(57)【要約】【課題】  気流制御弁の固着を抑制し、さらには、燃焼室内に生成する旋回気流の強度向上を図るとともに、燃費の悪化を抑制し、エミッションを低減することが可能な内燃機関の吸気ポート構造を提供する。【解決手段】  内燃機関の吸気ポート３の壁面３ｂａ近傍に介装した弁軸２と、弁軸２に一端部を保持した気流制御弁１Ｂとを有する気流制御装置１００Ｂであって、弁軸２と弁軸２を配設している側の吸気ポート３の壁面３ｂａとの間から、気流制御弁１Ｂの他端部と弁軸２を配設している側の吸気ポート３の壁面３ｂａとの間へ連通する間隙Ｇ２を形成する。形成された間隙Ｇ２を吸気流が流れることによって、デポジットの生成及び気流制御弁１Ｂの固着を抑制することが可能である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートの壁面近傍に介装した弁軸と、該弁軸に一端部を軸支される気流制御弁とを有する内燃機関の吸気ポート構造であって、
前記気流制御弁と、前記弁軸を介装している側の前記吸気ポートの壁面との間に間隙が形成されることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項２】
吸気ポートに介装した弁軸と、該弁軸に軸支され、半開時に該弁軸と前記吸気ポートの壁面との間の一方に流路を形成する気流制御弁とを有する内燃機関の吸気ポート構造であって、
前記気流制御弁の開弁状態によって、前記気流制御弁と前記流路を形成する前記吸気ポートの壁面に対向する側の壁面との間に間隙が形成されることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項３】
前記間隙が、前記気流制御弁の開度が所定の開度以上の場合に形成され、所定の開度よりも小さい場合に遮蔽されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項４】
前記間隙が、前記気流制御弁の開度が所定の開度以上の場合に遮蔽され、所定の開度よりも小さい場合に形成されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項５】
前記間隙が、前記気流制御弁の開度が所定の範囲内にある場合に形成されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項６】
前記間隙が形成される際に、吸気流の流れ方向において上流側に位置する前記気流制御弁の端部の形状が、前記間隙入口を拡大して吸気を案内する形状に形成されていることを特徴とする請求項２から５いずれか１項記載の内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項７】
閉弁時に前記間隙が形成される側の吸気ポートの壁面の、前記弁軸よりも燃焼室側に、
前記間隙を通過した吸気を、閉弁時に前記流路が形成される側の吸気ポートの壁面の方向へ案内する気流案内部を設けることを特徴とする請求項１または４記載の内燃機関の吸気ポート構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気ポート構造に関し、特に、気流制御弁の固着を抑制し、さらには、燃焼室内に生成する旋回気流の強度向上を図るとともに、燃費の悪化を抑制し、エミッションを低減することが可能な内燃機関の吸気ポート構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸気ポート内に配設した気流制御弁を開閉制御することによって吸気流を制御して、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内燃機関の吸気ポート構造が知られている。これらタンブルやスワールといった旋回気流は、燃料と空気の混合や火炎の伝播を促進して燃焼効率を向上させたり、点火プラグの周囲に濃い混合気を集めて成層燃焼を可能にするといった役割を果たしている。係る旋回気流を生成するために、例えば特許文献１では以下に示す気流制御弁（特許文献１においてシャッタ弁と称す）を提案している。
【０００３】
特許文献１によると、吸気流を燃焼室内の中央部に縦旋回するように導く第１通路と、燃焼室内の外周部に導く第２の通路とを隔壁を設けて形成した吸気ポート内で、気流制御弁は一端を回動可能に軸支された状態で、吸気ポートの通路壁面に配設されている。この気流制御弁は、半開時には他端が隔壁端部に当接した状態となり、この状態で第２通路を全域閉鎖する。また、この気流制御弁が第２通路を全域閉鎖すると、吸気流は第１通路から燃焼室内に流入することによってタンブル流に生成される。特許文献１が提案する気流制御弁によれば、半開時に強度の高いタンブル流を燃焼室内に生成するとともに、開度を全閉、全開などに変更することで、吸気流量を制御することが可能である。
【０００４】
