特許 6409984 内燃機関の吸気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6409984

(24)【登録日】2018年10月5日

(45)【発行日】2018年10月31日

(54)【発明の名称】内燃機関の吸気装置

(51)【国際特許分類】

   F02B 31/06 20060101AFI20181022BHJP

   F02M 35/104 20060101ALI20181022BHJP

【ＦＩ】

   F02B31/06 500B

   F02M35/104 R

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-551485(P2017-551485)

(86)(22)【出願日】2015年11月20日

(86)【国際出願番号】JP2015082655

(87)【国際公開番号】WO2017085856

(87)【国際公開日】20170526

【審査請求日】2018年1月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】大木 修

【審査官】 種子島 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２３３０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４０６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２７８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０６４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９８０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２４６３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３１／０６

Ｆ０２Ｍ ３５／１０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気通路を構成するハウジングと、
吸気通路の一部を開閉して吸気流動を強化する弁部を備えた弁体と、
を備えた内燃機関の吸気装置において、
上記ハウジングの通気通路の底壁に、上記弁部の移動軌跡に沿った円弧形に凹んだ収容部が形成され、
上記収容部の底面に対向する上記弁部の外側面は、円弧状をなすとともに、吸気方向上流側の縁部に沿って設けられた凸状のシール部と、吸気方向下流側の縁部においてこの吸気方向下流側の縁部の中央に形成された通気窓部の両側のみに設けられた凸状の第２のシール部と、を有し、
上記弁体は上記弁部の両端に位置する一対の側壁部を備え、吸気通路の側壁面に対向する上記一対の側壁部の各々の外側面に、上記シール部と連続する凸状の側方シール部が設けられている、内燃機関の吸気装置。

【請求項3】

開弁位置において、シール部及び第２のシール部が、微小クリアランスを介して上記収容部の底面と対向している、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。

【請求項5】

上記弁体は上記弁部の両端に位置する一対の側壁部を備え、吸気通路の側壁面に対向する上記一対の側壁部の各々の外側面に、上記第２のシール部と連続する凸状の第２の側方シール部が設けられている、請求項１又は３に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】

本発明は、吸気通路を開閉する弁体を有する内燃機関の吸気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の内燃機関の吸気装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。この吸気装置は、吸気マニホルドの吸気通路の開口面積を制御することにより、内燃機関の燃焼室内にタンブル流を形成する装置であって、吸気マニホルドの出口部に嵌め込まれるホルダと、このホルダに揺動自在に支持される弁体と、を備える。弁体の外側面には、上流側縁部の近傍において凸状のシール部が設けられている。ホルダ底面には、弁体の収容空間を形成するボトムプレートが設けられている。閉弁時には弁体のシール部がボトムプレートの端縁に接近することで、弁体とホルダとの間のシールを図っている。

【0003】

しかし、上記従来の吸気装置では、閉弁時にシール部とボトムプレート端縁との間に残存する隙間が比較的大きなものとなり、この隙間を通るエアリークにより吸気流動が低下してしまうという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−２５６８７９号公報

【発明の概要】

【0005】

本発明における内燃機関の吸気装置は、
吸気通路を構成するハウジングと、
吸気通路の一部を開閉して吸気流動を強化する弁部を備えた弁体と、
を備える。

【0006】

上記ハウジングの通気通路の底壁に、上記弁部の移動軌跡に沿った円弧形に凹んだ収容部が形成され、上記収容部の底面に対向する上記弁部の外側面は、円弧状をなすとともに、吸気方向上流側の縁部に沿って、凸状のシール部を有する。

【0007】

このような構成では、弁部の移動範囲に亘って、シール部と収容部底面との間のクリアランスが小さくなり、閉弁時にはシール部により収容部の下流側部分が封止される。

【0008】

本発明によれば、閉弁時に弁体と収容部の底面との間を通るエアリークが減少し、吸気流動の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る吸気装置を備える吸気マニホルドの正面図。

【図2】シリンダヘッドに取り付けられた状態で示す図１のＡ−Ａ線に沿った吸気マニホルドの断面図。

【図3】閉弁時の弁体を示す吸気マニホルドの拡大断面図。

【図4】開弁時の弁体を示す吸気マニホルドの拡大断面図。

【図5】弁体の斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。本実施例は、本発明の吸気装置１を直列４気筒の内燃機関に適用した例を示している。

