(57)【要約】【課題】  燃料の付着、液溜まりの発生の抑制や、旋回気流の強度向上を気流制御弁の開度によらず好適に図ることが可能な内燃機関の吸気通路構造を提供する。【解決手段】  燃焼室５４内にタンブル流Ｔを生成するための気流制御弁１が吸気ポート１０Ａに配設された内燃機関の吸気通路構造１００Ａであって、吸気ポート１０Ａの壁面のうち、気流制御弁１Ａの側縁部に対向する壁面Ｗ１及びＷ２に、気流制御弁１が閉弁しているときにこの気流制御弁１の側方から吸気が流通するように形成された第１の溝Ｈ１を有する。第１の溝Ｈ１は、吸気ポート１０Ａの延伸方向に沿って延伸するとともに、気流制御弁１が半開になるときまでこの気流制御弁１の側方から吸気が流通するように延伸している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に旋回気流を生成するための気流制御弁が吸気通路に配設された内燃機関の吸気通路構造であって、
前記吸気通路の壁面のうち、前記気流制御弁の側縁部に対向する壁面に、前記気流制御弁が閉弁しているときに該気流制御弁の側方から吸気が流通するように溝が形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。
【請求項２】
前記溝が、前記吸気通路の壁面のうち、前記気流制御弁が閉弁しているときに該気流制御弁とともに流路を形成する壁面方向に向かって、下流側に延伸していることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気通路構造。
【請求項３】
前記溝が、前記気流制御弁が半開になるときまで該気流制御弁の側方から吸気が流通するように延伸していることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の吸気通路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路構造に関し、特に気流制御弁を備えた内燃機関の吸気通路構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸気通路内で吸気を偏流させ、内燃機関の燃焼室内にタンブル（縦渦）やスワール（横渦）といった旋回気流を生成する気流制御弁が知られている。気流制御弁は、例えば吸気通路の壁面近傍で基端部を片持ち状に軸支された状態で吸気通路に配設される。係る気流制御弁が閉弁すると、吸気通路と気流制御弁の先端部との間に流路が形成される。そして吸気はこの流路を通過する際に偏流され、燃焼室内で旋回気流に生成される。ところが、このとき気流制御弁の下流側で吸気の巻き戻しが発生する場合があり、その結果燃料が吸気とともに上流に向かって巻き戻されることがある。燃料の巻き戻しが発生すると、気流制御弁や吸気通路の壁面に燃料が付着するほか、気流制御弁の近傍下流側に燃料の液溜まりが生じることがある。この場合には燃料の付着により燃費が悪化したり空燃比がばらついたりするほか、燃料の液溜まりが発生した場合には、この燃料が一気に燃焼室に流れ込むことに起因して、燃焼状態が大幅に悪化することがあった。
【０００３】
これに対して、例えば特許文献１では閉弁時に流路を形成する主開口部に加えて、さらに副開口部が側縁部に形成された吸気流制御バルブ（気流制御弁に相当）を備える吸気制御装置が提案されている。この吸気制御装置の場合、閉弁時には主開口部からだけでなく副開口部からも吸気が導入される。このため、燃料の巻き戻しが発生したときでも、燃料は副開口部から導入された吸気で押し返され、その結果、燃料の液溜まりの発生が抑制される。
【０００４】
【特許文献１】特開平２００３−２９３７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで気流制御弁が上記のような副開口部を備える場合、副開口部の向きは気流制御弁の開度によって変化する。このため、副開口部から導入される吸気の流通方向は、燃料の付着や液溜まり（以下、単に燃料付着等とも称す）の発生を抑制しようとする本来の狙いの方向や、旋回気流を強化しようとする本来の狙いの方向からずれてしまうことになる。具体的には例えば燃料の液溜まりの発生を抑制するにあたって、気流制御弁が全閉のときに吸気の流通方向が最適になるように副開口部が形成されている場合、気流制御弁が半開になると、副開口部を流通する吸気の流通方向がずれてしまう。すなわち、気流制御弁を全開、全閉だけでなく半開にも制御するような場合には、特許文献１が提案する吸気制御装置では、燃料付着等の発生を十分に抑制できなくなる虞があった。