JP2007205302A - Engine intake control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの低回転高負荷領域で燃焼室に連なる吸気ポートをインパルスバルブで開閉して過給効果を発揮させるエンジンの吸気制御装置に関する。 The present invention relates to an intake control device for an engine that exerts a supercharging effect by opening and closing an intake port connected to a combustion chamber with an impulse valve in a low rotation and high load region of the engine.
エンジンの吸気通路に配置したフラップバルブよりなるインパルスバルブを吸気バルブの開閉に同期して所定のタイミングで開閉することにより、エンジンの低回転高負荷領域においても吸気通路に吸気脈動を発生させて過給効果を得るものが、下記特許文献1により公知である。
By opening and closing an impulse valve made up of a flap valve arranged in the intake passage of the engine at a predetermined timing in synchronization with the opening and closing of the intake valve, intake pulsation is generated in the intake passage even in a low engine speed and high load region. The thing which obtains a feeding effect is well-known by the following
また、かかるインパルスバルブをボールバルブで構成し、その回転軸をロータリソレノイドや電動モータよりなるアクチュエータで往復回転させて吸気通路を開閉するものが、下記特許文献2により公知である。
ところで、上記特許文献1、2に記載されたインパルスバルブは、エンジンの低回転高負荷領域における吸気の充填効率を高めることを目的とするものであり、部分負荷領域については考慮されていなかった。一方、部分負荷領域の燃焼改善手法としてスワールやタンブルが知られている。
By the way, the impulse valves described in
燃焼室にスワールを発生させるために1バルブ休止機構で2個の吸気バルブの一方を休止させる手法が知られているが、この場合には複雑で高価な1バルブ休止機構を必要とする問題がある。また燃焼室にタンブルを発生させるために燃焼室に固定ポートを設ける手法が知られているが、この場合には高負荷時に燃焼音が増加したり、有効開口面積の減少により高回転領域での出力低下が発生する問題がある。 In order to generate a swirl in the combustion chamber, a technique is known in which one of the two intake valves is deactivated by a one-valve deactivation mechanism. In this case, however, there is a problem that a complicated and expensive one-valve deactivation mechanism is required. is there. In addition, there is a known method of providing a fixed port in the combustion chamber in order to generate tumble in the combustion chamber. In this case, however, the combustion noise increases at high loads, or the effective opening area decreases to reduce the effective opening area. There is a problem that the output decreases.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、1バルブ休止機構のような特別の手段を設けることなく、インパルスバルブを利用して低回転部分負荷領域における燃料消費量の低減を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to reduce fuel consumption in a low rotation partial load region using an impulse valve without providing a special means such as a one-valve pause mechanism. Objective.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、エンジンの低回転高負荷領域で燃焼室に連なる吸気ポートをインパルスバルブで開閉して過給効果を発揮させるエンジンの吸気制御装置において、エンジンの低回転部分負荷領域での前記インパルスバルブの開閉タイミングを、前記低回転高負荷領域での開閉タイミングよりも進角させることを特徴とするエンジンの吸気制御装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the intake air of the engine which opens and closes the intake port connected to the combustion chamber in the low rotation high load region of the engine by the impulse valve and exhibits the supercharging effect. In the control device, an engine intake control device is proposed, wherein the opening / closing timing of the impulse valve in the low rotation partial load region of the engine is advanced from the opening / closing timing in the low rotation / high load region. .
