(57)【要約】【課題】  間隙の幅を詰めることなく間隙流を減少させることが可能な吸気制御弁及び内燃機関の吸気通路部の構造を提供する。【解決手段】  内燃機関５０Ａの吸気系を構成する吸気ポート１０Ａが形成する吸気通路で、基端部が吸気ポート１０Ａの壁面近傍で弁軸２を介して回動自在に軸支される気流制御弁１Ａであって、吸気通路で弁軸２に軸支された状態で、全閉のときに下流側に延伸する側部を有する。また、側部は、弁軸２の延伸方向に対応する気流制御弁１Ａの幅が略一定になるように延伸している。これにより、乱流境界層の距離を長くし、間隙全体での摩擦抵抗を増大させることで、間隙の流通抵抗を増大させることができ、その結果、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系を構成する吸気通路部が形成する吸気通路で、弁軸を介して回動自在に軸支される吸気制御弁であって、
前記吸気通路で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに下流側に延伸する側部を有することを特徴とする吸気制御弁。
【請求項２】
内燃機関の吸気系を構成する吸気通路部が形成する吸気通路で、弁軸を介して回動自在に軸支される吸気制御弁であって、
前記吸気通路で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに上流側に延伸する側部を有することを特徴とする吸気制御弁。
【請求項３】
前記吸気通路部が吸気ポートであり、且つ該吸気ポートの壁面近傍で基端部が前記弁軸に軸支されることを特徴とする請求項１または２記載の吸気制御弁。
【請求項４】
前記弁軸の延伸方向に対応する幅が略一定になるように、前記側部が延伸していることを特徴とする請求項３記載の吸気制御弁。
【請求項５】
前記吸気通路で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに上流側の面をなす上面と、前記側部のうち、前記上面よりも延伸している部分とが、気流案内面で連結され、さらに、一対の前記側部の一方の側部側と、他方の側部側とで、前記気流案内面夫々が、対称的な形状又は互いに異なる形状のいずれかであることを特徴とする請求項３記載の吸気制御弁。
【請求項６】
前記側部の延伸度合いが、前記基端部側よりも先端部側で小さくなっていることを特徴とする請求項３記載の吸気制御弁。
【請求項７】
前記側部のうち、前記吸気通路部で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに上流側に位置する上流側端部に、前記側部のうち、前記吸気通路部で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに該吸気通路部の壁面に対向する側端部に連なる乱流生成部が形成されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の吸気制御弁。
【請求項８】
前記側部のうち、前記吸気通路部で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに該吸気通路部の壁面に対向する側端部が、平滑でないことを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の吸気制御弁。
【請求項９】
内燃機関の吸気系を構成する吸気通路部が形成する吸気通路で、弁軸を介して回動自在に軸支される請求項１から９いずれか１項記載の吸気制御弁を有して構成される内燃機関の吸気通路部の構造であって、
前記吸気通路を形成する壁面のうち、少なくとも前記吸気制御弁が全閉のときに該吸気制御弁の前記側部に対向する部分の壁面が、平滑でないことを特徴とする内燃機関の吸気通路部の構造。
【請求項１０】
内燃機関の吸気系を構成する吸気通路部が形成する吸気通路で、弁軸を介して回動自在に軸支される吸気制御弁を有して構成される内燃機関の吸気通路部の構造であって、
前記吸気制御弁が全閉のときに、該吸気制御弁の側部と、前記吸気通路を形成する壁面のうち、前記側部に対向する部分の壁面との間に形成される間隙に対応させて、前記吸気通路を形成する壁面のうち、前記吸気制御弁が全閉のときの該吸気制御弁よりも上流の壁面に、凸状の堰部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部の構造。
【請求項１１】
内燃機関の吸気系を構成する吸気通路部が形成する吸気通路で、弁軸を介して回動自在に軸支される吸気制御弁を有して構成される内燃機関の吸気通路部の構造であって、
前記吸気制御弁が全閉のときに、該吸気制御弁の側部と、前記吸気通路を形成する壁面のうち、前記側部に対向する部分の壁面との間に形成される間隙に対応させて、前記吸気通路を形成する壁面のうち、前記吸気制御弁が全閉のときの該吸気制御弁よりも下流の壁面に、凸状の堰部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部の構造。
【請求項１２】
前記吸気通路部が吸気ポートであり、且つ該吸気ポートの壁面近傍で前記吸気制御弁の基端部が前記弁軸に軸支されることを特徴とする請求項１０または１１記載の内燃機関の吸気通路部の構造。
【請求項１３】
前記吸気制御弁の上流に、前記吸気通路を形成する前記吸気ポートの壁面に連なる内壁面が形成されたスリーブを備えるとともに、前記吸気制御弁が全閉のときに該吸気制御弁の側部と、前記吸気ポートの壁面のうち、前記側部に対向する部分の壁面との間に形成される間隙に対応させて、前記内壁面に凸状の堰部が形成されていることを特徴とする請求項１２記載の内燃機関の吸気通路部の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気制御弁及び内燃機関の吸気通路部の構造に関し、特に間隙を流通する吸気の流れを抑制する吸気制御弁及び内燃機関の吸気通路部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に供給する吸気流量を調節するスロットル弁や、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や、これらスロットル弁や気流制御弁が配設された吸気通路部の壁面に関し、種々の形状が開示されている。特許文献１では、例えば階段状の凹凸が外周面に設けられたバルブ（スロットル弁に相当）と、同様に階段状の凹凸が設けられたボア壁面が開示されている。係るボア壁面が形成されたボディ及びバルブを有して構成される特許文献１の流量調節装置では、バルブ全閉時にこれら凹凸でラビリス流路を形成することで、バルブとボア壁面とが非接触でありながらも、クリアランスから流通しようとする吸気流量が低減される。また、特許文献２では、外周部に面取り部が設けられたスロットル弁が開示されている。係るスロットル弁を有して構成される特許文献２の内燃機関用のスロットル弁装置では、スロットル弁に当たって径方向外方に流れる空気流を面取り部で吸気通路の軸方向に案内することで、この空気流の径方向運動成分を減少させる。これにより、空気流に含まれる固形物が、スロットル弁外周部と吸気通路の壁面との間でこの壁面に衝突及び付着することを抑制でき、その結果、固形物の付着等を原因とするアイドル運転時の吸気流量の減少が抑制される。
【０００３】
