(57)【要約】本発明の内燃機関（１）の吸気装置（２）は、吸気通路の一部を構成するハウジング通路（３０）に凹設された制御弁収容部（３２）の底面（３２ａ）から吸気ポート（１０）に至る排水通路（６０）を有する。排水通路（６０）は、吸気通路から独立して形成され、底面（３２ａ）に凹設された集水溝（６２）と、制御弁ハウジング（２０）のカバー（２８）に貫通形成された排水孔（６４）と、吸気ポート（１０）に挿入されるインサート（２４）のフランジ部（５６）に貫通形成された排水孔（６９）と、から構成される。排水孔（６９）の下流端は、吸気ポート内壁面（１０ａ）とインサート筒状部（５２）との間に画成された空間（７０）に連通している。吸気中に含まれる水分は、底面（３２ａ）に滴下して集水溝（６２）内に集まり、排水孔（６４，６９）及び空間（７０）を通って吸気ポート（１０）へと流れて、吸気の主流と伴に燃焼室（８）に吸入される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに形成された吸気ポートよりも上流側に、吸気通路の通路断面の一部を開閉する制御弁が配置されてなる内燃機関の吸気装置において、
上記吸気ポート内に筒状のインサートが設けられており、
上記吸気ポート内壁面と上記インサートとの間には空間が画成され、
上記制御弁が位置する吸気通路の底面から上記空間へ至る排水通路が形成されている、内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
上記制御弁は、回転軸の中心から半径方向外側にオフセットした位置で回動する弁部を備え、
上記弁部の外側面が、上記回転軸を中心とした回動軌道に沿った円弧状をなしており、
上記吸気通路の底面に、上記弁部を収容する円弧状に凹んだ収容部が形成されているとともに、この収容部の底部に上記排水通路の上流端が開口している、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
上記収容部の底部に、上記排水通路の一部をなす集水溝が凹設されている、請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
上記インサートは、上記制御弁を収容した制御弁ハウジングと上記シリンダヘッドとの間に挟持されるフランジ部を備えており、
上記排水通路は、上記フランジ部を貫通して形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
上記制御弁ハウジングの端面において、上記排水通路が吸気通路の開口部から独立して開口している、請求項４に記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気マニホルドの吸気通路の開口面積を制御することにより、内燃機関の燃焼室内にガス流動を形成する吸気装置が知られている。この種の吸気装置は寒冷地においても使用されるため、吸気装置へと流れる吸気に含まれる水分等が制御弁の回転軸に付着して氷結することがないように、制御弁の周囲から水分を排出する対策が講じられている。【０００３】
例えば、特許文献１では、制御弁の回転軸と軸受との間の隙間に水分が進入するのを抑制する集水溝がハウジングの底壁に設けられている。この集水溝は、ハウジング底壁の中央部分が低くなるように両端部から中央部に向けて傾斜し、ハウジングの全長に亘って吸気流方向に延びている。【０００４】
しかし、上記の排水構造では、閉弁時であっても制御弁とハウジング底壁との間に集水溝による比較的大きな隙間が生じ、この隙間を通るエアリークによりガス流動（例えば、タンブル流やスワール流）が低下してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４８８６１号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明における内燃機関の吸気装置は、シリンダヘッドに形成された吸気ポートよりも上流側に、吸気通路の通路断面の一部を開閉する制御弁が配置されてなり、上記吸気ポート内に筒状のインサートが設けられている。上記吸気ポート内壁面と上記インサートとの間には空間が画成され、上記制御弁が位置する吸気通路の底面から上記空間へ至る排水通路が形成されている。
【０００７】
このような構成では、吸気の主流は、インサートの内側を通って流れ、吸気通路の底面に滴下した水分は、排水通路を通って吸気ポート側へと流れる。
【０００８】
本発明によれば、吸気の主流が流れるインサート内側の通路から、排水通路が独立しているため、閉弁時に吸気の流れが阻害されず、ガス流動の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施例の吸気装置の断面図。
【図２】閉弁時の制御弁を示す吸気装置の拡大断面図。
【図３】開弁時の制御弁を示す吸気装置の拡大断面図。
【図４】ハウジングの上流側端面を示す図。