請求項1の構成によれば、低回転高負荷領域において吸気ポートをインパルスバルブで開閉し、吸気の流速を高めて過給効果を発揮させるエンジンは、低回転部分負荷領域においても吸気ポートをインパルスバルブで開閉して吸気の流速を高めることで、燃焼安定性を高めて燃料消費量を低減することができるが、インパルスバルブの作動に伴うポンピングロスが発生するため、ポンピングロスによる燃料消費量の増加で前記燃料消費量の低減が相殺されてしまう問題がある。しかしながら、低回転部分負荷領域でのインパルスバルブの開閉タイミングを、低回転高負荷領域での開閉タイミングよりも進角させることで前記ポンピングロスを小さくし、吸気の流速増加に伴う燃焼安定性の向上による燃料消費量の低減効果を有効に発揮させ、吸気にスワールを発生させる1バルブ休止機構のような特別の手段を設けることなく、燃料消費量を低減することができる。 According to the configuration of the first aspect, the engine that opens and closes the intake port with the impulse valve in the low rotation and high load region and increases the flow rate of the intake air to exert the supercharging effect impulses the intake port even in the low rotation partial load region. By increasing the intake air flow rate by opening and closing with a valve, the combustion stability can be increased and the fuel consumption can be reduced.However, since the pumping loss due to the operation of the impulse valve occurs, the fuel consumption due to the pumping loss is reduced. There is a problem that the decrease in the fuel consumption is offset by the increase. However, the pumping loss is reduced by advancing the opening / closing timing of the impulse valve in the low rotation partial load region relative to the opening / closing timing in the low rotation / high load region, and the combustion stability is improved as the intake air flow rate increases. The fuel consumption can be reduced without providing a special means such as a one-valve pause mechanism that effectively exerts the effect of reducing the fuel consumption by the above and generates a swirl in the intake air.
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図17は本発明の実施の形態を示すもので、図1はエンジンのシリンダヘッド部およびインパルスバルブの断面図、図2は図1の要部拡大図(インパルスバルブの開弁状態)、図3は図2に対応するインパルスバルブの閉弁状態を示す図、図4は図2の4方向矢視図、図5は図3の5方向矢視図、図6はバルブボディの斜視図、図7は図2の要部拡大図、図8は油圧緩衝機構の作用説明図、図9はインパルスバルブを作動させるエンジンの運転領域を示すグラフ、図10はエンジン回転数および吸気管長とインパルスバルブの開閉時期との関係を示すグラフ、図11はクランクアングルとインパルスバルブの開閉時期との関係を示すグラフ、図12はエンジンの低回転部分負荷領域におけるクランクアングルとインパルスバルブの開度との関係を示すグラフ、図13はエンジンの低回転部分負荷領域における図示平均有効圧力IMEPと図示平均有効圧力の変動率との関係を示すグラフ、図14はエンジンの低回転部分負荷領域における図示平均有効圧力IMEPと図示燃料消費率ISFCとの関係を示すグラフ、図15はエンジンの低回転部分負荷領域における図示平均有効圧力IMEPと正味燃料消費率BSFCとの関係を示すグラフ、図16はエンジンの低回転部分負荷領域における図示平均有効圧力IMEPと平均有効ポンプ損失PMEPとの関係を示すグラフ、図17はクランクアングルと吸気の流量係数との関係を示すグラフである。
1 to 17 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of an engine cylinder head and an impulse valve, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1 (open state of the impulse valve). 3 is a view showing a closed state of the impulse valve corresponding to FIG. 2, FIG. 4 is a view in the direction of the
図1に示すように、エンジンEのシリンダブロック11に設けたシリンダスリーブ12にピストン13が摺動自在に嵌合しており、シリンダブロック11のデッキ面に結合されたシリンダヘッド14とピストン13の頂面との間に燃焼室15が区画される。シリンダヘッド14には燃焼室15に連なる吸気ポート16および排気ポート17が形成されており、吸気ポート16が燃焼室15に開口する吸気バルブ孔が吸気バルブ18により開閉され、排気ポート17が燃焼室15に開口する排気バルブ孔が排気バルブ19により開閉される。吸気バルブ18および排気バルブ19はそれぞれバルブスプリング20,21で閉弁方向に付勢される。