同様に旋回気流の強度向上を図るべく副開口部を備えた場合でも、このように吸気の流通方向が変化すると旋回気流の強度が十分に向上されなくなる虞があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、燃料付着等の発生の抑制や、旋回気流の強度向上を気流制御弁の開度によらず好適に図ることが可能な内燃機関の吸気通路構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、燃焼室内に旋回気流を生成するための気流制御弁が吸気通路に配設された内燃機関の吸気通路構造であって、前記吸気通路の壁面のうち、前記気流制御弁の側縁部に対向する壁面に、前記気流制御弁が閉弁しているときに該気流制御弁の側方から吸気が流通するように溝が形成されていることを特徴とする。本発明によれば、溝を流通する吸気は気流制御弁の開度によらず、常に溝の延伸方向に沿って流通しようとする。このため本発明によれば、燃料付着等の発生の抑制や、旋回気流の強度向上を気流制御弁の開度によらず好適に図ることが可能である。
【０００８】
また本発明は、前記溝が、前記吸気通路の壁面のうち、前記気流制御弁が閉弁しているときに該気流制御弁とともに流路を形成する壁面方向に向かって、下流側に延伸していてもよい。本発明によれば、気流制御弁によって偏流された吸気が拡散しようとすることを、溝を流通する吸気で抑制できることから、特に旋回気流の強度向上を好適に図ることが可能である。
【０００９】
また本発明は、前記溝が、前記気流制御弁が半開になるときまで該気流制御弁の側方から吸気が流通するように延伸していてもよい。本発明によれば、全閉時だけでなく、全閉時から半開時にかけて気流制御弁で旋回気流を生成しようとする際にも、燃料の付着等の発生の抑制や、旋回気流の強度向上を図ることが可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料付着等の発生の抑制や、旋回気流の強度向上を気流制御弁の開度によらず好適に図ることが可能な内燃機関の吸気通路構造を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸気通路構造（以下、単に吸気通路構造と称す）１００Ａを内燃機関５０Ａの要部とともに模式的に示す図である。具体的には、図１（ａ）では、内燃機関５０Ａの要部として、シリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２Ａと、ピストン５３とともに、吸気通路構造１００Ａを示し、図１（ｂ）では、図１（ａ）に示す矢視Ｙで吸気通路構造１００Ａを示し、図１（ｃ）では、図１（ａ）に示す矢視Ｚで吸気通路構造１００Ａを示し、図１（ｄ）では、形状の理解を容易にすべく、気流制御弁１の外観を示すとともに各部の名称を示している。内燃機関５０Ａは所謂ポート噴射式のガソリンエンジンである。但し、これに限られず、本発明を適用可能な内燃機関であれば、ポート噴射式のガソリンエンジンの代わりにその他の内燃機関を適用してもよい。また、内燃機関５０Ａは直列４気筒の気筒配列構造を有しているが、これに限られず適宜の気筒配列及び気筒数であってよい。また、本実施例では内燃機関５０Ａに関し、各気筒の代表としてシリンダ５１ａについて要部を示しているが他の気筒についても同様の構造となっている。
【００１３】
内燃機関５０Ａは、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２Ａ、ピストン５３等を有して構成されている。シリンダブロック５１には、略円筒状のシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内には、ピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２Ａが固定されている。燃焼室５４は、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２Ａ及びシリンダ５３に囲まれた空間として形成されている。シリンダヘッド５２Ａには、燃焼室５４に吸気を導くための吸気ポート（吸気通路）１０Ａのほか、燃焼したガスを燃焼室５４から排気するための排気ポート（図示省略）が形成されている。吸気ポート１０Ａには燃料を噴射するためのインジェクタ１１が配設されている。またシリンダヘッド５２Ａには、吸気ポート１０Ａの流路を開閉するための吸気弁５５と、排気ポートの流路を開閉するための排気弁（図示省略）とが夫々配設されている。
