JP2016191319A - 隔壁プレート - Google Patents

Abstract

【課題】強いタンブル流を形成する。【解決手段】隔壁プレート１は、開閉バルブと燃焼室との間に設けられ、吸気通路を、開閉バルブによって開閉される第１吸気通路と、開閉バルブによって開閉されない第２吸気通路とに仕切り、吸気通路内に固定され、吸気通路を第１吸気通路と第２吸気通路とに仕切る本体部１０と、本体部のうち、第２吸気通路側の面（表面１０ａ）における吸気ポート側の端部１０ｅに設けられ、先端に向かうにしたがって第１吸気通路側に向かって傾斜する傾斜部１０ｆと、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの吸気流路を仕切る隔壁プレートに関する。

従来、特許文献１、２に記載されたエンジンのように、シリンダ内に流入する吸気にタンブル（縦渦）流を発生させるため、吸気流路を２つの流路に仕切る隔壁プレートを設ける技術が開発されている。吸気流量が少ないとき、隔壁プレートで仕切られた一方の流路をバルブで閉じることで、他方の流路から燃焼室内に流入する吸気の流速を高め、燃焼室内におけるタンブル流を形成する。

特開２００２−７０５６６号公報 特開２００７−３２７４８７号公報

上記のように、隔壁プレートで仕切られた一方の流路をバルブで閉じたとき、他方の流路を流れる吸気によってタンブル流が形成される。タンブル流が強いほど、燃焼室内の流れの乱れが強くなり、燃料や吸気の混合や燃焼の拡散が促進される。そこで、より強いタンブル流を形成させる技術の開発が望まれる。

そこで、本発明は、強いタンブル流を形成することが可能となる隔壁プレートを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の隔壁プレートは、開閉バルブと燃焼室との間に設けられ、吸気通路を、開閉バルブによって開閉される第１吸気通路と、開閉バルブによって開閉されない第２吸気通路とに仕切り、吸気通路内に固定され、吸気通路を第１吸気通路と第２吸気通路とに仕切る本体部と、本体部のうち、第２吸気通路側の面における吸気ポート側の端部に設けられ、先端に向かうにしたがって第１吸気通路側に向かって傾斜する傾斜部と、を備えることを特徴とする。

傾斜部は、曲面形状であってもよい。

本体部は、複数に分割可能な割型によって成型された樹脂製であって、本体部において、成型時に複数の割型の境界部に当接して形成されるエッジが、端部のうち、第１吸気通路に面する側に位置してもよい。

本発明によれば、強いタンブル流を形成することができる。

隔壁プレートの配置部位を説明するための説明図である。 隔壁プレートの外観図である。 隔壁プレートの本体部の端部の形状を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、隔壁プレート１の配置部位を説明するための説明図である。図１（ａ）には、インマニ側吸気通路２（吸気通路）およびヘッド側吸気通路３（吸気通路）に配された隔壁プレート１の正面図を示し、図１（ｂ）には、インマニ側吸気通路２およびヘッド側吸気通路３に配された隔壁プレート１の側面図を示す。

インマニ側吸気通路２は、インテークマニホールドの一部であり、ヘッド側吸気通路３はエンジンのシリンダヘッドに形成された吸気通路である。図１に示すように、ヘッド側吸気通路３は、インマニ側吸気通路２に接続されている。すなわち、インマニ側吸気通路２とヘッド側吸気通路３が連通している。

ヘッド側吸気通路３は、燃焼室に形成された２つの吸気口３ａ、３ｂ（吸気ポート）に連通している。そして、それぞれの吸気口３ａ、３ｂが、図１（ｂ）に示す吸気バルブ４によって開閉される。なお、図１（ａ）では、吸気バルブ４を省略する。

