内燃機関の吸気装置
【課題】吸気の圧力損失を低減しながらも、構成を簡素化してコストを低減することのできる内燃機関の吸気装置を提供する。
【解決手段】エンジン10の吸気装置12は、湾曲通路部22を有する吸気通路28と、湾曲通路部22よりも上流側の通路部に配置される吸気流制御弁40とを備える。吸気通路28における吸気流制御弁40の周辺の通路部42を、湾曲通路部22の湾曲径方向に対応する方向に拡張する。吸気流制御弁40は、回動により2つの切替位置に切替えられる弁体44を備える。弁体44は、第1切替位置で起立し、吸気を吸気通路28の湾曲径方向外側に沿って流す第1弁板部46と、第2切替位置において起立し、吸気を吸気通路28の湾曲径方向内側に沿って流す第2弁板部47とを有する。
【解決手段】エンジン10の吸気装置12は、湾曲通路部22を有する吸気通路28と、湾曲通路部22よりも上流側の通路部に配置される吸気流制御弁40とを備える。吸気通路28における吸気流制御弁40の周辺の通路部42を、湾曲通路部22の湾曲径方向に対応する方向に拡張する。吸気流制御弁40は、回動により2つの切替位置に切替えられる弁体44を備える。弁体44は、第1切替位置で起立し、吸気を吸気通路28の湾曲径方向外側に沿って流す第1弁板部46と、第2切替位置において起立し、吸気を吸気通路28の湾曲径方向内側に沿って流す第2弁板部47とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、吸気(吸入空気)の流れをコントロールする吸気流制御弁を備える内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関の吸気装置の従来例としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。従来例では、内燃機関の燃焼室に連通されかつ湾曲した湾曲通路部を有する吸気通路と、吸気通路の湾曲通路部よりも上流側の通路部に配置されかつ吸気流をコントロールする吸気流制御弁とを備える。吸気流制御弁は、空気通路の下壁面に沿って吸気の流れ方向にスライドすることにより、吸気ポートの一部の開閉を行うスライド式弁体を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−96012号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来例によると、吸気流制御弁がスライド式弁体を備えるため、吸気の圧力損失を低減することができる。しかしながら、回動式の弁体を備える場合と比べて、構成の複雑化を余儀なくされるため、コストアップを招くという問題があった。
【0005】
本発明は、吸気の圧力損失を低減しながらも、構成を簡素化してコストを低減することのできる内燃機関の吸気装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題は、特許請求の範囲に記載された構成を要旨とする内燃機関の吸気装置により解決することができる。
請求項1に記載された内燃機関の吸気装置によると、内燃機関の燃焼室に連通されかつ湾曲した湾曲通路部を有する吸気通路と、吸気通路の湾曲通路部よりも上流側の通路部に配置されかつ吸気流をコントロールする吸気流制御弁とを備える内燃機関の吸気装置であって、吸気通路における吸気流制御弁の周辺の通路部を、湾曲通路部の湾曲径方向に対応する方向に拡張し、吸気流制御弁は、回動により2つの切替位置に切替えられる弁体を備え、弁体は、一方の切替位置において起立しかつ他方の切替位置で倒伏する第1弁板部と、一方の切替位置において倒伏しかつ他方の切替位置で起立する第2弁板部とを有し、弁体の一方の切替位置において起立した第1弁板部は、吸気を吸気通路の湾曲径方向外側に沿って流すように形成され、弁体の他方の切替位置において起立した第2弁板部は、吸気を吸気通路の湾曲径方向内側に沿って流すように形成されている。この構成によると、吸気流制御弁の弁体が一方の切替位置にあるときは、第1弁板部が起立することにより、吸気が吸気通路の湾曲通路部の湾曲径方向外側に沿って流される。これにより、内燃機関の燃焼室にタンブル流の吸気を流入させることができる。また、弁体が他方の切替位置にあるときは、第2弁板部が起立することにより、吸気が吸気通路の湾曲通路部の湾曲径方向内側に沿って流される。これにより、内燃機関の燃焼室に通常流の吸気を流入させることができる。また、吸気通路における吸気流制御弁の周辺の通路部を、湾曲通路部の湾曲径方向に対応する方向に拡張したことにより、弁体の各切替位置における吸気の圧力損失を低減することができる。また、吸気流制御弁が回動式の弁体を備えるため、スライド式の弁体を備える従来例(特許文献1参照)と比べて、構成を簡素化してコストを低減することができる。
【0007】
また、請求項2に記載された内燃機関の吸気装置によると、弁体の第1弁板部及び第2弁板部は、一方の切替位置における通路断面積と他方の切替位置における通路断面積とが同等になるように形成されている。この構成によると、弁体が一方の切替位置にあるときの空気の圧力損失と、他方の切替位置にあるときの空気の圧力損失とを同等化することができる。なお、本明細書でいう「同等」には同一及び略同一が含まれる。
【0008】
また、請求項3に記載された内燃機関の吸気装置によると、第1弁板部は、第2弁板部の下流側に配置されている。この構成によると、弁体が他方の切替位置から一方の切替位置に切替わる際に、吸気流によって第2弁板部が倒伏されやすくなるとともに、第1弁板部が起立されやすくなる。このため、弁体が他方の切替位置から一方の切替位置に切替わる際の応答性を向上することができる。
【0009】
