JP7437274B2 - 吸気制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気制御装置に関する。

従来、車両の内燃機関の吸気制御装置として、内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路、及び吸気通路の吸入空気量を調整する弁体を内部に備えるボディと、吸気通路内の弁体よりも下流側に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える吸気制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の吸気制御装置では、吸気通路は、下流側に進むにつれて流路断面積が減少するとともに、燃料噴射弁から燃料が噴射される位置の近傍において、吸気通路の内壁面がえぐられるようにして吸気通路の下流側に向かって流路断面積が拡大している。この流路断面積が拡大している部分は、燃料噴射弁から噴射される燃料が吸気通路の内壁面に直接当たることなく吸気通路内に下流方向に向けて噴射されるようにする逃げ部として機能する。

吸気制御装置の特性として、弁体よりも下流側の容積が小さいほど弁体の動作に対する内燃機関の出力の反応速度が速くなる。このため、上記の逃げ部の容積は最小限にとどめることが好ましい。一般的に、吸気制御装置のボディは、金型を用いて鋳造されるが、内部の吸気通路を含めた流路も同時に形成される。

特開２０１７－６１９１５号公報

上記特許文献１の吸気制御装置によれば、その上述の形状を有する吸気通路は、その逃げ部以外の内壁面については、ボディ上流側へ引き抜かれる中子によって容易に形成することができる。

しかしながら、複雑な形状を有する逃げ部については、その形成に困難が伴う。すなわち、逃げ部は、鋳造後の切削加工によって形成することが可能であるが、その場合には、特殊形状の切削工具を用いたり、切削工具を３次元的に移動させながら切削したりする必要がある。このことは、鋳造後の加工時間や、切削工具についての設備投資の増大を招来し、吸気制御装置を廉価に製造することの妨げとなる。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、流路断面積が下流に向かって減少する吸気通路に逃げ部を備える吸気制御装置を廉価で提供することにある。

本発明の吸気制御装置は、
内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路を内部に備えるボディと、
前記吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える吸気制御装置において、
前記吸気通路は、前記燃焼室側の端部に向かって断面積が漸減する漸減部を備え、
前記吸気通路の内壁面を構成する通路内壁面は、少なくとも、前記漸減部を構成する漸減壁面と、前記ボディの前記燃焼室側の端部まで続き、前記吸気通路の流路断面積が漸増する漸増部を構成する漸増壁面とを備え、
前記通路内壁面には、前記燃料噴射弁から前記吸気通路内に噴射される燃料が通過する燃料通過孔が開口しており、
前記燃料通過孔の少なくとも一部は、前記漸増壁面において開口し、 前記漸減壁面と前記漸増壁面とは、前記吸気通路が延在する方向に延びた中心線を有する円筒面を介して接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、通路内壁面における漸減壁面と漸増壁面とは、上記の円筒面を介して接続されている。このため、複雑な形状を有する漸減壁面と漸増壁面とを金型鋳造で形成した後に、鋳造バリが発生すると予想される漸減壁面と漸増壁面との境目の領域については、上記円筒面に対応する円筒形状を有するエンドミルのような刃物（工具）を吸気通路下流側から吸気通路内に挿入し、吸気通路の延在方向に刃物の回転軸線を維持した状態で該刃物によりバリを除去することができる。

これにより、漸減壁面及び漸増壁面を容易に形成することが可能となるので、流路断面積が下流に向かって減少する吸気通路に逃げ部を備える吸気制御装置を廉価で提供することができる。

本発明の一実施形態に係る吸気制御装置の斜視図である。 図１の吸気制御装置の１つの吸気通路の部分の断面図である。 図２の吸気通路の燃焼室側端部を燃焼室側から見た様子を示す斜視図である。 図２の吸気通路のバリ取り面を、吸気通路が延在する方向に燃焼室側から見た場合の形状を示す正面図である。 図２の吸気通路の通路内壁面の部分を成形する中子を簡略化して示す斜視図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る吸気制御装置を示す。図１に示すように、この吸気制御装置１は、内燃機関の燃焼室に通じる４つの吸気通路２を内部に備えるボディ３と、各吸気通路２を横切る弁軸４と、各吸気通路２内に配置されて弁軸４に固定される弁体５と、各吸気通路２内に燃料を噴射して供給する燃料噴射弁６とを備える。

燃料は、燃料パイプ７を経て燃料噴射弁６に供給される。また、各吸気通路２には、その吸気通路２の内壁面の弁体５よりも下流側の圧力をボディ３の外部に伝える圧力伝達通路、又は吸気通路２の弁体１１よりも下流側に蒸発燃料を導入するパージ通路となる外部通路８が設けられる。各弁体５は、弁軸４が回転することによって、対応する吸気通路２の通路断面積を調整する。弁軸４は、ボディ３のモータケース９内に収納された電動モータからの駆動力によって回転する。

