JP2007100640A - Tumble flow control device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンの燃焼室内のタンブル流を制御する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for controlling a tumble flow in a combustion chamber of an engine.
点火プラグ周辺に混合気を形成するとともに、その周りに空気に近い希薄な混合気を形成する層状化(成層化)を図るには、燃焼室内のガス流動を制御することが重要である。 It is important to control the gas flow in the combustion chamber in order to form an air-fuel mixture around the spark plug and to form a stratification (stratification) that forms a lean air-fuel mixture around the spark plug.
従来は、吸気ポートにタンブルコントロールバルブ(吸気流制御軸)を設け、そのタンブルコントロールバルブを負荷に応じて開閉することで低負荷時に燃焼室内にタンブル流を生成するようにしている(特許文献1)。
ところが前述した装置では、圧縮行程後半においてタンブル流が崩壊してしまい、点火時期においてはすでに混合気の成層化が弱まっている、又はなされていないことがわかった。 However, in the apparatus described above, it was found that the tumble flow collapsed in the latter half of the compression stroke, and the stratification of the air-fuel mixture was already weakened or not made at the ignition timing.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、強いタンブル流を点火時期まで維持することができるエンジンのタンブル流制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object thereof is to provide an engine tumble flow control device capable of maintaining a strong tumble flow until the ignition timing.
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、燃焼室(11)に連通する吸気ポート(12)と、ピストン(33)の上下動に応動して前記吸気ポートを開閉し前記燃焼室(11)への吸気を制御する吸気バルブ(31)と、前記吸気ポート(12)を上下に二分して第1通路(12b)及び第2通路(12a)を形成する隔壁(13)と、前記第1通路(12b)に設けられ、開度に応じて第1通路(12b)を通流する空気量を制御して燃焼室内にタンブル流を生成するタンブルコントロールバルブ(14)と、吸気行程前半では前記タンブルコントロールバルブ(14)を略全閉し、吸気行程後半から前記吸気バルブ(31)が閉じるまでは前記タンブルコントロールバルブ(14)を略全開するタンブルコントロールバルブ制御手段(20)とを有することを特徴とする。 The present invention includes an intake port (12) communicating with the combustion chamber (11), and an intake valve that opens and closes the intake port in response to the vertical movement of the piston (33) to control intake to the combustion chamber (11). (31), a partition wall (13) that bisects the intake port (12) vertically to form a first passage (12b) and a second passage (12a), and the first passage (12b), The tumble control valve (14) for generating a tumble flow in the combustion chamber by controlling the amount of air flowing through the first passage (12b) according to the opening degree, and the tumble control valve (14) in the first half of the intake stroke are omitted. Tumble control valve control means (20) for fully closing the tumble control valve (14) from the latter half of the intake stroke until the intake valve (31) is closed. .
本発明によれば、タンブルコントロールバルブをサイクル中に開閉するようにしたので、タンブル流を圧縮行程後半においても維持することができるのである。 According to the present invention, since the tumble control valve is opened and closed during the cycle, the tumble flow can be maintained even in the latter half of the compression stroke.
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明によるエンジンのタンブル流制御装置の第1実施形態を示す図であり、図1(A)は側面から見た模式図、図1(B)は吸気ポート付近を上面から見た模式図、図1(C)はタンブルコントロールバルブを開閉する電磁弁の模式図である。なお本明細書では、慣例にしたがい、燃焼室のルーフ側を上、クランクシャフト側を下として説明する。すなわちピストンは、吸気行程及び膨張行程で下方へ移動し、圧縮行程及び排気行程で上方に移動する
タンブル流制御装置10は、エンジンの燃焼室11に連通する吸気ポート12と、隔壁13と、タンブルコントロールバルブ14と、電磁弁15と、クランク角センサ16と、コントローラ20とを有する。なおピストン33の上下動に応動して吸気バルブ31及び排気バルブ32が開閉し、燃焼室11の吸排気が制御される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an engine tumble flow control device according to the present invention. FIG. 1 (A) is a schematic view seen from the side, and FIG. FIG. 1C is a schematic diagram of an electromagnetic valve that opens and closes a tumble control valve. In the present specification, in accordance with the custom, the roof side of the combustion chamber is described as the upper side, and the crankshaft side is described as the lower side. That is, the piston moves downward in the intake stroke and the expansion stroke, and moves upward in the compression stroke and the exhaust stroke. The tumble
隔壁13は吸気ポート12内に設けられている。隔壁13は吸気ポート12をペントルーフ稜線11c側のアッパ通路12aと、燃焼室11の側壁11a側のロア通路12bとに二分する。
The
タンブルコントロールバルブ14は、ロア通路12bに設けられている。タンブルコントロールバルブ14は、シャフト14aを中心に開閉する。タンブルコントロールバルブ14は、開閉角度に応じてロア通路12bの流路断面積を変更する。
The
電磁弁15は、シャフト14aを回転させることによってタンブルコントロールバルブ14を開閉する。
The
クランク角センサ16は、クランクシャフトの回転角度を検出する。アクセルペダルポジションセンサ17は、アクセルペダルの踏込量を検出する。水温センサ18はエンジンの冷却水温を検出する。
The
コントローラ20は、センサの検出信号に合わせて電磁弁15を制御してタンブルコントロールバルブ14を開閉する。コントローラ20は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ20を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。
The
ここで発明の理解を容易にするために、図12を参照して解決しようとしている課題についてさらに詳しく説明する。なお図12は、タンブルコントロールバルブの開度を、サイクル中は一定のままにしておく場合に生成されるタンブル流について説明する図である。 Here, in order to facilitate understanding of the invention, the problem to be solved will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram for explaining the tumble flow generated when the opening degree of the tumble control valve is kept constant during the cycle.
