JP2005140051A

JP2005140051A - 可変吸気装置

Info

Publication number: JP2005140051A
Application number: JP2003378789A
Authority: JP
Inventors: Shuji Ogawa; 修治緒川; 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、耐久性の悪化を招くことなく、また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】吸気管２１の内部通路２２内に回動可能に配置され、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、内部通路２２の内壁２２ａに沿うように形成した。
【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、管状体の内部通路内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、バルブ開時の圧力損失を低減できると共に、耐久性の悪化を招くことなく、また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、管状体の内部通路内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、前記内部通路の内壁形状に沿うように形成されていることである。

上記手段によれば、仕切り部材は、仕切り部材は、内部通路の内壁に沿うように形成されていることにより、バルブ開時の圧力損失を低減できる。

上記課題を解決するために、請求項２の発明にて講じた技術的手段は、前記内部通路の内壁には凹部が形成され、前記凹部に前記仕切り部材が収納されたとき、前記仕切り部材の内部通路側内面は前記内部通路の内壁に滑らかに連続することである。

上記手段によれば、内部通路の内壁には凹部が形成され、凹部に仕切り部材が収納されたとき、仕切り部材の内部通路側内面は内部通路の内壁に滑らかに連続することにより、吸入抵抗（圧力損失）が低減されバルブ開時の圧力損失を低減できる。

上記課題を解決するために、請求項３の発明にて講じた技術的手段は、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ることである。

上記手段によれば、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ることにより、内部通路にシャフトを配置する必要がなく、吸入抵抗（圧力損失）を低減することができると共に、部品点数を低減できる。

上記課題を解決するために、請求項４の発明にて講じた技術的手段は、前記仕切り部材は、前記流体が流れる方向に延在し、前記内部通路を閉じたとき、少なくとも一端の外縁が前記内部通路の内壁に沿う形状であることである。

上記手段によれば、仕切り部材は、流体が流れる方向に延在し、内部通路を閉じたとき、少なくとも一端が内部通路の内壁に沿う形状を呈することにより、バルブの延在方向長さ或いは、バルブに切り欠き部を設けることでバルブ閉時に、エンジンが必要とする気流を制御（調整）することができる。

本願発明によれば、仕切り部材は、仕切り部材は、内部通路の内壁に沿うように形成されていることにより、バルブ開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乃至図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に設けられたエンジンバルブ１１により開閉される燃焼室１２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。図２に示すように、気流制御バルブ３０は、吸気が流れる方向に垂直な断面が略Ｕ字（逆Ｕ字）状に湾曲した板状部材から構成されている。なお、気流制御バルブ３０の断面は、内部通路２２の内壁２２ａに沿う形状であれば、その形状は問わない。また、気流制御バルブ３０は、内部通路２２の内壁２２ａに沿っている。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。つまり、バルブ部３１は駆動力伝達部材を構成する。シャフト部３２は内部通路２２の上下略中央に配置されている。

図１に示されたように、内部通路２２の内壁２２ａには凹部２２ｂが形成されている。この凹部２２ｂの形状は、気流制御バルブ３０のバルブ部３１の外周部３１ｃに沿うように形成されている。気流制御バルブ３０が全開時、外周部３１ｃは凹部２２ｂに嵌合し、バルブ部３１の内部通路２２側の内周部３１ｄは、内部通路２２の内壁２２ａに滑らかに連続する。即ち、気流制御バルブ３０は内壁２２ａの凹部２２ｂに全開時において、完全に収容されるようになっている。

バルブ部３１は、吸気が流れる方向（図１右から左方向）に延在し、気流制御バルブ３０が閉じるように回動する側の一端（図１右側端）の外縁３１ａが内部通路２２の内壁２２ａに沿って密着するように形成されている。また、バルブ３１は上流から下流に向かってその厚さが漸次薄くなるように形成されている。更に、他端は、内壁２２ａとの間に隙間が確保されるように形成されている。例えば、気流制御バルブ３０が閉じた状態を示す図３のように、バルブ部３１の他端の外縁３１ｂは、内部通路２２の内壁２２ａ又は凹部２２ｂとの間に略一定幅の隙間Ｃを確保するように形成される。或いは、図４に示すように、バルブ部３１の幅方向の一部に切欠き部３１ｃを設けてもよい。

図２に示すように、内部通路２２の内壁２２ａには、気流制御バルブ３０が閉まるように回動する側の一端に段差部２２ｃが形成されている。段差部２２ｃは、気流制御バルブ３０が閉じている時、バルブ部３１の内周部３１ｄと内部通路２２の内壁２２ａとの間に段差が発生しないように設けられている。

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により回動されて通路閉じる。このとき、吸気は、図１又は図３に示すバルブ部３１と内部通路２２の内壁２２ａとの間に形成される隙間Ｃ、或いは図４に示すバルブ部３１の切欠き部３１ｃを通して燃焼室１２へ向かって流れ、燃焼室１２内で渦流が発生する。

