JP2022071404A - エア供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デポジットの発生を抑制する。
【解決手段】エア供給装置は、エンジンの吸気ポートを２つの内部空間に分割する第１隔壁５１２と、第１隔壁５１２と吸気ポートの上流側で接続し、第１隔壁５１２と吸気ポートの下流側で離隔する第２隔壁５１４と、第１隔壁５１２と第２隔壁５１４との間にエアを供給するエア供給機構と、を備える。これにより、吸気バルブの傘部表面、インジェクタ先端部、および、ピストン冠面に付着する燃料を低減することができ、エンジン２００の燃焼行程時にデポジットが発生することを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エア供給装置に関する。

特許文献１には、エンジンの燃焼室内にタンブル流（縦渦）を生成するためのＴＧＶバルブ、および、吸気ポート内部を区画する隔壁を備えることについて開示がある。タンブル流を生成することにより燃焼室内のガス流動が強化され、燃焼速度が促進されることから、燃費を改善することができる。

特開２００６－１７００７０号公報

ところで、インジェクタが燃焼室内に直接燃料を噴射する場合、インジェクタが吸気ポートから燃焼室内に向けて燃料を噴射する場合に比べ、燃料が微粒化され難い。また、燃焼室内に流入するエアの流速が遅くなるほど、燃料が微粒化され難くなる。

燃料が微粒化され難くなると、ピストン冠面、インジェクタ先端部、吸気バルブの吸気ポートに面する傘部表面などに、微粒化される前の燃料が液滴のまま付着する場合がある。ここで、エンジンが燃焼行程となり、燃焼室内の燃料が燃焼されると、微粒化される前の燃料が蒸し焼き状態となり、カーボンデポジット化してしまう原因となる。

そこで、本発明は、デポジットの発生を抑制することが可能なエア供給装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のエア供給装置は、エンジンの吸気ポートを２つの内部空間に分割する第１隔壁と、第１隔壁と吸気ポートの上流側で接続し、第１隔壁と吸気ポートの下流側で離隔する第２隔壁と、第１隔壁と第２隔壁との間にエアを供給するエア供給機構と、を備える。

第２隔壁は、第２隔壁５１４の幅方向の中心に対し、幅方向にずれて配されるフィン部を備え、フィン部のうち吸気ポートの下流側には、第１隔壁と第２隔壁との間の空間と連通する開口が形成されてもよい。

エア供給機構は、エア供給配管と、エア供給配管に設けられるバルブと、バルブの開度を制御するバルブ制御部と、を備え、バルブ制御部は、エンジンの負荷状態に基づいて、バルブの開閉を制御してもよい。

バルブ制御部は、エアコンの稼働状態に基づいて、バルブの開度を変更してもよい。

バルブ制御部は、エンジンに供給される冷却水の水温に基づいて、バルブの開度を変更してもよい。

本発明によれば、デポジットの発生を抑制することができる。

図１は、エンジンシステムの構成を示す概略図である。 図２は、第１実施形態の２重隔壁構造体の分解斜視図である。 図３は、第１実施形態の２重隔壁構造体の概略断面図である。 図４は、第１実施形態のエア供給処理の一例を説明するための第１フロー図である。 図５は、第１実施形態のエア供給処理の一例を説明するための第２フロー図である。 図６は、第２実施形態の２重隔壁構造体の分解斜視図である。 図７は、第２実施形態の２重隔壁構造体の概略断面図である。 図８は、第３実施形態のエア供給機構の概略構成図である。

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。

（第１実施形態）
図１は、エンジンシステム１００の構成を示す概略図である。エンジンシステム１００は、車両に搭載される。図１に示すように、エンジンシステム１００は、エンジン２００と、吸気系３００と、排気系４００と、エア供給装置５００とを含む。

エンジン２００は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程が１回のサイクルとして繰り返し行われる４ストロークエンジンである。エンジン２００は、シリンダブロック２０２と、クランクケース２０４と、シリンダヘッド２０６とを備える。

シリンダブロック２０２には、複数のシリンダ２０８が形成されており、図１中手前側あるいは奥側に向かって複数のシリンダ２０８が配列されている。シリンダ２０８には、ピストン２１０が摺動自在に配置される。シリンダヘッド２０６と、シリンダ２０８と、ピストン２１０の冠面とによって囲まれた空間が燃焼室２１２として形成される。ピストン２１０には、ガスケット、ピストンリングやオイルリングが設けられている。

クランクケース２０４は、シリンダブロック２０２と一体的に形成される。ただし、クランクケース２０４は、シリンダブロック２０２と別体的に形成されてもよい。クランクケース２０４の内部には、クランク室２１４が形成され、クランク室２１４には、クランクシャフト２１６が回転自在に支持される。クランクシャフト２１６には、コネクティングロッド２１８が接続され、コネクティングロッド２１８には、ピストン２１０が接続される。

シリンダヘッド２０６は、シリンダブロック２０２のうちクランクケース２０４と接続する側と反対側に設けられ、シリンダブロック２０２に連結される。シリンダヘッド２０６には、吸気ポート２２０および排気ポート２２２が形成され、吸気ポート２２０および排気ポート２２２は、燃焼室２１２と連通する。

吸気ポート２２０と燃焼室２１２との間には、吸気バルブ２２４の先端（傘部）が位置している。吸気バルブ２２４の末端には、ロッカーアーム２２６を介して、吸気用カムシャフト２２８に固定されたカム２２８ａが当接されている。吸気バルブ２２４は、吸気用カムシャフト２２８の回転に伴って、吸気ポート２２０を開閉する。

排気ポート２２２と燃焼室２１２との間には、排気バルブ２３０の先端（傘部）が位置している。排気バルブ２３０の末端には、ロッカーアーム２３２を介して、排気用カムシャフト２３４に固定されたカム２３４ａが当接されている。排気バルブ２３０は、排気用カムシャフト２３４の回転に伴って、排気ポート２２２を開閉する。

