JP2004324593A - Air-intake system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリンダに接続された吸気ポートを含む内燃機関の吸気装置、特に、シリンダ内のタンブルやスワール等のガス流動の強化を図った吸気装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、火花点火式内燃機関における安定した燃焼の実現のためには、タンブルもしくはスワールといったシリンダ内のガス流動が非常に重要であり、より広い運転領域でガス流動を強化できることが必要である。
【0003】
従来から知られているシリンダ内のガス流動を強化する方法の一つは、特許文献1に見られるように、吸気ポートの通路断面の一部を遮蔽する吸気制御弁を用い、吸気ポート内を流れる吸気流を吸気ポートの一方の側に片寄らせる方法である。例えば、タンブル生成のためには、吸気ポートの下側に吸気制御弁が配置され、吸気ポートの上側に片寄って吸気が流れることで、シリンダ内のタンブルが強化されることになる。
【0004】
また、ガス流動を強化する他の方法として、特許文献2に見られるように、吸気ポート内に、その長手方向に沿った隔壁を設けるとともに、この隔壁により区画された一方の流路を開閉弁により開閉するようにした構成が知られている。例えば、タンブル生成のためには、吸気ポート内を上下に仕切るように隔壁が設けられ、その下側の流路が開閉弁によって閉じられることになる。これにより、上側の流路のみを通してシリンダ内に吸気が流入するため、前述した例に比べて流速や指向性が高く得られ、一般に、タンブル比はより向上する。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−54535号公報
【0006】
【特許文献2】
特開平6−159079号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような公知の方法は、いずれも、ガス流動強化時に、吸気ポートの通路断面積を、吸気制御弁等によって実質的に減少させることになり、ベースとなる吸気ポート断面積に対する有効な通路断面積の割合を「開口率」として定義すると、一般に、開口率が小さいほどガス流動が高く得られる。しかしながら、開口率を小とすると、通気抵抗は増大し、シリンダ内に吸入可能な吸気量が減少するので、吸気制御弁等を閉じてガス流動を強化することができる運転条件は、比較的狭い範囲に制限されてしまう。
【0008】
この発明は、開口率を過度に小さくすることなくシリンダ内のガス流動を強化することができる内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明は、内燃機関のシリンダに吸気ポートが接続され、かつこの吸気ポートの下流側の先端を吸気弁が開閉する内燃機関の吸気装置を前提としており、上記吸気ポートをその断面で2つの領域に区画するように、吸気ポートの長手方向に沿って設けられた隔壁と、この隔壁により区画された一方の流路を開閉する吸気制御弁と、を備えている。上記吸気制御弁は、回転軸を中心に回動可能な板状の弁体からなり、上記隔壁の上流端に近接して位置している。そして、この吸気制御弁が一方の流路を遮蔽した閉位置にあるときに、その弁体と上記隔壁の上流端との間に、間隙が設けられるようになっている。
【0010】
本発明では、上記吸気制御弁が一方の流路を遮蔽した閉位置にあるときに、他方の流路のみを通して吸気がシリンダ側へ流れることになり、吸気弁の周囲の一方に片寄った位置から相対的に多くの吸気がシリンダ内に流れ込む。これと同時に、吸気制御弁が吸気流を絞ることによって該吸気制御弁の下流側に局部的な圧力低下が生じ、これが、連通路となる間隙の出口側(他方の流路に面する側)に作用する。従って、吸気制御弁で遮蔽された一方の流路の下流側の端部と上記間隙との間で圧力差が発生し、上記端部から吸気が吸い込まれるとともに、吸気ポートの上流側へ向かって逆に流れ、かつ上記間隙を通して他方の流路へと合流する。つまり、遮蔽した流路を介して吸気の一部が上流側へと還流する。そのため、吸気弁の周囲を通る吸気流の流量ないしは流速の不均衡が一層拡大し、シリンダ内のガス流動が効果的に強化される。
