JP4840387B2

JP4840387B2 - 内燃機関の吸気流制御装置

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Publication number: JP4840387B2
Application number: JP2008072983A
Authority: JP
Inventors: 明宏神谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: JP2009228502A; US20090235891A1; DE102009001409A1; US8025042B2

Description

本発明は、インテークマニホールドの各吸気流路内に吸気流切替バルブを備え、吸気流切替バルブを開閉することによって燃焼室内に形成される気流を切替える内燃機関の吸気流制御装置に関する。

〔従来の技術〕
従来から、図６に示すように、インテークマニホールド１０２の吸気流路１０３内に吸気流切替バルブ１０４を配置し、この吸気流切替バルブ１０４を開閉することによって燃焼室１１１内に形成される気流を切替える内燃機関の吸気流制御装置１００が公知である。

このような吸気流制御装置１００は、内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）１１２が冷えており、また、吸入空気量が少ないときに、エンジン制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ、図示せず）からの制御信号によって、この吸気流切替バルブ１０４を全閉にしてタンブル流を生成させる。そして、燃焼室１１１内の乱れを強化して混合気の均質化を図り、燃焼室１１１内での燃焼を改善して、燃焼効率を向上させるとともにエミッションの低減を図る。また、エンジン１１２が暖まり、多くの吸入空気が必要となるときには全開にして燃焼室１１１に対してタンブル流の導入を止め、吸入空気の全量が通過できるようにするものである。

燃焼室１１１に供給する気流にタンブル流を生成させるために、吸気流路１０３内に回動可能に設けられ、吸気流路１０３を閉止してその流路断面積を縮小する弁体（バルブ）１０９を用い、このバルブ１０９の開閉によって気流にタンブル流を生成させる内燃機関の吸気流制御装置１００が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示される内燃機関の吸気流制御装置１００において、吸気流切替バルブ１０４は、図７に示すように、主に樹脂製のバルブ１０９が弁軸（シャフト）１０５と一体的に結合され、このバルブ１０９およびシャフト１０５は吸気流路１０３と直交するように、内部に吸気流路１０３を形成するハウジング１０８の両側壁部に軸支されるスイング型弁が採用されている。

そして、吸気流切替バルブ１０４は、ハウジング１０８の外壁部がフローティングガスケット１１０を介してインテークマニホールド１０２内に保持され、高低温の熱変形等を吸収するようになっている。また、バルブ１０９とハウジング１０８とは所定のサイドクリアランスを有して配置され、これにより、サイドクリアランスによってバイパスされるバイパス流量を制限してメイン流量を減少させることなくタンブル流を生成させ易い構造となっている。

そして、エンジンの気筒数だけ、つまり、インテークマニホールド１０２の各分岐管に挿入組付けして、それぞれ並列配備された吸気流切替バルブ１０４のシャフト１０５同士を串刺しして連結する断面が四角形状の駆動軸（ピンシャフト）と、ピンシャフトに直結するアクチュエータによって、各吸気流切替バルブ１０４はそれぞれ開閉自在に駆動される。

〔従来技術の不具合〕
高タンブル流を生成させるため、一般に、吸気流切替バルブ１０４の全閉時の縮流面積を小さく設定する。すると、縮流により流れは増速し、乱れも促進して高タンブル流となりやすい。しかし、さらに縮流を強めると、吸気流切替バルブ１０４の全閉時の流量損失は著しく増加し、流量損失が増加することによってサイドクリアランスからのバイパス流れも無視できないほどに多くなり、結局、流量損失が増加することによりメイン流量は減少するとともに、バイパス流量は増加して、これにより、高タンブル流の生成は頭打ちとなる。

このことから、より高タンブル流の生成を確保するために、サイドクリアランスを小さくし、バイパス流量を少なくしてメイン流量を確保し、さらに、サイドクリアランスを小さくしたことによる高低温の熱変形によるバルブ１０９のかじりを防止するために、フローティングガスケット１１０にて熱変形を吸収するフローティング構造を採用している。これにより、フローティングガスケット１１０等の追加部材によるコストアップの問題がある。

このフローティング構造を有する吸気流切替バルブ１０４において、フローティングガスケット１１０によりハウジング１０８を保持する構造であるため、吸気流路１０３内に生じる空気脈動によりハウジング１０８がシャフト１０５中心で回転し、他部品と接触して打音が生じるという問題があり、この打音対策に新たな構造変更もしくは吸音材等が必要となり、フローティングガスケット１１０に加えて大幅なコストアップの懸念がある。