また、特許文献３では、吸気ポート内に突出及び退避する突起部が設けられた吸気ポートスロート壁が開示されている。係る突起部を有して構成される特許文献３の筒内直噴火花点火内燃機関では、この突起部により、吸気ポートスロート下部において壁面からの気流の剥離状態を制御することで、シリンダ内のガスタンブル流の生成状態を変更可能にしている。また、特許文献４では、スロットル弁の開弁初期に形成される上下一対の隙間を通る流れに抵抗を与える抵抗手段がスロットル弁の下流側に設けられた空気通路の内壁面が開示されている。係る抵抗手段を有して構成される特許文献４のスロットル弁の気流騒音防止装置では、この抵抗手段で上下一対の隙間を通る流れの流速や流量を減少させることができ、その結果、一対の隙間からの流れが合流するときに発生する騒音が低減される。また、特許文献５では、スワールコントロールバルブ（以下、単にＳＣＶと称す）の閉時にＳＣＶの外周縁部を当接させるストッパー突起部を凹状に隆起させた吸気通路の内壁面が開示されている。特許文献５の内燃機関の吸気装置では、このストッパー突起部により、ＳＣＶ閉時にＳＣＶと吸気通路の壁面との間の間隙を閉塞することで、この間隙を流通しようとする吸気を遮断でき、その結果、燃焼室内に生起される旋回気流の勢力の低下が抑制される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４０６１４号公報
【特許文献２】特開２００５−２９１１２７号公報
【特許文献３】特開２００３−３８５４号公報
【特許文献４】特開平１１−１３５００号公報
【特許文献５】特開平７−２４７８４８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、気流制御弁が回動するためには、気流制御弁の側部と、吸気ポートの壁面のうち、側部に対向する壁面との間に間隙が必要となる。そのため、気流制御弁全閉時には、意図して絞った吸気通路を流通する吸気の流れ（以下、単に主流とも称す）のほかに、この間隙を流通する吸気の流れ（以下、単に間隙流とも称す）も発生する。この間隙流は、気流制御弁の漏れとして主流の流量及び流速（以下、単に流速等とも称す）を低下させる要因となり、燃焼室内で生成される旋回気流の強度を低下させる。係る間隙流を減少させるためには、例えば間隙の幅を詰めることが有効であり、そのためには部品精度をさらに向上させる必要がある。しかしながら、部品精度を向上させた場合でも、間隙の幅を設定する上で、設定公差内での部品寸法の誤差や組付け誤差を許容可能な幅は最低限確保されなければならず、さらに、部品精度の向上がコスト面や部品の形状面などから困難な場合などでは、この最低限必要な幅が大きくなってしまうことから、必然的に間隙の幅も大きくなってしまう。これに対して、前述した各特許文献のうち、例えば特許文献５が提案する内燃機関の吸気装置は、全閉時にＳＣＶをストッパー突起部に突き当てて間隙を遮断することで、間隙の幅を詰めることなく間隙流の流通を防止している。しかしながら、特許文献５の内燃機関の吸気装置では、ＳＣＶの変形や磨耗などの径時変化により、全閉時に間隙流が漏れるなどの問題が発生する虞がある。
【０００６】
また、気流制御弁だけでなく流量を調節するスロットル弁についても、回動するために間隙が必要になってくるが、スロットル弁の漏れとして間隙流が流通すれば、その分アイドリング時の燃費が悪化するなどの悪影響を及ぼすことになる。これに対して、例えば特許文献１の流量調節装置は、間隙の幅を詰める代わりに全閉時にラビリス流路を形成することで、間隙流を減少させている。しかしながら、特許文献１の流量調節装置では、閉弁状態からバルブが開き、ボディの壁面からバルブの外周面が離れてしまうと、ラビリス流路によるシール効果を発揮できなくなってしまう。そのため、特許文献１の流量調節装置は、主として全閉時から半開時にかけて主流を偏流させ、燃焼室内に強度の高い旋回気流を生成する用途に対しては十分にそのシール効果を発揮することができない。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、間隙の幅を詰めることなく間隙流を減少させることが可能な吸気制御弁及び内燃機関の吸気通路部の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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の吸気系を構成する吸気通路部が形成する吸気通路で、弁軸を介して回動自在に軸支される吸気制御弁であって、前記吸気通路で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに下流側に延伸する側部を有することを特徴とする。ここで、流体の流れの中に存在する物体には、物体表面の近傍に非常に速度勾配の大きい層状の領域（境界層）が存在する。境界層は層流境界層と乱流境界層に区分され、例えば流れの乱れ度合いが大きい場合や、流体の速度が高い場合や、物体表面が平滑でない場合などには境界層は乱流境界層になり、層流境界層よりも大きな摩擦抵抗を発生させる。また、吸気の流動態様が種々の要因で変化する内燃機関の吸気系の吸気通路では、一般的に境界層は乱流境界層になりやすい。本発明は係る現象に着目し、吸気通路の壁面とともに間隙を形成する側部を延伸させて、間隙の距離を長くしている。これにより、乱流境界層が長くなり、その分、間隙全体で乱流境界層の摩擦抵抗が増大するため、間隙の流通抵抗を増大させることができる。したがって、本発明によれば、間隙の幅を詰めることなく間隙流を減少させることが可能である。
【０００９】
なお、吸気通路部とは、例えば気流制御弁が配設される吸気ポートや、スロットル弁が配設されるスロットルボディだけでなく、多連スロットル構造を有するインテークマニホールドなども含む意である。また、吸気制御弁とは、燃焼室内に旋回気流を生成することを主な目的とする気流制御弁だけでなく、吸気流量を調節することを主な目的とするスロットル弁も含む意である。また、側部とは、バタフライ式の吸気制御弁の場合には、開弁初期及びアイドル運転時に一対の流路を形成する部分を除く周縁部を意味し、弁軸に基端部を軸支される片持ち式の吸気制御弁の場合には、基端部と先端部を除く周縁部を意味する。また、延伸する側部とは、代表的には例えば吸気通路で弁軸に軸支された状態で、全閉のときに下流側の面をなす下面よりも延伸する側部を意味する。但し、これに限られず、この下面の代わりに他の適宜の形状が形成されていてもよく、全体的にこの形状よりも側部が延伸していれば、この形状に側部よりも延伸している部分が部分的に含まれていてもよい。
【００１０】
また、側部の形状は、吸気通路で弁軸に軸支された状態で、少なくとも全閉のときに間隙の流通抵抗が乱流境界層により増大するように延伸する形状であればよく、また、延伸している部分の側部の幅は、必ずしも一様の大きさでなくてもよく、変形等の虞がなければ特に限定されない。さらに、側部の形状は延伸していない部分を部分的に含む形状や、延伸度合いが異なる部分を部分的に含む形状であってもよい。また、吸気制御弁が気流制御弁の場合、本発明によれば、間隙流を減少させることにより主流の流速等の低下を抑制でき、その結果、燃焼室内で生成される旋回気流の強度を高めることができる。また、吸気制御弁がスロットル弁の場合、本発明によれば、間隙流を減少させることで、アイドリング時の燃費を向上させることが可能である。
【００１１】
