JP7365583B2 - Multi-cylinder engine intake system - Google Patents
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Description
本発明は、多気筒エンジンの吸気装置に関し、特に吸気通路に過給機とインタークーラを備えた多気筒エンジンの吸気装置に関する。 The present invention relates to an intake system for a multi-cylinder engine, and more particularly to an intake system for a multi-cylinder engine that includes a supercharger and an intercooler in an intake passage.
従来から、多気筒エンジンは、燃費を改善しながらエンジン出力を向上させるために過給機を装備している。吸気通路を通って過給機により圧縮されて温度が上昇した空気は、インタークーラによって冷却されてサージタンクに供給される。そして、サージタンクから各気筒の吸気ポートに接続された分岐通路を介して、エンジンに空気が供給される。 Conventionally, multi-cylinder engines have been equipped with superchargers to increase engine output while improving fuel efficiency. Air that passes through the intake passage and is compressed by the supercharger and whose temperature has increased is cooled by the intercooler and then supplied to the surge tank. Air is then supplied from the surge tank to the engine via branch passages connected to the intake ports of each cylinder.
過給機を備えたエンジンでは、吸気量を増加させる際の応答性を高めるために、サージタンクの容積を小さくしている。しかし、サージタンクの容積を小さくすると、気筒間の空燃比ばらつきが発生し易くなることが知られている。 In engines equipped with a supercharger, the volume of the surge tank is reduced in order to improve responsiveness when increasing the amount of intake air. However, it is known that when the volume of the surge tank is reduced, air-fuel ratio variations between cylinders are more likely to occur.
それ故、例えば特許文献１では、Ｖ型６気筒エンジンにおいて、バンク間に配置された小容積のサージタンク内に、吸気流入口近傍の２つの空気流出口の空気流量を抑制するための突出部が設けられている。これにより、通常、空気流量が他の空気流出口よりも大きくなる吸気流入口近傍の２つの空気流出口において、空気流量を抑制して気筒間の空気流量のばらつきを抑え、気筒間の空燃比ばらつきを抑制している。 Therefore, for example, in Patent Document 1, in a V-type 6-cylinder engine, a protrusion is provided in a small volume surge tank disposed between banks to suppress the air flow rate of two air outlets near the intake inlet. is provided. As a result, the air flow rate is suppressed at the two air outlets near the intake inlet, where the air flow rate is normally larger than other air outlets, and the air-fuel ratio between cylinders is suppressed. Variation is suppressed.
一方、過給機を介してエンジンに供給される空気のインタークーラによる冷却の効果が低下しないように、インタークーラからサージタンクの通路長、及びサージタンクから各気筒の吸気ポートまでの分岐通路の通路長が短く設定されている。 On the other hand, in order to prevent the cooling effect of the intercooler from reducing the air supplied to the engine via the supercharger, the passage length from the intercooler to the surge tank and the branch passage from the surge tank to the intake port of each cylinder must be adjusted. The passage length is set short.
ここで、過給機による過給圧が低いもしくは殆ど作用していないエンジン運転領域では、エンジンサイクルにおける各気筒の排気行程、吸気行程、圧縮行程において、吸気ポートを開閉する吸気バルブのタイミング設定にもよるが、気筒内から既燃ガスや、空気と燃料が混合された混合気が分岐通路を介してサージタンクに吹き戻される場合がある。このとき、サージタンクに吹き戻された既燃ガスは同じ気筒に吸気されるが、サージタンクに吹き戻された混合気は、サージタンクに供給された空気と共に次に吸気行程となる他の気筒に吸気される。 In engine operating regions where the supercharging pressure from the supercharger is low or hardly acting, the timing of the intake valve that opens and closes the intake port is adjusted during the exhaust stroke, intake stroke, and compression stroke of each cylinder in the engine cycle. Depending on the situation, burnt gas or a mixture of air and fuel may be blown back into the surge tank from within the cylinder via the branch passage. At this time, the burnt gas blown back into the surge tank is taken into the same cylinder, but the mixture blown back into the surge tank, together with the air supplied to the surge tank, is transferred to other cylinders that will undergo the next intake stroke. is inhaled.
特に、吸気上流側の吸気導入口に最も近い分岐通路から吹き戻された混合気は、他の気筒への空気の流通経路に吹き戻されるので、次に吸気行程になる他の気筒に吸気される。一方、吸気導入口に最も近い分岐通路の接続先の気筒には、他の気筒から吹き戻された混合気が吸気されることは殆どない。それ故、気筒間で空燃比が異なる空燃比ばらつきが発生してしまい好ましくない。 In particular, the air-fuel mixture blown back from the branch passage closest to the intake inlet on the upstream side of the intake air is blown back into the air flow path to other cylinders, so it is not taken into the other cylinders that will be on the next intake stroke. Ru. On the other hand, the air-fuel mixture blown back from other cylinders is almost never taken into the cylinder to which the branch passage closest to the intake inlet is connected. Therefore, air-fuel ratio variations occur in which the air-fuel ratio differs between cylinders, which is undesirable.
本発明の目的は、気筒間の空燃比ばらつきを抑制することができる多気筒エンジンの吸気装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an intake system for a multi-cylinder engine that can suppress air-fuel ratio variations between cylinders.