本発明の第２の実施の形態について、図５及び図６を用いて説明する。図５はエンジンヘッド２１０に組み付けられる可変吸気装置２２０の概略構成図を示す。可変吸気装置２２０は、エンジンヘッド２１０に設けられたエンジンバルブ２１１により開閉制御される燃焼室２１２に連通する内部通路２２２を備える吸気管（管状体）２２１を有する。吸気管２２１は、通路長さが比較的長いロングポート２２１Ａと通路長さが比較的短いショートポート２２１Ｂとから成り、ショートポート２２１Ｂはロングポート２２１Ａの途中で連通するように連結されている。ショートポート２２１Ｂの内部通路２２２ｂ内にはショートポート２２１Ｂとロングポート２２１Ａとの連通を断続する管長可変制御バルブ（仕切り部材）２３０が配置されている。図６に示すように、管長可変制御バルブ２３０は、吸気が流れる方向に垂直な断面が略Ｕ字状（逆Ｕ字状）に湾曲した板状部材から構成されている。なお、気流制御バルブ３０の断面は、内部通路２２の内壁２２ａ形状に沿う形状であれば、その形状は問わない。また、管長可変制御バルブ２３０は、内部通路２２１ｂの内壁２２１ｃに沿っている。管長可変制御バルブ２３０は、バルブ部２３１とバルブ部２３１からエンジンヘッド２１０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２３２とから構成されている。シャフト部２３２のバルブ部２３１が固定される端部と反対側の端部は、隣接する管長可変制御バルブ２３０のシャフト部２３２又は管長可変制御バルブ２３０を回動させる駆動手段２５０に連結される。つまり、バルブ部２３１は駆動力伝達部材を構成する。

管長可変制御バルブ２３０のバルブ部２３１は、吸気が流れる方向（図５上下方向）に延在し、管長可変制御バルブ２３０が閉まるように回動する側の一端（図５上側端）の外縁２３１ａが内部通路２２２ｂの内壁２２２ｃに沿う形状に形成され密着する。尚、外縁２３１ａが接する内部通路２２２ｂには気密性を向上するためシール部材を配置してもよい。また、他端は、後述する凹部２２２ｅに形成された段差２２２ｄにバルブ部２３１の外周部２３１ｃが当接し、ショートポート２２１Ｂとロングポート２２１Ａとの連通を遮断する。

図５に示すように、内部通路２２２ｂの内壁２２２ｃには凹部２２２ｅが形成されている。この凹部２２２ｅは、管長可変制御バルブ２３０の回動を妨げない程度に他端の外縁２３１ｂとの間に隙間を確保するように逃げ形状に形成されている。管長可変制御バルブ２３０が全開時、バルブ部２３１は凹部２２２ｅの蓋を行うと共に、バルブ部２３１の内部通路２２２ｂ側の内周部２３１ｄは、内部通路２２２ｂの内壁２２２ｃに滑らかに連続される。

以上のように構成した本実施の形態の可変吸気装置２２０の作用を説明すると、エンジンが低速回転にて運転されると、管長可変制御バルブ２３０は回動されて、ショートポート２２１Ｂの内部通路２２２ｂを閉じる。このとき、吸気は、ロングポート２２１Ａを通して燃焼室２１２に供給される。エンジンが高速回転にて運転されると、管長可変制御バルブ２３０は回動されて、ショートポート２２１Ｂの内部通路２２２ｂを開ける。このとき、ショートポート２２１Ｂとロングポート２２１Ａは連通し、吸入効果を高める。

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の全閉時における図１のＢ−Ｂ断面図である。第１の実施の形態の変形例の気流制御バルブ３０の全閉時における図１のＢ−Ｂ断面図である。本発明の第２の実施の形態における吸気装置の概略構成図である。管長可変制御バルブ２３０の全開時における図５のＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

２０、２２０・・・可変吸気装置
２１、２２１（２２１Ｂ）・・・吸気管
２２、２２２（２２２ｂ）・・・内部通路
２２ａ、２２２ｃ・・・内壁
２２ｂ、２２２ｅ・・・凹部
３０・・・気流制御バルブ（仕切り部材）
２３０・・・管長可変制御バルブ（仕切り部材）
３１ａ、２３１ａ・・・外縁

Claims

管状体の内部通路内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、前記内部通路の内壁形状に沿うように形成されていることを特徴とする可変吸気装置。
前記内部通路の内壁には凹部が形成され、前記凹部に前記仕切り部材が収納されたとき、前記仕切り部材の内部通路側内面は前記内部通路の内壁に滑らかに連続することを特徴とする請求項１に記載の可変吸気装置。
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ることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１つに記載の可変吸気装置。
前記仕切り部材は、前記流体が流れる方向に延在し、前記内部通路を閉じたとき、少なくとも一端の外縁が前記内部通路の内壁に沿う形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の可変吸気装置。