上述の通り、従来は、吸気ポートにタンブルコントロールバルブを設け、そのタンブルコントロールバルブを負荷に応じて制御していた。すなわち低負荷時にはタンブルコントロールバルブを閉じておくことで、燃焼室内にタンブル流を生成するようにしていた。ところがこのような方法では、圧縮行程後半においてタンブル流が崩壊していたのである。 As described above, conventionally, a tumble control valve is provided in the intake port, and the tumble control valve is controlled according to the load. In other words, when the load is low, the tumble control valve is closed to generate a tumble flow in the combustion chamber. However, with such a method, the tumble flow collapsed in the latter half of the compression stroke.
本件発明者らは、日夜鋭意研究を重ねることにより、この原因が以下であることを明らかにした。 The inventors of the present invention have clarified that the cause is as follows by conducting intensive studies day and night.
図12(A)に示すように、タンブルコントロールバルブ14を閉じておくと、ピストン33の下降とともに吸気ポート12のアッパ通路12aから空気が燃焼室11に吸入される。この吸気Aのほとんどは、排気バルブ32側のルーフ11eから側壁11bに沿って流れる。
As shown in FIG. 12A, when the
そして図12(B)に示すように、この空気Aは、ピストン33の上昇とともに吸気バルブ31側のルーフ11dに連続する側壁11aに沿って上昇する。またこの時点でも吸気の慣性効果によって吸気ポート12→アッパ通路12aを通って燃焼室11に流入する空気もある。したがってこのときの燃焼室内には、吸気バルブ31側の壁面11aに沿って流れる上昇流が生じるとともに、排気バルブ32側の壁面11bに沿って流れる下降流が生じている。ただしアッパ通路12aから流入する空気量は少ないので、排気バルブ32側の下降流よりも、吸気バルブ31側の上昇流が多い。
Then, as shown in FIG. 12B, the air A rises along the
そして圧縮行程後半では、図12(C)に示すように、ピストン33の上昇とともに吸気バルブ31側の壁面11aに沿って流れる上昇流Aが多く、排気バルブ32側の壁面11bに沿って流れる下降流が少ない。このような状態では上昇流Aは、燃焼室ルーフ11dに到達すると、その後の行き場所がないのでタンブル流が崩壊するのである。
In the latter half of the compression stroke, as shown in FIG. 12C, as the
これをタンブル中心で考えると、タンブル中心が排気バルブ32側の壁面11b付近に存在する状態である。
When this is considered at the tumble center, the tumble center is present in the vicinity of the
このような解析に基づいて本件発明者らは、タンブル流を維持するには、上昇流と下降流とのバランスを図ってタンブル中心を気筒中心付近に留めておくことが重要であるとの知見に基づき本発明を完成するに至ったのである。 Based on such analysis, the present inventors have found that in order to maintain the tumble flow, it is important to keep the tumble center near the cylinder center by balancing the upflow and the downflow. Based on this, the present invention has been completed.
