JP2023154256A - Intake system of internal combustion engine - Google Patents
Intake system of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023154256A JP2023154256A JP2022063467A JP2022063467A JP2023154256A JP 2023154256 A JP2023154256 A JP 2023154256A JP 2022063467 A JP2022063467 A JP 2022063467A JP 2022063467 A JP2022063467 A JP 2022063467A JP 2023154256 A JP2023154256 A JP 2023154256A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- internal combustion
- combustion engine
- cam
- intake
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 143
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 48
- 210000001331 nose Anatomy 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
本開示は、内燃機関の吸気システムに関する。 The present disclosure relates to an intake system for an internal combustion engine.
従来から、エンジンバルブの作動特性を変えることによりエンジン(内燃機関)の動作特性を可変にする吸気システムが知られている(特許文献1参照)。 BACKGROUND ART Intake systems that change the operating characteristics of an engine (internal combustion engine) by changing the operating characteristics of engine valves have been known (see Patent Document 1).
ところで、従来から知られている吸気システムの場合、エンジンバルブの作動特性を可変にするための構成が複雑になる傾向にある。このため、吸気システム、延いては吸気システムが搭載された車両のコストが嵩んでしまう可能性がある。 By the way, in the case of conventionally known intake systems, the configuration for making the operating characteristics of engine valves variable tends to be complicated. For this reason, the cost of the intake system and, by extension, the vehicle equipped with the intake system may increase.
本開示は、内燃機関の動作特性を可変とすることができる内燃機関の吸気システムを低コストで提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an intake system for an internal combustion engine that can make the operating characteristics of the internal combustion engine variable at low cost.
本開示に係る内燃機関の吸気システムは、
内燃機関の燃焼室のスワールポートに設けられた第一吸気弁と、
燃焼室のタンブルポートに設けられ、開状態の時間が第一吸気弁の開状態の時間よりも長く設定された第二吸気弁と、
タンブルポートに接続されたタンブル吸気路に設けられた調整弁と、を備え、
調整弁の閉状態において、燃焼室に高スワール比のスワール流を発生させ、且つ、オットーサイクルを実現し、
調整弁の開状態において、燃焼室のスワール流のスワール比を下げつつ、ミラーサイクルを実現する。
An intake system for an internal combustion engine according to the present disclosure includes:
A first intake valve provided in a swirl port of a combustion chamber of an internal combustion engine;
a second intake valve that is provided at a tumble port of the combustion chamber and whose open state time is set longer than the open state time of the first intake valve;
A regulating valve provided in the tumble intake passage connected to the tumble port,
When the regulating valve is closed, a swirl flow with a high swirl ratio is generated in the combustion chamber, and an Otto cycle is realized.
When the regulating valve is open, the mirror cycle is realized while lowering the swirl ratio of the swirl flow in the combustion chamber.
本開示によれば、内燃機関の動作特性を可変とすることができる内燃機関の吸気システムを低コストで提供できる。 According to the present disclosure, an intake system for an internal combustion engine that can make the operating characteristics of the internal combustion engine variable can be provided at low cost.
