JP4706640B2 - Engine intake system - Google Patents

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Description

この発明は、多気筒エンジンの吸気装置、特に、複数の気筒にそれぞれ連通する分岐管と、各分岐管が上流側で並列しつつ連通する共通空間をなすサージタンクと、該分岐管の並列方向における一方側から該サージタンクに連通する上流吸気通路とを備えたエンジンの吸気装置に関する。   The present invention relates to an intake device for a multi-cylinder engine, and in particular, a branch pipe that communicates with each of a plurality of cylinders, a surge tank that forms a common space in which each branch pipe communicates in parallel on the upstream side, and a parallel direction of the branch pipes And an upstream intake passage communicating with the surge tank from one side of the engine.

エンジントルクを増大させるために、吸気の充填効率を向上させることが有効であるが、従来、吸気の充填効率を向上させる方法として、吸気の動的効果を利用することが知られている。この吸気の動的効果を利用するために、エンジンが断続的に空気を吸い込むことにより生ずる吸気脈動や吸気干渉を防止する効果、及び、エアを一時的に溜めて密度を増し、流速を上げることにより吸気の充填効率を引き上げる効果をもたらすサージタンクを吸気系に設けることが広く行われている。   In order to increase the engine torque, it is effective to improve intake charging efficiency. Conventionally, it is known to use the dynamic effect of intake as a method of improving the intake charging efficiency. In order to utilize the dynamic effect of intake, the effect of preventing intake pulsation and intake interference caused by intermittent intake of air by the engine, and temporarily storing air to increase the density and increase the flow velocity Therefore, it is widely performed to provide a surge tank in the intake system that brings about an effect of increasing the charging efficiency of the intake air.

しかしながら、サージタンクが容量不変に構成される場合には、吸気系に対する吸気振動の共鳴が、エンジン回転数がある一定の回転数、あるいは、所定の回転数を中心とする制限範囲の回転数でしか得られず、低速から高速までの広い回転数領域で運転されるエンジンでは、その運転領域全域にわたり安定したエンジントルクを得ることができなかった。   However, when the surge tank is configured to have a constant capacity, the resonance of the intake vibration with respect to the intake system is at a certain engine speed or a speed within a limited range centered on a predetermined engine speed. However, in an engine operated in a wide rotational speed range from low speed to high speed, a stable engine torque could not be obtained over the entire operating range.

この問題に対応し得る技術として、例えば下記特許文献１には、サージタンク内部に、弁体を介して互いに連通する主室及び副室を構成し、エンジン回転数に応じて、サージタンク容量を弁体の開閉により大小切り換え調整する技術が開示されている。   As a technology that can cope with this problem, for example, in Patent Document 1 below, a surge chamber capacity is set in accordance with the engine speed by configuring a main chamber and a sub chamber that communicate with each other via a valve body inside the surge tank. A technique for adjusting the size by opening and closing a valve body is disclosed.

特開昭６１−１５５６１９号公報JP 61-155619 A

かかる従来の技術によれば、エンジンの運転状態に応じてサージタンクが容量可変に構成されることで、気筒への吸気充填効率を向上させることができる。例えばエンジンの低回転領域ではサージタンク容量が小さくなるように設定されることで、共鳴効果により吸気充填効率が上がり、その結果、低速トルクが向上させられる。加えて、この場合には、サージタンク容量が小さいため、エンジンのレスポンス改善が見込まれる。   According to such a conventional technique, the surge tank is configured to have a variable capacity in accordance with the operating state of the engine, so that the intake charge efficiency into the cylinder can be improved. For example, by setting the surge tank capacity to be small in the low engine speed region, the intake charging efficiency is increased by the resonance effect, and as a result, the low-speed torque is improved. In addition, in this case, since the surge tank capacity is small, an improvement in engine response is expected.

ところで、従来、車両において、エンジンにおけるＮＯｘの生成量を抑制すべく、気筒内で混合気の燃焼時の最高温度を低下させるために、排気の一部を吸気系に戻す排気ガス再循環（EGR:Exhaust Gas Recirculation）機構を採用することが広く知られている。このＥＧＲ機構によるＥＧＲガスの供給は、通常、エンジン低中回転領域かつ低負荷である場合に利用される。すなわち、前述した従来技術によれば、これは、サージタンク容量が小さく設定される場合に対応する。しかしながら、従来、サージタンクに関して、サージタンク容量が小さくなるほどサージタンクから各気筒に通じる複数の分岐管へのガスの分配性のバラツキが大きくなり、その結果、エンジンのトルク変動が生じる特性が知られている。したがって、ＥＧＲガスの供給時に、エンジンのトルク変動を抑制するには、各気筒にＥＧＲガスを均一に分配する工夫が求められる。   By the way, exhaust gas recirculation (EGR) in which a part of exhaust gas is returned to the intake system in order to reduce the maximum temperature at the time of combustion of the air-fuel mixture in the cylinder in order to suppress the amount of NOx generated in the engine. : Exhaust Gas Recirculation) mechanism is widely known. The supply of EGR gas by the EGR mechanism is normally used when the engine is in a low / medium rotation region and has a low load. That is, according to the prior art described above, this corresponds to the case where the surge tank capacity is set to be small. However, conventionally, with regard to the surge tank, the smaller the surge tank capacity, the greater the dispersion of gas distribution from the surge tank to the plurality of branch pipes leading to each cylinder, and as a result, the characteristics that cause engine torque fluctuations are known. ing. Therefore, in order to suppress the torque fluctuation of the engine when supplying the EGR gas, a device for uniformly distributing the EGR gas to each cylinder is required.

この発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、サージタンク容量の可変化により気筒への吸気充填効率の向上を図りつつ、サージタンクから各分岐管へのＥＧＲガスの分配性のバラツキを抑制し得るエンジンの吸気装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above technical problems, and the dispersion of EGR gas distribution from the surge tank to each branch pipe is improved while the intake tank efficiency is improved by varying the surge tank capacity. It is an object of the present invention to provide an engine intake device capable of suppressing the above-described problem.