ところが、特許文献１が提案する気流制御弁のように、一端が軸支された所謂片持ち状態の気流制御弁を有する吸気ポート構造では、吸気流が吸気ポート内で以下のような挙動を示す。図９は、吸気ポート２０３の壁面２０３ａｂ近傍に介装した弁軸２０２に一端が軸支された気流制御弁２０１を有する吸気ポート構造２００を示す図である。より具体的には、図９（ａ）は、吸気ポート構造２００で吸気した際の、吸気ポート２０３内の吸気流Ｆの流速分布を示す図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す吸気ポート２０３のＡ−Ａ断面を示す図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す吸気ポート２０３のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【０００５】
図９（ａ）に示す吸気ポート構造２００で吸気した場合、縮小した流路Ｅを通過した直後では、吸気流Ｆは壁面２０３ａａ側に偏流され、これに伴い吸気流速が増大する。しかしながら、偏流された吸気流Ｆは燃焼室２０４に近づくに従い壁面２０３ａａ側から壁面２０３ａｂ側に次第に拡散し、これに伴い吸気流速も減少する。ここで、吸気流速が減少すると、その分、吸気流Ｆを基にして燃焼室２０４内に生成しようとする旋回気流の強度は低下してしまう。
【０００６】
上述の問題点に対して、特許文献２では以下に示すエンジン吸気装置を提案している。特許文献２が提案するエンジン吸気装置は、吸気流（混合気流）を吸気ポートの外曲がり側に案内することで燃焼室内に強いタンブル流を生成可能な内燃機関に適用されている。また、特許文献２が提案するエンジン吸気装置は、一端が吸気ポートの内曲がり部の吸気弁直前でポート内を通る吸気流に対向してアシストエアを噴出するように設けられ、他端がスロットル弁の上流側に連通されているサブポートを有している。このサブポート内には、吸気ポートとスロットル弁上流との差圧によって空気がスロットル弁上流から吸引され、さらに、吸引された空気はアシストエアとして吸気流を吸気ポート外曲がり側に偏流させる。特許文献２によると、この偏流された吸気流によって、燃焼室内により強度の高いタンブル流を生成することが可能である。
【０００７】
また、特許文献３では以下に示すエンジン吸気装置を提案している。特許文献３が提案するエンジン吸気装置も、上述の特許文献２が提案するエンジン吸気装置と同様、吸気流（混合気流）を吸気ポートの外曲がり側に偏流させることで燃焼室内に強いタンブル流を生成可能な内燃機関に適用され、また、吸気ポートの内曲がり部の吸気弁上流側から、スロットル弁の上流側に連通するタンブルポート（サブポート）を有している。さらに、特許文献３が提案するエンジン吸気装置のタンブルポートは、アシストエアを噴出するタンブルポートの内曲がり側を、吸気の流れ方向に対して１３５度以上の角度に傾けて形成されている。特許文献３によると、タンブルポートから噴出するアシストエアによって、吸気流を外側に偏流させて燃焼室内により強度の高いタンブル流を生成することが可能である。
【０００８】
【特許文献１】実開平７−２５２６４号公報
【特許文献２】特開平６−２４８９５６号公報
【特許文献３】実開平７−４２４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１が提案する気流制御弁が半開状態になると、吸気ポート内には気流制御弁の下面（吸気流の流れ方向において下流側の面）と吸気ポート壁面との間の空間に向かう巻き込み気流が発生する。ここで、吸気流は吸気ポート上流に備えられているＰＣＶ（クランク内強制換気システム）やインテークマニホールドなどから発生する微量のオイル、カーボンや、大気に含まれる微小な粉塵などを含んでいる。そのため、上述の空間に巻き込まれた吸気流は気流制御弁下面や吸気ポート壁面にオイルを付着させるとともに、カーボンや微小な粉塵などを次第に堆積させてデポジットを生成する。そして、このようにして生成されたデポジットは気流制御弁の回動動作に悪影響を及ぼし、さらには気流制御弁を固着させてしまう虞がある。
【００１０】
また、上述した図９（ａ）に示す吸気ポート構造２００で、吸気ポート２０３のＡ−Ａ断面部においては、吸気流Ｆは、図９（ｂ）に示すように吸気バルブ２０５のステム２０５ａ間に縮流していることがわかる。さらに、これを図９（ｃ）に示す吸気ポート２０３のＢ−Ｂ断面図で確認すると、吸気流Ｆは吸気バルブ２０５のステム間に流れており、Ｘ部にはほとんど流れていないことがわかる。このような状況で吸気バルブ２０５のＸ部に燃料が付着すると、Ｘ部には吸気流Ｆがほとんど流れないために燃料は付着したままの状態になってしまう。すなわち、付着燃料の分だけ内燃機関の燃費が悪化し、また、付着燃料の影響で混合気の空燃比も変化してしまうことから、ＣＯやＨＣなど、排気ガス中に含まれるエミッションが増大してしまう虞がある。しかしながら、特許文献１では、気流制御弁が抱える固着といった課題や、気流制御弁に起因する内燃機関の燃費の悪化及びエミッションの増大といった課題については考慮されていない。
