JP2021124093A - Suction system for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの吸気装置に関する。 The present invention relates to an engine intake system.
従来のエンジンの吸気装置として特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1には、吸気マニホールドにおいてガス噴射弁の噴射部(ガス燃料噴射位置)よりも上流側に、吸気マニホールド内の吸気通路の開口面積を調整する気流制御弁が設けられている。また、特許文献1には、気流制御弁を閉じることにより吸気通路内でガス燃料と空気との混合が促進されて均質混合気が生成されることが記載されている。 As an intake device for a conventional engine, the one described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 provides an airflow control valve for adjusting the opening area of the intake passage in the intake manifold on the upstream side of the injection portion (gas fuel injection position) of the gas injection valve in the intake manifold. Further, Patent Document 1 describes that closing the airflow control valve promotes mixing of gas fuel and air in the intake passage to generate a homogeneous air-fuel mixture.
しかしながら、特許文献1に記載のエンジンの吸気装置にあっては、ガス噴射弁の上流側に配置された気流制御弁により吸気通路が狭められて圧損が生じるため、体積効率が低下する。体積効率の低下は、特にエンジンの高負荷運転時にエンジンの出力の低下等を引き起こしてしまうという問題があった。 However, in the intake device of the engine described in Patent Document 1, the air flow control valve arranged on the upstream side of the gas injection valve narrows the intake passage and causes pressure loss, so that the volumetric efficiency is lowered. There is a problem that the decrease in volumetric efficiency causes a decrease in engine output, especially during high-load operation of the engine.
本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、体積効率の低下を抑えることができ、ガス燃料の均質性を向上させることができるエンジンの吸気装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine intake device capable of suppressing a decrease in volumetric efficiency and improving the homogeneity of gas fuel. Is to be.
本発明は、シリンダヘッドの表面に開口する1つの流路からなる上流部と、燃焼室に連通する2つの流路からなる下流部と、前記上流部と前記下流部の間で二股に分岐する分岐部と、を有する吸気ポートと、前記上流部に配置され前記分岐部に向けてガス燃料を噴射するガスインジェクタと、を備えるエンジンの吸気装置であって、前記ガスインジェクタと前記分岐部との間に、円錐状の傘状部と、前記傘状部の開き角を変化させるシャフト部と、を有する傘形状弁が設けられ、前記シャフト部は、前記ガスインジェクタの噴射方向に沿って延び、前記傘状部は、前記ガスインジェクタから噴射されたガス燃料と衝突してガス燃料を拡散させ、かつ、前記傘状部の開き角が大きいほど前記傘状部の前記シャフト部の軸方向に垂直な平面への垂直投影面積が大きくなる位置と姿勢で配置されていることを特徴とする。 The present invention bifurcates between an upstream portion consisting of one flow path opening on the surface of the cylinder head, a downstream portion consisting of two flow paths communicating with the combustion chamber, and the upstream portion and the downstream portion. An intake device for an engine including an intake port having a branch portion, a gas injector arranged in the upstream portion and injecting gas fuel toward the branch portion, and the gas injector and the branch portion. An umbrella-shaped valve having a conical umbrella-shaped portion and a shaft portion that changes the opening angle of the umbrella-shaped portion is provided between them, and the shaft portion extends along the injection direction of the gas injector. The umbrella-shaped portion collides with the gas fuel injected from the gas injector to diffuse the gas fuel, and the larger the opening angle of the umbrella-shaped portion, the more perpendicular to the axial direction of the shaft portion of the umbrella-shaped portion. It is characterized in that it is arranged in a position and orientation in which the vertical projection area on a plane becomes large.
このように上記の本発明によれば、体積効率の低下を抑えることができ、ガス燃料の均質性を向上させることができるエンジンの吸気装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an engine intake device capable of suppressing a decrease in volumetric efficiency and improving the homogeneity of gas fuel.
