(57)【要約】【課題】バルブ駆動時に生じるバルブと通路内壁との間のフリクションを低減できる吸気装置を提供する。【解決手段】第１吸気通路１２と、第１吸気通路１２に合流する第２吸気通路１３と、第１吸気通路１２と第２吸気通路１３の合流部１６に設けられ、回転軸１７に回転自在に配置される弁体１４とを備え、弁体１４によって第１吸気通路１２又は第２吸気通路１３を閉弁することで吸気の流路を変更し、エンジン運転状態に応じた吸気動的効果を利用する吸気装置において、合流部１６における通路内壁１８に、弁体１４の回転移動範囲に亘って形成され、弁体１４に対して隙間を有する逃げ部１８Ａを備える。これにより、弁体移動時における弁体１４と通路内壁１８との間のフリクションの発生が抑制される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１吸気通路と、前記第１吸気通路に合流する第２吸気通路と、前記第１吸気通路と前記第２吸気通路の合流部に設けられ、回転軸に回転自在に配置される弁体とを備え、前記弁体によって前記第１吸気通路又は前記第２吸気通路を閉弁することで吸気の流路を変更し、エンジン運転状態に応じた吸気動的効果を利用する吸気装置において、
前記合流部における通路内壁に、前記弁体の回転移動範囲に亘って形成され、前記弁体に対して隙間を有する逃げ部を備える、
ことを特徴とする吸気装置。
【請求項２】
前記弁体は、回転軸心方向の面が長方形の板状バルブである、
ことを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
【請求項３】
前記逃げ部は、前記通路内壁が前記弁体の回転軸心方向外側に窪むように形成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の吸気装置。
【請求項４】
前記逃げ部における、回転軸心に直交する方向の前記弁体の面と前記通路内壁との隙間は、前記弁体の回転移動範囲の中間位置で最大となり、前記弁体が閉弁位置に近づくにつれて小さくなるように構成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の吸気装置。
【請求項５】
前記逃げ部における、回転軸心に直交する方向の前記弁体の面と前記通路内壁との隙間は、前記弁体の根元から先端に向かうにつれて大きくなるように構成される、
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の吸気装置。
【請求項６】
前記第１吸気通路及び前記第２吸気通路の合流部における通路断面積は、前記逃げ部の形成前後において同じになるように構成する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の吸気装置。
【請求項７】
前記弁体の閉弁位置において、前記弁体と前記通路内壁との間に弾性部材を介在させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の吸気装置。
【請求項８】
前記弁体の閉弁位置における前記通路内壁に形成された溝部と、
前記溝部に蓋をするように、前記弁体と前記通路内壁との間に配置される弾性部材と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに吸気を供給する吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸気の動的効果を利用することで、吸気充填効率を改善し、出力トルクを向上させるエンジンの吸気装置が広く知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の吸気装置は、通路長さと内径が異なる２つの吸気通路を備え、エンジン運転状態に応じて吸気通路に設けた切換バルブの位置を制御することで、吸気が流れる経路を変更する。これにより、低エンジン回転速度域から高エンジン回転速度域において吸気の動的効果を利用することができ、幅広いエンジン運転領域で出力トルクを向上させることができる。
【特許文献１】特開平５−１２５９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来手法の吸気装置では、バルブ回転中心となるシャフトの軸心に直交する面において、切換バルブと吸気通路内壁とが接するように構成されるので、バルブ駆動時にバルブと通路内壁との間でフリクションが発生する。そのため、バルブの応答性が低下して加速性能が悪化したり、バルブを駆動する駆動アクチュエータが大形化したりするという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、バルブ駆動時に生じるバルブと通路内壁との間のフリクションを低減できる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】
