KR101210679B1 - Pressure controling apparatus of intake manifold for internal-combustion engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치에 관한 것으로서, 특히 복수의 흡기포트 사이에 각각 연통로를 설치하여 각 흡기포트를 연통시키고, 각각의 연통로에 상기 연통로를 개페하는 밸브를 마련하여, 상기 복수의 흡기포트 중 흡입행정이 종료되는 실린더에 배치된 흡기포트와 흡입행정이 시작되는 실린더에 배치된 흡기포트가, 상기 연통로를 통해 서로 연통될 수 있도록, ECU가 상기 복수의 밸브를 제어함으로써, 늦은 흡기 밸브 담힘시기(IVC:Intake Valve Closing)으로 인한 흡입 공기의 블로우 아웃(Blow out)에 의한 엔진효율 감소를 방지하는 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure control device for an intake port of an internal combustion engine, and in particular, a communication path is provided between a plurality of intake ports to communicate each intake port, and a valve is provided to open the communication path to each communication path. The ECU allows the plurality of valves to communicate with each other through the communication path between the intake port disposed in the cylinder in which the intake stroke ends and the intake port disposed in the cylinder in which the intake stroke begins. The present invention relates to a pressure control device of an intake port of an internal combustion engine that prevents a decrease in engine efficiency due to blow out of intake air due to late intake valve closing (IVC).
흡기 다기관, IVC, Atkinson cycle, 흡입공기 블로우 아웃Intake manifold, IVC, Atkinson cycle, intake air blow out
Description
도 1은 , 하이브리드 엔진에서의 흡기밸브를 통과하는 유량의 전형적인 모습을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing a typical state of the flow rate through the intake valve in the hybrid engine.
도 2는 , 흡입행정시 흡기포트에서 발생하는 압력선도 변화를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing a change in the pressure line generated at the intake port during the intake stroke.
도 3은 , 본 발명에 따른 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치가 적용되는 내연기관의 흡기 다기관의 구조를 나타낸 구성도이다.3 is a configuration diagram showing a structure of an intake manifold of an internal combustion engine to which a pressure control device of an intake port of an internal combustion engine according to the present invention is applied.
도 4는 , 본 발명에 따른 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치에 의한 내연기관의 흡기 다기관의 압력 제어방법을 나타낸 플로우 차트이다.4 is a flowchart illustrating a pressure control method of the intake manifold of the internal combustion engine by the pressure control device of the intake port of the internal combustion engine according to the present invention.
도 5는 , 본 발명 적용시 추가 발생되는 일을 나타낸 P-V선도이다.FIG. 5 is a P-V diagram showing additional occurrences of the present invention. FIG.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
11,12,13,14 : 흡기포트 20 : 연통로11, 12, 13, 14: intake port 20: communication path
31,32,32 : 솔레노이드 밸브 31,32,32: Solenoid Valve
본 발명은 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치에 관한 것으로서, 특히 복수의 흡기포트 사이에 각각 연통로를 설치하여 각 흡기포트를 연통시키고, 각각의 연통로에 상기 연통로를 개페하는 밸브를 마련하여, 상기 복수의 흡기포트 중 흡입행정이 종료되는 실린더에 배치된 흡기포트와 흡입행정이 시작되는 실린더에 배치된 흡기포트가, 상기 연통로를 통해 서로 연통될 수 있도록, ECU가 상기 복수의 밸브를 제어함으로써, 늦은 흡기 밸브 담힘시기(IVC:Intake Valve Closing)으로 인한 흡입 공기의 블로우 아웃(Blow out)에 의한 엔진효율 감소를 방지하는 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure control device for an intake port of an internal combustion engine, and in particular, a communication path is provided between a plurality of intake ports to communicate each intake port, and a valve is provided to open the communication path to each communication path. The ECU allows the plurality of valves to communicate with each other through the communication path between the intake port disposed in the cylinder in which the intake stroke ends and the intake port disposed in the cylinder in which the intake stroke begins. The present invention relates to a pressure control device of an intake port of an internal combustion engine that prevents a decrease in engine efficiency due to blow out of intake air due to late intake valve closing (IVC).
일반적으로, 하이브리드 차량용 엔진개발시 연비 향상을 위해 Atkinson Cycle을 적용한다. Atkinson Cycle에 대한 가장 손쉬운 방법은 흡기 밸브 닫힘시간(IVC:Intake Valve Closing) 타이밍을 일반 엔진 대비 상당히 지각(retard)시키는 것이다.In general, Atkinson Cycle is applied to improve fuel efficiency when developing engines for hybrid vehicles. The easiest method for the Atkinson Cycle is to retard the Intake Valve Closing (IVC) timing significantly compared to normal engines.