また、本発明は、内燃機関の吸気系を構成する吸気通路部が形成する吸気通路で、弁軸を介して回動自在に軸支される吸気制御弁であって、前記吸気通路で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに上流側に延伸する側部を有することを特徴とする。上述の発明と同様、本発明によっても、間隙の幅を詰めることなく、間隙流を減少させることが可能である。なお、吸気通路部、吸気制御弁、側部、及び延伸する側部については、下流側が上流側、下面が上面に読み替えられる以外、上述の発明と同様の意であり、側部の形状についても上述の発明と同様に形成されてよい。
【００１２】
また、本発明は、前記吸気通路部が吸気ポートであり、且つ該吸気ポートの壁面近傍で基端部が前記弁軸に軸支されてもよい。前述の発明の吸気制御弁は、例えば本発明に示す吸気制御弁であることが、全開時に吸気ポートの壁面に吸気制御弁を格納することで、吸気制御弁が吸気抵抗になることを抑制可能になることから好適である。また、本発明の場合、吸気制御弁の開度が変化しても、間隙の幅が略一定に保たれる吸気通路を形成できることから、全閉時だけでなく、全閉時から半開時にかけても間隙流を減少させる効果を発揮可能である。さらに、側部が上流側に延伸している場合には、本発明において、側部は吸気を先端部側へ案内するガイドとしての役割も果たすことから、主流の流速等を増大させることができ、以って燃焼室内で生成する旋回気流の強度低下の抑制だけでなく、さらに強度向上を図ることが可能である。
【００１３】
また、本発明は、前記弁軸の延伸方向に対応する幅が略一定になるように、前記側部が延伸していてもよい。上述の発明の吸気制御弁は、より具体的には、例えば、本発明に示すように側部が延伸していることが、吸気制御弁の製作容易性といった観点や、形成される間隙の幅を適正量に設定することが容易であるといった観点から好ましい。但し、上述の発明においては、これに限られず、例えば、弁軸の延伸方向に対応する幅が、吸気通路に弁軸で軸支された状態で、全閉のときに下流に向かう方向で次第に拡大している場合や、或いは流通抵抗増大の効果が失われない範囲内で、吸気通路に弁軸で軸支された状態で、全閉のときに下流に向かう方向で次第に縮小していている場合なども発明の一態様に含まれる。
【００１４】
また、本発明は、前記吸気通路で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに上流側の面をなす上面と、前記側部のうち、前記上面よりも延伸している部分とが、気流案内面で連結され、さらに、一対の前記側部の一方の側部側と、他方の側部側とで、前記気流案内面夫々が、対称的な形状となっていてもよい。本発明によれば、気流案内面によって、吸気を吸気制御弁の先端部側、且つ中央に好適に案内することが可能である。これにより、さらに主流の流速等を増大させることが可能である。なお、気流案内面とは、代表的には例えば垂直断面が略円弧となる曲面を意味するが、これに限られず、気流案内面には、例えば垂直断面が楕円状の弧をなす曲面や、略直線をなす平面なども含まれる。また、気流案内面は、垂直断面が凹状になる複合的な平面、或いは曲面、さらには、平面と曲面が複合的に組み合わされたような複合面であってもよい。
【００１５】
また、本発明は、前記吸気通路で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに上流側の面をなす上面と、前記側部のうち、前記上面よりも延伸している部分とが、気流案内面で連結され、さらに、一対の前記側部の一方の側部側と、他方の側部側とで、前記気流案内面夫々が、互いに異なる形状となっていてもよい。また、例えば本発明のように気流案内面夫々を互いに異なる形状にすれば、吸気を吸気制御弁の先端部側、且つ適宜の位置に案内することも可能である。これにより、燃焼室内への主流の流入態様を変更して、適宜の旋回気流を燃焼室内に生成することが可能である。なお、気流案内面とは、前述の発明と同様の意である。
【００１６】
また、本発明は、前記側部の延伸度合いが、前記基端部側よりも先端部側で小さくなっていてもよい。本発明によれば、基端部側で間隙の流通抵抗を大きくして、間隙流のうちでも、特に主流の速度等を低下させる要因となる基端部側の間隙流をより減少させるとともに、先端部側で間隙の流通抵抗を小さくし、同時に吸気制御弁の質量を低減させることで、吸気制御弁を回動させるために要するトルクを低減可能である。
【００１７】
また、本発明は、前記側部のうち、前記吸気通路部で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに上流側に位置する上流側端部に、前記側部のうち、前記吸気通路部で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに該吸気通路部の壁面に対向する側端部に連なる乱流生成部が形成されていてもよい。本発明によれば、乱流生成部で間隙に向けて吸気を流入させ、この吸気で境界層を剥離することで、間隙内に大きな乱れを発生させ、さらに流通抵抗を高めることが可能である。なお、乱流生成部は、代表的には例えば垂直断面が略直線となる平面を意味するが、これに限られず、境界層を剥離可能な形状であればよい。また、本発明に示す乱流生成部は、例えば延伸する側部と組み合わされることで境界層の剥離による更なる流通抵抗増大効果を発揮する点と、固形物等の付着を防止して吸気流量の減少を抑制するのではなく、間隙流を減少させることで漏れとしての吸気流量を減少させている点で、前述の特許文献２のスロットル弁の面取り部とは異なるものとなっている。また、境界層の剥離に着目した技術としては、例えば前述の特許文献３の筒内直噴火花点火内燃機関があるが、この筒内直噴火花点火内燃機関は、吸気の流れを変更するために境界層を剥離しようとする点で、大きな乱れを発生させて流通抵抗を増大させようとする本発明とは目的及び効果が異なっている。
【００１８】
また、本発明は、前記側部のうち、前記吸気通路部で前記弁軸に軸支された状態で、全閉のときに該吸気通路部の壁面に対向する側端部が、平滑でなくてもよい。本発明によれば、乱流境界層の摩擦抵抗がより大きくなるため、さらに流通抵抗を増大させることが可能である。なお、例えば面粗度を大きくした面や、基端部側から先端部側に向かって延伸する複数の溝が形成された面などが、上述の側端部に該当するが、これに限られず、上述の側端部は、乱流境界層の摩擦抵抗をより大きくすることが可能な形状であればよい。
【００１９】
また、本発明は、内燃機関の吸気系を構成する吸気通路部が形成する吸気通路で、弁軸を介して回動自在に軸支される請求項１から９いずれか１項記載の吸気制御弁を有して構成される内燃機関の吸気通路部の構造であって、前記吸気通路を形成する壁面のうち、少なくとも前記吸気制御弁が全閉のときに該吸気制御弁の前記側部に対向する部分の壁面が、平滑でないことを特徴とする。上述の発明と同様、本発明によっても、さらに流通抵抗を増大させることが可能である。なお、例えば面粗度を大きくした壁面や、全閉のときの吸気制御弁の基端部側から先端部側に向かう方向に略平行に延伸する複数の溝が形成された壁面などが、平滑でない上述の壁面に該当するが、これに限られず、この壁面は、乱流境界層の摩擦抵抗をより大きくすることが可能な形状であればよい。また、吸気通路部については、前述した発明と同様の意である。
【００２０】
