JP3747586B2

JP3747586B2 - Intake control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3747586B2
Application number: JP23274797A
Authority: JP
Inventors: 達也河北; 仲高木; 達明中西
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: JPH1162596A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃焼室へ吸入される空気の流通を制御するための内燃機関の吸気制御装置に係り、詳しくは吸気制御装置内での空気の流通の円滑化の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気行程においては、ピストンの往復運動によって発生した負圧波が吸気通路内を伝播して、大気開放端にて反射し、正圧波となって吸気バルブに戻ってくる。この波が共振することによって、吸気通路内の空気が脈動しながら燃焼室内へ吸入される。内燃機関の出力向上を図るためには、この燃焼室への空気の吸入の効率を向上させ、燃料と空気との混合ガスを燃焼室内に多量に充填することが望ましい。そのため、例えば特開昭６３−１１１２２４公報に開示されるように、吸気通路を流れる空気の脈動を利用して、燃焼室への空気の吸入効率を向上させる方法が講じられている。すなわち、脈動している空気の流れ（以降、脈動流という）には圧力が高い部分と低い部分とが交互に生じている。そして、空気の圧力の高い部分が燃焼室の近傍に位置した時に吸気バルブを開くことにより、吸気通路から燃焼室へ効率良く空気を吸入させることができる。なお、一般に、吸気通路に生じる圧力の高い部分と低い部分との間隔は、吸気管長，径等により決定されるため、内燃機関の回転速度が変化すると吸気通路は効率良く空気を吸入できる領域と効率の悪い領域に分かれる。
【０００３】
そして今日では、内燃機関の全回転速度域において燃焼室への空気の吸入効率を向上させるために、上述したような脈動流の特性（以降、脈動効果という）を考慮した吸気制御が行われている。すなわち、内燃機関の回転速度等に合わせて、脈動流が生じる吸気通路の長さ（以降、有効吸気管長という）を変更することが可能な吸気制御が提案され、実用化されている。
【０００４】
上記の吸気制御の具体的方法について図１２及び図１３にしたがって説明する。図１２は吸気制御装置１０１の略断面図を示し、図１３は同吸気制御装置１０１における燃焼室へ取り込まれる空気の経路（以降、吸気経路という）を示す概略図である。
【０００５】
まず、吸気制御装置１０１の構成について説明する。
車両（図示略）に設けられた空気取り入れ口（図示略）から取り込まれた空気は、エアクリーナ２７へ導かれる。エアクリーナ２７に接続された吸気通路２６は、２本の吸気通路２６ａ，２６ｂに分岐され、その下流でサージタンク２５に接続されている。サージタンク２５の内部は隔壁４１によって２つのサージ室２５ａ，２５ｂに仕切られている。両サージ室２５ａ，２５ｂには、エンジンの左右バンクに各３本ずつの合計６本の燃焼室１６へ連通されたインテークマニホールド２３がそれぞれ接続されている。したがって、吸気経路は、両吸気通路２６ａ，２６ｂの２つに分岐された後、サージタンク２５で６つに分岐されている。
【０００６】
一方、両吸気通路２６ａ，２６ｂの間には、同両吸気通路２６ａ，２６ｂ同士を連通するように連通路５１が設けられている。連通路５１は、両吸気通路２６ａ，２６ｂと直交する方向へ延びるように設けられており、その長手方向中央部には両吸気通路２６ａ，２６ｂ同士を連通又は遮断するための第１開閉弁４２が設けられている。また、サージタンク２５の隔壁４１には、サージ室２５ａ，２５ｂを連通又は遮断するための第２開閉弁４４が設けられている。
【０００７】
両吸気通路２６ａ，２６ｂにおける連通路５１の上流側にはスロットルバルブ２８が設けられており、両スロットルバルブ２８は同期して開閉するようになっている。
【０００８】
このように、外部から取り込まれ、エアクリーナ２７を通過した空気は吸気通路２６を通り、両吸気通路２６ａ，２６ｂへ分岐される。それぞれに分岐した空気はサージタンク２５に流れ込み、さらにインテークマニホールド２３により各燃焼室１６へ導かれる。この際、各弁４２，４４が開閉されることにより、燃焼室１６までの有効吸気管長が変更される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した構成の吸気制御装置１０１において、連通路５１は両吸気通路２６ａ，２６ｂに対して直交する方向に設けられている。そのため、両吸気通路２６ａ，２６ｂ内を流れる空気がこの直交した連通路５１へ分岐する際に吸気通路２６の内壁に沿って吸気乱流を生じていた。そして、この吸気乱流の発生によって、脈動効果が低下し、燃焼室１６への吸気効率が低下することがあった。
【００１０】