本発明の一実施の形態に係るエンジンの吸気装置は、シリンダヘッドの表面に開口する1つの流路からなる上流部と、燃焼室に連通する2つの流路からなる下流部と、上流部と下流部の間で二股に分岐する分岐部と、を有する吸気ポートと、上流部に配置され分岐部に向けてガス燃料を噴射するガスインジェクタと、を備えるエンジンの吸気装置であって、ガスインジェクタと分岐部との間に、円錐状の傘状部と、傘状部の開き角を変化させるシャフト部と、を有する傘形状弁が設けられ、シャフト部は、ガスインジェクタの噴射方向に沿って延び、傘状部は、ガスインジェクタから噴射されたガス燃料と衝突してガス燃料を拡散させ、かつ、傘状部の開き角が大きいほど傘状部のシャフト部の軸方向に垂直な平面への垂直投影面積が大きくなる位置と姿勢で配置されていることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るエンジンの吸気装置は、体積効率の低下を抑えることができ、ガス燃料の均質性を向上させることができる。 The intake device of the engine according to the embodiment of the present invention includes an upstream portion consisting of one flow path opening on the surface of the cylinder head, a downstream portion consisting of two flow paths communicating with the combustion chamber, and an upstream portion. An intake device for an engine including an intake port having a bifurcated branch portion between downstream portions and a gas injector arranged in the upstream portion and injecting gas fuel toward the branch portion. An umbrella-shaped valve having a conical umbrella-shaped portion and a shaft portion that changes the opening angle of the umbrella-shaped portion is provided between the and the branch portion, and the shaft portion is provided along the injection direction of the gas injector. The umbrella-shaped portion extends and collides with the gas fuel injected from the gas injector to diffuse the gas fuel, and the larger the opening angle of the umbrella-shaped portion, the more the flat surface perpendicular to the axial direction of the shaft portion of the umbrella-shaped portion. It is characterized in that it is arranged at a position and a posture in which the vertical projection area of is large. Thereby, the intake device of the engine according to the embodiment of the present invention can suppress the decrease in volumetric efficiency and can improve the homogeneity of the gas fuel.
以下、本発明の一実施例に係るエンジンの吸気装置について、図面を用いて説明する。図1から図5は、本発明の一実施例に係るエンジンの吸気装置を示す図である。図1から図5において、上下前後左右方向は、車両に設置された状態のエンジンの上下前後左右方向とし、前後方向に対して直交する方向が左右方向、エンジンの高さ方向が上下方向である。 Hereinafter, the intake device of the engine according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 5 are views showing an intake device of an engine according to an embodiment of the present invention. In FIGS. 1 to 5, the up-down, front-back, left-right directions are the up-down, front-back, left-right directions of the engine installed in the vehicle, the direction orthogonal to the front-back direction is the left-right direction, and the height direction of the engine is the up-down direction. ..
まず、構成を説明する。図1(A)、図1(B)、図1(C)において、エンジン1はシリンダヘッド2を備えている。シリンダヘッド2には、燃料と空気の混合気を燃焼させる燃焼室7と、この燃焼室7に混合気を導入する吸気ポート10と、が設けられている。また、シリンダヘッド2には、図示しない排気ポートが設けられており、排気ポートは、混合気の燃焼後の排気ガスを燃焼室7から取り入れてシリンダヘッド2の外部に排出する。
First, the configuration will be described. In FIGS. 1 (A), 1 (B), and 1 (C), the engine 1 includes a
吸気ポート10は、シリンダヘッド2の表面に開口する1つの流路からなる上流部11と、燃焼室7に連通する2つの流路からなる下流部12と、上流部11と下流部12の間で二股に分岐する分岐部13とを有している。
The
吸気ポート10の2つの下流部12には、液体燃料インジェクタ30が設けられており、液体燃料インジェクタ30は、下流部12に液体燃料(本実施例ではガソリン)を噴射する。
