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技術 隔壁プレート

出願人 株式会社SUBARU
発明者 山本勇輝
出願日 2015年3月30日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2015-070324
公開日 2016年11月10日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2016-191318
状態 特許登録済
技術分野 燃焼室内にスワールを与えるための吸入系統 内燃機関のシリンダブロック、ケーシング 吸い込み系統
主要キーワード 隔壁プレート 層乱れ テーパ形 配置部位 インマニ 縦渦流 吸気流路 流路幅
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

吸気の流れを乱し難くする。

解決手段

隔壁プレート1は、開閉バルブ燃焼室との間に設けられ、吸気通路を、開閉バルブによって開閉される第1吸気通路と、開閉バルブによって開閉されない第2吸気通路とに仕切り、吸気通路内に固定され、吸気通路を第1吸気通路と第2吸気通路に仕切る樹脂製の本体部10と、本体部のうち、第1吸気通路に面する第1の面(背面10b)、および、第2吸気通路に面する第2の面(表面10a)のいずれか一方または双方に設けられ、開閉バルブ側から吸気ポート側へ延在する補強リブ(第1補強リブ12、第2補強リブ13)と、を備え、補強リブは、開閉バルブ側の端部12a、13aが、先端に向かうにしたがって幅が漸減する先細り形状である。

概要

背景

従来、特許文献1、2に記載されたエンジンのように、シリンダ内に流入する吸気タンブル縦渦)流を発生させるため、吸気流路を2つの流路仕切隔壁プレートを設ける技術が開発されている。吸気流量が少ないとき、隔壁プレートで仕切られた一方の流路をバルブで閉じることで、他方の流路から燃焼室内に流入する吸気の流速を高め、燃焼室内におけるタンブル流を形成する。

概要

吸気の流れを乱し難くする。隔壁プレート1は、開閉バルブと燃焼室との間に設けられ、吸気通路を、開閉バルブによって開閉される第1吸気通路と、開閉バルブによって開閉されない第2吸気通路とに仕切り、吸気通路内に固定され、吸気通路を第1吸気通路と第2吸気通路に仕切る樹脂製の本体部10と、本体部のうち、第1吸気通路に面する第1の面(背面10b)、および、第2吸気通路に面する第2の面(表面10a)のいずれか一方または双方に設けられ、開閉バルブ側から吸気ポート側へ延在する補強リブ(第1補強リブ12、第2補強リブ13)と、を備え、補強リブは、開閉バルブ側の端部12a、13aが、先端に向かうにしたがって幅が漸減する先細り形状である。

目的

本発明は、吸気の流れを乱し難い隔壁プレートを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

開閉バルブ燃焼室との間に設けられ、該吸気通路を、開閉バルブによって開閉される第1吸気通路と、該開閉バルブによって開閉されない第2吸気通路とに仕切隔壁プレートであって、前記吸気通路内に固定され、該吸気通路を前記第1吸気通路と前記第2吸気通路とに仕切る樹脂製の本体部と、前記本体部のうち、前記第1吸気通路に面する第1の面、および、前記第2吸気通路に面する第2の面のいずれか一方または双方に設けられ、前記開閉バルブ側から吸気ポート側へ延在する補強リブと、を備え、前記補強リブは、前記開閉バルブ側の端部が、先端に向かうにしたがって幅が漸減する先細り形状であることを特徴とする隔壁プレート。

請求項2

前記補強リブは、少なくとも、前記第2吸気通路に面する第2の面に設けられることを特徴とする請求項1に記載の隔壁プレート。

請求項3

前記第2の面に設けられた前記補強リブには、前記開閉バルブ側の端部側に対し、前記吸気ポート側の方が大きく突出することで形成される段差が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の隔壁プレート。

請求項4

前記補強リブは、前記第1吸気通路に面する第1の面、および、前記第2吸気通路に面する第2の面の双方に設けられるとともに、前記吸気ポート側の端部が、先端に向かうにしたがって突出高さが低くなる漸減部となっており、前記第2の面に設けられた補強リブの漸減部は、前記第1の面に設けられた補強リブの漸減部よりも、傾斜が緩やかであることを特徴とする請求項2または3に記載の隔壁プレート。

請求項5

前記補強リブは、前記本体部の幅方向の中央に設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の隔壁プレート。

請求項6

前記第2の面における前記吸気ポート側の端部には、先端に向かうにしたがって前記第1吸気通路側に向かって傾斜する傾斜部が設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の隔壁プレート。