インマニ側吸気通路２からヘッド側吸気通路３に流入した吸気は、吸気バルブ４が開弁したとき、吸気口３ａ、３ｂそれぞれから燃焼室内に導かれる。

隔壁プレート１は、インマニ側吸気通路２からヘッド側吸気通路３まで延在している。そして、隔壁プレート１は、図１（ｂ）に示すように、吸気が流れる吸気通路５（インマニ側吸気通路２およびヘッド側吸気通路３）を、第１吸気通路５ａと第２吸気通路５ｂとに仕切る。

図１（ｂ）に示すように、隔壁プレート１は、吸気通路５のうち、隔壁プレート１が配された部位において、図１（ｂ）中、下側に偏って配されており、隔壁プレート１によって区切られた上側の第１吸気通路５ａは、下側の第２吸気通路５ｂよりも流路が広くなっている。また、インマニ側吸気通路２において隔壁プレート１の上流には、開閉バルブとしてのＴＧＶ（Tumble Generation Valve）６が設けられる。

図１（ｃ）、図１（ｄ）には、図１（ｂ）中、一点鎖線部分を拡大して示す。ただし、図１（ｃ）は、ＴＧＶ６が閉弁している状態を示し、図１（ｄ）は、ＴＧＶ６が開弁している状態を示す。

ＴＧＶ６は、弁体６ａを有している。弁体６ａは、図１（ｃ）、図１（ｄ）に示すように、大凡平板形状となっており、一方の面にシャフト６ｂが固定されている。シャフト６ｂが不図示のモータによって回転することで、弁体６ａが回転し、第１吸気通路５ａが開閉される。

図１（ｃ）に示す状態では、ＴＧＶ６の開度が最小となっており、第１吸気通路５ａがＴＧＶ６によってほとんど閉じられる。一方、吸気通路５のうち、第２吸気通路５ｂ側の内壁と、ＴＧＶ６の弁体６ａとの間には間隙があり、吸気通路５の上流からＴＧＶ６まで流れた吸気は、この間隙を通って第２吸気通路５ｂを通過して燃焼室に向かう。

一方、図１（ｄ）に示す状態では、ＴＧＶ６の開度が最大となっており、第１吸気通路５ａおよび第２吸気通路５ｂの双方が開いている。そのため、吸気通路５の上流からＴＧＶ６まで流れた吸気は、第１吸気通路５ａおよび第２吸気通路５ｂの双方を通過して燃焼室に向かう。

このように、ＴＧＶ６が可動することで、第１吸気通路５ａが開閉される（開度が大きく変化する）一方で、第２吸気通路５ｂの開度は、変化しない（開閉されない）。その結果、第１吸気通路５ａは、ＴＧＶ６の開度が小さい程、通過する吸気流量が減少し、第２吸気通路５ｂは、ＴＧＶ６の開度が小さい程、通過する吸気流量が増加することとなる。

エンジン負荷が小さく吸気流量が少量のとき、図１（ｃ）に示すように、ＴＧＶ６の開度を絞り、吸気のほとんどを、第１吸気通路５ａよりも流路幅の狭い第２吸気通路５ｂ側に通過させる。こうして、吸気の流速を高めて燃焼室に流入させて縦渦流（タンブル流）を形成し、燃焼室内で強い乱流を生じさせて燃料の急速燃焼を実現し、燃費改善や燃焼安定性の向上を可能とする。

図２は、隔壁プレート１の外観図であり、図２（ａ）には、隔壁プレート１の正面図を示し、図２（ｂ）には、図２（ａ）を右側からみた側面図を示し、図２（ｃ）には、隔壁プレート１の背面図を示す。隔壁プレート１は樹脂製であり、本体部１０を有している。本体部１０の正面側の表面１０ａ（第２の面）は、第２吸気通路５ｂに面し、隔壁プレート１の本体部１０の背面１０ｂ（第１の面）は、第１吸気通路５ａに面する。

本体部１０のうち、本体部１０の幅方向（図２（ａ）中、左右方向）の右側面１０ｃおよび左側面１０ｄには、それぞれガイド壁部１１が設けられている。ガイド壁部１１は、ヘッド側吸気通路３の内壁に沿って湾曲しており、ガイド壁部１１がシリンダヘッド内に嵌め込まれることで、隔壁プレート１がヘッド側吸気通路３内に固定される。

