JP4357157B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気管に配置された吸気流制御バルブを備え、吸気流制御バルブを開閉制御することによって燃焼室内に形成される気流を制御する内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸気管内に配置された吸気流制御バルブを備え、この吸気流制御バルブを開閉制御することによって燃焼室へ導入する気流を制御する内燃機関の吸気装置が知られている。このような内燃機関の吸気装置においては、燃料の燃焼効率を向上させるために、燃焼室に供給される空気にスワールやタンブルなどの渦流を生じさせている。燃焼室に供給する空気に渦流を生じさせるために、吸気流制御バルブの一部を切り欠いた吸気装置があり、その例として、特開平１０−２７４０４６号公報に開示されたものがある。この吸気装置は、吸気流動制御弁（吸気流制御バルブ）の一部に第１の開口部を設けることにより、燃焼室に供給される空気にスワール流を生じさせ、燃料の燃焼効率を向上させるというものである。また、吸気流動制御弁に第１開口部よりも小さな第２開口部を設け、下流ポート部に対して補助的な吸気流を生成させている。この補助的な吸気流により、吸気流動制御弁の裏側に生成する渦の成長を抑制し、吸気ポート内に燃料の付着量を少なくしようというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の公報に開示された吸気装置は、スワール流を生じさせる吸気流動制御バルブに設けられるものであり、タンブル流を生じさせるものに用いるものではなかった。タンブル流を生じさせる吸気装置には、吸気流制御バルブの上方に開口部が形成されているものがあるが、この場合、吸気流制御バルブの近傍に燃料の液溜まりが生じることがある。そのため、余分に燃料を噴射しなければならないという問題があった。それとともに、この液溜まりした燃料が傾斜などの要因によって一気に燃焼室に流れ込むと、図１７に示すように、空燃比がずれてしまい、燃料が不完全燃焼を起こして排気エミッションを低下させるという問題もあった。
【０００４】
また、エンジンの運転状態に応じて、適正な渦流を供給するにあたり、バルブの開度を調整することで、渦流の大きさを調整している。ところが、調整の対象はスワール流であるので、タンブル流に対する調整を行うことができないものであった。
【０００５】
さらに、上記公報に開示された吸気装置では、吸気流動制御弁の回動軸（弁軸）が吸気流路を横切って形成されている。このため、吸気流動制御弁を全開にしたときでも、吸気流路には回動軸があるので、この回動軸が圧力損失の原因となり、空気流入量が減少して機関出力を低下させるという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、吸気流制御バルブの下流側近傍における燃料の液溜まりを防止するとともに、エンジンの運転状態に応じた渦流（タンブル流）を発生させることができ、さらには、吸気流路における圧力損失を低減した内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明に係る内燃機関の吸気装置は、吸気管に配置された吸気流制御バルブを備え、吸気流制御バルブを開閉制御することによって燃焼室へ導入する気流を制御する内燃機関の吸気装置であって、吸気管における吸気流制御バルブが設けられた位置よりも下流側に、燃料を噴出するインジェクタが設けられ、吸気流制御バルブの上端部に、空気を通過させる開口部が形成され、開口部の開口面積を調整する開口面積調整手段が設けられており、吸気流制御バルブは、吸気管の吸気流路の断面積よりも小さく、回動軸周りに回動することによって開閉を行うものであり、開口面積調整手段は、回動軸を回動させる回動駆動手段であり、吸気流制御バルブの下端部に、開口部の開口面積よりも開口面積が小さい副開口部が形成され、前記回動軸は、前記吸気流制御バルブにおける上下方向中央位置よりも低い位置に設けられており、
前記副開口部は、前記開口部と前記回動軸との間に形成され、前記開口部の開口面積と前記副開口部の開口面積との間における開口面積比率が、前記吸気流制御バルブを開放するほど大きくなるようにされているものである。
【００１０】
このように、吸気流制御バルブの上端部に開口部が形成されていることにより、エンジンの燃焼室にタンブル流を供給することができる。また、この開口部の開口面積を調整する開口面積調整手段を有することにより、タンブル流の大きさをエンジンの要求量に応じて適宜調整することができる。
【００１２】
このような吸気流制御バルブおよび開口面積調整手段を有することにより、タンブル流の大きさを適宜調整することができる。
【００１４】
