JP5858013B2 - 吸気システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置（可変吸気システム）に関するもので、特にプレートバルブの周縁部の両側面をゴム状弾性体製の弾性シール材で被覆した吸気システムに係わる。

［従来の技術］
従来より、内燃機関（エンジン）の燃焼室に吸入空気（吸気）を供給するための吸気通路長をエンジン運転状況に対応して変更する可変吸気システムが公知である（例えば、特許文献１及び２参照）。
先ず、特許文献１（従来例１）の可変吸気システムは、コネクタの湾曲した壁面に開口形成された開口部の内周面から張り出した環状の張り出し部（バルブシート）を有するインテークマニホールドと、このインテークマニホールド内に形成される開口部を開閉する弁体を有する吸気制御弁と、この吸気制御弁のシャフトを駆動するアクチュエータとを備えている。
従来例１の可変吸気システムに使用される吸気制御弁は、合成樹脂により形成された矩形板状の弁体、およびこの弁体の外周端面に接着剤により接合（接着）されるゴム弾性体からなるシールリップ等により構成され、シールリップを開口部の内周面から張り出した環状のバルブシートに密着させることにより、開口部を全閉して吸気の流れをシールするように構成されている。

一方、特許文献２（従来例２）の可変吸気システムに使用される吸気制御弁は、アクチュエータにより駆動される弁軸と、チャンバ壁または吸気管である仕切壁により構成される周縁部に囲まれて形成される連通口を開閉する弁体と、弁軸と一体に回転し、且つ弁体が相対移動可能に保持されるベース部材と、弁体とベース部材との間に配置されて、弾性変形可能なゴム状弾性体製の弾性スペーサとを備えている。
弁体は、吸気制御弁の閉弁時に連通口のほぼ全体を閉塞する本体部材と、この本体部材の先端部に配置されて、弁体の先端部を構成するゴム状弾性体製の弾性シール部材とを有している。
弾性シール部材は、仕切壁により構成される周縁部の前縁部に当接した際に弾性変形するシールリップを備えている。

［従来の技術の不具合］
ところが、従来例１の可変吸気システムに使用される吸気制御弁は、合成樹脂製の弁体、およびこの弁体の外周端面に接着剤により接合（接着）されるゴム弾性体製のシールリップ等を備えているが、シールリップを弁体の外周端面に接着固定する接着工程が必要であるため、製造コストが増加するという課題がある。
そこで、製造コストを低減するという目的で、接着剤を用いることなく弁体の外周端面にシールリップを装着することが考えられる。この場合、弁体の外周端面に対するゴム弾性体製のシールリップの保持強度が著しく低下し、弁体からシールリップが剥離したり、脱落したりする。これにより、吸気制御弁の全閉時に弁体とバルブシートとの間に形成される隙間から吸気が洩れる等の不具合が発生するので、吸気制御弁の全閉時における吸気洩れ流量が増加、つまりシール性能が低下するという課題がある。

また、シールリップを構成するゴム弾性体の代わりに、ゴム状弾性体として熱可塑性エラストマーを使用することが考えられる。この場合には、弁体の構成材料である合成樹脂との接着性が悪く、熱可塑性エラストマー製のシールリップを合成樹脂製の弁体に接着剤により接合した場合には、容易に剥離してしまう。これにより、吸気制御弁の全閉時に弁体とバルブシートとの間に形成される隙間から吸気が洩れる等の不具合が発生するので、吸気制御弁の全閉時における吸気洩れ流量が増加、つまりシール性能が低下するという課題がある。

一方、従来例２の可変吸気システムに使用される吸気制御弁は、本体部材と弾性シール部材からなる弁体、ベース部材および弾性スペーサ等により構成されており、更に、弾性シール部材が弾性スペーサと一体成形されて、弾性スペーサと共に、吸気制御弁に装備されるゴム状弾性体製の弾性部材を構成しているので、部品点数の増加や、組付工数の増加によって製造コストが増加するという課題がある。
ところで、吸気制御弁の弁体の外周端面に対するゴム弾性体製のシールリップの保持強度を向上するという目的で、図１２および図１３に示したように、合成樹脂製のバタフライバルブ（以下プレートバルブ）１０１のバルブ周縁部１０２に、ゴム状弾性体製の弾性シール材１０３を接着した吸気制御弁を備えた可変吸気システム（比較例１）を試作した。

