JP2003269178A

JP2003269178A - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JP2003269178A
Application number: JP2002070638A
Authority: JP
Inventors: Sunao Murase; 直村瀬; Hiroki Ichinose; 宏樹一瀬; Yuichi Kato; 雄一加藤; Kazuhiro Wakao; 和弘若尾; Masahiro Ozawa; 正弘小澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】タンブル流を生じさせる吸気流制御バルブを
備える吸気装置において、吸気流制御バルブの下流側近
傍における燃料の液溜まりを防止する。【解決手段】吸気管２には、吸気流制御バルブ４が設
けられており、吸気流制御バルブ４の上方両端部には隔
壁４Ｂ，４Ｂが設けられている。隔壁４Ｂ，４Ｂの間に
は吸気流制御バルブ４が閉じているときに、空気が主に
通過する開口部４Ａが形成されている。吸気管２内にお
ける吸気流制御バルブ４の下流側には、ウィック８が設
けられている。このウィック８によって、吸気流制御バ
ルブ４の下流側の近傍に液溜まりした燃料Ｆを上方に移
動させることにより、液溜まりを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気管に配置され
た吸気流制御バルブを備え、吸気流制御バルブを開閉制
御することによって燃焼室内に形成される気流を制御す
る内燃機関の吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸気管内に配置され吸気流制御バ
ルブを備え、この吸気流制御バルブを開閉制御すること
によって燃焼室へ導入する気流を制御する内燃機関の吸
気装置が知られている。このような内燃機関の吸気装置
においては、燃料の燃焼効率を向上させるために、燃焼
室に供給される空気にスワールやタンブルなどの渦流を
生じさせるものがある。従来、燃焼室に供給する空気に
渦流を生じさせるために、吸気流制御バルブの一部を切
り欠いた吸気装置があり、その例として、特開平１０−
２７４０４６号公報に開示されたものがある。この吸気
装置は、吸気流動制御弁（吸気流制御バルブ）の一部に
第１の開口部を設けることにより、燃焼室に供給される
空気にスワール流を生じさせ、燃料の燃焼効率を向上さ
せるというものである。また、吸気流動制御弁に第１開
口部よりも小さな第２開口部を設け、下流ポート部に対
して補助的な吸気流を生成させている。この補助的な吸
気流により、吸気流動制御弁の裏側に生成する渦の成長
を抑制し、吸気ポート内に燃料の付着量を少なくしよう
というものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の公
報に開示された吸気装置は、スワール流を生じさせる吸
気流動制御バルブに設けられるものであり、タンブル流
を生じさせるものに用いるものではなかった。タンブル
流を生じさせる吸気装置には、吸気流制御バルブの上方
に開口部が形成されているものがあるが、この場合、吸
気流制御バルブの近傍に燃料の液溜まりが生じることが
ある。この液溜まりした燃料が傾斜などの要因によって
一気に燃焼室に流れ込むと、不完全燃焼を起こすという
不具合が生じる問題があった。

【０００４】そこで、本発明の課題は、内燃機関の燃焼
室に供給する吸気流にタンブル流を生じさせる吸気流制
御バルブを備える吸気装置において、吸気流制御バルブ
の下流側近傍における燃料の液溜まりを防止することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明に係る内燃機関の吸気装置は、吸気管に配置された吸
気流制御バルブを備え、前記吸気流制御バルブを開閉制
御することによって燃焼室へ導入する気流を制御する内
燃機関の吸気装置であって、前記吸気流制御バルブの上
部に開口部が形成されており、前記吸気管における前記
吸気流制御バルブが設けられた位置の下流側に、吸気管
の下方位置から上方位置に延在するウィックが配設され
ているものである。

