JP2011001846A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の気筒側へ吸気流を供給する吸気通路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、開閉弁が開状態の時に開口部の空間によって生じる吸気流の乱れを抑制し気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。
【解決手段】吸気通路内を流れる吸気流れを調整する開閉弁１を備えた内燃機関の吸気装置であって、開閉弁１は吸気通路を閉じるように閉弁された閉状態において開閉弁１の上流および下流とを連通するように開口する開口部３と、開口部３の空間を分割する仕切り４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気通路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通路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。例えば、特許文献１は吸気通路内に長手方向に沿った仕切り（隔壁）を配置して上側の第１通路と下側の第２通路とに分割すると共に、仕切りの上流側に支軸を中心に回動する板状の弁体を２枚設けて吸気通路の一部を開閉する構造を開示している。内燃機関にこのような構造を採用すると吸気通路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２００４−１２４８３６号公報（特許文献１）

また、このような吸気装置は、図３（ａ）から図３（ｂ）に示すような一端が吸気通路に回動自在に軸支されている片持ち式の開閉弁１Ｘを備えたものがある。前記吸気通路は、吸気を上流から下流に案内する第１内壁面１１Ｘと、前記第１内壁面１１Ｘより下流側で吸気通路の内径が拡大するように単一の段部１３Ｘを介して設けた第２内壁面１２Ｘとを有する。

開閉弁１Ｘは、前記単一の段部１３Ｘに基端部側（軸２Ｘ側）が軸２Ｘにより回動可能に軸支されると共に、その先端部３Ｘには主流Ｆ３を通過させる開口部１ａＸが形成されている。これによって、開閉弁１Ｘが閉状態の時には開口部１ａＸを主流Ｆ３が通過する事によってタンブル流を発生させる。

一方、図示しない開閉弁１Ｘが開状態の時には、吸気流は開閉弁１Ｘの開口部１ａＸに流路を絞られていることから、開閉弁１Ｘの開口部１ａＸを通り開閉弁１の下流側に流れる。この開口部１ａＸに吸気が流入しやすく気流が乱れやすいことから乱流が発生しやすい。乱流の発生により吸気抵抗が増大することによって機関燃焼室内では所望の吸気流（層流等）が得られない。これによって、燃焼室内の燃焼が悪化してしまう。

そこで本発明の目的は、開閉弁が閉状態の時に開口部を通過する吸気流の乱れを抑制し気流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にある。

本発明は上記課題に対処するためになされたものである。具体的には、吸気通路内を流れる吸気流れを調整する開閉弁を備えた内燃機関の吸気装置であって、前記開閉弁は、前記吸気通路を閉じるように閉弁された閉状態において該開閉弁の上流および下流とを連通するように開口する開口部と、前記開口部の空間を分割する仕切りと、を備える。

これによれば、開閉弁が閉状態の時に開閉弁の開口部に流入する吸気流は仕切りによって整流される。仕切りによって整流された吸気流は、流速の低下を抑制することができると共に乱流が生じないことから吸気流が不安定になるのを抑制する事ができる。

好適には、前記開閉弁は、片持ち式の開閉弁であり、該開閉弁は、該開閉弁の基端部において前記吸気通路内に回動可能に軸によって軸支され、前記仕切りは前記軸と平行に配置されていてもよい。

これによれば、開閉弁の基端部は吸気通路に回動可能に軸によって軸支されている。また、開口部に設けられている仕切りは軸と平行に配置されている。これによって、開閉弁の閉状態において切欠きを通過する吸気流は、仕切りによって整流される。この結果、乱流の発生が抑制されることから燃焼室内における燃焼の悪化を防止する事ができる。

好適には、前記開閉弁は、前記開閉弁の開口部は、前記開閉弁のうち前記基端部と対向する端部に設けられた切欠きとして形成されるものであってもよい。

これによれば、開閉弁が片持ち式である場合、開閉弁の閉状態において開閉弁を通過する吸気流は開閉弁のうち基端部と対向する端部に設けられた切欠きに集中する。これによって、開口部に設けられた仕切りによって開閉弁を通過する吸気流全体を整流される。この結果、乱流の発生が抑制されることから燃焼室内における燃焼の悪化を防止する事ができる。

本発明の実施形態に係る吸気装置１について示した図である。 本発明の実施形態に係る吸気装置の変形例１を示した図である。 開閉弁を有さない従来の吸気装置の説明図である。

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（ａ）は実施例に係る吸気装置１について示した概略図である。図１（ｂ）から（ｄ）は、開閉弁１の構成をより詳細に示した断面図である。図１（ｂ）は、開閉弁１が閉状態に位置付けられた場合を示しており、図１（ｂ）は図１（ｃ）におけるＡ断面図である。図１（ｄ）は、開閉弁１が開状態に位置付けられた場合を示している。図１では図示していないが、吸気装置１００は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（ｂ）に示すように、主流Ｆ１は、インテークマニホルド側から気筒６０に向かって流れる。なお、吸気通路は内燃機関のシリンダヘッド内に形成した吸気ポートとしてもよいが、これに限る必要はない。すなわち、本発明の吸気通路はインテークマニホルドの一部、或いは独立した吸気通路として存在する形態であってもよい。また、この吸気装置１はタンブル流（縦渦流）Ｆ２を形成する場合の吸気装置として説明する。