また、高低温の熱変形が大きく、さらに経時的なデポジット（汚れ付着）等によってバルブサイド部がこすれ易くなるという問題がある。バルブサイド部がこすれることによりバルブ１０９の回転が不円滑になったり、場合によってはロックして回転できなくなる可能性も考えられる。従って、このために、アクチュエータの駆動トルクのアップや体格のアップ等が必要となり、これもまた、大幅なコストアップの懸念がある。
特開２００７−１７０３４０号公報

そこで、単純にサイドクリアランスを大きくし、熱変形によるバルブのかじりやデポジットの付着によるこすれを防止し、フローティング構造やアクチュエータの体格、またはトルクアップ等のコストアップ要因を解消し、さらに、サイドクリアランスを大きくしたにも拘わらず、このサイドクリアランスをバイパスするバイパス流量を増加することなく一定以上のメイン流量を維持し、高タンブル流を確保できるバルブサイド部構造を有する吸気流切替バルブの検討と、この吸気流切替バルブを配設した吸気流制御装置の提供が重要な課題となる。

本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたもので、サイドクリアランスの拡大を図りつつ、バイパス流量を増加することなくメイン流量を一定以上に維持して、高タンブル流を確保できる吸気流制御装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の手段によれば、インテークマニホールドの各吸気流路の内壁面に沿って組み込まれて、内部に吸気流路が形成された筒状のハウジングと、ハウジングの左右側壁の間に架設される弁軸と、弁軸に嵌着され吸気流路を開閉する弁体とからなる吸気流切替バルブと、各吸気流切替バルブの弁軸同士を連結し、回転駆動する駆動軸と、駆動軸に直結し、各吸気流切替バルブを開閉自在に駆動するアクチュエータとを備える内燃機関の吸気流制御装置において、弁体の左右端部間の幅は、弁体の上流側の吸気流路の左右側壁間の幅より大きく設定され、弁体が吸気流路を全閉したときに、弁体の左右端部とハウジングの左右側壁との間のサイドクリアランスには、所定の迷路構造状の隙間が設けられており、この迷路構造状の隙間は、弁体の左右端部に、サイドクリアランスを流れるバイパス流の流れ方向の流線に沿って所定の高さに突出するリブ部が設定されることを特徴としている。

これにより、バルブとハウジングとのサイドクリアランスを比較的大きく設定しても、バイパス流は曲り損失および摩擦損失よりなる流量損失が増大することによってバイパス流量が減少し、その分メイン流量を増加させることができ、高タンブル流が得やすくなる。
また、弁体が吸気流路を全閉したときに、弁体の左右端部とハウジングの左右側壁との間のサイドクリアランスには、所定の隙間を有する迷路構造状の隙間が設けられており、しかも、この迷路構造状の隙間は、弁体の左右端部に、バイパス流の流線に沿って所定の高さに突出するリブ部が設定されているので、さらに流量損失が増大することによってバイパス流量が減少し、その分メイン流量を増加させることができ、高タンブル流がより得やすくなる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の手段によれば、サイドクリアランスに設けられる迷路構造状の隙間は、請求項１に記載の手段におけるリブに代えて、弁体の左右端部およびハウジングの左右側壁の互いに対向する近接面に、それぞれの段差溝部および溝周縁部が少なくとも１段以上設けられ、弁体が全閉したときに、一方の段差溝部に他方の溝周縁部が交互に所定の間隙を有して組立てられるように設定されることを特徴としている。
これにより、請求項１に記載の手段と同様に、さらに流量損失が増大することによってバイパス流量が減少し、その分メイン流量を増加させることができ、高タンブル流がより得やすくなる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の手段によれば、請求項１または請求項２に記載の手段に加えて、迷路構造状の隙間は、弁体の左右端部とハウジングの左右側壁との間のサイドクリアランスを流れるバイパス流が、少なくとも２回、流れ方向の流線に対して９０度以下の角度に折れ曲がるように設定されることを特徴としている。
これにより、さらに流量損失が増大することによってバイパス流量が減少し、その分メイン流量を増加させることができ、高タンブル流がより得やすくなる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の手段によれば、請求項１に記載の手段に加えて、迷路構造状の隙間は、弁体の左右端部およびハウジングの左右側壁の互いに対向する近接面に、それぞれの段差溝部および溝周縁部が少なくとも１段以上設けられ、弁体が全閉したときに、一方の段差溝部に他方の溝周縁部が交互に所定の間隙を有して組立てられるように設定されることを特徴としている。
これにより、さらに流量損失が増大することによってバイパス流量が減少し、その分メイン流量を増加させることができ、高タンブル流がより得やすくなる。

〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の手段によれば、迷路構造状の隙間は、請求項１に記載の手段におけるリブと、請求項３に記載の手段におけるバイパス流の２回偏向（折れ曲がり）構造に加えて、弁体の左右端部およびハウジングの左右側壁の互いに対向する近接面に、それぞれの段差溝部および溝周縁部が少なくとも１段以上設けられ、弁体が全閉したときに、一方の段差溝部に他方の溝周縁部が交互に所定の間隙を有して組立てられるように設定されることを特徴としている。
これにより、さらに流量損失が増大することによってバイパス流量が減少し、その分メイン流量を増加させることができ、高タンブル流がより得やすくなる。

この発明の最良の実施形態を、図に示す２つの実施例および３つの変形例とともに説明する。
ただし、実施例１は、本発明が適用されていない参考例であるのに対し、実施例２および変形例１〜３は、本発明が適用された例を示すものである。

〔実施例１の構成〕
図１および図２は本発明の実施例１を示したもので、図１は吸気流制御装置を示す分解斜視図である。図２はバルブハウジングを介して配設される吸気流切替バルブを示し、（ａ）は上面断面図であり、（ｂ）は側面断面図であり、（ｃ）は正面図であり、（ｄ）はバルブサイド部の拡大詳細図である。

本実施例に示す吸気流制御装置は、自動車等の車両に搭載される多気筒内燃機関（例えば、４気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと呼ぶ）を採用する、図示せず）のインテークマニホールドの各吸気流路内に取付けられた吸気流切替バルブを開閉することによってエンジンの各気筒の燃焼室へ供給する空気にタンブル流を導入するために適用される。

吸気流制御装置１は、図１に示すように、エンジンのインテークマニホールド２の吸気流路３内に配置される吸気流切替バルブ４と、各吸気流路３内に並列的に配置される各吸気流切替バルブ４のバルブシャフト５同士を横断的に串刺し、連結し、バルブシャフト５を回転可能に駆動する断面が四角形状の駆動ピンシャフト６と、駆動ピンシャフト６を所定の角度範囲に開閉自在に駆動するアクチュエータ７とからなる。そして、吸気流制御装置１は、図示しないエンジン制御装置（ＥＣＵ）からの制御信号を受けて吸気流切替バルブ４を開閉させ、燃焼室に供給する気流を切替える吸気装置を構成する。

吸気流切替バルブ４は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、バルブハウジング８と、バルブハウジング８に架設されるバルブシャフト５と、バルブシャフト５に一体的に結合されて回動可能に開閉するバルブ９とからなり、スイング弁構造を有している。

バルブハウジング８は、例えば、樹脂製であり、インテークマニホールド２の各吸気流路３の内壁面に沿う略角筒状の構造壁を備え、その構造壁の内部に吸気流路３を形成し、その左右側壁の下方側位置に、バルブシャフト５の両端部を軸支するための軸孔が対をなして形成される。そして、吸気流路３に沿う長手方向に所定の長さを有し、それぞれの長手方向端面は、上流側がバルブ９の閉弁時の閉弁角度に一致する傾斜角を有して形成され、下流側が長手方向と直角に形成されている。

バルブシャフト５は、バルブ９に一体的に結合されて、このバルブ９を吸気流路３内にて開閉自在に駆動する樹脂製の丸棒形状の構成部材である。そして、バルブシャフト５の回転中心には、開閉自在に駆動するための四角孔１１が一端から他端まで貫通して形成され、断面が四角形状の駆動ピンシャフト６と係合するようになっている。

そして、バルブシャフト５は、略角筒状のバルブハウジング８の左右側壁の下方側位置に設けられる両軸孔に架設して、吸気流路３を流れる吸入空気に直交する方向に延設される。従って、バルブシャフト５に一体的に結合されるバルブ９は、吸気流路３を流れる吸入空気の流れ方向に対向して、流れ方向に直交するバルブシャフト５を中心に回動し、全開から全閉まで揺動する。

バルブ９は、図２（ｃ）に示すように、先端部にＲ（アール）部を有する板状の略矩形形状をなし、その先端中央部が切り欠かれて開口部１０が形成されている。また、この開口部１０の両端側に隔壁がリブ状に設けられて、バルブ９の剛性と強度を確保している。

そして、この開口部１０は、バルブ９が全閉したときに、バルブ９とバルブハウジング８とによって囲まれる縮小された通路断面積の主通路が形成される。この主通路をバルブ９の上流側の吸気流路３内の吸入空気が流通するとき、縮流して勢いを増して流れ（以下、メイン流と呼ぶ）、燃焼室へ導入させる気流にタンブル流を生成させることができる。また、バルブ９が全開したときは、吸入空気は縮流することなくタンブル流の生成を止めて、全開した吸気流路３内に多量の空気を通過させることができる。