そしてさらに本件発明者らは、隔壁13によって吸気ポート12をアッパ通路12aとロア通路12bとに分け、ロア通路12bの通流を制御するタンブルコントロールバルブ14を閉じておき、サイクル途中(BDCの手前)で開くようにすることで、タンブル中心を気筒中心付近に留めておくことができるという知見を得たのである。すなわち、このようにすることでタンブルコントロールバルブ14を開いた後はロア通路12bからも空気が流れ込むこととなる。この空気がピストン33の上昇とともに側壁11aに沿って上昇する空気に衝突し、上昇流動を少なくする。その結果、上昇流の流量が適量にされ、燃焼室ルーフ11dに到達した後は、燃焼室ルーフ11e→側壁11bに沿って下降し、タンブル中心を気筒中心に留めることができるのである。
Further, the inventors of the present invention divide the
以下ではタンブルコントロールバルブ14の開閉の具体的な制御について図2のフローチャートに沿って説明する。
Hereinafter, specific control of opening and closing of the
ステップS11において、コントローラ50はクランク角CAを読み込む。 In step S11, the controller 50 reads the crank angle CA.
ステップS12において、コントローラ50はタンブルコントロールバルブが開いているか否かを判定する。開いていなければステップS13に処理を移行し、開いていればステップS15へ処理を移行する。 In step S12, the controller 50 determines whether or not the tumble control valve is open. If not open, the process proceeds to step S13, and if open, the process proceeds to step S15.
ステップS13において、コントローラ50はクランク角CAが基準角度Aを超えたか否かを判定する。超えていなければ処理を抜け、超えていればステップS14に処理を移行する。 In step S13, the controller 50 determines whether or not the crank angle CA exceeds the reference angle A. If it does not exceed, the process exits, and if it exceeds, the process proceeds to step S14.
ステップS14において、コントローラ50はタンブルコントロールバルブを開く。 In step S14, the controller 50 opens the tumble control valve.
ステップS15において、コントローラ50はクランク角CAが基準角度Bを超えたか否かを判定する。超えていなければ処理を抜け、超えていればステップS16に処理を移行する。 In step S15, the controller 50 determines whether or not the crank angle CA exceeds the reference angle B. If it does not exceed, the process exits, and if it exceeds, the process proceeds to step S16.
ステップS16において、コントローラ50はタンブルコントロールバルブを閉じる。 In step S16, the controller 50 closes the tumble control valve.
図3は、タンブルコントロールバルブ14の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing the opening / closing timing of the
なお図2のフローチャートとの対応が分かりやすくなるように、図2のステップ番号をS付けで併記する。 In order to make the correspondence with the flowchart of FIG. 2 easier to understand, the step numbers of FIG.
クランク角を読み込み(S11)、クランク角が基準角度A(IVCより小さい吸気行程中の所定角度;具体的にはあらかじめ実験を通じて設定しておくが一例を挙げるならばTDCから120〜150deg程度)を超えるまではタンブルコントロールバルブ14の開口率を0%(すなわち全閉)にしておき、基準角度Aを超えたら(S13)、タンブルコントロールバルブ14を開き(S14)、開口率を100%(すなわち全開)にする。そしてクランク角が基準角度B(IVC以降IVOまでの任意の角度)を超えたら(S15)、タンブルコントロールバルブ14を閉じ(S16)、開口率を0%にする。
The crank angle is read (S11), and the crank angle is set to a reference angle A (a predetermined angle during the intake stroke smaller than IVC; specifically, it is set in advance through experiments, but an example is about 120 to 150 deg from TDC). Until it exceeds, the opening rate of the
ここでタンブルコントロールバルブの開閉状態について補足する。 Here, a supplementary description will be given of the open / closed state of the tumble control valve.
タンブルコントロールバルブ14の開口率とは、タンブルコントロールバルブ14が無いとした場合のロア通路12bの流路断面積(吸気の流れ方向を法線とする断面の面積)に対するタンブルコントロールバルブ14によって開いている流路断面積の割合である。
The opening ratio of the
すなわちタンブルコントロールバルブ開口率100%とは、タンブルコントロールバルブ14によって開いている流路断面積がタンブルコントロールバルブ14が無いとした場合のロア通路12bの流路断面積に等しい状態である。またタンブルコントロールバルブ開口率0%とは、タンブルコントロールバルブ14が閉じているために路断面積がゼロとなっている状態である。
That is, the tumble control valve opening ratio of 100% is a state in which the channel cross-sectional area opened by the
本実施形態では、タンブルコントロールバルブ14の開口率が0%又は100%になるように開閉しているが、この数値は一例である。例えば閉状態で開口率10%程度にしたり、開状態で開口率90%程度にしてもよい。
In this embodiment, the
図4は、第1実施形態の制御による効果を説明する図である。図4(A)は吸気行程前半(CA=90degATDC)、図4(B)は吸気行程後半(CA=180degATDC)、図4(C)は圧縮行程後半(CA=270degATDC)を示している。また図中の矢印(→)は吸気の流れを示し、黒丸(●)はタンブル中心を示す。 FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of the control according to the first embodiment. 4A shows the first half of the intake stroke (CA = 90 degATDC), FIG. 4B shows the second half of the intake stroke (CA = 180 degATDC), and FIG. 4C shows the second half of the compression stroke (CA = 270 degATDC). In the figure, the arrow (→) indicates the flow of intake air, and the black circle (●) indicates the tumble center.