請求項１の発明の多気筒エンジンの吸気装置は、多気筒エンジンに燃焼用の空気を供給する吸気通路に接続される吸気導入口を備えたサージタンクと、前記サージタンクから複数気筒の燃焼室に吸気バルブを介して夫々接続される複数の分岐通路を有する多気筒エンジンの吸気装置において、前記サージタンクには、気筒列に対応するように１列に並べられた前記複数の分岐通路のうち列中央の分岐通路に近い部位に前記吸気導入口が設けられ、前記吸気導入口に最も近い分岐通路の通路断面積が、他の分岐通路の通路断面積よりも大きく設定されたことにより、前記吸気導入口に最も近い分岐通路の通路容積が、他の分岐通路の通路容積よりも大きく設定されたことを特徴としている。 The intake system for a multi-cylinder engine according to the invention of claim 1 includes a surge tank having an intake inlet port connected to an intake passage that supplies combustion air to the multi-cylinder engine, and a plurality of combustion chambers of the plural cylinders from the surge tank. In an intake system for a multi-cylinder engine having a plurality of branch passages each connected to the cylinder via an intake valve, the surge tank includes one of the plurality of branch passages arranged in a line corresponding to the cylinder rows. The intake inlet is provided at a location near the branch passage in the center of the row, and the passage cross-sectional area of the branch passage closest to the intake inlet is set larger than the passage cross-sectional area of the other branch passages. It is characterized in that the passage volume of the branch passage closest to the intake inlet is set larger than the passage volume of the other branch passages.
上記構成によれば、吸気導入口に最も近い分岐通路を、他の分岐通路よりも通路断面積を大きくして通路容積を大きくしたので、この通路容積が大きい分岐通路が接続された気筒から吸気バルブが閉じられるまでに吸気側に吹き戻された燃焼用の空気と燃料の混合気を、この気筒の分岐通路内にとどめることができる。それ故、他の分岐通路が接続された気筒が吸気する際に、吸気導入口から供給される空気と共に吸気される吹き戻された混合気が少なくなる。また、分岐通路内にとどめられた混合気は、次の吸気行程で分岐通路接続先の気筒に吸気される。従って、気筒間における空燃比ばらつきを抑制することができる。 According to the above configuration, the branch passage closest to the intake inlet has a passage cross-sectional area larger than other branch passages to increase the passage volume, so that intake air is drawn from the cylinder to which this branch passage with a large passage volume is connected. The mixture of combustion air and fuel that is blown back to the intake side before the valve is closed can remain in the branch passage of this cylinder. Therefore, when the cylinder to which the other branch passage is connected takes in air, there is less blown-back air-fuel mixture taken in together with the air supplied from the intake inlet. Further, the air-fuel mixture retained in the branch passage is taken into the cylinder to which the branch passage is connected in the next intake stroke. Therefore, variations in air-fuel ratio between cylinders can be suppressed.
請求項２の発明の多気筒エンジンの吸気装置は、請求項１の発明において、前記吸気通路にインタークーラ及び過給機を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、ノッキング防止のために分岐通路の通路長が短く設定される過給機付き多気筒エンジンにおいて、短い分岐通路であっても気筒間における空燃比ばらつきを抑制することができる。
An intake system for a multi-cylinder engine according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the intake passage includes an intercooler and a supercharger.
According to the above configuration, in a supercharged multi-cylinder engine in which the passage length of the branch passage is set short to prevent knocking, it is possible to suppress air-fuel ratio variations between cylinders even with a short branch passage.
請求項３の発明の多気筒エンジンの吸気装置は、請求項１又は２の発明において、前記多気筒エンジンは直列６気筒エンジンであり、前記吸気導入口に最も近い２つの分岐通路が対応する気筒列中央の２つの気筒の燃焼室に夫々接続され、これら２つの分岐通路の吸気ポートへの接続部までの通路容積が、他の分岐通路の吸気ポートへの接続部までの通路容積に対して１．０８～１．２倍に設定されたことを特徴としている。
上記構成によれば、吸気導入口に最も近い２つの分岐通路の通路容積を大きくして、様々なエンジン駆動状況下で気筒間における空燃比ばらつきを抑制することができる。
The intake system for a multi-cylinder engine according to the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2 , wherein the multi-cylinder engine is an in-line 6-cylinder engine, and the two branch passages closest to the intake inlet are connected to the corresponding cylinders. The passage volume of these two branch passages connected to the combustion chambers of the two cylinders in the center of the row up to the connection to the intake port is relative to the passage volume of the other branch passages up to the connection part of the intake port. It is characterized by being set at 1.08 to 1.2 times.
According to the above configuration, it is possible to increase the passage volumes of the two branch passages closest to the intake inlet, thereby suppressing air-fuel ratio variations between cylinders under various engine driving conditions.
請求項４の発明の多気筒エンジンの吸気装置は、請求項１又は２の発明において、前記多気筒エンジンは直列６気筒エンジンであり、前記吸気導入口に最も近い２つの分岐通路が対応する気筒列中央の２つの気筒の燃焼室に夫々接続され、これら２つの分岐通路の吸気ポートへの接続部までの通路容積が、他の分岐通路の吸気ポートへの接続部までの通路容積に対して１．１～１．１５倍に設定されたことを特徴としている。
上記構成によれば、吸気導入口に最も近い２つの分岐通路の通路容積を大きくして、様々なエンジン駆動状況下で気筒間における空燃比ばらつきを一層抑制することができる。
In the multi-cylinder engine intake system according to the invention according to claim 4 , in the invention according to claim 1 or 2 , the multi-cylinder engine is an in-line 6-cylinder engine, and the two branch passages closest to the intake inlet are connected to the corresponding cylinders. The passage volume of these two branch passages connected to the combustion chambers of the two cylinders in the center of the row up to the connection to the intake port is relative to the passage volume of the other branch passages up to the connection part of the intake port. It is characterized by being set at 1.1 to 1.15 times.
According to the above configuration, it is possible to increase the passage volumes of the two branch passages closest to the intake inlet, thereby further suppressing air-fuel ratio variations among the cylinders under various engine driving conditions.
本発明の多気筒エンジンの吸気装置によれば、気筒間の空燃比ばらつきを抑制することができる。 According to the intake system for a multi-cylinder engine of the present invention, variations in air-fuel ratio between cylinders can be suppressed.
以下、本発明を実施するための形態を説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its applications, or its uses.