【0011】
また、本発明においては、上記のように吸気制御弁が閉位置にあるときに、遮蔽された一方の流路を上流側へと逆流する吸気流を上記間隙へ案内するように。上記吸気制御弁の下流側に可動ガイドベーンを備えている。この可動ガイドベーンは、例えば、一方の流路を斜めに横切る平坦な板状、あるいは吸気流を滑らかに間隙へ案内するように湾曲した板状などをなす。そのため、上記吸気制御弁が閉位置にあるときに、遮蔽された一方の流路を上流側へと逆に流れる吸気流が、上記間隙を通して他方の流路へと、より円滑に案内される。
【0012】
なお、本件の請求項における「吸気ポート」という用語は、必ずしもシリンダヘッド内部の部分のみを意味するのではなく、態様によっては、その上流側の一部が、シリンダヘッド外部の他の部材、例えば吸気マニホルドの一部として構成される場合も含む。例えば、吸気制御弁が、シリンダヘッドに接続される吸気マニホルドブランチ部内の通路の先端部分に配置される場合があり、この場合、シリンダヘッド内に形成された吸気ポート部分と吸気マニホルドブランチ部内の通路の先端部分とを含めた範囲が請求項の「吸気ポート」に相当する。
【0013】
【発明の効果】
この発明に係る内燃機関の吸気装置によれば、吸気制御弁が遮蔽した流路を介して一部の吸気が還流することによってシリンダ内のガス流動を効果的に向上させることができ、吸気制御弁による開口率を小さくせずにより強いガス流動を得ることができる。従って、通気抵抗の増加に伴うポンピングロスの増加が抑制され、またシリンダ内に流入する吸気量を多く確保できることから広範な運転領域でガス流動の強化が図れる。
【0014】
特に、吸気制御弁に加えて、遮蔽された一方の流路を流れる吸気流を間隙へと案内する可動ガイドベーンを設けたことにより、上記の還流作用が一層円滑に得られ、タンブルなどのガス流動をより強化することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0016】
図1は、この発明を火花点火式内燃機関の吸気装置に適用した一実施例を示しており、これは、特に、ガス流動としてタンブルの強化を図った例である。シリンダブロック1に円筒状のシリンダ2が複数形成されているとともに、その頂部を覆うシリンダヘッド3に、ペントルーフ型の燃焼室4が凹設されている。この燃焼室4の2つの傾斜面にそれぞれ開口するように、吸気ポート5および排気ポート6が形成されており、吸気ポート5の先端を吸気弁7が開閉し、かつ排気ポート6の先端を排気弁8が開閉している。なお、詳細には図示しないが、吸気ポート5は、先端部が二股状に分岐しており、各気筒に一対設けられた吸気弁7がそれぞれの先端を開閉している。同様に、排気弁8も各気筒に一対設けられている。そして、これらの4つの弁に囲まれた燃焼室4中心部に、図示せぬ点火栓が配置されている。なお、シリンダ2内に配置されたピストン10は、本発明の要部ではないので、頂面が平坦な単純形状として図示してあるが、必要に応じてタンブルを用いた燃焼に適した所望の形状に構成される場合もある。
【0017】
そして、図1に示すように、本実施例では、吸気ポート5をその断面で上下2つの領域に区画するように、吸気ポート5の長手方向に沿った隔壁11が設けられている。この隔壁11は、例えばアルミニウム合金にてシリンダヘッド3を鋳造する際に別体の金属板(例えば鋼板)を鋳込むことによって構成されており、その下流端11aができるだけ下流側つまり吸気弁7に近い位置となるように配置されている。ここで、図示例では、この隔壁11が存在する長手方向の部分で吸気ポート5がほぼ直線状をなし、かつ吸気弁7に近い下流側部分で僅かに下方へ湾曲しているので、これに対応した形状に隔壁11も形成され、上流側部分では直線状に延び、かつ下流側部分で僅かに下方へ湾曲している。
