JP2010203356A

JP2010203356A - 内燃機関の吸気装置

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Publication number: JP2010203356A
Application number: JP2009050803A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ishiki; 和也石木; Shinichiro Otsuka; 真一郎大塚
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: JP5324262B2

Abstract

【課題】副スロットル弁部分における吸気流れの圧力損失を低減し、副吸気通路による必要吸気流量を確保した上で、副吸気通路のダウンサイジングを可能にすること。
【解決手段】副スロットル装置８０のスロットルボア８１の空気導入側（９０）を、副スロットル弁８４の回動中心軸線を直交する仮想平面で見て、副スロットル弁８４の開弁移動によって当該副スロットル弁８４の板面が吸気下流側になる側に偏倚させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に、副吸気系を有する吸気装置に関する。

内燃機関（エンジン)の吸気装置として、複数個の気筒の各々に吸気を供給する主吸気通路と、前記主吸気通路に設けられた主スロットル弁と、前記主スロットル弁より吸気下流側の前記主吸気通路に吸気を供給する副吸気通路とを有する吸気装置が知られている（例えば、特許文献１）。

副吸気通路は、補助吸気通路やバイパス吸気通路と呼ばれることがある。また、副吸気通路を流れる吸入空気によってアイドル制御を行うことから、副吸気通路をプライマリ吸気通路と云い、主スロットル弁を設けられている主吸気通路をセカンダリ吸気通路と云うことがあることがあるが、本明細書では、セカンダリ吸気通路を主吸気通路、プライマリ吸気通路を副吸気通路と云う。

特開２００３−３２８８８２号公報

上述のような吸気装置では、アイドル回転数や低負荷運転制御のために、副吸気通路の吸気流量を可変設定する副スロットル弁が設けられることがある。このような場合、副スロットル弁部分において吸気流れに剥離が生じることを極力なくして副スロットル弁部分における吸気流れの圧力損失を低減し、副吸気通路による必要吸気流量を確保した上で、副吸気通路をダウンサイジングし、その分、主吸気通路を大きくして最大吸入空気量の増加を図ることが、特に高性能エンジンに要望される。

本発明が解決しようとする課題は、副スロットル弁部分における吸気流れの圧力損失を低減し、副吸気通路による必要吸気流量を確保した上で、副吸気通路のダウンサイジングを可能にすることである。

本発明による内燃機関の吸気装置は、複数個の気筒の各々に吸気を供給する主吸気通路と、前記主吸気通路に設けられられた主スロットル弁と、前記主スロットル弁より吸気下流側の前記主吸気通路に吸気を供給する副吸気通路と、副吸気通路の吸気流量を調節する副スロットル装置とを有する内燃機関の吸気装置であって、前記副スロットル装置は、スロットルボア内に回動変位可能に設けられたバタフライ弁による副スロットル弁を有し、前記スロットルボアの空気導入側が、前記副スロットル弁の開弁移動により当該副スロットル弁の板面が吸気下流側になる側に、偏倚している。

本発明による内燃機関の吸気装置の一つの実施の形態として、前記スロットルボアの空気導入側が、前記スロットルボアより小径の空気導入通路により構成されており、前記空気導入通路の中心が前記スロットルボアの中心より半径方向に偏倚している。

これらの構成によれば、スロットルボアの空気導入側が、副スロットル弁の開弁移動によって当該副スロットル弁の板面が吸気下流側になる側に偏倚しているから、吸気は、その偏倚側に多く流れるようになる。これにより、吸気は、回り込み等の流れを多く生じることなく、滑らかな流線をもって副スロットル弁部分を通過することになる。このことによって吸気流れに剥離や大きい乱流を生じることが減少し、副スロットル弁部分における吸気流れの圧力損失（流れ抵抗）が低減する。

本発明による内燃機関の吸気装置は、好ましくは、更に、前記副スロットル弁の回動中心軸線を直交する仮想平面で見て、前記副スロットル弁の開弁移動によって当該副スロットル弁の板面が吸気下流側になる側に吸気の流れを偏向する偏向要素が、前記スロットルボアの空気導入側に設けられている。

この構成によれば、偏向要素による偏向作用によって、吸気は、より一層、副スロットル弁の板面が吸気下流側になる多く流れるようになり、副スロットル弁部分における吸気流れの圧力損失が、より一層低減する。

