JP4557116B2 - 内燃機関の吸気制御用弁装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気系に設けられるスワールコントロールバルブ或は吸気管長制御バルブとして好適に使用される内燃機関の吸気制御用弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、内燃機関の吸気系に設けられる吸気制御用弁装置として、低速回転時のシリンダ室への吸気にスワール（渦流）を生じさせ、燃焼速度を速めて燃焼効率を向上させ、燃費の改善や有害排気成分の改善を図る吸気渦流発生装置が知られている。
【０００３】
この吸気渦流発生装置に使用されるスワールコントロールバルブは、一般に、吸気管内のスロットルバルブの下流側の通路内に、より広いメインポートとより狭いスワールポートを形成し、そのメインポートを開閉するように配置され、低速回転時にはメインポートを閉鎖して、周壁側に設けられた狭いスワールポートに吸気を通すことにより、吸気管内で吸気に偏流を生じさせて、スワール（吸気渦流）を発生させるものである。このスワールコントロールバルブは、機関の低速回転時にはメインポートを閉鎖し、中速・高速回転時にはメインポートを開放するように、バルブを通常、２つのポジションで制御する。
【０００４】
このようなスワールコントロールバルブは、従来、全閉位置と全開位置の２つのポジションで弁体を保持するために、モータの回転力をウオーム、ウオームホイールを介してバタフライ型の弁体を開閉駆動するようにし、ウオームのセルフロック機能（被駆動側の弁体側からの回動力がロックされる機能）を用いて、モータへの通電を停止した状態でも、そのバルブはその全閉位置又は全開位置を保持するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、回転伝達機構にウオーム、ウオームホイールを使用した場合でも、ウオームとウオームホイール間の噛み合いに僅かな隙間があり、ウオームが回転可能な状態にあると、バルブが風圧や振動を受けた場合、その風圧や振動によって、閉じたバルブが開く或は開いたバルブが閉じるという不具合が発生する虞があった。
【０００６】
このため、バルブの全閉時と全開時には、バルブがストッパに当って停止した後、僅かの時間だけ駆動モータに通電して同じ方向にトルクを生じさせ、ウオームとウオームホイールを強制的に噛み付かせてロックさせ、バルブを全開位置又は全閉位置に保持するようにしている。
【０００７】
しかし、そのようなウオームとウオームホイールのロック状態が長時間継続した場合、次にウオーム、ウオームホイールを回転駆動してバルブを動かす際、非常に大きな始動トルクが必要となり、モータが起動できず作動不良を起し易いという問題があった。
【０００８】
このため、ウオーム、ウオームホイールを使用せずに平歯車の回転伝達機構を使用し、バルブを全開位置又は全閉位置まで回転駆動してストッパに当接して停止した後も、モータへの通電を継続して行ない、これによって、バルブを停止位置に保持する制御も行なわれているが、通電が長時間となるために、電力消費の問題やモータの寿命が短くなる問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、吸気制御バルブの作動端において、アクチュエータの駆動力を停止した状態でも、バルブの位置を安定して確実に保持することができる内燃機関の吸気制御用弁装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の吸気制御用弁装置は、吸気管内に弁軸を介して回動開閉可能に配設される弁体と、該弁軸を回転駆動するアクチュエータとを備えた内燃機関の吸気制御用弁装置において、該弁軸と共に回動する部材に永久磁石が取り付けられ、該弁軸と共に該永久磁石が該弁体の作動端まで回動したとき該永久磁石に当接・吸着するように永久磁石または磁石吸着体が固定側に取り付けられた内燃機関の吸気制御用弁装置であって、前記永久磁石が弁軸と共に回動する部分歯車の一部に取り付けられ、前記弁体が全開状態もしくは全閉状態の位置まで回動したときに、前記部分歯車の一部に取り付けられた前記永久磁石が前記固定側に取り付けられた前記永久磁石または前記磁石吸着体に当接することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の吸気制御用弁装置は、吸気管内に弁軸を介して回動開閉可能に配設される弁体と、該弁軸を回転駆動するアクチュエータとを備えた内燃機関の吸気制御用弁装置において、該弁軸と共に回動する部材に磁石吸着体が取り付けられ、該弁軸と共に該磁石吸着体が該弁体の作動端まで回動したとき該磁石吸着体に当接・吸着するように永久磁石が固定側に取り付けられた内燃機関の吸気制御用弁装置であって、前記永久磁石が弁軸と共に回動する部分歯車の一部に取り付けられ、前記弁体が全開状態もしくは全閉状態の位置まで回動したときに、前記部分歯車の一部に取り付けられた前記永久磁石が前記固定側に取り付けられた前記永久磁石または前記磁石吸着体に当接することを特徴とする。
