JP2006316737A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気管内での燃料の液溜りの発生を抑制でき、また液溜りが発生した場合でもこれを効率良く排除できる吸気装置を提供する。
【解決手段】 吸気管３内に吸気制御弁１０Ａを配備して回動させ、前記吸気管内を流れる吸気流ＧＳを調整する内燃機関の吸気装置１Ａにおいて、前記吸気制御弁１０Aに前記吸気管の内面に向けて前記吸気流を吹き付ける穴１１を形成し、前記吸気制御弁の穴１１から前記吸気流が吹き付けられる場所に燃料が集約するように形成した燃料ガイド部９ＴＡを設けた。吸気管内に上記のような燃料ガイド部を備えるので、吸気流を吹き付けて液溜りの発生を確実に予防できる。また、仮に液溜りが発生しても速やかに排除できる。よって、このような吸気装置を備える内燃機関は燃焼効率が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸気管内を流れる吸気流を制御して内燃機関の燃焼効率の向上を図る吸気装置に関する。

吸気管（吸気ポートとも称される）内に強いタンブル流を発生させる構造を設けた吸気装置が従来から複数提案されている。例えば、板状の吸気制御弁を吸気管内に配置し、これを開閉制御することで所望のタンブル流を形成させる吸気装置が知られている。ところで、このような吸気装置では吸気制御弁より下流側の近傍に内燃機関側から吹き返された燃料が液滴化した液溜りが発生する場合がある。液滴化した燃料が燃焼室内に一気に流れ込むこと空燃比（Ａ／Ｆ）が急激に変化して内燃機関の燃焼効率が悪化するので好ましくない。

また、吸気管内に仕切板（隔壁）を設けて内部を２つの通路に分割して、より強いタンブル流を形成できるようにした吸気装置についても従来から提案がある。この仕切板を備えたタイプの吸気装置は、仕切板の下面に吹返の燃料が付着するため上記の液溜りが発生し易い。この点について図を参照して説明する。

図７（Ａ）は、吸気制御弁と仕切板を備える吸気装置１００について示した図である。吸気管１０３の内部は仕切板１０４によって、タンブル通路１０５と制御通路１０６とに分割されている。図７（Ａ）は吸気制御弁１１０を回動させて制御通路１０６側を閉じてタンブル通路１０５に強いタンブル流を発生させた状態を示している。このような状態が形成されたときには仕切板１０４を通った後の吸気流の一部が下端で強い渦流ＥＣとなる場合がある。この渦流ＥＣは制御通路１０６を逆流して仕切板１０４の下面に燃料ＦＵを液滴状に付着させる。また、気筒上部の吸気バルブ（不図示）が開いたときの吹返しにより仕切板１０４の下面に燃料ＦＵが付着してしまう場合がある。

逆流した或いは吹き返された燃料ＦＵは、仕切板１０４の下面や周部のくぼみ部分に滞留して液溜りとなる。このように噴射燃料が制御通路１０６側に滞留した状態で吸気制御弁１１０が開（特に全開）に切換わると、図７（Ｂ）で示すように液滴状の燃料ＦＵが燃焼室内に一気に流れ込むことになるので空燃比が急激にリッチになってしまう。この変化は突発的であるため空燃比の制御を行うことが極めて困難である。そのために内燃機関の燃焼効率が低下すると共にエミッションを悪化させてしまう。

吸気管内に発生する燃料の液溜りに対処する技術については、例えば特許文献１に開示がある。特許文献１の吸気装置は、吸気制御弁の側縁部に小穴を設けて吸気流の一部を流して下流側に燃料を吹き戻すことで液溜りの発生を防止する。

特開２００３−２９３７７５号公報

特許文献１で開示する吸気装置では、中間部分に設けたシャフトを中心に吸気制御弁が回動する。この吸気制御弁が配置されている吸気管は単純な管路であり、液溜りの発生位置は一定したものではない。よって、液溜りの発生を確実に防止するためには、吸気制御弁の側縁部だけでなく小穴を全体的に設けることが必要となる。

