JP2015048813A - 内燃機関の可変吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変吸気装置における吸気制御弁のシール性及び開弁時の吸気流れの乱れを抑制する。【解決手段】各気筒毎に設けられた吸気制御弁１０は、金属製の駆動シャフト１２と、この駆動シャフト１２と平行に配置された金属製の従動シャフト１３と、に貫通されており、アクチュエータ１４により駆動シャフト１２を回転させることで、それぞれ同時にスライド移動し、各気筒に対応する各第１開口部６の開閉をそれぞれ同時に実施する。各吸気制御弁１０は、第１開口部６を閉じる閉弁位置と、第１開口部６から離間して全体が吸気管部４内の吸気流れに沿うような姿勢で保持される吸気管部４側の所定の開弁位置と、の間でスライド移動する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の可変吸気装置に関する。

例えば、本出願人よる特許文献１の可変吸気装置は、吸気マニホールドのコレクタ内の吸気を各気筒に分配する吸気通路が第１通路と第２通路とを有している。上記第１通路は、上流側の一端が上記コレクタの壁面に開口形成された第１開口部を介して上記コレクタと連通し、上記第２通路は、上流側の一端が第２開口部を介して上記コレクタと常時連通し、下流側の他端が上記第１通路の一端と連通している。上記第１開口部には、１本の直線状のシャフトに貫通された吸気制御弁が配置されている。そして、上記シャフトを回転させて上記吸気制御弁を回転させることで、上記第１開口部を開閉し、上記吸気通路の通路長の切り替えを行っている。

特開２０１０−１８４７号公報

しかしながら、このような特許文献１においては、構造上、吸気制御弁を開閉駆動するシャフトの軸受部が上記第１開口部上に位置することになる。そのため、吸気制御弁の外周側に設けられたシールリップを上記シャフトの軸受部には設定することができず、第１開口部を閉状態にした際に、このシャフトの軸受部の周囲から空気が漏れてしまう虞がある。

また、特許文献１の可変吸気装置においては、第１開口部を開状態にすると上記第２通路を完全に吸気が流れなくなるわけではない。すなわち、第１開口部を開状態とすると、上記第１通路には、上記第１開口部及び上記第２通路の双方から吸気が流入する。この特許文献１においては、上記シャフトを回転軸として吸気制御弁が回転し、上記第１開口部を開閉する構成となっているため、第１開口部を開状態とした際に、吸気制御弁の一部が上記第２通路からの吸気の流れを遮るような姿勢で保持される虞がある。そのため、吸気制御弁の周囲に乱流が生じ、所期の吸気量を各気筒に対して安定して供給することが出来ない可能性がある。

本発明は、吸気マニホールドのコレクタ内の吸気を各気筒に分配する吸気通路の通路長を吸気制御弁により切り替え可能な内燃機関の可変吸気装置であって、上記吸気通路は、上流側の一端部が上記コレクタの壁面に開口形成された第１開口部を介して上記コレクタと連通する第１通路と、上流側の一端部が第２開口部を介して上記コレクタと連通し、下流側の他端部が上記第１通路の一端部と連通する第２通路と、を有し、各気筒毎に設けられた上記吸気制御弁により各気筒の上記第１開口部を同時に開閉することで、上記吸気通路の通路長の切り替えを行っている。そして、上記吸気制御弁は、駆動シャフトと、該駆動シャフトと平行に配置された従動シャフトと、に貫通され、上記駆動シャフト及び上記従動シャフトは、吸気マニホールド側に支持される主軸部に対して上記吸気制御弁を貫通する偏心軸部がオフセットとしたクランク形状をなし、上記駆動シャフトの回転駆動により、上記吸気制御弁が、上記第１開口部を閉じる閉弁位置と、上記第１開口部から離間して全体が上記吸気通路内の吸気流れに沿うような姿勢で保持される上記吸気通路側の所定の開弁位置と、の間でスライド移動するよう構成されている。

また、上記駆動シャフト及び上記従動シャフトは、上記偏心軸部で分割されていてもよい。

本発明によれば、吸気制御弁を開閉する駆動シャフト及び従動シャフトの吸気マニホールド側の軸受部が、吸気制御弁の閉弁位置上に設定されていないので、吸気制御弁閉時に、当該吸気制御弁で第１開口部を全周に亙って連続してシールすることが可能となる。また、吸気制御弁開時に、当該吸気制御弁が吸気通路内の吸気流れを乱すことがなく、吸気制御弁の周囲に乱流が生じにくくなるため、所期の吸気量を各気筒に対して安定して供給することができる。