즉, 이는 충분한 흡기 유량을 확보하기 위한 것으로 흡기 유동의 충분한 관성효과를 이용하여 엔진의 최고 출력을 증대시키는 효과가 있다.That is, this is to secure a sufficient intake flow rate, and there is an effect of increasing the maximum output of the engine by using a sufficient inertia effect of the intake flow.
도 1은 , 하이브리드 엔진에서의 흡기밸브를 통과하는 유량의 전형적인 모습을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing a typical state of the flow rate through the intake valve in the hybrid engine.
도 2는 , 흡입행정시 흡기포트에서 발생하는 압력선도 변화를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing a change in the pressure line generated at the intake port during the intake stroke.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 IVC (Intake Valve Closing)지각은 도 1의 그래프에서 도시한 바와 같이 실린더에 차징된 공기를 다시 블로우 아 웃 (Blow out)시키는 과정에서 피스톤에 일을 부과하는 결과(도1의 A)를 가져오게된다. 또, 도2에서 도시한 바와 같이 IVC(Intake Valve Closing)부근에서 흡기포트의 압력은 정압을 형성하여(도2의 B) 흡입 공기의 블로우 아웃(Blow out)시에 손실되는 일의 양을 더욱 증가 시키는 문제점이 있다. However, the IVC (Intake Valve Closing) perception according to the prior art as described above is applied to the piston in the process of blowing out the air charged in the cylinder again as shown in the graph of FIG. Will result in a result (A in FIG. 1). In addition, as shown in FIG. 2, the pressure of the intake port near the intake valve closing (ICC) forms a positive pressure (B in FIG. 2) to further increase the amount of work lost during blow out of the intake air. There is a problem to increase.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 특히 복수의 흡기포트 사이에 각각 연통로를 설치하여 각 흡기포트를 연통시키고, 각각의 연통로에 상기 연통로를 개페하는 밸브를 마련하여, 상기 복수의 흡기포트 중 흡입행정이 종료되는 실린더에 배치된 흡기포트와 흡입행정이 시작되는 실린더에 배치된 흡기포트가, 상기 연통로를 통해 서로 연통될 수 있도록, ECU가 상기 복수의 밸브를 제어함으로써, 늦은 흡기 밸브 담힘시기(IVC:Intake Valve Closing)으로 인한 흡입 공기의 블로우 아웃(Blow out)에 의한 엔진효율 감소를 방지 하는 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, in particular a communication path between each of the plurality of intake ports are provided to communicate each intake port, the valve for opening the communication path to each communication path And a plurality of intake ports so that the intake port arranged in the cylinder where the intake stroke ends and the intake port arranged in the cylinder in which the intake stroke starts can communicate with each other through the communication path. By controlling the valve, to provide a pressure control device of the intake port of the internal combustion engine to prevent the reduction of engine efficiency due to blow out of the intake air due to late intake valve closing (IVC) There is this.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치는, 내연기관의 실린더들에 각각 배치되어, 각각의 실린더로 흡기를 공급하는 복수의 흡기포트와, 각각의 상기 흡기포트 사이를 연결하는 연통로와, 상기 연통로를 개폐시키는 복수의 밸브와, 상기 복수의 흡기포트 중, 흡입행정이 종료되는 실린더에 배치된 흡기포트와, 흡입행정이 시작되는 실린더에 배치된 흡기포트가, 상기 연통로를 통해 서로 연통될 수 있도록, 상기 복수의 밸브를 제어하는 ECU를 포함한다.The pressure control device of the intake port of the internal combustion engine according to the present invention for solving the above problems, a plurality of intake ports which are respectively disposed in the cylinders of the internal combustion engine, and supplies the intake air to each cylinder, each of the intake A communication path connecting between the ports, a plurality of valves for opening and closing the communication path, an intake port disposed in a cylinder in which the intake stroke ends, and an intake air disposed in the cylinder in which the intake stroke begins, among the plurality of intake ports. And an ECU controlling the plurality of valves so that ports can communicate with each other through the communication path.
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도 3은 , 본 발명에 따른 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치가 적용되는 내연기관의 흡기 다기관 구조를 나타낸 구성도이다.3 is a configuration diagram showing the intake manifold structure of the internal combustion engine to which the pressure control device of the intake port of the internal combustion engine according to the present invention is applied.