シリンダヘッド２０６には、インジェクタ２３６および点火プラグ２３８が設けられ、インジェクタ２３６および点火プラグ２３８の先端は、燃焼室２１２内に配置される。ただし、これに限定されず、インジェクタ２３６の先端は、例えば、吸気ポート２２０内に配置されてもよい。インジェクタ２３６は、吸気ポート２２０から燃焼室２１２に流入する空気に対して燃料を噴射する。点火プラグ２３８は、空気と燃料との混合気を所定のタイミングで点火して燃焼させる。かかる燃焼により、ピストン２１０がシリンダ２０８内で往復運動を行い、その往復運動がコネクティングロッド２１８を通じてクランクシャフト２１６の回転運動に変換される。

ロッカーアーム２２６、２３２、吸気用カムシャフト２２８、排気用カムシャフト２３４、カム２２８ａ、２３４ａ、インジェクタ２３６、点火プラグ２３８は、不図示のヘッドカバーに被覆（収容）される。ヘッドカバーは、シリンダヘッド２０６のうちシリンダブロック２０２と接続する側と反対側に設けられ、シリンダヘッド２０６に連結される。

また、エンジンシステム１００は、ＥＣＵ２５０を備える。ＥＣＵ２５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータでなり、エンジンシステム１００を統括制御する。第１実施形態では、ＥＣＵ２５０は、エンジンシステム１００を制御する際、後述するバルブ制御部５２６として機能する。

吸気系３００は、吸気管３０２と、エアクリーナ３０４と、スロットルバルブ３０６とを備える。吸気管３０２は、円筒状に形成され、一方の端部にインテークマニホールド３０２ａを含む。吸気管３０２（インテークマニホールド３０２ａ）の内部には、空気（吸気）が流通する吸気流路が形成される。インテークマニホールド３０２ａは、シリンダヘッド２０６に接続され、吸気流路は、吸気ポート２２０と連通する。

エアクリーナ３０４は、吸気管３０２のうちインテークマニホールド３０２ａから離隔する側の端部に設けられ、外部から吸入された空気に混合する異物を除去する。スロットルバルブ３０６は、エアクリーナ３０４とインテークマニホールド３０２ａとの間に設けられる。スロットルバルブ３０６は、アクセルペダル（不図示）の踏み込み量（以下、アクセル開度ともいう）に応じてアクチュエータ３０８により開閉駆動され、燃焼室２１２へ送出する空気量を調整する。

排気系４００は、排気管４０２と、触媒４０４とを備える。排気管４０２は、円筒状に形成され、一方の端部にエキゾーストマニホールド４０２ａを含む。排気管４０２（エキゾーストマニホールド４０２ａ）の内部には、排気が流通する排気流路が形成される。エキゾーストマニホールド４０２ａは、シリンダヘッド２０６に接続され、排気流路は、排気ポート２２２と連通する。

触媒４０４は、排気管４０２の内部（排気流路）に設けられる。触媒４０４は、例えば、三元触媒（Three-Way Catalyst）であって、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）を含む。触媒４０４は、燃焼室２１２から排出された排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する。

エア供給装置５００は、２重隔壁構造体５１０と、エア供給機構５２０と、各種センサ５３０を含む。２重隔壁構造体５１０は、エンジン２００の吸気ポート２２０に取り付けられる。２重隔壁構造体５１０は、詳しくは後述するように２重隔壁内部にエアが供給され、供給されたエアを吸気ポート２２０の下流に向けて噴射する。

図２は、第１実施形態の２重隔壁構造体５１０の分解斜視図である。また、図３は、第１実施形態の２重隔壁構造体５１０の概略断面図である。図２および図３に示すように、２重隔壁構造体５１０は、第１隔壁５１２と、第２隔壁５１４と、隔壁支持部５１６とを含む。

第１隔壁５１２は、インマニ隔壁部５１２ａと、ポート隔壁部５１２ｂとを備える。インマニ隔壁部５１２ａは、ポート隔壁部５１２ｂと連続し、ポート隔壁部５１２ｂに対し吸気の上流側に配される。第１実施形態では、第１隔壁５１２がインマニ隔壁部５１２ａを備える例について説明するが、インマニ隔壁部５１２ａは必須の構成ではなく、第１隔壁５１２には、インマニ隔壁部５１２ａが含まれなくてもよい。

インマニ隔壁部５１２ａは、インテークマニホールド３０２ａ（図１参照）内に配される。ここで、インテークマニホールド３０２ａおよび吸気ポート２２０内において、シリンダブロック２０２に近接する方向およびシリンダブロック２０２から離隔する方向を合わせて接離方向（図１中上下方向）という。インマニ隔壁部５１２ａは、インテークマニホールド３０２ａ内の接離方向において中央部に配される。インマニ隔壁部５１２ａは、インテークマニホールド３０２ａの内面のうち、シリンダブロック２０２と近接する方向に対向する対向面と大凡平行な面を含む。また、インマニ隔壁部５１２ａは、インテークマニホールド３０２ａの内面のうち、シリンダブロック２０２から離隔する方向に対向する対向面と大凡平行な面を含む。

インマニ隔壁部５１２ａは、インテークマニホールド３０２ａ内の一部を２つの内部空間に分割（区画）する。第１実施形態では、インマニ隔壁部５１２ａは、図１に示すように、インテークマニホールド３０２ａ内を、シリンダブロック２０２側の内部空間と、ヘッドカバー（不図示）側の内部空間とに分割する。ただし、これに限定されず、インマニ隔壁部５１２ａは、インテークマニホールド３０２ａ内を、複数のシリンダ２０８の配列方向（図１中手前方向、奥方向）に分割してもよい。