図4(A)に示すように吸気行程前半では、タンブルコントロールバルブ14を閉じておく。すると吸気Aはアッパ通路12aを通流して燃焼室11に流れ込む。そしてほとんどの吸気Aは排気バルブ32側のルーフ11eから側壁11bに沿って下降する。
As shown in FIG. 4A, the
そしてBDC(CA=180degATDC)に達する前にタンブルコントロールバルブ14を開く。するとロア通路12bを通流して燃焼室11に流入する吸気Bの流れができる。この流れBが吸気バルブ31側の側壁11aに沿って上昇する空気Aの流れを弱める。
The
これにより、上昇流と下降流とが釣り合い、タンブル中心が気筒中心付近に留めることとなり、圧縮行程後半においてもタンブル流が維持されるのである(図4(C))。 As a result, the upward flow and the downward flow are balanced, and the tumble center remains in the vicinity of the cylinder center, and the tumble flow is maintained even in the latter half of the compression stroke (FIG. 4C).
図5は、サイクル中における燃焼室内のタンブル中心の移動を示す図である。また図6は、サイクル中におけるタンブル比を示す図である。なおタンブル比とは、クランクシャフト1回転当たりの吸入空気のタンブル回転量である。 FIG. 5 is a diagram showing the movement of the tumble center in the combustion chamber during the cycle. FIG. 6 is a diagram showing the tumble ratio during the cycle. The tumble ratio is the amount of tumble rotation of the intake air per crankshaft rotation.
図12に示した従来装置のように、サイクル中にタンブルコントロールバルブ14を閉じたままにした場合には、図5の破線に示すように吸気行程前半(CA=90degA)→吸気行程後半(CA=180degA)→圧縮行程後半(CA=270degA)となるにつれて、タンブル中心は吸気バルブ側の壁面11a付近から排気バルブ側の壁面11b付近へと移動する。このようにタンブル中心は、燃焼室中心付近から外れてしまっていた。その結果、タンブル比は図6の破線に示すように、圧縮行程後半(CA=270degA)において小さくなっていた。
When the
ところが本実施形態のようにタンブルコントロールバルブ14をサイクル中に開閉することで、タンブル中心は、図5の実線に示すように吸気行程前半(CA=90degA)→吸気行程後半(CA=180degA)となると、吸気側の壁面11a付近から燃焼室中心付近に移動し、圧縮行程後半(CA=270degA)となっても、燃焼室中心付近に維持される。その結果、タンブル比は図6の実線に示すように、圧縮行程後半(CA=270degA)においても大きい。
However, by opening and closing the
このように本実施形態によれば、タンブルコントロールバルブ14をサイクル中に開閉するようにしたので、タンブル流は、圧縮行程後半においても維持されるのである。
As described above, according to the present embodiment, the
また本実施形態では、図4に示したように、タンブルコントロールバルブ14の先端が燃焼室側になるようにタンブルコントロールバルブ14を開閉制御する。このようにすれば、タンブルコントロールバルブ14を開くときに、空気の流れに逆らわないので、電磁弁15は大きな駆動力を必要としない。なお吸気バルブ31を閉じているときにタンブルコントロールバルブ14を閉じる。したがって吸気の流れがないので、タンブルコントロールバルブ14を閉じる際も、電磁弁15は大きな駆動力を必要としない。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the
(第2実施形態)
図7は、本発明によるエンジンのタンブル流制御装置の第2実施形態を示すフローチャートである。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a flowchart showing a second embodiment of the engine tumble flow control device according to the present invention.
なお以下に示す実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。 In the embodiment described below, the same reference numerals are given to portions that perform the same functions as those of the above-described embodiment, and redundant description will be appropriately omitted.
本実施形態は、第1実施形態に対してタンブルコントロールバルブの開閉タイミングを変更している。 In this embodiment, the opening / closing timing of the tumble control valve is changed with respect to the first embodiment.
ステップS21において、コントローラ50はクランク角CAを読み込む。 In step S21, the controller 50 reads the crank angle CA.
