(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管内に長手方向に沿って仕切板を設けて内部を前記吸気管の上側通路である第１吸気通路と前記吸気管の下側通路である第２吸気通路とに分割する共に、前記第２吸気通路を開閉する吸気制御バルブを備えている内燃機関の吸気装置において、
前記仕切板が前記第１吸気通路と前記第２吸気通路とを連通し、前記仕切板下面の燃料が前記第１吸気通路へ吸い出されるように複数の穴を有しており、
前記第１吸気通路側に形成した前記穴の開口径が、前記第２吸気通路側に形成した前記穴の開口径よりも小さく、
前記穴は前記第１吸気通路側から前記第２吸気通路側に向かって拡径するテーパ形状となっていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
吸気流の方向で、前記第２吸気通路側の前記穴の下流側端部が前記第１吸気通路側の前記穴の下流側端部よりも下流側にあることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記仕切板は表面が平滑に仕上げられた板状部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記吸気管には、前記吸気管内に突出した燃料噴射部を有するインジェクタが配置され、
前記仕切板は、前記燃料噴射部より吸気流の方向で上流側へ延びている部分を有し、
複数の前記穴は、前記延びている部分に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項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、吸気管内に仕切板を配置して吸気流を制御する内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  吸気管（吸気ポートとも称される）内に強いタンブル流を発生させる構造を設けた吸気装置が従来から複数提案されている。例えば、特許文献１は吸気管の内部に長手方向に沿った仕切板（仕切壁、隔壁等とも称される）を配置して、タンブル通路と制御通路とに分割している。そして、制御通路側に開閉自在な吸気流制御バルブを配置すると共にタンブル通路側には左右隔壁を設けて、タンブル流の成層化を図っている。また、特許文献２は、噴射燃料が衝突する部位が少なくとも連通多孔状となっている仕切板を用いた吸気装置を開示する。この吸気装置は、噴射燃料が衝突する部位の表面を凹凸形状で連通多孔状とすることで燃料の飛散及び気化霧化を促進し、噴射燃料の液滴化を防止して燃焼の安定化を図っている。さらに、特許文献３は吸気ポート内を２つの通路に分割する隔壁の上流に吸気制御弁を配置すると共に、隔壁にスリット状の連通路を設けた吸気装置を開示する。上記連通路は、吸気制御弁を閉じたときに下流側に発生する局部的な低圧領域に臨むように、隔壁の上流端側に設けられている。特許文献３の吸気装置は、タンブル流を発生させるときに下側の第２通路を吸気制御弁で閉じて、上側の第１通路に吸気流を流す。このときに、上記連通路に第２通路から第１通路に取り込む吸気流を発生させてタンブル流の強化を図っている。【０００３】
【特許文献１】特開平６−１５９０７９号公報
【特許文献２】特開平５−２０９５８２号公報
【特許文献３】特開２００４−１２４８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記特許文献１で開示する吸気装置は、タンブル通路側に燃料が噴射されており、仕切板を通った後の吸気流は燃料を含んで燃焼室へと流れ込む。図８（Ａ）は、このときの吸気装置１００の様子を模式的に示している。吸気装置１００は吸気管１０３の内部が仕切板１０４によって、タンブル通路１０５と制御通路１０６とに分割されている。図８（Ａ）は吸気流制御バルブ１１０を回動させて制御通路１０６側を閉じてタンブル通路１０５に強いタンブル流を発生させた状態を示している。