JP6591798B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、気筒休止制御を実行可能な内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine capable of executing cylinder deactivation control.
従来、車両等に搭載された内燃機関を制御する技術として、複数の気筒のうちの一部の気筒での燃焼を停止させる気筒休止制御が知られている。気筒休止制御は、内燃機関の要求トルクが比較的小さい場合に実行される制御である。気筒休止運転時においては、一部の気筒の吸気弁及び排気弁が閉じた状態で維持されるとともに、当該気筒への燃料噴射が停止し、残りの気筒によって出力トルクを得る。このとき、残りの気筒によって全気筒運転時と同じ出力トルクを得るためには、吸気スロットル弁の開度を大きくすることになるため、ポンピングロス(吸気損失)が低減し、燃費特性が向上する。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for controlling an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like, cylinder deactivation control for stopping combustion in some of a plurality of cylinders is known. The cylinder deactivation control is a control that is executed when the required torque of the internal combustion engine is relatively small. During the cylinder deactivation operation, the intake valves and exhaust valves of some cylinders are maintained in a closed state, fuel injection into the cylinders is stopped, and output torque is obtained by the remaining cylinders. At this time, in order to obtain the same output torque as when all cylinders are operated by the remaining cylinders, the opening degree of the intake throttle valve is increased, so that the pumping loss (intake loss) is reduced and the fuel consumption characteristics are improved. .
ここで、内燃機関の吸気系では、各気筒への吸気によって圧力脈動(以下、この脈動を「吸気脈動」ともいう。)が生じる。例えば4気筒の内燃機関において、2気筒を休止させた場合、クランクシャフトが2回転する間の吸入回数が半分になるため、吸気脈動の周期も半分になる。これにより、内燃機関の吸気脈動によって生じる振動のモードが2次から1次に変わり、4気筒運転時に比べて低周波数の吸気音が大きくなる。一般に、気筒休止制御は、内燃機関の要求トルクが小さい運転領域で実行されるため、気筒休止運転時の吸気音の低周波成分は騒音として感じられやすい。 Here, in an intake system of an internal combustion engine, pressure pulsation (hereinafter, this pulsation is also referred to as “intake pulsation”) is generated by intake of each cylinder. For example, in a four-cylinder internal combustion engine, when two cylinders are deactivated, the number of intakes during two revolutions of the crankshaft is halved, so the period of intake pulsation is also halved. As a result, the mode of vibration generated by the intake air pulsation of the internal combustion engine changes from the secondary to the primary, and the low-frequency intake sound becomes larger than that in the four-cylinder operation. In general, the cylinder deactivation control is executed in an operation region where the required torque of the internal combustion engine is small. Therefore, the low frequency component of the intake sound during the cylinder deactivation operation is easily felt as noise.
これに対して、吸気系に消音器を備えた内燃機関がある。例えば、特許文献1には、レゾネータを大型化することなく、全気筒運転時及び気筒休止運転時において、吸気騒音を低減できる内燃機関が開示されている。係る内燃機関は、第1レゾネータを備え、一方のシリンダバンクの気筒に通じる第1吸気通路と、第2レゾネータを備え、他方のシリンダバンクの気筒に通じる第2吸気通路と、第1吸気通路及び第2吸気通路を連通するバイパス通路と、第2吸気通路の第2レゾネータの上流側に設けられた開閉バルブとを備える。開閉バルブは、全気筒運転時に開かれ、気筒休止運転時に閉じられる。これにより、気筒休止運転時には、吸気通路が2つのレゾネータを備えた構成となるため、低周波数の騒音を低減することができる。
On the other hand, there is an internal combustion engine having a silencer in the intake system. For example,
また、特許文献2には、複数の気筒群毎に独立した吸気系を有する内燃機関において、気筒休止運転時における騒音を低減するための吸気音低減装置が開示されている。係る内燃機関は、気筒休止運転時に、運転を休止させる気筒群の吸気系に備えられたスロットル弁の上流側と、運転させる気筒群の吸気系とを連通させる連通手段を備える。係る内燃機関では、運転を休止させる気筒の吸気系に備えられたエアクリーナが、運転させる気筒のレゾネータとして作用し、騒音を低減することができる。
しかしながら、特許文献1及び2に記載の内燃機関は、新気を取り入れる吸気通路から各シリンダバンクに向けて分岐した2系統の吸気系のそれぞれに、吸気スロットル弁、及び、レゾネータあるいはエアクリーナを備える内燃機関を対象としている上、2系統の吸気系を接続する連通路が設けられており、構成が複雑となる。
However, the internal combustion engines described in
また、低周波数の音を低減するには、大容量あるいは長尺の消音器が必要になり、車両のエンジン室におけるレイアウト上、設置が困難な場合が多い。したがって、新たに消音器を追加したり、新たに特許文献1及び2に記載されたような連通路を設けたりすることなく、低周波数の音を低減できることが望ましい。
