JP5163769B2 - Internal combustion engine having a pulse supercharging valve - Google Patents

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Description

本発明は、吸気通路にパルス過給弁を備えている内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine having a pulse supercharging valve in an intake passage.

吸気通路の途中にパルスチャージ用の開閉弁（以下、パルス過給弁と称す）を配置して、通路内を流れる吸気の脈動を制御して出力向上を図る技術が知られている。例えば、特許文献１で開示する内燃機関のパルス過給弁（ロータリ弁）は吸気弁の上流側に配置され、吸気弁が開いてピストンが下がる吸入行程で閉じられて下流側に負圧を発生させる。そして、この負圧が存在する下でパルス過給弁を開くことで、このパルス過給弁より下流の空気を加速して勢い良く筒内に流し込んで空気充填量を増大させる。よって、特許文献１の内燃機関は、パルス過給弁を採用することで燃料を効率良く燃焼させて出力を高めることができる。また、特許文献２は、吸気通路の途中にスロットルバルブに替えて２個のパルス過給弁を配置する内燃機関を開示する。この内燃機関も空気充填量を増大させ燃料を効率良く燃焼させて出力を高めることができる。   There is known a technique in which an on-off valve for pulse charge (hereinafter referred to as a pulse supercharging valve) is arranged in the middle of an intake passage to control output pulsation of intake air flowing in the passage to improve output. For example, a pulse supercharging valve (rotary valve) of an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 is arranged on the upstream side of the intake valve, and is closed in the intake stroke in which the intake valve is opened and the piston is lowered to generate negative pressure on the downstream side. Let Then, by opening the pulse supercharging valve in the presence of this negative pressure, the air downstream from the pulse supercharging valve is accelerated and rushed into the cylinder to increase the air filling amount. Therefore, the internal combustion engine of patent document 1 can burn a fuel efficiently by employ | adopting a pulse supercharging valve, and can raise an output. Patent Document 2 discloses an internal combustion engine in which two pulse supercharging valves are arranged in the middle of an intake passage instead of a throttle valve. This internal combustion engine can also increase the air filling amount and efficiently burn the fuel to increase the output.

特開２００５−１４７０６５号公報JP 2005-147065 A 特開平１１−３２４６８７号公報JP 11-324687 A

ところで、吸気行程の当初からパルス過給弁を閉じてしまうとポンプロスが大きくなるので、ポンプロスの発生を抑制するためには１吸気行程中に開・閉・開の切換え動作を行うことが必要となる。また、ポンプロスを抑えて所要の充填効率を得るためには、開・閉の動作を複数回繰り返すことが有効であることが知られている。このように、吸気通路に配備されるパルス過給弁には素早い動作、すなわち高い応答性が求められる。   By the way, if the pulse supercharging valve is closed from the beginning of the intake stroke, the pump loss increases. Therefore, in order to suppress the occurrence of the pump loss, it is necessary to perform an opening / closing / open switching operation during one intake stroke. Become. Further, it is known that it is effective to repeat the opening and closing operations a plurality of times in order to obtain the required filling efficiency while suppressing the pump loss. Thus, the pulse supercharging valve disposed in the intake passage is required to operate quickly, that is, to have high responsiveness.

しかしながら、上記特許文献１、２で開示するパルス過給弁は、バタフライ型の弁体全体を吸気通路内で回転させる形態である。このような形態で内燃機関の状態に応じて開閉する高い応答性での動作が求められる。ところが、弁体には慣性力が作用し、また閉弁時には吸気流からの流体抵抗を受ける。よって、弁体を安定駆動させるためは、大きな駆動力を発生させる大型のアクチュエータと、このアクチュエータを精度良く制御するコントローラが必要となる。これではパルス過給弁に係る製造コストが上昇すると共に周辺構造が大型化してしまう。   However, the pulse supercharging valves disclosed in Patent Documents 1 and 2 are configured to rotate the entire butterfly valve body in the intake passage. An operation with high responsiveness that opens and closes in accordance with the state of the internal combustion engine in such a form is required. However, an inertial force acts on the valve body and receives a fluid resistance from the intake air flow when the valve is closed. Therefore, in order to stably drive the valve body, a large actuator that generates a large driving force and a controller that accurately controls the actuator are required. This increases the manufacturing cost for the pulse supercharging valve and enlarges the peripheral structure.

したがって、本発明の目的は、簡単な構成で高い応答性を備えたパルス過給弁を有する内燃機関を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine having a pulse supercharging valve with a simple configuration and high response.