また、本発明は、内燃機関の吸気系を構成する吸気通路部が形成する吸気通路で、弁軸を介して回動自在に軸支される吸気制御弁を有して構成される内燃機関の吸気通路部の構造であって、前記吸気制御弁が全閉のときに、該吸気制御弁の側部と、前記吸気通路を形成する壁面のうち、前記側部に対向する部分の壁面との間に形成される間隙に対応させて、前記吸気通路を形成する壁面のうち、前記吸気制御弁が全閉のときの該吸気制御弁よりも上流の壁面に、凸状の堰部が形成されていることを特徴とする。本発明によれば、間隙の幅を詰めることなく、堰部で間隙流を減少させることが可能である。
【００２１】
なお、吸気通路部、吸気制御弁及び側部とは、前述した発明と同様の意である。また、堰部の位置は、間隙流を減少させることが可能な範囲内で全閉のときの吸気制御弁の上流に設けられていれば、特に限定されない。また、堰部の形状は、吸気制御弁が全開のときに、境界層の剥離により乱流が発生しない形状であれば、特に限定されない。また、堰部の形状は、全閉のときの吸気制御弁と略平行な方向に延伸している形状であることが好ましいが、これに限られず、全閉のときの吸気制御弁と略平行な方向に対して所定の角度を有して延伸している形状であってもよい。また、本発明は、漏れとしての間隙流を減少させる観点から、側部が開弁初期に形成される上下一対の隙間を形成する部分を含まず、そのため、係る隙間からの流れが合流するときに発生する騒音を低減する効果については特に有していない点で、特許文献４のスロットル弁の気流騒音防止装置とは異なるものとなっている。また、吸気制御弁が気流制御弁の場合、本発明によれば、間隙流を減少させることにより主流の流速等の低下を抑制でき、その結果、燃焼室内で生成される旋回気流の強度を高めることができる。また、吸気制御弁がスロットル弁の場合、本発明によれば、間隙流を減少させることで、アイドリング時の燃費を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明は、内燃機関の吸気系を構成する吸気通路部が形成する吸気通路で、弁軸を介して回動自在に軸支される吸気制御弁を有して構成される内燃機関の吸気通路部の構造であって、前記吸気制御弁が全閉のときに、該吸気制御弁の側部と、前記吸気通路を形成する壁面のうち、前記側部に対向する部分の壁面との間に形成される間隙に対応させて、前記吸気通路を形成する壁面のうち、前記吸気制御弁が全閉のときの該吸気制御弁よりも下流の壁面に、凸状の堰部が形成されていることを特徴とする。上述の発明と同様、本発明によっても、間隙の幅を詰めることなく、間隙流を堰部で減少させることが可能である。なお、吸気通路部、吸気制御弁及び側部については、前述した発明と同様の意である。また、堰部の位置及び形状についても上流が下流に読み替えられる以外、上述の発明と同様に位置し、形成されてよい。
【００２３】
また、本発明は、前記吸気通路部が吸気ポートであり、且つ該吸気ポートの壁面近傍で前記吸気制御弁の基端部が前記弁軸に軸支されてもよい。前述の発明は、例えば本発明に示すように吸気制御弁が軸支される構造であることが、全開時に吸気制御弁を吸気ポートの壁面に格納することで、吸気制御弁が吸気抵抗になることを抑制可能になることから好適である。また、本発明の場合、吸気制御弁の開度が変化しても、間隙の幅が略一定に保たれる吸気通路を形成できることから、全閉時だけでなく、全閉時から半開時にかけても間隙流を減少させる効果を発揮可能である。
【００２４】
また、本発明は、前記吸気制御弁の上流に、前記吸気通路を形成する前記吸気ポートの壁面に連なる内壁面が形成されたスリーブを備えるとともに、前記吸気制御弁が全閉のときに該吸気制御弁の側部と、前記吸気ポートの壁面のうち、前記側部に対向する部分の壁面との間に形成される間隙に対応させて、前記内壁面に凸状の堰部が形成されていてもよい。より具体的には、例えば本発明のようにして堰部を形成することが可能である。本発明によれば、吸気ポートとは別体の状態でスリーブに堰部を形成できることから、吸気ポートに直接堰部を形成しようとする場合と比較して、より高い精度で堰部を容易に形成可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、間隙の幅を詰めることなく間隙流を減少させることが可能な吸気制御弁及び内燃機関の吸気通路部の構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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】
【００２７】
図１は、本実施例に係る気流制御弁１Ａを、吸気ポート構造１００Ａで模式的に示す図である。具体的には、図１（ａ）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、吸気ポート構造１００Ａで気流制御弁１Ａを示す図であり、図１（ｂ）は、吸気ポート構造１００Ａにおける全閉時の気流制御弁１Ａを、図１（ａ）に示す矢視Ｙで示す図であり、図１（ｃ）は、吸気ポート構造１００Ａにおける全閉時の気流制御弁１Ａを、図１（ａ）に示す矢視Ｚで示す図である。なお、図１（ｄ）では、形状の理解を容易にすべく、気流制御弁１Ａの各部の名称とともに気流制御弁１Ａの外観を示している。内燃機関５０Ａは直噴ガソリンエンジンである。但し、これに限られず、例えば所謂リーンバーンエンジンのほか、その他のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等でも本実施例に係る吸気ポート構造１００Ａを適用可能である。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。
【００２８】
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（吸気通路部）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２０が形成され、これら吸排気ポート１０Ａ及び２０の流路を開閉するための吸排気弁（図示省略）が配設されている。
【００２９】
吸気ポート構造１００Ａは、気流制御弁１Ａと、弁軸２と、吸気ポート１０Ａとで構成されている。弁軸２は、気流制御弁１Ａを軸支するための構成であり、吸気ポート１０Ａの壁面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２と連結されてよい。気流制御弁１Ａは、吸気の流量及び流速を変化させ、全閉時から半開時にかけて燃焼室５４内で強度の高いタンブル流Ｔを生成す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１Ａの開度を変更すると、この開度変化に伴って、吸気の流速等が変化する。吸気は、気流制御弁１Ａ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。
【００３０】
気流制御弁１Ａは、長方形状の板状部材をベースとし、これに対してさらに吸気ポート構造１００Ａにおいて、気流制御弁１Ａ全閉時に下流側の面をなす下面よりも下流側に延伸する側部を設けたコの字状の部材となっている。より具体的には、側部は、基端部から先端部に亘って略同一の幅及び度合いで、下面に略直交する方向に延伸した形状に形成されている。同時に、弁軸２の延伸方向に対応する気流制御弁１Ａの幅は、略一定の幅に形成されている。なお、側部は気流制御弁１Ａで一体的に形成されているが、別体で形成された後組み合わされることで、気流制御弁１Ａに構成されてもよい。一方、吸気ポート１０Ａの壁面は、垂直断面で吸気通路が長方形状になるように形成されており、弁軸２は、吸気ポート１０Ａの壁面のうち、側壁面と略直交する方向に延伸するようにして吸気通路に介装されている。これにより、気流制御弁１Ａの開度が変化しても、気流制御弁１Ａの側部と、この側部に対向する吸気ポート１０Ａの側壁面との間に形成される間隙の幅は略一定に保たれる。また、吸気ポート１０Ａの壁面には、全開時に気流制御弁１Ａを格納するための格納部１１が形成されている。これにより、吸気ポート構造１００Ａでは、気流制御弁１Ａが全開時に吸気抵抗にならないようにしている。本実施例では、気流制御弁１Ａで吸気制御弁を実現している。