Further, in order to reduce low frequency sound, a large capacity or long silencer is required, and installation is often difficult due to the layout in the engine room of the vehicle. Therefore, it is desirable to be able to reduce low-frequency sound without newly adding a silencer or newly providing a communication path as described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、吸気スロットル弁が設けられた吸気通路から分岐して複数の気筒に接続される複数の接続管を備えた内燃機関の気筒休止運転時の騒音を低減させることが可能な、内燃機関を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention includes a plurality of connection pipes branched from an intake passage provided with an intake throttle valve and connected to a plurality of cylinders. Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of reducing noise during cylinder deactivation operation of the internal combustion engine.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、それぞれ吸気弁及び排気弁が設けられた複数の気筒と、吸気スロットル弁が設けられた吸気通路から分岐して前記複数の気筒に対して接続された複数の接続管と、前記複数の気筒のうちの一部の気筒の前記吸気弁及び前記排気弁を閉じた状態で維持し、前記一部の気筒を休止させる気筒休止機構と、を備え、前記複数の接続管のうち、休止する前記一部の気筒に接続された前記接続管の長さが、気筒休止運転時に発生する吸気脈動の周波数帯域に応じて設定された、内燃機関が提供される。 In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a plurality of cylinders each provided with an intake valve and an exhaust valve and a plurality of cylinders branched from an intake passage provided with an intake throttle valve are divided into the plurality of cylinders. A plurality of connecting pipes connected to each other, and a cylinder deactivation mechanism that maintains the intake valves and the exhaust valves of some cylinders of the plurality of cylinders in a closed state, and deactivates some of the cylinders. An internal combustion engine in which a length of the connection pipe connected to the part of the cylinders to be deactivated among the plurality of connection pipes is set according to a frequency band of intake pulsation that occurs during cylinder deactivation operation. An institution is provided.
前記吸気通路に、所定の周波数の音を低減するための少なくとも一つの消音器が備えられ、前記消音器により低減される音の周波数とは異なる周波数の音を低減するよう、休止する前記一部の気筒に接続された前記接続管の前記長さが設定されてもよい。 The part that is provided with at least one silencer for reducing the sound of a predetermined frequency in the intake passage, and pauses so as to reduce the sound having a frequency different from the frequency of the sound reduced by the silencer. The length of the connecting pipe connected to the cylinder may be set.
前記吸気通路に備えられる前記消音器が、全気筒運転時に発生する吸気脈動の周波数帯域の音を低減し、休止する前記一部の気筒に接続された前記接続管は、気筒休止運転時に発生する吸気脈動の周波数帯域の音を低減してもよい。 The silencer provided in the intake passage reduces the noise in the frequency band of intake pulsation generated during all cylinder operation, and the connection pipe connected to the part of the cylinders to be deactivated is generated during cylinder deactivation operation. The sound in the frequency band of the intake pulsation may be reduced.
休止する前記一部の気筒が複数あり、休止する複数の前記気筒に接続された複数の前記接続管のそれぞれの長さが、低減させる音の周波数に応じて異なってもよい。 There may be a plurality of the partial cylinders to be deactivated, and the lengths of the plurality of connection pipes connected to the plurality of cylinders to be deactivated may be different depending on the frequency of the sound to be reduced.
前記吸気通路は、前記接続管の分岐位置にコレクタ部を備え、前記一部の気筒の休止時に、前記一部の気筒に接続された前記接続管からの***振の周波数に応じて、前記コレクタ部の容積が設定されてもよい。 The intake passage includes a collector portion at a branch position of the connection pipe, and the collector according to an anti-resonance frequency from the connection pipe connected to the some cylinders when the some cylinders are stopped The volume of the part may be set.