As shown in FIG. 1, a
シリンダヘッド14の上面に結合されたヘッドカバー22の内部に吸気カムシャフト23および吸気ロッカーアームシャフト24が設けられており、吸気カムシャフト23に設けた吸気カム25により、吸気ロッカーアームシャフト24に枢支した吸気ロッカーアーム26を介して吸気バルブ18が開閉駆動される。またヘッドカバー22の内部に排気カムシャフト27および排気ロッカーアームシャフト28が設けられており、排気カムシャフト27に設けた排気カム29により、排気ロッカーアームシャフト28に枢支した排気ロッカーアーム30を介して排気バルブ19が開閉駆動される。
An
シリンダヘッド14には吸気ポート16に連なる吸気通路部材31と、ボールバルブよりなるインパルスバルブ32と、吸気管33とが接続されており、吸気管33の上流に図示せぬサージタンクおよびスロットルバルブが配置される。吸気通路部材31には吸気ポート16に燃料を噴射する燃料噴射バルブ34が設けられる。
An
次に、図2〜図7に基づいてインパルスバルブ32の構造を説明する。
Next, the structure of the
インパルスバルブ32は吸気通路部材31および吸気管33に挟まれたバルブハウジング41を備えており、吸気管33に形成された第1吸気通路33aと、バルブハウジング41に形成された第2吸気通路41aと、吸気通路部材31に形成された第3吸気通路31aが直列に接続される。
The
バルブハウジング41の内部に収納されるバルブボディ42は、短い円筒状の円筒部43と、円筒部43から相互に離反する方向に延びる一対の回転軸44,45と、円筒部43に一体に設けられた薄い円板状の円板部46とを備える。円筒部43には円形断面の開口43aが貫通しており、また円板部46の外周には球面の一部を構成する環状の第1シール面46aが形成される。
The
一対の回転軸44,45は第2吸気通路41aの軸線L1に直交する軸線L2上に配置されており、一方の回転軸44はバルブハウジング41にボールベアリング47を介して回転自在に支持され、また他方の回転軸45はバルブハウジング41にボールベアリング48およびシール部材49を介して回転自在に支持されるとともに、バルブハウジング41に固定した電磁アクチュエータ50に接続される。
The pair of
吸気通路部材31に結合されるバルブハウジング41の下流端に形成した段部41bに、環状のシートリング51が装着される。シートリング51は、バルブボディ42の第1シール面46aが摺動および着座可能な部分球面状かつ環状の第2シール面51aと、その第2シール面51aの内周を貫通する円形断面の開口51bとを備える。またバルブハウジング41にはシートリング51の上流側の端面に当接可能な環状の規制部材41cが一体に形成される。
An
吸気通路部材31の上流端に第3吸気通路31aを囲むように形成された環状溝にOリング52が装着されており、このOリング52の付勢力でシートリング51がバルブボディ42に向けて付勢される。またシートリング51の外周に形成した環状溝にOリング53が装着されており、シートリング51はOリング53を介してバルブハウジング41の段部41bに摺動自在に当接する。
An O-
シール部材49を貫通してバルブハウジング41の外部に突出する回転軸45の先端にクランク軸54が固定されており、バルブハウジング41に設けたベアリング55に摺動自在に支持された連結ロッド56の左端と前記クランク軸54の先端とがリンク57で連結される。
A
電磁アクチュエータ50は、積層された第1ハウジング61、第2ハウジング62、第3ハウジング63および第4ハウジング64を備えており、第1ハウジング61がバルブハウジング41に固定される。第2ハウジング62の両端に第1、第2電磁石65,66が収納されており、第1、第2電磁石65,66の中央に設けたベアリング67,68に駆動ロッド69が摺動自在に嵌合する。駆動ロッド69の中央に固定したアーマチュア70が第1、第2電磁石65,66に間に形成した空間に配置されており、アーマチュア70が第1電磁石65に吸着されると駆動ロッド69は左動し、アーマチュア70が第2電磁石66に吸着されると駆動ロッド69は右動する。
The
連結ロッド56の右端側に設けたスプリングシート71とバルブハウジング41との間に第1スプリング72が配置されており、この第1スプリング72の弾発力で連結ロッド56は右方向に付勢される。また駆動ロッド69の右端側に設けたスプリングシート73と第4ハウジング64の開口部を閉塞するキャップ74との間に第2スプリング75が配置されており、この第2スプリング75の弾発力で駆動ロッド69は左方向に付勢される。
A
連結ロッド56および駆動ロッド69が第1ハウジング61の内部で同軸に対向しており、そこに油圧緩衝機構76が配置される。図7に拡大して示すように、油圧緩衝機構76は、第1ハウジング61に形成したシリンダ77と、このシリンダ77に摺動自在に嵌合するピストン78とを備えており、このピストン78に形成した左側の凹部78aに連結ロッド56の右端が嵌合し、右側の凹部78bに駆動ロッド69の左端がシム79を介して嵌合する。このとき、連結ロッド56および駆動ロッド69は第1、第2スプリング72,75により相互に接近する方向に付勢されており、よって連結ロッド56、駆動ロッド69およびピストン78の位置関係は常に一定に維持される。
The connecting
第1ハウジング61に駆動ロッド69の外周を囲むように形成された圧力室80が、図示せぬ油圧ポンプに第1供給油路81、チェックバルブ82および第2供給油路83を介して連通するとともに、図示せぬオイルパンに排出通路84を介して連通する。ピストン78が右動して排出通路84を閉塞したとき、ピストン78に形成したオリフィス78cを介して圧力室80および排出通路84が僅かに連通する。
A
次に、上記構成を備えた実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the embodiment having the above configuration will be described.
