(57)【要約】    【課題】  吸気流動制御弁１０において、剥離の発生を抑え、主流部の流れを阻害しないようにして、ガス流動を強める。    【解決手段】  吸気通路５内に、弁軸２１回りに回転する片持ちフラップ型の弁体２２を配置し、該弁体２２の閉状態で通路内壁ｆ１、ｆ２と弁体外形との間に開口２３を形成する。開口２３内には、閉状態の開口外形線を構成する弁体外形ａ、ｂが開口に対し凹んだ凹部ｅをなすことで形成される主流領域Ｍと、通路内壁ｆ１、ｆ２と弁体外形との接触部付近にて、弁体外形（切欠き）ｃ、ｄにより、主流領域Ｍに連なり、主流領域Ｍから離れるほど、先すぼまりに形成される境界流れ領域Ｂ１、Ｂ２と、を設ける。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路内に、弁軸回りに回転する片持ちフラップ型の弁体を配置し、該弁体の閉状態で通路内壁と弁体外形との間に前記弁軸方向に偏った開口を形成する吸気流動制御装置であって、
前記開口内に、
閉状態の開口外形線を構成する弁体外形が開口に対し凹んだ凹部をなすことで、該凹部と通路内壁との間に形成される主流領域と、
閉状態の開口外形線を構成する通路内壁と弁体外形とが接触する２カ所の部位で、それぞれ、接触点が前記主流領域から遠ざかり、かつ接触点にて通路内壁側の開口外形線と弁体外形側の開口外形線とが鋭角をなすように、弁体外形を切欠くことで、接触点付近に、前記主流領域に連なり、前記主流領域から離れるほど、先すぼまりに形成される境界流れ領域と、
を設けたことを特徴とする吸気流動制御装置。
【請求項２】
前記弁体外形において、前記主流領域を画成する前記凹部は、滑らかな曲線で構成され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流動制御装置。
【請求項３】
前記弁体外形において、前記境界流れ領域を画成する部分は、前記境界流れ領域側に凸となる滑らかな曲線で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の吸気流動制御装置。
【請求項４】
前記弁体外形において、前記主流領域を画成する部分と、前記境界流れ領域を画成する部分とは、開口側に凸となる滑らかな曲線で結ばれていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気流動制御装置。
【請求項５】
前記弁体が配置される吸気通路の断面は、横長の長方形若しくは長円状をなし、その１つの角部の通路内壁と弁体外形との間に開口を形成することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気流動制御装置。
【請求項６】
前記弁軸は、吸気通路外に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気流動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関において、吸気通路に設けた吸気流動制御弁を用いて、燃焼室内に吸気のガス流動（スワール流及び／又はタンブル流）を生成する吸気流動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の吸気流動制御装置としては、特許文献１、２に開示されているように、吸気通路の中心に配置した弁軸回りに回転するバタフライ型の弁体を備え、弁体の一部に切欠きを設けることにより、弁体の閉状態で通路内壁と弁体外形との間に弁軸方向に偏った開口を形成するようにしたものが知られている。
【特許文献１】実開平５−０８３３２９号公報
【特許文献２】特開平７−１８９７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載されているような単なる凹状の切欠きでは、通路内壁と弁体外形との接触部などで剥離が発生し、主流部の流れを阻害し、ガス流動を弱めてしまう。
また、特許文献２に記載されているような直線状の切欠きでは、主流部の流れを十分に発達させることができない。
【０００４】
更に、特許文献１、２のいずれにおいても、バタフライ型の弁体を用いており、弁軸が吸気通路の中心にあるため、半開き等の状態において、弁軸が吸入空気の流れを乱してしまい、安定したガス流動生成を行うことができない。また、弁軸が弁体の中心にあるため、切欠きの形状が制限されてしまう。
本発明は、このような実状に鑑み、剥離の発生を抑え、主流部の流れを阻害しないようにして、ガス流動を強めることのできる内燃機関の吸気流動制御装置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】
