(57)【要約】【課題】内燃機関の気筒側へ吸気流を供給する吸気通路内に開閉弁を配置して吸気流を調整する吸気装置に関して、開閉弁が開状態の時に開口部の空間によって生じる吸気流の乱れを抑制する内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】吸気通路内を流れる吸気流れを調整する開閉弁１を備えた内燃機関の吸気装置であって、開閉弁１は吸気通路を閉じるように閉弁された閉状態において開閉弁１の上流および下流とを連通するように開口する開口部３と、開口部３に設けられ補助弁４とを備え、補助弁４は、開閉弁１の閉状態では開口部３を開口させ、開閉弁１の開状態では開口部を閉口させるように開閉可能に開閉弁１の開口部３に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路内を流れる吸気流れを調整する開閉弁を備えた内燃機関の吸気装置であって、
前記開閉弁は、前記吸気通路を閉じるように閉弁された閉状態において該開閉-弁の上流および下流とを連通するように開口する開口部と、
前記開口部に設けられ補助弁とを備え、
該補助弁は、前記開閉弁の閉状態では前記開口部を開口させ、
前記開閉弁の開状態では前記開口部を閉口させるように開閉可能に前記開閉弁の開口部に設けられている、
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の吸気装置において、
前記開閉弁は片持ち式の開閉弁である、
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の吸気装置において、
前記開閉弁は、該開閉弁の基端部において前記吸気通路内に回動可能に軸支され、前記開閉弁の開口部は、前記開閉弁のうち前記基端部と異なる端部に設けられた切欠きとして形成されている、
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
請求項１から３に記載の内燃機関の吸気装置において、
前記補助弁は、前記閉状態において前記開閉弁より前記吸気流の下流側に向けて回動して開弁する、
ことを特徴とする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、吸気通路内を流れる吸気流を調整するための開閉弁を備えた内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の気筒側へ吸気流を供給する吸気通路内に開閉弁を配置して吸気流を調整する吸気装置に関しては従来から複数の提案がある。例えば、特許文献１は吸気通路内に長手方向に沿った仕切板（隔壁）を配置して上側の第１通路と下側の第２通路とに分割すると共に、仕切板の上流側に支軸を中心に回動する板状の弁体を２枚設けて吸気通路の一部を開閉する構造を開示している。内燃機関にこのような構造を採用するとタンブル流を強化して希薄混合気の安定な燃焼を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４−１２４８３６号公報（特許文献１）
また、このような吸気装置は、図４（ａ）から図４（ｄ）に示すような一端が吸気通路に回動自在に軸支されている片持ち式の開閉弁１Ｘを備えたものがある。図４（ａ）は開閉弁１が閉状態に位置付けられた場合を示しており、図４（ａ）は図４（ｂ）におけるＡ―A断面図である。図４（ｃ）は、開閉弁１が開状態に位置付けられた場合を示している。図４（ｄ）は図４（ｃ）において吸気通路をＢ方向に吸気通路を見た断面図である。
【０００４】
前記吸気通路は、吸気を上流から下流に案内する第１内壁面１１Ｘと、第１内壁面１１Ｘより下流側において吸気通路の内径が拡大するように単一の段部１３Ｘを介して設けた第２内壁面１２Ｘとを有する。開閉弁１Ｘは、前記単一の段部１３Ｘに基端部側（軸２Ｘ側）が軸２Ｘにより回動可能に軸支されると共に、その先端部３Ｘにおいて主流Ｆ３を通過させる開口部１ａＸが形成されている。これによって、開閉弁１Ｘが閉状態の時には開口部１ａＸを吸気流が通過する事によってタンブル流を発生させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図４（ｄ）に示すように、開閉弁１Ｘが開状態の時には開口部１ａＸの空間（デッドボリューム）に吸気流の一部が流入し、流入した吸気流は乱流Ｆ５として燃焼室に流入する。これによって、乱流Ｆ５が吸気抵抗となって燃費が悪化してしまう可能性がある。