以下、本開示に係る実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments according to the present disclosure will be described below based on the drawings.
<実施形態>
図1に、本開示の実施形態に係る内燃機関1の構成を示す。内燃機関1は、例えば、トラック等の車両に搭載されるディーゼルエンジンである。
<Embodiment>
FIG. 1 shows the configuration of an
内燃機関1のシリンダブロック11には、複数のシリンダ12が設けられている。尚、図1では、一つのシリンダ12のみが示されている。
A
シリンダ12には、ピストン13が設けられている。ピストン13は、クランク軸(不図示)にコンロッド14を介して連結されている。ピストン13は、クランク軸の回転に応じてシリンダ12内を上下方向に移動する。
The
シリンダ12は、シリンダ12の内面とピストン13の上面とにより画定される燃焼室120を有する。燃焼室120は、吸気ポートであるスワールポート121及びタンブルポート122と、少なくとも1個(本実施形態の場合、2個)の排気ポート30、31(図5~図7参照)と、を有する。
スワールポート121には、スワール吸気路17が接続されている。又、タンブルポート122には、タンブル吸気路18が接続されている。スワール吸気路17及びタンブル吸気路18は、例えば、シリンダヘッド15に形成された吸気路と所謂インテークマニホールドに設けられた吸気路とを含む。
A
スワール吸気路17を通りスワールポート121から燃焼室120に流入する空気は、燃焼室120内に高スワール比のスワール流を発生させる。
Air flowing into the
換言すれば、スワール吸気路17は、燃焼室120内で高スワール比のスワール流を発生させるための空気を、燃焼室120に供給できるような構成(形状及びスワールポート121に対する角度等)を有する。
In other words, the
尚、スワール比とは、ピストン13が1往復する間のスワール流の回転数を意味する。例えば、ピストン13が1往復する間のスワール流の回転数が2回転であれば、スワール比は2である。
Note that the swirl ratio means the number of rotations of the swirl flow during one reciprocation of the
又、タンブル吸気路18を通りタンブルポート122から燃焼室120に流入する空気は、燃焼室120内に高タンブル比のタンブル流を発生させる。
Furthermore, the air flowing into the
換言すれば、タンブル吸気路18は、燃焼室120内で高タンブル比のタンブル流を発生させるための空気を、燃焼室120に供給できるような構成(形状及びタンブルポート122に対する角度等)を有する。
In other words, the
尚、タンブル比とは、ピストン13が1往復する間のタンブル流の回転数を意味する。例えば、ピストン13が1往復する間のタンブル流の回転数が2回転であれば、タンブル比は2である。
Note that the tumble ratio means the number of rotations of the tumble flow during one reciprocation of the
シリンダブロック11の上部を覆うシリンダヘッド15には、シリンダ12毎に、インジェクタ16、吸気システム2、及び排気システム3が設けられている。
A
インジェクタ16は、例えばピエゾ式のインジェクタであり、着火用の燃料である軽油をシリンダ12内に噴射する。インジェクタ16からの軽油の噴射は、後述の制御部27によって制御される。
The
次に、吸気システム2の構成について説明する。吸気システム2は、シリンダ12の燃焼室120に、吸気を供給するためのシステムである。吸気システム2は、シリンダ12毎に設けられている。以下、一つのシリンダ12に対応する吸気システム2の構成について説明する。
Next, the configuration of the
吸気システム2は、第一吸気弁20、第二吸気弁21、調整弁22、カムシャフト23、第一カム24、第二カム25、過給機26、及び制御部27を有する。
The
第一吸気弁20は、シリンダ12の燃焼室120のスワールポート121に設けられている。第一吸気弁20は、スワールポート121を開閉するための弁である。
The
第一吸気弁20は、後述の第一カム24の回転に応じて、軸方向に移動することにより、開状態と閉状態とを取り得る。第一吸気弁20の開状態において、スワールポート121が開く。第一吸気弁20の閉状態において、スワールポート121が閉じる。
The
第一吸気弁20は、開状態の時間が第一所定時間となるように構成されている。第一所定時間は、後述の第一カム24の形状に基づいて設定される時間である。又、第一吸気弁20が完全に閉じるタイミングは、ピストン13が下死点に到達するタイミングと同じ又はほぼ同じである。
The
第二吸気弁21は、シリンダ12の燃焼室120のタンブルポート122に設けられている。第二吸気弁21は、タンブルポート122を開閉するための弁である。
The
第二吸気弁21は、後述の第二カム25の回転に応じて、軸方向に移動することにより、開状態と閉状態とを取り得る。第二吸気弁21の開状態において、タンブルポート122が開く。第二吸気弁21の閉状態において、タンブルポート122が閉じる。
The
第二吸気弁21は、開状態の時間が第二所定時間となるように構成されている。第二所定時間は、後述の第二カム25の形状に基づいて設定される時間である。本実施形態の場合、第二所定時間は、第一所定時間よりも長い。又、第二吸気弁21が完全に閉じるタイミングは、ピストン13が下死点に到達してから所定時間経過後である。
The
調整弁22は、開度を調整可能な電磁弁であって、タンブル吸気路18に設けられている。調整弁22の動作は、後述の制御部27により制御される。調整弁22は、開度がゼロの閉状態と、開度がゼロより大きい開状態とを取り得る。又、調整弁22の開度が最大の状態を、全開状態と称する。
The regulating
調整弁22が閉状態の場合、第二吸気弁21の状態にかかわらず、タンブルポート122から燃焼室120に吸気が供給されることはない。
When the regulating
