JP6879689B2 - エンジン - Google Patents

Description

本発明は、吸気ポートを仕切る隔壁部が設けられたエンジンに関する。

従来、燃焼室内でタンブル（縦渦）流を発生させるため、吸気ポートを２つの流路（第１流路、第２流路）に仕切る隔壁部が設けられたエンジンが開発されている。隔壁部は、吸気ポートの内壁面に吸気の流れ方向に沿って形成されたガイド溝に上流側から差し込まれることで吸気ポート内で保持される（例えば、特許文献１）。

このエンジンでは、負荷が低く吸気流量が少ないとき、隔壁部で仕切られた例えば第１流路の開度をＴＧＶ（Tumble Generation Valve）によって絞ることで、第２流路から燃焼室内に流入する吸気の流速を高め、燃焼室内において強いタンブル流を生成することができる。

特許第３６９４９６３号公報

しかしながら、吸気ポートの上流側の開口には、インテークマニホールド等の連結部材が連結されるため、隔壁部におけるガイド溝に挿入される部分がガイド溝よりも長いと、吸気ポートと連結部材とに隙間が形成されてしまう。そのため、隔壁部が挿入されるガイド溝は、流れ方向の長さが、隔壁部におけるガイド溝に挿入される部分の流れ方向の長さよりも長く形成されている。

このように構成されるエンジンでは、吸気の脈動やエンジンの振動により、隔壁部が吸気ポート内で流れ方向上流側に移動し、隔壁部が連結部材と衝突して摩耗してしまうといった問題があった。

そこで本発明は、このような課題に鑑み、隔壁部と連結部材との衝突を抑制することが可能なエンジン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、本発明のエンジンは、シリンダヘッドに設けられた吸気ポートを区分けする隔壁部と、隔壁部に一体的に設けられ、隔壁部の延在方向に対して交差する向きに隔壁部を周状に取り囲むガスケット部と、隔壁部における吸気の流れ方向に直交する幅方向の両端から外方にそれぞれ延在するとともに、隔壁部の延在方向に対して交差する向きに羽根面が形成された２つの羽根部と、を備え、ガスケット部は、吸気ポートが開口するシリンダヘッドの上流端部と、シリンダヘッドの上流端部に連結される連結部材との間に挟持され、２つの羽根部の外周縁部に掛け渡されるように２つの羽根部に一体的に設けられ、ガスケット部の異なる複数の箇所どうしを連結し、羽根面に沿って羽根面上に設けられるリブを備えることを特徴とする。

本発明によれば、隔壁部と連結部材との衝突が抑制される。

エンジンの構成を説明する図である。 隔壁部およびガスケット部の構成を説明する図である。 隔壁部の吸気ポート内への配設手順の概要を示す図である。 インテークマニホールドの下流端部の形状を示す図である。 インテークマニホールドの下流端部への隔壁部の固定状態を説明する図である。 隔壁部の保持構造を説明する図である。

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１の構成を説明する図である。図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２と一体形成されたクランクケース３と、シリンダブロック２の上部に固定されたシリンダヘッド４とが設けられている。

シリンダブロック２には、シリンダボア５が形成されており、シリンダボア５には、ピストン６が摺動自在にコンロッド１０に支持される。そして、エンジン１では、シリンダヘッド４と、シリンダボア５と、ピストン６の冠面とによって囲まれた空間が燃焼室７として形成される。

また、エンジン１では、クランクケース３によって形成されたクランク室８内に、クランクシャフト９が回転自在に支持される。コンロッド１０は、クランクシャフト９に回転自在に支持される。これにより、ピストン６は、コンロッド１０を介してクランクシャフト９に連結される。

シリンダヘッド４には、吸気ポート１１および排気ポート１２が燃焼室７に連通するように形成される。吸気ポート１１は、インテークマニホールド１８に臨む吸気の上流側に１つの開口が形成されるとともに、燃焼室７に臨む下流側に２つの開口が形成されており、上流から下流に向かう途中で流路が２つに分岐される。

排気ポート１２は、燃焼室７に臨む排気の上流側に２つの開口が形成されるとともに、エキゾーストマニホールド２０に臨む下流側に１つの開口が形成されており、上流から下流に向かう途中で流路が１つに統合される。