【０００６】
そこで本発明の目的は、開閉弁が開状態の時に開口部の空間によって生じる吸気流の乱れによる吸気抵抗が低減されている内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
具体的には、吸気通路内を流れる吸気流れを調整する開閉弁を備えた内燃機関の吸気装置であって、前記開閉弁は、前記吸気通路を閉じるように閉弁された閉状態において該開閉弁の上流および下流とを連通するように開口する開口部と、前記開口部に設けられ補助弁とを備え、該補助弁は、前記開閉弁の閉状態では前記開口部を開口させ、前記開閉弁の開状態では前記開口部を閉口させるように開閉可能に前記開閉弁の開口部に設けられている。
【０００８】
これによれば、開閉弁が開状態の場合に補助弁が開口部の空間に入ることによって開口部の空間は閉口される。これによって、開閉弁が開状態の時に開口部の空間に流入する吸気流が減少されることから乱流の発生が抑制される。この結果、吸気抵抗が減少し燃費の悪化が抑制される。
【０００９】
好適には、前記開閉弁は片持ち式であるとしてもよい。
【００１０】
好適には、前記開閉弁は、該開閉弁の基端部において前記吸気通路内に回動可能に軸支され、前記開閉弁の開口部は、前記開閉弁のうち前記基端部と異なる端部に設けられた切欠きとして形成されている。
【００１１】
これによれば、開閉弁は、開閉弁の基端部において吸気通路に回動可能に軸支され、開閉弁が閉状態の時に、吸気流が開閉弁の基端部と異なる端部に設けられた切欠きによって流路を制限されて開閉弁の吸気通路下流に流入する。これによって、吸気流に対する整流効果を改善する事ができる。
【００１２】
好適には、前記補助弁は、前記閉状態において前記開閉弁より前記吸気流の下流側に向けて回動して開弁する。
【００１３】
これによれば、補助弁は閉状態において開閉弁より吸気流の下流側に向けて回動して開弁することによって、開口部から流出し開閉弁より下流側に流れる吸気流を整流するように配置されている。この結果、開閉弁が閉状態の時に開口部を通過して開閉弁より下流側に流出した吸気流は補助弁により整流されることから燃焼室に流入する吸気流はより安定した流れとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る吸気装置１について示した図である。
【図２】本発明の実施形態に係る吸気装置の変形例１を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る吸気装置の変形例２を示した図である。
【図４】補助弁を有さない従来の吸気装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気装置について説明する。
【００１６】
図１（ａ）は実施例に係る内燃機関の吸気装置１００について示した概略図である。図１（ｂ）から（ｅ）は、開閉弁１の構成をより詳細に示した断面図であり、図１（ｂ）は、開閉弁１が閉状態に位置付けられた場合を示しており、図１（ｂ）は図１（ｃ）におけるＡ―Ａ断面図である。図１（ｄ）は、開閉弁１が開状態に位置付けられた場合を示しており、図１（ｅ）は図１（ｄ）においてＢ方向に吸気通路を見た断面図である。図１（ａ）では図示していないが、吸気装置１００は内燃機関の気筒側とインテークマニホルドとを接続する部分に配設されている。図１（ａ）に示すように、主流Ｆ１は、インテークマニホルド側から気筒６０に向かって流れる。なお、吸気通路は内燃機関のシリンダヘッド内に形成した吸気ポートとしてもよいがこれに限る必要はない。すなわち、本発明の吸気通路はインテークマニホルドの一部、或いは独立した吸気通路として存在する形態であってもよい。また、この吸気装置１はタンブル流（縦渦流）Ｆ２を形成する場合の吸気装置として説明する。
