JP2002201968A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スロットル弁に吸気制御弁の機能を兼用させて
部品点数の削減を図る。 【解決手段】一対の吸気ポート６ａ，６ｂの直上流にス
ロットル弁１４を配設し、スロットル弁１４を支持する
スロットル軸１５を、両吸気ポート６ａ，６ｂに配設し
た吸気弁８を結ぶ軸線Ｌｐに対して交差する方向へ配設
する。スロットル弁１４が小開すると、スロットル弁１
４表面の傾斜に沿って下方弁部１４ａ側へ吸入空気が導
かれ、下方弁部１４ａ側の開口部から流速の速められた
吸入空気が下方弁部１４ａ側に開口する吸気ポート６ａ
側へ流れ、燃焼室５に強力なスワール流を生成させる。
そしてスロットル弁１４の開度が大きくなると、吸入空
気は下方弁部１４ａと上方弁部１４ｂとの双方から流れ
るため、吸気抵抗が低下すると共にスワール流の生成が
抑制され、燃焼室５に流入する吸入空気量が増加され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気ポートの直上
流にスロットル弁を配設し、このスロットル弁に吸気制
御弁の機能を兼用させたエンジンの吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、４サイクルエンジンでは、吸
入空気量の少ない、アイドル運転を含む低・中負荷運転
領域では、軸周方向旋回であるスワール流、軸方向旋回
であるタンブル流等の渦流を生成させて、燃焼効率を向
上させ、又、吸入空気量の多くなる高負荷運転領域で
は、吸気抵抗の低下により充填効率を向上させる吸気装
置が知られている。

【０００３】例えば、特開平９−２８００６６号公報に
は、１つの気筒に対し、一対の吸気ポートから吸入空気
を供給するエンジンにおいて、吸気制御弁に切欠き部を
形成し、低負荷運転時は吸気制御弁を閉弁状態とし、吸
入空気の大部分を切欠き部を経て流通させることで、燃
焼室にスワール流を生成する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に開
示されている技術では、吸気通路に、吸入空気流を制御
する吸気制御弁と、吸入空気流量を制御するスロットル
弁との双方を配設する必要があり、部品点数が多くなる
ばかりでなく、各気筒とスロットル弁との距離が長いた
め、スロットルレスポンスが悪くなる等の問題がある。

【０００５】又、吸気制御弁は、吸気マニホルドに配設
されているため、気筒毎に個別に配設すると共に、各吸
気制御弁を連動させる必要がある。この場合、各弁軸を
リンク機構を介して連設しようとすると、このリンク機
構が吸気マニホルドの外部に突出し、形状が大型化して
しまい、他の部品との干渉が生じ易くなるため、艤装上
問題がある。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、簡単な構造
で、良好なスロットルレスポンスを得ることができるば
かりでなく、形状のコンパクト化を実現することの可能
なエンジンの吸気装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明によるエンジンの吸気装置は、シリンダヘッドに
形成した一対の吸気ポートの直上流にスロットルボアを
配設し、上記スロットルボアにスロットル弁を設け、上
記スロットル弁を支持するスロットル軸を上記一対の吸
気ポートに配設した吸気弁の中心を結ぶ軸線に対して交
差する方向へ配設したことを特徴とする。

【０００８】このような構成では、スロットル弁が小開
すると、吸入空気の大部分は下側へ傾斜したスロットル
弁の表面に沿って導かれ、スロットル弁の下側とスロッ
トルボアとの間の開口部位から一対の吸気ポートの一方
に高速で流入し、燃焼室内に渦流を生成する。そして、
スロットル弁の開度を次第に大きくすると、吸気抵抗が
次第に低下すると共に渦流の生成が抑制され、燃焼室に
流入する吸入空気量が増加される。

【０００９】この場合、好ましくは、１）上記スロット
ル軸を中心として回動する上記スロットル弁の一方の半
体の端縁に対設する上記スロットルボアに上記スロット
ル弁の全閉状態から設定開度の範囲で閉弁状態を維持す
る凹曲面部を設けたことを特徴とする。

【００１０】２）上記スロットルボアを間隙部を介して
２連配設し、上記各スロットルボアに設けたスロットル
軸を平行に配設すると共に、上記各スロットル軸を上記
間隙部側へ突出させ、上記各スロットル軸の上記間隙部
側へ突出する軸部をリンク機構を介して連設したことを
特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図１にエンジンの吸気装置の概
略図を示す。同図の符号１はエンジン本体で、本実施の
形態では、４気筒Ｖ型、或いは水平対向エンジンの片バ
ンクを示す。