しかしながら、液溜りを確実に防止するため吸気制御弁に多くの小穴を設けるとタンブル流が弱くなってしまう。さらに、図７で示した吸気装置１００のように仕切板１０４を配置している構造である場合には、液溜りが助長されるので側縁部に設けた小穴だけでは予防が困難となる。また、吸気装置１００のように吸気制御弁を片持ちで支持する構造とした場合、図７で図示しているように吸気制御弁を収納するための窪み部１０７が形成されている。この窪み部１０７に液溜りが発生し易い。側縁部に設けた小穴を通した吸気流を窪み部１０７の液溜りに吹き付けると、幅方向での他の位置（例えば中央部）へ燃料ＦＵが逃げてしまうので下流側へ戻すことが困難となる。

本発明の目的は、前述した従来の課題を解決して、吸気管内での燃料の液溜りの発生を抑制でき、また液溜りが発生した場合でもこれを効率良く排除できる吸気装置を提供することである。

上記目的は、吸気管内に吸気制御弁を配備して回動させ、前記吸気管内を流れる吸気流を調整する内燃機関の吸気装置において、前記吸気制御弁に前記吸気管の内面に向けて前記吸気流を吹き付ける穴を形成し、前記吸気制御弁の穴から前記吸気流が吹き付けられる場所に燃料が集約するように形成した燃料ガイド部を設けた内燃機関の吸気装置によって達成できる。

本発明によると、吸気制御弁に吸気管の内面に向けて吸気流を吹き付ける穴が形成されると共に、前記吸気制御弁の穴から前記吸気流が吹き付けられる場所には燃料を集約するように形成した燃料ガイド部を備えるので、吸気流を確実に吹き付ることで効率よく液溜りの発生を予防できる。また、仮に液溜りが発生しても速やかに排除できる。よって、このような吸気装置を備える内燃機関は燃焼効率が向上する。

また、前記吸気制御弁は前記吸気管の内面に一端が軸支されて回動自在な板状の吸気制御弁を含み、前記吸気管内には前記吸気制御弁を収納する窪み部が形成されており、前記窪み部の段部を利用して前記燃料ガイド部が形成されている構造とすることができる。

また、前記燃料ガイド部は、前記液化した燃料を側縁側に集約するように形成した山型形状としてもよい。また、前記燃料ガイド部は、前記液化した燃料を中央側に集約するように形成した逆山型形状としてもよい。

また、前記吸気管内に第１吸気通路と第２吸気通路とに分割する仕切板を更に設け、前記吸気制御弁が回動して位置を変えたときに、前記仕切板の下面に沿って前記吸気流を流すように前記穴が形成されている構造を採用してもよい。

本発明によれば、吸気管内での燃料の液溜り発生を抑制でき、また液溜りが発生した場合でもこれを効率良く排除できる吸気装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気装置について説明する。

図１は、実施例１に係る吸気装置１Ａの全体構成を示した図である。吸気装置１は、不図示の内燃機関の気筒側とインテークマニホルドとを接続する部分に配設されている。図１では下側の端部２が吸気装置１Ａの気筒側である。吸気流ＧＳは図示のようにインテークマニホルド側から気筒に向って流れている。なお、一般に吸気装置の吸気管は内燃機関のシリンダヘッド内に形成される場合が多いが、本発明に係る吸気装置はこのような形態に限らない。吸気管はインテークマニホルドの一部、或いは独立した配管として存在する形態であってもよい。以下で示す実施例は吸気管を設ける場所を特に限定することなく説明する。

