JP3893573B2 - スワールコントロールバルブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、エンジンの燃焼室内にスワールを生成させて流動強化し、燃焼速度を速めるためのスワールコントロールバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスワールコントロールバルブを図８及び図９を参照して説明すると、スワールコントロールバルブは図示しないインテークマニホルド内に配置されるもので、空気量に応じて回転制御されるバルブシャフトＡと、該バルブシャフトＡに固定された略円形のバルブ本体Ｂとから構成されている。バルブ本体Ｂはその略４分円に相当する部分が切欠Ｃとなっている。
このようなスワールコントロールバルブでは、バルブ本体Ｂは、低空気量時には図８に示した閉位置に回動され、中・高空気量時には通気抵抗となるため図９に示した開位置に回動されるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスワールコントロールバルブは上記のように単純に開閉制御されるものであり、低空気量時にはインテークマニホルドを流れる空気は切欠Ｃを通ることで方向性が与えられ、流動強化の機能を果たすことができるが、中空気量時には空気流動の方向性を与えることができず、切欠Ｃによるスワールコントロールを行うことができない問題点を有していた。
このため、例えば中空気量時にはバルブ本体Ｂを中間開度とすることが考えられるが、この場合には開口面積は制御できても、切欠Ｃにより空気流動の方向性を付与するには至らず、要求に合わせることができない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１のスワールコントロールバルブはバルブシャフトと、該バルブシャフトに取り付けられ、スワール生成のための切欠を備えたバルブ本体とを備えたスワールコントロールバルブであって、前記バルブ本体は、前記バルブシャフトに固定された略半円形の主バルブ部分と、該主バルブ部分の略中心に対し円周方向 に回動可能に連結された副バルブ部分とを有し、該主バルブ部分と該副バルブ部分とにより前記切欠を形成しており、該副バルブ部分が該主バルブ部分に対して回動することで該切欠の面積を可変とすることを特徴とする。
上記構成により、例えば低空気量時にはバルブ本体の副バルブ部分により切欠の面積を絞り、中空気量時には副バルブ部分による絞り量を小さくすることで、低・中空気量域の両領域において最適なスワールを発生させることができる。また、高空気量域ではバルブ本体を開位置として通気抵抗をなくせば良く、このため全運転領域において最適な流動状態を得ることができる。
また、請求項２の発明は請求項１において、前記バルブシャフトには、該バルブシャフトに対して軸方向にスライド可能な内側シャフトが挿通されており、前記副バルブ部分は、該内側シャフトに連結されて、該内側シャフトが軸方向に変位することにより前記主バルブ部分に対して回動可能に形成されてなることを特徴とする。
このような構成によれば、副バルブ部分を回動させるための内側シャフトがバルブシャフトに対し軸方向にスライド可能に挿通されているため、内側シャフトのために特に支持部を設ける必要がなくなり、構造の大型化、複雑化を伴うことなく、またバルブシャフトの回動制御すなわち開閉制御に支障をきたすことなくインテークマニホルドに組み込むことができる。
また、請求項３の発明は請求項２において、前記内側シャフトには、空気量に応じて前記内側シャフトを軸方向に動かすためのアクチュエータが連結されていることを特徴とする。
このような構成によれば、内側シャフトの端部にアクチュエータを設けたので、切欠の開度制御（絞り制御）を空気量に応じて自動的に制御できる。
また、請求項４の発明は請求項１ないし請求項３いずれかにおいて、前記副バルブ部分は、略４分円形状に形成されてなることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態によるスワールコントロールバルブを図面を参照して説明する。
図１〜図４に示したスワールコントロールバルブは中空のバルブシャフト１と、該バルブシャフト１に取り付けられたバルブ本体２とを有している。バルブ本体２はバルブシャフト１に対しピン３，４を介して固定された半円形の主バルブ部分５と、該主バルブ部分５の中心にピン６を介して回動可能に連結された略４分円形状の副バルブ部分７とからなっている。主バルブ部分５の切除された半円部分はスワールを形成するための切欠８を形成しており、この切欠８の面積が副バルブ部分７により可変となっている。
【０００６】
副バルブ部分７には、その回動方向一方の側部に沿ってほぼ半径方向に形成された長穴状のガイド穴９が設けられており、図２に示すように、このガイド穴９はその外端部が図中反時計方向に若干曲がった形状を有している。