また、請求項4に記載された内燃機関の吸気装置によると、吸気通路は、複数の吸気ポートに吸気を分岐し、弁体の第1弁板部には、吸気ポート毎に対応する通気孔が形成されている。この構成によると、弁体の一方の切替位置において、第1弁板部に形成した吸気ポート毎に対応する通気孔を吸気が通過することにより、吸気を吸気ポート毎に分けて流すことができる。このため、隣り合う吸気ポートの間の分岐部に対する吸気流の衝突を防止し、その衝突による圧力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態1にかかる内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す側断面図である。
【図2】図1のII−II線矢視断面図である。
【図3】内燃機関の吸気装置を通常状態で示す側断面図である。
【図4】図3のIV−IV線矢視断面図である。
【図5】吸気流制御弁の弁体を示す斜視図である。
【図6】実施形態2にかかる内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す側断面図である。
【図7】図6のVII−VII線矢視断面図である。
【図8】内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す平断面図である。
【図9】吸気流制御弁の弁体を一部破断して示す斜視図である。
【図10】実施形態3にかかる吸気流制御弁の弁体を一部破断して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
[実施形態1]
本発明の実施形態1を説明する。図1は内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す側断面図、図2は図1のII−II線矢視断面図、図3は内燃機関の吸気装置を通常状態で示す側断面図、図4は図3のIV−IV線矢視断面図、図5は吸気流制御弁の弁体を示す斜視図である。
図1に示すように、例えば車両に搭載される内燃機関であるエンジン(火花点火式ガソリンエンジン)10の近傍に吸気装置12が設けられている。エンジン10のシリンダブロック14上にシリンダヘッド15が締結されている。シリンダブロック14のシリンダ内には、ピストン16が上下方向に移動可能に配置されている。図1ではシリンダ及びピストン16は1つのみ示されているが、4気筒エンジンの場合は、シリンダブロック14に直列に形成された4つのシリンダにピストン16がそれぞれ配置されている。なお、図示しないが、シリンダブロック14の下部にはクランクシャフトが回転可能に支持され、そのクランクシャフトに各ピストン16がそれぞれコネクティングロッドを介して連結されている。
【0012】
前記シリンダブロック14、前記シリンダヘッド15及び前記ピストン16により、燃焼室18が形成されている。シリンダヘッド15には、燃焼室18に連通する吸気ポート20が形成されている。吸気ポート20は、例えば、断面四角形状に形成されている(図2参照)。また、吸気ポート20の燃焼室18側には、上下方向に湾曲した湾曲通路部22を有している。湾曲通路部22は、燃焼室18側から斜め上方(図1において右上方)へ向けて湾曲している。湾曲通路部22につながる上流側の通路部は、斜め上方(図1において右上方)へ向けてストレート状に延びている。なお、本明細書では吸気通路28の湾曲通路部22の湾曲径方向(図1において上下方向)に対応する方向を「縦幅方向」といい、その湾曲径方向に交差する方向を「横幅方向」という。
【0013】
前記吸気ポート20の燃焼室18側の開口端は吸気バルブ24により開閉される。また、前記シリンダヘッド15には、インテークマニホールド26を介して吸気管(図示省略)が連結されている。吸気管、インテークマニホールド26及び吸気ポート20により一連の吸気通路28が形成されている。吸入空気(「吸気」という)は、吸気通路28を通って燃焼室18内に導入される。インテークマニホールド26の下流側端部(詳しくは、後述する拡張通路部42の上壁面42a)には、電磁駆動式のインジェクタ(燃料噴射弁)30が設けられている。インジェクタ30は、図示しない燃料タンクから供給されてくる燃料を吸気ポート20に向けて噴射する。
【0014】
前記シリンダヘッド15には、前記燃焼室18に連通する排気ポート32が形成されている。排気ポート32の燃焼室18側の開口端は排気バルブ34により開閉される。なお、図示しないが、シリンダヘッド15には、エキゾーストマニホールドを介して排気管が連結されている。排気ポート32、エキゾーストマニホールド及び排気管により一連の排気通路が形成されている。
【0015】
図1に示すように、前記吸気通路28における吸気ポート20の湾曲通路部22よりも上流側の通路部に相当する前記インテークマニホールド26における通路部に、吸気流制御弁40が設けられている。吸気通路28における吸気流制御弁40の周辺の通路部は、湾曲通路部22の湾曲径方向に対応する方向すなわち縦幅方向に拡張されている。本実施形態では、当該部部分に相当する吸気通路28の上壁面28aを部分的に上方へ凹ませることによって、縦幅方向に拡張された通路部が形成されている。その拡張された通路部を「拡張通路部42」という。拡張通路部42の上壁面(符号、42aを付す)は、それよりも上流側における上壁面28a及びそれよりも下流側における上壁面(本実施形態では吸気ポート20の上壁面が相当する)となだらかに連続している。なお、図1における仮想線28bは、拡張前における上壁面28aを示している。
【0016】