そこで、本願の請求項１に係る発明は、複数の気筒にそれぞれ連通する分岐管と、各分岐管が上流側で並列しつつ連通する共通空間をなすサージタンクと、該分岐管の並列方向における一方側から該サージタンクに連通する上流吸気通路とを備えたエンジンの吸気装置において、上記サージタンクが、上記分岐管が並列する範囲にわたり設けられ、上記各分岐管に対して直接に連通する主チャンバーと、該サージタンク内部で上記分岐管の並列方向に延設された隔壁により該主チャンバーと仕切られ、上記隔壁に形成された第１開口部を介して該主チャンバーに連通する副チャンバーとを有し、上記第１開口部を開閉する第１バルブであって、エンジン回転数の低回転領域では該第１開口部を閉じる一方、エンジン回転数の高回転領域では該第１開口部を開くように制御される第１バルブが設けられるとともに、上記サージタンクの上流側から還流排気を供給するＥＧＲ機構が構成されており、エンジンが上記ＥＧＲ機構による還流排気が供給される低負荷低中回転領域にある場合に、上記第１バルブが上記第１開口部を開くように制御される、ことを特徴としたものである。   Accordingly, the invention according to claim 1 of the present application is directed to a branch pipe that communicates with each of a plurality of cylinders, a surge tank that forms a common space in which each branch pipe communicates in parallel on the upstream side, and a parallel direction of the branch pipes. In an intake system for an engine having an upstream intake passage communicating with the surge tank from one side, the surge tank is provided over a range in which the branch pipes are arranged in parallel, and communicates directly with the branch pipes. A sub-chamber, which is partitioned from the main chamber by a chamber and a partition wall extending in the parallel direction of the branch pipe inside the surge tank, and communicates with the main chamber through a first opening formed in the partition wall; A first valve that opens and closes the first opening, and closes the first opening in a low engine speed range, and closes the first opening in a high engine speed range. A first valve that is controlled to open one opening is provided, and an EGR mechanism that supplies recirculation exhaust from the upstream side of the surge tank is configured. The engine is supplied with recirculation exhaust by the EGR mechanism. The first valve is controlled to open the first opening when it is in a low-load low-medium rotation region.

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記サージタンクの隔壁に上記第１開口部より小さい第２開口部が形成されるとともに、該第２開口部を開閉する第２バルブが設けられており、エンジンの中回転領域では、上記第１バルブが第１開口部を閉じる一方、上記第２バルブが上記第２開口部を開くように制御される、ことを特徴としたものである。   The invention according to claim 2 of the present application is the invention according to claim 1, wherein a second opening smaller than the first opening is formed in the partition wall of the surge tank, and the second opening is opened and closed. The second valve is controlled to open the second opening while the first valve closes the first opening. It is a feature.

更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記サージタンクの上流側にスロットルバルブが設けられており、該スロットルバルブが閉じ状態に設定される減速時には、上記第１バルブが第１開口部を閉じるように制御される、ことを特徴としたものである。   Further, the invention according to claim 3 of the present application is the invention according to claim 1, wherein a throttle valve is provided on the upstream side of the surge tank, and at the time of deceleration when the throttle valve is set to the closed state, One valve is controlled to close the first opening.

本願の請求項１に係る発明によれば、実質的にサージタンクの容量を変化させて共鳴効果や慣性効果等の動的効果により吸気充填効率の向上を図りながら、ＥＧＲガス供給時にサージタンクから各分岐管への分配性のバラツキを抑制することができ、エンジンのトルク変動を有効に抑制することができる。   According to the invention of claim 1 of the present application, the capacity of the surge tank is substantially changed to improve the intake charging efficiency by dynamic effects such as a resonance effect and an inertial effect, while the EGR gas is supplied from the surge tank. It is possible to suppress the distribution of distribution to each branch pipe, and to effectively suppress the torque fluctuation of the engine.

また、本願の請求項２に係る発明によれば、中速回転域において、副チャンバーが第２開口部を介して主チャンバーと連通するレゾネータとして作用するように、上記第１及び第２バルブが制御されるため、トルク低下を改善することができる。   According to the invention of claim 2 of the present application, the first and second valves are arranged so that the sub chamber functions as a resonator communicating with the main chamber through the second opening in the medium speed rotation range. Since it is controlled, torque reduction can be improved.

更に、本願の請求項３に係る発明によれば、スロットルバルブ下流側の容量が小さく設定されるため、減速フィーリングを向上させることができる。また、ＥＧＲガスが供給されるに伴いカーボンデポジットが各バルブやサージタンク内に生じた場合にも、上記サージタンクの上流側に設けられたスロットルバルブが閉じ状態に設定される減速時に、上記第１バルブが第１開口部を閉じるように制御されるため、それ以降に上記第１バルブが第１開口部を開くと同時に、主チャンバーと副チャンバーとの間における圧力差が作用してカーボンデポジットを除去することができる。   Further, according to the invention of claim 3 of the present application, since the capacity on the downstream side of the throttle valve is set small, the deceleration feeling can be improved. In addition, even when carbon deposits are generated in the valves and the surge tank as EGR gas is supplied, the throttle valve provided on the upstream side of the surge tank is decelerated when the throttle valve is set to the closed state. Since one valve is controlled so as to close the first opening, the first valve opens the first opening thereafter, and at the same time, a pressure difference acts between the main chamber and the sub-chamber to cause carbon deposits. Can be removed.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン及びその吸気装置並びにそれらの周辺構成を概略的に示す図である。この図に示すように、エンジン１は気筒２内にピストン３を備えており、吸気系を構成する吸気通路７及び排気系を構成する排気通路８がピストン３の上方に形成された燃焼室４にそれぞれ連通するように配設されている。燃焼室４と吸気通路７との連通部分及び燃焼室４と排気通路８との連通部分は、吸気バルブ５及び排気バルブ６によりそれぞれ開閉される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing an engine, an air intake device thereof, and a peripheral configuration thereof according to an embodiment of the present invention. As shown in this figure, the engine 1 includes a piston 3 in a cylinder 2, and a combustion chamber 4 in which an intake passage 7 constituting an intake system and an exhaust passage 8 constituting an exhaust system are formed above the piston 3. Are arranged to communicate with each other. The communication portion between the combustion chamber 4 and the intake passage 7 and the communication portion between the combustion chamber 4 and the exhaust passage 8 are opened and closed by the intake valve 5 and the exhaust valve 6, respectively.