また、バルブ９の左右端部（バルブサイド部）には、バルブハウジング８の両側壁間に所定のサイドクリアランスＣを設けて配設され、例えば、高低温の温度変化による熱変形が生じても、かじったりこすれたりすることのない必要十分なクリアランスを設けている。従って、バルブ９の上流側の吸入空気は、バルブ９の全閉時には、メイン流の他にサイドクリアランスＣを経由してバイパスするバイパス流が発生することとなる。そして、バイパス流が多くなればメイン流が減少して、メイン流の強さ（速さ）に依存して生じるタンブル流の生成が抑えられることとなる。

なお、吸気流切替バルブ４は、上記のように、全閉することにより燃焼室へタンブル流を導入させるものであるため、片持ち式のスイング弁に限ることなく、両持ち式のバタフライ弁等であってもよい。また、吸気流切替バルブ４を構成するバルブ９の先端部の開口部１０は、全閉することによりハウジング８との間に縮小された通路断面積の主通路が形成されればよく、切欠きによる開口部１０の形成に限らず、切欠きのない開口部１０の形成であってもよい。また、バルブシャフト５とバルブ９は一体構造であってもよく、もしくは別体構造であってねじ等の締結部材によって結合されてもよい。

そして、図１に示すように、エンジンの気筒数に見合う複数個（本実施例では４個）の吸気流切替バルブ４を、インテークマニホールド２の各吸気流路３内にそれぞれ挿入組付けし、吸気流路３を流れる吸入空気に直交する方向に延設されたバルブシャフト５を互いに連結して回転駆動するところの断面が四角形状の駆動ピンシャフト６と、この駆動ピンシャフト６に直結して、バルブ９を開弁方向、および閉弁方向に揺動駆動するアクチュエータ７とを組付けて吸気流制御装置１が構成される。なお、アクチュエータ７の起動は、図示しないＥＣＵ等の制御信号によってなされ、吸気流切替バルブ４の開閉によって各気筒の燃焼室内の気流が切替えられる。

しかるに、本実施例では、各吸気流切替バルブ４は、図２（ｄ）に示すように、バルブ９のバルブサイド部のサイドクリアランスＣを比較的大きくするとともに、左右バルブサイド部間の幅が、バルブ９の上流側のインテークマニホールド２の左右側壁間の幅より大きく形成されることを特徴としている。ここで、サイドクリアランスＣの大きさは、通常動作時の高低温度差による最大熱変形量と、経時的なデポジットの付着による最大堆積量とを合算して、さらに、適度の余裕度を加算して、合理的に設定されるものである。従って、バルブ９が全閉したとき、バイパス流は直角に偏向してバルブ９とインテークマニホールド２とが当接もしくは近接して形成されるクリアランスに流れ、さらに、再度直角に偏向（折れ曲がって）してバルブ９とバルブハウジング８とのサイドクリアランスＣを流れて下流側に至るようになっている（図中の実線矢印参照）。

従って、バイパス流は２回の曲り損失と、比較的大きな隙間であるが長いフローパスによる摩擦損失が生じ、両者の和となる流量損失が増加することによってバイパス流を減少させることが可能となる。よって、その分メイン流を増加させることができ、高タンブル流が得やすくなる。

〔実施例１の作用〕
上記構成になる吸気流制御装置１の作用について図１および図２を用いて説明する。
エンジンの始動により、吸気流路３の内部に吸入空気が流れる。このとき、エンジンが冷えており、また、吸気量が少ない場合などには、ＥＣＵ等からの制御信号によってアクチュエータ７が起動し、吸気流切替バルブ４が閉じられる。吸気流切替バルブ４が閉じられると、吸気流切替バルブ４の主通路を流通する吸入空気は縮流して勢いよく流れ、燃焼室内にタンブル流が導入される。

このとき、本実施例では、サイドクリアランスＣを比較的大きくしたにも拘わらず、流量損失が増大する構造としたことによりサイドクリアランスＣを流れるバイパス流量が減少することによって、メイン流量が増加し、高タンブル流が生成する。

そして、エンジンの暖機が終了し、エンジンが暖まった運転時や、また、吸入空気量が多い走行時など、タンブル流を生じさせることが要求されないときには、吸気流切替バルブ４を開いて、燃焼室に対してタンブル流の導入を止め、また、多量の吸入空気を導入させる。

