JP4485541B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に、吸気制御弁を有する内燃機関の吸気装置に関する。

吸気通路内に配設した吸気制御弁を開閉制御することにより吸気流を制御し、燃焼室内にタンブル（縦渦）やスワール（横渦）などの旋回流を形成する内燃機関の吸気装置が従来から知られている。これらの旋回流は、内燃機関における燃焼効率の向上や成層燃焼の促進に寄与している。

たとえば、実開平７−２５２６４号公報（特許文献１）には、吸気ポートの通路が隔壁により第１と第２通路に区画され、第２通路を全域閉鎖または全域開放する吸気制御弁が設けられたエンジンの吸気装置が記載されている。

また、特開２００３−２０６７６１号公報（特許文献２）には、直列４気筒の内燃機関の各気筒ごとに吸気制御弁が設けられた吸気流量可変給気装置が記載されている。
実開平７−２５２６４号公報 特開２００３−２０６７６１号公報

上記のような吸気装置において、片持ち支持の吸気制御弁の弁軸による支持部（本願明細書では「一端部」と称する。）と弁軸が設けられる側の吸気通路の壁面との隙間を流れる気流が生じることで、旋回流を生じさせるための気流（本願明細書では「主流」と称する。）に影響が及ぶ場合がある。この結果、内燃機関における燃焼効率の向上や成層燃焼の促進が阻害される。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、吸気流れが改善された内燃機関の吸気装置を提供することにある。

本発明に係る内燃機関の吸気装置は、１つの局面では、内燃機関の燃焼室に吸入空気を導入する内燃機関の吸気装置であって、吸入空気を通過させる吸気通路と、内燃機関に取付けられ、吸気通路の一部を構成するインテークマニホールドと、吸気通路の少なくとも一部の通路断面積を縮小可能な吸気制御弁と、吸気制御弁の一端部を回動可能に支持する弁軸と、吸気制御弁とは別の他部品から吸気制御弁の一端部に向かって突出し、該一端部と弁軸が設けられる側の吸気通路の壁面との隙間を縮小する隙間抑制部とを備える。隙間抑制部の先端は、吸気制御弁の一端部に隣接する位置まで延び、かつ、吸気制御弁の可動範囲の全域において、該吸気制御弁の回動を阻害しないように設けられ、可動範囲の各々の位置において、吸気通路と吸気制御弁における吸気通路の反対側の面とによって規定される境界の外側を流れる流れを抑制する。

上記構成によれば、隙間抑制部によって吸気制御弁の一端部と吸気通路の壁面との隙間を縮小することができるので、当該隙間を流れる流れを抑制し、吸気流れを改善して燃焼特性を向上させることができる。

なお、上記他部品は、インテークマニホールドに含まれるものであってもよいし、インテークマニホールドに嵌入され、吸気通路の一部を構成する嵌入部材であってもよい。

上記内燃機関の吸気装置において、好ましくは、隙間抑制部は、吸気通路の延在方向に沿って突出し、該吸気通路の一部を規定する。

上記構成によれば、隙間抑制部が吸気通路の延在方向に沿って突出することで、隙間抑制部を設けることによる吸入空気の流れへの影響を小さくすることができる。結果として、吸気流れを改善して燃焼特性を向上させることができる。

上記内燃機関の吸気装置において、好ましくは、吸気制御弁は、上記一端部の反対側に位置する他端部を有し、隙間抑制部は、他端部よりも一端部に近い位置に形成される。

上記構成によれば、隙間抑制部を吸気制御弁の一端部の近傍に設けることで、隙間抑制部が大きくなることを抑制しながら吸気制御弁の一端部と吸気通路の壁面との隙間を縮小することができる。

上記内燃機関の制御装置において、好ましくは、隙間抑制部は、吸気制御弁の可動範囲の全域において、吸気制御弁の一端部と吸気通路の壁面との隙間を縮小する。

上記構成によれば、吸気制御弁の開閉状態に関わらず、吸気流れを安定して改善することができる。

上記内燃機関の制御装置において、好ましくは、吸気制御弁は、燃焼室内にタンブル流を生じさせる。
本発明に係る内燃機関の吸気装置は、他の局面では、内燃機関の燃焼室に吸入空気を導入する内燃機関の吸気装置であって、吸入空気を通過させる吸気通路と、内燃機関に取付けられ、吸気通路の一部を構成するインテークマニホールドと、吸気通路に対向する第１面と、該第１面の反対側に設けられた第２面とを有し、吸気通路の少なくとも一部の通路断面積を縮小可能な吸気制御弁と、吸気制御弁の一端部を回動可能に支持する弁軸と、吸気通路に沿って延在し、該吸気通路における吸気制御弁の上流側に位置する部分を規定する隙間抑制部とを備える。隙間抑制部の先端は、吸気制御弁の一端部に隣接する位置まで延び、かつ、吸気制御弁の可動範囲の全域において、該吸気制御弁の回動を阻害しないように設けられ、可動範囲の各々の位置において、吸気通路と吸気制御弁の第２面とによって規定される境界の外側を流れる流れを抑制する。