図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、背面１０ｂには、第１補強リブ１２（補強リブ）が設けられており、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、隔壁プレート１の表面１０ａには、第２補強リブ１３（補強リブ）が設けられている。

第１補強リブ１２は、背面１０ｂから第１吸気通路５ａ側に向かって突出しており、背面１０ｂのうち、第１吸気通路５ａの上流側（図２（ｃ）中、上側）から下流側（図２（ｃ）中、下側）に向かって延在している。

同様に、第２補強リブ１３は、表面１０ａから第２吸気通路５ｂ側に向かって突出しており、表面１０ａのうち、第２吸気通路５ｂの上流側（図２（ａ）中、上側）から下流側（図２（ａ）中、下側）に向かって延在している。

隔壁プレート１は、樹脂製となっており、金属製に比べて軽量であるものの剛性が低い。ここでは、第１補強リブ１２、第２補強リブ１３を設けることで、剛性を高めつつ軽量化を図っている。

しかし、隔壁プレート１は、吸気通路５に設けられることから、第１補強リブ１２、第２補強リブ１３を設けると、吸気の流れに影響を及ぼす。そこで、第１補強リブ１２および第２補強リブ１３の形状および配置を工夫することで、吸気の流れへの影響を抑えている。

具体的に、第１補強リブ１２は、ＴＧＶ６側（第１吸気通路５ａの上流側）の端部１２ａが、先端に向かうに従って、幅（図２（ｃ）中、左右方向の長さ）が漸減する先細り形状となっている。なお、「端部１２ａ」とは、第１補強リブ１２のＴＧＶ６側の先端およびその近傍を意味する。

同様に、第２補強リブ１３は、ＴＧＶ６側（第２吸気通路５ｂの上流側）の端部１３ａが、先端に向かうにしたがって、幅（図２（ａ）中、左右方向の長さ）が漸減する先細り形状となっている。なお、「端部１３ａ」とは、第２補強リブ１３のＴＧＶ６側の先端およびその近傍を意味する。

そのため、インマニ側吸気通路２から第１吸気通路５ａや第２吸気通路５ｂに流入する吸気は、第１補強リブ１２の端部１２ａや第２補強リブ１３の端部１３ａに衝突するものの、いずれも先細り形状となっていることから、吸気の流れの乱れを最小限に抑えて、吸気を効率的に燃焼室に導くことが可能となる。

特に、第２吸気通路５ｂは、エンジン負荷が小さく吸気流量が絞られているときにも、吸気が通過する。この第２吸気通路５ｂ内における吸気流れにおいては乱れによる影響が大きく、吸気流れに乱れが生じると燃焼室においてタンブル流が形成され難くなってしまう。第２補強リブ１３の端部１３ａを先細り形状とすることで、燃焼室におけるタンブル流を形成しやすくすることが可能となる。

また、第１補強リブ１２および第２補強リブ１３は、いずれも、本体部１０の幅方向の中央に設けられている。上記のように、ヘッド側吸気通路３は、２つの吸気口３ａ、３ｂに連通しており、２つの吸気口３ａ、３ｂがそれぞれ同じ燃焼室に開口している。

ここでは、第１補強リブ１２および第２補強リブ１３を本体部１０の幅方向の中央に配置することで、第１吸気通路５ａおよび第２吸気通路５ｂから燃焼室に向かう吸気が、２つの吸気口３ａ、３ｂに分離し易い流れを形成している。

また、図２（ｂ）に示すように、第２補強リブ１３には、段差１３ｂが設けられている。段差１３ｂでは、第２補強リブ１３のうち、端部１３ａ側の部位から大凡垂直に立設することで、吸気口３ａ、３ｂ側の部位の方が、ＴＧＶ６側よりも大きく突出する形状となっている。段差１３ｂを設けることで、第２補強リブ１３の端部１３ａ側の部位を低くして吸気の流れを乱し難くするとともに、第２補強リブ１３における、吸気口３ａ、３ｂ側の部位を高くして強度を向上することが可能となる。