〔実施例１の効果〕
本実施例の吸気流制御装置１は、インテークマニホールド２の各吸気流路３の内壁面に沿って組み込まれて、内部に吸気流路が形成された略角筒状のバルブハウジング８と、バルブハウジング８の左右側壁の間に架設されるバルブシャフト５と、バルブシャフト５に嵌着され吸気流路３を開閉するバルブ９とからなる吸気流切替バルブ４と、各吸気流切替バルブ４のバルブシャフト５同士を連結し、回転駆動する駆動ピンシャフト６と、駆動ピンシャフト６に直結し、各吸気流切替バルブ４を開閉自在に駆動するアクチュエータ７とを備えており、バルブ９の左右バルブサイド部間の幅は、バルブ９の上流側のインテークマニホールド２の吸気流路３の左右側壁間の幅より大きく設定している。

これにより、バルブ９とバルブハウジング８とのサイドクリアランスＣを比較的大きく設定しても、バイパス流は曲り損失および摩擦損失よりなる流量損失が増大することによってバイパス流量が減少し、その分メイン流量を増加させることができ、高タンブル流が得やすくなる。

また、大きなサイドクリアランスＣの設定が可能となるので、熱変形によるバルブ９のかじりや、経時的なデポジットの付着によるこすれ等の問題が解消され、従って、従来採用せざるを得なかったフローティング構造が廃止でき、打音対策やアクチュエータ７のトルクアップや体格アップの必要がなくなり、大幅なコストダウンを図ることが可能となる。

〔変形例１〕
実施例１では、バルブ９のバルブサイド部は一様なバルブ厚みのまま幅広に形成される構成であるが、これに限ることなく、バルブサイド部を厚くして、サイドクリアランスＣに沿うバイパス流のフローパスを長くして摩擦損失による流量損失を増大してもよい。図３（ａ）は、バルブ９のバルブサイド部の下流側にリブ１２をバルブ厚みと略同様な高さに突き出したもので、サイドクリアランスＣに沿うバイパス流のフローパスを略２倍近くまで増加したものである。これにより、摩擦損失による流量損失を増大してバイパス流を減少させることが可能となる。

また、図３（ｂ）は、バルブ９のバルブサイド部の上流側にリブ１２をバルブ厚みと略同様な高さに突き出したもので、サイドクリアランスＣに沿うバイパス流のフローパスを略２倍近くまで増加したものである。これにより、摩擦損失の増大とともにバイパス流がバルブ９に衝突してリブ１２に回り込んで下流側に流れる際に生じる衝突損失の増大による流量損失が増大してバイパス流を減少させることが可能となる。なお、バルブサイド部にリブ１２を設けるに際し、リブ高さの設定は任意であるが、リブ１２を設けることはバルブ９の剛性および強度を高めて、熱変形等に対する耐久性を向上させるとともにバルブ９の制御精度も向上させるものであり、これらの効果も併せ好適なリブ高さを設定することが必要となる。

〔変形例２〕
変形例１では、バルブ９のバルブサイド部に厚み方向のリブ１２を設けることにより、サイドクリアランスＣに沿うバイパス流のフローパスを増加し、流量損失を増大したものであるが、これに限ることなく、バルブサイド部のバイパス流の偏向を直角より小さい角度となる鋭角に曲るようにして流量損失を増大してもよい。図３（ｃ）は、バルブサイド部の上流側にその断面形状が三角形状のリブ１３を突き出したもので、このリブ１３に対向するインテークマニホールド２の側壁のバルブ９との当接面もしくは近接面に、同様に三角形状のリブ１３と組合うような受け面が形成され、この三角形状のリブ１３の突き出し面と対をなす同様に三角形状の受け面との間に形成されるクリアランスに沿って、バイパス流が鋭角に２度折れ曲がって下流側に流れるものである。

これにより、鋭角に２度折れ曲がる曲り損失の増大による流量損失が増大してバイパス流量を減少させることが可能となる。

〔実施例２の構成〕
本発明の実施例２を図４に示す。図４は、バルブハウジングを介さずに配設される吸気流切替バルブを示し、（ａ）は上面断面図であり、（ｂ）は側面断面図であり、（ｃ）は正面図であり、（ｄ）はバルブサイド部の拡大詳細図である。

実施例１では、吸気流切替バルブ４は、バルブハウジング８の左右側壁に、回転可能に軸支されバルブ９と一体的に結合されるバルブシャフト５とからなり、この吸気流切替バルブ４の複数個をインテークマニホールド２の各分岐管に挿入組付けし、各吸気流切替バルブ４を駆動ピンシャフト６によって横断的に連結して、駆動ピンシャフト６を直接駆動するアクチュエータ７とによって吸気流制御装置１を構成した。