このような副開口部が形成されていることにより、開口部を通ることによって生じるタンブル流を乱すことなく、吸気流制御バルブの下流側に巻き戻された燃料を押し戻すことができる。こうして、吸気流制御バルブの下流側近傍における液溜まりを好適に防止し、大量の燃料が燃焼室に一気に流れ込むことによる燃料の不完全燃焼を防止することができる。
【００１５】
また、回動軸は、吸気流制御バルブにおける上下方向中央位置よりも低い位置に設けられている態様とするのが好適である。
【００１６】
このように、回動軸が吸気流制御バルブの上下方向中央位置よりも低い位置に設けられていることにより、上部の開口部の広さを大きく変えたときでも、副開口部の大きさはあまり変わらないようにすることができる。したがって、開口部の開口面積の比率を大きく変えた場合であっても、巻き戻された燃料を好適に押し戻すことができる。
【００１７】
さらに、回動軸は、吸気流路から外れた位置に設けられている態様とするのが好適である。
【００１８】
回動軸が吸気流路から外れた位置に設けられていることにより、吸気流制御バルブを全開にしたときに、回動軸が吸気流路を遮ることがない。したがって、回動軸の存在に伴う圧力損失をなくすことができる。
【００１９】
他方、回動軸は、吸気流制御バルブの下端辺に設けられている態様とすることができる。また、開口部は、吸気流制御バルブの上部と吸気流路の間に形成された間隙である態様とすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の概要を示す斜視図、図２はその側断面図である。
【００２９】
図１および図２に示すように、内燃機関であるガソリン多気筒エンジン（以下「エンジン」という）１には、吸気管２および排気管３が接続されており、吸気管２には吸気流制御バルブ４が設けられている。吸気管２は、エンジン１に接続される吸気ポート２１と、図示しないサージタンクに接続された吸気流路２２を備えている。吸気ポート２１は、エンジン１におけるシリンダヘッド１１に形成されており、吸気流路２２は、シリンダヘッド１１に接続されるインテークマニホールド５内に形成されている。また、吸気ポート２１には、電磁駆動式のインジェクタ（燃料噴射装置）６が設けられており、インジェクタ６には、図示しない燃料タンクから燃料が供給され、インジェクタ６は供給された燃料を吸気ポート２１に向けて噴出する。
【００３０】
また、エンジン１におけるシリンダ１２には、図２の上下方向に往復動するピストン１３が設けられている。ピストン１３の上方には、シリンダ１２とシリンダヘッド１１によって区画された燃焼室１４が形成されている。この燃焼室１４の上部には、図示しない点火プラグが配置されるとともに、燃焼室１４は、開閉可能な吸気バルブ１５と排気バルブ１６を介して、それぞれ吸気管２と排気管３に接続されている。また、図１に示すように、吸気ポート２１は二股に分かれており、その一方から空気が流入することによりスワール流が形成される。
【００３１】
吸気流制御バルブ４は、吸気管２におけるインテークマニホールド５に形成された吸気流路２２に設けられている。この吸気流制御バルブ４には、シャフト７が取り付けられており、シャフト７を中心として回動可能となっている。このシャフト７は、吸気流路２２における空気の流路に直交する方向に延在して設けられており、このため、吸気流制御バルブ４は、吸気流路２２における空気が流れる方向に直交する軸回りに回動する。
【００３２】
また、吸気流制御バルブ４の正面形状は、図３（ａ）に示すように、四隅に四半円形状のコーナ部を有する長円形をなし、その上端中央部が切り欠かれて主開口部４Ａが形成されている。この主開口部４Ａの両端部に隔壁４Ｂ，４Ｃが設けられており、隔壁４Ｂ，４Ｃの間に主開口部４Ａが形成された状態となっている。さらに、吸気流制御バルブ４の下端中央部には、主開口部４Ａよりも開口面積が小さい副開口部４Ｄが切り欠かれて形成されている。
【００３３】
また、図１に示す吸気流路２２のうち、吸気流制御バルブ４が設けられている位置の断面形状は、吸気流制御バルブ４の正面形状に隔壁４Ｂ，４Ｃの上端部をつないで形成される、略四半円形のコーナ部を有する形状をなしている。したがって吸気流制御バルブ４が閉じているときには、図３（ｂ）に示すように、主開口部４Ａを空気が通って図２に示す吸気ポート２１（図２）に吸気が行われるので、タンブル流を生成することができる。さらに、シャフト７の端部には、シャフト７を回動させて吸気流制御バルブ４を開閉するためのサーボモータ８が設けられている。このモータを駆動させてシャフト７を回転させると、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、吸気流制御バルブ４が開いてタンブル流を生じることなく図２に示す吸気ポートに空気が供給される。
【００３４】
