JP4492556B2

JP4492556B2 - 内燃機関の吸気ポート構造

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Publication number: JP4492556B2
Application number: JP2006040763A
Authority: JP
Inventors: 和佳阿部; 昭夫吉松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: WO2007093916A2; US20090013957A1; JP2007218198A; CN101375037A; EP1989417A2; WO2007093916A3; US7938099B2

Description

本発明は、内燃機関の吸気ポート構造に関し、特に、吸気ポートの壁面近傍で一端部を軸支された気流制御弁を備える内燃機関の吸気ポート構造に関する。

従来、燃焼室内にタンブル（縦渦）やスワール（横渦）といった旋回気流を生成するための気流制御弁を吸気ポート内に備える内燃機関の吸気ポート構造が知られている。これらタンブルやスワールといった旋回気流は、燃料と空気の混合や火炎の伝播を促進して燃焼効率を向上させたり、点火プラグの周囲に濃い混合気を集めて成層燃焼を可能にするといった役割を果たしている。係る吸気ポート構造に関し、気流制御弁を片持ちで軸支して、全開時に気流制御弁を吸気ポートの壁面に格納するような吸気ポート構造が知られている（例えば、特許文献１）。

実開平７−２５２６４号公報

ところで、気流制御弁が回動するためには、気流制御弁の側端部と、吸気ポートの壁面のうち、気流制御弁の側端部に対向する壁面との間に間隙（クリアランス）が必要となる。図７は、一端部を弁軸２で軸支された気流制御弁１Ｘを備える一般的な内燃機関の吸気ポート構造（以下、単に吸気ポート構造とも称す）１００Ｘを模式的に示す図である。なお、図７（ａ）では、気流制御弁１Ｘ全閉時の吸気ポート構造１００Ｘを示しており、図７（ｂ）では、気流制御弁１Ｘ全開時の吸気ポート構造１００Ｘを示している。また、図７（ｃ）では、形状の理解を容易にすべく、気流制御弁１Ｘの外観図を示すとともに、気流制御弁１Ｘの各部の名称を示している。

吸気ポート１０Ｘには、全開時に気流制御弁１Ｘを格納するための凹み部分１１Ｘが形成されている。これにより、気流制御弁１Ｘは、全開時に図７（ｂ）に示すように吸気ポート１０Ｘの壁面に格納される。また、凹み部分１１Ｘの形成に伴い、吸気ポート１０Ｘには、凹み部分１１Ｘと、吸気ポート１０Ｘの壁面と、これらに略直交する壁面とで段が形成される。一方、吸気ポート構造１００Ｘでは、図７（ａ）に示すような間隙が、気流制御弁１Ｘの側端部と、吸気ポート１０Ｘの壁面との間に設けられている。したがって、全閉時には、意図して絞った吸気通路を流通する吸気の流れ（以下、単に主流とも称す）Ｆ１のほかに、この間隙を流通する吸気の流れ（以下、単に間隙流とも称す）Ｆ２も発生する。間隙流Ｆ２は、間隙を抜けて段に衝突すると、跳ね上がるようにして方向転換する。これに起因して、主流Ｆ１は間隙流Ｆ２に乱されてしまう虞があり、さらには、その結果として燃焼室内で旋回気流が安定して生成されなくなってしまう虞がある。

また、近年では、エミッションの低減を図るべく、内燃機関において、始動後、触媒の温度を素早く反応温度まで高めるために点火時期を遅角させる制御が一般的に行われている。ところが、旋回気流を生成するための気流制御弁を備えた内燃機関で点火時期を遅角させようとする場合、その点火時期まで旋回気流を利用した燃焼態様を安定して維持できるか否か、言い換えれば、係る燃焼態様実現の基となる旋回気流を安定して生成できるか否かがより重要になってくる。すなわち、旋回気流を安定して生成できないと、その分点火時期の遅角度合いも制限されるため、必然的にエミッションの低減効果が制限されてしまう。

そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、気流制御弁側方の間隙から流通しようとする吸気が主流に及ぼす悪影響を低減することで、旋回気流の生成安定化を図り、以ってエミッションを低減可能な内燃機関の吸気ポート構造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、本発明は、吸気ポートの壁面近傍に介装した弁軸と、該弁軸に一端部を軸支される気流制御弁とを有するとともに、該気流制御弁が全開のときに、該気流制御弁の下流側端部の直上が吸気ポートの壁面となる内燃機関の吸気ポート構造であって、前記気流制御弁の下流側端部の少なくとも一部分に切り欠き部を有し、前記吸気ポートの壁面に、前記気流制御弁が全開のときに該気流制御弁を格納する凹み部分を有し、前記気流制御弁が前記凹み部分に格納された状態で、前記気流制御弁の前記切り欠き部が配置される前記壁面の一部分は、前記凹み部分の底面から前記気流制御弁の閉弁方向に向かって立設する面部であって、前記凹み部分の底面と前記凹み部分の下流側の壁面とを連続的に接続し、更に、前記気流制御弁の前記切り欠き部の両側部分が配置される前記壁面の他の部分は、前記凹み部分の底面から下流に向かって前記吸気ポートの内側に段を形成することなく傾斜する傾斜面であって、前記凹み部分の底面と前記凹み部分の下流側の壁面とを連続的に接続することを特徴とする。本発明によれば、間隙流が段に衝突しないので、主流が間隙流によって乱されることがなく、以って生成される旋回気流の気流強度等のばらつきが抑制される。すなわち、本発明によれば、旋回気流の生成安定化を図ることが可能である。これにより、内燃機関の点火時期をより遅角させても旋回気流を利用した燃焼態様を継続、維持できるようになり、その結果、触媒温度を早期に反応温度まで高めてエミッションを低減することも可能になる。また、本発明によれば、意図した良好な燃焼状態がより確実に得られるようになることから、燃焼状態のばらつきに起因して発生するエミッションの低減効果も期待できる。

なお、「気流制御弁が全開のときに、該気流制御弁の下流側端部の直上が吸気ポートの壁面となる」とは、例えば半開時に気流制御弁の下流側端部が近接することで、主流の偏流状態が維持されるような隔壁が吸気ポートに備えられていないことを意味する。すなわち、係る隔壁が備えられている場合には、そもそも間隙流が主流に到達しないであろうことに鑑み、確認的に記載したものである。また、「段」は、場合によっては、少なくとも部分的に形成されていなければよい。さらに、「段」とは、代表的には、図７で示したような吸気ポートの壁面と凹み部分とがこれらに略直交する壁面で連結された形状を意味するが、これに限られず、概念的には略一定の厚みを有する気流制御弁を吸気ポートの壁面に格納するにあたって形成される、機能上必要不可欠な形状を意味するものである。例えば、気流制御弁回動時の下流側端部の軌跡は円弧状になるため、吸気ポートの壁面と凹み部分とが、下流側端部との干渉を回避するためだけに必要な形として形成された円弧状の壁面で連結されている場合や、この円弧状の壁面の代わりに、干渉回避のためだけに必要な形として形成された傾斜面で連結されている場合などが、上述の機能上必要不可欠な形状に該当する。すなわち、本発明は、上述の機能上必要不可欠な形状では、間隙を流通する吸気によって主流が乱される虞がある点に着目し、「段」を形成しないようにする点に特徴を有している。

また、上述の機能上必要不可欠な形状とは、気流制御弁が吸気ポートの壁面に格納される点と、気流制御弁と壁面との干渉が回避される点とに機能上の必要不可欠性があることを意味し、本発明の意図する効果までも奏する形状は、もはや本来の機能上必要不可欠な形状とは言えない。すなわち、凹み部分の形状は気流制御弁の形状によって変わってくる可能性があるため、気流制御弁を主の立場として見れば、本来、機能上必要不可欠な形状とは言えない形状も、一見機能上必要不可欠な形状に見える場合もある。しかしながら、例えば以下に例示する発明などは本発明の意図する効果を奏する以上、仮に気流制御弁を主の立場として見ても本来の機能上必要不可欠な形状であるとは言えないため、本発明の一態様に該当することになる。また、凹み部分は、本来、全開時に気流制御弁を格納するために形成されるが、これに限られず、たとえ全開時に全体が完全に格納されないような気流制御弁が適用されている場合であっても、本発明の意図する効果を奏する以上は、本発明の一態様に該当することになる。