図１に示すように、車両には、 駆動力を発生させる多気筒エンジン１（ここでは直列６気筒エンジン。図１では１気筒のみ表示。）と、多気筒エンジン１に燃焼用の空気を供給する吸気系２と、多気筒エンジン１から排出される排気ガスを車両の外部に排出するための排気系３と、ターボ過給機４等が装備される。ターボ過給機４の代わりに機械式過給機が装備されることもある。 As shown in Fig. 1, the vehicle includes a multi-cylinder engine 1 (here, an in-line six-cylinder engine; only one cylinder is shown in Fig. 1) that generates driving force, and a multi-cylinder engine 1 that supplies air for combustion. The vehicle is equipped with an intake system 2, an exhaust system 3 for discharging exhaust gas emitted from the multi-cylinder engine 1 to the outside of the vehicle, a turbo supercharger 4, and the like. A mechanical supercharger may be installed instead of the turbo supercharger 4.
多気筒エンジン１は、複数の気筒を備えたシリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上側に配設されたシリンダヘッド１１と、シリンダブロック１０の下側に配設されたオイルパン１２等を有する。複数の気筒にはピストン１４が往復移動可能に夫々嵌挿され、ピストン１４のトップ面と気筒の側壁（シリンダブロック１０のシリンダ側壁）とシリンダヘッド１２の下面によって燃焼室１５が気筒毎に形成されている。 The multi-cylinder engine 1 includes a cylinder block 10 having a plurality of cylinders, a cylinder head 11 disposed above the cylinder block 10, an oil pan 12 disposed below the cylinder block 10, and the like. A piston 14 is fitted into each of the plurality of cylinders so as to be able to reciprocate, and a combustion chamber 15 is formed for each cylinder by the top surface of the piston 14, the side wall of the cylinder (the cylinder side wall of the cylinder block 10), and the bottom surface of the cylinder head 12. ing.
ピストン１４は、コネクティングロッド１６を介して多気筒エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１７に連結されている。クランクシャフト１７は、ピストン１４の往復移動によって回転される。 The piston 14 is connected to a crankshaft 17, which is the output shaft of the multi-cylinder engine 1, via a connecting rod 16. The crankshaft 17 is rotated by the reciprocating movement of the piston 14.
シリンダヘッド１１には、気筒毎に吸気ポート１８と排気ポート１９が形成され、吸気ポート１８を開閉する吸気バルブ２０と、排気ポート１９を開閉する排気バルブ２１が夫々装備されている。また、シリンダヘッド１１には、図示外の燃料タンクの燃料を燃焼室１５内に供給する燃料噴射弁２２が、気筒毎に装備されている。 The cylinder head 11 has an intake port 18 and an exhaust port 19 formed for each cylinder, and is equipped with an intake valve 20 that opens and closes the intake port 18 and an exhaust valve 21 that opens and closes the exhaust port 19. Further, the cylinder head 11 is equipped with a fuel injection valve 22 for each cylinder, which supplies fuel from a fuel tank (not shown) into the combustion chamber 15.
吸気系２は、燃焼用の空気を供給する吸気通路５と、吸気通路５の吸気下流端に接続されたサージタンク６と、サージタンク６から複数気筒の吸気ポート１８に夫々接続された複数の枝管７等を有する。このサージタンク６と複数の枝管７とが、例えば合成樹脂材料によって一体となるように形成されている。そして、複数の枝管７と対応する吸気ポート１８によって、多気筒エンジン１の複数の燃焼室１５に吸気バルブ２０を介して接続される複数の分岐通路が形成されている。多気筒エンジンの吸気装置８は、サージタンク６と複数の分岐通路を有する。 The intake system 2 includes an intake passage 5 that supplies combustion air, a surge tank 6 connected to the intake downstream end of the intake passage 5, and a plurality of intake ports 18 connected from the surge tank 6 to the intake ports 18 of the plurality of cylinders. It has branch pipes 7, etc. The surge tank 6 and the plurality of branch pipes 7 are integrally formed of, for example, a synthetic resin material. The plurality of branch pipes 7 and the corresponding intake ports 18 form a plurality of branch passages connected to the plurality of combustion chambers 15 of the multi-cylinder engine 1 via the intake valves 20. The intake device 8 of the multi-cylinder engine has a surge tank 6 and a plurality of branch passages.
吸気通路５には、吸気上流側から順にエアクリーナ２３と、ターボ過給機４のコンプレッサ４ａと、スロットルバルブ２４と、インタークーラ２５が配設されている。インタークーラ２５は、コンプレッサ４ａによって圧縮され温度が上昇した空気を冷却してサージタンク６に供給する。 In the intake passage 5, an air cleaner 23, a compressor 4a of the turbocharger 4, a throttle valve 24, and an intercooler 25 are arranged in order from the intake upstream side. The intercooler 25 cools the air whose temperature has been increased by being compressed by the compressor 4a, and supplies the cooled air to the surge tank 6.
排気系３は、複数気筒の排気ポート１９に夫々接続された排気マニホールドを含む排気通路２６と、排気通路２６に配設されたターボ過給機４のタービン４ｂ等を有する。ターボ過給機４は、排気通路２６を流動する排気ガス（既燃ガス）によってタービン４ｂが回転し、タービン４ｂの回転によってコンプレッサ４ａが回転駆動されるように構成されている。そして、コンプレッサ４ａの回転によって、吸気下流側に圧縮された空気が供給される。 The exhaust system 3 includes an exhaust passage 26 including an exhaust manifold connected to each exhaust port 19 of a plurality of cylinders, a turbine 4b of the turbocharger 4 disposed in the exhaust passage 26, and the like. The turbo supercharger 4 is configured such that a turbine 4b is rotated by exhaust gas (burnt gas) flowing through an exhaust passage 26, and a compressor 4a is rotationally driven by the rotation of the turbine 4b. By the rotation of the compressor 4a, compressed air is supplied to the intake downstream side.