一方、調整弁22が開状態の場合、第二吸気弁21の開状態において、タンブルポート122から燃焼室120に吸気が供給される。この際、タンブルポート122から燃焼室120に供給される吸気の量は、調整弁22の開度により調整される。
On the other hand, when the regulating
カムシャフト23は、シリンダヘッド15に支持されている。カムシャフト23は、回転可能であり、規制機構(不図示)により軸方向の移動が規制されている。カムシャフト23は、クランクシャフト(不図示)の回転に基づいて回転する。
第一カム24は、第一吸気弁20を開閉させるためのカムである。第一カム24は、カムシャフト23に固定されている。つまり、本実施形態の場合、第一カム24は、カムシャフト23とともに回転可能であり、且つ、軸方向に移動しない。よって、第一吸気弁20の作動特性(開閉のタイミング及び開き量等)は、変化しない。
The
第一カム24のカム面240は、第一吸気弁20の上端部に当接している。尚、第一カムは、第一吸気弁を開閉させることができれば、第一吸気弁に直接当接していなくてもよい。例えば、第一カムは、他の部材(例えば、ロッカーアーム)を介して、第一吸気弁を開閉させてもよい。
The
本実施形態の場合、第一カム24は、カム面240の形状に基づいて、第一吸気弁20の開閉のタイミング、開き量(リフト量)、及び開状態の時間等を規定している。本実施形態の場合、第一カム24は、第一カム24の長径D1(カムの高さ)と短径d1(カムの幅)との差に基づいて、第一吸気弁20の開き量(リフト量)を第一開き量に規定している。
In the case of the present embodiment, the
又、第一カム24は、カム面240におけるカムノーズ241の形状に基づいて、第一吸気弁20の開状態の時間を、第一所定時間に規定している。
Further, the
第二カム25は、第二吸気弁21を開閉させるためのカムである。第二カム25は、カムシャフト23に固定されている。つまり、第二カム25は、カムシャフト23とともに回転可能であり、且つ、軸方向に移動しない。よって、第二吸気弁21の作動特性(開閉のタイミング及び開き量等)は、変化しない。
The
第二カム25のカム面250は、第二吸気弁21の上端部に当接している。尚、第二カムは、第二吸気弁を開閉させることができれば、第二吸気弁に直接当接していなくてもよい。例えば、第二カムは、他の部材(例えば、ロッカーアーム)を介して、第二吸気弁を開閉させてもよい。
The
本実施形態の場合、第二カム25は、カム面250の形状に基づいて、第二吸気弁21の開閉のタイミング、開き量(リフト量)、及び開状態の時間等を規定している。
In the case of the present embodiment, the
第二カム25は、第二カム25の長径D2(カムの高さ)と短径d2(カムの幅)との差に基づいて、第二吸気弁21の開き量(リフト量)を第二開き量に規定している。
The
又、第二カム25は、カム面250におけるカムノーズ251の形状に基づいて、第二吸気弁21の開状態の時間を第二所定時間に規定している。
Further, the
本実施形態の場合、第一吸気弁20の開き量(リフト量)である第一開き量と、第二吸気弁21の開き量(リフト量)である第二開き量とは、等しい。つまり、図2~図4に示すように、第一カム24の長径D1(カムの高さ)と短径d1(カムの幅)との差と、第二カム25の長径D2(カムの高さ)と短径d2(カムの幅)との差とは等しい。
In the case of this embodiment, the first opening amount, which is the opening amount (lift amount) of the
又、第二吸気弁21の開状態の時間である第二所定時間は、第一吸気弁20の開状態の時間である第一所定時間よりも長い。
Further, the second predetermined time, which is the time during which the
ここで、図4は、第一カム24(第一吸気弁20)及び第二カム25(第二吸気弁21)に関する、クランク角とリフト量(開き量)との関係を示す線図である。図4における実線は、第一カム24(第一吸気弁20)に関する、クランク角とリフト量(開き量)との関係を示している。又、図4における点線は、第二カム25(第二吸気弁21)に関する、クランク角とリフト量(開き量)との関係を示している。 Here, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the crank angle and the lift amount (opening amount) regarding the first cam 24 (first intake valve 20) and the second cam 25 (second intake valve 21). . The solid line in FIG. 4 shows the relationship between the crank angle and the lift amount (opening amount) regarding the first cam 24 (first intake valve 20). Further, the dotted line in FIG. 4 indicates the relationship between the crank angle and the lift amount (opening amount) regarding the second cam 25 (second intake valve 21).
図4から、第二カム25(第二吸気弁21)のリフト量(開き量)が最大となるクランク角の範囲(つまり、時間)が、第一カム24(第一吸気弁20)のリフト量(開き量)が最大となるクランク角の範囲(つまり、時間)よりも長いことが分かる。 From FIG. 4, the crank angle range (that is, time) at which the lift amount (opening amount) of the second cam 25 (second intake valve 21) is maximum is the It can be seen that the amount (amount of opening) is longer than the range of crank angles (that is, the time) at which the amount (amount of opening) is maximum.