【００１２】
【作用】
このような構成の吸気制御用弁装置では、アクチュエータによって弁軸を介して弁体を回動させ、弁体が作動端（全開状態もしくは全閉状態の位置）まで回動したとき、回動する部分歯車の一部に設けた永久磁石が固定側に設けた永久磁石または磁石吸着体に当接する。或は回動する部材に設けた磁石吸着体が固定側に設けた永久磁石に当接する。
【００１３】
このため、吸気管内の弁体が風圧を受け或は振動によって開方向または閉方向に力を受けた場合でも、その動きを確実に止め弁体を停止位置に自己保持させることができる。また、永久磁石の磁気・吸着により弁体が自己保持され、永久磁石の吸着力はアクチュエータの始動トルク未満に調整可能であるから、従来のように、例えばウオームとウオームホイールを強制的に噛み付かせてロックさせて、バルブの全開・全閉位置を保持する必要がなく、アクチュエータ（モータ）の起動不良等を防止することができる。また、従来のように、バルブの全開・全閉位置を保持するために、アクチュエータ（モータ）への通電を継続して行なう必要がなくなり、アクチュエータの寿命が短くなることを防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図は本発明を内燃機関の吸気渦流発生装置のスワールコントロールバルブに適用した例を示し、図１はその吸気渦流発生装置の部分断面付平面図を示している。２はシリンダヘッドの吸気ポート上に固定される吸気管ブロックであり、吸気管ブロック２内には吸気通路２ａが形成され、吸気通路２ａ内に吸気渦流発生装置のスワールコントロールバルブ１０が設けられる。
【００１５】
スワールコントロールバルブ１０は、弁軸１１にバタフライ形の弁体１２を軸着して形成され、吸気管ブロック２の吸気通路２ａ内に配設される。円形断面の吸気通路２ａに対し、弁体１２の平面形状は先端部に平坦な部分を有して形成され、スワールコントロールバルブ１０の全閉時には、吸気通路の壁面寄りの部分のみを開口させ、吸気ポート付近に吸気偏流を生じさせて、シリンダ内に吸気渦流を発生させる構造である。
【００１６】
弁軸１１は吸気通路２ａを横断方向に貫通し、軸受１３によって回転可能に支持される。その弁軸１１の末端部には戻りばね１７が係止され、スワールコントロールバルブ１０を常時開放側に付勢する。なお、図１の例は、内燃機関の２気筒分の吸気通路を一台の装置で制御するようにしたものであり、シリンダヘッドの２気筒部分に装着するように２本の吸気通路２ａ，２ａを設け、同じ弁軸１１上に２個の弁体１２、１２を設け、それらを各吸気通路２ａ，２ａに配設する構造としている。さらに、吸気管ブロック２の側部に取付基部１９及びケース１８が取り付けられ、ケース１８内には駆動モータ１４とその回転を弁軸１１に伝えるための歯車機構３が配設され、取付基部１９内には永久磁石４、５、６を用いたバルブの自己保持機構１が配設される。
【００１７】
歯車機構３は、弁軸１１の端部に軸着された部分歯車７と、歯車軸９に回転可能に支持され部分歯車７と噛合する平歯車８と、平歯車８にクッション部を介して連結され歯車軸９に支持されたウオームホイール１６と、を備えて構成される。ウオームホイール１６には駆動モータ１４の回転軸１４ａに固定されたウオーム１５が噛合する。従って、駆動モータ１４の回転駆動により、ウオーム１５とウオームホイール１６を介して平歯車８が回転し、平歯車８の回転が部分歯車７に伝達され、弁軸７が回転駆動される。
【００１８】
自己保持機構１は、部分歯車７とその周囲に配設され、部分歯車７の一部に取り付けられた永久磁石４と、位置決めボルト２０、２１の先端に取り付けられた永久磁石５、６と、から構成される。永久磁石４は部分歯車７の非歯車部（歯車のない部分）の突出部に固定され、他の永久磁石５、６は、取付基部１９に位置調整可能に螺合・配設された位置決めボルト２０、２１の先端に各々固定される。
【００１９】