本実施形態では、吸気通路７の途中に、サージタンク１２が設けられている。このサージタンク１２の上流側には、図示しないアクセルペダルの操作に連動して開閉されるスロットルバルブ１４を含むスロットルボディ１５が設けられており、スロットルバルブ１４の開閉により吸気通路７への吸入空気量が調節される。なお、特に図示しないが、スロットルバルブ１４の近傍には、その開度を検出するためのスロットルセンサが設けられている。また、スロットルボディ１５の上流側には、吸入空気量を検出するためのエアフロセンサ１６が配設され、更にその上流側には、エアクリーナ１８が配設されている。   In the present embodiment, a surge tank 12 is provided in the middle of the intake passage 7. An upstream side of the surge tank 12 is provided with a throttle body 15 including a throttle valve 14 that is opened and closed in conjunction with the operation of an accelerator pedal (not shown). The intake air to the intake passage 7 is opened and closed by opening and closing the throttle valve 14. The amount is adjusted. Although not specifically shown, a throttle sensor for detecting the opening degree is provided in the vicinity of the throttle valve 14. An airflow sensor 16 for detecting the intake air amount is disposed on the upstream side of the throttle body 15, and an air cleaner 18 is disposed on the upstream side thereof.

また、本実施形態では、排気通路８と吸気通路７との間に、同排気通路８内の排気ガスを吸気通路７へ還流して排気再循環を行うためのＥＧＲ機構が設けられている。より詳しくは、排気通路７からは排気還流通路としてのＥＧＲ通路２１が分岐され、その一端側でスロットルボディ１５とサージタンク１２との間で吸気通路７に接続されている。また、ＥＧＲ通路２１の途中には、排気還流量調整弁としてのＥＧＲバルブ２２が配設されている。   In the present embodiment, an EGR mechanism is provided between the exhaust passage 8 and the intake passage 7 to recirculate exhaust gas in the exhaust passage 8 to the intake passage 7 to perform exhaust gas recirculation. More specifically, an EGR passage 21 as an exhaust gas recirculation passage is branched from the exhaust passage 7 and is connected to the intake passage 7 between the throttle body 15 and the surge tank 12 at one end side thereof. Further, an EGR valve 22 as an exhaust gas recirculation amount adjusting valve is disposed in the middle of the EGR passage 21.

更に、エンジン１及びその吸気装置その周辺要素を制御する構成として、エンジンコントロールユニット（図中の「ＥＣＵ」）１０が設けられている。本実施形態では、エアフロセンサ１６からの検出信号に基づき吸入空気量を計測するエアフロメータ１７やエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ（図中の「ＲＰＭセンサ」）１９がＥＣＵ１０に接続されており、ＥＣＵ１０は、これらのセンサから受け取った信号に基づき、吸気装置その周辺要素を制御する。   Further, an engine control unit (“ECU” in the figure) 10 is provided as a configuration for controlling the engine 1 and its intake device and its peripheral elements. In the present embodiment, an air flow meter 17 that measures the amount of intake air based on a detection signal from the air flow sensor 16 and an engine speed sensor (“RPM sensor” in the figure) 19 that detects the engine speed are connected to the ECU 10. The ECU 10 controls the intake device and its peripheral elements based on signals received from these sensors.

図２及び３は、それぞれ、吸気装置及びその周辺要素（具体的には、スロットルボディ１５，ＥＧＲバルブ２２，アクチュエータ２３）の斜視図及び平面図である。なお、以下の説明では、特に、吸気通路の一部として構成されるサージタンク１２，サージタンク１２の上流側における上流吸気通路１３と、サージタンク１２の下流側における分岐管１１とを含む構成を、吸気装置と呼称する。   2 and 3 are a perspective view and a plan view of the intake device and its peripheral elements (specifically, the throttle body 15, the EGR valve 22, and the actuator 23), respectively. In the following description, in particular, the surge tank 12 configured as a part of the intake passage, the upstream intake passage 13 on the upstream side of the surge tank 12, and the branch pipe 11 on the downstream side of the surge tank 12 are included. This is called an intake device.

この吸気装置では、４本の分岐管１１が並列して配設され、各分岐管１１は、その下流側でそれぞれの気筒２に連通する一方、その上流側で共通空間をなすサージタンク１２に連通している。また、サージタンク１２は、４本の分岐管１１が並列する範囲にわたり設けられ、その内部には、基本的に、主チャンバー３１及び副チャンバー３２が規定されるとともに、ロータリバルブ４０が配設されている。かかる構成については、図４の（ａ）及び（ｂ）を参照しながら後述する。更に、サージタンク１２の上流側に設けられた上流吸気通路１３は、その上流側でスロットルバルブ１４を含むスロットルボディ１５に連通している。加えて、この上流吸気通路１３には、ＥＧＲバルブ２２を備えたＥＧＲ通路２１が接続されている。   In this intake device, four branch pipes 11 are arranged in parallel, and each branch pipe 11 communicates with each cylinder 2 on the downstream side, while the surge tank 12 forms a common space on the upstream side. Communicate. The surge tank 12 is provided over a range in which the four branch pipes 11 are arranged in parallel. In the interior thereof, a main chamber 31 and a sub chamber 32 are basically defined, and a rotary valve 40 is disposed. ing. This configuration will be described later with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). Further, the upstream intake passage 13 provided on the upstream side of the surge tank 12 communicates with the throttle body 15 including the throttle valve 14 on the upstream side. In addition, an EGR passage 21 having an EGR valve 22 is connected to the upstream intake passage 13.