また、連通路５１に設けられた第１開閉弁４２を開放し、両吸気通路２６ａ，２６ｂ間の空気の圧力差を打ち消して連通路５１を大気開放端とすることにより、有効吸気管長を変化させていた。しかし、第１開閉弁４２の径が小さいため、空気の流通に対して抵抗となり、両吸気通路２６ａ，２６ｂ間の空気の流通が十分行われなかった。そのため、内燃機関の回転速度の変化に応じて有効吸気管長を変化させても、燃焼室１６に空気が十分に吸入されなかった。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、２本の吸気通路間をつなぐ連通路内の円滑な空気の流通を行い、また、単位時間当たりに連通路を流通できる空気の流通量を多くすることによって、燃焼室への吸気効率をより向上させることのできる内燃機関の吸気制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、内燃機関の複数の燃焼室の一群に接続する第１の吸気通路と、他群に接続する第２の吸気通路とを並列に備え、前記第１の吸気通路と第２の吸気通路とを途中で接続する接続ポートを開閉弁により開閉して前記内燃機関における有効気管長を変更する内燃機関の吸気制御装置において、前記接続ポートよりも上流の前記第１の吸気通路における第１の上流部と前記接続ポートよりも上流の前記第２の吸気通路における第２の上流部とを前記接続ポートに鋭角につなぐとともに、前記第１の上流部および前記第２の上流部における流路断面の一部は前記接続ポートと交差するように指向することをその要旨とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置において、前記接続ポートの通過断面積を前記上流部の通過断面積よりも大きくしたことをその要旨とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図にしたがって説明する。なお、第１実施形態において、図１２及び図１３に示した従来の形態と同じ構成部材については符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。
【００１５】
例として、Ｖ型６気筒エンジンに接続された吸気制御装置１を図１から図３に示し、その構造及び動作について説明する。図１は第１実施形態の吸気制御装置１の略断面図、図２は同吸気制御装置１における吸気経路を示す概略図、図３はエンジン及び吸気制御装置１の略断面図である。
【００１６】
図３に示されるように、吸気制御装置１が設けられたエンジンはＶ字状に形成されたシリンダブロック１１を備え、シリンダブロック１１には６つのピストン（図３には２つのみ図示）１２が往復移動可能に設けられている。各ピストン１２はコンロッド１３を介して内燃機関の出力軸であるクランクシャフト１４に連結されている。ピストン１２の往復運動がコンロッド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換されるようになっている。
【００１７】
シリンダブロック１１の両上端には、シリンダヘッド１５が取り付けられている。そして、各ピストン１２の上端と各シリンダヘッド１５との間には燃焼室１６が形成されており、各シリンダヘッド１５には各燃焼室１６と連通する吸気ポート１７及び排気ポート１８が設けられている。各吸気ポート１７には吸気バルブ１９が設けられ、各排気ポート１８には排気バルブ２０が設けられている。
【００１８】
各シリンダヘッド１５には、回転可能に支持された吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が平行に設けられている。両カムシャフト２１，２２は、タイミングベルト（図示略）を介してクランクシャフト１４に連結されている。
【００１９】
クランクシャフト１４の回転力はタイミングベルトを介して両カムシャフト２１，２２に伝達され、それら両カムシャフト２１，２２が回転することによって、吸気バルブ１９及び排気バルブ２０が開閉駆動される。吸気ポート１７と燃焼室１６とは開閉駆動される吸気バルブ１９によって連通又は遮断される。また、排気ポート１８と燃焼室１６とは開閉駆動される排気バルブ２０によって連通又は遮断される。吸気ポート１７には吸気制御装置１のインテークマニホールド２３が接続されている。
【００２０】
吸気制御装置１は、インテークマニホールド２３，サージタンク２５，吸気通路２６，エアクリーナ２７，スロットルバルブ２８を備えている。インテークマニホールド２３の上流端はサージタンク２５に接続され、サージタンク２５には吸気通路２６を介してエアクリーナ２７が接続されている。インテークマニホールド２３，サージタンク２５及び吸気通路２６内は、吸気経路となっている。また、排気ポート１８にはエグゾーストマニホールド２４が接続されている。排気ポート１８及びエグゾーストマニホールド２４の内部は、排気経路となっている。
【００２１】
吸気通路２６内にはスロットルバルブ２８が設けられている。スロットルバルブ２８はアクセル操作に基づき、その開度が変化する。スロットルバルブ２８の開度を変化させることによって、燃焼室１６内へ吸入される空気の量が調整されるようになっている。また、吸気ポート１７には燃焼室１６へ向かって燃料を噴射するための燃料噴射弁３０が設けられている。この燃料噴射弁３０は、空気が吸気経路を通って燃焼室１６へ吸入される時に、燃焼室１６へ向けて燃料を噴射し、燃料及び空気から成る混合ガスを生成するようになっている。更に、シリンダヘッド１５には、燃焼室１６へ吸入された混合ガスに点火するための点火プラグ３１が設けられ、この点火プラグ３１はディストリビュータ３２に電気的に接続されている。
【００２２】
次に、上記のように構成されたエンジンへ送られる空気を制御する吸気制御装置１の構成について図にしたがって説明する。
