JP2002242683A - 吸気渦流発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スワールコントロールバルブをその全閉付近で
高精度に制御でき、その全開付近では応答性良く制御す
ることができる吸気渦流発生装置を提供する。 【解決手段】吸気渦流発生装置は、スロットルバルブの
下流側の吸気管内にスワールコントロールバルブ１０を
設けている。スワールコントロールバルブは駆動モータ
１４により開閉駆動され、駆動モータ１４の回転力をス
ワールコントロールバルブ１０の弁軸１１にスライダリ
ンク機構３を介して伝達される。スライダリンク機構３
は、スワールコントロールバルブ１０の全閉付近でバル
ブの弁体１２を全開付近より低速で回動させ、スワール
コントロールバルブ１０の全開付近で弁体１２を全閉付
近より高速で回動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気系
に設けられ、シリンダ内にスワール（渦流）を発生させ
る吸気渦流発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の吸気系において、スロ
ットルバルブの下流側の吸気管内に、スワールコントロ
ールバルブを配設し、機関の起動時やアイドル時に当該
バルブを絞って吸気通路のメイン部分を閉じ、壁面寄り
の部分のみを開口することにより、吸気ポート付近に吸
気偏流を生じさせて、シリンダ内に吸気渦流を発生さ
せ、これによってシリンダ室での燃焼効率をよくし、燃
費の改善や有害排気成分の低減を図る吸気渦流発生装置
が、知られている（例えば特開平１１−２４７６６１号
公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の吸気渦流発生
装置は、従来一般に、機関の起動時やアイドル時に、吸
気管に設けたスワールコントロールバルブを全閉（吸気
通路のメイン部分を閉じて壁面よりの部分のみを開口）
としてシリンダ内に渦流を発生させ、通常運転時には、
そのスワールコントロールバルブを全開として吸気をス
トレートに通過させ、渦流の発生を停止するように制御
が行なわれるが、機関の低速回転域（例えば２０００〜
３０００ｒｐｍ）においても、吸気に渦流を生じさせ
て、燃費等を改善することが検討されている。

【０００４】しかし、このような機関の低速回転域で、
吸気にスワールを生じさせるためには、スワールコント
ロールバルブを半開きつまり中間開度の状態に制御し
て、吸気量をある程度増しながら渦流を生じさせるよう
に制御するが、吸気渦流発生装置のスワールコントロー
ルバルブの開度は僅かでも変化すると、吸気ポートに流
れる吸気流量や渦流の発生状態が大きく変化する。

【０００５】このため、低速回転域においては、スワー
ルコントロールバルブの開度が渦流の発生に大きく影響
を与えるという現状から、低速回転域におけるスワール
コントロールバルブの制御には高い精度を必要とし、ま
た、通常回転以上の回転域においては、バルブ開度を直
ちに増大させて必要な吸気流量を確保すると共に、渦流
の発生を停止するような優れた応答性をもって、バルブ
を全開状態に制御することが必要であり、通常のモータ
アクチュエータやコントローラでは良好な制御が難しい
という課題があった。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、スワールコントロールバルブをその全閉付近で高精
度に制御でき、その全開付近では応答性良く制御するこ
とができる吸気渦流発生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
に、本発明の吸気渦流発生装置は、スロットルバルブの
下流側の吸気管内にスワールコントロールバルブを設け
てなる吸気渦流発生装置において、スワールコントロー
ルバルブを開閉駆動する駆動モータと、駆動モータによ
り駆動される減速機と、減速機の出力軸の回転をスワー
ルコントロールバルブの弁体の弁軸に伝達するスライダ
リンク機構と、を備え、スライダリンク機構は、スワー
ルコントロールバルブの全閉付近でバルブの弁体を全開
付近より低速で回動させ、スワールコントロールバルブ
の全開付近で弁体を全閉付近より高速で回動させるよう
に構成されたことを特徴とする。