図４の（ａ）は、サージタンク１２の内部構成を示すべく、サージタンク１２を一部切り欠いて示す斜視図である。このサージタンク１２内には、分岐管１１が並列する方向に延び内部空間を２つに仕切る隔壁３０が設けられ、この隔壁３０により、各分岐管１１に対して直接に連通する主チャンバー３１と、副チャンバー３２とが規定されている。本実施形態では、主チャンバー３１の容量に比べ副チャンバー３２の容量が大きくなるように、隔壁３０が配設されている。また、この隔壁３０は、分岐管１１が並列する方向（図３中の上下方向）に対して直交する方向（図３中の左右方向）における断面にて円弧状に形成されている。   FIG. 4A is a perspective view showing the surge tank 12 with a part cut away to show the internal configuration of the surge tank 12. In this surge tank 12, a partition wall 30 is provided that extends in the direction in which the branch pipes 11 are arranged in parallel, and divides the internal space into two. By this partition wall 30, a main chamber 31 that communicates directly with each branch pipe 11 is provided. A sub chamber 32 is defined. In the present embodiment, the partition wall 30 is disposed so that the capacity of the sub chamber 32 is larger than the capacity of the main chamber 31. Further, the partition wall 30 is formed in an arc shape in a cross section in a direction (left-right direction in FIG. 3) orthogonal to the direction in which the branch pipes 11 are arranged in parallel (up-down direction in FIG. 3).

更に、隔壁３０には、主チャンバー３１と副チャンバー３２とを互いに連通させる第１開口部３０ａ及び第２開口部３０ｂが、円弧状壁部の周方向において隣接するように形成されている。本実施形態では、第１開口部３０ａがサージタンク１２の幅方向におけるほぼ全域にわたって延びるように形成される一方、第２開口部３０ｂがサージタンク１２の幅方向（図３中の上下方向）における中央の一箇所に設けられ、第１開口部３０ａに比べて小さな開口サイズを有している。   Further, the partition wall 30 is formed with a first opening 30a and a second opening 30b that allow the main chamber 31 and the sub chamber 32 to communicate with each other so as to be adjacent to each other in the circumferential direction of the arcuate wall portion. In the present embodiment, the first opening 30a is formed so as to extend over almost the entire region in the width direction of the surge tank 12, while the second opening 30b is formed in the width direction of the surge tank 12 (vertical direction in FIG. 3). It is provided at one central location and has a smaller opening size than the first opening 30a.

加えて、図４の（ｂ）に示すように、サージタンク１２内には、円弧状の隔壁３０に沿って回動するロータリバルブ４０が配設されている。このロータリバルブ４０は、サージタンク１２の一端側に設けられたステッピングモータからなるアクチュエータ２３により、第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を同時に閉じる位置から第２開口部３０ｂ，第１開口部３０ａを順に開く位置まで段階的に駆動させられる。なお、図１に示すように、アクチュエータ２３を用いたロータリバルブ４０の駆動は、ＥＣＵ１０により制御される。   In addition, as shown in FIG. 4B, a rotary valve 40 that rotates along the arc-shaped partition wall 30 is disposed in the surge tank 12. The rotary valve 40 has a second opening 30b and a first opening from a position where both the first and second openings 30a and 30b are simultaneously closed by an actuator 23 made of a stepping motor provided on one end side of the surge tank 12. The unit 30a is driven stepwise to a position where the unit 30a is sequentially opened. As shown in FIG. 1, the driving of the rotary valve 40 using the actuator 23 is controlled by the ECU 10.

次に、図５の（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、ロータリバルブ４０の回動に伴う第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの開閉動作について説明する。図５の（ａ）〜（ｃ）は、ロータリバルブ４０が各状態にあるサージタンク１２の縦断面説明図（図３のＸ−Ｘ線に沿った縦断面説明図）である。   Next, an opening / closing operation of the first and second openings 30a and 30b accompanying the rotation of the rotary valve 40 will be described with reference to FIGS. (A)-(c) of Drawing 5 is a longitudinal section explanatory view (longitudinal section explanatory drawing along a XX line of Drawing 3) of surge tank 12 in which rotary valve 40 is in each state.

まず、図５の（ａ）に示す状態では、ロータリバルブ４０が第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を閉じている。この状態で、サージタンク１２の総容量は主チャンバー３１の容量に一致して最小となる。   First, in the state shown in FIG. 5A, the rotary valve 40 closes both the first and second openings 30a and 30b. In this state, the total capacity of the surge tank 12 becomes the minimum corresponding to the capacity of the main chamber 31.

また、図５の（ｂ）に示す状態では、ロータリバルブ４０が図５の（ａ）に示す状態から回動して、第２開口部３０ｂを開くとともに第１開口部３０ａを閉じている。この状態では、副チャンバー３２が、第２開口部３０ｂを介して主チャンバー３１と連通するレゾネータとして作用する。   In the state shown in FIG. 5B, the rotary valve 40 rotates from the state shown in FIG. 5A to open the second opening 30b and close the first opening 30a. In this state, the sub chamber 32 functions as a resonator communicating with the main chamber 31 via the second opening 30b.

更に、図５の（ｃ）に示す状態では、ロータリバルブ４０が図５の（ｂ）に示す状態から更に回動して、ロータリバルブ４０が第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を全開にしている。この状態で、サージタンク１２は、主チャンバー３１及び副チャンバー３２の総和容量を有する１空間からなる大容量タンクとして作用する。   Further, in the state shown in FIG. 5C, the rotary valve 40 further rotates from the state shown in FIG. 5B, and the rotary valve 40 moves both the first and second openings 30a and 30b. It is fully open. In this state, the surge tank 12 acts as a large-capacity tank composed of one space having the total capacity of the main chamber 31 and the sub chamber 32.