本発明による内燃機関の吸気装置は、ブリーザ通路が開口した吸気チャンバを有するものにおいて、好ましくは、前記スロットルボアの空気導入側の開口端は、前記ブリーザ通路の開口位置より高い位置にて当該吸気チャンバ内に開口している。

この構成によれば、ブローバイガス等に含まれるオイルが吸気チャンバに溜まっても、そのオイルが副スロットル装置のスロットルボアへ流れることがなく、副スロットル装置の汚損が回避される。

本発明による内燃機関の吸気装置によれば、吸気は、回り込み等の流れを多く生じることなく、滑らかな流線をもって副スロットル弁部分を通過することになり、吸気流れに剥離や大きい乱流を生じることが減少し、副スロットル弁部分における吸気流れの圧力損失が低減する。これにより、副スロットル弁部分の吸気の流れ易さが改善され、副吸気通路による必要吸気流量を確保した上で、副吸気通路のダウンサイジングが可能になる。

本発明による内燃機関の吸気装置の一つの実施例を模式的に示す図。本実施例による吸気装置の要部の断面図。他の実施例による吸気装置の要部の断面図。

以下に、本発明による内燃機関の吸気装置の一つの実施例を、図１、図２を参照して説明する。

本実施例の多気筒内燃機関は、図１に示されているように、＃１気筒１１、＃２気筒１２、＃３気筒１３、＃４気筒１４、＃５気筒１５を有する５気筒内燃機関である。なお、Ｖ型エンジンでは、＃１気筒１１〜＃５気筒１５の気筒列が対称配置で２列あり、１０気筒エンジンをなす。

＃１気筒１１〜＃５気筒１５の各々には各気筒毎の主吸気通路２１〜２５が連通接続されている。主吸気通路２１〜２５は、各々、ファンネル２７をもって共通の主吸気チャンバ２６内に突出し、主吸気チャンバ２６より吸気（主吸気）を分配供給される。

主吸気チャンバ２６は、図には示されていないが、吸気ダクトによってエアークリーナに接続され、エアークリーナより外気を取り入れるようになっている。

主吸気通路２１〜２５には各気筒毎に個別の主スロットル弁３１〜３５が設けられている。主スロットル弁３１〜３５は、バタフライ弁であって共通の弁軸３６に取り付けられ、一斉に開閉し、主吸気通路２１〜２５を通って＃１気筒１１〜＃５気筒１５に吸入される吸気の流量（吸入空気量）を定量的に調整（計量設定）する。

このようなスロットル機構は、気筒別スロットルあるいは多連式スロットルと呼ばれ、当該多連式スロットルでは、各スロットル弁から各気筒の燃焼室までの吸気通路長を短く設定できるので、スロットル開度変化による実吸入空気量変化の応答性が向上する。

なお、各主吸気通路２１〜２５のファンネル２７の開口端（最大径部分）の径は、主スロットル弁３１〜３５の径より大きく、多くの吸気がファンネル２７より主吸気通路２１〜２５へ滑らかな流線をもって流れ込む構造になっている。このファンネル２７の開口端は、後述するブリーザ通路１００の主吸気チャンバ２６に対する開口位置より高い位置にあり、主吸気チャンバ２６の底部に溜まったブローバイガス中のオイルが主吸気通路２１〜２５に流れ込みことを避ける構造になっている。

各気筒毎に個別の燃料噴射弁４１〜４５が取り付けられている。燃料噴射弁４１〜４５は、主スロットル弁３１〜３５より吸気下流側の主吸気通路２１〜２５へ燃料を噴射する。

主スロットル弁３１〜３５より吸気下流側の主吸気通路２１〜２５には、副吸気導入ポート５１〜５５が開口している。副吸気導入ポート５１〜５５には各々個別の分岐通路６１〜６５が繋がっており、分岐通路６１〜６５は、共通の副吸気チャンバ７１に連通している。副吸気チャンバ７１は連通ポート７２をもって集合通路部７３に連通している。

ここに、副吸気通路７０は、集合通路部７３と、集合通路部７３の吸気下流側より副吸気チャンバ７１を介して分岐して各気筒の主吸気通路２１〜２５に連通する分岐通路６１〜６５により構成される。