도 4는 , 본 발명에 따른 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치에 의한 내연기관의 흡기 다기관의 압력제어방법을 나타낸 플로우 차트이다.4 is a flowchart illustrating a pressure control method of the intake manifold of the internal combustion engine by the pressure control device of the intake port of the internal combustion engine according to the present invention.
도 5는 , 본 발명 적용시 추가 발생되는 일을 나타낸 P-V선도이다.FIG. 5 is a P-V diagram showing additional occurrences of the present invention. FIG.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치가 적용되는 내연기관의 흡기 다기관 구조는, 내연기관의 실린더들(미도시)에 각각의 실린더로 흡입된 공기를 공급하는 복수의 흡기포트(11,12,13,14)가 각각 설치되고, 각각의 상기 흡기포트(11,12,13,14) 사이에는 연통로(20)가 설치된다. 상기 연통로(20)를 통해 흡기포트(11,12,13,14)들은 서로 통하게 된다. 그리고 흡기 밸브 닫힘시기(Intake Valve Closing:IVC)의 지각(retard)으로 인한 흡입 공기의 블로우 아웃(Blow out)을 방지하기 위한 압력조건을 구비하기 위해 상기 연통로(20)를 개폐하여 이를 구현하는 복수의 밸브(31,32,33)가 각각의 흡기포트(11,12,13,14) 사이에 위치한 연통로(20)상에 설치된다.The intake manifold structure of the internal combustion engine to which the pressure control device of the intake port of the internal combustion engine according to the present invention is applied includes a plurality of
상세하게 살펴보면, 상기 복수의 흡기포트(11,12,13,14)는 차례로 배열되는 제1 흡기포트(11), 제2 흡기포트(12), 제3 흡기포트(13) 및 제4 흡기포트(14)를 포함한다. 또한, 상기 복수의 밸브(31,32,33)는 솔레노이브 밸브로 이루어져서, 상기 연통로(20) 중 제1 흡기포트(11) 및 제2 흡기포트(12) 사이의 연통로(20)에 설치되는 제1 솔레노이드 밸브(31)와, 상기 연통로 중 제2 흡기포트(12) 및 제3 흡기포트(13)사이의 연통로(20)에 설치되는 제2 솔레노이드 밸브(32)와, 상기 연통로(20) 중 제3 흡기포트(13) 및 제4 흡기포트(14)의 연통로(20)에 설치되는 제3 솔레노이드 밸브(33)를 포함한다.In detail, the plurality of
그리고, ECU(40)는 센서(미도시)로부터 크랭크 축 앵글 및 캠의 포지션에 관한 데이터를 입력받아, 복수의 흡기포트(11,12,13,14) 중 흡입행정이 종료되는 실린더에 배치되는 흡기포트(예를 들면, 제1 흡기포트(11))와, 흡입행정이 시작되는 실린더에 배치되는 흡기포트(예를 들면, 제3 흡기포트(13))가, 상기 연통로(20)를 통해 서로 연통될 수 있도록, 상기 복수의 밸브(31,32,33)를 제어한다.The
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
일반적으로 4사이클엔진의 4실린더의 경우 1번실린더, 2번실린더, 3번실린더 및 4번실린더가 차례로 배열된다. 제1 흡기포트(11)는 상기 1번실린더에 배치되고, 제2 흡기포트(12)는 상기 2번실린더에 배치되며, 제3 흡기포트(13)는 상기 3번실린더에 배치되고, 제4 흡기포트(14)는 상기 4번 실린더에 배치된다. 따라서, 제1 흡기포트(11), 제2 흡기포트(12), 제3 흡기포트(13) 및 제4 흡기포트(14)는 차례로 배열된다.In general, in the case of four-cylinder four-cylinder engine,
만약, 상기 1번실린더에 흡입행정이 시작된 후 상기 흡입행정이 종료되는 시점인 흡입밸브 닫힘시기(IVC)부근에서 제1 흡입포트(11)의 압력이 상승하게 되고 흡입공기의 블로우 아웃(Blow out)이 발생하기 시작한다. 이어서 상기 3번실린더의 흡입 밸브가 열리면서 흡입행정이 시작되고 이때 제3 흡입포트(13)는 부압상태이다.If, after the suction stroke is started in the first cylinder, the pressure of the