比較例１の吸気制御弁のプレートバルブ１０１には、そのバルブ周縁部１０２をプレートバルブ１０１の板厚方向に貫通形成された貫通孔１０５を複数個有する環帯状の貫通孔群が設けられている。この貫通孔群は、複数個の貫通孔１０５をプレートバルブ１０１の周縁方向の軸線（Ｌ）に沿うように一列に配列（縦列）した貫通孔列１０４により構成されている。この１列の貫通孔列１０４の各貫通孔１０５の孔間ピッチ（Ｐａ）は、全て一定（等ピッチ）とされている。
弾性シール材１０３は、プレートバルブ１０１の外周面を被覆する周面弾性被覆体１１０、プレートバルブ１０１の板厚方向の一側面（表面）を被覆する弾性被覆体１１１、プレートバルブ１０１の板厚方向の他側面（裏面）を被覆する弾性被覆体１１２、１列の貫通孔列の各貫通孔１０５を通り抜けて弾性被覆体１１１、１１２同士を結合する複数の弾性結合体１１３、および弾性被覆体１１１の表面から突出するＶ字状のシールリップ１１４等により構成されている。

そして、弾性シール材１０３は、接着剤に加えて、複数の弾性結合体１１３が貫通孔１０５を通り抜けて弾性被覆体１１１と弾性被覆体１１２とを結合することで、吸気制御弁のプレートバルブ１０１のバルブ周縁部１０２に対するゴム弾性体製の弾性シール材１０３の保持強度を向上している。
ところが、発明者等が各種実験を行ったところ、１列の貫通孔列の各貫通孔１０５の孔間ピッチ（Ｐａ）が広いと、所望の保持強度を得ることができないことが分かった。
そこで、図１２（ｂ）の形態で、保持強度を上げるためには、１列の貫通孔列の各貫通孔１０５の孔間ピッチ（Ｐａ）を詰める必要があるが、プレートバルブ１０１のバルブ周縁部１０２を貫通する貫通孔１０５の個数が増加するため、プレートバルブ１０１自体の強度の低下を招くという課題が生じる。

特開２０１０−００１８４７号公報 特開２００９−２１６０６６号公報

本発明の目的は、プレートバルブの強度と弾性シール材の保持強度との両立を図ることのできる吸気システムを提供することにある。また、製造コストを低減することのできる内燃機関の吸気システムを提供することにある。さらに、吸気制御弁の全閉時における吸気洩れ流量を減らし、良好なシール性能を発揮することのできる吸気システムを提供することにある。

請求項１に記載の発明（吸気システム）によれば、プレートバルブの周縁部を貫通する貫通孔を複数個有する環帯状の貫通孔群を備えている。
この貫通孔群は、複数個の貫通孔をプレートバルブの周縁方向に沿うように一列に配列（縦列）した貫通孔列を、その貫通孔列の配列（縦列）方向に対して垂直な横列方向に複数列配置して構成されている。
そして、貫通孔群における複数列の貫通孔列のうち列の異なる貫通孔列の各貫通孔または隣接する貫通孔列の各貫通孔は、貫通孔列の横列方向に一列に並ばないようにオフセット配列され、あるいは貫通孔列の縦列（配列）方向に沿って互い違いに配列されている。

一方、弾性シール材は、合成樹脂製のプレートバルブの周縁部の表面、裏面を被覆する環帯状の弾性被覆体、および複数列の貫通孔列の各貫通孔を通り抜けて弾性被覆体同士を結合する複数の弾性結合体を有している。これにより、プレートバルブの周縁部に接着層を介することなく、ゴム状弾性体製の弾性シール材を保持固定することができるので、合成樹脂製のプレートバルブの周縁部に対する、ゴム状弾性体製の弾性シール材の保持強度の向上とプレートバルブの強度の低下を抑えることができる。

また、ゴム状弾性体製の弾性シール材を合成樹脂製のプレートバルブの周縁部に接着固定する接着工程を廃止したり、部品点数や組付工数の増加を抑制したりすることにより、製造コストを低減することができる。
さらに、合成樹脂製のプレートバルブの周縁部に対する、ゴム状弾性体製の弾性シール材の保持強度を向上することができるので、吸気制御弁の全閉時における吸気洩れ流量を減らし、良好なシール性能を発揮することができる。

インテークマニホールドを示した正面図である（実施例１）。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である（実施例１）。 インテークマニホールドの内部構造の一例を示した断面図である（参考例）。 （ａ）はプレートバルブを示した正面図で、（ｂ）はプレートバルブとアクチュエータを示した断面図である（実施例１）。 （ａ）はプレートバルブを示した正面図で、（ｂ）は（ａ）の拡大図である（実施例１）。 図５（ｂ）のＶＩ−ＶＩ断面図である（実施例１）。 プレートバルブの主要部の拡大図を示した正面図である（実施例２）。 プレートバルブの主要部の拡大図を示した正面図である（実施例３）。 プレートバルブの主要部の拡大図を示した正面図である（実施例４）。 プレートバルブの主要部の拡大図である（実施例５）。 図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である（実施例５）。 （ａ）はプレートバルブを示した正面図で、（ｂ）は（ａ）の拡大図である（比較例１）。 図１２（ｂ）のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である（比較例１）。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１の構成］
図１ないし図６は、本発明を適用した内燃機関の可変吸気システム（実施例１）を示したものである。

