JP4107131B2 - 内燃機関用スロットルバルブ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者のアクセル操作量またはスロットル操作量に応じて内燃機関の吸気ポートへの吸入空気量を変更してエンジントルクまたはエンジン回転速度を制御する内燃機関用スロットルバルブ装置に関するもので、特にバタフライ弁方式のスロットルバルブを備えた二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、４サイクルガソリンエンジンでは、低負荷運転時においても内燃機関の燃焼室（シリンダ）内での燃焼が安定するように、内燃機関の吸気ポートにつながるインテークマニホールド内に形成される略円形断面を有する吸気通路を分割し、片側の吸気通路内にサブバルブを開閉自在に収容保持して内燃機関の吸気通路を絞ることにより、内燃機関のシリンダ内に流入する吸入空気の流速および方向性を確保し、内燃機関のシリンダ内に気流の渦を発生させて燃焼を安定させている。
【０００３】
ここで、四輪自動車用エンジンにおいては、一般的に、円管状ボア壁部内にスロットルバルブを開閉自在に収容したスロットルボデーよりも吸入空気の流れ方向の下流側にサージタンクを備えており、四輪自動車用エンジンのシリンダ内への吸入空気の流速および方向性を確保するために、サージタンクから四輪自動車用エンジンの吸気ポートまでを繋ぐインテークマニホールドの吸気通路内に、吸気ポートからの勢いでシリンダ内に作られる縦方向の渦流（例えばタンブル流）発生用のサブバルブを用いており、四輪自動車用エンジンの吸気系統の構成部品の複雑化、体格の増大、部品点数の増加等によりコストアップを招いている。
【０００４】
一方、スロットルボデーとインテークマニホールドとの間にサージタンクを持たない、例えば二輪自動車用エンジンにおいては、スロットルバルブの開弁が片側からのみ行われるスライド弁方式のスロットルバルブを用いて、スロットルボデーよりも吸入空気の流れ方向の下流側に連結されるインテークマニホールドの吸気通路を、吸入空気の流れ方向に直交する方向に２分割することで、スロットルバルブの弁開度が小さい低開度時に、二輪自動車用エンジンの吸気ポートに流入する吸入空気の流速および方向性を確保し、四輪自動車用エンジンの吸気系統に比べてコンパクト化された二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１６６４２０号公報（第１−１５頁、図１−図４０）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置においては、スライド弁方式のスロットルバルブを採用していることから、シャフト部の外周部よりシャフト部の直径方向の両側に突出するようにそれぞれ設けられた２つのディスク部の外周端全周とスロットルボデーの円管状ボア壁部の内壁面との間から吸入空気が吸気ポートに向かうバタフライ弁方式のスロットルバルブに比べて、体格の上昇を招いているという問題点がある。
【０００７】
ここで、二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置として、内燃機関の燃焼を促進する縦方向の渦流を積極的に生起し、通常では燃え難い薄い空燃比でも燃焼（希薄燃焼）させることで、エンジン性能を落とさずに燃料消費を改善するリーンバーンエンジンを成立させることのできる二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置を簡易な構造で実現することが望ましい。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、内燃機関の吸気系統、特に吸気管、スロットルボデー等の体格が非常にコンパクトなバタフライ弁方式のスロットルバルブを備えた内燃機関用スロットルバルブ装置を提供することにある。また、内燃機関の燃焼を促進する渦流の生成を簡易な構造で実現することのできる内燃機関用スロットルバルブ装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、吸気管の、バタフライ弁方式のスロットルバルブよりも吸入空気の流れ方向の下流側は、スロットルバルブの弁開度または回転角度が小さい低開度時に吸入空気が流入する外層流路とスロットルバルブの弁開度または回転角度が大きい高開度時にのみ吸入空気が流入する内層流路とに円管状の隔壁で仕切ることで二重管構造に形成されている。そして、隔壁の外周と吸気管の内周との間に形成された外層流路の上流側と下流側とを、周方向の仕切り板で仕切り、その仕切り板の一部に、スロットルバルブの弁開度または回転角度が小さい低開度時に、吸気バルブの片側に比較的に流速の速い吸入空気を流入させるための渦流生成流路を形成するための開口部を設けている。
【００１９】
