JP4345846B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室に吸入空気を供給する内燃機関の吸気装置に関するもので、特に内燃機関の燃焼室内においてタンブル流を発生させるロータリ型タンブル制御弁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１２に示したように、内燃機関の燃焼室内においてタンブル流を発生させるロータリ型タンブル制御弁（またはロータリ型スロットルバルブ）を備えた内燃機関の吸気装置が公知である（例えば、特許文献１及び２参照）。
このロータリ型タンブル制御弁（またはロータリ型スロットルバルブ）は、その回転軸線を中心にして回転するロータリ型バルブ（弁体）１０１と、このロータリ型バルブ１０１を回転自在に収容するダクト１０２と、このダクト１０２の外部に装着されて、ロータリ型バルブ１０１の回転軸を駆動するアクチュエータとを備えている。
そして、ロータリ型バルブ１０１は、その回転軸線よりも吸入空気の流れ方向（吸気流方向）の上流側に配設された第１バルブ本体１０３、その回転軸線よりも吸気流方向の下流側に配設された第２バルブ本体１０４を有している。
また、２つの第１、第２バルブ本体１０３、１０４間には、２つの第１、第２吸気通路１１１、１１２を連通する中継通路（中空部）１０５が設けられている。

また、２つの第１、第２バルブ本体１０３、１０４は、ロータリ型バルブ１０１を全閉した全閉開度の状態（図１２（ａ）参照）を全閉位置とし、ロータリ型バルブ１０１を全開した全開開度の状態（図１２（ｅ）参照）を全開位置としたとき、内燃機関のアイドル運転時に、ロータリ型バルブ１０１を全閉位置から開弁作動方向に僅かに（少しだけ）開弁した、つまり半開きした微小開度の状態（図１２（ｃ）参照）に保持されるように構成されている。
また、内燃機関のアイドル運転時には、ダクト１０２の円筒部と第１バルブ本体１０３の図示下端部との間に第１絞り部１２１が形成される。さらに、ダクト１０２の円筒部と第２バルブ本体１０４の図示上端部との間に第２絞り部１２２が形成される。これらの２つの第１、第２絞り部１２１、１２２は、２つの第１、第２吸気通路１１１、１１２の通路面積を絞る部分で、内燃機関の低回転速度領域または低負荷領域の時に同一の開口面積となっている。あるいは第１絞り部１２１の開口面積よりも第２絞り部１２２の開口面積の方を小さくしている。

［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１及び２に記載の内燃機関の吸気装置においては、内燃機関の燃焼室内においてタンブル流を必要とする内燃機関のアイドル運転に必要な吸入空気量を達成するという目的で、第１絞り部１２１の開度が微小開度となるように設定すると、第１バルブ本体１０３と第２バルブ本体１０４とが機械的に連結されているので、第２絞り部１２２の開口面積が小さくなってしまう。したがって、内燃機関のアイドル運転における、第２絞り部１２２の微小な開口面積により、内燃機関の燃焼室内において強いタンブル流を出し難いという問題点があった。
すなわち、第２絞り部１２２の微小な開口面積により、吸気流が急激に薄くなり（または２つの第１、第２吸気通路１１１、１１２の通路面積が急激に小さくなり）、内燃機関の吸気ポートの天壁面に沿った薄い吸気流となる。これによって、内燃機関の吸気ポート形状の影響を強く受けて、内燃機関の燃焼室内での燃焼効率を向上して燃費等を改善するという要求に合致した意図通りのタンブル流を得ることが非常に困難となるという問題点があった。
特開２００５−０５４６０３号公報（第１−８頁、図１−図５） 特開２００５−１０５９６８号公報（第１−８頁、図１−図６）

本発明の目的は、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくす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。また、内燃機関の運転に必要な吸入空気量を達成しながら、内燃機関の燃焼室内での燃焼効率の向上に寄与するという要求に合致した意図通りの吸気流動を発生させ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に記載の発明によれば、第１バルブ本体と第２バルブ本体とが機械的に連結して、ダクトの内部に回転方向に摺動自在に支持される１つのロータリ型バルブを構成している。このロータリ型バルブは、ダクトと第１バルブ本体との間に第１絞り部（隙間）が形成される。また、ロータリ型バルブは、ダクトと第２バルブ本体との間に第２絞り部（隙間）が形成される。あるいは第２バルブ本体自体に第２絞り部（貫通孔）が形成される。そして、ロータリ型バルブは、第１絞り部の開口面積よりも第２絞り部の開口面積の方が大きくなるように設定されている。
これによって、第１絞り部の開口面積が狭く、内燃機関の燃焼室内に供給される吸入空気量が少ない場合であっても、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくすることができる。
請求項２に記載の発明によれば、第１バルブ本体および第２バルブ本体を、吸気通路内に直列的に配置している。これによって、内燃機関の回転速度または負荷がある閾値以下の時に、ダクトの内部（吸気通路）を流れる吸入空気流は、第１絞り部および第２絞り部を通過して、内燃機関の燃焼室に導入される。

請求項３に記載の発明によれば、第１バルブ本体または第１絞り部に、内燃機関の燃焼室内に供給される吸入空気量を可変する機能を付与している。また、第２バルブ本体または第２絞り部に、内燃機関の燃焼室内に吸気流動または吸気渦流を発生させる機能を付与している。この場合には、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくすることにより、第１絞り部の開口面積が狭く、内燃機関の燃焼室内に供給される吸入空気量が少ない場合であっても、内燃機関の運転に必要な吸入空気量を達成しながら、内燃機関の燃焼室内での燃焼効率の向上に寄与するという要求に合致した意図通りの吸気流動または吸気渦流を発生させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、第１バルブ本体および第２バルブ本体は、全閉位置から開弁作動方向（正転方向）に開弁した中間開度の状態に保持される。
請求項５に記載の発明によれば、第１バルブ本体および第２バルブ本体は、全閉位置から開弁作動方向に対して逆転方向に開弁した中間開度の状態に保持される。

請求項６に記載の発明によれば、第１吸気通路の通路断面積よりも第２吸気通路の通路断面積の方が大きくなるように設定されている。すなわち、第１吸気通路と第２吸気通路との間で通路形状を変更することにより、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくすることが可能となる。
請求項７に記載の発明によれば、第１バルブ本体の板長さよりも第２バルブ本体の板長さの方が短くなるように設定されている。すなわち、２つの第１、第２バルブ本体の形状を変更することにより、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくすることが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、ハウジングの外周部に対する第１バルブ本体の中心部の形成位置よりもハウジングの外周部に対する第２バルブ本体の中心部の形成位置の方がハウジングの外周部寄りに配置されるように設定されている。すなわち、ハウジングの外周部に対する２つの第１、第２バルブ本体の形成位置を変更することにより、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくすることが可能となる。
請求項９に記載の発明によれば、第１バルブ本体の回転軸線の垂線に対する第１バルブ本体の傾斜角度よりも第２バルブ本体の回転軸線の垂線に対する第２バルブ本体の傾斜角度の方が大きくなるように設定されている。すなわち、２つの第１、第２バルブ本体の傾斜角度を変更することにより、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくすることが可能となる。

請求項１０に記載の発明によれば、吸気通路の中心軸線に対して第１バルブ本体の回転軸線および第２バルブ本体の回転軸線を第２絞り部側にオフセット配置することにより、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくすることが可能となる。
請求項１１に記載の発明によれば、第１吸気通路の中心軸線に対して第２吸気通路の中心軸線を第２絞り部側にオフセット配置することにより、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくすることが可能となる。
請求項１２に記載の発明によれば、第１絞り部の開口面積よりも第２絞り部の開口面積の方が大きくなるように、ダクトまたは第１バルブ本体または第２バルブ本体を切り欠くことにより、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくすることが可能となる。