吸気管３の内部には仕切板４が長手方向に沿って配置されている。この仕切板４により吸気管３の内部が第１吸気通路（タンブル通路）５と第２吸気通路（制御通路）６とに分割されている。第１吸気通路５の上部にはインジェクタ取付部７が外側に突出するように形成されており、この取付部７に差し込まれたインジェクタ８の先端部８ａから燃料が吸気管３内に噴射される。よって、これ以降の吸気流ＧＳは燃料を含んだ混合気となる。

仕切板４より上流側（インテークマニホルド側）には吸気制御弁１０Ａが配置されている。この吸気制御弁１０Ａの端部には回動の中心点となる支軸１５が形成されている。この支軸１５は、吸気バルブから遠い側の端部に形成されている。よって、吸気制御弁１０Ａは支軸１５から下流側に向かって配設されている。支軸１５は吸気管３の内壁に設けた軸受１６に軸支されており吸気制御弁１０Ａは回動自在である。第２吸気通路６側の内面に軸受１６が配設されている。

また、支軸１５にはアクチュエータ１７からの回転力が伝達されている。アクチュエータ１７はＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１８によって駆動が制御されている。このＥＣＵ１８は図示しない内燃機関を制御するＥＣＵと兼用してもよい。この場合には、内燃機関の状態に応じてアクチュエータ１７を制御して吸気制御弁１０Ａを所望の位置に移動させることができる。吸気制御弁１０Ａは吸気管３内を開いた状態（全開状態）から閉じる状態（全閉状態）まで回動する。図１は、吸気制御弁１０Ａが吸気管３内を一部閉じた状態を示している。

吸気管３には外側へ突出するように窪み部９が形成されている。吸気制御弁１０Ａが全開状態となったときに、これを窪み部９に収納することで吸気流ＧＳをスムーズに下流へ流すことができる。

図２は、図１の吸気制御弁１０Ａを拡大して示した図である。図２で図示するように、吸気制御弁１０Ａは板状であって、両側部には貫通した穴１１が形成されている。また、図３は、図１におけるＡ−Ａ矢視方向へ見た窪み部９と吸気制御弁１０Ａとを示した図である。窪み部９の下流側（内燃機関側）の段部は傾斜面９ＴＡとなっている。すなわち、窪み部９は吸気管３の底面３ＢＳより一段低い。段状となる壁面が傾斜面９ＴＡとなっている。この傾斜面９ＴＡは中央部を頂点ＴＰとして第１の傾斜面９ＴＡ−１と第２の傾斜面９ＴＡ−２とにより形成されている。傾斜面９ＴＡは中央の頂点ＴＰを上流側に突出させるような山型形状になっている。

そのため内燃機関側から吹き返してきた燃料ＦＵが溜るときには、図３で示すように吸気管３の両側に集約される。すなわち、窪み部９の傾斜面９ＴＡが液溜りを吸気管３の両側に集約する燃料ガイド部として機能する。燃料ガイド部とは、吸気制御弁１０Ａに設けられた穴１１から吸気流ＧＳが吹き付けられる吸気管３上の場所に燃料を集約するよう機能する部分である。吸気制御弁１０Ａに形成した穴１１は、図１に示すように吸気制御弁１０Ａは吸気管３を一部閉じる状態で所定角度となったときに吸気流ＧＳの一部を吸気管３の両側の液溜りに吹き付けるよう形成されている。

よって、実施例１の吸気装置１Ａは吸気管３内に吹返しによる燃料ＦＵの液溜りが発生しても、これを所定位置に集約して吸気流ＧＳの一部を利用して下流側に戻すことができる。また、定期的に吸気流ＧＳを吹付けることで、液溜りの発生を予防することもできる。ここで示した構造は、発生する液溜りを定位置に誘導して、そこを狙い打ちするように吸気流を吹き付けるので効率良く燃料ＦＵを下流に戻すことができる。この構造は吸気制御弁１０Ａの全体に穴を設ける必要がないのでタンブル流を弱めることもない。このような吸気装置１Ａを採用する内燃機関は、Ａ／Ｆの安定化が図られるのでトルク変動を抑制して安定した出力を得ることができる。また、燃焼効率の向上及びエミッションの改善を図ることができる。