本発明によれば、吸気スロットル弁が設けられた吸気通路から分岐して複数の気筒に接続される複数の接続管を備えた内燃機関の気筒休止運転時の騒音を低減させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the noise at the time of cylinder deactivation operation of the internal combustion engine provided with the some connection pipe branched from the intake passage provided with the intake throttle valve and connected to a some cylinder can be reduced.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、実質的に同一の機能構成を有する構成要素を、同一の符号の末尾に異なるアルファベットを付することによって区別する場合もある。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol. In addition, components having substantially the same functional configuration may be distinguished by adding different alphabets to the end of the same symbol.
<1.内燃機関の構成>
(1−1.全体構成)
まず、本実施形態にかかる内燃機関の全体構成の一例について説明する。図1は、内燃機関100の構成例を概略的に示す模式図である。図1は、水平対向型の内燃機関100の構成を示す説明図である。図1に示す内燃機関100は、気筒♯1,♯2が車両の前方側に位置する。
<1. Configuration of Internal Combustion Engine>
(1-1. Overall configuration)
First, an example of the overall configuration of the internal combustion engine according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a configuration example of the
かかる内燃機関100は、シリンダブロック101a、シリンダヘッド101b、ピストン104、コネクティングロッド106、点火プラグ108、吸気弁110a、排気弁110b、カム機構111及びクランクシャフト115を備える。シリンダブロック101aには、複数の気筒♯1,♯2,♯3,♯4が設けられる。図1の例では、4つの気筒♯1,♯2,♯3,♯4がシリンダブロック101aに設けられている。このうち、2つの気筒♯1,♯3が右バンクの気筒群を構成し、残りの2つの気筒♯2,♯4が左バンクの気筒群を構成する。
The
シリンダヘッド101bは、右バンク及び左バンクそれぞれにおいて、気筒♯1,♯3(♯2,♯4)の軸方向の両端部のうち、クランクシャフト115側とは反対側の端部を閉じるように設けられる。各気筒♯1,♯2,♯3,♯4にはそれぞれピストン104が進退移動可能に保持されている。シリンダヘッド101bと、上死点にあるときのピストン104の冠面によって燃焼室Cが画成される。ピストン104は、燃焼室C内での燃料の燃焼によって直線往復運動を行う。当該直線往復運動は、コネクティングロッド106を介してクランクシャフト115に回転運動として伝達される。
内燃機関100は、吸気系200と、図示しない排気系とに接続される。吸気系200は、各気筒♯1,♯2,♯3,♯4に対して吸入空気を供給する。吸気系200は、吸気スロットル弁210が設けられた吸気通路202と、吸気通路202に接続されたコレクタ部204と、コレクタ部204から分岐して各気筒♯1,♯2,♯3,♯4に接続された複数の接続管206a,206b,206c,206dとを備える。また、排気系は、各気筒♯1,♯2,♯3,♯4から燃焼ガスを排出する。シリンダヘッド101bには、各気筒♯1,♯2,♯3,♯4ごとに、吸気弁110a及び排気弁110bが備えられる。
The
吸気弁110aは、吸気系200と各燃焼室Cとの間の吸気ポートを開閉する。吸気行程において、吸気弁110aが開弁することにより、吸気ポートを介して各燃焼室Cに吸気が取り込まれる。排気弁110bは、排気系と各燃焼室Cとの間の排気ポートを開閉する。排気行程において、排気弁110bが開弁することにより、排気ポートを介して、燃焼ガスが各燃焼室Cから排出される。吸気弁110a及び排気弁110bの開閉動作は、カム機構111によって行われる。
The
カム機構111は、カムシャフト112と、当該カムシャフト112に固定されるカム114とを備える。カムシャフト112は、内燃機関のクランクシャフト115に図示しないギヤを介して連結され、クランクシャフト115の回転に伴って回転する。吸気弁110a及び排気弁110bは、図示しない復帰用バネを備える。カムシャフト112の回転に伴ってカム114が回転し、カム114のカム山が直接的又は間接的に吸気弁110a及び排気弁110bを押し込むことによって吸気弁110a及び排気弁110bが開かれる。
The
図1に示した内燃機関100では、カム114と吸気弁110a及び排気弁110bとの間にロッカーアーム30が備えられる。吸気弁110a及び排気弁110bは、ロッカーアーム30を介してカム114によって押し込まれる。また、吸気弁110a及び排気弁110bは、カム114による吸気弁110a及び排気弁110bの押し込みから解放されると、復帰用バネによって元の位置に戻される。