図１及び図２で示されるように、吸気通路２６は、エアクリーナ２７の下流で第１の吸気通路２６ａ及び第２の吸気通路２６ｂの２本に分岐している。両吸気通路２６ａ，２６ｂ内には、同期して開閉するスロットルバルブ２８が設けられている。第１の吸気通路２６ａ及び第２の吸気通路２６ｂはスロットルバルブ２８の下流側から単一の隔壁４１によって隔てられており、隔壁４１には接続ポート４１ａが形成されている。接続ポート４１ａは第１の吸気通路２６ａと第２の吸気通路２６ｂとをつないでいる。隔壁４１には接続ポート４１ａを開閉するための第１開閉弁４２が設けられている。
【００２３】
図４は接続ポート４１ａの拡大断面図である。
第１の吸気通路２６ａと第２の吸気通路２６ｂとはスロットルバルブ２８の設置位置から下流側に向かうにつれて徐々に接近しながら接続ポート４１ａに接続している。接続ポート４１ａより上流の吸気通路２６ａの第１の上流部２６ｃ及び吸気通路２６ｂの第２の上流部２６ｄは、接続ポート４１ａに鋭角θ１，θ２につながっている。すなわち、上流部２６ｃ，２６ｄの流路の断面の一部は、接続ポート４１ａと交差するように指向している。図４のＣ１，Ｃ２は上流部２６ｃ，２６ｄの流路の断面を表し、矢印Ｐ１，Ｐ２は断面Ｃ１，Ｃ２の指向方向を示す。
【００２４】
サージタンク２５の内部は隔壁４１によって２つのサージ室２５ａ，２５ｂに仕切られている。両サージ室２５ａ，２５ｂには、エンジンの左右バンクに各３本ずつ、合計６本の燃焼室１６へ連通されたインテークマニホールド２３がそれぞれ接続されている。したがって、吸気経路は、両吸気通路２６ａ，２６ｂの２つに分岐された後、サージタンク２５で６つに分岐されている。また、サージタンク２５内の隔壁４１には、両サージ室２５ａ，２５ｂ間を連通又は遮断するための第２開閉弁４４が設けられている。
【００２５】
図５に、同吸気制御装置１の両弁４２，４４の制御ブロック図を示す。第１開閉弁４２及び第２開閉弁４４はアクチュエータ４５，４６によって開閉作動される。アクチュエータ４５，４６はコントローラ４７によって制御され、コントローラ４７はエンジン回転速度センサ４８からの回転速度情報に基づいてアクチュエータ４５，４６の作動を制御する。
【００２６】
次に、上記のように構成された吸気制御装置１の動作について説明する。前述したように、各燃焼室１６の吸気バルブ１９が閉じる直前に高い圧力が生じるように脈動効果を利用することによって、多量の空気を各燃焼室１６へ吸入させて、内燃機関の出力を向上させることができる。
【００２７】
脈動効果は、ピストンの往復運動によって生じる空気の圧力の波の共振による脈動を利用している。そして、脈動の共振を起こして吸気経路内の空気に圧力差を生じさせるには、吸気バルブ１９の開放時期と同調する周期の脈動の波長に見合った有効吸気管長が必要である。そして、その開放の周期は内燃機関の回転速度によって変化する。
【００２８】
すなわち、内燃機関が低速回転をしている時には各吸気バルブ１９の開放の間隔の周期は長くなるため、吸気経路内の脈動の周波数を長くしなければならない。そのため、周期の長い脈動の波長に見合うように有効吸気管長を長くする必要がある。また、逆に内燃機関が高速回転をしている時には空気圧を高める間隔を短くしなければならないため、有効吸気管長も短くする必要がある。
【００２９】
以下に、上述した原理に基づいた作用を図６に具体例を示して説明する。まず、低速回転時（エンジン回転速度Ｒ１以下）における弁の開閉動作について説明する。
【００３０】
上述したように低速回転時には、有効吸気管長の長さを長くする必要がある。コントローラ４７はエンジン回転速度センサ４８からの回転速度情報に基づき、アクチュエータ４５，４６を不作動とし、第１開閉弁４２と第２開閉弁４４とが両方とも遮断される。この遮断により、各燃焼室１６から両吸気通路２６ａ，２６ｂの吸気経路が分岐される位置が大気開放端となり、有効吸気管長は長さＬ１となる。
【００３１】
逆に、高速回転時（エンジン回転速度Ｒ２以上）には有効吸気管長の長さを短くする必要がある。コントローラ４７はエンジン回転速度センサ４８からの回転速度情報に基づき、アクチュエータ４５，４６を作動させ、第１開閉弁４２と第２開閉弁４４とを両方とも開放し、両吸気通路２６ａ，２６ｂが連通される。すると、サージタンク２５内の圧力差がなくなるため、有効吸気管長は各燃焼室１６からサージタンク２５までの長さＬ３となる。
【００３２】
そして、中速回転時（エンジン回転速度Ｒ１〜Ｒ２の範囲）には、コントローラ４７はエンジン回転速度センサ４８からの回転速度情報に基づき、アクチュエータ４５のみを作動する。したがって、第１開閉弁４２を開放するとともに第２開閉弁４４を遮断する。すると、両吸気通路２６ａ，２６ｂ間の圧力差は接続ポート４１ａによって打ち消されるため、有効吸気管長は燃焼室１６から接続ポート４１ａまでの長さＬ２となる。
【００３３】
図７のグラフはエンジンの回転速度と出力トルクとの関係を示す作用結果である。曲線Ｅは第１実施形態の場合を表し、曲線Ｄは従来の場合を表す。
グラフに示されるように、中速回転時の場合、すなわち第１開閉弁４２が大気開放端となる場合には、トルクが向上している。
【００３４】
このように、内燃機関が低速回転から高速回転になるほど、周期が短くなる脈動流の周波数に対応して、有効吸気管長を順次Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と短くする。このようにすれば、脈動流の周期変化に対応して有効吸気管長を適切に変更することにより、内燃機関の全回転域において各燃焼室１６の各吸気バルブ１９の開放時期に合わせて空気圧を高めることができ、内燃機関の吸気効率を向上させることができる。
