JP4556864B2 - 内燃機関用吸気装置 - Google Patents
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Description
従来より、内部にスロットルバルブ等の吸気流量制御バルブを開閉自在に収容したスロットルボデーのインレットポート側がエアダクトの下流端側の開口端に嵌め込まれ、スロットルボデーのアウトレットポート側がインテークマニホールドの上流端側の開口端に嵌め込まれ、スロットルボデーとエアダクトとの間に第1ガスケットを介装し、また、スロットルボデーとインテークマニホールドとの間に第2ガスケットを介装して、内燃機関のインテークダクトから外部への吸入空気の漏洩を防止するように構成した内燃機関用吸気装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところが、特許文献1に記載の内燃機関用吸気装置においては、スロットルボデーとエアダクトとの間をシールする第1ガスケットと、スロットルボデーとインテークマニホールドとの間をシールする第2ガスケットとを別部材で設けているので、構成が複雑となり、コストが高くなるという問題が生じている。
一方、本出願人は、内燃機関のインテークダクトのうちでインテークマニホールド内部にバルブユニットを組み込んで、内燃機関の各気筒毎に吸入される吸入空気の流れを内燃機関の運転状態に対応して切り替え、内燃機関の燃焼状態やエンジン性能を改善するという目的で、特願2005−228675(提出日:平成17年8月5日:比較例1)を出願した。この比較例1の内燃機関用吸気装置は、図8に示したように、内燃機関(以下エンジンと言う)の燃焼室内に吸入空気(吸気)を供給するインテークダクトを備えている。このインテークダクトは、内部に吸気通路101が形成されたインテークマニホールド102と、内部に吸気通路103が形成されたヘッドカバー104と、内部に燃焼室に連通する吸気ポート105が形成されたシリンダヘッド106とを備えている。
また、この比較例1の内燃機関用吸気装置は、エンジン振動がヘッドカバー104、インテークマニホールド102を伝ってバルブユニット110に伝播して、インテークマニホールド102の嵌合穴107の内部においてバルブユニット110が吸気方向に対して略直交する垂直方向(Y方向およびZ方向)にガタ付く可能性があり、このエンジン振動に伴うバルブユニット110のガタ付きを抑えるため、バルブユニット110のハウジング111の周囲を周方向に取り囲むように2つの第2ガスケット132が配設されている。
また、インテークマニホールド102に対する吸気方向に対して略直交する垂直方向(Y方向およびZ方向)の組付位置は、バルブユニット110のハウジング111の周囲を周方向に取り囲むように配設された2つの第2ガスケット132の外周側シール面とインテークマニホールド102の嵌合穴107の内壁面(Y方向位置合わせ面およびZ方向位置合わせ面)とで規定されている。
また、吸気制御バルブ112のバルブ軸113を軸支するバルブ軸受け部近傍を含む、ハウジング111の周囲を周方向に取り囲むように第2ガスケット132が配設されているため、インテークマニホールド102の嵌合穴107の内壁面とバルブユニット110のハウジング111の外壁面との間で圧縮方向に弾性変形する第2ガスケット132に反力が生じ、この第2ガスケット132の反力でハウジング111が変形して、ハウジング111と吸気制御バルブ112との間に形成される、吸気制御バルブ112が回転動作するのに必要な適正隙間(クリアランス)の確保が困難であるという問題が生じる。
そして、1個のガスケットに、第1シール機能を有する第1シール部および第2シール機能を有する第2シール部を設けたことにより、ガスケットの第1シール部によって2つの第1、第2エンジン部品間からの吸入空気(吸気)の漏洩を防止することができ、また、ガスケットの第2シール部によって第1エンジン部品とバルブユニットとの間からの吸入空気(吸気)の漏洩を防止することができる。
さらに、バルブユニットは、吸気制御バルブの回転中心を成すバルブ軸を有している。そして、ハウジングは、空気流路の中心部よりも吸気方向の上流側に、バルブ軸を回転自在に軸支または収容する軸受け部、および空気流路の中心部よりも吸気方向の下流側に、ハウジングの外壁面より外側に突出するように環状のフランジ部を有している。そして、ガスケットは、ハウジングのフランジ部の周囲を取り囲むように配設されている。これによって、ガスケットをバルブ軸および軸受け部より最も遠い第2エンジン部品側のフランジ部に配置できるので、ガスケットの反力に伴うバルブ軸近傍および軸受け部近傍のハウジングの変形を防止することができる。したがって、ハウジングの流路壁面と吸気制御バルブとの間に、吸気制御バルブが開閉動作するのに必要な適正隙間(クリアランス)の確保が容易となり、吸気制御バルブの誤作動やバルブロックを防止することができる。