本実施例では、バルブハウジング８を介することなく、バルブ９と一体的に結合されるバルブシャフト５を直接に、インテークマニホールド２の各吸気流路３を形成する左右側壁に軸孔を設けて軸支する構成である。この構成は構造が簡単でありコストダウンが図れ、また、フローティング構造時のバルブハウジング８の回転移動による打音問題が生じないことが特徴であり、実施例１と、大きく異なるのはこのことのみで、他に変わるところはない。よって、実施例１と実質的に同一構成部分に同一符号を付して、詳細な説明は省略する。以下に、吸気流制御装置１の構成を図４に基づいて簡単に説明する。

吸気流切替バルブ４は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、インテークマニホールド２の吸気流路３を形成する左右側壁の下方側位置に、バルブシャフト５の両端部を軸支するための軸孔が対をなして形成され、この対をなす軸孔に架設されるバルブシャフト５と、バルブシャフト５に一体的に結合されて回動可能に開閉するバルブ９とからなり、スイング弁構造を有している。

インテークマニホールド２は、例えば、樹脂製であり、内部に吸気流路３を形成する略角筒状の構造壁を備え、その左右側壁の下方側位置に、バルブシャフト５の両端部を軸支するための軸孔が対をなして形成される。そして、その軸孔を中心として回転するバルブシャフト５に一体的に結合されるバルブ９が、全閉したときに、その閉弁角度に一致する傾斜角を有して、かつ、バルブ９の上流側よりも下流側の左右側壁間の幅が大きくなるように段差状の形状を有している。よって、バルブ９の上流側の左右側壁間の幅よりも大きなバルブサイド部間の幅を有するバルブ９を組付けたとき、バルブ９の全閉時に、バルブ９の上流側表面が閉弁角度に一致する傾斜角を設けた傾斜段差面に当接もしくは一定の間隙を有して近接することが可能となる。

そして、バルブシャフト５は、インテークマニホールド２の左右側壁の下方側位置に設けられる両軸孔に架設して、吸気流路３を流れる吸入空気に直交する方向に延設される。従って、バルブシャフト５に一体的に結合されるバルブ９は、吸気流路３を流れる吸入空気の流れ方向に対向して、流れ方向に直交するバルブシャフト５を中心に回動し、全開から全閉まで揺動する。

バルブ９は、図４（ｃ）に示すように、先端部にＲ（アール）部を有する板状の略矩形形状をなし、その先端中央部が切り欠かれて開口部１０が形成されている。また、この開口部１０の両端側に隔壁がリブ状に設けられて、バルブ９の剛性と強度を確保している。

また、バルブ９の左右端部（バルブサイド部）には、インテークマニホールド２の両側壁間に所定のサイドクリアランスＣを設けて配設され、例えば、高低温の温度変化による熱変形が生じても、かじったりこすれたりすることのない必要十分な隙間を設けている。従って、バルブ９の上流側の空気流れは、バルブ９の全閉時には、メイン流の他にサイドクリアランスＣを経由してバイパスするバイパス流が発生することとなる。そして、バイパス流が多くなればメイン流が減少して、メイン流の強さに依存して生じるタンブル流の生成が抑えられることとなる。

しかるに、本実施例では、各吸気流切替バルブ４は、図４（ｄ）に示すように、バルブ９のバルブサイド部のサイドクリアランスＣを比較的大きくするとともに、左右バルブサイド部間の幅が、バルブ９の上流側のインテークマニホールド２の左右側壁間の幅より大きく形成されることを特徴としている。ここで、サイドクリアランスＣの大きさは、通常動作時の高低温度差による最大熱変形量と、経時的なデポジットの付着による最大堆積量とを合算して、さらに、適度の余裕度を加算して、合理的に設定されるものである。従って、バルブ９が全閉したとき、バイパス流は直角に偏向してバルブ９とインテークマニホールド２とが当接もしくは近接して形成されるクリアランスを流れ、さらに、再度直角に偏向（折れ曲がって）してバルブ９とインテークマニホールド２とのサイドクリアランスＣを流れて下流側に至るようになっている（図中の実線矢印参照）。

〔実施例２の効果〕
本実施例の吸気流制御装置１は、インテークマニホールド２の吸気流路３を形成する左右側壁に軸孔を設けて、バルブ９と一体的に結合するバルブシャフト５をこの両軸孔に架設して、吸気流路３内を流れる吸入空気に直交するする方向に延設してなる吸気流切替バルブ４と、各吸気流切替バルブ４のバルブシャフト５同士を連結し、回転駆動する駆動ピンシャフト６と、駆動ピンシャフト６に直結し、各吸気流切替バルブ４を開閉自在に駆動するアクチュエータ７とを備えており、バルブ９の左右バルブサイド部間の幅は、バルブの上流側のインテークマニホールド２の吸気通路の左右側壁間の幅より大きく設定している。