In the
また、気筒♯1,♯2には、カム114によるロッカーアーム30の押し込み動作が吸気弁110a及び排気弁110bに伝達されないようにするための気筒休止機構60が設けられている。気筒休止機構60は、例えば、油圧回路を利用して構成される。具体的には、カム114により押圧される被押圧部と、吸気弁110a及び排気弁110bを押圧する押圧部との係合及び脱離を、油圧の供給及び排出によって切り替え可能な気筒休止機構とすることができる。ただし、気筒休止機構60は、かかる構成以外の機構であってもよい。
The
各気筒♯1,♯2,♯3,♯4に備えられる吸気弁110a及び排気弁110bの数は適宜設定することができる。本実施形態では、気筒♯1,♯2,♯3,♯4ごとに、吸気弁110a及び排気弁110bが2つずつ備えられており、それぞれの吸気弁110a及び排気弁110bが吸気ポートあるいは排気ポートを開閉する。図1中、各気筒♯1,♯2,♯3,♯4には、吸気弁110aの組が示されている。
The number of
各気筒♯1,♯2,♯3,♯4には、燃焼室Cに臨むように図示しない燃料噴射弁が備えられる。燃料噴射弁は、例えばシリンダヘッド101bの壁面に固定される。かかる燃料噴射弁は、図示しない制御装置によって駆動制御され、燃焼室C内に燃料を噴射する。これにより、燃焼室C内に吸気と燃料との混合気が形成される。また、気筒休止運転時においては、休止対象の気筒への燃料噴射は行われない。なお、燃料噴射弁は、燃焼室C内に燃料を直接噴射する形式のものに限られない。燃料噴射弁が吸気ポートよりも上流に備えられ、あらかじめ形成された混合気が吸気ポートから燃焼室Cに導入されてもよい。
Each
シリンダヘッド101bには、各気筒♯1,♯2,♯3,♯4の燃焼室Cに臨むように、点火プラグ108が設けられている。点火プラグ108は、図示しない制御装置によって駆動制御され、各燃焼室C内に形成された混合気に点火する。これにより、燃焼室C内で燃焼を生じ、ピストン104が押し下げられて、クランクシャフト115が回転する。なお、本明細書において、ピストン104の上昇とは、ピストン104が燃焼室C側に移動することをいい、ピストン104の下降とは、ピストン104がクランクシャフト115側に移動することをいう。
A
クランクシャフト115は、クランクピン116、クランクジャーナル118及びこれらと連結されるクランクアーム120を備える。クランクピン116はコネクティングロッド106と連結される。ピストン104の直線往復運動によってクランクアーム120が回転し、クランクアーム120の回転によってクランクジャーナル118が回転する。クランクシャフト115は、図示しない駆動伝達装置に連結され、内燃機関100の出力トルクが駆動伝達装置に伝達される。
The
(1−2.吸気系の構成)
図2は、内燃機関100の吸気系200を示す模式図である。図2は、一つの気筒♯1の吸気系200を示している。
(1-2. Configuration of intake system)
FIG. 2 is a schematic diagram showing the
吸気系200は、吸気通路202と、コレクタ部204と、接続管206aとを備える。吸気通路202は、エアクリーナ208と、吸気スロットル弁210と、サイドブランチ型消音器212と、ヘルムホルツ型消音器214とを備える。なお、コレクタ部204には、他の気筒♯2,♯3,♯4に対して接続された接続管206b,206c,206dが接続されている。吸気系200は、吸気開口202aから取り入れた新気を気筒♯1に導く。なお、気筒♯1には排気系250が接続されている。
The
吸気スロットル弁210は、図示しない制御装置によって制御され、吸気通路202を通過する新気の流量を調節する。吸気スロットル弁210は、吸気通路202内に備えられ、電動モータ等によって吸気スロットル弁210が軸回転することにより、弁開度が変化する。これにより、吸気通路202の通路面積が変化し、新気の流量が調節される。吸気スロットル弁210の開度は、内燃機関100の要求トルクや回転数に基づき、あらかじめ作成した開度マップを参照して決定される。
The
また、吸気スロットル弁210の開度は、4気筒運転時と気筒休止運転時とでは異なる。気筒休止運転時の吸気スロットル弁210の開度は、4気筒運転時のトルクと同じトルクを内燃機関100から出力するために、4気筒運転時の吸気スロットル弁210の開度よりも大きくされる。これにより、気筒休止運転時において、1気筒当たりの吸気の充填量が増大し、1気筒当たりで発生するトルクが増大する。
Further, the opening degree of the
エアクリーナ208は、取り入れた新気に含まれる異物を捕集する。エアクリーナ208の下流側には、新気の流量を測定するための図示しないエアフローメータが設けられる。また、吸気通路202の吸気スロットル弁210の上流側には、排気の一部を吸気系200に戻すためのEGR(Exhaust Gas Recirculation)通路が接続されていてもよい。この場合、EGR通路の途中にはEGR弁が備えられ、排気系250から吸気系200に還流させるEGRガスの流量が調節される。
The
コレクタ部204は、吸気を一時的に蓄え、各気筒♯1,♯2,♯3,♯4に対して吸気を均一に分配する機能を有する。接続管206aは、コレクタ部204から分岐して気筒♯1に接続され、コレクタ部204内の吸気を気筒♯1に導く。接続管206aと気筒♯1との間には吸気ポート220が介在し、当該吸気ポート220は吸気弁110aによって開閉される。気筒♯1のピストン104が下降する期間に吸気弁110aを開くことによって、吸気が気筒♯1内に吸入される。