続いて、本実施形態に係るエンジンの吸気装置の動作・作用について、主に図５を参照して説明する。エンジン１が温まっている通常時や、吸入空気量が多い場合など、タンブルを生じさせることが要求されないときには、吸気流制御バルブ４を開いて、燃焼室１４に対してタンブル流Ｔを生じさせないようにして空気を導入する。一方、エンジン１が冷えており、吸入空気量が少ない場合などには、吸気流制御バルブ４を閉じる。すると、吸気流制御バルブ４の上端部に形成された主開口部４Ａを空気Ａが通過するので、燃焼室１４に供給する空気によって燃焼室１４にタンブル流Ｔを生じさせる気流を供給することができる。
【００３５】
また、吸気流制御バルブ４を閉じると、吸気ポート２１内で空気が巻き戻され、巻き戻し空気ＡＢが生じる。このような巻き戻し空気ＡＢが生じることにより、インジェクタ６から噴射された燃料Ｆが吸気ポートの上流側に流される。その結果、燃料Ｆが吸気流制御バルブ４の近傍に溜まって液溜まりとなると、たとえば吸気流制御バルブ４を開いたときなどに燃焼室１４に燃料Ｆが一気に流れ込んでしまうと、燃焼不良の不具合が生じる。
【００３６】
これに対して、本実施形態に係る吸気流制御バルブ４には、その下端部に副開口部４Ｄ（図３）が形成されている。この副開口部４Ｄを流れる空気ＡＦにより、巻き戻し空気ＡＢによって巻き戻され、吸気流路２２の下方に溜まろうとする燃料Ｆを下流側に押し返すことができる。したがって、燃料Ｆの液溜まりを防止することができるとともに、液溜まりした燃料が燃焼室１４に一気に流入して空燃費がずれることによる燃料の不完全燃焼を防止しすることができる。そして、排気エミッションの低下を防止することができる。
【００３７】
このように、本実施形態に係る吸気装置装置では、燃焼室に供給する空気のタンブル強度の調整と、液溜まりの防止を好適に両立することができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３９】
本実施形態に係る吸気装置３０における吸気流制御バルブ３１は、長方形の上方両端部に四半円形状のコーナ部を形成した形状をなしている。また、吸気流制御バルブ３１における下端中央部には、副開口部３１Ａが形成されている。さらに、吸気流制御バルブ３１の下端辺には、回動軸３２が溶接固定されている。回動軸３２は、吸気流路２２から外れた位置に配置しているとともに、吸気流路２２に対して直交するする方向に沿って配設されている。回動軸３２の一端部には、本発明の回動駆動手段であるサーボモータ３３が取り付けられている。このサーボモータ３３によって回動軸３２を回動させることにより、吸気流制御バルブ３１は揺動して開閉することができるようになっている。
【００４０】
また、吸気流路２２のうち、吸気流制御バルブ３１が設けられている位置の断面形状は、吸気流制御バルブ３１と略同一の形状をなしており、コーナ部よりも下方の部位では吸気流路２２を塞いで空気の移動を遮っている。他方、吸気流制御バルブ３１の下方位置に形成された副開口部３１Ａを通過することにより、少量の空気が下流側に向けて流れる。
【００４１】
さらに、吸気流制御バルブ３１を閉じた状態での吸気流制御バルブ３１の上端辺と吸気流路２２との間には、本発明の開口部となる間隙３４が形成される。間隙３４の開口面積は、副開口部３１Ａの開口面積よりも大きくなるように設定されている。そして、吸気流制御バルブ３１を開くことにより、図７に示すように、間隙３４の開口面積は徐々に大きくなっていく。
【００４２】
また、吸気流路２２が形成されたインテークマニホールド５における吸気流制御バルブ３１が形成されている位置のやや下流側には、吸気流制御バルブ３１が開いたときに、吸気流制御バルブ３１を収容する収容部３５が形成されている。この収容部３５は、吸気流路２２の下端面を切り欠いて形成されており、吸気流路２２から外れた位置に形成されている。このため、収容部３５に吸気流制御バルブ３１が収容されているときには、吸気流制御バルブ３１は、吸気流路２２から外れた場所に収容される。その他の構成については、上記第１の実施形態と略同一であるので、その説明は省略する。
【００４３】
次に、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置３０の作用・動作について説明する。本実施形態に係る内燃機関の吸気装置３０では、サーボモータ３３を駆動して、回動軸３２を回転させて吸気流制御バルブ３１を開閉する。まず、強いタンブル流を生成する場合には、図６に示すように、吸気流制御バルブ３１を閉じる。吸気流制御バルブ３１を閉じると、吸気流制御バルブ３１の上端部と吸気流路２２との間に形成された間隙３４を通過する。ここで、タンブル流の強さは、間隙３４と副開口部３１Ａの開口面積比率により決められ、副開口部３１Ａの開口面積に対する間隙３４の開口面積比率が大きい場合には、タンブル流が弱く生じることになる。図６に示す状態では、間隙３４の開口面積は小さく、副開口部３１Ａに対する開口面積比率も小さくなるので、強いタンブル流を生成することができる。こうして、吸入空気量が少ない場合などのときに、強いタンブル流を供給することができる。