このような状態が形成されたときには仕切板１０４を通った後の吸気流の一部が下端で強い渦流ＥＣとなる場合がある。この渦流ＥＣは制御通路１０６を逆流して仕切板１０４の下面に燃料ＦＵを液滴状に付着させる。また、気筒上部の吸気バルブ（不図示）が開いたときの吹返しにより仕切板１０４の下面に燃料ＦＵが付着してしまう場合がある。【０００５】  逆流した或いは吹き返された燃料ＦＵは、仕切板１０４の下面や周部のくぼみ部分に滞留する。このように噴射燃料が制御通路１０６側に滞留した状態で吸気流制御バルブ１１０が開（特に全開）に切換わると、図８（Ｂ）で示すように液滴状の燃料ＦＵが燃焼室内に一気に流れ込むことになるので空燃比（Ａ／Ｆ）が急激にリッチになってしまう。この変化は突発的であるため空燃比の制御を行うことが極めて困難である。そのために内燃機関の燃焼効率が低下すると共にエミッションを悪化させてしまう。【０００６】  また、特許文献２で開示する吸気装置の仕切板は、噴射燃料が衝突する部位が凹凸形状でかつ表裏を連通する連通多孔状の材料で形成されている。そして、このような連通多孔状の材料として発泡金属材料を使用することを提案している。しかし、連通多孔状の材料で吸気管内を仕切ると、タンブル通路と制御通路とが広範囲で連通している状態となるので仕切板を設けた効果が低下してしまう。よって、この吸気装置はタンブル通路側に強いタンブル流を形成させることが困難となる。また、仕切板に発泡金属のような材料を使用すると、燃料が途中で詰まったり、通路が複雑なために燃料がうまく吸い出されないという場合がある。また、この吸気装置は特殊な材料を使用するので製造コストが上昇してしまう。さらに、この吸気装置はインジェクタから噴射された燃料の気化霧化を促進する技術を提案したものであり、前述したように吸気流の逆流等によって仕切板の下面に付着した燃料に対処するものではない。【０００７】  更に、特許文献３で開示する吸気装置は、タンブル流を形成するときに吸気が連通路を介して第２通路から第１通路に取り込まれる。このときに第２通路内には吸気流が下から上へ還流（逆流）している。この還流に伴って噴射された燃料が逆流してしまうので、前述した特許文献１の装置と同様に、隔壁の下面や周辺部に燃料が滞留することになる。特に、連通路は吸気制御弁を閉じたときに発生する低圧領域に臨むように隔壁上流端に設けられているので、燃料が隔壁の下面全体に付着し易い。また、燃料が吸気制御弁の近い位置にまで逆流してしまい周部のくぼみ部分に滞留する可能性がある。よって、このような吸気装置を採用する内燃機関は、燃焼効率の低下及びエミッションの悪化が懸念さ���る。【０００８】
本発明に係る内燃機関の吸気装置は、吸気管内に長手方向に沿って仕切板を設けて内部を前記吸気管の上側通路である第１吸気通路と前記吸気管の下側通路である第２吸気通路とに分割する共に、前記第２吸気通路を開閉する吸気制御バルブを備えている内燃機関の吸気装置において、前記仕切板が前記第１吸気通路と前記第２吸気通路とを連通し、前記仕切板下面の燃料が前記第１吸気通路へ吸い出されるように複数の穴を有しており、前記第１吸気通路側に形成した前記穴の開口径が、前記第２吸気通路側に形成した前記穴の開口径よりも小さく、前記穴は前記第１吸気通路側から前記第２吸気通路側に向かって拡径するテーパ形状となっていることを特徴とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記目的は、吸気管内に長手方向に沿って仕切板を設けて内部を前記吸気管の上側通路である第１吸気通路と前記吸気管の下側通路である第２吸気通路とに分割すると共に、前記第２吸気通路を開閉する吸気制御バルブを備えている内燃機関の吸気装置において、前記仕切板が前記第１吸気通路と第２吸気通路とを連通し、前記仕切板下面の燃料が前記第１吸気通路へ吸い出されるように複数の穴を有している内燃機関の吸気装置によって達成される。【００１０】
上記構成において、吸気流の方向で、前記第２吸気通路側の前記穴の下流側端部が前記第１吸気通路側の前記穴の下流側端部よりも下流側にあってもよい。
【００１２】
