JP2007162518A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気流の調整の自由度が高く、目的に応じた形態の流れをシリンダ内に形成できる内燃機関の吸気装置を提供する。
【解決手段】本発明の吸気装置は、内燃機関の吸気ポート４１内に臨むように並べられて吸気ポート４１を横切る方向に突出可能な複数の可動部材１１…１１を有し、複数の可動部材１１…１１のそれぞれを駆動するポート形状変更機構１０を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のシリンダに吸気を導入する内燃機関の吸気装置に関する。

内燃機関の吸気装置として、ディーゼルエンジンの同一のシリンダに対して二つの吸気ポートを隣接して設けるとともに、一方の吸気ポートにスワールコントロールバルブを設け、スワールコントロールバルブの開度を調整することによりスワール流の強さと流量を調整できるようにしたものがある（例えば、特許文献１）。また、その他の吸気装置として、吸気ポートの流路を横方向に二分する仕切壁を設けるとともに、仕切壁で二分された一方の流路の流量を調整する制御機構を設けたものや（特許文献２）、吸気ポートを上下二分するスワール制御板を設け、その制御板の傾き角度を内燃機関の運転状態に応じて調整して吸気流を変化させるもの（特許文献３）等が存在する。

特開２００２−１８８４５１号公報 実用新案登録第３０６７７８６号公報 特開平５−２４８２４９号公報

これらの吸気装置では、スワール流の調整は可能であるが、シリンダの縦方向に旋回するタンブル流の調整は困難である。また、吸気ポートの形状によって吸気流の主要な形態は決まってしまうので、これらの装置が有しているスワールコントロールバルブ、制御機構又はスワール制御板の操作による吸気流の調整幅には自ずから限界がある。

そこで、本発明は、吸気流の調整の自由度が高く、目的に応じた形態の流れをシリンダ内に形成できる内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。

本発明の吸気装置は、内燃機関のシリンダ内に吸気を導くための吸気ポートと、前記吸気ポート内に臨むように並べられて前記吸気ポートを横切る方向に突出可能な複数の可動部材を有し、前記複数の可動部材のそれぞれを駆動するポート形状変更機構と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

この吸気装置によれば、複数の可動部材が吸気ポート内に突出できるので、各可動部材の突出量を調整することにより、吸気ポートの流路の断面形状を任意の形状に変更できる。これにより、吸気ポートに導かれる吸気流を必要に応じて変化させて、目的に応じた形態の流れをシリンダ内に容易に作り出すことができるようになる。なお、可動部材の数は適宜に設定されるが、その数が多いほど細やかなポート形状の調整ができるので吸気流の調整の自由度が向上する。

本発明の吸気装置においては、前記ポート形状変更機構は、前記吸気ポートの内壁に沿うように設けられて前記吸気ポートの長手方向に延びる弾性体を有し、前記複数の可動部材が前記弾性体の背面側に位置していてもよい（請求項２）。この態様によれば、可動部材が突出すると同時に弾性体が変形する。それにより、吸気ポートの長手方向の流路の形状を変更することができるので、吸気流の調整の自由度が更に向上する。つまり、吸気ポートの流路の形状を三次元的に変化させることが容易になる。また、可動部材のみで流路を局所的に変化させる場合と比較して、可動部材の上流及び下流側の吸気流の乱れを抑えることができるので、ポート形状の変更による気流制御がより確実なものとなる。

弾性体を利用する態様においては、前記ポート形状変更機構は、前記吸気ポートの上流側及び下流側のそれぞれに前記複数の可動部材が間隔を開けて一組ずつ配置されていてもよい（請求項３）。この場合には、一組の可動部材で弾性体を変形させるよりもポート形状の変形のバリエーションが拡大し、様々な特徴を持ったポート形状を作り出すことが可能になる。

本発明の吸気装置においては、前記吸気ポートを横切る方向に突出する前記複数の可動部材のそれぞれの突出量が前記内燃機関の運転状態に応じて調整されるように前記ポート形状変更機構を制御するポート形状制御手段を備えてもよい（請求項４）。この場合には、内燃機関の運転状態に応じて各可動部材の突出量が調整されるので、運転状態に適したポート形状を任意に実現できる。そのため、ポート形状が固定された形態では同時に実現不可能な複数形態の流れを自由に作り出すことができる。