【０００６】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、第１吸気通路（１２）と、第１吸気通路（１２）に合流する第２吸気通路（１３）と、第１吸気通路（１２）と第２吸気通路（１３）の合流部（１６）に設けられ、回転軸（１７）に回転自在に配置される弁体（１４）とを備え、弁体（１４）によって第１吸気通路（１２）又は第２吸気通路（１３）を閉弁することで吸気の流路を変更し、エンジン運転状態に応じた吸気動的効果を利用する吸気装置において、合流部（１６）における通路内壁（１８）に、弁体（１４）の回転移動範囲に亘って形成され、弁体（１４）に対して隙間を有する逃げ部（１８Ａ）を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、通路内壁に逃げ部を形成するので、弁体移動時に弁体と通路内壁との間でフリクションが発生しない。そのため、弁体の応答性に起因する加速性能の悪化を抑制でき、また弁体を駆動する駆動アクチュエータを小形化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１から図３を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１０】
図１（Ａ）は、吸気マニホールド１０の縦断面図である。
【００１１】
吸気マニホールド１０は、外部から取り込んだ吸気を直列４気筒エンジンの各気筒に分配する。吸気マニホールド１０は、サージタンク１１と、第１ブランチ管１２と、第２ブランチ管１３と、切換バルブ１４とを備える。
【００１２】
サージタンク１１は、流入孔１５から流れ込む吸気を一時的に蓄える。このサージタンク１１には、第１ブランチ管１２と第２ブランチ管１３とが接続する。
【００１３】
第１ブランチ管１２は、サージタンク１１とシリンダヘッドに形成される吸気ポートとを連通する。
【００１４】
第２ブランチ管１３は、合流部１６で第１ブランチ管１２に合流する。
【００１５】
第１ブランチ管１２の合流部１６には、吸気が流れる経路を切り換えるための切換バルブ１４が設けられる。切換バルブ１４は、シャフト１７を介して回転自在に配置される。切換バルブ１４は、シャフト軸方向の面（以下「側面」と称する）１４Ａが略長方形で、シャフト軸心に直交する方向の面（以下「端面」と称する）１４Ｂが平坦な板状バルブとして構成される。
【００１６】
図１（Ｂ）に示すように、切換バルブ１４は、高エンジン回転速度時に、第１ブランチ管１２を閉弁して第２ブランチ管１３を開弁する。このときサージタンク１１内の吸気は、第２ブランチ管１３から第１ブランチ管１２に流れ込み、各気筒に供給される。一方、切換バルブ１４は、低エンジン回転速度時に、第２ブランチ管１３を閉弁して第１ブランチ管１２を開弁する。このときサージタンク内の吸気は、第１ブランチ管１２のみを通って各気筒に供給される。なお、切換バルブ１４が第１ブランチ管１２を閉弁する位置から第２ブランチ管１３を閉弁する位置まで回転移動する時の回転角はθとなる。
【００１７】
吸気マニホールド１０では、合流部１６までの第２ブランチ管１３の長さがサージタンク１１と合流部１６との間の第１ブランチ管１２の長さよりも短くなるように設定されるので、上記のように切換バルブ１４を制御することで、低エンジン回転速度域と高エンジン回転速度域の両運転領域において慣性効果を利用することができる。
【００１８】
ところで、従来手法の吸気装置では、切換バルブ駆動時に切換バルブの端面が通路内壁に対して摺動し、フリクションが発生するという問題がある。そこで本実施形態では、切換バルブ１４が第１ブランチ管１２又は第２ブランチ管１３を閉弁する時以外は、切換バルブ１４の端面１４Ｂとブランチ管内壁１８とが接触しないように構成することで、切換バルブ駆動時のフリクションの発生を低減する。
【００１９】
図２及び図３を参照して、第１ブランチ管１２と第２ブランチ管１３とが合流する合流部１６の通路構造について説明する。
【００２０】
