(57)【要約】【課題】  安価な構成で吸気通路の流路面積を可変し得る内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】  吸気通路２の流路面積を可変し得る弁体８を備えた内燃機関の吸気装置において、弁体８は、ウォータージャケット７と連通状のシリンダ部７ａ内に摺動自在に係入されたピストン部４と、このピストン部４を冷却水側に付勢するリターンスプリング３で構成され、内燃機関の低回転時には弁体８が吸気通路２内に突出して流路面積を小さくし、内燃機関の高回転時には弁体８が引き込まれて吸気通路２の流路面積が大きくなるように構成されている。【選択図】  図１
2007056852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路の流路面積を可変し得る弁体を備えた内燃機関の吸気装置において、
前記弁体は、シリンダヘッドのウォータージャケット中の冷却水の圧力に応じて、内燃機関の低回転時には前記流路面積を小さくし、内燃機関の高回転時には前記流路面積を大きくするように機械的に駆動される構成であることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記弁体を駆動する駆動機構は、前記ウォータージャケットと連通状のシリンダ部内に前記冷却水に臨むように摺動自在に係入されたピストン部と、該ピストン部を前記冷却水側に付勢する付勢手段で構成されてい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】
前記シリンダ部は、内燃機関のシリンダの側面に該シリンダに対して略直角方向に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記シリンダ部は、内燃機関のシリンダに対して略平行方向に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
前記弁体は、前記ピストン部と連動して移動するロッド部材により開閉されるフラップ式の弁体であることを特徴とする請求項２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、吸気通路の流路面積を可変し得る弁体を備えた内燃機関の吸気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されているように、電子制御による駆動により吸気通路の流路面積を可変とし、エンジンの低回転時には流路面積を小さくして、タンブル流を強化させて燃焼スピードを向上させ、燃焼時間の損失を低減させることができ、また、エンジン高回転時には流路面積を大きくして吸入空気量を増大させ、エンジン出力を向上させることのできる内燃機関の吸気装置が存在する。
【特許文献１】実開平７−２５２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の特許文献１に開示されているような構造では、吸気通路の流路面積を可変させるための装置が、各種センサー，コントローラー，モーター，ソレノイドバルブ等の部品で構成されており、コストが高くなるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、コストを低減させて機械的に吸気通路の流路面積を可変し得る内燃機関の吸気装置を提供せんとするものであり、その請求項１は、吸気通路の流路面積を可変し得る弁体を備えた内燃機関の吸気装置において、前記弁体は、シリンダヘッドのウォータージャケット中の冷却水の圧力に応じて、内燃機関の低回転時には前記流路面積を小さくし、内燃機関の高回転時には前記流路面積を大きくするように機械的に駆動される構成であることである。
【０００５】
また、請求項２は、前記弁体を駆動する駆動機構は、前記ウォータージャケットと連通状のシリンダ部内に前記冷却水に臨むように摺動自在に係入されたピストン部と、該ピストン部を前記冷却水側に付勢する付勢手段で構成されていることである。
【０００６】
また、請求項３は、前記シリンダ部は、内燃機関のシリンダの側面に該シリンダに対して略直角方向に設けられていることである。
【０００７】
また、請求項４は、前記シリンダ部は、内燃機関のシリンダに対して略平行方向に設けられていることである。
【０００８】
また、請求項５は、前記弁体は、前記ピストン部と連動して移動するロッド部材により開閉されるフラップ式の弁体であることである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内燃機関の吸気装置において、弁体は、シリンダヘッドのウォータージャケット中の冷却水の圧力に応じて機械的に駆動される構成であることにより、コントローラー，センサー等が不要となり、コストを低減させて、良好に内燃機関の低回転時には流路面積を小さくし、内燃機関の高回転時には流路面積を大きく可変することができるものとなる。
【００１０】
