JP2012036758A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のタンブル制御弁（ＴＣＶ）を備えた吸気渦流発生装置において、エンジンの各気筒毎の燃焼室で発生するタンブル流の更なる強化を図ることを課題とする。
【解決手段】 複数のＴＣＶの弁体であるロータリバルブの全閉時に、複数のロータリバルブの上部中央で開口した開口部２５から空気流路９に流出した吸気流は、開口部２５の両側エッジおよびこの延長線に沿うように、しかも合成樹脂外装体６の曲面部２４の表面から吸気流方向の下流側に向けて突出するように設置された一対のバルブリブ３１、３２に整流（邪魔）される。これにより、開口部２５から空気流路９に流出した吸気流が、開口部２５の両側エッジよりも空気流路９の幅方向の外側に円弧状に曲がり難くなる、すなわち広がり難くなるので、開口部２５から燃焼室に向かう吸気流を、空気流路９の上部中央に強く偏流させる、つまり強い吸気流を発生させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）の燃焼室に連通する空気流路を流れる吸入空気（吸気）を偏流して燃焼室内において旋回流（吸気渦流）を発生させる内燃機関の吸気装置に関するもので、特に空気流路を流れる空気流（吸気流）を空気流路の上部側に片寄らせ、エンジンの燃焼室内の吸気渦流（タンブル流またはスワール流）を強化するタンブル制御弁（ＴＣＶ）またはスワール制御弁（ＳＣＶ）を備えた内燃機関の吸気装置に係わる。

［従来の技術］
従来より、図８に示したように、ハウジング１０１のバルブ室１０２内に回転自在に収納されたロータリバルブ１０３、およびこのロータリバルブ１０３のシャフト１０４をその回転方向に往復移動させるアクチュエータを有する流体流量制御弁を備え、アクチュエータのトルクによってシャフト１０４を介してロータリバルブ１０３を開閉動作させることで、エンジンの吸気通路および吸気ポート等の空気流路１０５の開口面積を変更して吸入空気（吸気）の流量を制御するようにした内燃機関の吸気装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ハウジング１０１は、ロータリバルブ１０３の外面よりも径方向外側で、且つバルブ室１０２を部分的に取り囲むように、ロータリバルブ１０３と曲率中心を同一とする円筒状曲壁１０６を有している。
ロータリバルブ１０３には、ロータリバルブ１０３の閉弁時であっても吸気が通過可能な開口部１０７が形成されている。
流体流量制御弁は、ロータリバルブ１０３を回転方向に開閉動作させることで、空気流路１０５の開口面積を増減する。これにより、ハウジング１０１のバルブ室１０２を流れる吸気の流量が、空気流路１０５の開口面積に応じて可変制御される。

［従来の技術の不具合］
ところで、特許文献１に記載の流体流量制御弁を、吸気通路および吸気ポートの下部側を閉鎖することで、吸気通路および吸気ポートを流れる吸気流を吸気通路および吸気ポートの上部側に片寄らせ、エンジンの燃焼室内のタンブル流を強化するタンブル制御弁（ＴＣＶ）として使用することが考えられる。
この場合、エンジンの燃焼室内のタンブル流の更なる強化を図るという目的で、図９に示したように、開口部１０７の幅（開口幅）を所定の幅寸法よりも狭くして、吸気通路および吸気ポート等の空気流路１０５の幅方向中央部に強い吸気流を発生させようとしても、開口部１０７を通過して吸気流方向の下流側に流出した吸気流が空気流路１０５の幅方向の両側に向けて広がる傾向（吸気流が外側に円弧状に曲がる傾向）にある。
これによって、吸気通路および吸気ポート等の空気流路１０５の幅方向中央部に強い吸気流を発生させることができないので、エンジンの燃焼室内のタンブル流の更なる強化を図ることができず、燃焼効率の向上や、燃焼安定化による燃費の向上が望めなくなるという問題があった。

特公平４−７８８７４号公報

本発明の目的は、ロータリバルブの開口部を通過する空気を強く偏流させる、つまり強い空気流を発生させることで、内燃機関の燃焼室で発生する旋回流の更なる強化を図ることのできる内燃機関の吸気装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、内部に空気流路が形成されたケーシングと、内燃機関の燃焼室で発生する旋回流を開閉動作により調整する空気流制御弁とを備えている。
空気流制御弁は、ケーシングの空気流路内の空気流方向に対して直交する方向に延びる回転軸、およびこの回転軸を中心にした所定の曲率半径の曲線である回転作動線上を往復移動するロータリバルブ等により構成されている。
ロータリバルブは、空気流制御弁の全閉時に空気流路を流れる空気を偏流させる開口部、およびこの開口部の幅方向の両側エッジに沿うように設置されて、ロータリバルブの回転方向に延びる複数のバルブリブを設けている。
複数のバルブリブは、ロータリバルブの表面からケーシング内の空気流方向の下流側または回転軸の径方向の外側に向かって突出するように設置されている。

