JP2022045266A - 吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気通路から吸気ポートにかけて極力屈曲を生じさせることなく弁体をシリンダヘッドに極力近接させて配置することが可能な吸気制御装置を提供する。【解決手段】吸気制御装置１は、内燃機関３０の燃焼室に通じる吸気通路２を横切る弁軸４と、弁軸４の回転により吸気通路２の通路断面積を調整する弁体１１と、電動モータ７から弁軸４に回転力を伝える動力伝達機構１２とを備える。電動モータ７は、第２方向Ｄ２に見て、シリンダ直線Ｌ１と、通路直線Ｌ２とで挟まれる狭角領域Ｔ３に配置される。動力伝達機構１２は、小ギア２４とバルブギア２２の双方に噛み合うアイドラーギア２５を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関の吸気制御装置に関する。

従来、車両に搭載される内燃機関の吸気制御装置として、吸気通路を備える円胴部と、吸気通路を横切る弁軸と、弁軸に固定され、弁軸が回転することによって吸気通路の通路断面積を調整する弁体と、弁軸を回転させる電動モータと、電動モータから弁軸に力を伝える動力伝達機構とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の吸気制御装置では、弁軸の回転軸線に平行な方向に見て電動モータは吸気通路で区切られる一方側の領域に配置され、電動モータの出力軸と弁軸は相互に平行に配置される。

また、この吸気制御装置では、燃料噴射弁を円胴部の下壁側に配置してもよく、その場合、電動モータは上方の上記燃料噴射弁と反対側に配置される。この場合、電動モータは、弁軸の回転軸線に平行な方向に見て、車両に搭載された内燃機関のシリンダヘッドに接続される円胴部と該シリンダヘッドとで挟まれる領域に配置される。

そして、電動モータから弁軸に回転力を伝える動力伝達機構は、電動モータの回転を減速ギアによって減速し、減速された回転を、弁軸に固定されたバルブギアにそのまま伝達する構成を有する。

特開２００９－１９７８１５号公報

このような吸気制御装置では、性能を向上させるための１つの要素として、吸気通路における弁体と内燃機関の吸気バルブとの間の空間を小さくすることが、弁体の動作に対する内燃機関の出力の反応速度を向上させる点において有効である。また、もう１つの要素として、吸気通路から吸気ポートにかけて可能な限り屈曲しない構造にすることが、吸気抵抗を減少させ、内燃機関の出力を向上させる点において有効である。

しかしながら、上記特許文献１の吸気制御装置によれば、電動モータを上述のようにシリンダヘッドに接続される円胴部とシリンダヘッドとで挟まれる領域に配置する場合、吸気制御装置を上記２つの要素を満足するように配置しようとしても、電動モータ及びそのモータカバーが内燃機関のシリンダヘッドに干渉してしまうので、上記２つの要素を充足することができない。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、吸気通路から吸気ポートにかけて極力屈曲を生じさせることなく弁体をシリンダヘッドに極力近接させて配置することが可能な吸気制御装置を提供することにある。

本発明の吸気制御装置は、
車両に搭載される内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路を内部に備える円胴部と、
前記吸気通路を該吸気通路が延在する第１方向と直交するように横切る弁軸と、
前記吸気通路内に配置されて前記弁軸に固定され、該弁軸が回転することによって該吸気通路の通路断面積を調整する弁体と、
前記弁軸に回転力を与える電動モータと、
前記電動モータから前記弁軸に前記回転力を伝える動力伝達機構とを備え、
前記弁軸の回転軸線に平行な第２方向に見て、前記電動モータは、前記吸気通路で区切られる一方側である第１領域に配置され、
前記電動モータの出力軸の回転軸線は、前記弁軸の回転軸線と平行に配置されており、
前記動力伝達機構は、
前記電動モータの出力軸に固定されるピニオンギアと、
前記ピニオンギアにより駆動される大ギアと該大ギアの回転軸線と同芯状に配置され該大ギアと一体的に回転する小ギアとからなる減速ギアと、
前記弁軸に固定されて前記減速ギアにより駆動されるバルブギアとを備え、
前記電動モータは、前記第２方向に見て、前記車両に搭載された前記内燃機関のシリンダヘッドに接続される前記円胴部の接続部のうちの最も該内燃機関のシリンダの中心軸線に近い点である接続点を通りかつ該シリンダの中心軸線に平行なシリンダ直線と、該接続点を通りかつ前記吸気通路が延在する方向に平行な通路直線とで挟まれる狭角領域に配置される吸気制御装置において、
前記動力伝達機構は、前記ピニオンギアと前記大ギアの双方に噛み合うか、又は前記小ギアと前記バルブギアの双方に噛み合うアイドラーギアを備えることを特徴とする。