【００１１】
また、特許文献２及び３が提案するエンジン吸気装置によると、特許文献１が提案する気流制御弁と比較して、吸気流を偏流させる分生成するタンブル流の強度を向上させることが可能であるが、アシストエアを吸気流に対向させて噴出するので吸気流の勢いを減衰させてしまい、その分生成するタンブル流の強度を低下させてしまう虞がある。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、気流制御弁の固着を抑制し、さらには、燃焼室内に生成する旋回気流の強度向上を図るとともに、燃費の悪化を抑制し、エミッションを低減することが可能な内燃機関の吸気ポート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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の吸気ポートの壁面近傍に介装した弁軸と、該弁軸に一端部を軸支される気流制御弁とを有する吸気ポート構造であって、前記気流制御弁と、前記弁軸を介装している側の前記吸気ポートの壁面との間に間隙が形成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の吸気ポート構造は、一端部が弁軸に軸支された所謂片持ち状態の気流制御弁を有しているが、該吸気ポート構造では、上述の間隙を通じて吸気が流れるようになっている。これによって、間隙を通じて流れた吸気が、気流制御弁下面や吸気ポート壁面に当接し、付着したオイルやカーボンなどを除去するのでデポジットの生成を抑制可能となり、その結果、気流制御弁の固着を抑制可能である。
【００１５】
なお、吸気ポートの壁面近傍に弁軸を介装した場合には、一般的に弁軸と弁軸を介装した側の吸気ポートの壁面との間にクリアランスが設けられるが、該クリアランスは弁軸を回動自在にするために要するものであり、本発明の間隙とは技術的思想が異なるものである。このようなクリアランスに対して、本発明の吸気ポート構造は、吸気を流すために上述の間隙を形成し、さらには間隙を例えば気流制御弁全開時にも形成してより積極的に吸気を導くことで、デポジットの生成を抑制するものである。
【００１６】
また、本発明は、内燃機関の吸気ポート内に介装した弁軸と、該弁軸に軸支され、半開時に該弁軸と前記吸気ポートの壁面との間の一方に流路を形成する気流制御弁とを有する内燃機関の吸気ポート構造であって、前記気流制御弁の開弁状態によって、前記気流制御弁と前記流路を形成する前記吸気ポートの壁面に対向する側の壁面との間に間隙が形成されることを特徴とする。
【００１７】
ここで、「半開時に該弁軸と前記吸気ポートの壁面との間の一方に流路を形成する気流制御弁」とは、半開時に弁軸と吸気ポートの壁面との両側に流路を形成するようなバタフライバルブ式の気流制御弁を除く意である。本発明によれば、半開時に上述の一方に流路を形成する気流制御弁を有する吸気ポート構造においても、間隙を通過した吸気流を利用することで、デポジットの生成及び気流制御弁の固着を抑制可能である。また、本発明によれば、気流制御弁の開弁状態に基づき発生する種々の状況に対して、間隙を通過した吸気流が与える影響を考慮した上で、間隙が形成される開弁状態を決定することが可能である。
【００１８】
また、本発明は、前記間隙は、前記気流制御弁の開度が所定の開度以上の場合に形成され、所定の開度よりも小さい場合に遮蔽されてもよい。例えば半開時から全閉時にかけて間隙を遮蔽すれば、半開時から全閉時にかけては吸気ポート内の流路を流れる吸気流は、間隙を流れる吸気の影響を受けて減衰することがないので、その分、燃焼室内に生成する旋回気流の強度が低下することを抑制可能である。また、吸気流の流量が増量するとともに流速が速まる半開時から全開時にかけて間隙を形成すれば、間隙を流れる吸気が内燃機関の吸気充填効率低下に与える影響を小さく抑制できる。本発明によれば、間隙を通過した吸気流によってデポジットの生成及び気流制御弁の固着を抑制するとともに、間隙を通過した吸気流が吸気ポート内の流路を流れる吸気流に与える影響を考慮して、さらに、上述の旋回気流の強度低下及び吸気充填効率低下を抑制可能である。
【００１９】
また、本発明は、前記間隙は、前記気流制御弁の開度が所定の開度以上の場合に形成され、所定の開度よりも小さい場合に遮蔽されてもよい。本発明のように間隙を形成することによってもデポジットの生成及び気流制御弁の固着を抑制可能である。
【００２０】
また、本発明は、前記間隙は、前記気流制御弁の開度が所定の範囲内にある場合に形成されてもよい。本発明のように所定範囲内の開度で間隙を形成しても、デポジットの生成及び気流制御弁の固着を抑制可能である。