タービン４ｂよりも排気上流側の排気通路２６から高圧ＥＧＲ通路２７が分岐して、インタークーラ２５よりも吸気下流側の吸気通路５に接続されている。高圧ＥＧＲ通路２７は、既燃ガスの還流量を調整する高圧ＥＧＲバルブ２８等を有する。以下、多気筒エンジン１を吸気ポート１８側から見て左側から順に＃１気筒～＃６気筒が並んでいるものとして説明する。 A high-pressure EGR passage 27 branches from an exhaust passage 26 on the exhaust upstream side of the turbine 4b and is connected to the intake passage 5 on the intake downstream side of the intercooler 25. The high-pressure EGR passage 27 includes a high-pressure EGR valve 28 that adjusts the amount of recirculation of burned gas. Hereinafter, the multi-cylinder engine 1 will be described assuming that cylinders #1 to #6 are lined up in order from the left side when viewed from the intake port 18 side.
図２、図３に示すように、複数の枝管７を備えたサージタンク６は、気筒列の方向に延びるサージタンク６から、＃１気筒～＃６気筒に対応する枝管７ａ～７ｆが延びている。複数の枝管７ａ～７ｆの複数気筒の吸気ポート１８への接続部８ａは、容易に且つ確実にシリンダヘッド１１に固定できるように一体化されている。図示を省略するが、接続部８ａは、複数の枝管７ａ～７ｆが夫々分岐されて１つの気筒が有する複数（例えば２つ）の吸気ポート１８に対応するように形成されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, in the surge tank 6 including a plurality of branch pipes 7, branch pipes 7a to 7f corresponding to cylinders #1 to #6 extend from the surge tank 6 extending in the direction of the cylinder rows. It is extending. Connection portions 8a of the plurality of branch pipes 7a to 7f to the intake ports 18 of the plurality of cylinders are integrated so that they can be easily and reliably fixed to the cylinder head 11. Although not shown, the connecting portion 8a is formed so as to correspond to a plurality of (for example, two) intake ports 18 of one cylinder by branching a plurality of branch pipes 7a to 7f, respectively.
複数の枝管７ａ～７ｆが並ぶ側と反対側のサージタンク６の下部には、吸気通路５の吸気下流端が接続される。この吸気通路５の接続部近傍には、高圧ＥＧＲ通路２７の接続部が設けられている。このサージタンク６の下側近傍にはインタークーラ２５が配設され、インタークーラ２５からサージタンク６までの通路長を短くしている。 The intake downstream end of the intake passage 5 is connected to the lower part of the surge tank 6 on the side opposite to the side where the plurality of branch pipes 7a to 7f are lined up. A connecting portion of the high-pressure EGR passage 27 is provided near the connecting portion of the intake passage 5. An intercooler 25 is disposed near the bottom of this surge tank 6 to shorten the path length from the intercooler 25 to the surge tank 6.
図４は、サージタンク６と複数の分岐通路９ａ～９ｆを有する多気筒エンジンの吸気装置８の内部通路を模式的に示している。サージタンク６内は、吸気導入口６ａを介して吸気通路５に連通し、且つ複数の分岐通路９ａ～９ｆ（枝管７ａ～７ｆと吸気ポート１８）に対応する気筒の燃焼室１５に吸気バルブ２０（図１参照）を介して夫々連通する。吸気導入口６ａから複数の枝管７ａ～７ｆまでの距離が短くなるように、吸気導入口６ａは１列に並ぶ枝管７ａ～７ｆの列中央に対応する部位に設けられている。 FIG. 4 schematically shows an internal passage of an intake system 8 of a multi-cylinder engine having a surge tank 6 and a plurality of branch passages 9a to 9f. The inside of the surge tank 6 communicates with the intake passage 5 via the intake inlet 6a, and there are intake valves in the combustion chambers 15 of the cylinders corresponding to the plurality of branch passages 9a to 9f (branch pipes 7a to 7f and intake ports 18). 20 (see FIG. 1). The air intake inlet 6a is provided at a position corresponding to the center of a row of the branch pipes 7a to 7f so that the distance from the air intake inlet 6a to the plurality of branch pipes 7a to 7f is shortened.
図５に示すように、多気筒エンジン１の＃１気筒～＃６気筒は、所定の順番（例えば＃１気筒→＃５気筒→＃３気筒→＃６気筒→＃２気筒→＃４気筒）で燃料を燃焼させる。エンジンサイクルにおいて、燃焼の後は膨張行程であり、膨張行程の後は順に排気行程、吸気行程、圧縮行程を経て次の燃焼になる。 As shown in FIG. 5, the #1 to #6 cylinders of the multi-cylinder engine 1 are arranged in a predetermined order (for example, #1 cylinder → #5 cylinder → #3 cylinder → #6 cylinder → #2 cylinder → #4 cylinder). burn the fuel. In the engine cycle, combustion is followed by an expansion stroke, followed by an exhaust stroke, an intake stroke, a compression stroke, and then the next combustion.
例えば＃４気筒が吸気行程のときに、＃５気筒は膨張行程から排気行程に移行する。そして＃４気筒が圧縮行程のときに、＃５気筒が排気行程から吸気行程に移行する。＃４気筒が排気行程から吸気行程に移行する際には、短時間ではあるが曲線ＥＶで示す排気バルブ２１の開状態と曲線ＩＶで示す吸気バルブ２０の開状態がオーバーラップするようにバルブタイミングが設定されている。これにより、高い筒内圧によって既燃ガスの一部がサージタンク６側に一旦吹き戻され、吸気行程で再度燃焼室１５に吸気される。 For example, when the #4 cylinder is in the intake stroke, the #5 cylinder shifts from the expansion stroke to the exhaust stroke. Then, when the #4 cylinder is in the compression stroke, the #5 cylinder shifts from the exhaust stroke to the intake stroke. When the #4 cylinder transitions from the exhaust stroke to the intake stroke, the valve timing is set so that the open state of the exhaust valve 21 shown by curve EV and the open state of the intake valve 20 shown by curve IV overlap, albeit for a short time. is set. As a result, a portion of the burnt gas is once blown back to the surge tank 6 side due to the high in-cylinder pressure, and is then sucked into the combustion chamber 15 again during the intake stroke.