상기한 바와 같이 늦은 흡입밸브 닫힘시기(IVC)로 인해 필연적으로 제 1흡기포트(11)에서는 압력 상승여건이 발생하지만 이 시기에 ECU(40)에 의해 제1 솔레노이브 밸브(31)와 제2 솔레노이드 밸브(32)가 열리면, 제1 흡기포트(11)와 제3 흡기포트(13)는 연통되고, 제3 흡기포트(13)의 흡입부압으로 인해 제1 흡기포트(11)의 압력상승은 줄어들어 흡입공기의 블로우 아웃(Blow out)시 발생하는 펌핑 손실을 줄일 수 있다. 이때 상기 제1, 2 솔레노이드 밸브(31,32)를 여는 시간은 흡입공기의 블로우 아웃(Blow out) 발생시간과 동일하다.As described above, due to the late intake valve closing time IVC, pressure rise conditions inevitably occur in the
이와 같은 과정은 상기 복수의 실린더의 동력전달 순서(1-3-4-2)대로 반복하여 이루어지게 되는 데, 도 4를 참조하여 자세히 살펴보면 다음과 같다. 상기 ECU는, 제1 흡기포트(11)가 배치된 실린더가 흡입행정이 종료(IVC)되는 부근이고 제3 흡기포트(13)가 배치된 실린더가 흡입행정이 시작되는 부근일 때, 제1 솔레노이드 밸브(31) 및 제2 솔레노이드 밸브(32)를 오픈시키고, 제3 솔레노이드 밸브(33)는 클로우즈시킨다(S1). 또한, 상기 ECU는, 제3 흡기포트(13)가 배치된 실린더가 흡입행정이 종료(IVC)되는 부근이고 제4 흡기포트(14)가 배치된 실린더가 흡입행정이 시작되는 부근일 때, 제3 솔레노이드 밸브(33)를 오픈시키고, 제1 솔레노이드 밸브(31) 및 제2 솔레노이드 밸브(32)는 클로우즈시킨다(S2). 또한, 상기 ECU는, 제4 흡기포트(14)가 배치된 실린더가 흡입행정이 종료(IVC)되는 부근이고 제2 흡기포트(12)가 배치된 실린더가 흡입행정이 시작되는 부근일 때, 제2 솔레노이드 밸브(32) 및 제3 솔레노이드 밸브(33)를 오픈시키고, 제1 솔레노이드 밸브(31)는 클로우즈시킨다(S3). 또한, 상기 ECU는, 제2 흡기포트(12)가 배치된 실린더가 흡입행정이 종료(IVC)되는 부근이고 제3 흡기포트(13)가 배치된 실린더가 흡입행정이 시작되는 부근일 때, 제2 솔레노이드 밸브(32)는 오픈시키고, 제1 솔레노이드 밸브(31) 및 제3 솔레노이드 밸브(33)는 클로우즈시킨다(S4).This process is repeated in the power transmission order (1-3-4-2) of the plurality of cylinders, which will be described in detail with reference to FIG. 4. The ECU is the first solenoid when the cylinder on which the
상기와 같은 제어 과정에 의해 흡입밸브 닫힘시기(IVC)의 흡입공기의 블로우 아웃(Blow out)이 흡입부압 수준에서 이루어지게 되므로 도 5에서 도시한 바와 같이 기존의 Atkinson Cycle 대비(도 5의 C) 빗금친 부분만큼만 추가일(도 5의 D)이 발생되게 되는데 이 일은 전체 일의 약 4%정도 되는 일이다.Blow out of the intake air of the intake valve closing time (IVC) by the control process as described above is made at the intake negative pressure level, as shown in Figure 5 compared to the conventional Atkinson Cycle (Fig. 5 C) Only as much as the hatched portion of the additional days (D in FIG. 5) will occur, which is about 4% of the total work.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 내연기관의 흡기포트의 압력 제어장치는, 복수의 흡기포트(11,12,13,14) 사이에 각각 연통로(20)를 설치하여 각 흡기포트(11,12,13,14)를 연통시키고, 각각의 연통로(20)에 연통로(20)를 개페하는 밸브(31,32,33)를 마련하여, 복수의 흡기포트(11,12,13,14) 중 흡입행정이 종료되는 실린더에 배치된 흡기포트와 흡입행정이 시작되는 실린더에 배치된 흡기포트가, 연통로(20)를 통해 서로 연통될 수 있도록, ECU가 복수의 밸브(31,32,33)를 제어함으로써, 늦은 흡기 밸브 담힘시기(IVC:Intake Valve Closing)로 인한 흡입 공기의 블로우 아웃(Blow out)에 의한 엔진효율 감소를 방지할 수 있는 이점이 있다.In the pressure control device of the intake port of the internal combustion engine of the present invention configured as described above, a
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- 2006-04-28 KR KR1020060038851A patent/KR101210679B1/en active IP Right Grant
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