【００２１】
また、本発明は、前記間隙が形成される際に、吸気流の流れ方向において上流側に位置する前記気流制御弁の端部の形状が、前記間隙入口を拡大して吸気を案内する形状に形成されてもよい。本発明によれば、より好適に吸気を間隙に案内してデポジットの生成及び気流制御弁の固着を抑制することが可能である。
【００２２】
また、本発明は、閉弁時に前記間隙が形成される側の吸気ポートの壁面の、前記弁軸よりも燃焼室側に、前記間隙を通過した吸気を、前記閉弁時に流路が形成される側の吸気ポートの壁面の方向へ案内する気流案内部を設けてもよい。本発明によれば、気流案内部が案内する吸気が前述の偏流された吸気流を押し上げるので、これによって偏流された吸気流の拡散及び吸気流速の低下を抑制することが可能である。また、本発明によれば、吸気流に対向してアシストエアを噴出する場合と比較して吸気流の減衰をより好適に抑制することが可能であり、これによってより好適に吸気流の偏流状態を維持し、燃焼室内に生成する旋回気流の強度向上を図ることが可能である。さらに、本発明によれば、偏流された吸気流が縮流しようとすることを、気流案内部が案内する吸気によって抑制可能であり、これによって吸気バルブに燃料が付着することを抑制でき、その結果、内燃機関の燃費悪化を抑制し、エミッションを低減することが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、気流制御弁の固着を抑制し、さらには、燃焼室内に生成する旋回気流の強度向上を図るとともに、燃費悪化を抑制し、エミッションを低減することが可能な内燃機関の吸気ポート構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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】
【００２５】
本実施例に係る吸気ポート構造１００Ａについて、図１を用いて詳述する。図１は、本実施例に係る内燃機関の吸気ポート構造（以下、単に吸気ポート構造と称す）１００Ａの構成を示す図である。より具体的には、図１（ａ）は気流制御弁１Ａが全閉状態であることを示す図であり、図１（ｂ）は全閉時に気流制御弁１Ａと吸気ポート３の壁面３ｂａとの間が遮蔽されていることを拡大して示す図である。また、図１（ｃ）は気流制御弁１Ａが半開状態であることを示す図であり、図１（ｄ）は半開時に気流制御弁１Ａと壁面３ｂａとの間が遮蔽されていることを拡大して示す図である。また、図１（ｅ）は気流制御弁１Ａが全開状態であることを示す図であり、図１（ｆ）は全開時に気流制御弁１Ａと壁面３ｂａとの間に間隙Ｇ１が形成されていることを拡大して示す図である。
【００２６】
本実施例に係る吸気ポート構造１００Ａは、吸気流Ｆ１を吸気ポート３の壁面３ｂｂ側に偏流させることで燃焼室４内に強いタンブル流を生成可能な図示しない内燃機関に適用されている。図１（ａ）に示すように、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ａは気流制御弁１Ａと、弁軸２と、吸気ポート３とを有して構成される。吸気ポート３は吸気を燃焼室４に導くための構成である。本実施例では、吸気ポート３には、吸気ポート３内を流路Ｅ１、Ｅ２の２つに区分するための構成である隔壁３ａが形成されている。ただし、吸気ポート３は、隔壁３ａを有していなくてもよい。また、本実施例では、吸気ポート３の壁面３ｂａは開弁時に気流制御弁１Ａが収納されて吸気流の妨げにならないように形成されている。なお、流路Ｅ１は、半開時に吸気を燃焼室４へと導いて燃焼室４内にタンブル流を生成するための流路であり、また、流路Ｅ２は、全開時に流路Ｅ１とともに吸気を燃焼室４へと導くための流路である。
【００２７】
弁軸２は、気流制御弁１Ａを回動可能に軸支するための構成である。図１（ａ）に示すように、本実施例では、弁軸２は壁面３ｂａ近傍に介装され、気流制御弁１Ａを一端部近傍で軸支している。気流制御弁１Ａは、吸気の流量及び流速を制御するための構成である。本実施例の気流制御弁１Ａは弁軸２から一端部までの間隙開閉部１ａＡと、弁軸２から他端部までの弁体部１ｂＡとを有して構成されている。間隙開閉部１ａＡは、弁軸２と壁面３ｂａとの間に形成される間隙Ｇ１を開閉するための構成である。また、弁体部１ｂＡは、壁面３ｂｂとの間に流路Ｅを形成するとともに、吸気を流路Ｅに導くための構成である。
【００２８】
なお、弁軸２は図示しないアクチュエータによって駆動可能であり、アクチュエータとしては、例えば電動モータを適用可能である。また、アクチュエータは、図示しない制御部によって制御可能であり、制御部としては、例えばＥＣＵ（electronic control unit:電子制御装置）を適用可能である。制御部の制御の基に駆動するアクチュエータが弁軸２を介して気流制御弁１Ａの開度を変更することによって、流路Ｅを流れる吸気の吸気流量及び吸気流速が変化する。