【０００６】本発明においては、吸気流制御バルブが閉
じているときには、開口部から空気が流入する。この開
口部は吸気流制御バルブの上方に形成されているので、
吸気流制御バルブが閉じているときに内燃機関における
燃焼室に流入する気流はタンブル流が強く生じる。この
とき、タンブル流が生じるとともに、吸気流制御バルブ
の下流側では空気の巻き戻しが起こり、この空気に伴っ
て燃料が巻き戻されて液溜まりとなってしまうことがあ
る。ここで、本発明においては、吸気管における吸気流
制御バルブの下流側に、上方位置から下方位置に延在す
るウィックが形成されている。このウィックは、毛細管
構造を有しており、液溜まりした燃料などの液体を上方
に移動させることができる。このウィックを用いて毛細
管現象によって液体を上方に移動させると、上方には、
吸気流制御バルブに形成された開口部を通過する空気が
流れている。ウィックによって上方に移動させられた液
体は、開口部を通過した空気に乗って燃料室の方向に搬
送されるので、吸気管における吸気流制御バルブの下流
側における液溜まりを防止することができる。

【０００７】ここで、ウィックが、開口部に対応する位
置まで延在しているのが好適である。ウィックが、開口
部に対応する位置まで延在していることにより、より好
適に開口部近傍まで液体を移動させることができるの
で、その分、吸気流制御バルブの下流側に溜まった液体
を効率的に排出することができ、より好適に液溜まりを
防止することができる。

【０００８】また、ウィックが、吸気管から吸気流制御
バルブの下流側の表面に渡って形成されている態様とす
ることができる。このように、ウィックが吸気流制御バ
ルブに設けられていることにより、液溜まりした液体を
吸気流制御バルブの開口部により近い位置まで移動させ
ることができる。

【０００９】さらに、ウィックが、網材である態様とす
ることができ、あるいはウィックが、吸気管の内部に形
成された溝、または吸気管の内部、および吸気流制御バ
ルブの下流側の表面に刻設された溝部である態様とする
ことができる。このように、ウィックを毛細管現象によ
り液体を移動させるためのウィックは、網材または溝部
によって構成することができる。

【００１０】また、上記課題を解決した本発明に係る内
燃機関の吸気装置は、吸気管に配置された吸気流制御バ
ルブを備え、吸気流制御バルブを開閉制御することによ
って燃焼室へ導入する気流を制御する内燃機関の吸気装
置であって、吸気流制御バルブの上部に開口部が形成さ
れており、吸気管における吸気流制御バルブが設けられ
た位置の下流側に、吸気管の下部と上部をつなぐ連通路
が形成され、連通路は、吸気管に溜まった液体を導入す
る下方導入口と、吸気管に導入された液体を排出する上
方排出口を備えているものである。

【００１１】このように、吸気流制御バルブの下流側
に、吸気管の下部と上部をつなぐ連通路が形成されてい
ることにより、吸気管２内における吸気流制御バルブの
下流側において、下方に溜まった液体である燃料が上方
に移動できるようになる。ここで、連通路には液体を排
出することができる上方排出口が形成されており、上方
排出口の近傍には、吸気流制御バルブにおける開口部を
通過した空気が流れる。この空気の流れによって上方排
出口の近傍には負圧が生じる。この負圧によって、吸気
管の下部に滞留する液体が連通路を介して上方排出口側
に吸引する吸引力が生じる。この吸引力によって吸気管
の下方に溜まった燃料を上方排出口側に移動させること
ができるので、吸気管に溜まった液体を排出することが
できる。こうして、吸気流制御バルブの下流側における
液溜まりを防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一要
素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略
する。

【００１３】図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関
の吸気装置を示す概略側断面図である。

【００１４】図１に示すように、内燃機関であるガソリ
ン多気筒エンジン（以下「エンジン」という）１には、
吸気管２および排気管３が接続されており、吸気管２に
は吸気流制御バルブ４が設けられている。吸気管２は、
エンジン１に接続される吸気ポート２１と、図示しない
サージタンクに接続された吸気流路２２を備えている。
吸気ポート２１は、エンジン１におけるシリンダヘッド
１１に形成されており、吸気流路２２は、シリンダヘッ
ド１１に接続されるインテークマニホールド５に形成さ
れている。また、吸気ポート２１には、電磁駆動式のイ
ンジェクタ（燃料噴射装置）５が設けられており、イン
ジェクタ６には、図示しない燃料タンクから燃料Ｆが供
給され、インジェクタ６は供給された燃料Ｆを吸気ポー
ト２１に向けて噴出する。