ステップS22において、コントローラ50はタンブルコントロールバルブが閉じているか否かを判定する。閉じていなければステップS23に処理を移行し、閉じていればステップS25へ処理を移行する。 In step S22, the controller 50 determines whether or not the tumble control valve is closed. If not closed, the process proceeds to step S23, and if closed, the process proceeds to step S25.
ステップS23において、コントローラ50はクランク角CAが基準角度Cを超えたか否かを判定する。超えていなければ処理を抜け、超えていればステップS24に処理を移行する。 In step S23, the controller 50 determines whether or not the crank angle CA exceeds the reference angle C. If it does not exceed, the process is terminated, and if it exceeds, the process proceeds to step S24.
ステップS24において、コントローラ50はタンブルコントロールバルブを閉じる。 In step S24, the controller 50 closes the tumble control valve.
ステップS25において、コントローラ50はクランク角CAが基準角度Dを超えたか否かを判定する。超えていなければ処理を抜け、超えていればステップS26に処理を移行する。 In step S25, the controller 50 determines whether or not the crank angle CA exceeds the reference angle D. If it does not exceed, the process exits, and if it exceeds, the process proceeds to step S26.
ステップS26において、コントローラ50はタンブルコントロールバルブを開く。 In step S26, the controller 50 opens the tumble control valve.
次に具体的な開閉タイミングを図3のタイミングチャートを参照して説明する。なお図7のフローチャートとの対応が分かりやすくなるように、図7のステップ番号をS付けで併記する。 Next, specific opening / closing timing will be described with reference to the timing chart of FIG. In addition, the step number of FIG. 7 is written together with S so that the correspondence with the flowchart of FIG. 7 is easy to understand.
クランク角を読み込み(S21)、クランク角が基準角度C(IVCよりは小さい)を超えるまではタンブルコントロールバルブ14の開口率を50%(すなわち半開)にしておき、基準角度Cを超えたら(S23)、タンブルコントロールバルブ14を閉じ(S24)、開口率を0%(すなわち全閉)にする。そしてクランク角が基準角度D(IVC以降IVOまでの任意の角度)を超えたら(S25)、タンブルコントロールバルブ14を開き(S26)、開口率を50%にする。
The crank angle is read (S21), and the opening ratio of the
なお本実施形態では、タンブルコントロールバルブ14の開口率が0%又は50%になるように開閉しているが、この数値は一例である。例えば閉状態で開口率10%程度にしたり、開状態で開口率40%や60%程度にしてもよい。
In this embodiment, the
図8は、第2実施形態の制御による効果を説明する図である。図8(A)は吸気行程前半(CA=90degATDC)、図8(B)は吸気行程後半(CA=180degATDC)、図8(C)は圧縮行程後半(CA=270degATDC)を示している。また図中の矢印(→)は吸気の流れを示し、黒丸(●)はタンブル中心を示す。 FIG. 8 is a diagram for explaining the effect of the control according to the second embodiment. 8A shows the first half of the intake stroke (CA = 90 degATDC), FIG. 8B shows the second half of the intake stroke (CA = 180 degATDC), and FIG. 8C shows the second half of the compression stroke (CA = 270 degATDC). In the figure, the arrow (→) indicates the flow of intake air, and the black circle (●) indicates the tumble center.
図8(A)に示すように吸気行程前半では、タンブルコントロールバルブ14を半開しておく。すると空気Aはアッパ通路12aを通流して燃焼室11に流れ込むとともに、その半分程度の流量の空気Bがロア通路12bを通流して燃焼室11に流れ込む。そして空気Aは排気バルブ32側のルーフ11eから側壁11bに沿って下降する。また空気Bは吸気バルブ31側の側壁11aに沿って下降する。
As shown in FIG. 8A, in the first half of the intake stroke, the
そして空気Bは空気Aの流れを弱める。 Air B weakens the flow of air A.
これにより、上昇流と下降流とが釣り合い、タンブル中心が気筒中心付近に留めることとなり、圧縮行程後半においてもタンブル流が維持されるのである(図8(C))。 As a result, the upward flow and the downward flow are balanced, and the tumble center remains in the vicinity of the cylinder center, and the tumble flow is maintained even in the latter half of the compression stroke (FIG. 8C).