ポート隔壁部５１２ｂは、吸気ポート２２０（図１参照）内に配される。ポート隔壁部５１２ｂは、吸気ポート２２０内の接離方向において中央部に配される。ポート隔壁部５１２ｂは、吸気ポート２２０の内面のうち、シリンダブロック２０２と近接する方向に対向する対向面と大凡平行な面を含む。また、ポート隔壁部５１２ｂは、吸気ポート２２０の内面のうち、シリンダブロック２０２から離隔する方向に対向する対向面と大凡平行な面を含む。

ポート隔壁部５１２ｂは、吸気ポート２２０内の一部を２つの内部空間に分割（区画）する。第１実施形態では、第１隔壁５１２は、図１に示すように、吸気ポート２２０を、シリンダブロック２０２側の内部空間と、ヘッドカバー（不図示）側の内部空間とに分割する。ただし、これに限定されず、第１隔壁５１２は、吸気ポート２２０を、複数のシリンダ２０８の配列方向（図１中手前方向、奥方向）に分割してもよい。

第２隔壁５１４は、吸気ポート２２０（図１参照）内に配される。第１実施形態では、第２隔壁５１４は、第１隔壁５１２に対し、ヘッドカバー側に配される。ただし、これに限定されず、第２隔壁５１４は、第１隔壁５１２に対し、シリンダブロック２０２側に配されてもよい。第２隔壁５１４は、上流側端部５１４ａと、下流側端部５１４ｂとを備える。上流側端部５１４ａは、第２隔壁５１４のうち吸気ポート２２０（吸気）の上流側の端部であり、下流側端部５１４ｂは、第２隔壁５１４のうち吸気ポート２２０（吸気）の下流側の端部である。

上流側端部５１４ａは、第１隔壁５１２と吸気ポート２２０の上流側で接続する。第１実施形態では、上流側端部５１４ａは、図３に示すように、第１隔壁５１２のうちインマニ隔壁部５１２ａとポート隔壁部５１２ｂとが連続する連続部に接続される。ただし、これに限定されず、上流側端部５１４ａは、第１隔壁５１２のうちインマニ隔壁部５１２ａに接続されてもよいし、ポート隔壁部５１２ｂに接続されてもよい。

下流側端部５１４ｂは、第１隔壁５１２と吸気ポート２２０の下流側で離隔した状態で配される。第１実施形態では、下流側端部５１４ｂは、第１隔壁５１２に対し、ヘッドカバー側に離隔した状態で配される。ただし、これに限定されず、下流側端部５１４ｂは、第１隔壁５１２に対し、シリンダブロック２０２側に離隔した状態で配されてもよい。

第２隔壁５１４は、上流側端部５１４ａ以外は第１隔壁５１２からわずかに離隔して配される。そのため、第１隔壁５１２と第２隔壁５１４との間には、空間Ｓが形成される。また、第１隔壁５１２と下流側端部５１４ｂとの間には、開口Ｏが形成される。

第２隔壁５１４の外面は、吸気の流れる方向に沿った流線形状を有する。これにより、第２隔壁５１４の外面と吸気ポート２２０の内面との間を流通する空気の流れを妨げ難くなり、吸気ポート２２０内の空気の流れの圧力損失を低減することができる。第１隔壁５１２と第２隔壁５１４との間の間隔は、吸気の流れる方向に沿って、第２隔壁５１４の上流側端部５１４ａから中央部までは大きくなり、第２隔壁５１４の中央部から下流側端部５１４ｂまでは小さくなる。

第１隔壁５１２と第２隔壁５１４の下流側端部５１４ｂとの間の開口Ｏの開口面積は、吸気ポート２２０のうち２重隔壁構造体５１０よりシリンダブロック２０２側のブロック側開口、および、ヘッドカバー側のカバー側開口の開口面積より小さい。

隔壁支持部５１６は、第１隔壁５１２および第２隔壁５１４の側面に配され、第１隔壁５１２および第２隔壁５１４を支持する。隔壁支持部５１６は、第１隔壁５１２および第２隔壁５１４を支持した状態で、吸気ポート２２０の不図示の取付溝に取り付けられる。隔壁支持部５１６は、貫通孔５１６ａを備える。隔壁支持部５１６は、エア供給機構５２０のうち後述するエア供給配管５２２（図１参照）に接続され、貫通孔５１６ａは、エア供給配管５２２内と連通する。貫通孔５１６ａには、エア供給配管５２２からエアが導入される。

貫通孔５１６ａは、吸気ポート２２０の内面に開口し、第１隔壁５１２と第２隔壁５１４との間の空間Ｓに連通する。貫通孔５１６ａは、エア供給配管５２２から導入されたエアを空間Ｓに供給する。

図１に戻り、エア供給機構５２０は、第１隔壁５１２と第２隔壁５１４との間の空間Ｓにエアを供給するエア供給機構である。エア供給機構５２０は、エア供給配管５２２と、バルブ５２４と、バルブ制御部５２６とを含む。

エア供給配管５２２は、一端が吸気管３０２に接続され、他端がシリンダヘッド２０６に接続される。エア供給配管５２２の内部には、エア供給通路が形成される。エア供給通路は、一端が吸気管３０２内の吸気流路のうちスロットルバルブ３０６よりも吸気の上流側と連通し、他端がシリンダヘッド２０６内に配された隔壁支持部５１６の貫通孔５１６ａと連通する。エア供給配管５２２は、吸気流路と貫通孔５１６ａとを連通し、スロットルバルブ３０６よりも上流側の空気を、貫通孔５１６ａに導く。

バルブ５２４は、エア供給配管５２２に設けられ、エア供給配管５２２内のエア供給通路を開閉する。バルブ５２４が開状態であるとき、吸気流路と貫通孔５１６ａとが連通する。バルブ５２４が閉状態であるとき、吸気流路と貫通孔５１６ａとが遮断される。第１実施形態では、バルブ５２４は、電磁弁（ソレノイドバルブ）である。ただし、これに限定されず、バルブ５２４は、バタフライバルブや、ダイヤフラムバルブであってもよい。

