JP6543123B2 - エンジンの吸気構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気通路を仕切る隔壁プレートを備えるエンジンの吸気構造に関する。

従来、特許文献１〜３に記載されたエンジンのように、シリンダ内に流入する吸気にタンブル（縦渦）流を発生させるため、吸気通路を２つの流路（第１通路、第２通路）に仕切る隔壁プレートを設ける技術が開発されている。吸気流量が少ないとき、隔壁プレートで仕切られた第２通路をＴＧＶ（Tumble Generation Valve）で閉じることで、第１通路から燃焼室内に流入する吸気の流速を高め、燃焼室内においてタンブル流を形成する。

特開２００２−７０５６６号公報 特開２００７−３２７４８７号公報 特開２００８−２５３４６号公報

ところで、吸気通路は、インテークマニホールドおよびシリンダヘッドの内部に形成されている。吸気通路のうち、下流側のシリンダヘッド内にはＴＧＶを配設し難いことから、上流側のインテークマニホールド内にＴＧＶを配設する。このとき、ＴＧＶと隔壁プレートが離隔していると、ＴＧＶを閉じても、離隔した隙間から第２通路に吸気が流入してしまうことから、隔壁プレートをインテークマニホールド内まで延在させ、ＴＧＶと隔壁プレートの間隙を縮小する構成が考えられる。

このとき、第１通路は、特に、ＴＧＶが第２通路を閉じたとき、流路が狭まって吸気の流速が速くなる。このとき、吸気の流れに乱れが生じると、タンブル流が生成され難くなってしまう。

そこで、本発明は、吸気の流れを乱し難いエンジンの吸気構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、インテークマニホールドおよびシリンダヘッドの内部に形成された吸気通路のうち、シリンダヘッド側の内部に固定された隔壁プレートによって、吸気通路が第１通路と第２通路に仕切られ、第２通路が、隔壁プレートより吸気の流れ方向の上流側に設けられた開閉バルブによって開閉される、本発明のエンジンの吸気構造は、隔壁プレートは、吸気の流れ方向の上流側に設けられ、シリンダヘッドからインテークマニホールド内部まで突出し、幅方向の両端に切り欠きが形成された突出部を備え、突出部のうち第１通路に面する並行面は、インテークマニホールドのうち突出部に対向する対向面に沿って延在し、開閉バルブのうち、第２通路側の開口を最小とした閉状態で第１通路側に位置する端部の幅方向の両端には、閉状態で端部に対向するインテークマニホールドの内壁面との距離が最小となる最小部が形成されていることを特徴とする。

開閉バルブのうち、第２通路側の開口を最小とした閉状態で第１通路側に位置する端部と、端部に対向するインテークマニホールドの内壁面との最大間隔は、対向面と並行面との離隔距離よりも小さくてもよい。

本発明によれば、吸気の流れを乱し難くすることができる。

エンジンの吸気構造を説明するための説明図である。 隔壁プレートおよびＴＧＶを説明するための説明図である。 隔壁プレートの突出部を説明するための説明図である。

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。

図１は、エンジンの吸気構造１を説明するための説明図である。図１（ａ）には、インマニ側吸気通路２およびヘッド側吸気通路３に配された隔壁プレート４の正面図を示し、図１（ｂ）には、図１（ａ）のＩ（ｂ）矢視を示す。ただし、理解を容易とするため、図１（ｂ）において、隔壁プレート４およびＴＧＶ５（Tumble Generation Valve、開閉バルブ）については、図１（ａ）におけるＩ（ｂ）−Ｉ（ｂ）線断面を示す。

エンジンの吸気構造１は、インマニ側吸気通路２、ヘッド側吸気通路３、隔壁プレート４、ＴＧＶ５を有している。インマニ側吸気通路２は、インテークマニホールドの一部であり、ヘッド側吸気通路３はエンジンのシリンダヘッドに形成された通路である。図１に示すように、ヘッド側吸気通路３は、インマニ側吸気通路２に接続され、インマニ側吸気通路２とヘッド側吸気通路３が連通している。インマニ側吸気通路２およびヘッド側吸気通路３によって吸気通路６が構成される。