本実施形態ではタンブルコントロールバルブ14をサイクル中に開閉することで、タンブル中心は、図5の破線に示されるように吸気行程前半(CA=90degA)→吸気行程後半(CA=180degA)となると、吸気側の壁面11a付近から燃焼室中心付近に移動し、圧縮行程後半(CA=270degA)となっても、燃焼室中心付近に維持される。その結果、タンブル比は図6の破線に示されるように、圧縮行程後半(CA=270degA)においても大きいのである。
In this embodiment, when the
このように本実施形態によれば、タンブルコントロールバルブ14をサイクル中に開閉するようにしたので、タンブル流は、圧縮行程後半においても維持されるのである。
As described above, according to the present embodiment, the
また本実施形態では、図8に示したように、タンブルコントロールバルブ14の先端が燃焼室の反対側になるようにタンブルコントロールバルブ14を開閉制御する。このようにすれば、タンブルコントロールバルブ14を閉じるときに、空気の流れに逆らわないので、電磁弁15は大きな駆動力を必要としない。なお吸気バルブ31を閉じているときにタンブルコントロールバルブ14を開く。したがって吸気の流れがないので、タンブルコントロールバルブ14を開く際も、電磁弁15は大きな駆動力を必要としない。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
(第3実施形態)
図9は、本発明によるエンジンのタンブル流制御装置の第3実施形態を示すフローチャートである。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a flowchart showing a third embodiment of the engine tumble flow control device according to the present invention.
本実施形態は、エンジンの回転速度及び負荷に応じてタンブルコントロールバルブの開閉タイミングを変更する。すなわち図6に示されているように、TCV制御モード1の方がTCV制御モード2よりもタンブル比が大きく、タンブル流が強いので、特に低回転低負荷で使用することで、燃費が向上する。 In the present embodiment, the opening / closing timing of the tumble control valve is changed according to the rotational speed and load of the engine. That is, as shown in FIG. 6, the TCV control mode 1 has a larger tumble ratio and a stronger tumble flow than the TCV control mode 2, so that the fuel consumption is improved particularly by using at a low rotation and low load. .
一方、TCV制御モード2は吸気行程でタンブルコントロールバルブ14を半開にしているので、TCV制御モード1よりも吸気量が多くなるので、エンジン回転速度や負荷が大きくなったときでも使用することができる。
On the other hand, in the TCV control mode 2, since the
したがって、エンジンの回転速度及び負荷に応じてタンブルコントロールバルブの開閉タイミングを変更することで、燃費向上及び出力バランスの両立を図ることができるのである。 Therefore, by changing the opening / closing timing of the tumble control valve in accordance with the engine speed and load, it is possible to improve both fuel efficiency and output balance.
以下ではタンブルコントロールバルブ14の開閉の具体的な制御について図9のフローチャートに沿って説明する。
Hereinafter, specific control of opening and closing of the
ステップS1において、コントローラ50はエンジン回転速度Ne及びエンジン負荷Lを読み込む。 In step S1, the controller 50 reads the engine speed Ne and the engine load L.
ステップS2において、コントローラ50は第1運転領域であるか否かを判定する。第1運転領域であればステップS10に処理を移行し、第1運転領域でなければステップS3へ処理を移行する。なお第1運転領域であるか否かは、具体的には、あらかじめROMに格納された図10に示す特性のマップに基づいて判定する。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。またこの第1運転領域とはアイドル運転の領域を想定しているが、具体的な範囲については機種ごとに適合する。 In step S2, the controller 50 determines whether or not it is the first operation region. If it is the first operation region, the process proceeds to step S10, and if it is not the first operation region, the process proceeds to step S3. Whether or not it is the first operating region is specifically determined based on a characteristic map shown in FIG. 10 stored in advance in the ROM. This map is set in advance through experiments. The first operating range is assumed to be an idle operating range, but the specific range is adapted to each model.
ステップS3において、コントローラ50は第2運転領域であるか否かを判定する。第2運転領域であればステップS20に処理を移行し、第2運転領域でなければステップS4へ処理を移行する。なお第2運転領域であるか否かは、具体的には、あらかじめROMに格納された図10に示す特性のマップに基づいて判定する。また第2運転領域は、第1運転領域よりは高回転高負荷の運転の領域であってエンジン回転速度で2000rpm以下程度の領域である。ただし具体的な範囲については機種ごとに適合する。 In step S3, the controller 50 determines whether or not it is the second operation region. If so, the process proceeds to step S20. If not, the process proceeds to step S4. Whether or not it is the second operating region is specifically determined based on a characteristic map shown in FIG. 10 stored in advance in the ROM. Further, the second operation region is a region where the engine operates at a higher speed and a higher load than the first operation region, and is an region where the engine speed is about 2000 rpm or less. However, the specific range is appropriate for each model.
ステップS4において、コントローラ50はタンブルコントロールバルブ14を全開する。
In step S4, the controller 50 fully opens the
ステップS10において、コントローラ50はTCV制御モード1を実行する。なおTCV制御モード1は、上述の図2であるので、具体的な内容についての説明は省略する。 In step S10, the controller 50 executes the TCV control mode 1. Since the TCV control mode 1 is the above-described FIG. 2, a detailed description thereof will be omitted.