これにより、吸気流切替バルブ４をバルブハウジング８を介さずに直接インテークマニホールド２の吸気流路内に配設して、バルブ９とインテークマニホールド２とのサイドクリアランスＣを比較的大きく設定しても、バイパス流は曲り損失および摩擦損失よりなる流量損失が増大することによってバイパス流量が減少し、その分メイン流量を増加させることができ、高タンブル流が得やすくなる。

また、大きなサイドクリアランスの設定が可能となるので、熱変形によるバルブ９のかじりや、経時的なデポジットの付着によるこすれ等の問題が解消され、従って、従来採用せざるを得なかったフローティング構造が廃止でき、打音対策やアクチュエータ７のトルクアップや体格アップの必要がなくなり、大幅なコストダウンを図ることが可能となる。

〔変形例３〕
実施例２では、バルブ９のバルブサイド部は一様なバルブ厚みのまま幅広に形成され、２回の直角になる偏向（折れ曲がり）と、サイドクリアランスＣに沿うバイパス流のフローパスを長くして流量損失を増大する構成であるが、これに限ることなく、バルブサイド部の傾斜段差面に迷路構造状のクリアランスを形成して、サイドクリアランスＣに沿うバイパス流の主に曲り損失による流量損失を増大してもよい。図５（ａ）は、バルブ９のバルブサイド部の上流側と、これに対向するインテークマニホールド２の傾斜段差面に、１段の段差溝１４になる迷路構造状のクリアランスを形成したものである。互いの段差溝１４にそれぞれの段差溝１４の溝周縁部１５が組合うことによって、折れ曲がりの回数を増加させることが特徴である。これにより、主に曲り損失による流量損失を増大してバイパス流量を減少させることが可能となる。

なお、上記の迷路構造状のクリアランスは、互いの段差溝１４が１本の所謂１段構えの迷路構造状のクリアランスであるが、これに限らず、互いの段差溝１４が２本の２段構えの迷路構造状のクリアランスであってもよい。本変形例並びに実施例２に採用する吸気流切替バルブ４はバルブハウジング８を介さずに直接インテークマニホールド２に組付ける構成であるので、バルブサイド部の幅方向の延設が容易であり、また、バルブ９のインテークマニホールド２への精度ある組付けが可能となるため、段差溝１４を増やした多段構えの迷路構造状のクリアランスの形成も容易である。従って、多段構えの迷路構造状のクリアランスにより、さらに流量損失を増大してバイパス流量を減少させることが可能となる。

また、図４（ｂ）は、互いの段差溝１４を深く形成して、互いの段差溝１４にそれぞれの段差溝１４の溝周縁部１５が組合うことによって、溝周縁部１５に沿うフローパスを増加して摩擦損失による流量損失を増大するものである。

また、図４（ｃ）は、迷路構造状のクリアランスを形成する互いの段差溝１４は同じであるが、迷路構造状のクリアランスの下流側のバルブサイド部にリブ１６を形成して、互いの段差溝１４にそれぞれの段差溝１４の溝周縁部１５が組合うことによって、溝周縁部１５に沿うフローパスを増加して摩擦損失による流量損失を増大するものである。従って、１段構えの迷路構造状のクリアランスであるが、さらに流量損失を増大してバイパス流量を減少させることが可能となる。

吸気流制御装置を示す分解斜視図である（実施例１）。バルブハウジングを介して配設される吸気流切替バルブを示し、（ａ）は上面断面図であり、（ｂ）は側面断面図であり、（ｃ）は正面図であり、（ｄ）はバルブサイド部の拡大詳細図である（実施例１）。（ａ) 、（ｂ）はバルブサイド部の拡大詳細図であり（変形例１）、（ｃ）はバルブサイド部の拡大詳細図である（変形例２）。バルブハウジングを介さずに配設される吸気流切替バルブを示し、（ａ）は上面断面図であり、（ｂ）は側面断面図であり、（ｃ）は正面図であり、（ｄ）はバルブサイド部の拡大詳細図である（実施例２）。（ａ）〜（ｃ）はバルブサイド部の拡大詳細図である（変形例３）。内燃機関に搭載された吸気流制御装置の概略構成図である（従来例）。吸気流切替バルブを示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面断面図である（従来例）。

符号の説明

１吸気流制御装置
２インテークマニホールド
３吸気流路
４吸気流切替バルブ
５バルブシャフト（弁軸）
６駆動ピンシャフト（駆動軸）
７アクチュエータ
８バルブハウジング（ハウジング）
９バルブ（弁体）
１２、１３、１６リブ（リブ部）
１４段差溝
１５溝周縁部
Ｃサイドクリアランス