また、本発明の吸気装置においては、前記吸気ポートとして互いに隣接する二つの吸気ポートが設けられるとともに、前記二つの吸気ポートのそれぞれに対して前記ポート形状変更機構が設けられ、前記吸気ポートを横切る方向に突出する前記複数の可動部材のそれぞれの突出量が調整されるように前記ポート形状変更機構を制御するポート形状制御手段を備えていてもよい（請求項５）。この態様によれば、互いに隣接する二つの吸気ポートのそれぞれの形状を独立して変更することができる。そのため、互いに性格の相違する形態の吸気流をシリンダに導くことにより、シリンダ内に形成される流れのバリエーションを拡大できるようになる。

二つの吸気ポートのそれぞれの構成に制限はないが、例えば、前記二つの吸気ポートのそれぞれが前記内燃機関のシリンダの接線方向に向かって吸気を導くタンジェンシャルポートとして構成されていてもよい（請求項６）。この場合、一方の吸気ポートの流路を可動部材を利用して絞り、その絞り具合を変化させることによりシリンダ内に形成されるスワール流の強さを調整することができる。これにより、ポート形状変更機構を周知のスワールコントロールバルブと同様に機能させることができる。また、二つのポートのそれぞれの下側部分を閉鎖して、吸気ポートの上側に吸気流を偏らせることにより、シリンダ内を縦方向に旋回するタンブル流を効果的に作り出すことができる。従って、この態様によれば、スワール流及びタンブル流の生成と、これらの強さの調整をそれぞれ実行できる。例えば、この態様の吸気装置を予混合圧縮着火燃焼と通常燃焼とを切替可能な内燃機関に適用した場合には、予混合圧縮着火燃焼の実行時においてその燃焼に適していることが知られたタンブル流を強化する一方で、通常燃焼の実行時においてスワール流を強化することができる。

また、二つの吸気ポートの組み合わせの他の例としては、前記二つの吸気ポートのいずれか一方が前記内燃機関のシリンダの接線方向に向かって吸気を導くタンジェンシャルポートとして構成されるとともに、前記二つの吸気ポートのいずれか他方が吸気に旋回成分を与えるヘリカルポートとして構成されていてもよい（請求項７）。この場合には、タンジェンシャルポートとして構成された吸気ポートの流路形状を変化させてスワールの強さを制御できる。また、ヘリカルポートとして構成された吸気ポートの流路形状を変化させて隣のタンジェンシャルポートに導かれる吸気流との干渉を抑制することもできる。

また、二つの吸気ポートのそれぞれが吸気に旋回成分を与えるヘリカルポートとして構成されていてもよい（請求項８）。この場合にも、上記と同様に、スワール流の流れ方向の下流側に配置される吸気ポートの流路形状を適宜に変化させることにより、二つの吸気ポートに導かれる吸気流同士の干渉を防止することができ、スワール流を効果的に強化できる。

以上説明したように、本発明の吸気装置によれば、吸気ポート内に臨むように並べられて吸気ポートを横切る方向に突出可能な複数の可動部材を有しているので、各可動部材の突出量を調整することにより、吸気ポートの流路の断面形状を任意の形状に変更できる。これにより、吸気ポートに導かれる吸気流を必要に応じて変化させて、目的に応じた形態の流れをシリンダ内に容易に作り出すことができるようになる。

（第１の形態）
図１及び図２は本発明の吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を模式的に示し、図１はシリンダの上方から見た平面図を、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図をそれぞれ示している。内燃機関１は複数のシリンダ２（図では１つのみ示す）が一方向に並べられた直列多気筒のディーゼルエンジンとして構成されている。内燃機関１は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて制御され、機関回転数（回転速度）及び負荷に応じて燃焼形態が通常燃焼と予混合圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ燃焼）との間で切替えられるように構成されている。周知のように、ＨＣＣＩ燃焼は、燃料噴射を吸気行程から圧縮行程の中期に行うように通常燃焼よりも進角させてシリンダ内に予め均一な混合気を生成し、この混合気を圧縮行程の終期に着火させる燃焼形態である。これにより、圧縮上死点付近で燃料を噴射して拡散燃焼させる通常燃焼と比較して気筒内の混合気の濃度が均一であるので、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び煤の発生を抑えることができる。但し、ＨＣＣＩ燃焼は内燃機関１が高負荷となって燃料噴射量が増加すると圧縮上死点前の時期に着火する問題（過早着火）が生じるため、内燃機関の負荷が低い限られた運転領域でＨＣＣＩ燃焼が行われるようにＥＣＵ３０にて制御される。