部分歯車７と共に回動する永久磁石４は、一方の回動端で永久磁石５と吸着し、他方の回動端で永久磁石６と吸着するように、相違した磁極を両側に配置して永久磁石５、６と吸着可能に取り付けられる。スワールコントロールバルブ１０は弁軸１１の回りで例えば約８５°の範囲で回動し、全開と全閉の２ポジション間で作動する。
【００２０】
位置決めボルト２０は、スワールコントロールバルブ１０の全閉位置で、その先端の永久磁石５を、部分歯車７側の永久磁石４に当接させる位置に配置するように、取付基部１９に設けたねじ孔にねじ込まれ、位置決めした状態でナット２２により締付・固定される。また、位置決めボルト２１は、スワールコントロールバルブ１０の全開位置で、その先端の永久磁石６を、部分歯車７側の永久磁石４に当接させる位置に配置するように、取付基部１９に設けたねじ孔にねじ込まれ、位置決めした状態でナット２３に締付・固定される。
【００２１】
２つの永久磁石５、６は、各々の位置決めボルト２０、２１のねじ込み長さを変えることにより、その位置を調整され、バルブの全閉から全開位置のみではなく、スワールコントロールバルブ１０の任意の作動端位置を任意に変えて調整することができる。
【００２２】
駆動モータ１４は図示しないコントローラに接続され、コントローラは内燃機関の始動時及びアイドル時等の低速回転域に、スワールコントロールバルブ１０を閉じるように駆動モータ１４を制御し、スワールコントロールバルブ１０を閉じることによって、シリンダ内に渦流を生じさせると共に、機関の低速回転に必要な吸気量を確保するように制御する。また、内燃機関の中・高速回転域においては、スワールコントロールバルブ１０を全開状態に保持してスワールの発生を停止し、機関の中・高速回転に必要な吸気量を確保するように制御する。
【００２３】
次に、上記構成の吸気渦流発生装置の動作を説明する。コントローラは、内燃機関の始動時及びアイドル時等の低速回転時、スワールコントロールバルブ１０を全閉状態とするように駆動モータ１４を制御する。
【００２４】
駆動モータ１４の回転はその回転軸１４ａからウオーム１５を介してウオームホイール１６に伝達され、ウオームホイール１６が回転することにより、平歯車８が回転し、その回転が部分歯車７を介してスワールコントロールバルブ１０の弁軸１１に伝達され、部分歯車７が図２の位置まで回動し、弁体１２は全閉状態とされる。このとき、部分歯車７が弁体の全閉位置まで回動したとき、その非歯車部に突出して設けた永久磁石４が、全閉側の永久磁石５に当接し吸着する。この永久磁石４と５の吸着により、スワールコントロールバルブ１０の弁体１２はその全閉位置で保持される。
【００２５】
スワールコントロールバルブ１０が全閉状態になると、吸気通路２ａを流れる吸気は、弁体１２の先端側の壁面寄りに開口した部分のみを流れる。その結果、吸気ポート付近に吸気偏流が生じ、これによって、シリンダ内に吸気渦流が発生する。この渦流の発生によりシリンダ４内の燃焼速度が促進され、燃焼効率が向上して、アイドル時等の低速回転時の燃費や有害排気成分が改善される。
【００２６】
一方、内燃機関の中・高速回転時に、コントローラがスワールコントロールバルブ１０を全開状態とするように駆動モータ１４を制御すると、駆動モータ１４が上記と逆方向に回転し、駆動モータ１４の回転はその回転軸１４ａからウオーム１５を介してウオームホイール１６に伝達され、ウオームホイール１６が回転することにより、平歯車８が回転し、その回転が部分歯車７を介してスワールコントロールバルブ１０の弁軸１１に伝達され、部分歯車７が図３の位置まで回動し、弁体１２は全開状態とされる。
【００２７】
このとき、部分歯車７が弁体１２の全開位置まで回動したとき、その非歯車部に突出して設けた永久磁石４が、全開側の永久磁石６に当接し吸着する。この永久磁石４と６の吸着により、スワールコントロールバルブ１０の弁体１２はその全開位置で保持される。スワールコントロールバルブ１０が全開の状態では、吸気渦流の発生が停止され、内燃機関の中・高速回転に必要な吸気が吸気管を通して充分に供給される。
【００２８】
このように、スワールコントロールバルブ１０の弁体１２がその両側作動端に達した際に永久磁石４と５が、或は永久磁石４と６が吸着して、部分歯車７と弁軸１１の回動をその位置で保持するから、駆動モータ１４への通電を停止しても、弁体１２をその両側の作動端位置で確実に保持することができ、弁体１２が風圧や振動を受けた場合でも、それによって弁体がばたついたり開閉動作することを防止することができる。
【００２９】
