JP2008038816A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室内での旋回流の生成の安定化を図ることができる内燃機関の吸気装置を提供することである。
【解決手段】吸気管３０内に設けられた開閉弁１０を絞ることにより燃焼室内に旋回流を生成する内燃機関の吸気装置１であって、吸気管３０は、開閉弁１０により絞られた流路に向けて吸気流が集まるように、開閉弁１０の配置位置での断面形状とその上流側での断面形状とが異なっている。この構成により、燃焼室内で旋回流を安定して生成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸気管内を流れる吸気流を調整するための開閉弁を備えた内燃機関の吸気装置に関する。

内燃機関の気筒側へ吸気流を供給する吸気管（吸気ポートとも称される）内に開閉弁を配置して吸気流を調整する吸気装置に関しては従来から複数の提案がある（特許文献１、２参照）。内燃機関にこのような構造を採用すると吸気管の開口率を調整できるのでタンブル流を強化して希薄混合気の安定な燃焼を図ることができる。

特開平８−１８９３６７号公報 特許３５６７２９５号公報

また、このような吸気装置は、一端が回動自在に軸支されている片持ち式の開閉弁を備えたものがある。図３は、片持ち式の開閉弁を備えた従来の吸気装置１Ｘの説明図である。尚、図３（ａ）では、開閉弁１０Ｘの全閉時の吸気装置１Ｘを示しており、図３（ｂ）では、開閉弁１０Ｘの全開時の吸気装置１Ｘを示している。また、図３（ｃ）では、形状の理解を容易にすべく、開閉弁１０Ｘの外観図を示すとともに、開閉弁１０Ｘの各部の名称を示している。

開閉弁１０Ｘは、全開時に図３（ｂ）に示すように吸気管の内壁３０Ｘの壁面に格納される。一方、図３（ａ）に示すように、開閉弁１０Ｘの側端部と、吸気管の内壁１０Ｘとの間に間隙が設けられている。したがって、全閉時には、意図して絞った吸気の流れ（以下、単に主流とも称す）Ｆ１のほかに、この間隙を通過する吸気の流れ（以下、単に間隙流とも称す）Ｆ２も発生する。間隙流Ｆ２の発生により、主流Ｆ１の流速が遅くなってしまい、燃焼室内で安定した旋回流を生成することができないおそれがあった。また、主流Ｆ１が、開閉弁１０Ｘの先端部を通過して吸気管の内壁３０Ｘの隅部にまで広がってしまい、これにより、主流Ｆ１を意図した速度に絞ることができないおそれがあった。

また、開閉弁を通過した主流Ｆ１は、その下流側での吸気管の形状によっては、主流Ｆ１の流速が低下するおそれがあった。この場合も、燃焼室内で安定した旋回流を生成することができないおそれがあった。

そこで本発明の目的は、燃焼室内での旋回流の生成の安定化を図ることができる内燃機関の吸気装置を提供することである。

上記目的は、吸気管内に設けられた開閉弁を絞ることにより燃焼室内に旋回流を生成する内燃機関の吸気装置であって、前記吸気管は、前記開閉弁により絞られた流路に向けて吸気流が集まるように、前記開閉弁の配置位置での断面形状とその上流側での断面形状とが異なっている、ことを特徴とする内燃機関の吸気装置によって達成できる。
この構成により、開閉弁により絞られた流路に向けて吸気流が集まるので、この流路を通過する吸気流の流速を速めることができる。従って燃焼室内へ突入する吸気流の流速を上げることができ、燃焼室内で旋回流を安定して生成することができる。

また、上記目的は、吸気管内に設けられた開閉弁を絞ることにより燃焼室内に旋回流を生成する内燃機関の吸気装置であって、前記吸気管は、前記開閉弁により絞られた流路を通過した吸気流の流速の低下を抑制するように、前記開閉弁の配置位置での断面形状とその下流側での断面形状とが異なっている、ことを特徴とする内燃機関の吸気装置によっても達成できる。
この構成により、開閉弁により絞られた流路を通過した吸気流の流速の低下を抑制できる。従って燃焼室内へ突入する吸気流の流速の低下を抑制でき、燃焼室内で旋回流を安定して生成することができる。

また、上記構成において、前記吸気管は、前記開閉弁の配置位置での断面幅よりも上流側での断面幅を狭く形成してある、構成を採用できる。
上流側での断面幅を狭く形成してあるので、前記開閉弁により絞られた流路に向けて吸気流を集めることが容易となる

また、上記構成において、前記吸気管は、前記開閉弁の配置位置での断面幅よりも下流側での断面幅が狭く形成してある、構成を採用できる。
下流側での断面幅が狭く形成してあるので、開閉弁により絞られた流路を通過した吸気流の流速の低下の抑制が容易となる。