前記吸気流制御弁40は、前記インテークマニホールド26の拡張通路部42に回動可能に設けられたバタフライ弁状の弁体44を有する。図5に示すように、弁体44は、弁軸45と、弁軸45から径方向外方に突出する略L字状をなす2枚の弁板部46,47とを一体に有する。2枚の弁板部46,47は、弁軸45を中心として所定の角度をもって形成されている。図2に示すように、弁軸45の両端部は、拡張通路部42の両側壁部の下端部に回動可能に支持されている。他方の弁板部47に対して一方の弁板部46が下流側(図1において左側)に配置されている。なお、一方の弁板部46を「第1弁板部46」といい、他方の弁板部47を「第2弁板部47」という。
【0017】
前記弁体44は、前記インテークマニホールド26の外側に配置された駆動手段としての電動アクチュエータ(図示省略)によって弁軸45が所定の角度範囲内において正逆方向に回動されることにより、2つの切替位置に切替えられるようになっている(図1及び図3参照)。なお、図示しないが、電動アクチュエータは、エンジンの電子制御ユニットであるECUにより駆動制御される。
【0018】
前記弁体44の一方の切替位置(「第1切替位置」という。)においては、前記第1弁板部46が起立されかつ第2弁板部47が倒伏される(図1及び図2参照)。また、弁体44の他方の切替位置(「第2切替位置」という)においては、第1弁板部46が倒伏されかつ第2弁板部47が起立される(図3及び図4参照)。本実施形態において、各弁板部47,47の起立とは拡張通路部42の下壁面42b上に立ち上がることをいい、その倒伏とは拡張通路部42の下壁面42bに倒れ伏すことをいう。なお、拡張通路部42の下壁面42bには、倒伏時の弁板部46,47を収容する凹部48が形成されている。
【0019】
前記弁体44の第1切替位置(図1及び図2参照)において、第1弁板部46は、前記拡張通路部42の下半部を遮蔽する。このため、拡張通路部42の上半部が通気部(符号、46aを付す)として開口される。したがって、吸気は、第1弁板部46の通気部46aを通過することにより、前記吸気通路28(拡張通路部42を含む)の湾曲径方向外側(上壁面側)に沿って流される(図1中、矢印Y1参照)。これにより、エンジン10の燃焼室18にタンブル流の吸気を流入させることができる。また、タンブル流のなす入射角は、燃焼室18の軸線に対して通常流(後述する)のなす入射角よりも小さい。したがって、大量EGR導入で燃焼が安定し、燃費向上が期待できる。なお、第1弁板部46は本明細書でいう「タンブル流発生用弁板部」に相当する。
【0020】
前記弁体44の第2切替位置(図3及び図4参照)において、第2弁板部47は、前記拡張通路部42を略全面的に遮蔽する外形をもって形成されている。しかし、第2弁板部47の下半部には、四角形状の通気孔47aが形成されている(図5参照)。したがって、吸気は、第2弁板部47の通気孔47aを通過することにより、前記吸気通路28(拡張通路部42を含む)の湾曲径方向内側(下壁面側)に沿って流される(図3中、矢印Y2参照)。これにより、エンジン10の燃焼室18に通常流の吸気を流入させることができる。したがって、高回転時の出力を確保することができる。なお、第2弁板部47は本明細書でいう「通常流発生用弁板部」に相当する。また、通気孔47aは、その軸線が弁体44の第2切替位置において拡張通路部42の軸線と平行又は略平行をなすように形成されている。
【0021】
前記弁体44の第1弁板部46及び第2弁板部47は、第1切替位置における通路断面積と第2切替位置における通路断面積とが同等になるように形成されている。すなわち、第1弁板部46の通気部46aの開口面積と、第2弁板部47の通気孔47aの開口面積とが同等化されている。
【0022】
前記したエンジン10の吸気装置12によると、吸気流制御弁40の弁体44が第1切替位置にあるときは、第1弁板部46が起立することにより、吸気が吸気通路28の湾曲通路部22の湾曲径方向外側に沿って流される(図1中、矢印Y1参照)。これにより、エンジン10の燃焼室18にタンブル流の吸気を流入させることができる。また、吸気流制御弁40の弁体44が第2切替位置にあるときは、第2弁板部47が起立することにより、吸気が吸気通路28の湾曲通路部22の湾曲径方向内側に沿って流される(図3中、矢印Y2参照)。これにより、エンジン10の燃焼室18に通常流の吸気を流入させることができる。また、吸気通路28における吸気流制御弁40の周辺の通路部42を、湾曲通路部22の湾曲径方向に対応する方向に拡張したことにより、弁体44の各切替位置における吸気の圧力損失を低減することができる。また、吸気流制御弁40が回動式の弁体44を備えるため、スライド式の弁体を備える従来例(特許文献1参照)と比べて、構成を簡素化してコストを低減することができる。
【0023】
また、弁体44の第1弁板部46及び第2弁板部47は、第1切替位置における通路断面積と第2切替位置における通路断面積とが同等になるように形成されている。したがって、弁体44が第1切替位置にあるときの空気の圧力損失と、第2切替位置にあるときの空気の圧力損失とを同等化することができる。
【0024】
また、第1弁板部46が第2弁板部47の下流側に配置されている。したがって、弁体44が第1切替位置から第2切替位置に切替わる際に、吸気流によって第1弁板部46が倒伏されやすくなるとともに、第2弁板部47が起立されやすくなる。このため、弁体が第1切替位置から第2切替位置に切替わる際の応答性を向上することができる。
【0025】
[実施形態2]
本発明の実施形態2を説明する。本実施形態は、前記実施形態1に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図6は内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す側断面図、図7は図6のVII−VII線矢視断面図、図8は内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す平断面図、図9は吸気流制御弁の弁体を一部破断して示す斜視図である。
