JP2007071162A - 内燃機関の吸気流制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダ内に強い旋回流を形成するとともにシリンダ内に流入する吸気量を増加させることが可能な内燃機関の吸気流制御装置を提供する。
【解決手段】 吸気ポート７と、吸気ポート７を開閉する吸気バルブ９と、吸気ポート７の流路断面積を変更可能な気流制御弁２０と、を備えたエンジン１に適用される吸気流制御装置において、吸気バルブ９のリフト量が小さいときの吸気ポート７の流路断面積が吸気バルブ９のリフト量が大きいときの吸気ポート７の流路断面積よりも小さくなるように吸気バルブ９の動作に応じて気流制御弁２０を動作させる気流制御弁駆動カム３０、駆動軸３１及びギヤ列４０を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリンダ内にスワール流又はタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導く吸気ポートを備えた内燃機関に適用される内燃機関の吸気流制御装置に関する。

吸気取入口と吸気バルブとの間の吸気管に配置されてこの吸気管を全閉にすることが可能な吸気制御弁と、この吸気制御弁の動作と吸気バルブの動作とを連動させるギヤ列とを備え、内燃機関の回転数に応じて吸気制御弁の開閉時期を吸気バルブの開閉時期に対して変化させる内燃機関が知られている（特許文献１参照）。その他、本願発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。

特開昭６３−３２１２１号公報 特開平５−５２１２９号公報 実開平３−５４２４３号公報

従来の内燃機関では、吸気の慣性過給効果を高めるべく内燃機関の低速回転時に吸気制御弁の開弁時期を吸気バルブの閉弁時期に近付けているが、吸気制御弁が開弁してから吸気弁が閉弁するまでの時間が短いと吸気量が減少するおそれがある。

ところで、内燃機関の燃焼の改善策の一つとしてシリンダ内にタンブル流又はスワール流などの旋回流を形成することが知られている。このような内燃機関ではシリンダ内に形成される旋回流を強めることによって燃焼の改善を促進することができるが、上述した従来の内燃機関では旋回流を強めることについて何ら考慮されていない。

そこで、本発明は、シリンダ内に強い旋回流を形成するとともにシリンダ内に流入する吸気量を増加させることが可能な内燃機関の吸気流制御装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の吸気流制御装置は、吸気ポートと、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、前記吸気ポートの流路断面積を変更可能な弁手段と、を備えた内燃機関に適用される吸気流制御装置において、前記吸気バルブのリフト量が小さいときの前記吸気ポートの流路断面積が前記吸気バルブのリフト量が大きいときの前記吸気ポートの流路断面積よりも小さくなるように前記吸気バルブの動作に応じて前記弁手段を動作させる弁動作手段、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の吸気流制御装置によれば、吸気バルブのリフト量が小さいとき（以降、低リフト時と記述することもある。）に吸気ポートの流路断面積を小さくするので、吸気の流速を上昇させることができる。そのため、吸気ポートからシリンダに流入する吸気によって低リフト時においてもシリンダ内に旋回流を形成することができる。一方、吸気バルブのリフト量が大きいとき（以降、高リフト時と記述することもある。）は吸気ポートの流路断面積が大きくなるので、シリンダ内に流入する吸気量を増加させることができる。また、この流量を増加させた吸気によってシリンダ内に強い旋回流を形成することができる。

本発明の吸気流制御装置の一形態において、前記弁動作手段は、前記吸気バルブのリフト量が最大となる最大リフト時に前記弁手段が全開になるように前記弁手段を動作させてもよい（請求項２）。シリンダ内に流入する吸気量は最大リフト時に最大になるので、このように最大リフト時に弁手段を全開にすることで、シリンダ内に流入する吸気量をさらに増加させることができる。

本発明の吸気流制御装置の一形態は、前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得手段と、前記回転数取得手段により取得された回転数が予め設定した高回転領域内と判断した場合に前記弁手段の開度を全開の状態に維持する弁開度固定手段と、を備えていてもよい（請求項３）。内燃機関が高回転で運転されているとき（以降、高回転時と記述することもある。）の吸気ポートの流速は内燃機関が低回転で運転されているとき（以降、低回転時と記述することもある。）の流速よりも速いので、このように弁手段の開度を全開に維持させることによってシリンダ内に過度に強い旋回流が形成されることを防止する。これにより、旋回流によるシリンダの冷却を抑制し、内燃機関の冷却損失の増加を抑えることができる。そのため、内燃機関のエネルギ効率を向上させ、燃費を改善することができる。