このように、ロータリバルブ４０は第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を同時に閉じる位置から第２開口部３０ｂ，第１開口部３０ａを順に開く位置まで段階的に駆動させられるが、本実施形態では、かかるロータリバルブ４０の駆動が、エンジン回転に関連付けられて制御されるようになっている。これに関連して、図５の（ａ）〜（ｃ）に示す各開閉状態におけるエンジン１のトルク特性について、図６を参照しながら説明する。図６は、図５の（ａ）〜（ｃ）に示される各開閉状態におけるエンジン回転数とトルクとの関係をあらわすグラフである。このグラフにおいて、横軸はエンジン回転数に対応し、縦軸はトルクに対応する。   As described above, the rotary valve 40 is driven stepwise from a position where both the first and second openings 30a, 30b are simultaneously closed to a position where the second opening 30b, the first opening 30a are opened sequentially. In the embodiment, the driving of the rotary valve 40 is controlled in association with the engine rotation. In relation to this, the torque characteristics of the engine 1 in each open / close state shown in FIGS. 5A to 5C will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the engine speed and the torque in each open / closed state shown in FIGS. In this graph, the horizontal axis corresponds to the engine speed, and the vertical axis corresponds to the torque.

まず、図５の（ａ）に示す状態では、サージタンク１２の総容量は主チャンバー３１の容量に一致して最小となり、共鳴効果の利用に寄与する構成を実現することができるため、一点鎖線Ｌ１で示すように、特にエンジン回転の低回転領域（符号Ｒ１で示す領域）においてピークが存在するトルク特性が得られる。   First, in the state shown in FIG. 5A, the total capacity of the surge tank 12 becomes the minimum corresponding to the capacity of the main chamber 31, and a configuration contributing to the use of the resonance effect can be realized. As indicated by L1, a torque characteristic having a peak can be obtained particularly in a low engine speed region (region indicated by symbol R1).

また、図５の（ｂ）に示す状態では、副チャンバー３２が、第２開口部３０ｂを介して主チャンバー３１と連通するレゾネータとして作用するため、破線Ｌ２で示すように、特にエンジン回転の中回転領域（符号Ｒ２で示す領域）においてピークが存在するトルク特性が得られる。   Further, in the state shown in FIG. 5B, the sub chamber 32 acts as a resonator communicating with the main chamber 31 via the second opening 30b. A torque characteristic having a peak in the rotation region (region indicated by reference symbol R2) is obtained.

更に、図５の（ｃ）に示す状態では、サージタンク１２が、主チャンバー３１及び副チャンバー３２の総和容量を有する１空間からなる大容量タンクとして作用するため、破線Ｌ３で示すように、特にエンジン回転の高回転領域（符号Ｒ３で示す領域）においてピークが存在するトルク特性が得られる。   Furthermore, in the state shown in FIG. 5 (c), the surge tank 12 acts as a large-capacity tank consisting of one space having the total capacity of the main chamber 31 and the sub chamber 32. A torque characteristic having a peak in a high engine speed region (region indicated by reference numeral R3) is obtained.

第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの各開閉状態において、かかるトルク特性が取得されることから、本実施形態では、基本的に、エンジン回転が低回転領域にある場合に、図５の（ａ）に示す状態をなすように、また、エンジン回転が中回転領域にある場合に、図５の（ｂ）に示す状態をなすように、更に、エンジン回転が高回転領域にある場合に、図５の（ｃ）に示す状態をなすように、ロータリバルブ４０が駆動制御される。このように実質的にサージタンク１２の容量を変化させることで、エンジン回転の低回転領域から高回転領域まで共鳴効果や慣性効果等の動的効果によりトルク谷を抑制して高いトルク特性を維持することができる。   Since the torque characteristics are acquired in the open / closed states of the first and second openings 30a and 30b, in the present embodiment, basically, when the engine rotation is in the low rotation region, ( In the state shown in a), when the engine rotation is in the middle rotation region, as shown in FIG. 5B, and further in the case where the engine rotation is in the high rotation region, The rotary valve 40 is driven and controlled so as to achieve the state shown in FIG. By substantially changing the capacity of the surge tank 12 in this way, the torque trough is suppressed and the high torque characteristics are maintained by dynamic effects such as a resonance effect and an inertia effect from the low rotation region to the high rotation region of the engine rotation. can do.

加えて、本実施形態では、エンジン低中回転領域かつ低負荷である場合に、ＥＧＲ通路２１内に設けられたＥＧＲバルブ２２が開かれ、ＥＧＲガスがサージタンク１２内へ供給されるが、このとき、サージタンク１２から各分岐管１１へＥＧＲガスをより均一に分配するために、図５の（ｃ）に示す状態をなすように、ロータリバルブ４０が駆動制御される。これにより、サージタンク１２から各分岐管１１へのＥＧＲガスの分配性のバラツキを抑制することができ、エンジン１のトルク変動を有効に抑制することができる。   In addition, in the present embodiment, the EGR valve 22 provided in the EGR passage 21 is opened and the EGR gas is supplied into the surge tank 12 when the engine is in a low / medium rotation region and has a low load. At this time, in order to more evenly distribute the EGR gas from the surge tank 12 to each branch pipe 11, the rotary valve 40 is driven and controlled so as to be in the state shown in FIG. Thereby, the dispersion | distribution of the distribution property of EGR gas from the surge tank 12 to each branch pipe 11 can be suppressed, and the torque fluctuation of the engine 1 can be suppressed effectively.

より詳しくは、本実施形態では、図７に示すように、エンジン回転数とトルクとにより規定される平面上に、サージタンク容量の異なる各種モード（すなわち第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの開閉状態の異なる各種モード）に対応する領域が割り当てられ、エンジン回転数及びトルクに応じて、ロータリバルブ４０がサージタンク容量を可変とするように回動制御されるようになっている。   More specifically, in this embodiment, as shown in FIG. 7, various modes with different surge tank capacities (that is, the first and second openings 30a and 30b) are arranged on a plane defined by the engine speed and torque. Areas corresponding to various modes with different open / close states are allocated, and the rotary valve 40 is controlled to rotate so that the surge tank capacity can be varied in accordance with the engine speed and torque.