【００３１】
上述した構成で、次に、吸気ポート構造１００Ａにおける気流制御弁１Ａ全閉時の吸気の流動態様について説明する。気流制御弁１Ａ全閉時には、先端部と吸気ポート１０Ａの上壁面との間を流通する吸気が主流Ｆ１を形成する。同時に、気流制御弁１Ａ全閉時には、間隙からも吸気が流通し、この吸気が間隙流Ｆ２を形成する。本実施例では側部が延伸しているため、側部のうち、吸気ポートの側壁面に対向する面（側端部）近傍に存在する乱流境界層の距離が長くなる。乱流境界層の距離が長くなると、その分、間隙全体で乱流境界層の摩擦抵抗が増大するため、間隙の流通抵抗が増大する。これにより、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能である。また、間隙流Ｆ２を減少させることにより、主流Ｆ１の流速等の低下を抑制でき、以って燃焼室５４内で生成するタンブル流Ｔの強度の低下を抑制できる。さらに、吸気ポート構造１００Ａでは気流制御弁１Ａの開度が変化しても、間隙の幅が略一定に保たれるため、気流制御弁１Ａ全閉時だけでなく、気流制御弁１Ａ全閉時から半開時にかけても、間隙流Ｆ２を減少させて、タンブル流Ｔの強度低下を抑制可能である。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な気流制御弁１Ａを実現可能である。
【実施例２】
【００３２】
図２は、本実施例に係る気流制御弁１Ｂを、吸気ポート構造１００Ｂで模式的に示す図である。具体的には、図２（ａ）は、吸気ポート構造１００Ｂにおける全閉時の気流制御弁１Ｂを、図１（ａ）に示す矢視Ｙで示す図であり、図２（ｂ）は、吸気ポート構造１００Ｂにおける全閉時の気流制御弁１Ｂを、図１（ａ）に示す矢視Ｚで示す図である。本実施例に示す吸気ポート構造１００Ｂは、気流制御弁１Ａの代わりに気流制御弁１Ｂを備えている点と、これに伴い吸気ポート１０Ａの代わりに、格納部１１Ａの形状が異なる吸気ポート１０Ｂを備えている点を除くほか、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａと同一のものとなっている。また、本実施例に係る気流制御弁１Ｂは、側部が、基端部から先端部に亘って略同一の幅及び度合いで、気流制御弁１Ｂ全閉時に上流側の面をなす上面に略直交する方向に延伸した形状に形成されている点を除き、実施例１に係る気流制御弁１Ａと同一のものとなっている。なお、気流制御弁１Ｂ及び吸気ポート１０Ｂの各部の名称は実施例１と同様であり、本実施例では気流制御弁１Ｂで吸気制御弁を実現している。
【００３３】
次に、吸気ポート構造１００Ｂにおける気流制御弁１Ｂ全閉時の吸気の流動態様について説明する。なお、本実施例を含め、以下に実施例においては、説明の重複を避けるため、前述した実施例と同様の内容については簡略的に記載する。気流制御弁１Ｂ全閉時には、主流Ｆ１及び間隙流Ｆ２が発生する。この際、本実施例でも側部が延伸しているため、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、吸気ポート構造１００Ｂにおいても、気流制御弁１Ｂの開度に依らず間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、本実施例では、側部が吸気を先端部側へ案内するガイドとしての役割も果たすため、側部は、間隙流Ｆ２の減少効果に加えて、主流Ｆ１の流速等を増大させる効果も発揮する。これにより、主流Ｆ１の流速等の低下を抑制するだけでなく、さらに主流Ｆ１の流速等を増大させることができ、以ってタンブル流Ｔの強度低下の抑制だけでなく、強度向上を図ることが可能である。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な気流制御弁１Ｂを実現可能である。
【実施例３】
【００３４】
図３は、本実施例に係る気流制御弁１Ｃを、吸気ポート構造１００Ｃで模式的に示す図である。具体的には、図３（ａ）は、吸気ポート構造１００Ｃにおける全閉時の気流制御弁１Ｃを、図１（ａ）に示す矢視Ｙで示す図であり、図３（ｂ）は、吸気ポート構造１００Ｃにおける全閉時の気流制御弁１Ｃを、図１（ａ）に示す矢視Ｚで示す図である。本実施例に示す吸気ポート構造１００Ｃは、気流制御弁１Ｂの代わりに気流制御弁１Ｃを備えている点を除くほか、実施例２に係る吸気ポート構造１００Ｂと同一のものとなっている。また、本実施例に係る気流制御弁１Ｃは、一対の側部のうち、一方の側部側では、側部のうち上面よりも延伸している部分と上面とが気流案内面Ｒ１で連結され、他方の側部側では、側部のうち上面よりも延伸している部分と上面とが気流案内面Ｒ２で連結されており、さらにこれら気流案内面Ｒ１及びＲ２が、対称的な形状となっている点を除くほか、実施例２に係る気流制御弁１Ｂと同一のものとなっている。なお、本実施例では吸気ポート１０Ｃは実施例２で示した吸気ポート１０Ｂと同一のものとなっているが、説明の便宜上、吸気ポート１０Ｃと称している。また、気流制御弁１Ｃ及び吸気ポート１０Ｃの各部の名称は前述した各実施例と同様であり、本実施例では気流制御弁１Ｃで吸気制御弁を実現している。
【００３５】
次に、吸気ポート構造１００Ｃにおける気流制御弁１Ｃ全閉時の吸気の流動態様について説明する。気流制御弁１Ｃ全閉時には、主流Ｆ１及び間隙流Ｆ２が発生する。この際、本実施例でも側部が延伸しているため、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、吸気ポート構造１００Ｃにおいても、気流制御弁１Ｃの開度に依らず間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、本実施例では、垂直断面が垂直断面夫々で略同一半径の円弧になる気流案内面Ｒ１及びＲ２夫々が、基端部から先端部に亘って形成されている。また、円弧の半径は、気流案内面Ｒ１と気流案内面Ｒ２とで略同一となっている。この気流案内面Ｒ１及びＲ２は、運動エネルギーのロスを抑制するよう、吸気を先端部側、且つ中央へスムースに案内する。そのため、本実施例に係る気流制御弁１Ｃによれば、実施例２に係る気流制御弁１Ｂと比較して、さらに好適に主流Ｆ１の流速等を増大させることができる。これにより、主流Ｆ１の流速等の低下を抑制するだけでなく、さらに好適に主流Ｆ１の流速等を増大させることができ、以ってタンブル流Ｔの強度低下の抑制だけでなく、強度向上を好適に図ることができる。
【００３６】