図２（Ａ）は、切換バルブ１４の根元における図１（Ｂ）のIIＡ−IIＡ断面を示す。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、切換バルブ１４は、第１ブランチ管１２又は第２ブランチ管１３を閉弁する時にのみブランチ管内壁１８に接触するように構成される。ブランチ管内壁１８は、閉弁位置以外のバルブ回転範囲においてシャフト軸方向外側に向けて窪む逃げ部１８Ａを有し、切換バルブ１４の端面１４Ｂとブランチ管内壁１８とが接触しないように構成される。逃げ部１８Ａにおける、切換バルブ１４とブランチ管内壁１８との隙間（以下「逃げ量」と称する）ｄは、切換バルブ１４の回転角がθの半分となる位置において最大となり、閉弁位置に向かうにしたがって小さくなる。
【００２２】
図２（Ｂ）は、切換バルブ１４の先端における図１（Ｂ）のIIＢ−IIＢ断面を示す。
【００２３】
切換バルブ先端においても、図２（Ｂ）に示すように、第１ブランチ管１２又は第２ブランチ管１３を閉弁する時にのみ、切換バルブ１４がブランチ管内壁１８に接触するように構成される。ブランチ管内壁１８は、閉弁位置以外のバルブ回転範囲においてシャフト軸方向外側に向けて窪む逃げ部１８Ａを有し、切換バルブ１４の端面１４Ｂとブランチ管内壁１８とが接触しないように構成される。なお、図２（Ｂ）に示す切換バルブ１４の先端の回転範囲は、図２（Ａ）に示す切換バルブ１４の根元の回転範囲よりも広くなる。逃げ部１８Ａにおける逃げ量ｄは、切換バルブ１４の回転角がθの半分となる位置において最大となり、閉弁位置に向かうにしたがって小さくなる。
【００２４】
図２（Ｃ）は、切換バルブ１４の回転角がθの半分となる位置における図１（Ｂ）のIIＣ−IIＣ断面を示す。
【００２５】
図２（Ｃ）に示すように、ブランチ管内壁１８の逃げ部１８Ａは、切換バルブ１４の根元から先端に向けて、逃げ量ｄが徐々に大きくなるように構成される。
【００２６】
図３は、ブランチ管通路面積について説明する図である。切換バルブ１４の先端位置における第１ブランチ管１２の通路面積を例に説明する。
【００２７】
閉弁時以外も切換バルブ１４の端面１４Ｂとブランチ管内壁１８とが接触する従来手法では、第１ブランチ管１２内の通路は、図３（Ａ）に示すように四角形状に形成される。このような第１ブランチ管１２に上述したような逃げ部１８Ａを形成すると、図３（Ｂ）の斜線領域に示すように、逃げ部１８Ａを形成した分だけ通路面積が増加する。このように逃げ部１８Ａを形成したことによって通路面積が変化すると、吸気の慣性効果が得られるエンジン運転領域も変化してしまう。そこで吸気マニホールド１０では、図３（Ｃ）に示すように、逃げ部１８Ａを形成しても形成前後で通路面積が増加しないよう、第１ブランチ管１２の通路高さＨ2を図３（Ａ）及び図３（Ｂ）における通路高さＨ1よりも低く設定する。したがって、図３（Ｃ）での第１ブランチ管１２内の通路面積は、図３（Ａ）の場合の通路面積と同じに設定することができる。
【００２８】
以上により、第１実施形態の吸気マニホールド１０では、下記の効果を得ることができる。
【００２９】
吸気マニホールド１０では、切換バルブ１４が第１ブランチ管１２又は第２ブランチ管１３を閉弁する閉弁位置以外のバルブ回転範囲において、ブランチ管内壁１８にシャフト軸方向外側に向けて窪む逃げ部１８Ａを形成するので、バルブ駆動時に切換バルブ１４の端面１４Ｂとブランチ管内壁１８との間でフリクションが発生しない。これにより、切換バルブ１４の応答性に起因する加速性能の悪化を抑制でき、また切換バルブ１４を駆動する駆動アクチュエータを小形化することができる。
【００３０】
ブランチ管内壁１８の逃げ部１８Ａは、切換バルブ１４の根元から先端に向けて、逃げ量ｄが徐々に大きくなるように構成される。したがって、切換バルブ１４が図２（Ｃ）の矢印に示すような方向にガタを有している場合であっても、切換バルブ１４の端面１４Ｂとブランチ管内壁１８とが接触しにくくなってフリクションの発生が抑制される。
【００３１】
また、ブランチ管内壁１８の逃げ部１８Ａは、切換バルブ１４の回転方向において、逃げ量ｄが回転角θの半分となる位置において最大となり、閉弁位置に向かうにつれて小さくなるように構成される。そのため、切換バルブ１４がガタを有している場合であっても、切換バルブ１４を滑らかに閉弁位置まで誘導することができ、切換バルブ１４によって第１ブランチ管１２又は第２ブランチ管１３を確実に閉弁することができる。
【００３２】