バルブ制御部５２６は、各種センサ５３０から出力される検出信号に基づいて、バルブ５２４の開度を制御する。バルブ制御部５２６は、バルブ５２４の開度を制御することで、２重隔壁構造体５１０の空間Ｓに供給するエアの量を制御するエア供給処理を実行する。エア供給処理の詳細については後述する。

各種センサ５３０は、車両の各部に搭載される。各種センサ５３０は、アクセル開度センサ５３２、インマニプレッシャーセンサ５３４、水温センサ５３６、車速センサ５３８、外気温センサ５４０、吸気温センサ５４２、エアフローセンサ５４４、エアコンスイッチ５４６、クランク角センサ５４８を含む。

アクセル開度センサ５３２は、アクセルペダル（不図示）の踏み込み量（アクセル開度）を検出し、アクセル開度を示す検出信号をＥＣＵ２５０に出力する。インマニプレッシャーセンサ５３４は、インテークマニホールド３０２ａ内の圧力（以下、単にインマニ圧という）を検出し、インマニ圧を示す検出信号をＥＣＵ２５０に出力する。

水温センサ５３６は、エンジン２００内を流通する冷却水の温度を検出し、冷却水の温度を示す検出信号をＥＣＵ２５０に出力する。車速センサ５３８は、車両の速度（車速）を検出し、車速を示す検出信号をＥＣＵ２５０に出力する。外気温センサ５４０は、外気温を検出し、外気温を示す検出信号をＥＣＵ２５０に出力する。

吸気温センサ５４２は、例えばインテークマニホールド３０２ａに取り付けられ、エンジン２００が吸入する直前の吸気の温度（吸気温）を検出し、吸気温を示す検出信号をＥＣＵ２５０に出力する。エアフローセンサ５４４は、エンジン２００に供給される吸入空気量を検出し、吸入空気量を示す検出信号をＥＣＵ２５０に出力する。

エアコンスイッチ５４６は、車両に設けられたエアコン（不図示）のＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態を検出し、エアコンのＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態を示す検出信号をＥＣＵ２５０に出力する。クランク角センサ５４８は、クランクシャフト２１６の回転角を検出し、クランク角を示す検出信号をＥＣＵ２５０に出力する。

図４は、第１実施形態のエア供給処理の一例を説明するための第１フロー図である。図５は、第１実施形態のエア供給処理の一例を説明するための第２フロー図である。図４に示すように、バルブ制御部５２６は、各種センサ５３０から出力された検出信号に基づいて、エンジン２００が低負荷領域であるか否か判定する（Ｓ５０１）。例えば、バルブ制御部５２６は、クランク角を示す検出信号に基づいて、エンジン２００のエンジン回転数を導出する。そして、バルブ制御部５２６は、例えば、エンジン回転数が１５００ｒｐｍ以下、インマニ圧が－１５０ｍｍＨｇ以下、かつ、車速が１０ｋｍ／ｈ以下であるとき、エンジン２００が低負荷領域であると判定する。ただし、これに限定されず、バルブ制御部５２６は、エンジン回転数のみを用いてエンジン２００が低負荷領域であるか否か判定してもよい。また、バルブ制御部５２６は、上記条件に加え、吸入空気量、アクセル開度などを加味して、エンジン２００が低負荷領域であるか否か判定してもよい。

バルブ制御部５２６は、エンジン２００が低負荷領域である場合（Ｓ５０１のＹＥＳ）、バルブ５２４を開状態に制御する。バルブ５２４が開状態に制御されると、インテークマニホールド３０２ａの負圧（－１５０ｍｍＨｇ以下）により、吸気流路を流れる空気の一部が、エア供給配管５２２および貫通孔５１６ａを介して空間Ｓに供給される。空間Ｓに供給されたエアは、開口Ｏから吸気ポート２２０の下流に向かって噴射される。また、バルブ制御部５２６は、エンジン２００が低負荷領域である場合（Ｓ５０１のＹＥＳ）、エアコンスイッチ５４６がＯＮ状態であるか否か判定する（Ｓ５０２）。

一方、バルブ制御部５２６は、エンジン２００が低負荷領域でない（すなわち、高負荷領域である）場合（Ｓ５０１のＮＯ）、バルブ５２４を閉状態に維持し、エア供給処理を終了する。つまり、バルブ制御部５２６は、エンジン２００が高負荷領域である場合、２重隔壁構造体５１０の空間Ｓに供給するエアを停止する。これは、エンジン２００が高負荷領域である場合に、空間Ｓにエアを供給して開口Ｏから吸気ポート２２０の下流に向かってエアを噴射させると、エアの流速が過大となり失火を起こすことから、燃焼不良を起こすおそれがあるためである。

このように、第１実施形態では、バルブ制御部５２６は、エンジン２００の負荷状態（低負荷領域であるか、高負荷領域であるか）に基づいて、バルブ５２４の開閉を制御する。

バルブ制御部５２６は、エアコンスイッチ５４６がＯＮ状態である場合（Ｓ５０２のＹＥＳ）、エンジン２００に供給される冷却水の水温が２０℃以下であるか否か判定する（Ｓ５０３）。

バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が２０℃以下である場合（Ｓ５０３のＹＥＳ）、バルブ５２４の開度を１００％（ソレノイド稼働１００％）に制御し（Ｓ５０４）、エア供給処理を終了する。冷却水の水温が２０℃以下である場合、エンジン２００は、始動直後あるいは冷間状態であるものと想定される。そのため、バルブ制御部５２６は、バルブ５２４の開度を１００％（全開）に制御することで、空間Ｓにより多くのエアを導入させ、エンジン２００をアイドルアップさせる。これにより、エンジン２００の暖機を促進させることができる。