【０００５】
このため、本発明は、内燃機関の吸気通路内に、弁軸回りに回転する片持ちフラップ型の弁体を配置し、該弁体の閉状態で通路内壁と弁体外形との間に前記弁軸方向に偏った開口を形成する。そして、前記開口内に、閉状態の開口外形線を構成する弁体外形が開口に対し凹んだ凹部をなすことで、該凹部と通路内壁との間に形成される主流領域を設け、更に、これに連ねて境界流れ領域を設ける。
【０００６】
境界流れ領域は、閉状態の開口外形線を構成する通路内壁と弁体外形とが接触する２カ所の部位で、それぞれ、接触点が前記主流領域から遠ざかり、かつ接触点にて通路内壁側の開口外形線と弁体外形側の開口外形線とが鋭角をなすように、弁体外形を切欠くことで、接触点付近に、前記主流領域に連なり、前記主流領域から離れるほど、先すぼまりに形成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、境界流れ領域を設けることで、剥離ポイントを主流領域から遠ざけて主流部の流れを阻害しないようにすることができるばかりか、境界流れによって主流部の流れを助長することができ、ガス流動を強めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステム図である。
内燃機関のシリンダ１にはピストン２により燃焼室３が画成され、燃焼室３にはその中央部に点火プラグ４が配置されている。
内燃機関の吸気通路５には、上流側から順に、エアクリーナ６、エアフローメータ７、スロットル弁８、コレクタ９が設けられている。そして、コレクタ９下流の吸気通路５（マニホールド部）は気筒毎に分岐していて、それぞれに、吸気流動制御弁１０と燃料噴射弁１１とが設けられている。そして、更に下流側で、気筒毎の吸気通路５（吸気ポート）は、１気筒につき２本の通路に分岐した後、１気筒につき２本ずつ設けられる吸気バルブ１２を介して、燃焼室３へ連通接続される。
【０００９】
尚、１３は排気通路、１４は排気バルブである。
ここにおいて、燃料噴射弁１１、点火プラグ４、吸気流動制御弁１０は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１５により制御され、ＥＣＵ１５にはエアフローメータ７等から各種情報が入力されている。
次に、吸気流動制御弁１０について、図２により、詳細に説明する。図２は吸気流動制御弁１０を図１のＡ方向から見た拡大図である。
【００１０】
吸気流動制御弁１０は、気筒毎の吸気通路５であって、特に気筒毎の吸気ポートが２本に分岐する前の集合部に設けられている。従って、吸気流動制御弁１０が設けられる吸気通路５の断面は、角部にアールを付した長方形、若しくは、長円状をなし、横長になっている。
吸気流動制御弁１０の弁軸２１は、吸気通路５の軸線（吸気流れ方向）と直角な方向で、中心部からはオフセットされ、横長の吸気通路５断面の底面部に沿って、吸気通路５外に配設される。
【００１１】
吸気流動制御弁１０の弁体２２は、前記弁軸２１回りに回転する片持ちフラップ型である。
ここにおいて、弁体２２は弁軸２１に固定し、弁軸２１を回動自在に設けて、図１中のＥＣＵ１５により、アクチュエータ２０を介して、弁軸２１を回転駆動することで、弁体２２を吸気通路５断面の底面部に沿う吸気通路５外の位置（開位置）から、弁体２２の自由端側が吸気通路５の通路内壁に接触（近接を含む）する位置（閉位置）まで、弁体２２の角度を任意に制御することができる。
【００１２】
弁体２２の閉状態では、吸気通路５の通路内壁と弁体２２の外形との間に、弁軸２１の軸方向に偏った開口２３を形成する。
すなわち、横長の吸気通路断面の１つの角部の通路内壁ｆ１、ｆ２と、弁体外形ａ、ｂ、ｃ、ｄとの間に、開口２３を形成する。
従って、弁体２２の閉状態では、この開口２３を吸気が通ることで、吸気の偏った流れを生じ、燃焼室内に所定方向の吸気のガス流動、特にスワール流及びタンブル流（斜めのスワール流）を生じさせることができる。
【００１３】
この開口２３の形状について更に詳細に説明する。
閉状態の開口外形線を構成する弁体外形ａ、ｂが開口に対し凹んだ凹部ｅをなすことで、該凹部ｅと通路内壁ｆ１、ｆ２との間に、主流領域Ｍを形成する。
すなわち、閉状態の開口外形線を構成する弁体外形は、上側の通路内壁ｆ１とほぼ平行な直線部ａと、側方の通路内壁ｆ２とほぼ平行な直線部ｂとを有していて、これらの間に凹部ｅが形成され、この凹部ｅにより、主流領域Ｍが画成される。
【００１４】
