JP2004044459A

JP2004044459A - Intake device of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004044459A
Application number: JP2002201808A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nakase; 中瀬　善博; Yukinobu Anezaki; 姉崎　幸信; Kenji Kanehara; 金原　賢治; Hiroki Ichinose; 一瀬　宏樹; Yuichi Kato; 加藤　雄一; Masahiro Ozawa; 小澤　正弘
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP4357157B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intake device of an internal combustion engine which can generate a tumble stream in response to an engine operating condition by preventing a liquid reservoir of a fuel near a downstream side of an intake flow control valve. <P>SOLUTION: The intake control valve 4 is provided at an intake tube 2, and a main opening 4A for passing air is formed at an upper part of the valve 4. A sub-opening 4B having an opening area smaller than that of the opening 4A is formed at a lower end central part of the valve 4. When the vale 4 is closed, the tumble stream can be generated by the air flowing from the opening 4A. The fuel included in the air rewound by an intake channel 22 can be pushed back to the downstream side by the air flowing through the sub-opening 4B. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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た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ている。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。そのため、余分に燃料を噴射しなければならないという問題があった。それとともに、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、図１７に示すように、空燃比がずれてしまい、燃料が不完全燃焼を起こして排気エミッションを低下させるという問題もあった。
【０００４】
また、エンジンの運転状態に応じて、適正な渦流を供給するにあたり、バルブの開度を調整することで、渦流の大きさを調整している。ところが、調整の対象はスワール流であるので、タンブル流に対する調整を行うことができないものであった。
【０００５】
さらに、上記公報に開示された吸気装置では、吸気流動制御弁の回動軸（弁軸）が吸気流路を横切って形成されている。このため、吸気流動制御弁を全開にしたときでも、吸気流路には回動軸があるので、この回動軸が圧力損失の原因となり、空気流入量が減少して機関出力を低下させるという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、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とともに、エンジンの運転状態に応じた渦流（タンブル流）を発生させることができ、さらには、吸気流路における圧力損失を低減した内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【０００７】
【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、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端部に、空気を通過させる主開口部が形成されているとともに、吸気流制御バルブの下端部に、主開口部の開口面積よりも開口面積が小さい副開口部が形成されているものである。
【０００８】
本発明に係る内燃機関の吸気装置においては、吸気流制御バルブの上端部に主開口部が形成されており、下端部に副開口部が形成されている。この主開口部を通過して吸気流が生成されることから、吸気装置の下流側に設けられたエンジンのシリンダ室にタンブル流を生成することができる。また、吸気流制御バルブの下流側近傍に燃料が巻き戻されたとしても、副開口部から供給される少量の空気によって、タンブル流を大きく乱すことなく巻き戻された燃料を下流側に押し戻すことができる。こうして、液溜まりを好適に防止し、大量の燃料が燃焼室に一気に流れ込むことによる燃料の不完全燃焼を防止することができる。
【０００９】
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端部に、空気を通過させる開口部が形成されており、開口部の開口面積を調整する開口面積調整手段が設けられているものである。
【００１０】
このように、吸気流制御バルブの上端部に開口部が形成されていることにより、エンジンの燃焼室にタンブル流を供給することができる。また、この開口部の開口面積を調整する開口面積調整手段を有することにより、タンブル流の大きさをエンジンの要求量に応じて適宜調整することができる。
【００１１】
ここで、吸気流制御バルブは、吸気管の吸気流路の断面積よりも小さく、回動軸周りに回動することによって開閉を行うものであり、開口部は、吸気流制御バルブの上部と吸気流路の間に形成された間隙であり、開口面積調整手段は、回動軸を回動させる回動駆動手段である態様とすることができる。
【００１２】
このような吸気流制御バルブおよび開口面積調整手段を有することにより、タンブル流の大きさを適宜調整することができる。
【００１３】
このとき、吸気流制御バルブの下端部に、開口部の開口面積よりも開口面積が小さい副開口部が形成されている態様とするのが好適である。
【００１４】
このような副開口部が形成されていることにより、開口部を通ることによって生じるタンブル流を乱すことなく、吸気流制御バルブの下流側に巻き戻された燃料を押し戻すことができる。こうして、吸気流制御バルブの下流側近傍における液溜まりを好適に防止し、大量の燃料が燃焼室に一気に流れ込むことによる燃料の不完全燃焼を防止することができる。
【００１５】
また、回動軸は、吸気流制御バルブにおける上下方向中央位置よりも低い位置に設けられている態様とするのが好適である。
【００１６】
このように、回動軸が吸気流制御バルブの上下方向中央位置よりも低い位置に設けられていることにより、上部の開口部の広さを大きく変えたときでも、副開口部の大きさはあまり変わらないようにすることができる。したがって、開口部の開口面積の比率を大きく変えた場合であっても、巻き戻された燃料を好適に押し戻すことができる。
【００１７】
さらに、回動軸は、吸気流路から外れた位置に設けられている態様とするのが好適である。
【００１８】
回動軸が吸気流路から外れた位置に設けられていることにより、吸気流制御バルブを全開にしたときに、回動軸が吸気流路を遮ることがない。したがって、回動軸の存在に伴う圧力損失をなくすことができる。
【００１９】
また、吸気流制御バルブは、吸気管の吸気流路を上下方向に移動するカーテン状をなし、開口部は、吸気流制御バルブ上端部と吸気管の間に形成された間隙であり、吸気管の内面に吸気流制御バルブを案内するガイド溝が形成され、開口面積調整手段は、吸気流制御バルブをガイド溝に沿って移動させる移動手段である態様とすることができる。
【００２０】
このように、吸気流路を上下方向に移動するカーテン状をなす吸気流制御バルブおよび吸気流制御バルブをガイド溝に沿って移動させる移動手段を有することにより、タンブル流の大きさを適宜調整することができる。
【００２１】
ガイド溝の上方端部が、吸気流路の流路方向に延在している態様とすることができる。
【００２２】
このように、ガイド溝の上方端部が吸気流路の流れ方向に延在していることにより、吸気流の吹き出し位置を調整することができる。
【００２３】
また、吸気流制御バルブの先端部の一側部が、他側部よりも突出した形状をなす態様とするのが好適である。
【００２４】
このように、吸気流制御バルブの一側部が他側部よりも突出した形状をなすことにより、スワール流をも生成することができる。
【００２５】
また、開放時における吸気流制御バルブが、吸気流路から外れた位置に収容される態様とするのが好適である。
【００２６】
このように、開放時における吸気流制御バルブが吸気流路から外れた位置に収容されることにより、開放時における吸気流路の圧力損失を少なくすることができる。
【００２７】
【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。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の概要を示す斜視図、図２はその側断面図である。
【００２９】
図１および図２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内に形成されている。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）６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が供給され、インジェクタ６は供給された燃料を吸気ポート２１に向けて噴出する。
【００３０】
また、エンジン１におけるシリンダ１２には、図２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。また、図１に示すように、吸気ポート２１は二股に分かれており、その一方から空気が流入することによりスワール流が形成される。
【００３１】