ヘッド側吸気通路３は、燃焼室８に形成された２つの吸気口３ａ、３ｂに連通している。そして、それぞれの吸気口３ａ、３ｂが、図１（ｂ）に示す吸気バルブ７によって開閉される。インマニ側吸気通路２からヘッド側吸気通路３に流入した吸気は、吸気バルブ７が開弁したとき、吸気口３ａ、３ｂそれぞれから燃焼室８内に導かれる。

隔壁プレート４は、板状の本体部４ａを有する。本体部４ａのうち、本体部４ａの幅方向（図１（ａ）中、上下方向）の両側部にはガイド壁部４ｂが設けられている。ガイド壁部４ｂは、ヘッド側吸気通路３の内壁に形成された窪みに沿って形成され、ガイド壁部４ｂがヘッド側吸気通路３に挿入されたとき、ガイド壁部４ｂが窪みに嵌め込まれることで、隔壁プレート４がシリンダヘッド内のヘッド側吸気通路３内に固定される。

また、隔壁プレート４には、突出部４ｃが設けられている。突出部４ｃは、隔壁プレート４の本体部４ａのうち、吸気の流れ方向の上流側に設けられ、ヘッド側吸気通路３（シリンダヘッド）からインマニ側吸気通路２（インテークマニホールド）内部まで突出する。すなわち、隔壁プレート４は、インマニ側吸気通路２からヘッド側吸気通路３まで延在している。そして、隔壁プレート４は、図１（ｂ）に示すように、吸気通路６（インマニ側吸気通路２の一部とヘッド側吸気通路３の一部）を、第１通路６ａと第２通路６ｂとに仕切る。

図１（ｂ）に示すように、隔壁プレート４は、吸気通路６のうち、隔壁プレート４が配された部位において、図１（ｂ）中、下側に偏って配されており、隔壁プレート４によって区切られた下側の第１通路６ａは、上側の第２通路６ｂよりも流路が狭くなっている。

また、ＴＧＶ５は、インマニ側吸気通路２に配設され、第２通路６ｂを開閉する。このＴＧＶ５の開閉について、図１（ｃ）、（ｄ）を参照して説明する。図１（ｃ）は、図１（ｂ）中、一点鎖線部分の抽出図であり、ＴＧＶ５が閉状態となっている状態を示し、図１（ｄ）は、ＴＧＶ５が開状態となっている状態の図１（ｃ）と同じ部分の抽出図を示す。

ＴＧＶ５は、弁体５ａを有している。弁体５ａは、図１（ｃ）、図１（ｄ）に示すように、大凡平板形状となっており、弁体５ａにシャフト５ｂが締結部材５ｃで固定されている。シャフト５ｂは、両端がインマニ側吸気通路２の内壁に設けられた支持孔に軸支されており、不図示のモータによって回転する。弁体５ａは、シャフト５ｂとともに一体に回転し、第２通路６ｂが開閉される。

図１（ｃ）に示す閉状態では、ＴＧＶ５の開度が最小となり、ＴＧＶ５によって第２通路６ｂがほとんど閉じられる。一方、ＴＧＶ５のうち、図１（ｃ）中、下側の端部は、インマニ側吸気通路２の内壁面２ａとの間に間隙を有するとともに、後述する窪み部５ｄ（図２参照）が形成されており、この間隙および窪み部５ｄを通って、吸気が第１通路６ａを通過して燃焼室８に向かう。

一方、図１（ｄ）に示す状態では、ＴＧＶ５の開度が最大となっており、第１通路６ａおよび第２通路６ｂの双方が開いている。そのため、吸気通路６の上流からＴＧＶ５まで流れた吸気は、第１通路６ａおよび第２通路６ｂの双方を通過して燃焼室８に向かう。

このように、ＴＧＶ５が可動することで、第２通路６ｂが開閉される（開度が大きく変化する）。一方で、第１通路６ａの開度は、第２通路６ｂほど変化しない（開閉されない）。

