(57)【要約】【課題】吸気通路のガス流動を制御する吸気制御弁の閉弁時における燃焼室側からの吹き返しガスを低減することにより、吸気制御弁の格納部にデポジットが堆積することを防止する。【解決手段】弁軸１１に一端が固定され、吸気マニホールド８底壁に形成した格納部１０から起立する閉弁位置と格納部１０に倒伏格納される開弁位置との間を回動する弁体１３を有する吸気制御弁９の弁軸部分に貫通孔１４を設け、吸気制御弁９が閉弁位置にある時に、吸気制御弁９の上流側から下流側へ吸気制御弁９をバイパスさせて貫通孔１４を介して吸入空気の一部を流す構成とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉弁動作に伴って吸気通路断面を制限してガス流動を高める吸気制御弁を有する吸気装置であって、
前記吸気通路とは別に前記吸気制御弁より上流側の吸気通路と下流側の吸気通路とを、前記吸気制御弁の全開時に当該吸気制御弁と吸気通路内壁との間に形成される閉塞部を経由して連通可能なバイパス路を設け、前記吸気制御弁の少なくとも閉弁時に、前記バイパス路が開通して吸気の一部が流れるよう構成したことを特徴とする吸気装置。
【請求項２】
前記閉塞部は、前記吸気通路底壁に形成されて前記吸気制御弁の全開時に当該吸気制御弁を格納する格納部である請求項１に記載の吸気装置。
【請求項３】
前記吸気制御弁は、吸気通路底壁近傍に吸気流れ方向と直交する方向に軸支された弁軸と、該弁軸の回動により前記格納部から起立する閉弁位置と前記格納部に倒伏格納される開弁位置との間を回動する弁体とを有する回動弁であり、吸気制御弁の前記開弁位置で、前記バイパス路の下流側開口部が実質的に閉塞される構成である請求項２に記載の吸気装置。
【請求項４】
前記バイパス路は、前記弁体の表側から裏側に向けて前記弁軸を貫通する貫通孔である請求項３に記載の吸気装置。
【請求項５】
前記バイパス路は、吸気制御弁より上流の吸気通路と前記格納部内とを連通するよう吸気通路壁に形成した通路である請求項３に記載の吸気装置。
【請求項６】
前記吸気制御弁の全開位置で、前記バイパス路を遮断する構成である請求項１又は２に記載の吸気装置。
【請求項７】
前記吸気制御弁が、吸気通路底壁近傍に吸気流れ方向と直交する方向に軸支された弁軸と、該弁軸の回動により前記格納部から起立する閉弁位置と前記格納部に倒伏格納される開弁位置との間を回動する弁体とを有する回動弁である時、吸気制御弁の前記弁軸を挟んで弁体とは反対側に張出し部を設ける一方、前記格納部の弁軸側端部に、吸気制御弁の全開位置で前記張出し部と重複当接する張出し部を設け、両張出し部に、前記バイパス路を構成する孔を互いに位置をずらして形成し、吸気制御弁の全開位置で両張出し部が重複当接した時に、各張出し部の前記孔を他方の張出し部で閉塞する構成とした請求項６に記載の吸気装置。
【請求項８】
閉弁動作に伴って吸気通路断面を制限してガス流動を高める吸気制御弁を有する吸気装置の吸気方法であって、
前記吸気制御弁の閉弁動作に伴って、前記吸気制御弁より上流側の吸気通路から下流側の吸気通路へ、前記吸気制御弁をバイパスして前記吸気制御弁の全開時に当該吸気制御弁と吸気通路内壁との間に形成される閉塞部を経由して吸気の一部を流すようにしたことを特徴する吸気装置の吸気方法。
【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内のガス流動を制御する吸気制御弁を有する吸気装置及び吸気装置の吸気方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載のように、吸気ポートの通路内を隔壁により２つの通路に区画形成し、一方の通路を開閉する吸気制御弁を設け、この吸気制御弁を閉弁動作させることにより、タンブルやスワール等の旋回流を生成する内燃機関の吸気装置が知られている。
かかる吸気装置において、前記特許文献１に記載のように、前記吸気制御弁の取付け構造として、吸気制御弁を開弁したときに、吸気通路底壁側に形成した格納部に格納するようにしたものがある。
【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】