【０００８】ここで、上記吸気渦流発生装置において、
スライダリンク機構は、減速機の出力軸に軸着される第
一レバーと、スワールコントロールバルブの弁体の弁軸
に軸着された第二レバーと、第一レバーと第二レバーと
を連結軸で連結するリンクと、リンクと第二レバーの連
結軸を係合させて摺動させる直線状のガイド溝を設けた
スライダと、を備えて構成することができる。

【０００９】また、上記スライダリンク機構は、第一レ
バーと第二レバーが約９０°の範囲で回動し、スワール
コントロールバルブの全閉時には第一レバーの長手方向
がスライダのガイド溝の長手方向と一致し、スワールコ
ントロールバルブの全開時には第一レバーの長手方向が
スライダのガイド溝の長手方向に対し略直角になるよう
に構成することができる。

【００１０】

【作用】上記構成の吸気渦流発生装置では、内燃機関の
始動時及びアイドル時に、スワールコントロールバルブ
を全閉状態とし、これによって吸気通路のメイン部分を
閉じ、壁面寄りの部分のみを開口させ、吸気ポート付近
に吸気偏流を生じさせて、シリンダ内に吸気渦流を発生
させる。この吸気渦流の発生によって、シリンダ内での
燃焼効率が向上し、燃費の改善や有害排気成分の低減が
促進される。さらに、低速回転時（例えば２０００〜３
０００ｒｐｍ）には、スワールコントロールバルブが中
間開度（例えば約２０°程度の半開き状態）に制御さ
れ、機関の低速回転に必要な吸気量を確保しながら、シ
リンダ内に有効な渦流を発生させる。

【００１１】このとき、スワールコントロールバルブ
は、駆動モータ、減速機、及び入力軸の回動に対し出力
軸の回動が一方の回動端付近で遅く他方の回動端付近で
速くなるように構成されたスライダリンク機構により駆
動され、バルブの全閉付近でバルブの弁体を全開付近よ
り低速で回動するから、高精度モータを用いずに通常モ
ータを使用して微妙なバルブ開度の制御を行なうことが
でき、シリンダ内に効果的な渦流を発生させることがで
きる。

【００１２】また、低速回転時から増速して通常運転に
入ると、スワールコントロールバルブは開放側に制御さ
れるが、スライダリンク機構が、バルブの全開付近で弁
体を全閉付近より高速で回動させるように作用するた
め、機関の回転速度を増速或は減速する際には、応答性
良くスワールコントロールバルブを制御することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は内燃機関の吸気系に設けら
れる吸気渦流発生装置１の部分断面付平面図を示してい
る。２は内燃機関のシリンダヘッドの吸気ポート上に固
定される吸気管ブロックであり、吸気管ブロック２内に
は吸気通路２ａが形成され、吸気通路２ａ内に吸気渦流
発生装置１のスワールコントロールバルブ１０が設けら
れる。

【００１４】スワールコントロールバルブ１０は、弁軸
１１にバタフライ形の弁体１２を軸着して形成され、吸
気管ブロック２の吸気通路２ａ内に配設される。円形断
面の吸気通路２ａに対し、弁体１２の平面形状は先端部
に平坦な部分を有して形成され、スワールコントロール
バルブ１０の全閉時には、吸気通路のメイン部分を閉じ
て壁面寄りの部分のみを開口させる。これにより、吸気
ポート付近に吸気偏流を生じさせて、シリンダ内に吸気
渦流を発生させる構造である。

【００１５】弁軸１１は吸気通路２ａを横断方向に貫通
し、軸受によって回転可能に支持される。その弁軸１１
の末端部には図示しない戻りばねが係止され、スワール
コントロールバルブ１０を常時開放側に付勢する。な
お、図例では、１本の吸気通路に配設されたバルブのみ
を示したが、内燃機関の２気筒或はそれ以上の気筒の吸
気通路を一台の装置で制御することもでき、その場合に
は複数本の吸気通路の各々に、同じ弁軸に固定した弁体
を設けることができる。さらに、吸気管ブロック２の側
部に取り付けたケース内に、駆動モータ１４と、駆動モ
ータ１４により駆動され回転を減速する減速機１５が収
納され、減速機１５の出力軸１６の回転を弁軸１１に伝
えるためのスライダリンク機構３が配設される。