上記目的は、吸気通路の途中に該吸気通路を開閉して過給するパルス過給弁を有している内燃機関において、前記パルス過給弁が、アクチュエータによって駆動される回転軸を、平板状の弁体の中央位置に設けたバタフライ型であって、前記吸気通路にＵ字状に湾曲させた湾曲部が設けられており、前記パルス過給弁は前記湾曲部に配置されており、前記湾曲部は、前記パルス過給弁が回転する空間を含んで形成されると共に、前記弁体が摺接するＵ字状内側の湾曲壁面の周長によって閉弁区間が規定されており、前記弁体は、前記回転軸よりも前記湾曲部のＵ字状外側の部分を通過する吸気の流動方向と同じ方向に回転することを特徴する内燃機関、によって達成できる。 In the internal combustion engine having a pulse supercharging valve that opens and closes the air intake passage in the middle of the air intake passage, the pulse supercharging valve has a plate-like rotary shaft driven by an actuator. a butterfly type provided in a central position of the valve body, the intake passage is provided with a curved portion which is curved in a U-shape, the pulse over-Kyuben is arranged in the curved portion, the The bending portion includes a space in which the pulse supercharging valve rotates, and a valve closing section is defined by a circumferential length of a U-shaped inner curved wall surface in sliding contact with the valve body. Can be achieved by an internal combustion engine that rotates in the same direction as the flow direction of the intake air that passes through the U-shaped outer portion of the curved portion with respect to the rotating shaft .

本発明によると、簡単な構成で高い応答性を備えたパルス過給弁を有する内燃機関を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an internal combustion engine having a pulse supercharging valve with a simple configuration and high responsiveness.

実施例１に係るパルス過給弁を備えた内燃機関について示した図である。It is the figure shown about the internal combustion engine provided with the pulse supercharging valve which concerns on Example 1. FIG. パルス過給弁の側部構成を拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed the side part structure of the pulse supercharging valve. パルス過給弁の回転動作をまとめて示している図である。It is a figure which shows collectively the rotation operation of a pulse supercharging valve. 実施例２に係る内燃機関のパルス過給弁の周辺について示す図である。FIG. 6 is a view showing the periphery of a pulse supercharging valve of an internal combustion engine according to a second embodiment. 実施例３に係る内燃機関のパルス過給弁の周辺について示す図である。FIG. 6 is a view showing the periphery of a pulse supercharging valve of an internal combustion engine according to a third embodiment. 実施例４に係る内燃機関のパルス過給弁の周辺について示す図であり、上下の差圧が大きく吸気流が大となるときに適した弁体の位相を閉、半開、全開となる連続動作で示している図である。FIG. 10 is a diagram showing the periphery of a pulse supercharging valve of an internal combustion engine according to a fourth embodiment, and is a continuous operation in which the phase of the valve body is closed, half-opened, and fully opened, suitable when the upper and lower differential pressures are large and the intake flow becomes large It is the figure shown by. 実施例４に係る内燃機関のパルス過給弁の周辺について示す図であり、上下の差圧が小さく吸気流が小となるときに適した弁体の位相を閉、半開、全開となる連続動作で示している図である。FIG. 10 is a view showing the periphery of a pulse supercharging valve of an internal combustion engine according to a fourth embodiment, and is a continuous operation in which the phase of the valve body is closed, half-opened, and fully opened when the upper and lower differential pressures are small and the intake flow is small. It is the figure shown by. （Ａ）は比較のため実施例４のパルス過給弁を示した図、（Ｂ）は実施例５に係るパルス過給弁を示した図である。(A) is the figure which showed the pulse supercharging valve of Example 4 for the comparison, (B) is the figure which showed the pulse supercharging valve which concerns on Example 5. FIG. 実施例４のパルス過給弁及び実施例５のパルス過給弁の弁体の開閉タイミングを示したチャートである。It is the chart which showed the opening / closing timing of the valve body of the pulse supercharging valve of Example 4, and the pulse supercharging valve of Example 5.

以下、図面を参照して本発明に係る実施例を説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、実施例１に係るパルス過給弁を備えた内燃機関１について示した図である。内燃機関１は、従来の一般的な内燃機関と同様に気筒２を複数（図１では４個）備えているエンジン本体３を備えている。吸気管５によって供給される吸入空気（以下、単に吸気ＡＲと称す）は、インテークマニホールド４を介して各気筒２に供給されている。また、各気筒内で発生する排気ガスＥＧは、エキゾーストマニホールド９を介して排気管８へ誘導され、機外へ排出されている。なお、吸気ＡＲは吸気管５の途中に配置したエアークリーナ６、スロットルバルブ７などを介して各気筒２に供給されている。また、排気管８の下流側には浄化触媒１０が配備されている。   FIG. 1 is a diagram illustrating an internal combustion engine 1 including a pulse supercharging valve according to a first embodiment. The internal combustion engine 1 includes an engine body 3 having a plurality of cylinders 2 (four in FIG. 1) as in a conventional general internal combustion engine. Intake air (hereinafter simply referred to as intake air AR) supplied by the intake pipe 5 is supplied to each cylinder 2 via the intake manifold 4. Further, the exhaust gas EG generated in each cylinder is guided to the exhaust pipe 8 via the exhaust manifold 9 and discharged outside the apparatus. The intake air AR is supplied to each cylinder 2 via an air cleaner 6, a throttle valve 7, and the like disposed in the middle of the intake pipe 5. A purification catalyst 10 is disposed downstream of the exhaust pipe 8.