なお、気流制御弁１Ｃは例えば図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように形成することも可能である。図３（ｃ）は、吸気ポート構造１００Ｃａにおける全閉時の気流制御弁１Ｃａを、図１（ａ）に示す矢視Ｙで示す図であり、図３（ｄ）は、吸気ポート構造１００Ｃａにおける全閉時の気流制御弁１Ｃａを、図１（ａ）に示す矢視Ｚで示す図である。吸気ポート構造１００Ｃａは、気流制御弁１Ｃの代わりに気流制御弁１Ｃａを備えている点を除くほか、吸気ポート構造１００Ｃと同一のものとなっている。また、気流制御弁１Ｃａは、上面の略中央に気流案内面Ｒ１及びＲ２と対称的な形状になるＲ１ａ及びＲ２ａ夫々が、Ｒ１及びＲ２に対向して形成されている点を除くほか、気流制御弁１Ｃと同一のものとなっている。この気流制御弁１Ｃａによれば、さらに吸気ポート構造１００Ｃａにおいて主流Ｆ１を２つに分岐して、吸気弁のガイド部を避けるようにして燃焼室５４に流入させることが可能になり、これにより、燃焼室５４内でタンブル流Ｔの強度低下を好適に抑制できる。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な気流制御弁１Ｃを実現可能である。
【実施例４】
【００３７】
図４は、本実施例に係る気流制御弁１Ｄを、吸気ポート構造１００Ｄで模式的に示す図である。具体的には、図４（ａ）は、吸気ポート構造１００Ｄにおける全閉時の気流制御弁１Ｄを、図１（ａ）に示す矢視Ｙで示す図であり、図４（ｂ）は、吸気ポート構造１００Ｃにおける全閉時の気流制御弁１Ｄを、図１（ａ）に示す矢視Ｚで示す図である。本実施例に示す吸気ポート構造１００Ｄは、気流制御弁１Ｃの代わりに気流制御弁１Ｄを備えている点を除くほか、実施例３に係る吸気ポート構造１００Ｃと同一のものとなっている。また、本実施例に係る気流制御弁１Ｄは、気流案内面Ｒ１及びＲ２の代わりに、互いに異なる形状を有する気流案内面Ｒ３及びＲ４を備えている点を除くほか、実施例３に係る気流制御弁１Ｃと同一のものとなっている。なお、本実施例では吸気ポート１０Ｄは実施例２で示した吸気ポート１０Ｂと同一のものとなっているが、説明の便宜上、吸気ポート１０Ｄと称している。また、気流制御弁１Ｄ及び吸気ポート１０Ｄの各部の名称は前述した各実施例と同様であり、本実施例では気流制御弁１Ｄで吸気制御弁を実現している。
【００３８】
次に、吸気ポート構造１００Ｄにおける気流制御弁１Ｄ全閉時の吸気の流動態様について説明する。気流制御弁１Ｄ全閉時には、主流Ｆ１及び間隙流Ｆ２が発生する。この際、本実施例でも側部が延伸しているため、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、吸気ポート構造１００Ｄにおいても、気流制御弁１Ｄの開度に依らず、間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、本実施例では、垂直断面が垂直断面夫々で略同一半径の円弧になる気流案内面Ｒ３及びＲ４夫々が、基端部から先端部に亘って形成されている。また、気流案内面Ｒ３のほうが、気流案内面Ｒ４よりも円弧の半径が大きくなっている。そのため、本実施例に係る気流制御弁１Ｄによれば、吸気を先端部側、且つ気流案内面Ｒ４側へスムースに案内することができる。これにより、主流Ｆ１の流速等の低下の抑制及び増大効果に加えて、さらに主流Ｆ１の燃焼室５４への流入態様を変更して、係る主流Ｆ１の流入態様に基づく旋回気流を燃焼室５４内に生成することができる。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な気流制御弁１Ｄを実現可能である。
【実施例５】
【００３９】
図５は、本実施例に係る気流制御弁１Ｅを、吸気ポート構造１００Ｅで模式的に示す図である。本実施例に示す吸気ポート構造１００Ｅは、気流制御弁１Ａの代わりに気流制御弁１Ｅを備えている点と、これに伴い吸気ポート１０Ａの代わりに、格納部１１Ａの形状が異なる吸気ポート１０Ｅを備えている点を除くほか、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａと同一のものとなっている。また、本実施例に係る気流制御弁１Ｅは、側部が、基端部から先端部に亘って略同一の幅で、下面だけでなく、上面に略直交する方向に夫々に延伸し、さらに側部夫々の延伸度合いが、基端部側よりも先端部側で小さくなっている点を除き、実施例１に係る気流制御弁１Ａと同一のものとなっている。なお、気流制御弁１Ｅ及び吸気ポート１０Ｅの各部の名称は前述した各実施例と同様であり、本実施例では気流制御弁１Ｅで吸気制御弁を実現している。
【００４０】
次に、吸気ポート構造１００Ｅにおける気流制御弁１Ｅ全閉時の吸気の流動態様について説明する。気流制御弁１Ｅ全閉時には、主流Ｆ１及び間隙流Ｆ２が発生する。この際、本実施例でも側部が延伸しているため、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、吸気ポート構造１００Ｅにおいても、気流制御弁１Ｅの開度に依らず間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、本実施例では、側部夫々において、気流制御弁１Ｅ全閉時に上流側に位置する上流側端部及び下流側に位置する下流側端部各々が、基端部側から先端部側に向かって次第に延伸度合いが減少するように、上面或いは下面に対して斜めに傾斜する斜面で形成されている。そのため、本実施例に係る気流制御弁１Ｅによれば、基端部側で間隙の流通抵抗を大きくして、間隙流Ｆ２のうちでも、特に主流Ｆ１の速度等を低下させる要因となる基端部側の間隙流Ｆ２をより減少させることができる。同時に、吸気制御弁１Ｅによれば、先端部側で流通抵抗を小さくするとともに気流制御弁１Ｅの先端部側の質量を低減させることができるため、吸気制御弁Ｅを回動させるために要するトルクを低減可能である。これによって、主流Ｆ１の流速等の低下を抑制し、以ってタンブル流Ｔの強度低下を抑制するだけでなく、さらにアクチュエータの小型化や信頼性の向上を図ることができる。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な気流制御弁１Ｅを実現可能である。
【実施例６】
【００４１】
図６は、本実施例に係る気流制御弁１Ｆの側部の上流側端部を、吸気ポート構造１００Ｆで拡大して模式的に示す図である。本実施例に示す吸気ポート構造１００Ｆは、気流制御弁１Ａの代わりに気流制御弁１Ｆを備えている点を除くほか、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａと同一のものとなっている。また、本実施例に係る気流制御弁１Ｆは、側部のうち、吸気ポート１０Ａの側壁面に対向する面に対して、斜めに傾斜して連なる斜面（乱流生成部）が側部の上流側端部に形成されている点を除くほか、実施例１に係る気流制御弁１Ａと同一のものとなっている。なお、本実施例では吸気ポート１０Ｆは実施例１で示した吸気ポート１０Ａと同一のものとなっているが、説明の便宜上、吸気ポート１０Ｆと称している。また、気流制御弁１Ｆ及び吸気ポート１０Ｆの各部の名称は前述した各実施例と同様であり、本実施例では気流制御弁１Ｆで吸気制御弁を実現している。
【００４２】
次に、吸気ポート構造１００Ｆにおける気流制御弁１Ｆ全閉時の吸気の流動態様について説明する。気流制御弁１Ｆ全閉時には、主流Ｆ１及び間隙流Ｆ２が発生する。この際、本実施例でも側部が延伸しているため、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、吸気ポート構造１００Ｆにおいても、気流制御弁１Ｆの開度に依らず間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、本実施例では、気流制御弁１Ｆの基端部から先端部に亘って、垂直断面が垂直断面夫々で略同一の直線となる斜面が、側部の上流側端部に形成されている。そのため、本実施例に係る気流制御弁１Ｆによれば、上述の斜面で間隙に向けて吸気を流入させ、この吸気で境界層を剥離することで、間隙内に大きな乱れを発生させ、さらに流通抵抗を高めることができる。これにより、間隙流Ｆ２をさらに減少させることができ、その結果、主流Ｆ１の流速等の低下をより好適に抑制し、以ってタンブル流Ｔの強度低下をより好適に抑制できる。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な気流制御弁１Ｆを実現可能である。