本発明によれば、上述のアイドラーギアを備えるので、弁軸と電動モータの出力軸との間の距離を従来よりも大きくすることができる。このため、電動モータの中心軸線と弁軸の中心軸線とを垂直に結ぶ動力伝達機構の伝達中心線と吸気通路の中心軸線（第１方向）とのなす角を、電動モータとシリンダヘッドとの干渉を回避しつつ、小さくすることができる。したがって、吸気制御装置を、吸気通路から吸気ポートにかけて極力屈曲を生じさせることなく、弁体をシリンダヘッドに極力近接させて配置することができる。

本発明において、
前記電動モータと前記動力伝達機構とを内部に収めるケース部と、
前記ケース部を前記第２方向に沿って閉塞するカバー部とを備え、
前記カバー部は、締結部材によって前記ケース部に固定され、
前記第２方向に見て、前記弁軸の回転軸線と前記出力軸の回転軸線とを通る直線である伝達中心線よりも前記吸気通路の下流側の領域であって、前記伝達中心線と、前記大ギアの歯先円と、前記バルブギアの歯先円と、前記大ギアの歯先円と前記バルブギアの歯先円とに接する接線であるギア接線とで囲まれる該領域であるギア間隙間領域に前記締結部材の少なくとも一部が配置されてもよい。

これによれば、上述のアイドラーギアを小ギアとバルブギアとの間に設ける場合には、大ギアとバルブギアとの間の距離を大きくすることができる。このため、上記のギア間隙間領域に一部が配置される締結部材を、内燃機関のシリンダヘッドから極力遠ざけて配置することができる。

これにより、シリンダヘッドと吸気制御装置との間のクリアランスを大きくすることができる。また、これにより、吸気制御装置を、さらに、吸気通路から吸気ポートにかけて極力屈曲を生じさせることなく、弁体をシリンダヘッドに極力近接させて配置することができる。

本発明の一実施形態に係る吸気制御装置の斜視図である。 図１の吸気制御装置において、カバー部を取り除いてケース部の近傍部分を示す斜視図である。 図２の部分を、弁軸の回転軸線に平行な第２方向Ｄ２に見た様子を示す図である。 車両に搭載された内燃機関に吸気制御装置を取り付けたときの様子を示す図である。 車両に搭載された内燃機関に従来の吸気制御装置を取り付けたときの様子を示す図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る吸気制御装置を示す。図１に示すように、この吸気制御装置１は、それぞれが吸気通路２を内部に備える４つの円胴部３と、各吸気通路２を該吸気通路２が延在する第１方向Ｄ１と直交するように横切る弁軸４とを備える。各吸気通路２は、車両に搭載される内燃機関の燃焼室に通じる。

４つの円胴部３は、平行に並列して連結されており、左右の２つずつの円胴部３により第１ボディ５及び第２ボディ６がそれぞれ構成される。第１ボディ５と第２ボディ６との間の連結部において電動モータ７（図２参照）を収納するケース部８と、ケース部８を弁軸４の回転軸線に平行な第２方向Ｄ２に沿って閉塞するカバー部９とが設けられる。

ケース部８は、第１ボディ５と一体的に構成される。カバー部９は、第２ボディ６と一体的に構成される。ケース部８は、カバー部９に対して締結部材１０ａ～１０ｃによって固定される（締結部材１０ｂは、図２に図示）。