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走行用の内燃機関（エンジン：Ｅ／Ｇ）の吸気通路長をエンジン運転状況に応じて変更する可変吸気システム（内燃機関の可変吸気装置）を備えている。
エンジンは、内部に燃焼室がそれぞれ形成された複数の気筒（シリンダ）を有している。エンジンの各気筒毎の燃焼室には、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ連通している。

エンジンの各気筒の吸気ポートには、インテークマニホールド１を介して、吸気が流れる吸気管が接続されている。また、エンジンの各気筒の排気ポートには、エキゾーストマニホールド（図示せず）を介して、排出ガス（以下排気）が流れる排気管が接続されている。
インテークマニホールド１に接続される吸気管には、エアクリーナおよびスロットルバルブ等が設置されている。また、エキゾーストマニホールドに接続される排気管には、排気浄化装置（触媒等）およびマフラー等が設置されている。

可変吸気システムは、エンジンの吸気通路に連通する流路（後述する）を形成するインテークマニホールド１と、このインテークマニホールド１に内蔵された可変吸気制御弁を備えている。
可変吸気制御弁は、インテークマニホールド１に設けられるバルブシート（後述する）に接離して流路を開閉する複数（気筒数）のバタフライバルブ（以下プレートバルブ）２と、これらのプレートバルブ２の各バルブ周縁部３に装着された複数の弾性シール材（リップシール）４とを備えている。

また、可変吸気制御弁は、複数のプレートバルブ２の各回転軸部（後述する）を貫通する１本のバルブシャフト５と、このバルブシャフト５を介して、プレートバルブ２の開度（回転角度）を一括変更することが可能なアクチュエータ６と、プレートバルブ２を閉弁方向（または開弁方向）に付勢するリターンスプリング（図示せず）と、プレートバルブ２の開度がエンジン運転状況に対応した目標開度（例えば全閉開度、全開開度、中間開度等）となるように、アクチュエータ６の動力源であるモータを通電制御するエンジン制御ユニット（電子制御装置：以下ＥＣＵ）とを備えている。

エンジンのインテークマニホールド１は、スロットルバルブを開閉可能に収容するスロットルボディ７の出口端からエアコネクタ８を経て流入した吸気の圧力変動を低減するサージタンク、およびこのサージタンクの複数（各気筒毎）の連通孔（後述する）にそれぞれ接続する複数（各気筒毎）の吸気分岐管（以下分岐管９）等を備えている。
エアコネクタ８には、ＥＧＲガスまたはブローバイガスまたは燃料蒸気ガス等のガス導入パイプが接続されている。

サージタンクの内部には、スロットルボディ７に接続する吸気導入口からエアコネクタ８を介して流入した吸気を一旦貯蔵するサージタンク室（内燃機関の吸気通路）１０が形成されている。
各分岐管９の内部には、２つの第１、第２連通孔１１、１２を介して、サージタンク室１０と連通する２つの第１、第２分岐通路（流路）１３、１４、これらの第１、第２分岐通路１３、１４を流れる吸気を合流させる合流部（吸気集合部）１６、およびこの合流部１６を介して、各第１、第２分岐通路１３、１４と連通する吸気導入通路１７が形成されている。

ここで、複数の分岐管９の各吸気導入通路１７は、各気筒の吸気ポートを介して、各気筒の燃焼室と連通すると共に、２つの第１、第２分岐通路１３、１４のいずれかの分岐通路から各気筒の吸気ポートおよび燃焼室へ吸気を導入する吸気導入ポート１８を有している。
また、複数の分岐管９の出口端、つまり各吸気導入ポート１８の開口周縁には、エンジンのシリンダヘッドの取付面に複数の締結ボルトを用いて締結固定される角環状の結合フランジ１９が複数（気筒数分）設けられている。

複数の分岐管９の各第１分岐通路１３は、インテークマニホールド１のサージタンク室１０の壁面（吸気流方向の下流側壁面）で開口した第１連通孔１１から合流部１６までの吸気通路長が、各第２分岐通路１４の吸気通路長よりも長くなっている。
複数の分岐管９の各第２分岐通路１４は、インテークマニホールド１のサージタンク室１０の壁面（吸気流方向の下流側壁面）で開口した第２連通孔１２から合流部１６までの吸気通路長が、各第１分岐通路１３の吸気通路長よりも短くなっている。

ここで、本実施例の可変吸気システムでは、第１分岐通路１３よりも第２分岐通路１４の方が吸気通路長が短く、第２分岐通路１４を通過する吸気の圧力損失（通風抵抗）の方が第１分岐通路１３を通過する吸気の圧力損失（通風抵抗）よりも小さいため、エアコネクタ９からサージタンク室１０内に導入される吸気は、第１分岐通路１３よりも第２分岐通路１４の方に流れ込み易くなっている。
なお、吸気導入通路１７を設けずに、２つの第１、第２分岐通路１３、１４の合流部１６が、エンジンの各気筒の吸気ポート内に設けられていても構わない。
また、２つの第１、第２分岐通路１３、１４の吸気通路長を異ならせる代わりに、２つの第１、第２分岐通路１３、１４の吸気通路断面積を異ならせるようにしても良い。この場合、第１分岐通路１３よりも第２分岐通路１４の方が吸気通路断面積を大きくする。