また、吸気装置１Ａは窪み部９における液溜りの発生を抑制できるので吸気制御弁１０Ａの背面に燃料やオイルが付着することも防止できる。そのため、燃料やオイルが吸気制御弁１０Ａに付着して固化し、吸気制御弁１０Ａの開閉が困難になる等の問題の発生も防止できる。

なお、吸気装置１Ａで採用している吸気制御弁１０Ａは、切欠が形成されていないタイプであるが、図２において点線で示すように切欠１２を設けてもよい。切欠１２を設けると全閉状態としたときにより強いタンブル流を形成することができる。

（変形例）
図４は、実施例１に係る吸気装置１Ａの変形例について示した図である。（Ａ）は変更を加えた吸気装置１Ａの全体構成を示した図、（Ｂ）はこの吸気装置１Ａの吸気制御弁１０Ｂを拡大して示した図である。変形例の吸気装置１Ａでは吸気制御弁が変更されている。

図４（Ｂ）で示す吸気制御弁１０Ｂは、上部に切欠１２を有すると共に、穴１１を形成した位置が異なっている。吸気制御弁１０Ｂの穴１１は、実施例１の場合と同様に窪み部９に発生した液溜りを吹き戻すために作用するだけでなく、図４（Ａ）で示すように全閉状態のときに仕切板４の下面に沿って吸気流を流す位置に形成されている。

よって、変形例の吸気装置１Ａは、吸気管３を一部閉じる所定位置で吸気管３の窪み部９に発生する液溜り抑制することができ、さらに全閉状態のときには仕切板４の下面に付着した燃料ＦＵや内燃機関側から逆流してくる燃料ＦＵを吹き戻すことができる。よって、この変形例の吸気装置１Ａは、吸気管３内に発生する液溜りをさらに確実に抑制できる。なお、この吸気制御弁１０Ｂは切欠１２を備えるので全閉時により強いタンブル流を形成できる。

図５は実施例２の吸気装置１Ｂについて示しており、（Ａ）は吸気装置１Ｂの全体構成を示した図、（Ｂ）はこの吸気装置１Ｂの吸気制御弁１０Ｃを拡大して示した図である。また、図６は、図５（Ａ）におけるＢ−Ｂ矢視方向へ見た窪み部９と吸気制御弁１０Ｃとを示した図である。なお、前述した吸気装置１Ａと同じ部位には同じ符号を付すことで重複する説明を省略する。

図５（Ｂ）で図示するように吸気制御弁１０Ｃも同様に板状であるが、中央部に貫通した穴１３が形成されている。穴１３がこのように変更されているのは、吸気管３内の液溜りの位置に対応している。図６で示すように、吸気管３の底面（内面）に形成した傾斜面９ＴＡの形状が実施例１とは逆に形成されている。すなわち、窪み部９の下流側に形成される傾斜面９ＴＡは中央部が谷の底点ＭＢとなるように形成されている。この吸気管３の傾斜面９ＴＡは、両側を上流側に突出させるような逆山型形状となっている。

すなわち、図６で示す例では、内燃機関側から吹き返してきた燃料ＦＵを吸気管３の中央部に集約させるように燃料ガイド部が形成されている。これに対応するように、吸気制御弁１０Ｃに形成した穴１３も上記のように中央部に形成されている。吸気装置１Ｂの他の構成は、実施例１の吸気装置１Ａと同様である。図５（Ａ）で示すように吸気制御弁１０Ｃは吸気管３を一部閉じる状態での所定角度となったときに、吸気流ＧＳの一部が中央の液溜りに吹き付けるようになる。