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、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する。
【００３２】
また、吸気流制御バルブ４の正面形状は、図３（ａ）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、その上端中央部が切り欠かれて主開口部４Ａが形成されている。この主開口部４Ａの両端部に隔壁４Ｂ，４Ｃが設けられており、隔壁４Ｂ，４Ｃの間に主開口部４Ａが形成された状態となっている。さらに、吸気流制御バルブ４の下端中央部には、主開口部４Ａよりも開口面積が小さい副開口部４Ｄが切り欠かれて形成されている。
【００３３】
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，４Ｃ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が閉じているときには、図３（ｂ）に示すように、主開口部４Ａを空気が通って図２に示す吸気ポート２１（図２）に吸気が行われるので、タンブル流を生成することができる。さらに、シャフト７の端部には、シャフト７を回動させて吸気流制御バルブ４を開閉するためのサーボモータ８が設けられている。このモータを駆動させてシャフト７を回転させると、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、吸気流制御バルブ４が開いてタンブル流を生じることなく図２に示す吸気ポートに空気が供給される。
【００３４】
続いて、本実施形態に係るエンジンの吸気装置の動作・作用について、主に図５を参照して説明する。エンジン１が温まっている通常時や、吸入空気量が多い場合など、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、吸入空気量が少ない場合などには、吸気流制御バルブ４を閉じる。すると、吸気流制御バルブ４の上端部に形成された主開口部４Ａを空気Ａが通過するので、燃焼室１４に供給する空気によって燃焼室１４にタンブル流Ｔを生じさせる気流を供給することができる。
【００３５】
また、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から噴射された燃料Ｆが吸気ポートの上流側に流される。その結果、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となると、たとえば吸気流制御バルブ４を開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。
【００３６】
これに対して、本実施形態に係る吸気流制御バルブ４には、その下端部に副開口部４Ｄ（図３）が形成されている。この副開口部４Ｄを流れる空気ＡＦにより、巻き戻し空気ＡＢによって巻き戻され、吸気流路２２の下方に溜まろうとする燃料Ｆを下流側に押し返すことができる。したがって、燃料Ｆの液溜まりを防止することができるとともに、液溜まりした燃料が燃焼室１４に一気に流入して空燃費がずれることによる燃料の不完全燃焼を防止しすることができる。そして、排気エミッションの低下を防止することができる。
【００３７】
このように、本実施形態に係る吸気装置装置では、燃焼室に供給する空気のタンブル強度の調整と、液溜まりの防止を好適に両立することができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３９】
本実施形態に係る吸気装置３０における吸気流制御バルブ３１は、長方形の上方両端部に四半円形状のコーナ部を形成した形状をなしている。また、吸気流制御バルブ３１における下端中央部には、副開口部３１Ａが形成されている。さらに、吸気流制御バルブ３１の下端辺には、回動軸３２が溶接固定されている。回動軸３２は、吸気流路２２から外れた位置に配置しているとともに、吸気流路２２に対して直交するする方向に沿って配設されている。回動軸３２の一端部には、本発明の回動駆動手段であるサーボモータ３３が取り付けられている。このサーボモータ３３によって回動軸３２を回動させることにより、吸気流制御バルブ３１は揺動して開閉することができるようになっている。
【００４０】
また、吸気流路２２のうち、吸気流制御バルブ３１が設けられている位置の断面形状は、吸気流制御バルブ３１と略同一の形状をなしており、コーナ部よりも下方の部位では吸気流路２２を塞いで空気の移動を遮っている。他方、吸気流制御バルブ３１の下方位置に形成された副開口部３１Ａを通過することにより、少量の空気が下流側に向けて流れる。
【００４１】
さらに、吸気流制御バルブ３１を閉じた状態での吸気流制御バルブ３１の上端辺と吸気流路２２との間には、本発明の開口部となる間隙３４が形成される。間隙３４の開口面積は、副開口部３１Ａの開口面積よりも大きくなるように設定されている。そして、吸気流制御バルブ３１を開くことにより、図７に示すように、間隙３４の開口面積は徐々に大きくなっていく。
【００４２】
また、吸気流路２２が形成されたインテークマニホールド５における吸気流制御バルブ３１が形成されている位置のやや下流側には、吸気流制御バルブ３１が開いたときに、吸気流制御バルブ３１を収容する収容部３５が形成されている。この収容部３５は、吸気流路２２の下端面を切り欠いて形成されており、吸気流路２２から外れた位置に形成されている。このため、収容部３５に吸気流制御バルブ３１が収容されているときには、吸気流制御バルブ３１は、吸気流路２２から外れた場所に収容される。その他の構成については、上記第１の実施形態と略同一であるので、その説明は省略する。
【００４３】
次に、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置３０の作用・動作について説明する。本実施形態に係る内燃機関の吸気装置３０では、サーボモータ３３を駆動して、回動軸３２を回転させて吸気流制御バルブ３１を開閉する。まず、強いタンブル流を生成する場合には、図６に示すように、吸気流制御バルブ３１を閉じる。吸気流制御バルブ３１を閉じると、吸気流制御バルブ３１の上端部と吸気流路２２との間に形成された間隙３４を通過する。ここで、タンブル流の強さは、間隙３４と副開口部３１Ａの開口面積比率により決められ、副開口部３１Ａの開口面積に対する間隙３４の開口面積比率が大きい場合には、タンブル流が弱く生じることになる。図６に示す状態では、間隙３４の開口面積は小さく、副開口部３１Ａに対する開口面積比率も小さくなるので、強いタンブル流を生成することができる。こうして、吸入空気量が少ない場合などのときに、強いタンブル流を供給することができる。
【００４４】
また、ある程度エンジンが温まってきた、弱めのタンブル流を生じさせながら、吸入空気を供給したいことがある。このようなときには、サーボモータ３３によって回動軸３２を回動させて、図７に示すように、吸気流制御バルブ３１を少し開くと、間隙３４の開口面積が大きくなる。しかも、吸気流制御バルブ３１の側面は吸気流路２２の側面と接した状態とされているので、吸気流制御バルブ３１の側方が開口することがない。また、回動軸３２が下方に設けられていることから、間隙３４の開口面積が大きくなっても、副開口部の開口面積には大きな変化がない。したがって、副開口部３１Ａに対する間隙３４の開口面積比率を大きくすることができるので、弱めのタンブル流を生成することができる。
【００４５】
さらに、タンブル流を生成する必要がない場合には、図８に示すように、吸気流制御バルブ３１を全開にして、吸気流路２２を開放した状態とする。こうして、タンブル流を生じさせることなく、燃焼室１４（図２）に空気を供給することができる。また、吸気流制御バルブ３１を開くための回動軸３２は、吸気流路２２から外れた位置に形成されており、開いた状態の吸気流制御バルブ３１は吸気流路２２から外れた収容部３５に収容されている。このため、吸気流路２２における圧力損失を少なくすることができ、もって流入空気量の減少によるエンジン出力の低下を最小限にすることができる。
【００４６】
ここで、上記第１の実施形態に示した吸気流制御バルブ４および本実施形態の吸気流制御バルブ３１における弁開度に対応する開口面積比率の変化について算出したグラフを図９に示す。図９からわかるように、第１の実施形態に係る吸気流制御バルブ４では、吸気流制御バルブ４を開くと、上方の開口部と下方の開口部の開口面積比率はほとんど１となる。したがって、弁開度を調整してもタンブル流に強弱をつけることができなかった。これに対して、本実施形態に係る吸気流制御バルブ３１では、弁開度を大きくするにつれて面積比率を大きくすることができた。こうして、弁開度を大きくすることにより、徐々にタンブル流を弱めることができる。
【００４７】
また、本実施形態の変形例として、図１０に示すように、回動駆動手段として、サーボモータに代えて、シリンダロッド機構３６を設けることができる。シリンダロッド機構３６は、シリンダ３６Ａとロッド３６Ｂを備えており、ロッド３６Ｂがシリンダ３６Ａに対して進退可能とされている。また、吸気流制御バルブ３１の上部にはブラケットが取り付けられており、ロッド３６Ｂの先端がブラケットに枢着されている。そして、ロッド３６Ｂがシリンダ３６Ａから退出して伸長したときに、吸気流制御バルブ３１が閉じて、ロッド３６Ｂがシリンダ３６Ａに進入して収縮したときに、吸気流制御バルブ３１が開くようになっている。このシリンダロッド機構３６によって吸気流制御バルブ３１の開閉および開度調整を行うことができる。
【００４８】
さらに、図１１に示すように、副開口部が形成されていない吸気流制御バルブ３７とした態様とすることもできる。このような態様においても、タンブル流の強弱をつけることができるとともに、吸気流制御バルブ３１を開放したときにおける吸気流路２２の圧力損失を少なくすることができ、したがって流入空気量の減少によるエンジン出力の低下を最小限にすることができる。もちろん、この態様であっても、吸気流制御バルブ３１を開閉する際に、サーボモータではなくシリンダロッド機構を利用することもできる。
【００４９】
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図１２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要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００５０】
図１２に示すように、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置４０は、カーテン状をなす吸気流制御バルブ４１を備えている。また、吸気流路２２が形成された吸気管２の内面には、ガイド溝４２が形成されている。ガイド溝４２は、下方直線部分４２Ａと、立ち上がり部分４２Ｂとを備えており、下方直線部分４２Ａは、吸気流路２２の下側であって吸気流路２２から外れた位置に形成されている。下方直線部分４２Ａの下流側端部に立ち上がり部分４２Ｂの下端部が連続して形成されており、立ち上がり部分４２Ｂの上端部は、吸気流路２２の上端部よりもやや下側に位置している。