吸気ポート１１と燃焼室７との間には、吸気バルブ１３の傘部が位置し、排気ポート１２と燃焼室７との間には、排気バルブ１４の傘部が位置している。シリンダヘッド４およびヘッドカバー（不図示）に囲まれたカム室内には、カム１５ａが固定された吸気カムシャフト１５、および、カム１６ａが固定された排気カムシャフト１６が設けられている。吸気カムシャフト１５および排気カムシャフト１６は、タイミングチェーンを介してクランクシャフト９に連結されており、クランクシャフト９の回転に伴って回転する。

カム１５ａは、吸気バルブ１３の軸端が当接されており、吸気カムシャフト１５によって回転されることで吸気バルブ１３を軸方向に移動させる。これにより、吸気バルブ１３は、吸気ポート１１と燃焼室７との間を開閉する。カム１６ａは、排気バルブ１４の軸端が当接されており、排気カムシャフト１６によって回転されることで排気バルブ１４を軸方向に移動させる。これにより、排気バルブ１４は、排気ポート１２と燃焼室７との間を開閉する。

シリンダヘッド４には、先端が燃焼室７内に位置するように不図示の点火プラグが設けられており、吸気ポート１１を介して燃焼室７に流入した空気と燃料との混合気が、所定のタイミングで点火プラグに点火されて燃焼される。かかる燃焼により、ピストン６がシリンダボア５内で往復運動を行い、その往復運動が、コンロッド１０を通じてクランクシャフト９の回転運動に変換される。

エンジン１では、シリンダヘッド４の外壁面のうち、吸気ポート１１に臨む上流端部Ｔにインテークマニホールド１８（連結部材）が連結される。インテークマニホールド１８の内部には、吸気が導かれる吸気流路１９が形成されており、吸気流路１９と吸気ポート１１とが連通される。つまり、インテークマニホールド１８は、吸気ポート１１に吸気流路１９が連通されるようにシリンダヘッド４に連結される。

また、エンジン１では、シリンダヘッド４の外壁面のうち、排気ポート１２に臨む下流端部にエキゾーストマニホールド２０が連結される。エキゾーストマニホールド２０の内部には、排気が導かれる排気流路２１が形成されており、排気ポート１２と排気流路２１とが連通される。つまり、エキゾーストマニホールド２０は、排気ポート１２に排気流路２１が連通されるようにシリンダヘッド４に連結される。

吸気ポート１１の内部には、隔壁部２２が配設される。隔壁部２２には、ガスケット部２３が一体的に設けられている。ガスケット部２３は、隔壁部２２の延在方向（吸気の流れ方向）に対して交差する向きに、隔壁部２２を周状に取り囲むように設けられている。

ガスケット部２３は、吸気ポート１１が開口するシリンダヘッド４の上流端部Ｔと、シリンダヘッド４の上流端部Ｔに連結されるインテークマニホールド１８の下流端部Ｓとの間に挟持されることにより、これら両部の間のシール性を確保しつつ、隔壁部２２を吸気ポート１１内で保持する。なお、隔壁部２２およびガスケット部２３の詳細な構成については後述する。

隔壁部２２は、吸気流路１９から吸気ポート１１にかけて、吸気の流れ方向に沿って延在することで、吸気流路１９および吸気ポート１１のそれぞれ一部を、図１における上下方向に区分けして、第１流路２４と第２流路２５を形成する。すなわち、吸気流路１９および吸気ポート１１のそれぞれ一部は、隔壁部２２によって第１流路２４と第２流路２５とに仕切られる。

ＴＧＶ（Tumble Generation Valve：バルブ）２６は、吸気流路１９のうち、隔壁部２２より上流側に配設され、第１流路２４の開度を可変する。

図１に示すように、ＴＧＶ２６の開度が最小となり、ＴＧＶ２６によって第１流路２４がほとんど閉じられると、吸気流路１９に導かれた吸気は、第２流路２５を通過して燃焼室７に導かれる。

エンジン１では、負荷が小さく吸気流量が少ない場合、第１流路２４の開度を絞り、吸気のほとんどを第２流路２５に通過させる。こうして、エンジン１では、流速を高めた吸気を燃焼室７に流入させることで、燃焼室７内において図中矢印線で示す強いタンブル流を生成させ、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。