また、閉状態の開口外形線を構成する通路内壁ｆ１と弁体外形ｂとが接触（近接）する部位で、接触点が前記主流領域Ｍから遠ざかり、かつ接触点にて通路内壁側の開口外形線ｆ１と弁体外形側の開口外形線ｃとが鋭角をなすように、弁体外形を切欠くことで（ｃ線の切欠きを設けることで）、接触点付近に、前記主流領域Ｍに連なり、前記主流領域Ｍから離れるほど、先すぼまりの境界流れ領域Ｂ１を形成する。
【００１５】
同様に、閉状態の開口外形線を構成する通路内壁ｆ２と弁体外形ａとが接触（近接）する部位で、接触点が前記主流領域Ｍから遠ざかり、かつ接触点にて通路内壁側の開口外形線ｆ２と弁体外形側の開口外形線ｄとが鋭角をなすように、弁体外形を切欠くことで（ｄ線の切欠きを設けることで）、接触点付近に、前記主流領域Ｍに連なり、前記主流領域Ｍから離れるほど、先すぼまりの境界流れ領域Ｂ２を形成する。
【００１６】
上記のように、閉状態の開口外形線を構成する通路内壁と弁体外形とが接触する２カ所の部位に、それぞれ、境界流れ領域Ｂ１、Ｂ２を設けることで、剥離ポイントを主流領域Ｍから遠ざけて主流部の流れを阻害しないようにすることができるばかりか、隣接する境界流れによって主流部の流れを助長（減衰防止）することができ、ガス流動を強めることができる。言い換えれば、空気の流れを乱すことなく、安定したスワール流、タンブル流の生成が可能となる。よって、大幅なエミッション低減、燃費向上が可能となる。
【００１７】
また、片持ちフラップ型の弁体２２に適用することにより、主流領域Ｍを大きく設定したり、境界流れ領域Ｂ２を大きく設定する場合でも、弁軸２１が邪魔になることがなく、開口２３形状の設計の自由度が向上する。
また、片持ちフラップ型の弁体２２の場合、運転条件に応じたガス流動を生成するため、吸気流動制御弁１０を中間位置（半開位置）で止めたときでも、安定したガス流動を生成することができ、運転条件に応じた最適な制御が可能となる。特に、弁軸２１が吸気通路５外に配置される場合は、これらの効果が顕著である。
【００１８】
また、吸気通路の横長の断面の１つの角部の通路内壁と弁体外形との間に開口を形成することにより、スワール流、タンブル流のどちらの成分も犠牲にすることなく、バランス良くガス流動を生成することができる。
尚、図２は吸気流動制御弁の基本形状を示したものであり、実際には、図３に吸気流動制御弁のより好ましい詳細形状を示すように、アール等を設けて、弁体外形を滑らかな曲線で構成する。
【００１９】
図３に示すように、前記弁体外形において、主流領域Ｍを画成する凹部ｅは、滑らかな曲線（アール）で構成する。これにより、角部での乱れを無くし、主流部での流れを安定させることができる。
また、前記弁体外形において、境界流れ領域Ｂ１を画成する部分ｃは、境界流れ領域Ｂ１側に凸となる滑らかな曲線で構成する。言い換えれば、閉状態の開口外形線を構成する曲線ｃ上の各点における接線を考えたときに、ｃ線上を接触点に向かって移動するに伴い接線の傾きが徐々に変化して、最終的に通路内壁側の開口外形線ｆ１に一致するように、曲線ｃを設定する。これにより、境界流れ領域Ｂ１の接触点付近での乱れを低減することができる。
【００２０】
同様に、前記弁体外形において、境界流れ領域Ｂ２を画成する部分ｄも、境界流れ領域Ｂ２側に凸となる滑らかな曲線で構成する。これにより、境界流れ領域Ｂ２の接触点付近での乱れを低減することができる。
また、前記弁体外形において、主流領域Ｍを画成する部分ｂと、境界流れ領域Ｂ１を画成する部分ｃとは、開口側に凸となる滑らかな曲線で結ぶ。これにより、角部での乱れを無くし、主流領域Ｍと境界流れ領域Ｂ１とのつながり部にて、流れを安定させることができる。
【００２１】
同様に、前記弁体外形において、主流領域Ｍを画成する部分ａと、境界流れ領域Ｂ２を画成する部分ｄとは、開口側に凸となる滑らかな曲線で結ぶ。これにより、角部での乱れを無くし、主流領域Ｍと境界流れ領域Ｂ２とのつながり部にて、流れを安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステム図
【図２】同上実施形態での吸気流動制御弁の基本形状を示す拡大図
【図３】吸気流動制御弁のより好ましい詳細形状を示す拡大図
【符号の説明】
【００２３】
１  シリンダ
２  ピストン
３  燃焼室
４  点火プラグ
５  吸気通路
６  エアクリーナ
７  エアフローメータ
８  スロットル弁
９  コレクタ
１０  吸気流動制御弁
１１  燃料噴射弁
１２  吸気バルブ
１３  排気通路
１４  排気バルブ
１５  ＥＣＵ
２０  アクチュエータ
２１  弁軸
２２  弁体
２３  開口
【図１】
2007239669.tif 000003
【図２】
2007239669.tif 000004
【図３】
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