それによって、スロットルバルブの弁開度または回転角度が小さい低開度時に、内燃機関の吸気ポートに流入する吸入空気の流速および方向性を確保できる。すなわち、吸気管内においてスロットルバルブの片側から内燃機関の吸気ポートに向かう吸入空気の流れの一部に、比較的に流速の速い流れを作り出すことができる。これにより、内燃機関の吸気系統、特に吸気管、スロットルボデー、インテークマニホールド等の構造が簡素で、且つ非常にコンパクトな体格でありながらも、内燃機関の燃焼を促進する渦流の生成が可能となる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、吸気管内に設けられる周方向の仕切り板の一部を開口させることで形成される開口部より内燃機関の吸気ポートに向かう、比較的に流速の速い吸入空気の流路近傍に噴射孔を有する燃料噴射弁を搭載している。これにより、吸入空気を燃料噴射弁の噴射孔付近に導入することができるので、燃料噴射弁の噴射孔より噴射される噴霧燃料の微流化を促進させるエアアシスト機能を簡易な構造で実現することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、上記の吸気管は、例えば楕円形状、長円形状、多角形状、円形状等の略円形状の断面を有している。そして、バタフライ弁方式のスロットルバルブのシャフト部は、運転者のアクセル操作量またはスロットル操作量に対応して回転駆動されると共に、２つのディスク部と一体的に回転するスロットルシャフトである。また、バタフライ弁方式のスロットルバルブの２つのディスク部は、シャフト部の直径方向の両側に、吸気管の内壁面形状に対応するようにそれぞれ設けられた略半円形状の板状部である。そして、スロットルバルブの２つのディスク部は、全閉時に吸気管内を流れる吸入空気の流れ方向に対して略直交する方向に外周端が位置し、且つ全開時に吸気管内を流れる吸入空気の流れ方向の上流側および下流側に外周端が位置することを特徴としている。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、吸気管は、吸入空気を濾過する濾過エレメントを保持するエアクリーナケース、このエアクリーナケースよりも下流側に気密的に連結されて、円管状ボア壁部内にスロットルバルブを開閉自在に収容するスロットルボデー、およびこのスロットルボデーよりも下流側に気密的に連結されて、スロットルボデーから内燃機関の吸気ポートに吸入空気を送り込むためのインテークマニホールドにより構成されている。そして、スロットルボデーおよびインテークマニホールドは、連続した略同等の断面を有していることを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１参考例の構成］
図１は本発明の第１参考例を示したもので、図１（ａ）、（ｂ）は二輪自動車用エンジンの吸気系統を示した図である。
【００２４】
本参考例の二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置は、運転者のアクセル操作量に基づいて内燃機関（例えば二輪自動車用エンジン：以下エンジンと言う）の吸気系統に組み込まれており、吸気バルブ１により開閉される吸気ポート２に流入する吸入空気量を変更することで、すなわち、二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルのスロットル操作量に基づいてエンジンのシリンダ内に流入する吸入空気量を変更することで、エンジン回転速度またはエンジントルクをコントロールするものである。なお、スロットル操作量とは、四輪自動車においては、運転者のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）に相当する。
【００２５】
ここで、本参考例のエンジンの吸気管は、吸入空気を濾過する濾過エレメント（図示せず）を収容保持したエアクリーナケース（図示せず）、このエアクリーナケースよりも下流側に気密的に連結されたスロットルボデー５、およびこのスロットルボデー５よりも下流側に気密的に連結されたインテークマニホールド３等から構成されている。
【００２６】
エンジンは、吸入空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得る熱エネルギーにより出力を得るもので、インテークマニホールド３を一体的に形成したシリンダヘッドと、このシリンダヘッドに設けられる吸気ポート２より混合気が吸入される燃焼室を形成するシリンダブロックとを備えている。なお、シリンダヘッドの一方側に形成される吸気ポート（インテークポート）２は、エンジンのシリンダヘッドに装着された円筒状のバルブガイド１６内に往復方向に摺動自在に保持された吸気バルブ（インテークバルブ）１により開閉され、排気ポート（エキゾーストポート）は、エンジンのシリンダヘッドに装着された円筒状のバルブガイド（図示せず）内に往復方向に摺動自在に保持された排気バルブ（エキゾーストバルブ：図示せず）により開閉される。
【００２７】
なお、吸気バルブ１は、エンジンのシリンダヘッドの吸気ポート２に装着された円環状のバルブシート（シートリング）１７に離座または着座することで、吸気ポート２を開閉するように構成されている。また、排気バルブは、エンジンのシリンダヘッドの排気ポートに装着された円環状のバルブシート（シートリング：図示せず）に離座または着座することで、排気ポートを開閉するように構成されている。そして、シリンダヘッドとシリンダブロックとで形成されるシリンダの内周面には、エンジンのクランクシャフト（図示せず）にコンロッド（図示せず）を介して連結されるピストンが摺動自在に配設されている。なお、シリンダヘッドには、先端部が燃焼室内に露出するようにスパークプラグ（図示せず）が取り付けられている。
【００２８】