次に、隔壁部２２およびガスケット部２３の詳細な構成について説明する。図２は、隔壁部２２およびガスケット部２３の構成を説明する図であり、図２（ａ）はこれら両部を吸気の流れ方向上流側から見た図であり、図２（ｂ）はこれら両部を吸気の流れ方向下流側から見た図である。

隔壁部２２は、プラスチックなどの樹脂板またはアルミニウムなどの金属板からなり、吸気の流れ方向に直交する幅方向の長さＬが吸気ポート１１および吸気流路１９の幅方向の長さと略同一に形成されている。また、隔壁部２２は、吸気の流れ方向上流側から下流側にかけて、吸気ポート１１の形状に沿って緩やかに湾曲した形状をなしている。

隔壁部２２は、吸気の流れ方向における所定の位置に、幅方向の両端から外方にそれぞれ延在する２つの羽根部２７が一体形成されている。羽根部２７は、隔壁部２２の延在方向に対して交差する向き（図では略直交する向き）に広がる羽根面２７ａを有する板状に形成されている。

ガスケット部２３は、ゴムからなり、これら２つの羽根部２７の外周縁部に掛け渡されるように、２つの羽根部２７に対して焼き付け固定されている。これにより、ガスケット部２３は、隔壁部２２の延在方向に対して交差する向きに隔壁部２２を周状に取り囲む。このとき、ガスケット部２３と隔壁部２２との間には、吸気が流れる空隙Ｍが確保される。

また、ガスケット部２３は、ゴム製のリブ２３ａを備えている。リブ２３ａは、図示のような略Ｔ字状をなし、羽根部２７の羽根面２７ａ上に設けられており、ガスケット部２３の異なる複数の箇所（ここでは３箇所）を羽根面２７ａに沿って連結することで、羽根部２７とガスケット部２３との固定を補強する。

突起２８は、ガスケット部２３の幅方向の略中央に、外方に突出するようにガスケット部２３に一体形成されている。突起２８は、隔壁部２２が吸気ポート１１内に配設されたときに、シリンダヘッド４の上流端部Ｔ（図１参照）とインテークマニホールド１８の下流端部Ｓとの連結部から外方に突出する。これにより、隔壁部２２が吸気ポート１１内へ配設されていることが外部に明示される。

次に、図３から図５を参照して、隔壁部２２の吸気ポート１１内への配設手順について説明する。図３は、隔壁部２２の吸気ポート１１内への配設手順の概要を示す図である。隔壁部２２の配設に際し、まず、矢印（ａ）に示すように、隔壁部２２をインテークマニホールド１８の下流端部Ｓに固定する。

そして、矢印（ｂ）に示すように、隔壁部２２をインテークマニホールド１８の下流端部Ｓに固定した状態で、インテークマニホールド１８の下流端部Ｓをシリンダヘッド４の上流端部Ｔに連結する。こうして、隔壁部２２が吸気ポート１１内に配設されることとなる。

図４は、隔壁部２２が固定されるインテークマニホールド１８の下流端部Ｓの形状を示す図である。図４に示すように、インテークマニホールド１８の下流端部Ｓには、リブ２３ａを含むガスケット部２３および突起２８が嵌め込まれるガイド溝２９が、ガスケット部２３および突起２８の形状に合わせて予め形成されている。

このガイド溝２９にガスケット部２３および突起２８を嵌め込んで、隔壁部２２をインテークマニホールド１８の下流端部Ｓに固定する。そうすると、隔壁部２２は、図５に示すように、ガスケット部２３より上方側の部分がインテークマニホールド１８内に挿入され、ガスケット部２３より下方側の部分がインテークマニホールド１８から露出した状態で、インテークマニホールド１８の下流端部Ｓに固定される。このように、インテークマニホールド１８の下流端部Ｓに予めガイド溝２９を形成しておくことで、隔壁部２２をインテークマニホールド１８の下流端部Ｓに対して容易に固定することができる。

なお、ガイド溝２９の深さは、ガスケット部２３の厚さよりも浅くなるように形成されており、ガスケット部２３がガイド溝２９に嵌め込まれたときに、ガスケット部２３の下端がガイド溝２９から若干突出するようになっている。そして、このガスケット部２３の下端の突出部分をシリンダヘッド４の上流端部Ｔに押し付けて延展させつつ、インテークマニホールド１８の下流端部Ｓとシリンダヘッド４の上流端部Ｔとを連結することで、これら両部の間のシール性が確保される。