図9はエンジン回転数およびエンジン負荷(正味平均有効圧力BMEP)をパラメータとするエンジンEの運転領域を示すもので、低回転高負荷領域Aがインパルスバルブ32の通常の作動領域となる。この低回転高負荷領域Aでは、インパルスバルブ32がエンジン回転数およびスロットル開度から決定した開弁時期および閉弁時期で制御される。
FIG. 9 shows an operation region of the engine E using the engine speed and the engine load (net average effective pressure BMEP) as parameters, and the low rotation high load region A is a normal operation region of the
図10は、インパルスバルブ32の開弁時期(開き始め)および閉弁時期(閉じ終わり)が、吸気管長(インパルスバルブ32からその上流のサージタンクまでの距離)、エンジン回転数および開/閉時間によってどのように変化するかを示すものである。インパルスバルブ32の開時間とは、開き始めから開き終わりまでの時間であり、閉時間とは閉じ始めから閉じ終わりまでの時間であって、電磁アクチュエータ50の作動速度によって決定される。図中の実線は吸気管長が615mmで開/閉時間が3.3msに対応し、破線は吸気管長が315mmで開/閉時間が3.3msに対応し、鎖線は吸気管長が315mmで開/閉時間が0msに対応する。
FIG. 10 shows that the opening timing (opening start) and closing timing (closing end) of the
同図から明らかなように、インパルスバルブ32は吸気の充填効率が最大となるように、吸気行程の中期に開弁し、圧縮行程の初期に閉弁するように制御される。エンジン回転数の増加に応じて、開弁時期が次第に進角し、閉弁時期が次第に遅角する。この間、インパルスバルブ32の開弁時期および閉弁時期は吸気管長や、インパルスバルブ32の開閉動作に要する時間によっても左右される。
As can be seen from the figure, the
即ち、インパルスバルブ32の開角は圧力波が吸気管内を往復するのに要する時間であるから、吸気管を長くすると開角が大きくなり、吸気管を短くすると開角が小さくなる。従って、吸気管を短くすると開時期を遅らせることができ、より高回転まで過給効果が得られる反面、より短時間で開閉可能なインパルスバルブ32が必要になる。
That is, the opening angle of the
尚、インパルスバルブ32の開弁時期および閉弁時期を変化させる際に、開弁時期の進角側の限界は吸気負圧に応じて決定され、閉弁時期の遅角側の限界は吸気バルブ18,18の開弁時期に応じて決定される。
When changing the valve opening timing and closing timing of the
図11に示すように、吸気行程の前半において、吸気バルブ18が開弁した状態でピストン13が下降することで、閉弁したバルブボディ42の下流の第3吸気通路31a、吸気ポート16および燃焼室15に大きな負圧が発生する。吸気行程の中期にバルブボディ42が開弁すると、それに続く吸気行程の後半で、前記負圧によりバルブボディ42よりも上流の第1吸気通路33aおよび第2吸気通路41aから燃焼室15に向かって高速で吸気が流入する。
As shown in FIG. 11, in the first half of the intake stroke, the
その際に発生する負圧波が吸気通路の上流側に伝達されてサージタンクに反射され、その反射波が燃焼室15に伝達されて発生する正圧のピークにおいてバルブボディ42を閉弁することで、吸気の充填効率を大幅に高めることができる。そして吸気バルブ18が閉弁すると、その吸気バルブ18と閉弁したバルブボディ42との間に区画される空間の正圧が閉じ込められる。従って、次の排気バルブ19の開弁期間の末期と吸気バルブ18の開弁期間の初期とが重なるバルブオーバーラップ期間に、前記空間に閉じ込められた正圧で燃焼室15を掃気することができる。
The negative pressure wave generated at that time is transmitted to the upstream side of the intake passage and reflected to the surge tank, and the reflected wave is transmitted to the
図2および図4に示すように、電磁アクチュエータ50のアーマチュア70が第1電磁石65に吸着されると、第1スプリング72を収縮させて第2スプリング75を伸長させながら駆動ロッド69、ピストン78および連結ロッド56が左動し、リンク57を介してクランク軸54を押圧する。その結果、インパルスバルブ32のバルブボディ42が回転軸44,45と共に一方向に回転し、第2吸気通路41aの軸線L1に対して円板部46の軸線L3が直交し、円筒部43の軸線L4が一致することで、インパルスバルブ32が開弁する。
2 and 4, when the
