JP3712533B2 - 内燃機関の吸気制御バルブ装置 - Google Patents
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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
【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 (2)
- 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。
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