(57)【要約】【課題】  低燃費を実現可能で簡易な構成を持つ吸気流調整装置を提供する。【解決手段】  駆動軸２０を回転駆動し調整板３０を回動させることにより、連結部５０によって、延長板４０が調整板３０に追従して平行移動する。延長板４０は、管軸にほぼ平行とし、下流側開口８２の面積は、上流側開口８１の面積に等しく、調整板３０の回動によって決定される。また、延長板４０の先端部４２を下流側へ延ばし、下流側開口８２を各気筒の燃焼室に近い位置に配置する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管に支持され当該吸気管が形成する流路を横切る駆動軸と、
前記駆動軸にその基端部が支持され、前記駆動軸と一体に回動し、その先端部と前記吸気管の内壁とで吸気が通過する上流側開口を形成する板状の調整板と、
前記調整板の先端部にその基端部が前記駆動軸と平行な支持軸にて回動可能に支持され、前記流路の下流側へ延びる板状の延長板と、
両端部において前記駆動軸と平行な板側軸及び管側軸にて回動可能となるよう前記延長板及び前記吸気管を連結し、前記延長板の先端部と前記吸気管の内壁とで形成され吸気が通過する下流側開口の面積が前記調整板の回動で決定され且つ前記上流側開口の面積以下となるよう前記調整板の回動に前記延長板を追従させる連結部と、
を備えていることを特徴とする吸気流調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の吸気流調整装置において、
前記駆動軸、前記支持軸、前記板側軸、及び、前記管側軸は、当該軸に垂直な断面において軸芯が平行四辺形を形成するよう配置されていること
を特徴とする吸気流調整装置。
【請求項３】
請求項２に記載の吸気流調整装置において、
前記延長板は、前記上流側及び下流側開口の両面積が同一になるよう管軸に平行に延びていること
を特徴とする吸気流調整装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸気流調整装置において、
前記吸気管の一部を構成する吸気管部を備え、
前記駆動軸は、前記吸気管部に支持されており、
前記連結部は、前記延長板と前記吸気管部とを連結していること
を特徴とする吸気流調整装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸気流調整装置において、
前記流路の面積が最大となる全開状態において、前記調整板及び前記延長板は、その上面が前記吸気管の内壁面と面一となるよう予め前記吸気管の内壁面に段差が形成されていること
を特徴とする吸気流調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下「エンジン」という）の吸気管に設けられる吸気流調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気管には、気筒内においてタンブル流やスワール流（これらをまとめて以下「渦流」という）を形成する目的で、吸気流調整装置を設けることがある。吸気流調整装置は、弁部材を駆動することで、流路面積を調整する。
【０００３】
従来、断面略矩形状の流路面積を調整する吸気制御弁と、この吸気制御弁の端部に回動可能に取り付けられた仕切り板とで弁部材を構成した装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、仕切り板をアクチュエータにて平行移動させることで、吸気制御弁による流路面積の調整を実現している。ここでは特に、仕切り板が下流側へ延出していることにより、強力な渦流が作り出される。
【０００４】
また、カーテン状の吸気流制御バルブで弁部材を構成した装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置では、吸気流制御バルブの裏面にラックギアが形成され、吸気流制御バルブの下方位置には、ラックギアに噛み合うピニオンギアが設けられている。これにより、ピニオンギアに接続されたサーボモータによって吸気流制御バルブが制御される。ここでは特に、吸気流制御バルブの端部を下流側へ平行移動させることで、強力な渦流が作り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−７０８７５号公報