【実施例７】
【００４３】
図７は、吸気ポート構造１００Ｇにおける全閉時の気流制御弁１Ｇを模式的に示す図である。具体的には、図７（ａ）は、吸気ポート構造１００Ｇにおける全閉時の気流制御弁１Ｇを、図１（ａ）に示す矢視Ｚで模式的に示す図であり、図７（ｂ）は、気流制御弁１Ｇの側端部を模式的に示す図である。本実施例に示す吸気ポート構造１００Ｇは、気流制御弁１Ａの代わりに気流制御弁１Ｇを備えている点を除くほか、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａと同一のものとなっている。また、本実施例に係る気流制御弁１Ｇは、側部のうち、吸気ポート１０Ａの側壁面に対向する面（側端部）が平滑でない点を除くほか、実施例１に係る気流制御弁１Ａと同一のものとなっている。なお、本実施例では吸気ポート１０Ｇは実施例１で示した吸気ポート１０Ａと同一のものとなっているが、説明の便宜上、吸気ポート１０Ｇと称している。また、気流制御弁１Ｇ及び吸気ポート１０Ｇの各部の名称は前述した各実施例と同様であり、本実施例では気流制御弁１Ｇで吸気制御弁を実現している。
【００４４】
次に、吸気ポート構造１００Ｇにおける気流制御弁１Ｇ全閉時の吸気の流動態様について説明する。気流制御弁１Ｇ全閉時には、主流Ｆ１及び間隙流Ｆ２が発生する。この際、本実施例でも側部が延伸しているため、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、吸気ポート構造１００Ｇにおいても、気流制御弁１Ｇの開度に依らず間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、本実施例では、側部のうち、吸気ポート１０Ａの側壁面に対向する面に、基端部側から先端部側に向かって延伸する複数の溝が形成されている。そのため、本実施例に係る気流制御弁１Ｇによれば、乱流境界層の摩擦抵抗がより大きくなるため、間隙の流通抵抗をさらに増大させることができる。これにより、間隙流Ｆ２をより減少させることができ、その結果、主流Ｆ１の流速等の低下をより好適に抑制し、以ってタンブル流Ｔの強度低下をより好適に抑制できる。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な気流制御弁１Ｇを実現可能である。
【実施例８】
【００４５】
図８は、気流制御弁１Ｈが全閉のときの本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｈを模式的に示す図である。具体的には、図８（ａ）は、気流制御弁１Ｈが全閉のときの吸気ポート構造１００Ｈを、図１（ａ）に示す矢視Ｚで模式的に示す図であり、図８（ｂ）は、全閉時の気流制御弁１０Ｈの側部に対向する部分の吸気ポート１０Ｈの側壁面を模式的に示す図である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｈは、吸気ポート１０Ｇの代わりに、吸気ポート１０Ｈを備えている点を除くほか、実施例７に係る吸気ポート構造１００Ｇと同一のものとなっている。また、本実施例に示す吸気ポート１０Ｈは、全閉時の気流制御弁１０Ｈの側部に対向する部分の側壁面が平滑でない点を除くほか、実施例７に示す吸気ポート１０Ｇと同一のものとなっている。なお、本実施例では気流制御弁１Ｈは実施例７で示した気流制御弁１Ｇと同一のものとなっているが、説明の便宜上、吸気ポート１０Ｈと称している。また、気流制御弁１Ｈ及び吸気ポート１０Ｈの各部の名称は前述した各実施例と同様であり、本実施例では吸気ポート構造Ｈで内燃機関の吸気通路部の構造を実現している。
【００４６】
次に、吸気ポート構造１００Ｈにおける気流制御弁１Ｈ全閉時の吸気の流動態様について説明する。気流制御弁１Ｇ全閉時には、主流Ｆ１及び間隙流Ｆ２が発生する。この際、本実施例でも側部が延伸しているため、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、吸気ポート構造１００Ｈにおいても、気流制御弁１Ｈの開度に依らず間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、本実施例では、吸気ポート１０Ｈの壁面のうち、全閉時の気流制御弁１Ｈの側部に対向する部分の側壁面に、気流制御弁１Ｈの基端部側から先端部側に向かう方向に略平行に延伸する複数の溝が形成されている。そのため、本実施例に係る気流制御弁１Ｈによれば、乱流境界層の摩擦抵抗が吸気ポート１０Ｈの側壁面近傍でも大きくなるため、実施例７で示した吸気ポート構造１００Ｇと比較して、間隙の流通抵抗をさらに増大させることができる。これにより、間隙流Ｆ２をさらに減少させることができ、その結果、主流Ｆ１の流速等の低下をさらに好適に抑制し、以ってタンブル流Ｔの強度低下をさらに好適に抑制できる。なお、本実施例では、全閉時の気流制御弁１Ｈの側部に対向する部分の側壁面のみに溝を形成しているが、これに限られず、例えば全閉時から半開時の気流制御弁１Ｈの側部に対向する部分の側壁面の面粗度を大きくすれば、全閉時から半開時にかけて吸気ポート１０Ｈの側壁面近傍で乱流境界層の摩擦抵抗を大きくすることなども可能である。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な吸気ポート構造１００Ｈを実現可能である。
【実施例９】
【００４７】
図９は、気流制御弁１Ｉが全閉のときの本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｉを、図１（ａ）に示す矢視Ｚで模式的に示す図である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｉは、気流制御弁１Ａの代わりに気流制御弁１Ｉを備えている点と、これに伴い吸気ポート１０Ａの代わりに、格納部１１の形状が異なる吸気ポート１０Ｉを備えている点を除くほか、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａと同一のものとなっている。また、本実施例に示す気流制御弁１Ｉは、側部が延伸していない点を除くほか、実施例１に係る気流制御弁１Ａと同一のものとなっている。また、本実施例に示す吸気ポート１０Ｉは、格納部１１の形状が異なる点と、さらに全閉時の気流制御弁１Ｉの側部と、この側部に対向する部分の側壁面との間に形成される間隙に対応させて、全閉時の気流制御弁１Ｉよりも上流の側壁面に、凸状の堰部Ｓ１が形成されている点を除くほか、実施例１に示す吸気ポート１０Ａと同一のものとなっている。なお、気流制御弁１Ｉ及び吸気ポート１０Ｉの各部の名称は前述した各実施例と同様であり、本実施例では吸気ポート構造Ｉで内燃機関の吸気通路部の構造を実現している。
【００４８】