請求項１３に記載の発明によれば、１つのアクチュエータによって、第１バルブ本体および第２バルブ本体を有するロータリ型バルブの回転角度を一括変更することにより、部品点数を削減することができるので、ダクト、２つの第１、第２バルブ本体およびアクチュエータ等によって構成されるバルブユニットの体格の小型化および重量の軽減化を図ることが可能となる。これによって、バルブユニットの搭載性を向上できるので、搭載スペースを容易に確保することができる。
ここで、第１バルブ本体および第２バルブ本体の回転軸線を、吸気通路の軸線方向に対して直交する方向に配置しても良い。なお、第１バルブ本体の回転軸線（回転軸）と第２バルブ本体の回転軸線（回転軸）とを同一軸線上に配置しても良い。
なお、第１バルブ本体および第２バルブ本体を一体的に結合（一体化）してロータリ型バルブを構成した場合には、ロータリ型バルブの回転軸は、１つだけで良く、当然第１バルブ本体の回転軸線と第２バルブ本体の回転軸線とは同一軸線上に配置される。

本発明を実施するための最良の形態は、第２絞り部の開口面積を第１絞り部の開口面積よりも大きくするという目的を、第１絞り部の開口面積よりも第２絞り部の開口面積の方が大きくなるように設定することで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図３は本発明の実施例１を示したもので、図１は内燃機関の吸気制御装置を示した図である。

本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）は、例えば自動車等の車両のエンジンルームに搭載された多気筒内燃機関（例えば４気筒ガソリンエンジン：以下エンジンと言う）の各気筒（シリンダ）内において混合気の燃焼を促進させるための吸気渦流を生成することが可能な吸気渦流発生装置を備えた内燃機関の吸気制御装置として使用されるものである。

内燃機関の吸気制御装置、特に吸気渦流発生装置は、エンジンの各気筒毎の燃焼室に対応して設置された複数のロータリ型吸気流制御弁（タンブル制御弁：ＴＣＶ）と、これらのロータリ型タンブル制御弁の弁体（ロータリ型バルブ１）を各々独立して駆動する複数のアクチュエータと、複数のロータリ型バルブ１の回転角度に相当するスロットル開度を、点火装置、燃料噴射装置等の各システムと関連して制御するエンジン制御ユニット（エンジン制御装置：以下ＥＣＵと言う）とを備えている。

本実施例のロータリ型バルブ１には、その回転軸線方向に対して直交する方向に貫通する断面円形状（または断面長方形状）の貫通路（連通路、中継路）２が形成されている。また、ロータリ型バルブ１は、平板状の第１バルブ本体３、平板状の第２バルブ本体４および円形状のハウジング（一対のハウジング）５等を有している。なお、２つの第１、第２バルブ本体３、４は、連動して動くことができるように、１つのロータリ型バルブ１に機械的に一体化されている。
ここで、本実施例のロータリ型タンブル制御弁は、図１ないし図３に示したように、エンジンの吸気管の一部を構成するインテークマニホールド（ダクト）６と、このインテークマニホールド６の円筒部（ハウジング）７の内部（特に断面円形状の空間であるバルブ収納室１０）に回転方向に摺動自在に支持されたロータリ型バルブ１と、このロータリ型バルブ１の回転軸（図示せず）を駆動する１つのアクチュエータ（図示せず）とによって１組のバルブユニットを構成している。
また、本実施例の吸気渦流発生装置においては、エンジン回転速度またはエンジン負荷（例えばアクセル開度等）がある閾値以下の時、例えばエンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時（より具体的にはエンジン始動時またはアイドル運転時またはエンジンの低速低負荷時等）に、ロータリ型バルブ１とインテークマニホールド６における円筒部７との間に形成される２つの第１、第２吸気絞り部１１、１２等を有している。なお、図３に示した第２バルブ本体４には、第２絞り部（貫通孔）１３が形成されている。また、閾値とは、エンジンの燃焼室内に吸気渦流（タンブル流）を生じさせることによる燃費向上効果および触媒の早期活性化効果が得られるエンジン回転速度（またはエンジン負荷）の上限値のことである。

ここで、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られる熱エネルギーにより出力を発生する水冷式のガソリンエンジンで、吸気行程、圧縮行程、膨張（燃焼）行程、排気行程の４つの行程（ストローク）を周期（サイクル）として繰り返す４サイクルエンジンが採用されている。このエンジンは、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に吸入空気（吸気）を導入するための吸気管と、複数の気筒を有するエンジン本体（シリンダヘッド８、シリンダブロック９）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外部に排出するための排気管とを備えている。

エンジンの吸気管は、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸入空気を供給するための吸気通路を形成するケーシング（インテークダクト、吸気導入ダクト）である。この吸気管は、エアクリーナケース、インテークパイプ、サージタンクおよびインテークマニホールド６等を有している。また、エアクリーナケースの内部には、吸入空気を濾過する濾過エレメント１５が収容されている。また、吸気管には、エンジンの各気筒の燃焼室内に供給される吸入空気の流量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ１６が搭載されている。

インテークマニホールド６は、その途中に円筒部７を有している。この円筒部７の内部には、ロータリ型バルブ１をその回転軸線を中心にして回転自在に収容する断面円形状のバルブ収納室１０が形成されている。このインテークマニホールド６は、エンジンの各気筒毎に、バルブ収納室１０よりも吸気流方向の上流側に円管状の第１パイプ部（上流側流路部）１７を有し、且つバルブ収納室１０よりも吸気流方向の下流側に長方形管状の第２パイプ部（下流側流路部）１９を有している。

なお、インテークマニホールド６よりも吸気流方向の上流側の吸気管の内部には、吸気管の内部に外気を導入するための１つの外気導入通路（共通吸気通路）２０が形成されている。
そして、第１パイプ部１７の内部には、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示したように、断面円形状の第１吸気通路２１が形成されている。また、第２パイプ部１９の内部には、図２（ｄ）および図３（ｄ）に示したように、断面長方形状の第２吸気通路２２が形成されている。したがって、インテークマニホールド６の円筒部７の内部（バルブ収納室１０）は、第１吸気通路２１と第２吸気通路２２とを連通する吸気通路を構成している。すなわち、２つの第１、第２吸気通路２１、２２は、エンジンの各気筒毎に、ロータリ型バルブ１またはバルブ収納室１０を介して、直列接続されている。

なお、複数の第１、第２吸気通路２１、２２は、エンジンの各気筒毎の燃焼室に独立して接続された各気筒毎の独立吸気通路を構成している。すなわち、エンジンの吸気管は、１つの外気導入通路２０を流れる外気（吸入空気）が、複数の第１、第２吸気通路２１、２２に分岐するように構成されている。また、第１吸気通路２１を、図２（ｅ）に示したように、途中で略直角に折れ曲がるように屈曲させても良い。また、第２吸気通路２２を、途中で略直角に折れ曲がるように屈曲させても良い。

エンジン本体は、シリンダヘッド８およびシリンダブロック９等によって構成されている。
シリンダヘッド８の一方側には、複数のインテークポート（各気筒毎の吸気ポート：以下吸気ポートと略す）２３が形成されている。これらの吸気ポート２３は、３次元的な吸気通路形状を有し、それぞれ対応したポペット型のインテークバルブ（各気筒毎の吸気バルブ：以下吸気バルブと略す）２４によって開閉される。また、複数の吸気ポート２３の吸気流方向の上流端には、インテークマニホールド６の各第２パイプ部１９が気密的に接続されている。そして、シリンダヘッド８の他方側には、複数のエキゾーストポート（各気筒毎の排気ポート：以下排気ポートと略す）２５が形成されている。これらの排気ポート２５は、３次元的な排気通路形状を有し、それぞれ対応したポペット型のエキゾーストバルブ（各気筒毎の排気バルブ：以下排気バルブと略す）２６によって開閉される。また、複数の排気ポート２５の排気ガス流方向の下流端には、排気管が気密的に接続されている。