The
吸気通路202に備えられたサイドブランチ型消音器212及びヘルムホルツ型消音器214は、所定周波数の吸気音を低減する。サイドブランチ型消音器212は、開口端が吸気通路202に接続され、他端側が閉じられた管状の部材であり、低減させたい周波数成分に応じて長さが設定されている。サイドブランチ型消音器212は、吸気通路202内で発生している音のうちの特定の周波数成分をサイドブランチ型消音器212内で共鳴させることにより、当該周波数成分の音を低減する。サイドブランチ型消音器212は、特定の周波数成分がサイドブランチ型消音器212内に進入したときに、内部で空気が激しく振動し、側壁との摩擦損失により音のエネルギが失われることで、特定周波数の音を低減する。サイドブランチ型消音器212の長さLsと、共鳴周波数fnとの関係は、下記式(1)で表すことができる。
The side branch-
Ls:消音器の長さ
n:次数(n=1,2,・・・)
C:音速
C: Speed of sound
また、ヘルムホルツ型消音器214は、管状部の開口端が吸気通路202に接続され、他端側に拡張室(共鳴室)を備えた共鳴器であり、低減させたい周波数成分に応じて管状部の長さや断面積、あるいは、拡張室の容積が設定されている。ヘルムホルツ型消音器214は、吸気通路202内で発生している音のうちの特定の周波数成分がヘルムホルツ型消音器214内に進入したときに、管状部の空気が激しく振動して、管状部の側壁との摩擦損失により音のエネルギが失われることで、特定周波数の音を低減する。ヘルムホルツ型消音器214における管状部の長さLhと、共鳴周波数fnとの関係は、下記式(2)で表すことができる。
Further, the
Lh:管状部の長さ
Sh:管状部の断面積
V:拡張室の容積
n:次数(n=1,2,・・・)
C:音速
C: Speed of sound
サイドブランチ型消音器212及びヘルムホルツ型消音器214は、それぞれ異なる周波数成分の脈動を減衰させる。また、サイドブランチ型消音器212及びヘルムホルツ型消音器214は、減衰させる周波数成分に応じて、それぞれ複数設置されていてもよい。ただし、サイドブランチ型消音器212及びヘルムホルツ型消音器214によって消音しようとする音の周波数が低くなるほど、長尺又は大容量の消音器とする必要があり、エンジン室内でのレイアウト上、許容限度がある。
The side
<2.吸気騒音>
次に、吸気系200で生じる吸気騒音について説明する。図3は、吸気系200を一端閉、一端開の管路と見たときの定在波を示した図である。
<2. Intake noise>
Next, intake noise generated in the
図3の上図は、振動のモードが2次であるときの定在波を示している。次数が2次である場合、開口端となる吸気開口202aを節とし、吸気が行われる気筒♯1(♯2,♯3,♯4)側の端部を腹として、吸気系200の全長の4/3の波長の定在波が発生する。これに対して、図3の下図は、振動のモードが1次であるときの定在波を示している。次数が1次である場合、開口端となる吸気開口202aを節、吸気が行われる気筒♯1(♯2,♯3,♯4)側の端部を腹として、吸気系200の全長の4倍の波長の定在波、すなわち、2次の場合よりも周波数が低い定在波が発生する。
The upper diagram of FIG. 3 shows a standing wave when the vibration mode is second order. When the order is secondary, the
ここで、内燃機関100の基本次数は、運転する気筒数(吸気タイミング)によって変化する。すなわち、吸気による起振力によって吸気系200に生じる吸気脈動の周波数は、運転する気筒数によって変化する。具体的には、4気筒運転時の基本次数は2次であるのに対し、気筒休止運転(2気筒運転)時の基本次数は1次であり、気筒休止運転時の吸気脈動の周波数は、4気筒運転時の周波数の1/2となる。例えば、内燃機関100の回転数が1800rpmの場合、基本次数が2次の場合及び1次の場合の周波数は、それぞれ60Hz、30Hzになる。
Here, the basic order of the
このように、内燃機関100の4気筒運転時の吸気脈動の周波数は、基本次数が2次の場合の周波数が支配的になり、気筒休止運転時の吸気脈動の周波数は、基本次数が1次の場合の周波数が支配的になる。そのため、吸気系200が4気筒運転時の吸気騒音の低減を基本思想として設計されている場合には、基本次数が2次の場合の周波数域の音が低減される一方、基本次数が1次の場合の周波数域の音に対する感度が高くなり、低周波域の吸気騒音が大きくなる。
Thus, the frequency of the intake pulsation during the four-cylinder operation of the
図4は、4気筒運転時及び気筒休止運転時(2気筒運転時)において内燃機関100から生じる振動騒音の強度を示す概念図である。内燃機関100が4気筒運転から2気筒運転に切り替わると、吸気脈動による低周波数の音が大きくなることから、低周波数の振動騒音の強度が相対的に大きくなる。なお、2気筒運転時に発生する低周波数の音を、吸気通路202に外付けするサイドブランチ型消音器やヘルムホルツ型消音器で減衰させるには、長尺あるいは大容量の消音器とする必要があるため、エンジン室内のレイアウト上、実現が困難である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the intensity of vibration noise generated from the