上述のような第二所定時間と第一所定時間との関係を規定するために、本実施形態の場合、第一カム24のプロフィール(具体的には、カムノーズ241の形状)と、第二カム25のプロフィール(具体的には、カムノーズ251の形状)とを、図2及び図3に示すように異ならせている。
In order to define the relationship between the second predetermined time and the first predetermined time as described above, in the case of this embodiment, the profile of the first cam 24 (specifically, the shape of the cam nose 241) and the second cam The profile of the cam nose 25 (specifically, the shape of the cam nose 251) is different from that of the
尚、第一カム24と第二カム25とは、カムノーズ241、251の中心点が互いにカムシャフト23の周方向において同位相となる状態で、カムシャフト23に支持されている。
The
又、過給機26は、後述の制御部27の制御下で、圧縮空気を燃焼室120に供給する。過給機26は、例えば、所謂ターボチャージャ又はスーパーチャージャ等の従来から知られている過給機であってよい。又、過給機26は、電動の過給機であってもよい。
Further, the
制御部27は、吸気システム2を含む車両に搭載されている電子デバイス等の動作を制御する。制御部27は、例えば、車両に搭載されたECU(Electronic Control Unit)等の電子制御装置である。
The
本実施形態の場合、制御部27は、内燃機関1の運転状況に応じて、調整弁22の開閉を制御する。又、制御部27は、過給機26の動作を制御する。制御部27の動作については、後述の吸気システム2の動作説明において説明する。
In the case of this embodiment, the
以下、図8及び図9を参照しつつ、吸気システム2の動作を説明する。本実施形態に係る吸気システム2は、上述のように、内燃機関1の燃焼室120のスワールポート121に設けられた第一吸気弁20と、燃焼室120のタンブルポート122に設けられ、開状態の時間(第二所定時間)が第一吸気弁20の開状態の時間(第一所定時間)よりも長く設定された第二吸気弁21と、タンブルポート122に接続されたタンブル吸気路18に設けられた調整弁22と、を備えている。
The operation of the
そして、制御部27は、内燃機関1の運転状況に応じて、調整弁22の開閉を制御する。具体的には、制御部27は、調整弁22を閉状態とすることにより、燃焼室120に高スワール比のスワール流を発生させ、且つ、オットーサイクルを実現する。又、制御部27は、調整弁22を開状態とすることにより、燃焼室120のスワール流のスワール比を下げつつ、ミラーサイクルを実現する。
The
図8は、吸気システム2の動作を説明するためのフローチャートである。吸気システム2の動作は、例えば、内燃機関1の始動により始まり、内燃機関1の停止により終わる。図9は、内燃機関1の運転状況と吸気システム2の状態との関係を説明するための線図である。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the
又、図9には、内燃機関1の回転数及び内燃機関1のトルクに対応する内燃機関1の3つの負荷領域が示されている。
Further, FIG. 9 shows three load regions of the
具体的には、図9において、右下がりの斜線が付された領域は、内燃機関1の負荷が低い領域である低負荷領域R1を示している。又、図9において、左下がりの斜線が付された領域は、内燃機関1の負荷が高い領域である高負荷領域R3を示している。又、図9において、斜格子が付された領域は、内燃機関1の負荷が低負荷領域R1より高く高負荷領域R3より低い領域である中負荷領域R2を示している。
Specifically, in FIG. 9, a region with diagonal lines downward to the right indicates a low load region R1 in which the load on the
以上のように、図9は、内燃機関の回転数及び内燃機関のトルクに基づいて決定される内燃機関の運転状況(負荷状況)と、予め設定された負荷領域(低負荷領域R1、中負荷領域R2、及び高負荷領域R3)との関係を示す図でもある。 As described above, FIG. 9 shows the operating status (load status) of the internal combustion engine determined based on the rotational speed of the internal combustion engine and the torque of the internal combustion engine, and the preset load ranges (low load range R1, medium load range R1, It is also a diagram showing the relationship between the region R2 and the high load region R3.