インテークマニホールド３内には、スロットルボデー５から吸気ポート２に吸入空気を送り込むための吸気通路１３が形成されている。また、インテークマニホールド３の上層部（特に天地方向の天側に位置する天壁部）には、エンジンの吸気ポート２内に最適なタイミングで燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）４が取り付けられている。このインジェクタ４の先端部には、吸気ポート２を開閉する吸気バルブ（インテークバルブ）１に向けて燃料を噴射する噴射孔が形成されている。
【００２９】
なお、本参考例では、後述するスロットルボデー５の第１空気流路（渦流生成流路）１１の空気出口部よりインテークマニホールド３の吸気通路１３を経て吸気ポート２に向かう、比較的に流速の速い吸入空気が流れる流路近傍に噴射孔が位置するようにインジェクタ４を設置している。また、このインジェクタ４の噴射孔より吸気バルブ１の背面に向かって噴射される燃料の噴射時期（噴射タイミング）や燃料噴射量（燃料噴射期間）は、エンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）によって電子制御されるように構成されている。
【００３０】
ここで、本参考例の二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置は、円管状ボア壁部内を、濾過エレメントで濾過されてエンジンの吸気ポート２に向かう吸入空気が流れる吸気管を構成するスロットルボデー５と、このスロットルボデー５内において開閉自在に収容されたバタフライ弁方式のスロットルバルブ６と、運転者のスロットル操作量に対応して回転駆動されて、スロットルバルブ６と一体的に回転するスロットルシャフト（本発明のシャフト部に相当する）７と、スロットルバルブ６を全閉位置に戻す方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）とを備えている。
【００３１】
なお、上記のＥＣＵには、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度を電気信号に変換し、ＥＣＵへどれだけスロットルバルブ６が開いているかを出力する回転角度センサ（スロットルポジションセンサ：図示せず）が接続されている。また、ＥＣＵに、二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルの操作量を電気信号に変換し、ＥＣＵへどれだけスロットル操作量があるかを出力するアクセル開度センサ（図示せず）を接続しても良い。
【００３２】
スロットルボデー５は、例えば耐熱性樹脂等の樹脂材料またはアルミニウムダイカスト等の金属材料により所定の形状に一体成形されており、スロットルバルブ６およびスロットルシャフト７を保持する装置であり、エンジンのインテークマニホールド３（またはシリンダヘッド）に固定ボルト等の締結具を用いて締め付け固定されている。なお、スロットルボデー５の空気出口部とインテークマニホールド３の空気入り口部との間を気密的に連結するシール部材（図示せず）を介在させても良い。
【００３３】
このスロットルボデー５内には、エンジンの吸気ポート２に吸入空気を送るための円形状断面を有する吸気通路１０、およびこの吸気通路１０とインテークマニホールド３の吸気通路１３とを連通させる吸気通路（後述する）が形成されている。そして、吸気通路１０の中央部には、そのスロットルボデー５を直径方向に貫通するように、断面円形状のスロットルシャフト７が回転自在に組み込まれている。
【００３４】
そして、スロットルボデー５は、スロットルバルブ６よりも吸入空気の流れ方向の下流側の吸気通路を隔壁８によって、上層側の第１空気流路１１と下層側の第２空気流路１２とに気密的に区画されている。なお、第２空気流路１２は、スロットルボデー５の下層部側の内壁面と隔壁８の下端面との間に形成されて、所定のバルブ開度（α）よりも大きい高開度時に吸入空気が流れる高開度時エア通路（メイン流路）を形成している。その隔壁８は、スロットルバルブ６よりも吸入空気の流れ方向の下流側の吸気通路を、吸入空気の流れ方向に対して直交する縦方向に２分割するようにスロットルボデー５の上層部側の内壁面に樹脂成形または鋳造成形で一体的に形成されている。
【００３５】
第１空気流路１１は、スロットルボデー５の上層部側の内壁面と隔壁８の上端面との間に形成されて、所定のバルブ開度（α）以下の低開度時に吸入空気が流れる低開度時エア通路を形成している。また、第１空気流路１１は、吸気バルブ１の片側に比較的に流速の速い吸入空気を流入させるための渦流生成流路を形成する。そして、第１空気流路１１は、スロットルボデー５内に形成される吸気通路のうちで比較的に上層部側に設けられている。
【００３６】
スロットルバルブ６は、スロットルボデー５内において、スロットルボデー５の軸受支持部に回転自在に支持されるスロットルシャフト７を中心にして回動可能に取り付けられている。このスロットルバルブ６は、エンジンの燃焼室内への吸入空気量を調節するためのバタフライ弁方式の回転弁で、二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルの操作量に応じて弁開度または回転角度が変更される。なお、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度は、スロットルボデー５に取り付けられるスロットルポジションセンサ（図示せず）によって検出できるようにしても良い。
【００３７】