内燃機関１は、各シリンダ２へ吸気を導入するための二つの吸気ポート４１、５１と、燃焼後の排気をシリンダ２から排出するための二つの排気ポート６、６とを備えている。吸気ポート４１、５１及び排気ポート６は内燃機関１のシリンダヘッド８（図２）にそれぞれ形成されている。排気ポート６、６については開口部を想像線で示して形状の図示を省略した。

吸気ポート４１、５１のそれぞれの開口部４１ａ、５１ａには、吸気バルブ７が一つずつ配置され、各排気ポート６の開口部にも排気バルブ（不図示）が配置されている。また、シリンダ２の上部にはシリンダ２内に燃料を噴射する燃料噴射ノズル９が設けられている。燃料噴射ノズル９は図示しないコモンレールに接続されて所定の燃圧で燃料が供給される。シリンダ２内にはピストン（不図示）が往復運動自在に設けられ、図示を省略したが、コネクティングロッドを介してクランク軸に連結されている。

吸気ポート４１、５１は互いに隣り合うように配置されており、これらはシリンダ２の接線方向に向かって接続されたタンジェンシャルポートとしてそれぞれ構成されている。吸気ポート４１、５１のそれぞれには、通路形状を変更するためのポート形状変更機構１０が設けられている。図３は吸気ポート４１に設けられたポート形状変更機構１０の詳細を模式的に示している。ポート形状変更機構１０は、吸気ポート４１内に臨むようにして並べられた複数の可動部材１１…１１と、各可動部材１１に一つずつ設けられた電磁駆動式のアクチュエータ１２とを有している。各可動部材１１は一方向に並べられて、可動部材１２は吸気ポート４１の左右に６個ずつ合計１２個設けられている。各可動部材１１は矢印の方向にスライドできるように設けられて吸気ポート４１を横切る方向に突出可能に構成される。各可動部材１１は各アクチュエータ１２と一対一で連結されることで駆動される。各可動部材１１の突出量Ｘはアクチュエータ１２の通電量を制御することで調整可能である。これにより、ポート形状変更機構１０が設けられた流路形状を自在に変更することができる。

各アクチュエータ１２はＥＣＵ３０に接続され、ＥＣＵ３０は内燃機関１の運転状態に応じて各可動部材１１の突出量Ｘが調整されるようにポート形状変更機構１０の動作を制御する。ＥＣＵ３０は各アクチュエータ１２への通電量を調整して各可動部材１１の突出量Ｘが目的の値になるように制御する。図４はＥＣＵ３０が実行する制御ルーチンの一例を示したフローチャートであり、このルーチンのプログラムはＥＣＵ３０が内蔵するＲＯＭ等の記憶手段に保持されていて、適宜に読み出されて繰り返し実行される。

まず、ＥＣＵ３０はステップＳ１において機関回転数と燃料噴射量（負荷）を取得する。次に、ＥＣＵ３０はステップＳ２において、各アクチュエータ１２への通電量を算出する。この通電量は、各可動部材１１の突出量Ｘに対応付けられている。ＥＣＵ３０は機関回転数と負荷に応じて予め設定したポート形状が得られるように、ステップＳ１で検出した機関回転数と負荷に基づいて各可動部材１１の突出量Ｘを決定する。次に、ＥＣＵ３０はステップＳ３において、ステップＳ２の算出結果に基づいて各アクチュエータ１２を駆動してルーチンを一旦終了する。以上のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明のポート形状制御手段として機能する。

図４のルーチンにより実現できるポート形状は内燃機関１の運転領域に応じた種々の形態が存在する。図５〜図１１は本実施形態で実現できるポート形状の各種形態を示している。図５、図７、図８、図１０及び図１２はそれぞれ図１のＢ−Ｂ矢視図である。