制御部27は、図9に示される情報を予めマップ(以下、「負荷領域マップ」と称する。)として記憶している。つまり、制御部27は、負荷領域マップを参照することで、図9から読み取ることができる種々の情報を取得可能である。
The
尚、内燃機関の低負荷領域、中負荷領域、及び後負荷領域は、例えば、車種毎に予め設定される領域であって、図9の場合に限定されるものではない。例えば、低負荷領域と中負荷領域とは、内燃機関の排気ガス中のスモーク濃度に基づいて実験的に設定されてよい。又、中負荷領域と後負荷領域とは、内燃機関の体積効率に基づいて実験的に設定されてよい。 Note that the low load area, medium load area, and afterload area of the internal combustion engine are, for example, areas that are preset for each vehicle type, and are not limited to the case shown in FIG. For example, the low load region and the medium load region may be determined experimentally based on the smoke concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine. Further, the medium load region and the afterload region may be set experimentally based on the volumetric efficiency of the internal combustion engine.
制御部27は、内燃機関1の運転状況が、低負荷領域、中負荷領域、及び後負荷領域のうちの何れかの領域に属しているかを判定し、当該判定の結果に応じて、調整弁22の状態を変える。
The
以下、図8を参照しつつ、吸気システム2の動作の一例について説明する。図8に示される動作の主体は、制御部27である。以下、図8において制御部27が実行する制御の総称を、吸気制御と称する。
Hereinafter, an example of the operation of the
尚、図8に示すフローチャートは、吸気システム2の動作の一例を示すものである。説明の便宜上、図8において、吸気システム2の動作の一部は省略されている。よって、吸気システム2の動作は、図8に示される動作に限定されるものではない。
Note that the flowchart shown in FIG. 8 shows an example of the operation of the
具体的には、図8のステップS101において、制御部27は、内燃機関1の運転状況が低負荷領域R1に該当するか否かを判定する。制御部27は、内燃機関1の回転数及び内燃機関1のトルクを取得する。次に、制御部27は、取得した内燃機関1の回転数及び内燃機関1のトルクに基づいて、内燃機関1の運転状況を取得する。そして、制御部27は、予め記憶した負荷領域マップに基づいて、取得した内燃機関1の運転状況が、低負荷領域R1に属するか否かを判定する。
Specifically, in step S101 of FIG. 8, the
制御部27は、内燃機関1の運転状況が低負荷領域R1に該当する場合(図8のステップS101においてYES)、制御処理をステップS102に進める。低負荷領域R1に属する内燃機関1の運転状況は、第一状況に相当する。一方、制御部27は、内燃機関1の運転状況が低負荷領域R1に該当しない場合(図8のステップS101においてNO)、制御処理をステップS103に進める。
If the operating condition of the
図8のステップS102において、制御部27は、調整弁22を閉状態(全閉状態)とする。図8のステップS102において、既に調整弁22が閉状態の場合には、制御部27は、調整弁22の閉状態を維持する。
In step S102 of FIG. 8, the
図8のステップS102において、調整弁22が開状態の場合には、制御部27は、調整弁22を閉じて閉状態とする。その後、制御部27は、制御処理を終了した後、吸気制御をステップS101から繰り返す。
In step S102 of FIG. 8, when the regulating
図8のステップS102において、調整弁22が閉状態となると、吸気システム2は、図5に示す状態(低負荷対応状態とも称する。)となる。
In step S102 of FIG. 8, when the regulating
吸気システム2の低負荷対応状態において、スワールポート121から燃焼室120に吸気が供給される。一方、吸気システム2の低負荷対応状態において、タンブルポート122から燃焼室120に吸気が供給されない。つまり、燃焼室120には、スワールポート121及びタンブルポート122のうちのスワールポート121のみから吸気が供給される。
When the
この結果、燃焼室120には、高スワール比のスワール流が発生する。又、第一吸気弁20が完全に閉じるタイミングは、ピストン13が下死点に到達するタイミングと同じ又はほぼ同じであるため、吸気システム2の低負荷対応状態において、内燃機関1では、所謂オットーサイクルが実現される。
As a result, a swirl flow with a high swirl ratio is generated in the
本実施形態の吸気システム2は、吸気システム2の低負荷対応状態において、燃焼室120に高スワール比のスワール流を発生させることができるため、内燃機関1の排気性能を向上できる(つまり、スモーク濃度を下げることができる)とともに燃費性能を向上できる。
The
図8のステップS103において、制御部27は、内燃機関1の運転状況が中負荷領域R2に該当するか否かを判定する。当該判定の手順は、ステップS101における判定の手順とほぼ同様である。
In step S103 of FIG. 8, the