エンジンのシリンダブロック９の内部に形成される複数の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２７が、それぞれ図示上下方向に摺動自在に支持されている。また、シリンダヘッド８およびシリンダブロック９の内部には、例えばシリンダボアの周囲を取り囲むようにウォータジャケット２８が形成されている。
また、本実施例のシリンダブロック９には、エンジンのウォータジャケット２８に循環供給されるエンジン冷却水の温度（冷却水温）を検出する冷却水温センサ２９が搭載されている。また、エンジンのクランクシャフトの近傍には、所定のクランク角度毎にクランク角度信号（ＮＥパルス信号）を出力するクランク角度センサ（図示せず）が取り付けられている。

また、エンジンの排気管は、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３０を経由して外部に排出するための排気通路を形成するケーシング（エキゾーストダクト、排気導出ダクト）である。本実施例では、排気浄化装置３０として、例えば排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒が採用されている。
この排気管は、エキゾーストマニホールド３１およびエキゾーストパイプ３２等を有している。

なお、エキゾーストマニホールド３１の内部には、エンジンの各気筒毎の燃焼室に独立して接続された複数の排気通路（各気筒毎の独立排気通路）３３が形成されている。また、エキゾーストマニホールド３１よりも排気ガス流方向の下流側の排気管の内部、つまりエキゾーストパイプ３２等の内部には、１つの排気通路（共通排気通路）が形成されている。すなわち、エンジンの排気管は、複数の排気通路３３毎を流れる排気ガスが、１つの排気通路に合流するように構成されている。
また、本実施例の排気管には、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスの状態（空燃比等）を検出する排気ガスセンサ（空燃比センサ、酸素センサ）３４が搭載されている。

本実施例の点火装置は、エンジンの各気筒毎の燃焼室内の混合気がピストン２７の上昇に伴い圧縮された時に点火し、混合気を燃焼させるシステムである。
この点火装置は、混合気に点火するための高電圧を発生させるイグニッションコイル、およびこのイグニッションコイルで発生した高電圧の電流により火花を飛ばして混合気に点火するスパークプラグ３５等によって構成されている。このスパークプラグ３５は、先端部が各気筒毎の燃焼室内に露出するように、エンジンのシリンダヘッド８に取り付けられている。

本実施例の燃料噴射装置は、電動式のフューエルポンプにより燃料（例えばガソリン）を一定の圧力に加圧してフューエルフィルタを介して電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）３６へ送り、最適な噴射タイミングで燃料を噴射できるようにしたシステムであって、エンジンの各気筒の吸気ポート２３内に燃料を噴射供給する。
この燃料噴射装置は、燃料タンクから汲み上げた燃料をエンジンの各気筒毎の吸気ポート２３内に最適なタイミングで噴射するインジェクタ３６等によって構成されている。このインジェクタ３６は、エンジンのシリンダヘッド８またはインテークマニホールド６に取り付けられている。
ここで、点火装置および燃料噴射装置は、ＥＣＵによって駆動（通電制御）されるように構成されている。

ロータリ型バルブ１は、インテークマニホールド６の円筒部７の中心軸線方向、すなわち、第１、第２吸気通路２１、２２の軸線方向に対して直交する方向に１つの回転軸（回転軸線）を有している。なお、ロータリ型バルブ１の回転軸（回転軸線）とは、第１バルブ本体３の回転中心であると共に、第２バルブ本体４の回転中心である。これによって、第１バルブ本体３の回転軸線と第２バルブ本体４の回転軸線とは、同一軸線上に設けられている。
なお、ロータリ型バルブ１は、２つの第１、第２バルブ本体３、４間に断面円形状（または断面長方形状）の貫通路２を有している。ロータリ型バルブ１の貫通路２は、第１吸気通路２１と第２吸気通路２２とを連通する連通路である。

また、ロータリ型バルブ１の第１開口端、つまり貫通路２の吸気流方向の上流側の開口端には、断面円形状（または断面長方形状）の第１開口部４１が形成されている。この第１開口部４１は、例えばロータリ型バルブ１の全開時（図３（ｅ）参照）に、インテークマニホールド６内部の第１吸気通路２１からロータリ型バルブ１内部の貫通路２に吸入空気（吸気）を導入する吸気導入口である。そして、第１開口部４１は、第１吸気通路２１の通路断面積と略同一の開口面積を有している。
なお、ロータリ型バルブ１が全閉位置と全開位置との中間位置に保持（設定）されている時には、第１開口部４１が部分的に開放されて、つまり第１開口部４１が第１吸気通路２１と部分的に連通する。すなわち、第１開口部４１は、ロータリ型バルブ１（特に第１バルブ本体３）をその回転軸線を中心にして回転（開弁）させた時（全開位置は含まない）に、ロータリ型バルブ１（特に第１バルブ本体３）の回転角度に応じて第１吸気通路２１の通路断面積を絞る第１可変絞り部としての機能を有している。

また、ロータリ型バルブ１の第２開口端、つまり貫通路２の吸気流方向の下流側の開口端には、断面円形状（または断面長方形状）の第２開口部（吸気導出口）４２が形成されている。この第２開口部４２は、例えばロータリ型バルブ１の全開時（図３（ｅ）参照）に、ロータリ型バルブ１内部の貫通路２からインテークマニホールド６内部の第２吸気通路２２に吸入空気を導出する吸気導出口である。そして、第２開口部４２は、第２吸気通路２２の通路断面積と略同一の開口面積を有している。
なお、ロータリ型バルブ１が全閉位置と全開位置との中間位置に保持（設定）されている時には、第２開口部４２が部分的に開放されて、つまり第２開口部４２が第２吸気通路２２と部分的に連通する。すなわち、第２開口部４２は、ロータリ型バルブ１（特に第２バルブ本体４）をその回転軸線を中心にして回転（開弁）させた時（全開位置は含まない）に、ロータリ型バルブ１（特に第２バルブ本体４）の回転角度に応じて第２吸気通路２２の通路断面積を絞る第２可変絞り部としての機能を有している。

ここで、ロータリ型バルブ１の回転軸を閉弁作動方向または開弁作動方向に駆動するアクチュエータは、回転軸を介して、ロータリ型バルブ１を構成する２つの第１、第２バルブ本体３、４の開度（回転角度：スロットル開度）を一括変更することが可能な１つのバルブ駆動装置を構成している。このアクチュエータは、電力の供給を受けて駆動力（モータ出力軸トルク）を発生する電動モータと、この電動モータのモータ回転軸（出力軸）の回転運動を回転軸に伝達するための動力伝達機構（本実施例では歯車減速機構）とによって構成されている。
電動モータは、ブラシレスＤＣモータやブラシ付きのＤＣモータ等の直流（ＤＣ）モータが採用されている。なお、三相誘導電動機等の交流（ＡＣ）モータを用いても良い。

そして、歯車減速機構は、電動モータのモータシャフトの回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、電動モータのモータ出力軸トルクを回転軸に伝達する動力伝達機構を構成する。また、歯車減速機構は、電動モータのモータシャフトに固定されたモータギヤ、このモータギヤに噛み合う中間減速ギヤ、およびこの中間減速ギヤに噛み合う最終減速ギヤを有している。また、回転軸または最終減速ギヤには、リターンスプリング（図示せず）が組み付けられている。このリターンスプリングは、ロータリ型バルブ１を閉弁作動方向に付勢するバルブ付勢手段を構成している。

そして、複数のアクチュエータ、特に複数の電動モータは、ＥＣＵによって通電制御されるように構成されている。このＥＣＵには、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）、電源回路、タイマー等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
ＥＣＵは、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、エアフローメータ１６、冷却水温センサ２９、排気ガスセンサ３４等の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、ＥＣＵは、クランク角度センサより出力されたＮＥパルス信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（以下エンジン回転数と言う：ＮＥ）を検出するための回転速度検出手段として機能する。

