JP4715722B2 - 内燃機関の吸気流動制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関において、吸気流動（スワール流及び／又はタンブル流）を制御する吸気流動制御弁に関する。

内燃機関の吸気流動制御弁として、特許文献１に記載されているように、吸気通路内の通路壁近傍に吸気流れ方向と直交する方向に配置される弁軸に、平板状の弁体の基端部を取付け、前記弁体の先端部側の回動位置により吸気流動を制御するものがある。
特開２００３−２０６７６１号公報

ところで、吸気流動制御弁は、全閉位置（閉方向に最も回動させた位置）とすることにより、吸気流動を最大にすることができるが、全閉位置において、弁体の先端部が吸気通路壁に当たるようにすると、弁体が破損したり、ねじ締結の場合にねじの緩みが発生する恐れがある。このため、全閉位置において、弁体の先端部と吸気通路壁との間に隙間を設けており、この隙間のため、吸気流動の強化に限界があった。

本発明は、このような実状に鑑みてなしたもので、吸気流動制御弁の全閉位置で、弁体の先端部と吸気通路壁との隙間をなくして、吸気流動をより強化できるようにすることを目的とする。

このため、本発明では、吸気流動制御弁が配置される吸気マニホールドに吸気通路壁を構成し、かつ前記弁軸と離間して挿入固定される別ピースと、吸気通路壁に挿入固定された別ピースに、前記弁体の全閉位置で、前記弁体の先端部と当接することにより、当接部をシールする弾性シール部材と、を設ける構成とする。

本発明によれば、弾性シール部材によりシール機能を発揮させることで、全閉位置で、弁体の先端部と吸気通路壁との間の隙間をなくして、吸気流動を大幅に強化できる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す断面図（図２のＢ−Ｂ矢視断面図）、図２は図１のＡ矢視図である。
吸気流動制御弁は、吸気マニホールド１の下流側端部（シリンダヘッドの吸気ポートとの接続部）に配置される。当該部位の吸気マニホールド１は、内部に略矩形断面の吸気通路２を形成し、図１で右側が吸気流れ方向上流側、左側が吸気流れ方向下流側である。

吸気通路２の矩形断面の底面側の通路壁には、吸気流動制御弁の開弁時の格納空間３を形成し、その格納空間３の吸気流れ方向上流側に、吸気流れ方向と直交する方向に、吸気流動制御弁の弁軸４を配置してある。尚、吸気流動制御弁（弁体）は、各気筒毎に設けられるが、弁軸４は共通であり、図示しないモータにより回動される。
吸気流動制御弁は、前記弁軸４（弁体５を取付ける所では半円状の断面）に、平板状の弁体５の基端部を締結手段としてのねじ６により取付けてなり、弁体５の先端部が弁軸４に対し吸気流れ方向下流側に延在する開状態からの、弁体５の先端部側の回動位置により吸気流動（スワール流及び／又はタンブル流）を制御する。尚、本実施形態は、スワール流及びタンブル流（斜めのスワール流）を生成すべく、全閉位置で、弁体５の先端部側に弁軸４の軸方向に偏った開口を形成するよう、先端部側の一部分に切欠き５ａを形成してある。

ここで、吸気通路壁に、弁体５の全閉位置で、弁体５の先端部と当接することにより、当接部をシールする弾性シール部材（ガスケット）９を設ける。弾性シール部材９としては、ゴム、シリコン等を使用する。
具体的には、吸気流動制御弁が配置される吸気マニホールド１の下流側端部に、吸気通路壁を構成するように、図３に示されるような別ピース７を挿入固定し、この別ピース７に、弁体５の先端側を逃げる切欠き８を形成し、この切欠き８に近接させて前記弾性シール部材９を取付けてある。別ピース７は、樹脂あるいはアルミ合金製の吸気マニホールド１に対し、樹脂あるいはアルミ合金などで作る。

このような構成とすることにより、弁体５の全閉位置で、弁体５の先端部が弾性シール部材９に当接し、当接部をシールして、隙間を０にすることができる。よって、空気の逃げがなくなり、ガス流動を大幅に強化することができる。
特にエミッション要求が大きい冷機始動時に、大きなガス流動を作り出すことで、エミッション低減（ＨＣ低減）、燃費向上（ＥＧＲ率アップ→ポンプロス低減）、コスト削減（排気温度上昇による触媒量の低減）などを図ることができる。

また、本実施形態の吸気流動制御弁は、全開時には、吸気通路壁に格納されるため、弁軸が吸気通路中心を横断するものに対し、通気抵抗を少なくすることができ、出力向上を図ることができる。
また、本実施形態の吸気流動制御弁は、中間開度をとることが可能であり、最適なＥＧＲ率を得ることができ、これによって燃費向上を図ることができる。

また、本実施形態のように、吸気流動制御弁が配置される吸気マニホールド１の下流側端部に、吸気通路壁を構成するように別ピース７を挿入固定し、この別ピース７に弾性シール部材９を保持させるようにすることで、簡単に実施できる。
次に弾性シール部材９の範囲について説明する。
上記実施形態では、図４（ａ）に示すような別ピース７及び弾性シール部材９として、弾性シール部材９を弁体５の先端部に対応させて、図４（ｂ）に示す弁体５のＳ１部分をシールしたが、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、弁体５の切欠き５ａを除く部分にのみ、弾性シール部材９を設けるようにしてもよい。

また、図６（ａ）に示すようなコ字状（馬蹄形）の別ピース７及び弾性シール部材９として、弾性シール部材９を弁体５の先端部と両側部とに対応させて、図６（ｂ）に示す弁体５のＳ１、Ｓ２、Ｓ３部分をシールするようにしてもよい。この場合も、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、弁体５の切欠き５ａを除く部分にのみ、弾性シール部材９を設けるようにしてもよい。