請求項7

前記傾斜部は曲面形状であることを特徴とする請求項6に記載の隔壁プレート。

請求項8

前記本体部は、複数に分割可能な割型によって成型され、前記本体部において、成型時に複数の割型の境界部に当接して形成されるエッジが、前記端部のうち、前記第1吸気通路に面する第1の面側に位置することを特徴とする請求項6または7に記載の隔壁プレート。

技術分野

0001

本発明は、エンジン吸気流路仕切隔壁プレートに関する。

背景技術

0002

従来、特許文献1、2に記載されたエンジンのように、シリンダ内に流入する吸気タンブル縦渦)流を発生させるため、吸気流路を2つの流路に仕切る隔壁プレートを設ける技術が開発されている。吸気流量が少ないとき、隔壁プレートで仕切られた一方の流路をバルブで閉じることで、他方の流路から燃焼室内に流入する吸気の流速を高め、燃焼室内におけるタンブル流を形成する。

先行技術

0003

特開2002−70566号公報
特開2007−327487号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、軽量化やコスト削減のため、隔壁プレートを構成する素材を金属から樹脂切り換える開発が進められている。樹脂製の隔壁プレートは、金属製の隔壁プレートに比べて剛性が低いことから、補強リブを設ける必要がある。この補強リブは、吸気の流れに与える影響が大きく、吸気の流れを乱し難い形状とすることが望ましい。

0005

そこで、本発明は、吸気の流れを乱し難い隔壁プレートを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決するために、本発明の隔壁プレートは、開閉バルブと燃焼室との間に設けられ、吸気通路を、開閉バルブによって開閉される第1吸気通路と、開閉バルブによって開閉されない第2吸気通路とに仕切る隔壁プレートであって、吸気通路内に固定され、吸気通路を第1吸気通路と第2吸気通路とに仕切る樹脂製の本体部と、本体部のうち、第1吸気通路に面する第1の面、および、第2吸気通路に面する第2の面のいずれか一方または双方に設けられ、開閉バルブ側から吸気ポート側へ延在する補強リブと、を備え、補強リブは、開閉バルブ側の端部が、先端に向かうにしたがって幅が漸減する先細り形状であることを特徴とする。

0007

補強リブは、少なくとも、第2吸気通路に面する第2の面に設けられてもよい。

0008

第2の面に設けられた補強リブには、開閉バルブ側の端部側に対し、吸気ポート側の方が大きく突出することで形成される段差が設けられていてもよい。

0009

補強リブは、第1吸気通路に面する第1の面、および、第2吸気通路に面する第2の面の双方に設けられるとともに、吸気ポート側の端部が、先端に向かうにしたがって突出高さが低くなる漸減部となっており、第2の面に設けられた補強リブの漸減部は、第1の面に設けられた補強リブの漸減部よりも、傾斜が緩やかであってもよい。

0010

補強リブは、本体部の幅方向の中央に設けられてもよい。

0011

第2の面における吸気ポート側の端部には、先端に向かうにしたがって第1吸気通路側に向かって傾斜する傾斜部が設けられていてもよい。

0012

傾斜部は曲面形状であってもよい。

0013

本体部は、複数に分割可能な割型によって成型され、本体部において、成型時に複数の割型の境界部に当接して形成されるエッジが、端部のうち、第1吸気通路に面する第1の面側に位置してもよい。

発明の効果

0014

本発明によれば、吸気の流れを乱し難くすることができる。

図面の簡単な説明

0015

隔壁プレートの配置部位を説明するための説明図である。
隔壁プレートの外観図である。
隔壁プレートの本体部の形状を説明するための説明図である。

実施例

0016

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

0017

図1は、隔壁プレート1の配置部位を説明するための説明図である。図1(a)には、インマニ側吸気通路2(吸気通路)およびヘッド側吸気通路3(吸気通路)に配された隔壁プレート1の正面図を示し、図1(b)には、インマニ側吸気通路2およびヘッド側吸気通路3に配された隔壁プレート1の側面図を示す。

0018

インマニ側吸気通路2は、インテークマニホールドの一部であり、ヘッド側吸気通路3はエンジンのシリンダヘッドに形成された吸気通路である。図1に示すように、ヘッド側吸気通路3は、インマニ側吸気通路2に接続されている。すなわち、インマニ側吸気通路2とヘッド側吸気通路3が連通している。

0019

ヘッド側吸気通路3は、燃焼室に形成された2つの吸気口3a、3b(吸気ポート)に連通している。そして、それぞれの吸気口3a、3bが、図1(b)に示す吸気バルブ4によって開閉される。なお、図1(a)では、吸気バルブ4を省略する。