図５はタンブル流を強化する場合に適したポートの形態を示している。上述したＨＣＣＩ燃焼では、シリンダ２内を縦方向に旋回するタンブル流の生成によって燃料噴霧の予混合を効果的に実現できることが知られている。そのため、ＨＣＣＩ燃焼が実行される運転領域においては、吸気ポート４１、５１のそれぞれの下側部分を可動部材１１で閉鎖し、上側部分を開放したものである。これによれば、図６に示すように、各吸気ポート４１、５１に導かれる吸気の流れは下側部分が可動部材１１によって閉鎖されるため上側に偏る結果、シリンダ２内を縦方向に旋回するタンブル流Ｆｔｎを効果的に生成できるようになり、安定したＨＣＣＩ燃焼を実現できる。

一方、内燃機関１の運転領域によってはタンブル流の生成よりもスワール流を優先的に生成すべき場合も存在する。例えば、ＨＣＣＩ燃焼が実行されるような領域であっても負荷条件によってＨＣＣＩ燃焼が困難となる場合や、ＨＣＣＩ燃焼を実行する領域と通常燃焼を実行する領域との境界に位置する中負荷領域の場合等がこれに該当する。このような場合には、図７に示すように、吸気ポート４１を完全に開放する一方で、吸気ポート５１を完全に閉鎖する。図７の形態は、いわばポート形状変更機構を周知のスワールコントロールバルブと同様に機能させるものである。これにより、図１に示すように、流路が開放された吸気ポート４１からシリンダ２内に導かれる接線方向の流れＦｔが強化されて、スワール流Ｆｓｗを効果的に生成することができる。なお、図７の吸気ポート５１を完全に閉鎖せずに絞り具合を調整することでスワール流の強さを調整することができる。

図７に示した形態よりも更にスワール流を強化する場合には、図８に示すように、吸気ポート５１を完全に閉鎖した状態で、吸気ポート４１の吸気ポート５１側の部分を閉鎖する。これにより、図９に示すように、シリンダ２の内周壁に沿った流れｆ１を図７の場合よりも強化できるので、スワール流Ｆｓｗを更に強化できるようになる。

もっとも、図８の場合には、吸気ポート５１が完全に閉鎖され、しかも吸気ポート４１もその一部が閉鎖されるので流量係数が下がる。そのため、内燃機関１の運転領域によっては排気性能が悪化する場合もある。そのような場合には、図１０に示すように、吸気ポート５１の一部を開放し、言い換えれば吸気ポート５１の一部の閉鎖に留める。そうすると、図１１に示すように、吸気ポート５１に導かれる吸気の流れｆ２をシリンダ２の下方向に向けることができ、流量係数の悪化を抑えながらスワール流を強化することができる。これにより、流量の確保と十分なスワール流の両者が要求される運転領域において適切に対応できる。なお、図１１のハッチングで示した領域は他の領域よりも流量が相対的に少ないことを意味する。

内燃機関１が全負荷時の場合には、タンブル流やスワール流の形成よりも吸気の流量確保を優先すべきである。そのため、図１２に示すように、吸気ポート４１、５１のそれぞれを完全に開放する。つまり各可動部材１１の突出量Ｘをゼロに制御する。こうすることで、十分な吸気の流量を確保することができ内燃機関１の出力低下を抑制できる。

以上の形態によれば、内燃機関の運転状態に応じたポート形状を自由に設定できる。しかも、タンブル流とスワール流の調整を適切に実行できるので、安定したＨＣＣＩ燃焼と通常燃焼とを両立することが可能となる。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図１３〜図２１を参照しながら説明する。図１３は第２の形態の吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を模式的に示した平面図である。この形態は吸気ポートの構成が第１の形態と相違している。その他の構成は第１の形態と同一であるので重複する説明を省略する。図１３に示すように、本形態では、一方の吸気ポート４２がタンジェンシャルポートとして構成され、他方の吸気ポート５２がヘリカルポートとして構成される。ヘリカルポートとして構成された吸気ポート５２は、開口部５２ａの周方向に沿って湾曲しながら開口部５２ａに続くヘリカル部５２ｂと、ヘリカル部５２ｂの上流側（シリンダ２から離れる側）に接続された導入部５２ｃとを備えている。これにより、ヘリカル部５２ｂに導かれた吸気に旋回成分が与えられる。