【００１６】スライダリンク機構３は、減速機１５の出
力軸１６に軸着される第一レバー４と、スワールコント
ロールバルブ１０の弁体１２の弁軸１１に軸着された第
二レバー５と、第一レバー４と第二レバー５とを連結す
るリンク６と、リンク６と第二レバー５の連結軸６ａを
係合させて摺動させる直線状のガイド溝７ａを設けたス
ライダ７と、を備えて構成される。リンク６の一端は第
一レバー４の先端に連結軸６ｂを介して回動可能に連結
され、リンク６の他端は第二レバー５の先端に、その先
端に設けた長孔５ａ内に係合する連結軸６ａを介して連
結される。また、連結軸６ａは、スライダ７のガイド溝
７ａにも係合しており、ガイド溝７ａは矩形の金属板に
設けた直線状の長孔として形成される。

【００１７】スワールコントロールバルブ１０の弁軸１
１の先端に第二レバー５が軸着されるが、図３、図５に
示すごとく、弁体１２の全閉位置で第二レバー５の先端
に係合した連結軸６ａがガイド溝７ａの左端付近に位置
し、弁体１２の全開位置で連結軸６ａがガイド溝７ａの
右端付近に位置する関係となるように軸着され、第二レ
バー５は約９０°の範囲で回動する。また、減速機１５
の出力軸１６の先端に第一レバー４は軸着されるが、図
３、図５に示すように、第一レバー４は吸気管ブロック
２の略水平位置から略垂直位置まで、約９０°の範囲で
回動駆動されるように、出力軸１６に軸着される。

【００１８】第一レバー４と第二レバー５の長孔５ａ間
にリンク６が連結軸６ａ，６ｂを介して連結される。こ
のリンク６による連結によって、第一レバー４の約９０
°の回転駆動により、第二レバー５が同じ角度（約９０
°）だけ同じ側に回動する。この時、第二レバー５は、
連結軸６ａが係合する直線状のスライダ７のガイド溝７
ａの作用を受けて、第一レバー４が水平位置の状態から
中間位置近傍まで回動する範囲で、第二レバー５の回動
速度が遅くなり、第一レバー４が中間位置近傍から垂直
位置まで回動する範囲では、第二レバー５の回動速度が
速くなる。

【００１９】図５のように、第一レバー４が図の水平位
置まで回動したとき、スワールコントロールバルブ１０
は全閉状態となり、図３のように、第一レバー４が図の
垂直位置まで回動したとき、スワールコントロールバル
ブ１０は全開状態となる。つまり、スワールコントロー
ルバルブ１０の全閉時には、図５のように、第一レバー
４が水平状態となって、リンク６と第一レバー４の長手
方向がスライダ７のガイド溝７ａの長手方向と一致し、
スワールコントロールバルブ１０の全開時には、図３の
ように、第一レバー４の長手方向がスライダ７のガイド
溝７ａの長手方向に対し略直角になる。

【００２０】このように、出力軸１６に軸着された第一
レバー４と、リンク６を介して第一レバー４に連結され
ると共に弁軸１１に軸着された第二レバー５と、リンク
６の端部の連結軸６ａを直線状に摺動ガイドするスライ
ダ７と、を備えたスライダリンク機構３が、スワールコ
ントロールバルブ１０の弁軸１１を駆動するために使用
される。

【００２１】図３〜図５に示すごとく、このようなスラ
イダリンク機構３を使用することにより、スワールコン
トロールバルブ１０が全閉付近から半開きの状態（約２
０°の中間開度の状態）に開く際、駆動側の第一レバー
４の回転角度に比べて弁体１２側の第二レバー５の回転
角度が少なく、回転速度が低下するように動作する。ま
た、スワールコントロールバルブ１０が半開きの状態
（約２０°の中間開度の状態）から全開状態まで開く際
には、図４から図３に示すごとく、駆動側の第一レバー
４の回転角度に比べて弁体側の第二レバー５の回転角度
が大きく、回転速度が速くなるように動作する。

