(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の吸気装置に関し、タンブル流を弱めることなくＥＧＲガスと新気との混合を促進させられるようにすることを目的とする。【解決手段】筒内に吸入される空気が流れる吸気管１２ｂおよび吸気ポート１２ａを備える。吸気管１２ｂ内に配置され、筒内にタンブル流を生成するためのＴＣＶ１６を備える。ＴＣＶ１６の内部に形成され、吸気管１２ｂ内に開口し、排気通路から還流するＥＧＲガスが流れる弁内ＥＧＲ通路１８を備える。吸気管１２ｂへの弁内ＥＧＲ通路１８の開口部１８ｂ１、１８ｂ２は、ＴＣＶ１６に沿った吸気の流れが存在する部位において、ＴＣＶ１６の表面に形成されている。【選択図】図１
2013217248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に吸入される空気が流れる吸気通路と、
前記吸気通路内に配置され、吸気流を制御する吸気流制御弁と、
前記吸気流制御弁の内部に形成され、前記吸気通路内に開口し、排気通路から還流するＥＧＲガスが流れる弁内ＥＧＲ通路と、
を備え、
前記吸気通路への前記弁内ＥＧＲ通路の開口部は、前記吸気流制御弁に沿った吸気の流れが存在する部位において、前記吸気流制御弁の表面に形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記吸気流制御弁は、回転軸部と、前記回転軸部を中心として回転する弁体部とを含み、
前記弁内ＥＧＲ通路は、
前記回転軸部および前記弁体部の内部に形成され、
前記回転軸部において外部からＥＧＲガスが導入され、かつ、
ＥＧＲガスが前記回転軸部の内部から前記弁体部の内部を介して当該弁体部の表面に向けて流れるように形成された通路であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記開口部は、前記吸気流制御弁により絞られた際に維持される吸気の流路に近い前記弁体部の先端部に形成されていることを特徴とする請求項２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】
この発明は、内燃機関の吸気装置に係り、特に、吸気流を制御する吸気流制御弁を吸気通路内に備える内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、内燃機関の吸気装置が開示されている。この従来の吸気装置は、筒内にタンブル流（縦渦流）を生成するためのタンブルコントロールバルブを吸気管内に備えている。タンブルコントロールバルブよりも下流側の吸気管には、当該吸気管にＥＧＲガスを導入するためのＥＧＲ管の導入部が設けられている。ＥＧＲガスは、排気側と吸気側との圧力差を利用して吸気管内に導入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０９０７５２号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３８１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の吸気装置の構成では、ＥＧＲ管の導入部から導入されるＥＧＲガスの流れが、タンブルコントロールバルブにより制御された吸気の流れを変えてしまう。具体的には、タンブルコントロールバルブにより制御されて吸気管の上面に沿って流れようとする吸気の流れが、ＥＧＲガスの流れによって押し下げられてしまう。その結果、筒内で生成されるタンブル流が弱まってしまう。
【０００５】
また、ＥＧＲ管の導入部がタンブルコントロールバルブよりも上流側の吸気管に設けられた構成の場合には、ＥＧＲガスの流れが、タンブルコントロールバルブの表面に沿う吸気の流れに逆らってしまう。このため、このような構成が用いられた場合においても、タンブル流が弱まってしまう。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、タンブル流を弱めることなくＥＧＲガスと新気との混合を促進させることのできる内燃機関の吸気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】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の吸気装置であって、
筒内に吸入される空気が流れる吸気通路と、
前記吸気通路内に配置され、吸気流を制御する吸気流制御弁と、
前記吸気流制御弁の内部に形成され、前記吸気通路内に開口し、排気通路から還流するＥＧＲガスが流れる弁内ＥＧＲ通路と、
を備え、
