JP2005140050A

JP2005140050A - 可変吸気装置

Info

Publication number: JP2005140050A
Application number: JP2003378788A
Authority: JP
Inventors: Shuji Ogawa; 修治緒川; Ryoji Isomura; 良二磯村; Masahiro Fukuda; 正博福田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】エンジンの可変吸気装置において、バルブ開時の圧力損失を低減できると共に、複雑な機構を用いることなく吸気通路の吸気の流れを制御すること。
【解決手段】上流側が湾曲した吸気管２１の内部通路２２の下流側に回動可能に配置され、内部通路２２を流れる流体の通過面積を変化させる気流制御バルブ３０を有する可変吸気装置２０において、気流制御バルブ３０は、開作動時、内部通路２２の中心より湾曲部２１Ｃの中心ＣＣ側にオフセットして配置した。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関の可変吸気装置に関するものである。特に、上流側が湾曲した管状体の内部通路の下流側に回動可能に配置される吸気制御バルブを有する内燃機関の可変吸気装置に関する。

従来、エンジンヘッドに取り付けられるインテークマニホールドの吸気通路の上流で吸気の流れを制御するバルブとして、吸気通路を横断し回転自在に配置されるシャフトに吸気通路を開閉するバルブが固定されるバタフライバルブが設けられる可変吸気装置が知られている。しかし、この装置はバルブ開時において、吸気通路内にバルブ及びバルブが固定されバルブを回転させるシャフトが配置されているため、吸入抵抗（圧力損失）を招く問題がある（例えば、特許文献１参照。）。また、この問題を回避するために、吸気通路の内壁面上にバルブを回動させるシャフトを配置し、バルブの一端にシャフトを固定するようにしたピボット式装置がある。しかし、この装置はシャフトがバルブの一端に固定された片持ち支持の構造であるため、バルブ閉時に吸気の脈動による回動力を受けやすく、耐久性の悪化を招く問題がある（例えば、特許文献２参照。）。また、吸気通路の途中にロータリバルブを配置する装置がある。しかし、この装置はロータリバルブが円筒であるために可動領域が大きくなり、可変吸気装置が大型化する問題がある（例えば、特許文献３参照。）。また、吸気通路内にバルブを設け吸気通路の内壁を貫通されたリンク機構によりバルブを開閉させる装置がある。しかし、この装置はリンク機構を必要とするため、構造が複雑となる問題がある（例えば、特許文献４参照。）。
特開２０００−１４５４６５号公報特開平１１−２４７６６１号公報特表２００１−５２１０９３号公報特開２００３−８３１８３号公報

そこで本発明は、エンジンの可変吸気装置において、上流側が湾曲する吸気管を有する吸気装置のバルブ開時の圧力損失を低減すると共に、複雑な機構を用いることなく吸気通路の吸気の流れを制御することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明にて講じた技術的手段は、上流側が湾曲した管状体の内部通路の下流側に回動可能に配置され、前記内部通路を流れる流体の通過面積を変化させる仕切り部材を有する可変吸気装置において、前記仕切り部材は、該仕切り部材を介して回動駆動力が伝達され、開作動時は前記内部通路の断面中心より前記湾曲部の中心側にオフセットして配置されるようにしたことである。

上記手段によれば、湾曲した管状体の内部通路を流れる流体は、内部通路断面の流速分布に偏りが生じるため、仕切り部材は、仕切り部材を介して回動駆動力が伝達され、開作動時は内部通路の断面中心より湾曲部の中心側にオフセットして配置されるようにしたことにより、流体の流速の遅い領域に配置されるので、バルブ開作動時の圧力損失を低減できる。

本願発明によれば、湾曲した管状体の内部通路を流れる流体は、内部通路断面の流速分布に偏りが生じるため、仕切り部材は、仕切り部材を介して回動駆動力が伝達され、開作動時は内部通路の断面中心より湾曲部の中心側に配置されるようにしたことにより、流体の流速の遅い領域に配置されるので、バルブ開作動時の圧力損失を低減できる。