吸気装置１００は開閉弁１、軸２、アクチュエータ４０及びＥＣＵ５０から構成されている。開閉弁１は吸気通路内に配置されている。吸気通路は、吸気を上流から下流に案内する第１内壁面１１と、第１内壁面１１より下流側で吸気通路の内径が拡大するように設けた第２内壁面１２と，第１内壁面１１と単一の段部１３を介して接続される。この開閉弁１が図１（ａ）に示すように、吸気通路内を閉じる閉状態に位置付けられると、燃焼室７０内で旋回流であるタンブル流Ｆ２が生成される。また、開閉弁１は、アクチュエータ４０、及びアクチュエータ４０を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）５０によりその開閉状態などが制御される。

次に、この開閉弁１について詳細に説明する。

開閉弁１は、図１（ｃ）に示すように開口部１ａと側面部１ｂを有している。開閉弁１は、前記単一の段部１３に基端部側（軸２側）が軸２（回転軸）により回動可能に軸支されており（片持ち式）、開閉弁１はその先端部３が吸気流の下流側を向く範囲内を揺動する。また、その基端部と対向する端部である先端部３には主流Ｆ１を通過させる開口部１ａ（切欠き）が形成されている。これによって、開閉弁１が閉状態の時には開口部１ａを主流Ｆ１が通過する事によってタンブル流Ｆ２を発生させる。

開口部１ａは、複数の仕切り４によって上下方向に複数の空間に分割される。複数の仕切り４は、軸２と平行に配置されている。開閉弁１が閉状態の時に、開閉弁１は片持ち式に配置されている事から開閉弁１を通過する吸気流は開口部１ａに集中し、さらに開口部１ａを通過する吸気流は仕切り４によって上下方向に分割された空間を通過する際に吸気通路に対して平行に流れるように整流されて開閉弁１下流に流出する。これによって、開口部１ａの仕切り４によって分割された吸気流は吸気通路に対して平行に流れる。この結果、吸気流が整流されることにより流速の低下を抑制することができると共に不安定になるのを抑制する事ができる。その結果、タンブル流Ｆ２の生成がより安定して行われる。また、成層燃焼を行う機関の場合には安定した吸気の成層化を実現する事ができる。これによって、安定した成層燃焼を行う事ができることから運転状態を安定させると同時にエミッションの悪化を抑制する事ができる。

次に、吸気装置の変形例について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、吸気装置の変形例１の説明図であり、図２（ａ）は、開閉弁１が閉状態に位置付けられた場合を示しており、図２（ａ）は図２（ｂ）におけるＡ断面の断面図である。尚、同一の部分には同一の符号を付することで重複する説明を省略する。変形例１は、図２（ａ）に示すように開閉弁１Ａの先端部３Ａ全体が開口部１ａＡとなっている。

変形例１は、図２（ａ）に示すように吸気を上流から下流に案内する第１内壁面１１と、第１内壁面１１より下流側で吸気通路の内径が拡大するように単一の段部１３を介して設けた第２内壁面１２とを有する。

このように、先端部３Ａ全体が開口部１ａＡとなっている開閉弁１Ａであっても本発明を適用でき、上述の場合と同様の効果を得る事ができる。

また、本発明の各実施形態においては片持ち式の開閉弁を用いているが、開閉弁の中心部において回転自在に支持されているものや複数の支持部材によって支持されている開閉弁を用いてもよい。

上記は、タンブル流を生成するタンブルコントロールバルブについて適用した例を示したが、周知のスワールコントロールバルブや他のバルブ構造に適用できる。

また、本願の実施形態においては、開口部は開閉弁の先端部に設けられているが先端部以外の例えば側端部（たとえば図１（ｃ）における側端部１ｂ）等に設けられていてもよい。

また、仕切り４は、開閉弁１が閉状態の時に、開閉弁１に集中して流れる吸気流を整流することによって、開閉弁１下流を流れる吸気流が吸気通路に対して平行に流れるように整流する。従って、仕切り４は、上記のような効果を有する範囲内において軸２に対して多少角度を有して配置されてもよい。

１ 開閉弁
１ａ 開口部
１ｂ 側端部
３ 先端部
４ 仕切り
１０ 吸気通路の内壁
１１ 第１内壁面
１２ 第２内壁面
１３ 段部
４０ アクチュエータ
５０ ＥＣＵ
１００ 吸気装置

Claims (3)

1. 吸気通路内を流れる吸気流れを調整する開閉弁を備えた内燃機関の吸気装置であって、
   前記開閉弁は、前記吸気通路を閉じるように閉弁された閉状態において
   該開閉弁の上流および下流とを連通するように開口する開口部と、
   前記開口部の空間を分割する仕切りと、
   を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記開閉弁は、片持ち式の開閉弁であり、
   該開閉弁は、該開閉弁の基端部において前記吸気通路内に回動可能に軸によって軸支され、前記仕切りは前記軸と平行に配置されている、
   ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記開閉弁の開口部は、前記開閉弁のうち前記基端部と対向する端部に設けられた切欠きとして形成される、
   ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。