(57)【要約】【課題】吸気量が少ないときには吸気ポートの一部を制御板で閉じて流速と直進性と確保することを、流れ抵抗の増大や構造の複雑化を招来することなく実現する。【解決手段】吸気ポート７に、これを上下に仕切る仕切り板１８を配置し、仕切り板１８のうち吸気流方向に向いて後ろ側の後端部に、吸気流の上流側に向けて延びる制御板１９を回動自在に連結している。吸気量が所定量より少ない状態では、制御板１９は傾斜姿勢に保持されて吸気ポート７の一部が閉じられて、吸気量が所定量を超えると、制御板１９が吸気による引き起こし作用によって開いて、吸気は吸気ポート７の全体を流れる。【選択図】図６
2016023564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド又は吸気マニホールドに設けた吸気ポートの内部に、吸気量が所定量より少ないときには当該吸気ポートの一部を閉じて、吸気量が所定量を超えると開く回動式の制御板を設けている構成であって、
前記制御板は、回動支点から吸気流方向の上流側に向けて突出した弁部を備えており、吸気量が所定量より少ないときには弁部に対する吸気の風圧によって閉じ状態に保持され、かつ、前記制御板は、吸気が所定量を超えると前記風圧に打ち勝って開く姿勢又は形態に形成されている、
内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
クランク軸線方向に並んだ複数の制御板を同期して回動させる連動手段を備えている、
請求項１に記載した内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関の吸気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特に車両用の内燃機関において、気筒にタンブル流やスワール流のような流れを形成することで、吸気と燃料との混合性を高めることが行われている。タンブル流にしてもスワール流にしても、強い流れを形成するためには、吸気が高い直進性を持って気筒にできるだけ高速で流入することが必要であるが、低回転域で単位時間当たりの吸気量が少ないと、吸気の流速及び直進性も低いため、タンブル流やスワール流の形成が不完全になりやすい。
【０００３】
この点について特許文献１には、吸気ポートの内部に、板ばね式の制御板（弁板）を、吸気流に向かって上流側に位置した一端部が固定されて、下流側に位置した他端部が自由端となるように、片持ち梁状に配置することにより、吸気量が少ないときは吸気ポートの一部が制御板で塞がれて、吸気量がある程度まで増大すると制御板が弾性変形して吸気ポートを全開させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５９−５７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、制御板は、弾性力によって常に閉じ姿勢に戻ろうとしているため、吸気流には常に流れ抵抗が作用しており、このため、吸気量の制御が不安定になるおそれがある。また、制御板を閉じた状態に保持するためには、制御板は吸気ポートの内部に強固に固定しておかねばならないため、取付けが面倒になったり、制御板の材質が限定されたりするおそれがある。
【０００６】
また、特許文献１には、制御板をスロットルバルブと連動させて回動させることも開示されており、この場合は流れ抵抗増大の問題はないが、リンク等の連動手段が必要になるため、構造が著しく複雑化するという別の問題が発生する。
【０００７】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の吸気装置は、シリンダヘッド又は吸気マニホールドに設けた吸気ポート（吸気通路）の内部に、（単位時間当たりの）吸気量が所定量より少ないときには当該吸気ポートの一部を閉じて、吸気量が所定量を超えると開く回動式の制御板を設けている構成であって、前記制御板は、回動支点から吸気流方向の上流側に向けて突出した弁部を備えており、吸気量が所定量より少ないときには弁部に対する吸気の風圧によって閉じ状態に保持され、かつ、前記制御板は、吸気が所定量を超えると前記風圧に打ち勝って開く姿勢又は形態に形成されている。
【０００９】