【００２９】
上述した構成で、次に、気流制御弁１Ａの開度を全閉、半開、全開に変化させた場合について詳述する。図１（ｂ）に示すように、全閉時には、間隙開閉部１ａＡは弁軸２と壁面３ｂａとの間を遮蔽する。一方、弁体部１ｂＡは吸気ポート３内を部分的に遮蔽して壁面３ｂｂとの間に縮小した流路Ｅを形成する。吸気流Ｆ１は、流路Ｅで絞られることで増速及び偏流されて燃焼室４内でタンブル流に生成される。
【００３０】
図１（ｃ）に示すように、半開時には、気流制御弁１Ａは流路Ｅを拡大して吸気流量を増量させる。また、図１（ｄ）に示すように、半開時においても間隙開閉部１ａＡは、間隙Ｇ１を遮蔽している。本実施例では、このように全閉時から半開時にかけて間隙Ｇ１を遮蔽することで間隙Ｇ１に吸気を流さないため、流路Ｅを通過する吸気流Ｆ１が間隙Ｇ１を流れる吸気の影響を受けて減衰することはない。これによって、全閉時から半開時にかけて吸気流量を増量させるとともにタンブル流の生成を、強度低下を抑制しつつ維持することが可能である。
【００３１】
図１（ｅ）に示すように、全開時には、気流制御弁１Ａは流路Ｅを最大限拡大して吸気流Ｆ１を燃焼室４に導く。これによって内燃機関の高負荷、高回転状態に対応させて吸気流量を増量させることができる。また本実施例では、半開時から全開時にかけて、気流制御弁１Ａと壁面３ｂａとの間に間隙Ｇ１が形成される。さらに、図１（ｆ）に示すように、間隙Ｇ１の入口は間隙開閉部１ａＡによって拡大されており、吸気流は間隙Ｇ１に好適に案内される。
【００３２】
一方、図１（ｂ）に示す全閉時から図１（ｄ）に示す半開時にかけては、気流制御弁１Ａの下面１ｃＡと、吸気ポート３の壁面３ｂａとの間の空間に向かう巻き込み気流Ｆ２が発生する。吸気は微量のオイルやカーボンなどを含んでいるため、巻き込み気流Ｆ２によって下面１ｃＡと壁面３ｂａとにはオイルが付着し、カーボンなどの堆積Ｄが発生する。このような状況において、本実施例では、半開時から全開時にかけて間隙Ｇ１に案内された吸気流Ｆ３が図１（ｅ）に示すように上述の堆積Ｄを除去するのでデポジットが生成されることを抑制でき、その結果、気流制御弁１Ａが固着することを抑制可能である。
【００３３】
なお、弁軸２の介装位置は本実施例で示した介装位置に限られず、例えば弁軸２を壁面３ｂｂ近傍に介装することも可能である。また本実施例とは逆に、例えば間隙Ｇ１が全閉時から半開時にかけて形成され、半開時から全開時にかけて遮蔽されるように、壁面３ｂａ及び間隙開閉部１ａＡを形成することも可能である。ここで、全閉時から半開時にかけては、燃焼室４からの吹き返しによって燃料が壁面３ｂａに付着する場合がある。したがって、全閉時から半開時にかけて間隙Ｇ１が形成されるようにすれば、このような燃料の付着を好適に抑制可能である。また、少なくとも全閉状態から全開状態の間の、所定の開弁状態にわたって間隙Ｇ１が形成されるようにすることも可能である。この場合には、燃焼室４内に生成するタンブル流の強度に与える影響や、吸気充填効率や、堆積Ｄの除去効果などを総合的に考慮した上で、間隙Ｇ１が形成される最適な開度範囲を決定することが可能である。また、例えば気流制御弁１Ａの状態を半開状態、全開状態に交互に切り替える制御を適用して、間隙Ｇ１の開閉を繰り返すことによって間隙Ｇ１に流れる吸気に変化を与え、より積極的に上述の堆積Ｄを除去することも可能である。以上により、気流制御弁１Ａの固着を抑制できる内燃機関の吸気ポート構造１００Ａを実現可能である。
【実施例２】
【００３４】
本実施例では一端部が弁軸２に軸支された気流制御弁１Ｂを有する吸気ポート構造１００Ｂについて詳述する。図２は一端部が弁軸２に軸支された気流制御弁１Ｂを有する吸気ポート構造１００Ｂの構成を示す図である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｂの構成は、吸気ポート構造１００Ｂが気流制御弁１Ａに代えて気流制御弁１Ｂを有する以外、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａの構成と同一である。なお、図２に示すように、本実施例では、気流制御弁１Ｂの一端部が弁軸２によって軸支されているため、気流制御弁１Ｂは気流制御弁１Ａのような間隙開閉部１ａＡを有していない。
【００３５】
