JP4609730B2 - 吸気制御装置 - Google Patents
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Description
下記に出典を示す特許文献1には、このような吸気制御弁を用いた内燃機関の吸気制御装置が示されている。吸気制御弁は、回動可能な所定のクリアランスを有して吸気通路内に備えられ、閉弁時には吸気通路を塞ぐ必要がある。また、内燃機関の1サイクルごとに閉弁、開弁、閉弁を高速に繰り返す必要がある。従って、吸気通路内に精度良く弁体を設置しなければならず、回転イナーシャによる影響も抑制しなければならない。
この流路拡大部は、流路拡大部の上下方向の距離をd1として、曲率半径R(=1/2・d1)の円弧形の切削刃を有した刃具を吸気通路内に挿入して回転させることによって切削形成される。
即ち、吸気通路を貫通するシャフトによって回動自在に支持され、前記吸気通路の断面積を調節するバルブと、
内周面が前記吸気通路となり、前記バルブによる前記吸気通路の全閉状態を前記バルブの回動方向に沿った所定角度に亘って維持するための不感帯領域を有して前記バルブを収納する筒状のボアと、
前記ボアの一方の端面側及び外周面側から前記ボアを包持し、前記ボアと連通して前記吸気通路を形成するブロック体と、
前記ボアおよび前記ブロック体に嵌合されて前記ボアと前記ブロック体とを位置決めし、前記シャフトが挿入される環状の位置決め部材と、
前記ブロック体に嵌合されて前記シャフトを支持し、前記ブロック体と前記バルブとを位置決めする軸受けと、
前記ボアの他方の端面側に位置し、前記ボア及び前記ブロック体と連通して前記吸気通路を形成するプレートと、を備えることを特徴とする。
さらに、小部品であるボアは、内面に不感帯領域を形成する際に必ずしも専用の切削刃を有する刃具を用いる必要はなく、加工の自由度が高い。例えば、NC旋盤などによって容易に加工することもできる。当然、加工時間も短くなり、生産性は向上し、製造コストが低減される。吸気通路内のバルブが回動する領域には、空気の流れを良くするために表面処理が施されることがある。この表面処理に際しても大きな部品にマスキングを施すことなく、必要な部分のみを処理し易くなる。
また、バルブが回動する領域と、単に流路として機能する領域とで、材料等を異ならせることが好ましい場合もある。このような場合、本構成であれば、ボアと、ブロック体及びプレートとの材質を異ならせることによって、容易に対応することができる。例えば、精度の必要なボアには高価な材料及び加工法を用い、ブロック体は安価な材料及び加工法を用いるなどとすることもできる。
以上説明したように、本特徴構成によれば、回転イナーシャによる影響を抑制し、高い生産性を備えると共に、吸気通路内に精度良く弁体を設置することのできる吸気制御装置を提供することができる。
さらに、シャフトが挿入される環状の位置決め部材が、ボアおよびブロック体に嵌合されてボアとブロック体とを位置決めするように構成してあるから、位置決め部材の外周部を基準として、ブロック体とボアとが正確に位置決めされる。よって、仮に、ボアとブロック体との間に余裕が設けられているような場合でも、この余裕を取り付け自由度として、ブロック体とボアとが位置決め部材によって位置決めされて固定される。
また、ブロック体に嵌合させた軸受けによってシャフトを支持し、ブロック体とバルブとを位置決めするように構成してあるから、シャフトに固定されるバルブも、シャフトを介して軸受けによってブロック体に対して位置決めされ、ブロック体、ボア、バルブが精度良く位置決めされることとなる。
即ち、前記プレートは、前記吸気通路の径方向に張り出すフランジ面と、前記ブロック体に対向する方向に突出し、前記ボアを前記他方の端面側及び外周側から包持する筒状端部とを有する。
前記ブロック体は、前記プレートに対向する開口部において、前記筒状端部を外周側から包持すると共に、開口端部において前記プレートの前記フランジ面と当接する。