図７において、Ｓ１は、エンジン１が低負荷低速領域にある場合に対応したアイドリング領域をあらわし、この領域では、ロータリバルブ４０が、図５の（ａ）に示すように第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を閉じるように回動制御される。また、Ｓ２は、エンジン１が低負荷低中速領域にある場合（すなわちＥＧＲガスが供給される場合）に対応したＥＧＲ領域をあらわし、この領域では、ロータリバルブ４０が、図５の（ｃ）に示すように第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を開くように回動制御される。   In FIG. 7, S1 represents an idling region corresponding to the case where the engine 1 is in a low load low speed region. In this region, the rotary valve 40 has first and second openings as shown in FIG. The rotation is controlled so as to close both the parts 30a and 30b. S2 represents an EGR region corresponding to the case where the engine 1 is in a low load low and medium speed region (that is, when EGR gas is supplied). In this region, the rotary valve 40 is shown in FIG. As shown, the rotation is controlled to open both the first and second openings 30a and 30b.

更に、Ｓ３は、エンジン１が軽・中負荷領域にある場合に対応した領域をあらわし、この領域では、ロータリバルブ４０が、図５の（ａ）に示すように第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を閉じるように回動制御される。また、更に、Ｓ４は、エンジン１が高負荷中速領域にある場合に対応した領域をあらわし、この領域では、ロータリバルブ４０が、図５の（ｂ）に示すように第１開口部３０ａを閉じる一方、第２開口部３０ｂを開くように回動制御される。   Further, S3 represents a region corresponding to the case where the engine 1 is in the light / medium load region. In this region, the rotary valve 40 has the first and second openings 30a as shown in FIG. , 30b are controlled to be closed. Further, S4 represents a region corresponding to the case where the engine 1 is in the high-load / medium-speed region. In this region, the rotary valve 40 opens the first opening 30a as shown in FIG. On the other hand, the rotation is controlled so as to open the second opening 30b.

また、更に、Ｓ５は、エンジン１が高負荷高速領域にある場合に対応した領域をあらわし、この領域では、ロータリバルブ４０が、図５の（ｃ）に示すように第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を開くように回動制御される。そして、Ｓ６は、エンジン１が高負荷低速領域にある場合に対応した領域をあらわし、この領域では、ロータリバルブ４０が、図５の（ａ）に示すように第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を閉じるように回動制御される。   Further, S5 represents a region corresponding to the case where the engine 1 is in the high load / high speed region. In this region, the rotary valve 40 has the first and second openings as shown in FIG. The rotation is controlled so as to open both 30a and 30b. S6 represents a region corresponding to the case where the engine 1 is in the high load / low speed region. In this region, the rotary valve 40 is connected to the first and second openings 30a, 30a, as shown in FIG. The rotation is controlled so as to close both of 30b.

図８は、エンジン回転数及びトルクに応じた吸気装置におけるロータリバルブ４０の駆動制御処理についてのフローチャートである。この処理では、まず、エンジン回転数、スロットル弁開度，エア流量等の情報に対応した各種センサ信号が読み取られる（＃１１）。次に、エンジン１がアイドリング領域Ｓ１（すなわち低負荷低速領域）にあるか否かが判断され（＃１２）、その結果、アイドリング領域Ｓ１にあると判断された場合には、吸気装置の制御モードとして、アイドリングモードが採用される。このアイドリングモードでは、図５の（ａ）に示すような状態になるように、ロータリバルブ４０が第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂを閉じるように回動制御される（＃１３）。また、一方、アイドリング領域Ｓ１にないと判断された場合には、続いて、エンジン１がＥＧＲ領域Ｓ２（すなわち低負荷低中速領域）にあるか否かが判断される（＃１４）。   FIG. 8 is a flowchart of the drive control process of the rotary valve 40 in the intake device according to the engine speed and torque. In this process, first, various sensor signals corresponding to information such as engine speed, throttle valve opening, air flow rate, etc. are read (# 11). Next, it is determined whether the engine 1 is in the idling region S1 (that is, the low load low speed region) (# 12). As a result, if it is determined that the engine 1 is in the idling region S1, the control mode of the intake device is determined. As mentioned above, the idling mode is adopted. In this idling mode, the rotary valve 40 is controlled to rotate so as to close the first and second openings 30a and 30b so that the state shown in FIG. 5A is obtained (# 13). On the other hand, if it is determined that the engine is not in the idling region S1, it is then determined whether or not the engine 1 is in the EGR region S2 (that is, the low load low and medium speed region) (# 14).

ステップ＃１４の結果、ＥＧＲ領域Ｓ２にあると判断された場合には、吸気装置の制御モードとして、ＥＧＲモードが採用される。このＥＧＲモードでは、図５の（ｃ）に示すような状態になるように、ロータリバルブ４０が第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂを共に全開させるべく回動制御される（＃１５）。また、一方、ＥＧＲ領域Ｓ２にないと判断された場合には、続いて、エンジン１が高負荷領域にあるか否かが判断される（＃１６）。   As a result of step # 14, when it is determined that the vehicle is in the EGR region S2, the EGR mode is adopted as the control mode of the intake device. In this EGR mode, the rotary valve 40 is controlled so as to fully open both the first and second openings 30a and 30b so that the state shown in FIG. 5C is obtained (# 15). On the other hand, if it is determined that the engine is not in the EGR region S2, it is then determined whether or not the engine 1 is in the high load region (# 16).

ステップ＃１６の結果、高負荷領域にないと判断された場合には、エンジン１が軽・中負荷領域Ｓ３にあるとされ、吸気装置の制御モードとして、軽・中負荷モードが採用される。この軽・中負荷モードでは、図５の（ａ）に示すような状態になるように、ロータリバルブ４０が第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂを閉鎖すべく回動制御される（＃２２）。また、一方、高負荷領域にあると判断された場合には、続いて、エンジン１が中回転領域にあるか否かが判断される（＃１７）。   If it is determined in step # 16 that the engine 1 is not in the high load region, the engine 1 is determined to be in the light / medium load region S3, and the light / medium load mode is employed as the control mode of the intake device. In this light / medium load mode, the rotary valve 40 is controlled to rotate so as to close the first and second openings 30a, 30b so as to be in the state shown in FIG. 5A (# 22). ). On the other hand, if it is determined that the engine 1 is in the high load area, it is then determined whether the engine 1 is in the medium speed area (# 17).