図１４〜図２１にポート形状変更機構１０によって実現できる流路形状の各種形態を示す。図１４、図１６及び図１８〜図２０のそれぞれは図１３のＣ−Ｃ矢視図を示している。内燃機関１が全負荷時の場合には、吸気の流量を確保するため、第１の形態の全負荷時の場合（図１２）と同様に吸気ポート４２、５２のそれぞれを完全に開放することができる。但し、全負荷時に各吸気ポート４２、５２を完全に開放した場合、吸気ポート４２による接線方向の流れと、吸気ポート５２による旋回流とが互いに干渉し、流量係数が適切に上昇せず、しかも十分な強さのスワール流が得られない問題が生じることもある。

そのような場合には、図１４に示すように、吸気ポート４２を完全に開放する一方で吸気ポート５２の下側部分を閉鎖する。これにより、図１５に示すように、吸気ポート５２のヘリカル部５２ｂに導かれる吸気の割合が相対的に増加して流れが分散され、開口部５２ａからシリンダ２の半径方向に向かう破線で示す流れが制限されて、実線の流れに修正される。これによって、吸気ポート４２による流れと吸気ポート５２の流れとの干渉が抑制されるので、十分な吸気の流量を確保しつつ、十分な強さのスワール流を得ることができる。

更に、図１６に示すように、吸気ポート４２を完全に開放する一方で、吸気ポート５２の下側部分及びヘリカル部５２ｂの旋回方向内側部分（図１６の右側部分）のそれぞれを閉鎖してもよい（図１３も参照）。こうすることによって、図１７に示すように、ヘリカル部５２ｂへ導かれる吸気の割合が図１４の場合よりも増加して流れの分散化が促進する。そのため、吸気ポート４２の流れとの干渉が抑制されてスワール流の強さを更に向上させることができる。また、図１８に示すように、吸気ポート４２を完全に開放する一方で、吸気ポート５２を完全に閉鎖するようにして、スワールコントロールバルブと同様に機能させることもできる。なお、図１８の吸気ポート５２を完全に閉鎖せずに絞り具合を調整することでスワール流の強さを調整することができる。更に、図１９に示すように、吸気ポート４２の吸気ポート５２側の部分を閉鎖する一方で、吸気ポート５２を完全に閉鎖することにより、図８の場合と同様に、スワール流の強さを更に高めることも可能である。

スワール流を積極的に利用しない場合、例えば、燃料噴射ノズル９として噴孔数が多いノズル（群噴孔、可変噴孔ノズル等）を使用し、低回転、高負荷で通常燃焼を行う特定の負荷条件では、スワール流を強めることが却ってオーバースワールを招く場合がある。そこで、このような問題を回避するために、図２０に示すように吸気ポート４２の流路のうち吸気ポート５２の反対側及び上側部分のそれぞれを閉鎖する一方で、吸気ポート５２を完全に開放してもよい。これにより、図２１に示すように、吸気ポート４２からシリンダ２の接線方向に向かう流れが弱められ、それと同時に吸気ポート５２によって旋回流ｆ３がシリンダ２内に供給される。これにより、過大なスワール流が回避されて、強さが弱められたスワール流を得ることができる。なお、図２１のハッチングで示した領域は他の領域よりも流量が相対的に少ないことを意味する。

（第３の形態）
次に、本発明の第３の形態を図２２〜図２６を参照しながら説明する。図２２は第３の形態の吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を模式的に示した平面図である。この形態は吸気ポートの構成が第１の形態と相違している。その他の構成は第１の形態と同一であるので重複する説明を省略する。この形態は、吸気ポート４３、５３がそれぞれヘリカルポートとして構成されている。吸気ポート４３は開口部４３ａの周方向に沿って湾曲しながら開口部４３ａに続くヘリカル部４３ｂと、ヘリカル部４３ｂの上流側（シリンダ２から離れる側）に接続された導入部４３ｃとを備え、吸気ポート５３も同様に、開口部５３ａの周方向に沿って湾曲しながら開口部５３ａに続くヘリカル部５３ｂと、ヘリカル部５３ｂの上流側（シリンダ２から離れる側）に接続された導入部５３ｃとを備えている。これにより、吸気ポート４３のヘリカル部４３ｂ及び吸気ポート５３のヘリカル部５３ｂのそれぞれに導かれた吸気に旋回成分が与えられる。