【特許文献２】特開２００４−４４４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、アクチュエータにて仕切り板を平行移動させることで吸気制御弁の角度調整を行うことになるため、仕切り板を平行移動させるための構成が複雑になる虞がある。構成が複雑になると、製造コストが大きくなってしまう。
【０００７】
また、特許文献２に記載の装置では、吸気流制御バルブの端部が下流側へ平行に移動させられるが、このときは、エンジン条件に合わせた流路面積の調整ができないため、燃費が悪化してしまう虞がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低燃費を実現可能で簡易な構成を持つ吸気流調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するためになされた請求項１に記載の吸気流調整装置では、駆動軸は、吸気管に支持され、吸気管により形成される流路を横切るように配置されている。この駆動軸は、例えばモータなどのアクチュエータによって回転駆動される。さらに、アクチュエータは、エンジンＥＣＵによってエンジンの運転条件に応じて制御される。
【００１０】
駆動軸と一体に回動する板状の調整板は、その基端部を駆動軸に支持されている。また、調整板は、その先端部と吸気管の内壁とで吸気が通過する上流側開口を形成する。
調整板の先端部に設けられている板状の延長板の基端部は、調整板の先端部に、駆動軸に平行な支持軸にて、回動可能に支持されている。また、延長板は、流路の下流側へ延びている。
【００１１】
連結部は、両端部において駆動軸と平行な板側軸及び管側軸にて回動可能となるよう延長板及び吸気管を連結する。ここで、板側軸は延長板側に設けられる軸であり、管側軸は吸気管側に設けられる軸である。この連結部によって、延長板は、調整板に追従して移動し、その先端部と吸気管の内壁面とで下流側開口を形成する。このとき、下流側開口の面積が調整板の回動で決定され、また、下流側開口の面積が上流側開口の面積以下となる。
【００１２】
本発明では、駆動軸を回転駆動し調整板を回動させることにより、延長板が追従する。したがって、延長板を平行移動させ延長板に調整板を追従させる構成と比べ、構成が簡単になる。これにより、製造コストを抑えることができる。
【００１３】
また、下流側開口の面積が調整板の回動によって決定されるため、エンジン条件に合わせた流路面積の調整ができる。これにより、低燃費が実現される。
しかも、延長板が下流側へ延びているため、下流側開口は各気筒の燃焼室に近い位置に配置される。これにより、強力な渦流を形成することができる。
【００１４】
例えば、上記構成を実現するための具体的な構成として、請求項２に示すように、駆動軸、支持軸、板側軸、及び、管側軸を、当該軸に垂直な断面において軸芯が平行四辺形を形成するよう配置することが考えられる。駆動軸及び管側軸の位置関係は固定的なものとなっている。そのため、平行四辺形が形成される配置では、支持軸から板側軸までのベクトルは、常に同一となる。したがって、このような配置を採れば、延長板を平行移動させることができる。
【００１５】
ところで、下流側開口の面積を上流側開口の面積以下としているのは、燃焼室に近い下流側開口の面積を絞ることで強力な渦流が生成できるためである。この意味では、少なくとも下流側開口の面積が上流側開口の面積を上回らなければよい。
【００１６】
そこで、延長板を平行移動させることを前提として、請求項３に示すように、延長板が、上流及び下流側開口の両面積が同一になるよう管軸に平行に延びていることとしてもよい。なお、ここでは「両面積が同一」としたが、厳密な意味で「同一」でなくてもよく、僅かに異なる場合を含むものとする。同様に、「管軸に平行」としたが、厳密な意味の「平行」でなくてもよい。
【００１７】
ところで、このような吸気流調整装置を吸気管に取り付けることを考えた場合、ユニット化することが望ましい。そこで、請求項４では、吸気流調整装置が、さらに、吸気管の一部を構成する吸気管部を備えるものとした。このとき、駆動軸は、吸気管部に支持されている。また、連結部は、延長板と吸気管部とを連結している。このようにすれば、吸気管部を例えばエンジンヘッドの吸気ポートと上流側の吸気管との間に取り付けることで、吸気流調整装置を吸気系に取り付けることができ、組み立て作業に要する時間を短縮することができる。
【００１８】