図２は、吸気制御装置１におけるケース部８の近傍部分を、第１ボディ５及びそのカバー部９を取り除いた状態で示す。吸気制御装置１は、同図に示すように、各吸気通路２内に配置されて弁軸４に固定される弁体１１と、弁軸４に回転力を与える電動モータ７と、電動モータ７から弁軸４に回転力を伝える動力伝達機構１２とを備える。

各弁体１１は、弁軸４が回転することによって、対応する吸気通路２の通路断面積を調整する。カバー部９にケース部８を固定する締結部材として、二点鎖線で示された３つの締結部材１０ａ～１０ｃが用いられる。

各円胴部３には、対応する吸気通路２内に燃料を噴射する燃料噴射弁１３が設けられる。燃料は、燃料パイプ１４を経て燃料噴射弁１３に供給される。また、各円胴部３には、その吸気通路２の内壁面の弁体１１よりも下流側の圧力を円胴部３の外部に伝える圧力伝達通路、又は吸気通路２の弁体１１よりも下流側に蒸発燃料を導入するパージ通路となる外部通路１５が設けられる。

弁軸４は、第１ボディ５側の弁軸４と第２ボディ６側の弁軸４とで構成される。両弁軸４は連結機構１６を介して連結され、一体的に回転するように構成される。すなわち、第２ボディ６側の弁軸４に固定された被挟持板を、連結機構１６の同調スクリュー１７で挟持し、第１ボディ５側の弁軸４に固定することにより、両弁軸４が連結される。

カバー部９及びケース部８の両接合面の間には、弾性体のガスケット１８が挟持される。

動力伝達機構１２は、電動モータ７の出力軸１９に固定されるピニオンギア２０と、ピニオンギア２０により駆動される減速ギア２１と、弁軸４に固定されて減速ギア２１により駆動されるバルブギア２２とを備える。

減速ギア２１は、ピニオンギア２０により駆動される大ギア２３と、大ギア２３と一体的に回転する小ギア２４とからなる。小ギア２４は、大ギア２３の回転軸線と同芯状に配置される。小ギア２４とバルブギア２２との間には、これらの双方に噛み合うアイドラーギア２５が設けられる。電動モータ７の出力軸１９の回転軸線Ａ２は、弁軸４の回転軸線Ａ１と平行に配置される。

図３は、図２の部分を、弁軸４の回転軸線Ａ１に平行な第２方向Ｄ２に見た様子を示す。図３に示すように、第２方向Ｄ２に見て、電動モータ７は、円胴部３内の吸気通路２で区切られる一方側である第１領域Ｔ１に配置される。

ここで、第２方向Ｄ２に見て、弁軸４の回転軸線Ａ１と出力軸１９の回転軸線Ａ２とを通る直線を伝達中心線Ｃとする。また、大ギア２３の歯先円２６とバルブギア２２の歯先円２７とに接する接線をギア接線２８とする。また、伝達中心線Ｃよりも吸気通路２の下流側の領域であって、伝達中心線Ｃと、歯先円２６と、歯先円２７と、ギア接線２８とで囲まれる領域をギア間隙間領域Ｔ２とする。

締結部材１０ａの少なくとも一部は、ギア間隙間領域Ｔ２に配置される。すなわち、図３においては、締結部材１０ａ～１０ｃがそれぞれ螺合されるねじ穴を有する締結部２９ａ～２９ｃが示されており、これにより、締結部２９ａのねじ穴の一部がギア間隙間領域Ｔ２に存在することがわかる。

図４は、車両に搭載された内燃機関３０に吸気制御装置１を取り付けたときの様子を示す。第２方向Ｄ２（図２参照）に見て、内燃機関３０のシリンダヘッド３１に接続される円胴部３の接続部のうちの最も内燃機関３０のシリンダ３２の中心軸線Ａ３に近い点を接続点Ｐとする。電動モータ７は、接続点Ｐを通りかつシリンダ３２の中心軸線Ａ３に平行なシリンダ直線Ｌ１と、接続点Ｐを通りかつ吸気通路２が延在する方向（第１方向Ｄ１）に平行な通路直線Ｌ２とで挟まれる狭角領域Ｔ３に配置される。