そして、インテークマニホールド４の分岐部分には、パルス過給弁２２が配置されている。このパルス過給弁２２の詳細な構造は、この後において詳述する。パルス過給弁２２は短時間にて吸気通路を開き、また閉じることができる応答性の高い開閉弁装置とされている。   A pulse supercharging valve 22 is arranged at a branch portion of the intake manifold 4. The detailed structure of the pulse supercharging valve 22 will be described in detail later. The pulse supercharging valve 22 is a highly responsive on-off valve device that can open and close the intake passage in a short time.

上記パルス過給弁２２はＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）２０により駆動制御されている。ＥＣＵ２０は内燃機関を制御するＥＣＵと兼用することができる。ＥＣＵ２０は、各センサ（例えば、アクセル開度センサ、エアフロメータ、クランク角センサなど）からの信号に基づいて内燃機関全体の制御及びパルス過給弁２２の作動制御を実行する。ＥＣＵ２０により実行されるパルス過給時の制御内容の詳細については後述する。なお、ＥＣＵ２０は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを備えている。ＲＯＭには、内燃機関の駆動制御に関するプログラムやパルス過給を行う際の作動プログラム、並びにこれらの制御で使用する一連のデータ等が格納されている。また、ＲＡＭは制御を実行する際の処理領域を提供する。   The pulse supercharging valve 22 is driven and controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 20. The ECU 20 can also be used as an ECU that controls the internal combustion engine. The ECU 20 performs control of the entire internal combustion engine and operation control of the pulse supercharging valve 22 based on signals from each sensor (for example, an accelerator opening sensor, an air flow meter, a crank angle sensor, etc.). Details of the control contents during pulse supercharging executed by the ECU 20 will be described later. The ECU 20 includes a memory (not shown) such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The ROM stores a program relating to drive control of the internal combustion engine, an operation program for performing pulse supercharging, a series of data used in these controls, and the like. The RAM also provides a processing area for executing the control.

上記パルス過給弁２２の構成を詳細に説明する。図１で図示するインテークマニホールド４は４つに分岐されており、各通路にパルス過給弁２２が配備されている。このパルス過給弁２２はバタフライ型であり、円板状の弁体を回転させることで吸気通路となる分岐通路を開閉する点で従来のパルス過給弁と同様である。また、弁体の回転軸にはアクチュエータ２１が接続されており、その駆動力で弁体を回転できるように設定してある。このようなアクチュエータ２１として例えばステッピングモータを採用できる。アクチュエータ２１はＥＣＵ２０により駆動が制御されている。なお、図１では、アクチュエータ２１を１つだけ配備する場合を例示している。このように１つのアクチュエータで４つのパルス過給弁２２を同時に開閉するようにしてもよいし、４つのパルス過給弁２２のそれぞれにアクチュエータを個別に配備してもよい。さらに、図を参照して、パルス過給弁２２の構造的特徴について説明する。   The configuration of the pulse supercharging valve 22 will be described in detail. The intake manifold 4 illustrated in FIG. 1 is branched into four, and a pulse supercharging valve 22 is provided in each passage. This pulse supercharging valve 22 is a butterfly type, and is the same as the conventional pulse supercharging valve in that a branch passage serving as an intake passage is opened and closed by rotating a disc-shaped valve body. In addition, an actuator 21 is connected to the rotating shaft of the valve body, and the valve body is set so that it can be rotated by its driving force. As such an actuator 21, for example, a stepping motor can be adopted. Driving of the actuator 21 is controlled by the ECU 20. FIG. 1 illustrates a case where only one actuator 21 is provided. In this way, the four pulse supercharging valves 22 may be simultaneously opened and closed by one actuator, or an actuator may be provided for each of the four pulse supercharging valves 22. Further, the structural features of the pulse supercharging valve 22 will be described with reference to the drawings.

図２は、パルス過給弁２２の側部構成を拡大して示した図である。このパルス過給弁２２の弁体２３は平板状であり、中央位置に回転軸２４が設定されている。パルス過給弁２２はインテークマニホールド４の分岐路（以下、吸気通路４ａ）に配置されている。パルス過給弁２２の弁体２３は、従来とは異なり、吸気通路４ａの流路面積に対して大きめである。すなわち、従来のパルス過給弁では弁体の大きさは流路面積とほぼ同様の大きさに設定されていた。しかし、このパルス過給弁２２の弁体２３は、弁体面積の半分で吸気通路４ａを閉じる大きさに形成してある。そして、標準的な吸気通路４ａから外側へ突出した凹部４ＤＥが形成されている。この凹部４ＤＥに、弁体の残り半分が収納されている。   FIG. 2 is an enlarged view of the side structure of the pulse supercharging valve 22. The valve body 23 of the pulse supercharging valve 22 has a flat plate shape, and a rotating shaft 24 is set at the center position. The pulse supercharging valve 22 is arranged in a branch passage (hereinafter referred to as an intake passage 4a) of the intake manifold 4. Unlike the prior art, the valve element 23 of the pulse supercharging valve 22 is larger than the flow passage area of the intake passage 4a. That is, in the conventional pulse supercharging valve, the size of the valve element is set to be approximately the same as the flow path area. However, the valve body 23 of the pulse supercharging valve 22 is formed in a size that closes the intake passage 4a with half the valve body area. And the recessed part 4DE which protruded outside from the standard intake passage 4a is formed. The remaining half of the valve body is accommodated in the recess 4DE.