【0018】
上記のように隔壁11が設けられていることにより、吸気ポート5内は、吸気弁7近傍の部分を除き、上側の通路状部分つまり第1流路5Aと下側の通路状部分つまり第2流路5Bとに分割される。
【0019】
なお、当業者には明らかなように、本明細書において吸気ポート5や吸気流等についての「上」「下」とは、シリンダ2の上下を基準とするものであり、空間上の絶対的な上下の意味ではない。また、前述したように、上記吸気ポート5は、必ずしもシリンダヘッド3内部の部分のみを意味するのではなく、その上流側の一部が、シリンダヘッド3外部の他の部材、例えば吸気マニホルドの一部として構成される場合も含む。
【0020】
上記隔壁11により区画されてなる下側の第2流路5Bを入口側つまり上流端で遮蔽するように、各気筒毎に吸気制御弁31が設けられている。この吸気制御弁31は、回転軸32を中心に回動可能な板状の弁体33を備えたもので、上記回転軸32が、上記隔壁11の上流側への延長線上に位置し、この回転軸32に、板状をなす弁体33の一端が固定されている。詳しくは、上記弁体33は、上記の第2流路5Bを開閉するために回転軸32から一方へ延びた主弁部33aを有するとともに、これとは反対側へ相対的に短く延びた延長部33bを有している。上記主弁部33aは、吸気ポート5の下側の断面形状に応じて、楕円を2分したような形状をなしている。これに対し、上記延長部33bの先端つまり下流端33cは、隔壁11の上流端11bの端縁と平行な直線状をなしている。また、上記回転軸32は、上記隔壁11の上流端11bに近接しているものの、少なくとも上記延長部33bが干渉しない程度に、上記上流端11bから離れている。
【0021】
上記回転軸32は、図示せぬアクチュエータに連係しており、タンブルを強化すべき運転条件では、弁体33が図示の姿勢のような閉位置に制御され、下側の第2流路5Bを、その入口側で遮蔽する。このとき、主弁部33aは回転軸32から上流側へ斜めに延びており、吸気制御弁31上流側から流れてきた吸気流を上側の第1流路5Aへ案内する方向に、弁体33が傾斜した状態となる。換言すれば、このような所定の傾斜位置で回転軸32より下側の領域を完全に塞ぐように、上記主弁部33aの外形状が設定されている。上記の閉位置における弁体33の傾斜角α(隔壁11を上流側へ延長した基準線mと弁体33とのなす角を傾斜角αと定義する(図2参照))は、90°よりも小さく、例えば、30°〜40°の範囲にある。また、このような閉位置に回動すると、主弁部33aの反対側に位置する下流側の延長部33bは、隔壁11よりも上方つまり第1流路5A側に突出した状態となる。そして、隔壁11の上流端11bと弁体33の延長部下流端33cとの間には、第1流路5A上流端と第2流路5B上流端とを連通させる連通路となる適宜な大きさの間隙12が生じる。この実施例では、それぞれ直線状をなす隔壁上流端11bと弁体下流端33cとの間に、一定幅の間隙12が確保される。この間隙12の幅は、例えば吸気ポート5の等価直径の1/10〜1/3程度とする。
【0022】
一方、吸気量が大となる運転条件、例えば高速高負荷域では、図3に示すように、上記吸気制御弁31は、吸気ポート5の長手方向に沿った開位置に制御され、第2流路5Bを開放することとなる。この開位置では、上記弁体33が隔壁11と直線状に連続した姿勢となり、吸気流と平行となる。そして、延長部33bも上記隔壁11と直線状に整列し、延長部33bの先端(下流端33c)が隔壁11の上流端11bに近接した状態となる。
【0023】
また、上記吸気制御弁31に隣接して、可動ガイドベーン41を備えている。