また、第1エンジン部品に対するバルブユニットの吸気方向と略同一方向の位置精度を向上させるという目的を、第1エンジン部品の規制面にハウジングの当接面が当接する位置で、バルブユニットの、第1エンジン部品に対する吸気方向と略同一方向の組付位置を規定することで実現した。
さらに、第1エンジン部品に対するバルブユニットの吸気方向に対して略直交する垂直方向の位置精度を向上させるという目的を、第1エンジン部品の第1嵌合部にハウジングの第2嵌合部が嵌合する位置で、バルブユニットの、第1エンジン部品に対する吸気方向に対して略直交する垂直方向の組付位置を規定することで実現した。
図1ないし図6(a)は本発明の実施例1を示したもので、図1ないし図4は内燃機関用吸気流制御装置を示した図で、図5はバルブユニットを示した図である。
次に、本実施例の内燃機関用吸気流制御装置の組付方法を図1ないし図6(a)に基づいて簡単に説明する。先ず、エンジン本体(ヘッドカバー2およびシリンダヘッド3等)をアルミニウム合金等の鋳造成形(アルミニウムダイカスト成形)を用いて製造する。また、バルブシャフト5を金属材料によって一体的に形成する。また、複数のガスケット9をゴム系弾性体によって一体的に形成する。
以上の組付作業を実施することで、吸気流発生装置をインテークダクト内部に組み付けることができ、且つインテークマニホールド1の第1結合端面31および複数のバルブユニット4毎の各ハウジング6の第2結合端面32を、ヘッドカバー2の上流側端面29に気密的に結合することができる。
次に、本実施例の内燃機関用吸気流制御装置(吸気流発生装置)の作用を図1ないし図6(a)に基づいて簡単に説明する。
以上のように、本実施例の内燃機関用吸気流制御装置(吸気流発生装置)においては、2つの第1、第2シール機能と振動吸収機能とを全て兼ね備えた一体ゴム成形品で、且つ単一部品のガスケット9を、インテークマニホールド1の第1規制面41とヘッドカバー2の上流側端面29との間に装着し、且つインテークマニホールド1のガスケット収容穴22の内周面と複数のバルブユニット4毎の各ハウジング6のフランジ部15の外周面との間に装着している。これによって、ガスケット9の第1シール部71によってインテークマニホールド1の第1結合端面31とヘッドカバー2の上流側端面29との間からインテークダクト外部への吸入空気(吸気)の漏洩を防止することができる。
本実施例では、インテークマニホールド1に対する複数のバルブユニット4の吸気方向と略同一方向(X方向)の組付位置を規制するX方向の位置合わせ面を、インテークマニホールド1の、ヘッドカバー2との取り付け面(インテークマニホールド1の第1結合端面31)よりもX方向の上流側で、且つ第1結合端面31よりも吸気方向に対して略直交する垂直方向(図1および図2において図示上下方向:Y方向)に一段下がった第1規制面(X方向位置合わせ面)41に設定する。
本実施例では、インテークマニホールド1に対する複数のバルブユニット4の吸気方向に対して直交する垂直方向(Y方向、Z方向)の組付位置を規制するY方向、Z方向の位置合わせを、インテークマニホールド1の、ヘッドカバー2との取り付け面(インテークマニホールド1の第1結合端面31)よりもX方向の上流側で、且つ第1規制面41よりもY方向に一段下がった部位に2つの嵌合凹部33、34を設けて設定している。また、複数のバルブユニット4は、各ハウジング6の外周部にインテークマニホールド1の2つの嵌合凹部33、34にそれぞれ嵌合する2つの嵌合凸部16、17を設けている。
本実施例では、内燃機関用吸気流制御装置(吸気流発生装置、渦流発生装置)を、エンジン本体の各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための縦方向の吸気渦流(タンブル流)の生成が可能となるように構成したが、内燃機関用吸気流制御装置(吸気流発生装置、渦流発生装置)を、エンジン本体の各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための横方向の吸気渦流(スワール流)の生成が可能となるように構成しても良い。また、内燃機関用吸気流制御装置(吸気流発生装置、渦流発生装置)を、エンジンの燃焼を促進するためのスキッシュ渦の生成が可能となるように構成しても良い。
2 ヘッドカバー(第2エンジン部品)
3 シリンダヘッド
4 バルブユニット
5 バルブシャフト(角形鋼製シャフト)
6 ハウジング
7 吸気流制御バルブ(吸気制御バルブ)
9 ガスケット
10 インテークマニホールドの第1吸気通路
11 ハウジングの空気流路
12 ヘッドカバーの第2吸気通路
13 シリンダヘッドの吸気ポート
14 吸気流制御バルブのバルブ軸
15 バルブユニットのハウジングのフランジ部
16 バルブユニットのハウジングの嵌合凸部(第2嵌合部)
17 バルブユニットのハウジングの嵌合凸部(第2嵌合部)
19 吸気流制御バルブの板状弁体
20 シャフト貫通穴(バルブ軸の貫通穴)
21 インテークマニホールドの嵌合穴
26 インテークマニホールドのシャフト貫通孔