【図５】ハウジングカバーの下流側端面を示す図。
【図６】インサートの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る内燃機関１の吸気装置２を概略的に示したものである。本実施例は、本発明の吸気装置２を直列４気筒の内燃機関１に適用した例を示しており、内燃機関１は、シリンダブロック４と、シリンダブロック４上に設置されるシリンダヘッド６と、を有し、シリンダヘッド６は、吸気を燃焼室８へ導入する吸気ポート１０を有する。吸気ポート１０は、各気筒に個々に対応して設けられており、燃焼室８に近い下流側部分が二股に分岐している。
【００１２】
シリンダヘッド６に取り付けられる吸気マニホルド１４は、硬質合成樹脂製の４つの部材１４ａ〜１４ｄを振動溶着により互いに接合して構成されており、図示せぬ吸気口を介して吸気が導入されるコレクタ１６と、コレクタ１６内の吸気を各気筒に分配する吸気通路としての４つのブランチ通路１８と、を有する。なお、図１は、車載状態での吸気マニホルド１４の姿勢を示しているが、吸気マニホルド１４は図示の姿勢に限定されるものではない。
【００１３】
本実施例の吸気装置２は、吸気マニホルド１４の一部をなす制御弁ハウジング２０と、制御弁ハウジング２０に揺動自在に支持される制御弁２２と、吸気ポート１０内に挿入されるインサート２４と、を備えている。
【００１４】
図２，３に示すように、制御弁ハウジング２０は、吸気マニホルド１４の第２部材１４ｂに一体成形された機関前後方向に細長い箱状のハウジング本体２６と、このハウジング本体２６の端面（シリンダヘッド６との接合面）に嵌合する細長いハウジングカバー２８と、から構成されている。
【００１５】
ハウジング本体２６には、ブランチ通路１８の一部をそれぞれ構成する４つのハウジング通路３０が貫通形成されている。これら４つのハウジング通路３０は、ハウジング本体２６の長手方向に整列して配置され、それぞれ断面略矩形に形成されている（図４）。ハウジング通路３０の底壁には、制御弁２２を開弁時に収容する収容部３２が凹設されている。この収容部３２の底面３２ａは、制御弁２２の回転中心を中心とした円弧状をなしている。
【００１６】
ハウジングカバー２８は、硬質合成樹脂材料からなり、ハウジング通路３０の開口端にそれぞれ対応する４つの略矩形の開口部３４が長手方向に整列するように開口形成されている（図５）。図２，３に示すように、ハウジングカバー２８の上流側の面には、各開口部３４の下端部から突出部３６が舌片状に突設されている。突出部３６は、円弧状に湾曲した内壁面３６ａを有し、この内壁面３６ａは、収容部３２の底面３２ａの一部を構成する。
【００１７】
図４に示すように、制御弁２２は、略長方形状の弁部４０と、各弁部４０の両側に設けられた側壁部４２と、側壁部４２にそれぞれ設けられた円筒状の回転軸４４と、が硬質合成樹脂材料により一体に成形されている。本実施例では、４つの弁部４０が回転軸４４を介して互いに連結されている。
【００１８】
図２，３に示すように、弁部４０は、回転軸４４の中心から半径方向外側にオフセットしている。厚肉の板状をなす弁部４０の外側面４６は、回転軸４４を中心とした円弧状をなしている。これに対し、内側面４８は、円弧の弦に沿った平坦面をなしている。また、弁部４０の一方の長辺部（開弁時に下流側に位置する側の長辺部）の中央部分には図示せぬ通気窓部が略矩形に切欠形成されている。
【００１９】
制御弁２２は、弁部４０がハウジング通路３０内に位置するように、ハウジング本体２６内に挿入され、制御弁２２を覆うようにして、ハウジングカバー２８が取り付けられる。図３に示す開弁状態では、弁部４０は収容部３２内に収容されており、弁部４０の外側面４６は収容部３２の底面３２ａと対向している。つまり、底面３２ａは、外側面４６の回動軌跡に沿って円弧状に形成されており、両者は同心円上に位置している。また、回転軸４４は、ハウジング本体２６とハウジングカバー２８とによって形成される軸受部４９に回転自在に支持されている。
【００２０】
図６に示すように、断熱ポートとして機能するインサート２４は、硬質合成樹脂材料からなり、吸気ポート１０内にそれぞれ挿入される４つの筒状部５２と、各筒状部５２の上流側開口端５４の周囲に設けられた板状のフランジ部５６と、を有する。
【００２１】
筒状部５２は、その内部を通して吸気の主流を案内するように断面矩形の筒状をなしており、吸気ポート１０に挿入されたときに先端部５８が燃焼室８の近傍に位置するように所定の長さを有している（図２参照）。フランジ部５６は、機関前後方向に細長く延びた板状をなし、吸気マニホルド１４をシリンダヘッド６に取り付けるためのボルト（図示せず）が貫通する複数のボルト貫通孔５９を備えている。フランジ部５６を貫通する上流側開口端５４は、略矩形をなしており、ハウジングカバー２８の開口部３４に対応するように４つの上流側開口端５４が長手方向に整列している。
【００２２】