ステップS20において、コントローラ50はTCV制御モード2を実行する。なおTCV制御モード2は、上述の図7であるので、具体的な内容についての説明は省略する。 In step S20, the controller 50 executes the TCV control mode 2. The TCV control mode 2 is the above-described FIG.
本実施形態によれば、エンジンの回転速度及び負荷に応じてタンブルコントロールバルブの開閉タイミングを変更することで、燃費向上及び出力バランスの両立を図ることができる。 According to the present embodiment, by changing the opening / closing timing of the tumble control valve according to the rotational speed and load of the engine, it is possible to achieve both improvement in fuel efficiency and output balance.
(第4実施形態)
図11は、本発明によるエンジンのタンブル流制御装置の第4実施形態を示すフローチャートである。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a flowchart showing a fourth embodiment of the engine tumble flow control device according to the present invention.
本実施形態は、エンジンが暖機状態であるか冷機状態(暖機状態になっていない状態)であるかに応じてタンブルコントロールバルブの開閉タイミングを変更する。すなわち図6に示されているように、TCV制御モード1の方がTCV制御モード2よりもタンブル比が大きく、タンブル流が強いので、特に始動性能に優れる。一方、TCV制御モード2は吸気行程でタンブルコントロールバルブ14を半開にしているので、TCV制御モード1よりも吸気量が多く、暖機後であればTCV制御モード1よりも燃費が向上する。したがって、エンジンが冷機状態であるか暖機状態であるかに応じてタンブルコントロールバルブの開閉タイミングを変更することで、始動性能及び燃費向上の両立を図ることができるのである。
In this embodiment, the opening / closing timing of the tumble control valve is changed according to whether the engine is in a warm-up state or a cold-down state (a state in which the engine is not in a warm-up state). That is, as shown in FIG. 6, the TCV control mode 1 has a larger tumble ratio and a stronger tumble flow than the TCV control mode 2, so that the starting performance is particularly excellent. On the other hand, in the TCV control mode 2, since the
以下ではタンブルコントロールバルブ14の開閉の具体的な制御について図11のフローチャートに沿って説明する。
Hereinafter, specific control of opening and closing of the
ステップS5において、コントローラ50は冷却水温Twを読み込む。 In step S5, the controller 50 reads the coolant temperature Tw.
ステップS6において、コントローラ50は冷却水温Twが80℃を超えているか否かを判定する。超えていなければステップS10に処理を移行し、超えていればステップS20へ処理を移行する。なお水温80℃とはエンジンが冷機状態であるか暖機状態であるかの判定温度であり、必ずしも80℃に限定されるものではない。エンジン機種によって適宜変更すればよい。 In step S6, the controller 50 determines whether or not the coolant temperature Tw exceeds 80 ° C. If not exceeded, the process proceeds to step S10, and if exceeded, the process proceeds to step S20. The water temperature of 80 ° C. is a temperature for determining whether the engine is in a cold state or a warm-up state, and is not necessarily limited to 80 ° C. What is necessary is just to change suitably according to engine models.
ステップS10において、コントローラ50はTCV制御モード1を実行する。なおTCV制御モード1は、上述の図2であるので、具体的な内容についての説明は省略する。 In step S10, the controller 50 executes the TCV control mode 1. Since the TCV control mode 1 is the above-described FIG. 2, a detailed description thereof will be omitted.
ステップS20において、コントローラ50はTCV制御モード2を実行する。なおTCV制御モード2は、上述の図7であるので、具体的な内容についての説明は省略する。 In step S20, the controller 50 executes the TCV control mode 2. The TCV control mode 2 is the above-described FIG.
本実施形態によれば、エンジンが冷機状態であるか暖機状態であるかに応じてタンブルコントロールバルブの開閉タイミングを変更するようにしたので、始動性能及び燃費向上の両立を図ることができるのである。 According to the present embodiment, since the opening / closing timing of the tumble control valve is changed depending on whether the engine is in a cold state or a warm-up state, it is possible to achieve both starting performance and improved fuel efficiency. is there.
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.
例えば、上記実施形態においては、電磁弁を用いてタンブルコントロールバルブを開閉する構造を例示して説明したが、例えば圧電素子を使用してもよい。またカムシャフトと同期回転するカムを利用してタンブルコントロールバルブを開閉してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the structure for opening and closing the tumble control valve using an electromagnetic valve has been described as an example. However, for example, a piezoelectric element may be used. The tumble control valve may be opened and closed using a cam that rotates in synchronization with the camshaft.