【００２２】駆動モータ１４はコントローラ２０に接続
され、コントローラ２０は、内燃機関の始動時及びアイ
ドル時に、スワールコントロールバルブ１０を閉じるよ
うに駆動モータ１４を制御し、低速回転域（例えば回転
数が約２０００〜３０００ｒｐｍの状態）においては、
スワールコントロールバルブ１０を中間開度に保持して
シリンダ内に渦流を生じさせると共に、機関の低速回転
に必要な吸気量を確保するようにスワールコントロール
バルブ１０を制御する。

【００２３】次に、上記構成の吸気渦流発生装置の動作
を説明する。コントローラ２０は、内燃機関の始動時及
びアイドル時、スワールコントロールバルブ１０を閉じ
るように駆動モータ１４を制御する。駆動モータ１４の
回転は減速機１５を介して出力軸１６に軸着された第一
レバー４に伝達され、第一レバー４からリンク６を介し
て第二レバー５に伝達され、弁軸１１が図５に示す位置
まで回転駆動される。このような駆動モータ１４とスラ
イダリンク機構３によって、スワールコントロールバル
ブ１０が、始動時及びアイドル時には全閉状態とされ、
吸気通路２ａを流れる吸気は、弁体１２の先端側の壁面
寄りに開口した部分のみを流れる。その結果、吸気ポー
ト付近に吸気偏流が生じ、これによって、シリンダ内に
吸気渦流が発生する。この渦流の発生によりシリンダ４
内の燃焼速度が促進され、燃焼効率が向上して、アイド
ル時の燃費や有害排気成分が改善される。

【００２４】一方、機関がアイドル状態から低速回転域
（例えば約２０００〜３０００ｒｐｍの状態）に増速さ
れると、スワールコントロールバルブ１０は、全閉状態
から中間開度（図４に示すように例えば約２０°）に、
その回転速度に応じて開くように動作する。この際、駆
動モータ１４によって駆動されるスライダリンク機構３
の第一レバー４と第二レバー５は、図５の全閉状態から
図４の中間開度状態まで回転するが、駆動側の第一レバ
ー４の回転角度（例えば４５°）に対し、従動側（弁軸
側）の第二レバー５の回転角度は約２０°と小さく、減
速した状態で、スワールコントロールバルブ１０が全閉
状態から適度な中間開度まで開くように駆動される。

【００２５】このとき、コントローラ２０は、低速回転
域で必要とする吸気量を確保しながら、効果的な渦流を
シリンダ内で発生させるようにスワールコントロールバ
ルブ１０の開度を制御するように動作するが、上記のご
とく、スライダリンク機構３の作用により、微妙なバル
ブの開度制御を必要とする機関の低速回転域において、
スワールコントロールバルブ１０の開度が減速して駆動
制御されるから、高精度モータや高性能なコントローラ
を使用しなくても、通常のモータと通常のコントローラ
を使用して、スワールコントロールバルブ１０の開度を
適正に制御することができる。

【００２６】このように、スワールコントロールバルブ
１０が中間開度（半開き）状態に制御されることによ
り、吸気通路２ａを流れる吸気は、弁体１２の先端側の
壁面寄りに開口した部分を適度に絞られて流れ、アイド
ル時と同様に、吸気ポート付近に吸気偏流が生じてシリ
ンダ内に渦流が発生し、この渦流の発生により、低速回
転時においてもシリンダ内の燃焼速度が促進され、燃焼
効率が向上して、燃費や有害排気成分が改善される。