本発明の第１の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。

図１はエンジンヘッド１０に組み付けられる可変吸気装置２０の概略構成図を示す。可変吸気装置２０は、エンジンヘッド１０に設けられた図示しない燃焼室に連通される内部通路２２を有する吸気管（管状体）２１を有する。内部通路２２内には、内部通路２２を流れる吸気の通過面積を変化させる気流制御バルブ（仕切り部材）３０が配置されている。吸気管２１は、気流制御バルブ３０の上流側に湾曲する湾曲部２１Ｃが設けられている。

このように、気流制御バルブ３０の上流側において、湾曲部２１Ｃが設けられた場合、内部通路２２内では曲率の大きい外側の流速に対して、曲率の小さい内側の流速は遅くなるという現象が発生する。

図２に示すように、気流制御バルブ３０は、バルブ部３１とバルブ部３１からエンジンヘッド１０に配置される図示しないカム軸に平行に突出するシャフト部３２とから構成されている。シャフト部３２のバルブ部３１が固定される端部と反対側の端部は、隣接する気流制御バルブ３０のシャフト部３２又は気流制御バルブ３０を回動させる駆動手段５０に連結される。駆動手段５０からの回動駆動力は、シャフト部３２を介してバルブ部３１に伝達され、更に、隣接する気流制御バルブ３０に伝達される。

図２及び３に示すように、気流制御バルブ３０のバルブ部３１は、開作動時（全開時）、内部通路２２の中心より湾曲部２１Ｃの中心ＣＣ側に配置される。これにより、湾曲部２１Ｃの内部通路２２の曲率の大きい外側の流速の速い領域に比べて、曲率の小さい内側の流速の遅い領域に配置されている。このため、気流制御バルブ３０の開作動時の流体の流速に抗して発生する圧力損失を低減できる。

気流制御バルブ３０は、閉作動時、バルブ部３１の一端（図３右側端）の外縁３１ａが内部通路２２の内壁２２ａに沿う形状に形成されている。一方、バルブ部３１の他端（図３左側端）の外縁３１ｂは、内部通路２２の内壁２２ａとの間に所定の吸気流量を流すことができるように一定の隙間Ｃを確保する形状に形成されている。なお、この実施形態では、バルブ部３１は、所定の吸気流量を流すことができるように設定されている。所定の吸気量を流すため、バルブ部３１は、凹状の切り欠き部等を形成してもよい。他の実施形態として、バルブ部３１は、内部通路２２を全閉するように、内壁２２ａに沿った形状としてもよい。

以上のように構成した本実施の形態の吸気装置２０の作用を説明する。

エンジンの運転状況に応じて、吸気に渦流が必要になると、気流制御バルブ３０は駆動手段５０により回動され閉作動し、吸気管２１の内部通路２２を閉じる。このとき、吸気は、図３に示すバルブ部３１の外縁３１ｂと内部通路２２の内壁２２ａとの間に形成される隙間Ｃを通して流速が更に増加し、燃焼室へ向かって流れ、燃焼室内で渦流が発生される。一方、気流制御バルブ３０が開作動時は、内部通路２２の流速の遅い領域に、バルブ部３１が配置されているため、圧力損失を低減できる。なお、バルブ部３１が内部通路２２を全閉するように、内壁２２ａに沿った形状とされた場合は、図示しないバルブを有しない吸気管を通して、燃焼室に吸気が送られ、吸気に渦流が発生させられる。

本発明の第１の実施の形態における吸気装置の概略構成図である。気流制御バルブ３０の全開時における図１のＡ−Ａ断面図である。気流制御バルブ３０の全開時における図１の要部拡大図である。

符号の説明

２０・・・可変吸気装置
２１・・・吸気管
２１Ｃ・・・湾曲部
２２・・・内部通路
３０・・・気流制御バルブ（仕切り部材）
ＣＣ・・・湾曲部の中心

Claims

上流側が湾曲した管状体の内部通路の下流側に回動可能に配置され、前記内部通路を流れる流体の通過面積を変化させる仕切り部材を有する可変吸気装置において、
前記仕切り部材は、該仕切り部材を介して回動駆動力が伝達され、開作動時は前記内部通路の断面中心より前記湾曲部の中心側にオフセットして配置されることを特徴とする可変吸気装置。