一方、バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が２０℃以下でない場合（Ｓ５０３のＮＯ）、冷却水の水温が６０℃以下であるか否か判定する（Ｓ５０５）。バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が６０℃以下である場合（Ｓ５０５のＹＥＳ）、バルブ５２４の開度を７０％（ソレノイド稼働７０％）に制御し（Ｓ５０６）、エア供給処理を終了する。ここで、ＥＣＵ２５０において実行されるエンジン回転数制御などのエンジン制御には、冷却水の水温およびエンジンオイルの油温が密接に関係している。ＥＣＵ２５０は、エンジン回転数を制御する際、冷却水の水温をパラメータの基本的数値の１つとして参照している。つまり、ＥＣＵ２５０は、冷却水の水温に基づいて、エンジン回転数を制御している。エンジン回転数が冷却水の水温に基づいて制御されていることから、それに応じてバルブ制御部５２６も、冷却水の水温に基づいてバルブ５２４の開度を変更する。第１実施形態では、バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が低くなるほど、バルブ５２４の開度が大きくなるように制御する。これにより、エンジン２００をアイドルアップさせるために適切なエアを燃焼室２１２に供給することができる。

一方、バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が６０℃以下でない場合（Ｓ５０５のＮＯ）、冷却水の水温が８０℃以下であるか否か判定する（Ｓ５０７）。バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が８０℃以下である場合（Ｓ５０７のＹＥＳ）、バルブ５２４の開度を４０％（ソレノイド稼働４０％）に制御し（Ｓ５０８）、エア供給処理を終了する。

一方、バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が８０℃以下でない（つまり、８０℃を超える）場合（Ｓ５０７のＮＯ）、バルブ５２４の開度を３０％（ソレノイド稼働３０％）に制御し（Ｓ５０９）、エア供給処理を終了する。このように、バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が高くなるほど、バルブ５２４の開度が小さくなるように制御する。

また、バルブ制御部５２６は、エアコンスイッチ５４６がＯＮ状態でない（つまり、エアコンスイッチ５４６がＯＦＦ状態である）場合（Ｓ５０２のＮＯ）、エンジン２００に供給される冷却水の水温が２０℃以下であるか否か判定する（Ｓ５１０）。

バルブ制御部５２６は、図５に示すように、冷却水の水温が２０℃以下である場合（Ｓ５１０のＹＥＳ）、バルブ５２４の開度を９０％（ソレノイド稼働９０％）に制御し（Ｓ５１１）、エア供給処理を終了する。ここで、車両に搭載されるエアコンは、エンジン２００のクランクシャフト２１６の動力を用いて駆動される。そのため、エアコン稼働時は、エアコン非稼働時に比べ、エンジン回転数が低下し易くなる。そこで、第１実施形態のバルブ制御部５２６は、エアコン稼働時のエンジン回転数を、エアコン非稼働時のエンジン回転数よりも高くするために、エアコン稼働時のバルブ５２４の開度を、エアコン非稼働時のバルブ５２４の開度より大きく制御する。第１実施形態では、バルブ制御部５２６は、エアコン稼働時のバルブ５２４の開度を、エアコン非稼働時のバルブ５２４の開度より１０％（所定量）だけ大きく制御する。このように、バルブ制御部５２６は、車両に搭載されるエアコンの稼働状態に基づいて、バルブ５２４の開度を変更する。

一方、バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が２０℃以下でない場合（Ｓ５１０のＮＯ）、冷却水の水温が６０℃以下であるか否か判定する（Ｓ５１２）。バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が６０℃以下である場合（Ｓ５１２のＹＥＳ）、バルブ５２４の開度を６０％（ソレノイド稼働６０％）に制御し（Ｓ５１３）、エア供給処理を終了する。

バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が６０℃以下でない場合（Ｓ５１２のＮＯ）、冷却水の水温が８０℃以下であるか否か判定する（Ｓ５１４）。バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が８０℃以下である場合（Ｓ５１４のＹＥＳ）、バルブ５２４の開度を３０％（ソレノイド稼働３０％）に制御し（Ｓ５１５）、エア供給処理を終了する。

一方、バルブ制御部５２６は、冷却水の水温が８０℃以下でない（すなわち、８０℃を超える）場合（Ｓ５１４のＮＯ）、バルブ５２４の開度を２０％（ソレノイド稼働２０％）に制御し（Ｓ５１６）、エア供給処理を終了する。なお、第１実施形態では、バルブ制御部５２６は、車両に搭載されるエアコンの稼働状態、および、冷却水の水温に基づいて、バルブ５２４の開度を制御する例について説明した。しかし、これに限定されず、バルブ制御部５２６は、例えば、アクセル開度、外気温、吸気温に基づいて、バルブ５２４の開度を、上述した開度からさらに補正してもよい。

以上、第１実施形態によれば、吸気ポート２２０の接離方向において中央部に配された２重隔壁構造体５１０と、エア供給機構５２０とを備える。これにより、吸気ポート２２０の中央部から吸気ポート２２０の下流に向かってエアを噴射させることができる。エアが吸気ポート２２０の中央部から噴射されるため、噴射されたエア（以下、噴射エアという）は、吸気ポート２２０の内壁と接触し難くなる。

ここで、エアが吸気ポート２２０の中央部よりも内壁側で噴射される場合、空気は粘性を有することから、噴射エアは、吸気ポート２２０の内壁に沿って移動する。吸気ポート２２０の内壁に沿って移動した噴射エアは、例えば吸気バルブ２２４の吸気ポート２２０に面する側の傘部表面のうち外周縁の一部に付着した燃料を吹き飛ばすことができるものの、その他の領域に付着した燃料を吹き飛ばすことは困難になる。ここで、第１実施形態のインジェクタ２３６は、燃焼室２１２に燃料を直接噴射しているが、インジェクタ２３６から燃料が噴射される際、吸気バルブ２２４の傘部表面は、吸気ポート２２０からわずかに離隔し、燃焼室２１２と吸気ポート２２０が連通している。そのため、燃焼室２１２に直接噴射された燃料のわずかな一部が、吸気バルブ２２４の傘部表面に付着してしまう。