この可動ガイドベーン41は、図示せぬアクチュエータにより回動する回転軸42と、この回転軸42に一端が支持された板状のベーン43と、から構成されている。上記回転軸42は、上記吸気制御弁31の回転軸32に隣接し、特に、回転軸32の下流側に隣接して配置されており、回転軸32とともに、隔壁11のほぼ延長線上に位置している。上記ベーン41は、この実施例では、平坦な板状をなし、第2流路5B内において、回転軸32から下流側つまり吸気弁7側に延びている。
【0024】
上記可動ガイドベーン41は、基本的に吸気制御弁31の開閉に連動して、非作動位置と作動位置との間で回動するものであり、吸気制御弁31が閉位置にあるときには、図1,図2に示すような作動位置に制御され、吸気制御弁31が開位置にあるときには、図3に示すような非作動位置に制御される。作動位置においては、上記ベーン43が回転軸42から下流側へ斜めに延びており、第2流路5Bを斜めに横切って、先端が吸気ポート5内壁面に達している。なお、このとき、ベーン43と隔壁11との間の角β(図2参照)は、90°よりも小さく、望ましくは、30°〜60°の範囲の角度となる。一方、非作動位置においては、上記ベーン43が隔壁11の下面に平行に重なった姿勢となり、間隙12がベーン43によって覆われた形となる。
【0025】
なお、非作動位置においてベーン43が隔壁11と干渉せずに互いに平行になり得るように、ベーン43は、回転軸42に対し、その中心から下側に片寄った位置に取り付けられている。同様に、吸気制御弁31が開位置にあるときに、弁体33の延長部33bが可動ガイドベーン41の回転軸42と干渉せずに隔壁11と平行となり得るように、弁体33は、回転軸32に対し、その中心から上側に片寄った位置に取り付けられている。図示例では、さらに、可動ガイドベーン41の回転軸42は、吸気制御弁31の回転軸32よりも僅かに下側にずれて配置されているが、例えば回転軸42を小径に構成することで、延長部33bとの干渉を避けることもできる。図1および図3から理解できるように、吸気制御弁31と可動ガイドベーン41とは、それぞれ逆方向に回動することになるが、回転軸32と回転軸42とを同軸上に配置することも可能である。
【0026】
次に、図2および図3を用いて、上記実施例の構成における作用について説明する。なお、これらの図には、吸気の流れを矢印でもって示してある。
【0027】
吸気行程において、吸気弁7が開き、かつピストン10が下降すると、吸気は、吸気弁7周囲の弁隙間を通して、シリンダ2内に流入する。このとき、図3のように吸気制御弁31が開位置にあり、かつ可動ガイドベーン41が非作動位置にあれば、第1流路5Aおよび第2流路5Bの双方を通して吸気が流れ、吸気弁7の周囲の各部からほぼ均等に吸気が流れ込むので、シリンダ2内に発生するガス流動は比較的弱い。
【0028】
これに対し、吸気制御弁31が図2に示すように閉位置に制御されると、下側の第2流路5Bが遮蔽され、上側の第1流路5Aのみを通して吸気がシリンダ2側へ流れることになる。特に、図2に示すように吸気ポート5の上側の内壁面5a(以下、上側内壁面5aと記す)に沿って吸気流が偏在し、吸気ポート5の下側の内壁面5b(以下、下側内壁面5bと記す)に沿う流れは非常に少ない。そのため、吸気弁7の周囲について見たときに、吸気弁7の下側つまりシリンダ2外周に近い側の弁隙間20bでは、吸気の流量が少ないとともに、流速も低く、また吸気弁7の上側つまりシリンダ2中心に近い側の弁隙間20aでは、吸気の流量が多いとともに、流速も高くなる。この結果、シリンダ2内には、矢印で示すように、吸気弁7側から排気弁8側を経てピストン10頂面へと向かうタンブル(いわゆる順タンブル)が生じる。そして、本発明では、吸気制御弁31が図示のように閉位置にあると、この部分が絞り部となって吸気流が第1流路5Aのみを流れるように絞られるので、第1流路5Aにおいて、隔壁11の上流端11b付近で、局部的な圧力低下が生じ、この部分に低圧領域が発生する。第1流路5Aと第2流路5Bとの間の連通路となる間隙12は、この低圧領域に向かって開口する形となるので、第2流路5Bの下流側の開口端14との間で圧力差が生じる。