JP3712533B2

JP3712533B2 - 内燃機関の吸気制御バルブ装置

Info

Publication number: JP3712533B2
Application number: JP18317898A
Authority: JP
Inventors: 博浅沼; 浩樹山本
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: DE19929740A1; US6138640A; DE19929740B4; JP2000018055A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気制御バルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サージタンク内にバタフライ型の吸気制御バルブを設けて該バルブの全閉時にサージタンクの内部を第１内部室と第２内部室に分散し、全開時に両内部室を連通して吸気通路の等価管長を変化させ、これにより吸気慣性効果を利用して機関の全回転数領域に渡って高い充填効率を得るようにした多気筒内燃機関が、例えば特開昭５６−１１５８１８号公報に開示されている。
【０００３】
この種の内燃機関に用いられる吸気バルブ装置は、吸気制御バルブを全閉にしたときに、わずかな空気漏れがあっても吸気慣性効果が弱まって十分な充填効率を高めることができなくなるので高いシール性が要求される。
【０００４】
このような全閉時のシール性を高めるために、例えば特開平３−２８６１５２号の公報や実開昭６０−６９３３９号の公報に開示されているように、バルブを収納したボデー側に、バルブの全閉時において、該バルブの一方の半円部分の上流側外周面が当接する段状の弁座面と、他方の半円部分の下流側外周面が当接する段状の弁座面を設けたバルブ装置を使用することが考えられる。
【０００５】
この従来のバルブ装置について図５及び図６により説明する。
図５は特開平３−２８６１５２号の公報に開示されているもので、ボデー１０１の排気通路１０２には、開閉制御手段により回動するバルブシャフト１０３が貫通し、該バルブシャフト１０３にバタフライ型バルブ１０４が固着されている。ボデー１０１の内周面には、バルブ１０４の全閉時において、その一方の半円部分の外周面１０５が当接する段状の弁座面１０６を略半周に渡って形成し、他方の半円部分の外周面１０７が当接する段状の弁座面１０８を略半周に渡って形成し、かつ、バルブ１０４の回動方向における両弁座面１０６，１０８の角度θ₁が、バルブ１０４の全閉時の角度θ₂と同一に形成されている。更に、上記の両弁座面１０６，１０８の周方向の端部（エッジ部）１０９，１１０は、シール性を高めるために、バルブシャフト１０３の根本付近まで形成されている。
【０００６】
また、図６は実開昭６０−６９３３９号の公報に開示されているもので、上記図５に示す段状の両弁座面１０６，１０８を、ボデー２０１の内周面に半円状の２個のスリーブ２０２，２０３を配設して該両スリーブ２０２，２０３の端面２０４，２０５で形成したものである。この両端面２０４，２０５からなる弁座面２０６，２０７の角度θ₁もバルブ２０８の全閉時の角度θ₂と同一に形成され、かつ、その弁座面２０６，２０７の周方向の端部（エッジ部）２０９，２１０がバルブシャフト２１１の根元付近まで形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなバルブ、バルブシャフト及び弁座面は加工精度及び組み付け精度のばらつきがあり、かつ、温度変化による熱歪変形を生じる。
【０００８】
そのため、上記従来のように、弁座面１０６，１０８及び２０６，２０７の角度θ₁がバルブの全閉時の角度θ₂と同一でかつその弁座面１０６，１０８及び２０６，２０７の端部（エッジ部）１０９，１１０及び２０９，２１０がバルブシャフト１０３，２１１の根元付近まで形成したものにおいては、上記のような加工精度や組み付け精度のばらつき及び熱歪変形により、そのバルブ１０４，２０８の全閉前に、そのバルブ１０４，２０８やバルブシャフト１０３，２１１の根元部が上記の端部（エッジ部）１０９，１１０や２０９，２１０と干渉してバルブ１０４，２０８のそれ以上の閉方向回動が阻止され、バルブが弁座面に完全に着座せず、密閉度が低下するおそれがある。
【０００９】