図５、図６に示すように、＃４気筒は吸気行程において、サージタンク６から分岐通路９ｄを介して空気を吸気し、燃料噴射弁２２から燃料が噴射されて燃焼室１５内に混合気Ｍが生成される。そして圧縮行程に移行する際に、吸気バルブ２０が閉じられる前にピストン１４の上昇によって混合気Ｍの一部がサージタンク６側に吹き戻される。吹き戻された混合気Ｍは、吸気バルブ２０が閉じられた後には分岐通路９ｄに残留し、次回の＃４気筒の吸気行程で吸気される。しかし、この吹き戻された混合気Ｍの一部はサージタンク６に戻り、吸気行程に移行する＃５気筒に吸気導入口６ａから供給される空気と共に吸気される。 As shown in FIGS. 5 and 6, during the intake stroke, the #4 cylinder takes in air from the surge tank 6 through the branch passage 9d, and fuel is injected from the fuel injection valve 22 to form an air-fuel mixture in the combustion chamber 15. M is generated. Then, when moving to the compression stroke, a portion of the air-fuel mixture M is blown back to the surge tank 6 side by the rise of the piston 14 before the intake valve 20 is closed. The blown-back air-fuel mixture M remains in the branch passage 9d after the intake valve 20 is closed, and is taken in during the next intake stroke of the #4 cylinder. However, a part of this blown-back air-fuel mixture M returns to the surge tank 6 and is taken into the #5 cylinder, which is entering the intake stroke, together with the air supplied from the intake inlet 6a.
こうして＃４気筒で噴射された燃料の一部が＃５気筒に移動することになり、＃４気筒の空燃比が大きくなると共に＃５気筒の空燃比が小さくなって、気筒間の空燃比ばらつきが大きくなる。＃４気筒の分岐通路９ｄの枝管７ｄは、吸気上流側の吸気導入口６ａに最も近いので、他の気筒の混合気が＃４気筒に吸気されることはほとんどない。＃３気筒と＃２気筒においても同様に、＃３気筒で噴射された燃料の一部が＃２気筒に移動することになり、＃３気筒の空燃比が大きくなると共に＃２気筒の空燃比が小さくなって、気筒間の空燃比ばらつきが大きくなる。 In this way, part of the fuel injected in cylinder #4 moves to cylinder #5, and as the air-fuel ratio of cylinder #4 increases, the air-fuel ratio of cylinder #5 decreases, causing air-fuel ratio variation between cylinders. becomes larger. Since the branch pipe 7d of the branch passage 9d of the #4 cylinder is closest to the intake inlet 6a on the intake upstream side, the air-fuel mixture of other cylinders is almost never taken into the #4 cylinder. Similarly, in cylinder #3 and cylinder #2, part of the fuel injected in cylinder #3 moves to cylinder #2, and as the air-fuel ratio of cylinder #3 increases, the air-fuel ratio of cylinder #2 increases. becomes smaller, and the air-fuel ratio variation between cylinders becomes larger.
そこで、枝管７ａ，７ｂ，７ｅ，７ｆよりも吸気導入口６ａの近くに設けられる＃３気筒と＃４気筒の枝管７ｃ，７ｄを有する分岐通路９ｃ，９ｄの通路容積を、枝管７ａ，７ｂ，７ｅ，７ｆを有する分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆの通路容積よりも大きく設定している。これにより、＃３，＃４気筒から吹き戻された混合気は、これら以外の気筒と比べて一層多く分岐通路９ｃ，９ｄ内にとどめられ、サージタンク６に戻る混合気が減少する。 Therefore, the passage volume of the branch passages 9c and 9d having the branch pipes 7c and 7d of the #3 cylinder and #4 cylinder, which are provided closer to the intake inlet 6a than the branch pipes 7a, 7b, 7e, and 7f, is defined as the passage volume of the branch pipe 7a. , 7b, 7e, 7f is set larger than the passage volume of the branch passages 9a, 9b, 9e, 9f. As a result, more of the air-fuel mixture blown back from the #3 and #4 cylinders is retained in the branch passages 9c and 9d than from the other cylinders, and the amount of air-fuel mixture that returns to the surge tank 6 is reduced.
＃３，＃４気筒の分岐通路９ｃ，９ｄは、図４に示すように他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆよりも通路長を長くすることによって、通路容積を大きくすることができる。この場合、枝管７ｃ，７ｄを長くすることによって容易に通路容積を大きくすることができるが、＃３，＃４気筒の吸気ポート１８を長くしてもよい。また、図８に示すように、＃３，＃４気筒の分岐通路９ｃ，９ｄは、他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆよりもサージタンク６に近づくほど通路断面積が大きくなるように幅や高さを設定することによって、通路容積を大きくすることもできる。この場合、枝管７ｃ，７ｄの通路断面積を大きくすることによって容易に通路容積を大きくすることができるが、＃３，＃４気筒の吸気ポート１８も併せて通路断面積を大きくしてもよい。 The passage volume of the branch passages 9c and 9d for the #3 and #4 cylinders can be increased by making the passage length longer than the other branch passages 9a, 9b, 9e, and 9f, as shown in FIG. In this case, the passage volume can be easily increased by lengthening the branch pipes 7c and 7d, but the intake ports 18 of the #3 and #4 cylinders may also be lengthened. Further, as shown in FIG. 8, the branch passages 9c and 9d of the #3 and #4 cylinders have a passage cross-sectional area that becomes larger as they approach the surge tank 6 compared to the other branch passages 9a, 9b, 9e, and 9f. The passage volume can also be increased by setting the width and height. In this case, the passage volume can be easily increased by increasing the passage cross-sectional area of the branch pipes 7c and 7d, but it is also possible to increase the passage cross-sectional area of the intake ports 18 of the #3 and #4 cylinders as well. good.