このように構成されたインサート２４は、筒状部５２が吸気ポート１０内に挿入されるとともに、フランジ部５６が制御弁ハウジング２０（吸気マニホルド１４）とシリンダヘッド６との間に挟持されて取り付けられている。
【００２３】
図２は、制御弁２２の閉弁位置を示しており、この閉弁位置では、弁部４０は収容部３２から回動して、ハウジング通路３０を閉じている。したがって、ハウジング通路３０内に導入された吸気は、図示せぬ通気窓部を介して吸気ポート１０へと流れる。これにより、タンブル流が強化される。
【００２４】
一方、図３に示す開弁位置では、弁部４０は収容部３２の底面３２ａに沿って位置し、ハウジング通路３０が開かれる。このとき、弁部４０の内側面４８がハウジング通路３０の底壁と連続面となり、ハウジング通路３０の一部を構成する。ハウジング通路３０内に導入された吸気は、開口部３４の全面を流れ、これにより、タンブル流が弱められる。換言すれば、図３の開弁位置では、弁部４０全体が円弧状に凹んだ収容部３２内に収容された状態となる。
【００２５】
次に、図２〜６を参照して、本発明の要部である排水構造について説明する。
【００２６】
本実施例では、収容部３２の底面３２ａから吸気ポート１０内へと至る排水通路６０を有する。
【００２７】
具体的には、図２，４に示すように、収容部３２の底面３２ａの幅方向（回転軸４４の軸方向）中央に、排水通路６０の上流部分をなす集水溝６２が凹設されている。集水溝６２は、断面略矩形をなすとともに、底面３２ａに滴下した水分を集水し得るように所定の深さを有し、ハウジング通路３０の長手方向に沿って直線状に延びている。
【００２８】
さらに、図２，５に示すように、ハウジングカバー２８に、集水溝６２に連続して、排水通路６０の一部をなす排水孔６４が貫通形成されている。排水孔６４は、突出部３６の上流側端部からハウジングカバー２８の下流側端面２８ａまで延びている。排水孔６４の上流側開口部６６は、集水溝６２の下流側端部に対応するように、突出部３６の幅方向中央に位置している。また、下流側開口部６８は、図５に示すように、ハウジングカバー２８の下流側端面２８ａにおいて、開口部３４の幅方向中央の下方の位置に開口している。つまり、排水孔６４は、吸気通路の一部をなす開口部３４から独立して形成されている。上流側開口部６６及び下流側開口部６８は、いずれも断面略矩形をなしている。
【００２９】
また、図２，６に示すように、インサート２４のフランジ部５６に、排水孔６４に連続して排水通路６０の下流部分を構成する排水孔６９が貫通形成されている。排水孔６９は、フランジ部５６の面に直交する方向に沿って直線状に延びている。排水孔６９は、断面略矩形をなし、フランジ部５６の上流側の端面では、排水孔６４の下流側開口部６８に対応して、上流側開口端５４の幅方向中央の下方に開口している。つまり、排水孔６９は、吸気通路の一部を構成する上流側開口端５４から独立している。また、フランジ部５６の下流側の端面では、筒状部５２の外側でかつ筒状部５２に隣接した位置に開口している。
【００３０】
インサート２４が吸気ポート１０内に挿入された状態では、吸気ポート１０の内壁面１０ａと筒状部５２の外壁面５２ａとの間に、僅かな隙間つまり狭小な空間７０が筒状部５２の外側全体に画成されている。インサート２４のフランジ部５６を貫通した排水孔６９の下流端は、この吸気ポート１０の内壁面１０ａと筒状部５２との間の空間７０に連通している。
【００３１】
ブランチ通路１８を流れる吸気中に含まれる水分は、収容部３２の底面３２ａに滴下して集水溝６２内に集まる。この水分は、集水溝６２から排水孔６４，６９を通流し、吸気ポート１０の内壁面１０ａと筒状部５２との間の空間７０を通して、吸気ポート１０へと流れる。そして、最終的に、筒状部５２を通って流れる吸気の主流と伴に燃焼室８内に吸入される。
【００３２】
このように、吸気の主流はハウジング通路３０から筒状部５２内を流れるのに対し、水分は独立した排水通路６０を通って筒状部５２の外側に排出される。したがって、図２に示す閉弁位置では、吸気の一部が排水通路６０内を流れたとしても、排水通路６０が、吸気の主流が通流する筒状部５２から独立しているため、この吸気の主流により形成されるガス流動（本実施例ではタンブル流）が阻害されず、ガス流動の低下を抑制することができる。特に、吸気の一部が排水通路６０内を流れたとしても、筒状部５２の外側の空間７０で吸気が拡散されるため、インサート内側を流れる吸気の主流と合流しても、吸気の主流により形成されるガス流動を阻害することがない。
【００３３】
以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限られず、種々の変更が可能である。
【００３４】
本実施例では、ハウジング本体２６は、吸気マニホルド１４の第２部材１４ａに一体成形されているが、吸気マニホルド１４全体と一体に成形してもよい。あるいは、別体の制御弁ハウジングを吸気マニホルド１４に取り付けるようにしてもよい。
【００３５】