【0011】

図１は、本発明に係る吸気装置１を備えた吸気マニホルド２の正面図であり、図２は、その断面図である。なお、図２は、車載状態での吸気マニホルド２の姿勢を示しているが、吸気マニホルド２は図示の姿勢に限定されるものではない。

【0012】

吸気マニホルド２は、硬質合成樹脂製の４つの部材２ａ〜２ｄを振動溶着により互いに接合して構成されており、吸気口５を介して吸気が導入されるコレクタ６と、コレクタ６の周囲を取り囲むように延び、コレクタ６内の吸気を各気筒に分配する、吸気通路としての４つのブランチ通路８と、を有する。

【0013】

本発明の吸気装置１は、吸気マニホルド２の一部を構成するものであり、ハウジング１０と、このハウジング１０内に揺動自在に支持される弁体アッセンブリ１２と、から構成されている。

【0014】

ハウジング１０は、吸気マニホルド２の第１部材２ａに一体成形された機関前後方向に細長い箱状のハウジング本体１４と、このハウジング本体１４内に嵌合する細長いハウジングカバー１６と、から構成されている。

【0015】

ハウジング本体１４には、ブランチ通路８の一部をそれぞれ構成する４つのハウジング通路２０が貫通形成されている。これら４つのハウジング通路２０は、ハウジング本体１４の長手方向に整列して配置され、それぞれ断面略矩形に形成されている。各ハウジング通路２０の底壁２０ａ（内燃機関を車載した状態におけるハウジング通路下側の壁）は、円弧状に窪んだ凹部２２を有するとともに、この凹部２２からさらに一段窪んでなり、ハウジングカバー１６の一部を受けるカバー受容部２３を有する（図３参照）。さらに、ハウジング本体１４は、その周囲に沿って、吸気マニホルド２をシリンダヘッド４に固定するためのフランジ２４が形成されているとともに、長手方向の一端に、アクチュエータ２６が取り付けられるフランジ２８が形成され、他端に、開度センサ３０が取り付けられるフランジ３２が形成されている。

【0016】

図１に示すように、ハウジングカバー１６は、硬質合成樹脂材料からなり、ハウジング通路２０及び吸気ポート３４の開口端にそれぞれ対応する４つの略矩形の開口部３６が長手方向に整列するように開口形成されている。ハウジングカバー１６の一方の面（下流側面）１６ａには、隣接する開口部３６間に延在する部分において、各開口部３６の短辺部と平行に延びるガスケット溝３７が形成されている。

【0017】

さらに、図３に示すように、ハウジングカバー１６の他方の面（上流側面）において、各開口部３６の下端部から突出部３８が舌片状に突設されている。各突出部３８は、ハウジング通路２０の一部を構成する内壁面３８ａを有し、この内壁面３８ａは、円弧状に湾曲している。さらに、この上流側面には、上記開口部３６間に延在する部分及び長手方向の両端部において、図示せぬ複数の軸受部が突設されている。

【0018】

ハウジングカバー１６がハウジング本体１４に装着された状態では、各突出部３８がカバー受容部２３にそれぞれ受容され、各突出部３８の内壁面３８ａと、各凹部２２の底面とが連続することによって、弁部４４をそれぞれ収容する凹状の弁部収容部４０が形成される。各弁部収容部４０の底面４０ａは、弁体アッセンブリ１２の回転中心を中心とした円弧状をなしている。

【0019】

弁体アッセンブリ１２は、同一の構成を有する二組の弁体４２を互いに連結することにより構成されている。各弁体４２は、図５に示すように、硬質合成樹脂材料から一体成形されており、２つの略長方形状の弁部４４と、各弁部４４の両側に設けられた扇状の側壁部４６と、内側に位置する２つの側壁部４６を連結する円筒状の中間回転軸４８と、外側に位置する側壁部４６にそれぞれ設けられた円筒状の端部回転軸５０と、から構成されている。