図７は、＃３，＃４気筒の枝管７ｃ，７ｄの通路容積を他の枝管７ａ，７ｂ，７ｅ，７ｆの通路容積の平均値で割算した通路容積比と空燃比ばらつきΔＡ／Ｆの関係を、エンジン回転速度と過給圧が異なる複数のエンジン駆動状態で評価した結果を示している。空燃比ばらつきΔＡ／Ｆは、＃１～＃６気筒の空燃比のうちの最大値と最小値の差である。直線ＵＬは許容できる空燃比ばらつきの上限を示し、精密な燃焼制御が要求される多気筒エンジンほど、空燃比ばらつきの上限が小さく設定される。 FIG. 7 shows the passage volume ratio and air-fuel ratio variation ΔA/ The graph shows the results of evaluating the relationship between F in a plurality of engine driving states with different engine speeds and boost pressures. The air-fuel ratio variation ΔA/F is the difference between the maximum value and the minimum value of the air-fuel ratios of the #1 to #6 cylinders. The straight line UL indicates the upper limit of the allowable air-fuel ratio variation, and the more precise combustion control is required in a multi-cylinder engine, the smaller the upper limit of the air-fuel ratio variation is set.
エンジン駆動状態によっては、空燃比ばらつきが通路容積比に敏感に影響されるが、少なくとも通路容積比が１．０８～１．２の範囲、即ち＃３，＃４気筒の枝管７ｃ，７ｄの通路容積を他の枝管７ａ，７ｂ，７ｅ，７ｆの通路容積の平均値の１．０８～１．２倍に設定することによって、どのエンジン駆動状態であっても空燃比ばらつきを設定された上限以下に抑えることができる。枝管の通路容積比を１．１～１．１５の範囲に設定することによって、空燃比ばらつきを一層抑制することもできる。 Depending on the engine driving condition, the air-fuel ratio variation is sensitively affected by the passage volume ratio, but at least when the passage volume ratio is in the range of 1.08 to 1.2, that is, the branch pipes 7c and 7d of the #3 and #4 cylinders are By setting the passage volume to 1.08 to 1.2 times the average value of the passage volumes of the other branch pipes 7a, 7b, 7e, and 7f, the air-fuel ratio variation can be set regardless of the engine driving state. It can be kept below the upper limit. By setting the passage volume ratio of the branch pipes in the range of 1.1 to 1.15, variations in air-fuel ratio can be further suppressed.
通路長を長くすることによって通路容積大きくする場合には、図４に示すように、＃３，＃４気筒の分岐通路９ｃ，９ｄのサージタンク６からの分岐部を他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆの分岐部よりも燃焼室１５から離隔させて、分岐通路９ｃ，９ｄ（枝管７ｃ，７ｄ）の通路長を例えば５～６ｍｍ程度長く設定する。 When increasing the passage volume by increasing the passage length, as shown in FIG. , 9e, 9f, and the branch passages 9c, 9d (branch pipes 7c, 7d) are set to have a longer passage length, for example, about 5 to 6 mm, so as to be farther from the combustion chamber 15 than the branch portions of the branch passages 9e, 9f.
通路断面積を大きくすることによって通路容積大きくする場合には、図８に示すように、吸気ポート１８側の通路断面積を変えずに、容積比に応じて分岐部における分岐通路９ｃ，９ｄ（枝管７ｃ，７ｄ）の通路幅、通路高さを他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆよりも大きく設定し、分岐部から吸気ポート１８側まで滑らかに繋がるように枝管７ｃ，７ｄを形成する。 When increasing the passage volume by increasing the passage cross-sectional area, as shown in FIG. 8, the branch passages 9c, 9d ( The passage width and passage height of the branch pipes 7c, 7d) are set larger than the other branch passages 9a, 9b, 9e, 9f, and the branch pipes 7c, 7d are connected smoothly from the branch part to the intake port 18 side. Form.
上記実施形態の多気筒エンジンの吸気装置８の作用、効果について説明する。
多気筒エンジンの吸気装置８は、燃焼用の空気を供給する吸気通路５に接続される吸気導入口６ａを備えたサージタンク６と、サージタンク６から複数気筒の燃焼室１５に吸気バルブ２０を介して夫々接続される複数の分岐通路９ａ～９ｆを有する。サージタンク６には、気筒列に対応するように１列に並べられた複数の枝管７ａ～７ｆのうち、列中央側の＃３，＃４気筒の枝管７ｃ，７ｄに最も近くなる部位に吸気導入口６ａが設けられている。この吸気導入口６ａに最も近い枝管７ｃ，７ｄを有する分岐通路９ｃ，９ｄの通路容積は、他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆの通路容積よりも大きく設定されている。
The operation and effects of the intake device 8 of the multi-cylinder engine of the above embodiment will be explained.
An intake system 8 for a multi-cylinder engine includes a surge tank 6 equipped with an intake inlet 6a connected to an intake passage 5 that supplies air for combustion, and an intake valve 20 from the surge tank 6 to the combustion chambers 15 of the plurality of cylinders. It has a plurality of branch passages 9a to 9f that are connected to each other via the branch passages 9a to 9f. The surge tank 6 has a portion closest to the branch pipes 7c and 7d of the #3 and #4 cylinders on the center side of the row among the plurality of branch pipes 7a to 7f arranged in a row corresponding to the cylinder rows. An intake air inlet 6a is provided in the. The passage volumes of the branch passages 9c and 9d having the branch pipes 7c and 7d closest to the intake inlet 6a are set larger than the passage volumes of the other branch passages 9a, 9b, 9e and 9f.