そのため、上記開口端14が吸気取り入れ口となり、上記圧力差によって、上記開口端14から吸気が取り込まれるとともに、吸気ポート5の上流側へ向かって逆に流れ、かつ間隙12から第1流路5Aへと合流する。つまり、第1流路5A通過後に吸気ポート5の下側の領域へと拡がろうとした吸気が第2流路5Bを通して上流側へ還流し、上側の第1流路5Aへと戻されることになる。そのため、吸気弁7の下側の弁隙間20bを通る吸気流がより少なくなると同時に、上側の弁隙間20aを通る吸気流がより多くなり、シリンダ2内のタンブルがより強く得られる。特に、下側の弁隙間20bを通る吸気流は、シリンダ2内のタンブルを弱めるように作用するのであるが、上記構成では、上側の弁隙間20aを通る流れによりタンブルが強められるのみならず、このタンブルを弱めるように作用する下側の弁隙間20bを通る流れが抑制されることから、非常に効果的にタンブルが強化される。
【0029】
特に、上記の実施例では、図示の閉位置において、弁体33の延長部33bが隔壁11よりも上方つまり第1流路5A側に突出しているので、その背面側でより効果的に低圧領域が発達し、間隙12を通した吸気の還流が確実に行われる。
しかも、上記の実施例では、吸気制御弁31の弁体33が図示のように傾斜しているため、上流側から吸気ポート5の下側に沿って流れてきた吸気を、第1流路5Aへ円滑に案内できる。
【0030】
また、上記のように吸気制御弁31が閉位置となるときには、同時に、可動ガイドベーン41が図2に示すように作動位置に制御される。そのため、上述のように、下側の第2流路5Bを逆に上流側へ流れる吸気流は、ベーン43の傾斜に沿って間隙12へと円滑に案内され、上側の第1流路5Aを流れる吸気流と滑らかに合流する。従って、上述の還流作用がより強く得られ、タンブルをより強化することができる。特に、上記のように吸気制御弁31の弁体33が傾斜していても、第2流路5Bを上流側へ流れる吸気流が可動ガイドベーン41によって案内されることから、吸気制御弁31の弁体33背面側(下流側)での吸気流の淀みや乱れを回避することができる。
【0031】
なお、第2流路5Bは上流の吸気制御弁31によって開閉されるので、上記可動ガイドベーン41のベーン43は、必ずしも吸気ポート5の下側内壁面5bに達する長さがなくともよく、吸気流を間隙12へ案内する作用が得られる長さを有していればよい。
【0032】
このようにシリンダ2内に形成される強いタンブルは、燃費向上のために空燃比のリーン化や大量の排気還流を行う上で非常に有用であり、部分負荷域において、強いタンブルを生成することによって、希薄混合気や高排気還流率の下で、安定した燃焼を実現でき、燃費向上を達成できる。
【0033】
そして、高速高負荷域などで吸気制御弁31が開位置となったときには、同時に可動ガイドベーン41は非作動位置となり、図3のように、弁体33およびベーン43が隔壁11と直線状に整列することで吸気抵抗の増加が回避されるとともに、ベーン43によって間隙12が覆われるため、吸気流の乱れが抑制される。
【0034】
なお、燃料噴射弁については図示していないが、上記構成の吸気装置は、シリンダ2内に燃料を直接噴射する筒内直噴型内燃機関、あるいは吸気ポート5内へ燃料を噴射するポート噴射型内燃機関のいずれにも適用可能である。ポート噴射型として構成する場合には、吸気弁7へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁をなるべく下流側に配置し、隔壁11と噴霧との干渉を避けることが望ましい。
【0035】
図4は、上記実施例の吸気装置における実際の吸気の流れを解析したものであり、各部の流れの速さおよび方向を、微細なベクトルつまり矢印でもって示している。矢印の粗密は、流量を示し、矢印が密に集まっている部位は、流量が大であることを意味する。但し、これは可動ガイドベーン41を備えていない基本的な構成での流れを示している。また、図5は、比較例として、連通路となる間隙12を閉塞したものの吸気の流れを同様に示している。つまり、図5の構成は、単に隔壁11と吸気制御弁31とで吸気流を偏在させるようにした従来技術に相当する。なお、両者とも吸気制御弁31の開口率は同一である。