図２３〜図２６にポート形状変更機構１０によって実現できる流路形状の各種形態を示す。図２３、図２５及び図２６のそれぞれは図２２のＤ−Ｄ矢視図である。内燃機関１が全負荷時の場合には、吸気の流量を確保するため、第１の形態の全負荷時の場合（図１２）と同様に吸気ポート４３、５３のそれぞれを完全に開放することができる。但し、全負荷時に各吸気ポート４３、５３を完全に開放した場合には、第２の形態と同様の問題が生じ得る。即ち、吸気ポート４３による旋回流と、吸気ポート５３による旋回流とが互いに干渉し、流量係数が適切に上昇せず、しかも十分な強さのスワール流が得られないという問題が生じる場合がある。

そのため、図２３に示すように、吸気ポート４３を完全に開放する一方で吸気ポート５３の下側部分を閉鎖する。これにより、図２４に示すように、吸気ポート５３のヘリカル部５３ｂに導かれる吸気の割合が相対的に増加して流れが分散され、開口部５３ａからシリンダ２の半径方向に向かう破線で示す流れが制限されて、実線の流れに修正される。こうして、吸気ポート４３による流れと吸気ポート５３の流れとの干渉が抑制されるので、十分な吸気の流量を確保しつつ、十分な強さのスワール流を得ることができる。更に、図２５に示すように、吸気ポート４３を完全に開放する一方で、吸気ポート５３の下側部分及びヘリカル部５３ｂの旋回方向内側部分のそれぞれを閉鎖してもよい（図２２も参照）。こうすることによって、ヘリカル部５３ｂへ導かれる吸気の割合が図２３の場合よりも増加して流れの分散化が促進するので、吸気ポート４３の流れとの干渉が抑制されてスワール流の強さを更に向上させることができる。

また、図２６に示すように、吸気ポート４３を完全に開放する一方で、吸気ポート５３を完全に閉鎖するようにして、スワールコントロールバルブと同様に機能させることもできる。このようにすることで、吸気ポート４３による旋回流が強められる結果、スワール流を強化することが可能になる。この場合、吸気ポート５３を完全に閉鎖せずに絞り具合を調整することでスワール流の強さを調整することもできる。

（第４の形態）
次に本発明の第４の形態を図２７及び図２８を参照して説明する。この形態はポート形状変更機構の構成が上述の各形態と相違している。この形態のポート形状変更機構は上述した第１〜第３の各形態に適用することができるが、以下の説明では、第１の形態の吸気ポート４１に適用した形態を例示する。図２７はこの形態に係る吸気ポート４１の縦断面を模式的に示した断面模式図であり、図２８は図２７のＥ−Ｅ矢視図である。これらの図に示すように、ポート形状変更機構１１０は吸気ポート４１の内壁に沿うように設けられて吸気ポート４１の長手方向に延びる弾性体１５を有し、その弾性体１５の背面側に、換言すれば弾性体１５と吸気ポート４１の内壁との間に可動部材１１…１１が位置するように構成されている。

弾性体１５はチューブ状に構成され（図２８参照）、吸気ポート４１の下流側の一端は吸気ポート４１の内壁に、その他端は可動部材１１…１１にそれぞれ取付けられている。吸気ポート４１の内壁への弾性体１５の取り付けは、例えば固定リング等の固定手段（不図示）を利用して実施できる。なお、弾性体１５の端部を可動部材１１…１１に取付けることは必須ではなく、例えば、図２９に示すように、弾性体１５の両端を吸気ポート４１の内壁にそれぞれ取付けるとともに、可動部材１１…１１を弾性体１５の中間でかつその背面側に配置してもよい。

以上の形態によれば、可動部材１１…１１の駆動によって弾性体１５が変形するので、吸気ポート４１の長手方向に沿って流路形状を変化させることが可能になる。そのため、第１〜第３の各形態のように吸気ポート４１の流路断面を局所的に変化させる形態と比べて可動部材１１…１１の下流側の吸気流の乱れを抑えることができ、ポート形状の変更による気流制御がより確実なものとなる。