また上記説明においては、ロア通路にタンブルコントロールバルブを設け、それを開閉して順タンブル流を生成しているが、アッパ通路にタンブルコントロールバルブを設け、それを開閉して逆タンブル流を生成する場合でも同様の制御で効果を得ることができる。 In the above description, a tumble control valve is provided in the lower passage and is opened and closed to generate a forward tumble flow. However, a tumble control valve is provided in the upper passage and is opened and closed to generate a reverse tumble flow. Even in the case, the effect can be obtained by the same control.
10 タンブル流制御装置
11 燃焼室
12 吸気ポート
12a アッパ通路(第2通路)
12b ロア通路(第1通路)
13 隔壁
14 タンブルコントロールバルブ
20 コントローラ(タンブルコントロールバルブ制御手段)
31 吸気バルブ
32 排気バルブ
33 ピストン
10 Tumble
12b Lower passage (first passage)
13
31
Claims (4)
ピストンの上下動に応動して前記吸気ポートを開閉し前記燃焼室への吸気を制御する吸気バルブと、
前記吸気ポートを上下に二分して第1通路及び第2通路を形成する隔壁と、
前記第1通路に設けられ、開度に応じて第1通路を通流する空気量を制御して燃焼室内にタンブル流を生成するタンブルコントロールバルブと、
吸気行程前半では前記タンブルコントロールバルブを略全閉し、吸気行程後半から前記吸気バルブが閉じるまでは前記タンブルコントロールバルブを略全開するタンブルコントロールバルブ制御手段と、
を有するエンジンのタンブル流制御装置。 An intake port communicating with the combustion chamber;
An intake valve that opens and closes the intake port in response to the vertical movement of the piston and controls intake into the combustion chamber;
A partition wall that bisects the intake port to form a first passage and a second passage;
A tumble control valve provided in the first passage for controlling the amount of air flowing through the first passage according to the opening to generate a tumble flow in the combustion chamber;
Tumble control valve control means for substantially fully closing the tumble control valve in the first half of the intake stroke, and substantially fully opening the tumble control valve from the second half of the intake stroke until the intake valve is closed,
An engine tumble flow control device.
前記第2通路は前記吸気ポートの上側通路である、
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンのタンブル流制御装置。 The first passage is a lower passage of the intake port;
The second passage is an upper passage of the intake port;
The engine tumble flow control device according to claim 1.
エンジンの暖機前では、吸気行程前半で前記タンブルコントロールバルブを略全閉し、吸気行程後半から前記吸気バルブが閉じるまでは前記タンブルコントロールバルブを略全開し、
エンジンの暖機後では、吸気行程前半で前記タンブルコントロールバルブを略半開し、吸気行程後半から前記吸気バルブが閉じるまでは前記タンブルコントロールバルブを略全閉する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジンのタンブル流制御装置。 The tumble control valve control means includes
Before warming up the engine, the tumble control valve is substantially fully closed in the first half of the intake stroke, and the tumble control valve is substantially fully opened from the second half of the intake stroke until the intake valve is closed.
After the engine warms up, the tumble control valve is substantially half-opened in the first half of the intake stroke, and the tumble control valve is substantially fully closed from the latter half of the intake stroke until the intake valve is closed.
The engine tumble flow control device according to claim 1 or 2, wherein the engine tumble flow control device according to claim 1 or 2 is provided.
エンジンがアイドル状態である第1運転領域では、吸気行程前半で前記タンブルコントロールバルブを略全閉し、吸気行程後半から前記吸気バルブが閉じるまでは前記タンブルコントロールバルブを略全開し、
前記第1運転領域よりは高回転高負荷である第2運転領域では、吸気行程前半で前記タンブルコントロールバルブを略半開し、吸気行程後半から前記吸気バルブが閉じるまでは前記タンブルコントロールバルブを略全閉する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジンのタンブル流制御装置。 The tumble control valve control means includes
In the first operating region where the engine is in an idle state, the tumble control valve is substantially fully closed in the first half of the intake stroke, and the tumble control valve is substantially fully opened until the intake valve is closed from the second half of the intake stroke,
In the second operation region where the rotation speed and load are higher than those in the first operation region, the tumble control valve is substantially half-opened in the first half of the intake stroke, and the tumble control valve is substantially fully operated from the latter half of the intake stroke until the intake valve is closed. Close
The engine tumble flow control device according to claim 1 or 2, wherein the engine tumble flow control device according to claim 1 or 2 is provided.
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-
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