本発明の吸気流制御装置の一形態において、前記弁動作手段は、前記吸気バルブを開閉駆動するカムが設けられた吸気カム軸の回転運動を前記弁手段の開閉運動に変換して前記弁手段に伝達する動力伝達機構を備えていてもよい（請求項４）。この場合、動力伝達機構によって吸気カム軸の運動が弁手段に伝達されるので、弁手段を開閉駆動するための動力源を他に設ける必要がない。

本発明の吸気流制御装置の一形態において、前記弁動作手段は、前記吸気バルブを開閉駆動するカムが設けられた吸気カム軸のカム角を取得するカム角取得手段と、前記弁手段を開閉駆動するアクチュエータと、前記カム角取得手段により取得されたカム角に基づいて前記アクチュエータの動作を制御する動作制御手段と、を備えていてもよい（請求項５）。この場合、弁手段の開度を吸気バルブの動作とは別に任意に調整することができる。そのため、例えば高回転時に弁手段の開度を全開にした状態でアクチュエータを停止させることで、簡単に弁手段の開度を固定することができる。

本発明の吸気流制御装置の一形態において、前記吸気ポートは、前記内燃機関のシリンダ内に旋回流としてタンブル流が形成されるように吸気を前記シリンダの中心線に対して当該シリンダの一方の側に偏って導くように設けられていてもよい（請求項６）。このようにシリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を導く吸気ポートを備えた内燃機関に本発明は適用できる。また、この形態において、前記弁手段は、前記吸気バルブのリフト量が小さいときに吸気が前記吸気ポートのうち前記一方の側に対して近傍に位置する側に偏って流れるように前記吸気ポートの流路断面積を変更してもよい（請求項７）。低リフト時における吸気の流れをこのように偏らせることで、吸気をシリンダ内の一方の側にスムーズに導くことができる。そのため、この吸気によってシリンダ内に速やかにタンブル流を形成することができる。

本発明の吸気流制御装置の一形態において、前記吸気ポートは、前記内燃機関のシリンダ内に旋回流としてスワール流が形成されるように吸気を方向付けて前記シリンダ内に導くように設けられていてもよい（請求項８）。このような吸気ポートを備えた内燃機関に本発明を適用することにより、シリンダ内に強いスワール流を形成するとともにシリンダ内に流入する吸気量を増加させることができる。

以上に説明したように、本発明によれば、シリンダ内に強い旋回流を形成するとともにシリンダ内に流入する吸気量を増加させることができる。そのため、内燃機関の出力を向上させるとともに、燃費を改善することができる。

［第１の形態］
図１は、本発明の吸気流制御装置が組み込まれた内燃機関を示している。内燃機関（以降、エンジンと呼ぶこともある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、複数（図１では１つを示す。）のシリンダ２が形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に取り付けられるシリンダヘッド４とを備えている。各シリンダ２にはピストン５が往復動自在にそれぞれ挿入され、このピストン５とシリンダ２の壁面とシリンダヘッド４とによって各シリンダ２に燃焼室６がそれぞれ形成される。図１に示したように、シリンダヘッド４には、各シリンダ２にそれぞれ連通する吸気ポート７及び排気ポート８が形成されている。各燃焼室６には、これらポート７、８を燃焼室６に対して開閉するための吸気バルブ９及び排気バルブ１０と、燃焼室６内の燃料混合気に点火する点火プラグ１１とがそれぞれ設けられている。また、エンジン１Ａは動弁装置１２を備えている。動弁装置１２は、不図示のクランク軸の回転が伝達されることによって回転駆動される吸気カム軸１３と、吸気カム軸１３と一体に回転し、吸気バルブ９をその一端に設けられたリフター１４を介して開閉駆動するカム１５とを備えている。なお、これら動弁装置１２の動作及び構成は周知のものと同様でよいため、詳細な説明は省略する。