【0036】
これらの図を対比すれば明らかなように、比較例である図5のものでは、上側の第1流路5Aを通過した吸気流は、隔壁11の下流端11aよりも下流で下方へも拡散していくので、吸気弁7の下側の弁隙間20bを通る吸気流が少なからず存在する。なお、隔壁11の下側の第2流路5Bでは殆ど流れが見られず、淀んだ状態となる。これに対し、間隙12を設けた本発明に対応する図4では、吸気弁7寄りの下側領域から下側の第2流路5Bを通して吸気が還流し、この結果、吸気弁7の下側の弁隙間20bを通る吸気流が極端に減少する。また、これに伴って上側の弁隙間20aを通る吸気流が増加する。従って、効果的にタンブルを強化できる。
【0037】
次に、図6は、可動ガイドベーン41の異なる実施例を示している。この実施例では、回転軸42に取り付けられた板状のベーン43の中間部から先端部が、湾曲している。詳しくは、作動位置にあるときに、下流側へ向かう面が凹面となる方向に湾曲している。そして、ベーン43の基端部は、隔壁11に対し略90°の角度をなすように回動し、このとき、ベーン43の先端部は、吸気ポート5の内壁面(下側内壁面5b)に滑らかに接するようになる。
【0038】
従って、前述した実施例と同様に、吸気制御弁31が閉位置にあるときに下側の第2流路5Bを逆に上流側へ流れる吸気流が、湾曲したベーン43に沿って間隙12へと円滑に案内され、上側の第1流路5Aを流れる吸気流と滑らかに合流する。そのため、上述の還流作用がより強く得られ、タンブルをより強化することができる。可動ガイドベーン41の非作動位置では、上記ベーン43は、仮想線で示す位置となる。
【0039】
なお、上記の各実施例では、吸気ポート5を隔壁11により上下に分割してタンブル(縦渦)の強化を図っているが、隔壁11を配置する方向を適宜に設定することにより、スワール(横渦)の強化や、スワールとタンブルとを合成した方向の旋回流の強化を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る吸気装置の一実施例を示す断面図。
【図2】吸気制御弁が閉位置にあるときの説明図。
【図3】吸気制御弁が開位置にあるときの説明図。
【図4】この吸気装置の基本的な構成における吸気の流れを示す説明図。
【図5】比較例の吸気装置における吸気の流れを示す説明図。
【図6】可動ガイドベーンの異なる実施例を示す断面図。
【符号の説明】
5…吸気ポート
7…吸気弁
11…隔壁
12…間隙
31…吸気制御弁
41…可動ガイドベーン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake device for an internal combustion engine including an intake port connected to a cylinder, and more particularly, to an improvement of an intake device for enhancing gas flow such as tumble and swirl in a cylinder.
[0002]
[Prior art]
For example, in order to achieve stable combustion in a spark ignition type internal combustion engine, gas flow in a cylinder such as a tumble or swirl is very important, and it is necessary to be able to enhance gas flow in a wider operation range.