図8に示すように、本実施形態では、前記実施形態1における前記シリンダヘッド15の吸気ポート20が、分岐部20cによって2つの吸気ポート20a,20bに分岐されている。
【0026】
前記弁体44の第1弁板部46は、第1切替位置(図6〜図8参照)において前記拡張通路部42を略全面的に遮蔽する外形をもって形成されている。しかし、第1弁板部46の上半部には、左右一対をなす四角形状の通気孔46bが形成されている(図7〜図9参照)。両通気孔46bは、各吸気ポート20a,20bにそれぞれ対応している(図8参照)。また、第1弁板部46の下流側の面には、両通気孔46bの口縁部の下流側に連続する角筒状の筒状部46cが形成されている。また、通気孔46bは、その軸線が弁体44の第1切替位置において拡張通路部42の軸線と平行又は略平行をなすストレート状に形成されている。
【0027】
本実施形態によると、弁体44の第1切替位置において、第1弁板部46に形成した吸気ポート20a毎に対応する各通気孔46bを吸気が通過することにより、吸気を吸気ポート20a毎に分けて流すことができる(図6及び図8中、矢印Y3参照)。このため、隣り合う吸気ポート20aの間の分岐部20cに対する吸気流の衝突を防止し、その衝突による圧力損失を低減することができる。また、吸気は、第1弁板部46の各通気孔46bを通過することにより、吸気通路28(拡張通路部42を含む)の湾曲径方向外側(上壁面側)に沿って流される。これにより、エンジン10の燃焼室18にタンブル流の吸気を流入させることができる。なお、弁体44の第2切替位置における作用・効果は前記実施形態1と同様である。
【0028】
また、第1弁板部46の下流側の面に、各通気孔46bの口縁部の下流側に連続する筒状部46cが形成されている。これにより、各通気孔46bの軸方向の長さを延長することができる。
【0029】
[実施形態3]
本発明の実施形態3を説明する。本実施形態は、前記実施形態2に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図10は吸気流制御弁の弁体を一部破断して示す斜視図である。
図10に示すように、本実施形態は、前記実施形態2における弁体44の第1弁板部46の通気孔46b(図9参照)に代えて、上流側から下流側に向かって開口面積が次第に小さくなるファンネル状の通気孔46dが形成されたものである。
【0030】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、前記実施形態では、吸気流制御弁40をインテークマニホールド26に配置したが、これに限らず、吸気通路28の湾曲通路部22よりも上流側の通路部であれば、シリンダヘッド15やインテークマニホールド26以外の吸気通路形成部材に吸気流制御弁40を配置してもよい。また、前記実施形態では、吸気通路28の上壁面を部分的に凹ませることによって拡張通路部42を形成したが、吸気通路28の下壁面を部分的に凹ませたり、吸気通路28の上壁面及び下壁面を部分的に凹ませたりすることによって、拡張通路部42を形成してもよい。また、前記実施形態では、弁体44の弁軸45を拡張通路部42の両側壁部の下端部に回動可能に支持し、拡張通路部42の下壁面42bに対して各弁板部46,47を上向きに起立させたが、弁体44の弁軸45を拡張通路部42の両側壁部の上端部に回動可能に支持し、拡張通路部42の上壁面42aに対して各弁板部46,47を下向きに起立させることもできる。この場合、第1弁板部46を第2弁板部とし、第2弁板部47を第1弁板部とすればよい。また、前記実施形態では、弁体44の第2弁板部47の下流側に第1弁板部46を配置したが、弁体44の第2弁板部47の上流側に第1弁板部46を配置してもよい。
【符号の説明】
【0031】
10…エンジン(内燃機関)
12…吸気装置
18…燃焼室
20、20a,20b…吸気ポート
22…湾曲通路部
28…吸気通路
40…吸気流制御弁
42…通路部
44…弁体
46…第1弁板部
46a…通気部
46b…通気孔
46c…筒状部
46d…通気孔
47…第2弁板部
47a…通気孔
【技術分野】
【0001】
本発明は、吸気(吸入空気)の流れをコントロールする吸気流制御弁を備える内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関の吸気装置の従来例としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。従来例では、内燃機関の燃焼室に連通されかつ湾曲した湾曲通路部を有する吸気通路と、吸気通路の湾曲通路部よりも上流側の通路部に配置されかつ吸気流をコントロールする吸気流制御弁とを備える。吸気流制御弁は、空気通路の下壁面に沿って吸気の流れ方向にスライドすることにより、吸気ポートの一部の開閉を行うスライド式弁体を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−96012号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来例によると、吸気流制御弁がスライド式弁体を備えるため、吸気の圧力損失を低減することができる。しかしながら、回動式の弁体を備える場合と比べて、構成の複雑化を余儀なくされるため、コストアップを招くという問題があった。
【0005】
本発明は、吸気の圧力損失を低減しながらも、構成を簡素化してコストを低減することのできる内燃機関の吸気装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題は、特許請求の範囲に記載された構成を要旨とする内燃機関の吸気装置により解決することができる。