図１に示したように吸気ポート７は、シリンダ２の側方からシリンダ２の中心線ＣＬに向かってほぼ一定の傾きを維持しつつ延びている。そのため、吸気ポート７に沿って流れる吸気は、シリンダ２の中心線ＣＬに対する一方の側（図１の右側）に偏って導かれ、シリンダ２内にタンブル流Ｔを形成する。

図２は、吸気ポート７の拡大図を示している。なお、図２（ａ）は吸気ポート７をシリンダヘッド４側から見た図を示し、図２（ｂ）は吸気ポート７を図２（ａ）の左側から見た図を示している。図１及び図２に示したように吸気ポート７には、弁手段としての気流制御弁２０が設けられている。気流制御弁２０は、弁体２１と、弁体２１を揺動自在に支持する支持シャフト２２と、弁体２１とシリンダヘッド４との間に圧縮された状態で配置され、弁体２１の一端を図１の上方向に付勢するスプリング２３とを備えている。この気流制御弁２０は、気流制御弁駆動カム３０によって開閉駆動される。気流制御弁駆動カム３０は、駆動軸３１にこの駆動軸３１と一体に回転するように設けられている。図１に示したように気流制御弁２０は、気流制御弁駆動カム３０によって図１の上方向に押し上げられることによって閉じられ、この閉弁時に吸気ポート７の断面のうちシリンダブロック３側の下方断面を塞いで吸気ポート７の流路断面積を減少させる。なお、気流制御弁２０の状態については、気流制御弁駆動カム３０によって図１の上方向に押し上げられている状態を気流制御弁２０が閉じられている状態と記述し、弁体２１が吸気ポート７の壁面と同じ高さに位置している状態を気流制御弁２０が開いている状態と記述する。また、気流制御弁２０が気流制御弁駆動カム３０によって押し上げられているときの弁体２１の高さＬを気流制御弁２０のリフト量と記述する。このように気流制御弁２０が吸気ポート７の下方断面を塞ぐことにより、図１に矢印Ｆで示したように吸気を吸気ポート７の上側すなわちシリンダ２の右側に対して近傍に位置する側に偏らせて流すことができる。図１に示したように駆動軸３１は、ギヤ列４０によって吸気カム軸１３と接続されている。ギヤ列４０は、吸気カム軸１３に設けられて吸気カム軸１３と一体に回転する主動ギヤ４１と、駆動軸３１に設けられて駆動軸３１と一体に回転するとともに主動ギヤ４１と噛み合う従動ギヤ４２とを備えている。このようにギヤ列４０によって吸気カム軸１３と駆動軸３１とを接続することにより、吸気バルブ９の動作と気流制御弁２０の動作とを連動させることができる。なお、吸気カム軸１３と駆動軸３１との距離が離れている場合などは、３枚以上のギヤを用いて回転を伝達させてもよい。

図３及び図４は、吸気バルブ９及び気流制御弁２０の作動状態を順番に示している。吸気バルブ９及び気流制御弁２０は、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図４（ａ）、図４（ｂ）の順に動作し、再度図３（ａ）に戻って同じ動作を繰り返す。ギヤ列４０は、これら図３及び図４に示したように吸気バルブ９の動作に応じて気流制御弁２０が動作するように設けられている。図３（ａ）は吸気バルブ９の開き始めの時期における気流制御弁２０の状態を示し、図３（ｂ）は吸気バルブ９がリフト量が、最大リフト時の半分程度の時期（以降、中リフト時と記述することもある。）における気流制御弁２０の状態を示し、図３（ｃ）は吸気バルブ９のリフト量が最大となる最大リフト時の気流制御弁２０の状態を示している。また、図４（ａ）は、吸気バルブ９の閉じ終わり時期における気流制御弁２０の状態を示し、図４（ｂ）は吸気バルブ９が閉じている時期の気流制御弁２０の状態を示している。