0020

インマニ側吸気通路2からヘッド側吸気通路3に流入した吸気は、吸気バルブ4が開弁したとき、吸気口3a、3bそれぞれから燃焼室内に導かれる。

0021

隔壁プレート1は、インマニ側吸気通路2からヘッド側吸気通路3まで延在している。そして、隔壁プレート1は、図1(b)に示すように、吸気が流れる吸気通路5(インマニ側吸気通路2およびヘッド側吸気通路3)を、第1吸気通路5aと第2吸気通路5bとに仕切る。

0022

図1(b)に示すように、隔壁プレート1は、吸気通路5のうち、隔壁プレート1が配された部位において、図1(b)中、下側に偏って配されており、隔壁プレート1によって区切られた上側の第1吸気通路5aは、下側の第2吸気通路5bよりも流路が広くなっている。また、インマニ側吸気通路2において隔壁プレート1の上流には、開閉バルブとしてのTGV(Tumble Generation Valve)6が設けられる。

0023

図1(c)、図1(d)には、図1(b)中、一点鎖線部分を拡大して示す。ただし、図1(c)は、TGV6が閉弁している状態を示し、図1(d)は、TGV6が開弁している状態を示す。

0024

TGV6は、弁体6aを有している。弁体6aは、図1(c)、図1(d)に示すように、大凡平板形状となっており、一方の面にシャフト6bが固定されている。シャフト6bが不図示のモータによって回転することで、弁体6aが回転し、第1吸気通路5aが開閉される。

0025

図1(c)に示す状態では、TGV6の開度が最小となっており、第1吸気通路5aがTGV6によってほとんど閉じられる。一方、吸気通路5のうち、第2吸気通路5b側の内壁と、TGV6の弁体6aとの間には間隙があり、吸気通路5の上流からTGV6まで流れた吸気は、この間隙を通って第2吸気通路5bを通過して燃焼室に向かう。

0026

一方、図1(d)に示す状態では、TGV6の開度が最大となっており、第1吸気通路5aおよび第2吸気通路5bの双方が開いている。そのため、吸気通路5の上流からTGV6まで流れた吸気は、第1吸気通路5aおよび第2吸気通路5bの双方を通過して燃焼室に向かう。

0027

このように、TGV6が可動することで、第1吸気通路5aが開閉される(開度が大きく変化する)一方で、第2吸気通路5bの開度は、変化しない(開閉されない)。その結果、第1吸気通路5aは、TGV6の開度が小さい程、通過する吸気流量が減少し、第2吸気通路5bは、TGV6の開度が小さい程、通過する吸気流量が増加することとなる。

0028

エンジン負荷が小さく吸気流量が少量のとき、図1(c)に示すように、TGV6の開度を絞り、吸気のほとんどを、第1吸気通路5aよりも流路幅の狭い第2吸気通路5b側に通過させる。こうして、吸気の流速を高めて燃焼室に流入させて縦渦流(タンブル流)を形成し、燃焼室内で強い乱流を生じさせて燃料の急速燃焼を実現し、燃費改善や燃焼安定性の向上を可能とする。

0029

図2は、隔壁プレート1の外観図であり、図2(a)には、隔壁プレート1の正面図を示し、図2(b)には、図2(a)を右側からみた側面図を示し、図2(c)には、隔壁プレート1の背面図を示す。隔壁プレート1は樹脂製であり、本体部10を有している。本体部10の正面側の表面10a(第2の面)は、第2吸気通路5bに面し、隔壁プレート1の本体部10の背面10b(第1の面)は、第1吸気通路5aに面する。

0030

本体部10のうち、本体部10の幅方向(図2(a)中、左右方向)の右側面10cおよび左側面10dには、それぞれガイド壁部11が設けられている。ガイド壁部11は、ヘッド側吸気通路3の内壁に沿って湾曲しており、ガイド壁部11がシリンダヘッド内に嵌め込まれることで、隔壁プレート1がヘッド側吸気通路3内に固定される。

0031

図2(b)、図2(c)に示すように、背面10bには、第1補強リブ12(補強リブ)が設けられており、図2(a)、図2(b)に示すように、隔壁プレート1の表面10aには、第2補強リブ13(補強リブ)が設けられている。

0032

第1補強リブ12は、背面10bから第1吸気通路5a側に向かって突出しており、背面10bのうち、第1吸気通路5aの上流側(図2(c)中、上側)から下流側(図2(c)中、下側)に向かって延在している。

0033

同様に、第2補強リブ13は、表面10aから第2吸気通路5b側に向かって突出しており、表面10aのうち、第2吸気通路5bの上流側(図2(a)中、上側)から下流側(図2(a)中、下側)に向かって延在している。