【００３５】
次に、上記のように構成された第１実施形態の吸気制御装置の効果について説明する。
・両吸気通路２６ａ，２６ｂは接続ポート４１ａを介して鋭角に連通されている。このため、脈動の妨げとなるデッドボリュームが少なくなり、脈動の減衰を防ぐことができる。また、第１開閉弁４２が閉じているときには、吸気通路２６の内壁に沿った空気の流れを円滑に流すことができ、同弁４２が開いているときには、隣り合う両吸気通路２６ａ，２６ｂ内の空気を円滑に流通させることができる。したがって、吸気乱流が低減され、脈動効果が妨げられることなく吸気に利用でき、燃焼室１６への吸入空気量を増やすことによって、内燃機関の吸気効率を向上させることができる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図にしたがって説明する。図８は第２実施形態の吸気制御装置２の略断面図、図９は同吸気制御装置２における吸気経路を示す概略図である。
【００３７】
第２実施形態では、両吸気通路２６ａ，２６ｂを連通させる連通路５１に大口径第１開閉弁５２が設けられている。大口径第１開閉弁５２は、両吸気通路２６ａ，２６ｂの断面積よりも大きく作られており、コントローラ４７によって制御されたアクチュエータ４５により開閉作動される。なお、他の構成については従来の吸気制御装置１０１と同じため、符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。
【００３８】
次に、上記のように構成された第２実施形態の吸気制御装置２の動作について説明する。第１実施形態における第１開閉弁４２及び第２開閉弁４４と同様に内燃機関が低速回転時には大口径第１開閉弁５２及び第２開閉弁４４がアクチュエータ４５，４６によって閉鎖され、両吸気通路２６ａ，２６ｂは遮断される。中速回転時には大口径第１開閉弁５２が開放され、第２開閉弁４４が遮断される。そして、高速回転時には両弁４４，５２は開放される。
【００３９】
次に、上記のように構成された第２実施形態の吸気制御装置の効果について説明する。
・大口径第１開閉弁５２の面積を両吸気通路２６ａ，２６ｂの断面積よりも大きくした。これにより、一度に多くの空気を大口径第１開閉弁５２に流通させることができるため、燃焼室１６からの圧力波を減衰させることなく、連通路５１を大気開放端とすることができる。したがって、脈動効果を十分引き出すことができ、内燃機関の全回転域において迅速に吸気効率を向上させることができる。
【００４０】
なお、上述した第１及び第２実施形態の各吸気制御装置は以下のように変更してもよく、その場合でも同様の作用及び効果を得ることができる。
・上記各実施形態では、接続ポート４１ａ又は大口径第１開閉弁５２のいずれかを設けたが、図１０及び図１１に示されるように、両方とも設けてもよい。この場合、吸気効率を更に向上させることができる。
【００４１】
・上記各実施形態では、２個の開閉弁４２（５２），４４を設けたが、同開閉弁４２（５２），４４は１個または３個以上であってもよい。１個にすれば構成を簡略化でき、３個にすれば内燃機関の回転速度に応じてより細かな対応が可能になる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、第１及び第２の吸気通路を接続ポートに鋭角につないだ。この結果、第１及び第２の吸気通路の空気の流れを吸気乱流を生じさせることなく、円滑に流通させることができる。
【００４３】
請求項２に記載の発明によれば、接続ポートの通過断面積を第１及び第２の各吸気通路の断面積より大きくした。この結果、燃焼室へ吸入される空気の吸気抵抗が減り、吸気脈動を大きくでき、ひいては吸入空気量を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における吸気制御装置の略断面図。
【図２】第１実施形態における吸気経路を示す概略図。
【図３】内燃機関及び吸気制御装置の略断面図。
【図４】接続ポート拡大断面図。
【図５】第１実施形態における制御ブロック図。
【図６】吸気経路距離を示す概略図。
【図７】第１実施形態による効果の比較グラフ。
【図８】第２実施形態における吸気制御装置の略断面図。
【図９】第２実施形態における吸気経路を示す概略図。
【図１０】他の実施形態における吸気制御装置の略断面図。
【図１１】他の実施形態における吸気経路を示す概略図。
【図１２】従来の吸気制御装置の略断面図。
【図１３】従来の吸気制御装置の吸気経路を示す概略図。
【符号の説明】
１６…燃焼室、２６ａ…第１の吸気通路、２６ｂ…第２の吸気通路、４１ａ…接続ポート、４２…第１開閉弁、４４…第２開閉弁、５２…大口径第１開閉弁。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake control device for an internal combustion engine for controlling the flow of air taken into a combustion chamber of the internal combustion engine, and more particularly to an improvement in smooth air flow in the intake control device. .