また、弁体を駆動する駆動機構は、ウォータージャケットと連通状のシリンダ部内に冷却水に臨むように摺動自在に係入されたピストン部と、ピストン部を冷却水側に付勢する付勢手段で構成されていることにより、シリンダヘッド内に駆動機構を設けることができ、内燃機関の外側に別の駆動機構を設ける必要がなく、スペース効率が良いものとなる。
【００１１】
また、シリンダ部は、内燃機関のシリンダの側面にシリンダに対して略直角方向に設けられていることにより、シリンダヘッドの加工性が良いものとなる。
【００１２】
また、シリンダ部は、内燃機関のシリンダに対して略平行方向に設けられていることにより、シリンダヘッドの加工性が良いものとなる。
【００１３】
また、弁体は、ピストン部と連動して移動するロッド部材により開閉されるフラップ式の弁体であることにより、ロッド部材の移動量に対し流路面積の変化量をかせぐことができ、フラップ式の弁体の支点及びロッド部材との係合位置を適宜設定することにより、開時，閉時それぞれにおいて吸気通路が最適な断面形状になるように設定が可能となる。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、第１実施例を示す内燃機関のシリンダヘッドの要部縦断面概略構成図であり、また図２は、図１の上面からの弁体の概略配置構成図である。
【００１５】
内燃機関のシリンダヘッド１には、吸気通路２が形成されており、この吸気通路２の下流端には、カム１１で開閉駆動される吸気弁１２が設けられており、この吸気弁１２の下方の図示しないシリンダブロック側に縦方向にシリンダ１３ａが形成されている。
シリンダヘッド１内には、冷却水を流すウォータージャケット７が形成されており、このウォータージャケット７に連通状にシリンダヘッド１内にはシリンダ部７ａが形成されており、このシリンダ部７ａは、シリンダ１３ａの側方に、シリンダ１３ａに対して略直角方向に形成されたものとなっている。
【００１６】
このシリンダ部７ａ内には、外周に設けたシール材１０がシリンダ部７ａの内周面に当接した状態で横方向に摺動移動可能にピストン部４が設けられており、このピストン部４の図示右側の面はウォータージャケット７内の冷却水に臨まれており、ピストン部４の図示左側の面にはリターンスプリング３が当接されており、このリターンスプリング３は、ピストン部４を図示右側へ付勢するものであり、シリンダヘッド１の外側から被せられた蓋部材９に設けられている。
【００１７】
なお、蓋部材９には、大気と連通する連通孔９ａが形成されており、ピストン部４がスムーズにシリンダ部７ａ内で横方向に摺動移動できるように構成されている。
なお、ピストン部４の図示右面側には接続部５が設けられ、この接続部５にプッシュロッド６が連結されており、プッシュロッド６は接続部５から図示右方向にシリンダヘッド１内を貫通して、その先端が吸気通路２内に出没する弁体８に連結されたものとなっている。
【００１８】
図２に示すように、プッシュロッド６の先端は横方向の連結バー１５に接続されており、連結バー１５には、４本の作動ロッド１６，１６，１６がプッシュロッド６と同方向に延びており、各作動ロッド１６の先端にそれぞれ弁体８が連結されたものとなっており、４個の弁体８は、それぞれシリンダヘッド１に４個形成されている各吸気通路２内に出没できるように配置されている。
【００１９】
即ち、図３の概略図で示すように、シリンダブロック１３には、縦方向に４個のシリンダ１３ａ，１３ａ，１３ａ，１３ａが形成されており、その上面にシリンダヘッドガスケットを介在させてシリンダヘッド１が取り付けられるものであり、シリンダブロック１３内のクランクシャフトにより駆動されるウォーターポンプ１４から吐出された冷却水が、シリンダブロック１３のシリンダ１３ａの外周、及びシリンダヘッド１のウォータージャケット７内に供給されるように構成されている。
【００２０】
なお、ウォーターポンプ１４はクランクシャフトにより駆動されるものであり、内燃機関の回転数が低い時にはウォーターポンプ１４の回転も低く、そのためウォーターポンプ１４から吐出される冷却水の水圧も低くなる。また、内燃機関の回転数が高くなるとウォーターポンプ１４の回転も上がり、ウォータージャケット７内の冷却水の圧力も高くなることとなる。
【００２１】
内燃機関の回転数が低い時にはウォータージャケット７内の水圧は低くなるため、リターンスプリング３の付勢力によりピストン部４が図示右方向に移動されて、これに伴いプッシュロッド６を介して弁体８が吸気通路２内に突出することとなり、弁体８により吸気通路２内の流路面積が狭められ、流路面積は小さくなる。そのため、吸気通路２内に吸い込まれる吸入空気のタンブル流が強化されて、シリンダ１３ａ内における混合気の燃焼スピードが向上し、燃焼時の時間損失が低減されるものとなる。
【００２２】
また、内燃機関の高回転時にはウォータージャケット７内の冷却水の圧力が高くなり、リターンスプリング３の付勢力に抗してピストン部４は図示左側に移動されることとなり、これにより弁体８は吸気通路２より図示左側に引き込まれて、吸気通路２内の流路面積が大きくなり、吸気通路２に吸い込まれる吸入空気量が増大して内燃機関の出力が向上するものとなる。
【００２３】