図3および図5に示すように、電磁アクチュエータ50のアーマチュア70が第2電磁石66に吸着されると、第2スプリング75を収縮させて第1スプリング72を伸長させながら駆動ロッド69、ピストン78および連結ロッド56が右動し、リンク57を介してクランク軸54を牽引する。その結果、インパルスバルブ32のバルブボディ42が回転軸44,45と共に逆方向に回転し、第2吸気通路41aの軸線L1に対して円板部46の軸線L3が一致し、円筒部43の軸線L4が直交することで、インパルスバルブ32が閉弁する。
As shown in FIGS. 3 and 5, when the
インパルスバルブ32が開弁状態にあるとき、図8(A)に示すように、連結ロッド56および駆動ロッド69は左動位置にあり、油圧緩衝機構76のピストン78は排出油路84を開放しており、第1供給油路81から供給された作動油はチェックバルブ82を通過し、そこから第2供給油路83および圧力室80を経て排出油路84に排出される。
When the
インパルスバルブ32を閉弁すべく第2電磁石66を励磁すると、アーマチュア70が第2電磁石66に吸着されて駆動ロッド69が第2スプリング75の弾発力に抗して右動し、また連結ロッド56は第1スプリング72の弾発力でピストン78を駆動ロッド69に追従させるように右動する。その結果、図8(B)に示すように、右動するピストン78が排出通路84を次第に閉塞することで圧力室80の圧力が増加し、チェックバルブ82の開度が減少するとともにピストン78の右動に対する制動力が発生し、連結ロッド56および駆動ロッド69の右動速度、つまりインパルスバルブ32の閉弁速度が減速する。
When the
そしてインパルスバルブ32が完全に閉弁する寸前になると、図8(C)に示すように、ピストン78が排出通路84を完全に閉塞することで圧力室80と排出通路84とがピストン78のオリフィス78cだけで連通して圧力室80の圧力が急激に増加し、同時にチェックバルブ32が閉弁することでピストン78の右動に対する強い制動力が発生し、インパルスバルブ32は閉弁位置にゆっくりと着座する。これにより、インパルスバルブ32の着座時の衝撃を防止して騒音の発生や耐久性の低下を防止することができる。
When the
このようにしてアーマチュア70が第2電磁石66に吸着されたとき、インパルスバルブ32のバルブボディ42の第1シール面46aがシートリング51の第2シール面51aに正しく着座するように、ピストン78および駆動ロッド69間に配置されたシム79の厚さが調整される。シム79はピストン78と一体化することが可能である。
In this way, when the
尚、インパルスバルブ32の開弁時には、ピストン78が左動して圧力室80の容積が拡大するが、チェックバルブ82が開弁しているために圧力室80に作動油が自由に流入し、ピストン78の左動に制動力が発生することはない。
When the
さて、図9に示すエンジンEの低回転部分負荷領域Bにおいて、従来は1バルブ休止機構を用いて二つの吸気ポートの一方を開いて他方を閉じることで、燃焼室15に導入される吸気にスワールを発生させて流動性を高め、混合気の燃焼状態を改善して燃料消費量の低減を図っていた。
In the low-rotation partial load region B of the engine E shown in FIG. 9, conventionally, one intake of the two intake ports is opened and the other is closed using a one-valve stop mechanism, so that the intake air introduced into the
それに対して本実施の形態では、1バルブ休止機構のような特別の手段を用いずに、インパルスバルブ32の作動を制御することで、低回転部分負荷領域Bにおける混合気の燃焼状態を改善するようになっている。
On the other hand, in the present embodiment, the combustion state of the air-fuel mixture in the low rotation partial load region B is improved by controlling the operation of the
図12は、エンジンの低回転部分負荷領域Bにおけるクランクアングルとインパルスバルブ32の開度との関係を示すグラフである。破線で示す「インパルスバルブ作動」の特性は図9で説明した低回転高負荷領域Aにおけるインパルスバルブ32の開度と同じであり、このときの吸入空気量の制御はスロットルバルブにより行われる。また一点鎖線で示す「インパルスバルブ早閉じ」の特性は、前記「インパルスバルブ作動」の特性をポンピングロスが最小になる位置まで進角し、かつ開弁期間を広げたものであり、このときの吸入空気量の制御は早閉じのタイミングにより行われる。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the crank angle and the opening degree of the