本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｂでは、開弁状態に関わらず弁軸２と壁面３ｂａとの間が間隙Ｇ２によって連通されている。さらに、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｂでは、気流制御弁１Ｂが全開状態になった場合にも、気流制御弁３Ｂと、壁面３ｂａとの間が間隙Ｇ２によって連通される。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｂによれば、この間隙Ｇ２を流れる吸気によって、気流制御弁１Ｂの下面１ｃＢと壁面３ｂａとに付着したオイルやカーボンなどを除去することが可能である。なお、半開時から全閉時にかけても付着したオイルなどを除去する効果を期待できるが、本実施例のように気流制御弁１Ｂの全開時にも間隙Ｇ２が形成されるようにすれば、吸気が下面１ｃＢ及び壁面３ｂａにより確実に当接して流れるので、付着したオイルなどをより好適に除去できる。以上により、気流制御弁１Ｂの固着を抑制できる吸気ポート構造１００Ｂを実現可能である。
【実施例３】
【００３６】
図３は、中間部を弁軸２に軸支された気流制御弁１Ｃを有する吸気ポート構造１００Ｃａの構成を示す図である。より具体的には、図３（ａ）は、気流制御弁１Ｃが全閉状態であることを示す図であり、図３（ｂ）は、気流制御弁１Ｃが半開状態であることを示す図であり、図３（ｃ）は、気流制御弁１Ｃが全開状態であることを示す図である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｃａでは、弁軸２を壁面３ｂｂ及び３ｂｃから十分離れた位置に介装している。また、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｃａでは壁面３ｂｃの形状を、全閉時から半開時にかけて弁軸２と壁面３ｂｃとの間に吸気が流れないように形成している。このような吸気ポート構造１００Ｃａによれば、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａや実施例２に係る吸気ポート構造１００Ｂと同様に、全閉、半開、全開といった開度状態によって吸気の流量及び流速を増減制御することが可能である。なお、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｃａの構成は、気流制御弁１Ｃと、弁軸２の介装位置と、吸気ポート３の壁面３ｂｃの形状とが異なる以外、実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａの構成と同一である。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、本実施例に係る気流制御弁１Ｃも実施例１に係る気流制御弁１Ａと同様に全閉時に流路Ｅを縮小する。これによって、吸気流Ｆ１を増速及び偏流させて燃焼室４内にタンブル流を生成することが可能である。また、図３（ｂ）に示すように、気流制御弁１Ｃは実施例１に係る気流制御弁１Ａと同様に半開時に流路Ｅを拡大するとともにタンブル流の生成を維持する。また、全閉時から半開時にかけては実施例１に係る吸気ポート構造１００Ａと同様、巻き込み気流Ｆ２や燃焼室４からの吹き返しが発生するため、気流制御弁１Ｃの下面１ｃＣ及び吸気ポート３壁面３ｂｃにはオイルや燃料やカーボンなどの付着が発生する。
【００３８】
図３（ｃ）に示すように、全開時には、気流制御弁１Ｃは吸気ポート３を２つの流路、すなわち流路Ｅ及び間隙Ｇ２に区分するようにして最大限流路を拡大する。これによって、内燃機関の高負荷、高回転状態に対応させて吸気流量を増大させることが可能である。さらに、本実施例においては、全開時に間隙Ｇ２に流れる吸気が下面１ｃＣ及び壁面３ｂｃに当接するので、下面ｃＣ及び壁面３ｂｃに付着したオイルなどを除去することが可能である。
【００３９】
さらに、以下に示すような間隙Ｇ３が形成される吸気ポート構造１００Ｃｂによっても、気流制御弁１Ｃの固着を抑制することが可能である。図４は、上述の吸気ポート構造１００Ｃａに対して、さらに間隙Ｇ３が形成されるようにした吸気ポート構造１００Ｃｂの構成を示す図である。なお、吸気ポート構造１００Ｃｂは、吸気ポート３内に隔壁３ａを有しない吸気ポート構造としているが、隔壁３ａを有していてもよい。図４に示すように、吸気ポート構造１００Ｃｂは、全閉時から半開時にかけて、気流制御弁１Ｃの一端部１ｄＣと壁面３ｂｄとの間に間隙Ｇ３を形成する。全閉時から半開時にかけて間隙Ｇ３に吸気が流れることによって、壁面３ｂｄに沿うようにして流れる吸気を発生させてより好適に壁面３ｂｄに付着したオイルなどを除去することが可能である。さらに、気流制御弁１Ｃの一端部１ｄＣの形状を、入口側で間隙Ｇ３を拡大する形状に形成することも可能である。これによって、さらに好適に間隙Ｇ３に吸気を案内して壁面３ｂｄに付着したオイルなどを除去することが可能である。
【００４０】