図３（ａ）に示したように吸気バルブ９の開き始めの時期、すなわち低リフト時は気流制御弁駆動カム３０によって気流制御弁２０が閉じられるので、吸気ポート７の流路断面積が減少する。そのため、吸気ポート７を流れる吸気の流速を上昇させることができる。図３（ｂ）、図３（ｃ）に示したように、吸気バルブ９のリフト量が低リフト時よりも大きい中リフト時及び高リフト時は、気流制御弁起動カム３０が弁体２１と接触しないので、スプリング２３によって弁体２１が開けられて気流制御弁２０が開弁状態になる。そのため、吸気ポート７の流路断面積を低リフト時よりも増加させ、シリンダ２にシリンダ内に流入する吸気量を増加させることができる。図４（ａ）に示したように吸気バルブ９の閉じ終わり時期には、気流制御弁２０が気流制御弁駆動カム３０によって閉じられるため、吸気ポート７の流路断面積を減少させて吸気の流速を上昇させることができる。

図５は、吸気バルブ９のリフト量及び気流制御弁２０のリフト量とクランク角度との関係の一例を示している。図５に示したように、気流制御弁２０は、低リフト時から中リフト時にかけて吸気ポート７の流路断面積が減少するように閉じられ、吸気バルブ９のリフト量が最大となる最大リフト時を含む高リフト時に吸気ポート７の流路断面積が最大となるように開かれる。

図６（ａ）はエンジン１Ａにおける吸気バルブのリフト量とタンブル比との関係の一例を示し、図６（ｂ）はエンジン１Ａにおける吸気バルブのリフト量とシリンダ２内に流入する吸気流量との関係の一例を示している。なお、タンブル比とは、タンブル流Ｔの回転速度とエンジン１Ａの回転速度との比である。図６（ａ）、（ｂ）に示した比較例は、気流制御弁２０が設けられていないエンジンにおけるそれぞれの関係を示したものである。

この形態によれば、吸気流量が少ない低リフト時に気流制御弁２０を閉弁させることによって吸気の流速を上昇させ、シリンダ２内にタンブル流を形成することができる。そのため、図６（ａ）に示したように、低リフト時から高リフト時に亘りシリンダ２内にタンブル流を形成することができる。一方、中リフト時及び高リフト時は、気流制御弁２０が開弁状態に切り替えられるので、シリンダ２内に流入する吸気量を増加させることができる。そのため、図６（ｂ）に示したように、比較例よりもシリンダ２内に流入する吸気流量を増加させることができる。このように吸気バルブ９のリフト量に応じて気流制御弁２０を開閉させることにより、シリンダ２内に強いタンブル流を形成するとともにシリンダ２内に流入する吸気量を増加させることができる。なお、このように気流制御弁２０を動作させることにより、気流制御弁駆動カム３０、駆動軸３１、及びギヤ列４０が本発明の弁動作手段及び動力伝達機構として機能する。

［第２の形態］
次に、図７〜図９を参照して本発明の第２の形態について説明する。なお、図７において図１及び図２と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この形態では、図７に示したように、従動ギヤ４２と駆動軸３１との連結及び切り離しを切り替え可能な電磁クラッチ５０が設けられる。図８は電磁クラッチ５０を拡大して示した図である。なお、図８（ａ）は、従動ギヤ４２と駆動軸３１が連結されている状態を示し、図８（ｂ）は従動ギヤ４２と駆動軸３１とが電磁クラッチ５０によって切り離された状態を示している。図８に示したように、電磁クラッチ５０は、アーマチャ５１、電磁コイル５２、アーマチャ５１を図８の右側に付勢するクラッチスプリング５３、及び電磁クラッチ５０を駆動軸３１上に回転自在に支持するベアリング５４を備えている。また、駆動軸３１には駆動軸３１と一体に回転するプレート３２とスライドピン３３とが設けられ、従動ギヤ４２には連結ピン４３と連結ピン４３を図８の右側に付勢する連結ピンスプリング４４と従動ギヤ４２を駆動軸３１上に回転自在に支持するベアリング４５とが設けられる。なお、スライドピン３３の長さは、プレート３２の厚さとほぼ同じ、又は少し短く設定される。また、図８（ｂ）に示したように連結ピン４３の長さは、連結ピンスプリング４４が縮められた際に従動ギヤ４２の内部に収容可能な長さに設定される。