また、本発明は、前記傾斜面が、前記気流制御弁の弁軸の延伸方向において、前記吸気制御弁の側端部に対向する前記吸気ポートの壁面から所定の幅を有し、かつ、下流に向かって前記吸気ポートの内側に傾斜する面であって、前記凹み部分の少なくとも一部を含めて形成することで、前記段を形成しなくてもよい。より具体的には、例えば本発明のようにして段を形成しないようにすることが可能である。すなわち、本発明は、間隙流が主流を乱さないようにするために必要な部分だけに上述の傾斜面を形成しようとするものである。なお、この場合、例えば気流制御弁の下面を、全開時に上述の傾斜面と干渉しない形状に形成することで、或いは気流制御弁のうち、全開時にデッドボリュームとなる上面側の部分を切除した形状にすることで、全開時に気流制御弁を吸気ポートの壁面に格納することができる。

また、本発明は、前記傾斜面が、前記気流制御弁の弁軸の延伸方向において、前記吸気制御弁の側端部に対向する前記吸気ポートの壁面から所定の幅を有し、かつ、下流に向かって前記吸気ポートの内側に傾斜する面であって、前記凹み部分のうち前記面部から下流側の部分に形成することで、前記段を形成しなくてもよい。すなわち、本発明は、間隙流が主流を乱さないようにするために必要な部分だけに上述の傾斜面を形成しようとするものである。なお、この場合、例えば気流制御弁の下面を、全開時に上述の面と干渉しない形状に形成することで、全開時に気流制御弁を吸気ポートに格納することができる。

また、本発明は、前記傾斜面が、前記気流制御弁の弁軸の延伸方向において、前記吸気制御弁の側端部に対向する前記吸気ポートの壁面から所定の幅を有し、かつ、下流に向かって前記吸気ポートの内側に傾斜する面であって、前記凹み部分の下流に形成することで、前記段を形成しなくてもよい。さらに、例えば本発明のようにして段を形成しないようにすることも可能である。すなわち、本発明は、間隙流が主流を乱さないようにするために必要な部分だけに上述の傾斜面を形成しようとするものである。

また、本発明は、全開時の前記気流制御弁の下流側端部よりも下流側に、前記吸気ポートが形成する吸気通路を分割する仕切板が配設されていてもよい。本発明によれば、さらに間隙を流通した吸気が主流に到達しようとすることを、仕切板で効果的に防止可能である。なお、仕切板は例えば全開時の吸気の流れに沿うような、吸気の流動態様に基づく形状であることが、吸気抵抗の増大を抑制する上で好ましい。

本発明によれば、気流制御弁側方の間隙から流通しようとする吸気が主流に及ぼす悪影響を低減することで、旋回気流の生成安定化を図り、以ってエミッションを低減可能な内燃機関の吸気ポート構造を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ａ及び吸気ポート構造１００ＡＸの構成を模式的に示す図である。具体的には、図１（ａ）は、内燃機関５０Ａの要部として、シリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２Ａと、ピストン５３とともに、吸気ポート構造１００Ａを示す図であり、図１（ｂ）は、気流制御弁１Ａ全開時の吸気ポート構造１００Ａを拡大して示す図であり、図１（ｃ）は、気流制御弁１Ａ全閉時の吸気ポート構造１００Ａを拡大して示す図である。また、図１（ｄ）では、気流制御弁１Ａの代わりに気流制御弁１Ｘを適用した吸気ポート構造１００ＡＸを拡大して示している。なお、図１（ｅ）では、形状の理解を容易にすべく、気流制御弁１Ａの外観図を示している。また、図面が煩雑になるのを避けるために図示省略してあるが、気流制御弁１Ａの各部の名称は図７で示した気流制御弁１Ｘと同一である。

内燃機関５０Ａは直噴ガソリンエンジンである。但し、これに限られず、例えば所謂リーンバーンエンジンのほか、その他のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等でも本実施例に係る吸気ポート構造１００Ａを適用可能である。また、内燃機関５０Ａは直列４気筒の気筒配列構造を有しているが、これに限られず適宜の気筒配列及び気筒数であってよい。また、本実施例では内燃機関５０Ａに関し、各気筒の代表としてシリンダ５１ａについて要部を示しているが他の気筒についても同様の構造となっている。

内燃機関５０Ａは、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２Ａ、ピストン５３等を有して構成されている。シリンダブロック５１には、略円筒状のシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内には、ピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２Ａが固定されている。燃焼室５４は、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２Ａ及びシリンダ５３に囲まれた空間として形成されている。シリンダヘッド５２Ａには、燃焼室５４に吸気を導くための吸気ポート１０Ａのほか、燃焼したガスを燃焼室５４から排気するための排気ポート２０が形成され、これら吸排気ポート１０Ａ及び２０の流路を開閉するための吸排気弁（図示省略）が配設されている。