[0002]
[Prior art]
In the intake stroke of the internal combustion engine, the negative pressure wave generated by the reciprocating motion of the piston propagates through the intake passage, is reflected at the open end of the atmosphere, and returns to the intake valve as a positive pressure wave. As the waves resonate, the air in the intake passage is sucked into the combustion chamber while pulsating. In order to improve the output of the internal combustion engine, it is desirable to improve the efficiency of intake of air into the combustion chamber and to fill the combustion chamber with a large amount of mixed gas of fuel and air. Therefore, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-111224, a method for improving the efficiency of sucking air into the combustion chamber by using the pulsation of air flowing through the intake passage has been taken. That is, in the pulsating air flow (hereinafter referred to as pulsating flow), high pressure portions and low pressure portions are alternately generated. Then, by opening the intake valve when the high air pressure portion is located in the vicinity of the combustion chamber, air can be efficiently sucked from the intake passage into the combustion chamber. In general, the interval between the high pressure portion and the low pressure portion generated in the intake passage is determined by the intake pipe length, diameter, etc., so that when the rotational speed of the internal combustion engine changes, the intake passage can efficiently inhale air. Divided into inefficient areas.
[0003]
Today, in order to improve the efficiency of sucking air into the combustion chamber in the entire rotational speed range of the internal combustion engine, intake control is performed in consideration of the characteristics of the pulsating flow (hereinafter referred to as the pulsating effect) as described above. Yes. That is, intake control that can change the length of an intake passage (hereinafter referred to as an effective intake pipe length) in which a pulsating flow is generated in accordance with the rotational speed of the internal combustion engine has been proposed and put into practical use.
[0004]
A specific method of the intake control will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the intake control device 101, and FIG. 13 is a schematic diagram showing a path of air taken into the combustion chamber in the intake control device 101 (hereinafter referred to as an intake path).
[0005]
First, the configuration of the intake control device 101 will be described.
Air taken in from an air intake (not shown) provided in the vehicle (not shown) is guided to the air cleaner 27. The intake passage 26 connected to the air cleaner 27 is branched into two intake passages 26a and 26b, and is connected to the surge tank 25 downstream thereof. The inside of the surge tank 25 is divided into two surge chambers 25a and 25b by a partition wall 41. Connected to both surge chambers 25a and 25b are intake manifolds 23 communicating with a total of six combustion chambers 16, three each on the left and right banks of the engine. Therefore, the intake path is divided into two intake passages 26 a and 26 b and then is divided into six by the surge tank 25.
[0006]
On the other hand, a communication passage 51 is provided between the intake passages 26a and 26b so as to communicate the intake passages 26a and 26b. The communication passage 51 is provided so as to extend in a direction orthogonal to both the intake passages 26a and 26b, and a first on-off valve 42 for communicating or blocking both the intake passages 26a and 26b at the center in the longitudinal direction. Is provided. Further, the partition wall 41 of the surge tank 25 is provided with a second on-off valve 44 for communicating or blocking the surge chambers 25a, 25b.
[0007]
A throttle valve 28 is provided on the upstream side of the communication passage 51 in both intake passages 26a and 26b, and both throttle valves 28 open and close in synchronization.
[0008]
As described above, the air taken in from the outside and passed through the air cleaner 27 passes through the intake passage 26 and is branched into both intake passages 26a and 26b. The air branched into each flows into the surge tank 25 and is further led to each combustion chamber 16 by the intake manifold 23. At this time, the effective intake pipe length to the combustion chamber 16 is changed by opening and closing the valves 42 and 44.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the intake control device 101 having the above-described configuration, the communication passage 51 is provided in a direction orthogonal to both the intake passages 26a and 26b. For this reason, when the air flowing in both the intake passages 26 a and 26 b branches to the orthogonal communication passage 51, intake turbulent flow is generated along the inner wall of the intake passage 26. The generation of the turbulent intake air may reduce the pulsation effect and may reduce the efficiency of intake into the combustion chamber 16.