上記構成において、前記仕切板は表面が平滑に仕上げられた板状部材であってもよい。上記構成において、前記吸気管には、前記吸気管内に突出した燃料噴射部を有するインジェクタが配置され、前記仕切板は、前記燃料噴射部より吸気流の方向で上流側へ延びている部分を有し、複数の前記穴は、前記延びている部分に形成されていてもよい。
【００１３】  また、前記第１吸気通路側に形成した前記穴の開口径が、前記第２吸気通路側に形成した前記穴の開口径よりも小さい形成することが望ましい。そして、前記穴は前記第１吸気通路側から前記第２吸気通路側に向かって拡径するテーパ形状となる構造を採用することが好ましい。また、前記穴は前記仕切板の下流側に設けた構造を採用してもよい。このように仕切板に設ける穴を主に下流側に設けることで、仮に第２通路内に還流が発生したとしても還流の範囲を狭め、燃料が上流にある吸気制御バルブにまで逆流するのを防止できる。なお、前記仕切板は平坦な板状部材を採用することが好ましい。仕切板が平坦であると圧力損失が小さいので付近を流れる吸気流をスムーズに流すことができる。
【発明の効果】
【００１４】  本発明によれば、吸気流が吸気制御弁の周辺部にまで還流するのを防止し、仕切板の下面に付着する燃料を抑制して、燃焼効率の向上とエミッションの改善を図ることができる吸気装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る吸気装置について示した図であり、（Ａ）は吸気装置の全体構成を示した図、（Ｂ）は（Ａ）のＣＲ内を拡大して示した図である。
【図２】（Ａ）は仕切板の平面図である。（Ｂ）は図１（Ｂ）で示した穴の１つを拡大した図である。（Ｃ）は均等に拡径する穴の例を示した図である。
【図３】実施例２について示した図である。
【図４】実施例３について示した図である。
【図５】実施例４について示した図である。
【図６】変形例の吸気装置の全体構成を示した図である。
【図７】仕切板に設ける穴の他の配置例について示した図である。
【図８】従来の吸気装置について示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  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。
【実施例１】
【００１７】  図１は実施例１に係る吸気装置１について示した図である。図１（Ａ）は吸気装置１の全体構成を示した図、同図（Ｂ）は（Ａ）のＣＲ内を拡大して示した図である。吸気装置１は、不図示の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）では下側の端部２が吸気装置１の気筒側である。吸気流ＧＳは図示のようにインテークマニホルド側から気筒に向って流れている。なお、一般に吸気装置の吸気管は内燃機関のシリンダヘッド内に形成される場合が多いが、本発明に係る吸気装置はこのような形態に限らない。吸気管はインテークマニホルドの一部、或いは独立した配管として存在する形態であってもよい。以下で示す実施例は吸気管を設ける場所を特に限定することなく説明する。【００１８】  吸気管３の内部には仕切板４Ａが長手方向に沿って配置されている。この仕切板４Ａにより吸気管３の内部が上側通路である第１吸気通路５と下側通路である第２吸気通路６とに分割されている。第１吸気通路５の上部にはインジェクタ取付部７が外側に突出するように形成されており、この取付部７に差し込まれたインジェクタ８の先端部８ａから燃料が吸気管３内に噴射される。よって、これ以降の吸気流ＧＳは燃料を含んだ混合気となる。【００１９】  仕切板４Ａより上流側（インテークマニホルド側）には吸気制御バルブとして開閉弁１０が配置されている。この開閉弁１０は吸気管３の内壁に設けた支軸１５を中心に回動する。図示している例では第２吸気通路６側の壁面に支軸１５が配設されている。この支軸１５は軸受１６により軸支されている。また、支軸１５にはアクチュエータ１７からの回転力が伝達されている。アクチュエータ１７はＥＣＵ（Electronic  Control  Unit：電子制御装置）１８によって駆動が制御されている。