制御部27は、内燃機関1の運転状況が中負荷領域R2に該当する場合(図8のステップS103においてYES)、制御処理をステップS104に進める。中負荷領域R2に属する内燃機関1の運転状況は、第二状況に相当する。一方、制御部27は、内燃機関1の運転状況が中負荷領域R2に該当しない場合(図8のステップS103においてNO)、制御処理をステップS107に進める。
If the operating condition of the
図8のステップS104において、制御部27は、調整弁22の開度を調整する。その後、制御部27は、制御処理を、ステップS105に進める。
In step S104 in FIG. 8, the
図8のステップS104において、調整弁22が閉状態の場合には、制御部27は、調整弁22を開いて開状態としつつ、調整弁22の開度を調整する。
In step S104 of FIG. 8, when the regulating
又、図8のステップS104において、既に調整弁22が開状態の場合には、制御部27は、調整弁22の開度を調整する。
Further, in step S104 of FIG. 8, if the regulating
図8のステップS104において、制御部27は、内燃機関1の燃費及び排気性能が最適となるように、調整弁22の開度を調整する。制御部27は、予め記憶した制御マップに基づいて、内燃機関1の燃費及び排気性能が最適となる調整弁22開度を、調整弁22に設定する。
In step S104 in FIG. 8, the
制御マップは、内燃機関1の運転状況(内燃機関の回転数及び内燃機関のトルク)と、燃費及び排気性能が最適となるような調整弁22の開度との関係を、実験的に求めることにより得られたものである。
The control map is obtained by experimentally determining the relationship between the operating condition of the internal combustion engine 1 (rotational speed of the internal combustion engine and the torque of the internal combustion engine) and the opening degree of the regulating
図8のステップS104において、調整弁22の開度が調整されると、吸気システム2は、例えば、図6に示す状態(中負荷対応状態とも称する。)となる。図6において、調整弁22は、開状態である。
When the opening degree of the regulating
吸気システム2の中負荷対応状態において、スワールポート121から燃焼室120に吸気が供給される。又、吸気システム2の中負荷対応状態において、タンブルポート122から燃焼室120に、調整弁22の開度に応じた量の吸気が供給される。つまり、吸気システム2の中負荷対応状態において、燃焼室120には、スワールポート121及びタンブルポート122の両方から吸気が供給される。
When the
この結果、スワールポート121から燃焼室120に流入される吸気とタンブルポート122から燃焼室120に流入する吸気とが干渉して、燃焼室120のスワール流のスワール比が、低負荷対応状態における燃焼室120のスワール流のスワール比よりも小さくなる。
As a result, the intake air flowing into the
又、第一吸気弁20が完全に閉じるタイミングは、ピストン13が下死点に到達するタイミングと同じ又はほぼ同じであるが、第二吸気弁21が完全に閉じるタイミングは、ピストン13が下死点に到達してから所定時間経過後であるため、吸気システム2の中負荷対応状態において、内燃機関1では、所謂ミラーサイクルが実現される。ミラーサイクルの度合いは、調整弁22の開度に応じて決定される。この結果、本実施形態に係る吸気システム2は、吸気システム2の中負荷対応状態における燃費性能を向上できる。
Further, the timing at which the
図8のステップS105において、制御部27は、過給機26を使用するか否かを判定する。制御部27は、内燃機関1の燃費性能等の観点で、過給機26を使用するか否かを判定してよい。換言すれば、制御部27は、過給機26を使用することで、内燃機関1の燃費性能が向上するようの状況だった場合に、過給機26を使用すると判定する。
In step S105 of FIG. 8, the
制御部27は、過給機26を使用する場合(図8のステップS105においてYES)、制御処理をステップS106に進める。一方、制御部27は、過給機26を使用しない場合(図8のステップS105においてNO)、制御処理を終了した後、吸気制御をステップS101から繰り返す。
When using the supercharger 26 (YES in step S105 in FIG. 8), the
図8のステップS106において、制御部27は、過給機26を動作させて過給する。過給機26から供給される圧縮空気は、タンブル吸気路18と通り、タンブルポート122から燃焼室120に供給される。
In step S106 of FIG. 8, the
過給機により圧縮空気が燃焼室120に供給されることにより、内燃機関1の体積効率が上がるため、内燃機関1の燃費性能が向上する。
By supplying compressed air to the
図8のステップS107において、制御部27は、調整弁22の開度を最大開度に設定して、調整弁22を全開状態とする。その後、制御部27は、制御処理を、ステップS108に進める。
In step S107 of FIG. 8, the
尚、図8のステップS103とステップS107との間で、内燃機関1の運転状況が高負荷領域R3に該当するか否かを判定する制御処理を実行してもよい。
Note that between step S103 and step S107 in FIG. 8, a control process may be executed to determine whether the operating condition of the
但し、実用的な運転領域である実用運転領域R4(図9において点線で囲まれた領域)において、内燃機関1の運転状況が低負荷領域R1及び中負荷領域R2に属していなければ、内燃機関1の運転状況は高負荷領域R3に属する。このため、内燃機関1の運転状況が高負荷領域R3に該当するか否かを判定する制御処理は実行しなくてもよい。尚、高負荷領域R3に属する内燃機関1の運転状況は、第三状況に相当する。