（第５の形態）
次に本発明の第５の形態を図３０〜図３６を参照して説明する。この形態は第４の形態と同様に弾性体１５を利用しており、第１〜第３の各形態に適用することができる。但し、この形態のポート形状変更機構は、可動部材１１…１１の配置形態が第４の形態と相違している。図３０は本形態に係る吸気ポート４１の縦断面を模式的に示した断面模式図であり、図３１は図３０のＦ−Ｆ矢視図である。これらの図に示すように、この形態のポート形状変更機構２１０は、吸気ポート４１の上流側及び下流側のそれぞれに可動部材１１…１１が間隔を開けて一組ずつ配置されている。各組の可動部材１１…１１は弾性体１５の背面側に位置しており、弾性体１５の両端がそれぞれ取付けられている。吸気ポート４１の上流側に配置される可動部材１１…１１と、下流側に配置される可動部材１１…１１との間隔は適宜に設定され、図示の形態では吸気ポート４１の入口と出口にそれぞれ配置されるように当該間隔が設定されている。このような構成により、上述した各形態と比べてポート形状の変更の自由度が向上する。

図３２〜図３４は、本形態のポート形状変更機構２１０を第３の形態の吸気ポート４３に適用した場合を示している。図３２は本形態に係る吸気ポート４３の上方から見た平面図、図３３は図３２のＧ−Ｇ矢視図、図３４は図３２のＨ−Ｈ矢視図である。これらの図に示すように、この場合は吸気ポート４３の上側部分の横幅が下側部分の横幅よりも狭くなるように可動部材１１…１１を突出させている。これにより、図３３及び図３４に示すように、吸気ポート４３の流路を上側領域４３Ａと下側領域４３Ｂの二つの領域に区分し、各領域に別々の役割を与えた特定のポート形状を作り出すことができる。このようなポート形状に設定することにより、図３２に示すように、上側領域４３Ａによって吸気をヘリカル部４３ｂに導いて旋回流ｆ４を生成し、かつ下側領域４３Ｂによって吸気を開口部４３ａに導くことにより接線流ｆ５を作り出すことができる。そのため、旋回流ｆ４によって十分な流量を確保しつつ、接線流ｆ５によってスワール流を強化することができるようになる。

隣接する二つの吸気ポートを同一のシリンダに設け、これらの吸気ポートのうちスワール流の流れ方向の下流側の吸気ポートがヘリカルポートである場合、例えば、第２及び第３の形態の場合には、下流側の吸気ポートにポート形状変更機構２１０を適用することにより、上流側の吸気ポートの流れと下流側の吸気ポートの流れとの干渉を効果的に抑制することができる。

図３５及び図３６は、本形態のポート形状変更機構２１０を第２の形態の吸気ポート５２に適用した場合を示している。図３５は本形態に係る吸気ポート５３を上方から見た平面図、図３６は図３５のＩ−Ｉ矢視図である。これらの図に示すように、この場合は、吸気ポート５２の下側部分の横幅が上側部分の横幅よりも狭くなるように下流側の可動部材１１…１１を突出させている。図３５の破線で示す流れｆ６はヘリカル部５２ｂの下部に導かれた流れであり、旋回成分が弱く上流側の吸気ポート４２の流れと干渉を起こしやすい。しかし、図３６に示すように可動部材１１…１１を突出させることにより、破線で示す流れｆ６の方向が変更されて実線で示す流れｆ７に修正されるため、上流側の吸気ポート４２との干渉が効果的に抑制される。

本発明は以上の形態に限定されず、種々の形態で実現してもよい。本発明の吸気装置は、ディーゼルエンジンに適用されることに適しているが、他の形式の内燃機関への本発明の適用を排除するものではなく例えばガソリンエンジンに適用することもできる。

可動部材の構成は上述した各形態に制限されない。上述した可動部材は吸気ポートを横切る方向にスライドして突出量Ｘを変化できる構成であるが、例えば、図３７に示すように、円板状の複数の可動部材１１１をそれぞれ偏心させた状態で回転可能に支持し、各可動部材１１１の回転位置を変化させることにより、例えば吸気ポート４１の突出量Ｘを調整してもよい。この構成は、上述した各形態に係るポート形状変更機構と置換することができる。