次に、吸気ポート構造１００Ｉにおける気流制御弁１Ｉ全閉時の吸気の流動態様について説明する。本実施例では堰部Ｓ１が、全閉時の気流制御弁１Ｉに略平行な方向に、間隙の幅と同程度の高さに隆起した状態で、上壁面から下壁面まで延伸している。また、本実施例では堰部Ｓ１の表面を、垂直断面が垂直断面夫々で略同一の凸状の曲線になるスムースな曲面で形成している。このようにして堰部Ｓ１は、気流制御弁１Ｉが全開のときでも必要以上に吸気通路のデッドボリュームとならないよう、また、境界層の剥離により乱流が発生しないように形成されている。これにより、堰部Ｓ１が間隙に流入しようとする吸気の抵抗となるため、間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、間隙流Ｆ２を減少させることで、主流Ｆ１の流速等の低下を抑制し、以ってタンブル流Ｔの強度低下を抑制できる。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な吸気ポート構造１００Ｉを実現可能である。
【実施例１０】
【００４９】
図１０は、気流制御弁１Ｊが全閉のときの本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｊを、図１（ａ）に示す矢視Ｚで模式的に示す図である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｊは、吸気ポート１０Ｉの代わりに、吸気ポート１０Ｊを備えている点を除くほか、実施例９に係る吸気ポート構造１００Ｉと同一のものとなっている。また、本実施例に示す吸気ポート１０Ｉは、全閉時の気流制御弁１Ｉの側部と、この側部に対向する部分の側壁面との間に形成される間隙に対応させて、全閉時の気流制御弁１Ｉよりも下流の側壁面に、凸状の堰部Ｓ２が形成されている点を除くほか、実施例１に示す吸気ポート１０Ａと同一のものとなっている。なお、本実施例では気流制御弁１Ｊは実施例９で示した気流制御弁１Ｉと同一のものとなっているが、説明の便宜上、吸気ポート１０Ｊと称している。また、気流制御弁１Ｊ及び吸気ポート１０Ｊの各部の名称は前述した各実施例と同様であり、本実施例では吸気ポート構造Ｉで内燃機関の吸気通路部の構造を実現している。
【００５０】
次に、吸気ポート構造１００Ｊにおける気流制御弁１Ｊ全閉時の吸気の流動態様について説明する。本実施例では、実施例９に示した堰部Ｓ１と略同一形状の堰部Ｓ２が、上述したように全閉時の気流制御弁１Ｊの下流に設けられている。これにより、堰部Ｓ２が間隙から流出する間隙流Ｆ２の抵抗となるため、間隙流Ｆ２を減少させることができる。また、間隙流Ｆ２を減少させることで、主流Ｆ１の流速等の低下を抑制し、以ってタンブル流Ｔの強度低下を抑制できる。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な吸気ポート構造１００Ｊを実現可能である。
【実施例１１】
【００５１】
図１１は、気流制御弁１Ｋが全閉のときの本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｋを、図１（ａ）に示す矢視Ｚで模式的に示す図である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｋは、吸気ポート１０Ｉの代わりに、吸気ポート１０Ｋを備えている点と、さらにスリーブ１５を備えている点を除くほか、実施例９に係る吸気ポート構造１００Ｉと同一のものとなっている。なお、本実施例では気流制御弁１Ｊは実施例９で示した気流制御弁１Ｉと同一のものとなっているが、説明の便宜上、吸気ポート１０Ｊと称している。また、気流制御弁１Ｋ及び吸気ポート１０Ｋの各部の名称は前述した各実施例と同様であり、本実施例では吸気ポート構造Ｋで内燃機関の吸気通路部の構造を実現している。
【００５２】
スリーブ１５は、垂直断面が垂直断面夫々で略同一の長方形状となる内壁面及び外壁面を備えた筒状の樹脂部材である。但し、スリーブ１５の材質はこれに限られず、例えばアルミニウムなどでもよい。吸気ポート１０Ｋにはスリーブ挿入部１２が形成されており、スリーブ挿入部１２の壁面は、スリーブ１５の外壁面と嵌合公差の分だけ寸法が異なる略同一の形状になっている。スリーブ１５がスリーブ挿入部１２に挿入された状態で、スリーブ１５の内壁面は、吸気通路を形成する吸気ポート１０Ｋの壁面に略一直線上に連なり、吸気通路を形成する。さらに、吸気ポート１０Ｋの側壁面に連なるスリーブ１５の内壁面の先端部には、気流制御弁１Ｋ全閉時に形成される間隙に対応させて実施例９で示した堰部Ｓ１と略同一形状の堰部Ｓ３が形成されている。本実施例では、この堰部Ｓ３を、吸気ポート１０Ｋとは別体の状態でスリーブ１５に形成することができるので、実施例９で示した堰部Ｓ１と比較して、より高い精度で容易に堰部Ｓ３を形成することができる。これにより、堰部Ｓ３を間隙に流入しようとする吸気の抵抗としてより好適に機能させることができ、間隙流Ｆ２の減少がより好適に図られる。さらに、本実施例では、シリンダヘッド５２から吸気に伝わる熱を樹脂製のスリーブ１５で断熱することができ、その結果、吸気充填効率の向上効果や、ノッキングの低減効果も同時に得られる。また、間隙流Ｆ２をより好適に減少させることで、主流Ｆ１の流速等の低下をより好適に抑制でき、以ってタンブル流Ｔの強度低下をより好適に抑制できる。
【００５３】
なお、本実施例を含め、前述してきた各実施例では気流制御弁１及び気流制御弁１を備えた吸気ポート構造１００について詳述してきたが、例えばスロットル弁及びスロットル弁を備えたスロットルボディの構造などについても上述してきた各実施例と同様にして側部を延伸させたり、側端部に平滑でない形状を適用したり、堰部Ｓを設けたりすることで、間隙流Ｆ２を減少させるが可能である。この場合には、漏れとしての間隙流Ｆ２を減少させることで、アイドリング時の燃費を向上させることが可能になる。以上により、間隙の幅を詰めることなく間隙流Ｆ２を減少させることが可能な吸気ポート構造１００Ｋを実現可能である。
【００５４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】気流制御弁１Ａを、吸気ポート構造１００Ａで示す図である。
【図２】気流制御弁１Ｂを、吸気ポート構造１００Ｂで示す図である。
【図３】気流制御弁１Ｃを、吸気ポート構造１００Ｃで示す図である。
【図４】気流制御弁１Ｄを、吸気ポート構造１００Ｄで示す図である。
【図５】気流制御弁１Ｅを、吸気ポート構造１００Ｅで示す図である。
【図６】気流制御弁１Ｆを、吸気ポート構造１００Ｆで示す図である。
【図７】気流制御弁１Ｇを、吸気ポート構造１００Ｇで示す図である。
【図８】気流制御弁１Ｈが全閉のときの吸気ポート構造１００Ｈを示す図である。
【図９】気流制御弁１Ｉが全閉のときの吸気ポート構造１００Ｉを示す図である。
【図１０】気流制御弁１Ｊが全閉のときの吸気ポート構造１００Ｊを示す図である。
【図１１】気流制御弁１Ｋが全閉のときの吸気ポート構造１００Ｋを示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  気流制御弁
２  弁軸
１０  吸気ポート
１２  スリーブ挿入部
１５  スリーブ
２０  排気ポート
５０  内燃機関
１００  吸気ポート構造
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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