<3.接続管の消音機能>
図5は、本実施形態に係る内燃機関100における休止気筒♯1に接続された接続管206aの消音機能について説明するために示す図である。上述のとおり、各気筒♯1,♯2,♯3,♯4に接続される接続管206a,206b,206c,206dは、コレクタ部204から分岐している。吸気開口202aを基点とする吸気系200全体の長さに対して、コレクタ部204は、終点近くに位置する。すなわち、気筒休止運転時に発生する吸気脈動の腹に近い位置にコレクタ部204が位置することとなる。
<3. Silencer function for connecting pipes>
FIG. 5 is a view for explaining the muffling function of the connecting
気筒休止運転時に吸気弁110aが閉じられた状態で維持される休止気筒♯1,♯2に接続された接続管206a,206bは、サイドブランチ型の消音器として機能し得る。特に、接続管206a,206bは、気筒休止運転時に発生する吸気脈動の腹に近い位置に設けられた消音器としてみなし得る。この点に着目し、本実施形態に係る内燃機関100では、休止気筒♯1,♯2に接続される接続管206a,206bの長さLが、低減したい低周波数の音の周波数に応じて設定されている。
The
接続管206a,206bはサイドブランチ型消音器として機能し得ることから、その長さLは、上記式(1)により設定し得る。接続管206a,206bは、元々、吸気通路202に外付けされるサイドブランチ型消音器212に比べて長いため、長さLsが比較的長い消音器となり得る。すなわち、接続管206a,206bの消音機能により、気筒休止運転時に発生する騒音の低周波成分を低減することができる。
Since the connecting
また、休止気筒♯1,♯2に接続された接続管206a,206bを特定周波数成分の音を低減し得る消音器として利用することにより、吸気通路202に設置する外付けの消音器の数を減らすことができる。このことによっても、本実施形態に係る内燃機関100は、エンジン室内での内燃機関100のレイアウト上で有利になる。
Further, the number of external silencers installed in the
接続管206a,206bの消音機能により低減させる音の周波数は、吸気通路202に取り付けられたサイドブランチ型消音器212及びヘルムホルツ型消音器214により低減される音の周波数と異なることが好ましい。これにより、吸気通路202に外付けするサイドブランチ型消音器212及びヘルムホルツ型消音器214には4気筒運転時に発生する騒音を低減する機能を持たせつつ、気筒休止運転時には、休止気筒♯1,♯2に接続された接続管206a,206bの消音機能により、低周波数の騒音を低減することができる。
It is preferable that the frequency of the sound reduced by the silencing function of the connecting
図6は、吸気通路202に取り付けられるサイドブランチ型消音器212及びヘルムホルツ型消音器214により低減される周波数成分と、休止気筒♯1,♯2に接続された接続管206a,206bの消音機能により低減される周波数成分とを示す説明図である。図6に示した例では、吸気通路202に取り付けられるサイドブランチ型消音器212及びヘルムホルツ型消音器214は、4気筒運転時に中周波数域(例えば、400〜1000Hz)の音を低減する。これに対して、休止気筒♯1,♯2に接続された接続管206a,206bの消音機能によって、4気筒運転時には気になりにくい低周波数域(例えば、200〜350Hz)の音が低減される。
FIG. 6 shows the frequency components reduced by the
気筒♯1に接続される接続管206aの消音機能により低減させる音の周波数と、気筒♯2に接続される接続管206bの消音機能により低減させる音の周波数とは異なってもよい。すなわち、接続管206aの長さLと、接続管206bの長さLとを、それぞれ低減させたい音の周波数に応じて異ならせてもよい。これにより、気筒休止運転時に発生する音の低周波成分のうち、複数の周波数の音を低減することができる。
The frequency of the sound reduced by the silencing function of the connecting
このようにして、休止気筒♯1,♯2に接続される接続管206a,206bの長さLを設定することにより、吸気通路202に取り付ける消音器を増やすことなく、気筒休止運転時に発生する音の低周波成分を低減することができる。
In this way, by setting the length L of the connecting
また、本実施形態に係る内燃機関100では、接続管206a,206bを消音器として利用する際に発生する***振の影響を低減するために、コレクタ部204の容積Vcが設定されている。このとき、コレクタ部204と接続管206a,206bとは、発生する***振の周波数成分を減衰させる拡張型消音器として機能する。拡張型消音器は、管路が急激に拡大あるいは縮小する箇所において音波を反射させ、拡張室あるいは管路内で音波の干渉を生じさせることにより、特定周波数の脈動を減衰させる。
Further, in the