However, if the operating condition of the
図8のステップS107において、調整弁22が全開状態となると、吸気システム2は、図7に示す状態(高負荷対応状態とも称する。)となる。
In step S107 of FIG. 8, when the regulating
図8のステップS108において、制御部27は、過給機26を動作させて過給する。過給機26から供給される圧縮空気は、タンブル吸気路18と通り、タンブルポート122から燃焼室120に供給される。
In step S108 of FIG. 8, the
吸気システム2の高負荷対応状態において、スワールポート121及びタンブルポート122の両方から燃焼室120に吸気が供給される。
When the
この結果、スワールポート121から燃焼室120に流入される吸気とタンブルポート122から燃焼室120に流入する吸気とが干渉して、燃焼室120のスワール流のスワール比が、低負荷対応状態及び中負荷対応状態における燃焼室120のスワール流のスワール比よりも小さくなる。尚、調整弁22の開度が高くなるほど、燃焼室120のスワール流のスワール比は小さくなる。
As a result, the intake air flowing into the
又、吸気システム2の中負荷対応状態と同様に、吸気システム2の高負荷対応状態において、内燃機関1では、所謂ミラーサイクルが実現される。吸気システム2の高負荷対応状態において、調整弁22は最大開度で開いているため、ミラーサイクルの度合いも最大となる。
Furthermore, in the same manner as in the medium-load compatible state of the
ミラーサイクルが実現されている状況では、内燃機関1の圧縮工程において燃焼室120の吸気の一部が、タンブルポート122から吸気側に戻ってしまい、燃焼室120の吸気量が減ってしまう可能性がある。
In a situation where the Miller cycle is realized, part of the intake air in the
これに対して、本実施形態の吸気システム2は、吸気システム2の高負荷対応状態において、過給機26による過給を実行する。この結果、吸気システム2の高負荷対応状態において、燃焼室120における必要な吸気量を確保できるため、内燃機関1の燃費性能を向上できる。
In contrast, the
(本実施形態の作用・効果)
上述のような本実施形態に係る吸気システム2の場合、運転状況に応じて調整弁22の状態を調整するといった簡易な構成を採用することにより、上述のように内燃機関の動作特性を所望の状態に変えることができる。この結果、本実施形態によれば、内燃機関の動作特性を可変とすることができる内燃機関の吸気システムを低コストで提供できる。その他、本実施形態に係る吸気システム2の作用・効果は、既述の通りである。
(Actions and effects of this embodiment)
In the case of the
本開示に係る内燃機関の吸気システムは、種々の内燃機関に適用できる。 The intake system for an internal combustion engine according to the present disclosure can be applied to various internal combustion engines.
1 内燃機関
11 シリンダブロック
12 シリンダ
120 燃焼室
121 スワールポート
122 タンブルポート
13 ピストン
14 コンロッド
15 シリンダヘッド
16 インジェクタ
17 スワール吸気路
18 タンブル吸気路
2 吸気システム
20 第一吸気弁
21 第二吸気弁
22 調整弁
23 カムシャフト
24 第一カム
240 カム面
241 カムノーズ
25 第二カム
250 カム面
251 カムノーズ
26 過給機
27 制御部
3 排気システム
30、31 排気ポート
R1 低負荷領域
R2 中負荷領域
R3 高負荷領域
R4 実用運転領域
1
Claims (5)
前記燃焼室のタンブルポートに設けられ、開状態の時間が前記第一吸気弁の開状態の時間よりも長く設定された第二吸気弁と、
前記タンブルポートに接続されたタンブル吸気路に設けられた調整弁と、を備え、
前記調整弁の閉状態において、前記燃焼室に高スワール比のスワール流を発生させ、且つ、オットーサイクルを実現し、
前記調整弁の開状態において、前記燃焼室のスワール流のスワール比を下げつつ、ミラーサイクルを実現する、
内燃機関の吸気システム。 A first intake valve provided in a swirl port of a combustion chamber of an internal combustion engine;
a second intake valve that is provided at a tumble port of the combustion chamber, and whose open state time is set longer than the open state time of the first intake valve;
a regulating valve provided in the tumble intake passage connected to the tumble port,
generating a swirl flow with a high swirl ratio in the combustion chamber when the regulating valve is closed, and realizing an Otto cycle;
A mirror cycle is realized while lowering the swirl ratio of the swirl flow in the combustion chamber when the adjustment valve is in an open state.