図６は、隔壁部２２の保持構造を説明する図である。図６（ａ）は、隔壁部２２を第２流路２５側からみた図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。なお、図６（ｂ）では、インテークマニホールド１８を断面で示す。

図６（ａ）に示すように、エンジン１では、ガスケット部２３がインテークマニホールド１８の下流端部Ｓとシリンダヘッド４の上流端部Ｔとの間に挟持された状態で、隔壁部２２が吸気ポート１１内に保持される。

このようにして、エンジン１では、隔壁部２２が吸気ポート１１内で保持された際に、ガスケット部２３を介して隔壁部２２が流れ方向上流および下流に移動することを抑制、防止することができる。また、隔壁部２２の流れ方向の移動を抑制、防止することで、隔壁部２２がインテークマニホールド１８に衝突することを抑制、防止することができ、隔壁部２２の劣化や損傷も抑制、防止することができる。

また、エンジン１では、ガスケット部２３がインテークマニホールド１８の下流端部Ｓとシリンダヘッド４の上流端部Ｔとの間に挟持されることで、これら両部の間のシール性も確保される。すなわち、エンジン１では、ガスケット部２３をインテークマニホールド１８の下流端部Ｓとシリンダヘッド４の上流端部Ｔとの間に挟持する構成としたことにより、隔壁部２２を吸気ポート１１内で保持するとともに、インテークマニホールド１８とシリンダヘッド４との連結部におけるシール性も確保することができる。

また、エンジン１では、図６（ｂ）に示すように、隔壁部２２を吸気ポート１１内に保持したときに、突起２８がインテークマニホールド１８とシリンダヘッド４との連結部から突出する。これにより、エンジン１では、隔壁部２２が吸気ポート１１内に配設されていることを外部から容易に確認でき、隔壁部２２の配設忘れを防止することができる。

以上、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説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述の実施形態における羽根部２７やガスケット部２３の形状はあくまで一例であり、シリンダヘッド４とインテークマニホールド１８との連結部のシール機能、および、吸気ポート１１内における隔壁部２２の保持機能が実現される形状であればどのような形状であっても構わない。

また、リブ２３ａは必須の構成ではなく、羽根部２７とガスケット部２３との固定を補強する必要がある場合に設けられればよい。また、リブ２３ａの形状もあくまで一例であり、ガスケット部２３の異なる複数の箇所を羽根面２７ａに沿って連結するものであればどのような形状であっても構わない。

また、シリンダヘッド４の上流側に連結される連結部材は、インテークマニホールド１８に限らず、例えば吸気ダクトなどであってもよい。その場合は、吸気ダクトの下流端部とシリンダヘッド４の上流端部Ｔとの間にガスケット部２３を挟持して、隔壁部２２を吸気ポート１１内に保持すればよい。

本発明は、吸気ポートを仕切る隔壁部が設けられたエンジンに利用できる。

１ エンジン
４ シリンダヘッド
１１ 吸気ポート
１８ インテークマニホールド（連結部材）
２２ 隔壁部
２３ ガスケット部
２３ａ リブ
２７ 羽根部
２７ａ 羽根面

Claims (1)

1. シリンダヘッドに設けられた吸気ポートを区分けする隔壁部と、
   前記隔壁部に一体的に設けられ、該隔壁部の延在方向に対して交差する向きに該隔壁部を周状に取り囲むガスケット部と、
   前記隔壁部における吸気の流れ方向に直交する幅方向の両端から外方にそれぞれ延在するとともに、該隔壁部の延在方向に対して交差する向きに羽根面が形成された２つの羽根部と、
   を備え、
   前記ガスケット部は、
   前記吸気ポートが開口する前記シリンダヘッドの上流端部と、該シリンダヘッドの上流端部に連結される連結部材との間に挟持され、
   前記２つの羽根部の外周縁部に掛け渡されるように該２つの羽根部に一体的に設けられ、
   前記ガスケット部の異なる複数の箇所どうしを連結し、前記羽根面に沿って前記羽根面上に設けられるリブを備えることを特徴とするエンジン。

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