図13は、エンジンEの低回転部分負荷領域Bにおける図示平均有効圧力IMEPと図示平均有効圧力の変動率との関係を示すグラフであって、実線はインパルスバルブ32が不作動の状態、破線はインパルスバルブ32が作動の状態(図12の破線参照)、一点鎖線はインパルスバルブ32が早閉じの状態(図12の一点鎖線参照)である。この図から明らかなように、低回転高負荷領域Aと同様にインパルスバルブ32を作動させると(破線参照)、インパルスバルブ32を作動させない場合(実線参照)に比べて、吸気の流速増加の効果で燃焼安定性が良好に(つまりPmi変動率が小さく)なっている。一方、低回転高負荷領域Aの場合よりもインパルスバルブ32を早閉じすると(一点鎖線参照)、インパルスバルブ32を作動させない場合(実線参照)に比べて、吸気の流速低下や筒内の温度低下に伴う燃料の液化の影響で燃焼安定性が不良に(つまりPmi変動率が大きく)なっている。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the indicated average effective pressure IMEP and the fluctuation rate of the indicated average effective pressure in the low rotation partial load region B of the engine E. The solid line indicates the state in which the
図14は、エンジンEの低回転部分負荷領域Bにおける図示平均有効圧力IMEPと図示燃料消費率ISFCとの関係を示すグラフであって、実線はインパルスバルブ32が不作動の状態、破線はインパルスバルブ32が作動の状態(図12の破線参照)、一点鎖線はインパルスバルブ32が早閉じの状態(図12の一点鎖線参照)である。この図から明らかなように、低回転高負荷領域Aと同様にインパルスバルブ32を作動させると(破線参照)、インパルスバルブ32を作動させない場合(実線参照)に比べて、図示燃料消費率ISFCが良好になり、また低回転高負荷領域Aの場合よりもインパルスバルブ32を早閉じすると(一点鎖線参照)、インパルスバルブ32を作動させない場合(実線参照)に比べて、図示燃料消費率ISFCが不良になる。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the indicated mean effective pressure IMEP and the indicated fuel consumption rate ISFC in the low-rotation partial load region B of the engine E, where the solid line indicates the state in which the
つまり、エンジンEの低回転部分負荷領域Bにおいて、インパルスバルブ32を作動させると、燃焼状態が良くなって図示燃料消費率ISFCが良好になり、インパルスバルブ32を早閉じすると、燃焼状態が悪くなって図示燃料消費率ISFCが不良になることが分かる。
That is, when the
図15は、エンジンEの低回転部分負荷領域Bにおける図示平均有効圧力IMEPと正味燃料消費率BSFCとの関係を示すグラフであって、実線はインパルスバルブ32が不作動の状態、破線はインパルスバルブ32が作動の状態(図12の破線参照)、一点鎖線はインパルスバルブ32が早閉じの状態(図12の一点鎖線参照)である。この図から明らかなように、低回転高負荷領域Aと同様にインパルスバルブ32を作動させると(破線参照)、インパルスバルブ32を作動させない場合(実線参照)に比べて、正味燃料消費率BSFCが不良になり、また低回転高負荷領域Aの場合よりもインパルスバルブ32を早閉じすると(一点鎖線参照)、インパルスバルブ32を作動させない場合(実線参照)に比べて、正味燃料消費率BSFCが良好になる。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the indicated mean effective pressure IMEP and the net fuel consumption rate BSFC in the low rotation partial load region B of the engine E, where the solid line indicates a state in which the
図16は、エンジンEの低回転部分負荷領域Bにおける図示平均有効圧力IMEPと平均有効ポンプ損失PMEPとの関係を示すグラフであって、実線はインパルスバルブ32が不作動の状態、破線はインパルスバルブ32が作動の状態(図12の破線参照)、一点鎖線はインパルスバルブ32が早閉じの状態(図12の一点鎖線参照)である。この図から明らかなように、低回転高負荷領域Aと同様にインパルスバルブ32を作動させると(破線参照)、インパルスバルブ32を作動させない場合(実線参照)に比べてポンピングロスが増加し、また低回転高負荷領域Aの場合よりもインパルスバルブ32を早閉じすると(一点鎖線参照)、インパルスバルブ32を作動させない場合(実線参照)に比べてポンピングロスが減少する。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the indicated mean effective pressure IMEP and the mean effective pump loss PMEP in the low rotation partial load region B of the engine E, where the solid line indicates the state in which the