また、本実施例のインテークマニホールド１の各分岐管９には、第２分岐通路１４の出口部（弁孔１５）の周囲に、プレートバルブ２の弾性シール材４が密着して着座することが可能な半角環状のバルブシート２１および半角環状のバルブシート２２が一体的に形成されている。
バルブシート２１、２２は、弁孔１５の開口周縁に設けられている。この弁孔１５は、バルブシート２１、２２を吸気の流れ方向に貫通形成された流路孔であり、バルブシート２１、２２の内部に形成された部分と、合流部１６の壁面（吸気流方向の下流側壁面）で開口した、第２分岐通路１４の出口ポートを構成する部分とからなる。

本実施例の可変吸気システムは、エンジン運転状況（運転状態）に対応して、サージタンクのサージタンク室１０の壁面で開口した第１、第２連通孔１１、１２から合流部１６までの吸気通路長を変更し、エンジンの吸気通路内に発生する吸気脈動効果および慣性過給効果を有効利用して、エンジン出力トルクの向上を図るようにしたシステムである。
ここで、慣性過給効果とは、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる吸気の脈動によって発生する慣性力を利用して、より多くの吸気をエンジンの各気筒毎の燃焼室に吸入する過給効果のことである。

可変吸気システムは、環状のバルブシート２１、２２を有するインテークマニホールド１と、このインテークマニホールド１に内蔵された可変吸気制御弁を備えている。
可変吸気制御弁は、上述したように、複数のプレートバルブ２、複数の弾性シール材４、バルブシャフト５、アクチュエータ６およびＥＣＵを備えている。
プレートバルブ２は、弁孔１５を開閉することで、サージタンクのサージタンク室１０の壁面で開口した第１連通孔１１、１２から合流部１６までの吸気通路長を変更する矩形状のプレートバルブである。これらのプレートバルブ２は、インテークマニホールド１の各分岐管９の内部（第２分岐通路１４）において、合流部１６よりも吸気流方向の上流側に設置されている。

複数のプレートバルブ２は、矩形状を呈し、１本のバルブシャフト５に串刺し状態となるように結合された回転型のバルブであって、断面円弧状に湾曲している。これらのプレートバルブ２は、第２分岐通路１４を閉鎖する全閉位置（バルブ全閉位置）から、第２分岐通路１４を開放する全開位置（バルブ全開位置）に至るまでの作動可能範囲（プレートバルブ２の作動可能範囲）に渡ってバルブ開度（回転角度）が変更されることで、インテークマニホールド１の各分岐管９に対して相対回転する。
プレートバルブ２には、バルブシャフト５の周囲を周方向に取り囲む円筒状の回転軸部２３が設けられている。この回転軸部２３の内部には、バルブシャフト５の回転軸方向に貫通する貫通孔（多角孔、四角孔）が形成されている。回転軸部２３の中央部には、バルブシャフト５が露出する開口部２４が設けられている。
プレートバルブ２は、矩形状の表面２５、矩形状の裏面２６および角筒状の外周面２７を有している。

複数のプレートバルブ２は、その周縁方向に延びる環帯形状のバルブ周縁部３をそれぞれ備えている。このバルブ周縁部３は、プレートバルブ２の板厚方向に所定の肉厚を有している。バルブ周縁部３には、環帯形状の貫通孔群Ａが設けられている。この貫通孔群Ａは、複数列の貫通孔列３１、３２の各貫通孔４１、４２を、プレートバルブ２の板厚方向に貫通形成することで設けられる。
弾性シール材４は、プレートバルブ２の板厚方向の両側面（表面２５、裏面２６）をそれぞれ被覆する弾性被覆体５１、５２を備えている。
なお、プレートバルブ２、弾性シール材４の詳細は、後述する。

バルブシャフト５は、その回転軸方向に垂直な断面が多角形状（例えば四角形状）に形成された多角断面シャフト（角形鋼製シャフト）である。このバルブシャフト５は、複数のプレートバルブ２を串刺し状態で結合することで、複数のプレートバルブ２の開度（可変吸気制御弁のバルブ開度）を一括変更可能となるように複数のプレートバルブ２を連結している。これにより、バルブシャフト５は、複数のプレートバルブ２を支持固定することが可能となる。また、バルブシャフト５には、複数のプレートバルブ２をそれぞれ支持固定する複数のバルブ保持部が設けられている。