本発明の吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を模式的に示した平面図。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。 ポート形状変更機構の詳細を模式的に示した図。 ＥＣＵが実行する制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 図１のＢ−Ｂ矢視図であり、第１の形態に係るポート形態の第１例を示した図。 図５の形態の作用を説明する説明図。 図１のＢ−Ｂ矢視図であり、第１の形態に係るポート形態の第２例を示した図。 図１のＢ−Ｂ矢視図であり、第１の形態に係るポート形態の第３例を示した図。 図８の形態の作用を説明する説明図。 図１のＢ−Ｂ矢視図であり、第１の形態に係るポート形態の第４例を示した図。 図１０の形態の作用を説明する説明図。 図１のＢ−Ｂ矢視図であり、第１の形態に係るポート形態の第５例を示した図。 第２の形態の吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を模式的に示した平面図。 図１３のＣ−Ｃ矢視図であり、第２の形態に係るポート形態の第１例を示した図。 図１４の形態の作用を説明する説明図。 図１３のＣ−Ｃ矢視図であり、第２の形態に係るポート形態の第２例を示した図。 図１６の形態の作用を説明する説明図。 図１３のＣ−Ｃ矢視図であり、第２の形態に係るポート形態の第３例を示した図。 図１３のＣ−Ｃ矢視図であり、第２の形態に係るポート形態の第４例を示した図。 図１３のＣ−Ｃ矢視図であり、第２の形態に係るポート形態の第５例を示した図。 図２０の形態の作用を説明する説明図。 第３の形態の吸気装置が組み込まれた内燃機関の要部を模式的に示した平面図。 図２２のＤ−Ｄ矢視図であり、第３の形態に係るポート形態の第１例を示した図。 図２３の形態の作用を説明する説明図。 図２２のＤ−Ｄ矢視図であり、第３の形態に係るポート形態の第２例を示した図。 図２２のＤ−Ｄ矢視図であり、第３の形態に係るポート形態の第３例を示した図。 第４の形態に係る吸気ポートの縦断面を模式的に示した断面模式図。 図２７のＥ−Ｅ矢視図。 第４の形態の変形例を示した図。 第５の形態に係る吸気ポートの縦断面を模式的に示した断面模式図。 図３０のＦ−Ｆ矢視図。 第５の形態に係るポート形状変更機構を第３の形態の吸気ポートに適用した構成を示した平面図 図３２のＧ−Ｇ矢視図。 図３２のＨ−Ｈ矢視図。 第５の形態に係るポート形状変更機構を第２の形態の吸気ポートに適用した構成を示した平面図。 図３５のＩ−Ｉ矢視図。 ポート形状変更機構の他の例を示した図。

符号の説明

１ 内燃機関
２ シリンダ
１０、１１０、２１０ ポート形状変更機構
１１、１１１ 可動部材
１５ 弾性体
３０ ＥＣＵ（ポート形状制御手段）
４１、４２、４３ 吸気ポート
５１、５２、５３ 吸気ポート
Ｘ 突出量

Claims (8)

1. 内燃機関のシリンダ内に吸気を導くための吸気ポートと、前記吸気ポート内に臨むように並べられて前記吸気ポートを横切る方向に突出可能な複数の可動部材を有し、前記複数の可動部材のそれぞれを駆動するポート形状変更機構と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記ポート形状変更機構は、前記吸気ポートの内壁に沿うように設けられて前記吸気ポートの長手方向に延びる弾性体を有し、前記複数の可動部材が前記弾性体の背面側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記ポート形状変更機構は、前記吸気ポートの上流側及び下流側のそれぞれに前記複数の可動部材が間隔を開けて一組ずつ配置されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記吸気ポートを横切る方向に突出する前記複数の可動部材のそれぞれの突出量が前記内燃機関の運転状態に応じて調整されるように前記ポート形状変更機構を制御するポート形状制御手段を備え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装置。
5. 前記吸気ポートとして互いに隣接する二つの吸気ポートが設けられるとともに、前記二つの吸気ポートのそれぞれに対して前記ポート形状変更機構が設けられ、前記吸気ポートを横切る方向に突出する前記複数の可動部材のそれぞれの突出量が調整されるように前記ポート形状変更機構を制御するポート形状制御手段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装置。
6. 前記二つの吸気ポートのそれぞれが前記内燃機関のシリンダの接線方向に向かって吸気を導くタンジェンシャルポートとして構成されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気装置。
7. 前記二つの吸気ポートのいずれか一方が前記内燃機関のシリンダの接線方向に向かって吸気を導くタンジェンシャルポートとして構成されるとともに、前記二つの吸気ポートのいずれか他方が吸気に旋回成分を与えるヘリカルポートとして構成されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気装置。
8. 前記二つの吸気ポートのそれぞれが吸気に旋回成分を与えるヘリカルポートとして構成されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気装置。

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