＃３，＃４気筒に接続された分岐通路９ｃ，９ｄは通路容積が大きいので、＃３，＃４気筒から吸気バルブ２０が閉じられるまでにサージタンク６側に吹き戻された混合気を、各々の分岐通路９ｃ，９ｄ内にとどめることができる。それ故、他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆが接続された＃１，＃２，＃５，＃６気筒が吸気する際に、吸気導入口６ａから供給される空気と共に吸気される＃３，＃４気筒から吹き戻された混合気が少なくなる。また、分岐通路９ｃ，９ｄ内にとどめられた混合気は、＃３，＃４気筒の次の吸気行程で分岐通路９ｃ，９ｄの接続先の＃３，＃４気筒に夫々吸気される。従って、＃３，＃４気筒の燃料が少ない状態が改善されると共に、他の気筒が吸気する＃３，＃４気筒の混合気が減少するので、気筒間における空燃比ばらつきを抑制することができる。 Since the branch passages 9c and 9d connected to the #3 and #4 cylinders have a large passage volume, the air-fuel mixture blown back from the #3 and #4 cylinders to the surge tank 6 side before the intake valve 20 is closed is It can be kept within each branch passage 9c, 9d. Therefore, when the #1, #2, #5, and #6 cylinders to which the other branch passages 9a, 9b, 9e, and 9f are connected take in air, the #1, #2, #5, and #6 cylinders are inhaled together with the air supplied from the intake inlet 6a. The amount of air-fuel mixture blown back from the 3rd and #4 cylinders decreases. Further, the air-fuel mixture retained in the branch passages 9c and 9d is taken into the #3 and #4 cylinders to which the branch passages 9c and 9d are connected, respectively, in the next intake stroke of the #3 and #4 cylinders. Therefore, the situation where the #3 and #4 cylinders are low on fuel is improved, and the air-fuel mixture in the #3 and #4 cylinders that is taken in by other cylinders is reduced, so it is possible to suppress air-fuel ratio variations between the cylinders. can.
＃３，＃４気筒に接続された分岐通路９ｃ，９ｄの通路容積を大きくするために、吸気導入口６ａに最も近い分岐通路９ｃ，９ｄの通路長が、他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆの通路長よりも長く設定されている。又は、吸気導入口６ａに最も近い分岐通路９ｃ，９ｄの通路断面積が、他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆの通路断面積よりも大きく設定されている。従って、吸気導入口６ａに最も近い分岐通路９ｃ，９ｄの通路容積を大きくして、気筒間における空燃比ばらつきを抑制することができる。 In order to increase the passage volume of the branch passages 9c and 9d connected to the #3 and #4 cylinders, the passage lengths of the branch passages 9c and 9d closest to the intake inlet 6a are different from those of the other branch passages 9a, 9b and 9e. , 9f. Alternatively, the passage cross-sectional area of the branch passages 9c and 9d closest to the intake air inlet 6a is set larger than the passage cross-sectional area of the other branch passages 9a, 9b, 9e, and 9f. Therefore, by increasing the passage volume of the branch passages 9c and 9d closest to the intake air inlet 6a, it is possible to suppress variations in air-fuel ratio between cylinders.
吸気通路５には、インタークーラ２５及びターボ過給機４が装備されている。過給機付き多気筒エンジン１では、ノッキング防止のために吸気温度が上昇しないように分岐通路９ａ～９ｆの通路長が短く設定される。それ故、他気筒の混合気を吸気することによる気筒間における空燃比ばらつきが発生し易いが、吸気導入口６ａに最も近い分岐通路９ｃ，９ｄの通路容積を、他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆの通路容積よりも大きくして、短い分岐通路であっても気筒間における空燃比ばらつきを抑制することができる。 The intake passage 5 is equipped with an intercooler 25 and a turbo supercharger 4. In the supercharged multi-cylinder engine 1, the lengths of the branch passages 9a to 9f are set short so that the intake air temperature does not rise to prevent knocking. Therefore, air-fuel ratio variations between cylinders are likely to occur due to intake of mixtures from other cylinders, but the passage volume of the branch passages 9c and 9d closest to the intake inlet 6a is reduced to that of the other branch passages 9a, 9b, By making the passage volume larger than that of passages 9e and 9f, it is possible to suppress air-fuel ratio variations between cylinders even if the branch passages are short.
多気筒エンジン１は直列６気筒エンジンであり、吸気導入口６ａに最も近い２つの分岐通路９ｃ，９ｄが対応する気筒列中央の２つの気筒（＃３，＃４気筒）の燃焼室１５に夫々接続されている。これら分岐通路９ｃ，９ｄの吸気ポート１８への接続部８ａまでの通路容積（枝管７ｃ，７ｄの通路容積）が、他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆの吸気ポート１８への接続部８ａまでの通路容積（枝管７ａ，７ｂ，７ｅ，７ｆの通路容積）の平均値に対して１．０８～１．２倍に設定されている。これにより、吸気導入口６ａに最も近い２つの分岐通路９ｃ，９ｄの通路容積を大きくして、様々なエンジン駆動状況下で気筒間における空燃比ばらつきを一定以下に抑制することができる。特に分岐通路９ｃ，９ｄの吸気ポート１８への接続部８ａまでの通路容積が、他の分岐通路９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆの吸気ポート１８への接続部８ａまでの通路容積の平均値に対して１．１～１．１５倍に設定された場合には、気筒間における空燃比ばらつきを一層効果的に抑制することができる。 The multi-cylinder engine 1 is an in-line six-cylinder engine, and the two branch passages 9c and 9d closest to the intake inlet 6a are connected to the combustion chambers 15 of the two cylinders (#3 and #4 cylinders) in the center of the corresponding cylinder row, respectively. It is connected. The passage volume of these branch passages 9c, 9d up to the connection part 8a to the intake port 18 (the passage volume of the branch pipes 7c, 7d) is the same as that of the connection part 8a of the other branch passages 9a, 9b, 9e, 9f to the intake port 18. It is set to be 1.08 to 1.2 times the average value of the passage volume up to 8a (the passage volume of branch pipes 7a, 7b, 7e, and 7f). This makes it possible to increase the passage volumes of the two branch passages 9c and 9d closest to the intake inlet 6a, thereby suppressing variations in air-fuel ratio between cylinders to below a certain level under various engine driving conditions. In particular, the passage volume of the branch passages 9c, 9d to the connection part 8a to the intake port 18 is larger than the average value of the passage volume of the other branch passages 9a, 9b, 9e, 9f to the connection part 8a to the intake port 18. When the ratio is set to 1.1 to 1.15 times, it is possible to more effectively suppress air-fuel ratio variations between cylinders.