バルブシャフト５は、インテークマニホールド１の各分岐管９に形成された回転軸方向の貫通孔を貫通してインテークマニホールド１に組み込まれている。バルブシャフト５の回転軸方向の両端部は、ベアリング等の軸受（図示せず）を介して、各分岐管９の通路壁部（隣接する第２分岐通路１４を区画する隔壁）に回転可能に支持されている。
バルブシャフト５の回転軸方向の一端部は、インテークマニホールド１の軸受孔に直接軸受されている。また、バルブシャフト５の回転軸方向の他端部は、インテークマニホールド１の側壁から突出してアクチュエータ６に駆動連結されている。

アクチュエータ６は、電力の供給を受けると複数のプレートバルブ２を開閉駆動する動力を発生するモータと、このモータの回転を所定の減速比となるように２段減速する減速機構とを備えている。
減速機構は、モータの出力軸に固定されるピニオンギア、このピニオンギアと噛み合う中間ギア、およびこの中間ギアと噛み合う出力ギア等を有している。出力ギアは、バルブシャフト５と一体回転可能に連結している。
ここで、バルブシャフト５を回転駆動して複数のプレートバルブ２を開閉動作させるモータは、ＥＣＵによって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載された外部電源（バッテリ）に電気的に接続されている。

ＥＣＵは、少なくともＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の機能を具備したマイクロコンピュータを備えている。
ＥＣＵは、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、回転角度検出装置、冷却水温センサおよびエアフロメータ等の各種センサからのセンサ出力信号が、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。なお、これらのクランク角度センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、回転角度検出装置、冷却水温センサおよびエアフロメータ等によって、エンジン運転状況（運転状態）を検出する運転状態検出手段が構成される。

ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、マイクロコンピュータのメモリ（ＲＯＭ等）に格納された制御プログラムに基づいて、可変吸気制御弁のアクチュエータ６、特にモータを通電制御するように構成されている。
具体的には、クランク角度センサの出力信号であるＮＥパルス信号に基づいてエンジン回転速度（エンジン回転数：ＮＥ）を算出し、このエンジン回転数（ＮＥ）に対応した目標開度を算出し、バルブ開度センサの出力信号である実バルブ開度と目標開度との偏差がなくなるようにモータへの供給電力をフィードバック制御している。

［実施例１の特徴］
本実施例のプレートバルブ２および弾性シール材４の詳細を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。

プレートバルブ２は、合成樹脂によって一体的に形成されている。このプレートバルブ２を構成する合成樹脂は、熱可塑性を有するものであれば特に限定されない。例えばポリアミド（ＰＡ）等の合成樹脂材が使用可能である。
ここで、本実施例のプレートバルブ２においては、図２および図４において回転軸部２３よりも図示下方側、図５において回転軸部２３よりも図示上方側が、バルブシート２２に接離するように構成されている。また、プレートバルブ２においては、図２および図４において回転軸部２３よりも図示上方側、図５において回転軸部２３よりも図示下方側が、バルブシート２２に接離するように構成されている。

プレートバルブ２は、その周縁方向に延びる角環帯形状のバルブ周縁部３、およびこのバルブ周縁部３に設けられた角環帯形状の貫通孔群Ａを備えている。
貫通孔群Ａは、複数の貫通孔列３１、３２を備えている。これらの貫通孔列３１、３２は、その配列（縦列）方向に対して垂直な横列方向に複数列（本例では２列）配置して構成されている。
複数列（２列）の貫通孔列３１、３２の各貫通孔４１、４２は、同一平面上で、千鳥状に互い違いに配列されている。これらの貫通孔列３１、３２は、プレートバルブ２の外周側から中心側へ向かって、第１列の貫通孔列３１および第２列の貫通孔列３２の順に配列されている。

貫通孔列３１は、プレートバルブ２の周縁方向に沿うように、複数個の貫通孔４１を一列に配列（縦列）したものである。また、貫通孔列３２は、プレートバルブ２の周縁方向に沿うように、複数個の貫通孔４２を一列に配列（縦列）したものである。
貫通孔群Ａにおける２列の貫通孔列３１、３２のうち列の異なる貫通孔列３１、３２の各貫通孔４１、４２または隣接する貫通孔列３１、３２の各貫通孔４１、４２は、貫通孔列３１、３２の縦列（配列）方向に沿って千鳥状に互い違いに配列されている。

複数個の貫通孔４１、４２は、丸孔（円）形状を呈し、プレートバルブ２のバルブ周縁部３を板厚方向に貫通形成されている。
２列の貫通孔列３１、３２の孔間ピッチは、全て一定（等ピッチ）である。また、貫通孔列３１の各貫通孔４１の孔間ピッチ（Ｐｂ）、および貫通孔列３１の各貫通孔３１と貫通孔列３５の各貫通孔３２との孔間ピッチ（Ｐｃ）の関係は、Ｐｂ＞Ｐｃである。また、比較例１の孔間ピッチ（Ｐａ）との関係は、Ｐａ＜Ｐｂ，Ｐａ≦Ｐｃである。