回転軸２４は吸気通路４ａの中心からずらした（オフセットさせて）通路外縁部（通路壁の位置）に設定されている。弁体２３は回転軸２４を中心に回転動作する途中で吸気通路４ａ内を全閉可能な大きさに形成されている。なお、回転軸２４には図１で示すアクチュエータ２１に接続されており、左回りＬＲへ回転するように設定されている。図２では、右側が上流で左側が気筒側となる下流側であり、吸気ＡＲは左向きへ流れる。   The rotary shaft 24 is set at the outer edge of the passage (position of the passage wall) shifted (offset) from the center of the intake passage 4a. The valve body 23 is formed in such a size that the inside of the intake passage 4a can be fully closed while rotating about the rotary shaft 24. The rotary shaft 24 is connected to the actuator 21 shown in FIG. 1 and is set to rotate counterclockwise LR. In FIG. 2, the right side is the upstream side and the left side is the downstream side, which is the cylinder side, and the intake air AR flows leftward.

図３は、上記パルス過給弁２２の回転動作をまとめて示している図である。この図３は、上側にパルス過給弁２２の全開状態、下側にパルス過給弁２２の全閉状態を示している。弁体２３が左回りＬＲへ回転することにより全開、全閉の状態が交互に形成される。図示しているように、パルス過給弁２２には吸気通路４ａ内にある弁体２３の片側（半分）のみに動圧ＳＰが作用することになる。そして、動圧ＳＰは弁体２３を回転させたい方向（移動させたい方向）に作用する。動圧ＳＰを利用して、弁体２３を一方向へ回転させてことができる。このように、弁体２３の片側だけに吸気を作用させ、一方向へ回転させる構成にすることで弁体を素早く回して開・閉・開の状態を形成できる。図３の下段で示す全閉状態を維持するときには、動圧ＳＰに耐える必要があるが弁体２３の片側にだけ吸気ＡＲが作用するだけであるので大きなアクチュエータ２１とする必要はない。   FIG. 3 is a view collectively showing the rotation operation of the pulse supercharging valve 22. FIG. 3 shows the fully open state of the pulse supercharge valve 22 on the upper side and the fully closed state of the pulse supercharge valve 22 on the lower side. When the valve body 23 rotates counterclockwise LR, a fully open state and a fully closed state are alternately formed. As shown in the figure, the dynamic pressure SP acts on the pulse supercharging valve 22 only on one side (half) of the valve body 23 in the intake passage 4a. The dynamic pressure SP acts in the direction in which the valve body 23 is to be rotated (the direction in which the valve body 23 is to be moved). The valve element 23 can be rotated in one direction using the dynamic pressure SP. In this way, by making intake air act on only one side of the valve body 23 and rotating it in one direction, the valve body can be quickly turned to form an open / closed / open state. When the fully closed state shown in the lower part of FIG. 3 is maintained, it is necessary to withstand the dynamic pressure SP. However, since the intake air AR only acts on one side of the valve body 23, it is not necessary to use the large actuator 21.

以上説明したパルス過給弁２２は、従来のバタフライ型のパルス過給弁と略同様の構造で弁体の中心をオフセットして通路外縁部に設定するという比較的簡単な変更を加えた構造である。パルス過給弁２２は弁体２３を一方向へ回転させるだけで開・閉の状態を連続的に形成できる。そして、弁体２３が移動するときは吸気ＡＲの流れによる動圧ＳＰを利用して素早く回転させることができる。弁体２３の片側にだけ動圧が作用するので、所望位置に停止させるときも大きな制動力を必要としない。よって、上記パルス過給弁２２は、高い応答性のパルス過給弁となる。そして、このパルス過給弁２２は大きなアクチュエータを必要としないので装置の低コスト化、小型化を図ることもできる。このようなパルス過給弁２２を備えた内燃機関は、通路内を流れる吸気脈動を精度良く制御できるので出力向上を確実に図ることができる。
以下、更に実施例について説明する。ただし、内燃機関としての基本構成は上述したものと同様であるので、以下では特徴的な部分となるパルス過給弁の周辺部分について説明する。 The pulse supercharging valve 22 described above has a structure that is substantially the same as a conventional butterfly-type pulse supercharging valve, with a relatively simple modification in which the center of the valve body is offset and set at the outer edge of the passage. is there. The pulse supercharging valve 22 can continuously form an open / closed state simply by rotating the valve body 23 in one direction. And when the valve body 23 moves, it can be rapidly rotated using the dynamic pressure SP by the flow of the intake air AR. Since dynamic pressure acts only on one side of the valve body 23, a large braking force is not required when stopping at a desired position. Therefore, the pulse supercharging valve 22 is a highly responsive pulse supercharging valve. Since the pulse supercharging valve 22 does not require a large actuator, the cost and size of the apparatus can be reduced. The internal combustion engine provided with such a pulse supercharging valve 22 can accurately control the intake pulsation flowing in the passage, so that the output can be reliably improved.
Hereinafter, examples will be further described. However, since the basic configuration of the internal combustion engine is the same as that described above, the peripheral part of the pulse supercharging valve, which is a characteristic part, will be described below.