請求項1に記載された内燃機関の吸気装置によると、内燃機関の燃焼室に連通されかつ湾曲した湾曲通路部を有する吸気通路と、吸気通路の湾曲通路部よりも上流側の通路部に配置されかつ吸気流をコントロールする吸気流制御弁とを備える内燃機関の吸気装置であって、吸気通路における吸気流制御弁の周辺の通路部を、湾曲通路部の湾曲径方向に対応する方向に拡張し、吸気流制御弁は、回動により2つの切替位置に切替えられる弁体を備え、弁体は、一方の切替位置において起立しかつ他方の切替位置で倒伏する第1弁板部と、一方の切替位置において倒伏しかつ他方の切替位置で起立する第2弁板部とを有し、弁体の一方の切替位置において起立した第1弁板部は、吸気を吸気通路の湾曲径方向外側に沿って流すように形成され、弁体の他方の切替位置において起立した第2弁板部は、吸気を吸気通路の湾曲径方向内側に沿って流すように形成されている。この構成によると、吸気流制御弁の弁体が一方の切替位置にあるときは、第1弁板部が起立することにより、吸気が吸気通路の湾曲通路部の湾曲径方向外側に沿って流される。これにより、内燃機関の燃焼室にタンブル流の吸気を流入させることができる。また、弁体が他方の切替位置にあるときは、第2弁板部が起立することにより、吸気が吸気通路の湾曲通路部の湾曲径方向内側に沿って流される。これにより、内燃機関の燃焼室に通常流の吸気を流入させることができる。また、吸気通路における吸気流制御弁の周辺の通路部を、湾曲通路部の湾曲径方向に対応する方向に拡張したことにより、弁体の各切替位置における吸気の圧力損失を低減することができる。また、吸気流制御弁が回動式の弁体を備えるため、スライド式の弁体を備える従来例(特許文献1参照)と比べて、構成を簡素化してコストを低減することができる。
【0007】
また、請求項2に記載された内燃機関の吸気装置によると、弁体の第1弁板部及び第2弁板部は、一方の切替位置における通路断面積と他方の切替位置における通路断面積とが同等になるように形成されている。この構成によると、弁体が一方の切替位置にあるときの空気の圧力損失と、他方の切替位置にあるときの空気の圧力損失とを同等化することができる。なお、本明細書でいう「同等」には同一及び略同一が含まれる。
【0008】
また、請求項3に記載された内燃機関の吸気装置によると、第1弁板部は、第2弁板部の下流側に配置されている。この構成によると、弁体が他方の切替位置から一方の切替位置に切替わる際に、吸気流によって第2弁板部が倒伏されやすくなるとともに、第1弁板部が起立されやすくなる。このため、弁体が他方の切替位置から一方の切替位置に切替わる際の応答性を向上することができる。
【0009】
また、請求項4に記載された内燃機関の吸気装置によると、吸気通路は、複数の吸気ポートに吸気を分岐し、弁体の第1弁板部には、吸気ポート毎に対応する通気孔が形成されている。この構成によると、弁体の一方の切替位置において、第1弁板部に形成した吸気ポート毎に対応する通気孔を吸気が通過することにより、吸気を吸気ポート毎に分けて流すことができる。このため、隣り合う吸気ポートの間の分岐部に対する吸気流の衝突を防止し、その衝突による圧力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態1にかかる内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す側断面図である。
【図2】図1のII−II線矢視断面図である。
【図3】内燃機関の吸気装置を通常状態で示す側断面図である。
【図4】図3のIV−IV線矢視断面図である。
【図5】吸気流制御弁の弁体を示す斜視図である。
【図6】実施形態2にかかる内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す側断面図である。
【図7】図6のVII−VII線矢視断面図である。
【図8】内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す平断面図である。
【図9】吸気流制御弁の弁体を一部破断して示す斜視図である。
【図10】実施形態3にかかる吸気流制御弁の弁体を一部破断して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
[実施形態1]
本発明の実施形態1を説明する。図1は内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す側断面図、図2は図1のII−II線矢視断面図、図3は内燃機関の吸気装置を通常状態で示す側断面図、図4は図3のIV−IV線矢視断面図、図5は吸気流制御弁の弁体を示す斜視図である。
図1に示すように、例えば車両に搭載される内燃機関であるエンジン(火花点火式ガソリンエンジン)10の近傍に吸気装置12が設けられている。エンジン10のシリンダブロック14上にシリンダヘッド15が締結されている。シリンダブロック14のシリンダ内には、ピストン16が上下方向に移動可能に配置されている。図1ではシリンダ及びピストン16は1つのみ示されているが、4気筒エンジンの場合は、シリンダブロック14に直列に形成された4つのシリンダにピストン16がそれぞれ配置されている。なお、図示しないが、シリンダブロック14の下部にはクランクシャフトが回転可能に支持され、そのクランクシャフトに各ピストン16がそれぞれコネクティングロッドを介して連結されている。
【0012】