【００１２】図３〜図５に示すように、各気筒には、エ
ンジン本体１のシリンダブロック２とシリンダヘッド３
とピストン４とで燃焼室５が形成されている。

【００１３】シリンダヘッド３には、燃焼室５に連通す
る、二股に分岐された吸気ポート６ａ，６ｂと排気ポー
ト７とが形成されている。各吸気ポート６ａ，６ｂは隔
壁６ｃを介して対称に形成されている。この各吸気ポー
ト６ａ，６ｂは、上流側の直線部と、それに続く下流側
の湾曲部とで燃焼室５に高速で流入する吸入空気に対し
てスワール流を生成可能な形状に形成されている。更
に、この各吸気ポート６ａ，６ｂの流出口に吸気弁８が
配設されている。

【００１４】又、図１に示すように、シリンダヘッド３
の外側面にスロットルボディ９が固設され、このスロッ
トルボディ９に、吸気マニホルド１１を介してエアチャ
ンバ１２が連通され、更に、このエアチャンバ１２の上
流が吸気通路１３を介してエアクリーナ（図示せず）に
連通されている。

【００１５】スロットルボディ９には、各気筒に対応す
る２つのスロットルボア１０，１０が形成されており、
この各スロットルボア１０が、気筒毎に設けた一対の吸
気ポート６ａ，６ｂの集合部に連通されている。

【００１６】各スロットルボア１０，１０にはスロット
ル弁１４が配設されており、このスロットル弁１４のほ
ぼ中央がスロットル軸１５に固設され、このスロットル
軸１５がスロットルボディ９に回動自在に支持されてい
る。

【００１７】図６に示すように、イグニッションスイッ
チがＯＦＦのときのスロットル弁１４は全閉状態にあ
り、イグニッションスイッチがＯＮされると、同図の時
計回り方向へ小開するように設定されている。以下の説
明では、スロットル弁１４の下方へ開弁する半体を下方
弁部１４ａ、上方へ開弁する半体を上方弁部１４ｂと称
する。

【００１８】又、図７に、吸気ポート６ａ，６ｂに配設
した各吸気弁８の中心を結ぶ軸線をＬｐとした場合（図
５参照）、この軸線Ｌｐを吸気流に沿って上流側へ平行
に移動させたときの吸気弁８，８とスロットル軸１５と
の位置関係を示す。同図に示すように、スロットル軸１
５は、軸線Ｌｐに対し図面手前から奥の方向へ平行に配
設されていると共に、交差角度θ１を有して交差されて
いる。この交差角度θ１は、０°＜θ１＜９０°の範囲
にあれば良いが、本実施の形態では、４５°に設定され
ている。

【００１９】交差角度θ１を４５°に設定することで、
下方弁部１４ａが吸気ポート６ａ上に、一方、上方弁部
１４ｂが吸気ポート６ｂ上に大きく重畳するように配設
することができると共に、スロットル軸１５の一端を、
スロットルボア１０，１０間の間隙部９ａ方向へ突出さ
せることができる。

【００２０】このスロットル弁１４は弁開度を電子的に
制御する、いわゆる電子制御スロットル（ＥＴＣ）を構
成しており、スロットル軸１５のスロットルボア１０，
１０間の間隙部９ａ方向へ突出された軸端が、ギヤ噛合
によるリンク機構１６を介して連設され、このリンク機
構１６にモータ等のスロットルアクチュエータ１７が連
設されている。このスロットルアクチュエータ１７は、
図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）から出力されるスロ
ットル開度指示値に応じた制御信号に従って駆動する。

【００２１】このように、図２に示すように、各スロッ
トル軸１５，１５の軸端がスロットルボア１０，１０間
の間隙部９ａ方向へ突出し、この両軸端をリンク機構１
６を介して連設したため、リンク機構１６の構造を簡素
化することができる。更に、リンク機構１６が間隙部９
ａ内に収納されているため、リンク機構１６がスロット
ルボディ９の外部突設せず、形状のコンパクト化を実現
することができるばかりでなく、スロットルボディ９の
周辺に配設されている機器との干渉が回避され、艤装上
の自由度が増加される。