本発明によれば、内燃機関の吸気流れを改善し、燃焼特性を向上させることができる。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

本願明細書において「内燃機関」は、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。また、内燃機関に設けられるインジェクタは、吸気通路に燃料を噴射するインジェクタであってもよいし、筒内に燃料を噴射するインジェクタであってもよい。さらには、それらの双方のインジェクタが設けられてもよい。

図１は、本発明の１つの実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を示す全体構成図である。図１を参照して、シリンダブロック１０に円筒状のシリンダ２０が形成され、その頂部を覆うシリンダヘッド３０にペントルーフ型の燃焼室４０が設けられている。燃焼室４０の２つの傾斜面にそれぞれ接続されるように、吸気通路５０および排気通路６０が形成されている。吸気通路５０の先端は吸気バルブ７０により開閉され、排気通路６０の先端は排気バルブ８０により開閉される。吸気通路５０は、先端部が二股上に分岐しており、各気筒に一対設けられた吸気バルブ７０がそれぞれの先端を開閉している。同様に、排気バルブ８０も各気筒に一対設けられている。そして、これら４つのバルブに囲まれた燃焼室４０の中心部に、プラグ９０が配置されている。なお、シリンダ２０内にはピストン９５が配置されている。図１の例では、ピストン９５の頂面は平坦な形状を有しているが、該頂面は、成層燃焼等に適した所望の形状に適宜構成される。

本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置について、図１に加えて、図２，図３を参照しながら詳述する。なお、図２は、本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置におけるインテークマニホールド１００および吸気制御弁２００を示す図であり、図３は、吸気制御弁２００の周辺を拡大して示した図である。

図１〜図３に示すように、シリンダヘッド３０には、インテークマニホールド１００が接続され、インテークマニホールド１００内には、「嵌入部材」としてのカートリッジ５００が嵌入されている。インテークマニホールド１００、カートリッジ５００およびシリンダヘッド３０内に形成される吸気通路５０には、矢印ＤＲ１方向に吸入空気が流れる。吸気制御弁２００は、吸気通路５０の通路断面積を調整する。これにより、シリンダ２０内に矢印ＤＲ２方向のタンブル流が形成される。カートリッジ５００には、吸気制御弁２００および弁軸３００が組付けられている。弁軸３００は、吸気制御弁２００の一端部（根元部）２１０を回動可能に支持する。これにより、吸気制御弁２００が矢印ＤＲ３方向に回動可能となり、吸気制御弁２００により吸気通路５０の通路断面積を調整することが可能になる。

図１〜図３中の破線は、吸気通路５０を閉じた状態の吸気制御弁２００を示す。吸気制御弁２００によって吸気通路５０を閉じた状態では、吸気制御弁２００の他端部（先端部）２２０と吸気通路５０の壁面との隙間を通過する主流（図３中の矢印Ｆ１に対応。）により、燃焼室４０内に旋回流（タンブル流）が形成される。これにより、たとえば、燃料と空気との混合や火炎の伝播を促進して燃焼効率を向上させることができる。

上記のように、吸気制御弁２００により旋回流を形成する際に、吸気制御弁２００の一端部２１０と吸気通路５０の壁面との隙間を流れる気流（図３中の矢印Ｆ２に対応。）が強いと、その流れが主流（Ｆ１）を乱すことにより吸入空気（混合気）の均質化が阻害される。この結果、内燃機関の燃焼特性の向上が阻害される。

本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置は、インテークマニホールド１００から吸気制御弁２００の一端部２１０に向かって突出し、一端部２１０と吸気通路５０の壁面との隙間を縮小するガイドリブ４００が設けられている。このガイドリブ４００によって、吸気制御弁２００の一端部２１０と吸気通路５０の壁面との隙間を縮小することができるので、当該隙間を流れる流れ（Ｆ２）を抑制することができる。この結果、内燃機関の燃焼特性を向上させることができる。

ガイドリブ４００は、吸気通路５０の延在方向（矢印ＤＲ１方向）に沿って突出し、吸気通路５０の一部を規定している。このようにすることで、ガイドリブ４００を設けることによる吸入空気の流れへの影響を小さくすることができる。

また、ガイドリブ４００は、吸気制御弁２００の他端部２２０よりも一端部２１０に近い位置に形成されている。このようにすることで、ガイドリブ４００が大きくなることを抑制しながら吸気制御弁２００の一端部２１０と吸気通路５０の壁面との隙間を縮小することができる。

ガイドリブ４００は、吸気制御弁２００が全閉状態であるか全開状態であるかに関わらず、上記の隙間を縮小している。すなわち、ガイドリブ４００は、吸気制御弁２００の可動範囲の全域において、吸気制御弁２００の一端部２１０と吸気通路５０の壁面との隙間を縮小する。また、ガイドリブ４００は、吸気制御弁２００の回動を阻害しないように形成されている。