【００５１】
吸気流制御バルブ４１の側部は、ガイド溝４２に嵌め込まれており、吸気流制御バルブ４１は、ガイド溝４２に沿って前後方向および上下方向に折曲がりながらスライドして移動することができる。そして、ガイド溝４２のうちの下方直線部分４２Ａのみに吸気流制御バルブ４１の側部が収容されたときに、吸気流制御バルブ４１は全開となる。また、立ち上がり部分４２Ｂの上端部に吸気流制御バルブ４１の側部が届いているときには、吸気流制御バルブ４１は全閉となる。全閉となった吸気流制御バルブ４１の上端部と吸気流路２２との間には間隙４３が形成され、この間隙４３を空気が通過することにより、燃焼室１４（図２）にタンブル流を供給することができる。そして、吸気流制御バルブ４１がガイド溝４２の立ち上がり部分４２Ｂから下方直線部分４２Ａに移行するにつれて、間隙４３の開口面積が大きくなり、タンブル流を弱めることができるようになっている。
【００５２】
吸気流制御バルブ４１の裏面には、ラックギア４４が形成されており、吸気流制御バルブ４１の下方位置には、ラックギア４４と噛み合うピニオンギア４５が設けられている。ピニオンギア４５には、回動軸４６を介して本発明の移動手段であるサーボモータ４７が接続されている。その他の構成については、上記第１の実施形態と略同一であるので、その説明は省略する。
【００５３】
次に、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置４０の動作・作用について説明する。本実施形態に係る内燃機関の吸気装置４０では、サーボモータ４７を駆動し、回動軸４６を回転させ、ラックギア４４とピニオンギア４５の機構により吸気流制御バルブ４１を開閉させる。ここで、タンブル流の強さは、吸気流制御バルブ４１の開度によって調整することができる。強いタンブル流を生成する場合には、ガイド溝４２における立ち上がり部分４２Ｂの上端部に吸気流制御バルブ４１の側部を位置させる。このときには、間隙４３を狭い状態とすることができるので、強いタンブル流を生成することができる。
【００５４】
また、タンブル流を弱める際には、サーボモータ４７を駆動して、吸気流制御バルブ４１を吸気流の流れに対して後退する方向に移動させる。吸気流制御バルブ４１を後退させると、その上端部は、ガイド溝４２の立ち上がり部分４２Ｂに沿って徐々に下降する。吸気流制御バルブ４１の上端部が下降することにより、間隙４３の開口面積を大きくすることができる。間隙４３の開口面積を大きくすることによって、タンブル流を弱めることができる。
【００５５】
そして、タンブル流を生成しない場合には、吸気流制御バルブ４１の側部を全体的にガイド溝４２の下方直線部分４２Ａに収容させる。すると、吸気流路２２は完全に開放されるので、タンブル流を生じさせないようにすることができる。しかも、ガイド溝４２の下方直線部分４２Ａは吸気流路２２よりも下方位置に形成されているので、吸気流制御バルブ４１を全開にしたときには、吸気流路２２は障害物が存在しないことになる。したがって、吸気流路２２における圧力損失を少なくすることができ、もって流入空気量の減少によるエンジン出力の低下を最小限にすることができる。
【００５６】
続いて、本発明の第４の実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００５７】
図１３に示すように、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置５０は、上記第３の実施形態と同様に、カーテン状の吸気流制御バルブ５１を備えている。また、吸気流路２２の内面には、ガイド溝５２が形成されている。ガイド溝５２は、下方直線部分５２Ａ、立ち上がり部分５２Ｂ、および上方直線部分５２Ｃを備えている。下方直線部分５２Ａおよび立ち上がり部分５２Ｂは、上記第３の実施形態と同様の形状であるが、本実施形態に係る下方直線部分５２Ａは上記第３の実施形態に係る下方直線部分４２Ａよりも長く形成されている。また、本実施形態に係るガイド溝は、上方直線部分５２Ｃを備えている。上方直線部分５２Ｃは、立ち上がり部分５２Ｂの上端部に連続し、吸気流路２２の流路方向に沿って形成されている。吸気流制御バルブ５１は、上記第３の実施形態に係る吸気流制御バルブ４１よりも長く、その端部が上方直線部分５２Ｃの端部に到達したときに、立ち上がり部分５２Ｂから下方直線部分５２Ａにまで延在している長さとされている。また、吸気流制御バルブ５１が下方直線部分５２Ａの端部に到達しているときには、吸気流制御バルブ５１の側部が全体的に下方直線部分５２Ａに収容される。他方、吸気流制御バルブ５１の裏面には、ラックギア５３が設けられている。その他の構成については上記第３の実施形態と略同一であるので、その説明は省略する。
【００５８】
次に、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置５０の動作・作用について説明する。本実施形態に係る内燃機関の吸気装置５０における吸気流制御バルブは、上記第３の実施形態と同様に、サーボモータ４７を駆動し、回動軸４６を回転させ、ラックギア４４とピニオンギア４５の機構により吸気流制御バルブ４１を開閉させる。また、タンブル流の強さを調整するために、サーボモータ４７を駆動して、吸気流制御バルブ５１の上端部の位置を調整する。ここで、本実施形態では、ガイド溝５２が下方直線部分５２Ａおよび立ち上がり部分５２Ｂのほかに、上方直線部分５２Ｃを備えている。吸気流制御バルブ５１の側部が上方直線部分５２Ｃに位置するとき、吸気流制御バルブ５１の端部を上方直線部分５２Ｃの範囲で移動させると、空気の吹き出し位置を調整することができる。こうして、空気の吹き出し位置を調整することよってタンブル流の調整を行うことができる。
【００５９】
また、上方直線部分５２Ｃが形成された関係から、本実施形態に係る吸気流制御バルブ５１は、上記第３の実施形態における吸気流制御バルブ４１よりも長いものであるが、下方直線部分５２Ａはその分長く形成されているので、吸気流制御バルブ５１を全開にしたときには、吸気流制御バルブ５１は、吸気流路２２は障害物が存在しないことになる。したがって、吸気流路２２における圧力損失を少なくすることができ、もって流入空気量の減少によるエンジン出力の低下を最小限にすることができる。
【００６０】
続いて、本発明の第５の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００６１】
図１４に示すように、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置６０は、上記第４の実施形態と比べて、吸気流制御バルブ６１の形状においてのみ異なる。本実施形態に係る吸気流制御バルブ６１は、その先端部の一側部６１Ａが、他側部６１Ｂよりも突出した形状をなし、対称をなさないようにされている。この対称をなさない部分は、ガイド溝５２の上方直線部分５２Ｃの長さよりも短く設定されている。このため、吸気流制御バルブ６１が完全に閉じるか、あるいは図１５に示すように、ほとんど閉じた状態にあるときには、間隙４３が対称形状をなすものである。
【００６２】
次に、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置６０の動作・作用について説明する。本実施形態に係る内燃機関の吸気装置６０では、上記各実施形態と同様に、サーボモータ４７を駆動し、回動軸４６を回転させ、ラックギア４４とピニオンギア４５の機構により吸気流制御バルブ６１を開閉させる。また、サーボモータ４７を駆動して、吸気流制御バルブ６１の上端部の位置を調整してタンブル流の吹き出し位置を調整することができる。ここで、本実施形態に係る吸気流制御バルブ６１は、先端部が非対称形状とされ、一側部６１Ａが他側部６１Ｂよりも突出した形状をなしている。このため、吸気流制御バルブ６１の先端部がガイド溝５２の上方直線部分５２Ｃに到達せず、立ち上がり部分５２Ｂに位置するときには、横方向への空気の流れを生成することができる。したがって、図１６に示すように、燃焼室１４に供給する空気に対して、タンブル流のみならず、タンブル流のみならずスワール流Ｓをも生成することができる。
【００６３】
また、第４の実施形態と同様に、吸気流制御バルブ６１を全開にしたときには、吸気流制御バルブ６１の側部は全体的にガイド溝５２の下方直線部分５２Ａに収容される。このため、吸気流路２２は障害物が存在しないことになるので、吸気流路２２における圧力損失を少なくすることができ、もって流入空気量の減少によるエンジン出力の低下を最小限にすることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る内燃機関の吸気装置によれば、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。また、エンジンの運転状態に応じた渦流（タンブル流）を発生させることができる。さらには、吸気流路における圧力損失を低減することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の概要を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の概要を示す側断面図である。
【図３】（ａ）は閉じた状態の吸気流制御バルブの正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】（ａ）は開いた状態の吸気流制御バルブの正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】内燃機関における空気に流れを示す側断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】第２の実施形態の吸気流制御バルブが少し開いた状態の正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】第２の実施形態の吸気流制御バルブが全開の状態の正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】第１の実施形態および第２の実施形態に係る吸気流制御バルブの弁開度に対する上部開口部と下部開口部の面積比率の関係を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態の変形例に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】第２の実施形態の他の変形例に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】（ａ）は第３の実施形態に係る吸気流制御バルブの正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】第４の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１４】第５の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】第５の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部であって、吸気流制御バルブを閉じた状態を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１６】第５の実施形態に係る内燃機関の吸気装置によってスワール流を供給する状態を示す斜視図である。