弾性シール材４は、ゴム状弾性体によって一体的に形成されている。この弾性シール材４を構成するゴム状弾性体は、弾性を有するものであれば特に限定されない。例えば水素配合ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、シリコーンゴム、フッ素ゴム（ＦＰＭ）等の合成ゴムや、ポリプロピレン（ＰＰ）とエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）を混ぜた熱可塑性エラスマー等のゴム状弾性材が使用可能である。なお、ゴム状弾性材として複数種の合成ゴムや天然ゴムをブレンドしたものを使用しても良い。

弾性シール材４は、角環帯形状の弾性被覆体５１、角環帯形状の弾性被覆体５２、複数の弾性結合体５４、５５、断面Ｖ字状のシールリップ５７、および周面弾性被覆体（図示せず）等を備えている。
弾性被覆体５１は、プレートバルブ２のバルブ周縁部３の表面２５、つまりプレートバルブ２の板厚方向の一側面を所定の肉厚で被覆する表面被覆部分である。なお、本実施例では、プレートバルブ２のバルブ周縁部３に形成される環帯形状の表面側収容凹部６１内に弾性被覆体５１が充填されているが、表面側収容凹部６１は無くても構わない。
弾性被覆体５２は、プレートバルブ２のバルブ周縁部３の裏面２６、つまりプレートバルブ２の板厚方向の他側面を所定の肉厚で被覆する裏面被覆部分である。なお、本実施例では、プレートバルブ２のバルブ周縁部３に形成される環帯形状の裏面側収容凹部６２内に弾性被覆体５２が充填されているが、裏面側収容凹部６２は無くても構わない。

複数の弾性結合体５４は、第１列の貫通孔列３１の各貫通孔４１をプレートバルブ２の表面側から裏面側へ通り抜けて弾性被覆体５１、５２同士を結合する第１列の結合（連結）部分（第１弾性結合体）である。
複数の弾性結合体５５は、第２列の貫通孔列３２の各貫通孔４２をプレートバルブ２の表面側から裏面側へ通り抜けて弾性被覆体５１、５２同士を結合する第２列の結合（連結）部分（第２弾性結合体）である。

シールリップ５７は、可変吸気制御弁の全閉時に、インテークマニホールド１のバルブシート２１、２２とプレートバルブ２のバルブ周縁部３との間の隙間を気密シールする部分で、全方向に弾性変形が可能である。
周面弾性被覆体は、プレートバルブ２のバルブ周縁部３の外出面を所定の肉厚で被覆する周面被覆部分である。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の可変吸気システムの作用を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。

ＥＣＵは、エンジン回転速度が低速回転領域の場合、複数のプレートバルブ２を全閉するようにアクチュエータのモータを通電制御する。
これにより、全てのプレートバルブ２のバルブ周縁部３に装着された弾性シール材４のシールリップ５７が、インテークマニホールド１のバルブシート２１、２２に密着することで、第２分岐通路１４の出口部（弁孔１５）が閉じられる。

このような可変吸気制御弁の全閉時には、サージタンクのサージタンク室１０の壁面で開口した第１連通孔１１から第１分岐通路１３のみに吸気が流入する。そして、第１分岐通路１３に流入した吸気は、吸気バルブが開弁している吸気ポートに連通する吸気導入通路１７の吸気導入ポート１８から吸気ポートを経て燃焼室内に導入される。
このとき、サージタンクのサージタンク室１０から２つの第１、第２分岐通路１３、１４の合流部１６までの吸気通路長は、比較的に長い通路長となる。
これにより、エンジンの慣性過給効果を利用した低回転領域における吸気量の充填効率を良好なものとすることができるので、エンジン出力を向上することができる。

ＥＣＵは、エンジン回転速度が高速回転領域の場合、複数のプレートバルブ２を全開するようにアクチュエータのモータを通電制御する。
これにより、全てのプレートバルブ２のバルブ周縁部３に装着された弾性シール材４のシールリップ５７が、インテークマニホールド１のバルブシート２１、２２より離脱することで、第２分岐通路１４の出口部（弁孔１５）が開かれる。
このような可変吸気制御弁の全開時には、サージタンクのサージタンク室１０の壁面で開口した第２連通孔１２から第２分岐通路１４に吸気が流入する。そして、第２分岐通路１４に流入した吸気は、吸気バルブが開弁している吸気ポートに連通する吸気導入通路１７の吸気導入ポート１８から吸気ポートを経て燃焼室内に導入される。