このような吸気制御装置１の構成において、内燃機関３０の性能を向上させるために有効な要素の１つとして、吸気通路２における弁体１１と内燃機関３０の吸気バルブ３３との間の空間Ｓを小さくすることが挙げられる。この要素は、弁体１１の動作に対する内燃機関３０の出力の反応速度を向上させる点において有効である。

また、もう１つの有効な要素として、吸気通路２から吸気ポート３４にかけて可能な限り屈曲しない構造にすることが挙げられる。この要素は、吸気抵抗を減少させ、内燃機関３０の出力を向上させる点において有効である。

しかしながら、図５に示される従来の吸気制御装置１ｂは、電動モータ７から弁軸４に回転力を伝える動力伝達機構が、電動モータ７の回転を減速ギア２１によって減速し、減速された回転を、弁軸４に固定されたバルブギア２２にそのまま伝達する構成を有する。すなわち、従来の吸気制御装置１ｂは、本実施形態の吸気制御装置１におけるアイドラーギア２５を有していない。

このため、従来の吸気制御装置１ｂでは、弁軸４と電動モータ７との間の距離が、本実施形態の吸気制御装置１に比べて小さいので、第２方向Ｄ２に見て、伝達中心線Ｃと第１方向Ｄ１とがなす鋭角が、本実施形態の吸気制御装置１の場合よりも大きい。このため、吸気制御装置１ｂを、電動モータ７が円胴部３とシリンダヘッド３１とで挟まれる上述の狭角領域Ｔ３に位置するようにして内燃機関３０に配置する場合に不都合が生じる。

すなわち、吸気制御装置１ｂの円胴部３を、上記２つの要素を満足させるべく本実施形態の吸気制御装置１の場合と同様に内燃機関３０の吸気ポート３４に接続しようとすると、図５のように、電動モータ７やカバー部９ｂがシリンダヘッド３１と干渉する。このため、上記２つの要素を充足できるように吸気制御装置１ｂを配置することができない。

これに対し、本実施形態の吸気制御装置１によれば、減速ギア２１の小ギア２４とバルブギア２２との間に、これらの双方に噛み合うアイドラーギア２５が存在する。このため、弁軸４と電動モータ７との間の距離が、従来の吸気制御装置１ｂに比べて大きい。したがって、第２方向Ｄ２に見て、伝達中心線Ｃと第１方向Ｄ１とがなす鋭角が、従来の吸気制御装置１ｂの場合よりも小さくなっても電動モータ７が円胴部３に干渉することがない。

したがって、本実施形態では、吸気制御装置１を、電動モータ７が円胴部３とシリンダヘッド３１とで挟まれる上述の狭角領域Ｔ３に位置するようにして配置する場合、吸気制御装置１は、シリンダヘッド３１と干渉することなく、極力上記２つの要素を充足するようにして、円胴部３が内燃機関３０の吸気ポート３４に接続される。

また、上述のようにアイドラーギア２５が、小ギア２４とバルブギア２２との間に設けられるので、大ギア２３とバルブギア２２との間の距離が大きくなる。そして、上述のギア間隙間領域Ｔ２に締結部材１０ａの少なくとも一部が容易に配置される。これにより、締結部材１０ａは、内燃機関３０のシリンダヘッド３１から極力遠ざけて配置することができる。したがって、シリンダヘッド３１と吸気制御装置１との間のクリアランスが大きくなるので、吸気制御装置１は、より容易に、上記２つの要素を満足するように配置される。

以上のように、本実施形態によれば、動力伝達機構１２が、小ギア２４とバルブギア２２の双方に噛み合うアイドラーギア２５を備えるので、吸気制御装置１を、吸気通路２から吸気ポート３４にかけて極力屈曲を生じさせることなく、かつ弁体１１をシリンダヘッド３１に極力近接させて配置することができる。