そして、駆動シャフト及び従動シャフトを、それぞれ偏心軸部で分割するよう構成すれば、駆動シャフト及び従動シャフトを吸気制御弁に取り付ける際に、偏心軸部の端部を吸気制御弁に差し込むことが可能となる。つまり、吸気制御弁に設けられる駆動シャフト及び従動シャフトの軸受部を、駆動シャフト及び従動シャフトの偏心軸部を挟み込むように２部品で構成する必要がなくなり、吸気制御弁の部品点数を削減することができる。

本発明に係る内燃機関の可変吸気装置を備える吸気マニホールドの要部を模式的に示した分解斜視図。 本発明に係る内燃機関の可変吸気装置を備える吸気マニホールドの要部を模式的に示した斜視図。 本発明に係る内燃機関の可変吸気装置を備える吸気マニホールドの要部の断面図。 吸気制御弁閉時の要部を拡大して示した断面図。 吸気制御弁開時の要部を拡大して示した断面図。 本発明に係る内燃機関の可変吸気装置の他の実施例の要部断面図。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜図３は、４気筒の内燃機関に適用された可変吸気装置１を備える樹脂製の吸気マニホールド２の要部を模式的に示した説明図であり、図１は分解斜視図、図２は吸気制御弁１０（後述）閉時の斜視図、図３は吸気制御弁１０（後述）閉時の断面図である。尚、図１及び図２においては、吸気マニホールド２の上面を構成するアッパー部材１１ａ（図３を参照）と、吸気マニホールド２の下面を構成するロア部材１１ｂ（図３を参照）と、を取り除いた状態で示している。

吸気マニホールド２は、予め型成形されたアッパー部材１１ａ、ロア部材１１ｂ等の部材を接合してなり、スロットル弁（図示せず）を介して吸気が導入される気筒列方向に沿って細長いコレクタ３（図３を参照）と、このコレクタ３を取り囲むように延びてコレクタ３内の吸気を各気筒へ分配する４本（気筒数と同数）の吸気管部４と、を有し、これらの吸気管部４の下流側端には、フランジ部５（図３を参照）が形成されている。そして、このフランジ部５を介して、吸気マニホールド２は、図示せぬシリンダヘッドに固定されている。吸気マニホールド２内を流れた吸気はシリンダヘッド内に形成されるポート（図示せず）を介して各気筒の燃焼室（図示せず）に供給される。

吸気管部４は、上流側の一端部がコレクタ３の湾曲した壁面に開口形成された第１開口部６を介してコレクタ３と連通する第１通路７と、上流側の一端部が第２開口部８を介してコレクタ３と常時連通し、下流側の他端部が第１通路７の一端部に接続された第２通路９と、から構成されている。そして、第１開口部６には、この第１開口部６を開閉する吸気制御弁１０が配置されている。

吸気制御弁１０は、第１開口部６を開閉することで、コレクタ３内の吸気を各気筒に分配する吸気通路の通路長の切り替えを行っている。吸気制御弁１０が、第１開口部６を閉じると、上記吸気通路の通路長は相対的に長くなる。吸気制御弁１０が、第１開口部を開くと、上記吸気通路の通路長は相対的に短くなる。

詳述すると、吸気制御弁１０により第１開口部６を閉状態とすると、コレクタ３内の吸気は第２開口部８から第２通路９、第１通路７を経て各気筒の燃焼室に導入される。吸気制御弁１０により第１開口部６を開状態とすると、コレクタ３内の吸気は、主として第１開口部６から第１通路７を経て各気筒の燃焼室に導入される。

吸気制御弁１０は、各気筒毎に設けられているが、金属製の駆動シャフト１２と、この駆動シャフト１２と平行に配置された金属製の従動シャフト１３と、に貫通されており、アクチュエータ１４により駆動シャフト１２を回転させることで、各気筒の吸気制御弁１０がそれぞれ同時にスライド移動し、各気筒に対応する各第１開口部６の開閉がそれぞれ同時に実施される構成となっている。