【００４４】
また、ある程度エンジンが温まってきた、弱めのタンブル流を生じさせながら、吸入空気を供給したいことがある。このようなときには、サーボモータ３３によって回動軸３２を回動させて、図７に示すように、吸気流制御バルブ３１を少し開くと、間隙３４の開口面積が大きくなる。しかも、吸気流制御バルブ３１の側面は吸気流路２２の側面と接した状態とされているので、吸気流制御バルブ３１の側方が開口することがない。また、回動軸３２が下方に設けられていることから、間隙３４の開口面積が大きくなっても、副開口部の開口面積には大きな変化がない。したがって、副開口部３１Ａに対する間隙３４の開口面積比率を大きくすることができるので、弱めのタンブル流を生成することができる。
【００４５】
さらに、タンブル流を生成する必要がない場合には、図８に示すように、吸気流制御バルブ３１を全開にして、吸気流路２２を開放した状態とする。こうして、タンブル流を生じさせることなく、燃焼室１４（図２）に空気を供給することができる。また、吸気流制御バルブ３１を開くための回動軸３２は、吸気流路２２から外れた位置に形成されており、開いた状態の吸気流制御バルブ３１は吸気流路２２から外れた収容部３５に収容されている。このため、吸気流路２２における圧力損失を少なくすることができ、もって流入空気量の減少によるエンジン出力の低下を最小限にすることができる。
【００４６】
ここで、上記第１の実施形態に示した吸気流制御バルブ４および本実施形態の吸気流制御バルブ３１における弁開度に対応する開口面積比率の変化について算出したグラフを図９に示す。図９からわかるように、第１の実施形態に係る吸気流制御バルブ４では、吸気流制御バルブ４を開くと、上方の開口部と下方の開口部の開口面積比率はほとんど１となる。したがって、弁開度を調整してもタンブル流に強弱をつけることができなかった。これに対して、本実施形態に係る吸気流制御バルブ３１では、弁開度を大きくするにつれて面積比率を大きくすることができた。こうして、弁開度を大きくすることにより、徐々にタンブル流を弱めることができる。
【００４７】
また、本実施形態の変形例として、図１０に示すように、回動駆動手段として、サーボモータに代えて、シリンダロッド機構３６を設けることができる。シリンダロッド機構３６は、シリンダ３６Ａとロッド３６Ｂを備えており、ロッド３６Ｂがシリンダ３６Ａに対して進退可能とされている。また、吸気流制御バルブ３１の上部にはブラケットが取り付けられており、ロッド３６Ｂの先端がブラケットに枢着されている。そして、ロッド３６Ｂがシリンダ３６Ａから退出して伸長したときに、吸気流制御バルブ３１が閉じて、ロッド３６Ｂがシリンダ３６Ａに進入して収縮したときに、吸気流制御バルブ３１が開くようになっている。このシリンダロッド機構３６によって吸気流制御バルブ３１の開閉および開度調整を行うことができる。
【００４８】
さらに、図１１に示すように、副開口部が形成されていない吸気流制御バルブ３７とした態様とすることもできる。このような態様においても、タンブル流の強弱をつけることができるとともに、吸気流制御バルブ３１を開放したときにおける吸気流路２２の圧力損失を少なくすることができ、したがって流入空気量の減少によるエンジン出力の低下を最小限にすることができる。もちろん、この態様であっても、吸気流制御バルブ３１を開閉する際に、サーボモータではなくシリンダロッド機構を利用することもできる。
【００４９】
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第３の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００５０】
図１２に示すように、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置４０は、カーテン状をなす吸気流制御バルブ４１を備えている。また、吸気流路２２が形成された吸気管２の内面には、ガイド溝４２が形成されている。ガイド溝４２は、下方直線部分４２Ａと、立ち上がり部分４２Ｂとを備えており、下方直線部分４２Ａは、吸気流路２２の下側であって吸気流路２２から外れた位置に形成されている。下方直線部分４２Ａの下流側端部に立ち上がり部分４２Ｂの下端部が連続して形成されており、立ち上がり部分４２Ｂの上端部は、吸気流路２２の上端部よりもやや下側に位置している。
【００５１】