前記吸気通路への前記弁内ＥＧＲ通路の開口部は、前記吸気流制御弁に沿った吸気の流れが存在する部位において、前記吸気流制御弁の表面に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記吸気流制御弁は、回転軸部と、前記回転軸部を中心として回転する弁体部とを含み、
前記弁内ＥＧＲ通路は、
前記回転軸部および前記弁体部の内部に形成され、
前記回転軸部において外部からＥＧＲガスが導入され、かつ、
ＥＧＲガスが前記回転軸部の内部から前記弁体部の内部を介して当該弁体部の表面に向けて流れるように形成された通路であることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記開口部は、前記吸気流制御弁により絞られた際に維持される吸気の流路に近い前記弁体部の先端部に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
吸気通路内の吸気の流速は、吸気流制御弁の表面を沿って流れる際に高くなる。その結果、吸気流制御弁の表面の圧力が低下し、吸気流制御弁の内部からＥＧＲガスが吸い出され易くなる。第１の発明によれば、このような吸気流制御弁によるＥＧＲガスの吸出し効果によって、次のような効果が得られるようになる。すなわち、吸気流制御弁に沿った吸気流れにより吸い出されることによってＥＧＲガスが吸気通路に導入される構成であるため、狙いとする吸気流を生成するための吸気の流れがＥＧＲガスによって阻害されないようにすることができる。また、吸い出されたＥＧＲガスと新気との混合（ミキシング）を向上させることができる。このため、本発明によれば、タンブル流を弱めることなくＥＧＲガスと新気との混合を良好に促進させられるようになる。また、本発明によれば、弁内ＥＧＲ通路を用いてＥＧＲガスを流入し易くすることができる。更に、本発明によれば、吸気流制御弁を利用して吸気通路の内部にまでＥＧＲガスの通路を形成することができるので、ＥＧＲガスを吸気通路の内部にまで導くための専用の配管を必要としない。これにより、部品点数およびコストの増加抑制を図ることができる。
【００１１】
第２の発明によれば、弁内ＥＧＲ通路に導入されたＥＧＲガスは、回転軸部の内部から弁体部の内部を介して当該弁体部の表面に向けて流れるようになる。これにより、吸気流制御弁の表面から吸い出されるＥＧＲガスによって、吸気流制御弁の表面を沿って流れてきた吸気の流れが、吸気の流路を間に介して吸気流制御弁の先端部に対向する側の吸気通路の壁面に向けて押されることになる。これにより、吸気通路の上記壁面に沿って吸気とＥＧＲガスとの混合ガスが流れていくようになる。このため、筒内の旋回気流を効果的に生成させられるようになる。
【００１２】
吸気流制御弁に沿って流れる吸気が弁体部の先端に近づくほど、吸気の流速が高くなる。第３の発明によれば、そのような先端部の付近に開口部を集めておくことにより、吸気の流れによる吸気流制御弁の内部からのＥＧＲガスの吸出し効果を効果的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る内燃機関の吸気装置における吸気ポート周りの構成を表した図である。
【図２】図１に示すタンブルコントロールバルブの周囲を拡大して示す図である。
【図３】図２中に示すＡ−Ａ線でタンブルコントロールバルブおよび吸気管を切断して得られる断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の吸気装置との対比のために参照する一般的な構成の吸気装置を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
［実施の形態１の吸気装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の吸気装置１０における吸気ポート１２ａ周りの構成を表した図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の吸気装置１０は、筒内に吸入される空気が流れる吸気通路１２を備えている。吸気通路１２は、燃焼室１４に接続される吸気ポート１２ａと、吸気ポート１２ａに接続される吸気管１２ｂとを備えている。
【００１６】
図１に示すように、吸気装置１０は、更に、タンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）１６を吸気管１２ｂ内に備えている。ＴＣＶ１６は、吸気流を制御する（より具体的には、筒内にタンブル流（縦渦流）を生成するためのものである。ＴＣＶ１６は、回転軸部１６ａと、回転軸部１６ａに固定された板状の弁体部１６ｂとを備えている。ＴＣＶ１６の回転軸部１６ａは、図示省略する所定の駆動手段（例えば、電動モータ）を用いて回転駆動される。これにより、回転軸部１６ａを中心として弁体部１６ｂを回転させることができる。