請求項１に記載の発明によれば、ロータリバルブの全閉時には、ロータリバルブの開口部から空気流路に流出した空気流は、ロータリバルブの開口部の幅方向の両側エッジに沿うように、しかもロータリバルブの表面からケーシング内の空気流方向の下流側または回転軸の径方向の外側に向かって突出するように設置された複数のバルブリブに整流（邪魔）される。これにより、ロータリバルブの開口部から空気流路に流出した空気流が、開口部の幅方向の両側エッジよりも幅方向の外側に円弧状に曲がり難くなる、つまり空気流路の幅方向の両側に広がり難くなるので、空気流路を流れる空気流を、（空気流路の上下方向または幅方向の一方側に）強く偏流させることができる。
これによって、空気流路に強い空気流を発生させることができるので、内燃機関の燃焼室で発生する旋回流の更なる強化を図ることが可能となる。したがって、内燃機関の燃焼効率の向上や、燃焼安定化による燃費の向上を図ることができる。
なお、開口部を、空気流制御弁の全閉時にケーシングの上下方向の一方側の流路壁面近傍で開口させるようにしても良い。また、開口部を、空気流路の幅方向の中央部で開口させるようにしても良い。すなわち、開口部を、空気流制御弁の全閉時に空気流路の上部中央で開口させるようにしても良い。この場合には、特に空気流路に強い空気流を発生させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、開口部とは、ロータリバルブの回転方向の全閉側に位置するバルブエッジで開口し、この開口側から奥側エッジまで延長されている凹部のことである。
請求項３に記載の発明によれば、開口部の奥側エッジに、空気流制御弁の全閉時に、ケーシングの上下（高さ）方向の一方側の流路壁面に向かって、上り勾配となるように傾斜した平面を形成することにより、強い空気流を発生させることができる。
なお、開口部の奥側エッジに、空気流制御弁の全閉時に、空気流路内の空気流方向の上流側から下流側に向かって、開口部の開口断面積が次第に減少するように傾斜した平面を形成しても良い。この場合も、強い空気流を発生させることができる。
なお、開口部として、ケーシング（空気流路）の高さ方向または幅方向の片側で開口した凹部（切欠き）を採用しても良い。また、開口部として、ロータリバルブの回転軸方向に平行な幅方向の中央部で開口した凹部（切欠き）を採用しても良い。

請求項４に記載の発明によれば、複数のバルブリブは、互いに並行配置されている。これにより、空気流路の幅方向の両側に広がり難くなるので、開口部から燃焼室に向かう空気流を、空気流路（の上下方向または幅方向）の一方側に強く偏流させることができる。 なお、複数のバルブリブを、開口部の両側エッジの延長線に沿うように設置しても良い。また、複数のバルブリブを、ロータリバルブの回転方向の全閉側に位置する全閉側バルブエッジからロータリバルブの回転方向の全開側に位置する全開側バルブエッジに至るまで連続的に延長しても良い。また、複数のバルブリブを、ロータリバルブの回転方向の全閉側に位置する全閉側バルブエッジからロータリバルブの回転方向の全開側に向かって延びる全閉側バルブリブ、およびロータリバルブの回転方向の全開側に位置する全開側バルブエッジからロータリバルブの回転方向の全閉側に向かって延びる全開側バルブリブにより構成しても良い。つまりロータリバルブの回転方向に２以上に分割しても良い。

請求項５に記載の発明によれば、ケーシングは、空気流制御弁の全閉時にロータリバルブの開口部が接近する流路壁面から突出するように複数の突条リブを設置している。これらの突条リブは、複数のバルブリブにそれぞれ対応して設置されて、ケーシング内の空気流方向に延長されている。これにより、空気流路の幅方向の両側に広がり難くなるので、開口部から燃焼室に向かう空気流を、空気流路の（上下方向または幅方向）の一方側に強く偏流させることができる。
なお、複数の突条リブを、ケーシングの流路壁面から複数のバルブリブに接近するように突出させても良い。また、複数の突条リブを、ケーシングの上下方向の一方側の流路壁面に設置しても良い。

請求項６に記載の発明によれば、ケーシングに、ロータリバルブの表面との間に所定の隙間を隔てて対向して配置される対向部を設けている。
なお、対向部を、ロータリバルブの回転作動線よりも回転軸の径方向の外側に設置しても良い。また、複数のバルブリブを、ロータリバルブの表面からケーシングの対向部に接近するように突出させても良い。
請求項７に記載の発明によれば、ケーシングの対向部に、複数のバルブリブとの干渉を防ぐための複数の嵌合溝を設けている。これらの嵌合溝は、複数のバルブリブにそれぞれ対応して設置されている。これにより、ロータリバルブの開閉動作時に、ケーシングの対向部と複数のバルブリブとが干渉することを防止できるので、ロータリバルブの動作不良やロック等の不具合の発生を防止することができる。
なお、複数の嵌合溝に、複数のバルブリブの頂面の形状に倣うように湾曲した溝底面を設けても良い。
請求項８に記載の発明によれば、ロータリバルブに、回転軸を中心とした所定の曲率半径を有する部分円筒状の曲面部を設けている。
なお、複数のバルブリブを、ロータリバルブの曲面部の表面に沿うように湾曲させても良い。

請求項９に記載の発明によれば、ロータリバルブは、回転軸に一体的に取り付けられる金属本体、およびこの金属本体の表面を覆うように成形された樹脂外装体を備えている。そして、複数のバルブリブは、樹脂外装体に一体的に形成されている。これにより、ロータリバルブの表面に複数のバルブリブを設置し易くなる。
なお、樹脂外装体の回転方向の全閉側に位置するバルブエッジの幅方向の中央部に、ロータリバルブの全閉時に空気流路を流れる空気を偏流させる例えば長方形状または矩形状の開口部を形成しても良い。また、複数のバルブリブを、樹脂外装体の開口部の幅方向の両側エッジに沿うように設置しても良い。また、複数のバルブリブを、樹脂外装体の回転方向に延長し、ロータリバルブの表面から対向部に接近するように突出させても良い。また、金属本体を、回転軸に結合する結合部、この結合部から回転軸の径方向の外方側に延長されて、回転作動線（ロータリバルブの移動軌跡）よりも空気流方向の上流側の空気流路を挟んで対向して配置される一対のサイドプレート、およびこれらのサイドプレートの各結合部側に対して逆側端部同士を連結するバルブプレート等により構成しても良い。