【００２７】さらに、機関が低速回転域から増速して通
常運転に入ると、スワールコントロールバルブ１０は開
放状態に制御されるが、この時、駆動モータ１４によっ
て駆動されるスライダリンク機構３の第一レバー４と第
二レバー５は、図４の中間開度の状態から図３の全開状
態のように回転する。この際、図に示すごとく、駆動側
の第一レバー４が約４５°回転する間に弁体１２側の第
二レバー５が約７０°回転し、第一レバー４の回転角度
に比べて弁体１２側の第二レバー５の回転角度が大き
く、増速されて回転が伝達される。このため、バルブ１
０の全開付近では、弁体１２がその全閉付近より速い速
度で回動するように動作し、機関の回転速度の増速に伴
い、応答性良くスワールコントロールバルブ１０を開放
側に制御することができる。また、逆に通常運転状態か
ら低速回転域に機関を減速制御する際にも、スライダリ
ンク機構３の同様な作用により、弁体１２がその全閉付
近より速い速度で回動し、応答性良くスワールコントロ
ールバルブ１０を中間開度側に制御することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の吸気渦流
発生装置によれば、スワールコントロールバルブが駆動
モータによりスライダリンク機構を介して回転駆動さ
れ、バルブの全閉付近で弁体を全開付近より低速で回動
させるから、機関の低速回転域においてバルブを全閉状
態から僅かに開いた中間開度状態に制御する際、アイド
ル時と同様に通常のモータを使用して、微妙なバルブ開
度の制御を行ない、シリンダ内に効果的な渦流を発生さ
せることができる。また、低速回転時から増速して通常
運転に移行する際、スワールコントロールバルブは中間
開度状態から開放側に制御されるが、スライダリンク機
構がバルブの全開付近で弁体を全閉付近より速く回動さ
せるように作用するため、機関の回転速度を増速或は減
速する際には、応答性良くスワールコントロールバルブ
を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す吸気渦流発生装置の
正面図である。

【図２】同吸気渦流発生装置の平面図である。

【図３】バルブの全閉時のスライダリンク機構の動作を
示す概略正面図である。

【図４】バルブの中間開度時のスライダリンク機構の動
作を示す概略正面図である。

【図５】バルブの全開時のスライダリンク機構の動作を
示す概略正面図である。

【符号の説明】

１−吸気渦流発生装置 ３−スライダリンク機構 ４−第一レバー ５−第二レバー ６−リンク ７−スライダ １０−スワールコントロールバルブ １１−弁軸 １２−弁体 １４−駆動モータ １５−減速機 １６−出力軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブの下流側の吸気管内に
   スワールコントロールバルブを設けてなる吸気渦流発生
   装置において、 該スワールコントロールバルブを開閉駆動する駆動モー
   タと、該駆動モータにより駆動される減速機と、該減速
   機の出力軸の回転を該スワールコントロールバルブの弁
   体の弁軸に伝達するスライダリンク機構と、を備え、該
   スライダリンク機構は、該スワールコントロールバルブ
   の全閉付近で該バルブの弁体を全開付近より低速で回動
   させ、該スワールコントロールバルブの全開付近で該弁
   体を全閉付近より高速で回動させるように構成されたこ
   とを特徴とする吸気渦流発生装置。
2. 【請求項２】 前記スライダリンク機構は、前記減速機
   の出力軸に軸着される第一レバーと、前記スワールコン
   トロールバルブの弁体の弁軸に軸着された第二レバー
   と、該第一レバーと該第二レバーとを連結軸で連結する
   リンクと、該リンクと該第二レバーの連結軸を係合させ
   て摺動させる直線状のガイド溝を設けたスライダと、を
   備えたことを特徴とする請求項１記載の吸気渦流発生装
   置。
3. 【請求項３】 前記スライダリンク機構は、前記第一レ
   バーと第二レバーが約９０°の範囲で回動し、前記スワ
   ールコントロールバルブの全閉時には該第一レバーの長
   手方向が前記スライダのガイド溝の長手方向と一致し、
   該スワールコントロールバルブの全開時には該第一レバ
   ーの長手方向が該スライダのガイド溝の長手方向に対し
   略直角になるように構成されたことを特徴とする請求項
   ２記載の吸気渦流発生装置。