気圧の変動幅と同等になる。
On the other hand, when the intake
このように弁体21aが破損していない状態と破損している状態とでは、弁体21aが開弁位置にあるときに上記圧力センサ26にて検出される検出圧Pの値や変動幅が大きく異なるようになるため、その検出圧Pに基づいて弁体21aの破損を検出することが可能である。
Thus, in the state where the
そこで、上記制御装置50にて、弁体21aが開弁位置にあるときの検出圧Pを読み込み、その検出圧P(例えば最低値)が所定値よりも低い場合には、弁体21aが破損している旨の判定を行うようにしている。なお、上記所定値としては、弁体21aの破損を適切に検出することのできる値が予め設定されている。
Therefore, the
ちなみに、弁体21aが開弁位置にあるときの検出圧Pを読み込み、その検出圧Pの変動幅が所定値よりも大きい場合に、弁体21aが破損している旨の判定を行うようにしてもよい。このときの所定値も、弁体21aの破損を適切に検出することのできる値を予め設定しておく。
Incidentally, the detected pressure P when the
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)インテークマニホールド20内に連通する連通孔25を格納部23に形成するとともに、連通孔25には圧力センサ26を接続した。よって、弁体21aが破損していない状態で開弁位置になったときには、連通孔25が弁体21aによって塞がれるため、圧力センサ26にて検出される検出圧Pは、インテークマニホールド20内の吸気圧と比べて高くなり、これにより検出圧Pの変動幅もインテークマニホールド20内の吸気圧の変動幅と比較して小さくなる。一方、弁体21aが破損している状態で開弁位置になったときには、連通孔25がインテークマニホールド20内に露出した状態になるため、圧力センサ26にて検出される検出圧Pは、インテークマニホールド20内の吸気圧と同等になり、これにより検出圧Pの変動幅もインテークマニホールド20内の吸気圧の変動幅と同等になる。このように弁体21aが破損していない状態と破損している状態とでは、弁体21aが開弁位置にあるときに検出される検出圧Pの値や変動幅が異なるようになる。そこで、弁体21aが開弁位置とされたときに圧力センサ26にて検出される検出圧Pに基づいて弁体21aの破損を検出するようにした。そのため、樹脂材料製の弁体21aの破損を検出することができる。
In the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A
(第2の実施形態)
次に、本発明にかかる内燃機関の吸気制御装置を具体化した第2の実施形態について、図5を参照して説明する。なお、以下に説明する第2の実施形態では、既に説明した第1の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which the intake control device for an internal combustion engine according to the present invention is embodied will be described with reference to FIG. In the second embodiment described below, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the redundant description thereof is omitted or simplified.
図5(a)に示すように、本実施形態における弁体21aも、第1の実施形態における弁体21aと基本的には同一のものであって、樹脂材料製であり、略矩形の板状に形成されている。
As shown in FIG. 5 (a), the
弁体21aにあって連通孔25と対向する位置を囲む部位には、シール部材31が配設されている。シール部材31は、図5(b)に示すように、平断面視すると円状をしているとともに、中央部には連通孔25よりも僅かに大きい孔31aが形成されている。シール部材31は、弁体21aが開弁位置になっている状態において、弁体21aと連通孔25の開口部周辺との間をシールするようになっている。
A
したがって、第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果(1)と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
(2)開弁位置での弁体21aと連通孔25の開口部との間に隙間があると、弁体21a破損時と非破損時(破損していない状態)とにおける検出圧Pの変化が小さくなり、弁体21aの破損を検出する際の判定精度が低下するおそれがある。この点、本実施形態では、弁体21aにあって連通孔25と対向する位置を囲む部位に、弁体21aが開弁位置になった状態において同弁体21aと上記連通孔25の開口部周辺との間をシールするシール部材31を配設した。よって、開弁位置での弁体21aと連通孔25の開口部周辺との間の気密性がシール部材31によって高められるため、弁体21a破損時と非破損時とにおける検出圧Pの変化が明確に現れるようになり、弁体21aの破損を検出する際の判定精度が向上するようになる。
Therefore, according to the second embodiment, in addition to the same effect as the effect (1) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(2) If there is a gap between the