しかしながら、吸気制御弁を格納部に格納する構造にあっては、吸気制御弁の閉弁時は吸気流速が速いために、シリンダへ噴射した燃料の未燃成分がシリンダ側から吸気通路側に吹き返され、格納部に前記未燃燃料成分が溜まり易い。そして、排気還流ガス（ＥＧＲガス）の流通等により格納部が高温になると、溜まった未燃燃料に多く含まれるＨＣ成分が酸化されてタール状のデポジットになり易い。このため、格納部にデポジットが堆積し易く、吸気制御弁が固着する虞れがある。
【０００４】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、デポジットの堆積を防止して吸気制御弁の固着を防止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、本発明の吸気装置は、閉弁動作に伴って吸気通路断面を制限してガス流動を高める吸気制御弁を有する吸気装置であって、前記吸気通路とは別に前記吸気制御弁より上流側の吸気通路と下流側の吸気通路とを、前記吸気制御弁の全開時に当該吸気制御弁と吸気通路内壁との間に形成される閉塞部を経由して連通可能なバイパス路を設け、前記吸気制御弁の少なくとも閉弁時に、前記バイパス路が開通して吸気の一部が流れるよう構成したことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の吸気方法は、閉弁動作に伴って吸気通路断面を制限してガス流動を高める吸気制御弁を有する吸気装置の吸気方法であって、前記吸気制御弁の閉弁動作に伴って、前記吸気制御弁より上流側の吸気通路から下流側の吸気通路へ、前記吸気制御弁をバイパスして前記吸気制御弁の全開時に当該吸気制御弁と吸気通路内壁との間に形成される閉塞部を経由して吸気の一部を流すようにしたことを特徴する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、吸気制御弁の閉弁時には、弁下流側が負圧となりバイパス路から閉塞部を経由して吸気の一部が吸気制御弁の下流側に強く流れるので、堆積しているデポジットを吹き飛ばす効果が大きい。また、吹き返し燃料を下流側に押し返すので、デポジットの堆積要因であるシリンダ側からの吹き返し燃料を低減でき、デポジットの堆積を防止できる。従って、閉塞部にデポジットが堆積し難く、デポジットの堆積に起因する吸気制御弁の固着を防止でき、吸気制御弁によるガス流動制御の信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る吸気装置の構成を示す図である。
図１において、シリンダヘッド１には、燃焼室２に接続する吸気ポート３が形成されている。吸気ポート３は、吸気バルブ４の開閉動作により燃焼室２と連通及び遮断される。前記吸気ポート３には、吸入空気を整流する横板状部材５，５と縦板状部材６，６が設けられている。７は燃料噴射弁である。
【０００９】
吸気マニホールド８は、吸気ポート３と接続して吸気通路を構成している。吸気マニホールド８の吸気ポート３接続側端部近傍には、燃焼室２に供給するガス流動を制御する吸気制御弁９が配置されている。吸気制御弁９は、図２に示すように吸気マニホールド８底壁にバスタブ形状の凹部で形成した格納部１０の側壁１０ａに吸気流れ方向と直交する方向に軸支された弁軸１１と、この弁軸１１に基端側が例えばネジ１２によって固定され、弁軸１１の回動により格納部１０から起立して吸気マニホールド８の上壁に当接する図１に実線で示す閉弁位置と格納部１０に倒伏格納される図１に２点鎖線で示す開弁位置との間を回動する弁体１３とを備える回動弁である。弁軸１１は、弁体１３の固定部分が半円形状に面取りされて平面状になっている。また、図２に示すように、弁体１３の先端側には、前記閉弁位置において旋回流を発生させるための切欠部１３ａが形成されている。ここで、前記格納部１０が、吸気制御弁９の全開時に吸気制御弁９と吸気通路内壁との間に形成される閉塞部に相当する。
【００１０】
本発明の吸気装置は、吸気通路とは別に吸気制御弁９より上流側の吸気通路と下流側の吸気通路とを閉塞部である格納部１０を経由して連通可能なバイパス路を設け、吸気制御弁９の少なくとも閉弁時に、バイパス路が開通して吸気の一部が流れるよう構成するものである。このため本実施形態では、前記バイパス路として、吸気制御弁９の弁軸１１の略中央部分に弁体１３の表側から裏側に向けて弁体１３及び弁軸１１を貫通する貫通孔１４を形成してある。この貫通孔１４は、吸気制御弁９の前記閉弁位置で下側開口部が格納部１０内で開放され、吸気制御弁９の前記開弁位置では下側開口部が格納部１０の底壁と対面して実質的に閉塞される。