【図１７】吸気流制御弁の開度と空燃費との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…エンジン、２，３０，４０，５０，６０…吸気管、３…排気管、４，３１，４１，５１，６１…吸気流制御バルブ、４Ａ…主開口部、４Ｂ，４Ｃ…隔壁、４Ｄ…副開口部、５…インテークマニホールド、６…インジェクタ、７…シャフト、８，３３，４７…サーボモータ、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、３２，４６…回動軸、３４…間隙、３５…収容部、３６…シリンダロッド機構、３６Ａ…シリンダ、３６Ｂ…ロッド、３７…吸気流制御バルブ、４２，５２…ガイド溝、４２Ａ，５２Ａ…下方直線部分、４２Ｂ…立ち上がり部分、４３…間隙、４４，５３…ラックギア、４５…ピニオンギア、５２Ｃ…上方直線部分、６１Ａ…一側部、６１Ｂ…他側部、Ａ，ＡＦ…空気、ＡＢ…巻き戻し空気、Ｆ…燃料、Ｓ…スワール流、Ｔ…タンブル流。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake device for an internal combustion engine that includes an intake flow control valve disposed in an intake pipe, and controls an air flow formed in a combustion chamber by opening and closing the intake flow control valve.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an intake device for an internal combustion engine that includes an intake flow control valve disposed in an intake pipe and controls an air flow introduced into a combustion chamber by opening and closing the intake flow control valve. In such an intake device for an internal combustion engine, swirl or tumble or the like is generated in the air supplied to the combustion chamber in order to improve the combustion efficiency of the fuel. There is an intake device in which a part of an intake flow control valve is cut out to generate a vortex in air supplied to a combustion chamber, and an example thereof is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-274046. In this intake device, a swirl flow is generated in air supplied to a combustion chamber by providing a first opening in a part of an intake flow control valve (intake flow control valve), thereby improving fuel combustion efficiency. That is. In addition, a second opening smaller than the first opening is provided in the intake flow control valve to generate an auxiliary intake flow to the downstream port. With this auxiliary intake flow, the growth of vortices generated behind the intake flow control valve is suppressed, and the amount of fuel attached to the intake port is reduced.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the intake device disclosed in the above-mentioned conventional publication is provided in an intake flow control valve that generates a swirl flow, and is not used for a device that generates a tumble flow. Some intake devices that generate a tumble flow have an opening formed above the intake flow control valve. In this case, a liquid pool of fuel may occur near the intake flow control valve. Therefore, there is a problem that extra fuel must be injected. At the same time, if the accumulated fuel suddenly flows into the combustion chamber due to factors such as inclination, the air-fuel ratio shifts as shown in FIG. 17, and the fuel causes incomplete combustion and lowers the exhaust emission. There was also.
[0004]
Further, in supplying an appropriate vortex in accordance with the operating state of the engine, the magnitude of the vortex is adjusted by adjusting the opening of the valve. However, since the object to be adjusted is the swirl flow, adjustment for the tumble flow cannot be performed.
[0005]
Further, in the intake device disclosed in the above publication, the rotation axis (valve shaft) of the intake flow control valve is formed across the intake passage. For this reason, even when the intake flow control valve is fully opened, there is a rotation axis in the intake flow path, and this rotation axis causes a pressure loss, which reduces the air inflow and reduces the engine output. There were also problems.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to prevent a fuel pool near the downstream side of an intake flow control valve and to generate a vortex flow (tumble flow) according to an operating state of an engine. It is an object of the present invention to provide an intake device for an internal combustion engine with reduced pressure loss in a road.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An intake device for an internal combustion engine according to the present invention that has solved the above-mentioned problems has an intake flow control valve disposed in an intake pipe, and controls an air flow introduced into a combustion chamber by opening and closing the intake flow control valve. In the intake device, a main opening through which air passes is formed at an upper end of the intake flow control valve, and an opening area of the lower end of the intake flow control valve is larger than an opening area of the main opening. A small sub-opening is formed.