図４は、実施例２に係る内燃機関のパルス過給弁３２の周辺について示す図であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はパルス過給弁３２の開・閉・開の動作を連続的に示している。このパルス過給弁３２は、吸気通路３０がＵ字状に湾曲した湾曲部３１に配備されている。このパルス過給弁３２も実施例１のパルス過給弁２２の場合と同様に、平板状の弁体３３とその中央位置に回転軸３４を備えている。回転軸３４にはアクチュエータが接続され、ＥＣＵ２０によって左回りＬＲの駆動力を受ける（図１のアクチュエータ２１、ＥＣＵ２０参照）。吸気ＡＲは上流となる右側から左側へ流れている。湾曲部３１にはパルス過給弁が回転する円形の空間ＳＡが確保された状態となっている。そして、Ｕ字状内側の湾曲壁面３５の周長ＷＬによって閉弁区間が規定される。   4A and 4B are diagrams showing the periphery of the pulse supercharging valve 32 of the internal combustion engine according to the second embodiment. FIGS. 4A, 4B, and 4C are operations for opening, closing, and opening the pulse supercharging valve 32. FIG. Is shown continuously. The pulse supercharging valve 32 is disposed in a curved portion 31 in which the intake passage 30 is curved in a U shape. As in the case of the pulse supercharging valve 22 of the first embodiment, this pulse supercharging valve 32 also includes a flat valve body 33 and a rotating shaft 34 at the center position thereof. An actuator is connected to the rotating shaft 34 and receives a counterclockwise LR driving force by the ECU 20 (see the actuator 21 and the ECU 20 in FIG. 1). The intake AR flows from the upstream right side to the left side. In the bending portion 31, a circular space SA in which the pulse supercharging valve rotates is secured. The valve closing section is defined by the circumferential length WL of the U-shaped inner curved wall surface 35.

図４で示す実施例２のパルス過給弁３２は、吸気通路に形成した湾曲部に配置されることで、吸気の動圧を片側（外側半分）に効率良く集中させることができるので弁体３３を簡単に回転させることができる。吸気通路に既存の湾曲部が存在する場合、これを利用すれば簡単に図４の構造を実現できる。   Since the pulse supercharging valve 32 of the second embodiment shown in FIG. 4 is arranged in a curved portion formed in the intake passage, the dynamic pressure of intake air can be efficiently concentrated on one side (outer half), so that the valve body 33 can be easily rotated. If an existing curved portion exists in the intake passage, the structure shown in FIG. 4 can be easily realized by using this.

図４で示すパルス過給弁３２は、Ｕ字状内側の湾曲壁面３５として所定の長さ（図４では周長ＷＬ）が設定してある。この点について説明する。図４（Ａ）は全開の状態を示している。ここから弁体３３が左回りＬＲに回転すると、弁体３３の先端が湾曲壁面３５と摺接するようになる。図４（Ｂ）で示すように湾曲壁面に掛かるようになると吸気の流れが止められる。よって、閉弁状態が形成される。ここで弁体３３が左への回転を継続したとしても湾曲壁面３５の周長ＷＬの間は摺接するので全閉状態が維持されることになる。このように、周長ＷＬによって閉弁区間が規定されている。このパルス過給弁３２は閉弁時であっても、弁体３３を停止する必要がない。よって、アクチュエータに作用する慣性力を低減できる。また、弁体３３の前後で、閉空間の容積変化をさせずに吸気ＡＲを止めるので閉止効果を向上させることができる。よって、パルス過給弁３２は、より応答性の高いパルス過給弁として提供できる。   The pulse supercharging valve 32 shown in FIG. 4 has a predetermined length (circumferential length WL in FIG. 4) set as a U-shaped inner curved wall surface 35. This point will be described. FIG. 4A shows a fully opened state. When the valve body 33 rotates counterclockwise LR from here, the tip of the valve body 33 comes into sliding contact with the curved wall surface 35. As shown in FIG. 4B, when it comes to the curved wall surface, the flow of intake air is stopped. Therefore, a valve closing state is formed. Even if the valve body 33 continues to rotate to the left, the fully closed state is maintained because the valve body 33 is in sliding contact with the circumference WL of the curved wall surface 35. Thus, the valve closing section is defined by the circumferential length WL. Even when the pulse supercharging valve 32 is closed, it is not necessary to stop the valve element 33. Therefore, the inertial force acting on the actuator can be reduced. In addition, since the intake AR is stopped before and after the valve body 33 without changing the volume of the closed space, the closing effect can be improved. Therefore, the pulse supercharging valve 32 can be provided as a pulse supercharging valve with higher response.