また、アイドラーギア２５を備えることにより大ギア２３とバルブギア２２との間の距離を大きくすることができるので、締結部材１０ａを内燃機関３０のシリンダヘッド３１から極力遠ざけて配置することができる。これにより、シリンダヘッド３１と吸気制御装置１との間のクリアランスを大きくすることができる。また、吸気制御装置１を、より確実に、吸気通路２から吸気ポート３４にかけて極力屈曲を生じさせることなく、かつ弁体１１をシリンダヘッド３１により近接させて配置することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、アイドラーギアは、ピニオンギア２０と大ギア２３の双方に噛み合う位置に配置してもよい。この場合も、弁軸４と電動モータ７との間の距離を。従来の場合に比べて大きくし、吸気制御装置を、容易に上記２つの要素を充足するようにして配置することができる。

１、１ｂ…吸気制御装置、２…吸気通路、３…円胴部、４…弁軸、５…第１ボディ、６…第２ボディ、７…電動モータ、８…ケース部、９、９ｂ…カバー部、１０ａ～１０ｃ…締結部材、１１…弁体、１２…動力伝達機構、１３…燃料噴射弁、１４…燃料パイプ、１５…外部通路、１６…連結機構、１７…同調スクリュー、１８…ガスケット、１９…出力軸、２０…ピニオンギア、２１…減速ギア、２２…バルブギア、２３…大ギア、２４…小ギア、２５…アイドラーギア、２６…歯先円、２７…歯先円、２８…ギア接線、２９…ねじ穴、２９ａ～２９ｃ…締結部、３０…内燃機関、３１…シリンダヘッド、３２…シリンダ、３３…吸気バルブ、３４…吸気ポート、Ａ１…回転軸線、Ａ２…回転軸線、Ａ３…中心軸線、Ｃ…伝達中心線、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｌ１…シリンダ直線、Ｌ２…通路直線、Ｐ…接続点、Ｓ…空間、Ｔ２…第１領域、Ｔ２…ギア間隙間領域、Ｔ３…狭角領域。

Claims (2)

1. 車両に搭載される内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路を内部に備える円胴部と、
   前記吸気通路を該吸気通路が延在する第１方向と直交するように横切る弁軸と、
   前記吸気通路内に配置されて前記弁軸に固定され、該弁軸が回転することによって該吸気通路の通路断面積を調整する弁体と、
   前記弁軸に回転力を与える電動モータと、
   前記電動モータから前記弁軸に前記回転力を伝える動力伝達機構とを備え、
   前記弁軸の回転軸線に平行な第２方向に見て、前記電動モータは、前記吸気通路で区切られる一方側である第１領域に配置され、
   前記電動モータの出力軸の回転軸線は、前記弁軸の回転軸線と平行に配置されており、
   前記動力伝達機構は、
   前記電動モータの出力軸に固定されるピニオンギアと、
   前記ピニオンギアにより駆動される大ギアと該大ギアの回転軸線と同芯状に配置され該大ギアと一体的に回転する小ギアとからなる減速ギアと、
   前記弁軸に固定されて前記減速ギアにより駆動されるバルブギアとを備え、
   前記電動モータは、前記第２方向に見て、前記車両に搭載された前記内燃機関のシリンダヘッドに接続される前記円胴部の接続部のうちの最も該内燃機関のシリンダの中心軸線に近い点である接続点を通りかつ該シリンダの中心軸線に平行なシリンダ直線と、該接続点を通りかつ前記吸気通路が延在する方向に平行な通路直線とで挟まれる狭角領域に配置される吸気制御装置において、
   前記動力伝達機構は、前記ピニオンギアと前記大ギアの双方に噛み合うか、又は前記小ギアと前記バルブギアの双方に噛み合うアイドラーギアを備えることを特徴とする吸気制御装置。
2. 前記電動モータと前記動力伝達機構とを内部に収めるケース部と、
   前記ケース部を前記第２方向に沿って閉塞するカバー部とを備え、
   前記カバー部は、締結部材によって前記ケース部に固定され、
   前記第２方向に見て、前記弁軸の回転軸線と前記出力軸の回転軸線とを通る直線である伝達中心線よりも前記吸気通路の下流側のギア間隙間領域であって、前記伝達中心線と、前記大ギアの歯先円と、前記バルブギアの歯先円と、前記大ギアの歯先円と前記バルブギアの歯先円とに接する接線であるギア接線とで囲まれる該ギア間隙間領域に前記締結部材の少なくとも一部が配置されることを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置。

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