【００１４】
弁軸２は気流制御弁１を軸支するための構成であり、インジェクタ１１よりも上流側の吸気ポート１０Ａの壁面Ｗ４近傍に介装されている。また、弁軸２は図示しないアクチュエータで駆動される。本実施例ではこのアクチュエータをステップモータで実現している。但し、これに限られず、ステップモータの代わりに適宜のアクチュエータを適用してもよく、またアクチュエータはリンク機構やラック＆ピニオン機構や減速機構などの適宜の機構を介して弁軸と連結されてよい。気流制御弁１は吸気の流量及び流速を変化させるための構成であり、基端部が弁軸２に軸支されている。図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）の制御のもと、アクチュエータが弁軸２を介して気流制御弁１の開度を変更すると、この開度変化に伴って吸気の流量及び流速が変化する。
【００１５】
気流制御弁１は、全開時に吸気ポート１０Ａの壁面に形成された格納部１０Ａａに格納される。また、気流制御弁１の先端部には全閉時に吸気をより速い流速で流通させるための切り欠き部１ａが形成されている。この切欠き部１ａは気流制御弁１全閉時に、吸気ポート１０Ａの壁面Ｗ３とともに主通路（流路）Ｐ１を形成する。吸気は気流制御弁１全閉時から半開時にかけて吸気ポート１０Ａ内で偏流されて、燃焼室５４で強度の高いタンブル流Ｔに生成される。なお、ピストン５３の頂面には、タンブル流Ｔを案内するためのキャビティが形成されていてもよい。また、燃焼室５４で生成される旋回気流はタンブル流Ｔに限られず、例えば図１に示すタンブル流Ｔとは逆の方向に旋回する逆タンブル流や、スワール流や、タンブル流Ｔとスワール流とを合成したような斜めタンブル流などであってもよい。
【００１６】
また本実施例では、吸気ポート１０Ａが、気流制御弁１の側縁部に対向する壁面Ｗ１及びＷ２に、気流制御弁１閉弁時に気流制御弁１の側方から吸気が流通するように形成された第１の溝Ｈ１を有している。第１の溝Ｈ１は、壁面Ｗ１及びＷ２に、夫々２本づつ形成されている。また第１の溝Ｈ１は、吸気ポート１０Ａの延伸方向に沿って直線状に延伸するとともに、気流制御弁１が半開になるときまで気流制御弁１の側方から吸気が流通するように延伸している。これにより第１の溝Ｈ１は、気流制御弁１全閉時から半開時にかけて気流制御弁１とともに副通路Ｐ２を形成する。なお、本実施例では燃料の付着及び液溜まりの発生の抑制とともに、タンブル流Ｔの強度向上を図るために、第１の溝Ｈ１を吸気ポート１０Ａの延伸方向に沿って延伸させているが、第１の溝Ｈ１は燃料付着等の発生の抑制や、タンブル流Ｔの強度向上のいずれかを図ることを目的として適宜の方向に延伸していてもよい。また、第１の溝Ｈ１の本数は適宜の本数であってよく、その垂直断面形状は四角形状に限られず、例えば三角形状や部分半円或いは楕円状など適宜の形状に形成されてよい。また、第１の溝Ｈ１は直線状に限られず、例えば曲線状に延伸していてもよい。本実施例では気流制御弁１と、弁軸２と、吸気ポート１０Ａとで吸気通路構造１００Ａを実現している。
【００１７】
上述した構成で次に、気流制御弁１の開弁状態に応じた吸気の流動態様について図２を用いて説明する。なお、図２では本実施例に係る吸気通路構造１００Ａを図２（ａ）に示し、この吸気通路構造１００Ａとの対比のために、吸気ポート１０Ａの代わりに第１の溝Ｈ１が形成されていない吸気ポート１０Ｘを有するとともに、気流制御弁１の代わりに副開口部ＰＸが形成された気流制御弁１Ｘを有する吸気通路構造１００Ｘを図２（ｂ）に示している。気流制御弁１及び１Ｘ全閉時には、吸気通路構造１００Ａ及び１００Ｘで、主通路Ｐ１を流通する吸気（以下、これらの吸気を単に主流Ｆ１と称す）はともに偏流されて流速が高まる。また気流制御弁１及び１Ｘ全閉時には、吸気通路構造１００Ａ及び１００Ｘで、副通路Ｐ２及び副開口部ＰＸを流通する吸気（以下、これらの吸気を単に副流Ｆ２と称す）はともに意図通りに流通する。すなわち、気流制御弁１全閉時には吸気通路構造１００Ａ及び１００Ｘで、ともに副流Ｆ２によって燃料付着等の発生を抑制することや、タンブル流Ｔの強化を図ることができる。
【００１８】
気流制御弁１Ｘ半開時には、吸気通路構造１００Ｘでは副流Ｆ２の流通方向が変化するため、副流Ｆ２が燃料の付着部位や燃料の液溜まり部位に意図通りに到達しなくなり、これらの発生を十分に抑制することができなくなる。また、副流Ｆ２の流通方向が変化すると、副流Ｆ２によるタンブル流Ｔの強化も意図通りに行われなくなる。これに対して、吸気通路構造１００Ａでは気流制御弁１半開時に、副流Ｆ２は第１の溝Ｈ１に案内されて、気流制御弁１全閉時に引き続き同じ方向に流通しようとする。このため吸気通路構造１００Ａでは、引き続き副流Ｆ２によって燃料付着等の発生を抑制することや、タンブル流Ｔの強化を図ることができる。