また、上記バルブシャフト１内には内側シャフト１０が軸方向にスライド可能に挿通されており、この内側シャフト１０にはピン１１が固定されている。このピン１１はバルブシャフト１において上記バルブ本体２を設けた側に形成された長穴１２を介してバルブシャフト１から外側に突出しており、このピン１１が上記副バルブ部分７のガイド穴９に摺動可能に係合している。
【０００７】
上記スワールコントロールバルブでは、内側シャフト１０がその後方のストローク端では、図２に示すように内側シャフト１０のピン１１が副バルブ部分７のガイド穴９にその半径方向外端部において係合する。この状態では、切欠８のほぼ半分が副バルブ部分７により塞がれて、略４分円に相当する部分が開口しており、この状態が後述するエンジンの低空気量時に対応している。なお、このように切欠８が略４分円に相当する部分で開口している状態を以下絞り状態という。
内側シャフト１０が後方のストローク端から前方へスライドするに伴って、副バルブ部分７はピン１１とガイド穴９によるガイド作用で図中時計方向に回動し、このため、切欠８の開口面積が増大する。
内側シャフト１０が図２の状態から距離Ｘ移動して前方のストローク端に達すると、図３に示すようにピン１１がガイド穴９のほぼ半径方向内端部に位置し、切欠８は副バルブ部分７により殆ど覆われていない状態、すなわちほぼ半円に相当する部分が開口した状態となり、この状態が後述する中空気量時に対応している。なお、このように切欠８のほぼ全体が開口した状態を以下絞り拡張状態という。
【０００８】
また、内側シャフト１０の上記したストローク動を空気量に応じて自動的に行わせるため、内側シャフト１０の後端部にはアクチュエータが取り付けられる。このようなアクチュエータの例が図５〜図７に示されている。図５は管路１２から導入された負圧（吸気負圧）により作動するダイヤフラム式のアクチュエータ１３の例を、図６は空気量に応じた電気信号によりＯＮ／ＯＦＦ作動される電磁コイル１４を備えたソレノイド駆動式のアクチュエータ１５の例を、図７はエンジンの油圧により駆動される油圧シリンダ１６を備えたシリンダ駆動式のアクチュエータ１７の例を示している。なお、これらの図において、１８はインテークマニホルドを、１９は吸気通路を、２０はバルブシャフト１をインテークマニホルド１８に対して回転可能に支持する軸受を示すものである。
【０００９】
さらに、図５〜図７にはこのような副バルブ部分７の回動による切欠８の面積制御を行うためのアクチュエータ１３，１５，１７とは別個に設けられたアクチュエータ２１が図示されている。このアクチュエータ２１はインテークマニホルド１８にブラケット２２を介して取り付けられており、内側シャフト１０とは独立してバルブシャフト１を回動させることにより、バルブ本体２の開閉動を行わせるためのものである。なお、このようなアクチュエータ２１自身の構造あるいはバルブシャフト１との連結構造は従来周知のものであり、詳しい説明は省略する。また、図５〜図７ではアクチュエータ２１はダイヤフラム式のものとしたが、それ以外の形式のものでも利用可能であることは言うまでもない。
【００１０】
次に上記実施形態の作用に関し説明する。
まず、低空気量時は、バルブ本体２は閉位置にあり、主バルブ部分５の切欠８は図２に示したように副バルブ部分７により部分的に塞がれて、略４分円に相当する部分で開口した状態すなわち絞り状態となっている。なお、図５〜図７にはこのような閉位置かつ絞り状態のバルブ本体２が示されている。
このため、バルブ本体２を通過する空気の流量は少なく、しかも開口部が略４分円形状であるため、空気は低空気量時における燃焼の安定化に有効なタンブル（縦スワール）が強化された状態で燃焼室に導かれる。
次に、中空気量域に移行すると、アクチュエータ１３（１５，１７）が作動して内側シャフト１０が前方のストローク端に達し、図３に示したように、副バルブ部分７は切欠８をほぼ半円に相当する部分まで開口させた状態まで回動し、絞り拡張状態となる。このため、空気は半円形状の開口によって、中空気量時における燃焼の安定化に有効な横スワールが強化された状態で燃焼室に導かれることとなる。なお、この状態ではバルブ本体２は依然として閉位置にある。
次いで高空気量域に移行するとアクチュエータ２１が作動してバルブシャフト１を閉位置から９０°回動させることにより、バルブ本体２が図４に実線で示したように開位置に移行する。この状態ではバルブ本体２を通る空気の通気抵抗がなくなり、適性な燃焼が得られる。
【００１１】
以上のように、本実施形態では空気量に応じて、バルブ本体２の副バルブ部分７を回動させ、主バルブ部分５の切欠８の面積（絞り量）を変化させることで、全運転領域において最適な流動状態を得ることができる。
また、副バルブ部分７を回動させるための内側シャフト１０はバルブシャフト１に対し軸方向にスライド可能に挿通されているため、内側シャフト１０のために特に支持部を設ける必要がなくなり、構造の大型化、複雑化を伴うことなく、またバルブシャフト１の回動制御すなわち開閉制御に支障をきたすことなくインテークマニホルド１８に組み込むことができる。さらに、内側シャフト１０のアクチュエータ１３（１５，１７）により、切欠８の面積（絞り量）を空気量に応じて自動的に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態によるスワールコントロールバルブの平面断面図である。