そして、スロットルバルブ６は、スロットルシャフト７の樹脂製バルブ固定部（図示せず）の外周に嵌め合わされる円筒状のシャフト部（以下円筒部と呼ぶ：図示せず）、およびこの円筒部の外周部よりスロットルシャフト７の直径方向の両端側に向けて突出するようにそれぞれ設けられた２つの第１、第２ディスク部２１、２２を有している。これらの第１、第２ディスク部２１、２２は、スロットルシャフト７の直径方向の両側に、スロットルボデー５の吸気通路１０の通路壁面形状に対応するようにそれぞれ設けられた略半円形状の板状部である。
【００３８】
そして、２つの第１、第２ディスク部２１、２２は、スロットルバルブ６の全閉方向の回転動作が全閉位置にて規制（係止）されている時（スロットルバルブ６の全閉時）に、図１に破線で示したように、スロットルボデー５の吸気通路１０内を流れる吸入空気の流れ方向に対して略直交する方向（図示上下方向）に外周端が位置するようにスロットルシャフト７の外周部に設置されている。また、２つの第１、第２ディスク部２１、２２は、スロットルバルブ６の全開方向の回転動作が全開位置にて規制（係止）されている時（スロットルバルブ６の全開時）に、図１に破線で示したように、スロットルボデー５の吸気通路１０内を流れる吸入空気の流れ方向の上流側（図示左方向）および下流側（図示右方向）に外周端が位置するようにスロットルシャフト７の樹脂製バルブ固定部の外周に設置されている。
【００３９】
２つの第１、第２ディスク部２１、２２のうちの一方側のディスク部を構成する第１ディスク部２１には、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が小さい低開度時に、第１ディスク部２１の外周端とスロットルボデー５の下層部側の内壁面との隙間を閉塞することで、他方側のディスク部を構成する第２ディスク部２２側しか開かないようにするための延長部（本発明の肉厚部に相当する）２３が樹脂成形で一体的に形成されている。
【００４０】
この延長部２３は、第１ディスク部２１の外周端全周よりスロットルバルブ６の回転方向の全閉側に向けて、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が小さい低開度に対応した所定のバルブ開度（α）分だけ延長されている。また、延長部２３は、スロットルボデー５の吸気通路１０の通路壁面形状に対応するようにスロットルシャフト７の軸心を曲率中心とする球面形状の凸状面（曲率面）を有している。なお、延長部２３は、図１に示したように、スロットルバルブ６の全開流量に影響を与えない範囲、つまりスロットルシャフト７の直径と略同一の寸法を有しているので、スロットルバルブ６の全開流量に影響を与えることはない。
【００４１】
２つの第１、第２ディスク部２１、２２のうちの他方側のディスク部を構成する第２ディスク部２２の外周端には、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が小さい低開度時に、隔壁８によって形成される第１空気流路（渦流生成流路）１１内に吸入空気が流れ込み易くなるようにエアガイド（本発明の空気誘導部に相当する）２４が樹脂成形で一体的に形成されている。
【００４２】
スロットルシャフト７は、スロットルバルブ６の２つの第１、第２ディスク部２１、２２の内周部に設けられた円筒部を熱溶着によって保持固定する樹脂製バルブ固定部、この樹脂製バルブ固定部を介してスロットルバルブ６にアクセル操作量を伝達する樹脂製シャフト部（図示せず）、および樹脂製バルブ固定部と樹脂製シャフト部を補強する金属製シャフト部（図示せず）等から構成されている。
【００４３】
そして、スロットルシャフト７の樹脂製シャフト部の一端部（スロットルボデー５の外壁面よりも外部側に突出している端部）には、二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルにワイヤーケーブルを介して機械的に連結されたアクセルレバー（樹脂製レバー部、回転体）が一体的に形成されている。なお、アクセルレバーは、スロットルバルブ６を全開方向または全閉方向に駆動するバルブ駆動手段を構成する。
【００４４】
金属製シャフト部は、ステンレス鋼等の金属材料により中軸棒形状に形成されており、樹脂製バルブ固定部と樹脂製シャフト部にインサート成形されて一体化されている。また、金属製シャフト部の両端部は、スロットルシャフト７の外周面に露出しており、スロットルボデー５の円筒状の軸受支持部の内周に回転自在に支持されている。
【００４５】
なお、スロットルシャフト７の樹脂製バルブ固定部の外周に、スロットルバルブ６の２つの第１、第２ディスク部２１、２２の内周部に設けられた円筒部を嵌め合わせた後に、スロットルシャフト７の樹脂製バルブ固定部に、固定ボルトや締結ねじ等のスクリューを用いてスロットルバルブ６の２つの第１、第２ディスク部２１、２２の内周部または円筒部を固定ボルトや締結ねじ等のスクリューを用いて締め付け固定しても良い。
【００４６】
［第１参考例の作用］
次に、本参考例の二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置の作用を図１に基づいて簡単に説明する。
【００４７】
運転者が二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルを操作すると、このスロットルレバーまたはスロットルハンドルにワイヤーケーブルを介して機械的に連結されたアクセルレバーが、リターンスプリングの付勢力に抗して、スロットル操作量に対応した弁開度または回転角度だけ回転する。これにより、アクセルレバーと一体的に回転するスロットルシャフト７が所定の弁開度または所定の回転角度だけ回転し、スロットルボデー５の吸気通路１０内においてスロットルバルブ６が所定の弁開度または所定の回転角度だけ回転する。