また、永久磁石４と５又は永久磁石４と６の吸着により弁体１２を作動端で保持するため、従来のようにウオームとウオームホイールを強制的に噛み付かせてロックさせる場合に比べ、次に駆動モータを始動して弁体１２を動かす際、それほど大きな始動トルクは必要なく、モータを確実に始動することができ、作動不良を起すことはない。また、従来のようにモータへの通電を継続すことなく、バルブをその作動端に保持するから、モータの寿命が通電の継続によって短くなることはなくなる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、部分歯車７側と位置決めボルト２０、２１側の両方に永久磁石４、５、６を取り付けたが、永久磁石４を部分歯車７側に設けた場合には、位置決めボルト２０、２１側は永久磁石に吸着可能な鋼等の強磁性体（磁石吸着体）を設けることもできる。また、永久磁石５、６を位置決めボルト２０、２１側に設けた場合には、部分歯車７側にそこに吸着可能な鋼等の強磁性体（磁石吸着体）を設けることもできる。
【００３１】
また、上記実施形態では、自己保持機構１を部分歯車７の周囲に配設したが、弁軸１１と同様な回転を行なう回転部材であれば、その回転部材の周囲に自己保持機構１を配置することもできる。
【００３２】
また、上記実施形態では、歯車機構３にウオーム１５とウオームホイール１６を使用したが、永久磁石による自己保持機構１を使用するため、平歯車の組み合わせのみで構成することもできる。
【００３３】
さらに、上記実施形態では、内燃機関の吸気系に設けられたスワールコントロールバルブ１０に適用した例について説明したが、機関の回転速度に応じて変化する吸入空気の脈動流の周波数に合わせて吸気管長を２段階に切り替える吸気管長制御装置の吸気管長制御バルブについても、本発明を適用することができる。
この吸気管長制御装置の吸気管長制御バルブは、吸気管の吸気マニホールド近傍に設けられる吸気制御用弁装置であり、機関の低速・中速回転時には、有効吸気管長を長くするように閉弁し、機関の高速時には有効吸気管長を短くするようにバルブを開放し、そのバルブの停止位置の自己保持機構に上記構成を採用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関の吸気制御用弁装置によれば、吸気管内の弁体が風圧を受け或は振動によって開方向または閉方向に力を受けた場合でも、その動きを確実に止め弁体を停止位置に自己保持させることができる。また、永久磁石の磁気・吸着により弁体が自己保持され、永久磁石の吸着力はアクチュエータの始動トルク未満に調整可能であるから、従来のように、例えばウオームとウオームホイールを強制的に噛み付かせてロックさせて、バルブの全開・全閉位置を保持する必要がなく、アクチュエータの起動不良等を防止することができる。また、従来のように、バルブの全開・全閉位置を保持するために、アクチュエータ（モータ）への通電を継続して行なう必要がなくなり、アクチュエータの寿命が短くなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す吸気渦流発生装置の部分断面付き平面図である。
【図２】スワールコントロールバルブ１０の弁軸１１の端部に設けた自己保持機構のバルブ全閉時の側面図である。
【図３】スワールコントロールバルブ１０の弁軸１１の端部に設けた自己保持機構のバルブ全開時の側面図である。
【符号の説明】
１−自己保持機構
２−吸気管ブロック
３−歯車機構
４、５、６−永久磁石
７−部分歯車
１０−スワールコントロールバルブ
１１−弁軸
１２−弁体
１４−駆動モータ
１５−ウオーム
１６−ウオームホイール
２０、２１−位置決めボルト
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気系に設けられるスワールコントロールバルブ或は吸気管長制御バルブとして好適に使用される内燃機関の吸気制御用弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、内燃機関の吸気系に設けられる吸気制御用弁装置として、低速回転時のシリンダ室への吸気にスワール（渦流）を生じさせ、燃焼速度を速めて燃焼効率を向上させ、燃費の改善や有害排気成分の改善を図る吸気渦流発生装置が知られている。
【０００３】