吸気が所定量を超えると前記風圧に打ち勝って開く手段としては、例えば、閉じ姿勢の制御板を吸気流に対して傾斜した姿勢とすることで、吸気流の引き寄せ効果（コアンダ効果）を利用することができる。すなわち、吸気は流速が速くなると粘性が高くなって制御板を引き寄せる性質があることから、この性質を利用して制御板を開くことができる。
【００１０】
或いは、弁部の後端（自由端）を少し反らして（カール又は屈曲させて）おいて、吸気によるこじ開け作用によって制御板を開くこともできる。この場合、制御板が少しこじ開けられると、制御板の傾斜姿勢が小さくなることで制御板に対する風圧は弱くなり、すると、制御板は益々開き方向に回動するため、ある吸気量（しきい値の吸気量）を境にして、制御板を素早く開くことができる。
【００１１】
更に、制御板に、回動中心から吸気流方向に後ろ向き突出した風受け部を設けて、所定の吸気量（流速）に至ると制御板を押し開けることができる。この場合も、制御板が押し開けられると、制御板の傾斜姿勢が小さくなることで制御板に対する風圧は弱くなるため、ある吸気量を境にして制御板を素早く開くことができる。
【００１２】
これら引き寄せ効果やこじ開け作用、或いは押し開き作用は独立して採用してもよいし、併用してもよい（制御板を傾斜させると、効果の大小は別にして引き寄せ効果は常に発揮されると云える。）。また、いずれにしても、制御板を全開状態に保持するストッパー手段を設けるのが好ましい。
【００１３】
本願発明は、請求項２の構成も含んでいる。この発明は、請求項１において、クランク軸線方向に並んだ複数の制御板を同期して回動させる連動手段を備えている。
【００１４】
本願発明は、制御板の回動軸心がクランク軸線方向に長くて、吸気の流れがクランク軸線方向から見て上下に変化する場合と、制御板の回動軸心がクランク軸線方向と直交した方向に長くて、吸気の流れがクランク軸線方向から見て前後に変化する場合とを含んでおり、前者ではタンブル流の形成に寄与して、後者ではスワール流の形成に寄与する。
【００１５】
そして、制御板の回動軸心がクランク軸線方向に長いときに、請求項２において、例えば複数の回動軸を共通化することでタンブル流を形成できる。従って、この場合は共通した回動軸が連動手段を構成する。他方、制御板の回動軸心がクランク軸線方向と直交した方向（気筒軸線方向）に長い場合は、複数の制御板をリンク等で同期して回動させることで、スワール流の形成に貢献できる。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明では、制御板は弾性に抗して開くのではなく、姿勢や形態の工夫によって開いて、その状態が吸気の流れによって保持されるため、吸気抵抗は特許文献１に比べて著しく小さい。このため、吸気量を安定化させて、機関の制御の確実性に優れている。
【００１７】
また、制御板は回動自在に配置したら足り、連結部に大きな力が掛かることはないため、取付け構造は簡単でよい。また、取付け部を頑丈な構造にする必要はないため、設計の手間を軽減できると共に、安価な汎用の材料を使用できるため、コストダウンにも貢献できる。
【００１８】
請求項２の構成を採用すると、複数の制御板を閉じ状態や開き状態に保持できるため、制御の安定性に優れていると共に、振動（制御いたのバタ付き）や騒音も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の要部の縦断面図であり、図２のI-I 視断面図である。
【図２】図１のII-II 視平断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図３と同じ部分の分離平面図である。
【図５】（Ａ）は図３の VA-VA視断面図、（Ｂ）は図３の VB-VB視断面図である。
【図６】作用を示す図である。
【図７】他の実施形態を示す図である。
【図８】更に他の実施形態を示す図である。
【図９】更に他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は一部破断平面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
(1).第１実施形態の構造