ガイドリブ４００は、インテークマニホールド１００に形成された吸気通路５０の壁面の延長線上に形成される。また、ガイドリブ４００は、インテークマニホールド１００を構成する部材と一体成形されている。このようにすることで、ガイドリブ４００を低コストで形成することができる。

上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置は、内燃機関の燃焼室４０に導入される吸入空気が通過する吸気通路５０と、シリンダヘッド３０に取付けられ、吸気通路５０の一部を構成するインテークマニホールド１００と、吸気通路５０の少なくとも一部の通路断面積を縮小可能な吸気制御弁２００と、吸気制御弁２００の一端部２１０を回動可能に支持する弁軸３００と、「他部品」としてのインテークマニホールド１００から吸気制御弁２００の一端部２１０に向かって突出し、一端部２１０と弁軸３００が設けられる側の吸気通路５０の壁面との隙間を縮小する「隙間抑制部」としてのガイドリブ４００とを備える。

なお、本実施の形態では、インテークマニホールド１００の一部としてガイドリブ４００を形成する例について説明したが、「隙間抑制部」としてのガイドリブ４００は、カートリッジ５００の一部として構成されてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の１つの実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を示す全体構成図である。 図１に示される内燃機関の吸気装置におけるインテークマニホールドおよび吸気制御弁を示す図である。 図１に示される内燃機関の吸気装置における吸気制御弁の周辺を拡大して示した図である。

符号の説明

１０ シリンダブロック、２０ シリンダ、３０ シリンダヘッド、４０ 燃焼室、５０ 吸気通路、６０ 排気通路、７０ 吸気バルブ、８０ 排気バルブ、９０ プラグ、９５ ピストン、１００ インテークマニホールド、２００ 吸気制御弁、２１０ 一端部、２２０ 他端部、３００ 弁軸、４００ ガイドリブ、５００ カートリッジ。

Claims (8)

1. 内燃機関の燃焼室に吸入空気を導入する内燃機関の吸気装置であって、
   前記吸入空気を通過させる吸気通路と、
   前記内燃機関に取付けられ、前記吸気通路の一部を構成するインテークマニホールドと、
   前記吸気通路の少なくとも一部の通路断面積を縮小可能な吸気制御弁と、
   前記吸気制御弁の一端部を回動可能に支持する弁軸と、
   前記吸気制御弁とは別の他部品から前記吸気制御弁の前記一端部に向かって突出し、該一端部と前記弁軸が設けられる側の前記吸気通路の壁面との隙間を縮小する隙間抑制部とを備え、
   前記隙間抑制部の先端は、前記吸気制御弁の前記一端部に隣接する位置まで延び、かつ、前記吸気制御弁の可動範囲の全域において、該吸気制御弁の回動を阻害しないように設けられ、前記可動範囲の各々の位置において、前記吸気通路と前記吸気制御弁における前記吸気通路の反対側の面とによって規定される境界の外側を流れる流れを抑制する、内燃機関の吸気装置。
2. 前記他部品は、前記インテークマニホールドに含まれる、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記インテークマニホールドに嵌入され、前記吸気通路の一部を構成する嵌入部材をさらに備え、
   前記他部品は、前記嵌入部材である、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記隙間抑制部は、前記吸気通路の延在方向に沿って突出し、該吸気通路の一部を規定する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記吸気制御弁は、前記一端部の反対側に位置する他端部を有し、
   前記隙間抑制部は、前記他端部よりも前記一端部に近い位置に形成される、請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
6. 前記隙間抑制部は、前記吸気制御弁の可動範囲の全域において、前記吸気制御弁の一端
   部と前記吸気通路の壁面との隙間を縮小する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
7. 前記吸気制御弁は、前記燃焼室内にタンブル流を生じさせる、請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
8. 内燃機関の燃焼室に吸入空気を導入する内燃機関の吸気装置であって、
   前記吸入空気を通過させる吸気通路と、
   前記内燃機関に取付けられ、前記吸気通路の一部を構成するインテークマニホールドと、
   前記吸気通路に対向する第１面と、該第１面の反対側に設けられた第２面とを有し、前記吸気通路の少なくとも一部の通路断面積を縮小可能な吸気制御弁と、
   前記吸気制御弁の一端部を回動可能に支持する弁軸と、
   前記吸気通路に沿って延在し、該吸気通路における前記吸気制御弁の上流側に位置する部分を規定する隙間抑制部とを備え、
   前記隙間抑制部の先端は、前記吸気制御弁の前記一端部に隣接する位置まで延び、かつ、前記吸気制御弁の可動範囲の全域において、該吸気制御弁の回動を阻害しないように設けられ、前記可動範囲の各々の位置において、前記吸気通路と前記吸気制御弁の第２面とによって規定される境界の外側を流れる流れを抑制する、内燃機関の吸気装置。

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