ブロック体とプレートとは、一般的にボルトなどによって締結される。従って、ブロック体とプレートとの当接面においてシールを行うと、締結の強さによって気密性が損なわれる場合もある。しかし、本特徴構成によれば、ボアの外周部側からボアを包持するブロック体とプレートとの間に弾性シール部材を備える。従って、ブロック体及びボア、プレート及びボア、をそれぞれ組み合わせた時点でシールができる。また、シールは弾性を有しているので、ブロック体やプレートとの間のがたつきなど、部品加工精度の誤差を吸収することができる。
従って、高精度が要求されるバルブとボアの内側以外の部分は、多少精度管理を緩めることもでき、生産性が向上する。
図5は、吸気弁と吸気制御弁(バルブ)との関係を示す説明図である。図中、符号10は吸気通路、符号11は吸気弁、符号20は排気通路、符号21は排気弁、符号30はエンジン(内燃機関)、符号31はピストン、そして符号3が吸気制御弁である。
吸入空気は、吸気通路10を通り、吸気弁11を介して燃焼室へと導入される。燃焼後の排気ガスは、排気弁を介して排気通路20を通り、必要に応じて再循環され、最終的には車両の外部へ排出される。吸気制御弁3は、吸気通路10を通り、燃焼室へと導かれる吸入空気の流量を調整する。
つまり、吸気弁の開閉タイミングに同期した吸気制御弁の開閉制御により、エンジンが低中速領域で高負荷の場合の体積効率が向上し、出力が向上する。またエンジンが低速領域で低負荷時(いわゆるパーシャル域)の場合には、吸入空気の流速を上げることによって燃焼改善を期待することができる。
図5に示す吸気制御弁3は、吸気通路10の外側からアクチュエータ(不図示)によって高速に駆動される。高速運動には、イナーシャに伴うオーバーシュートを伴うが、吸気制御弁3は、開閉作動中の回転イナーシャによる影響を抑制し、吸気通路10内で精度良く吸入空気を調整可能でなければならない。また、当然ながら高い生産性を兼ね備えることが望ましい。
図1及び図2は、本発明の吸気制御装置の断面図である。図1は、図5に示した説明図と同一面視で、吸気制御弁3(バルブ3)を中心として図示したものである。図2は、図1と同様に吸気通路10に沿った断面図であるが、図1に直交する方向での断面図である。
ここで、バルブ3は、吸気通路10を貫通するシャフト5によって回動自在に支持されて、吸気通路10の断面積を調節する弁体である。シャフト5は、その延伸方向でユニバーサルジョイント(不図示)などによってアクチュエータ(不図示)と接続される。アクチュエータは、エンジンの負荷、エンジンの吸気弁11の制御状態などに基づいて制御部(不図示)により制御される。
ボア2は、内周面が吸気通路10となり、バルブ3による吸気通路10の全閉状態をバルブ3の回動方向に沿った所定角度θに亘って維持するための不感帯領域2a(後述する凹部2a)を有してバルブ3を収納する筒状の部材である。
ブロック体1は、ボア2を一方の端面側及び外周面側から包持し、ボア2と連通して吸気通路10を形成する部材である。
プレート4は、ボア2の他方の端面側に位置し、ボア2及びブロック体1と連通して吸気通路10を形成する部材である。本例では、プレート4は、ボア2を他方の端面側及び外周面側から包持すると共に、ブロック体1と当接し、ボア2及びブロック体1と連通して吸気通路10を形成する。
ト4と、ボア2とのがたつきを吸収する。
尚、ボア2の端面とブロック体1とは、接触してもよいし、しなくてもよい。ボア2とブロック体1との取り付け誤差はOリング6aによって吸収される。
尚、バルブ3はシャフト5に対して2つのボルト7を用いて締結されるが、両方のボルト7の頭部が、閉弁時に吸入側、即ちエンジンヘッドとは反対の方向となるように締結される。これは、万が一、ボルト7が抜け落ちるようなことがあった場合でも、エンジン側に落下することがないようにするためである。