【0020】

各弁部４４は、回転軸４８，５０の中心に対して径方向外側にオフセットしている。図３，４に示すように、厚肉の板状をなす弁部４４の外側面５２は回転軸４８，５０を中心とした円弧状をなしており、これに対し、内側面５４は円弧の弦に沿った平坦面をなしている。また、各弁部４４の一方の長縁部の中央部分には通気窓部５６が略矩形に切欠形成されている。

【0021】

上記のようにそれぞれ構成された二組の弁体４２は互いに連結されて弁体アッセンブリ１２が構成される。また、弁体アッセンブリ１２の一端にはアクチュエータ２６が、他端には開度センサ３０がそれぞれ連結される。

【0022】

弁体アッセンブリ１２は、各弁部４４が各ハウジング通路２０内に位置するように、ハウジング本体１４内に挿入され、弁体アッセンブリ１２を覆うようにして、ガスケット５８とともにハウジングカバー１６が取り付けられて、吸気装置１が構成される。この状態では、側壁部４６の外壁面４７はハウジング通路２０の側壁面２０ａにそれぞれ対向するとともに、各弁部４４の外側面５２は弁部収容部４０の底面４０ａと対向する。つまり、弁部収容部４０の底面４０ａは、外側面５２の移動軌跡に沿って円弧状に形成されており、両者は同心円上に位置している。また、中間回転軸４８及び端部回転軸５０は、ハウジング本体１４とハウジングカバー１６とによって形成される図示せぬ軸受部に回転自在に支持されている。

【0023】

このように構成された吸気装置１は、図３に示すように、アクチュエータ２６により、弁体アッセンブリ１２が図の反時計方向に回転駆動されると、各弁部４４は弁部収容部４０の底面４０ａに沿って回動して、全ハウジング通路２０が一斉に閉じられる。この閉弁位置では、吸気マニホルド２内に導入された吸気は、ハウジング通路２０から通気窓部５６を介して吸気ポート３４へと流れる。これにより、タンブル流（吸気流動）が強化される。

【0024】

一方、図４に示すように、アクチュエータ２６により弁体アッセンブリ１２が図の時計回り方向に回転駆動されると、各弁部４４は弁部収容部４０の底面４０ａに沿って回動して、全ハウジング通路２０が一斉に開かれる。この開弁位置では、弁部４４の内側面５４がハウジング通路２０の底壁２０ａと連続面となり、ハウジング通路２０の一部を構成する。吸気マニホルド２内に導入された吸気は、開口部３６の全面を流れ、これにより、タンブル流が弱められる。換言すれば、図４の開弁位置では、弁部４４全体が円弧状に凹んだ弁部収容部４０内に収容された状態となる。

【0025】

次に、図３〜５を参照して、本発明の要部である弁体４２のシール構造について詳細に説明する。

【0026】

各弁部４４の外側面５２は、長辺に沿った一対の長縁部５４ａ，５４ｂと、短辺に沿った一対の短縁部５４ｃ，５４ｄと、によって略長方形状に構成されている。そして、長縁部５４ａ（吸気方向上流側縁部）に沿って凸状の第１シール部６０が突設されている。この第１シール部６０は、外側面５２の一対の短縁部５４ｃ，５４ｄの間に亘ってほぼ直線的に連続して延びている。他方の長縁部５４ｂ（吸気方向下流側縁部）には、各短縁部５４ｃ，５４ｄから通気窓部５６までそれぞれ延びる凸状の第２シール部６２が突設されている。第１シール部６０及び第２シール部６２の各々の外側面５２からの突出量は、各シール部６０，６２の先端と弁部収容部４０の底面４０ａとの間に所定の微小クリアランスを形成するように設定されている。ここで、第１シール部６０は、弁部４４の外周面５２において吸気方向上流側の縁部に設ける必要はなく、縁部から吸気方向下流側に少し離れた位置に設けてもよい。同様に、第２シール部６２も、弁部４４の外周面５２において吸気方向下流側の縁部に設ける必要はなく、縁部から吸気方向上流側に少し離れた位置に設けてもよい。