[0008]
In the intake device for an internal combustion engine according to the present invention, a main opening is formed at an upper end of the intake flow control valve, and a sub-opening is formed at a lower end. Since the intake flow is generated through the main opening, a tumble flow can be generated in the cylinder chamber of the engine provided downstream of the intake device. Further, even if the fuel is unwound near the downstream side of the intake flow control valve, the small amount of air supplied from the sub-opening pushes the unwound fuel back downstream without significantly disturbing the tumble flow. Can be. In this way, it is possible to suitably prevent liquid accumulation and prevent incomplete combustion of fuel due to a large amount of fuel flowing into the combustion chamber at once.
[0009]
In addition, an intake device for an internal combustion engine according to the present invention, which has solved the above-mentioned problem, includes an intake flow control valve disposed in an intake pipe, and controls an air flow introduced into a combustion chamber by opening and closing the intake flow control valve. An intake device for an internal combustion engine, wherein an opening for passing air is formed at an upper end of an intake flow control valve, and an opening area adjusting means for adjusting an opening area of the opening is provided. .
[0010]
Since the opening is formed at the upper end of the intake flow control valve, a tumble flow can be supplied to the combustion chamber of the engine. Further, the provision of the opening area adjusting means for adjusting the opening area of the opening allows the size of the tumble flow to be appropriately adjusted according to the required amount of the engine.
[0011]
Here, the intake flow control valve is smaller than the cross-sectional area of the intake flow path of the intake pipe, and opens and closes by rotating around a rotation axis. It is a gap formed between the intake passages, and the opening area adjusting means may be a rotation driving means for rotating a rotation shaft.
[0012]
With such an intake flow control valve and the opening area adjusting means, the size of the tumble flow can be appropriately adjusted.
[0013]
At this time, it is preferable that a sub-opening having an opening area smaller than the opening area of the opening is formed at the lower end of the intake flow control valve.
[0014]
By forming such a sub-opening, it is possible to push back the fuel rewound downstream of the intake flow control valve without disturbing the tumble flow generated by passing through the opening. In this manner, liquid accumulation near the downstream side of the intake flow control valve can be suitably prevented, and incomplete combustion of fuel due to a large amount of fuel flowing into the combustion chamber at once can be prevented.
[0015]
Further, it is preferable that the rotation shaft is provided at a position lower than the center position in the vertical direction of the intake flow control valve.
[0016]
As described above, since the rotation shaft is provided at a position lower than the center position in the vertical direction of the intake flow control valve, the size of the sub-opening is maintained even when the width of the upper opening is greatly changed. It can be kept the same. Therefore, even when the ratio of the opening area of the opening is largely changed, the rewinded fuel can be preferably pushed back.
[0017]
Further, it is preferable that the rotation shaft is provided at a position deviated from the intake passage.
[0018]
Since the rotating shaft is provided at a position deviated from the intake passage, the rotating shaft does not block the intake passage when the intake flow control valve is fully opened. Therefore, it is possible to eliminate the pressure loss due to the existence of the rotating shaft.
[0019]
The intake flow control valve has a curtain shape that moves vertically in the intake flow path of the intake pipe, and the opening is a gap formed between the upper end of the intake flow control valve and the intake pipe. A guide groove for guiding the intake air flow control valve is formed on the inner surface of the device, and the opening area adjusting means may be a moving means for moving the intake air flow control valve along the guide groove.
[0020]
As described above, the size of the tumble flow is appropriately adjusted by providing the curtain-shaped intake flow control valve that moves the intake flow path in the vertical direction and the moving unit that moves the intake flow control valve along the guide groove. be able to.
[0021]
The upper end of the guide groove may extend in the flow direction of the intake flow path.
[0022]
As described above, since the upper end portion of the guide groove extends in the flow direction of the intake passage, the position at which the intake flow is blown out can be adjusted.
[0023]
Further, it is preferable that one side of the distal end of the intake flow control valve has a shape protruding from the other side.
[0024]
As described above, the swirl flow can also be generated by forming one side of the intake flow control valve so as to protrude from the other side.
[0025]
Further, it is preferable that the intake air flow control valve at the time of opening is housed at a position outside the intake air flow path.
[0026]
In this manner, the pressure loss of the intake flow path at the time of opening can be reduced by housing the intake flow control valve at the position deviating from the intake flow path at the time of opening.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
[0028]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an intake device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side sectional view thereof.
[0029]
As shown in FIGS. 1 and 2, an intake pipe 2 and an exhaust pipe 3 are connected to a gasoline multi-cylinder engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 which is an internal combustion engine. A valve 4 is provided. The intake pipe 2 includes an intake port 21 connected to the engine 1 and an intake passage 22 connected to a surge tank (not shown). The intake port 21 is formed in the cylinder head 11 of the engine 1, and the intake passage 22 is formed in the intake manifold 5 connected to the cylinder head 11. The intake port 21 is provided with an electromagnetically driven injector (fuel injection device) 6. The injector 6 is supplied with fuel from a fuel tank (not shown), and the injector 6 supplies the supplied fuel to the intake port. Spout toward 21.
[0030]
The cylinder 12 of the engine 1 is provided with a piston 13 that reciprocates vertically in FIG. Above the piston 13, a combustion chamber 14 defined by the cylinder 12 and the cylinder head 11 is formed. An ignition plug (not shown) is arranged above the combustion chamber 14, and the combustion chamber 14 is connected to the intake pipe 2 and the exhaust pipe 3 via an openable / closable intake valve 15 and an exhaust valve 16, respectively. I have. Further, as shown in FIG. 1, the intake port 21 is divided into two branches, and a swirl flow is formed when air flows in from one of the branches.
[0031]
The intake flow control valve 4 is provided in an intake passage 22 formed in the intake manifold 5 in the intake pipe 2. A shaft 7 is attached to the intake flow control valve 4 and is rotatable around the shaft 7. The shaft 7 is provided so as to extend in a direction orthogonal to the air flow path in the intake flow path 22. Therefore, the intake flow control valve 4 is orthogonal to the air flow direction in the intake flow path 22. Rotate around an axis.
[0032]
As shown in FIG. 3 (a), the front shape of the intake flow control valve 4 is an ellipse having four corners with quarter-circle corners. Is formed. Partition walls 4B and 4C are provided at both ends of the main opening 4A, and the main opening 4A is formed between the partition walls 4B and 4C. Further, a sub-opening 4D having a smaller opening area than the main opening 4A is cut out and formed at the center of the lower end of the intake flow control valve 4.
[0033]
The cross-sectional shape of the intake flow path 22 shown in FIG. 1 at the position where the intake flow control valve 4 is provided is formed by connecting the upper ends of the partition walls 4B and 4C to the front shape of the intake flow control valve 4. And has a substantially quarter-circular corner portion. Therefore, when the intake flow control valve 4 is closed, as shown in FIG. 3 (b), air passes through the main opening 4A and is taken into the intake port 21 (FIG. 2) shown in FIG. A stream can be generated. Further, at an end of the shaft 7, a servo motor 8 for rotating the shaft 7 to open and close the intake flow control valve 4 is provided. When this motor is driven to rotate the shaft 7, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the intake flow control valve 4 is opened to allow air to flow into the intake port shown in FIG. 2 without generating a tumble flow. Supplied.