【００４８】
したがって、スロットルボデー５の吸気通路１０が所定の弁開度または所定の回転角度だけ開かれるので、エンジン回転速度がスロットル操作量に対応した速度に変更される。このとき、ＥＣＵにスロットルポジションセンサが接続されている場合には、スロットルポジションセンサは、スロットルシャフト７の他端部に設けられ、スロットルバルブ６の回転角度を検出して、ＥＣＵに電気信号を送る。この電気信号によってＥＣＵは、インジェクタ４の先端部の噴射孔からどれだけ燃料を噴射するかを判断する。
【００４９】
逆に、運転者が二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルを戻すと、リターンスプリングの付勢力によってアクセルレバー、スロットルバルブ６およびスロットルシャフト７が全閉方向に戻されて、スロットルボデー５の内壁面（全閉ストッパ）に係止される。これにより、スロットルバルブ６の全閉方向の回転動作が全閉位置（アイドリング位置）にて規制されて、スロットルバルブ６が図１において破線位置で止まる。したがって、スロットルボデー５の吸気通路１０がスロットルバルブ６の２つのディスク部２１、２２によって閉じられるので、エンジン回転速度がアイドリング回転速度となる。なお、アイドル運転時に、第１空気流路１１内に吸入空気を流入させることができるように、スロットルバルブ６を図１において実線位置で止めるようにしても良い。
【００５０】
［第１参考例の効果］
以上のように、本参考例の二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置においては、バタフライ弁方式のスロットルバルブ６の片側の第１ディスク部２１の外周端を全開流路に影響を与えない範囲で肉厚を厚くしている。すなわち、バタフライ弁方式のスロットルバルブ６の片側の第１ディスク部２１に延長部２３を樹脂成形で一体的に形成することにより、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が所定のバルブ開度（α）までは、第１ディスク部２１の外周端とスロットルボデー５の下層部側の内壁面との隙間を閉塞して、スロットルバルブ６の第２ディスク部２２の外周端とスロットルボデー５の上層部側の内壁面との間の隙間しか開かないようにすることができる。
【００５１】
同時に、スロットルボデー５の、スロットルバルブ６よりも吸入空気の流れ方向の下流側部に、スロットルバルブ６よりも吸入空気の流れ方向の下流側の吸気通路を、吸入空気の流れ方向に対して直交する縦方向に２分割する隔壁８を設けることにより、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が所定のバルブ開度（α）までの低開度時エア通路を構成する第１空気流路（渦流生成流路）１１を形成している。
【００５２】
さらに、バタフライ弁方式のスロットルバルブ６の他方側の第２ディスク部２２の外周端にエアガイド（空気誘導部）２４を樹脂成形で一体的に形成することにより、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が所定のバルブ開度（α）までの低開度時に、第１空気流路（渦流生成流路）１１内に吸入空気が流れ込み易くなるようにしている。
【００５３】
それによって、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が所定のバルブ開度（α）までの低開度時には、スロットルバルブ６の第２ディスク部２２の外周端とスロットルボデー５の上層部側の内壁面との間の隙間しか開かず、スロットルボデー５の下流部において第１空気流路１１のみからしかインテークマニホールド３の吸気通路１３内に吸入空気が流入しないので、インテークマニホールド３の吸気通路１３内において、インテークマニホールド３の上層部側に、吸気バルブ１の片側に向かう比較的に流速の速い流れを作り出すことができる。
【００５４】
これにより、エンジンの吸気系統、特に吸気管を構成するスロットルボデー５やインテークマニホールド３等の構造が簡素で、且つ非常にコンパクトな体格でありながらも、エンジンの燃焼を促進する渦流（例えば縦方向の渦流：タンブル流）の生成が可能となる。したがって、エンジンのシリンダ内に吸入される混合気の空燃比が最適なものとなるので、最適な空燃比での燃焼を行うことができ、エンジンの性能を向上することができる。
【００５５】
さらに、吸気バルブ１の片側に向かう比較的に流速の速い流れにインジェクタ４より噴射される燃料を当てるようにしている。すなわち、吸気バルブ１の開弁時に、第１空気流路１１よりインテークマニホールド３の吸気通路１３内に流入する吸入空気の流れ（エアアシスト）を利用してインジェクタ４の先端部の噴射孔より噴射された燃料の霧化を促進させることができる。そして、吸気バルブ１の開弁時に、インテークマニホールド３の吸気通路１３の上層部側から吸気バルブ１の片側を経てシリンダ内に、比較的に流速の速い混合気を入れることができるので、エンジンのシリンダ内で渦流を生成できる。
【００５６】
したがって、エンジンの燃焼を促進する渦流を積極的に生起できるので、通常では燃え難い薄い空燃比でも燃焼（希薄燃焼）させることができ、エンジン性能を落とさずに燃料消費を改善するリーンバーンエンジンを成立させることができる。また、燃焼を改善することで混合比をリーン化し、ＮＯｘの排出量を低下させることも可能になる。また、リーンでエンジンを回せるので、燃料噴射量を減らしても同じエンジントルクを得ることができる。