また、ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、吸気渦流発生装置の電動モータを通電制御すると共に、点火装置（イグニッションコイル、スパークプラグ３５等）および燃料噴射装置（電動フューエルポンプ、インジェクタ３６等）を駆動するように構成されている。これにより、エンジンの運転中に、ロータリ型バルブ１のスロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量等が各々制御指令値（制御目標値）となるように制御される。
なお、ロータリ型バルブ１のスロットル開度は、エンジンの運転領域（低回転速度領域、中回転速度領域、高回転速度領域等）に対応して算出される目標スロットル開度となるように、あるいはアクセル開度センサより出力されるアクセル開度信号（低負荷領域、中負荷領域、高負荷領域等）に対応して算出される目標スロットル開度となるように制御される。そして、ロータリ型バルブ１のスロットル開度は、エンジンの全運転領域に渡って段階的または連続的に変化する。
また、ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づく点火制御や燃料噴射制御等を含むエンジン制御等が強制的に終了されるように構成されている。

ここで、ＥＣＵは、ロータリ型バルブ１を全閉した全閉開度の状態を全閉位置（図２（ａ）、図３（ａ）参照）とし、ロータリ型バルブ１を全開した全開開度の状態を全開位置（図３（ｅ）参照）とし、ロータリ型バルブ１を全閉位置から開弁作動方向に僅かに（少しだけ）開弁した、つまり半開きした中間開度（微小開度）の状態を中間位置（図２（ｃ）、図３（ｃ）参照）としたとき、エンジンの運転状態（例えばエンジン回転速度またはエンジン負荷（アクセル開度等））に対応して電動モータへの供給電力を可変制御することによって、ロータリ型バルブ１を全閉位置から中間位置を経て全開位置に至るまでの全バルブ作動可能範囲（全バルブ回転可能範囲）に渡ってロータリ型バルブ１の回転位置（回転角度、スロットル開度）が制御可能となっている。

ここで、ロータリ型バルブ１の全閉位置とは、第１、第２吸気通路２１、２２の通路断面積が０（ゼロ）となるように第１、第２吸気通路２１、２２を全閉する（閉じる）回転角度（スロットル開度）のことである。
また、ロータリ型バルブ１の全開位置とは、第１、第２吸気通路２１、２２の通路断面積が最大となるように第１、第２吸気通路２１、２２を全開する（開く）回転角度（スロットル開度）のことである。
また、ロータリ型バルブ１の中間位置とは、ロータリ型バルブ１の全閉位置から所定の回転角度（例えば５〜４５°程度）分だけ開弁作動方向に開弁した中間開度（微小開度）、つまり第１、第２吸気通路２１、２２の通路断面積が所定の面積となるように第１、第２吸気通路２１、２２を絞る（開く）回転角度（スロットル開度）のことである。

第１バルブ本体３は、ロータリ型バルブ１の回転軸線を中心にして回転した際に、その回転角度（スロットル開度）に応じてエンジンへの吸気通路（特にインテークマニホールド６の第１、第２吸気通路２１、２２）を絞ることで、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量を可変するロータリ型スロットルバルブとしての機能を有している。この第１バルブ本体３は、バルブ収納室（吸気通路）１０内において第２バルブ本体４よりも吸気流方向の上流側に設置（配設）されており、一対のハウジング５間に掛け渡されている。

そして、第１バルブ本体３は、インテークマニホールド６の円筒部７に対して相対回転することで、エンジンへの吸気通路（特にインテークマニホールド６の第１、第２吸気通路２１、２２）を開閉する。
ここで、第１バルブ本体３は、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、ロータリ型バルブ１の全閉位置から開弁作動方向に僅かに（少しだけ）開弁した、つまり半開きした中間開度（微小開度）の状態に保持される（図２（ｃ）、図２（ｅ）、図３（ｃ）参照）。

第２バルブ本体４は、特にエンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時にロータリ型バルブ１の回転軸線を中心にして回転した際に、その回転角度（スロットル開度）に応じてエンジンへの吸気通路（特にインテークマニホールド６の第１、第２吸気通路２１、２２）を絞ることで、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気に吸気渦流（吸気流動）を発生させるロータリ型吸気流制御バルブ（タンブル制御バルブ）としての機能を有している。この第２バルブ本体４は、バルブ収納室１０内において第１バルブ本体３よりも吸気流方向の下流側に設置（配設）されており、一対のハウジング５間に掛け渡されている。

そして、第２バルブ本体４は、インテークマニホールド６の円筒部７に対して相対回転することで、エンジンへの吸気通路（特にインテークマニホールド６の第１、第２吸気通路２１、２２）を開閉する。
ここで、第２バルブ本体４は、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、ロータリ型バルブ１の全閉位置から開弁作動方向に僅かに（少しだけ）開弁した、つまり半開きした中間開度（微小開度）の状態に保持される（図２（ｃ）、図２（ｅ）、図３（ｃ）参照）。

一対のハウジング５は、ロータリ型バルブ１の回転軸方向（回転軸線方向）の両側に配設されて、それ自体がインテークマニホールド６の内部と外部とを仕切る隔壁としての機能を有している。なお、一対のハウジング５のうちの少なくとも一方のハウジング５には、アクチュエータにより回転駆動される回転軸（ロータリ型バルブ１の回転軸）が一体的に設けられている。

第１吸気絞り部１１は、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時（例えばエンジン始動時またはアイドル運転時またはエンジンの低速低負荷時等）に、ロータリ型バルブ１がその回転軸線を中心にして回転し、第１バルブ本体３が中間開度（微小開度）の状態に保持された際、第１バルブ本体３の図示下端部とインテークマニホールド６の円筒部７との間に形成される。この第１吸気絞り部１１は、ロータリ型バルブ１の回転角度の変化、つまり第１バルブ本体３の回転角度の変化に対応して第１、第２吸気通路２１、２２を絞る第１開口部（第１可変絞り部）４１の一部であって、インテークマニホールド６の内部を流れる吸入空気量を制御する。

第２吸気絞り部１２は、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時（例えばエンジン始動時またはアイドル運転時またはエンジンの低速低負荷時等）に、ロータリ型バルブ１がその回転軸線を中心にして回転し、第２バルブ本体４が中間開度（微小開度）の状態に保持された際、第２バルブ本体４の図示上端部とインテークマニホールド６の円筒部７との間に形成される。この第２吸気絞り部１２は、ロータリ型バルブ１の回転角度の変化、つまり第２バルブ本体４の回転角度の変化に対応して第１、第２吸気通路２１、２２を絞る第２開口部（第２可変絞り部）４２の一部であって、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に第２吸気絞り部１２を通過する空気流を強化してエンジンの各気筒毎の燃焼室内に縦方向の吸気渦流（タンブル流）を発生させる。つまり第２吸気絞り部１２は、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、タンブル流を強化することが可能なタンブルポートを構成する。

貫通孔１３は、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時、第２バルブ本体４の板厚方向の両端面を連通するように、しかもバルブ収納室１０または２つの第１、第２吸気通路２１、２２の中心軸線方向に平行となるように、第２バルブ本体４自体に形成されている。この貫通孔１３は、断面長方形状で、ロータリ型バルブ１の回転角度の変化、つまり第２バルブ本体４の回転角度の変化に拘らず（、エンジンの全運転領域に渡って）、第１、第２吸気通路２１、２２を絞ることが可能な第２絞り部であって、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に貫通孔１３を通過する空気流を強化してエンジンの各気筒毎の燃焼室内に縦方向の吸気渦流（タンブル流）を発生させる。つまり貫通孔１３は、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、タンブル流を強化することが可能なタンブルポートを構成する。