前記シリンダブロック14、前記シリンダヘッド15及び前記ピストン16により、燃焼室18が形成されている。シリンダヘッド15には、燃焼室18に連通する吸気ポート20が形成されている。吸気ポート20は、例えば、断面四角形状に形成されている(図2参照)。また、吸気ポート20の燃焼室18側には、上下方向に湾曲した湾曲通路部22を有している。湾曲通路部22は、燃焼室18側から斜め上方(図1において右上方)へ向けて湾曲している。湾曲通路部22につながる上流側の通路部は、斜め上方(図1において右上方)へ向けてストレート状に延びている。なお、本明細書では吸気通路28の湾曲通路部22の湾曲径方向(図1において上下方向)に対応する方向を「縦幅方向」といい、その湾曲径方向に交差する方向を「横幅方向」という。
【0013】
前記吸気ポート20の燃焼室18側の開口端は吸気バルブ24により開閉される。また、前記シリンダヘッド15には、インテークマニホールド26を介して吸気管(図示省略)が連結されている。吸気管、インテークマニホールド26及び吸気ポート20により一連の吸気通路28が形成されている。吸入空気(「吸気」という)は、吸気通路28を通って燃焼室18内に導入される。インテークマニホールド26の下流側端部(詳しくは、後述する拡張通路部42の上壁面42a)には、電磁駆動式のインジェクタ(燃料噴射弁)30が設けられている。インジェクタ30は、図示しない燃料タンクから供給されてくる燃料を吸気ポート20に向けて噴射する。
【0014】
前記シリンダヘッド15には、前記燃焼室18に連通する排気ポート32が形成されている。排気ポート32の燃焼室18側の開口端は排気バルブ34により開閉される。なお、図示しないが、シリンダヘッド15には、エキゾーストマニホールドを介して排気管が連結されている。排気ポート32、エキゾーストマニホールド及び排気管により一連の排気通路が形成されている。
【0015】
図1に示すように、前記吸気通路28における吸気ポート20の湾曲通路部22よりも上流側の通路部に相当する前記インテークマニホールド26における通路部に、吸気流制御弁40が設けられている。吸気通路28における吸気流制御弁40の周辺の通路部は、湾曲通路部22の湾曲径方向に対応する方向すなわち縦幅方向に拡張されている。本実施形態では、当該部部分に相当する吸気通路28の上壁面28aを部分的に上方へ凹ませることによって、縦幅方向に拡張された通路部が形成されている。その拡張された通路部を「拡張通路部42」という。拡張通路部42の上壁面(符号、42aを付す)は、それよりも上流側における上壁面28a及びそれよりも下流側における上壁面(本実施形態では吸気ポート20の上壁面が相当する)となだらかに連続している。なお、図1における仮想線28bは、拡張前における上壁面28aを示している。
【0016】
前記吸気流制御弁40は、前記インテークマニホールド26の拡張通路部42に回動可能に設けられたバタフライ弁状の弁体44を有する。図5に示すように、弁体44は、弁軸45と、弁軸45から径方向外方に突出する略L字状をなす2枚の弁板部46,47とを一体に有する。2枚の弁板部46,47は、弁軸45を中心として所定の角度をもって形成されている。図2に示すように、弁軸45の両端部は、拡張通路部42の両側壁部の下端部に回動可能に支持されている。他方の弁板部47に対して一方の弁板部46が下流側(図1において左側)に配置されている。なお、一方の弁板部46を「第1弁板部46」といい、他方の弁板部47を「第2弁板部47」という。
【0017】
前記弁体44は、前記インテークマニホールド26の外側に配置された駆動手段としての電動アクチュエータ(図示省略)によって弁軸45が所定の角度範囲内において正逆方向に回動されることにより、2つの切替位置に切替えられるようになっている(図1及び図3参照)。なお、図示しないが、電動アクチュエータは、エンジンの電子制御ユニットであるECUにより駆動制御される。
【0018】
前記弁体44の一方の切替位置(「第1切替位置」という。)においては、前記第1弁板部46が起立されかつ第2弁板部47が倒伏される(図1及び図2参照)。また、弁体44の他方の切替位置(「第2切替位置」という)においては、第1弁板部46が倒伏されかつ第2弁板部47が起立される(図3及び図4参照)。本実施形態において、各弁板部47,47の起立とは拡張通路部42の下壁面42b上に立ち上がることをいい、その倒伏とは拡張通路部42の下壁面42bに倒れ伏すことをいう。なお、拡張通路部42の下壁面42bには、倒伏時の弁板部46,47を収容する凹部48が形成されている。
【0019】
前記弁体44の第1切替位置(図1及び図2参照)において、第1弁板部46は、前記拡張通路部42の下半部を遮蔽する。このため、拡張通路部42の上半部が通気部(符号、46aを付す)として開口される。したがって、吸気は、第1弁板部46の通気部46aを通過することにより、前記吸気通路28(拡張通路部42を含む)の湾曲径方向外側(上壁面側)に沿って流される(図1中、矢印Y1参照)。これにより、エンジン10の燃焼室18にタンブル流の吸気を流入させることができる。また、タンブル流のなす入射角は、燃焼室18の軸線に対して通常流(後述する)のなす入射角よりも小さい。したがって、大量EGR導入で燃焼が安定し、燃費向上が期待できる。なお、第1弁板部46は本明細書でいう「タンブル流発生用弁板部」に相当する。
【0020】
前記弁体44の第2切替位置(図3及び図4参照)において、第2弁板部47は、前記拡張通路部42を略全面的に遮蔽する外形をもって形成されている。しかし、第2弁板部47の下半部には、四角形状の通気孔47aが形成されている(図5参照)。したがって、吸気は、第2弁板部47の通気孔47aを通過することにより、前記吸気通路28(拡張通路部42を含む)の湾曲径方向内側(下壁面側)に沿って流される(図3中、矢印Y2参照)。これにより、エンジン10の燃焼室18に通常流の吸気を流入させることができる。したがって、高回転時の出力を確保することができる。なお、第2弁板部47は本明細書でいう「通常流発生用弁板部」に相当する。また、通気孔47aは、その軸線が弁体44の第2切替位置において拡張通路部42の軸線と平行又は略平行をなすように形成されている。