内燃機関の吸気装置（吸気渦流発生装置）を示した正面図である（実施例１）。 （ａ）は内燃機関の吸気装置（吸気渦流発生装置）を示した側面図で、（ｂ）は図１のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。 （ａ）、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である（実施例１）。 （ａ）は図２（ｂ）のＣ方向矢視図で、（ｂ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ断面図である（実施例１）。 （ａ）〜（ｃ）はロータリバルブを示した説明図である（実施例１）。 （ａ）は内燃機関の吸気装置（吸気渦流発生装置）を示した正面図で、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である（実施例２）。 （ａ）は内燃機関の吸気装置（吸気渦流発生装置）を示した正面図で、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である（実施例３）。 （ａ）、（ｂ）は流体流量制御弁を示した断面図である（従来の技術）。 （ａ）、（ｃ）は流体流量制御弁のロータリバルブを示した平面図、正面図で、（ｂ）は（ｃ）のＧ−Ｇ断面図である（従来の技術）。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、内燃機関の燃焼室で発生する旋回流の更なる強化を図るという目的を、ロータリバルブの開口部の幅方向の両側エッジに沿うように複数のバルブリブを設置して、ロータリバルブの開口部から空気流路の外側に広がる空気流を抑制し、空気流路を流れる空気を強く偏流（強い空気流を発生）させることで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図５は本発明の実施例１を示したもので、図１ないし図４は内燃機関の吸気装置（吸気渦流発生装置）を示した図で、図５はタンブル制御弁（ＴＣＶ）のロータリバルブを示した図である。

本実施例の内燃機関の吸気装置は、複数の気筒を有する内燃機関（直列４気筒エンジン：以下エンジンと言う）の各気筒（シリンダ）毎に吸入空気（吸気）を供給する複数の吸気通路が、エンジンの気筒配列方向に並列配置された吸気通路構造を具備し、吸気通路および吸気ポートを流れる吸気を、吸気通路および吸気ポートの上部中央に偏流させてエンジンの各気筒毎の燃焼室内において縦方向の旋回流（吸気渦流：以下タンブル流と言う）を発生させる吸気渦流発生装置を備えている。
吸気渦流発生装置は、自動車等の車両のエンジンルームに設置されて、エンジンの各気筒毎の燃焼室で発生するタンブル流を、並列配置された複数の吸気通路（独立吸気通路）を開閉動作により調整する複数の空気流制御弁（タンブル制御弁：以下ＴＣＶと言う）を備えている。

吸気渦流発生装置は、スロットルボディまたはサージタンクからインテークマニホールドの上流側端部を経由して吸気が流入する合成樹脂製のケーシング（インテークマニホールドの下流側端部）１と、ＴＣＶの弁体である複数のロータリバルブと、これらのロータリバルブを連動可能となるように連結する金属製のピンロッド（シャフト）２と、このピンロッド２の周囲を部分的に被覆するようにモールド成形された合成樹脂モールド成形体（シャフト）３と、動力源である電動モータを有し、複数のロータリバルブの開度（回転角度）を一括変更するアクチュエータ４と、複数のロータリバルブの開度を制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）とを備えている。

複数のロータリバルブは、コの字状の金属バルブ本体５および合成樹脂外装体６等を有している。
本実施例のアクチュエータ４は、ケーシング１の外壁に装着されている。このアクチュエータ４は、電力の供給を受けて複数のロータリバルブを駆動する駆動力（トルク）を発生する電動モータ（図示せず）、およびこの電動モータの回転を減速してピンロッド２に伝達する減速機構（図示せず）等を有している。
複数のロータリバルブを駆動する電動モータは、ＥＣＵによって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。

ここで、エンジンは、吸気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼して得られる熱エネルギーにより出力を発生するガソリンエンジンである。
エンジンは、複数の気筒が気筒配列方向に直列に配置されたシリンダブロックと、複数の吸気ポートおよび複数の排気ポートを有するシリンダヘッドとを備えている。
エンジンのシリンダブロックの内部には、気筒配列方向に４つの燃焼室が形成されている。また、シリンダブロックの各気筒の内部に形成されるシリンダボア内には、連接棒を介して、クランクシャフトに連結されたピストンがその摺動方向に摺動自在に支持されている。

エンジンのシリンダヘッドには、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に吸気を導入するための吸気管（吸気ダクト）と、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出する排気ガスを排気浄化装置を経由して外部に排出するための排気管（排気ダクト）とが接続されている。
エンジンのシリンダヘッドは、ケーシング１の結合フランジ７を締結ボルトを用いて締結固定するための結合端面（締結面）を有している。また、シリンダヘッドには、先端部が各気筒毎の燃焼室内に露出するようにスパークプラグが取り付けられている。そして、シリンダヘッドには、各吸気ポート内に最適なタイミングで燃料を噴射するインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）が取り付けられている。
エンジンの各気筒毎の吸気ポートは、吸気バルブによって開閉される。また、エンジンの各気筒毎の排気ポートは、排気バルブによって開閉される。

本実施例のケーシング１は、複数のパーツよりなり、吸気の圧力脈動を低減するサージタンクと、このサージタンクの複数の出口に接続する複数の吸気分岐管とを備えたサージタンク一体型のインテークマニホールドのうちの下流側端部を構成している。なお、複数のパーツは、全て合成樹脂製となっている。
このケーシング１の内部には、エンジンの各気筒毎の吸気ポートに連通すると共に、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸気を供給する空気流路８、９が形成されている。
複数の空気流路８は、サージタンクから流入した吸気を空気流路９に導入する第１吸気通路を構成する。
複数の空気流路９は、空気流路８から流出した吸気をエンジンの各気筒毎の吸気ポートへ吹き出す第２吸気通路（インマニ通路）を構成する。
なお、各空気流路８の出口部と各空気流路９の入口部との間には、断面円弧状の中継流路が形成されている。この中継流路は、ピンロッド２の回転中心（回転軸）を中心にした所定の曲率半径の曲線である回転作動線（ロータリバルブの移動軌跡）に沿うように設けられている。

複数の空気流路８は、各ロータリバルブの回転作動線よりも空気流（吸気流）方向の上流側の空気流路（インマニ通路）である。
複数の空気流路９は、各ロータリバルブの回転作動線よりも吸気流方向の下流側の空気流路（インマニ通路）である。
ケーシング１は、隣設する２つの空気流路８、９を個別に区画すると共に、各空気流路８、９の周囲を口の字状に取り囲む合成樹脂ブロックにより構成されている。このケーシング１は、各空気流路８、９の幅（横）方向の両側に一対の流路壁（左右壁部）１１、１２を有し、且つ各空気流路８、９の上下（高さ）方向の両側に一対の流路壁（上下壁部）１３、１４を有している。
なお、ケーシング１の詳細は後述する。