次に、本願発明を実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は車両用内燃機関に適用しており、まず、図１〜図６に示す第１実施形態を説明する。内燃機関は、機関本体の主要構成要素として、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２とを有している。シリンダブロック１には複数の気筒（シリンダボア）３がクランク軸線方向４に並んで形成されており、各気筒３にピストン５が摺動自在に嵌まっている。シリンダヘッド２には、気筒３に向けて開口した台錘状の凹所６が形成されている。
【００２１】
シリンダヘッド２のうちクランク軸線４（或いは気筒例）を挟んで両側の部位に、各気筒３に対応して吸気ポート７と排気ポート８とが振り分けて形成されている。吸気ポート７は、シリンダヘッド２の一側面（吸気側面）９に開口した集合流路１０と、集合流路１０から分岐した２つの枝流路１１とで構成されており、２つの枝流路１１はクランク軸線方向に並んでいる。従って、隣り合った一対の枝流路１１は隔壁１２によって区分されている。なお、集合流路１０を設けずに、２つの枝流路１１をシリンダヘッド２の一側面９に開口させてもよい。
【００２２】
枝流路１１の出口１１ａは凹所６に開口しており、出口１１ａがそれぞれ吸気弁１３で開閉される。吸気弁１３の弁軸１４は、クランク軸線方向４から見て、上に行くほど気筒軸心から離れるように傾斜している。排気ポート８も凹所６に開口した（或いは１つの気筒３に開口した）２つの排気口を備えており、各排気口がそれぞれ排気弁１５で開閉されている。凹所６には弁座１６，１７を嵌着している。
【００２３】
吸気ポート７を構成する各枝流路１１の下流部には、その内部を上下に区分する固定式の仕切り板１８が配置されており、仕切り板１８の後端部（吸気流の流れ方向に向かって後ろ側の端部）に、制御板１９が、その前端部を中心にして回動するように回動中心軸２０で連結されている。回動中心軸２０は、クランク軸線方向４に長く延びている。
【００２４】
図３〜５に示すように、仕切り板１８の後端部には筒状の１つのセンター軸受け２１が後ろ向きに突設されている。一方、制御板１９は、仕切り板１８におけるセンター軸受け２１から吸気流方向の下流側に突出した弁部１９ａと、仕切り板１８におけるセンター軸受け２１から吸気流方向の上流側に突出した風受け部１９ｂとが一連に繋がった形態になっている。
【００２５】
そして、弁部１９ａと風受け部１９ｂとの連接部に、センター軸受け２１が下方から嵌まるセンター穴２２と、その両側に位置したサイド軸受け２３とが形成されており、センター軸受け２１とサイド軸受け２３とに回動中心軸２０が挿通されている。弁部１９ａの先端は、クランク軸線方向６から見て丸みを持たせている。
【００２６】
なお、制御板１９にセンター軸受け２１を設けて、仕切り板１８にサイド軸受け２３を形成してもよい。或いは、センター軸受け２１とサイド軸受け２３との組み合わせに代えて、仕切り板１８と制御板１９とに、交互に配置された複数ずつの軸受けを設けてもよい。本実施形態では、制御板１９の弁部１９ａは先端に行くほど厚さが薄くなっているが、等厚の形態であってもよい。風受け部１９ｂは仕切り板１８の上に位置しており、風受け部１９ｂが仕切り板１８の上面に重なると、弁部１９ａと仕切り板１８とが直線状に並ぶようになっている。
【００２７】
仕切り板１８はシリンダヘッド２の鋳造時に一体に形成してもよいが、回動中心軸２０の挿入の容易の点からは、仕切り板１８は弁部１９ａとは別部材であるのが好ましい。具体的には、制御板１９が連結された仕切り板１８を鋳型にセットして、鋳込みによって取り付けることができる。この場合、制御板１９や回動中心軸２０は砂型の内部に隠れているので、鋳造後に砂を除去したら、制御板１９は回動自在になる。
【００２８】
或いは、制御板１９を仕切り板１８にセットしておいてから、鋳造後のシリンダヘッド２に溶接等で固定することも可能である。仕切り板１８を後付けする場合は、仕切り板１８と制御板１９とが一体化されたユニットは、凹所６の側から吸気ポート７に挿入してもよいし、集合流路１０の側から挿入してもよい。
【００２９】
(2).第１実施形態のまとめ
機関が、例えばアイドリング回転数かそれに近い低回転域であって、枝流路１１を流れる吸気の量が所定量以下の場合は、図６（Ａ）に示すように、制御板１９は、弁部１９ａの自重により、先端が枝流路１１の底に当たるように傾斜姿勢になっている。この状態では、仕切り板１８は吸気の風圧で下向きに押されているため、仕切り板１８の下方の流路を閉じた状態が保持されている。