図３は、隔壁プレート１の本体部１０の形状を説明するための説明図である。図３（ａ）には、隔壁プレート１における、図２（ｂ）と同じ側の側面図を示す。ただし、図３（ａ）では、図２（ｂ）の隔壁プレート１を反時計回りに９０度程度回転させて示す。

また、図３（ａ）では、本体部１０の右側面１０ｃをクロスハッチングで示す。図３（ａ）において、右側面１０ｃよりも上側に突出するのが、第１補強リブ１２であり、右側面１０ｃよりも下側に突出するのが、第２補強リブ１３である。また、図３（ａ）中、右側面１０ｃの間に示されるのが、ガイド壁部１１となっている。

そして、図３（ａ）に示すように、第１補強リブ１２および第２補強リブ１３は、それぞれ、吸気口３ａ、３ｂ側の端部が、先端に向かうにしたがって突出高さが低くなる漸減部１２ｃ、１３ｃとなっている。

また、第２補強リブ１３の漸減部１３ｃは、第１補強リブ１２の漸減部１２ｃよりも、傾斜が緩やかとなっている。言い換えれば、漸減部１２ｃは、漸減部１３ｃよりも、吸気口３ａ、３ｂ側（図３（ａ）中、右側）に近づいた位置から、吸気口３ａ、３ｂ側に向かって急峻に低くなる形状である。

上記のように、第２吸気通路５ｂは、エンジン負荷が小さく吸気流量が絞られているときにも、吸気が通過し、この吸気流れにおいては乱れによる影響が大きい。第２補強リブ１３に、第１補強リブ１２の漸減部１２ｃよりも緩やかな漸減部１３ｃを設けることで、第２吸気通路５ｂ側の吸気の流れが一層乱れ難くなる。一方で、第１補強リブ１２の漸減部１２ｃは漸減部１３ｃよりも剛性が高まり、隔壁プレート１の強度を向上することができる。

図３（ａ）に示すように、隔壁プレート１の本体部１０のうち、吸気口３ａ、３ｂ側の端部１０ｅには、傾斜部１０ｆが形成されている。傾斜部１０ｆは、端部１０ｅの先端に向かうにしたがって第１吸気通路５ａ側に向かって傾斜する。

上述したように、第２吸気通路５ｂは、エンジン負荷が小さく吸気流量が絞られているときにも吸気が通過し、吸気乱れのタンブル流形成に対する影響が大きい。本体部１０の端部１０ｅにおいて、第２吸気通路５ｂ側に傾斜部１０ｆを設けることで、第２吸気通路５ｂ側の表面１０ａに沿って流れる吸気が、端部１０ｅから離隔するときに第１吸気通路５ａ側に拡がり易い。その結果、ヘッド側吸気通路３内で流れが乱れにくくなり、タンブル流を強めることが可能となる。

また、傾斜部１０ｆは、先端に向かうにしたがって第１吸気通路５ａ側に向かって湾曲しており、吸気の流れが滑らかに第１吸気通路５ａ側に拡がることから、一層、乱れが生じ難くなっている。

図３（ｂ）は、本体部１０の成型を説明するための説明図である。上記のように、本体部１０は樹脂製であって、２つに分割可能な割型１４ａ、１４ｂに液状の樹脂を射出して成型される。図３（ｂ）では、本体部１０の成型時、本体部１０の右側面１０ｃが見える位置で割型１４ａ、１４ｂを切断した断面における、端部１０ｅ側の一部を抽出して示す。