弁軸２は、気流制御弁１Ａを軸支するための構成であり、吸気ポート１０Ａの壁面近傍に介装されている。また、弁軸２は、図示しないアクチュエータで駆動される。本実施例では、このアクチュエータをステップモータで実現している。但し、これに限られず、ステップモータの代わりに適宜のアクチュエータを適用してもよく、またアクチュエータは、リンク機構やラック＆ピニオン機構や減速機構などの適宜の機構を介して弁軸と連結されてよい。気流制御弁１Ａは、吸気の流量及び流速を変化させるための構成であり、一端部が弁軸２に軸支されている。この気流制御弁１Ａの下流側端部には、全閉時に主流をより速い流速で流通させるための切り欠き部が形成されている。図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）の制御のもと、アクチュエータが弁軸２を介して気流制御弁１Ａの開度を変更すると、この開度変化に伴って、吸気の流量及び流速が変化する。吸気は、気流制御弁１Ａ全閉時から半開時にかけて吸気ポート１０Ａ内で偏流されて、燃焼室５４で強度の高いタンブル流Ｔに生成される。なお、ピストン５３の頂面には、タンブル流Ｔを案内するためのキャビティが形成されていてもよい。また、燃焼室５４で生成される旋回気流はタンブル流Ｔに限られず、例えば図１に示すタンブル流Ｔとは逆の方向に旋回する逆タンブル流や、スワール流や、タンブル流Ｔとスワール流とを合成したような斜めタンブル流などであってもよい。

本実施例では、全開時に気流制御弁１Ａを格納するために、吸気ポート１０Ａの壁面に凹み部分１１Ａが形成されている。凹み部分１１Ａは、下流に向かって吸気ポート１０Ａの内側に傾斜する面となっており、弁軸２の延伸方向には、吸気通路の幅とほぼ同等の幅を有している。この凹み部分１１Ａは、弁軸２の延伸方向で三角柱状の形状となる新たな空間を形成する。一方、気流制御弁１Ａの外形も、この空間とほぼ同等の三角柱状の形状で形成されている。この気流制御弁１Ａの形状は、全開時に気流制御弁１Ａを吸気ポート１０Ａの壁面、より具体的には上述の空間に格納するために適用された形状であり、図７で示した気流制御弁１Ｘのうち、全開時にデッドボリュームとなる上面側の部分を面で切除した形状となっている。これにより、気流制御弁１Ａは、全開時に図１（ｂ）に示すように吸気ポート１０Ａの壁面に格納される。本実施例では、気流制御弁１Ａと、弁軸２と、吸気ポート１０Ａとで吸気ポート構造１００Ａを実現している。

上述した構成で、次に、気流制御弁１Ａ全閉時の吸気の流動態様について図１（ｃ）を用いて説明する。全閉時には、切り欠き部を流通する吸気が主流Ｆ１を形成する。同時に、全閉時には、間隙からも吸気が流通し、この吸気が間隙流Ｆ２を形成する。本実施例では凹み部分１１Ａを下流に向かって吸気ポート１０Ａ内側に傾斜する面で形成しているため、気流制御弁１Ａを格納するために凹み部分１１Ａを形成しても段が形成されない。したがって、間隙流Ｆ２は吸気ポート１０Ａの壁面に衝突しても、主流Ｆ１に向かって方向転換することなく、壁面に沿うようにして下流に流通する。これにより、主流Ｆ１が間隙流Ｆ２に乱されることが抑制され、その結果、燃焼室５４で生成されるタンブル流Ｔの生成安定化が図られる。同時に、内燃機関５０始動後に、点火時期をより遅角させることが可能になり、その結果、触媒の温度を早期に反応温度まで高めてエミッションを低減させることが可能になる。

なお、本実施例では製作容易性等の観点から凹み部分１１Ａを平面で形成しているが、これに限られず、主流Ｆ１に悪影響を及ぼす段が形成されなければ、凹み部分１１Ａは、例えば単一曲面や、複合的な曲面、或いは平面や、さらには平面と曲面との組み合わせなどで形成されていてもよい。また、気流制御弁１Ａの形状は全開時に吸気ポート１０Ａの壁面に格納される形状になっていることが好適であるが、例えば図１（ｄ）に示す吸気ポート構造１００ＡＸのように、気流制御弁１Ａの代わりに気流制御弁１Ｘをそのまま適用してもよい。但し、この場合には、例えば吸気通路に突出した上面側の部分がデッドボリュームとなって、吸気抵抗が増大するなどの点で、デメリットを有することになる。以上により、気流制御弁１Ａ側方の間隙から流通しようとする吸気が主流Ｆ１に及ぼす悪影響を低減することで、旋回気流の生成安定化を図り、以ってエミッションを低減可能な吸気ポート構造１００Ａを実現可能である。