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第1の実施形態において、吸気流制御弁21の弁体21aは、略矩形の板状のものであり、いわゆるバタフライ式のバルブであったが、この他のバルブ、例えばロータリ式のバルブであってもよい。その一例を図6に示す。この図6に示すように、インテークマニホールド20内には、吸気流制御弁としての樹脂材料製のロータリーバルブ41が配設されている。ロータリーバルブ41は円筒状であるとともに、インテークマニホールド20の壁面に形成される格納部42に対応して配置されている。格納部42には上述したような連通孔25が形成されており、この連通孔25には圧力センサ26が接続されている。ロータリーバルブ41は、ロータリーバルブ41の周方向(図6に示す矢印Rの方向)へ回転可能であり、図6に示す開弁位置と、図6において二点鎖線で示す閉弁位置との間で変位する。このような構成における内燃機関の吸気制御装置においても、ロータリーバルブ41が破損してその一部が欠損した場合、ロータリーバルブ41が開弁位置となっている状態では連通孔25がインテークマニホールド20内に露出するようになるため、第1の実施形態の効果(1)と同様の効果を得ることができる。
In addition, you may change each said embodiment as follows.
In the first embodiment, the
○ 第1の実施形態においては、弁体21aの先端部21bと対向する部位に連通孔25を形成したが、格納部23における連通孔25の形成部位は、そうした部位に限定されるものでなく、適宜変更することができる。ただし、その形成部位の変更に際しては、破損した弁体21aが開弁位置になっている状態において、連通孔25がインテークマニホールド20内に露出される部位に形成する必要がある。よって、連通孔25は、格納部23において、弁体21aが破損して欠けてしまう可能性の高い部分と対向する位置に形成するのが好ましい。
In 1st Embodiment, although the communicating
○ 第2の実施形態において、シール部材31を、格納部23にあって連通孔25を囲む部位に配設してもよい。
○ 吸気流制御弁21はタンブル流を形成するために設けられていたが、スワール流を形成するために設けられるものでもよい。
In the second embodiment, the
The intake
12…吸気通路を構成する吸気ポート、20…吸気通路を構成するインテークマニホールド、21…吸気流制御弁、21a…弁体、23,42…格納部、25…連通孔、26…圧力センサ、41…吸気流制御弁としてのロータリーバルブ、E…エンジン本体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Intake port which comprises an intake passage, 20 ... Intake manifold which comprises an intake passage, 21 ... Intake flow control valve, 21a ... Valve body, 23, 42 ... Storage part, 25 ... Communication hole, 26 ... Pressure sensor, 41 ... Rotary valve as intake flow control valve, E ... Engine body.
Claims (1)
前記吸気通路の壁面には、前記弁体が開弁位置とされたときの当該弁体を格納する格納部が形成されており、同格納部にあって前記弁体が開弁位置とされたときの当該弁体と対向する部位には前記吸気通路内に連通された連通孔が形成されており、同連通孔には圧力センサが接続されており、
前記弁体が前記開弁位置とされたときに前記圧力センサにて検出される検出圧に基づいて前記弁体の破損を検出することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。 Deflection of intake air flow is provided between an open position for increasing the flow passage cross-sectional area of the intake passage and a closed position for reducing the flow cross-sectional area of the intake passage. An intake control device for an internal combustion engine including an intake flow control valve having a valve body made of a resin material for controlling the degree,
The wall surface of the intake passage is formed with a storage portion that stores the valve body when the valve body is in the valve open position, and the valve body is in the valve opening position in the storage portion. A communication hole communicating with the intake passage is formed in a portion facing the valve body at the time, and a pressure sensor is connected to the communication hole,
An intake control device for an internal combustion engine, wherein breakage of the valve body is detected based on a detected pressure detected by the pressure sensor when the valve body is in the valve open position.
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