そして、本実施例の吸気渦流発生装置においては、図１および図２（ｂ）〜（ｅ）に示したように、エンジンの各気筒毎の燃焼室内（エンジンのシリンダ内）にタンブル流が必要なエンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、ロータリ型バルブ１の回転軸線よりも吸気流方向の上流側（サージタンク側、吸気ポート側に対して逆側）に形成される第１吸気通路２１の通路断面積よりも、ロータリ型バルブ１の回転軸線よりも吸気流方向の下流側（吸気ポート側）に形成される第２吸気通路２２の通路断面積の方が大きくなるように、エンジンの吸気管、特にインテークマニホールド６の各第１、第２パイプ部１７、１９の通路形状を変えている。つまり、インテークマニホールド６の各第１、第２パイプ部１７、１９の通路形状を異ならせている。

具体的には、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、第１パイプ部１７内に形成される第１吸気通路２１の通路断面積よりも、第２パイプ部１９内の第２吸気通路２２の通路断面積の方が大きくなるように、第１吸気通路２１の断面形状を円形状とし、第２吸気通路２２の断面形状を長方形状（第２吸気通路２２の重力方向（図示上下方向）の寸法（通路高さ）よりも、第２吸気通路２２の重力方向に対して垂直な水平方向の寸法（通路幅）の方が大きい長方形状）としている。
これによって、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時、つまりロータリ型バルブ１が中間開度（微小開度）の状態に保持された際には、図２（ｂ）〜（ｅ）に示したように、第１吸気絞り部１１の開口面積よりも第２吸気絞り部１２の開口面積の方が大きくなるように設定される。すなわち、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時には、第２吸気絞り部１２の開口面積が、第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくなる。

また、本実施例の吸気渦流発生装置においては、図３（ｂ）〜（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、第１吸気通路２１の通路断面積よりも第２吸気通路２２の通路断面積の方が大きくなるように、エンジンの吸気管、特にインテークマニホールド６の各第１、第２パイプ部１７、１９の通路形状を異ならせている。 具体的には、図２に示したロータリ型バルブ１と同様に、第１吸気通路２１の断面形状を円形状とし、第２吸気通路２２の断面形状を長方形状としている。

さらに、この吸気渦流発生装置の第２バルブ本体４は、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時を含み、ロータリ型バルブ１の全閉時および全開時を除く所定の運転領域の時に、吸気流が通過する断面長方形状の貫通孔１３を有している。この貫通孔１３は、第２吸気通路２２の重力方向における上方側に位置し、第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きい開口面積を有している。なお、図３に示したロータリ型バルブ１の場合には、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に第２吸気絞り部１２は開放されず、貫通孔１３のみが開口している。
これによって、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時、つまりロータリ型バルブ１が中間開度（微小開度）の状態に保持された際には、図３（ｂ）〜（ｄ）に示したように、第１吸気絞り部１１の開口面積よりも貫通孔１３の開口面積の方が大きくなるように設定される。すなわち、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時には、第２絞り部として機能する貫通孔１３の開口面積が、第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくなる。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の内燃機関の吸気制御装置（吸気渦流発生装置）の作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。

また、ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、点火装置（イグニッションコイル、スパークプラグ３５等）および燃料噴射装置（電動フューエルポンプ、インジェクタ３６等）を駆動する。これにより、エンジンが運転される。
このとき、エンジンの特定気筒が排気行程から、吸気バルブ２４が開弁し、ピストン２７が下降する吸気行程に移行すると、ピストン２７の下降に従って当該気筒の燃焼室内の負圧（大気圧よりも低い圧力）が大きくなり、開弁している吸気ポート２３から燃焼室に混合気が吸い込まれる。

ここで、ＥＣＵは、エンジンが温まっており、エンジンへの吸入空気量を多く必要とする時（例えばエンジンの通常運転時等）に、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、ロータリ型バルブ１は、電動モータの駆動力を利用して開弁作動方向に駆動されるため、開かれる。すなわち、ロータリ型バルブ１は、図３（ｅ）に示したように、全開位置にて開弁した全開開度の状態となるように保持（制御）される。

この場合、濾過エレメント１５で濾過されて外気導入通路２０から、インテークマニホールド６の第１吸気通路２１内に流入した吸気流は、ロータリ型バルブ１の内部（貫通路２）を第１開口部４１から第２開口部４２に向けて真っ直ぐ（ストレート）に通過して、インテークマニホールド６の第２吸気通路２２内に流入する。そして、第２吸気通路２２内に流入した吸気流は、第２吸気通路２２からエンジン本体に形成される吸気ポート２３内に導入される。
そして、吸気ポート２３内に導入された吸気流は、吸気ポート２３の吸気弁口（開口部）から燃焼室内に供給される。このとき、エンジンの燃焼室内において縦方向の吸気渦流（タンブル流）は発生しない。

ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、点火装置および燃料噴射装置の駆動を停止することで、エンジンを完全に停止（ＯＦＦ）させる。また、電動モータへの供給電力を制御（例えば電動モータの通電を停止）する。このとき、ロータリ型バルブ１は、リターンスプリングの付勢力によって全閉位置に戻されるため、閉じられる。すなわち、ロータリ型バルブ１は、図２（ａ）および図３（ａ）に示したように、全閉位置にて閉弁した全閉開度の状態となるように付勢（保持）される。

また、ＥＣＵは、エンジンが冷えており、吸入空気量が少なくても良い時、すなわち、エンジンの各気筒毎の燃焼室内（エンジンのシリンダ内）にタンブル流が必要なエンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時（例えばエンジン始動時またはアイドル運転時またはエンジンの低速低負荷時等）に、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。これにより、ロータリ型バルブ１は、図２（ｂ）〜（ｅ）、図３（ｂ）〜（ｄ）に示したように、全閉位置から開弁作動方向（正回転方向）に僅かに（少しだけ）開弁した、つまり半開きした中間開度（微小開度）の状態となるように保持（制御）される。

この場合、外気導入通路２０から、インテークマニホールド６の第１吸気通路２１内に流入した吸気流は、図１、図２（ｃ）および図３（ｃ）に示したように、ロータリ型バルブ１の第１バルブ本体３とインテークマニホールド６の円筒部７との間に形成される第１吸気絞り部１１を通過して、ロータリ型バルブ１の内部（貫通路２）に流入する。
そして、貫通路２に流入した吸気流は、ロータリ型バルブ１の第２バルブ本体４とインテークマニホールド６の円筒部７との間に形成される第２吸気絞り部１２、あるいは第２バルブ本体４自体に貫通形成された貫通孔１３を通過する。このとき、ロータリ型バルブ１の図示上方側で開口する第２吸気絞り部１２または貫通孔１３より強い吸気流が吹き出されて、インテークマニホールド６の第２吸気通路２２内に流入する。

そして、第２吸気通路２２内に流入した吸気流は、図１に示したように、インテークマニホールド６から吸気ポート２３の上層部内に導入され、吸気ポート２３の上層部の天壁面に沿って流れる。そして、吸気ポート２３の上層部の天壁面に沿って流れる吸気流は、吸気ポート２３の吸気弁口から燃焼室内に供給される。
このとき、吸気ポート２３から燃焼室内に流入する吸気流は、その吸気ポート形状（円弧状に滑らかに屈曲したポート形状）および吸気バルブ２４の開弁状態によってタンブル流となる。
したがって、エンジンの各気筒毎の燃焼室内において強いタンブル流が生成されるため、吸入空気と共に燃焼室内に導入される燃料が燃焼室内の全域に略均等に拡がって燃焼が効率良く行われる。これにより、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時における燃焼室内での燃焼効率を向上させることができるので、燃費、出力およびエミッション（例えばＨＣ低減効果）等を大幅に向上させることができる。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の吸気渦流発生装置においては、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、第１吸気通路２１の通路断面積よりも第２吸気通路２２の通路断面積の方が大きくなるように、インテークマニホールド６の各第１、第２パイプ部１７、１９の通路形状を異ならせている。具体的には、第１吸気通路２１の断面形状を円形状とし、第２吸気通路２２の断面形状を長方形状とすることで、図２（ｂ）〜（ｅ）および図３（ｂ）〜（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、第２吸気絞り部１２または貫通孔１３の開口面積を第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくすることが可能となる。