このように、インパルスバルブ32を通常のタイミングで作動させたときに図示燃料消費率ISFCが良好になるにもかかわらず、正味燃料消費率BSFCが悪化するのは、燃焼室15および吸気ポート16の負圧を増加させることによるポンピングロスの増加が原因である。一方、インパルスバルブ32を早閉じした場合には、ポンピングロスが低減するため、図示燃料消費率ISFCが悪化するにもかかわらず、正味燃料消費率BSFCが改善されるのである。
Thus, although the illustrated fuel consumption rate ISFC is improved when the
以上のことから、低回転部分負荷領域Bにおいて、インパルスバルブ32を通常のタイミングで作動させることによる燃焼状態の改善効果と、インパルスバルブ32を早閉じすることによるポンピングロスの低減効果とを両立させて燃料消費量をできる限り低減するには、図17に示すように、低回転高負荷領域Aでのインパルスバルブ32の開弁特性に対して、低回転部分負荷領域Bでのインパルスバルブ32の開弁特性を進角し、また図12に示すものより少なめの開角とすれば良い。これにより、図16に二点鎖線で示す本案のように、ポンピングロスをインパルスバルブ32が不作動の場合よりも低減することができる。
From the above, in the low-rotation partial load region B, both the improvement effect of the combustion state by operating the
即ち、図12の一点鎖線の特性は、ポンピングロスが最小になるようにインパルスバルブ32の開弁特性を設定したものであるが、それよりも開角を小さく設定することで、インパルスバルブ32を作動させることによる燃焼状態の改善効果と、インパルスバルブ32を早閉じすることによるポンピングロスの低減効果とをうまくバランスさせ、正味燃料消費率BSFCを最小にすることができる。
That is, the characteristics of the one-dot chain line in FIG. 12 are those in which the valve opening characteristic of the
以上のように、エンジンEの低回転部分負荷領域Bで、低回転高負荷領域Aよりもインパルスバルブ32を進角させた状態で作動させることで、1バルブ休止機構のような複雑で高価な手段を用いることなく、エンジンEの燃料消費量を効果的に低減することが可能になる。
As described above, in the low rotation partial load region B of the engine E, the
尚、図9におけるエンジンEの高回転領域Cでは、インパルスバルブ32は図2および図4に示す開弁状態に保持される。
Note that, in the high rotation region C of the engine E in FIG. 9, the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態ではボールバルブよりなるインパルスバルブ32を例示したが、バタフライバルブ、フラップバルブ、ポペットバルブのような任意の構造のインパルスバルブを採用することができる。
For example, in the embodiment, the
A エンジンの低回転高負荷領域
B エンジンの低回転部分負荷領域
E エンジン
15 燃焼室
16 吸気ポート
32 インパルスバルブ
A Low engine speed and high load area B Low engine speed and partial load
Claims (1)
エンジン(E)の低回転部分負荷領域(B)での前記インパルスバルブ(32)の開閉タイミングを、前記低回転高負荷領域(A)での開閉タイミングよりも進角させることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
In an engine intake control device that opens and closes an intake port (16) connected to a combustion chamber (15) by an impulse valve (32) in a low rotation high load region (A) of the engine (E) to exert a supercharging effect,
An engine characterized in that the opening / closing timing of the impulse valve (32) in the low rotation partial load region (B) of the engine (E) is advanced with respect to the opening / closing timing in the low rotation high load region (A). Intake control device.
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- 2006-02-03 JP JP2006027153A patent/JP2007205302A/en active Pending
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