(57)【要約】【課題】  低コスト且つ高い信頼性を確保しつつタンブル流を発生させる。【解決手段】  インテークマニホールド１２０内に設けられた可動弁１０を備え、  可動弁１０の板部１１ａ及び１１ｂは、インテークマニホールド１２０の中心軸１２０ｘに対して交差する角をもって保持された状態からインテークマニホールド１２０の流路１２１を流れる気流に応じて回動する、エンジンの吸気構造１。【選択図】  図１
2016156352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポート内に設けられた弁体を備え、
前記弁体は、前記ポートの中心軸に対して交差する角をもって保持された状態から前記ポートを流れる気流に応じて回動する、エンジンの吸気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の輸送機器のエンジンの吸気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は自動車のガソリンエンジン（以下、エンジンと称す）の、吸気側におけるシリンダヘッド近傍の吸気構造１００の構成を模式的に示す断面図である。
【０００３】
図８に示すように、エンジンの吸気構造１００は、シリンダヘッド１１０、シリンダヘッド１１０の下方に位置するシリンダブロック１１６，シリンダブロック１１６内を摺動するとともに図示しないコンロッドに連結されるピストン１１８をエンジンの主要な構成とし、シリンダヘッド１１０内にはシリンダ内の上部空間と連通して燃焼室１１７を形成する空隙１１５及び空隙１１５と連通する吸気ポート１１２が形成される。空隙１１５内には吸気バルブのバルブヘッド１１４がバルブステム１１３により上下動自在に固定される。
【０００４】
更に、シリンダヘッド１１０の吸気ポート１１２はインテークマニホールド１２０に接続され、インテークマニホールド１２０内の流路１２１と連通することにより空気が導入され、図示しないインジェクタから噴出された燃料と混合した混合気の気流Ｆ０として吸気ポート１１２を介して燃焼室へ導入される。
【０００５】
このような構成のエンジンの吸気構造１００においては、エンジンの燃焼効率を高める一方法として、燃焼室１１７内に高タンブル流を生成させることが行われており、例として特許文献１には、吸気ポート１１２内にバキュームモータまたはソレノイド等の駆動装置により回動自在に固定された可動板を設けることにより、吸気ポート１１２の流路面積を可変させる技術が示されている。更に他の例として、特許文献２には、吸気ポート１１２又はインテークマニホールドの内部に、モータにより回動する吸気制御弁を備えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１２１１７８号公報
【特許文献２】特開２００７−１６６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術においては、以下のような課題があった。すなわち、上記特許文献に開示される技術は、いずれも弁体（板）を能動的に動作させる駆動手段を必要とし、これは装置の高コスト化を招くとともに、信頼性を低下させる恐れがある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、低コスト且つ高い信頼性を確保しつつタンブル流を発生させることが可能なエンジンの吸気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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、ポート内に設けられた弁体を備え、前記弁体は、前記ポートの中心軸に対して交差する角をもって保持された状態から前記ポートを流れる気流に応じて回動する、エンジンの吸気構造である。
【００１０】
なお、本発明は他の側面として、前記弁体は、重力又は付勢力によって保持されているものとしてもよい。
【００１１】
更に、本発明は他の側面として、前記弁体は、前記ポートを流れる前記気流の上流から下流に沿って、俯角をもって保持されるものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような本発明は、低コスト且つ高い信頼性を確保しつつタンブル流を発生させることが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の構成を示す要部断面図
【図２】本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の可動弁の構成を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の動作を説明するための図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の他の構成例を示す要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の他の構成例の動作を説明するための図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の他の構成例を示す要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の他の構成例の動作を説明するための図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の他の構成例を示す要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の他の構成例の動作を説明するための図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の他の構成例を示す要部断面図（ｂ）本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造の他の構成例を示す要部断面図