そこで本発明は、バルブやバルブシャフト等の加工精度等によるばらつきや熱歪変形によってもバルブの密閉度を高く維持できる内燃機関の吸気制御バルブ装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、ボデーの吸気通路にバタフライ型のバルブを備え、そのバルブシャフトを挟んだバルブの一方の半周部の上流側外周面と他方の半周部の下流側外周面に対面する弁座面をボデー側に形成したものにおいて、
上記両弁座面の傾斜角を、バルブの全閉時の傾斜角よりも大きく設定し、両弁座面の両端部をバルブとバルブシャフトから離間させたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、弁座面の傾斜角をバルブの全閉時の傾斜角よりも大きく設定し、弁座面の両端部をバルブとバルブシャフトから離間させたので、バルブやバルブシャフトなどの加工精度等のばらつきや熱歪変形が生じても、バルブの全閉時において、弁座面の両端部がバルブやバルブシャフトの根元部と干渉しない。
【００１２】
請求項２記載の第２の発明は、上記第１の発明において、上記両弁座面の傾斜角を、バルブシャフトの軸方向側の一部のみバルブの全閉時の傾斜角より大きく設定し、その他の部分をバルブの全閉時の傾斜角と同一に設定したものである。
【００１３】
本発明においては、更に、バルブの全閉時において、バルブと弁座面との離間部分を少なくして、バルブと弁座部との周方向の接触長を長く、かつ接触面を多くすることができ、全閉時の密閉度をより高めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図３は、本発明を多気筒内燃機関の吸気装置に適用した第１実施例を示し、図１においてボデー１は板状に形成されているとともにその中央部に吸気通路２が形成され、該ボデー１を、図示しない多気筒内燃機関の吸気装置のサージタンクへ挿入してフランジ３により装着するようになっている。
【００１５】
上記ボデー１の吸気通路２内には、これを横断するようにバルブシャフト４が貫通して備えられ、該バルブシャフト４の基端側がボデー１及びフランジ３を貫通し、その外端が作動レバー５を介して負圧式制御装置６に連携され、負圧式制御装置６によりバルブシャフト４が開閉回動されるようになっている。
【００１６】
上記吸気通路２の流通方向から見た形状（横断面形状）は、図１に示すように、隅部が円弧状の略台形に形成されているとともに、上記のように貫設されたバルブシャフト４の軸線に対して左右対称形状に形成されている。
【００１７】
上記バルブシャフト４にはバタフライ型のバルブ７がビス８により固着されており、該バルブ７の平面形状は、上記吸気通路２の形状と相似形でかつ吸気通路２より若干大径に形成されている。また、バルブシャフト４のバルブ固着部は、図２（ａ）に示すように、横断面が半割り状に形成され、その平面部でバルブ４を支承してビス８により固着している。
【００１８】
上記ボデー１におけるバルブシャフト４を挟んだ一方の半周部の上流側には、バルブ７の全閉時において、バルブ７の下流側外周面に対面する一方の弁座面９が、上記吸気通路２より大径にして段状に形成され、また、ボデー１におけるバルブシャフト４を挟んだ他方の半周部の下流側には、バルブ７の全閉時において、バルブ７の上流側外周面に対面する他方の弁座面１０が、上記吸気通路２より大径にして段状に形成されている。
【００１９】
更に、上記両弁座面９，１０の外径は、バルブ７の全閉時において、そのバルブ７の外周端より若干大径となるように設定されている。
更に、上記両弁座面９，１０は、バルブ７の全閉時における傾斜方向に傾斜しており、かつ、図２に示すように、その弁座面９，１０の傾斜角θ₃はバルブ７の全閉時の傾斜角θ₄よりも大きく設定されている。更に、その両弁座面９，１０の各半周面の全長、すなわち、バルブシャフト４と直交する方向の部分９ｂ，１０ｂとバルブシャフト４の軸方向の部分９ｃ，９ｄ，１０ｃ，１０ｄは同一角度θ₃にして形成されている。これにより、両弁座面９，１０の端部９ａ，１０ａは、全閉時のバルブ７の下流側外周面及び上流側外周面より離間する。図２において、Ｄはその離間による隙間を示す。
【００２０】
また、上記両弁座面９，１０の端部９ａ，１０ａはバルブシャフト４の根元４ａ，４ｂから図２に示すように若干離間させてある。
以上のように、両弁座面９，１０の傾斜角θ₃をバルブ７の全閉時の傾斜角θ₄よりも大きく設定したことにより、寸法公差が上限にばらついたバルブ７が使用された場合において、そのバルブ７が全閉したときにも、両弁座面９，１０の両端部９ａ，１０ａがバルブ７とバルブシャフト４の根元部と干渉することなく離間し、バルブシャフト４と直交する方向のバルブ７の両側部７ａ，７ｂが、図３にの符号Ｂで示すように両弁座面９，１０に確実に着座する。