図7は、休止気筒♯1(♯2)に接続される接続管206a(206b)をサイドブランチ型消音器として機能させた場合の接続管206a(206b)の挿入損失(IL)を示す説明図である。また、図8は、コレクタ部204を拡張型消音器として機能させた場合のコレクタ部204の挿入損失(IL)を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing insertion loss (IL) of the connecting
まず、図7に示すように、接続管206a(206b)を低い共振周波数f1の音を低減する消音器として利用した場合、当該共振周波数成分f1の挿入損失が大きくなる一方、接続管206a(206b)からの反射脈動による***振が発生する。そのため、破線で囲まれた***振周波数成分f1´の音が聞こえやすくなる場合がある。
First, as shown in FIG. 7, when the
これに対して、図8に示すように、コレクタ部204の容積Vcを、所定の条件を満たすように設定することによって、***振周波数f1´に対するコレクタ部204の挿入損失の低減を抑制することができる。したがって、接続管206a(206b)をサイドブランチ型消音器として機能させる際に発生する***振周波数f1´に応じてコレクタ部204の容積Vcを設定することにより、***振周波数成分f1´の音を抑制することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the volume Vc of the
コレクタ部204及び接続管206a(206b)により構成される拡張型消音器は、コレクタ部204及び接続管206a(206b)の管路の長さ及び断面積によって、低減される周波数成分及び消音効果が定められる。したがって、接続管206a(206b)を消音器として機能させた際に生じる***振周波数成分に応じて、コレクタ部204の長さや断面積が設定される。これにより、***振周波数成分f1´の音を低減することができる。
The expansion silencer configured by the
<4.効果>
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関100は、気筒休止運転時に、休止気筒♯1,♯2に接続される接続管206a,206bの長さLが、低減させたい所望の周波数の音に応じて設定されている。したがって、本実施形態に係る内燃機関100は、吸気通路202に取り付ける消音器を増やすことなく、所望の周波数の音を低減することができる。あるいは、本実施形態に係る内燃機関100は、吸気通路202に取り付ける消音器の一部を省くことができる。これにより、エンジン室内での内燃機関100のレイアウト上も有利になる。
<4. Effect>
As described above, in the
また、本実施形態では、接続管206a,206bの長さLが、気筒休止運転時に発生する音の低周波成分を低減できるように設定されている。したがって、吸気通路202に取り付けられる消音器には、4気筒運転時に発生する比較的高い周波数の音を低減する機能を持たせればよく、低周波数の音を低減する消音器の数を減らすことができる。あるいは、低周波数の音を低減する消音器が不要になる。これにより、エンジン室内での内燃機関100のレイアウト上も有利になる。
In the present embodiment, the length L of the connecting
また、本実施形態では、接続管206a,206bがサイドブランチ型消音器として機能しつつ、コレクタ部204が、接続管206a,206bからの***振周波数の音を低減する拡張型消音器として機能する。したがって、本実施形態に係る内燃機関100は、低周波数の音をさらに低減することができる。
In the present embodiment, the connecting
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can make various modifications or application examples within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施の形態においては、4気筒水平対向型の内燃機関100を例に採って説明したが、内燃機関の構成は上記の例に限られない。内燃機関は、6気筒や8気筒、12気筒等、種々の気筒数の内燃機関としてもよい。また、内燃機関は水平対向型のものに限られず、インテイクマニホールドを介して吸気通路から分岐して各気筒に接続された接続管を備えるものであれば、V型の内燃機関や直列式の内燃機関であってもよい。
For example, in the above embodiment, the description has been given by taking the four-cylinder horizontally opposed
60 気筒休止機構
100 内燃機関
110a 吸気弁
110b 排気弁
200 吸気系
202 吸気通路
202a 吸気開口
204 コレクタ部
206a,206b,206c,206d 接続管
208 エアクリーナ
210 吸気スロットル弁
212 サイドブランチ型消音器
214 ヘルムホルツ型消音器
220 吸気ポート
250 排気系
60
Claims (5)
吸気スロットル弁が設けられた吸気通路から分岐して前記複数の気筒に対して接続された複数の接続管と、
前記複数の気筒のうちの一部の気筒の前記吸気弁及び前記排気弁を閉じた状態で維持し、前記一部の気筒を休止させる気筒休止機構と、を備え、