一方、エアが吸気ポート２２０の中央部から噴射される場合、噴射エアは、吸気ポート２２０の中央部に沿って移動する。吸気ポート２２０の中央部に沿って移動した噴射エアは、例えば吸気バルブ２２４の傘部表面のうち中央部に付着した燃料を吹き飛ばすことができる。また、吸気バルブ２２４の傘部表面の中央部に接触した噴射エアは、吸気バルブ２２４の傘部表面に沿って中央部から外周縁に向かって移動する。このとき、噴射エアは、吸気バルブ２２４の傘部表面の大凡全面に付着した燃料を吹き飛ばすことができる。特に、吸気バルブ２２４が吸気ポート２２０を閉じる直前のタイミングで、吸気ポート２２０の中央部から噴射エアを噴射させることで、吸気バルブ２２４の傘部表面に付着した燃料を効果的に吹き飛ばすことができる。

また、吸気バルブ２２４の傘部表面を通過した噴射エアは、燃焼室２１２内に流入し、燃焼室２１２内でタンブル流（縦渦）を形成する。このとき、噴射エアは、燃焼室２１２内でインジェクタ先端部近傍およびピストン冠面近傍を移動する。そのため、噴射エアは、吸気バルブ２２４の傘部表面のみならず、インジェクタ先端部およびピストン冠面に付着した燃料を吹き飛ばすことができる。その結果、吸気バルブ２２４の傘部表面、インジェクタ先端部、および、ピストン冠面に付着する燃料を低減することができ、エンジン２００の燃焼行程時にデポジットが発生することを抑制することができる。

また、２重隔壁構造体５１０の開口Ｏの開口面積は、吸気ポート２２０のうち２重隔壁構造体５１０よりシリンダブロック２０２側のブロック側開口、および、ヘッドカバー側のカバー側開口の開口面積より小さい。そのため、開口Ｏから噴射される噴射エアの流速は、ブロック側開口、あるいは、カバー側開口から噴射される噴射エアの流速よりも高速にすることができる。つまり、第１実施形態の２重隔壁構造体５１０から噴射される噴射エアの流速は、従来使用されていたＴＧＶバルブにより生成されるブロック側開口、あるいは、カバー側開口を通過するエアの流速よりも高速にすることができる。

また、噴射エアの流速を高速にすることができることから、燃料を微粒化し易くすることができ、燃焼安定性を向上させることができる。さらに、従来使用されていたＴＧＶバルブを使用することなく噴射エアの流速を高速化できるため、ＴＧＶバルブを不要とすることができ、ＴＧＶバルブのコストを削減することができる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態の２重隔壁構造体６１０の分解斜視図である。また、図７は、第２実施形態の２重隔壁構造体６１０の概略断面図である。第１実施形態のエンジンシステム１００と実質的に等しい構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。第２実施形態のエンジンシステム１００は、上記第１実施形態のエンジンシステム１００に対し、２重隔壁構造体６１０の構造が異なる。それ以外の構成については、上記第１実施形態のエンジンシステム１００と同じである。

図６および図７に示すように、第２実施形態の２重隔壁構造体６１０は、第１隔壁５１２と、第２隔壁６１４と、隔壁支持部５１６とを含む。第２実施形態の２重隔壁構造体６１０は、上記第１実施形態の２重隔壁構造体５１０に対し、第２隔壁６１４の構成のみが異なる。

第２隔壁６１４は、フィン形状に形成されたフィン部６１４ａを備える。フィン部６１４ａは、吸気ポート２２０のうち２重隔壁構造体６１０よりヘッドカバー側に配される。ただし、これに限定されず、フィン部６１４ａは、吸気ポート２２０のうち２重隔壁構造体６１０よりシリンダブロック２０２側に配されてもよい。

フィン部６１４ａは、第２隔壁６１４のうち吸気の流れ方向に沿った延在方向と直交する幅方向において、複数（第２実施形態では２つ）設けられる。２つのフィン部６１４ａのうち一方は、第２隔壁６１４の幅方向の一方側に配され、２つのフィン部６１４ａのうち他方は、第２隔壁６１４の幅方向の他方側に配される。ただし、これに限定されず、２つのフィン部６１４ａの両方は、第２隔壁６１４の幅方向の一方側に配されてもよいし、他方側に配されてもよい。また、フィン部６１４ａは、第２隔壁６１４の幅方向に１つのみ配されてもよい。１つのフィン部６１４ａは、第２隔壁６１４の幅方向の一方側に配されてもよいし、他方側に配されてもよい。このように、フィン部６１４ａは、第２隔壁６１４の幅方向の中心に対し、幅方向にずれて配される。

図７に示すように、フィン部６１４ａの内部には、空間Ｓａが形成される。空間Ｓａは、第１隔壁５１２と第２隔壁６１４との間に形成される空間Ｓと連通している。したがって、エア供給機構５２０により空間Ｓに供給されたエアの一部は、空間Ｓａに供給される。また、フィン部６１４ａのうち吸気の下流側の端部には、開口Ｏａが形成される。開口Ｏａは、空間Ｓａと吸気ポート２２０の内部空間とを連通させる。これにより、空間Ｓａに供給されたエアは、開口Ｏａから吸気ポート２２０の内部空間に噴射される。

フィン部６１４ａの開口Ｏａの開口面積は、吸気ポート２２０のうち２重隔壁構造体６１０よりシリンダブロック２０２側のブロック側開口、および、ヘッドカバー側のカバー側開口の開口面積より小さい。そのため、開口Ｏａから噴射される噴射エアの流速は、ブロック側開口、あるいは、カバー側開口から噴射される噴射エアの流速よりも高速にすることができる。

以上、第２実施形態によれば、吸気ポート２２０の接離方向において中央部に配された２重隔壁構造体６１０と、エア供給機構５２０を備える。これにより、上記実施形態で説明した内容と同様の作用および効果を得ることができる。