図８（ａ）に示したように、電磁コイル５２への通電が停止されている状態（以降、非通電状態と記述することもある。）、すなわち電磁クラッチ５０がオフの状態では、クラッチスプリング５３によってアーマチャ５１が図８の右側に移動する。そのため、スライドピン３３及び連結ピン４３が連結ピンスプリング４４によって図８の右側に移動して従動ギヤ４２とプレート３２とを連結する。すなわち、従動ギヤ４２と駆動軸３１とが連結される。一方、図８（ｂ）に示したように、電磁コイル５２に通電され、電磁クラッチ５０がオンの状態に切り替わると電磁コイル５２で発生した磁力によってアーマチャ５１が図８の左側に移動してスライドピン３３及び連結ピン４３を図８の左側に押す。そして、連結ピン４３が従動ギヤ４１内に収容されるとプレート３２と従動ギヤ４２との連結が解除され、従動ギヤ４２と駆動軸３１とが切り離される。この場合、従動ギア４２を空転させ、従動ギヤ４２から駆動軸３１への回転の伝達を阻止できる。

電磁クラッチ５０は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１００によって制御される。ＥＣＵ１００は、マイクロプロセッサ、及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、エンジン１Ｂの運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。図９は、ＥＣＵ１００が電磁クラッチ５０を制御すべくＥＣＵ１００の動作中に所定の周期で繰り返し実行する電磁クラッチ制御ルーチンを示している。

図９の制御ルーチンにおいてＥＣＵ１００は、まずステップＳ１１でエンジン１Ｂが運転中か否か判定する。エンジン１Ｂが運転中か否かは、例えばエンジン１Ｂのクランク角に対応した信号を出力するクランク角センサ１０１の出力信号を参照して判定する。エンジン１Ｂが停止中であると判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン１Ｂが運転中であると判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ１００はエンジン１Ｂの回転数が判定回転数Ｎ１以上か否か判定する。エンジン１Ｂの回転数は、例えばクランク角センサ１０１の出力信号を参照して取得する。このようにエンジン１Ｂの回転数を取得することで、ＥＣＵ１００は本発明の回転数取得手段として機能する。判定回転数Ｎ１はエンジン１Ｂが高回転領域で運転されているか否かを判定する回転数として設定され、例えばエンジン１Ｂが最大トルクを発生する回転数の９０％の値が判定回転数Ｎ１として設定される。エンジン１Ｂの回転数が判定回転数Ｎ１未満と判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ１００は電磁クラッチ５０をオフの状態に切り替える。すなわち、従動ギヤ４２と駆動軸３１とを連結させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、エンジン１Ｂの回転数が判定回転数Ｎ１以上であると判断した場合はステップＳ１５に進み、吸気カム軸１３のカム角度が気流制御弁２０が全開状態になるカム角度範囲内か否か判定する。カム角度は、例えば吸気カム軸１３のカム角度に対応した信号を出力するカム角センサ１０２の出力信号を参照して取得する。なお、気流制御弁２０が全開状態になるカム角度範囲は主動ギヤ４１及び従動ギヤ４２の歯数などに基づいて予め設定することができる。吸気カム軸１３のカム角度が気流制御弁２０が全開状態になるカム角度範囲外と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、吸気カム軸１３のカム角度が気流制御弁２０が全開状態になるカム角度範囲内と判断した場合はステップＳ１６に進み、ＥＣＵ１００は電磁クラッチをオンの状態に切り替える。すなわち、従動ギヤ４２と駆動軸３１とを切り離す。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

この形態によれば、エンジン１Ｂが高回転領域で運転している場合、気流制御弁２０を全開の状態で維持することができる。そのため、シリンダ２内に過度に強いタンブル流が形成されることを防止してシリンダ２の冷却を抑制し、エンジン１Ｂの冷却損失の増加を抑えることができる。これにより、エンジン１Ｂのエネルギ効率を向上させ、燃費を改善することができる。なお、図９のステップＳ１３、Ｓ１５及びＳ１６の処理を実行することにより、ＥＣＵ１００は本発明の弁開度固定手段として機能する。