【００５７】
［第２参考例］
図２は本発明の第２参考例を示したもので、図２（ａ）、（ｂ）は二輪自動車用エンジンの吸気系統を示した図である。
【００５８】
本参考例の二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置においては、スロットルボデー５の内壁面のうちで、バタフライ弁方式のスロットルバルブ６の片側の第１ディスク部２１の外周端に対向する下層側の内壁面に、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が小さい低開度時（スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が所定のバルブ開度（α）までの低開度時）に、第１ディスク部２１の外周端とスロットルボデー５の下層部側の内壁面との隙間を閉塞して、スロットルバルブ６の第２ディスク部２２の外周端とスロットルボデー５の上層部側の内壁面との間の隙間しか開かないようにするための突起部（本発明の肉厚部に相当する）１４を樹脂成形または鋳造成形で一体的に形成している。
【００５９】
そして、突起部１４は、スロットルボデー５の下層側の内壁面に設けられて、吸入空気の流れ方向の上流側に、スロットルバルブ６が、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が小さい低開度に対応した所定の弁開度または所定の回転角度分だけ延長した面を有している。また、突起部１４は、第１ディスク部２１の外周端の回転軌跡に対応するように、スロットルシャフト７の軸心を曲率中心とする球面形状の凹状面（曲率面）を有している。
【００６０】
また、スロットルボデー５の、スロットルバルブ６よりも吸入空気の流れ方向の下流側部は、第１参考例と同様にして、隔壁８によって上層側の第１空気流路（渦流生成流路）１１と下層側の第２空気流路１２とに気密的に区画されている。また、バタフライ弁方式のスロットルバルブ６の第２ディスク部２２の外周端には、第１参考例と同様にして、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が小さい低開度時に、隔壁８によって形成される第１空気流路１１内に吸入空気が流れ込み易くなるようにエアガイド（空気誘導部）２４が樹脂成形で一体的に形成されている。
【００６１】
以上により、本参考例の二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置においては、インテークマニホールド３の吸気通路１３内の吸入空気の流れを、図２の上層部側に比較的に流速の速い流れを作り出すことができる。これにより、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が小さい低開度時に、第１空気流路１１よりインテークマニホールド３の吸気通路１３内に流入する比較的に流速の速い流れに、第１空気流路１１よりインテークマニホールド３の吸気通路１３内に流入する、比較的に流速の速い吸入空気の流路近傍に噴射孔を有するインジェクタ４の先端部から燃料を当てることによって燃料の霧化を促進させることができる。
【００６２】
そして、吸気バルブ１の開弁時に、インテークマニホールド３の吸気通路１３の上層部側から吸気バルブ１の片側を経てシリンダ内に、比較的に流速の速い混合気を入れることができるので、エンジンのシリンダ内で渦流（例えば縦方向の渦流：タンブル流）を生成できる。したがって、第１参考例と同様な効果を得ることができる。なお、突起部１４を、スロットルボデー５とは別体で構成し、スロットルボデー５の下層側の内壁面の所定の部位に接着または溶着または溶接等の接合手段を用いて固定しても良い。
【００６３】
［第１実施形態］
図３は本発明の第１実施形態を示したもので、図３（ａ）、（ｂ）は二輪自動車用エンジンの吸気系統を示した図である。
【００６４】
本実施形態の二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置においては、スロットルボデー５の、スロットルバルブ６よりも吸入空気の流れ方向の下流側構造を、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が小さい低開度時に吸入空気が流入する外層流路（渦流生成流路）３１とスロットルバルブ６の弁開度または回転角度が大きい高開度時にのみ吸入空気が流入する内層流路３２とに円管状の隔壁９で仕切ることで二重管構造に形成している。すなわち、スロットルバルブ６よりも吸入空気の流れ方向の下流側のスロットルボデー５のボア壁部構造を、円管状のボア内管（隔壁９）の外周側に、所定の環状隙間を隔てて円管状のボア外管（スロットルボデー５）を配置した二重管構造に形成している。
【００６５】
スロットルボデー５の下流側部には、隔壁９の外周とスロットルボデー５の内壁面との間に形成された外層流路３１の上流側と下流側とを、周方向の仕切り板（環状板）３３で仕切り、その仕切り板３３の一部に、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が小さい低開度時に、吸気バルブ１の片側に比較的に流速の速い吸入空気を流入させるための渦流生成流路を形成するための開口部３４を設けている。