エンジン負荷が小さく吸気流量が少量のとき、図１（ｃ）に示すように、ＴＧＶ５の開度を絞り、吸気のほとんどを、第２通路６ｂよりも流路幅の狭い第１通路６ａ側に通過させる。こうして、エンジンの吸気構造１では、流速を高めた吸気を燃焼室８に流入させることで、燃焼室８内で縦渦流（タンブル流）を形成して燃料の急速燃焼を実現し、燃費改善や燃焼安定性の向上を可能とする。

図２は、隔壁プレート４およびＴＧＶ５を説明するための説明図である。図２（ａ）には、エンジンの吸気構造１を、図１（ａ）のＩＩ（ａ）−ＩＩ（ａ）線で切断したときの斜視図を示し、図２（ｂ）には、ＴＧＶ５について、図２（ａ）のＩＩ（ｂ）矢視を示し、図２（ｃ）には、隔壁プレート４について、図２（ａ）のＩＩ（ｃ）矢視を示す。なお、図２（ａ）では、ＴＧＶ５のシャフト５ｂおよび締結部材５ｃの図示を省略している。

図２（ｂ）の左方向は、図２（ａ）中の下方向と同じ方向となっている。すなわち、ＴＧＶ５のうち、図２（ｂ）中、下側の端部５ｅは、ＴＧＶ５を閉じたとき、インテークマニホールド９のうち、内部のインマニ側吸気通路２を形成する、図２（ａ）中、下側の内壁面２ａに対向する。

このＴＧＶ５の端部５ｅに、上述した窪み部５ｄが形成されている。そして、窪み部５ｄを挟んで、ＴＧＶ５の幅方向（図２（ｂ）中、左右方向）の端部５ｅの両端には、最小部５ｆが形成されている。最小部５ｆは、窪み部５ｄに対して突出しており、ＴＧＶ５が閉状態で、内壁面２ａとの距離が最小となる部位である。

また、図２（ｃ）に示すように、隔壁プレート４の突出部４ｃは、幅方向（図２（ｃ）中、上下方向）の両端に切り欠き４ｄが形成されている。切り欠き４ｄを設けることで、シリンダヘッド１０のヘッド側吸気通路３内に隔壁プレート４を嵌め込んだ後、インテークマニホールド９を、シリンダヘッド１０に装着するとき、インマニ側吸気通路２内に突出部４ｃを容易に挿入することが可能となる。つまり、突出部４ｃに切り欠き４ｄを設けることで、シリンダヘッド１０にインテークマニホールド９を装着する際に、突出部４ｃとインテークマニホールド９との干渉を防ぐことができる。

しかしながら、上記の理由により、隔壁プレート４に切り欠き４ｄを形成すると、ＴＧＶ５が閉状態のとき、ＴＧＶ５の端部５ｅと内壁面２ａとの間隙を通過した吸気の一部が、切り欠き４ｄを通じて、第２通路６ｂ側に漏れ出てしまうおそれがある。

ここでは、ＴＧＶ５の端部５ｅに、最小部５ｆを設けていることから、最小部５ｆによって、ＴＧＶ５の幅方向の両端側を流れる吸気が、幅方向中心側に寄せられる。そのため、吸気が切り欠き４ｄよりも幅方向中心側を流れ易くなり、第２通路６ｂ側への吸気の漏出を抑制し、第１通路６ａへ吸気を導き易くなる。

図３は、隔壁プレート４の突出部４ｃを説明するための説明図であり、図１（ｃ）と同様の抽出図を示す。図３に示すように、隔壁プレート４の突出部４ｃのうち、第１通路６ａに面する並行面４ｅは、インテークマニホールド９内のインマニ側吸気通路２の内壁面２ａのうち、突出部４ｃに対向する対向面２ｂに沿って延在している。ここでは、突出部４ｃが対向面２ｂと大凡平行となるように配設されている。

第１通路６ａは、特に、ＴＧＶ５が第２通路６ｂを閉じたとき、流路が狭まって吸気の流速が速くなる。このとき、吸気の流れに乱れが生じると、燃焼室８内でタンブル流が生成され難くなってしまう。そこで、隔壁プレート４の並行面４ｅを対向面２ｂに沿って延在させることで、第１通路６ａにおける流路断面積を大凡一定に保ち、吸気の流れの乱れを最小限に抑えて、吸気を効率的に燃焼室８に導くことができる。その結果、燃焼室８におけるタンブル流を形成し易くすることが可能となる。

