JP4710662B2

JP4710662B2 - 吸気装置

Info

Publication number: JP4710662B2
Application number: JP2006066512A
Authority: JP
Inventors: 功大津
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2026-03-10
Also published as: JP2007239703A

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路内のガス流動を制御する吸気制御弁を有する吸気装置及び吸気装置の吸気方法に関する。

従来、特許文献１に記載のように、吸気ポートの通路内を隔壁により２つの通路に区画形成し、一方の通路を開閉する吸気制御弁を設け、この吸気制御弁を閉弁動作させることにより、タンブルやスワール等の旋回流を生成する内燃機関の吸気装置が知られている。
かかる吸気装置において、前記特許文献１に記載のように、前記吸気制御弁の取付け構造として、吸気制御弁を開弁したときに、吸気通路底壁側に形成した格納部に格納するようにしたものがある。
実開平７−２５２６４号公報

しかしながら、吸気制御弁を格納部に格納する構造にあっては、吸気制御弁の閉弁時は吸気流速が速いために、シリンダへ噴射した燃料の未燃成分がシリンダ側から吸気通路側に吹き返され、格納部に前記未燃燃料成分が溜まり易い。そして、排気還流ガス（ＥＧＲガス）の流通等により格納部が高温になると、溜まった未燃燃料に多く含まれるＨＣ成分が酸化されてタール状のデポジットになり易い。このため、格納部にデポジットが堆積し易く、吸気制御弁が固着する虞れがある。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、デポジットの堆積を防止して吸気制御弁の固着を防止することを目的とする。

このため、本発明の吸気装置は、閉弁動作に伴って吸気通路断面を制限してガス流動を高める吸気制御弁を有する吸気装置であって、
前記吸気制御弁は、吸気通路底壁近傍に吸気流れ方向と直交する方向に軸支された弁軸と、該弁軸の回動により閉弁位置と開弁位置との間で回動する弁体と、を有する回動弁であり、
前記吸気通路の底壁には、前記吸気制御弁の全開時に当該吸気制御弁を格納する凹部からなる格納部が形成されており、
前記弁軸は、弁体の固定部分が半円形に面取りされて平面状をなし、半円形に残る部分が前記格納部へ向かっており、
この弁軸の半円形の周面に開口するように該弁軸と弁体とを貫通する貫通孔を備え、
前記吸気制御弁の開弁位置では前記貫通孔の開口部が前記格納部底壁と対面して実質的に閉塞され、前記吸気制御弁の閉弁位置では前記貫通孔の開口部が前記格納部へ向かって開放されることを特徴とする。

本発明によれば、吸気制御弁の閉弁時には、弁下流側が負圧となり前記貫通孔を介して吸気の一部が吸気制御弁の下流側に強く流れるので、堆積しているデポジットを吹き飛ばす効果が大きい。また、吹き返し燃料を下流側に押し返すので、デポジットの堆積要因であるシリンダ側からの吹き返し燃料を低減でき、デポジットの堆積を防止できる。従って、格納部にデポジットが堆積し難く、デポジットの堆積に起因する吸気制御弁の固着を防止でき、吸気制御弁によるガス流動制御の信頼性を向上できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る吸気装置の構成を示す図である。
図１において、シリンダヘッド１には、燃焼室２に接続する吸気ポート３が形成されている。吸気ポート３は、吸気バルブ４の開閉動作により燃焼室２と連通及び遮断される。前記吸気ポート３には、吸入空気を整流する横板状部材５，５と縦板状部材６，６が設けられている。７は燃料噴射弁である。

吸気マニホールド８は、吸気ポート３と接続して吸気通路を構成している。吸気マニホールド８の吸気ポート３接続側端部近傍には、燃焼室２に供給するガス流動を制御する吸気制御弁９が配置されている。吸気制御弁９は、図２に示すように吸気マニホールド８底壁にバスタブ形状の凹部で形成した格納部１０の側壁１０ａに吸気流れ方向と直交する方向に軸支された弁軸１１と、この弁軸１１に基端側が例えばネジ１２によって固定され、弁軸１１の回動により格納部１０から起立して吸気マニホールド８の上壁に当接する図１に実線で示す閉弁位置と格納部１０に倒伏格納される図１に２点鎖線で示す開弁位置との間を回動する弁体１３とを備える回動弁である。弁軸１１は、弁体１３の固定部分が半円形状に面取りされて平面状になっている。また、図２に示すように、弁体１３の先端側には、前記閉弁位置において旋回流を発生させるための切欠部１３ａが形成されている。ここで、前記格納部１０が、吸気制御弁９の全開時に吸気制御弁９と吸気通路内壁との間に形成される閉塞部に相当する。

本発明の吸気装置は、吸気通路とは別に吸気制御弁９より上流側の吸気通路と下流側の吸気通路とを閉塞部である格納部１０を経由して連通可能なバイパス路を設け、吸気制御弁９の少なくとも閉弁時に、バイパス路が開通して吸気の一部が流れるよう構成するものである。このため本実施形態では、前記バイパス路として、吸気制御弁９の弁軸１１の略中央部分に弁体１３の表側から裏側に向けて弁体１３及び弁軸１１を貫通する貫通孔１４を形成してある。この貫通孔１４は、吸気制御弁９の前記閉弁位置で下側開口部が格納部１０内で開放され、吸気制御弁９の前記開弁位置では下側開口部が格納部１０の底壁と対面して実質的に閉塞される。