このとき、サージタンクのサージタンク室１０から２つの第１、第２分岐通路１３、１４の合流部１６までの吸気通路長は、比較的に短い通路長となる。また、サージタンクのサージタンク室１０から２つの第１、第２分岐通路１３、１４の合流部１６までの吸気通路断面積は、第１分岐通路１３のみが開放されている場合と比べて広い断面積となる。
これにより、エンジンの慣性過給効果を利用した高回転領域における吸気量の充填効率を良好なものとすることができるので、エンジン出力を向上することができる。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の可変吸気システムに使用される可変吸気制御弁は、複数のプレートバルブ２の各バルブ周縁部３を表面２５と裏面２６とを連通するように貫通する貫通孔４１、４２を複数個有する環帯形状の貫通孔群Ａを設けている。
この貫通孔群Ａは、複数個の貫通孔４１、４２をプレートバルブ２の周縁方向に沿うように一列に配列した貫通孔列３１、３２を、その貫通孔列３１、３２の配列（縦列）方向に対して垂直な横列方向に複数列配置して構成されている。
そして、貫通孔群Ａにおける複数列の貫通孔列３１、３２のうち列の異なる貫通孔列３１、３２の各貫通孔４１、４２または隣接する貫通孔列３１、３２の各貫通孔４１、４２は、貫通孔列３１、３２の横列方向に一列に並ばないようにオフセット配列され、あるいは貫通孔列３１、３２の配列方向に沿って千鳥状に互い違いに配列されている。

一方、弾性シール材４は、インテークマニホールド１のバルブシート２１、２２とプレートバルブ２のバルブ周縁部３との間の隙間をシールするＶ字状のシールリップ５７を有し、プレートバルブ２のバルブ周縁部３に支持固定されている。
この弾性シール材４は、プレートバルブ２の板厚方向の両側面（表面２５、裏面２６）をそれぞれ被覆する弾性被覆体５１、５２、貫通孔列３１の各貫通孔４１内に充填される複数の弾性結合体５４、および貫通孔列３２の各貫通孔４２内に充填される複数の弾性結合体５５を備えている。

そして、弾性シール材４の各弾性結合体５４が、貫通孔列３１の各貫通孔４１をプレートバルブ２の表面側から裏面側へ通り抜けて弾性被覆体５１、５２同士を結合すると共に、各弾性結合体５５が、貫通孔列３２の各貫通孔４２をプレートバルブ２の表面側から裏面側へ通り抜けて弾性被覆体５１、５２同士を結合することにより、プレートバルブ２のバルブ周縁部３に接着層を介することなく、弾性シール材４を保持固定することができるので、プレートバルブ２のバルブ周縁部３に対する、弾性シール材４の保持強度の向上とプレートバルブ２の強度の低下を抑えることができる。

また、異なる貫通孔列３１、３２における隣接する貫通孔４１、４２の孔間ピッチが、比較例１の孔間ピッチ（Ｐａ）よりも小さくなるため、プレートバルブ２のバルブ周縁部３に対する弾性シール材４の保持強度を向上することができる。これにより、弾性シール材４の保持強度を向上するという目的で、同じ貫通孔列３１の各貫通孔４１の孔間ピッチ、あるいは貫通孔列３２の各貫通孔４２の孔間ピッチを詰める必要はなく、弾性シール材４の保持強度の向上とプレートバルブ２の強度の低下を抑えることができる。
また、弾性シール材４をプレートバルブ２のバルブ周縁部３に接着固定する接着工程を廃止したり、部品点数や組付工数の増加を抑制したりすることにより、可変吸気システムの製造コストを低減することができる。

さらに、プレートバルブ２のバルブ周縁部３に対する、弾性シール材４の保持強度を向上することができるので、可変吸気制御弁の全閉時における吸気洩れ流量を減らし、良好なシール性能を発揮することができる。
また、合成樹脂との接着が不可である熱可塑性エラストマーで弾性シール材４を作成しても、プレートバルブ２のバルブ周縁部３に対する弾性シール材４の保持が可能となる。 また、接着工程が無くなることで製造コストを低減することができ、更に、合成ゴムよりも安価な熱可塑性エラストマーが使用可能となるので、より製造コストを低減することができる。

［実施例２の構成］
図７は、本発明の吸気システムを適用した吸気システム（実施例２）を示したものである。
ここで、実施例１と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例のプレートバルブ２は、そのバルブ周縁部３の表面２５と裏面２６とを連通するようにバルブ周縁部３の板厚方向に貫通形成された貫通孔４１、４２を複数個有する角環帯形状の貫通孔群Ｂを備えている。
貫通孔群Ｂは、貫通孔列３１、３２を複数列（２列）配置して構成されている。
複数列（２列）の貫通孔列３１、３２は、少なくとも２種類または３種類以上の異なる形態（孔形状、大きさ）の貫通孔４１、４２を備えている。
各貫通孔４１、４２の孔形状は、円形状だけでなく、長円形状、楕円形状、多角形状が考えられる。また、各貫通孔４１、４２の大きさは、一定の大きささだけでなく、２種類または３種類以上の異なる大きさでも構わない。