【００２１】
このとき、図１に示すように、バルブ７の両側部７ａ，７ｂと弁座面９，１０の両側部９ｂ，１０ｂを、バルブシャフト４と略平行に形成することにより、上記バルブ７と弁座面９，１０の接触状態が線接触、すなわち線シール状態となり、該部でのシールが確実に行われる。
【００２２】
なお、上記の全閉時においては、バルブ７におけるバルブシャフト４の軸方向側の部分７ｃ，７ｄでは離間Ｄが生じるが、従来のように、全閉時にバルブが弁座面の端部と干渉して大きく開くものに比べて、その漏れ量は少ない。因みに、寸法公差（加工精度）が最大にばらついたバルブを使用して上記従来の構造で全閉時の流量漏れを測定した結果、４００リットル／ｍｉｎであったものが、そのバルブを使用して本実施例の構造で全閉時の流量漏れを測定した結果、その漏れ量は２００リットル／ｍｉｎに半減した。
【００２３】
図４は第２実施例を示す。
本第２実施例は、両弁座面９，１０におけるバルブシャフト４に近い部分、すなわちバルブシャフト４の軸方向側の部分９ｃ，９ｄ，１０ｃ，１０ｄであって、かつその略半分の部分９ｅ，１０ｅを、バルブ７の全閉時における傾斜角θ₄よりも大きな傾斜角θ₃に形成し、その他の部分をバルブ７の全閉時における傾斜角θ₄と同角度に形成したものである。
【００２４】
その他の構造は上記第１実施例と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
本第２実施例においても、上記第１実施例と同様に、両弁座面９，１０の端部９ａ，１０ａが全閉時のバルブ７の下流側外周面及び上流側外周面より隙間Ｄを有して離間し、上記と同様に干渉しない。したがって、上記第１実施例と同様な作用、効果を発揮する。
【００２５】
更に、本第２実施例においては、バルブ７の全閉時において、両弁座面９，１０における上記部分９ｅ，１０ｅ以外の部分がバルブ７と面接触するため、上記第１実施例に比べて、バルブ７の全閉時におけるバルブ７と弁座面９，１０との周方向の接触長が長くなり、かつ接触面積が多くなり、より密閉度を高めることができる。
【００２６】
尚、上記各実施例は、弁座面をボデーによって形成したが、該弁座面は上記図６に示す従来のようなスリーブで形成してもよい。
更に、本発明は、上記実施例の多気筒内燃機関の吸気装置以外の吸気制御バルブ装置にも適用できるものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上のようであるから、請求項１記載の発明によれば、バルブやバルブシャフトなどの加工精度等のばらつきや熱歪変形によってもバルブを設定された全閉状態まで確実に回動させて着座させることができ、バルブの密閉度を高めることができる。
【００２８】
請求項２の発明によれば、更に、密閉度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すもので、バルブの全閉状態の平面図。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は同断面においてバルブが若干開いた図。
【図３】図２（ａ）におけるバルブの弁座面に対する接触状態を示す拡大断面図。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施例を示すもので、図１のＡ−Ａ線断面に相当する断面図でバルブの全閉状態を示す図、（ｂ）は同断面においてバルブが若干開いた図。
【図５】第１の従来の構造を示す断面図。
【図６】第２の従来の構造を示す断面図。
【符号の説明】
１…ボデー２…吸気通路
４…バルブシャフト７…バルブ
９，１０…弁座面９ａ，１０ａ…弁座面の両端部
９ｅ，１０ｅ…弁座面の一部においてバルブの全閉時の傾斜角より大きくした部分
θ₃…弁座面の傾斜角 θ₄…バルブの全閉時の傾斜角

Claims

ボデーの吸気通路にバタフライ型のバルブを備え、そのバルブシャフトを挟んだバルブの一方の半周部の上流側外周面と他方の半周部の下流側外周面に対面する弁座面をボデー側に形成したものにおいて、
上記両弁座面の傾斜角を、バルブの全閉時の傾斜角よりも大きく設定し、両弁座面の両端部をバルブとバルブシャフトから離間させたことを特徴とする内燃機関の吸気制御バルブ装置。
上記両弁座面の傾斜角を、バルブシャフトの軸方向側の一部のみバルブの全閉時の傾斜角より大きく設定し、その他の部分をバルブの全閉時の傾斜角と同一に設定した請求項１記載の内燃機関の吸気制御バルブ装置。