Internal combustion engine intake system.
前記第二吸気弁を開閉し、プロフィールが前記第一カムと異なる第二カムと、
回転可能であり、軸方向への移動が規制され、前記第一カム及び前記第二カムを支持するカムシャフトと、を更に備え、
前記第二カムにより前記第二吸気弁が開かれている時間が、前記第一カムにより前記第一吸気弁が開かれている時間よりも長い、請求項1に記載の内燃機関の吸気システム。 a first cam that opens and closes the first intake valve;
a second cam that opens and closes the second intake valve and has a different profile from the first cam;
further comprising a camshaft which is rotatable, whose movement in the axial direction is restricted, and which supports the first cam and the second cam;
The intake system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the time period during which the second intake valve is opened by the second cam is longer than the time period during which the first intake valve is opened by the first cam.
前記制御部は、
前記内燃機関の運転状況が第一状況に該当する場合に、前記調整弁を閉状とし、
前記内燃機関の運転状況が第二状況に該当する場合に、前記内燃機関の運転状況に応じて前記調整弁の開度を調整し、
前記内燃機関の運転状況が第三状況に該当する場合に、前記調整弁を全開状態とする、
請求項1に記載の内燃機関の吸気システム。 further comprising a control unit that controls opening and closing of the regulating valve according to operating conditions of the internal combustion engine,
The control unit includes:
closing the regulating valve when the operating condition of the internal combustion engine corresponds to a first condition;
when the operating situation of the internal combustion engine corresponds to a second situation, adjusting the opening degree of the regulating valve according to the operating situation of the internal combustion engine;
When the operating state of the internal combustion engine corresponds to a third situation, the regulating valve is fully opened;
An intake system for an internal combustion engine according to claim 1.
The intake system for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the control unit controls the supercharger to send compressed air to the combustion chamber when the regulating valve is in an open state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022063467A JP2023154256A (en) | 2022-04-06 | 2022-04-06 | Intake system of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022063467A JP2023154256A (en) | 2022-04-06 | 2022-04-06 | Intake system of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023154256A true JP2023154256A (en) | 2023-10-19 |
Family
ID=88372580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022063467A Pending JP2023154256A (en) | 2022-04-06 | 2022-04-06 | Intake system of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023154256A (en) |
-
2022
- 2022-04-06 JP JP2022063467A patent/JP2023154256A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4124224B2 (en) | Control device for four-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine | |
KR100879486B1 (en) | Engine | |
US7856958B2 (en) | Piston for internal combustion engine, and internal combustion engine using the piston | |
JP6011477B2 (en) | Engine control device | |
US20030213449A1 (en) | System and method for controlling engine operation | |
KR20090013007A (en) | Engine with variable valve driving mechanism | |
KR20060051868A (en) | Engine | |
JP2013532797A (en) | Internal combustion engine and method of operating the same | |
EP2728139B1 (en) | Six-cycle engine | |
JP5116465B2 (en) | Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine implementing the method | |
US20130104840A1 (en) | Internal combustion engine operable in homogeneous-charge compression mode | |
WO2014208137A1 (en) | Engine control device | |
US11898448B2 (en) | Hydrogen-powered opposed-piston engine | |
US8418663B2 (en) | Cam actuation mechanism with application to a variable-compression internal-combustion engine | |
JP2023154256A (en) | Intake system of internal combustion engine | |
JP2006307658A (en) | 2-stroke engine | |
JP4400421B2 (en) | Control method for dual injection internal combustion engine | |
US20170298841A1 (en) | Diesel engine and method for operating a diesel engine | |
CN114941592A (en) | Internal combustion engine | |
JP4591300B2 (en) | 4-cycle spark ignition engine | |
JP2001059431A (en) | Cylinder injection type internal combustion engine | |
JP6870350B2 (en) | Internal combustion engine control device | |
JP2006257999A (en) | Internal combustion engine | |
Haas et al. | Get ready for the combustion Strategies of tomorrow | |
JP6252167B2 (en) | Control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220926 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230509 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20231031 |