ところで、ＴＧＶ５のシャフト５ｂは、弁体５ａのうち、図３中、上端や下端ではなく、上端と下端の間に固定されている。そのため、シャフト５ｂを弁体５ａの上端や下端に固定する場合に比べ、弁体５ａを回転させるトルクを抑制することができる。その結果、弁体５ａと隔壁プレート４は、干渉を避けるために、ＴＧＶ５を閉状態としたとき、図２中、左右方向に離隔した配置にせざるを得ない。

弁体５ａと隔壁プレート４が離隔していると、その隙間から吸気が第２通路６ｂ側に漏れ出てしまうおそれがある。そこで、図３に示すように、第２通路６ｂ側の開口を最小とした閉状態において、窪み部５ｄと内壁面２ａとの間隔（すなわち、端部５ｅと内壁面２ａとの最大間隔ｈ）を、対向面２ｂと並行面４ｅとの離隔距離Ｈよりも僅かに小さくしている。

そのため、吸気は、ＴＧＶ５によって離隔距離Ｈより小さい最大間隔ｈまで絞られた後、第１通路６ａに向かうため、吸気の流れが第２通路６ｂ側に拡がっても、隔壁プレート４よりも、図３中、上側に拡がる前に、第１通路６ａに導き易くなる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

上述した実施形態では、ＴＧＶ５の端部５ｅと内壁面２ａとの最大間隔ｈが、対向面２ｂと並行面４ｅとの離隔距離Ｈよりも小さい場合について説明したが、最大間隔ｈが離隔距離Ｈ以上の長さであってもよい。

また、上述した実施形態では、突出部４ｃに切り欠き４ｄが形成されている場合について説明したが、切り欠き４ｄは必須の構成ではない。

また、上述した実施形態では、ＴＧＶ５の端部５ｅに最小部５ｆが形成されている場合について説明したが、最小部５ｆは必須の構成ではない。

本発明は、エンジンの吸気通路を仕切る隔壁プレートを備えるエンジンの吸気構造に利用できる。

１ エンジンの吸気構造
２ インマニ側吸気通路（吸気通路）
２ａ 内壁面
２ｂ 対向面
３ ヘッド側吸気通路（吸気通路）
４ 隔壁プレート
４ｃ 突出部
４ｄ 切り欠き
４ｅ 並行面
５ ＴＧＶ（開閉バルブ）
５ｅ 端部
５ｆ 最小部
６ 吸気通路
６ａ 第１通路
６ｂ 第２通路
９ インテークマニホールド
１０ シリンダヘッド

Claims (2)

1. インテークマニホールドおよびシリンダヘッドの内部に形成された吸気通路のうち、該シリンダヘッド側の内部に固定された隔壁プレートによって、該吸気通路が第１通路と第２通路に仕切られ、該第２通路が、該隔壁プレートより吸気の流れ方向の上流側に設けられた開閉バルブによって開閉されるエンジンの吸気構造であって、
   前記隔壁プレートは、
   吸気の流れ方向の上流側に設けられ、前記シリンダヘッドから前記インテークマニホールド内部まで突出し、幅方向の両端に切り欠きが形成された突出部を備え、
   前記突出部のうち前記第１通路に面する並行面は、前記インテークマニホールドのうち該突出部に対向する対向面に沿って延在し、
   前記開閉バルブのうち、前記第２通路側の開口を最小とした閉状態で前記第１通路側に位置する端部の前記幅方向の両端には、該閉状態で該端部に対向する前記インテークマニホールドの内壁面との距離が最小となる最小部が形成されていることを特徴とするエンジンの吸気構造。
2. 前記開閉バルブのうち、前記第２通路側の開口を最小とした閉状態で前記第１通路側に位置する端部と、該端部に対向する前記インテークマニホールドの内壁面との最大間隔は、前記対向面と前記並行面との離隔距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気構造。

Images