【００６６】
そして、隔壁９は、スロットルボデー５の下流側部に形成される吸気通路を、吸入空気の流れ方向に対して直交する縦方向に３分割するように設けられている。また、開口部３４は、スロットルボデー５の下流側部に形成される吸気通路のうちで比較的に上層部側に設けられている。なお、本実施形態の仕切り板３３は、下層部側（図示下部側）に対して上層部側（図示上部側）の方が、吸入空気の流れ方向の下流側に位置するように傾斜しており、外層流路３１の下層部側に流入した吸入空気が、上層部側に設けられる開口部３４に抵抗無く流れ込み易くなっている。
【００６７】
以上により、本実施形態の二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置においては、インテークマニホールド３の吸気通路１３内の吸入空気の流れを、図３の上層部側に比較的に流速の速い流れを作り出すことができる。これにより、スロットルバルブ６の弁開度または回転角度が小さい低開度時に、周方向の仕切り板３３に設けられた開口部３４よりインテークマニホールド３の吸気通路１３内に流入する比較的に流速の速い流れに、開口部３４よりインテークマニホールド３の吸気通路１３内に流入する、比較的に流速の速い吸入空気の流路近傍に噴射孔を有するインジェクタ４の先端部から燃料を当てることによって燃料の霧化を促進させることができる。
【００６８】
そして、吸気バルブ１の開弁時に、インテークマニホールド３の吸気通路１３の上層部側から吸気バルブ１の片側を経てシリンダ内に、比較的に流速の速い混合気を入れることができるので、エンジンのシリンダ内で渦流（例えば縦方向の渦流：タンブル流）を生成できる。したがって、第１参考例と同様な効果を得ることができる。なお、アイドル運転時に、外層流路３１内に吸入空気を流すようにしても良い。
【００６９】
［他の実施形態］
本実施形態では、スロットルバルブ６を全開方向または全閉方向に駆動するバルブ駆動手段として、二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルの操作量（スロットル操作量）をワイヤーケーブルを介して機械的にスロットルシャフト７の一端部に一体化されたアクセルレバー（回転体）に伝えて、スロットルバルブ６を二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルの操作量（スロットル操作量）に対応した所定の弁開度または所定の回転角度に回転動作させるようにしたバルブ駆動手段を採用しているが、駆動モータ等のアクチュエータの回転出力をスロットルシャフト７の一端部に一体化されたバルブギヤ（回転体）に伝達して、スロットル操作量に対応した所定の弁開度または所定の回転角度に回転動作させるようにしたバルブ駆動手段を採用しても良い。
【００７０】
本実施形態では、本発明の内燃機関用スロットルバルブ装置を、二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルの操作量（スロットル操作量）に対応してスロットルバルブ６の弁開度または回転角度を変更するようにした二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置に適用した例を説明したが、本発明の内燃機関用スロットルバルブ装置を、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）に対応してスロットルバルブ６の弁開度または回転角度を変更するようにした四輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置に適用しても良い。
【００７１】
本実施形態では、噴射孔が、スロットルボデー５の第１空気流路（渦流生成流路）１１の空気出口部または開口部３４よりインテークマニホールド３の吸気通路１３を経て吸気ポート２に向かう、比較的に流速の速い吸入空気が流れる流路近傍に位置するようにインジェクタ４をインテークマニホールド３の上層部側に設置しているが、スロットルバルブ６よりも下流側近傍のスロットルボデー５にインジェクタ４を取り付けて、吸入空気の流れを利用してインジェクタ４の先端部の噴射孔より噴射された燃料の霧化を促進させるようにしても良く、また、インジェクタの先端部に空気導入孔を設けて、噴射孔より噴射された燃料と空気導入孔より導入された空気とを衝突、混合させて燃料の微粒化を促進させるエアアシスト方式を採用しても良い。
【００７２】
なお、本参考例では、スロットルバルブ６の第１ディスク部２１の外周端に延長部（肉厚部）２３を樹脂成形により一体的に形成しているが、延長部２３を第１ディスク部２１とは別体で構成して、第１ディスク部２１の外周端に延長部２３を接着または溶着または溶接または締結等の方法を用いて固定しても良い。また、本参考例では、スロットルバルブ６の第２ディスク部２２の外周端にエアガイド（空気誘導部）２４を樹脂成形により一体的に形成しているが、エアガイド２４を第２ディスク部２２とは別体で構成して、第２ディスク部２２の外周端にエアガイド２４を接着または溶着または溶接または締結等の方法を用いて固定しても良い。また、スロットルバルブ６の第１、第２ディスク部２１、２２全体の肉厚をスロットルシャフト７の直径程度まで厚くすることで、延長部（肉厚部）２３またはエアガイド（空気誘導部）２４を構成して良い。
【００７３】