【００１１】
次に、第１実施形態の動作について図３を参照して説明する。
内燃機関の低回転低負荷時には、吸気制御弁９を図３（Ａ）に示すように全閉とする。この場合、吸気マニホールド８を流れる吸入空気は吸気制御弁９の切欠部１３ａから吸気ポート３を介して燃焼室２に供給されて旋回流を形成する。この際、吸気制御弁９の回動動作により貫通孔１４の下流側開口部が開放され、また、吸気制御弁９の下流側は負圧となり、吸気制御弁９の上流側に比べて低圧となる。このため、吸気制御弁９より上流側の空気流の一部が図の矢印のように貫通孔１４を通り格納部１０を経由して吸気制御弁９の下流側に勢い良く流れる。この空気流により格納部１０内に堆積しているデポジットを吹き飛ばすことができる。同時に、前記旋回流により燃焼室２側から吸気制御弁９側に吹き返す未燃燃料を燃焼室２側に吹き返すことができる。
【００１２】
従って、吸気制御弁９の固着要因であるデポジットが格納部１０内に堆積することを防止でき、吸気制御弁９の固着を効果的に防止できる。
内燃機関の高回転高負荷時には、吸気制御弁９を図３（Ｂ）に示すように全開とする。この場合、貫通孔１４の下流側開口部は格納部１０の底壁と近接して対面し実質的に閉塞される。このため、吸気制御弁９より上流側の空気流は図の矢印のように貫通孔１４上を通過して燃焼室２側に流れる。しかも、吸気制御弁９の弁軸部分にバイパス路として貫通孔１４を形成したので、吸気制御弁９の全開時には吸気通路内方側に突出するものがなく、通気抵抗が増加することがない。従って、高回転高負荷時における機関出力を低下させることがない。
【００１３】
上記第１実施形態は、弁体１３に対して垂直に貫通孔１４を貫通形成する構成としたが、図４に示すように吸気制御弁９の閉弁時に貫通孔１４の軸線が空気流の流線に沿うよう弁体１３に対して斜めに角度を付けて形成するとよい。これにより、空気流が貫通孔１４側に流れ易くなり、格納部１０内のデポジット吹き飛ばし効果及び未燃燃料の吹き返し防止効果を高めることができ、より一層吸気制御弁９の固着防止効果を高めることができる。尚、貫通孔１４の傾斜角度は任意である。
【００１４】
図５〜図８に、弁軸部分に貫通孔１４を形成する場合の別の構成例を示す。
図５に示す構成例は、弁軸１１の中央部分に、楕円形状の貫通孔１４を形成したものである。
かかる構成によれば、第１実施形態に比べて貫通孔１４の断面積を大きく空気流量を増大できるので、デポジットの堆積量が多くなり易い場合に有効である。
【００１５】
図６に示す構成例は、弁軸１１の両端部分に、貫通孔１４を形成したものである。
燃焼室２からの吹き返しガスが格納部１０の弁軸支持部に侵入してデポジットが堆積すると弁軸１１が固着してしまうが、かかる構成によれば格納部１０の弁軸支持部に吹き返しガスが侵入するのを抑制でき、前記弁軸支持部におけるデポジットの堆積防止に有効である。
【００１６】
図７の構成例は、弁軸１１の両端部分に加えて中央部分にも貫通孔１４を形成したものである。
かかる構成によれば、図６の構成より貫通孔１４を介して流れる空気量が多くなるので、格納部１０の弁軸支持部に吹き返しガスが侵入する抑制でき、しかも、デポジットの堆積量が多くなり易い場合に有効である。
【００１７】
図８の構成例は、弁軸１１の中央部分に第１実施形態より小径の貫通孔１４を形成したものである。この２つの貫通孔１４の合計通路断面積は、第１実施形態と貫通孔１４と略同じとする。
かかる構成によれば、第１実施形態の場合と貫通孔１４を通流する空気流量は同等であるが、小径の貫通孔１４とすることで、貫通孔１４の形成による弁軸１１の強度低下を抑えることができる。
【００１８】
尚、上述した各例において、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ネジ１２による弁軸締結部分以外の弁体１３の端部を切欠いてもよい。
次に、本発明の第２実施形態を説明する。尚、第１実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