前記吸気管は、前記開閉弁により絞られた流路が形成される側の隅部の断面形状は、前記開閉弁の配置位置での隅部よりも上流側で滑らかなアール状に形成されている、構成を採用できる。
この構成により、開閉弁の配置位置での隅部にまで吸気が広がるのを抑制できる。

前記吸気管は、前記開閉弁により絞られた流路が形成される側の隅部の断面形状は、前記開閉弁の配置位置での隅部よりも下流側で滑らかなアール状に形成されている、構成を採用できる。

本発明によると、燃焼室内での旋回流の生成の安定化を図ることができる内燃機関の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１について示した図である。
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で下側の端部２が吸気装置１の気筒側となる。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。

図１に示すように、吸気管３０には開閉弁１０が配置されている。この開閉弁１０は上流側の端部に支軸１５を備えている。この支軸１５は吸気管３の内壁に設けた軸受に軸支されており、この軸受を中心に回動する。

また、支軸１５はアクチュエータ（不図示）からの回転力が伝達されている。アクチュエータはＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）（不図示）によって駆動が制御されている。このＥＣＵ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を制御して開閉弁１０を所望の位置に移動させることができる。

開閉弁１０が吸気管３０の内壁に沿うように倒れた位置にあるときに、吸気管３の開口率が最大となる開状態となる。これとは逆に、図１に示すように開閉弁１０が吸気管３内で立上がった位置あるときに、吸気管３０の開口率が最小となる閉状態となる。これにより、吸気流の流路が絞られる。また、開閉弁１０は、この閉状態を形成する位置と開状態を形成する位置との間を回動する。
この開閉弁１０は、前述したように基端部側となる支軸１５が吸気管３の内壁に設けた軸受により軸支されているので片持ち状態で回動する。

また、この開閉弁１０の先端部には、閉状態において吸気流を絞るための切欠部１１が形成されている。
従って、閉状態においては、主流Ｆ１は、閉弁１０の切欠部１１と、吸気管３０の内壁面の上面との隙間を通過する。これにより、主流Ｆ１の流路が絞られ、燃焼室内で、ダンブル流を発生させることができる。また、開閉弁１０を、全閉位置又は全開位置に位置づけられることにより、燃焼室内での旋回流の強さを調整することができる。

次に、吸気管３０の内壁の形状について説明する。
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示したＡ−Ａ断面図である。Ａ―Ａ断面上での吸気管３０の内壁の断面形状は実線で示してある。また、開閉弁１０が配置されている位置での吸気管３０の内壁の断面形状は、破線で示している。

また、吸気管３０は、開閉弁１０が配置された位置よりも上流側での上流内壁３１、開閉弁１０が配置された位置での中流内壁３２、開閉弁１０が配置された位置よりも下流側での下流内壁３３を有する。

上流内壁３１と中流内壁３２とについて説明する。
図１（Ｂ）に示すように、上流側から下流側に向かって吸気管３０内を見た場合、開閉弁１０は、その一部が隠れた状態で上流内壁３１に囲まれるように見える。尚、開閉弁１０が閉状態にあるときは、吸気管３０の中流内壁３２の上面と、切欠部１１との間を主流Ｆ１が通過する。

吸気管３０の、中流内壁３２の断面形状と上流内壁３１の断面形状とは異なって形成されている。詳細には、上流内壁３１の上面側の上流隅部３１１の形状と、中流内壁３２の上面の中流隅部３２１の形状とが異なっている。図１（Ｂ）に示すように、上流隅部３１１の形状は、中流隅部３２１の形状よりも、ゆるやかなアール状に形成されている。詳細には、上流隅部３１１の形状は、中流隅部３２１の形状よりも、大きな曲率半径で形成されている。

従って、上流隅部３１１間の幅は、中流隅部３２１間の幅よりも狭く形成されている。このような形状により、開閉弁１０が閉状態において、上流側から流れ込む主流Ｆ１が、隅部３２１と開閉弁１０との隙間に流れ込むことを抑制できる。即ち、吸気管３０は、切欠１１と中流内壁３２の上面との間に向けて（開閉弁１０により絞られた流路に向けて）主流Ｆ１が集まるように形成されている。
この構成により、切欠１１と中流内壁３２の上面との間を通過する主流Ｆ１の流速を速めることができる。従って燃焼室内へ突入する吸気流の流速を上げることができ、燃焼室内で旋回流を安定して生成することができる。

次に、吸気管３０の下流内壁３３について説明する。
下流内壁３３の形状は、上流内壁３１と略同様である。即ち、下流隅部３３１の形状は、中流隅部３２１の形状よりも、ゆるやかなアール状に形成されている。これにより、開閉弁１０により絞られた流路を通過した主流Ｆ１の広がりを抑制できる。即ち、吸気管３０は、切欠１１と中流内壁３２の上面との間を通過した（開閉弁１０により絞られた流路を通過した）主流Ｆ１の流速の低下を抑制できる。従って燃焼室内へ突入する吸気流の流速の低下を抑制でき、燃焼室内で旋回流を安定して生成することができる。