本実施形態では、本発明の内燃機関用スロットルバルブ装置を、エンジンの燃焼を促進する縦方向の渦流（タンブル流）の生成が可能となるように構成した二輪自動車用エンジンのスロットルバルブ装置に適用した例を説明したが、エンジンの燃焼を促進する横向きの渦流（スワール流）の生成が可能となるように構成した内燃機関用スロットルバルブ装置に適用しても良い。また、本発明の内燃機関用スロットルバルブ装置を、エンジンの燃焼を促進する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。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は二輪自動車用エンジンの吸気系統を示した部分断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（第１参考例）。
【図２】（ａ）は二輪自動車用エンジンの吸気系統を示した部分断面図で、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である（第２参考例）。
【図３】（ａ）は二輪自動車用エンジンの吸気系統を示した部分断面図で、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である（第１実施形態）。
【符号の説明】
１ 吸気バルブ
２ 吸気ポート
３ インテークマニホールド（吸気管）
４ インジェクタ（燃料噴射弁）
５ スロットルボデー（吸気管）
６ スロットルバルブ
７ スロットルシャフト（シャフト部）
８ 隔壁
９ 隔壁
１０ 吸気通路
１１ 第１空気流路（渦流生成流路）
１２ 第２空気流路
１３ 吸気通路
１４ 突起部（肉厚部）
２１ 第１ディスク部（一方側のディスク部）
２２ 第２ディスク部（他方側のディスク部）
２３ 延長部（肉厚部）
２４ エアガイド（空気誘導部）
３１ 外層流路（渦流生成流路）
３２ 内層流路
３３ 仕切り板
３４ 開口部

Claims (4)

1. （ａ）内燃機関の吸気ポートを開閉する吸気バルブと、
   （ｂ）内部を、前記内燃機関の吸気ポートに向かう吸入空気が流れる吸気管と、
   （ｃ）この吸気管内において開閉自在に収容されて、弁開度または回転角度に応じて前記内燃機関の吸気ポートに向かう吸入空気量を変更するスロットルバルブとを備え、
   前記スロットルバルブは、前記吸気管を直径方向に貫通するように配されて、前記吸気管に回転自在に支持されるシャフト部、およびこのシャフト部の外周部より前記シャフト部の直径方向の両端側に向けて突出するようにそれぞれ設けられた２つのディスク部を有するバタフライ弁方式の回転弁であって、
   前記吸気管は、前記スロットルバルブよりも吸入空気の流れ方向の下流側を、前記スロットルバルブの弁開度または回転角度が小さい低開度時に吸入空気が流入する外層流路と前記スロットルバルブの弁開度または回転角度が大きい高開度時にのみ吸入空気が流入する内層流路とに円管状の隔壁で仕切ることで二重管構造に形成されており、
   前記隔壁の外周と前記吸気管の内周との間に形成された外層流路の上流側と下流側とを、周方向の仕切り板で仕切り、その仕切り板の一部に、前記スロットルバルブの弁開度または回転角度が小さい低開度時に、前記吸気バルブの片側に比較的に流速の速い吸入空気を流入させるための渦流生成流路を形成するための開口部を設けていることを特徴とする内燃機関用スロットルバルブ装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関用スロットルバルブ装置において、
   前記開口部より前記吸気ポートに向かう、比較的に流速の速い吸入空気の流路近傍に噴射孔を有する燃料噴射弁を搭載していることを特徴とする内燃機関用スロットルバルブ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関用スロットルバルブ装置において、
   前記吸気管は、略円形状の断面を有し、
   前記スロットルバルブのシャフト部は、運転者のアクセル操作量またはスロットル操作量に対応して回転駆動されると共に、前記２つのディスク部と一体的に回転するスロットルシャフトであって、
   前記スロットルバルブの２つのディスク部は、前記シャフト部の直径方向の両側に、前記吸気管の内壁面形状に対応するようにそれぞれ設けられた略半円形状の板状部であって、
   全閉時に前記吸気管内を流れる吸入空気の流れ方向に対して略直交する方向に外周端が位置し、且つ全開時に前記吸気管内を流れる吸入空気の流れ方向の上流側および下流側に外周端が位置することを特徴とする内燃機関用スロットルバルブ装置。
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用スロットルバルブ装置において、
   前記吸気管は、吸入空気を濾過する濾過エレメントを保持するエアクリーナケース、このエアクリーナケースよりも下流側に気密的に連結されて、円管状ボア壁部内に前記スロットルバルブを開閉自在に収容するスロットルボデー、およびこのスロットルボデーよりも下流側に気密的に連結されて、前記スロットルボデーから前記内燃機関の吸気ポートに吸入空気を送り込むためのインテークマニホールドを有し、
   前記スロットルボデーおよび前記インテークマニホールドは、連続した略同等の断面を有していることを特徴とする内燃機関用スロットルバルブ装置。

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