なお、気流制御弁１Ｃの開度が全閉から半開の間の所定の範囲内にある場合にだけ間隙Ｇ３が形成されるように壁面３ｂｄ及び気流制御弁１Ｃを形成してもよく、例えば全閉時、または半開時にだけ間隙Ｇ３が形成されるようにすることも可能である。また、例えば図３及び図４において弁軸２から他端部１ｅＤ側がない気流制御弁１を気流制御弁１Ｃの代わりに適用することも可能である。但し、この場合には、全閉時から半開時にかけては流路Ｅの大きさが一定となり、この間においては吸気の流量及び流速を変化させることはできない。以上により、気流制御弁１Ｃの固着を抑制できる吸気ポート構造１００Ｃを実現可能である。
【実施例４】
【００４１】
本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄａの構成は、実施例２に係る吸気ポート構造１００Ｂの構成と比較して、以下の点が異なる以外同一である。図５は実施例２に係る吸気ポート構造１００Ｂと同様に一端部が弁軸２に軸支された気流制御弁１Ｂを有し、さらに、壁面３ｂｅに気流案内部Ｈを有する吸気ポート構造１００Ｄａの構成を示す図である。本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄａでは、閉弁時に間隙Ｇ２が形成される側の吸気ポート３の壁面３ｂｅの、弁軸２よりも燃焼室４側に、間隙Ｇ２を通過した吸気を、閉弁時に流路Ｅが形成される側の吸気ポート３の壁面３ｂｂ方向へ案内する気流案内部Ｈを設けている。より具体的には、本実施例では、気流案内部Ｈは図５に示すような壁面３ｂｅの段部として形成されている。但し、これに限らず気流案内部Ｈの形状は、例えば間隙Ｇ２を通過した吸気をよりスムースに壁面３ｂｂ側へ案内可能な円筒内面状の形状であってもよい。なお、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄａでは、吸気ポート３は隔壁３ａを有していない。
【００４２】
ここで、閉弁時に縮小した流路Ｅを通過した吸気流Ｆ１は、流路Ｅで絞られることによって、増速及び壁面３ｂｂ側に偏流される。この際、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄａでは、気流案内部Ｈが間隙Ｇ２を通過した吸気流Ｆ３を壁面３ｂｂ側へ案内する。壁面３ｂｂ側へ案内された吸気流Ｆ３は、さらに図５に示すような噴水状の気流に生成され、流路Ｅを通過した吸気流Ｆ１を壁面３ｂｂ側へ押し上げる。これによって、吸気流Ｆ１の拡散及び吸気流速の減少を抑制可能である。
【００４３】
図６は、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄａでの吸気の挙動を示す図である。より具体的には、図６（ａ）は、吸気ポート構造１００Ｄａで吸気した際の、吸気ポート３内の吸気流Ｆの流速分布を示す図である。また、図６（ｂ）は、図９（ｂ）に示すＡ−Ａ断面と同様のＡ−Ａ断面を吸気ポート構造１００Ｄａについて示す図である。図６（ａ）に示すように、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄａでは、図９（ａ）に示す吸気ポート構造２００と比較して、吸気流Ｆ１の拡散が抑制されており、その結果、偏流状態が維持されていることが確認できる。これによって吸気流速の減少も抑制でき、その結果、燃焼室４内に生成するタンブル流の強度が低下することを抑制可能である。また、アシストエアを噴出して偏流状態を維持しようとする場合には、吸気流Ｆ１に対向してアシストエアを噴出することでその分吸気流Ｆ１を減衰させてしまうところ、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄａによれば、拡散しようとする吸気流Ｆ１を押し上げることによって偏流状態を維持するため、吸気流Ｆ１の減衰を抑制し、燃焼室４に生成するタンブル流の強度をより好適に向上させることが可能である。
【００４４】
また、図６（ｂ）に示すように、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄａでは、吸気流Ｆ１が縮流しようとする部分を吸気流Ｆ３が押し上げることによって縮流が抑制され、その結果、Ｘ部にも吸気が流れるようになるので、吸気バルブに燃料が付着することを抑制して、燃料を混合気に生成することが可能である。これによって、内燃機関の燃費悪化の抑制及びエミッション低減を図ることが可能である。なお、図６に示す噴水状の気流は、図１に示した巻き込み気流Ｆ２が生成されることも抑制できるので、間隙Ｇ２を流れた直後の吸気流Ｆ３の効果のみならず、この噴水状の気流の効果によってもデポジットが生成されることを抑制でき、その結果、気流制御弁１Ｂが固着することを抑制可能である。なお、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄａによれば、開弁状態によって異なるものの、図９に示す吸気ポート構造２００と比較して約２０％タンブル強度が増大することを実験で確認している。
【００４５】