図２は、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｂを模式的に示す図である。具体的には、図２（ａ）は、気流制御弁１Ｂ全開時の吸気ポート構造１００Ｂを示す図であり、図２（ｂ）は、気流制御弁１Ｂ全閉時の吸気ポート構造１００Ｂを示す図である。また、図２（ｃ）では、形状の理解を容易にすべく、気流制御弁１Ｂの外観図を示している。なお、図示省略しているが、気流制御弁１Ｂの各部の名称は、図７で示した気流制御弁１Ｘと同一である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｂは、凹み部分１１Ａが形成された吸気ポート１０Ａが、凹み部分１１Ｂが形成された吸気ポート１０Ｂに変更されている点と、気流制御弁１Ａが気流制御弁１Ｂに変更されている点を除くほか、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａと同一のものとなっている。また、内燃機関５０Ｂ（図示省略）も、吸気ポート構造１００Ａの代わりに吸気ポート構造１００Ｂが適用されている以外、実施例１に係る内燃機関５０Ａと同一のものとなっている。本実施例では、気流制御弁１Ｂと、弁軸２と、吸気ポート１０Ｂとで吸気ポート構造１００Ｂを実現している。

吸気ポート１０Ｂの壁面には、全開時に気流制御弁１Ｂを格納するために、凹み部分１１Ｂが形成されている。また、この凹み部分１１Ｂのうち、下流側の部分には、下流に向かって吸気ポート１０Ｂの内側に傾斜する面Ｂが形成されている。一方、気流制御弁１Ｂの形状は、図７で示した気流制御弁１Ｘのうち、全開時に面Ｂに干渉する部分を面で切除した形状となっている。これにより、気流制御弁１Ｂは、図２（ａ）に示すように、全開時に吸気ポート１０Ｂの壁面に格納される。また、図２（ｂ）に示すように、気流制御弁１Ｂ全閉時には、面Ｂが形成されているため、すなわち、主流Ｆ１に悪影響を及ぼすような段が形成されていないため、間隙流Ｆ２は面Ｂに沿うようにして下流に流通する。これにより、タンブル流Ｔの生成安定化が図られ、以ってエミッションを低減可能になる。以上により、気流制御弁１Ｂ側方の間隙から流通しようとする吸気が主流Ｆ１に及ぼす悪影響を低減することで、旋回気流の生成安定化を図り、以ってエミッションを低減可能な吸気ポート構造１００Ｂを実現可能である。

図３は、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｂを模式的に示す図である。具体的には、図３（ａ）は、気流制御弁１Ｃ全開時の吸気ポート構造１００Ｃを示す図であり、図３（ｂ）は、気流制御弁１Ｃ全閉時の吸気ポート構造１００Ｃを示す図である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｃは、凹み部分１１Ａが形成された吸気ポート１０Ａが、凹み部分１１Ｃ及び面Ｃが形成された吸気ポート１０Ｃに変更されている点と、気流制御弁１Ａが気流制御弁１Ｃに変更されている点を除くほか、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａと同一のものとなっている。また、内燃機関５０Ｃ（図示省略）も、吸気ポート構造１００Ａの代わりに吸気ポート構造１００Ｃが適用されている以外、実施例１に係る内燃機関５０Ｃと同一のものとなっている。なお、説明の便宜上気流制御弁１Ｃと称しているが、本実施例では、気流制御弁１Ｃは図７で示した気流制御弁１Ｘと同一のものとなっている。また、凹み部分１１Ｃについても、同様に図７で示した凹み部分１１Ｘと同一のものとなっている。したがって、気流制御弁１Ｃは、図３（ａ）に示すように、全開時には吸気ポート１０Ｃの壁面に格納される。本実施例では、気流制御弁１Ｃと、弁軸２と、吸気ポート１０Ｃとで吸気ポート構造１００Ｃを実現している。