【００１７】
図２は、図１に示すタンブルコントロールバルブ１６の周囲を拡大して示す図である。図３は、図２中に示すＡ−Ａ線でタンブルコントロールバルブ１６および吸気管１２ｂを切断して得られる断面図である。
ＴＣＶ１６の回転軸部１６ａは、図１、２に示すように、吸気管１２ｂの壁面に近接して設けられている。弁体部１６ｂは、吸気管１２ｂの内周側の形状に対応した形状のものであって、最も閉弁側にあるときにも吸気管１２ｂの壁面との間に吸気の流路を確保可能な弁体として構成されている。
【００１８】
図２、３に示すように、ＴＣＶ１６の内部には、弁内ＥＧＲ通路１８が形成されている。より具体的には、弁内ＥＧＲ通路１８は、回転軸部１６ａの内部に形成された軸内通路１８ａと、弁体部１６ｂの内部に形成された弁体内通路１８ｂとからなる。軸内通路１８ａは、弁体内通路１８ｂに連通している。
【００１９】
図２、３に示すように、軸内通路１８ａは、回転軸部１６ａの内部に円筒状に形成されている。軸内通路１８ａは、回転軸部１６ａの一端において開口しており、その他端において閉塞している。開口している側である回転軸部１６ａの上記一端には、他端が排気通路（図示省略）に繋がるＥＧＲ通路２０の一端が接続されている。このＥＧＲ通路２０を介して弁内ＥＧＲ通路１８にＥＧＲガスが導入されるようになっている。
【００２０】
図２、３に示すように、弁体内通路１８ｂは、板状の弁体部１６ｂに対応して板状に形成されている。そして、図２に示すように、ＴＣＶ１６に沿った吸気の流れが存在する側における弁体部１６ｂの表面には、吸気管１２ｂへの弁体内通路１８ｂの開口部として、開口部１８ｂ１と３つの開口部１８ｂ２とがそれぞれ形成されている。特に、本実施形態では、開口部１８ｂ１、１８ｂ２は、弁体部１６ｂにおける回転軸部１６ａと反対側の先端部Ｂ、すなわち、ＴＣＶ１６により絞られた際に維持される吸気の流路に近い先端部Ｂにそれぞれ形成されている。
【００２１】
より具体的には、弁体内通路１８ｂは、上記先端部Ｂの付近において複数に分岐している。開口部１８ｂ１は、弁体部１６ｂの先端面に形成された開口部であり、残りの３つの開口部１８ｂ２は、分岐した後のそれぞれの弁体内通路１８ｂの開口部である。更に付け加えると、これら３つの開口部１８ｂ２に向けて分岐した後の弁体内通路１８ｂは、図２に示すように、回転軸部１６ａ側ではなく、その反対側である上記先端部Ｂ側に向けて延びるように形成されている。尚、ここでは、弁体部１６ｂの先端に形成された細長い開口部１８ｂ１と、その近傍に形成された３つの細長い開口部１８ｂ２とを備えるＴＣＶ１６を例に挙げて説明を行ったが、開口部の形状および数は、上記のものに限らない。
【００２２】
本実施形態のＴＣＶ１６の内部には、以上説明した弁内ＥＧＲ通路１８が形成されている。このような構成によれば、排気側と吸気側との圧力差を利用して弁内ＥＧＲ通路１８に導入されたＥＧＲガスは、軸内通路１８ａから弁体内通路１８ｂを介して弁体部１６ｂの表面に向けて流れるようになる。
【００２３】
［実施の形態１の吸気装置の効果］
図４は、本発明の実施の形態１の吸気装置１０との対比のために参照する一般的な構成の吸気装置を表した図である。より具体的には、図４（Ａ）は、ＴＣＶの下流側の吸気管にＥＧＲ管が取り付けられた吸気装置を示し、一方、図４（Ｂ）は、ＴＣＶの上流側の吸気管にＥＧＲ管が取り付けられた吸気装置を示している。
【００２４】
先ず、図４（Ａ）に示す構成では、ＥＧＲ管の導入部から導入されるＥＧＲガスの流れが、ＴＣＶにより制御された吸気の流れを変えてしまう。具体的には、ＴＣＶにより制御されて吸気管の上面に沿って流れようとする吸気の流れが、ＥＧＲガスの流れによって図４（Ａ）における下向きに押し下げられてしまう。その結果、筒内で生成されるタンブル流が弱まってしまう。
【００２５】
また、図４（Ｂ）に示すように、ＥＧＲ管の導入部がＴＣＶよりも上流側の吸気管に設けられた構成の場合には、ＥＧＲガスの流れが、ＴＣＶの表面に沿う吸気の流れに逆らってしまう。このため、このような構成が用いられた場合においても、タンブル流が弱まってしまう。
【００２６】
次に、上記図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１の吸気装置１０の効果を説明する。
以上説明したように、本実施形態の吸気装置１０が備える弁内ＥＧＲ通路１８は、ＴＣＶ１６の内部に形成され、吸気管１２ｂ内に開口し、かつ、ＥＧＲガスが流れる通路である。そして、弁内ＥＧＲ通路１８の開口部１８ｂ１、１８ｂ２は、弁体部１６ｂに沿った吸気の流れが存在する部位（すなわち、吸気の上流側における弁体部１６ｂの表面および先端面）において、弁体部１６ｂの表面に形成されている。