この吸気渦流発生装置に使用されるスワールコントロールバルブは、一般に、吸気管内のスロットルバルブの下流側の通路内に、より広いメインポートとより狭いスワールポートを形成し、そのメインポートを開閉するように配置され、低速回転時にはメインポートを閉鎖して、周壁側に設けられた狭いスワールポートに吸気を通すことにより、吸気管内で吸気に偏流を生じさせて、スワール（吸気渦流）を発生させるものである。このスワールコントロールバルブは、機関の低速回転時にはメインポートを閉鎖し、中速・高速回転時にはメインポートを開放するように、バルブを通常、２つのポジションで制御する。
【０００４】
このようなスワールコントロールバルブは、従来、全閉位置と全開位置の２つのポジションで弁体を保持するために、モータの回転力をウオーム、ウオームホイールを介してバタフライ型の弁体を開閉駆動するようにし、ウオームのセルフロック機能（被駆動側の弁体側からの回動力がロックされる機能）を用いて、モータへの通電を停止した状態でも、そのバルブはその全閉位置又は全開位置を保持するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、回転伝達機構にウオーム、ウオームホイールを使用した場合でも、ウオームとウオームホイール間の噛み合いに僅かな隙間があり、ウオームが回転可能な状態にあると、バルブが風圧や振動を受けた場合、その風圧や振動によって、閉じたバルブが開く或は開いたバルブが閉じるという不具合が発生する虞があった。
【０００６】
このため、バルブの全閉時と全開時には、バルブがストッパに当って停止した後、僅かの時間だけ駆動モータに通電して同じ方向にトルクを生じさせ、ウオームとウオームホイールを強制的に噛み付かせてロックさせ、バルブを全開位置又は全閉位置に保持するようにしている。
【０００７】
しかし、そのようなウオームとウオームホイールのロック状態が長時間継続した場合、次にウオーム、ウオームホイールを回転駆動してバルブを動かす際、非常に大きな始動トルクが必要となり、モータが起動できず作動不良を起し易いという問題があった。
【０００８】
このため、ウオーム、ウオームホイールを使用せずに平歯車の回転伝達機構を使用し、バルブを全開位置又は全閉位置まで回転駆動してストッパに当接して停止した後も、モータへの通電を継続して行ない、これによって、バルブを停止位置に保持する制御も行なわれているが、通電が長時間となるために、電力消費の問題やモータの寿命が短くなる問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、吸気制御バルブの作動端において、アクチュエータの駆動力を停止した状態でも、バルブの位置を安定して確実に保持することができる内燃機関の吸気制御用弁装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の吸気制御用弁装置は、吸気管内に弁軸を介して回動開閉可能に配設される弁体と、該弁軸を回転駆動するアクチュエータとを備えた内燃機関の吸気制御用弁装置において、該弁軸と共に回動する部材に永久磁石が取り付けられ、該弁軸と共に該永久磁石が該弁体の作動端まで回動したとき該永久磁石に当接・吸着するように永久磁石または磁石吸着体が固定側に取り付けられた内燃機関の吸気制御用弁装置であって、前記永久磁石が弁軸と共に回動する部分歯車の一部に取り付けられ、前記弁体が全開状態もしくは全閉状態の位置まで回動したときに、前記部分歯車の一部に取り付けられた前記永久磁石が前記固定側に取り付けられた前記永久磁石または前記磁石吸着体に当接することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の吸気制御用弁装置は、吸気管内に弁軸を介して回動開閉可能に配設される弁体と、該弁軸を回転駆動するアクチュエータとを備えた内燃機関の吸気制御用弁装置において、該弁軸と共に回動する部材に磁石吸着体が取り付けられ、該弁軸と共に該磁石吸着体が該弁体の作動端まで回動したとき該磁石吸着体に当接・吸着するように永久磁石が固定側に取り付けられた内燃機関の吸気制御用弁装置であって、前記永久磁石が弁軸と共に回動する部分歯車の一部に取り付けられ、前記弁体が全開状態もしくは全閉状態の位置まで回動したときに、前記部分歯車の一部に取り付けられた前記永久磁石が前記固定側に取り付けられた前記永久磁石または前記磁石吸着体に当接することを特徴とする。
【００１２】
【作用】
このような構成の吸気制御用弁装置では、アクチュエータによって弁軸を介して弁体を回動させ、弁体が作動端（全開状態もしくは全閉状態の位置）まで回動したとき、回動する部分歯車の一部に設けた永久磁石が固定側に設けた永久磁石または磁石吸着体に当接する。或は回動する部材に設けた磁石吸着体が固定側に設けた永久磁石に当接する。
【００１３】