吸気ポート10の上流部11にはガスインジェクタ31が設けられており、ガスインジェクタ31は、分岐部13に向けてガス燃料を噴射する。
A
ガスインジェクタ31と分岐部13との間には傘形状弁40が設けられている。
An umbrella-
図2において、傘形状弁40は、円錐状の傘状部42と、傘状部42の開き角を変化させるろくろ44と、このろくろ44が移動するシャフト部43と、を有している。シャフト部43は、ガスインジェクタ31の噴射方向に沿って延びている。
In FIG. 2, the umbrella-
また、傘状部42の形状を保持するように傘状部42に複数設けられた親骨41と、この親骨41の継ぎ目46とろくろ44とを連結する受け骨45とを有している。複数の親骨41は、シャフト部43の一端部に連結されている。このように、傘形状弁40は、雨傘等の傘と同様に構成されている。
Further, it has a
傘形状弁40において、シャフト部43上をろくろ44が移動すると、ろくろ44と連結された受け骨45が親骨41の角度を変化させ、傘状部42の開き角αが変化する。
In the umbrella-
傘状部42は、ガスインジェクタ31から噴射されたガス燃料と衝突してガス燃料を拡散させる位置と姿勢で配置されている。また、傘状部42は、傘状部42の開き角αが大きいほど傘状部42のシャフト部43の軸方向に垂直な平面への垂直投影面積が大きくなる位置と姿勢で配置されている。ここで、傘状部42の垂直投影面積とは、言い換えれば、シャフト部43の軸線方向に沿ってみたときの傘状部42の面積である。
The umbrella-
本実施例では、吸気ポート10において、分岐部13で二股に分岐した下流部12のそれぞれに対して吸気量が均等になるように、傘状部42は、下流部12の一方側の形状と他方側の形状が等しくなるように形成されている。詳しくは、傘状部42は、シャフト部43を通りシャフト部43の軸方向に平行な面に対して面対称に形成されている。
In this embodiment, in the
本実施例の傘形状弁40は、傘状部42の開き角αを小さくしたときのシャフト部43の軸方向の寸法を、従来の回転式の弁の寸法よりも小さくすることができる。このため、ガスインジェクタ31に対する傘形状弁40の接近の度合いを小さくできる。これにより、傘形状弁40が吸気の流れに与える影響を抑えることができる。
In the umbrella-
本実施例では、傘形状弁40が分岐部13の壁の上流側の近傍に配置されている。吸気ポート10の分岐部13の上流側の近傍は、上流部11の下流端の部位であり、この部位に傘形状弁40が設けられている。このため、流動渦の形成が最小限に抑えられ、体積効率の低下を抑えることができる。また、傘形状弁40の取り付けを容易にすることができる。
In this embodiment, the umbrella-
図3において、エンジン1は、制御装置50とアクチュエータ54とを備えている。アクチュエータ54は、シャフト部43の上ろくろ44の位置を変化させるように作動する。制御装置50には、吸気量を計測するエアフローセンサ51からの信号と、インジェクタパルス信号52と、エンジン回転数53とが入力される。制御装置50は、これらの信号に基づいてアクチュエータ54を作動させ、傘形状弁40の傘状部42の開き角αを調整する。
In FIG. 3, the engine 1 includes a
制御装置50は、図示しないCPU、RAM、ROM等を備えており、ROMに格納されたプログラムをRAMを利用してCPUが実行することにより制御動作を行うようになっている。
The
次に、制御装置50による制御動作を説明する。図4において、制御装置50は、入力信号に基づいてエンジン1の負荷の度合いを決定する(ステップS1)。
Next, the control operation by the
次いで、制御装置50は、図5の制御マップを参照し、負荷の度合いとエンジン回転数とに基づいて傘状部42の開き角αを決定する(ステップS2)。図5の制御マップにおいて、エンジン回転数と負荷とがともに小さい領域では開き角αを大きくし、エンジン回転数と負荷とがともに大きい領域では開き角αを小さくすることが定められている。
Next, the
次いで、制御装置50は、開き角αに応じてろくろ44の位置を決定し(ステップS3)、決定したろくろ44の位置となるようにアクチュエータ54を駆動する(ステップS4)。
Next, the
制御装置50は、ステップS1からステップS5を繰り返し実行することにより、エンジン1の負荷とエンジン回転数とに応じて傘形状弁40の傘状部42の開き角αを制御する。制御装置50は、エンジン1の負荷が小さいとき(低負荷時)は、開き角αが大きくなるように制御を行い(図1(C)参照)、エンジン1の負荷が大きいとき(高負荷時)は、開き角αが小さくなるように制御を行う(図1(A)参照)。また、制御装置50は、エンジン1の負荷が低負荷時よりも大きく高負荷時よりも小さいときは、低負荷時の開き角αと高負荷時の開き角αの間の開き角αとなるように制御を行う(図1(B)参照)。
The
以上説明したように、エンジン1の吸気装置において、ガスインジェクタ31と分岐部13との間に、円錐状の傘状部42と、傘状部42の開き角αを変化させるろくろ44が移動するシャフト部43と、を有する傘形状弁40が設けられている。シャフト部43は、ガスインジェクタ31の噴射方向に沿って延びている。また、傘状部42は、ガスインジェクタ31から噴射されたガス燃料と衝突してガス燃料を拡散させ、かつ、傘状部42の開き角αが大きいほど傘状部42のシャフト部43の軸方向に垂直な平面への垂直投影面積が大きくなる位置と姿勢で配置されている。
As described above, in the intake device of the engine 1, a conical umbrella-shaped
この構成により、傘状部42の開き角αを小さくすることにより、体積効率の低下を抑制できる。また、傘状部42の開き角αを大きくすることにより、ガス燃料が傘状部42に衝突して拡散するので、ガス燃料の均質性を向上させることができる。
With this configuration, the decrease in volumetric efficiency can be suppressed by reducing the opening angle α of the umbrella-shaped
この結果、体積効率の低下を抑えることができ、ガス燃料の均質性を向上させることができるエンジンの吸気装置を提供することができる。 As a result, it is possible to provide an engine intake device capable of suppressing a decrease in volumetric efficiency and improving the homogeneity of the gas fuel.