【0021】
前記弁体44の第1弁板部46及び第2弁板部47は、第1切替位置における通路断面積と第2切替位置における通路断面積とが同等になるように形成されている。すなわち、第1弁板部46の通気部46aの開口面積と、第2弁板部47の通気孔47aの開口面積とが同等化されている。
【0022】
前記したエンジン10の吸気装置12によると、吸気流制御弁40の弁体44が第1切替位置にあるときは、第1弁板部46が起立することにより、吸気が吸気通路28の湾曲通路部22の湾曲径方向外側に沿って流される(図1中、矢印Y1参照)。これにより、エンジン10の燃焼室18にタンブル流の吸気を流入させることができる。また、吸気流制御弁40の弁体44が第2切替位置にあるときは、第2弁板部47が起立することにより、吸気が吸気通路28の湾曲通路部22の湾曲径方向内側に沿って流される(図3中、矢印Y2参照)。これにより、エンジン10の燃焼室18に通常流の吸気を流入させることができる。また、吸気通路28における吸気流制御弁40の周辺の通路部42を、湾曲通路部22の湾曲径方向に対応する方向に拡張したことにより、弁体44の各切替位置における吸気の圧力損失を低減することができる。また、吸気流制御弁40が回動式の弁体44を備えるため、スライド式の弁体を備える従来例(特許文献1参照)と比べて、構成を簡素化してコストを低減することができる。
【0023】
また、弁体44の第1弁板部46及び第2弁板部47は、第1切替位置における通路断面積と第2切替位置における通路断面積とが同等になるように形成されている。したがって、弁体44が第1切替位置にあるときの空気の圧力損失と、第2切替位置にあるときの空気の圧力損失とを同等化することができる。
【0024】
また、第1弁板部46が第2弁板部47の下流側に配置されている。したがって、弁体44が第1切替位置から第2切替位置に切替わる際に、吸気流によって第1弁板部46が倒伏されやすくなるとともに、第2弁板部47が起立されやすくなる。このため、弁体が第1切替位置から第2切替位置に切替わる際の応答性を向上することができる。
【0025】
[実施形態2]
本発明の実施形態2を説明する。本実施形態は、前記実施形態1に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図6は内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す側断面図、図7は図6のVII−VII線矢視断面図、図8は内燃機関の吸気装置をタンブル状態で示す平断面図、図9は吸気流制御弁の弁体を一部破断して示す斜視図である。
図8に示すように、本実施形態では、前記実施形態1における前記シリンダヘッド15の吸気ポート20が、分岐部20cによって2つの吸気ポート20a,20bに分岐されている。
【0026】
前記弁体44の第1弁板部46は、第1切替位置(図6〜図8参照)において前記拡張通路部42を略全面的に遮蔽する外形をもって形成されている。しかし、第1弁板部46の上半部には、左右一対をなす四角形状の通気孔46bが形成されている(図7〜図9参照)。両通気孔46bは、各吸気ポート20a,20bにそれぞれ対応している(図8参照)。また、第1弁板部46の下流側の面には、両通気孔46bの口縁部の下流側に連続する角筒状の筒状部46cが形成されている。また、通気孔46bは、その軸線が弁体44の第1切替位置において拡張通路部42の軸線と平行又は略平行をなすストレート状に形成されている。
【0027】
本実施形態によると、弁体44の第1切替位置において、第1弁板部46に形成した吸気ポート20a毎に対応する各通気孔46bを吸気が通過することにより、吸気を吸気ポート20a毎に分けて流すことができる(図6及び図8中、矢印Y3参照)。このため、隣り合う吸気ポート20aの間の分岐部20cに対する吸気流の衝突を防止し、その衝突による圧力損失を低減することができる。また、吸気は、第1弁板部46の各通気孔46bを通過することにより、吸気通路28(拡張通路部42を含む)の湾曲径方向外側(上壁面側)に沿って流される。これにより、エンジン10の燃焼室18にタンブル流の吸気を流入させることができる。なお、弁体44の第2切替位置における作用・効果は前記実施形態1と同様である。
【0028】
また、第1弁板部46の下流側の面に、各通気孔46bの口縁部の下流側に連続する筒状部46cが形成されている。これにより、各通気孔46bの軸方向の長さを延長することができる。
【0029】
[実施形態3]
本発明の実施形態3を説明する。本実施形態は、前記実施形態2に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図10は吸気流制御弁の弁体を一部破断して示す斜視図である。
図10に示すように、本実施形態は、前記実施形態2における弁体44の第1弁板部46の通気孔46b(図9参照)に代えて、上流側から下流側に向かって開口面積が次第に小さくなるファンネル状の通気孔46dが形成されたものである。