これによって、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時のように、第１吸気絞り部１１の開口面積が狭く、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量がエンジンの通常運転時に比べて少ない場合であっても、第２吸気絞り部１２または貫通孔１３の開口面積を第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくすることが可能となる。したがって、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、ロータリ型バルブ１のスロットル開度を最適なスロットル開度となるように増減する必要はないので、エンジン始動またはエンジンのアイドル運転またはエンジンの低速低負荷時の運転に必要な吸入空気量を達成（確保）することができる。

さらに、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、第１吸気絞り部１１よりも開口面積の大きい第２吸気絞り部１２または貫通孔１３を通過した吸気流が急激に薄くなったり、また、貫通路２および第１、第２吸気通路２１、２２の通路面積が急激に小さくなったりすることはない。したがって、第２吸気絞り部１２または貫通孔１３を通過した吸気流は、エンジンの吸気ポート２３の天壁面に沿った比較的厚いまたは幅の広い吸気流となるので、エンジンの各気筒毎の燃焼室内において強いタンブル流が生成される。これによって、エンジンの各気筒毎の燃焼室内での燃焼効率を向上して燃費等を改善するという要求に合致した意図通りの強いタンブル流をエンジンの各気筒毎の燃焼室内に生成することができる。

図４は本発明の実施例２を示したもので、図４（ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した図で、図４（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを逆回転した微小開度の状態を示した図である。

本実施例の吸気渦流発生装置においては、図４（ｂ）〜（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、第１吸気通路２１の通路断面積よりも第２吸気通路２２の通路断面積の方が大きくなるように、エンジンの吸気管、特にインテークマニホールド６の各第１、第２パイプ部１７、１９の通路形状を異ならせている。
具体的には、図２に示したロータリ型バルブ１と同様に、第１吸気通路２１の断面形状を円形状とし、第２吸気通路２２の断面形状を長方形状としている。

また、この吸気渦流発生装置の場合には、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、ロータリ型バルブ１をその中心軸線を中心にして逆回転（図２および図３の開弁作動方向（正転方向）に対して逆方向の回転）させている。
これにより、ロータリ型バルブ１は、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、全閉位置から閉弁作動方向（逆転方向）に僅かに（少しだけ）開弁した、つまり半開きした微小開度の状態となるように保持（制御）される（図４（ｂ）〜（ｄ）参照）。

このとき、ロータリ型バルブ１の貫通路２における吸気流方向の上流側、つまり第１バルブ本体３の図示上端部とインテークマニホールド６の円筒部７との間に、第１バルブ本体３の回転角度（スロットル開度）に応じてエンジンへの吸気通路（特にインテークマニホールド６の第１、第２吸気通路２１、２２）を絞る第１吸気絞り部１１が形成される。また、ロータリ型バルブ１の貫通路２における吸気流方向の下流側、つまり第２バルブ本体４の図示下端部とインテークマニホールド６の円筒部７との間に、第２バルブ本体４の回転角度（スロットル開度）に応じてエンジンへの吸気通路（特にインテークマニホールド６の第１、第２吸気通路２１、２２）を絞る第２吸気絞り部１２が形成される。
これにより、ロータリ型バルブ１の図示下方側で開口する第２吸気絞り部１２より強い吸気流が吹き出されて、インテークマニホールド６の第２吸気通路２２を通りエンジンの各気筒毎の燃焼室内に流入し、強いタンブル流となる。

本実施例の吸気渦流発生装置においては、実施例１と同様に、インテークマニホールド６の各第１、第２パイプ部１７、１９の通路形状を異ならせることで、図４（ｂ）〜（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時のように、第１吸気絞り部１１の開口面積が狭く、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量が比較的に少ない場合であっても、第２吸気絞り部１２の開口面積を第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくすることができる。
これによって、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、エンジン始動またはエンジンのアイドル運転またはエンジンの低速低負荷時の運転に必要な吸入空気量を達成しながら、エンジンの各気筒毎の燃焼室内での燃焼効率を向上して燃費等を改善するという要求に合致した意図通りの強いタンブル流をエンジンの各気筒毎の燃焼室内に生成できる。

図５は本発明の実施例３を示したもので、図５（ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した図で、図５（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した図である。

インテークマニホールド６は、バルブ収納室１０よりも吸気流方向の下流側に円管状の第２パイプ部（下流側流路部）１９を有している。また、第２パイプ部１９の内部には、図５（ｄ）に示したように、断面円形状の第２吸気通路２２が形成されている。
そして、本実施例の吸気渦流発生装置においては、図５（ｂ）〜（ｄ）に示したように、第２バルブ本体４の図示下部側に、その第２バルブ本体４の両端面を連通するように貫通する断面長円形状の貫通孔１４を形成している。この貫通孔１４は、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に開口する第２吸気絞り部１２よりも開口面積の小さい副開口部を構成している。
この場合には、インテークマニホールド６の第１、第２パイプ部１７、１９の形状を共に円管形状としても、貫通孔１４が形成されているので、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、第２バルブ本体側の総開口面積（第２吸気絞り部１２の開口面積および貫通孔１４の開口面積）の方が、第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくなる。

ここで、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、第２バルブ本体４の図示上端部とインテークマニホールド６の円筒部７との間に第２吸気絞り部１２が形成されていると、ロータリ型バルブ１の下流近傍に燃料の液溜まり（残留ガソリン）が生じることがあり、この液溜まりした燃料が車両の傾斜等の要因によって一気に燃焼室内に流れ込むと、不完全燃焼を起こすという不具合があった。

そこで、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にタンブル流を発生させて、エンジンの各気筒毎の燃焼室内での燃焼効率を向上させて燃費等を改善することが可能な吸気渦流発生装置においては、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、ロータリ型バルブ１を全閉位置から開弁作動方向に僅かに（少しだけ）開弁した、つまり半開きした微小開度の状態となるように制御した際に、図５（ｂ）〜（ｄ）に示したように、ロータリ型バルブ１の第２バルブ本体４とインテークマニホールド６の円筒部７との間に形成される第２吸気絞り部（主開口部）１２を通過する主吸気流だけでなく、主吸気流のうちの一部の巻き戻り空気流を打ち消すように、ロータリ型バルブ１に形成される貫通孔１４より副吸気流が各吸気ポートに送り込まれる。これにより、ロータリ型バルブ１の下流近傍における燃料の液溜まりを防止することができる。

また、本実施例の吸気渦流発生装置においては、インテークマニホールド６の各第１、第２パイプ部１７、１９の通路形状を円管形状にしている。さらに、ロータリ型バルブ１の下流側に第２吸気絞り部１２だけでなく、貫通孔１４も形成しているので、図５（ｂ）〜（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時のように、第１吸気絞り部１１の開口面積が狭く、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量が比較的に少ない場合であっても、第２バルブ本体側の総開口面積（第２吸気絞り部１２の開口面積および貫通孔１４の開口面積）を第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくすることができる。
これによって、本実施例の吸気渦流発生装置においても、実施例１と同様な効果を達成することができる。

図６は本発明の実施例４を示したもので、図６（ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した図で、図６（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した図で、図６（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した図である。