複数のＴＣＶは、ケーシング１の内部に開閉自在（回転自在）に収容されたコの字状（（ブランコ式）のロータリバルブ、このロータリバルブの回転軸方向に延びるピンロッド２、およびこのピンロッド２の周囲を部分的に被覆する複数の合成樹脂モールド成形体３等によって構成されている。
ロータリバルブは、ＴＣＶの弁体を構成するもので、ケーシング１の内部にピンロッド２の回転軸方向に一定の間隔で並列的に配置されている。
なお、ロータリバルブの詳細は後述する。

ピンロッド２は、ケーシング１の空気流路８、９内の吸気流方向に対して直交する方向に延びる回転軸であって、複数の空気流路８、９の配列方向（エンジンの気筒配列方向に対して並列方向）に対して平行な回転軸方向に真っ直ぐに延びるように配設されている。このピンロッド２は、その回転軸方向に垂直な断面が多角形状（例えば四角形状）に形成された多角断面シャフト（角形鋼製シャフト、金属シャフト：角棒）であって、金属材料によって一体的に形成されている。
ピンロッド２の回転軸方向の一端部は、ケーシング１の一端面から外部に突き出しており、アクチュエータ４と連結している。また、ピンロッド２の回転軸方向の他端部は、合成樹脂モールド成形体３の他端面から外部に突き出しており、ケーシング１に圧入固定されたベアリング（図示せず）に回転自在に軸支されている。なお、ピンロッド２の回転軸方向の他端部は、断面が円形状となるように切削されている。

ピンロッド２は、合成樹脂モールド成形体３を介して、複数のロータリバルブを連動可能となるように連結している。これにより、複数のロータリバルブの開度（ＴＣＶのバルブ開度）が１本のピンロッド２により一括変更することが可能となる。
合成樹脂モールド成形体３は、複数のロータリバルブ毎に対応して設置されて、ピンロッド２の周囲を周方向に取り囲むように形成された円筒状の樹脂部材（合成樹脂製の樹脂成形部）である。この合成樹脂モールド成形体３は、複数のロータリバルブをそれぞれ結合（インサート成形により支持固定）するバルブ保持部を有している。

次に、本実施例のロータリバルブの詳細を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。 複数のロータリバルブは、ケーシング１の内部空間内に回転自在（揺動自在）に収容されており、ピンロッド２の回転軸を中心にした所定の曲率半径の曲線（円弧曲線）である回転作動線上を往復移動（開閉動作）することで、エンジンの各気筒毎の燃焼室で発生するタンブル流を調整するブランコ式のタンブルコントロールバルブである。

複数のロータリバルブは、アクチュエータ４、特に電動モータのトルクを利用して全開される。また、複数のロータリバルブは、アクチュエータ４、特に電動モータのトルクを利用して全閉される。すなわち、複数のロータリバルブは、電動モータのトルクを利用して、全開位置から全閉位置に至るまでの全可動範囲にて回転角度が変更される。
複数のロータリバルブの全開時には、各空気流路８、９を開放してバルブ収納凹部１７に収納される収納姿勢（収納状態）となる。

複数のロータリバルブは、コの字状の金属バルブ本体５、およびこの金属バルブ本体５の表面、裏面を覆うようにモールド成形された合成樹脂外装体６等により構成されている。
金属バルブ本体５は、金属材料によって所定の形状に一体的に形成されている。この金属バルブ本体５は、合成樹脂モールド成形体３を介して、ピンロッド２に結合する一対の結合部１５、１６を有する一対のサイドプレート２１、２２、およびこれらのサイドプレート２１、２２の各結合部側に対して逆側端部同士を繋ぐバルブプレート２３を有している。

２つの結合部１５、１６は、ピンロッド２および合成樹脂モールド成形体３の周囲を取り囲む金属製のリングプレートであって、合成樹脂モールド成形体３の各バルブ保持部にインサート成形により支持固定されている。各結合部１５、１６には、合成樹脂モールド成形体３が嵌合する嵌合孔が形成されている。また、２つの結合部１５、１６は、一対のサイドプレート２１、２２のピンロッド２側に一体的に形成されている。
一対のサイドプレート２１、２２は、２つの結合部１５、１６からピンロッド２の半径方向の外方側（自由端部側、先端側）に向けて真っ直ぐに延長されている。これらのサイドプレート２１、２２は、バルブプレート２３の回転軸方向（ピンロッド２に平行な軸方向）の両端をピンロッド側（結合部側）に略直角に折り曲げて形成されている。また、一対のサイドプレート２１、２２は、ケーシング１の左右壁部１１、１２の内側面（対向壁面）との間に所定の隙間（サイドクリアランス）を隔てて対向して配置される外側面をそれぞれ有している。

バルブプレート２３は、一対のサイドプレート２１、２２の自由端部（ピンロッド側に対して逆側端部）同士を連結する連結部である。このバルブプレート２３は、ピンロッド２の回転軸を中心にして回転方向に往復移動することで、空気流路８、９の開口面積を変更する。バルブプレート２３には、ピンロッド２の回転軸（回転中心軸線）を中心とした所定の曲率半径を有する部分円筒形状の曲面部が設けられている。

合成樹脂外装体６は、合成樹脂によって所定の形状に一体的に形成されている。この合成樹脂外装体６は、複数のロータリバルブ毎に設置されて、各バルブプレート２３の表面および裏面を被覆するようにモールド成形された円弧状の樹脂モールド部材（合成樹脂製の樹脂成形部）である。この合成樹脂外装体６の内部には、ロータリバルブのサイドプレート２１、２２の各バルブプレート２３側端部およびバルブプレート２３全体がインサート成形されている。
合成樹脂外装体６には、ピンロッド２の回転軸（回転中心軸線）を中心とした所定の曲率半径を有する部分円筒形状の曲面部２４が設けられている。この合成樹脂外装体６の曲面部２４は、金属バルブ本体５のバルブプレート２３と共に、ロータリバルブの開閉動作時に、空気流路８と空気流路９との間に形成される中継流路（円弧状空間）内を回転方向に往復移動する。