最も精度を要求されるバルブ3の周辺、つまり、バルブ3とボア2とは上述したようにブロック体1を介して精度よく取り付けられている。従って、ブロック体1とプレート4の締結の精度に関しては、厳格である必要はなく、生産コストを低減することができる。
端部の軌跡に合わせてボア2の内面が球面となるように削られている。従って、ボア2の内面とバルブ3の端部とは、バルブ3が上記垂直の回動位置にあるときの前後θ/2において、常に同じクリアランスとなり、全閉状態が維持される。所定角度θは、例えば20〜40度(±10〜20度)である。
凹部2a、面取り部2b、溝2cは、ボア2において、流路方向に直交する中心軸に対して線対称に設けられている。従って、組み立て時にブロック体1に対して前後自在に取り付け可能である。これにより、生産上のミスを誘発する可能性が低減され、製品の直行率を向上させることができる。
図4は、本発明の吸気制御装置の別の実施形態を示す断面図であり、上述した図1に対応するものである。
図4に示すように、本実施形態では、エンジンヘッドの直上流から少ない空気抵抗で吸入空気を分割することができるように、プレート4に分離壁41を備える。分離壁41は、バルブ3の全開状態においてバルブ3と共に一連の壁が形成されるように、バルブ3の端部に対して所定の隙間を有して上流側が鋭利となった板状に形成される。
これにより、圧損を極力抑えた流路の2分割構造をとることが可能となり、エンジンヘッドポートの作りを簡素化することができる。
上述した実施形態においては、円形状のバルブ3を用いて説明した。しかし、バルブの形状はこれに限定されるものではない。左右の側面が突出する円弧面をなし、上下の側面が左右の円弧面から滑らかに連続する平行面となったレーストラック形状や、楕円形状など、他の形状を含むものである。
1c:開口端部
2:ボア
2a:不感帯領域、凹部
3:バルブ
4:プレート
4a:筒状端部
4b:フランジ面
5:シャフト
6、6a、6b:Oリング(弾性シール部材)
8:軸受け
9、9a、9b:位置決め部材
10:吸気通路
θ:所定角度
Claims (4)
- 内燃機関の負荷状態及び前記内燃機関の吸気弁の開閉状態に応じて、前記内燃機関への吸入空気量を調整する吸気制御装置であって、
吸気通路を貫通するシャフトによって回動自在に支持され、前記吸気通路の断面積を調節するバルブと、
内周面が前記吸気通路となり、前記バルブによる前記吸気通路の全閉状態を前記バルブの回動方向に沿った所定角度に亘って維持するための不感帯領域を有して前記バルブを収納する筒状のボアと、
前記ボアの一方の端面側及び外周面側から前記ボアを包持し、前記ボアと連通して前記吸気通路を形成するブロック体と、
前記ボアおよび前記ブロック体に嵌合されて前記ボアと前記ブロック体とを位置決めし、前記シャフトが挿入される環状の位置決め部材と、
前記ブロック体に嵌合されて前記シャフトを支持し、前記ブロック体と前記バルブとを位置決めする軸受けと、
前記ボアの他方の端面側に位置し、前記ボア及び前記ブロック体と連通して前記吸気通路を形成するプレートと、を備える吸気制御装置。 - 前記位置決め部材は、前記軸受けの側の端部が前記軸受けに当接すると共に、前記バルブの側の端部が前記ボアのシャフト挿入孔に形成された段部に当接する請求項1に記載の吸気制御装置。
- 前記プレートは、前記吸気通路の径方向に張り出すフランジ面と、前記ブロック体に対向する方向に突出し、前記ボアを前記他方の端面側及び外周側から包持する筒状端部とを有し、
前記ブロック体は、前記プレートに対向する開口部において、前記筒状端部を外周側から包持すると共に、開口端部において前記プレートの前記フランジ面と当接する請求項1又は2に記載の吸気制御装置。 - 前記ボアは、前記外周面において、前記ブロック体及び前記プレートに弾性シール部材を介して保持される請求項1〜3の何れか一項に記載の吸気制御装置。
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