［第３の形態］
次に図１０及び図１１を参照して本発明の第３の形態を説明する。図１０（ａ）はエンジン１Ｃの吸気ポート７を図１０（ｂ）の下側から見た図を示し、図１０（ｂ）はエンジン１Ｃのシリンダ２をシリンダヘッド４側から見た図を示している。なお、図１０において図１及び図２と共通の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。この形態では、図１０（ｂ）に示したように吸気ポート７がシリンダ２内に横に旋回する吸気の流れ、いわゆるスワール流Ｓが形成されるように吸気を方向付けて導くように設けられている点が他の形態と異なる。その他の部分は、上述した形態と同様である。すなわち、この形態における気流制御弁２０も、低リフト時に閉じられ、中リフト時及び高リフト時に開かれるように、気流制御弁駆動カム３０によって吸気バルブ９の動作と連動して開閉駆動される。

図１１（ａ）はエンジン１Ｃにおける吸気バルブのリフト量とスワール比との関係の一例を示し、図１１（ｂ）はエンジン１Ｃにおける吸気バルブのリフト量とシリンダ２内に流入する吸気流量との関係の一例を示している。なお、スワール比とは、スワール流Ｓの回転速度とエンジン１Ａの回転速度との比である。図１１（ａ）、（ｂ）に示した比較例は、シリンダ内にスワール流が形成されるように吸気を導くエンジンにおいて気流制御弁２０が設けられていないエンジンにおけるそれぞれの関係を示したものである。

この形態によれば、低リフト時に気流制御弁２０を閉弁させることによって吸気の流速を上昇させるので、図１１（ａ）に示したように低リフト時から高リフト時に亘ってシリンダ２内にスワール流Ｓを形成することができる。また、中リフト時及び高リフト時は気流制御弁２０が開けられるので、図１１（ｂ）に示したように比較例よりもより多くの吸気をシリンダ２に供給することができる。そのため、エンジン１Ｃでは、シリンダ２内に強いスワール流を形成するとともにシリンダ２内に流入する吸気量を増加させることができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明はディーゼルエンジンに適用することもできる。また、吸気カム軸の回転運動を駆動軸に伝達する伝達手段はギヤ列に限らない。例えば、チェーンやベルトなどによって回転を伝達させてもよい。本発明が適用されるエンジンは、上述した形状の吸気ポートを備えたエンジンに限定されない。吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気によってシリンダ内に旋回流が形成される種々のエンジンに適用してよい。

駆動軸３１と吸気カム軸１３とが接続されていなくてもよい。例えば、図１２に示したエンジン１Ｄでは、駆動軸３１の駆動源としてモータ６０が設けられ、このモータ６０をＥＣＵ１００によりカム角センサ１０２の出力信号に基づいて動作させ、吸気バルブ９の動作と気流制御弁２０の動作とを連動させる。このように気流制御弁２０を動作させることで、モータ６０が本発明のアクチュエータ、カム角センサ１０２が本発明のカム角取得手段、ＥＣＵ１００が本発明の動作制御手段としてそれぞれ機能する。そのため、図１２では、これらモータ６０、カム角センサ１０２、ＥＣＵ１００が本発明の弁動作手段として機能する。このように駆動軸３１をモータ６０にて駆動する場合、気流制御弁２０の開度を自由に調整することができる。そのため、例えば気流制御弁２０を開度を全開の状態で固定することなどが簡単に実施できる。