図５は、実施例３に係る内燃機関のパルス過給弁４２の周辺について示す図であり、（Ａ）はパルス過給弁の開弁時、（Ｂ）はパルス過給弁の閉弁時について示している図である。また、（Ｃ）はパルス過給弁４２の構造の一例を示している図である。   FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the periphery of the pulse supercharging valve 42 of the internal combustion engine according to the third embodiment, where FIG. 5A is when the pulse supercharging valve is opened, and FIG. 5B is when the pulse supercharging valve is closed. FIG. Further, (C) is a diagram showing an example of the structure of the pulse supercharging valve 42.

本実施例のパルス過給弁４２は、図４で示した実施例２のパルス過給弁３２の改良に係るものである。実施例２のパルス過給弁３２の弁体３３は平板状（平面状）であった。よって、例えば、図４（Ａ）で示す開弁時に弁体３３に、吸気ＡＲの流れが衝突するような状態となっていた。この点を改善して、吸気ＡＲがスムーズに流れるように改善したのが図５で示す本実施例３のパルス過給弁４２である。このパルス過給弁４２の弁体４３は弓形状に湾曲させて形成してある。よって、（Ａ）で示す開弁時には吸気ＡＲを滑らかに流して、吸気抵抗を低減できる。本実施例３のパルス過給弁４２を採用する内燃機関は、ポンプロスを低減し体積効率を向上できる。なお、このパルス過給弁４２の場合も回転軸４４を中心に左へ回転して（Ｂ）閉弁状態が形成される。   The pulse supercharging valve 42 of the present embodiment relates to an improvement of the pulse supercharging valve 32 of the second embodiment shown in FIG. The valve element 33 of the pulse supercharging valve 32 of Example 2 was flat (planar). Therefore, for example, when the valve is opened as shown in FIG. 4A, the flow of the intake AR collides with the valve body 33. By improving this point and improving the intake AR so that it flows smoothly, the pulse supercharging valve 42 of the third embodiment shown in FIG. 5 is improved. The valve body 43 of the pulse supercharging valve 42 is formed in a bow shape. Therefore, when the valve is opened as shown in (A), the intake AR can be made to flow smoothly to reduce the intake resistance. The internal combustion engine that employs the pulse supercharging valve 42 of the third embodiment can reduce pump loss and improve volumetric efficiency. In the case of the pulse supercharging valve 42 as well, the valve is rotated to the left about the rotation shaft 44 to form a closed valve state (B).

図５（Ｃ）は、（Ａ）、（Ｂ）の開弁、閉弁状態を形成するパルス過給弁４２の構造例を示している。ここで例示するパルス過給弁４２は、平板を弓形状に湾曲させた弁体４３、この弁体４３の両側を２枚の支持円板４５で挟み支持した構造となっている。支持円板４５には回転軸４４が固定されている。図５（Ｃ）に示す構造体を吸気通路の湾曲部に設置すれば、図５（Ａ）、（Ｂ）の状態を形成できる。なお、このパルス過給弁４２にもＵ字状内側の湾曲壁面の周長によって閉弁区間を規定してあるので、弁体４３を停止せずに閉弁状態を形成できるのでアクチュエータに作用する慣性力を低減できる。また、弁体４３の前後で、閉空間の容積変化をさせず吸気ＡＲを止めることができるので閉止効果を向上させることができる。   FIG. 5C shows an example of the structure of the pulse supercharging valve 42 that forms the valve opening and closing states of (A) and (B). The pulse supercharging valve 42 illustrated here has a structure in which a flat plate is bent into a bow shape, and both sides of the valve body 43 are sandwiched and supported by two support disks 45. A rotating shaft 44 is fixed to the support disc 45. If the structure shown in FIG. 5C is installed in the curved portion of the intake passage, the states of FIGS. 5A and 5B can be formed. The pulse supercharging valve 42 also has a valve closing section defined by the circumferential length of the U-shaped inner curved wall surface, so that the valve closing state can be formed without stopping the valve body 43, so that it acts on the actuator. Inertia force can be reduced. In addition, since the intake AR can be stopped before and after the valve body 43 without changing the volume of the closed space, the closing effect can be improved.

図６及び図７は、実施例４に係る内燃機関のパルス過給弁５２の周辺について示す図である。図６は上下の差圧が大きく吸気流が大となるときに適した弁体の位相を閉、半開、全開となる連続動作で示している図である。図７は上下の差圧が小さく吸気流が小となるときに適した弁体の位相を同様に示している図である。パルス過給弁５２の構造的な基本構成は実施例３のパルス過給弁４２と同じである。すなわち、弓形状に湾曲させた弁体５３を回転軸５４を中心に回転させるという点で同様である。   6 and 7 are diagrams illustrating the periphery of the pulse supercharging valve 52 of the internal combustion engine according to the fourth embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the phase of the valve body suitable for when the pressure difference between the upper and lower sides is large and the intake flow becomes large, in a continuous operation in which the valve body is closed, half-opened, and fully opened. FIG. 7 is a view similarly showing the phase of the valve body suitable when the pressure difference between the upper and lower sides is small and the intake flow is small. The structural basic configuration of the pulse supercharging valve 52 is the same as that of the pulse supercharging valve 42 of the third embodiment. That is, the same is true in that the valve body 53 curved in a bow shape is rotated about the rotation shaft 54.