[0034]
Next, the operation and action of the intake device for the engine according to the present embodiment will be described mainly with reference to FIG. When it is not required to generate a tumble, for example, when the engine 1 is warm or when the amount of intake air is large, the intake flow control valve 4 is opened so that the tumble flow T is not generated in the combustion chamber 14. And introduce air. On the other hand, when the engine 1 is cold and the amount of intake air is small, the intake flow control valve 4 is closed. Then, since the air A passes through the main opening 4 </ b> A formed at the upper end of the intake flow control valve 4, the air supplied to the combustion chamber 14 supplies the airflow that generates the tumble flow T to the combustion chamber 14. it can.
[0035]
When the intake air flow control valve 4 is closed, the air is rewound in the intake port 21 to generate rewound air AB. The generation of the rewind air AB causes the fuel F injected from the injector 6 to flow to the upstream side of the intake port. As a result, if the fuel F accumulates in the vicinity of the intake flow control valve 4 and becomes a liquid pool, if the fuel F flows into the combustion chamber 14 at a stretch when the intake flow control valve 4 is opened, for example, a malfunction of poor combustion occurs Occurs.
[0036]
On the other hand, the intake flow control valve 4 according to the present embodiment has a sub-opening 4D (FIG. 3) at a lower end thereof. By the air AF flowing through the sub-opening 4D, the fuel F which is rewound by the rewound air AB and tends to accumulate below the intake passage 22 can be pushed back to the downstream side. Therefore, the liquid pool of the fuel F can be prevented, and the incomplete combustion of the fuel due to the deviation of the air-fuel efficiency due to the sudden flow of the stored fuel into the combustion chamber 14 can be prevented. Further, it is possible to prevent a decrease in exhaust emission.
[0037]
As described above, in the intake device according to the present embodiment, the adjustment of the tumble strength of the air supplied to the combustion chamber and the prevention of the liquid accumulation can be preferably compatible.
[0038]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 6A and 6B are diagrams showing a main part of an intake device for an internal combustion engine according to the present embodiment, wherein FIG. 6A is a front sectional view, and FIG. 6B is a sectional view taken along line BB of FIG.
[0039]
The intake air flow control valve 31 in the intake device 30 according to the present embodiment has a shape in which quadrangular corners are formed at both upper ends of a rectangle. Further, a sub-opening 31A is formed at the center of the lower end of the intake flow control valve 31. Further, a rotation shaft 32 is fixed to the lower end side of the intake flow control valve 31 by welding. The rotation shaft 32 is arranged at a position deviated from the intake passage 22 and is arranged along a direction orthogonal to the intake passage 22. At one end of the rotating shaft 32, a servomotor 33, which is a rotating drive means of the present invention, is attached. By rotating the rotation shaft 32 by the servo motor 33, the intake flow control valve 31 can swing and open and close.
[0040]
The cross-sectional shape of the intake flow path 22 at the position where the intake flow control valve 31 is provided has substantially the same shape as the intake flow control valve 31, and the intake flow control valve 31 has a lower section than the corner. The road 22 is blocked to block air movement. On the other hand, by passing through the sub-opening 31A formed below the intake flow control valve 31, a small amount of air flows downstream.
[0041]
Further, a gap 34 that is an opening of the present invention is formed between the upper end side of the intake flow control valve 31 and the intake flow path 22 when the intake flow control valve 31 is closed. The opening area of the gap 34 is set to be larger than the opening area of the sub-opening 31A. Then, by opening the intake flow control valve 31, the opening area of the gap 34 gradually increases as shown in FIG.
[0042]
When the intake flow control valve 31 is opened, the intake flow control valve 31 is accommodated slightly downstream of the position where the intake flow control valve 31 is formed in the intake manifold 5 in which the intake flow path 22 is formed. An accommodating portion 35 is formed. The accommodation portion 35 is formed by cutting off the lower end surface of the intake passage 22 and is formed at a position outside the intake passage 22. Therefore, when the intake flow control valve 31 is accommodated in the accommodating portion 35, the intake flow control valve 31 is accommodated in a place outside the intake passage 22. The other configuration is substantially the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
[0043]
Next, the operation and operation of the intake device 30 for the internal combustion engine according to the present embodiment will be described. In the intake device 30 for an internal combustion engine according to the present embodiment, the servomotor 33 is driven to rotate the rotary shaft 32 to open and close the intake flow control valve 31. First, to generate a strong tumble flow, the intake flow control valve 31 is closed as shown in FIG. When the intake flow control valve 31 is closed, it passes through a gap 34 formed between the upper end of the intake flow control valve 31 and the intake flow path 22. Here, the strength of the tumble flow is determined by the ratio of the opening area between the gap 34 and the sub-opening 31A. When the ratio of the opening area of the gap 34 to the opening area of the sub-opening 31A is large, the tumble flow is weakly generated. Will be. In the state shown in FIG. 6, since the opening area of the gap 34 is small and the ratio of the opening area to the sub-opening 31A is small, a strong tumble flow can be generated. Thus, a strong tumble flow can be supplied, for example, when the amount of intake air is small.
[0044]
Further, it may be desired to supply the intake air while generating a weak tumble flow in which the engine has warmed to some extent. In such a case, when the rotary shaft 32 is rotated by the servomotor 33 and the intake flow control valve 31 is slightly opened as shown in FIG. 7, the opening area of the gap 34 increases. Moreover, since the side surface of the intake flow control valve 31 is in contact with the side surface of the intake flow passage 22, the side of the intake flow control valve 31 does not open. Further, since the rotating shaft 32 is provided below, even if the opening area of the gap 34 increases, the opening area of the sub-opening does not change much. Therefore, the ratio of the opening area of the gap 34 to the sub-opening 31A can be increased, and a weaker tumble flow can be generated.
[0045]
Further, when there is no need to generate a tumble flow, as shown in FIG. 8, the intake flow control valve 31 is fully opened, and the intake passage 22 is opened. Thus, air can be supplied to the combustion chamber 14 (FIG. 2) without generating a tumble flow. In addition, a rotation shaft 32 for opening the intake flow control valve 31 is formed at a position deviated from the intake flow path 22. 35. Therefore, the pressure loss in the intake passage 22 can be reduced, and the decrease in engine output due to the decrease in the amount of inflow air can be minimized.
[0046]
Here, FIG. 9 shows a graph calculated for the change of the opening area ratio corresponding to the valve opening degree in the intake flow control valve 4 shown in the first embodiment and the intake flow control valve 31 of the present embodiment. As can be seen from FIG. 9, in the intake flow control valve 4 according to the first embodiment, when the intake flow control valve 4 is opened, the opening area ratio between the upper opening and the lower opening is almost 1. Therefore, even if the valve opening was adjusted, the strength of the tumble flow could not be increased. In contrast, in the intake flow control valve 31 according to the present embodiment, the area ratio could be increased as the valve opening was increased. Thus, the tumble flow can be gradually weakened by increasing the valve opening.
[0047]
As a modified example of the present embodiment, as shown in FIG. 10, a cylinder rod mechanism 36 can be provided instead of the servomotor as the rotation driving means. The cylinder rod mechanism 36 includes a cylinder 36A and a rod 36B, and the rod 36B can move forward and backward with respect to the cylinder 36A. A bracket is attached to the upper part of the intake flow control valve 31, and the tip of the rod 36B is pivotally attached to the bracket. When the rod 36B retreats from the cylinder 36A and extends, the intake flow control valve 31 closes, and when the rod 36B enters the cylinder 36A and contracts, the intake flow control valve 31 opens. I have. The cylinder rod mechanism 36 can open and close and adjust the opening of the intake flow control valve 31.