吸気流制御バルブ４１の側部は、ガイド溝４２に嵌め込まれており、吸気流制御バルブ４１は、ガイド溝４２に沿って前後方向および上下方向に折曲がりながらスライドして移動することができる。そして、ガイド溝４２のうちの下方直線部分４２Ａのみに吸気流制御バルブ４１の側部が収容されたときに、吸気流制御バルブ４１は全開となる。また、立ち上がり部分４２Ｂの上端部に吸気流制御バルブ４１の側部が届いているときには、吸気流制御バルブ４１は全閉となる。全閉となった吸気流制御バルブ４１の上端部と吸気流路２２との間には間隙４３が形成され、この間隙４３を空気が通過することにより、燃焼室１４（図２）にタンブル流を供給することができる。そして、吸気流制御バルブ４１がガイド溝４２の立ち上がり部分４２Ｂから下方直線部分４２Ａに移行するにつれて、間隙４３の開口面積が大きくなり、タンブル流を弱めることができるようになっている。
【００５２】
吸気流制御バルブ４１の裏面には、ラックギア４４が形成されており、吸気流制御バルブ４１の下方位置には、ラックギア４４と噛み合うピニオンギア４５が設けられている。ピニオンギア４５には、回動軸４６を介して本発明の移動手段であるサーボモータ４７が接続されている。その他の構成については、上記第１の実施形態と略同一であるので、その説明は省略する。
【００５３】
次に、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置４０の動作・作用について説明する。本実施形態に係る内燃機関の吸気装置４０では、サーボモータ４７を駆動し、回動軸４６を回転させ、ラックギア４４とピニオンギア４５の機構により吸気流制御バルブ４１を開閉させる。ここで、タンブル流の強さは、吸気流制御バルブ４１の開度によって調整することができる。強いタンブル流を生成する場合には、ガイド溝４２における立ち上がり部分４２Ｂの上端部に吸気流制御バルブ４１の側部を位置させる。このときには、間隙４３を狭い状態とすることができるので、強いタンブル流を生成することができる。
【００５４】
また、タンブル流を弱める際には、サーボモータ４７を駆動して、吸気流制御バルブ４１を吸気流の流れに対して後退する方向に移動させる。吸気流制御バルブ４１を後退させると、その上端部は、ガイド溝４２の立ち上がり部分４２Ｂに沿って徐々に下降する。吸気流制御バルブ４１の上端部が下降することにより、間隙４３の開口面積を大きくすることができる。間隙４３の開口面積を大きくすることによって、タンブル流を弱めることができる。
【００５５】
そして、タンブル流を生成しない場合には、吸気流制御バルブ４１の側部を全体的にガイド溝４２の下方直線部分４２Ａに収容させる。すると、吸気流路２２は完全に開放されるので、タンブル流を生じさせないようにすることができる。しかも、ガイド溝４２の下方直線部分４２Ａは吸気流路２２よりも下方位置に形成されているので、吸気流制御バルブ４１を全開にしたときには、吸気流路２２は障害物が存在しないことになる。したがって、吸気流路２２における圧力損失を少なくすることができ、もって流入空気量の減少によるエンジン出力の低下を最小限にすることができる。
【００５６】
続いて、本発明の第４の実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００５７】
図１３に示すように、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置５０は、上記第３の実施形態と同様に、カーテン状の吸気流制御バルブ５１を備えている。また、吸気流路２２の内面には、ガイド溝５２が形成されている。ガイド溝５２は、下方直線部分５２Ａ、立ち上がり部分５２Ｂ、および上方直線部分５２Ｃを備えている。下方直線部分５２Ａおよび立ち上がり部分５２Ｂは、上記第３の実施形態と同様の形状であるが、本実施形態に係る下方直線部分５２Ａは上記第３の実施形態に係る下方直線部分４２Ａよりも長く形成されている。また、本実施形態に係るガイド溝は、上方直線部分５２Ｃを備えている。上方直線部分５２Ｃは、立ち上がり部分５２Ｂの上端部に連続し、吸気流路２２の流路方向に沿って形成されている。吸気流制御バルブ５１は、上記第３の実施形態に係る吸気流制御バルブ４１よりも長く、その端部が上方直線部分５２Ｃの端部に到達したときに、立ち上がり部分５２Ｂから下方直線部分５２Ａにまで延在している長さとされている。また、吸気流制御バルブ５１が下方直線部分５２Ａの端部に到達しているときには、吸気流制御バルブ５１の側部が全体的に下方直線部分５２Ａに収容される。他方、吸気流制御バルブ５１の裏面には、ラックギア５３が設けられている。その他の構成については上記第３の実施形態と略同一であるので、その説明は省略する。
【００５８】