【００２２】又、上方弁部１４ｂに対向するスロットル
ボア１０の、上方弁部１４ｂが全閉から中負荷運転迄の
範囲である設定開度θ２の領域に、上方弁部１４ｂ外周
の軌跡に沿った形状の凹曲面部１０ａが形成されてい
る。

【００２３】従って、上方弁部１４ｂの外周が凹曲面部
１０ａを通過するまで、すなわちスロットル弁１４の開
度が、設定開度θ２以上となるまでは、上方弁部１４ｂ
の閉弁状態が維持され、吸入空気は下方弁部１４ａ側の
みから流れることになる。この下方弁部１４ａ側から流
れる吸入空気は、一方の吸気ポート６ａの内壁に沿って
燃焼室５へ流れ込み、燃焼室５にスワール流を生成す
る。

【００２４】次に、このような構成による吸気装置の動
作について説明する。アイドル運転を含む低負荷運転領
域では、電子制御スロットル（ＥＴＣ）を構成するスロ
ットル弁１４が、図６の時計回り方向へ微少回動され、
下方弁部１４ａ側が開弁し、一方、上方弁部１４ｂ側
は、その外周がスロットルボア１０に形成された凹曲面
部１０ａに沿って回動しているだけであるため、閉弁状
態が維持されている。

【００２５】その結果、図３に示すように、スロットル
弁１４は、下方弁部１４ａ側のみが開弁し、吸入空気
は、スロットル弁１４表面の傾斜に沿って下方弁部１４
ａ側へ集中的に導かれ、この下方弁部１４ａと、その外
周に対設するスロットルボア１０との間に形成された開
口部から下流方向へ、流速が速められた状態で流れる。

【００２６】そして、この流速の速められた吸入空気の
大部分は、下方弁部１４ａに対応する位置に配設されて
いる吸気ポート６ａへ流れ、この吸気ポート６ａの壁面
に沿って燃焼室５の一方に偏った方向へ流入し、燃焼室
５内に軸周方向旋回であるスワール流を生成する。

【００２７】このように、低負荷運転領域では、殆どの
吸入空気が下方弁部１４ａ側を経て一方の吸気ポート６
ａ側に流れるため、燃焼室５内に強力なスワール流を生
成させることができる。

【００２８】又、アクセルペダル（図示せず）を軽く踏
み込んだ中負荷運転領域では、アクセルペダルの踏込み
量に応じてスロットルアクチュエータ１７を駆動させ、
リンク機構１６を介してスロットル弁１４を、図６の時
計回り方向へ更に回動させる。

【００２９】このとき、スロットル弁１４の開度が、設
定開度θ２を越えるまでは、上方弁部１４ｂの外周が凹
曲面部１０ａにより閉塞されているため、下方弁部１４
ａ側の開口面積のみが増加し、従って、吸入空気は、下
方弁部１４ａ側から吸気ポート６ａ側へ、低負荷運転領
域のときよりも多い吸入空気が速い流速で導かれ、燃焼
室５内に強力なスワール流が生成される。

【００３０】このように、スロットル弁１４が、小開状
態から設定開度θ２（図６参照）に至るまでの低・中負
荷運転領域では、燃焼室５内に生成される強力なスワー
ル流によりガス流動が強化され、良好な燃焼を得ること
ができる。

【００３１】そして、アクセルペダルが更に踏み込ま
れ、スロットル弁１４の開度が設定開度θ２を越えた高
負荷運転領域に至ると、スロットル弁１４の下方弁部１
４ａ側の開口面積が更に増加すると共に、上方弁部１４
ｂ側が次第に開口し、両弁部１４ａ，１４ｂ側から、ス
ロットル弁１４の下流側へ吸入空気が流れる。

【００３２】すると、吸入空気は、一方の吸気ポート６
ａに加え、上方弁部１４ｂに対応する位置に開口されて
いる他方の吸気ポート６ｂにも流れ、この両吸気ポート
６ａ，６ｂから燃焼室５へ供給される。

【００３３】このように、高負荷運転領域では、スロッ
トル弁１４の両弁部１４ａ，１４ｂが開口することによ
り、吸気抵抗が次第に低下し、燃焼室５に流入する吸入
空気量が増加する。