図２に示されているように、副吸気通路７０の入口部、つまり集合通路部７３の入口部には、副スロットル装置８０が取り付けられている。副スロットル装置８０はスロットルボティ８２を有し、スロットルボティ８２には上下方向に延在して集合通路部７３に連通するスロットルボア８１が形成されている。

スロットルボティ８２は、弁軸８３によってバタフライ弁式の副スロットル弁８４を回動可能に支持している。副スロットル弁８４は、スロットルボア８１内にあって、弁軸８３を中心として図２で見て時計廻り方向に回動することにより開弁し、開弁角に応じてスロットルボア８１を流れる吸気の流量、換言すると、副吸気通路７０を流れる吸気流量を定量的に計量設定する。

本実施例のスロットルボア８１の通路断面形状は円形であり、これに応じて副スロットル弁８４は円形板材により構成されている。なお、副スロットル弁８４の径は、必要副吸気流量の設定によるが、主スロットル弁３１〜３５の径より少し小さくてよい。

スロットルボア８１の空気導入端（空気入口）はスロットルボティ８２の上面に開口しており、スロットルボティ８２の上面には、Ｏリング８５を装着されたシール用環状部材８６を挟んでパイプ取付部材８７がボルト８８によって取り付けられている。

パイプ取付部材８７には空気導入パイプ８９が固定装着されている。空気導入パイプ８９は、スロットルボア８１の内径より小さい内径のものであってスロットルボア８１に直線的に連通している。つまり、空気導入パイプ８９は、スロットルボア８１と同様に上下方向に延在し、通路断面形状が円形で、スロットルボア８１より小径の空気導入通路９０を画定している。

空気導入通路９０の中心Ｃａは、副スロットル弁８４の回動中心軸線、つまり、弁軸８３の中心軸線に直交する仮想平面で見て、スロットルボア８１の中心Ｃｂより半径方向（通路横断面方向）に、副スロットル弁８４の開弁移動によって当該副スロットル弁８４の板面が吸気下流側になる側（図２で見て右側）に所定量（偏倚量）ｅだけ偏倚している。この偏倚量ｅは、スロットルボア８１と空気導入通路９０との口径差の１／２に相当し、偏倚側において、空気導入通路９０は軸線方向投影面で見てスロットルボア８１に内接する幾何学的配置になっている。なお、通路横断面方向とは、副スロットル弁８４の回動中心軸線とスロットルボア８１の中心軸線の双方に直交する方向である。

このことは、空気導入通路９０の中心Ｃａを通る仮想垂直延長線が、副スロットル弁８４の吸気下流側に回動する部分を通ること意味する。

空気導入パイプ８９の上端側は、主吸気チャンバ２６の底部に形成された開口２６Ａを貫通して主吸気チャンバ２６内に突出している。主吸気チャンバ２６にはビス９１によって取り付けた取付板９２によってゴム状弾性体製のプラグチューブ９３が取り付けられている。プラグチューブ９３は、空気導入パイプ８９の外周に嵌合している共に、主吸気チャンバ２６の下底面に圧接し、主吸気チャンバ２６と空気導入パイプ８９との気密接続を行っている。

空気導入パイプ８９は主吸気チャンバ２６の底部およびシール部材としてのプラグチューブ９３に対して突出しているので、主吸気チャンバ２６の底部やプラグチューブ９３の隙間にブローバイガス中のオイル等が溜まった場合でも、空気導入パイプ８９への当該オイル等の侵入を回避できる。

上述したように、空気導入通路９０の中心Ｃａがスロットルボア８１の中心Ｃｂに対して副スロットル弁８４の開弁移動によって当該副スロットル弁８４の板面が吸気下流側になる側に所定量ｅだけ偏倚していることにより、吸気は、その偏倚側に多く流れるようになる。これにより、吸気は、回り込み等の流れを多く生じることなく、滑らかな流線をもって副スロットル弁８４部分を通過するようになる。このことは、偏倚側において、空気導入通路９０が軸線方向投影面で見てスロットルボア８１に内接する幾何学的配置になっていることにより顕著なものになる。