【００１５】また、エンジン１におけるシリンダ１２に
は、図１の上下方向に往復動するピストン１３が設けら
れている。ピストン１３の上方には、シリンダ１２とシ
リンダヘッド１１によって区画された燃焼室１４が形成
されている。この燃焼室１４の上部には、図示しない点
火プラグが配置されるとともに、燃焼室１４は、開閉可
能な吸気バルブ１５と排気バルブ１６を介してそれぞれ
吸気管２と排気管３に接続されている。

【００１６】吸気流制御バルブ４は、吸気管２における
インテークマニホールド５に形成された吸気流路２２に
設けられている。この吸気流制御バルブ４には、図２に
示すように、シャフト７が取り付けられており、シャフ
ト７を中心として回動可能となっている。このシャフト
７は、吸気流路２２における空気の流路に直交する方向
に延在して設けられており、このため、吸気流制御バル
ブ４は、吸気流路２２における空気が流れる方向に直交
する軸回りに回動し、図２に実線で示す状態のときに、
閉となり、破線で示す状態のときに開となる。

【００１７】また、吸気流制御バルブ４の正面形状は、
図３に示すように、四隅に四半円形状のコーナ部を有す
る長円形をなし、その上方中央部が切り欠かれて開口部
４Ａが形成されている。この開口部４Ａの両端部に隔壁
４Ｂ，４Ｂが設けられており、隔壁４Ｂ，４Ｂの間に開
口部４Ａが形成された状態となっている。

【００１８】また、図１に示す吸気流路２２のうち、吸
気流制御バルブ４が設けられている位置の断面形状は、
吸気流制御バルブ４の正面形状に隔壁４Ｂ，４Ｂの上端
部をつないで形成される、略四半円形のコーナ部を有す
る形状をなしている。したがって、吸気流制御バルブ４
が閉じている状態のときには、図示しないサージタンク
から供給される空気は、開口部４Ａを通じて吸気ポート
２１に供給され、さらに吸気バルブ１５を介して燃焼室
１４に導入される。燃焼室１４に導入される空気のほと
んどは吸気流制御バルブ４の開口部４Ａを通過している
ので、燃焼室１４に導入される気流は、図１に示すよう
なタンブル流Ｔが強く生じることになる。

【００１９】さらに、吸気管２における吸気流制御バル
ブ４の下流側には、網材からなるウィック８が下方位置
から上方位置に向けて延在する状態で配設されている。
ウィック８は、毛細管構造をもった網目状の素材であ
り、図４に示すように、吸気管２の内側面の全周にわた
って取り付けられている。したがって、吸気管２の内部
に取り付けられたウィック８のうち、上方に位置する部
分は、吸気流制御バルブ４の開口部４Ａに対応する位置
にまで延在して配置されている。

【００２０】以上の構成を有する本実施形態に係るエン
ジンの吸気装置の作用について説明する。

【００２１】エンジン１が温まっている通常時や、吸入
空気量が少ない場合など、タンブルを生じさせることが
要求されないときには、吸気流制御バルブ４を開いて、
燃焼室１４に対してタンブル流Ｔを生じさせないように
して空気を導入する。一方、エンジン１が冷えており、
吸入空気量が多い場合などには、吸気流制御バルブ４を
閉じて燃焼室１４にタンブル流Ｔを生じさせる気流を供
給する。ここで、吸気流制御バルブ４を閉じると、吸気
ポート２１内で空気が巻き戻され、巻き戻し空気ＡＢが
生じる。このような巻き戻し空気ＡＢが生じることによ
り、インジェクタ６から噴射された液体の燃料Ｆが吸気
流制御バルブ４の方向に空気とともに巻き戻される。こ
の燃料Ｆが吸気流制御バルブ４の近傍に溜まって液溜ま
りＦＣとなると、たとえばエンジン１が傾いたときなど
に燃焼室１４に燃料Ｆが一気に流れ込んでしまうと、燃
焼不良の不具合が生じる。