また、本実施例では、収容部３２は、成形の都合上、ハウジング本体２６と、ハウジングカバー２８の突出部３６と、の２部材に分けて形成されているが、どのように収容部３２を形成するかは任意である。
【００３６】
さらに、本実施例では、円弧状の外側面４６を有する弁部４０が回転軸４４の中心から半径方向外側にオフセットしている制御弁２２を用いているが、本発明はこれに限定されず、例えば、バタフライ式の制御弁を用いてもよい。また、吸気ポート１０の内壁面１０ａと筒状部５２との間に設ける空間７０は、筒状部５２の外側全体に設けてもよく、また、筒状部５２の外側の一部に設けてもよい。すなわち、排水通路６０を流れた吸気が空間７０で拡散されるように、空間７０の通路断面積が排水通路６０の通路断面積よりも大きく形成されていればよい。また、排水通路６０や空間７０は排水することができればどのような大きさでも構わない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月25日(2016.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに形成された吸気ポートよりも上流側に、吸気通路の通路断面の一部を開閉する制御弁が配置されてなる内燃機関の吸気装置において、
上記吸気ポート内にインサートが設けられており、
上記インサートは、上記吸気ポート内に挿入される筒状をなす筒状部を備え、上記吸気ポートの内壁面と上記筒状部の外壁面との間において上記筒状部の外側全体に空間が画成され、
上記制御弁が位置する吸気通路の底面から上記空間へ至る排水通路が形成されている、内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
上記制御弁は、回転軸の中心から半径方向外側にオフセットした位置で回動する弁部を備え、
上記弁部の外側面が、上記回転軸を中心とした回動軌道に沿った円弧状をなしており、
上記吸気通路の底面に、上記弁部を収容する円弧状に凹んだ収容部が形成されているとともに、この収容部の底部に上記排水通路の上流端が開口している、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
上記収容部の底部に、上記排水通路の一部をなす集水溝が凹設されている、請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
上記インサートは、上記制御弁を収容した制御弁ハウジングと上記シリンダヘッドとの間に挟持されるフランジ部を備えており、
上記排水通路は、上記フランジ部を貫通して形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
上記制御弁ハウジングの端面において、上記排水通路が吸気通路の開口部から独立して開口している、請求項４に記載の内燃機関の吸気装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月9日(2016.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに形成された吸気ポートよりも上流側に、吸気通路の通路断面の一部を開閉する制御弁が配置されてなる内燃機関の吸気装置において、
上記吸気ポート内に、上記制御弁を通過した吸気の主流を案内するインサートが設けられており、
上記インサートは、上記吸気ポート内に挿入される筒状をなす筒状部と、上記筒状部の上流側開口端の周囲に設けられ、上記制御弁を収容した制御弁ハウジングと上記シリンダヘッドとの間に挟持されるフランジ部と、を備え、
上記吸気ポートの内壁面と上記筒状部の外壁面との間において上記筒状部の外側全体に空間が画成され、
上記制御弁が位置する吸気通路の底面から上記空間へ至る排水通路が形成されており、この排水通路は上記フランジ部を貫通している、内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
上記制御弁は、回転軸の中心から半径方向外側にオフセットした位置で回動する弁部を備え、
上記弁部の外側面が、上記回転軸を中心とした回動軌道に沿った円弧状をなしており、
上記吸気通路の底面に、上記弁部を収容する円弧状に凹んだ収容部が形成されているとともに、この収容部の底部に上記排水通路の上流端が開口している、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
上記収容部の底部に、上記排水通路の一部をなす集水溝が凹設されている、請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
上記制御弁ハウジングの端面において、上記排水通路が吸気通路の開口部から独立して開口している、請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
【国際調査報告】
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