さらに、吸気マニホールド１０では、逃げ部１８Ａを形成しても、形成前後において第１ブランチ管内の通路面積が変化しないように構成する。そのため、吸気の慣性効果が得られるエンジン運転域が変化することが抑制され、所望のエンジン運転域で吸気充填効率を向上させることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の吸気マニホールド１０の断面図であって、第１実施形態の図２（Ｂ）に置き換わるものである。
【００３４】
第２実施形態の吸気マニホールド１０は、第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、切換バルブ１４による第１ブランチ管１２又は第２ブランチ管１３の閉弁の仕方において一部相違する。つまり、切換バルブ１４の閉弁位置において、切換バルブ１４とブランチ管内壁１８との間にゴム部材１９を介在させるようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００３５】
図４に示すように、切換バルブ１４が第１ブランチ管１２又は第２ブランチ管１３を閉弁する位置において、ブランチ管内壁１８に弾性材であるゴム部材１９を配置する。したがって、切換バルブ１４は、変形しやすいゴム部材１９を介して、第１ブランチ管１２又は第２ブランチ管１３を閉弁する。
【００３６】
このように第２実施形態の吸気マニホールド１０では、切換バルブ１４とブランチ管内壁１８との間にゴム部材１９を介在させるので、切換バルブ１４のシール性を向上させることができる。
【００３７】
（第３実施形態）
図５は、第３実施形態の吸気マニホールド１０の断面図である。図５（Ａ）は第２実施形態の図４に置き換わるものであり、図５（Ｂ）はゴム部材１９が配置される位置を拡大したものである。
【００３８】
第３実施形態の吸気マニホールド１０は、第２実施形態とほぼ同様の構成であるが、ゴム部材１９の配置位置におけるブランチ管内壁１８の構成において一部相違する。つまり、ブランチ管内壁１８に溝１８Ｂを形成するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００３９】
図５（Ａ）に示すように、切換バルブ１４が第１ブランチ管１２又は第２ブランチ管１３を閉弁する位置において、ブランチ管内壁１８に溝１８Ｂを形成し、この溝１８Ｂに蓋をするように弾性材であるゴム部材１９を配置する。
【００４０】
吸気マニホールド１０には燃焼室からの混合気が吹き返すことがあり、ブランチ管内壁１８や切換バルブ１４にデポジットが堆積する。特に、切換バルブ１４にデポジットが付着していると、切換バルブ１４とブランチ管内壁１８との間にデポジットが介在してしまい、切換バルブ１４のシール性が悪化するおそれがある。
【００４１】
図５（Ｂ）に示すように、本実施形態の吸気マニホールド１０では、切換バルブ１４にデポジット２０が付着していても、切換バルブ１４が閉弁する時にデポジット２０は、ゴム部材１９を溝１８Ｂ側に押し付け溝１８Ｂ内に入り込む。このように吸気マニホールド１０では、ブランチ管内壁１８に溝１８Ｂを形成するので、切換バルブ１４に付着するデポジット等の異物に起因するシール性の悪化を抑制することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００４３】
例えば、第１実施形態から第３実施形態においては、慣性効果を利用して吸気充填効率を向上させるようにしたが、共鳴効果を利用して吸気充填効率を向上させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】吸気マニホールドの概略構成図である。
【図２】第１ブランチ管と第２ブランチ管とが合流する合流部の通路構造について説明する図である。
【図３】ブランチ管内の通路面積について説明する図である。
【図４】第２実施形態の吸気マニホールドについて説明する図である。
【図５】第３実施形態の吸気マニホールドについて説明する図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  吸気マニホールド
１１  サージタンク
１２  第１ブランチ管（第１吸気通路）
１３  第２ブランチ管（第２吸気通路）
１４  切換バルブ（弁体）
１４Ａ  側面
１４Ｂ  端面
１６  合流部
１７  シャフト（回転軸）
１８  ブランチ管内壁（通路内壁）
１８Ａ  逃げ部
１８Ｂ  溝（溝部）
１９  ゴム部材（弾性部材）
【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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