【００１７】
吸気装置１００は開閉弁１、軸２、アクチュエータ４０及びＥＣＵ５０から構成されている。開閉弁１は吸気通路内に配置されている。吸気通路は、吸気を上流から下流に案内する第１内壁面１１と、第１内壁面１１より下流側に設けた第２内壁面１２と，第１内壁面１１と第２内壁面１２を接続する第３内壁面１３を有する。第３内壁面１３は、第１内壁面１１と接続する単一の段部１３ａを含む。図１（ａ）に示すように、この開閉弁１が吸気通路内を閉じる閉状態に位置付けられると、燃焼室７０内で旋回流であるタンブル流Ｆ２が生成される。また、開閉弁１は、アクチュエータ４０、及びアクチュエータ４０を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御装置）５０によりその開閉状態が制御される。
【００１８】
次に、この開閉弁１について詳細に説明する。
【００１９】
開閉弁１は、図１（ｃ）に示すように開口部１ａと側面部１ｂを有している。開閉弁１は、前記単一の段部に基端部（軸２側）側が軸２により回動可能に軸支されており、開閉弁１はその先端部３が下流側を向く範囲内を揺動する。また、その先端部３は主流Ｆ１を通過させる開口部１ａ（切欠き）が形成されている。これによって、開閉弁１が閉状態の時には開口部１ａを主流Ｆ１が通過する事によってタンブル流Ｆ２を発生させる。
【００２０】
補助弁４は、開口部１ａにおいて基端部が補助弁軸５により回動可能に軸支されている。補助弁４は、図１（ｂ）に示すように開閉弁１の吸気流下流側に向けて吸気流に沿って開く位置から図１（ｄ）に示すように開閉弁１の開口部１ａに入る位置まで揺動する。補助弁４は開口部１ａを開口する方向にスプリング６によって付勢力を受けている。なお、補助弁４を開口部１ａが開口する方向に付勢する部材は弾性部材であれば良く、弾性部材はスプリング６以外にも板ばね等を用いても良い。補助弁４が開閉弁１の開口部１ａの空間に入るように配置されている。図１（ｂ）に示すように開閉弁１が閉状態の場合には、補助弁４は開口部１ａを通過する主流Ｆ１と沿うように開放される。一方、図１（ｃ）に示すように開閉弁１が開状態の場合には、補助弁４は、開閉弁１がアクチュエータ４０によって閉弁される際に吸気通路の第３内壁面１３に接触することによりスプリング力に抗して開口部１ａの空間に入らされる。これによって、開口部１ａの空間が小さくされることから開口部１ａの空間に流入する吸気流が減少される。この結果、乱流の発生が抑制されることから吸気抵抗が減少し、この場合は燃費の悪化が抑制される。
【００２１】
次に、開閉弁１が開状態に位置付けられた場合について詳細に説明する。
【００２２】
図１（ｄ）に示すように、開閉弁１の開状態において、開閉弁１は、第１内壁面１１と第２内壁面１２とが滑らかに連続するように位置される。即ち、第１内壁面１１と第２内壁面１２とは、開閉弁１が第３内壁面１３に格納されることによって吸気を上流から下流に案内する開閉弁１により連続する。これにより、開閉弁１の開口部１ａの部位での吸気の乱流を抑制することができることから、吸気流の乱れを抑制することができる。さらに、補助弁４が開閉弁１の開口部１ａの空間に入ることによって開口部１ａの空間が小さくされる。これによって、開口部１ａの空間に流入する吸気流が減少されることから乱流の発生が抑制される。この結果、吸気抵抗が減少しこの場合は燃費の悪化が抑制される。
【００２３】
次に、開閉弁１が閉状態に位置付けられた場合について詳細に説明する。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、開閉弁１の閉状態においては、吸気流は開閉弁１によって強制的に開口部１ａを通過して吸気通路下流に流れるように制限されタンブル流Ｆ２が生成される。さらに、開閉弁１の閉状態においては、補助弁４は開口部１ａを通過する主流Ｆ１と沿うように開放される。これによって、開閉弁１が閉状態の時に開口部１ａを通過して開閉弁１より下流側に流出した吸気流は、補助弁４が吸気流に沿って開弁されることにより整流されることから燃焼室７０内に流入する吸気流はより安定した流れとなる。これによって、開閉弁１が閉状態の時において燃焼室７０内の燃焼が安定する。