図１０に示すように、本実施形態は、吸気制御弁９より上流の吸気通路と格納部１０内とを連通するよう吸気通路壁にバイパス路２０を形成する構成である。尚、バイパス路２０の断面形状は、円形或いは角形（例えば台形）等、吸気マニホールド８の材質や型抜き方向により適宜選択すればよい。
【００１９】
次に、第２実施形態の動作について図１０を参照して説明する。
機関低回転低負荷時に吸気制御弁９を図３（Ａ）に示すように全閉とし、燃焼室２に旋回流を形成する場合、吸気制御弁９の下流側は負圧となり、吸気制御弁９の上流側に比べて低圧となる。これにより、高圧側である吸気制御弁９上流側から低圧側である吸気制御弁９下流側へ空気流の一部が図の矢印のようにバイパス路２０を通り格納部１０を経由して流れる。この空気流により燃焼室２側から吸気制御弁９側への吹き返しガスを低減できるので、デポジットの堆積を防止でき、デポジットの堆積に起因する吸気制御弁９の固着を防止できる。
【００２０】
機関高回転高負荷時に吸気制御弁９を図１０（Ｂ）に示すように全開とすると、格納部１０に倒伏格納された吸気制御弁９の弁体１３によりバイパス路２０の下流側開口部が、実質的に閉塞される。このため、空気流はバイパス路２０に流れ込むことなく、図の矢印のように吸気制御弁９上を通過して燃焼室２側に流れる。そして、この際、吸気通路内方側に突出するものがないので、第１実施形態と同様に、通気抵抗が増加することがなく、高回転高負荷時における機関出力を低下させることがない。
【００２１】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。尚、第１実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
図１１及び図１２に示すように、本実施形態は、吸気制御弁９の弁軸１１を挟んで弁体１３とは反対側に張出し部１３Ａを設ける。また、格納部１０の弁軸側端部の上端に、吸気制御弁９の全開位置で張出し部１３Ａと重複当接する張出し部１０Ａを設ける。更に、吸気制御弁９側の張出し部１３Ａの例えば両端部に孔３１，３１を設ける一方、格納部１０側の張出し部１０Ａ側には、前記孔３１，３１と位置をずらして張出し部の略中央部に例えば楕円形状の孔３２を設け、吸気制御弁９の全開位置で張出し部１３Ａと張出し部１０Ａが重複当接した時に、孔３１，３１と孔３２が、互いの張出し部１０Ａと１３Ａによって閉塞される構成である。
【００２２】
かかる第３実施形態の構成によれば、吸気制御弁９が図１１に示すように閉弁動作すると、吸気制御弁９の回動に伴って吸気制御弁９側の張出し部１３Ａが格納部１０側の張出し部１０Ａから離れる。これにより、閉塞状態にあった孔３１，３１と孔３２が開放されてバイパス路を構成し、吸気制御弁９上流側の一部の空気が、孔３２から孔３１，３１を通り、格納部１０を経由して吸気制御弁９下流側の吸気通路に流れる。この空気流により、燃焼室２側から吸気制御弁９側への吹き返しガスを低減でき、デポジットの堆積を防止でき、デポジットの堆積に起因する吸気制御弁９の固着を防止できる。
【００２３】
吸気制御弁９の全開状態では、張出し部１３Ａが図１１中反時計方向に回動して張出し部１０Ａの下面に当接する。そして、孔３１，３１と孔３２は開口位置がずれているので、孔３１，３１は格納部１０側の張出し部１０Ａによって閉塞され、孔１０Ａは吸気制御弁９側の張出し部１３Ａによって閉塞され、孔３１，３１と孔３２によるバイパス路は遮断状態となる。これにより、空気流は吸気制御弁９上を通過して燃焼室２側に流れ、吸気通路内方側に突出するものがないので、上述の各実施形態と同様に、通気抵抗の増加がなく、高回転高負荷時における機関出力を低下させることがない。
【００２４】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。尚、第１実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
図１３に示すように、本実施形態は、吸気制御弁９を、閉弁時に格納部１０から突出し開弁時に格納部１０内に没入するスライド弁で構成したものであり、格納部１０の両側壁に、例えば横断面凹状の互いに対面するガイド部４１、４１を形成し、当該ガイド部４１，４１に沿ってロッド４２を介してアクチュエータ４３により吸気制御弁９をスライド駆動する構成である。
【００２５】