【００３０】
従って、吸気ポート７のうち仕切り板１８の下方の流路は制御板１９で閉じられており、吸気は仕切り板１８の上側の流路に流れる。このため、少ない吸気量であっても流速を速くして、気筒３の内部に強いタンブル流２４を形成することができる。
【００３１】
他方、吸気の流速が速くなると、吸気は液体に近い性質が強くなって粘性も高くなるため、図５（Ｂ）に矢印で示すように、いわば吸気が制御板１９の上面に粘り付いたような状態になって、吸気の流れによって制御板１９が引き起こされる現象（コアンダ現象）が生じる。これにより、制御板１９を開いて、枝流路１１を全開させることができる。従って、図６（Ｂ）に示すように、吸気ポート７の全体から早い流速の吸気を気筒３に入り込ませて、強いタンブル流２４を形成することができる。
【００３２】
この場合、コアンダ効果によって制御板１９が少し開くと、仕切り板１８の下方に吸気が流れることによって仕切り板１８が吸気によって押し上げられるため、制御板１９の開き回動がより確実になる。また、本実施形態のように風受け部１９ｂを設けておくと、風受け部１９ｂに当った吸気の押し作用によっても、制御板１９が開き回動するため、制御板１９の開き動は一層確実になる。
【００３３】
そして、制御板１９が全開した状態では、制御板１９は吸気流の流れ方向に向いた姿勢になっていてこれを回動させる作用は殆どなく、しかも、風受け部１９ｂが仕切り板１８の上面に当たっていて姿勢が保持されている。このため、制御板１９は開き状態に安定的に保持されている。また、吸気弁は開閉しているので、枝流路１１には吸気が間欠的に流れてはいるが、機関がある程度の回転数になると、吸気の流れの間隔も僅かであり、制御板１９が自重で戻り回動するよりも先に次の吸気が流入するため、実際には、吸気が常に流れているのと同じ状態になっている。この点からも、制御板１９の開き姿勢が保持されている。
【００３４】
実施形態のように仕切り板１８に制御板１９を連結すると、仕切り板１８は吸気の方向性を助長する整流作用を持つため、タンブル流の形成機能をより向上させることができる。また、仕切り板１８と風受け部１９ｂとが制御板１９の開き姿勢を保持するストッパー手段として機能するため、制御板１９の安定性にも貢献できる。
【００３５】
本実施形態のように、弁部１９ａを後端から前端に向けて（吸気流方向に向けて）厚さが厚くなる構成を採用すると、全開状態での姿勢安定性を向上できる利点がある。
【００３６】
(3).他の実施形態
図７〜８では、他の実施形態を示している。このうち図７（Ａ）に示す第２実施形態と図７（Ｂ）に示す第２実施形態は、基本形態は第１実施形態と同じであるが、第２実施形態では、制御板１９における弁部１９ａの先端に上向きのカール部２５を形成している。従って、第２実施形態では、制御板１９のこじ開け作用に優れていると共に、全開状態ではカール部２４が戻り回動を抑止する効果を発揮するため、全開姿勢の維持機能にも優れている。
【００３７】
図７（Ｂ）の第３実施形態では、風受け部１９ｂを上向きに反らしている。従って、制御板１９の押し起こし作用に優れていると共に、制御板１９を全開姿勢に保持する機能にも優れている。
【００３８】
図７（Ｃ）に示す第４実施形態では、制御板１９の基端部には後ろ向き開口の溝２６を形成しており、制御板１９が全開姿勢になると後退し得るようになっている。従って、制御板１９が全開姿勢で後退すると、溝２６を構成する上股部２７と下股部２８とで仕切り板１８の後部が挟まれるため、制御板１９は全開姿勢に確実に保持される。上股部２７には、上向きの風受け部１９ｂを形成している。この実施形態では、図示していないが、制御板１９を後ろ向きに付勢する弱いばねを配置するのが好ましい。
【００３９】
図８に示す第５実施形態では、各吸気ポート７に配置した制御板１９の全部が、共通した１本の回動中心軸２０で仕切り板１８に連結されており、回動中心軸２０は各制御板１９に固定されている。従って、全制御板１９が一斉に開き状態又は閉じ状態に保持される。このため、気筒ごとの吸気のばらつきを無くして制御の精度を向上できる。また、制御板１９がバラバラに回動して振動や騒音が発生することも防止できる。この実施形態では、共通した回動中心軸２０が制御板１９に記載した連動手段を構成している。
【００４０】