曲面部２４は、金属バルブ本体５のバルブプレート２３の全閉側エッジよりも回転方向の全閉側（ケーシング１の上壁部１３に接近する側）に延長されている。また、曲面部２４は、金属バルブ本体５のバルブプレート２３の全開側エッジよりも回転方向の全開側（ケーシング１の下壁部１４に接近する側）に延長されている。
また、曲面部２４の表面、つまり曲面部２４の曲がり方向の外側の壁面は、ピンロッド２の回転軸の径方向の外側に向かって凸となる凸曲面となっている。
また、曲面部２４の裏面、つまり曲面部２４の曲がり方向の内側の壁面は、ピンロッド２の回転軸の径方向の外側に向かって凹となる凹曲面となっている。

また、合成樹脂外装体６には、ロータリバルブの全閉時に空気流路８、９を流れる吸気を空気流路９の上下（高さ）方向の一方側（ケーシング１の上壁部１３側）に偏流させて、燃焼室内においてタンブル流を発生させるための長方形状の開口部２５が形成されている。
また、合成樹脂外装体６の開口部２５の奥行き方向の奥側（底側）には、奥側エッジ（開口部２５の奥側エッジ）が設けられている。また、合成樹脂外装体６の開口部２５の幅方向の両側には、両側エッジ（開口部２５の両側エッジ）が設けられている。
開口部２５は、複数のロータリバルブの回転方向の全閉側に位置する各バルブエッジの幅方向の中央部を切り欠くことで開口しており、この開口側から奥側エッジまで延びる開口凹部である。これにより、合成樹脂外装体６の正面形状は凹形状となる。
また、開口部２５は、ロータリバルブの全閉時にケーシング１の上下方向の一方側（上壁部１３側）の流路壁面近傍で開口している。また、開口部２５は、空気流路８、９の幅方向の中央部で開口している。つまり開口部２５は、ロータリバルブの全閉時に空気流路８、９の上部中央で開口している。

開口部２５の奥側エッジには、ロータリバルブの全閉時に、ケーシング１の上壁部１３側に向かって、上り勾配となるように傾斜した平面（平坦面）２６が形成されている。開口部２５の奥側エッジの平面２６は、ロータリバルブの全閉時に、空気流路８、９（開口部２５）内の吸気流方向の上流側から下流側に向かって、開口部２５の開口断面積が次第に減少するように傾斜している。これにより、開口部２５の奥側エッジの平面２６に沿うように流れて空気流路９内に吹き出した吸気流は、図２（ｂ）に示したように、ケーシング１の上壁部１３の幅方向の中央部の流路壁面に沿って流れ、吸気ポートへ向かう。
なお、開口部２５の開口断面積を小さくする程、燃焼室内に発生するタンブル流を強化することができる。また、平面２６の代わりに、開口部２５の奥側エッジに凹曲面を形成しても良い。

合成樹脂外装体６には、開口部２５の幅方向の両側エッジおよびこの両側エッジを曲面部２４の円弧方向（ロータリバルブの回転方向の全開側）に延長した延長線に沿うように複数（一対）のバルブリブ３１、３２が設置されている。また、一対のバルブリブ３１、３２は、合成樹脂外装体６の開口部２５および合成樹脂外装体６の曲面部２４の表面中央部を挟んで互いに並行配置されている。
一対のバルブリブ３１、３２は、合成樹脂外装体６の曲面部２４の凸曲面から下壁部１４の対向部（後述する）に接近するように突出している。また、一対のバルブリブ３１、３２は、合成樹脂外装体６の曲面部２４の曲がり方向の外側の壁面（凸曲面）形状に沿うように円弧状に湾曲して形成されている。また、一対のバルブリブ３１、３２は、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の曲面部２４の凸曲面からピンロッド２の回転軸の径方向の外側および吸気流方向の下流側に向かって突出するように設置されている。

バルブリブ３１は、開口部２５の幅方向の左側エッジおよびその延長線に沿うように設置されて、ロータリバルブの回転方向の全閉側に位置する各バルブエッジ（全閉側バルブエッジ）からロータリバルブの回転方向の全開側に位置する各バルブエッジ（全開側バルブエッジ）に至るまで連続的にロータリバルブの回転方向に延びる第１バルブ側リブ（開口部の左側突条リブ）である。
バルブリブ３２は、開口部２５の幅方向の右側エッジおよびその延長線に沿うように設置されて、ロータリバルブの全閉側バルブエッジからロータリバルブの全開側バルブエッジに至るまで連続的にロータリバルブの回転方向に延びる第２バルブ側リブ（開口部の右側突条リブ）である。

次に、本実施例のケーシング１の詳細を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。
ケーシング１は、空気流路８、９を挟んで対向して配置される一対の左右壁部（流路壁）１１、１２、および空気流路８、９を挟んで対向して配置される一対の上下壁部（流路壁）１３、１４を有している。
左壁部１１の流路壁面と下壁部１４の流路壁面とのコーナ部分には、断面半円形状の空間３３が形成されている。また、右壁部１２の流路壁面と下壁部１４の流路壁面とのコーナ部分には、断面半円形状の空間３４が形成されている。
上壁部１３は、図３に示したように、空気流路９の流路壁面から一対のバルブリブ３１、３２に接近するように図示下方に向かって突出する突出壁３５を有している。上壁部１３と突出壁３５との間には、段差面３６が形成されている。なお、突出壁３５の段差面３６は、一対のバルブリブ３１、３２のリブ頂部との干渉を防ぐために各合成樹脂外装体６の曲面部２４の曲がり方向の外側の壁面（凸曲面）形状に沿うように円弧状に設けられている。