【００２７】
吸気管１２ｂ内の吸気の流速は、ＴＣＶ１６の表面を沿って流れる際に高くなる。その結果、ＴＣＶ１６の表面の圧力が低下し、ＴＣＶ１６の内部からＥＧＲガスが吸い出され易くなる。このようなＴＣＶ１６によるＥＧＲガスの吸出し効果によって、次のような効果が得られるようになる。すなわち、ＴＣＶ１６に沿った吸気流れにより吸い出されることによってＥＧＲガスが吸気通路に導入される構成であるため、狙いとする吸気流（本実施形態では、タンブル流）を生成するための吸気の流れがＥＧＲガスによって阻害されないようにすることができる。また、吸い出されたＥＧＲガスと新気との混合（ミキシング）を向上させることができる。このため、タンブル流を弱めることなくＥＧＲガスと新気との混合を良好に促進させられるようになる。また、本構成によれば、弁内ＥＧＲ通路１８を用いてＥＧＲガスを流入し易くすることができる。更に、本構成によれば、ＴＣＶ１６を利用して吸気管１２ｂの内部にまでＥＧＲガスの通路を形成することができるので、ＥＧＲガスを吸気管１２ｂの内部にまで導くための専用の配管を必要としない。これにより、部品点数およびコストの増加抑制を図ることができる。
【００２８】
また、本実施形態の弁内ＥＧＲ通路１８は、ＥＧＲガスが軸内通路１８ａから弁体内通路１８ｂを介して、弁体部１６ｂの表面に向けて流れるように形成されている。これにより、図２に示すように、ＴＣＶ１６の表面から吸い出されるＥＧＲガスによって、ＴＣＶ１６の表面を沿って流れてきた吸気の流れが、図２中における上方向に（すなわち、吸気の流路を間に介してＴＣＶ１６の先端部Ｂに対向する側の吸気管１２ｂの壁面に向けて）押されることになる。これにより、図１、２に示すように、吸気管１２ｂおよび吸気ポート１２ａの上面に沿って吸気とＥＧＲガスとの混合ガスが流れていくようになる。このため、タンブル比を効果的に向上させることができる。
【００２９】
更に、本実施形態の弁内ＥＧＲ通路１８における開口部１８ｂ１、１８ｂ２は、ＴＣＶ１６により絞られた際に維持される吸気の流路に近い弁体部１６ｂの先端部（すなわち、上記先端部Ｂ）に形成されている。ＴＣＶ１６に沿って流れる吸気が弁体部１６ｂの先端に近づくほど、吸気の流速が高くなる。このため、そのような先端部Ｂの付近に開口部１８ｂ１、１８ｂ２を集めておくことにより、吸気の流れによるＴＣＶ１６の内部からのＥＧＲガスの吸出し効果を効果的に高めることができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の吸気装置１０によれば、タンブル比の強化によって筒内の吸気の乱れを強くすることができる。このため、燃焼が速くなるので内燃機関の出力性能が向上するとともに、燃焼改善効果によって燃費が向上する。また、ＥＧＲガスと新気との混合が促進されるようになるので、燃焼ばらつきが抑えられる。その結果、エンジン適合をより精度良く行えるようになり、燃費向上を図ることができる。更に、ＥＧＲガスが吸気管１２ｂに流入し易くなることで、大量のＥＧＲガスの導入によるポンプ損失の低減が可能となり、燃費向上を図ることができる。
【００３１】
ところで、上述した実施の形態１においては、吸気を偏流させて筒内にタンブル流を生成するためのＴＣＶ１６の内部に対して弁内ＥＧＲ通路１８を備える構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象となる吸気流制御弁は、ＴＣＶ１６に限られるものではなく、例えば、筒内の旋回気流としてタンブル流に代え、或いはそれとともにスワール流（横渦流）を生成可能な制御弁であってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  吸気装置
１２  吸気通路
１２ａ  吸気通路の吸気ポート
１２ｂ  吸気通路の吸気管
１４  燃焼室
１６  タンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）
１６ａ  タンブルコントロールバルブの回転軸部
１６ｂ  タンブルコントロールバルブの弁体部
１８  弁内ＥＧＲ通路
１８ａ  弁内ＥＧＲ通路の軸内通路
１８ｂ  弁内ＥＧＲ通路の弁体内通路
１８ｂ１  軸内通路の開口部
１８ｂ２  弁体内通路の開口部
２０  ＥＧＲ通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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