多気筒エンジン１は、５気筒以上の直列エンジン又はＶ型エンジンであってもよい。その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく上記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はその種の変更形態をも包含するものである。 The multi-cylinder engine 1 may be an in-line engine or a V-type engine with five or more cylinders. In addition, those skilled in the art can implement various modifications to the embodiments described above without departing from the spirit of the present invention, and the present invention includes such modifications.
１ ：多気筒エンジン
２ ：吸気系
３ ：排気系
４ ：ターボ過給機
４ａ ：コンプレッサ
４ｂ ：タービン
５ ：吸気通路
６ ：サージタンク
６ａ ：吸気導入口
７（７ａ～７ｆ） ：枝管
８ ：多気筒エンジンの吸気装置
９ａ～９ｆ ：分岐通路
１０ ：シリンダブロック
１１ ：シリンダヘッド
１２ ：オイルパン
１４ ：ピストン
１５ ：燃焼室
１６ ：コネクティングロッド
１７ ：クランクシャフト
１８ ：吸気ポート
１９ ：排気ポート
２０ ：吸気バルブ
２１ ：排気バルブ
２２ ：燃料噴射弁
２３ ：エアクリーナ
２４ ：スロットルバルブ
２５ ：インタークーラ
２６ ：排気通路
２７ ：高圧ＥＧＲ通路
２８ ：高圧ＥＧＲバルブ
1: Multi-cylinder engine 2: Intake system 3: Exhaust system 4: Turbo supercharger 4a: Compressor 4b: Turbine 5: Intake passage 6: Surge tank 6a: Intake inlet 7 (7a to 7f): Branch pipe 8: Multi-cylinder Intake device 9a to 9f of cylinder engine: Branch passage 10: Cylinder block 11: Cylinder head 12: Oil pan 14: Piston 15: Combustion chamber 16: Connecting rod 17: Crankshaft 18: Intake port 19: Exhaust port 20: Intake valve 21: Exhaust valve 22: Fuel injection valve 23: Air cleaner 24: Throttle valve 25: Intercooler 26: Exhaust passage 27: High pressure EGR passage 28: High pressure EGR valve
Claims (4)
前記サージタンクには、気筒列に対応するように１列に並べられた前記複数の分岐通路のうち列中央の分岐通路に近い部位に前記吸気導入口が設けられ、
前記吸気導入口に最も近い分岐通路の通路断面積が、他の分岐通路の通路断面積よりも大きく設定されたことにより、前記吸気導入口に最も近い分岐通路の通路容積が、他の分岐通路の通路容積よりも大きく設定されたことを特徴とする多気筒エンジンの吸気装置。 A surge tank with an intake inlet connected to an intake passage that supplies combustion air to the multi-cylinder engine; and a plurality of branch passages connected from the surge tank to the combustion chambers of the plural cylinders via intake valves, respectively. In an intake system for a multi-cylinder engine having
The surge tank is provided with the intake inlet at a portion of the plurality of branch passages arranged in a row so as to correspond to the cylinder rows, near the branch passage in the center of the row;
Since the passage cross-sectional area of the branch passage closest to the intake air inlet is set larger than the passage cross-sectional area of the other branch passages, the passage volume of the branch passage closest to the air intake inlet is larger than that of the other branch passages. An intake system for a multi-cylinder engine, characterized in that it is set larger than the passage volume of the engine.
前記吸気導入口に最も近い２つの分岐通路が対応する気筒列中央の２つの気筒の燃焼室に夫々接続され、これら２つの分岐通路の吸気ポートへの接続部までの通路容積が、他の分岐通路の吸気ポートへの接続部までの通路容積に対して１．０８～１．２倍に設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の多気筒エンジンの吸気装置。The two branch passages closest to the intake inlet are respectively connected to the combustion chambers of the two central cylinders in the corresponding cylinder row, and the passage volume of these two branch passages up to the connection to the intake port is larger than that of the other branches. The intake system for a multi-cylinder engine according to claim 1 or 2, wherein the volume of the passage is set to be 1.08 to 1.2 times the volume of the passage up to the connection portion of the passage to the intake port.
前記吸気導入口に最も近い２つの分岐通路が対応する気筒列中央の２つの気筒の燃焼室に夫々接続され、これら２つの分岐通路の吸気ポートへの接続部までの通路容積が、他の分岐通路の吸気ポートへの接続部までの通路容積に対して１．１～１．１５倍に設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の多気筒エンジンの吸気装置。The two branch passages closest to the intake inlet are respectively connected to the combustion chambers of the two central cylinders in the corresponding cylinder row, and the passage volume of these two branch passages up to the connection to the intake port is larger than that of the other branches. The intake system for a multi-cylinder engine according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the passage up to the connection portion of the passage to the intake port is set to be 1.1 to 1.15 times.
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