ステップ＃１７の結果、中回転領域にあると判断された場合には、エンジン１が高負荷中速領域Ｓ４にあるとされ、吸気装置の制御モードとして、高負荷中速モードが採用される。この高負荷中速モードでは、図５の（ｂ）に示すような状態になるように、ロータリバルブ４０が第１開口部３０ａを閉鎖し第２開口部３０ｂを開くべく回動制御される（＃２１）。また、一方、中回転領域にないと判断された場合には、続いて、エンジン１が高回転領域にあるか否かが判断される（＃１８）。   If it is determined as a result of step # 17 that the engine 1 is in the medium speed region, the engine 1 is determined to be in the high load / medium speed region S4, and the high load / medium speed mode is employed as the control mode of the intake device. In this high-load / medium-speed mode, the rotary valve 40 is controlled to rotate so as to close the first opening 30a and open the second opening 30b so that the state shown in FIG. # 21). On the other hand, if it is determined that the engine is not in the middle rotation region, it is then determined whether the engine 1 is in the high rotation region (# 18).

ステップ＃１８の結果、高回転領域にあると判断された場合には、エンジン１が高負荷高速領域Ｓ５にあるとされ、吸気装置の制御モードとして、高負荷高速モードが採用される。この高負荷高速モードでは、図５の（ｃ）に示すような状態になるように、ロータリバルブ４０が第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂを共に全開させるべく回動制御される（＃２０）。また、一方、高回転領域にないと判断された場合には、エンジン１が高負荷低速領域にあるとされ、吸気装置の制御モードとして、高負荷低速モードが採用される。この高負荷低速モードでは、図５の（ａ）に示すような状態になるように、ロータリバルブ４０が第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂを閉鎖すべく回動制御される（＃１９）。＃１３，＃１５，＃１９，＃２０，＃２１，＃２２の各ステップで吸気装置の制御モードと所定のモードが設定されると、処理が終了される。   If it is determined as a result of step # 18 that the engine is in the high speed region, the engine 1 is determined to be in the high load high speed region S5, and the high load high speed mode is employed as the control mode of the intake device. In this high-load high-speed mode, the rotary valve 40 is controlled so as to fully open both the first and second openings 30a and 30b so that the state shown in FIG. 5C is obtained (# 20). ). On the other hand, if it is determined that the engine is not in the high speed region, the engine 1 is determined to be in the high load low speed region, and the high load low speed mode is employed as the control mode of the intake device. In this high-load low-speed mode, the rotary valve 40 is controlled to rotate so as to close the first and second openings 30a and 30b so that the state shown in FIG. 5A is obtained (# 19). . When the control mode of the intake device and a predetermined mode are set in steps # 13, # 15, # 19, # 20, # 21, and # 22, the process ends.

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、基本的には図５の（ａ）〜（ｃ）に示したように実質的にサージタンク１２の容量を変化させることで共鳴効果や慣性効果等の動的効果により吸気充填効率の向上を図りながら、例えばエンジン１がＥＧＲ機構によるＥＧＲガスが供給される低負荷低中回転領域にある場合には、ロータリバルブ４０が第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を開くように回動制御されるなど、各種領域に応じたサージタンク１２の容量制御が実行されることにより、エンジン１のトルク変動をより有効に抑制することができる。   As is clear from the above description, according to the present embodiment, basically, the resonance effect is obtained by substantially changing the capacity of the surge tank 12 as shown in FIGS. For example, when the engine 1 is in a low load low and middle rotation region where EGR gas is supplied by the EGR mechanism, the rotary valve 40 is first and By controlling the capacity of the surge tank 12 in accordance with various areas, such as turning control to open both the second openings 30a and 30b, the torque fluctuation of the engine 1 can be more effectively suppressed. Can do.

また、特に図示しないが、スロットルバルブ１４が閉じ状態に設定される減速時に、ロータリバルブ４０が第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂの両方を閉じるように制御されることで、スロットルバルブ下流側の容量が小さく設定されるため、減速フィーリングを向上させることができる。また、それによれば、ＥＧＲガスが供給されるに伴いカーボンデポジットが各バルブやサージタンク内に生じた場合にも、それ以降にロータリバルブ４０が第１及び第２開口部３０ａ，３０ｂを開くと同時に、主チャンバー３１と副チャンバー３２との間における圧力差が作用してカーボンデポジットを除去することができる。   Although not specifically illustrated, the rotary valve 40 is controlled so as to close both the first and second openings 30a and 30b at the time of deceleration when the throttle valve 14 is set to the closed state. Since the capacity is set to be small, the deceleration feeling can be improved. Further, according to this, even when carbon deposits are generated in each valve or surge tank as EGR gas is supplied, if the rotary valve 40 opens the first and second openings 30a and 30b thereafter, At the same time, the pressure difference between the main chamber 31 and the sub chamber 32 acts to remove the carbon deposit.

なお、本発明は、例示された実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、前述した実施形態では、第１開口部３０ａ及び第２開口部３０ｂが単体のロータリバルブにより段階的に開閉制御されたが、これに限定されることなく、第１開口部３０ａ及び第２開口部３０ｂをそれぞれ開閉制御する第１バルブ及び第２バルブが別個に設けられてもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and it goes without saying that various improvements and design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the first opening 30a and the second opening 30b are controlled to be opened and closed stepwise by a single rotary valve, but the first opening 30a and the second opening 30a are not limited to this. The 1st valve | bulb and 2nd valve | bulb which respectively control opening / closing of the opening part 30b may be provided separately.