[0003]
One of the conventionally known methods of enhancing gas flow in a cylinder is to use an intake control valve that blocks a part of a passage cross section of an intake port, as disclosed in
[0004]
Further, as another method for enhancing the gas flow, as shown in
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-54535
[Patent Document 2]
JP-A-6-159079
[Problems to be solved by the invention]
In any of the known methods as described above, when the gas flow is enhanced, the passage cross-sectional area of the intake port is substantially reduced by an intake control valve or the like. When the ratio of the cross-sectional area is defined as “opening ratio”, generally, the smaller the opening ratio, the higher the gas flow. However, when the opening ratio is reduced, the ventilation resistance increases, and the amount of intake air that can be taken into the cylinder decreases. Therefore, the operating conditions under which the intake control valve and the like can be closed to enhance the gas flow are relatively narrow. It is limited to the range.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an intake device for an internal combustion engine that can enhance gas flow in a cylinder without excessively reducing an opening ratio.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention presupposes an intake device for an internal combustion engine in which an intake port is connected to a cylinder of the internal combustion engine and an intake valve opens and closes a downstream end of the intake port. A partition provided along the longitudinal direction of the intake port so as to define the intake port, and an intake control valve that opens and closes one of the flow paths partitioned by the partition. The intake control valve is formed of a plate-shaped valve element that can rotate around a rotation axis, and is located near the upstream end of the partition. When the intake control valve is at a closed position blocking one of the flow paths, a gap is provided between the valve body and the upstream end of the partition.
[0010]
In the present invention, when the intake control valve is in the closed position where one of the flow paths is shielded, the intake air flows to the cylinder side only through the other flow path, and the intake air flows from one side around the intake valve toward the cylinder. A relatively large amount of intake air flows into the cylinder. At the same time, the intake control valve throttles the intake air flow, causing a local pressure drop downstream of the intake control valve, which is caused by the outlet side of the gap that becomes the communication path (the side facing the other flow path). Act on. Therefore, a pressure difference is generated between the downstream end of one of the flow passages shielded by the intake control valve and the gap, and the intake air is sucked from the end and toward the upstream side of the intake port. It flows in the opposite direction and merges into the other flow path through the gap. That is, a part of the intake air returns to the upstream side through the shielded flow path. Therefore, the imbalance in the flow rate or the flow velocity of the intake air flowing around the intake valve is further increased, and the gas flow in the cylinder is effectively enhanced.
[0011]
Further, in the present invention, when the intake control valve is in the closed position as described above, the intake flow that flows backward through one of the blocked flow paths to the upstream side is guided to the gap. A movable guide vane is provided downstream of the intake control valve. The movable guide vane has, for example, a flat plate shape obliquely crossing one of the flow paths, or a plate shape curved so as to smoothly guide the intake air flow to the gap. Therefore, when the intake control valve is in the closed position, the intake flow that flows backward through one of the shielded flow paths to the upstream side is more smoothly guided to the other flow path through the gap.
[0012]
In addition, the term "intake port" in the claims of the present invention does not necessarily mean only a portion inside the cylinder head, and in some embodiments, a part on the upstream side is another member outside the cylinder head, for example, This includes the case where it is configured as part of the intake manifold. For example, an intake control valve may be disposed at a distal end of a passage in an intake manifold branch connected to a cylinder head. In this case, an intake port formed in the cylinder head and a passage in the intake manifold branch may be provided. The range including the leading end portion of the above corresponds to the “intake port” in the claims.
[0013]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the intake device of the internal combustion engine which concerns on this invention, the gas flow in a cylinder can be improved effectively by recirculating a part of intake air through the flow path shielded by the intake control valve. A stronger gas flow can be obtained without reducing the valve opening ratio. Therefore, an increase in pumping loss due to an increase in ventilation resistance is suppressed, and a large amount of intake air flowing into the cylinder can be secured, so that gas flow can be enhanced in a wide operating range.