また、第２実施形態の第２隔壁６１４は、フィン部６１４ａを備える。これにより、吸気ポート２２０内を流通する空気を整流することができる。フィン部６１４ａのうち吸気の下流端には、開口Ｏａが形成される。これにより、空間Ｓに供給されたエアの一部を、開口Ｏａから吸気ポート２２０の内部空間に噴射させることができる。ここで、フィン部６１４ａが第２隔壁６１４の幅方向の中心に対し、幅方向にずれて配されていることから、燃焼室２１２内においてシリンダ２０８の中心軸回りのスワール流（横渦）を形成することができる。スワール流を形成することにより、エンジン２００の燃焼行程における燃焼効率を向上させることができる。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態のエア供給機構５２０Ａの概略構成図である。第１実施形態および第２実施形態のエンジンシステム１００と実質的に等しい構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。第３実施形態のエンジンシステム１００は、上記第２実施形態のエンジンシステム１００に対し、エア供給機構５２０Ａの構成が異なる。それ以外の構成については、上記第２実施形態のエンジンシステム１００と同じである。なお、第３実施形態では、エンジンシステム１００が第２実施形態の２重隔壁構造体６１０を備えている例について説明する。しかし、これに限定されず、エンジンシステム１００は、第２実施形態の２重隔壁構造体６１０の代わりに、第１実施形態の２重隔壁構造体５１０を備えてもよい。

図８に示すように、第３実施形態のエア供給機構５２０Ａは、第１エア供給配管５２２ａと、第２エア供給配管５２２ｂと、第１バルブ５２４ａと、第２バルブ５２４ｂと、バルブ制御部５２６とを含む。

第１エア供給配管５２２ａは、２重隔壁構造体６１０のうち、複数のシリンダ２０８（図１参照）の配列方向における第１側に配される。第１側は、例えば、車両の前進方向（以下、前側という）である。第２エア供給配管５２２ｂは、２重隔壁構造体６１０のうち、複数のシリンダ２０８の配列方向における第１側とは反対の第２側に配される。第２側は、例えば、車両の後退方向（以下、後側という）である。第１エア供給配管５２２ａおよび第２エア供給配管５２２ｂは、吸気管３０２内の吸気流路と２重隔壁構造体６１０の貫通孔５１６ａとを連通し、スロットルバルブ３０６（図１参照）よりも上流側の空気を、貫通孔５１６ａに導く。

第１バルブ５２４ａは、第１エア供給配管５２２ａに設けられ、第１エア供給配管５２２ａ内のエア供給通路を開閉する。第１バルブ５２４ａが開状態であるとき、吸気流路と２重隔壁構造体６１０の第１側の貫通孔５１６ａとが連通する。第１バルブ５２４ａが閉状態であるとき、吸気流路と２重隔壁構造体６１０の第１側の貫通孔５１６ａとが遮断される。

第２バルブ５２４ｂは、第２エア供給配管５２２ｂに設けられ、第２エア供給配管５２２ｂ内のエア供給通路を開閉する。第２バルブ５２４ｂが開状態であるとき、吸気流路と２重隔壁構造体６１０の第２側の貫通孔５１６ａとが連通する。第２バルブ５２４ｂが閉状態であるとき、吸気流路と２重隔壁構造体６１０の第２側の貫通孔５１６ａとが遮断される。

バルブ制御部５２６は、各種センサ５３０（図１参照）から出力される検出信号に基づいて、第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂの開度をそれぞれ独立して制御する。例えば、バルブ制御部５２６は、各種センサ５３０に含まれる不図示のカムアングルセンサに基づいて、吸気バルブ２２４（図１参照）の開閉状態を検出する。そして、バルブ制御部５２６は、吸気バルブ２２４が開状態であるとき、第１バルブ５２４ａの開度が大きくなるように制御するとともに、第２バルブ５２４ｂの開度が小さくなるように制御する。具体的に、バルブ制御部５２６は、第１バルブ５２４ａの開度を１０％→５０％→１００％の順で大きくなるように制御する。また、バルブ制御部５２６は、第２バルブ５２４ｂの開度を１００％→５０％→１０％の順で小さくなるように制御する。ただし、これに限定されず、バルブ制御部５２６は、第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂの開度を無段階に可変切替制御してもよい。

その後、吸気バルブ２２４が開状態であるとき、バルブ制御部５２６は、第１バルブ５２４ａの開度が小さくなるように制御するとともに、第２バルブ５２４ｂの開度が大きくなるように制御する。具体的に、バルブ制御部５２６は、第１バルブ５２４ａの開度を１００％→５０％→１０％の順で小さくなるように制御する。また、バルブ制御部５２６は、第２バルブ５２４ｂの開度を１０％→５０％→１００％の順で大きくなるように制御する。ただし、これに限定されず、バルブ制御部５２６は、第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂの開度を無段階に可変切替制御してもよい。

バルブ制御部５２６は、吸気バルブ２２４が開状態である間、第１バルブ５２４ａの開度を大→小→大→小→・・・の順に繰り返し制御し、第２バルブ５２４ｂの開度を小→大→小→大→・・・の順に繰り返し制御する。これにより、２重隔壁構造体６１０の第１側から噴射される噴射エアＦＬａ（図７中、白抜き矢印）の大きさと、第２側から噴射される噴射エアＦＬｂ（図７中、ハッチング矢印）の大きさとを相対的に交互に変化させることができる。具体的に、バルブ制御部５２６の制御により、噴射エアＦＬａ、ＦＬｂの大きさは、噴射エアＦＬａ（大）、ＦＬｂ（小）→噴射エアＦＬａ（小）、ＦＬｂ（大）→噴射エアＦＬａ（大）、ＦＬｂ（小）→噴射エアＦＬａ（小）、ＦＬｂ（大）→・・・の順に変化する。