0034

隔壁プレート1は、樹脂製となっており、金属製に比べて軽量であるものの剛性が低い。ここでは、第1補強リブ12、第2補強リブ13を設けることで、剛性を高めつつ軽量化を図っている。

0035

しかし、隔壁プレート1は、吸気通路5に設けられることから、第1補強リブ12、第2補強リブ13を設けると、吸気の流れに影響を及ぼす。そこで、第1補強リブ12および第2補強リブ13の形状および配置を工夫することで、吸気の流れへの影響を抑えている。

0036

具体的に、第1補強リブ12は、TGV6側(第1吸気通路5aの上流側)の端部12aが、先端に向かうに従って、幅(図2(c)中、左右方向の長さ)が漸減する先細り形状となっている。なお、「端部12a」とは、第1補強リブ12のTGV6側の先端およびその近傍を意味する。

0037

同様に、第2補強リブ13は、TGV6側(第2吸気通路5bの上流側)の端部13aが、先端に向かうにしたがって、幅(図2(a)中、左右方向の長さ)が漸減する先細り形状となっている。なお、「端部13a」とは、第2補強リブ13のTGV6側の先端およびその近傍を意味する。

0038

そのため、インマニ側吸気通路2から第1吸気通路5aや第2吸気通路5bに流入する吸気は、第1補強リブ12の端部12aや第2補強リブ13の端部13aに衝突するものの、いずれも先細り形状となっていることから、吸気の流れの乱れを最小限に抑えて、吸気を効率的に燃焼室に導くことが可能となる。

0039

特に、第2吸気通路5bは、エンジン負荷が小さく吸気流量が絞られているときにも、吸気が通過する。この第2吸気通路5b内における吸気流れにおいては乱れによる影響が大きく、吸気流れに乱れが生じると燃焼室においてタンブル流が形成され難くなってしまう。第2補強リブ13の端部13aを先細り形状とすることで、燃焼室におけるタンブル流を形成しやすくすることが可能となる。

0040

また、第1補強リブ12および第2補強リブ13は、いずれも、本体部10の幅方向の中央に設けられている。上記のように、ヘッド側吸気通路3は、2つの吸気口3a、3bに連通しており、2つの吸気口3a、3bがそれぞれ同じ燃焼室に開口している。

0041

ここでは、第1補強リブ12および第2補強リブ13を本体部10の幅方向の中央に配置することで、第1吸気通路5aおよび第2吸気通路5bから燃焼室に向かう吸気が、2つの吸気口3a、3bに分離し易い流れを形成している。

0042

また、図2(b)に示すように、第2補強リブ13には、段差13bが設けられている。段差13bでは、第2補強リブ13のうち、端部13a側の部位から大凡垂直に立設することで、吸気口3a、3b側の部位の方が、TGV6側よりも大きく突出する形状となっている。段差13bを設けることで、第2補強リブ13の端部13a側の部位を低くして吸気の流れを乱し難くするとともに、第2補強リブ13における、吸気口3a、3b側の部位を高くして強度を向上することが可能となる。

0043

図3は、隔壁プレート1の本体部10の形状を説明するための説明図である。図3(a)には、隔壁プレート1における、図2(b)と同じ側の側面図を示す。ただし、図3(a)では、図2(b)の隔壁プレート1を反時計回りに90度程度回転させて示す。

0044

また、図3(a)では、本体部10の右側面10cをクロスハッチングで示す。図3(a)において、右側面10cよりも上側に突出するのが、第1補強リブ12であり、右側面10cよりも下側に突出するのが、第2補強リブ13である。また、図3(a)中、右側面10cの間に示されるのが、ガイド壁部11となっている。

0045

そして、図3(a)に示すように、第1補強リブ12および第2補強リブ13は、それぞれ、吸気口3a、3b側の端部が、先端に向かうにしたがって突出高さが低くなる漸減部12c、13cとなっている。

0046

また、第2補強リブ13の漸減部13cは、第1補強リブ12の漸減部12cよりも、傾斜が緩やかとなっている。言い換えれば、漸減部12cは、漸減部13cよりも、吸気口3a、3b側(図3(a)中、右側)に近づいた位置から、吸気口3a、3b側に向かって急峻に低くなる形状である。

0047

上記のように、第2吸気通路5bは、エンジン負荷が小さく吸気流量が絞られているときにも、吸気が通過し、この吸気流れにおいては乱れによる影響が大きい。第2補強リブ13に、第1補強リブ12の漸減部12cよりも緩やかな漸減部13cを設けることで、第2吸気通路5b側の吸気の流れが一層乱れ難くなる。一方で、第1補強リブ12の漸減部12cは漸減部13cよりも剛性が高まり、隔壁プレート1の強度を向上することができる。