次に別ピース７への弾性シール部材９の取付けの態様について説明する。
別ピース７への弾性シール部材９の取付けは、別ピース７に予め形成した溝に挿入して接着したり、圧入してもよいし、図８に示すように、弾性シール部材９の側部に予め小突起９ａを形成しておくことで、圧入してもよい。尚、このような方法による場合、別ピース７を省略し、吸気マニホールド１の内壁に直接取付けることも可能である。

また、別ピース７への弾性シール部材９の取付けとして、図９に示すように、弾性シール部材９を断面Ｔ字状に形成し、別ピース７側の溝も同形状とすることで、弾性シール部材９の頭部を吸気マニホールド１と別ピース７との間に挟持でき、弾性シール部材９の脱落を防止できる。
更に、図１０に示すように、吸気マニホールド１側にも溝を設けることで、弾性シール部材９を確実に位置決めできると共に、別ピース７の位置固定に利用できる。

更に、図１１に示すように、図１０の構造とする場合に、弾性シール部材９の頭部に傾斜をつけることで、別ピース７の挿入が容易となる。
また、別ピース７への弾性シール部材９の取付けとして、図１２に示すように、ダウプリント（表面に凸を作り、強いシール力を持たせる技術）を用いてもよい。
また、図１３に示すように、別ピース全体を弾性シール部材１０として、弁体５の先端部に当接する突起１０ａを設けるようにしてもよい。

次に別ピース７の挿入固定の態様について説明する。
別ピース７の挿入固定方法としては、ねじ、カシメ（塑性変形）、溶着、圧入、突起によるセルフロック等が考えられる。
すなわち、吸気マニホールド１の下流側端部の開口端面に別ピース７を嵌合させて、挿入し、抜け止めのために、ねじで固定したり、挿入後にカシメ加工などにより塑性変形させて固定したり、スポット溶接により固定する。あるいは、挿入によりそのまま圧入固定する。

突起によるセルフロックとしては、図１４に示すように、別ピース７に突起１１とバネ１２とを装備させておき、別ピース７をスライドさせて、突起１１を吸気マニホールド１側の係止孔１３に突入させることで、セルフロックする。
また、図１５に示すように、吸気マニホールド１及び別ピース７にそれぞれ高さの違いを持たせ、対応するツメ１４を係止孔１５に突入させて固定する。これは図１３の例の場合に適している。

尚、以上の実施形態では、吸気流動制御弁が弁体５の先端部側に切欠き５ａを有している場合について説明したが、１気筒に２本の吸気ポートを有し、その一方を閉じることでスワール流を生成する場合は、閉止する吸気ポートに設ける吸気流動制御弁は、切欠きがなく、文字通り吸気通路を全閉にすればよいので、このような場合にも適用でき、また効果が大きいことは言うまでもない。

本発明の一実施形態を示す断面図（図２のＢ−Ｂ矢視断面図） 図１のＡ矢視図 別ピースの斜視図 弾性シール部材のシール範囲の例（１）を示す図 弾性シール部材のシール範囲の例（２）を示す図 弾性シール部材のシール範囲の例（３）を示す図 弾性シール部材のシール範囲の例（４）を示す図 弾性シール部材の取付例（１）を示す図 弾性シール部材の取付例（２）を示す図 弾性シール部材の取付例（３）を示す図 弾性シール部材の取付例（４）を示す図 弾性シール部材の取付例（５）を示す図 別ピースを弾性シール部材とした例を示す図 別ピースの固定例（１）を示す図 別ピースの固定例（２）を示す図

符号の説明

１ 吸気マニホールド
２ 吸気通路
３ 格納空間
４ 弁軸
５ 弁体（吸気流動制御弁）
５ａ 切欠き
６ ねじ
７ 別ピース
８ 切欠き
９ 弾性シール部材
１０ 弾性シール部材からなる別ピース

Claims (5)

1. 吸気通路内の通路壁近傍に吸気流れ方向と直交する方向に配置される弁軸に、平板状の弁体の基端部を取付けてなり、前記弁体の先端部側の回動位置により吸気流動を制御する内燃機関の吸気流動制御弁において、
   吸気流動制御弁が配置される吸気マニホールドに吸気通路壁を構成し、かつ前記弁軸と離間して挿入固定される別ピースと、
   吸気通路壁に挿入固定された別ピースに、前記弁体の全閉位置で、前記弁体の先端部と当接することにより、当接部をシールする弾性シール部材を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気流動制御弁。
2. 前記別ピースは、吸気マニホールドの下流側端部に挿入固定され、かつ吸気マニホールドの下流側の端面とその下流側の端面が同一面となるように挿入固定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気流動制御弁。
3. 前記弾性シール部材は、断面Ｔ字状で、前記別ピースに設けた孔部に挿入されることで、頭部が前記別ピースと前記吸気マニホールドとの間に挟持されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気流動制御弁。
4. 前記吸気マニホールドは、前記別ピースを挿入固定する部分の前記孔部と対向する位置に、前記弾性シール部材の頭部を支持するための溝を備え、
   前記弾性シール部材の頭部は前記別ピースの孔部に挿入した状態で一部が前記吸気マニホールド側に突出し、前記別ピースの孔部と前記吸気マニホールドの溝との間に挟持される請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の吸気流動制御弁。
5. 前記弾性シール部材の頭部は、前記別ピースの孔部からの突出量が前記吸気マニホールドの上流側から下流側に向けて徐々に大きくなるよう傾いている請求項４に記載の内燃機関の吸気流動制御弁。

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