[0014]
In particular, in addition to the intake control valve, by providing a movable guide vane for guiding the intake air flowing through one of the shielded flow paths to the gap, the above-described recirculation effect can be more smoothly obtained, and gas such as tumble is provided. The flow can be further enhanced.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to an intake device of a spark ignition type internal combustion engine. This is an example in which a tumble is enhanced particularly as a gas flow. A plurality of
[0017]
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a
[0018]
By providing the
[0019]
As will be apparent to those skilled in the art, the terms “upper” and “lower” with respect to the
[0020]
An
[0021]
The rotating
[0022]
On the other hand, under operating conditions where the intake air amount is large, for example, in a high-speed high-load region, as shown in FIG. 3, the
[0023]
A
The
[0024]
The
[0025]
In addition, the
[0026]
Next, the operation of the configuration of the above embodiment will be described with reference to FIGS. In these figures, the flow of the intake air is indicated by arrows.
[0027]
In the intake stroke, when the
[0028]
On the other hand, when the
[0029]
In particular, in the above embodiment, in the illustrated closed position, the
Moreover, in the above embodiment, since the
[0030]
When the
[0031]
Since the
[0032]
The strong tumble formed in the
[0033]
When the
[0034]
Although the fuel injection valve is not shown, the intake device having the above configuration is a direct injection type internal combustion engine that directly injects fuel into the
[0035]
FIG. 4 shows an analysis of the actual flow of intake air in the intake device of the above embodiment, and shows the speed and direction of the flow of each part by minute vectors, that is, arrows. The density of the arrows indicates the flow rate, and a portion where the arrows are densely gathered means that the flow rate is large. However, this shows a flow in a basic configuration without the movable guide vanes 41. FIG. 5 also shows, as a comparative example, the flow of intake air with the
[0036]
As is clear from comparison of these figures, in the comparative example shown in FIG. 5, the intake airflow passing through the upper
[0037]
Next, FIG. 6 shows a different embodiment of the
[0038]
Therefore, similarly to the above-described embodiment, when the
[0039]
In each of the above embodiments, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an intake device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram when the intake control valve is at a closed position.
FIG. 3 is an explanatory diagram when the intake control valve is at an open position.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a flow of intake air in a basic configuration of the intake device.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a flow of intake air in an intake device of a comparative example.
FIG. 6 is a sectional view showing a different embodiment of the movable guide vane.
[Explanation of symbols]
5
Claims (9)
上記吸気ポートをその断面で2つの領域に区画するように、吸気ポートの長手方向に沿って設けられた隔壁と、
この隔壁の上流端に近接して位置する回動可能な板状の弁体からなり、上記隔壁により区画された一方の流路を開閉する吸気制御弁と、を備え、
上記吸気制御弁が一方の流路を遮蔽した閉位置にあるときに、上記隔壁の上流端と弁体との間に間隙が設けられ、この間隙を通して一方の流路から他方の流路へと吸気が還流するように構成されているとともに、
遮蔽された一方の流路を上流側へと逆流する吸気流を上記間隙へ案内するように上記吸気制御弁の下流側に可動ガイドベーンを備えていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。In an intake device of an internal combustion engine, an intake port is connected to a cylinder of the internal combustion engine, and an intake valve opens and closes a downstream end of the intake port.
A partition wall provided along the longitudinal direction of the intake port so as to partition the intake port into two regions in its cross section;
An intake control valve comprising a rotatable plate-shaped valve element located close to the upstream end of the partition, and opening and closing one flow path defined by the partition.
When the intake control valve is in the closed position blocking one flow path, a gap is provided between the upstream end of the partition and the valve element, and from this flow path from one flow path to the other flow path through this gap. The intake air is configured to return,
An intake device for an internal combustion engine, comprising: a movable guide vane downstream of the intake control valve so as to guide an intake air flowing backward through one of the blocked flow paths to the upstream side into the gap.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003123058A JP2004324593A (en) | 2003-04-28 | 2003-04-28 | Air-intake system of internal combustion engine |
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- 2003-04-28 JP JP2003123058A patent/JP2004324593A/en active Pending
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