0048

図3(a)に示すように、隔壁プレート1の本体部10のうち、吸気口3a、3b側の端部10eには、傾斜部10fが形成されている。傾斜部10fは、端部10eの先端に向かうにしたがって第1吸気通路5a側に向かって傾斜する。

0049

上述したように、第2吸気通路5bは、エンジン負荷が小さく吸気流量が絞られているときにも吸気が通過し、吸気乱れのタンブル流形成に対する影響が大きい。本体部10の端部10eにおいて、第2吸気通路5b側に傾斜部10fを設けることで、第2吸気通路5b側の表面10aに沿って流れる吸気が、端部10eから離隔するときに第1吸気通路5a側に拡がり易い。その結果、ヘッド側吸気通路3内で流れが乱れにくくなり、タンブル流を強めることが可能となる。

0050

また、傾斜部10fは、先端に向かうにしたがって第1吸気通路5a側に向かって湾曲しており、吸気の流れが滑らかに第1吸気通路5a側に拡がることから、一層、乱れが生じ難くなっている。

0051

図3(b)は、本体部10の成型を説明するための説明図である。上記のように、本体部10は樹脂製であって、2つに分割可能な割型14a、14bに液状の樹脂を射出して成型される。図3(b)では、本体部10の成型時、本体部10の右側面10cが見える位置で割型14a、14bを切断した断面における、端部10e側の一部を抽出して示す。

0052

図3(b)に示すように、割型14a、14bで樹脂を成型する場合、本体部10のうち、成型時に割型14a、14bの境界部14dに当接する部位には、エッジ10gが形成される。ここでは、本体部10の端部10eのうち、第2吸気通路5b側(図3(b)中、上側)には、傾斜部10fを形成すべく、割型14a内に湾曲部14cを設けるとともに、エッジ10gが、端部10eのうち、第1吸気通路5a側に位置するように設計している。

0053

そのため、割型14a、14bを用いて本体部10を成型して成型にかかるコストを抑えつつ、エッジ10gによって吸気の流れを乱すことなく、タンブル流を強めることが可能となる。

0054

上述した実施形態では、第1補強リブ12および第2補強リブ13を設ける場合について説明したが、第1補強リブ12、第2補強リブ13のいずれか一方のみを設けてもよい。ただし、特に、第2補強リブ13を設け、第2補強リブ13の先端を先細り形状とすることで、エンジン負荷が小さく吸気流量が絞られているときに通過する吸気の流れを乱し難く、タンブル流を強めることが可能となる。

0055

また、上述した実施形態では、第2補強リブ13には、段差13bが設けられている場合について説明したが、段差13bは必須の構成ではない。

0056

また、上述した実施形態では、第1補強リブ12、第2補強リブ13には、漸減部12c、13cが設けられる場合について説明したが、漸減部12c、13cは必須の構成ではない。

0057

また、上述した実施形態では、第1補強リブ12、第2補強リブ13は、本体部10の幅方向の中央に設けられる場合について説明したが、第1補強リブ12、第2補強リブ13を、幅方向の中央以外の位置に設けてもよい。

0058

また、上述した実施形態では、本体部10の端部10eには、傾斜部10fが設けられる場合について説明したが、傾斜部10fは必須の構成ではない。

0059

また、上述した実施形態では、傾斜部10fは曲面形状である場合について説明したが、傾斜部10fの形状は、曲面形状に限らず、例えば、テーパ形状でもよいし、段差が設けられていてもよい。

0060

また、上述した実施形態では、2つの割型14a、14bの境界部14dに当接して形成されるエッジ10gが、本体部10の背面10b側に位置するように、本体部10を成型する場合について説明したが、本体部10を割型以外の手段で成型してもよい。

0061

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

0062

本発明は、エンジンの吸気流路を仕切る隔壁プレートに利用できる。

0063

1隔壁プレート
2インマニ側吸気通路(吸気通路)
3ヘッド側吸気通路(吸気通路)
3a、3b吸気口(吸気ポート)
5 吸気通路
5a 第1吸気通路
5b 第2吸気通路
6 TGV(開閉バルブ)
10 本体部
10a 表面(第2の面)
10b 背面(第1の面)
10e 端部
10f 傾斜部
10gエッジ
12 第1補強リブ(補強リブ)
12a 端部
12c漸減部
13 第2補強リブ(補強リブ)
13a 端部
13b段差
13c 漸減部
14a、14b 割型

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