Claims

インテークマニホールドの各吸気流路の内壁面に沿って組み込まれて、内部に吸気流路が形成された筒状のハウジングと、
該ハウジングの左右側壁の間に架設される弁軸と、
該弁軸に嵌着され前記吸気流路を開閉する弁体と、からなる吸気流切替バルブと、
前記各吸気流切替バルブの前記弁軸同士を連結し、回転駆動する駆動軸と、
前記駆動軸に直結し、前記各吸気流切替バルブを開閉自在に駆動するアクチュエータと、を備える内燃機関の吸気流制御装置において、
前記弁体の左右端部間の幅は、前記弁体の上流側の前記吸気流路の左右側壁間の幅より大きく設定されており、
前記弁体が前記吸気流路を全閉したときに、前記弁体の左右端部と前記ハウジングの左右側壁との間のサイドクリアランスには、所定の迷路構造状の隙間が設けられており、
前記迷路構造状の隙間は、前記弁体の左右端部に、前記サイドクリアランスを流れるバイパス流の流れ方向の流線に沿って所定の高さに突出するリブ部が設定されることを特徴とする内燃機関の吸気流制御装置。
インテークマニホールドの各吸気流路の内壁面に沿って組み込まれて、内部に吸気流路が形成された筒状のハウジングと、
該ハウジングの左右側壁の間に架設される弁軸と、
該弁軸に嵌着され前記吸気流路を開閉する弁体と、からなる吸気流切替バルブと、
前記各吸気流切替バルブの前記弁軸同士を連結し、回転駆動する駆動軸と、
前記駆動軸に直結し、前記各吸気流切替バルブを開閉自在に駆動するアクチュエータと、を備える内燃機関の吸気流制御装置において、
前記弁体の左右端部間の幅は、前記弁体の上流側の前記吸気流路の左右側壁間の幅より大きく設定されており、
前記弁体が前記吸気流路を全閉したときに、前記弁体の左右端部と前記ハウジングの左右側壁との間のサイドクリアランスには、所定の迷路構造状の隙間が設けられており、
前記迷路構造状の隙間は、前記弁体の左右端部および前記ハウジングの左右側壁の互いに対向する近接面に、それぞれの段差溝部および溝周縁部が少なくとも１段以上設けられ、前記弁体が全閉したときに、一方の段差溝部に他方の溝周縁部が交互に所定の間隙を有して組立てられるように設定されることを特徴とする内燃機関の吸気流制御装置。
請求項１または２に記載の内燃機関の吸気流制御装置において、
前記迷路構造状の隙間は、前記バイパス流が、少なくとも２回、前記流線に対して９０度以下の角度に折れ曲がるように設定されることを特徴とする内燃機関の吸気流制御装置。
請求項１に記載の内燃機関の吸気流制御装置において、
前記迷路構造状の隙間は、前記弁体の左右端部および前記ハウジングの左右側壁の互いに対向する近接面に、それぞれの段差溝部および溝周縁部が少なくとも１段以上設けられ、前記弁体が全閉したときに、一方の段差溝部に他方の溝周縁部が交互に所定の間隙を有して組立てられるように設定されることを特徴とする内燃機関の吸気流制御装置。
インテークマニホールドの各吸気流路の内壁面に沿って組み込まれて、内部に吸気流路が形成された筒状のハウジングと、
該ハウジングの左右側壁の間に架設される弁軸と、
該弁軸に嵌着され前記吸気流路を開閉する弁体と、からなる吸気流切替バルブと、
前記各吸気流切替バルブの前記弁軸同士を連結し、回転駆動する駆動軸と、
前記駆動軸に直結し、前記各吸気流切替バルブを開閉自在に駆動するアクチュエータと、を備える内燃機関の吸気流制御装置において、
前記弁体の左右端部間の幅は、前記弁体の上流側の前記吸気流路の左右側壁間の幅より大きく設定されており、
前記弁体が前記吸気流路を全閉したときに、前記弁体の左右端部と前記ハウジングの左右側壁との間のサイドクリアランスには、所定の迷路構造状の隙間が設けられており、
前記迷路構造状の隙間は、前記弁体の左右端部に、前記サイドクリアランスを流れるバイパス流の流れ方向の流線に沿って所定の高さに突出するリブ部が設定されるとともに、前記バイパス流が、少なくとも２回、前記流線に対して９０度以下の角度に折れ曲がるように設定されており、
さらに、前記迷路構造状の隙間は、前記弁体の左右端部および前記ハウジングの左右側壁の互いに対向する近接面に、それぞれの段差溝部および溝周縁部が少なくとも１段以上設けられ、前記弁体が全閉したときに、一方の段差溝部に他方の溝周縁部が交互に所定の間隙を有して組立てられるように設定されることを特徴とする内燃機関の吸気流制御装置。