[0010]
In addition, the first on-off valve 42 provided in the communication passage 51 is opened, the air pressure difference between the two intake passages 26a and 26b is cancelled, and the communication passage 51 is opened to the atmosphere, thereby changing the effective intake pipe length. I was letting. However, since the diameter of the first on-off valve 42 is small, it becomes a resistance against the air flow, and the air flow between the intake passages 26a and 26b is not sufficiently performed. Therefore, even if the effective intake pipe length is changed according to the change in the rotational speed of the internal combustion engine, the air is not sufficiently sucked into the combustion chamber 16.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to perform smooth air flow in a communication path connecting two intake passages, and to communicate a communication path per unit time. It is an object of the present invention to provide an intake control device for an internal combustion engine that can further improve the intake efficiency into the combustion chamber by increasing the amount of air that can flow through the combustion chamber.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a first intake passage connected to a group of a plurality of combustion chambers of an internal combustion engine and a second intake passage connected to another group are provided in parallel, and the first intake passage is provided. In the intake control device for an internal combustion engine that changes the effective tracheal length in the internal combustion engine by opening and closing a connection port that connects the first intake passage and the second intake passage in the middle by an on-off valve, the first upstream of the connection port the first upstream portion and the connection port second tuna Gutotomoni the upstream portion at an acute angle to said connection port upstream of the second intake passage than the intake passage, the first upstream portion and the second The gist is that a part of the cross section of the flow path in the upstream portion of 2 is oriented so as to cross the connection port .
[0013]
請 Motomeko invention described in 2, the intake control device for an internal combustion engine according to claim 1, and its gist that the passage cross-sectional area of the connection port is larger than the cross-sectional area passage of the upstream portion.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, the same components as those in the conventional embodiment shown in FIGS. 12 and 13 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0015]
As an example, an intake control device 1 connected to a V-type 6-cylinder engine is shown in FIGS. 1 to 3, and the structure and operation thereof will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the intake control device 1 of the first embodiment, FIG. 2 is a schematic view showing an intake path in the intake control device 1, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the engine and the intake control device 1.
[0016]
As shown in FIG. 3, the engine provided with the intake control device 1 includes a cylinder block 11 formed in a V shape, and the cylinder block 11 has six pistons (only two are shown in FIG. 3) 12. Is provided so as to be reciprocally movable. Each piston 12 is connected via a connecting rod 13 to a crankshaft 14 that is an output shaft of the internal combustion engine. The reciprocating motion of the piston 12 is converted into rotation of the crankshaft 14 by the connecting rod 13.
[0017]
A cylinder head 15 is attached to both upper ends of the cylinder block 11. A combustion chamber 16 is formed between the upper end of each piston 12 and each cylinder head 15. Each cylinder head 15 is provided with an intake port 17 and an exhaust port 18 communicating with each combustion chamber 16. Yes. Each intake port 17 is provided with an intake valve 19, and each exhaust port 18 is provided with an exhaust valve 20.
[0018]
Each cylinder head 15 is provided with an intake camshaft 21 and an exhaust camshaft 22 that are rotatably supported in parallel. Both camshafts 21 and 22 are connected to the crankshaft 14 via a timing belt (not shown).
[0019]
The rotational force of the crankshaft 14 is transmitted to both the camshafts 21 and 22 via the timing belt, and the intake valve 19 and the exhaust valve 20 are driven to open and close as the camshafts 21 and 22 rotate. The intake port 17 and the combustion chamber 16 are communicated or blocked by an intake valve 19 that is driven to open and close. Further, the exhaust port 18 and the combustion chamber 16 are communicated or blocked by an exhaust valve 20 that is driven to open and close. An intake manifold 23 of the intake control device 1 is connected to the intake port 17.
[0020]
The intake control device 1 includes an intake manifold 23, a surge tank 25, an intake passage 26, an air cleaner 27, and a throttle valve 28. The upstream end of the intake manifold 23 is connected to a surge tank 25, and an air cleaner 27 is connected to the surge tank 25 via an intake passage 26. The intake manifold 23, the surge tank 25, and the intake passage 26 form an intake path. An exhaust manifold 24 is connected to the exhaust port 18. The inside of the exhaust port 18 and the exhaust manifold 24 is an exhaust path.
[0021]
A throttle valve 28 is provided in the intake passage 26. The opening degree of the throttle valve 28 changes based on the accelerator operation. The amount of air sucked into the combustion chamber 16 is adjusted by changing the opening of the throttle valve 28. The intake port 17 is provided with a fuel injection valve 30 for injecting fuel toward the combustion chamber 16. The fuel injection valve 30 is configured to inject fuel toward the combustion chamber 16 when air is sucked into the combustion chamber 16 through the intake passage and generate a mixed gas composed of fuel and air. Further, the cylinder head 15 is provided with a spark plug 31 for igniting the mixed gas sucked into the combustion chamber 16, and the spark plug 31 is electrically connected to the distributor 32.
[0022]
Next, the configuration of the intake control device 1 that controls the air sent to the engine configured as described above will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the intake passage 26 is branched downstream of the air cleaner 27 into a first intake passage 26 a and a second intake passage 26 b. A throttle valve 28 that opens and closes in synchronization is provided in both intake passages 26a and 26b. The first intake passage 26 a and the second intake passage 26 b are separated from the downstream side of the throttle valve 28 by a single partition wall 41, and a connection port 41 a is formed in the partition wall 41. The connection port 41a connects the first intake passage 26a and the second intake passage 26b. The partition wall 41 is provided with a first on-off valve 42 for opening and closing the connection port 41a.
[0023]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the connection port 41a.