【0030】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、前記実施形態では、吸気流制御弁40をインテークマニホールド26に配置したが、これに限らず、吸気通路28の湾曲通路部22よりも上流側の通路部であれば、シリンダヘッド15やインテークマニホールド26以外の吸気通路形成部材に吸気流制御弁40を配置してもよい。また、前記実施形態では、吸気通路28の上壁面を部分的に凹ませることによって拡張通路部42を形成したが、吸気通路28の下壁面を部分的に凹ませたり、吸気通路28の上壁面及び下壁面を部分的に凹ませたりすることによって、拡張通路部42を形成してもよい。また、前記実施形態では、弁体44の弁軸45を拡張通路部42の両側壁部の下端部に回動可能に支持し、拡張通路部42の下壁面42bに対して各弁板部46,47を上向きに起立させたが、弁体44の弁軸45を拡張通路部42の両側壁部の上端部に回動可能に支持し、拡張通路部42の上壁面42aに対して各弁板部46,47を下向きに起立させることもできる。この場合、第1弁板部46を第2弁板部とし、第2弁板部47を第1弁板部とすればよい。また、前記実施形態では、弁体44の第2弁板部47の下流側に第1弁板部46を配置したが、弁体44の第2弁板部47の上流側に第1弁板部46を配置してもよい。
【符号の説明】
【0031】
10…エンジン(内燃機関)
12…吸気装置
18…燃焼室
20、20a,20b…吸気ポート
22…湾曲通路部
28…吸気通路
40…吸気流制御弁
42…通路部
44…弁体
46…第1弁板部
46a…通気部
46b…通気孔
46c…筒状部
46d…通気孔
47…第2弁板部
47a…通気孔
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の燃焼室に連通されかつ湾曲した湾曲通路部を有する吸気通路と、
前記吸気通路の湾曲通路部よりも上流側の通路部に配置されかつ吸気流をコントロールする吸気流制御弁と
を備える内燃機関の吸気装置であって、
前記吸気通路における吸気流制御弁の周辺の通路部を、前記湾曲通路部の湾曲径方向に対応する方向に拡張し、
前記吸気流制御弁は、回動により2つの切替位置に切替えられる弁体を備え、
前記弁体は、一方の切替位置において起立しかつ他方の切替位置で倒伏する第1弁板部と、一方の切替位置において倒伏しかつ他方の切替位置で起立する第2弁板部とを有し、
前記弁体の一方の切替位置において起立した前記第1弁板部は、吸気を前記吸気通路の湾曲径方向外側に沿って流すように形成され、
前記弁体の他方の切替位置において起立した前記第2弁板部は、吸気を前記吸気通路の湾曲径方向内側に沿って流すように形成されている
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項2】
請求項1に記載の内燃機関の吸気装置であって、
前記弁体の第1弁板部及び第2弁板部は、前記一方の切替位置における通路断面積と前記他方の切替位置における通路断面積とが同等になるように形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の内燃機関の吸気装置であって、
前記第1弁板部は、前記第2弁板部の下流側に配置されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の吸気装置であって、
前記吸気通路は、前記複数の吸気ポートに吸気を分岐し、
前記弁体の第1弁板部には、前記吸気ポート毎に対応する通気孔が形成されている
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項1】
内燃機関の燃焼室に連通されかつ湾曲した湾曲通路部を有する吸気通路と、
前記吸気通路の湾曲通路部よりも上流側の通路部に配置されかつ吸気流をコントロールする吸気流制御弁と
を備える内燃機関の吸気装置であって、
前記吸気通路における吸気流制御弁の周辺の通路部を、前記湾曲通路部の湾曲径方向に対応する方向に拡張し、
前記吸気流制御弁は、回動により2つの切替位置に切替えられる弁体を備え、
前記弁体は、一方の切替位置において起立しかつ他方の切替位置で倒伏する第1弁板部と、一方の切替位置において倒伏しかつ他方の切替位置で起立する第2弁板部とを有し、
前記弁体の一方の切替位置において起立した前記第1弁板部は、吸気を前記吸気通路の湾曲径方向外側に沿って流すように形成され、
前記弁体の他方の切替位置において起立した前記第2弁板部は、吸気を前記吸気通路の湾曲径方向内側に沿って流すように形成されている
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項2】
請求項1に記載の内燃機関の吸気装置であって、
前記弁体の第1弁板部及び第2弁板部は、前記一方の切替位置における通路断面積と前記他方の切替位置における通路断面積とが同等になるように形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の内燃機関の吸気装置であって、
前記第1弁板部は、前記第2弁板部の下流側に配置されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の吸気装置であって、
前記吸気通路は、前記複数の吸気ポートに吸気を分岐し、
前記弁体の第1弁板部には、前記吸気ポート毎に対応する通気孔が形成されている
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2013−96393(P2013−96393A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−243308(P2011−243308)
【出願日】平成23年11月7日(2011.11.7)
【出願人】(000116574)愛三工業株式会社 (1,018)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年11月7日(2011.11.7)
【出願人】(000116574)愛三工業株式会社 (1,018)
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