このＥＣＵ１８は図示しない内燃機関を制御するＥＣＵと兼用してもよい。この場合には、内燃機関の状態に応じてアクチュエータ１７を制御して開閉弁１０を所望の位置に移動させることができる。【００２０】  図１（Ａ）で示すように開閉弁１０が第２吸気通路６側を閉じて第１吸気通路５側だけを開いた状態を形成すると、全開状態の場合よりも第１吸気通路５内に強いタンブル流を形成することができる。なお、この図１（Ａ）で示している状態を半開状態と称し、開閉弁１０が回動して吸気管３の壁面と平行となり第１吸気通路５及び第２吸気通路６を開いた状態を全開状態と称する。また、この吸気装置１では、第１吸気通路５がタンブル通路、第２吸気通路６が制御通路となる。上記開閉弁１０は、第１吸気通路５の吸気流も制御できるように大きく形成してあるが、第２吸気通路６への吸気流だけを制御するように小さく形成してもよい。【００２１】  図１（Ｂ）は仕切板４Ａに形成されている穴９の断面形状を確認できるように示している。また、この図では逆流した吸気流ＣＧＳにより仕切板４Ａの下面に付着した燃料ＦＵの挙動を模式的に示している。仕切板４Ａには複数の穴９が形成されている。複数の穴９は第１吸気通路５と第２吸気通路６とを連通するように形成されている。この仕切板４Ａに形成した穴９は、第１吸気通路５よりも第２吸気通路６の開口径が大きく形成されている。【００２２���  図２（Ａ）は、仕切板４Ａの平面図（第１吸気通路５側から見た上面視図）である。実線で示すのが第１吸気通路５側に形成される穴９の開口９Ｈａであり、点線で示すのが第２吸気通路６側に形成される穴９の開口９Ｈｂである。図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）で示した穴９の１つを更に拡大した図である。これらの図から第２吸気通路６側の開口径が第１吸気通路５側の開口径より大きくなるように形成されていることを確認できる。このように仕切板４Ａ下面側の穴の開口を大きく形成しておくと、仕切板４Ａの下面に付着した燃料ＦＵを穴９内に誘導し易くなる。また、このように第１吸気通路５側の開口を小さく形成しておくと、吸気流ＧＳが第１吸気通路５側から第２吸気通路６側へ流れ難くなるのでタンブル比を下げることなく燃料ＦＵを第１吸気通路５側へ吸出すことができる。【００２３】  特に、図２（Ｂ）で示すように、吸気流ＧＳの方向で第２吸気通路６側の穴９の下流側端部９２が第１吸気通路５側の下流側端部９１よりも下流側に位置している。このように下面側の穴の端部を下流側にずらした構造とすることによっても、付着した燃料を穴９内に誘導し易くしている。さらに、図示のように穴９の内壁９ＴＥをテーパ状に形成しておくと進入した燃料を反対側へスムーズに誘導できるので好ましい。【００２４】  図２（Ａ）及び（Ｂ）では、第１吸気通路５側での穴形状（開口形状）及び第２吸気通路６の穴形状が円形であって、第２吸気通路６側で下流側端部９２を下流側にずらした場合を例示しているがこれに限るものではない。例えば、穴９の穴形状は楕円、スリット状等でもよい。また、第１吸気通路５側が円形形状で、第２吸気通路６側が楕円形状のように異なる形状であってもよい。さらに、図２（Ｃ）で示すように穴９は第１吸気通路５側から第２吸気通路６側に向かって均等に拡径するテーパ形状となっていてもよい。この実施例１の仕切板４Ａが有する穴９は、第２吸気通路６側の開口面積が第１吸気通路５側より大きく、下流側端部９２が第１吸気通路５側の下流側端部９１より下流側となるように形成されている。上記仕切板４Ａは平坦な板状部材を用いることが望ましい。このような仕切板４Ａとして例えば所定厚で表面を平滑に仕上げた金属板を用いることができる。この金属板の所望の位置に穴加工を施してテーパ形状の穴９を複数設けて仕切板４Ａとすればよい。仕切板４Ａが平坦であると圧力損失を小さくできるので付近を流れる吸気流をスムーズに流すことができる。【００２５】  以上説明した実施例１の吸気装置１は、図１（Ａ）で示す半開状態として吸気流ＧＳを流すと第１吸気通路５側に強い流れが発生するので、差圧により第１吸気通路５が第２吸気通路６よりも低圧となる。