本実施例の吸気渦流発生装置においては、図６（ａ）〜（ｅ）に示したように、ロータリ型バルブ１における第１バルブ本体３の板厚方向に垂直な板長さ方向のサイズ（第１バルブ本体３の板長さ）よりも、ロータリ型バルブ１における第２バルブ本体４の板厚方向に垂直な板長さ方向のサイズ（第２バルブ本体４の板長さ）の方が短くなるように設定されている。すなわち、１つのロータリ型バルブ１に機械的に一体化された２つの第１、第２バルブ本体３、４の形状（板長さ方向のサイズ）を互いに異ならせる（変更する）ことで、図６（ｂ）〜（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時のように、第１吸気絞り部１１の開口面積が狭く、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量が比較的に少ない場合であっても、第２吸気絞り部１２の開口面積を第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくすることができる。
これによって、本実施例の吸気渦流発生装置においても、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５を示したもので、図７（ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した図で、図７（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した図で、図７（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した図である。

本実施例の吸気渦流発生装置においては、実施例１〜４と同様に、２つの第１、第２バルブ本体３、４が一対のハウジング５によって機械的に連結されてロータリ型バルブ１を構成している。
また、本実施例の吸気渦流発生装置においては、図７（ａ）に示したように、例えばロータリ型バルブ１の全閉時における円形状のハウジング５の外周部に対する第１バルブ本体３の中心部の形成位置よりも、ロータリ型バルブ１の全閉時におけるハウジング５の外周部に対する第２バルブ本体４の中心部の形成位置の方が、ハウジング５の外周部寄りに配置されるように設定されている。すなわち、１つのロータリ型バルブ１におけるハウジング５の外周部に対する２つの第１、第２バルブ本体３、４の形成位置を互いに異ならせる（変更する）ことで、図７（ｂ）〜（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時のように、第１吸気絞り部１１の開口面積が狭く、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量が比較的に少ない場合であっても、第２吸気絞り部１２の開口面積を第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくすることができる。
これによって、本実施例の吸気渦流発生装置においても、実施例１と同様な効果を達成することができる。

図８は本発明の実施例６を示したもので、図８（ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した図で、図８（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した図で、図８（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した図である。

本実施例の吸気渦流発生装置においては、図８（ａ）に示したように、例えばロータリ型バルブ１の全閉時におけるロータリ型バルブ１（特に第１バルブ本体３）の回転軸線の垂線に対する第１バルブ本体３の傾斜角度よりも、ロータリ型バルブ１の全閉時におけるロータリ型バルブ１（特に第２バルブ本体４）の回転軸線の垂線に対する第２バルブ本体４の傾斜角度の方が、大きくなるように設定されている。すなわち、１つのロータリ型バルブ１における２つの第１、第２バルブ本体３、４の傾斜角度を互いに異ならせる（変更する）ことで、図８（ｂ）〜（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時のように、第１吸気絞り部１１の開口面積が狭く、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量が比較的に少ない場合であっても、第２吸気絞り部１２の開口面積を第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくすることができる。
これによって、本実施例の吸気渦流発生装置においても、実施例１と同様な効果を達成することができる。

図９は本発明の実施例７を示したもので、図９（ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した図で、図９（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した図で、図９（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した図である。

本実施例の吸気渦流発生装置においては、図９（ａ）〜（ｅ）に示したように、ロータリ型バルブ１における第１バルブ本体３の板厚方向に垂直な板長さ方向のサイズ（第１バルブ本体３の板長さ）よりも、ロータリ型バルブ１における第２バルブ本体４の板厚方向に垂直な板長さ方向のサイズ（第２バルブ本体４の板長さ）の方が短くなるように設定されている。
また、吸気渦流発生装置においては、図９（ａ）に示したように、例えばロータリ型バルブ１の全閉時における円形状のハウジング５の外周部に対する第１バルブ本体３の中心部の形成位置よりも、ロータリ型バルブ１の全閉時におけるハウジング５の外周部に対する第２バルブ本体４の中心部の形成位置の方が、ハウジング５の外周部寄りに配置されるように設定されている。

さらに、吸気渦流発生装置においては、２つの第１、第２吸気通路２１、２２の中心軸線（Ｘ）に対して２つの第１、第２バルブ本体３、４の回転軸線（回転中心（Ｏ））を第２吸気絞り部側（第１、第２吸気通路２１、２２の重力方向における上方側：図示上方側）に所定のオフセット量（Ｙ）分だけオフセット配置することで、図９（ｂ）〜（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時のように、第１吸気絞り部１１の開口面積が狭く、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量が比較的に少ない場合であっても、第２吸気絞り部１２の開口面積を第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくすることができる。
これによって、本実施例の吸気渦流発生装置においても、実施例１と同様な効果を達成することができる。

図１０は本発明の実施例８を示したもので、図１０（ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した図で、図１０（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した図で、図１０（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した図である。

本実施例のエンジンへの吸気通路は、インテークマニホールド６の円筒部７のバルブ収納室１０の上流側開口部（入口部）およびロータリ型バルブ１の第１バルブ本体３よりも吸気流方向の上流側に形成される第１吸気通路（第１パイプ部１７内の吸気通路）２１、並びにインテークマニホールド６の円筒部７のバルブ収納室１０の下流側開口部（出口部）およびロータリ型バルブ１の第２バルブ本体４よりも吸気流方向の下流側に形成される第２吸気通路（第２パイプ部１９内の吸気通路）２２を有している。

本実施例の吸気渦流発生装置においては、図１０（ａ）〜（ｅ）に示したように、第１吸気通路２１の中心軸線（Ｘ１）に対して第２吸気通路２２の中心軸線（Ｘ２）を第２吸気絞り部側（第１、第２吸気通路２１、２２の重力方向における上方側：図示上方側）に所定のオフセット量（Ｙ）分だけオフセット配置することで、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時のように、第１吸気絞り部１１の開口面積が狭く、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量が比較的に少ない場合であっても、第２吸気絞り部１２の開口面積を第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくすることができる。
これによって、本実施例の吸気渦流発生装置においても、実施例１と同様な効果を達成することができる。

図１１は本発明の実施例９を示したもので、図１１（ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した図で、図１１（ｂ）〜（ｅ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した図で、図１１（ｆ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した図である。

本実施例の吸気渦流発生装置においては、１つのロータリ型バルブ１における第１バルブ本体３の図示下端面に切欠き部６１を設けることで、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、ロータリ型バルブ１がその回転軸線を中心にして回転し、第１バルブ本体３が微小開度の状態に保持された際、第１バルブ本体３の切欠き部６１とインテークマニホールド６の円筒部７との間に第１吸気絞り部１１が形成される。

また、本実施例の吸気渦流発生装置においては、図１１（ｃ）、（ｄ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、ロータリ型バルブ１がその回転軸線を中心にして回転し、第２バルブ本体４が微小開度の状態に保持された際、第２バルブ本体４の図示上端部とインテークマニホールド６の円筒部７との間に第２吸気絞り部１２が形成される。
また、吸気渦流発生装置においては、１つのロータリ型バルブ１における第２バルブ本体４の図示上端面に２つの切欠き部６２および１つの突起部６３を設けることで、図１１（ｃ）、（ｅ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、ロータリ型バルブ１がその回転軸線を中心にして回転し、第２バルブ本体４が微小開度の状態に保持された際、第２バルブ本体４の２つの切欠き部６２および１つの突起部６３とインテークマニホールド６の円筒部７との間に第２吸気絞り部１２が形成される。