このため、吸気管内の弁体が風圧を受け或は振動によって開方向または閉方向に力を受けた場合でも、その動きを確実に止め弁体を停止位置に自己保持させることができる。また、永久磁石の磁気・吸着により弁体が自己保持され、永久磁石の吸着力はアクチュエータの始動トルク未満に調整可能であるから、従来のように、例えばウオームとウオームホイールを強制的に噛み付かせてロックさせて、バルブの全開・全閉位置を保持する必要がなく、アクチュエータ（モータ）の起動不良等を防止することができる。また、従来のように、バルブの全開・全閉位置を保持するために、アクチュエータ（モータ）への通電を継続して行なう必要がなくなり、アクチュエータの寿命が短くなることを防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図は本発明を内燃機関の吸気渦流発生装置のスワールコントロールバルブに適用した例を示し、図１はその吸気渦流発生装置の部分断面付平面図を示している。２はシリンダヘッドの吸気ポート上に固定される吸気管ブロックであり、吸気管ブロック２内には吸気通路２ａが形成され、吸気通路２ａ内に吸気渦流発生装置のスワールコントロールバルブ１０が設けられる。
【００１５】
スワールコントロールバルブ１０は、弁軸１１にバタフライ形の弁体１２を軸着して形成され、吸気管ブロック２の吸気通路２ａ内に配設される。円形断面の吸気通路２ａに対し、弁体１２の平面形状は先端部に平坦な部分を有して形成され、スワールコントロールバルブ１０の全閉時には、吸気通路の壁面寄りの部分のみを開口させ、吸気ポート付近に吸気偏流を生じさせて、シリンダ内に吸気渦流を発生させる構造である。
【００１６】
弁軸１１は吸気通路２ａを横断方向に貫通し、軸受１３によって回転可能に支持される。その弁軸１１の末端部には戻りばね１７が係止され、スワールコントロールバルブ１０を常時開放側に付勢する。なお、図１の例は、内燃機関の２気筒分の吸気通路を一台の装置で制御するようにしたものであり、シリンダヘッドの２気筒部分に装着するように２本の吸気通路２ａ，２ａを設け、同じ弁軸１１上に２個の弁体１２、１２を設け、それらを各吸気通路２ａ，２ａに配設する構造としている。さらに、吸気管ブロック２の側部に取付基部１９及びケース１８が取り付けられ、ケース１８内には駆動モータ１４とその回転を弁軸１１に伝えるための歯車機構３が配設され、取付基部１９内には永久磁石４、５、６を用いたバルブの自己保持機構１が配設される。
【００１７】
歯車機構３は、弁軸１１の端部に軸着された部分歯車７と、歯車軸９に回転可能に支持され部分歯車７と噛合する平歯車８と、平歯車８にクッション部を介して連結され歯車軸９に支持されたウオームホイール１６と、を備えて構成される。ウオームホイール１６には駆動モータ１４の回転軸１４ａに固定されたウオーム１５が噛合する。従って、駆動モータ１４の回転駆動により、ウオーム１５とウオームホイール１６を介して平歯車８が回転し、平歯車８の回転が部分歯車７に伝達され、弁軸７が回転駆動される。
【００１８】
自己保持機構１は、部分歯車７とその周囲に配設され、部分歯車７の一部に取り付けられた永久磁石４と、位置決めボルト２０、２１の先端に取り付けられた永久磁石５、６と、から構成される。永久磁石４は部分歯車７の非歯車部（歯車のない部分）の突出部に固定され、他の永久磁石５、６は、取付基部１９に位置調整可能に螺合・配設された位置決めボルト２０、２１の先端に各々固定される。
【００１９】
部分歯車７と共に回動する永久磁石４は、一方の回動端で永久磁石５と吸着し、他方の回動端で永久磁石６と吸着するように、相違した磁極を両側に配置して永久磁石５、６と吸着可能に取り付けられる。スワールコントロールバルブ１０は弁軸１１の回りで例えば約８５°の範囲で回動し、全開と全閉の２ポジション間で作動する。
【００２０】
位置決めボルト２０は、スワールコントロールバルブ１０の全閉位置で、その先端の永久磁石５を、部分歯車７側の永久磁石４に当接させる位置に配置するように、取付基部１９に設けたねじ孔にねじ込まれ、位置決めした状態でナット２２により締付・固定される。また、位置決めボルト２１は、スワールコントロールバルブ１０の全開位置で、その先端の永久磁石６を、部分歯車７側の永久磁石４に当接させる位置に配置するように、取付基部１９に設けたねじ孔にねじ込まれ、位置決めした状態でナット２３に締付・固定される。
【００２１】
２つの永久磁石５、６は、各々の位置決めボルト２０、２１のねじ込み長さを変えることにより、その位置を調整され、バルブの全閉から全開位置のみではなく、スワールコントロールバルブ１０の任意の作動端位置を任意に変えて調整することができる。