31 インテークマニホールドの第1結合端面
32 バルブユニットのハウジングの第2結合端面
33 インテークマニホールドの嵌合凹部(第1嵌合部)
34 インテークマニホールドの嵌合凹部(第1嵌合部)
41 インテークマニホールドの第1規制面
42 インテークマニホールドの第2規制面
43 インテークマニホールドの第3規制面
55 ハウジングの第1軸受け穴(第1軸受け部)
56 ハウジングの第2軸受け穴(第2軸受け部)
61 ハウジングのフランジ部の第1当接面
62 ハウジングの嵌合凸部の第2当接面
63 ハウジングの嵌合凸部の第3当接面
71 ガスケットの第1シール部
72 ガスケットの第2シール部
91 ハウジングの内管
92 ハウジングの外管
93 長方形環状空間(所定の環状空間)
Claims (7)
- (a)内燃機関のインテークダクトを構成する2つの第1、第2エンジン部品と、
(b)前記2つの第1、第2エンジン部品のうちで吸気方向の上流側に配置される前記第1エンジン部品の内部に組み込まれて、内部に空気流路が形成された筒状のハウジング、および前記空気流路を流れる吸気を制御する吸気制御バルブを有するバルブユニットと、
(c)前記第1エンジン部品と前記第2エンジン部品との間を密閉する第1シール機能、前記第1エンジン部品と前記バルブユニットとの間を密閉する第2シール機能、および前記内燃機関から前記バルブユニットに伝播する振動を減衰する振動吸収機能の3機能を全て兼ね備えた一体ゴム成形品で、且つ単一部品によって構成されたガスケットと
を備え、
前記バルブユニットは、前記吸気制御バルブの回転中心を成すバルブ軸を有し、
前記ハウジングは、前記空気流路の中心部よりも吸気方向の上流側に、前記バルブ軸を回転自在に軸支または収容する軸受け部、および前記空気流路の中心部よりも吸気方向の下流側に、前記ハウジングの外壁面より外側に突出するように環状のフランジ部を有しており、
前記ガスケットは、前記フランジ部の周囲を取り囲むように配設された環状のゴム系弾性体であって、前記第1シール機能を有する第1シール部および前記第2シール機能を有する第2シール部を備えており、
前記フランジ部の外周面と前記ガスケットの前記第2シール部が密着することを特徴とする内燃機関用吸気装置。 - 請求項1に記載の内燃機関用吸気装置において、
前記ガスケットは、前記第1シール部の圧縮率よりも前記第2シール部の圧縮率の方が低圧縮率となるように構成されていることを特徴とする内燃機関用吸気装置。 - 請求項1または請求項2に記載の内燃機関用吸気装置において、
前記第1エンジン部品は、前記第2エンジン部品の上流側端面に対向配置されて、前記ガスケットを介して、前記第2エンジン部品の上流側端面に気密的に結合する第1結合端面を有していることを特徴とする内燃機関用吸気装置。 - 請求項3に記載の内燃機関用吸気装置において、
前記第1エンジン部品は、前記第1結合端面よりも吸気方向の上流側に、前記バルブユニットを係止する規制面を有し、
前記バルブユニットは、前記ハウジングの外周部に前記第1エンジン部品の規制面に当接する当接面を有し、前記ハウジングの当接面が、前記第1エンジン部品の規制面に当接する位置で、前記第1エンジン部品に対する吸気方向と略同一方向の組付位置が規定されていることを特徴とする内燃機関用吸気装置。 - 請求項3または請求項4に記載の内燃機関用吸気装置において、
前記第1エンジン部品は、前記第1結合端面よりも空気流方向の上流側に、前記バルブユニットを係止する第1嵌合部を有し、
前記バルブユニットは、前記ハウジングの外周部に前記第1エンジン部品の第1嵌合部に嵌合する第2嵌合部を有し、前記ハウジングの第2嵌合部が、前記第1エンジン部品の第1嵌合部に嵌合する位置で、前記第1エンジン部品に対する吸気方向に対して略直交する垂直方向の組付位置が規定されていることを特徴とする内燃機関用吸気装置。 - 請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載の内燃機関用吸気装置において、
前記ハウジングは、内部に前記空気流路を形成する内管、およびこの内管の外壁面との間に所定の環状空間を形成すると共に、前記内管の周囲を取り囲むように配設された外管を有し、
前記外管自体が前記フランジ部を成すことを特徴とする内燃機関用吸気装置。 - 請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載の内燃機関用吸気装置において、
前記第1エンジン部品は、内部に第1吸気通路が形成されたインテークマニホールドであって、
前記第2エンジン部品は、内部に第2吸気通路が形成されたシリンダヘッド、あるいはこのシリンダヘッド上部に取り付けられるヘッドカバーであって、
前記第1吸気通路、前記空気流路および前記第2吸気通路の順に吸入空気が流れることを特徴とする内燃機関用吸気装置。
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