このときに第２吸気通路６側から第１吸気通路５側へ流れる気流が穴９に発生するので、仕切板４Ａの下面に付着した燃料ＦＵが穴９を介して上側（第１吸気通路５側）へ吸い出されることになる。第１吸気通路５側へ吸い出された燃料ＦＵは、第１吸気通路５側の強い吸気流に乗って再び気筒へ向けて搬送される。特に、本実施例１では第２吸気通路６側の穴の開口面積を大きく、下流側端部９２が第１吸気通路５側の下流側端部９１より下流側にあるので、仕切板４Ａの下��に付着している燃料ＦＵを効率良く上側に吸出すことができる。【００２６】  以上の説明から明らかなように、実施例１の吸気装置１によれば、仕切板４Ａの下面に付着する燃料を上面側に吸出して吸気流に戻すことができるので、制御通路となる第２吸気通路６側に燃料が滞留することを抑制できる。なお、吸気装置１の仕切板４Ａは金属板等に穴加工等を施して、第１吸気通路５と第２吸気通路６とを一部連通させるものであるが、タンブル通路となる第１吸気通路５に発生させるタンブル流を弱めることがない範囲で穴９が配置されている。よって、この吸気装置１は内燃機関の燃焼効率の向上及びエミッションの改善を図ることができる。また、本吸気装置１により、Ａ／Ｆの安定化が図られるので、内燃機関のトルク変動を抑制して安定した出力を得ることができる。なお、吸気装置１が半開状態及び全開状態となって仕切板４Ａの穴９を介して吸気が第２吸気通路６から第１吸気通路５へ流れる状態が形成されたときには、第１吸気通路５を流れる吸気流を吸気管３の上面側に付勢することができる。これによりタンブル比を上げることができるので、穴９を設けた副次的な効果として更に内燃機関の燃料向上を図ることができる。
【実施例２】
【００２７】  図３は、吸気装置１で使用する仕切板を他の仕切板４Ｂとした場合の実施例２について示した図である。図３（Ａ）は仕切板４Ｂの平面図、同（Ｂ）は側面図である。この仕切板４Ｂは吸気流ＧＳの流れる方向に対してほぼ垂直に形成した穴９を備えている。この穴９は第１吸気通路５側の開口９Ｈａと第２吸気通路６側の開口９Ｈｂとが略同一で、穴径も略同一に形成されている。【００２８】  このように単純な形状の穴９を備えた仕切板４Ｂを採用する吸気装置１でも、下面に付着する燃料を上面側に吸出して吸気流に戻すことができるので、制御通路側に燃料が滞留することを抑制できる。よって、この吸気装置１も内燃機関の燃焼効率の向上及びエミッションの改善を図ることができ、また内燃機関のトルク変動を抑制して安定した出力を得ることができる。
【実施例３】
【００２９】  図４は、吸気装置１で使用する仕切板を他の仕切板４Ｃとした場合の実施例３について示した図である。図４（Ａ）は仕切板４Ｃの平面図、同（Ｂ）は側面図である。実線で示すのが第１吸気通路５側に形成される穴９の開口９Ｈａであり、点線で示すのが第２吸気通路６側に形成される穴９の開口９Ｈｂである。この仕切板４Ｃは吸気流ＧＳの流れる方向において、第１吸気通路５側の開口位置が第２吸気通路６側よりも下流側となるように穴９が形成されている。また、この穴９の穴径は略同一に形成されている。【００３０】  図４で示す仕切板４Ｃを採用すると、半開状態のときには吸気流が第１吸気通路５から第２吸気通路６へ流れ難いため、第１吸気通路５側に強いタンブル流を確保できる。これにより実施例１の場合と同様に仕切板４Ｃの下面に付着した燃料を上面側に吸出すことができる。よって、この仕切板４Ｃを採用した吸気装置１も内燃機関の燃焼効率の向上及びエミッションの改善を図ることができる。
【実施例４】