パルス過給弁５２の弁体５３を連続的に複数回転させると、図６で示す流量が大となる開状態（大開弁状態とする）と、図７で示す流量が小となる開状態（小開弁状態とする）とが形成される。内燃機関の運転態によって差圧が大きく吸気流が大きくなる場合、これとは逆に差圧が小さく吸気流が小さくなる場合がある。例えば、内燃機関の運転状態が差圧大、吸気流大のときにパルス過給弁５２が図７で示す小開弁状態になると吸気を効率良く流すことができなくなる。   When the valve element 53 of the pulse supercharging valve 52 is continuously rotated a plurality of times, the flow rate shown in FIG. 6 is increased (the valve is opened), and the flow rate shown in FIG. A small valve open state). When the differential pressure is large and the intake flow becomes large depending on the operating state of the internal combustion engine, the differential pressure is small and the intake flow may be small. For example, when the operation state of the internal combustion engine is large in differential pressure and large in intake air flow, if the pulse supercharging valve 52 is in the small open state shown in FIG. 7, intake air cannot be efficiently flowed.

そこで、実施例４では、内燃機関の運転状態を確認できるＥＣＵ２０が制御手段として機能して、吸気流量が大きくなる状況では図６の位相で大開弁状態を形成する。逆に、吸気流量が小さくなる状況では図７の位相で大開弁状態を形成する。よって、この実施例４のパルス過給弁５２は、実施例３のパルス過給弁４２を更に改善して応答性を高めて、吸気を効率よく気筒側へ供給できる。   Therefore, in the fourth embodiment, the ECU 20 that can confirm the operation state of the internal combustion engine functions as a control means, and in the situation where the intake air flow rate becomes large, the large valve open state is formed in the phase of FIG. Conversely, when the intake flow rate is small, a large valve open state is formed at the phase shown in FIG. Therefore, the pulse supercharging valve 52 of the fourth embodiment can further improve the responsiveness by further improving the pulse supercharging valve 42 of the third embodiment, and can efficiently supply intake air to the cylinder side.

更に、図を参照して実施例５に係る内燃機関のパルス過給弁６２について説明する。図８（Ａ）は比較のため上記実施例４のパルス過給弁５２を示した図、（Ｂ）が本実施例５に係るパルス過給弁６２を示した図である。   Further, the pulse supercharging valve 62 of the internal combustion engine according to the fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8A is a diagram showing the pulse supercharging valve 52 of the fourth embodiment for comparison, and FIG. 8B is a diagram showing the pulse supercharging valve 62 according to the fifth embodiment.

（Ａ）で示す実施例４のパルス過給弁５２は、中心角Ｃａ１が例えば１８０度であり、ＥＣＵ２０がアクチュエータ２１の回転を制御することで前述したように内燃機関の状態に応じて適切な開閉動作を実現している。ここではアクチュエータ２１としてはステッピングモータなどが採用され、ＥＣＵ２０により弁体５３の回転位置を精度良く調整できる。このときにＥＣＵ２０は、内燃機関の状態に応じてアクチュエータ２１の駆動を電気的に制御することになる。   The pulse supercharging valve 52 of the fourth embodiment shown in (A) has a central angle Ca1 of, for example, 180 degrees, and the ECU 20 controls the rotation of the actuator 21 so as to be appropriate according to the state of the internal combustion engine as described above. Opening and closing operation is realized. Here, a stepping motor or the like is employed as the actuator 21, and the rotational position of the valve body 53 can be adjusted with high accuracy by the ECU 20. At this time, the ECU 20 electrically controls the driving of the actuator 21 according to the state of the internal combustion engine.

しかし、アクチュエータ２１としてステッピングモータを採用し、ＥＣＵ２０によってステッピングモータを制御することは構成が複雑になる。この点を改善して構成を簡素化したのが、図４（Ｂ）で示す実施例５のパルス過給弁６２である。基本的構造は同様であるが、弁体６３の設定角度範囲が異なっている。この弁体６３は中心角Ｃａ２が１８０度より所定角α度小さく設定されている。この所定角αは、適用される内燃機関に応じて設定するものである。すなわち、１回転当たりの開弁・閉弁期間が内燃機関の使用領域に適したものとなるように、所定角αが適宜に設定すればよい。   However, adopting a stepping motor as the actuator 21 and controlling the stepping motor by the ECU 20 complicates the configuration. A pulse supercharging valve 62 according to the fifth embodiment shown in FIG. 4B is obtained by improving this point and simplifying the configuration. Although the basic structure is the same, the set angle range of the valve body 63 is different. The valve body 63 is set so that the central angle Ca2 is smaller than 180 degrees by a predetermined angle α degrees. This predetermined angle α is set according to the applied internal combustion engine. That is, the predetermined angle α may be appropriately set so that the valve opening / closing period per rotation is suitable for the use region of the internal combustion engine.