図３（ｂ）に示すように、割型１４ａ、１４ｂで樹脂を成型する場合、本体部１０のうち、成型時に割型１４ａ、１４ｂの境界部１４ｄに当接する部位には、エッジ１０ｇが形成される。ここでは、本体部１０の端部１０ｅのうち、第２吸気通路５ｂ側（図３（ｂ）中、上側）には、傾斜部１０ｆを形成すべく、割型１４ａ内に湾曲部１４ｃを設けるとともに、エッジ１０ｇが、端部１０ｅのうち、第１吸気通路５ａ側に位置するように設計している。

そのため、割型１４ａ、１４ｂを用いて本体部１０を成型して成型にかかるコストを抑えつつ、エッジ１０ｇによって吸気の流れを乱すことなく、タンブル流を強めることが可能となる。

上述した実施形態では、第１補強リブ１２および第２補強リブ１３を設ける場合について説明したが、第１補強リブ１２、第２補強リブ１３は、必須の構成ではない。また、第１補強リブ１２、第２補強リブ１３のいずれか一方のみを設けてもよい。ただし、特に、第２補強リブ１３を設け、第２補強リブ１３の先端を先細り形状とすることで、エンジン負荷が小さく吸気流量が絞られているときに通過する吸気の流れを乱し難く、タンブル流を強めることが可能となる。

また、上述した実施形態では、第２補強リブ１３には、段差１３ｂが設けられている場合について説明したが、段差１３ｂは必須の構成ではない。

また、上述した実施形態では、第１補強リブ１２、第２補強リブ１３には、漸減部１２ｃ、１３ｃが設けられる場合について説明したが、漸減部１２ｃ、１３ｃは必須の構成ではない。

また、上述した実施形態では、第１補強リブ１２、第２補強リブ１３は、本体部１０の幅方向の中央に設けられる場合について説明したが、第１補強リブ１２、第２補強リブ１３を、幅方向の中央以外の位置に設けてもよい。

また、上述した実施形態では、本体部１０は、樹脂製である場合について説明したが、本体部１０は樹脂製に限らず、例えば、金属製であってもよい。

また、上述した実施形態では、傾斜部１０ｆは曲面形状である場合について説明したが、傾斜部１０ｆの形状は、曲面形状に限らず、例えば、テーパ形状でもよいし、段差が設けられていてもよい。

また、上述した実施形態では、２つの割型１４ａ、１４ｂの境界部１４ｄに当接して形成されるエッジ１０ｇが、本体部１０の背面１０ｂ側に位置するように、本体部１０を成型する場合について説明したが、本体部１０を割型１４ａ以外の手段で成型してもよい。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

本発明は、エンジンの吸気流路を仕切る隔壁プレートに利用できる。

１ 隔壁プレート
２ インマニ側吸気通路（吸気通路）
３ａ、３ｂ 吸気口（吸気ポート）
５ 吸気通路
５ａ 第１吸気通路
５ｂ 第２吸気通路
６ ＴＧＶ（開閉バルブ）
１０ 本体部
１０ａ 表面（第２吸気通路側の面）
１０ｅ 端部
１０ｆ 傾斜部
１０ｇ エッジ

Claims (3)

1. 開閉バルブと燃焼室との間に設けられ、吸気通路を、該開閉バルブによって開閉される第１吸気通路と、該開閉バルブによって開閉されない第２吸気通路とに仕切る隔壁プレートであって、
   前記吸気通路内に固定され、該吸気通路を前記第１吸気通路と前記第２吸気通路とに仕切る本体部と、
   前記本体部のうち、前記第２吸気通路側の面における吸気ポート側の端部に設けられ、先端に向かうにしたがって前記第１吸気通路側に向かって傾斜する傾斜部と、
   を備えることを特徴とする隔壁プレート。
2. 前記傾斜部は、曲面形状であることを特徴とする請求項１に記載の隔壁プレート。
3. 前記本体部は、複数に分割可能な割型によって成型された樹脂製であって、
   前記本体部において、成型時に複数の割型の境界部に当接して形成されるエッジが、前記端部のうち、前記第１吸気通路に面する側に位置することを特徴とする請求項１に記載の隔壁プレート。

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