吸気ポート１０Ｃは、凹み部分１１Ｃの下流に、下流に向かって吸気ポート１０Ｃの内側に傾斜するように形成された面Ｃを有している。これにより、主流Ｆ１に悪影響を及ぼすような段が形成されないため、図３（ｂ）に示す気流制御弁１Ｃ全閉時には、間隙流Ｆ２は面Ｃに沿うようにして下流に流通する。故にタンブル流Ｔの生成安定化が図られ、以ってエミッションを低減可能になる。以上により、気流制御弁１Ｃ側方の間隙から流通しようとする吸気が主流Ｆ１に及ぼす悪影響を低減することで、旋回気流の生成安定化を図り、以ってエミッションを低減可能な吸気ポート構造１００Ｃを実現可能である。

図４は、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄを模式的に示す図である。具体的には、図４（ａ）は、気流制御弁１Ｄ全閉時の吸気ポート構造１００Ｄを示す図であり、図４（ｂ）は、吸気ポート構造１００Ｄを図４（ａ）に示す矢視Ｚで模式的に示す図である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄは、凹み部分１１Ａが形成された吸気ポート１０Ａが、凹み部分１１Ｄ及び面Ｄが形成された吸気ポート１０Ｄに変更されている点と、気流制御弁１Ａが気流制御弁１Ｄに変更されている点を除くほか、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａと同一のものとなっている。また、内燃機関５０Ｄ（図示省略）も、吸気ポート構造１００Ａの代わりに吸気ポート構造１００Ｄが適用されている以外、実施例１に係る内燃機関５０Ａと同一のものとなっている。なお、説明の便宜上気流制御弁１Ｄと称しているが、本実施例では、気流制御弁１Ｄは図７で示した気流制御弁１Ｘと同一のものとなっている。また、凹み部分１１Ｄについても、同様に図７で示した凹み部分１１Ｘと同一のものとなっている。したがって、気流制御弁１Ｄは、図４（ａ）に示すように、全開時には吸気ポート１０Ｄの壁面に格納される。本実施例では、気流制御弁１Ｄと、弁軸２と、吸気ポート１０Ｄとで吸気ポート構造１００Ｄを実現している。

吸気ポート１０Ｄは、凹み部分１１Ｄの下流に、下流に向かって吸気ポート１０Ｄの内側に傾斜するように、且つ間隙各々に対応するように部分的に形成された面Ｄ夫々を有している。より具体的には、面Ｄ夫々は、弁軸２の延伸方向において、吸気ポート１０Ｄの壁面のうち、気流制御弁１Ｄの側端部夫々に対向する両壁面から、所定の幅を有するように形成されている。なお、この所定の幅は間隙流Ｆ２の流動態様によって決定される。また、これに限られず、面Ｄ夫々は、弁軸２の延伸方向において、間隙流Ｆ２の流動態様に対応した他の適宜の位置に形成されていてもよい。これにより、主流Ｆ１に悪影響を及ぼすような段が形成されないため、図４（ｂ）に示す気流制御弁１Ｄ全閉時には、間隙流Ｆ２は面Ｄに沿うようにして下流に流通する。故にタンブル流Ｔの生成安定化が図られ、以ってエミッションを低減可能になる。以上により、気流制御弁１Ｄ側方の間隙から流通しようとする吸気が主流Ｆ１に及ぼす悪影響を低減することで、旋回気流の生成安定化を図り、以ってエミッションを低減可能な吸気ポート構造１００Ｄを実現可能である。

図５は、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｅを模式的に示す図である。具体的には、図５（ａ）は、気流制御弁１Ｅ全閉時の吸気ポート構造１００Ｅを示す図であり、図５（ｂ）は、吸気ポート構造１００Ｅを図５（ａ）に示す矢視Ｚで模式的に示す図である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｅは、凹み部分１１Ａが形成された吸気ポート１０Ａが、凹み部分１１Ｅが形成された吸気ポート１０Ｅに変更されている点と、気流制御弁１Ａが気流制御弁１Ｅに変更されている点を除くほか、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａと同一のものとなっている。また、内燃機関５０Ｅ（図示省略）も、吸気ポート構造１００Ａの代わりに吸気ポート構造１００Ｅが適用されている以外、実施例１に係る内燃機関５０Ａと同一のものとなっている。本実施例では、気流制御弁１Ｅと、弁軸２と、吸気ポート１０Ｅとで吸気ポート構造１００Ｅを実現している。