次に、第１実施形態の動作について図３を参照して説明する。
内燃機関の低回転低負荷時には、吸気制御弁９を図３（Ａ）に示すように全閉とする。この場合、吸気マニホールド８を流れる吸入空気は吸気制御弁９の切欠部１３ａから吸気ポート３を介して燃焼室２に供給されて旋回流を形成する。この際、吸気制御弁９の回動動作により貫通孔１４の下流側開口部が開放され、また、吸気制御弁９の下流側は負圧となり、吸気制御弁９の上流側に比べて低圧となる。このため、吸気制御弁９より上流側の空気流の一部が図の矢印のように貫通孔１４を通り格納部１０を経由して吸気制御弁９の下流側に勢い良く流れる。この空気流により格納部１０内に堆積しているデポジットを吹き飛ばすことができる。同時に、前記旋回流により燃焼室２側から吸気制御弁９側に吹き返す未燃燃料を燃焼室２側に吹き返すことができる。

従って、吸気制御弁９の固着要因であるデポジットが格納部１０内に堆積することを防止でき、吸気制御弁９の固着を効果的に防止できる。
内燃機関の高回転高負荷時には、吸気制御弁９を図３（Ｂ）に示すように全開とする。この場合、貫通孔１４の下流側開口部は格納部１０の底壁と近接して対面し実質的に閉塞される。このため、吸気制御弁９より上流側の空気流は図の矢印のように貫通孔１４上を通過して燃焼室２側に流れる。しかも、吸気制御弁９の弁軸部分にバイパス路として貫通孔１４を形成したので、吸気制御弁９の全開時には吸気通路内方側に突出するものがなく、通気抵抗が増加することがない。従って、高回転高負荷時における機関出力を低下させることがない。

上記第１実施形態は、弁体１３に対して垂直に貫通孔１４を貫通形成する構成としたが、図４に示すように吸気制御弁９の閉弁時に貫通孔１４の軸線が空気流の流線に沿うよう弁体１３に対して斜めに角度を付けて形成するとよい。これにより、空気流が貫通孔１４側に流れ易くなり、格納部１０内のデポジット吹き飛ばし効果及び未燃燃料の吹き返し防止効果を高めることができ、より一層吸気制御弁９の固着防止効果を高めることができる。尚、貫通孔１４の傾斜角度は任意である。

図５〜図８に、弁軸部分に貫通孔１４を形成する場合の別の構成例を示す。
図５に示す構成例は、弁軸１１の中央部分に、楕円形状の貫通孔１４を形成したものである。
かかる構成によれば、第１実施形態に比べて貫通孔１４の断面積を大きく空気流量を増大できるので、デポジットの堆積量が多くなり易い場合に有効である。

図６に示す構成例は、弁軸１１の両端部分に、貫通孔１４を形成したものである。
燃焼室２からの吹き返しガスが格納部１０の弁軸支持部に侵入してデポジットが堆積すると弁軸１１が固着してしまうが、かかる構成によれば格納部１０の弁軸支持部に吹き返しガスが侵入するのを抑制でき、前記弁軸支持部におけるデポジットの堆積防止に有効である。

図７の構成例は、弁軸１１の両端部分に加えて中央部分にも貫通孔１４を形成したものである。
かかる構成によれば、図６の構成より貫通孔１４を介して流れる空気量が多くなるので、格納部１０の弁軸支持部に吹き返しガスが侵入する抑制でき、しかも、デポジットの堆積量が多くなり易い場合に有効である。

図８の構成例は、弁軸１１の中央部分に第１実施形態より小径の貫通孔１４を形成したものである。この２つの貫通孔１４の合計通路断面積は、第１実施形態と貫通孔１４と略同じとする。
かかる構成によれば、第１実施形態の場合と貫通孔１４を通流する空気流量は同等であるが、小径の貫通孔１４とすることで、貫通孔１４の形成による弁軸１１の強度低下を抑えることができる。

尚、上述した各例において、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ネジ１２による弁軸締結部分以外の弁体１３の端部を切欠いてもよい。

本発明に係る吸気装置の第１実施形態を示す構成図同上実施形態の吸気制御弁の上面図同上実施形態の動作説明図貫通孔の斜めに形成した別の構成例を示す図貫通孔を楕円形状とした例を示す図貫通孔を弁軸両端部に形成した例を示す図貫通孔を両端部と中央部に形成した例を示す図小径の貫通孔を形成した例を示す図弁体における弁軸締結部以外の弁軸側端部を切欠いた例を示す図

２燃焼室
３吸気ポート
８吸気マニホールド
９吸気制御弁
１０格納部
１０Ａ張出し部（格納部側）
１１弁軸
１３弁体
１３Ａ張出し部（吸気制御弁側）
１４貫通孔

Claims

閉弁動作に伴って吸気通路断面を制限してガス流動を高める吸気制御弁を有する吸気装置であって、
前記吸気制御弁は、吸気通路底壁近傍に吸気流れ方向と直交する方向に軸支された弁軸と、該弁軸の回動により閉弁位置と開弁位置との間で回動する弁体と、を有する回動弁であり、
前記吸気通路の底壁には、前記吸気制御弁の全開時に当該吸気制御弁を格納する凹部からなる格納部が形成されており、
前記弁軸は、弁体の固定部分が半円形に面取りされて平面状をなし、半円形に残る部分が前記格納部へ向かっており、
この弁軸の半円形の周面に開口するように該弁軸と弁体とを貫通する貫通孔を備え、
前記吸気制御弁の開弁位置では前記貫通孔の開口部が前記格納部底壁と対面して実質的に閉塞され、前記吸気制御弁の閉弁位置では前記貫通孔の開口部が前記格納部へ向かって開放されることを特徴とする吸気装置。