よって、本実施例の吸気装置１Ｂも吸気装置１Ａと同様に吸気管３内に発生する液溜を確実に排除できる。また、定期的に吸気流ＧＳを吹き付けることで、液溜りの発生を予防することもできる。この吸気制御弁１０Ｃの場合も全体に穴を設ける必要がないのでタンブル流を弱めることがない。なお、吸気装置１Ｂの吸気制御弁１０Ｃについても図５（Ｂ）において点線で示すように切欠１２を設けてもよい。

以上説明した実施例の吸気装置１Ａ、１Ｂによると、内燃機関から逆流する燃料ＦＵによる液溜りを吸気管内に留めることなく速やかに戻すことができる。よって、内燃機関の燃費向上を図ることができる。

上述した実施例１、２の吸気装置１Ａ、１Ｂは仕切板４を備えているが、仕切板を備えていない吸気装置でも同様の効果が得られることは言うまでもない。また、仕切板４を配置した場合の吸気制御弁１０Ａ〜１０Ｃは、図示したように吸気管３内を閉じることが大きさとしてもよいし、仕切板４の下側の第２吸気通路６を開閉する大きさとしてもよい。

さらに、上記吸気制御弁１０Ａ〜１０Ｃは片持ち型であり、これを収納する窪み部９が吸気管３に形成されるので、この窪み部９の段部を利用して液溜りの燃料ガイド部が形成されている。しかし、このような構造に限らない。例えば、従来技術の特許文献１で示すものと同様の吸気制御弁を用いてもよい。この吸気制御弁は中央部を軸支して回動するので全開時用の窪み部を吸気管３に設ける必要がない。この場合には、吸気管３の内面の所定位置に液化した燃料を集約するように形成した燃料ガイド部（単なる窪み）を形成すればよい。この燃料ガイド部は前述した実施例の場合と同様に下流側を傾斜面とすることが望ましい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

実施例１に係る吸気装置の全体構成を示した図である。 図１の吸気制御弁を拡大して示した図である。 図１におけるＡ−Ａ矢視方向へ見た窪み部と吸気制御弁とを示した図である。 実施例１に係る吸気装置の変形例について示した図であり、（Ａ）は変更を加えた吸気装置の全体構成を示した図、（Ｂ）はこの吸気装置の吸気制御弁を拡大して示した図である。 実施例２の吸気装置について示した図であり、（Ａ）は吸気装置の全体構成を示した図、（Ｂ）はこの吸気装置の吸気制御弁を拡大して示した図である。 図５（Ａ）におけるＢ−Ｂ矢視方向へ見た窪み部と吸気制御弁とを示した図である。 従来の吸気装置について示した図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ 吸気装置
３ 吸気管
４ 仕切板
９ 窪み部
９ＴＡ 傾斜面（燃料ガイド部）
１０ 吸気制御弁
１１、１３ 穴
１５ 支軸
１６ 軸受
ＦＵ 燃料
ＧＳ 吸気流

Claims (5)

1. 吸気管内に吸気制御弁を配備して回動させ、前記吸気管内を流れる吸気流を調整する内燃機関の吸気装置において、
   前記吸気制御弁に前記吸気管の内面に向けて前記吸気流を吹き付ける穴を形成し、
   前記吸気制御弁の穴から前記吸気流が吹き付けられる場所に燃料が集約するように形成した燃料ガイド部を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記吸気制御弁は前記吸気管の内面に一端が軸支されて回動自在な板状の吸気制御弁を含み、
   前記吸気管内には前記吸気制御弁を収納する窪み部が形成されており、前記窪み部の段部を利用して前記燃料ガイド部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記燃料ガイド部は、前記液化した燃料を側縁側に集約するように形成した山型形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記燃料ガイド部は、前記液化した燃料を中央側に集約するように形成した逆山型形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記吸気管内に第１吸気通路と第２吸気通路とに分割する仕切板を更に設け、
   前記吸気制御弁が回動して位置を変えたときに、前記仕切板の下面に沿って前記吸気流を流すように前記穴が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気装置。
   

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