吸気ポート１０Ｅの壁面には、全開時に気流制御弁１Ｅを格納するために、凹み部分１１Ｅが形成されている。また、凹み部分１１Ｅのうち下流側の部分には、下流に向かって吸気ポート１０Ｅの内側に傾斜する面Ｅ夫々が、間隙各々に対応するようにして部分的に形成されている。より具体的には、面Ｅ夫々は、弁軸２の延伸方向において、吸気ポート１０Ｅの壁面のうち、気流制御弁１Ｅの側端部夫々に対向する両壁面から、所定の幅を有するように形成されている。なお、この所定の幅は間隙流Ｆ２の流動態様によって決定される。また、これに限られず、面Ｅ夫々は、弁軸２の延伸方向において、間隙流Ｆ２の流動態様に対応した他の適宜の位置に形成されていてもよい。一方、気流制御弁１Ｅの形状は、図７で示した気流制御弁１Ｘのうち、全開時に面Ｅに干渉する部分を面で切除した形状となっている。これにより、気流制御弁１Ｅは、全開時に吸気ポート１０Ｅの壁面に格納される。

また、図５（ｂ）に示す気流制御弁１Ｂ全閉時には、面Ｅが形成されているため、すなわち、主流Ｆ１に悪影響を及ぼすような段が形成されていないため、間隙流Ｆ２は面Ｅに沿うようにして下流に流通する。これにより、タンブル流Ｔの生成安定化が図られ、以ってエミッションを低減可能になる。なお、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｅは、部分的に面を形成する例として、実施例２に係る吸気ポート構造１００Ｂに対応させたものとなっているが、例えば実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａに対応させて、部分的に面が形成された吸気ポート構造を実現することも可能である。以上により、気流制御弁１Ｅ側方の間隙から流通しようとする吸気が主流Ｆ１に及ぼす悪影響を低減することで、旋回気流の生成安定化を図り、以ってエミッションを低減可能な吸気ポート構造１００Ｅを実現可能である。

図６は、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｆ及び吸気ポート構造１００Ｆａを模式的に示す図である。具体的には、図６（ａ）は、気流制御弁１Ｆ全閉時の吸気ポート構造１００Ｆを示す図であり、図６（ｂ）は、吸気ポート構造１００Ｆを図６（ａ）に示す矢視Ｚで模式的に示す図である。なお、図６（ｃ）では、仕切板１３の代わりに、仕切板１４を備えた吸気ポート構造１００Ｆａを示している。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｆは、吸気ポート１０Ｂが、この吸気ポート１０Ｂに対してさらに仕切板１３が配設された吸気ポート１０Ｆに変更されている点を除いて、実施例２に係る吸気ポート構造１００Ｂと同一のものになっている。なお、説明の便宜上気流制御弁１Ｆと称しているが、本実施例では、気流制御弁１Ｆは実施例２で示した気流制御弁１Ｂと同一のものとなっている。また、凹み部分１Ｆ及び面Ｆも同様に実施例２で示した凹み部分１Ｂ及び面Ｂと同一のものとなっている。したがって、気流制御弁１Ｆは、図６（ａ）に示すように、全開時には吸気ポート１０Ｆの壁面に格納される。本実施例では、気流制御弁１Ｆと、弁軸２と、吸気ポート１０Ｆとで吸気ポート構造１００Ｆを実現している。

仕切板１３は、吸気通路を上下に二分するようにして全開時の気流制御弁１Ｆの下流側端部よりも下流側に配設されている。また、仕切板１３は、吸気ポート１０Ｆの延伸方向に略平行に所定の長さ延伸するとともに、弁軸２の延伸方向には一方の壁面から他方の壁面まで延伸している。なお、仕切板１３の上流側の端部位置及び所定の長さは間隙流Ｆ２の流動態様によって決定される。この仕切板１３は間隙流Ｆ２が主流Ｆ１に到達しようとするのを防止するための構成である。したがって、図６（ｂ）に示す気流制御弁１Ｆ全閉時には、間隙流Ｆ２は面Ｆに沿って流通した後も、主流Ｆ１側への流通を仕切板１３によって阻止される。このため、主流Ｆ１が間隙流Ｆ２に乱されることがより確実に防止される。これにより、タンブル流Ｔの生成安定化及びエミッションの低減が可能になる。また、仕切板１３の代わりに、例えば図６（ｃ）に示すような仕切板１４を備えることも可能である。すなわち、図６（ｃ）に示すように、弁軸２延伸方向において、仕切板１４を部分的に配設することでも、間隙流Ｆ２の主流Ｆ１側への流通を抑制可能である。