図２は、吸気制御装置１における１つの吸気通路２の部分の断面を示す。この断面は、弁軸４の回転軸線１０及び該吸気通路２が延在する方向である通路方向Ｄ１に平行である。図３は、該吸気通路２の燃焼室側端部を燃焼室側から見た様子を示す。各吸気通路２は、図２、図３に示すように、ボディ３の燃焼室側の端部に向かって吸気通路２の断面積が漸減する漸減部１１を備える。

各吸気通路２の漸減部１１における弁軸４よりも下流側の端部には、燃料噴射弁６の噴射口近傍からボディ３の燃焼室側端部まで続き、吸気通路２の流路断面積が漸増する漸増部１２が構成される。吸気通路２の内壁面を構成する通路内壁面１３は、少なくとも、漸減部１１を構成する内壁面である漸減壁面１４と、漸増部１２を構成する漸増壁面１５とを備える。

通路内壁面１３には、燃料噴射弁６から吸気通路２内に噴射される燃料が通過する燃料通過孔１６が開口している。燃料通過孔１６の少なくとも一部は、漸増壁面１５において開口する。本実施形態では、燃料通過孔１６は、漸減壁面１４から漸増壁面１５にかけて開口している。すなわち、燃料通過孔１６の開口の一部は漸減壁面１４に存在し、他の部分は漸増壁面１５に存在する。

漸増壁面１５は、漸減壁面１４に最も近い両側の部分である壁面部分１５ａ、１５ｂを含む。壁面部分１５ａ、１５ｂは、それぞれ、弁軸４の回転軸線１０及び通路方向Ｄ１の双方に直交する直交方向Ｄ２（図２の断面に垂直な方向；図４参照）に平行である。

また、直交方向Ｄ２に見た場合に、弁軸４の吸気通路２内に位置する部分の幅の中点Ｐ１を通り、弁軸４の回転軸線１０に直交する直線を通路中心線１７とすると、漸増壁面１５の壁面部分１５ａ、１５ｂは、通路中心線１７上の１点Ｐ２で通路中心線１７と交差する。壁面部分１５ａ、１５ｂは、それぞれバリ取り面１８ａ、１８ｂを介して漸減壁面１４に接続される。

図４は、バリ取り面１８ａ、１８ｂの通路方向Ｄ１に見た場合の形状を示す。図４においては、吸気通路２の燃焼室側端部を燃焼室側から通路方向Ｄ１に沿って見た様子が示されている。

漸減壁面１４と漸増壁面１５とは、同図に示すように、吸気通路２が延在する方向である通路方向Ｄ１と平行な中心線Ｃを有する円筒面１９を介して接続される。すなわち、漸減壁面１４と漸増壁面１５とを接続するバリ取り面１８ａ、１８ｂは、円筒面１９の一部を構成する。

図５は、ボディ３を成形するための金型において、吸気通路２の通路内壁面１３の部分を成形する中子２０、２１を、説明のために形状を簡略化して示す。同図に示すように、この中子２０、２１は、それぞれ、ほぼ円錐台形状の外周面を有する金属ブロックとして形成される。中子２０は、その外周面上に、漸減壁面１４を形成する漸減壁成形面２３を備える。中子２１は、漸増壁面１５を形成する漸増壁成形面２４を備える。

中子２１は、中子２０の下流側端部に対し、下流側から嵌合可能となっており、上流側の端面２５と、端面２５に隣接する外周面２６とを有する。漸増壁成形面２４は、外周面２６上に設けられる。中子２０は、中子２１の端面２５に当接する当接面２７と、中子２１の外周面２６の漸増壁成形面２４以外の部分と当接する内周面２８とを有する。

中子２０、２１は、図示していない金型装置の移動機構によって、ほぼ通路方向Ｄ１に平行な方向に移動し得るように構成される。中子２０の当接面２７と、中子２１の端面２５は、通路方向Ｄ１にほぼ垂直である。

この構成において、ボディ３を金型により成形する際には、中子２０に中子２１を嵌合させ、中子２０、２１を所定位置に位置づけた状態で金型が閉じられ、そして金型内にボディ３を形成するための溶融金属が充填される。

このとき、中子２０の当接面２７及び中子２１の端面２５は、通路方向Ｄ１にほぼ垂直であり、金型装置の移動機構によって相互に押し合う方向に与えられる荷重を好適に受けることが可能であるため、相互に強固に密着した状態となる。一方、中子２０の内周面２８及び中子２１の外周面２６は、相互に押し合う方向の荷重が比較的弱いため、相互に強固に密着した状態とはならない。