【図８】従来のエンジンの吸気構造の構成を示す要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気構造を含むエンジンの吸気構造１の構成を模式的に示す断面図である。ただし、図８に示す従来例と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００１６】
また、図１においてエンジンの吸気構造１は、インテークマニホールド１２０の内部に形成された流路１２１に設けられた可動弁１０を有する。
【００１７】
可動弁１０は、図１、及び図２の斜視図に示すように、長手方向がインテークマニホールド１２０の延伸方向に沿った平面形状矩形の板部１１ａ及び１１ｂと、インテークマニホールド１２０の中心軸１２０ｘより上方であって且つ直交する向きに位置し、軸Ａを回動中心として、インテークマニホールド１２０の内壁に回動自在に固定される回動部１３と、板部１１ａ及び１１ｂを回動部１３に固定する腕部１２ａ及び１２ｂを備える。
【００１８】
可動弁１０において、板部１１ａ及び１１ｂは、インテークマニホールド１２０の底面１２０ａから上方に向かって、主面同士が対向するよう平行に配置される。更に、回動部１３と腕部１２ａ及び１２ｂとの間には空隙１０ｘが形成され、板部１１ａ及び１１ｂの間は気流Ｆ１が通過可能となっている。なお、可動弁１０の各部は、耐熱性、耐油性を有する材料であれば、金属、合成樹脂等任意の材料を用いて作成することができる。
【００１９】
以上の構成において、エンジンの吸気構造１は本発明のエンジンの吸気構造に相当し、インテークマニホールド１２０は本発明のポートに相当する。また、可動弁１０の板部１１ａ及び１１ｂ並びに腕部１２ａ及び１２ｂは、本発明の弁体を構成する。
【００２０】
このような構成を有する本実施の形態のエンジンの吸気構造は、回動部１３によりインテークマニホールド１２０の内壁に固定される可動弁１０を備えたことを特徴とする。
【００２１】
すなわち、図１に示すように、エンジンの吸気構造１において、可動弁１０は、初期状態として、板部１１ａ及び１１ｂの自重により回動部１３が板部１１ｂの先端がインテークマニホールド１２０の底面１２０ａに接する態様で配置される。これにより、板部１１ａ及び１１ｂは、インテークマニホールド１２０の中心軸１２０ｘに対して交差し、シリンダヘッド１１０に対して俯角をもって固定されることとなる。
【００２２】
これにより、流路１２１を通過する混合気の気流Ｆ１は、可動弁１０の板部１１ａ及び１１ｂにより整流され、底面１２０ａに向かう方向によりシリンダヘッド１１０の吸気ポート１１２へ導入され、燃焼室１１７内にタンブル流を発生させることが可能となる。
【００２３】
一方、図３に示すように、インテークマニホールド１２０に導入される混合気の流速が大きくなると、板部１１ａ及び１１ｂのそれぞれの一対の主面において圧力差が生じることとなり、その結果、板部１１ａ及び１１ｂは回動部１３を中心として上方へ回動して、流路１２１の中心軸１２ｘとほぼ並行に配置されることとなる。
【００２４】
これにより、流路１２１を通過する混合気の気流Ｆ２及びＦ３は、可動弁１０の板部１１ａ及び１１ｂとほとんど干渉せずに、中心軸１２０ｘに沿ってシリンダヘッド１１０の吸気ポート１１２へ導入され、燃焼室１１７内に導入される混合気の流量を拡大することができる。
【００２５】
すなわち、可動弁１０は、インテークマニホールド１２０を通過する混合気の流量が小さい場合にのみ流れの向きを変更する整流板として働き、流量が大きい場合は流れの向きに影響をほぼ与えることがない。また、可動弁１０の機構は回動部１３及び板部１１ａ及び１１ｂの配置、構成のみに依存し、板部１１ａ及び１１を能動的に動作させる駆動手段を必要としない。
【００２６】
これにより、低コスト且つ高い信頼性を確保しつつタンブル流を発生させることが可能となる。
【００２７】
なお、本実施の形態のエンジンの吸気構造は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、単一の板部２１を有する可動弁２０を備えた構成としてもよい。
【００２８】
可動弁２０は、板部２１と、インテークマニホールド１２０の中心軸１２０ｘより上方であって且つ直交する向きに位置し、インテークマニホールド１２０の内壁に回動自在に固定される回動部２２と、先端が板部２１の下方に達して形成されることにより、板部２１の回動角を規制する規制部２３とから構成される。
【００２９】
初期状態として、板部２１の自重により回動部１３は下方へ回動し、板部２１が規制部２３に係止されることにより固定され、シリンダヘッド１１０に対して俯角をもって固定されることとなる。これにより、流路１２１を通過する混合気の気流Ｆ４は、板部２１により整流され、底面１２０ａに向かう方向によりシリンダヘッド１１０の吸気ポート１１２へ導入され、燃焼室１１７内にタンブル流を発生させる。
【００３０】
一方、図４（ｂ）に示すように、インテークマニホールド１２０に導入される混合気の流速が大きくなると、板部２１の一対の主面において圧力差が生じることとなり、その結果、板部２１は回動部２３を中心として上方へ回動し、流路１２１の中心軸１２ｘに対して緩やかな俯角で配置されることとなり、混合気の気流Ｆ３及びＦ５は、ほぼ中心軸１２０ｘに沿ってシリンダヘッド１１０の吸気ポート１１２へ導入される。
【００３１】
更に、本実施の形態のエンジンの吸気構造は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、単一の板部３１を有する可動弁３０を備えた構成としてもよい。
【００３２】
可動弁３０は、板部３１と、回動部２２と同様の位置に配置された回動部３３と、インテークマニホールド１２０の上面１２０ｂと板部３１の主面とに両端が固定された板バネ、コイルバネ等により実現される弾性体３２とから構成される。