図９は、実施例４のパルス過給弁５２及び実施例５のパルス過給弁６２の弁体の開閉タイミングを示したチャートである。上段（Ａ）がパルス過給弁５２、下段（Ｂ）が本実施例５のパルス過給弁６２のものである。   FIG. 9 is a chart showing the opening / closing timing of the valve bodies of the pulse supercharging valve 52 of the fourth embodiment and the pulse supercharging valve 62 of the fifth embodiment. The upper stage (A) is for the pulse supercharging valve 52 and the lower stage (B) is for the pulse supercharging valve 62 of the fifth embodiment.

上段のパルス過給弁５２の場合は、ステッピングモータの回転スピードを制御することにより、開閉のタイミングを調整することになる。よって、構成が相対的に複雑化することになる。これに対して、下段のパルス過給弁６２の場合は、アクチュエータの回転スピードが一定でも所定角α度を予め最適に設定しておくことで開閉タイミングを調整できる。よって、アクチュエータ２１として定回転のモータを採用でき、ＥＣＵ２０による駆動制御も単純化できる。よって、本実施例５のパルス過給弁６２は簡素化した構成で実施例４のパルス過給弁と同様の効果を期待できるパルス過給弁として提供できる。   In the case of the upper pulse supercharging valve 52, the opening / closing timing is adjusted by controlling the rotation speed of the stepping motor. Therefore, the configuration becomes relatively complicated. On the other hand, in the case of the lower pulse supercharging valve 62, the opening / closing timing can be adjusted by setting the predetermined angle α degree optimally in advance even if the rotation speed of the actuator is constant. Therefore, a constant rotation motor can be adopted as the actuator 21, and the drive control by the ECU 20 can be simplified. Therefore, the pulse supercharging valve 62 of the fifth embodiment can be provided as a pulse supercharging valve that can be expected to have the same effect as the pulse supercharging valve of the fourth embodiment with a simplified configuration.

以上で説明した実施例のパルス過給弁は比較的簡単な構成で内燃機関の状態に応じて素早い開閉動作が可能であるので、高い応答性のパルス過給弁となる。このようなパルス過給弁を備える内燃機関は、空気充填量を増大させ燃料を効率良く燃焼させて出力を高めることができる。   Since the pulse supercharging valve of the embodiment described above can be quickly opened and closed in accordance with the state of the internal combustion engine with a relatively simple configuration, it becomes a highly responsive pulse supercharging valve. An internal combustion engine provided with such a pulse supercharging valve can increase the air filling amount and efficiently burn the fuel to increase the output.

上述した実施例では、パルス過給弁をインテークマニホールドの分岐部分に１つずつ配置する例を示したが、このような形態に限らない。集合部にパルス過給弁を１つ配置するようにしてもよい。配置位置もインテークマニホールドに限らず、上流の吸気管でもよい。   In the embodiment described above, an example in which the pulse supercharging valves are arranged one by one in the branch portion of the intake manifold has been described, but the present invention is not limited to such a form. One pulse supercharging valve may be arranged in the collecting portion. The arrangement position is not limited to the intake manifold, but may be an upstream intake pipe.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

１ 内燃機関
２ 気筒
３ エンジン本体
４ インテークマニホールド（吸気通路）
４ＤＥ 凹部
５ 吸気管（吸気通路）
９ エキゾーストマニホールド
２０ ＥＣＵ（制御手段）
２２ パルス過給弁
２３ 弁体
２４ 回転軸
３５ 湾曲壁面
ＡＲ 吸気
ＷＬ 閉弁区間 1 Internal combustion engine 2 Cylinder 3 Engine body 4 Intake manifold (intake passage)
4DE recess 5 Intake pipe (intake passage)
9 Exhaust manifold 20 ECU (control means)
22 Pulse supercharging valve 23 Valve body 24 Rotating shaft 35 Curved wall surface AR Intake WL Closed section

Claims (1)

吸気通路の途中に該吸気通路を開閉して過給するパルス過給弁を有している内燃機関において、
前記パルス過給弁が、アクチュエータによって駆動される回転軸を、平板状の弁体の中央位置に設けたバタフライ型であって、
前記吸気通路にＵ字状に湾曲させた湾曲部が設けられており、
前記パルス過給弁は前記湾曲部に配置されており、
前記湾曲部は、前記パルス過給弁が回転する空間を含んで形成されると共に、前記弁体が摺接するＵ字状内側の湾曲壁面の周長によって閉弁区間が規定されており、
前記弁体は、前記回転軸よりも前記湾曲部のＵ字状外側の部分を通過する吸気の流動方向と同じ方向に回転する、ことを特徴する内燃機関。 In an internal combustion engine having a pulse supercharging valve that opens and closes the intake passage in the middle of the intake passage and supercharges,
The pulse supercharging valve is a butterfly type in which a rotating shaft driven by an actuator is provided at a central position of a flat valve body,
A curved portion that is curved in a U-shape is provided in the intake passage,
The pulse supercharging valve is disposed in the curved portion ;
The curved portion is formed including a space in which the pulse supercharging valve rotates, and a valve closing section is defined by a circumferential length of a U-shaped inner curved wall surface with which the valve body is slidably contacted,
The internal combustion engine , wherein the valve body rotates in the same direction as a flow direction of intake air that passes through a U-shaped outer portion of the curved portion with respect to the rotating shaft .
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