【００２２】
駆動モータ１４は図示しないコントローラに接続され、コントローラは内燃機関の始動時及びアイドル時等の低速回転域に、スワールコントロールバルブ１０を閉じるように駆動モータ１４を制御し、スワールコントロールバルブ１０を閉じることによって、シリンダ内に渦流を生じさせると共に、機関の低速回転に必要な吸気量を確保するように制御する。また、内燃機関の中・高速回転域においては、スワールコントロールバルブ１０を全開状態に保持してスワールの発生を停止し、機関の中・高速回転に必要な吸気量を確保するように制御する。
【００２３】
次に、上記構成の吸気渦流発生装置の動作を説明する。コントローラは、内燃機関の始動時及びアイドル時等の低速回転時、スワールコントロールバルブ１０を全閉状態とするように駆動モータ１４を制御する。
【００２４】
駆動モータ１４の回転はその回転軸１４ａからウオーム１５を介してウオームホイール１６に伝達され、ウオームホイール１６が回転することにより、平歯車８が回転し、その回転が部分歯車７を介してスワールコントロールバルブ１０の弁軸１１に伝達され、部分歯車７が図２の位置まで回動し、弁体１２は全閉状態とされる。このとき、部分歯車７が弁体の全閉位置まで回動したとき、その非歯車部に突出して設けた永久磁石４が、全閉側の永久磁石５に当接し吸着する。この永久磁石４と５の吸着により、スワールコントロールバルブ１０の弁体１２はその全閉位置で保持される。
【００２５】
スワールコントロールバルブ１０が全閉状態になると、吸気通路２ａを流れる吸気は、弁体１２の先端側の壁面寄りに開口した部分のみを流れる。その結果、吸気ポート付近に吸気偏流が生じ、これによって、シリンダ内に吸気渦流が発生する。この渦流の発生によりシリンダ４内の燃焼速度が促進され、燃焼効率が向上して、アイドル時等の低速回転時の燃費や有害排気成分が改善される。
【００２６】
一方、内燃機関の中・高速回転時に、コントローラがスワールコントロールバルブ１０を全開状態とするように駆動モータ１４を制御すると、駆動モータ１４が上記と逆方向に回転し、駆動モータ１４の回転はその回転軸１４ａからウオーム１５を介してウオームホイール１６に伝達され、ウオームホイール１６が回転することにより、平歯車８が回転し、その回転が部分歯車７を介してスワールコントロールバルブ１０の弁軸１１に伝達され、部分歯車７が図３の位置まで回動し、弁体１２は全開状態とされる。
【００２７】
このとき、部分歯車７が弁体１２の全開位置まで回動したとき、その非歯車部に突出して設けた永久磁石４が、全開側の永久磁石６に当接し吸着する。この永久磁石４と６の吸着により、スワールコントロールバルブ１０の弁体１２はその全開位置で保持される。スワールコントロールバルブ１０が全開の状態では、吸気渦流の発生が停止され、内燃機関の中・高速回転に必要な吸気が吸気管を通して充分に供給される。
【００２８】
このように、スワールコントロールバルブ１０の弁体１２がその両側作動端に達した際に永久磁石４と５が、或は永久磁石４と６が吸着して、部分歯車７と弁軸１１の回動をその位置で保持するから、駆動モータ１４への通電を停止しても、弁体１２をその両側の作動端位置で確実に保持することができ、弁体１２が風圧や振動を受けた場合でも、それによって弁体がばたついたり開閉動作することを防止することができる。
【００２９】
また、永久磁石４と５又は永久磁石４と６の吸着により弁体１２を作動端で保持するため、従来のようにウオームとウオームホイールを強制的に噛み付かせてロックさせる場合に比べ、次に駆動モータを始動して弁体１２を動かす際、それほど大きな始動トルクは必要なく、モータを確実に始動することができ、作動不良を起すことはない。また、従来のようにモータへの通電を継続すことなく、バルブをその作動端に保持するから、モータの寿命が通電の継続によって短くなることはなくなる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、部分歯車７側と位置決めボルト２０、２１側の両方に永久磁石４、５、６を取り付けたが、永久磁石４を部分歯車７側に設けた場合には、位置決めボルト２０、２１側は永久磁石に吸着可能な鋼等の強磁性体（磁石吸着体）を設けることもできる。また、永久磁石５、６を位置決めボルト２０、２１側に設けた場合には、部分歯車７側にそこに吸着可能な鋼等の強磁性体（磁石吸着体）を設けることもできる。
【００３１】