【００３４】以上のように、本実施の形態では、スロッ
トル弁１４を吸気ポート６ａ，６ｂの直上流に配設し、
このスロットル弁１４に、従来の吸気制御弁の機能を兼
用させたので、部品点数が低減され、構造の簡略化を実
現することができる 更に、スロットルボア１０の上方弁１４ｂに対設する壁
面に凹曲面部１０ａを形成し、低・中負荷運転領域で
は、スロットル弁１４の上方弁部１４ｂ側の閉弁状態を
維持するようにしたので、吸入空気は下方弁部１４ａ側
からのみ下流側へ供給され、この下方弁部１４ａに対応
する一方の吸気ポート６ａへ高速で導くことができる。
その結果、燃焼室５内に強力なスワール流を生成させる
ことができる。

【００３５】又、スロットル弁１４が吸気ポート６の直
上流に配設されているため、スロットルレスポンスが向
上し、運転者の意思に沿った加速性能を得ることができ
る。

【００３６】尚、本発明は、上述した実施の形態に限る
ものではなく、例えば、スロットルボア１０のスロット
ル弁１４を跨ぐ上流と下流とをエアバイパス通路で連通
し、このエアバイパス通路にアイドル回転数制御（ＩＳ
Ｃ）弁を介装した、いわゆるアイドル制御機構を有する
エンジンでは、アイドル運転時、スロットル弁１４を全
閉状態のままとしても良い。

【００３７】又、スロットル弁１４は電子制御スロット
ルを構成する必要はなく、リンク機構１６とアクセルペ
ダルとがスロットルワイヤを介して連設する一般的な機
械式スロットルであっても良い。更に、各スロットル弁
１４，１４にスロットルアクチュエータを連設し、スロ
ットル弁１４，１４を個別に制御するようにしても良
い。

【００３８】更に、本実施の形態では、吸気ポート６
ａ，６ｂをスワール流を生成するポート形状としたが、
タンブル流を生成するポート形状としても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
スロットル弁に吸気制御弁の機能を兼用させたので、部
品点数の削減を図ることができる。更に、スロットル弁
を吸気ポートの直上流に配設したので、スロットルレス
ポンスが向上し、運転者の意思に沿った加速性能を得る
ことができる。

【００４０】又、スロットル弁を支持するスロットル軸
をリンダヘッドに形成した一対の吸気ポートに配設した
吸気弁の中心を結ぶ軸線に対して交差する方向へ配設し
たので、スロットル軸に連設するリンク機構をスロット
ルボディ内に配設することができ、形状のコンパクト化
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの吸気装置の概略図

【図２】スロットルボディの正面図

【図３】スロットル弁小開時の図２のIII-III断面図

【図４】スロットル弁全開時の図３相当の断面図

【図５】図２のV-V断面図

【図６】図２のVI-VI断面図

【図７】吸気弁とスロットル軸との位置関係を示す説明
図

【符号の説明】

１ エンジン本体 ６ 吸気ポート ９ａ 間隙部 １０ スロットルボア １０ａ 凹曲面部 １４ スロットル弁 １５ スロットル軸 １６ リンク機構 Ｌｐ 軸線 θ２ 設定開度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 9/10 Ｆ０２Ｄ 9/10 Ｈ Ｆ０２Ｍ 69/00 Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０Ｃ ３６０ ３５０Ｌ ３５０Ｗ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドに形成した一対の吸気ポー
   トの直上流にスロットルボアを配設し、 上記スロットルボアにスロットル弁を設け、 上記スロットル弁を支持するスロットル軸を上記一対の
   吸気ポートに配設した吸気弁の中心を結ぶ軸線に対して
   交差する方向へ配設したことを特徴とするエンジンの吸
   気装置。
2. 【請求項２】上記スロットル軸を中心として回動する上
   記スロットル弁の一方の半体の端縁に対設する上記スロ
   ットルボアに上記スロットル弁の全閉状態から設定開度
   の範囲で閉弁状態を維持する凹曲面部を設けたことを特
   徴とする請求項１記載のエンジンの吸気装置。
3. 【請求項３】上記スロットルボアを間隙部を介して２連
   配設し、 上記各スロットルボアに設けたスロットル軸を平行に配
   設すると共に、 上記各スロットル軸を上記間隙部側へ突出させ、 上記各スロットル軸の上記間隙部側へ突出する軸部をリ
   ンク機構を介して連設したことを特徴とする請求項１或
   いは２記載のエンジンの吸気装置。