このように本例では、吸気通路２の流路面積を可変し得る弁体８を、ピストン部４とリターンスプリング３で構成される駆動機構により機械的に駆動することができ、コントローラー，センサー，電子制御モーター，ソレノイド等の高価な部品を用いることなく安価に構成することができ、内燃機関のコストを低減させることができるものとなる。
【００２４】
なお、シリンダヘッド１の内部に側面からシリンダ部７ａを形成させることができてシリンダ部７ａの加工性が良いものとなり、シリンダヘッド１の側面側から蓋部材９で良好にシリンダ部７ａを覆蓋させて、その内部に良好にリターンスプリング３を配置させることができ、スペース効率が良く、コンパクトにシリンダヘッド内に駆動機構を組み込むことができるものとなる。
【００２５】
次に、図４の要部縦断面構成図で示すものは第２実施例であり、本例では、シリンダ部７ａをシリンダ１３ａと平行状に上下方向に形成させたものであり、このシリンダ部７ａもシリンダヘッド内に下面側から良好に加工することができ、その後に蓋部材９で覆蓋することができるものであり、内部にリターンスプリング３とピストン部４を効率良く組み込むことができるものである。
【００２６】
本例においては、ピストン部４は上下方向に摺動移動するものであり、ピストン部４から上方へ立設されたプッシュロッド６の上端に弁体８が連結されており、この弁体８が吸気通路２内に出没移動することができるものである。
本例においても、シリンダ部７ａはシリンダヘッド１内のウォータージャケット７と連通されており、ウォータージャケット７内の冷却水の水圧によりピストン部４が上下方向に移動して、内燃機関の低回転時には弁体８が上方へ移動して吸気通路２内の流路面積を小さくし、内燃機関の高回転時には弁体８が下方側へ移動して吸気通路２の流路面積を大きくするように機械的に駆動されるものである。
【００２７】
次に、図５は第３実施例を示すものであり、図５では、吸気通路２内の底面に収納凹部２ａを凹み状に形成させておき、この収納凹部２ａ内に収納可能にフラップ式の弁体８を軸８ａを介して上下方向に開閉できるように設け、この弁体８にプッシュロッド６の上端を係合させて、プッシュロッド６の上下動によりフラップ式の弁体８が開閉されるように構成したものである。
プッシュロッド６の下端はシリンダ部７ａ内に摺動可能に設けられているピストン部４に連結されており、このピストン部４は、リターンスプリング３で上方側へ付勢されており、図４と同様な構造となっている。
【００２８】
本例においても、内燃機関の低回転時にはピストン部４が上方へ移動し、プッシュロッド６の上端が弁体８を上方へ押圧して弁体８が開かれ、これにより吸気通路２の流路面積が小さくなり、また内燃機関の高回転時にはピストン部４が下方側へ移動し、これによりプッシュロッド６も下方側へ移動して、弁体８は収納凹部２ａ内に収納された状態となり、吸気通路２の流路面積が大きくなるものである。
【００２９】
このようなフラップ式の弁体８を用いることにより、プッシュロッド６の上下方向の移動量に対し吸気通路２の流路面積の変化量をかせぐことができるものとなり、弁体８の軸８ａ及びプッシュロッド６との係合位置を適宜設定することにより、弁体８の開時あるいは閉時それぞれにおいて吸気通路２が最適な断面形状になるように設定することができるものとなる。
【００３０】
なお、弁体８の形状を変更することにより、タンブル流ではなく、スワール流を生じさせても良い。また、一気筒あたりに吸気通路を１本のみ設けるものに限られることなく、一気筒あたり吸気弁と吸気通路を２組ずつ設けた内燃機関において、一方の吸気通路の流路面積を弁体８により変更してスワール流を生じさせることもできる。
さらに、上記の実施例においては、直列四気筒の内燃機関を示して説明したが、内燃機関の形式はこれに限られることなく、Ｖ型の内燃機関にも、また種々の気筒数の内燃機関にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施例のシリンダヘッドの要部縦断面構成図である。
【図２】図１の弁体と、この弁体の駆動機構の上面側から見た概略配置構成図である。
【図３】内燃機関の概略分解構成図である。
【図４】第２実施例のシリンダヘッドの要部縦断面構成図である。
【図５】第３実施例のシリンダヘッドの要部縦断面構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  シリンダヘッド
２  吸気通路
２ａ  収納凹部
３  リターンスプリング
４  ピストン部
５  接続部
６  プッシュロッド
７  ウォータージャケット
７ａ  シリンダ部
８  弁体
８ａ  軸
９  蓋部材
９ａ  大気連通孔
１０  シール材
１１  カム
１２  吸気弁
１３  シリンダブロック
１３ａ  シリンダ
１４  ウォーターポンプ
１５  連結バー
１６  作動ロッド
【図１】
2007056852.tif 000003
【図２】
2007056852.tif 000004
【図３】
2007056852.tif 000005
【図４】
2007056852.tif 000006
【図５】
2007056852.tif 000007