噴射エアＦＬａ、ＦＬｂは、吸気ポート２２０の下流側において、吸気バルブ２２４（図１参照）の傘部表面と衝突する。上述したように、噴射エアＦＬａ、ＦＬｂの大きさが相対的に交互に変化するため、噴射エアＦＬａ、ＦＬｂの大きさが一定である場合に比べ、吸気バルブ２２４の傘部表面に付着した燃料をより多く吹き飛ばすことができる。

また、燃焼室２１２（図１参照）内に流入した噴射エアＦＬａ、ＦＬｂは、燃焼室２１２内でタンブル流（縦渦）を形成する。上述したように、噴射エアＦＬａ、ＦＬｂの大きさが相対的に交互に変化するため、燃焼室２１２内のタンブル流は、複数のシリンダ２０８の配列方向と直交する面に対し、第１側あるいは第２側に向かって傾斜する。このとき、タンブル流は、燃焼室２１２内でインジェクタ先端部近傍およびピストン冠面近傍を満遍なく移動する。その結果、噴射エアＦＬａ、ＦＬｂの大きさが相対的に交互に変化する場合、噴射エアＦＬａ、ＦＬｂの大きさが一定である場合に比べ、インジェクタ先端部およびピストン冠面に付着した燃料をより多く吹き飛ばすことができる。

なお、バルブ制御部５２６は、吸気流量に応じて、第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂの開度を制御してもよい。具体的に、バルブ制御部５２６は、吸気流量が大きくなるにつれ第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂの開度を小さく制御し、吸気流量が小さくなるにつれ第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂの開度を大きく制御する。例えば、バルブ制御部５２６は、吸気流量が大きくなるほど、第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂの開度を１００％→５０％→１０％の順で小さくなるように制御する。また、バルブ制御部５２６は、吸気流量が小さくなるほど、第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂの開度を１０％→５０％→１００％の順で大きくなるように制御する。これにより、バルブ制御部５２６は、吸気流量に応じて燃焼室２１２に適切なエア流量を供給することができる。

以上、第３実施形態によれば、上記第１実施形態で説明した内容と同様の作用および効果を得ることができる。

以上、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説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記第１～第３実施形態では、エア供給機構５２０、５２０Ａがインテークマニホールド３０２ａ内の負圧により、吸気流路内の空気を空間Ｓに供給する例について説明した。しかし、これに限定されず、エア供給機構５２０、５２０Ａは、ポンプを備え、ポンプを駆動させることで吸気流路内の空気を空間Ｓに送出してもよい。

上記第１～第３実施形態では、エア供給機構５２０、５２０Ａのバルブ５２４、第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂがバルブ制御部５２６により制御される例について説明した。しかし、バルブ制御部５２６は、必須の構成ではなく、エア供給機構５２０、５２０Ａは、バルブ制御部５２６を備えなくてもよい。

上記第３実施形態では、エア供給機構５２０Ａが第１エア供給配管５２２ａおよび第２エア供給配管５２２ｂと、第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂとを備える例について説明した。しかし、これに限定されず、エア供給機構５２０Ａは、１つのエア供給配管５２２のみ備えてもよい。その場合、エア供給配管５２２のシリンダヘッド２０６側の端部は、２つに分岐した分岐路を備え、この２つの分岐路が第１エア供給配管５２２ａおよび第２エア供給配管５２２ｂとなる。ここで、２つの分岐路には、第１バルブ５２４ａおよび第２バルブ５２４ｂが設けられる。また、２つの分岐路より上流側のエア供給配管５２２に、第３バルブとして、図１に示すバルブ５２４がさらに設けられてもよい。バルブ制御部５２６は、これら３つのバルブに電気的に接続され、３つのバルブの開度をそれぞれ独立して制御してもよい。

本発明は、エア供給装置に利用できる。

２００ エンジン
２２０ 吸気ポート
５００ エア供給装置
５１０ ２重隔壁構造体
５１２ 第１隔壁
５１４ 第２隔壁
５１４ａ 上流側端部
５１４ｂ 下流側端部
５２０ エア供給機構
５２２ エア供給配管
５２２ａ 第１エア供給配管
５２２ｂ 第２エア供給配管
５２４ バルブ
５２４ａ 第１バルブ
５２４ｂ 第２バルブ
５２６ バルブ制御部
５３０ 各種センサ
５３２ アクセル開度センサ
５３４ インマニプレッシャーセンサ
５３６ 水温センサ
５３８ 車速センサ
５４０ 外気温センサ
５４２ 吸気温センサ
５４４ エアフローセンサ
５４６ エアコンスイッチ
５４８ クランク角センサ
６１０ ２重隔壁構造体
６１４ａ フィン部

Claims (5)

1. エンジンの吸気ポートを２つの内部空間に分割する第１隔壁と、
   前記第１隔壁と前記吸気ポートの上流側で接続し、前記第１隔壁と前記吸気ポートの下流側で離隔する第２隔壁と、
   前記第１隔壁と前記第２隔壁との間にエアを供給するエア供給機構と、
   を備えるエア供給装置。
2. 前記第２隔壁は、前記第２隔壁５１４の幅方向の中心に対し、前記幅方向にずれて配されるフィン部を備え、前記フィン部のうち前記吸気ポートの下流側には、前記第１隔壁と前記第２隔壁との間の空間と連通する開口が形成される、請求項１に記載のエア供給装置。
3. 前記エア供給機構は、
   エア供給配管と、
   前記エア供給配管に設けられるバルブと、
   前記バルブの開度を制御するバルブ制御部と、
   を備え、
   前記バルブ制御部は、前記エンジンの負荷状態に基づいて、前記バルブの開閉を制御する、請求項１または２に記載のエア供給装置。
4. 前記バルブ制御部は、エアコンの稼働状態に基づいて、前記バルブの開度を変更する、請求項３に記載のエア供給装置。
5. 前記バルブ制御部は、前記エンジンに供給される冷却水の水温に基づいて、前記バルブの開度を変更する、請求項３または４に記載のエア供給装置。

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