【図２】 図１のスワールコントロールバルブの正面図である。
【図３】 異なる作動状態を示す図２と同様な正面図である。
【図４】 開位置および閉位置におけるスワールコントロールバルブを示す側面図である。
【図５】 図１のスワールコントロールバルブをインテークマニホルドに組付けた状態をアクチュエータとともに示した正面図である。
【図６】 アクチュエータの別例を示す図５と同様な正面図である。
【図７】 アクチュエータのさらに別例を示す図５と同様な正面図である。
【図８】 従来のスワールコントロールバルブの閉位置における斜視図である。
【図９】 開位置における従来のスワールコントロールバルブを示す図８と同様な斜視図である。
【符号の説明】
１ バルブシャフト
２ バルブ本体
５ 主バルブ部分
７ 副バルブ部分
８ 切欠
１０ 内側シャフト
１３，１５，１７ アクチュエータ
【産業上の利用分野】
この発明は、エンジンの燃焼室内にスワールを生成させて流動強化し、燃焼速度を速めるためのスワールコントロールバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスワールコントロールバルブを図８及び図９を参照して説明すると、スワールコントロールバルブは図示しないインテークマニホルド内に配置されるもので、空気量に応じて回転制御されるバルブシャフトＡと、該バルブシャフトＡに固定された略円形のバルブ本体Ｂとから構成されている。バルブ本体Ｂはその略４分円に相当する部分が切欠Ｃとなっている。
このようなスワールコントロールバルブでは、バルブ本体Ｂは、低空気量時には図８に示した閉位置に回動され、中・高空気量時には通気抵抗となるため図９に示した開位置に回動されるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスワールコントロールバルブは上記のように単純に開閉制御されるものであり、低空気量時にはインテークマニホルドを流れる空気は切欠Ｃを通ることで方向性が与えられ、流動強化の機能を果たすことができるが、中空気量時には空気流動の方向性を与えることができず、切欠Ｃによるスワールコントロールを行うことができない問題点を有していた。
このため、例えば中空気量時にはバルブ本体Ｂを中間開度とすることが考えられるが、この場合には開口面積は制御できても、切欠Ｃにより空気流動の方向性を付与するには至らず、要求に合わせることができない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１のスワールコントロールバルブはバルブシャフトと、該バルブシャフトに取り付けられ、スワール生成のための切欠を備えたバルブ本体とを備えたスワールコントロールバルブであって、前記バルブ本体は、前記バルブシャフトに固定された略半円形の主バルブ部分と、該主バルブ部分の略中心に対し円周方向 に回動可能に連結された副バルブ部分とを有し、該主バルブ部分と該副バルブ部分とにより前記切欠を形成しており、該副バルブ部分が該主バルブ部分に対して回動することで該切欠の面積を可変とすることを特徴とする。
上記構成により、例えば低空気量時にはバルブ本体の副バルブ部分により切欠の面積を絞り、中空気量時には副バルブ部分による絞り量を小さくすることで、低・中空気量域の両領域において最適なスワールを発生させることができる。また、高空気量域ではバルブ本体を開位置として通気抵抗をなくせば良く、このため全運転領域において最適な流動状態を得ることができる。
また、請求項２の発明は請求項１において、前記バルブシャフトには、該バルブシャフトに対して軸方向にスライド可能な内側シャフトが挿通されており、前記副バルブ部分は、該内側シャフトに連結されて、該内側シャフトが軸方向に変位することにより前記主バルブ部分に対して回動可能に形成されてなることを特徴とする。
このような構成によれば、副バルブ部分を回動させるための内側シャフトがバルブシャフトに対し軸方向にスライド可能に挿通されているため、内側シャフトのために特に支持部を設ける必要がなくなり、構造の大型化、複雑化を伴うことなく、またバルブシャフトの回動制御すなわち開閉制御に支障をきたすことなくインテークマニホルドに組み込むことができる。
また、請求項３の発明は請求項２において、前記内側シャフトには、空気量に応じて前記内側シャフトを軸方向に動かすためのアクチュエータが連結されていることを特徴とする。
このような構成によれば、内側シャフトの端部にアクチュエータを設けたので、切欠の開度制御（絞り制御）を空気量に応じて自動的に制御できる。
また、請求項４の発明は請求項１ないし請求項３いずれかにおいて、前記副バルブ部分は、略４分円形状に形成されてなることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態によるスワールコントロールバルブを図面を参照して説明する。