本実施例の吸気渦流発生装置においては、図１１（ａ）〜（ｆ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時に、第１吸気絞り部１１の開口面積よりも第２吸気絞り部１２の開口面積の方が大きくなるように、第１バルブ本体３または第２バルブ本体４に切欠き部６１、６２および突起部６３を設けたことで、図１１（ｂ）〜（ｅ）に示したように、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時のように、第１吸気絞り部１１の開口面積が狭く、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量が比較的に少ない場合であっても、第２吸気絞り部１２の開口面積を第１吸気絞り部１１の開口面積よりも大きくすることができる。
これによって、本実施例の吸気渦流発生装置においても、実施例１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、吸気渦流発生装置を、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための縦方向の吸気渦流（タンブル流）の生成が可能となるように構成したが、吸気渦流発生装置を、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための横方向の吸気渦流（スワール流）の生成が可能となるように構成しても良い。また、吸気渦流発生装置を、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。
また、ロータリ型バルブ１を、インテークマニホールド６を除く他の吸気管内、あるいはエンジンのシリンダヘッド８の吸気ポート２３内に組み込んでも良い。

本実施例では、ロータリ型バルブ１の回転軸を開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置（アクチュエータ）を、電動モータおよび動力伝達機構を備えた電動式アクチュエータによって構成したが、吸気制御バルブの軸を開弁駆動または閉弁駆動す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や、コイル等の電磁石およびムービングコア（またはアーマチャ）を備えた電磁式アクチュエータによって構成しても良い。
なお、ロータリ型バルブ１の回転軸を開弁作動方向または閉弁作動方向に付勢するスプリング（ロータリ型バルブ１の回転軸を開弁作動方向（または閉弁作動方向）に付勢するリターンスプリング、ロータリ型バルブ１の回転軸を閉弁作動方向（または開弁作動方向）に付勢するデフォルトスプリング）等のバルブ付勢手段を設置しなくても良い。

本実施例では、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時（例えばエンジン始動時またはアイドル運転時またはエンジンの低速低負荷時等）に、エンジンの燃焼室内に吸気渦流（タンブル流またはスワール流）を発生させるようにしているが、エンジンの低回転速度領域または低負荷領域の時以外のエンジン回転速度またはエンジン負荷がある閾値以下の時（例えばエンジンの中回転速度領域または中負荷領域の時あるいはエンジンの高回転速度領域または高負荷領域の時等）に、エンジンの燃焼室内に吸気渦流（タンブル流またはスワール流）を発生させるようにしても良い。

内燃機関の吸気制御装置を示した概略図である（実施例１）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｅ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した断面図である（実施例１）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した断面図で、（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した断面図である（実施例１）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを逆回転した微小開度の状態を示した断面図である（実施例２）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した断面図である（実施例３）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した断面図で、（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した断面図である（実施例４）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した断面図で、（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した断面図である（実施例５）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した断面図で、（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した断面図である（実施例６）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した断面図で、（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した断面図である（実施例７）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した断面図で、（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した断面図である（実施例８）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｅ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した断面図で、（ｆ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した断面図である（実施例９）。 （ａ）はロータリ型バルブを全閉した全閉開度の状態を示した断面図で、（ｂ）〜（ｄ）はロータリ型バルブを開弁した微小開度の状態を示した断面図で、（ｅ）はロータリ型バルブを全開した全開開度の状態を示した断面図である（従来の技術）。

符号の説明

１ ロータリ型バルブ
２ ロータリ型バルブの貫通路（連通路、中継路）
３ ロータリ型バルブの第１バルブ本体
４ ロータリ型バルブの第２バルブ本体
５ ロータリ型バルブのハウジング
６ インテークマニホールド（ダクト）
７ インテークマニホールドの円筒部（ハウジング）
１０ バルブ収納室（吸気通路）
１１ 第１吸気絞り部（第１絞り部）
１２ 第２吸気絞り部（第２絞り部）
１３ 貫通孔（第２絞り部）
１４ 貫通孔（第２絞り部）
２１ 第１吸気通路
２２ 第２吸気通路

Claims (13)

1. （ａ）内燃機関の燃焼室に吸入空気を供給するための吸気通路を形成するダクトと、
   （ｂ）前記吸気通路に回転自在に設置されて、前記ダクトに対して相対回転する第１バルブ本体と、
   （ｃ）前記吸気通路に回転自在に設置されて、前記ダクトに対して相対回転すると共に、前記第１バルブ本体と連動して動く第２バルブ本体と、
   （ｄ）前記ダクトと前記第１バルブ本体との間に形成される第１絞り部と、
   （ｅ）前記ダクトと前記第２バルブ本体との間に形成される、あるいは前記第２バルブ本体自体に形成される第２絞り部と
   を備えた内燃機関の吸気装置において、
   前記第１バルブ本体は、前記第２バルブ本体と機械的に連結して、前記ダクトの内部に回転方向に摺動自在に支持される１つのロータリ型バルブを構成し、
   前記第２バルブ本体は、前記第１バルブ本体よりも吸入空気の流れ方向の下流側に配設されており、
   前記第１絞り部の開口面積よりも前記第２絞り部の開口面積の方が大きくなるように設定され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、
   前記第１バルブ本体および前記第２バルブ本体は、前記吸気通路内に直列的に配置されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記第１バルブ本体または前記第１絞り部は、前記内燃機関の燃焼室内に供給される吸入空気の流量を可変する機能を有し、
   前記第２バルブ本体または前記第２絞り部は、前記内燃機関の燃焼室内に吸気流動または吸気渦流を発生させる機能を有し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、 前記第１バルブ本体および前記第２バルブ本体を全閉した全閉開度の状態を全閉位置としたとき、
   前記第１バルブ本体および前記第２バルブ本体は、前記全閉位置から開弁作動方向に開弁した中間開度の状態に保持され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、 前記第１バルブ本体および前記第２バルブ本体を全閉した全閉開度の状態を全閉位置としたとき、
   前記第１バルブ本体および前記第２バルブ本体は、前記全閉位置から開弁作動方向に対して逆転方向に開弁した中間開度の状態に保持され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、 前記吸気通路は、前記第１バルブ本体よりも吸入空気の流れ方向の上流側に形成される第１吸気通路、および前記第２バルブ本体よりも吸入空気の流れ方向の下流側に形成される第２吸気通路を有し、
   前記第１吸気通路の通路断面積よりも前記第２吸気通路の通路断面積の方が大きくなるように設定されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
7. 請求項１ないし請求項６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、 前記第１バルブ本体の板長さよりも前記第２バルブ本体の板長さの方が短くなるように設定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、 前記第１バルブ本体と前記第２バルブ本体とは、円形状のハウジングによって機械的に連結されており、
   前記ハウジングの外周部に対する前記第１バルブ本体の中心部の形成位置よりも前記ハウジングの外周部に対する前記第２バルブ本体の中心部の形成位置の方が前記ハウジングの外周部寄りに配置されるように設定さ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、 前記第１バルブ本体の回転軸線の垂線に対する前記第１バルブ本体の傾斜角度よりも前記第２バルブ本体の回転軸線の垂線に対する前記第２バルブ本体の傾斜角度の方が大きくなるように設定されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
10. 請求項１ないし請求項９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、 前記吸気通路の中心軸線に対して前記第１バルブ本体の回転軸線および前記第２バルブ本体の回転軸線を第２絞り部側にオフセット配置していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
11. 請求項１ないし請求項１０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、
    前記吸気通路は、前記第１バルブ本体よりも吸入空気の流れ方向の上流側に形成される第１吸気通路、および前記第２バルブ本体よりも吸入空気の流れ方向の下流側に形成される第２吸気通路を有し、
    前記第１吸気通路の中心軸線に対して前記第２吸気通路の中心軸線を第２絞り部側にオフセット配置していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
12. 請求項１ないし請求項１１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、
    前記ダクトまたは前記第１バルブ本体または前記第２バルブ本体は、前記第１絞り部の開口面積よりも前記第２絞り部の開口面積の方が大きくなるように切り欠かれていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
13. 請求項１ないし請求項１２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、
    前記第１バルブ本体および前記第２バルブ本体の回転角度を一括変更する１つのアクチュエータを備えたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。

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