次に、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置５０の動作・作用について説明する。本実施形態に係る内燃機関の吸気装置５０における吸気流制御バルブは、上記第３の実施形態と同様に、サーボモータ４７を駆動し、回動軸４６を回転させ、ラックギア４４とピニオンギア４５の機構により吸気流制御バルブ４１を開閉させる。また、タンブル流の強さを調整するために、サーボモータ４７を駆動して、吸気流制御バルブ５１の上端部の位置を調整する。ここで、本実施形態では、ガイド溝５２が下方直線部分５２Ａおよび立ち上がり部分５２Ｂのほかに、上方直線部分５２Ｃを備えている。吸気流制御バルブ５１の側部が上方直線部分５２Ｃに位置するとき、吸気流制御バルブ５１の端部を上方直線部分５２Ｃの範囲で移動させると、空気の吹き出し位置を調整することができる。こうして、空気の吹き出し位置を調整することよってタンブル流の調整を行うことができる。
【００５９】
また、上方直線部分５２Ｃが形成された関係から、本実施形態に係る吸気流制御バルブ５１は、上記第３の実施形態における吸気流制御バルブ４１よりも長いものであるが、下方直線部分５２Ａはその分長く形成されているので、吸気流制御バルブ５１を全開にしたときには、吸気流制御バルブ５１は、吸気流路２２は障害物が存在しないことになる。したがって、吸気流路２２における圧力損失を少なくすることができ、もって流入空気量の減少によるエンジン出力の低下を最小限にすることができる。
【００６０】
続いて、本発明の第５の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００６１】
図１４に示すように、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置６０は、上記第４の実施形態と比べて、吸気流制御バルブ６１の形状においてのみ異なる。本実施形態に係る吸気流制御バルブ６１は、その先端部の一側部６１Ａが、他側部６１Ｂよりも突出した形状をなし、対称をなさないようにされている。この対称をなさない部分は、ガイド溝５２の上方直線部分５２Ｃの長さよりも短く設定されている。このため、吸気流制御バルブ６１が完全に閉じるか、あるいは図１５に示すように、ほとんど閉じた状態にあるときには、間隙４３が対称形状をなすものである。
【００６２】
次に、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置６０の動作・作用について説明する。本実施形態に係る内燃機関の吸気装置６０では、上記各実施形態と同様に、サーボモータ４７を駆動し、回動軸４６を回転させ、ラックギア４４とピニオンギア４５の機構により吸気流制御バルブ６１を開閉させる。また、サーボモータ４７を駆動して、吸気流制御バルブ６１の上端部の位置を調整してタンブル流の吹き出し位置を調整することができる。ここで、本実施形態に係る吸気流制御バルブ６１は、先端部が非対称形状とされ、一側部６１Ａが他側部６１Ｂよりも突出した形状をなしている。このため、吸気流制御バルブ６１の先端部がガイド溝５２の上方直線部分５２Ｃに到達せず、立ち上がり部分５２Ｂに位置するときには、横方向への空気の流れを生成することができる。したがって、図１６に示すように、燃焼室１４に供給する空気に対して、タンブル流のみならず、タンブル流のみならずスワール流Ｓをも生成することができる。
【００６３】
また、第４の実施形態と同様に、吸気流制御バルブ６１を全開にしたときには、吸気流制御バルブ６１の側部は全体的にガイド溝５２の下方直線部分５２Ａに収容される。このため、吸気流路２２は障害物が存在しないことになるので、吸気流路２２における圧力損失を少なくすることができ、もって流入空気量の減少によるエンジン出力の低下を最小限にすることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る内燃機関の吸気装置によれば、吸気流制御バルブの下流側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、エンジンの運転状態に応じた渦流（タンブル流）を発生させることができる。さらには、吸気流路における圧力損失を低減することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の概要を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の概要を示す側断面図である。