下壁部１４は、空気流路８の上下方向の下方側に設置される薄肉部３７、および空気流路９の上下方向の下方側に設置されて、空気流路８の開口断面積よりも空気流路９の開口断面積を狭くするための厚肉部３８を有している。バルブ収納凹部１７は、薄肉部３７およびこれに連なる厚肉部３８に渡って設けられる。
薄肉部３７および厚肉部３８は、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の曲面部２４の凸曲面との間に所定の隙間を隔てて対向して配置される対向部（湾曲部）、およびこの対向部の端部から空気流路８の入口部に至るまで平面とされた平面部を有している。 対向部は、ロータリバルブの回転作動線よりもピンロッド２の回転軸の径方向の外側に設置されている。この対向部は、各合成樹脂外装体６の曲面部２４の凸曲面形状に倣うように湾曲した底面（下壁部１４の底面）４１〜４３を有している。

薄肉部３７および厚肉部３８の底面４１〜４３には、空気流路８の入口部から空気流路９の入口部（稜線、エッジＥ）に至るまでの間に複数（一対）の嵌合溝４４、４５が形成されている。これらの嵌合溝４４、４５には、合成樹脂外装体６の曲面部２４の凸曲面形状に倣うように湾曲した溝底面（凹曲面）が形成されている。
一対の嵌合溝４４、４５は、一対のバルブリブ３１、３２の頂面との間に所定の第１隙間Ａを隔てて対向する溝底面、および一対のバルブリブ３１、３２の側面との間に所定の第２隙間Ｂを隔てて対向する溝側面を有している。

［実施例１の作用］
次に、本実施例のＴＣＶのバルブ開度の制御方法を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。

ＥＣＵは、エンジンの運転状況、例えばエンジン回転速度（エンジン回転数）とエンジン負荷（アクセル開度またはスロットル開度）とから、燃焼室内のタンブル流を強化する必要のある「タンブル実施領域」であるか、燃焼室内のタンブル流を強化する必要のない「タンブル非実施領域」であるかを判断する。
なお、エンジンの運転状況、例えばエンジン回転速度とエンジン負荷に基づいて要求タンブル比を求めて、要求タンブル比が所定値以上の時に複数のＴＣＶの各ロータリバルブを全閉し、要求タンブル比が所定値未満の時に複数のＴＣＶの各ロータリバルブを全開しても良い、

ＥＣＵが「タンブル実施領域」であると判断すると、電動モータへの供給電力を制御（例えば電動モータを通電）する。このとき、モータトルクを利用して複数のロータリバルブが閉弁作動方向に駆動されるため、ＴＣＶのロータリバルブが閉じられる。つまり複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６が、図１、図２（ｂ）、図３（ａ）および図４に示したように、全閉姿勢（全閉状態）となるように開閉制御（全閉制御）される。このとき、各空気流路８、９の流路開口断面積は最小となる。
この場合、インテークマニホールドのうちの上流側端部から下流側端部（ケーシング１の空気流路８）に流入した吸気流が、合成樹脂外装体６の曲面部２４の凹曲面に沿うように流れて、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６、特に合成樹脂外装体６のバルブエッジの幅方向の中央部で開口した開口部２５に流入する。

そして、開口部２５に流入した吸気流は、開口部２５の奥側エッジの平面２６に沿って流れて空気流路９内に吹き出し、図２（ｂ）に示したように、ケーシング１の上壁部１３の幅方向の中央部の流路壁面に沿うように流れる偏流となる。
そして、空気流路９の上壁部１３を流れる偏流は、空気流路９の出口部の上壁部１３側から、シリンダヘッドの吸気ポートの上層部内に導入され、吸気ポートの上層部の流路壁面に沿うように流れる。
そして、吸気ポートの上層部の流路壁面に沿って流れる吸気流は、吸気ポート開口部から燃焼室内に供給される。このとき、エンジンの各気筒毎の燃焼室内においてタンブル流が発生するため、エンジン始動時またはアイドル運転時における燃焼室内での燃焼効率が向上し、燃費やエミッション（例えばＨＣ低減効果）等が改善される。

一方、ＥＣＵが「タンブル非実施領域」であると判断すると、電動モータへの供給電力を制御（例えば電動モータを通電）する。このとき、モータトルクを利用して複数のロータリバルブが開弁作動方向に駆動されるため、複数のＴＣＶのロータリバルブが開かれる。つまり合成樹脂外装体６が、図３（ｂ）に示したように、空気流路９を開放してケーシング１の下壁部１４のバルブ収納凹部１７内に収納される収納姿勢（収納状態、全開状態）となるように開閉制御（全開制御）される。このとき、各空気流路８、９の流路開口断面積は最大となる。
この場合、インテークマニホールドのうちの上流側端部から下流側端部（ケーシング１の空気流路８）に流入した吸気流は、中継流路、空気流路９をストレートに通過して、空気流路９の出口部から吸気ポート内に導入される。そして、吸気ポートを通過した吸気流は、吸気ポート開口部から燃焼室内に供給される。このとき、燃焼室内においてタンブル流は発生しない。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の複数のタンブル制御弁（ＴＣＶ）を備えた吸気渦流発生装置において、複数のＴＣＶのロータリバルブを回転作動線上で開閉動作させることによって、エンジンの各気筒毎の燃焼室内で発生するタンブル流の更なる強化を図るという目的で、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の曲面部２４の表面（凸曲面）に一対のバルブリブ３１、３２を設置している。
これらのバルブリブ３１、３２は、複数のロータリバルブの回転方向の全閉側に位置する各バルブエッジの幅方向の中央部、すなわち、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の上部中央を切り欠くことで開口した開口部２５、つまり強い偏流を空気流路９の上部中央に発生させる開口部２５の両側エッジおよびこの延長線に沿うように設置されている。