図１〜図４に示したスワールコントロールバルブは中空のバルブシャフト１と、該バルブシャフト１に取り付けられたバルブ本体２とを有している。バルブ本体２はバルブシャフト１に対しピン３，４を介して固定された半円形の主バルブ部分５と、該主バルブ部分５の中心にピン６を介して回動可能に連結された略４分円形状の副バルブ部分７とからなっている。主バルブ部分５の切除された半円部分はスワールを形成するための切欠８を形成しており、この切欠８の面積が副バルブ部分７により可変となっている。
【０００６】
副バルブ部分７には、その回動方向一方の側部に沿ってほぼ半径方向に形成された長穴状のガイド穴９が設けられており、図２に示すように、このガイド穴９はその外端部が図中反時計方向に若干曲がった形状を有している。
また、上記バルブシャフト１内には内側シャフト１０が軸方向にスライド可能に挿通されており、この内側シャフト１０にはピン１１が固定されている。このピン１１はバルブシャフト１において上記バルブ本体２を設けた側に形成された長穴１２を介してバルブシャフト１から外側に突出しており、このピン１１が上記副バルブ部分７のガイド穴９に摺動可能に係合している。
【０００７】
上記スワールコントロールバルブでは、内側シャフト１０がその後方のストローク端では、図２に示すように内側シャフト１０のピン１１が副バルブ部分７のガイド穴９にその半径方向外端部において係合する。この状態では、切欠８のほぼ半分が副バルブ部分７により塞がれて、略４分円に相当する部分が開口しており、この状態が後述するエンジンの低空気量時に対応している。なお、このように切欠８が略４分円に相当する部分で開口している状態を以下絞り状態という。
内側シャフト１０が後方のストローク端から前方へスライドするに伴って、副バルブ部分７はピン１１とガイド穴９によるガイド作用で図中時計方向に回動し、このため、切欠８の開口面積が増大する。
内側シャフト１０が図２の状態から距離Ｘ移動して前方のストローク端に達すると、図３に示すようにピン１１がガイド穴９のほぼ半径方向内端部に位置し、切欠８は副バルブ部分７により殆ど覆われていない状態、すなわちほぼ半円に相当する部分が開口した状態となり、この状態が後述する中空気量時に対応している。なお、このように切欠８のほぼ全体が開口した状態を以下絞り拡張状態という。
【０００８】
また、内側シャフト１０の上記したストローク動を空気量に応じて自動的に行わせるため、内側シャフト１０の後端部にはアクチュエータが取り付けられる。このようなアクチュエータの例が図５〜図７に示されている。図５は管路１２から導入された負圧（吸気負圧）により作動するダイヤフラム式のアクチュエータ１３の例を、図６は空気量に応じた電気信号によりＯＮ／ＯＦＦ作動される電磁コイル１４を備えたソレノイド駆動式のアクチュエータ１５の例を、図７はエンジンの油圧により駆動される油圧シリンダ１６を備えたシリンダ駆動式のアクチュエータ１７の例を示している。なお、これらの図において、１８はインテークマニホルドを、１９は吸気通路を、２０はバルブシャフト１をインテークマニホルド１８に対して回転可能に支持する軸受を示すものである。
【０００９】
さらに、図５〜図７にはこのような副バルブ部分７の回動による切欠８の面積制御を行うためのアクチュエータ１３，１５，１７とは別個に設けられたアクチュエータ２１が図示されている。このアクチュエータ２１はインテークマニホルド１８にブラケット２２を介して取り付けられており、内側シャフト１０とは独立してバルブシャフト１を回動させることにより、バルブ本体２の開閉動を行わせるためのものである。なお、このようなアクチュエータ２１自身の構造あるいはバルブシャフト１との連結構造は従来周知のものであり、詳しい説明は省略する。また、図５〜図７ではアクチュエータ２１はダイヤフラム式のものとしたが、それ以外の形式のものでも利用可能であることは言うまでもない。
【００１０】
次に上記実施形態の作用に関し説明する。
まず、低空気量時は、バルブ本体２は閉位置にあり、主バルブ部分５の切欠８は図２に示したように副バルブ部分７により部分的に塞がれて、略４分円に相当する部分で開口した状態すなわち絞り状態となっている。なお、図５〜図７にはこのような閉位置かつ絞り状態のバルブ本体２が示されている。
このため、バルブ本体２を通過する空気の流量は少なく、しかも開口部が略４分円形状であるため、空気は低空気量時における燃焼の安定化に有効なタンブル（縦スワール）が強化された状態で燃焼室に導かれる。
次に、中空気量域に移行すると、アクチュエータ１３（１５，１７）が作動して内側シャフト１０が前方のストローク端に達し、図３に示したように、副バルブ部分７は切欠８をほぼ半円に相当する部分まで開口させた状態まで回動し、絞り拡張状態となる。このため、空気は半円形状の開口によって、中空気量時における燃焼の安定化に有効な横スワールが強化された状態で燃焼室に導かれることとなる。なお、この状態ではバルブ本体２は依然として閉位置にある。