このため、充填された溶融金属は、中子２０の当接面２７と中子２１の端面２５との間に入り込むことはないが、中子２０の内周面２８と中子２１の外周面２６との間の隙間には入り込む。

この結果、溶融金属が固化して金型から取り出されたボディ３の半完成品の状態においては、漸増壁面１５の漸減壁面１４に対して最も近い２つの近接領域に、バリが形成されている。中子２０における内周面２８の両端縁３０、３１が該近接領域に対応する部分である。

したがって、取り出されたボディ３を完成品とするためには、該近接領域におけるバリを除去する加工を施して、該近接領域を、バリ取り面１８ａ、１８ｂに成形する必要がある。なお、金型からボディ３の半完成品を取り出す際には、中子２０、２１が通路方向Ｄ１に沿って、それぞれ上流側及び下流側に移動される。

ここで、上記の近接領域に着目すると、吸気通路２の上流側から下流側に進むにしたがい、両近接領域間の通路方向Ｄ１と直交する方向の距離は次第に離れると同時に、該近接領域の通路方向Ｄ１及び弁軸４の回転軸線１０に垂直な方向における吸気通路２の中心からの距離は小さくなる。

すなわち、該近接領域の全域は、通路方向Ｄ１（中子２０の可動方向）と平行な中心線Ｃを有する単一の円筒形状の円筒面１９（図４参照）にごく近い空間に存在する領域である。

したがって、該近接領域に発生するバリは、該円筒形状を有する回転刃物２９（図４参照）をその中心線Ｃの周りで回転させながら通路方向Ｄ１と平行に吸気通路２の下流から吸気通路２内に挿入することにより、容易に切削されて除去される。

これにより、バリ取り面１８ａ、１８ｂが成形され、壁面部分１５ａ、１５ｂは、それぞれバリ取り面１８ａ、１８ｂを介して漸減壁面１４に接続された状態となる。このようにして、漸減壁面１４及び漸増壁面１５が容易に形成される。

以上のように、本実施形態によれば、漸減壁面１４と漸増壁面１５とを、通路方向Ｄ１と平行な中心線Ｃを有する円筒面１９を構成するバリ取り面１８ａ、１８ｂを介して接続するようにしたので、ボディ３の成形時にバリ取り面１８ａ、１８ｂ（近接領域）に発生するバリを、円筒形状の回転刃物２９で容易に除去することができる。これにより、流路断面積が下流に向かって減少する吸気通路２に逃げ部（漸増部１２）を備える吸気制御装置１を廉価で提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。例えば、漸減壁成形面２３及び漸増壁成形面２４は、円錐台の外周面の形状である必要はなく、それぞれ吸気通路２の下流に向かって漸減する別の形状の面と、吸気通路２の下流に向かって漸増する別の形状の面であってもよい。要するに、これらの面が交差する部分が、通路方向Ｄ１とほぼ平行な中心線Ｃを有する円筒面１９の一部を構成するバリ取り面１８ａ、１８ｂ（近接領域）であればよい。

１…吸気制御装置、２…吸気通路、３…ボディ、４…弁軸、５…弁体、６…燃料噴射弁、７…燃料パイプ、８…外部通路、９…モータケース、１０…回転軸線、１１…漸減部、１２…漸増部、１３…通路内壁面、１４…漸減壁面、１５…漸増壁面、１５ａ、１５ｂ…壁面部分、１６…燃料通過孔、１７…通路中心線、１８ａ、１８ｂ…バリ取り面、１９…円筒面、２０、２１…中子、２３…漸減壁成形面、２４…漸増壁成形面、２５…端面、２６…外周面、２７…当接面、２８…内周面、２９…回転刃物、Ｃ…中心線、Ｄ１…通路方向、Ｄ２…直交方向。

Claims (1)

1. 内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路を内部に備えるボディと、
   前記吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える吸気制御装置において、
   前記吸気通路は、前記燃焼室側の端部に向かって断面積が漸減する漸減部を備え、
   前記吸気通路の内壁面を構成する通路内壁面は、少なくとも、前記漸減部を構成する漸減壁面と、前記ボディの前記燃焼室側の端部まで続き、前記吸気通路の流路断面積が漸増する漸増部を構成する漸増壁面とを備え、
   前記通路内壁面には、前記燃料噴射弁から前記吸気通路内に噴射される燃料が通過する燃料通過孔が開口しており、
   前記燃料通過孔の少なくとも一部は、前記漸増壁面において開口し、
   前記漸減壁面と前記漸増壁面とは、前記吸気通路が延在する方向に延びた中心線を有する円筒面を介して接続されていることを特徴とする吸気制御装置。

Images