駆動シャフト１２は、吸気マニホールド２側に回転可能に支持される駆動主軸部１２ａと、駆動主軸部１２ａに対して偏心し、吸気制御弁１０を貫通する駆動偏心軸部１２ｂと、を有し、全体がクランク形状をなしている。駆動シャフト１２は、その一端側の駆動主軸部１２ａがアクチュエータ１４に連結されている。従動シャフト１３は、吸気マニホールド２側に回転可能に支持される従動主軸部１３ａと、従動主軸部１３ａに対して偏心し、吸気制御弁１０を貫通する従動偏心軸部１３ｂと、を有し、全体がクランク形状をなしている。本実施例では、駆動主軸部１２ａに対する駆動偏心軸部１２ｂの偏心量と、従動主軸部１３ａに対する従動偏心軸部１３ｂの偏心量と、が等しくなっている
アクチュエータ１４は、吸気マニホールド２の側面にボルト１５により固定されている。このアクチュエータ１４は、電動モータ１６と、ギアユニット１７、電動モータ１６の回転軸に対するギヤユニット１７のセンタリングを行うセンタリング部材１８と、吸気マニホールド２の取り付け面のシール性を確保するＯリング１９と、を有している。

吸気制御弁１０は、第１開口部６の湾曲に沿うように湾曲した厚みが略一定の樹脂材料からなる矩形板状の弁本体２１と、弁本体２１の外周端を全周に亙って連続して覆うゴム材料からなるの環状のシール部材２２と、弁本体２１の一方の面に接合される樹脂材料からなる軸受構成部材２３と、を有している。

シール部材２２は、吸気制御弁１０の閉弁時に、第１開口部６の開口縁に全周に亙って連続して密着する舌片状のシールリップ２４を有している。シール部材２２は、予め成型された弁本体２１に対して、例えば、接着材等を用いて接合される。

軸受構成部材２３は、例えば、熱かしめ等の溶着によって弁本体２１に接合されるものであり、弁本体２１との間に駆動偏心軸部１２ｂ及び従動偏心軸部１３ｂをそれぞれ回転可能に支持する軸受部を構成する。

駆動シャフト１２の駆動主軸部１２ａ及び従動シャフト１３の従動主軸部１３ａは、各吸気制御弁１０の気筒列方向の両側に位置する軸受部材２５によって回転可能に支持されている。軸受部材２５は、半割構造となっており、第１軸受部材２５ａと、第２軸受部材２５ｂとから構成されている。これら第１、第２軸受部材２５ａ、２５ｂは、駆動主軸部１２ａ及び従動主軸部１３ａを挟み込んだ状態で、例えば熱かしめ等の溶着によって互いに接合される。軸受部材２５により形成される軸受部は、第１開口部６から第１通路７側にオフセットした位置で駆動主軸部１２ａ及び従動主軸部１３ａを支持するように設定される。

また、吸気制御弁１０は、第１開口部６を閉じる閉弁位置と、第１開口部６から離間して全体が吸気管部４内の吸気流れに沿うような姿勢で保持される吸気管部４側の所定の開弁位置と、の間でスライド移動するよう構成されている。そのため、吸気制御弁１０の閉弁時に、シールリップ２４が密着する第１開口部６内周のシール面６ａは、型成形する際に一方向のみのスライドによる型抜きで形成することができる。本実施例では、吸気制御弁１０が上記閉弁位置と第１通路７内の上記開弁位置の間を平行移動するようになっている。

なお、本実施例では、各気筒の吸気制御弁１０、軸受部材２５、を予め駆動シャフト１２及び従動シャフト１３に組み付けて一体化した上で、駆動シャフト１２及び従動シャフト１３の長手方向が気筒列方向と一致するように、軸受部材２５が吸気マニホールド２側に固定される。

このように構成された本実施例の可変吸気装置１においては、図４及び図５に示すように、軸受部材２５の軸受部が上記閉弁位置からオフセットした位置に設定され、吸気制御弁１０が上記閉弁位置と上記開弁位置との間でスライド移動するよう構成される。そのため、吸気制御弁１０の外周縁に全周に亙って連続するシールリップ２４を設定することが可能となり、吸気制御弁１０で第１開口部６を閉じた際に、第１開口部６から分岐管部４側に吸気が漏れでしまうことを確実に抑制することができる。