【0027】

さらに、弁部４４の両端の側壁部４６は、それぞれ回転軸４８，５０から弁部４４へ向かって拡がる扇形をなしており、この側壁部４６の外壁面４７には、該外壁面４７の一方の縁部４７ａ（吸気方向上流側縁部）に沿って、第１シール部６０と連続する凸状の第１側方シール部６４が設けられている。さらに、外壁面４７の他方の縁部４７ｂ（吸気方向下流側縁部）に沿って、第２シール部６２と連続する凸状の第２側方シール部６６が設けられている。第１側方シール部６４及び第２側方シール部６６の各々の外壁面４７からの突出量は、各側方シール部６４，６６の先端と、ハウジング通路２０の側壁面２０ａとの間に所定の微小クリアランスを形成するように設定されている。ここで、第１側方シール部６４は、弁部４４の両端の側壁部４６において吸気方向上流側の縁部に設ける必要はなく、縁部から吸気方向下流側に少し離れた位置に設けてもよい。同様に、第２側方シール部６６も、弁部４４の両端の側壁部４６において吸気方向下流側の縁部に設ける必要はなく、縁部から吸気方向上流側に少し離れた位置に設けてもよい。

【0028】

シール部６０，６２及び側方シール部６４，６６は、いずれも断面略矩形状に突出しており、硬質合成樹脂材料により弁体４２とともに一体に成形されている。

【0029】

弁体アッセンブリ１２がハウジング１０内に配置された状態では、図４に示すように、第１シール部６０及び第２シール部６２は、微小クリアランスを介して、弁部収容部４０の底面４０ａと対向し、側方シール部６４，６６は、微小クリアランスを介してハウジング通路２０の側壁面２０ａと対向している。

【0030】

図３に示す閉弁位置では、第２シール部６２は、ハウジング通路２０の天井面近傍に位置する一方、第１シール部６０は、弁部収容部４０の底面４０ａと重なった状態のまま、弁部収容部４０の下流側部分に位置して、この下流側部分を封止する。また、第１側方シール部６４は、第１シール部６０に連続して、ハウジング通路２０の側壁面２０ａとの間を封止する。

【0031】

これにより、第１シール部６０と弁部収容部４０の底面４０ａとの間を流れる吸気のリークが減少するとともに、第１側方シール部６４とハウジング通路２０の側壁面２０ａとの間を流れる吸気のリークが減少する。したがって、リークに伴う燃焼室内での吸気流動（本実施例ではタンブル流）の低下が抑制される。

【0032】

一方、図３の閉弁位置から、弁部４４が回転駆動すると、微小クリアランスを保ったままシール部６０，６２が弁部収容部４０の底面４０ａに沿って移動し、図４の開弁位置となる。この開弁位置では、弁部４４が弁部収容部４０内に収容され、第１シール部６０によって弁部収容部４０の上流側部分が封止されるとともに、第２シール部６２によって弁部収容部４０の下流側部分が封止される。また、側方シール部６４，６６により各ハウジング通路２０の側壁面２０ａとの間がそれぞれ封止される。

【0033】

これにより、燃焼室からの吹き返しによる既燃ガスやＥＧＲガス等が、弁部４４の外側面５２と弁部収容部４０の底面４０ａとの間の狭い空間（隙間）内に入り込むことがない。したがって、この狭い空間内でのデポジットの堆積が抑制され、デポジットの堆積に起因する弁部４４の固着が防止される。また、シール部６０，６２が設けられていない弁部４４の外側面５２と弁部収容部４０の底面４０ａとの間には、シール部６０，６２に比べて、相対的に大きな間隔が確保されるため、水分の氷結による弁部４４の固着が生じにくくなる。

【0034】

以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限られず、種々の変更が可能である。

【0035】

本実施例では、ハウジング本体１４は、吸気マニホルド２の第１部材２ａに一体成形されているが、吸気マニホルド２全体と一体に成形してもよい。あるいは、独立したハウジングであってもよい。

【0036】

また、本実施例では、弁部収容部４０は、成形の都合上、ハウジング本体１４に形成された凹部２２と、ハウジングカバー１６に突設された突出部３８と、の２部材に分けて形成されているが、どのように弁部収容部４０を形成するかは任意である。また、本実施例では、二組の弁体４２が互いに連結されているが、二組ではなく四組等で互いに連結されてもよく、さらには各弁体４２が互いに連結せずに独立に形成されてもよい。また、本実施例では、弁体４２によりタンブル流を強化したがスワール流を強化するために弁体を使用しても構わない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】