[0048]
Further, as shown in FIG. 11, an embodiment may be adopted in which the intake flow control valve 37 has no sub-opening. Also in such an embodiment, the strength of the tumble flow can be increased and decreased, and the pressure loss in the intake passage 22 when the intake flow control valve 31 is opened can be reduced. Output reduction can be minimized. Of course, even in this mode, the cylinder rod mechanism can be used instead of the servomotor when opening and closing the intake flow control valve 31.
[0049]
Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described. 12A and 12B are diagrams showing a main part of an intake device for an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 12A is a front sectional view, and FIG. 12B is a sectional view taken along line BB of FIG. It is.
[0050]
As shown in FIG. 12, an intake device 40 for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a curtain-shaped intake flow control valve 41. A guide groove 42 is formed on the inner surface of the intake pipe 2 in which the intake passage 22 is formed. The guide groove 42 includes a lower linear portion 42A and a rising portion 42B. The lower linear portion 42A is formed at a position below the intake passage 22 and away from the intake passage 22. The lower end of the rising portion 42B is formed continuously at the downstream end of the lower linear portion 42A, and the upper end of the rising portion 42B is located slightly below the upper end of the intake passage 22. .
[0051]
The side of the intake flow control valve 41 is fitted into the guide groove 42, and the intake flow control valve 41 can slide and bend along the guide groove 42 in the front-rear direction and the vertical direction. When the side portion of the intake flow control valve 41 is accommodated only in the lower straight portion 42A of the guide groove 42, the intake flow control valve 41 is fully opened. When the side of the intake flow control valve 41 reaches the upper end of the rising portion 42B, the intake flow control valve 41 is fully closed. A gap 43 is formed between the upper end of the intake flow control valve 41 that is fully closed and the intake passage 22, and when the air passes through the gap 43, the tumble flow into the combustion chamber 14 (FIG. 2). Can be supplied. Then, as the intake flow control valve 41 shifts from the rising portion 42B of the guide groove 42 to the lower linear portion 42A, the opening area of the gap 43 increases, and the tumble flow can be weakened.
[0052]
A rack gear 44 is formed on the back surface of the intake flow control valve 41, and a pinion gear 45 that meshes with the rack gear 44 is provided below the intake flow control valve 41. To the pinion gear 45, a servomotor 47, which is moving means of the present invention, is connected via a rotating shaft 46. The other configuration is substantially the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
[0053]
Next, the operation and action of the intake device 40 for the internal combustion engine according to the present embodiment will be described. In the intake device 40 of the internal combustion engine according to the present embodiment, the servomotor 47 is driven to rotate the rotating shaft 46, and the mechanism of the rack gear 44 and the pinion gear 45 opens and closes the intake flow control valve 41. Here, the strength of the tumble flow can be adjusted by the opening of the intake flow control valve 41. To generate a strong tumble flow, the side of the intake flow control valve 41 is positioned at the upper end of the rising portion 42B of the guide groove 42. At this time, since the gap 43 can be made narrow, a strong tumble flow can be generated.
[0054]
When the tumble flow is weakened, the servo motor 47 is driven to move the intake flow control valve 41 in a direction in which the intake flow control valve 41 moves backward with respect to the flow of the intake flow. When the intake flow control valve 41 is retracted, its upper end gradually descends along the rising portion 42B of the guide groove 42. By lowering the upper end of the intake flow control valve 41, the opening area of the gap 43 can be increased. The tumble flow can be weakened by increasing the opening area of the gap 43.
[0055]
When the tumble flow is not generated, the side portion of the intake flow control valve 41 is entirely accommodated in the lower linear portion 42A of the guide groove 42. Then, the intake passage 22 is completely opened, so that a tumble flow can be prevented from being generated. In addition, since the lower linear portion 42A of the guide groove 42 is formed at a position lower than the intake flow path 22, when the intake flow control valve 41 is fully opened, there is no obstacle in the intake flow path 22. . Therefore, the pressure loss in the intake passage 22 can be reduced, and the decrease in engine output due to the decrease in the amount of inflow air can be minimized.
[0056]
Subsequently, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIGS. 13A and 13B are diagrams showing a main part of an intake device for an internal combustion engine according to the present embodiment, wherein FIG. 13A is a front sectional view, and FIG.
[0057]
As shown in FIG. 13, the intake device 50 for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a curtain-shaped intake flow control valve 51 as in the third embodiment. A guide groove 52 is formed on the inner surface of the intake passage 22. The guide groove 52 includes a lower linear portion 52A, a rising portion 52B, and an upper linear portion 52C. The lower linear portion 52A and the rising portion 52B have the same shape as the third embodiment, but the lower linear portion 52A according to the present embodiment is formed longer than the lower linear portion 42A according to the third embodiment. Have been. Further, the guide groove according to the present embodiment includes an upper linear portion 52C. The upper straight portion 52C is continuous with the upper end of the rising portion 52B and is formed along the flow direction of the intake flow path 22. The intake flow control valve 51 is longer than the intake flow control valve 41 according to the third embodiment, and when its end reaches the end of the upper linear portion 52C, it changes from the rising portion 52B to the lower linear portion 52A. It has a length extending to. When the intake flow control valve 51 reaches the end of the lower linear portion 52A, the side portion of the intake flow control valve 51 is entirely accommodated in the lower linear portion 52A. On the other hand, a rack gear 53 is provided on the back surface of the intake flow control valve 51. The other configuration is substantially the same as that of the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0058]
Next, the operation and action of the intake device 50 for the internal combustion engine according to the present embodiment will be described. The intake air flow control valve in the intake device 50 of the internal combustion engine according to the present embodiment drives the servo motor 47 to rotate the rotating shaft 46 and rotate the rack gear 44 and the pinion gear 45, as in the third embodiment. The intake flow control valve 41 is opened and closed by a mechanism. In order to adjust the strength of the tumble flow, the servo motor 47 is driven to adjust the position of the upper end of the intake flow control valve 51. Here, in the present embodiment, the guide groove 52 includes an upper linear portion 52C in addition to the lower linear portion 52A and the rising portion 52B. When the side portion of the intake flow control valve 51 is located at the upper linear portion 52C, moving the end portion of the intake flow control valve 51 within the range of the upper linear portion 52C allows the position of the air to be adjusted. Thus, the tumble flow can be adjusted by adjusting the air blowing position.
[0059]
In addition, because of the formation of the upper linear portion 52C, the intake flow control valve 51 according to the present embodiment is longer than the intake flow control valve 41 in the third embodiment, but the lower linear portion 52A is When the intake flow control valve 51 is fully opened, the intake flow control valve 51 has no obstacle in the intake passage 22. Therefore, the pressure loss in the intake passage 22 can be reduced, and the decrease in engine output due to the decrease in the amount of inflow air can be minimized.
[0060]
Subsequently, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIGS. 14A and 14B are diagrams showing a main part of an intake device for an internal combustion engine according to the present embodiment, wherein FIG. 14A is a front sectional view, and FIG. 14B is a sectional view taken along line BB of FIG.
[0061]
As shown in FIG. 14, the intake device 60 for an internal combustion engine according to the present embodiment differs from the fourth embodiment only in the shape of the intake flow control valve 61. In the intake flow control valve 61 according to the present embodiment, one end 61A of the tip has a shape protruding from the other side 61B, and is not symmetrical. The portion that is not symmetrical is set to be shorter than the length of the upper linear portion 52C of the guide groove 52. Therefore, when the intake flow control valve 61 is completely closed, or almost closed as shown in FIG. 15, the gap 43 has a symmetrical shape.