また、エンジン1の吸気装置は、傘状部42の開き角αを制御する制御装置50を有し、制御装置50は、エンジン1の高負荷領域では低負荷領域よりも傘状部42の開き角αを小さくするように制御する。
Further, the intake device of the engine 1 has a
この構成により、エンジンの高負荷領域では、傘状部42の開き角αを小さくすることにより、体積効率の低下を抑制できる。
With this configuration, in the high load region of the engine, the decrease in volumetric efficiency can be suppressed by reducing the opening angle α of the umbrella-shaped
また、エンジンの低負荷領域では、傘状部42の開き角αを大きくすることにより、ガス燃料の均質性を向上させることができる。
Further, in the low load region of the engine, the homogeneity of the gas fuel can be improved by increasing the opening angle α of the umbrella-shaped
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 Although the embodiments of the present invention have been disclosed, it is clear that some skilled in the art can make changes without departing from the scope of the present invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
1...エンジン、2...シリンダヘッド、7...燃焼室、10...吸気ポート、11...上流部、12...下流部、13...分岐部、31...ガスインジェクタ、40...傘形状弁、42...傘状部、43...シャフト部、50...制御装置 1 ... engine, 2 ... cylinder head, 7 ... combustion chamber, 10 ... intake port, 11 ... upstream part, 12 ... downstream part, 13 ... branch part, 31. .. Gas injector, 40 ... Umbrella-shaped valve, 42 ... Umbrella-shaped part, 43 ... Shaft part, 50 ... Control device
Claims (2)
前記上流部に配置され前記分岐部に向けてガス燃料を噴射するガスインジェクタと、を備えるエンジンの吸気装置であって、
前記ガスインジェクタと前記分岐部との間に、円錐状の傘状部と、前記傘状部の開き角を変化させるシャフト部と、を有する傘形状弁が設けられ、
前記シャフト部は、前記ガスインジェクタの噴射方向に沿って延び、
前記傘状部は、前記ガスインジェクタから噴射されたガス燃料と衝突してガス燃料を拡散させ、かつ、前記傘状部の開き角が大きいほど前記傘状部の前記シャフト部の軸方向に垂直な平面への垂直投影面積が大きくなる位置と姿勢で配置されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。 An upstream portion consisting of one flow path that opens on the surface of the cylinder head, a downstream portion consisting of two flow paths communicating with the combustion chamber, and a bifurcated branch portion between the upstream portion and the downstream portion. With an intake port,
An intake device for an engine including a gas injector arranged in the upstream portion and injecting gas fuel toward the branch portion.
An umbrella-shaped valve having a conical umbrella-shaped portion and a shaft portion that changes the opening angle of the umbrella-shaped portion is provided between the gas injector and the branch portion.
The shaft portion extends along the injection direction of the gas injector and extends.
The umbrella-shaped portion collides with the gas fuel injected from the gas injector to diffuse the gas fuel, and the larger the opening angle of the umbrella-shaped portion is, the more perpendicular to the axial direction of the shaft portion of the umbrella-shaped portion. An engine intake device characterized in that it is arranged in a position and orientation in which the vertical projection area on a flat surface becomes large.
前記制御装置は、前記エンジンの高負荷領域では低負荷領域よりも前記傘状部の開き角を小さくするように制御することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの吸気装置。 It has a control device that controls the opening angle of the umbrella-shaped portion, and has
The intake device for an engine according to claim 1, wherein the control device is controlled so that the opening angle of the umbrella-shaped portion is smaller in the high load region of the engine than in the low load region.
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