【００３１】  図５は、吸気装置１で使用する仕切板を他の仕切板４Ｄとした場合の実施例４について示した図である。図５（Ａ）は仕切板４Ｃの平面図、同（Ｂ）は側断面図である。実線で示すのが第１吸気通路５側に形成される穴９の開口９Ｈａであり、点線で示すのが第２吸気通路６に形成される穴９の開口９Ｈｂである。この仕切板４Ｄは吸気流ＧＳの流れる方向において、第２吸気通路６側の穴位置が第１吸気通路５側よりも下流側となるようにして穴９が形成されている。また、この穴９の穴径は略同一に形成されている。【００３２】  図５で示す仕切板４Ｄを採用すると、半開状態のときに第２吸気通路６から第１吸気通路５へ向かう吸気の流れがスムーズとなるので、実施例１の場合と同様に仕切板４Ｄの下面に付着した燃料を上面側に吸出すことができる。よって、この仕切板４Ｄを採用した吸気装置１も内燃機関の燃焼効率の向上及びエミッションの改善を図ることができる。【００３３】（変形例）  図６は変形例の吸気装置４０の全体構成を示した図である。重複する説明を避けるため、実施例１で示した吸気装置１と同様の部位には同一の符号を付している。吸気装置４０は、内部にヒータ４２を埋設した仕切板４１を備えている。このように加熱手段となるヒータ４２を備えた仕切板４１を採用して付着した燃料の気化を促進するようにしてもよい。なお、この吸気装置４０はＥＣＵ１８によってヒータ４２への通電を制御し、仕切板４１の下面に付着する燃料が無い状態を形成して開閉弁１０を開に切換えるようにすればよい。図６は穴を有していない仕切板４１にヒータ４２を設けた構造例を示しているが、実施例１〜４で例示した穴を有する仕切板にヒータを更に設けた構造を採用してもよい。【００３４】  変形例の吸気装置４０によっても仕切板４１の下面に付着する燃料を抑制できるので、前述した他の実施例の吸気装置１と同様に内燃機関の燃焼効率の向上及びエミッションの改善を図ることができる。【００３５】  また、前述した実施例１から実施例４では、仕切板４（４Ａ〜４Ｄ）に種々の形状の穴９を略均等に配置する場合を例示している。このように仕切板に穴９を設けた構造とすることによって第２吸気通路６内に還流（逆流）が発生したとしても穴９を設けた吸い出し効果（吸引効果）によって徐々に弱めることができる。よって、燃料が上流に位置する開閉弁１０周辺にまで到達することを防止できるので、開閉弁１０のくぼみ部分に燃料が滞留することがない。したがって、弁全開時に突発的（一過的）にリッチになるという状態が発生するのを防止できる。【００３６】  なお、仕切板４に設ける穴９は、均等に配置することは必須ではない。さらに、この点について説明する。図７は、仕切板４に設ける穴９の他の配置例を示している。図７（Ａ）は仕切板４の中央位置ＣＬより下流側に集中的に穴９を配置した場合の例を示している。このような構造の仕切板４を採用すると、設けた穴９の吸出効果によって仕切板４の下流側で発生した還流を打ち消すことができる。よって、還流の範囲を狭めて、燃料が逆流することを防止できる。なお、図７（Ａ）で示す穴９の配置は、前記実施例１から実施例４で示した仕切板４Ａ〜４Ｄのいずれにも適用できる。よって、図７（Ａ）ではＡ〜Ｄの区別を付けず仕切板４として示している。【００３７】  さらに、仕切板４の下流側に穴９を配置することに関して、図７（Ａ）は中央位置ＣＬより下流側に穴９を配置した場合を例示しているが、このような配置に限るものではない。例えば、下流から２／３の位置ＣＬＳより下流側に穴９を配置してもよい。要するに、仕切板４に穴９を均等に配置した場合と比較して、穴９の配置が相対的に下流側に偏っていればよい。このように設計しておけば均等配置の場合より還流範囲を下流側に寄せて実質的に狭めることができる。よって、図７（Ｂ）で示すように中央位置ＣＬより下流側に存在する穴９の密度を上流側より高くした構造の仕切板４を採用してもよい。【００３８】  以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【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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【図７】
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【図８】
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