本発明の吸気流制御装置が組み込まれたエンジンを示す図。 図１のエンジンの吸気ポートを拡大して示す図で、（ａ）は吸気ポートをシリンダヘッド側から見た図を示し、（ｂ）は吸気ポートを（ａ）の左側から見た図を示している。 吸気バルブ及び気流制御弁の作動状態を示す図で、（ａ）は吸気バルブの開き始めの時期における気流制御弁の状態を示し、（ｂ）は吸気バルブのリフト量が最大リフト時の半分程度の時期における気流制御弁の状態を示し、（ｃ）は吸気バルブのリフト量が最大となる最大リフト時の気流制御弁の状態を示している。 吸気バルブ及び気流制御弁の作動状態を示す図で、（ａ）は吸気バルブの閉じ終わり時期における気流制御弁の状態を示し、（ｂ）は吸気バルブが閉じている時期の気流制御弁の状態を示している。 吸気バルブのリフト量及び気流制御弁のリフト量とクランク角度との関係の一例を示す図。 図１のエンジンにおけるタンブル流の強さを示す図で、（ａ）は吸気バルブのリフト量とタンブル比との関係の一例を示し、（ｂ）は吸気バルブのリフト量とシリンダ内に流入する吸気流量との関係の一例を示している。 本発明の第２の形態に係る吸気流制御装置が組み込まれたエンジンを示す図。 図７の電磁クラッチを拡大して示す図で、（ａ）は従動ギヤと駆動軸が連結されている状態を示し、（ｂ）は従動ギヤと駆動軸とが電磁クラッチによって切り離された状態を示している。 図７のＥＣＵが実行する電磁クラッチ制御ルーチンを示すフローチャート。 本発明の第３の形態に係る吸気流制御装置が組み込まれたエンジンを示す図で、（ａ）はエンジンの吸気ポート７を（ｂ）の下側から見た図を示し、（ｂ）はエンジンのシリンダをシリンダヘッド側から見た図を示している。 図１０のエンジンにおけるスワール流の強さを示す図で、（ａ）は吸気バルブのリフト量とスワール比との関係の一例を示し、（ｂ）は吸気バルブのリフト量とシリンダ内に流入する吸気流量との関係の一例を示している。 本発明の変形例を示す図。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ エンジン（内燃機関）
２ シリンダ
７ 吸気ポート
９ 吸気バルブ
１３ 吸気カム軸
１５ カム
２０ 気流制御弁（弁手段）
３０ 気流制御弁駆動カム（弁動作手段、動力伝達機構）
３１ 駆動軸（弁動作手段、動力伝達機構）
４０ ギヤ列（弁動作手段、動力伝達機構）
６０ モータ（アクチュエータ、弁動作手段）
１００ エンジンコントロールユニット（回転数取得手段、弁開度固定手段、動作制御手段、弁動作手段）
１０２ カム角センサ（カム角取得手段、弁動作手段）
Ｔ タンブル流
Ｓ スワール流

Claims (8)

1. 吸気ポートと、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、前記吸気ポートの流路断面積を変更可能な弁手段と、を備えた内燃機関に適用される吸気流制御装置において、
   前記吸気バルブのリフト量が小さいときの前記吸気ポートの流路断面積が前記吸気バルブのリフト量が大きいときの前記吸気ポートの流路断面積よりも小さくなるように前記吸気バルブの動作に応じて前記弁手段を動作させる弁動作手段、を備えていることを特徴とする内燃機関の吸気流制御装置。
2. 前記弁動作手段は、前記吸気バルブのリフト量が最大となる最大リフト時に前記弁手段が全開になるように前記弁手段を動作させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気流制御装置。
3. 前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得手段と、前記回転数取得手段により取得された回転数が予め設定した高回転領域内と判断した場合に前記弁手段の開度を全開の状態に維持する弁開度固定手段と、を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気流制御装置。
4. 前記弁動作手段は、前記吸気バルブを開閉駆動するカムが設けられた吸気カム軸の回転運動を前記弁手段の開閉運動に変換して前記弁手段に伝達する動力伝達機構を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気流制御手段。
5. 前記弁動作手段は、前記吸気バルブを開閉駆動するカムが設けられた吸気カム軸のカム角を取得するカム角取得手段と、前記弁手段を開閉駆動するアクチュエータと、前記カム角取得手段により取得されたカム角に基づいて前記アクチュエータの動作を制御する動作制御手段と、を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気流制御装置。
6. 前記吸気ポートは、前記内燃機関のシリンダ内に旋回流としてタンブル流が形成されるように吸気を前記シリンダの中心線に対して当該シリンダの一方の側に偏って導くように設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気流制御装置。
7. 前記弁手段は、前記吸気バルブのリフト量が小さいときに吸気が前記吸気ポートのうち前記一方の側に対して近傍に位置する側に偏って流れるように前記吸気ポートの流路断面積を変更することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の吸気流制御装置。
8. 前記吸気ポートは、前記内燃機関のシリンダ内に旋回流としてスワール流が形成されるように吸気を方向付けて前記シリンダ内に導くように設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気流制御装置。

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