【図３】（ａ）は閉じた状態の吸気流制御バルブの正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】（ａ）は開いた状態の吸気流制御バルブの正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】内燃機関における空気に流れを示す側断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】第２の実施形態の吸気流制御バルブが少し開いた状態の正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】第２の実施形態の吸気流制御バルブが全開の状態の正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】第１の実施形態および第２の実施形態に係る吸気流制御バルブの弁開度に対する上部開口部と下部開口部の面積比率の関係を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態の変形例に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】第２の実施形態の他の変形例に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】（ａ）は第３の実施形態に係る吸気流制御バルブの正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】第４の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１４】第５の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】第５の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の要部であって、吸気流制御バルブを閉じた状態を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１６】第５の実施形態に係る内燃機関の吸気装置によってスワール流を供給する状態を示す斜視図である。
【図１７】吸気流制御弁の開度と空燃費との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…エンジン、２，３０，４０，５０，６０…吸気管、３…排気管、４，３１，４１，５１，６１…吸気流制御バルブ、４Ａ…主開口部、４Ｂ，４Ｃ…隔壁、４Ｄ…副開口部、５…インテークマニホールド、６…インジェクタ、７…シャフト、８，３３，４７…サーボモータ、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダ、１３…ピストン、１４…燃焼室、１５…吸気バルブ、１６…排気バルブ、２１…吸気ポート、２２…吸気流路、３２，４６…回動軸、３４…間隙、３５…収容部、３６…シリンダロッド機構、３６Ａ…シリンダ、３６Ｂ…ロッド、３７…吸気流制御バルブ、４２，５２…ガイド溝、４２Ａ，５２Ａ…下方直線部分、４２Ｂ…立ち上がり部分、４３…間隙、４４，５３…ラックギア、４５…ピニオンギア、５２Ｃ…上方直線部分、６１Ａ…一側部、６１Ｂ…他側部、Ａ，ＡＦ…空気、ＡＢ…巻き戻し空気、Ｆ…燃料、Ｓ…スワール流、Ｔ…タンブル流。

Claims (4)

1. 吸気管に配置された吸気流制御バルブを備え、前記吸気流制御バルブを開閉制御することによって燃焼室へ導入する気流を制御する内燃機関の吸気装置であって、
   前記吸気管における前記吸気流制御バルブが設けられた位置よりも下流側に、燃料を噴出するインジェクタが設けられ、
   前記吸気流制御バルブの上端部に、空気を通過させる開口部が形成され、
   前記開口部の開口面積を調整する開口面積調整手段が設けられており、
   前記吸気流制御バルブは、前記吸気管の吸気流路の断面積よりも小さく、回動軸周りに回動することによって開閉を行うものであり、
   前記開口面積調整手段は、前記回動軸を回動させる回動駆動手段であり、
   前記吸気流制御バルブの下端部に、前記開口部の開口面積よりも開口面積が小さい副開口部が形成され、
   前記回動軸は、前記吸気流制御バルブにおける上下方向中央位置よりも低い位置に設けられており、
   前記副開口部は、前記開口部と前記回動軸との間に形成され、前記開口部の開口面積と前記副開口部の開口面積との間における開口面積比率が、前記吸気流制御バルブを開放するほど大きくなるようにされていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記回動軸は、前記吸気流制御バルブの下端辺に設けられている請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記開口部は、前記吸気流制御バルブの上部と前記吸気流路の間に形成された間隙である請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記回動軸は、前記吸気流路から外れた位置に設けられている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。

Images