【００２５】
さらに、本発明によれば、開閉弁の開口部に設けられスプリングによって付勢力を受ける補助弁を用いる事によって、開閉弁が閉状態において補助弁は開口部を通過する吸気に沿うように開放される。一方、開閉弁が開状態の場合には、補助弁は、開閉弁がアクチュエータによって閉弁される際に吸気通路に接触することによりスプリング力に抗して開口部の空間に入らされる。このように、スプリングのみを用いた簡易な構造によって開閉弁の開閉にあわせて補助弁の閉開を切り替えることができる。
【００２６】
次に、吸気装置の変形例について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、吸気装置の変形例１の説明図であり、図２（ａ）は、開閉弁１が閉状態に位置付けられた場合を示しており、図２（ｂ）は図２（ａ）においてＡ方向に吸気通路を見た吸気通路断面図である。尚、同一の部分には同一の符号を付することで重複する説明を省略する。
【００２７】
変形例１は、図２（ａ）に示すように吸気を上流から下流に案内する第１内壁面１１Ａと、第１内壁面１１Ａより下流側で吸気通路の内径が拡大するように単一の段部１３
Ａを介して設けた第２内壁面１２Ａとを有する。
【００２８】
このように、第１内壁面１１Ａより下流側で吸気通路の内径が拡大する吸気通路であっても、本発明を適用でき、上述の場合と同様の効果を得る事ができる。
【００２９】
次に、吸気装置の変形例２について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、吸気装置の変形例２の説明図である。図３（ａ）は、開閉弁１Ｂが閉状態に位置付けられた場合を示しており、図３（ａ）は図３（ｂ）においてＡ―Ａ断面にて吸気通路を見た吸気通路断面図である。図３（ｃ）は、開閉弁１Ｂが開状態に位置付けられた場合を示しており、図３（ｃ）は図３（ｄ）においてＢ断面にて吸気通路を見た吸気通路断面図である。尚、同一の部分には同一の符号を付することで重複する説明を省略する。変形例２は、図３（ａ）に示すように開閉弁１Ｂの先端部３Ｂ全体が開口部となっている。補助弁４Ｂは、開閉弁１Ｂの凹部７Ｂを貫通する補助弁軸５Ｂによって開閉弁１Ｂに開閉可能に設置されている。
【００３０】
このように、開閉弁１Ｂの上端部全体が開口部となっている開閉弁１Ｂであっても本発明を適用でき、上述の場合と同様の効果を得る事ができる。
【００３１】
また、本発明の各実施形態においては片持ち式の開閉弁を用いているが、開閉弁の中心部において回転自在に支持されているものや複数の支持部材によって支持されている開閉弁を用いてもよい。
【００３２】
上記は、タンブル流を生成するタンブルコントロールバルブについて適用した例を示したが、周知のスワールコントロールバルブや他のバルブ構造に適用できる。
【００３３】
また、本願の実施形態においては、開口部は開閉弁の先端部に設けられているが先端部以外の例えば側端部（たとえば図１（ｃ）における側端部１ｂ）等に設けられていてもよい。
【００３４】
また、本願の実施形態においては、補助弁はスプリングによって付勢力を受けているが、補助弁を付勢するものは板ばね等のその他の弾性部材であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  開閉弁
１ａ  開口部
1ｂ  側端部
２  軸
３  先端部
４  補助弁
５  補助弁軸
６  スプリング
１１  第１内壁面
１２  第２内壁面
１３  第３内壁面
１３ａ  段部
４０  アクチュエータ
５０  ＥＣＵ
１００  吸気装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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