これらのことによって副スロットル弁８４部分において、吸気流れに剥離や大きい乱流を生じることが減少し、副スロットル弁８４部分における吸気流れの圧力損失（流れ抵抗）が低減する。この結果、副スロットル弁８４部分の吸気の流れ易さが改善され、副吸気通路７０による必要吸気流量を確保した上で、副吸気通路７０のダウンサイジングが可能になる。副吸気通路７０のダウンサイジング分、主吸気通路２１〜２５を大きくして最大吸入空気量の増加を図ることができる。

また、本実施例では、主吸気チャンバ２６の底部には、図１に示されているように、ブリーザ通路１００が開口している。空気導入パイプ８９の上端、換言すると、スロットルボア８１の空気導入側の開口端は、ブリーザ通路１００の主吸気チャンバ２６に対する開口位置より所定量ｈだけ高い位置にある。

主吸気チャンバ２６の底部に溜るブローバイガス中のオイルの最高レベルは、主吸気チャンバ２６におけるブリーザ通路１００の開口高さにより規定されるから、主吸気チャンバ２６の底部に溜まったブローバイガス中のオイルがスロットルボア８１に流れ込むことを回避できる。これにより、副スロットル装置８０のオイル汚損が回避され、副スロットル装置８０の動作信頼性が向上する。

なお、図１では、主吸気通路２１〜２５が接続される主吸気チャンバ２６と、空気導入パイプ８９が接続される主吸気チャンバ２６とを個別に図示しているが、これは図示の便宜上のためであり、実際は一つの同じ物である。

図３は、本発明による吸気装置の他の実施例を示している。なお、図３において、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施例では、スロットルボア８１内に偏向要素９５が取り付けられている。偏向要素９５は、傾斜配置で、副スロットル弁８４の回動中心軸線を直交する仮想平面で見て、副スロットル弁８４の開弁移動によって当該副スロットル弁８４の板面が吸気下流側になる側、つまり、空気導入通路９０の中心Ｃａがスロットルボア８１の中心Ｃｂに対して偏倚している側に、吸気の流れを偏向する。

この偏向要素９５による偏向作用によって、吸気は、より一層、副スロットル弁８４の板面が吸気下流側になる多く流れるようになり、副スロットル弁８４部分における吸気流れの圧力損失が、より一層低減する。また、図３に符号Ｄにより示されているデッドスペースが削減され、吸気流れの剥離を防止して、より一層多い吸気流量を確保できるようなる。

なお、本発明による吸気装置は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。

１１〜１５＃１気筒〜＃５気筒
２１〜２５主吸気通路
２６主吸気チャンバ
３１〜３５主スロットル弁
４１〜４５燃料噴射弁
６１〜６５分岐通路
７０副吸気通路
７１副吸気チャンバ
７３集合通路部
８０副スロットル装置
８１スロットルボア
８３弁軸
８４副スロットル弁
８９空気導入パイプ
９０空気導入通路
１００ブリーザ通路

Claims

複数個の気筒の各々に吸気を供給する主吸気通路と、前記主吸気通路に設けられられた主スロットル弁と、前記主スロットル弁より吸気下流側の前記主吸気通路に吸気を供給する副吸気通路と、副吸気通路の吸気流量を調節する副スロットル装置とを有する内燃機関の吸気装置であって、
前記副スロットル装置は、スロットルボア内に回動変位可能に設けられたバタフライ弁による副スロットル弁を有し、前記スロットルボアの空気導入側が、前記副スロットル弁の開弁移動によって当該副スロットル弁の板面が吸気下流側になる側に、偏倚している内燃機関の吸気装置。
前記スロットルボアの空気導入側が、前記スロットルボアより小径の空気導入通路により構成されており、前記空気導入通路の中心が前記スロットルボアの中心より半径方向に偏倚している請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
前記副スロットル弁の回動中心軸線を直交する仮想平面で見て、前記副スロットル弁の開弁移動によって当該副スロットル弁の板面が吸気下流側になる側に吸気の流れを偏向する偏向要素が、前記スロットルボアの空気導入側に設けられている請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置。
ブローバイガス通路と連通する吸気チャンバを有し、
前記スロットルボアの空気導入側の開口端は、吸気チャンバに開口している前記ブローバイガス通路の開口位置より高い位置にて当該吸気チャンバ内に開口している請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の吸気装置。