また、上記実施形態では、自己保持機構１を部分歯車７の周囲に配設したが、弁軸１１と同様な回転を行なう回転部材であれば、その回転部材の周囲に自己保持機構１を配置することもできる。
【００３２】
また、上記実施形態では、歯車機構３にウオーム１５とウオームホイール１６を使用したが、永久磁石による自己保持機構１を使用するため、平歯車の組み合わせのみで構成することもできる。
【００３３】
さらに、上記実施形態では、内燃機関の吸気系に設けられたスワールコントロールバルブ１０に適用した例について説明したが、機関の回転速度に応じて変化する吸入空気の脈動流の周波数に合わせて吸気管長を２段階に切り替える吸気管長制御装置の吸気管長制御バルブについても、本発明を適用することができる。
この吸気管長制御装置の吸気管長制御バルブは、吸気管の吸気マニホールド近傍に設けられる吸気制御用弁装置であり、機関の低速・中速回転時には、有効吸気管長を長くするように閉弁し、機関の高速時には有効吸気管長を短くするようにバルブを開放し、そのバルブの停止位置の自己保持機構に上記構成を採用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関の吸気制御用弁装置によれば、吸気管内の弁体が風圧を受け或は振動によって開方向または閉方向に力を受けた場合でも、その動きを確実に止め弁体を停止位置に自己保持させることができる。また、永久磁石の磁気・吸着により弁体が自己保持され、永久磁石の吸着力はアクチュエータの始動トルク未満に調整可能であるから、従来のように、例えばウオームとウオームホイールを強制的に噛み付かせてロックさせて、バルブの全開・全閉位置を保持する必要がなく、アクチュエータの起動不良等を防止することができる。また、従来のように、バルブの全開・全閉位置を保持するために、アクチュエータ（モータ）への通電を継続して行なう必要がなくなり、アクチュエータの寿命が短くなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す吸気渦流発生装置の部分断面付き平面図である。
【図２】スワールコントロールバルブ１０の弁軸１１の端部に設けた自己保持機構のバルブ全閉時の側面図である。
【図３】スワールコントロールバルブ１０の弁軸１１の端部に設けた自己保持機構のバルブ全開時の側面図である。
【符号の説明】
１−自己保持機構
２−吸気管ブロック
３−歯車機構
４、５、６−永久磁石
７−部分歯車
１０−スワールコントロールバルブ
１１−弁軸
１２−弁体
１４−駆動モータ
１５−ウオーム
１６−ウオームホイール
２０、２１−位置決めボルト
Claims (4)
- 吸気管内に弁軸を介して回動開閉可能に配設される弁体と、該弁軸を回転駆動するアクチュエータとを備えた内燃機関の吸気制御用弁装置において、
該弁軸と共に回動する部材に永久磁石が取り付けられ、該弁軸と共に該永久磁石が該弁体の作動端まで回動したとき該永久磁石に当接・吸着するように永久磁石または磁石吸着体が固定側に取り付けられた内燃機関の吸気制御用弁装置であって、
前記永久磁石が弁軸と共に回動する部分歯車の一部に取り付けられ、前記弁体が全開状態もしくは全閉状態の位置まで回動したときに、前記部分歯車の一部に取り付けられた前記永久磁石が前記固定側に取り付けられた前記永久磁石または前記磁石吸着体に当接することを特徴とする内燃機関の吸気制御用弁装置。 - 吸気管内に弁軸を介して回動開閉可能に配設される弁体と、該弁軸を回転駆動するアクチュエータとを備えた内燃機関の吸気制御用弁装置において、
該弁軸と共に回動する部材に磁石吸着体が取り付けられ、該弁軸と共に該磁石吸着体が該弁体の作動端まで回動したとき該磁石吸着体に当接・吸着するように永久磁石が固定側に取り付けられた内燃機関の吸気制御用弁装置であって、
前記永久磁石が弁軸と共に回動する部分歯車の一部に取り付けられ、前記弁体が全開状態もしくは全閉状態の位置まで回動したときに、前記部分歯車の一部に取り付けられた前記永久磁石が前記固定側に取り付けられた前記永久磁石または前記磁石吸着体に当接することを特徴とする内燃機関の吸気制御用弁装置。 - 前記固定側に取り付けられる永久磁石または磁石吸着体が位置決めボルトの先端に位置調整可能に取り付けられている請求項１記載の内燃機関の吸気制御用弁装置。
- 前記固定側に取り付けられる永久磁石が位置決めボルトの先端に位置調整可能に取り付けられている請求項２記載の内燃機関の吸気制御用弁装置。
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