【００２２】この点、本実施形態に係る吸気装置におい
ては、吸気管２の内部における吸気流制御バルブ４の下
流側位置にはウィック８が配設されている。したがっ
て、吸気流制御バルブ４の下流側位置に溜まっている燃
料Ｆの位置には、ウィック８が設けられている。ウィッ
ク８は、毛細管構造を有しており、下方に溜まった液体
である燃料Ｆを、毛細管現象によって上方に移動させ
る。したがって、燃料Ｆは、図４に示すように、ウィッ
ク８が取り付けられた吸気管２の内部に沿って上方に移
動する。また、ウィック８の上方部位は、開口部４Ａに
対応する位置に配置されている。このため、ウィック８
によって上方に移動させられた燃料Ｆは、開口部４Ａに
案内され、開口部４Ａを通過する空気に曝されることに
なる。燃料Ｆがウィック８の上方位置において開口部４
Ａを通過する空気に曝されることにより、この空気の流
れによって燃料Ｆを吸気管２の下流側に吹き飛ばすとと
もに、その蒸発が促進される。こうして吸気流制御バル
ブ４の下流側において溜まった燃料Ｆを取り除くことが
できる。したがって、燃料Ｆの液溜まりが解消されるの
で、液溜まりした燃料Ｆが燃焼室１４に一気に流入する
ことによる不完全燃焼などの不具合を防止することがで
きる。

【００２３】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る内燃機
関の吸気装置を示す概略側断面図である。

【００２４】図５に示すように、本実施形態に係る吸気
装置を備えるエンジン３０においては、上記第１の実施
形態と比較して、ウィック８に代えて、ウィック３１が
設けられている点において異なる。ウィック３１は、吸
気管２の内部における吸気流制御バルブ４の下流側の下
方位置から、吸気流制御バルブ４の下流側の表面にわた
って形成されている。吸気流制御バルブ４の下流側の表
面において、ウィック３１は、開口部４Ａの下端縁にま
でわたって設けられている。本実施形態で用いられるウ
ィック３１は、上記第１の実施形態と同様に、毛細管構
造をもった網目状の素材からなっている。

【００２５】本実施形態に係る吸気装置では、ウィック
３１が、吸気管２のみならず、吸気流制御バルブ４の下
流側の表面にまで形成されている。このため、ウィック
３１によって上方に移動させられる燃料Ｆは、開口部４
Ａの位置にまで案内される。こうして、ウィック３１に
よって移動させられる燃料Ｆは、開口部４Ａの下端縁か
ら開口部４Ａに曝されることになる。したがって、より
好適に燃料Ｆを下流側に吹き飛ばし、その蒸発を促進す
ることができる。

【００２６】続いて、第３の実施形態について説明す
る。

【００２７】図６は、本発明の第３の実施形態に係る内
燃機関の吸気装置の概略側断面図である。

【００２８】図６に示すように、本実施形態に係る吸気
装置を備えるエンジン４０は、吸気管２における吸気流
制御バルブ４の下流側に、吸気管２の下部と上部をつな
ぐ連通路４１が設けられている。連通路４１の下方端部
には、燃料Ｆが導入される下方導入口４２が形成され、
連通路４１の上方端部には、燃料Ｆが排出される上方排
出口４３が形成されている。下方導入口４２は、吸気流
制御バルブ４の下流側であって、吸気流制御バルブ４の
近傍位置に形成されており、吸気流制御バルブ４の下流
側の近傍位置において液溜まりＦＣを形成する燃料Ｆを
導入することができるようになっている。また、上方排
出口４３は、吸気流制御バルブ４の下流側であって、吸
気流制御バルブ４に形成された開口部４Ａの近傍位置に
形成されている。そして、下方導入口４２から流入した
燃料Ｆを排出することができるようになっている。

【００２９】本実施形態に係る吸気装置においては、上
記の各実施形態と同様に、吸気流制御バルブ４の上方に
形成された開口部４Ａから空気が導入されることによ
り、吸気流制御バルブ４の下流側の近傍位置に液溜まり
ＦＣが生じる。ここで、本実施形態に係る吸気装置で
は、吸気流制御バルブ４の下流側に吸気管２の上部と下
部をつなぐ連通路４１が形成されている。そして、連通
路４１の上方端部に形成された上方排出口４３の位置に
は、開口部４Ａを通過する空気の流れによって負圧が生
じている。この負圧が、連通路４１に作用し、下方導入
口４２を介して吸気管２における吸気流制御バルブ４の
下流側の液溜まりＦＣを形成する燃料Ｆを吸引する。吸
引された燃料Ｆは、下方導入口４２から導入され、連通
路４１を介して上方排出口４３から排出される。上方排
出口４３から排出された燃料Ｆは、開口部４Ａに案内さ
れ、開口部４Ａを通過する空気に曝されて、下流方向に
吹き飛ばされるとともに蒸発を促進される。このように
して、液溜まりＦＣを形成する燃料Ｆを好適に排除する
ことができ、もって液溜まりした燃料Ｆが燃焼室１４に
一気に流入することにより不完全燃焼などの不具合を防
止することができる。