【００３３】
初期状態として、弾性体３２の付勢力により、板部３１はシリンダヘッド１１０に対して俯角をもって固定される。これにより、流路１２１を通過する混合気の気流Ｆ４は、板部２１により整流され、底面１２０ａに向かう方向によりシリンダヘッド１１０の吸気ポート１１２へ導入され、燃焼室１１７内にタンブル流を発生させる。
【００３４】
一方、図５（ｂ）に示すように、インテークマニホールド１２０に導入される混合気の流速が大きくなると、板部３１は回動部１３を中心として上方へ回動し、弾性体３２の全長を縮小させつつ流路１２１の中心軸１２ｘに対して緩やかな俯角で配置されることとなり、混合気の気流Ｆ３及びＦ５は、ほぼ中心軸１２０ｘに沿ってシリンダヘッド１１０の吸気ポート１１２へ導入される。
【００３５】
なお、本実施の形態のエンジンの吸気構造は、図６（ａ）（ｂ）の可動弁４０ａとして示すように、弾性体をインテークマニホールド１２０の底面１２０ａに設けた構成としてもよい。
【００３６】
各図に示すように、可動弁４０ａは、板部４０ａ１と、インテークマニホールド１２０の底面１２０ａ近傍に配置された回動部４０ａ３と、先端近傍がインテークマニホールド１２０の底面１２０ａと板部３１の主面とに両端が固定された板バネ、コイルバネ等により実現される弾性体４０ａ２とから構成される。
【００３７】
初期状態として、弾性体３２の付勢力により、板部４０ａ１はシリンダヘッド１１０に対して仰角をもって固定される。これにより、流路１２１を通過する混合気の気流Ｆ６は、板部４０ａ１により整流され、上面１２０ｂに向かう方向によりシリンダヘッド１１０の吸気ポート１１２へ導入され、上方を流れる気流Ｆ２とともに燃焼室１１７内にタンブル流を発生させる。
【００３８】
一方、図６（ｂ）に示すように、インテークマニホールド１２０に導入される混合気の流速が大きくなると、板部４０ａ１は回動部４０ａ３を中心として上方へ回動し、弾性体４０ａ２の全長を縮小させつつ流路１２１の中心軸１２ｘに対して緩やかな仰角で配置されることとなり、混合気の気流Ｆ２及びＦ７は、ほぼ中心軸１２０ｘに沿ってシリンダヘッド１１０の吸気ポート１１２へ導入される。なお、図６（ａ）（ｂ）に示すように、更に空気の流れを整流する、中心軸１２ｘと略平行な一定角で固定された整流板４０ｂを更に備えた構成としてもよい。
【００３９】
このように、本実施の形態のエンジンの吸気構造によれば、回動部１３によりインテークマニホールド１２０の内壁に固定される可動弁１０を備えたことにより、エンジンの吸気構造において低コスト且つ高い信頼性を確保しつつタンブル流を発生させることが可能になるという効果を奏する。
【００４０】
しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の説明においては、可動弁１０は平板状の板部１１ａ及び１１ｂから構成されるものとしたが、図７（ａ）に示すように、各板部はインテークマニホールド１２０の上面１２０ｂに向かって凸に湾曲した構成であるとしてもよい。更に、図７（ｂ）に示すように、一対の板部１１ａ及び１１ｂのなす角は互いに異なるものとしてもよい。
【００４１】
これらの構成によれば、可動弁１０の板部１１ａ及び１１ｂが回動を始める流速を調整することができ、更に好適な条件でタンブル流を発生させることが可能となる。なお、図７（ａ）（ｂ）に示す構成は、図４〜６の各図の構成に適用してもよい。
【００４２】
更に、上記の説明においては、本発明のポートの一例として、インテークマニホールド１２０を例としたが、本発明のポートはシリンダヘッド１１０の吸気ポート１１２であるとしてもよく、したがって本発明の弁体としての可動弁１０等は吸気ポート１１２内に設けられる構成としてもよい。
【００４３】
更に、上記の説明においては、弾性体３２等はいずれもインテークマニホールド１２０と板部３１との間に設けられた板バネ等により実現し、付勢力は弾性体の伸縮により与えられるものとしたが、本発明は付勢力を与える具体的な構成により限定されるものではなく、例えば回動部３３と同軸に設けたコイルバネの巻き方向における弾性を利用したものとしてもよい。
【００４４】
更に、上記の説明においては、本発明は自動車において実施するものとして説明を行ったが、本発明は、自動車の他、二輪車、列車、船舶その他の任意の輸送機器において実施してもよい。更に、ガソリンエンジンの他、ディーゼルエンジン等の内燃機関に適用してもよい。
【００４５】
以上のように、本発明は、エンジンの吸気構造であって、ポート内に設けられた弁体を備え、前記弁体は、前記ポートの中心軸に対して交差する角をもって保持された状態から前記ポートを流れる気流に応じて回動するものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。
【００４６】
したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のような本発明は、低コスト且つ高い信頼性を確保しつつタンブル流を発生させることが可能になるという効果を有し、例えば自動車のエンジンの吸気構造への適用において有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１  エンジンの吸気構造
１０、２０、３０、４０ａ  可動弁
１０ｘ、１１５  空隙
１１ａ、１１ｂ、２１、３１、４０ａ１  板部
１２ａ  腕部
１２ｘ、１２０ｘ  中心軸
１３、２２、３３、４０ａ３  回動部
２３  規制部
３２、４０ａ２  弾性体
４０ｂ  整流板
１１０  シリンダヘッド
１１２  吸気ポート
１１７  燃焼室
１２０  インテークマニホールド
１２０ａ  底面
１２０ｂ  上面
１２１  流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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