【００１９】
また、気流制御弁１Ｘ全開時には、吸気通路構造１００Ｘでは副流Ｆ２が依然として発生し、発生した副流Ｆ２が格納部１０Ｘａと気流制御弁１Ｘとの間から流出して主流Ｆ１の流通を阻害する虞がある一方で、吸気通路構造１００Ａでは気流制御弁１全開時に副通路Ｐ２が形成されないため副流Ｆ２が発生せず、主流Ｆ１が吸気ポート１０Ａ内を好適に流通する。以上により、燃料付着等の発生の抑制や、タンブル流Ｔの強度向上を気流制御弁１の開度によらず好適に図ることが可能な吸気通路構造１００Ａを実現可能である。
【実施例２】
【００２０】
本実施例に係る吸気通路構造１００Ｂは、吸気ポート１０Ａの代わりに、第１の溝Ｈ１に加えて、さらに気流制御弁１が閉弁しているときにこの気流制御弁１とともに主通路Ｐ１を形成する壁面Ｗ３の方向に向かって、下流側に延伸している第２の溝Ｈ２が、気流制御弁１の側縁部に対向する壁面Ｗ１及びＷ２に、気流制御弁１閉弁時に気流制御弁１の側方から吸気が流通するように形成されている吸気ポート１０Ｂを備える以外、実施例１に係る吸気通路構造１００Ａと同一のものとなっている。図３は、気流制御弁１全閉時の吸気通路構造１００Ｂを模式的に示す図である。吸気ポート１０Ｂは具体的には壁面Ｗ１及びＷ２夫々に第１の溝Ｈ１と第２の溝Ｈ２を１本づつ備えている。また、第２の溝Ｈ２は壁面Ｗ１及びＷ２夫々で第１の溝Ｈ１よりも壁面Ｗ３側に形成されている。さらにこれら第１の溝Ｈ１及び第２の溝Ｈ２は、ともに気流制御弁１が半開になるときまで気流制御弁１の側方から吸気が流通するように延伸している。これにより第１の溝Ｈ１及び第２の溝Ｈ２夫々は、気流制御弁１全閉時から半開時にかけて気流制御弁１とともに副通路Ｐ２及びＰ３を夫々形成する。なお、第２の溝Ｈ２も第１の溝と同様、適宜の垂直断面形状及び延伸形状を有してよく、これら第１の溝Ｈ１及び第２の溝Ｈ２の本数は適宜の本数であってよい。
【００２１】
吸気通路構造１００Ｂでは、まず第１の溝Ｈ１を備えることにより、燃料付着等の発生を抑制するとともに、タンブル流Ｔの強度向上を図っている。また吸気通路構造１００Ｂでは、副通路Ｐ３を流通する副流Ｆ３が、気流制御弁１で偏流された主流Ｆ１が拡散しようとすることを抑制するように作用する。これにより、主流Ｆ１の流速が低下することを抑制できるため、吸気通路構造１００Ｂでは、タンブル流Ｔの強度向上をさらに好適に図ることができる。また、本実施例では気流制御弁１全閉時から半開時にかけて副通路Ｐ２及びＰ３が形成される。このため、吸気通路構造１００Ｂでは、気流制御弁１半開時においても引き続き燃料付着等の発生の抑制とともに、タンブル流Ｔの強度向上を図ることができる。以上により、燃料付着等の発生の抑制や、タンブル流Ｔの強度向上を気流制御弁１の開度によらず好適に図ることが可能な吸気通路構造１００Ｂを実現可能である。
【００２２】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば本発明は所謂バタフライバルブを気流制御弁として備えた吸気通路構造（図４参照）に対しても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】吸気通路構造１００Ａを内燃機関５０Ａの要部とともに模式的に示す図である。
【図２】吸気通路構造１００Ａ及び１００Ｘにおける、気流制御弁１の開弁状態に応じた吸気の流動態様を模式的に示す図である。
【図３】気流制御弁１全閉時の吸気通路構造１００Ｂを模式的に示す図である。
【図４】バタフライバルブを気流制御弁として備えた吸気通路構造に対して、本発明を適用した場合の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  気流制御弁
２  弁軸
１０  吸気ポート
１１  インジェクタ
５０  内燃機関
１００  吸気通路構造
【図１】
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【図２】
2008075450.tif 000004
【図３】
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【図４】
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