なお、流路の面積が最大となる全開状態においては、調整板及び延長板が圧力損失を生じさせる要因になりかねない。そこで、請求項５に示すように、流路の面積が最大となる全開状態において、調整板及び延長板は、その上面が吸気管の内壁面と面一となるよう予め吸気管の内壁面に段差を形成することとしてもよい。これにより、流路における圧力損失の発生を極力抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の吸気流調整装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の吸気流調整装置を含む吸気系の断面を示す概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の吸気流調整装置を含む吸気系の断面を示す概略断面図である。
【図４】吸気バルブからの距離とタンブル比との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本形態の吸気流調整装置は、車両に搭載されるエンジンの吸気システムの一部を構成する。図１は、吸気流調整装置１を模式的に示す斜視図である。図２は、エンジンヘッド９０に取り付けられた吸気流調整装置１の概略断面図である。
【００２１】
吸気流調整装置１は、吸気管部１０と、アクチュエータ７１（図２参照）によって回転駆動される駆動軸２０と、駆動軸２０に取り付けられた調整板３０と、調整板３０から下流側へ延びる延長板４０と、延長板４０と吸気管部１０とを連結する連結部５０とを備えている。なお、図１では、吸気管部１０の手前側の側壁を切り欠いて示している。
【００２２】
吸気管部１０は、横断面略矩形状であり、頂壁１１、頂壁１１に対向する底壁１２、及び、頂壁１１と底壁１２とを端部で連結する側壁１３（図１参照）を有している。これにより、頂壁１１、底壁１２、及び、側壁１３に囲まれた空間が流路となる。この吸気管部１０は、図２に示すように、エンジンヘッド９０と吸気管９３との間に配置されて、吸気流路の一部を形成する。エンジンヘッド９０には、周知の吸気バルブ９１及びインジェクタ９２等が配置されている。なお、吸気バルブ９１の下流側に燃焼室が形成されている。また、エンジンヘッド９０、吸気管部１０、及び、吸気管９３が特許請求の範囲の「吸気管」を構成する。
【００２３】
また、駆動軸２０は、吸気管部１０の側壁１３に回動可能に支持され、流路を横切るように配置されている。図２に示すように、駆動軸２０は、アクチュエータ７１によって、回転駆動される。アクチュエータ７１は、エンジンＥＣＵ７２によって制御される。
【００２４】
調整板３０は、板状であり、その基端部３１に、駆動軸２０が挿通した形で駆動軸２０に取り付けられている。これにより、調整板３０は、駆動軸２０と一体になって回動する。ここで調整板３０の幅は、２つの側壁１３の内壁面の間の距離よりも僅かに小さい。これにより、調整板３０は、その先端部３２と頂壁１１及び側壁１３の内壁面とで吸気の通過する上流側開口８１（図２参照）を形成する。したがって、この上流側開口８１の面積は、調整板３０が管軸に対して垂直に近くなればなるほど小さくなる。
【００２５】
延長板４０は、板状であり、その基端部４１が調整板３０の先端部３２に回動可能に支持されて配置されている。延長板４０の回動軸は、駆動軸２０に平行な支持軸６１となっている。また、延長板４０の幅は、調整板３０と同様、２つの側壁１３の内壁面の間の距離よりも僅かに小さい。さらにまた、延長板４０の先端部４２は、エンジンヘッド９０側へ延び出している。これにより、延長板４０は、その先端部４２とエンジンヘッド９０の内壁面とで吸気の通過する下流側開口８２（図２参照）を形成する。この場合、下流側開口８２は、上流側開口８１を通過した吸気を通過させる。
【００２６】
連結部５０は、上述したように、吸気管部１０と延長板４０とを連結する棒状部材である。連結部５０は、一端部を吸気管部１０に回動可能に支持され、他端部で延長板４０を回動可能に支持している。
【００２７】
吸気管部１０の底壁１２の内壁面には、２つの管側固定部１４が立設されている。そして、これら管側固定部１４を挿通する管側軸６２によって、連結部５０は、その一端部を軸支されている。ここで、管側軸６２は、駆動軸２０に平行な軸となっている。
【００２８】
また、延長板４０の下面には、２つの板側固定部４３が立設されている。そして、これら板側固定部４３を挿通する板側軸６３によって、連結部５０は、その他端部に延長板４０を軸支している。ここで、板側軸６３は、駆動軸２０に平行な軸となっている。