[0062]
Next, the operation and action of the intake device 60 for the internal combustion engine according to the present embodiment will be described. In the intake device 60 for an internal combustion engine according to the present embodiment, similarly to the above embodiments, the servomotor 47 is driven to rotate the rotating shaft 46, and the intake flow control valve 61 is operated by the mechanism of the rack gear 44 and the pinion gear 45. Open and close. Further, the position of the upper end portion of the intake air flow control valve 61 can be adjusted by driving the servo motor 47 to adjust the position of the tumble flow. Here, the intake flow control valve 61 according to the present embodiment has an asymmetrical tip portion, and has a shape in which one side portion 61A projects more than the other side portion 61B. Therefore, when the distal end of the intake flow control valve 61 does not reach the upper straight portion 52C of the guide groove 52 and is located at the rising portion 52B, a lateral air flow can be generated. Therefore, as shown in FIG. 16, not only the tumble flow but also the swirl flow S can be generated for the air supplied to the combustion chamber 14.
[0063]
Further, similarly to the fourth embodiment, when the intake flow control valve 61 is fully opened, the side portion of the intake flow control valve 61 is entirely accommodated in the lower linear portion 52A of the guide groove 52. For this reason, since there is no obstacle in the intake passage 22, the pressure loss in the intake passage 22 can be reduced, thereby minimizing a decrease in engine output due to a decrease in the amount of inflow air. it can.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the intake device for an internal combustion engine according to the present invention, it is possible to prevent fuel pooling near the downstream side of the intake flow control valve. In addition, a vortex (tumble flow) corresponding to the operating state of the engine can be generated. Further, pressure loss in the intake passage can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of an intake device for an internal combustion engine according to a first embodiment.
FIG. 2 is a side sectional view showing an outline of an intake device for an internal combustion engine according to the first embodiment.
3A is a front view of the intake air flow control valve in a closed state, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
4A is a front view of the intake air flow control valve in an open state, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
FIG. 5 is a side sectional view showing a flow of air in the internal combustion engine.
6A and 6B are diagrams showing a main part of an intake device for an internal combustion engine according to a second embodiment, in which FIG. 6A is a front sectional view, and FIG. 6B is a sectional view taken along line BB of FIG.
FIG. 7 is a front sectional view of the second embodiment with the intake flow control valve being slightly opened, and FIG. 7B is a sectional view taken along the line BB of FIG.
FIG. 8 is a front sectional view of the second embodiment in a state where an intake air flow control valve is fully opened, and FIG. 8B is a sectional view taken along a line BB of FIG.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the area ratio of the upper opening and the lower opening to the opening degree of the intake air flow control valve according to the first embodiment and the second embodiment.
FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a main part of an intake device for an internal combustion engine according to a modification of the second embodiment, where FIG. 10A is a front sectional view, and FIG. 10B is a sectional view taken along line BB of FIG. It is.
FIGS. 11A and 11B are diagrams showing a main part of an intake device for an internal combustion engine according to another modification of the second embodiment, where FIG. 11A is a front sectional view and FIG. 11B is a BB line of FIG. It is sectional drawing.
FIG. 12A is a front sectional view of an intake flow control valve according to a third embodiment, and FIG. 12B is a sectional view taken along line BB of FIG.
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing a main part of an intake device for an internal combustion engine according to a fourth embodiment, wherein FIG. 13A is a front sectional view, and FIG. 13B is a sectional view taken along line BB of FIG.
14A and 14B are diagrams illustrating a main part of an intake device for an internal combustion engine according to a fifth embodiment, in which FIG. 14A is a front sectional view, and FIG. 14B is a sectional view taken along line BB of FIG.
15A and 15B are main parts of an intake device for an internal combustion engine according to a fifth embodiment, showing a state in which an intake flow control valve is closed, wherein FIG. 15A is a front sectional view, and FIG. It is BB sectional drawing of a).
FIG. 16 is a perspective view showing a state in which a swirl flow is supplied by an intake device for an internal combustion engine according to a fifth embodiment.
FIG. 17 is a graph showing a relationship between an opening degree of an intake flow control valve and air-fuel efficiency.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2, 30, 40, 50, 60 ... Intake pipe, 3 ... Exhaust pipe, 4, 31, 41, 51, 61 ... Intake flow control valve, 4A ... Main opening part, 4B, 4C ... Partition wall, 4D ... Auxiliary opening, 5 ... Intake manifold, 6 ... Injector, 7 ... Shaft, 8, 33, 47 ... Servo motor, 11 ... Cylinder head, 12 ... Cylinder, 13 ... Piston, 14 ... Combustion chamber, 15 ... Intake valve, 16: Exhaust valve, 21: Intake port, 22: Intake passage, 32, 46: Rotating shaft, 34: Gap, 35: Housing, 36: Cylinder rod mechanism, 36A: Cylinder, 36B: Rod, 37: Intake Flow control valve, 42, 52: guide groove, 42A, 52A: lower linear portion, 42B: rising portion, 43: gap, 44, 53: rack gear, 45: pinion gear, 52C: upper linear portion , 61A ... one side, 61B ... other side, A, AF ... air, AB ... rewind air, F ... fuel, S ... swirl flow, T ... tumble flow.

Claims

An intake device for an internal combustion engine, comprising: an intake flow control valve arranged in an intake pipe; and controlling an airflow introduced into a combustion chamber by controlling opening and closing of the intake flow control valve,
At the upper end of the intake flow control valve, a main opening for passing air is formed,
An intake device for an internal combustion engine, wherein a sub-opening having a smaller opening area than an opening area of the main opening is formed at a lower end of the intake flow control valve.

An intake device for an internal combustion engine, comprising: an intake flow control valve arranged in an intake pipe; and controlling an airflow introduced into a combustion chamber by controlling opening and closing of the intake flow control valve,
An opening for passing air is formed at an upper end of the intake flow control valve,
An intake valve for an internal combustion engine, further comprising an opening area adjusting means for adjusting an opening area of the opening.

The intake flow control valve is smaller than a cross-sectional area of an intake passage of the intake pipe, and opens and closes by rotating around a rotation axis.
The opening is a gap formed between an upper portion of the intake flow control valve and the intake flow path,
The intake device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the opening area adjusting unit is a rotation driving unit that rotates the rotation shaft.

4. The intake device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein a sub-opening having an opening area smaller than an opening area of the opening is formed at a lower end of the intake flow control valve.

The intake device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the rotation shaft is provided at a position lower than a vertical center position of the intake flow control valve.

The intake device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 5, wherein the rotation shaft is provided at a position deviated from the intake passage.

The intake flow control valve has a curtain shape that moves an intake flow path of the intake pipe up and down,
The opening is a gap formed between the upper end of the intake flow control valve and the intake pipe,
A guide groove for guiding the intake flow control valve is formed on an inner surface of the intake pipe,
3. The intake device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the opening area adjusting means is a moving means for moving the intake flow control valve along the guide groove.

The intake device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein an upper end of the guide groove extends in a flow direction of the intake flow path.

9. The intake device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein one side of a tip portion of the intake flow control valve has a shape protruding from the other side. 10.

The intake device for an internal combustion engine according to any one of claims 7 to 9, wherein the intake flow control valve at the time of opening is housed at a position deviated from the intake passage.