本発明の実施形態に係るエンジン及び吸気装置並びにそれらの周辺要素を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows roughly the engine which concerns on embodiment of this invention, an intake device, and those peripheral elements. 上記吸気装置及びその周辺要素の斜視図である。It is a perspective view of the said intake device and its peripheral element. 上記吸気装置及びその周辺要素の平面図である。It is a top view of the said intake device and its peripheral element. （ａ）上記吸気装置におけるサージタンクの内部構成を示すサージタンクの一部切欠き斜視図である。 （ｂ）図４の（ａ）に示す構成に、サージタンク内に配設されるロータリバルブを加えて示す斜視図である。(A) It is a partially cutaway perspective view of the surge tank which shows the internal structure of the surge tank in the said intake device. (B) It is a perspective view which adds the rotary valve arrange | positioned in a surge tank to the structure shown to (a) of FIG. （ａ）ロータリバルブが第１及び第２開口部を閉じた状態にあるサージタンクを含む吸気装置の縦断面説明図である。 （ｂ）ロータリバルブが第１開口部を開くとともに第２開口部を閉じた状態にあるサージタンクを含む吸気装置の縦断面説明図である。 （ｃ）ロータリバルブが第１及び第２開口部を開いた状態にあるサージタンクを含む吸気装置の縦断面説明図である。(A) It is longitudinal cross-sectional explanatory drawing of the intake device containing the surge tank in the state which the rotary valve closed the 1st and 2nd opening part. (B) It is longitudinal cross-sectional explanatory drawing of the intake device containing the surge tank in the state which closed the 2nd opening part while the rotary valve opened the 1st opening part. (C) It is longitudinal cross-sectional explanatory drawing of the intake device containing the surge tank in the state which the rotary valve opened the 1st and 2nd opening part. 図５の（ａ）〜（ｃ）に示される各状態におけるエンジン回転数とトルクとの関係をあらわすグラフである。6 is a graph showing the relationship between engine speed and torque in each state shown in (a) to (c) of FIG. 5. エンジン回転数とトルクとにより規定される平面上に割り当てられ、サージタンク容量の異なる各種モードに対応する領域をあらわすグラフである。It is a graph showing the area | region corresponding to the various modes with which a surge tank capacity | capacitance is allocated on the plane prescribed | regulated by an engine speed and torque. エンジン回転数及びトルクに応じた吸気装置におけるロータリバルブの駆動制御処理についてのフローチャートである。It is a flowchart about the drive control process of the rotary valve in the intake device according to an engine speed and torque.

符号の説明Explanation of symbols

１…エンジン，２…気筒，１１…分岐管，１２…サージタンク，１３…上流吸気通路，３０…隔壁，３０ａ…第１開口部，３０ｂ…第２開口部，３１…主チャンバー，３２…副チャンバー，４０…ロータリバルブ，Ｓ１…アイドリング領域（低負荷低速領域），Ｓ２…ＥＧＲ領域（低負荷低中速領域），Ｓ３…軽・中負荷領域，Ｓ４…高負荷中速領域，Ｓ５…高負荷高速領域，Ｓ６…高負荷低速領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Cylinder, 11 ... Branch pipe, 12 ... Surge tank, 13 ... Upstream intake passage, 30 ... Bulkhead, 30a ... 1st opening part, 30b ... 2nd opening part, 31 ... Main chamber, 32 ... Secondary Chamber, 40 ... Rotary valve, S1 ... Idling area (low load, low speed area), S2 ... EGR area (low load, low / medium speed area), S3 ... Light / medium load area, S4 ... High load / medium speed area, S5 ... High Load high speed region, S6 ... High load low speed region.

Claims (3)

複数の気筒にそれぞれ連通する分岐管と、各分岐管が上流側で並列しつつ連通する共通空間をなすサージタンクと、該分岐管の並列方向における一方側から該サージタンクに連通する上流吸気通路とを備えたエンジンの吸気装置において、
上記サージタンクが、上記分岐管が並列する範囲にわたり設けられ、上記各分岐管に対して直接に連通する主チャンバーと、該サージタンク内部で上記分岐管の並列方向に延設された隔壁により該主チャンバーと仕切られ、上記隔壁に形成された第１開口部を介して該主チャンバーに連通する副チャンバーとを有し、
上記第１開口部を開閉する第１バルブであって、エンジン回転数の低回転領域では該第１開口部を閉じる一方、エンジン回転数の高回転領域では該第１開口部を開くように制御される第１バルブが設けられるとともに、上記サージタンクの上流側から還流排気を供給するＥＧＲ機構が構成されており、
エンジンが上記ＥＧＲ機構による還流排気が供給される低負荷低中回転領域にある場合に、上記第１バルブが上記第１開口部を開くように制御される、ことを特徴とするエンジンの吸気装置。 A branch pipe communicating with each of the plurality of cylinders, a surge tank forming a common space in which the branch pipes communicate in parallel on the upstream side, and an upstream intake passage communicating with the surge tank from one side in the parallel direction of the branch pipes In the intake system of the engine with
The surge tank is provided over a range in which the branch pipes are arranged in parallel, and includes a main chamber that communicates directly with the branch pipes, and a partition wall that extends in the parallel direction of the branch pipes inside the surge tank. A sub chamber that is partitioned from the main chamber and communicates with the main chamber through a first opening formed in the partition;
A first valve for opening and closing the first opening, wherein the first opening is closed in a low engine speed range, and the first opening is opened in a high engine speed range. And an EGR mechanism that supplies the recirculated exhaust gas from the upstream side of the surge tank is configured.
The engine intake device, wherein the first valve is controlled to open the first opening when the engine is in a low-load low-medium rotation region to which the recirculated exhaust gas from the EGR mechanism is supplied. . 上記サージタンクの隔壁に上記第１開口部より小さい第２開口部が形成されるとともに、該第２開口部を開閉する第２バルブが設けられており、
エンジンの中回転領域では、上記第１バルブが第１開口部を閉じる一方、上記第２バルブが上記第２開口部を開くように制御される、ことを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気装置。 A second opening smaller than the first opening is formed in the partition wall of the surge tank, and a second valve for opening and closing the second opening is provided,
2. The engine according to claim 1, wherein the first valve closes the first opening while the second valve opens the second opening in the middle rotation region of the engine. Intake device. 上記サージタンクの上流側にスロットルバルブが設けられており、該スロットルバルブが閉じ状態に設定される減速時には、上記第１バルブが第１開口部を閉じるように制御される、ことを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気装置。   A throttle valve is provided upstream of the surge tank, and the first valve is controlled to close the first opening during deceleration when the throttle valve is set to a closed state. The intake device for an engine according to claim 1.
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