また、一対のバルブリブ３１、３２は、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の全閉側バルブエッジから全開側バルブエッジに至るまで連続的にロータリバルブの回転方向に延長されている。また、一対のバルブリブ３１、３２は、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の曲面部２４の凸曲面から下壁部１４の一対の嵌合溝４４、４５の溝底面に接近するように突出している。また、一対のバルブリブ３１、３２は、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の曲面部２４の凸曲面形状に沿うように円弧状に湾曲して形成されている。また、一対のバルブリブ３１、３２は、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の曲面部２４の凸曲面からピンロッド２の回転軸の径方向の外側に向かって突出するように設置されている。

以上のバルブリブ構造によって、ロータリバルブの全閉時に、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の上部中央で開口した開口部２５から空気流路９に流出した吸気流は、開口部２５の両側エッジおよびこの延長線に沿うように、しかも複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の曲面部２４の凸曲面から吸気流方向の下流側に向かって突出するように設置された一対のバルブリブ３１、３２に整流（邪魔）される。
これにより、ロータリバルブの全閉時に、開口部２５から空気流路９に流出した吸気流が、開口部２５の両側エッジよりも幅方向の外側に円弧状に曲がり難くなる。すなわち、吸気流が広がり難くなるので、開口部２５を通過する吸気流を、空気流路９の上部中央に強く偏流させることができる。つまり強い吸気流を発生させることができる。
これによって、開口部２５から空気流路９の幅方向の両側（サイド側）に広がる吸気流を抑制することで、空気流路９の上部中央に強い吸気流を発生させることができるので、エンジンの各気筒毎の燃焼室で発生するタンブル流の更なる強化を図ることが可能となる。したがって、エンジンの燃焼効率の向上や、燃焼安定化による燃費の向上を図ることができる。
なお、一対のバルブリブ３１、３２は、合成樹脂外装体６の曲面部２４の凸曲面に一体的に形成されている。これにより、ロータリバルブの表面に一対のバルブリブ３１、３２を設置し易くなるので、コストを削減することができる。

ここで、本実施例の複数のＴＣＶにおいては、複数のロータリバルブの各合成樹脂外装体６の曲面部２４からケーシング１の下壁部１４の一対の嵌合溝４４、４５の溝底面に接近するように突出する一対のバルブリブ３１、３２の頂面と一対の嵌合溝４４、４５の溝底面との間に、所定の第１隙間Ａを有している。また、一対のバルブリブ３１、３２の側面と一対の嵌合溝４４、４５の溝側面との間に、所定の第２隙間Ｂを有している。
この第１、第２隙間Ａ、Ｂは、ケーシング１の下壁部１４と一対のバルブリブ３１、３２のリブ頂部との干渉を防ぐために設けられている。また、第１、第２隙間Ａ、Ｂにより迷路構造（通路長を長くしたラビリンス構造）が形成されるので、ＴＣＶの全閉時にロータリバルブのサイドプレート２１、２２よりも幅方向の外側（下壁部１４の幅方向の両側の底面４１、４３寄りの領域を含む）に流出した吸気流が、空気流路８の幅方向の両側に設けられる空間３３、３４から空気流路９側へ流入するのを防ぐことができる。

図６は本発明の実施例２を示したもので、内燃機関の吸気装置（吸気渦流発生装置）を示した図である。

本実施例のＴＣＶは、ロータリバルブの表面、つまり合成樹脂外装体６の曲面部２４の表面（凸曲面）に４つのバルブリブ５１〜５４を有している。
バルブリブ５１は、開口部２５の左側エッジに沿うように設置されて、ロータリバルブの全閉側バルブエッジから開口部２５の奥側エッジ近傍までロータリバルブの回転方向に延びる第１バルブ側リブ（開口部の左側突条リブ）である。
バルブリブ５２は、開口部２５の右側エッジに沿うように設置されて、ロータリバルブの全閉側バルブエッジから開口部２５の奥側エッジ近傍までロータリバルブの回転方向に延びる第２バルブ側リブ（開口部の右側突条リブ）である。

バルブリブ５３は、開口部２５の左側エッジの延長線に沿うように設置されて、ロータリバルブの全開側バルブエッジから開口部２５の左側エッジに向けてロータリバルブの回転方向に延びる第３バルブ側リブ（左側突条リブ）である。
バルブリブ５４は、開口部２５の右側エッジの延長線に沿うように設置されて、ロータリバルブの全開側バルブエッジから開口部２５の右側エッジに向けてロータリバルブの回転方向に延びる第４バルブ側リブ（右側突条リブ）である。
すなわち、バルブリブ５１〜５４は、ロータリバルブの表面、つまり合成樹脂外装体６の曲面部２４の表面（凸曲面）の全閉側バルブエッジから全開側バルブエッジまで連続して設けなくても構わない。

２つのバルブリブ５１、５２は、空気流路９の入口部に流出した吸気流を、開口部２５の両側エッジよりも幅方向の外側に円弧状に曲がり難くする、つまり広がり難くすることで、開口部２５を通過する吸気流を、空気流路９の上部中央（一方側中央）に強く偏流させることができる。これによって、空気流路９の上部中央に強い吸気流を発生させることができるので、エンジンの各気筒毎の燃焼室で発生するタンブル流の更なる強化を図ることが可能となる。
２つのバルブリブ５３、５４は、ＴＣＶの全閉時にロータリバルブよりも上下方向の下方側（下壁部１４の幅方向の両側の底面４１、４３寄りの領域）に流出した吸気流が空気流路９側へ流入するのを防ぐ。
以上のように、本実施例の内燃機関の吸気装置（吸気渦流発生装置）、特にＴＣＶにおいては、実施例１と同様な効果を達成することができる。

図７は本発明の実施例３を示したもので、内燃機関の吸気装置（吸気渦流発生装置）を示した図である。

本実施例のＴＣＶは、ロータリバルブの表面、つまり合成樹脂外装体６の曲面部２４の表面（凸曲面）に一対のバルブリブ３１、３２を有している。また、ケーシング１の上壁部１３の流路壁面には、一対の突条リブ６１、６２が設置されている。これらの突条リブ６１、６２は、一対のバルブリブ３１、３２に沿うように設置されたインマニ側リブである。一対の突条リブ６１、６２は、ケーシング１の上壁部１３の流路壁面から一対のバルブリブ３１、３２の頂面に接近するように図示下方に向かって突出している。
このように設けた場合でも、実施例１及び２と同様な効果を達成することができる。