【００３０】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるもので
はない。たとえば、上記第１の実施形態および第２の実
施形態においては、吸気管や吸気流制御バルブに特別な
加工を必要としないように、ウィックとして網材を用い
ているが、これに代えて、吸気管または吸気流制御バル
ブの下流側の表面に毛細管構造を有する溝部を形成し、
これをウィックとすることができる。このように、ウィ
ックとして毛細管構造を有する溝部を形成することによ
り、吸気装置を組み立てる際にウィックを吸気管に別途
取り付ける作業を必要としなくなるので、組み立て工程
を簡略化することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、内燃機
関の燃焼室に供給する吸気流にタンブル流を生じさせる
吸気流制御バルブを備える吸気装置において、吸気流制
御バルブの下流側近傍における燃料の液溜まりを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の吸気
装置を示す概略側断面図である。

【図２】吸気流路における吸気流制御バルブが設けられ
た位置の拡大側断面図である。

【図３】吸気流制御バルブの正面図である。

【図４】吸気管の内部を上流側から見た斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る内燃機関の吸気
装置を示す概略側断面図である。

【図６】本発明の第３の実施形態に係る内燃機関の吸気
装置を示す概略側断面図である。

【符号の説明】

１，３０，４０…エンジン、２…吸気管、３…排気管、
４…吸気流制御バルブ、４Ａ…開口部、４Ｂ…隔壁、５
…インテークマニホールド、６…インジェクタ、７…シ
ャフト、８，３１…ウィック、１１…シリンダヘッド、
１２…シリンダ、１３…ピストン、１４…燃焼室、１５
…吸気バルブ、１６…排気バルブ、２１…吸気ポート、
２２…吸気流路、４１…連通路、４２…下方導入口、４
３…上方排出口、ＡＢ…空気、Ｆ…燃料、Ｔ…タンブル
流。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤雄一愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者若尾和弘愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者小澤正弘愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気管に配置された吸気流制御バルブを
備え、前記吸気流制御バルブを開閉制御することによっ
て燃焼室へ導入する気流を制御する内燃機関の吸気装置
であって、前記吸気流制御バルブの上部に開口部が形成されてお
り、前記吸気管における前記吸気流制御バルブが設けられた
位置の下流側に、前記吸気管の下方位置から上方位置に
延在するウィックが配設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】前記ウィックが、前記開口部に対応する
位置まで延在している請求項１に記載の内燃機関の吸気
装置。
【請求項３】前記ウィックが、前記吸気管から前記吸
気流制御バルブの下流側の表面に渡って形成されている
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】前記ウィックが、網材である請求項１か
ら請求項３のうちのいずれか１項に記載の内燃機関の吸
気装置。
【請求項５】前記ウィックが、前記吸気管の内面に刻
設された溝部である請求項１または請求項２に記載の内
燃機関の吸気装置。
【請求項６】前記ウィックが、前記吸気管の内面、お
よび前記吸気流制御バルブの下流側の表面に刻設された
溝部である請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項７】吸気管に配置された吸気流制御バルブを
備え、前記吸気流制御バルブを開閉制御することによっ
て燃焼室へ導入する気流を制御する内燃機関の吸気装置
であって、前記吸気流制御バルブの上部に開口部が形成されてお
り、前記吸気管における前記吸気流制御バルブが設けられた
位置の下流側に、前記吸気管の下部と上部をつなぐ連通
路が形成され、前記連通路は、前記吸気管に溜まった液
体を導入する下方導入口と、前記吸気管に導入された液
体を排出する上方排出口を備えていることを特徴とする
内燃機関の吸気装置。