また、上述の吸気ポート構造１００Ｄａに対して、気流制御弁１Ｂの代わりに以下に示す気流制御弁１Ｄを有する吸気ポート構造１００Ｄｂでも、吸気流Ｆ１の偏流状態を維持してタンブル流の強度をより好適に向上させることが可能である。図７は吸気ポート構造１００Ｄａに対して、気流制御弁１Ｂの代わりに気流制御弁１Ｄを有し、さらに、間隙Ｇ２を形成しない吸気ポート構造１００Ｄｂの構成を示す図である。図７に示す吸気ポート構造１００Ｄｂでは、間隙Ｇ２を形成する代わりに、気流制御弁１Ｄに紙面垂直方向へ延伸するスリット状の穴部Ｓを形成する。図７に示すように、閉弁時に吸気流Ｆ４が気流案内部Ｈに向かうように穴部Ｓを形成することで、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄｂは、吸気ポート構造１００Ｄａと同様の押し上げ効果を発揮させている。すなわち、本実施例に係る吸気ポート構造１００Ｄｂによっても、吸気流Ｆ１の偏流状態を維持してタンブル流の強度をより好適に向上させることが可能である。また、同様に吸気流Ｆ１の縮流も抑制でき、その結果、内燃機関の燃費悪化を抑制しミッションを低減することが可能である。さらに、同様に図１に示した巻き込み気流Ｆ２が生成されることも抑制できるので、デポジットの生成及び気流制御弁１Ｄの固着も抑制可能である。
【００４６】
また、以下に示す吸気ポート構造１００Ｄｃによっても、吸気流Ｆ１の偏流状態を維持してタンブル流の強度をより好適に向上させることが可能である。図８は、吸気ポート構造１００Ｄａと同様に気流制御弁１Ｂを有し、さらに、間隙Ｇ２を形成する代わりに、弁軸２を介装している壁面３ｂｆ側に気流制御弁１Ｂの上流側から下流側に連通する連通路Ｕを形成した吸気ポート構造１００Ｄｃを示す図である。図８に示すように、間隙Ｇ２を形成する代わりに連通路Ｕを形成することによっても、連通路Ｕを通過した吸気流Ｆ５が気流案内部Ｈによって噴水状の気流に生成されるので、上述の吸気ポート構造１００Ｄａ、１００Ｄｂと同様の押し上げ効果を発揮させることが可能であり、その結果、タンブル流の強度をより好適に向上させることが可能である。また、同様に吸気ポート構造１００Ｄｃによっても吸気流Ｆ１の縮流を抑制することも可能であり、その結果、内燃機関の燃費悪化を抑制し、エミッションを低減することが可能である。さらに、同様に吸気ポート構造１００Ｄｃによっても、図１に示した巻き込み気流Ｆ２が生成されることを抑制して、デポジットの生成及び気流制御弁１Ｂの固着を抑制可能である。以上により、気流制御弁１Ｂまたは１Ｃの固着を抑制し、さらに、燃焼室４内で吸気流Ｆ１から生成するタンブル流の強度向上をより好適に図るとともに、内燃機関の燃費悪化を抑制し、エミッションを低減することが可能な吸気ポート構造１００Ｄを実現可能である。
【００４７】
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】
【００４８】
【図１】本実施例に係る内燃機関の吸気ポート構造１００Ａの構成を示す図である。
【図２】一端部が弁軸２に軸支された気流制御弁１Ｂを有する吸気ポート構造１００Ｂの構成を示す図である。
【図３】中間部を弁軸２に軸支された気流制御弁１Ｃを有する吸気ポート構造１００Ｃａの構成を示す図である。
【図４】吸気ポート構造１００Ｃａに対して、さらに間隙Ｇ３が形成されるようにした吸気ポート構造１００Ｃｂの構成を示す図である。
【図５】実施例２に係る吸気ポート構造１００Ｂと同様に一端部が弁軸２に軸支された気流制御弁１Ｂを有し、さらに、壁面３ｂｅに気流案内部Ｈを有する吸気ポート構造１００Ｄａの構成を示す図である。
【図６】実施例４に係る吸気ポート構造１００Ｄａでの吸気の挙動を示す図である。
【図７】吸気ポート構造１００Ｄａに対して、気流制御弁１Ｂの代わりに気流制御弁１Ｄを有し、さらに、間隙Ｇ２を形成しない吸気ポート構造１００Ｄｂの構成を示す図である。
【図８】吸気ポート構造１００Ｄａと同様に気流制御弁１Ｂを有し、さらに、間隙Ｇ２を形成する代わりに、弁軸２を介装している壁面３ｂｆ側に気流制御弁１Ｂの上流側から下流側に連通する連通路Ｕを形成した吸気ポート構造１００Ｄｃを示す図である。
【図９】吸気ポート２０３の壁面２０３ａｂ近傍に介装した弁軸２０２に一端が軸支された気流制御弁２０１を有する吸気ポート構造２００を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  気流制御弁
１ａ  間隙開閉部
１ｂ  弁体部
１ｃ  下面
１ｄ  一端部
１ｅ  他端部
２  弁軸
３  吸気ポート
３ａ  隔壁
３ｂ  壁面
４  燃焼室
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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