［変形例］
本実施例では、本発明を、回転方向の全閉側に位置する各バルブエッジの幅方向の中央部（上部中央）を切り欠くことで開口部を形成したロータリバルブを全閉動作させることで内燃機関（エンジン）の燃焼室に供給する吸気（吸入空気）を空気流路の上方側に偏流して燃焼室内において縦方向の旋回流（タンブル流）を発生させるタンブル制御弁（ＴＣＶ）を備えた吸気渦流発生装置に適用しているが、本発明を、幅方向の片側中央を切り欠くことで開口部を形成したロータリバルブを全閉動作させることでエンジンの燃焼室に供給する吸気（吸入空気）を空気流路の幅方向片側に偏流して燃焼室内において横方向の旋回流（スワール流）を発生させるスワール制御弁（ＳＣＶ）を備えた吸気渦流発生装置に適用しても良い。
また、本発明を、エンジンの燃焼を促進させるためのスキッシュ渦の生成が可能となるように構成しても良い。

本実施例では、タンブル制御弁（ＴＣＶ）の弁体であるロータリバルブを開閉動作させるアクチュエータを、電動アクチュエータによって構成したが、ロータリバルブを開閉動作させるアクチュエータを、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータ、あるいは電磁アクチュエータによって構成しても良い。
また、内燃機関として、ディーゼルエンジンを用いても良い。また、内燃機関として、多気筒エンジンだけでなく、単気筒エンジンを用いても良い。
また、ロータリバルブの表面、つまり金属バルブ本体５のバルブプレート２３の表面に一対のバルブリブ３１、３２および４つのバルブリブ５１〜５４を一体的に形成しても良い。この場合には、合成樹脂外装体６を設けなくても良い。

１ ケーシング（インテークマニホールド）
２ ピンロッド（シャフト）
３ 合成樹脂モールド成形体（シャフト）
４ アクチュエータ
５ 金属バルブ本体（ＴＣＶの弁体であるロータリバルブのバルブ本体）
６ 合成樹脂外装体（ＴＣＶの弁体であるロータリバルブのバルブ本体）
８ 空気流路（第１吸気通路、回転作動線よりも空気流方向の上流側の空気流路）
９ 空気流路（第２吸気通路、回転作動線よりも空気流方向の下流側の空気流路）
１１ ケーシングの左壁部（流路壁）
１２ ケーシングの右壁部（流路壁）
１３ ケーシングの上壁部（流路壁）
１４ ケーシングの下壁部（流路壁）
１５ ロータリバルブの結合部
１６ ロータリバルブの結合部
２１ ロータリバルブのサイドプレート
２２ ロータリバルブのサイドプレート
２３ ロータリバルブのバルブプレート
２４ ロータリバルブの合成樹脂外装体の曲面部
２５ ロータリバルブの合成樹脂外装体の開口部
２６ 開口部の奥側エッジの平面（平坦面）
３１ バルブリブ（開口部の左側突条リブ）
３２ バルブリブ（開口部の右側突条リブ）
４４ 嵌合溝
４５ 嵌合溝
５１ バルブリブ（開口部の左側突条リブ）
５２ バルブリブ（開口部の右側突条リブ）
５３ バルブリブ（左側突条リブ）
５４ バルブリブ（右側突条リブ）
６１ 突条リブ
６２ 突条リブ

Claims (9)

1. （ａ）内燃機関の燃焼室に空気を供給する空気流路を形成するケーシングと、
   （ｂ）このケーシング内の空気流方向に対して直交する方向に延びる回転軸、およびこの回転軸を中心にした所定の曲率半径の曲線である回転作動線上を往復移動するロータリバルブを有し、
   前記燃焼室で発生する旋回流を開閉動作により調整する空気流制御弁と
   を備えた内燃機関の吸気装置において、
   前記ロータリバルブは、前記空気流制御弁の全閉時に前記空気流路を流れる空気を偏流させる開口部、およびこの開口部の幅方向の両側エッジに沿うように設置されて、前記ロータリバルブの回転方向に延びる複数のバルブリブを有し、
   前記複数のバルブリブは、前記ロータリバルブの表面から前記ケーシング内の空気流方向の下流側または前記回転軸の径方向の外側に向かって突出するように設置されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記開口部とは、前記ロータリバルブの回転方向の全閉側に位置するバルブエッジで開口し、この開口側から奥側エッジまで延長されている凹部のことであることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記開口部の奥側エッジには、前記空気流制御弁の全閉時に、前記ケーシングの上下方向の一方側の流路壁面に向かって、上り勾配となるように傾斜した平面が形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記複数のバルブリブは、互いに並行配置されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記ケーシングは、前記空気流制御弁の全閉時に前記開口部が接近する流路壁面から突出するように設置されて、前記ケーシング内の空気流方向に延びる複数の突条リブを有し、
   前記複数の突条リブは、前記複数のバルブリブにそれぞれ対応して設置されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記ケーシングは、前記ロータリバルブの表面との間に所定の隙間を隔てて対向して配置される対向部を有していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
7. 請求項６に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記対向部は、前記複数のバルブリブとの干渉を防ぐための複数の嵌合溝を有し、
   前記複数の嵌合溝は、前記複数のバルブリブにそれぞれ対応して設置されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
8. 請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記ロータリバルブには、前記回転軸を中心とした所定の曲率半径を有する部分円筒状の曲面部が設けられていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
9. 請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、 前記ロータリバルブは、前記回転軸に一体的に取り付けられる金属本体、およびこの金属本体の表面を覆うように成形された樹脂外装体を有し、
   前記複数のバルブリブは、前記樹脂外装体に一体的に形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

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