The first intake passage 26a and the second intake passage 26b are connected to the connection port 41a while gradually approaching from the installation position of the throttle valve 28 toward the downstream side. The first upstream portion 26c of the intake passage 26a upstream of the connection port 41a and the second upstream portion 26d of the intake passage 26b are connected to the connection port 41a at acute angles θ1 and θ2. That is, a part of the cross section of the flow path of the upstream portions 26c and 26d is oriented so as to intersect the connection port 41a. C1 and C2 in FIG. 4 represent cross sections of the flow paths of the upstream portions 26c and 26d, and arrows P1 and P2 indicate the directivity directions of the cross sections C1 and C2.
[0024]
The inside of the surge tank 25 is divided into two surge chambers 25a and 25b by a partition wall 41. Connected to both surge chambers 25a and 25b are intake manifolds 23 communicating with a total of six combustion chambers 16, three in each of the left and right banks of the engine. Therefore, the intake path is divided into two intake passages 26 a and 26 b and then is divided into six by the surge tank 25. Further, the partition wall 41 in the surge tank 25 is provided with a second opening / closing valve 44 for communicating or blocking between the surge chambers 25a, 25b.
[0025]
FIG. 5 shows a control block diagram of both valves 42 and 44 of the intake control device 1. The first on-off valve 42 and the second on-off valve 44 are opened and closed by actuators 45 and 46. The actuators 45 and 46 are controlled by the controller 47, and the controller 47 controls the operation of the actuators 45 and 46 based on the rotational speed information from the engine rotational speed sensor 48.
[0026]
Next, the operation of the intake control device 1 configured as described above will be described. As described above, by using the pulsation effect so that a high pressure is generated immediately before the intake valve 19 of each combustion chamber 16 is closed, a large amount of air is sucked into each combustion chamber 16 to improve the output of the internal combustion engine. Can be made.
[0027]
The pulsation effect uses pulsation due to resonance of air pressure waves generated by the reciprocating motion of the piston. In order to cause a pulsation resonance to cause a pressure difference in the air in the intake passage, an effective intake pipe length corresponding to the pulsation wavelength in a cycle synchronized with the opening timing of the intake valve 19 is required. The opening cycle changes depending on the rotational speed of the internal combustion engine.
[0028]
That is, when the internal combustion engine is rotating at a low speed, the period of the interval between the opening of each intake valve 19 becomes longer, so the pulsation frequency in the intake path must be increased. Therefore, it is necessary to lengthen the effective intake pipe length so as to match the wavelength of pulsations with a long period. Conversely, when the internal combustion engine is rotating at a high speed, the interval for increasing the air pressure must be shortened, so the effective intake pipe length must also be shortened.
[0029]
Hereinafter, the operation based on the above-described principle will be described with reference to FIG. First, the opening / closing operation of the valve at the time of low speed rotation (engine speed R1 or less) will be described.
[0030]
As described above, at the time of low speed rotation, it is necessary to increase the length of the effective intake pipe length. Based on the rotational speed information from the engine rotational speed sensor 48, the controller 47 deactivates the actuators 45 and 46, and both the first on-off valve 42 and the second on-off valve 44 are shut off. By this shut-off, the position where the intake passages of the intake passages 26a, 26b are branched from each combustion chamber 16 becomes the open end of the atmosphere, and the effective intake pipe length becomes the length L1.
[0031]
On the contrary, it is necessary to shorten the length of the effective intake pipe length at the time of high speed rotation (engine speed R2 or more). Based on the rotational speed information from the engine rotational speed sensor 48, the controller 47 operates the actuators 45, 46 to open both the first on-off valve 42 and the second on-off valve 44, and the intake passages 26a, 26b communicate with each other. Is done. Then, since there is no pressure difference in the surge tank 25, the effective intake pipe length is the length L3 from each combustion chamber 16 to the surge tank 25.
[0032]
At the time of medium speed rotation (range of engine rotation speeds R1 to R2), the controller 47 operates only the actuator 45 based on the rotation speed information from the engine rotation speed sensor 48. Accordingly, the first on-off valve 42 is opened and the second on-off valve 44 is shut off. Then, since the pressure difference between the intake passages 26a and 26b is canceled by the connection port 41a, the effective intake pipe length is the length L2 from the combustion chamber 16 to the connection port 41a.
[0033]
The graph of FIG. 7 is an operation result showing the relationship between the rotational speed of the engine and the output torque. A curve E represents the case of the first embodiment, and a curve D represents a conventional case.
As shown in the graph, in the case of medium speed rotation, that is, when the first on-off valve 42 is at the atmospheric open end, the torque is improved.
[0034]
In this way, the effective intake pipe length is sequentially shortened to L1, L2, and L3 corresponding to the frequency of the pulsating flow whose cycle is shortened as the internal combustion engine is rotated from low speed to high speed. In this way, by appropriately changing the effective intake pipe length in accordance with the periodic change of the pulsating flow, the air pressure is adjusted in accordance with the opening timing of each intake valve 19 of each combustion chamber 16 in the entire rotation range of the internal combustion engine. The intake efficiency of the internal combustion engine can be improved.