次に、吸気装置の変形例について説明する。実施例２に係る吸気装置１Ａについては、前述した吸気装置１と同一の部分には同一の符号を付することによって重複する説明を省略する。図２は、吸気装置１Ａについて示した図である。

図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示したＡ−Ａ断面図である。Ａ―Ａ断面上での吸気管３０の内壁の断面形状は実線で示してある。また、開閉弁１０が配置されている位置での吸気管３０の内壁の断面形状は、破線で示している。
また、吸気管３０は、実施例１に係る吸気装置１と同様に、開閉弁１０が配置された位置よりも上流側での上流内壁３１ａ、開閉弁１０が配置された位置での中流内壁３２、開閉弁１０が配置された位置よりも下流側での下流内壁３３を有する。

まず、上流内壁３１ａと中流内壁３２ａとについて説明する。
図２（Ｂ）に示すように、上流内壁３１ａの幅３１ａｗは、中流内壁３２ａの幅３２ａｗよりも狭く形成されている。このような構成によっても、上流側から流れ込む主流Ｆ１が、隅部３２１と開閉弁１０との隙間に流れ込むことを抑制できる。この構成によっても、実施例１に係る吸気装置１と同様の効果を得ることができる。

特に、実施例１に係る吸気装置１と異なり、上流内壁３１ａの幅全体が中流内壁３２ａよりも狭く形成さているため、主流Ｆ１が、閉状態における開閉弁１０の両側部と中流内壁３２ａの側面との間の間隙を通過することを更に抑制することができる。また、上流内壁３１ａの上流隅部３１１ａについても、中流内壁３２１ａの中流隅部３２１ａよりもゆるやかなアール状に形成されているため、上流側から流れ込む主流Ｆ１が、隅部３２１ａと開閉弁１０との隙間に流れ込むことを抑制できる。

次に、吸気管３０の下流内壁３３ａについて説明する。
下流内壁３３ａの形状についても、上流内壁３１ａと略同様である。即ち、下流内壁３３ａの幅３３ａｗは、中流内壁３２の幅３２ａｗよりも狭く形成されている。このような構成によっても、開閉弁１０により絞られた流路を通過した主流Ｆ１の広がりを抑制でき、燃焼室内で旋回流を安定して生成することができる。

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。

例えば、実施例１においては、上流隅部３１１の形状がゆるやかなアール状に形成されているがこのような形状に限定されない。
また、実施例２においては、上流内壁３１ａの幅全体が、中流内壁３２ａの幅よりも狭く形成されているが、このような形状に限定されず、例えば、一部分のみ幅が狭くなっている形状であってもよい。
また、実施例１、２においては、上流内壁３１、３１ａと下流側内壁３３、３３ａとを略同一形状としたが、このような構成に限定されず、例えば、上流内壁の形状を実施例２で示した形状とし、下流内壁の形状を実施例１で示した形状としてもよい。

実施例１に係る吸気装置について示した図である。 実施例２に係る吸気装置について示した図である。 従来の吸気装置について示した図である。

符号の説明

１、１Ａ 吸気装置
５ 第１吸気通路
１０ 開閉弁
１１ 切欠部
３０ 吸気管
３１、３１ａ 上流内壁
３２、３２ａ 中流内壁
３３、３３ａ 下流内壁
３１１、３１１ａ 上流隅部
３２１、３２１ａ 中流隅部
３３１，３３１ａ 下流隅部
Ｆ１ 主流

Claims (6)

1. 吸気管内に設けられた開閉弁を絞ることにより燃焼室内に旋回流を生成する内燃機関の吸気装置であって、
   前記吸気管は、前記開閉弁により絞られた流路に向けて吸気流が集まるように、前記開閉弁の配置位置での断面形状とその上流側での断面形状とが異なっている、ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 吸気管内に設けられた開閉弁を絞ることにより燃焼室内に旋回流を生成する内燃機関の吸気装置であって、
   前記吸気管は、前記開閉弁により絞られた流路を通過した吸気流の流速の低下を抑制するように、前記開閉弁の配置位置での断面形状とその下流側での断面形状とが異なっている、ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 前記吸気管は、前記開閉弁の配置位置での断面幅よりも上流側での断面幅を狭く形成してある、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。
4. 前記吸気管は、前記開閉弁の配置位置での断面幅よりも下流側での断面幅が狭く形成してある、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記吸気管は、前記開閉弁により絞られた流路が形成される側の隅の断面形状が、前記開閉弁の配置位置での隅部よりも上流側で滑らかなアール状に形成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
6. 前記吸気管は、前記開閉弁により絞られた流路が形成される側の隅の断面形状が、前記開閉弁の配置位置での隅部よりも下流側で滑らかなアール状に形成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の吸気装置。

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