なお、仕切板１３、１４は、間隙流Ｆ２の流動態様に応じて選択されればよく、また、これに限られず、仕切板１３、１４の代わりに間隙流Ｆ２の流動態様に応じて、適宜の長さ、厚さ、幅で、湾曲その他の形状を有する仕切板を、適宜の位置に、適宜の数量配設してもよい。また、本実施例を含めた各実施例において、面Ｂから面Ｆまで夫々は平面で形成されているが、これに限られず、主流Ｆ１に悪影響を及ぼすような段が形成されなければ、これら面Ｂから面Ｆまで夫々の代わりに、他の適宜の形状が形成されていてもよい。また、気流制御弁１Ｂから気流制御弁１Ｆまで夫々の形状は、全開時に吸気ポート１０Ｅの壁面に格納される形状になっていることが好ましいが、係る形状に限定されるものではない。以上により、気流制御弁１Ｆ側方の間隙から流通しようとする吸気が主流Ｆ１に及ぼす悪影響を低減することで、旋回気流の生成安定化を図り、以ってエミッションを低減可能な吸気ポート構造１００Ｆを実現可能である。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａ及び吸気ポート構造１００ＡＸの構成を模式的に示す図である。実施例２に係る吸気ポート構造１００Ｂを模式的に示す図である。実施例３に係る吸気ポート構造１００Ｃを模式的に示す図である。実施例４に係る吸気ポート構造１００Ｄを模式的に示す図である。実施例５に係る吸気ポート構造１００Ｅを模式的に示す図である。実施例６に係る吸気ポート構造１００Ｆ及び吸気ポート構造１００Ｆａを模式的に示す図である。一端部を弁軸２で軸支された気流制御弁１Ｘを備える一般的な吸気ポート構造１００Ｘを模式的に示す図である。

符号の説明

１気流制御弁
２弁軸
１０吸気ポート
１１凹み部分
２０排気ポート
５０内燃機関
１００吸気ポート構造

Claims

吸気ポートの壁面近傍に介装した弁軸と、該弁軸に一端部を軸支される気流制御弁とを有するとともに、該気流制御弁が全開のときに、該気流制御弁の下流側端部の直上が吸気ポートの壁面となる内燃機関の吸気ポート構造であって、
前記気流制御弁の下流側端部の少なくとも一部分に切り欠き部を有し、
前記吸気ポートの壁面に、前記気流制御弁が全開のときに該気流制御弁を格納する凹み部分を有し、
前記気流制御弁が前記凹み部分に格納された状態で、前記気流制御弁の前記切り欠き部が配置される前記壁面の一部分は、前記凹み部分の底面から前記気流制御弁の閉弁方向に向かって立設する面部であって、前記凹み部分の底面と前記凹み部分の下流側の壁面とを連続的に接続し、
更に、前記気流制御弁の前記切り欠き部の両側部分が配置される前記壁面の他の部分は、前記凹み部分の底面から下流に向かって前記吸気ポートの内側に段を形成することなく傾斜する傾斜面であって、前記凹み部分の底面と前記凹み部分の下流側の壁面とを連続的に接続することを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
前記傾斜面は、前記気流制御弁の弁軸の延伸方向において、前記吸気制御弁の側端部に対向する前記吸気ポートの壁面から所定の幅を有し、かつ、下流に向かって前記吸気ポートの内側に傾斜する面であって、前記凹み部分の少なくとも一部を含めて形成することで、前記段を形成しないことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気ポート構造。
前記傾斜面は、前記気流制御弁の弁軸の延伸方向において、前記吸気制御弁の側端部に対向する前記吸気ポートの壁面から所定の幅を有し、かつ、下流に向かって前記吸気ポートの内側に傾斜する面であって、前記凹み部分のうち前記面部から下流側の部分に形成することで、前記段を形成しないことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気ポート構造。
前記傾斜面は、前記気流制御弁の弁軸の延伸方向において、前記吸気制御弁の側端部に対向する前記吸気ポートの壁面から所定の幅を有し、かつ、下流に向かって前記吸気ポートの内側に傾斜する面であって、前記凹み部分の下流に形成することで、前記段を形成しないことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気ポート構造。
全開時の前記気流制御弁の下流側端部よりも下流側に、前記吸気ポートが形成する吸気通路を分割する仕切板が配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の内燃機関の吸気ポート構造。