[0035]
Next, the effect of the intake control device of the first embodiment configured as described above will be described.
The both intake passages 26a and 26b are communicated at an acute angle via the connection port 41a. For this reason, the dead volume that hinders the pulsation is reduced, and the attenuation of the pulsation can be prevented. Further, when the first on-off valve 42 is closed, the air flow along the inner wall of the intake passage 26 can be smoothly flowed. When the first valve 42 is open, the air flows in the adjacent intake passages 26a and 26b. The air can be circulated smoothly. Therefore, the intake turbulent flow is reduced, and the pulsation effect can be used for intake without being disturbed. By increasing the intake air amount to the combustion chamber 16, the intake efficiency of the internal combustion engine can be improved.
[0036]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the intake control device 2 of the second embodiment, and FIG. 9 is a schematic view showing an intake path in the intake control device 2.
[0037]
In the second embodiment, a large-diameter first on-off valve 52 is provided in the communication passage 51 that allows the intake passages 26a and 26b to communicate with each other. The large-diameter first opening / closing valve 52 is made larger than the cross-sectional area of both intake passages 26 a, 26 b and is opened / closed by an actuator 45 controlled by a controller 47. Since other configurations are the same as those of the conventional intake control device 101, the same reference numerals are used and detailed description thereof is omitted.
[0038]
Next, the operation of the intake control device 2 of the second embodiment configured as described above will be described. Like the first on-off valve 42 and the second on-off valve 44 in the first embodiment, when the internal combustion engine rotates at a low speed, the large-diameter first on-off valve 52 and the second on-off valve 44 are closed by the actuators 45 and 46, and both intake passages 26a and 26b are blocked. During medium speed rotation, the large-diameter first on-off valve 52 is opened, and the second on-off valve 44 is shut off. Then, both valves 44 and 52 are opened during high-speed rotation.
[0039]
Next, the effect of the intake control device of the second embodiment configured as described above will be described.
-The area of the large-diameter first on-off valve 52 is made larger than the cross-sectional area of both intake passages 26a, 26b. Thus, a large amount of air can be circulated through the large-diameter first opening / closing valve 52 at a time, so that the communication path 51 can be opened to the atmosphere without attenuating the pressure wave from the combustion chamber 16. Accordingly, the pulsation effect can be sufficiently obtained, and the intake efficiency can be quickly improved in the entire rotation range of the internal combustion engine.
[0040]
Note that the intake control devices of the first and second embodiments described above may be modified as follows, and even in that case, the same actions and effects can be obtained.
In each of the above embodiments, either the connection port 41a or the large-diameter first on-off valve 52 is provided, but both may be provided as shown in FIGS. In this case, the intake efficiency can be further improved.
[0041]
In the above embodiments, the two on-off valves 42 (52) and 44 are provided, but the number of the on-off valves 42 (52) and 44 may be one or three or more. If the number is one, the configuration can be simplified, and if the number is three, a finer response is possible according to the rotational speed of the internal combustion engine.
[0042]
【The invention's effect】
According to the invention described in claim 1, it was connected to the acute angle of the first and second intake passage to the connection port. As a result, the air flow in the first and second intake passages can be smoothly circulated without causing the intake turbulence.
[0043]
According to the invention described in claim 2 , the cross-sectional area of the connection port is made larger than the cross-sectional areas of the first and second intake passages. As a result, the intake resistance of the air sucked into the combustion chamber is reduced, the intake pulsation can be increased, and the intake air amount can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an intake control device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic view showing an intake path in the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an internal combustion engine and an intake control device.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a connection port.
FIG. 5 is a control block diagram according to the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an intake path distance.
FIG. 7 is a comparative graph of effects according to the first embodiment.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an intake control device according to a second embodiment.
FIG. 9 is a schematic view showing an intake path in the second embodiment.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an intake control device according to another embodiment.
FIG. 11 is a schematic diagram showing an intake path in another embodiment.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a conventional intake control device.
FIG. 13 is a schematic view showing an intake path of a conventional intake control device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Combustion chamber, 26a ... 1st intake passage, 26b ... 2nd intake passage, 41a ... Connection port, 42 ... 1st on-off valve, 44 ... 2nd on-off valve, 52 ... Large diameter 1st on-off valve.

Claims

A first intake passage connected to a group of a plurality of combustion chambers of an internal combustion engine and a second intake passage connected to another group are provided in parallel, and the first intake passage and the second intake passage are provided in the middle. In the intake control device for an internal combustion engine that changes the effective tracheal length in the internal combustion engine by opening and closing the connection port connected by the on-off valve,
The connection first upstream portion and the tuna device and a second upstream portion of the second intake passage upstream at an acute angle to the connection port of the connection port in the first intake passage upstream of the port In addition, an intake control device for an internal combustion engine, characterized in that a part of a flow path section in the first upstream portion and the second upstream portion is directed so as to intersect the connection port .

The intake control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
An intake control device for an internal combustion engine, wherein a passage sectional area of the connection port is made larger than a passage sectional area of the upstream portion .