前記複数の接続管のうち、休止する前記一部の気筒に接続された前記接続管の長さが、気筒休止運転時に発生する吸気脈動の周波数帯域に応じて設定された、内燃機関。 A plurality of cylinders each provided with an intake valve and an exhaust valve;
A plurality of connecting pipes branched from an intake passage provided with an intake throttle valve and connected to the plurality of cylinders;
A cylinder deactivation mechanism that maintains the intake valve and the exhaust valve of some cylinders of the plurality of cylinders in a closed state, and deactivates some of the cylinders;
An internal combustion engine in which a length of the connection pipe connected to the some cylinders to be deactivated among the plurality of connection pipes is set in accordance with a frequency band of intake pulsation generated during cylinder deactivation operation .
前記消音器により低減される音の周波数とは異なる周波数の音を低減するよう、休止する前記一部の気筒に接続された前記接続管の前記長さが設定される、請求項1に記載の内燃機関。 The intake passage is provided with at least one silencer for reducing sound of a predetermined frequency,
2. The length of the connection pipe connected to the some cylinders to be paused is set so as to reduce a sound having a frequency different from a frequency of the sound reduced by the silencer. Internal combustion engine.
休止する前記一部の気筒に接続された前記接続管は、気筒休止運転時に発生する吸気脈動の周波数帯域の音を低減する、請求項2に記載の内燃機関。 The silencer provided in the intake passage reduces the noise in the frequency band of intake pulsation that occurs during all cylinder operation,
3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the connection pipe connected to the part of the cylinders that are stopped reduces noise in a frequency band of intake pulsation that occurs during cylinder stop operation.
休止する複数の前記気筒に接続された複数の前記接続管のそれぞれの長さが、低減させる音の周波数に応じて異なる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関。 There are a plurality of the partial cylinders to be deactivated,
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein lengths of the plurality of connection pipes connected to the plurality of cylinders to be stopped differ according to a frequency of sound to be reduced.
前記一部の気筒の休止時に、前記一部の気筒に接続された前記接続管からの***振の周波数に応じて、前記コレクタ部の容積が設定される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関。 The intake passage includes a collector portion at a branch position of the connection pipe,
The volume of the said collector part is set according to the frequency of the antiresonance from the said connection pipe connected to the said some cylinder at the time of the said some cylinder's deactivation. The internal combustion engine according to item.
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