かかる第４実施形態の構成では、図１３（Ａ）に示すようにアクチュエータ４３により吸気制御弁９が上方向に駆動される閉弁位置では、吸気制御弁９によって遮断されて２分割されていた格納部１０内の互いの空間が連通する。これにより、吸気制御弁９上流側の一部の空気が、吸気制御弁９の下側をバイパスし格納部１０内を経由して吸気制御弁９下流側の吸気通路に流れ、この空気流により、燃焼室２側から吸気制御弁９側への吹き返しガスを低減できる。従って、デポジットの堆積を防止できるのでデポジットによる吸気制御弁９の固着を防止できる。
【００２６】
一方、図１３（Ｂ）に示すようにアクチュエータ４３により吸気制御弁９が下方向に駆動される全開位置では、吸気制御弁９が格納部１０内に没入する。これにより、吸気通路内方側に突出するものがなく空気流は格納部１０を経由せずに格納部１０上方を通過して燃焼室２に供給され、上述の各実施形態と同様に、通気抵抗の増加がなく、高回転高負荷時における機関出力を低下させることがない。
【００２７】
次に、本発明の第５実施形態を説明する。尚、第１実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
図１４に示すように、本実施形態は、吸気制御弁９の弁体１３の弁軸側端部に吸気マニホールド８の内方側に折り曲げた突起部５１を設ける。この突起部５１の折り曲げ角度を、吸気制御弁９が閉弁位置にある時に格納部１０の端部との間に隙間ができる角度に設定する。
【００２８】
かかる第５実施形態の構成では、図１４（Ａ）に示す吸気制御弁９の閉弁状態で、吸気制御弁９上流側の空気の一部が、図中の矢印のように突起部５１と格納部１０の端部との間の隙間を介して格納部１０を経由して吸気制御弁９下流側の吸気通路に流れる。また、図１４（Ｂ）に示す吸気制御弁９の開弁状態の時も、吸気制御弁９上流側の空気の一部が、吸気通路の内方に突出す突起部５１に衝突し突起部５１によって格納部１０端部と突起部５１の間の隙間を介して格納部１０内へ案内される。
【００２９】
かかる構成によれば、吸気制御弁９の閉弁時に、格納部１０を経由して流れる空気流によって、デポジット生成要因である燃焼室２側からの吹き返しガスを低減できる。また、格納部１０内に仮にデポジットが生成されて堆積したとしても、吸気制御弁９の全開時に格納部１０に案内される空気流によって堆積したデポジットを格納部１０から吹き飛ばすことができる。従って、格納部１０内におけるデポジット堆積の防止効果をより高めることができ、吸気制御弁９のデポジットに起因する固着の防止効果が大きい。
【００３０】
尚、上記各実施形態では、閉塞部として格納部を例に説明したが、本発明は格納部を有する構成に限定するものではなく、吸気制御弁の全開時に吸気制御弁と吸気通路内壁との間に閉塞空間（閉塞部）が形成されるどのような構成にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る吸気装置の第１実施形態を示す構成図
【図２】同上実施形態の吸気制御弁の上面図
【図３】同上実施形態の動作説明図
【図４】貫通孔の斜めに形成した別の構成例を示す図
【図５】貫通孔を楕円形状とした例を示す図
【図６】貫通孔を弁軸両端部に形成した例を示す図
【図７】貫通孔を両端部と中央部に形成した例を示す図
【図８】小径の貫通孔を形成した例を示す図
【図９】弁体における弁軸締結部以外の弁軸側端部を切欠いた例を示す図
【図１０】本発明の第２実施形態の説明図
【図１１】本発明の第３実施形態の説明図
【図１２】図１１の要部上面図
【図１３】本発明の第４実施形態の説明図
【図１４】本発明の第５施形態の説明図
【符号の説明】
【００３２】
２    燃焼室
３    吸気ポート
８    吸気マニホールド
９    吸気制御弁
１０    格納部
１０Ａ    張出し部（格納部側）
１１    弁軸
１３    弁体
１３Ａ    張出し部（吸気制御弁側）
１４    貫通孔（バイパス路）
１５    隙間
２０    バイパス路
３１，３１    孔（吸気制御弁側）
３２    孔（格納部側）
４１    ガイド部
４３    アクチュエータ
５１    突起部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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