全ての制御板１９を１本の回動中心軸２０で連結することに代えて、例えば、１つの吸気ポート７の２つの制御板１９を共通の回動中心軸２０で連結したり、隣り合った２つの吸気ポート７の制御板１９を共通の回動中心軸２０で連結するなどしてもよい。気筒数が多い場合は、安定した回動のためには、複数本の回動中心軸２０で連結するのが合理的であると云える。
【００４１】
図９に示す第６実施形態では、制御板１９を吸気マニホールド３０の枝管３１に配置している。このため、吸気マニホールド３０の枝管３１にも仕切り壁１２が存在していて、枝管３１は下流部は２つの枝流路１１に分かれている。この枝流路１１は、気筒軸線方向から見て、クランク軸線方向に並んでおり、シリンダヘッド２の吸気ポート７も、その全長が２つの枝流路１１に分離している。
【００４２】
制御板１９は、各枝管３１における仕切り壁１２の手前（上流側）に配置されており、クランク軸線方向と直交した気筒軸心方向に長い回動中心軸２０により、その後端部を中心にして回動するように連結されている。従って、枝管３１における片方の枝流路１１が制御板１９で閉じられると、吸気マニホールド３０及びシリンダヘッド２における２つの枝流路１１のうちの片方だけに吸気が流れるため、気筒には強いスワール流が形成されている。
【００４３】
各制御板１９における回動中心軸２０の一端は枝管３１の外側に突出しており、突出端部３１ａにリンク３２を固着して、各リンク３２を１本の連動ロッド３３に連結している。すなわち、各リンク３２の自由端に上向きのピン３４を突設し、各ピン３４を連動ロッド３３に設けた長穴３５に挿通している。長穴３５は連動ロッド３３の長手方向と直交した方向に長い形態であり、これにより、連動ロッド３３が軸方向に移動することと、各制御板１９が回動することとが許容されている。この実施形態では、連動ロッド３３とリンク３２とで連動手段が構成されている。連動ロッド３３は、図示しないばねにより、各制御板１９を閉じる方向に軽く付勢されている。
【００４４】
この実施形態でも、制御板１９に、開き位置に回動することを促進させる風受け部１９ｂなどを設けることは可能である。また、吸気マニホールド３０の枝管３１には仕切り壁１２は設けずに、制御板１９の回動中心を枝管３１の終端に位置させてもよい。
【００４５】
本願発明は、上記の実施形態の他にも具体化できる。例えば、回動部等に、制御板のフラツキを抑制するためダンパを設けることも可能である。ダンパとしては、摩擦式やオイル式、或いは空圧式など、様々ものを使用できる。また、風受け部の後ろ向き長さや巾を調節したり、制御板の厚さを調節したりして、制御板の重心の位置（吸気流方向の位置）を調節することで、制御板の開きタイミングを調節することができる。
【００４６】
なお、実施形態のように仕切り板１８を設けた場合、制御板１９を閉じた状態で仕切り板１８の下方の流路が全閉されている必要はないのであり、ある程度の漏れはあってもよい。要は、吸気量が少なくときに、吸気の直進性を確保できたらよいのである。連動手段としては、ワイヤーや鎖なども使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本願発明は、内燃機関の吸気装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４８】
２  シリンダヘッド
３  気筒
４  クランク軸線方向
５  ピストン
６  シリンダヘッドの凹所（燃焼室）
７  吸気ポート
１０  集合流路
１１  枝流路
１３  吸気弁
１８  仕切り板
１９  制御板
１９ａ  弁部
１０ｂ  風受け部
２０  回動中心軸
２１，２３  軸受け
２３  タンブル流
３０  吸気マニホールド
３１  枝管
３２  連動手段を構成するリンク
３３  連動手段を構成する連動ロッド
【図１】
2016023564.tif 000003
【図２】
2016023564.tif 000004
【図３】
2016023564.tif 000005
【図４】
2016023564.tif 000006
【図５】
2016023564.tif 000007
【図６】
2016023564.tif 000008
【図７】
2016023564.tif 000009
【図８】
2016023564.tif 000010
【図９】
2016023564.tif 000011