次いで高空気量域に移行するとアクチュエータ２１が作動してバルブシャフト１を閉位置から９０°回動させることにより、バルブ本体２が図４に実線で示したように開位置に移行する。この状態ではバルブ本体２を通る空気の通気抵抗がなくなり、適性な燃焼が得られる。
【００１１】
以上のように、本実施形態では空気量に応じて、バルブ本体２の副バルブ部分７を回動させ、主バルブ部分５の切欠８の面積（絞り量）を変化させることで、全運転領域において最適な流動状態を得ることができる。
また、副バルブ部分７を回動させるための内側シャフト１０はバルブシャフト１に対し軸方向にスライド可能に挿通されているため、内側シャフト１０のために特に支持部を設ける必要がなくなり、構造の大型化、複雑化を伴うことなく、またバルブシャフト１の回動制御すなわち開閉制御に支障をきたすことなくインテークマニホルド１８に組み込むことができる。さらに、内側シャフト１０のアクチュエータ１３（１５，１７）により、切欠８の面積（絞り量）を空気量に応じて自動的に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態によるスワールコントロールバルブの平面断面図である。
【図２】 図１のスワールコントロールバルブの正面図である。
【図３】 異なる作動状態を示す図２と同様な正面図である。
【図４】 開位置および閉位置におけるスワールコントロールバルブを示す側面図である。
【図５】 図１のスワールコントロールバルブをインテークマニホルドに組付けた状態をアクチュエータとともに示した正面図である。
【図６】 アクチュエータの別例を示す図５と同様な正面図である。
【図７】 アクチュエータのさらに別例を示す図５と同様な正面図である。
【図８】 従来のスワールコントロールバルブの閉位置における斜視図である。
【図９】 開位置における従来のスワールコントロールバルブを示す図８と同様な斜視図である。
【符号の説明】
１ バルブシャフト
２ バルブ本体
５ 主バルブ部分
７ 副バルブ部分
８ 切欠
１０ 内側シャフト
１３，１５，１７ アクチュエータ
Claims (4)
- バルブシャフトと、該バルブシャフトに取り付けられ、スワール生成のための切欠を備えたバルブ本体とを備えたスワールコントロールバルブであって、
前記バルブ本体は、前記バルブシャフトに固定された略半円形の主バルブ部分と、該主バルブ部分の略中心に対し円周方向に回動可能に連結された副バルブ部分とを有し、該主バルブ部分と該副バルブ部分とにより前記切欠を形成しており、該副バルブ部分が該主バルブ部分に対して回動することで該切欠の面積を可変とすることを特徴とするスワールコントロールバルブ。 - 前記バルブシャフトには、該バルブシャフトに対して軸方向にスライド可能な内側シャフトが挿通されており、前記副バルブ部分は、該内側シャフトに連結されて、該内側シャフトが軸方向に変位することにより前記主バルブ部分に対して回動可能に形成されてなる請求項１記載のスワールコントロールバルブ。
- 前記内側シャフトには、空気量に応じて前記内側シャフトを軸方向に動かすためのアクチュエータが連結されていることを特徴とする請求項２記載のスワールコントロールバルブ。
- 前記副バルブ部分は、略４分円形状に形成されてなる請求項１ないし請求項３いずれか記載のスワールコントロールバルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18305797A JP3893573B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | スワールコントロールバルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18305797A JP3893573B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | スワールコントロールバルブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1113495A JPH1113495A (ja) | 1999-01-19 |
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ID=16128994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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| JP (1) | JP3893573B2 (ja) |
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1997
- 1997-06-23 JP JP18305797A patent/JP3893573B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1113495A (ja) | 1999-01-19 |
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