また、本実施例の可変吸気装置１においては、第１開口部６を開状態にした際に第２通路９を完全に吸気が流れなくなるわけではない。すなわち、第１開口部６を開状態とすると、第１通路７には、第１開口部６及び第２通路９の双方から吸気が流入する。しかしながら、本実施例の可変吸気装置１においては、吸気制御弁１０がクランク形状の駆動シャフト１２及び従動シャフト１３によって、上記閉弁位置から上記開弁位置にスライド移動するため、上記開弁位置において吸気管部４内の吸気流れに沿うような姿勢で保持することが可能となる。そのため、吸気制御弁１０の開弁時に、吸気管部４内の吸気流れを乱すことがなく、吸気制御弁１０の周囲に乱流が生じにくくなるため、所期の吸気量を各気筒に対して安定して供給することが可能となる。

なお、本実施例において、吸気制御弁１０の上記開弁位置は、上記閉弁位置から平行移動した位置となっているが、吸気管部４内の吸気流れに合わせて上記開弁位置における吸気制御弁１０の姿勢は適宜設定されるものであり、上記閉弁位置における吸気制御弁１０の姿勢に対して傾いた姿勢となるように設定してもよい。この場合には、例えば、駆動主軸部１２ａに対する駆動偏心軸部１２ｂの偏心量や従動主軸部１３ａに対する従動偏心軸部１３ｂの偏心量を変更したり、軸受部材２５の駆動シャフト１２を支持する位置（軸受部）や軸受部材１２の従動シャフト１３を支持する位置（軸受部）を変更したりすることで、上記開弁位置における吸気制御弁１０の姿勢を適宜調整可能である。

また、上述した実施例の駆動シャフト１２は、一部材で構成されているが、駆動シャフト１２は、図６に示すように、駆動偏心軸部１２ｂにおいて分割された構成とすることも可能である。また従動シャフト１３においても、同様に、従動偏心軸部１３ｂにおいて分割された構成とすることが可能である。

駆動シャフト１２及び従動シャフト１３の双方が、それぞれ駆動偏心軸部１２ｂ及び従動偏心軸部１３ｂで分割された構成となっていれば、吸気制御弁１０に取り付ける際に、駆動偏心軸部１２ｂの端部や従動偏心軸部１３ｂの端部を吸気制御弁１０に差し込むことが可能となる。つまり、駆動偏心軸部１２ｂや従動偏心軸部１３ｂを支持する軸受部を、弁本体２１と軸受構成部材２３の２部品で構成する必要がなくなり、吸気制御弁１０を構成する部品点数を削減することができる。

１…可変吸気装置
２…吸気マニホールド
３…コレクタ
４…吸気管部
６…第１開口部
７…第１通路
８…第２開口部
９…第２通路
１０…吸気制御弁
１２…駆動シャフト
１２ａ…駆動主軸部
１２ｂ…駆動偏心軸部
１３…従動シャフト
１３ａ…従動主軸部
１３ｂ…従動偏心軸部
１４…アクチュエータ
２１…弁本体
２２…シール部材
２３…軸受構成部材
２４…シールリップ
２５…軸受部材
２５ａ…第１軸受部材
２５ｂ…第２軸受部材

Claims (2)

1. 吸気マニホールドのコレクタ内の吸気を各気筒に分配する吸気通路の通路長を吸気制御弁により切り替え可能な内燃機関の可変吸気装置であって、
   上記吸気通路は、上流側の一端部が上記コレクタの壁面に開口形成された第１開口部を介して上記コレクタと連通する第１通路と、上流側の一端部が第２開口部を介して上記コレクタと連通し、下流側の他端部が上記第１通路の一端部と連通する第２通路と、を有し、
   各気筒毎に設けられた上記吸気制御弁により各気筒の上記第１開口部を同時に開閉することで、上記吸気通路の通路長の切り替えを行う内燃機関の可変吸気装置において、
   上記吸気制御弁は、駆動シャフトと、該駆動シャフトと平行に配置された従動シャフトと、に貫通され、
   上記駆動シャフト及び上記従動シャフトは、吸気マニホールド側に支持される主軸部に対して上記吸気制御弁を貫通する偏心軸部がオフセットとしたクランク形状をなし、
   上記駆動シャフトの回転駆動により、上記吸気制御弁が、上記第１開口部を閉じる閉弁位置と、上記第１開口部から離間して全体が上記吸気通路内の吸気流れに沿うような姿勢で保持される上記吸気通路側の所定の開弁位置と、の間でスライド移動するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の可変吸気装置。
2. 上記駆動シャフト及び上記従動シャフトは、上記偏心軸部で分割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可変吸気装置。

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