【００２９】
また、図２に示すように、駆動軸２０、支持軸６１、板側軸６３、及び、管側軸６２は、それらの軸芯を結ぶと、平行四辺形が形成されるように配置されている。また、延長板４０は、管軸にほぼ平行に配置されている。これにより、調整板３０が回動すると、延長板４０は、管軸に対し平行移動することになる。
【００３０】
図２に示したエンジンＥＣＵ７２は、エンジンの運転条件に合わせアクチュエータ７１を介して駆動軸２０を駆動する。これにより、調整板３０が回動することで、上流側開口８１の面積が調整される。このとき、延長板４０が管軸に平行になっていることから、下流側開口８２の面積は、上流側開口８１の面積と同一となる。また、延長板４０の先端部４２が下流側へ延びているため、下流側開口８２は、吸気バルブ９１に近い位置、すなわち燃焼室に近い位置に形成される。
【００３１】
また、図３に示すように、エンジンヘッド９０の内壁面には、段差部９４が形成されている。また、吸気管部１０の底壁１２の内壁面は、エンジンヘッド９０及び吸気管９３の内壁面よりも下方に位置するように配置されている。これにより、流路の面積が最大となる全開状態において、延長板４０の一部が段差部９４に収容され、調整板３０及び延長板４０の上面が、エンジンヘッド９０及び吸気管９３の内壁面と面一になって、吸気流路の内壁面の一部を構成する。
【００３２】
本形態では、駆動軸２０を回転駆動し調整板３０を回動させることにより、連結部５０によって、延長板４０が平行に移動する。これによって、構成が簡単になり、製造コストを抑えることができる。
【００３３】
また、本形態では、延長板４０が管軸にほぼ平行となっており、下流側開口８２の面積は、上流側開口８１の面積に等しく、調整板３０の回動によって決定される。これによって、エンジン条件に合わせた流路面積の調整が可能となり、低燃費が実現される。
【００３４】
ところで、下流側開口８２を吸気バルブ９１に近い位置に形成すると、タンブル比が相対的に大きくなるという実験結果がある。図４に示す如くである。この点、本形態では、延長板４０が下流側へ延びているため、下流側開口８２は各気筒の吸気バルブ９１に近い位置に配置される。したがって、本形態によれば、強力な渦流を形成することができる。
【００３５】
また、本形態では、吸気流調整装置１が、吸入流路の一部を形成する吸気管部１０を備えている。そして、駆動軸２０が、吸気管部１０に支持されている。また、連結部５０が、延長板４０と吸気管部１０とを連結している。すなわち、吸気流制御装置１は、吸気管部１０を含めてユニット化されている。これによって、吸気流調整装置１を吸気系に簡単に取り付けることができ、組み立て作業に要する時間を短縮することができる。
【００３６】
さらにまた、流路面積が最大となる全開状態では、吸気管９３の内壁面、調整板３０の上面、延長板４０の上面、及び、エンジンヘッド９０の内壁面が面一になる。これによって、流路における圧力損失の発生を極力抑えることができる。
【００３７】
以上、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施可能である。
（イ）例えば、上記形態では延長板４０を管軸に平行に配置したが、下流側開口８２の面積が上流側開口８１の面積以下となればよい。したがって、延長板４０が管軸に対し傾斜した状態で移動するようにしてもよい。
（ロ）また例えば、上記形態では吸気流路にインジェクタ９２が配置されていたが、燃焼室内に燃料を噴射する直噴型のインジェクタを採用するエンジンにも、本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１：吸気流調整装置、１０：吸気管部、１１：頂壁、１２：底壁、１３：側壁、１４：管側固定部、２０：駆動軸、３０：調整板、３１：基端部、３２：先端部、４０：延長板、４１：基端部、４２：先端部、４３：板側固定部、５０：連結部、６１：支持軸、６２：管側軸、６３：板側軸、７１：アクチュエータ、７２：エンジンＥＣＵ、８１：上流側開口、８２：下流側開口、９０：エンジンヘッド、９１：吸気バルブ、９２：インジェクタ、９３：吸気管、９４：段差部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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