複数列（２列）の貫通孔列３１、３２の各貫通孔４１、４２は、同一平面上で、千鳥状に互い違いに配列されている。
また、少なくとも２種類または３種類以上の異なる形態の貫通孔４１、４２の配列順序は、ランダム（不規則）に設定されている。
すなわち、図７に示したように、貫通孔４１、４２の形態（孔形状、大きさ）は、貫通孔４２ａ〜４２ｃのように変えても構わない。また、形態を変えた貫通孔４２ａ〜４２ｃの配列順序は、ランダム（不規則）であっても構わないし、また、規則的であっても構わない。
ここで、本実施例の吸気システムにおいては、プレートバルブ２の強度および弾性シール材４の保持強度との兼ね合いを見ながら最適な形態（孔形状、大きさ）を選定可能である。
以上のように、本実施例の吸気システムにおいては、実施例１と同様な効果を奏する。

［実施例３の構成］
図８は、本発明の吸気システムを適用した吸気システム（実施例３）を示したものである。
ここで、実施例１及び２と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例のプレートバルブ２は、そのバルブ周縁部３の表面２５と裏面２６とを連通するようにバルブ周縁部３の板厚方向に貫通形成された貫通孔４１、４２を複数個有する角環帯形状の貫通孔群Ｃを備えている。
貫通孔群Ｃは、貫通孔列３１、３２を複数列（２列）配置して構成されている。
ここで、複数列（２列）の貫通孔列３１、３２の各孔間ピッチは、全て異ピッチである。
孔間ピッチの関係は、Ｐｄ≠Ｐｅ≠Ｐｇ≠Ｐｆである。
また、孔間ピッチの関係は、Ｐｈ＜Ｐｇ，Ｐｈ＜Ｐｆ，Ｐｇ＜Ｐｆである。

すなわち、図８に示したように、貫通孔４１、４２の各孔間ピッチは、揃っていても構わないし、また、全て異なっていても構わない。
ここで、本実施例の吸気システムにおいては、プレートバルブ２の強度および弾性シール材４の保持強度との兼ね合いを見ながら最適な形態（孔形状、大きさ）を選定可能である。
以上のように、本実施例の吸気システムにおいては、実施例１及び２と同様な効果を奏する。

［実施例４の構成］
図９は、本発明の吸気システムを適用した吸気システム（実施例４）を示したものである。
ここで、実施例１〜３と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例のプレートバルブ２は、そのバルブ周縁部３の表面２５と裏面２６とを連通するようにバルブ周縁部３の板厚方向に貫通形成された貫通孔４１〜４３を複数個有する角環帯形状の貫通孔群Ｄを備えている。
貫通孔群Ｄは、貫通孔列３１〜３３を複数列（３列）配置して構成されている。
複数列（３列）の貫通孔列３１〜３３は、少なくとも３種類以上の異なる形態（孔形状、大きさ）の貫通孔４１〜４３を備えている。
複数列（３列）の貫通孔列３１〜３３の各貫通孔４１〜４３は、同一平面上で、隣接する貫通孔列３１〜３３の横列方向に一列に並ばないようにオフセット配列されている。
複数の貫通孔列３１、３２は、プレートバルブ２の外周側から中心側へ向かって、第１列の貫通孔列３１および第２列の貫通孔列３２の順に配列されている。

また、複数列（３列）の貫通孔列３１〜３３のうちで列の異なる貫通孔列３１〜３３の各貫通孔４１〜４３の並びは、複数列（３列）の貫通孔列３１〜３３の縦列（配列）方向に対して垂直な横列方向に対して所定の傾斜角度だけ傾斜した直線上（斜線上）に配列されている。あるいは途中で傾斜角度が変わっている。
また、弾性シール材４は、上記の他に、複数の弾性結合体５６を備えている。この弾性結合体５６は、第３列の貫通孔列３３の各貫通孔４３を通り抜けて弾性被覆体５１と弾性被覆体５２とを結合する第３列の結合（連結）部分（第１弾性結合体）である。

すなわち、図９に示したように、貫通孔列は、実施例１〜３の２列のみではなく、スペースの許す限り３列以上でも構わない。
また、列の異なる貫通孔列３１〜３３の各貫通孔４１〜４３の並びは、直線上（斜線上）でも、途中で傾斜角度が変わっても構わない。
ここで、本実施例の吸気システムにおいては、プレートバルブ２の強度および弾性シール材４の保持強度との兼ね合いを見ながら最適な形態（孔形状、大きさ）を選定可能である。
以上のように、本実施例の吸気システムにおいては、実施例１〜３と同様な効果を奏する。

［実施例５の構成］
図１０および図１１は、本発明の吸気システムを適用した吸気システム（実施例５）を示したものである。
ここで、実施例１〜４と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例のプレートバルブ２のバルブ周縁部３の表面側には、弾性シール材４の弾性被覆体５８が充填される環帯形状の表面側収容凹部６３が設けられている。また、プレートバルブ２のバルブ周縁部３には、その表面２５から外部（バルブシート）側へ向けて突出する半環帯形状の突出部６４が設けられている。この突出部６４には、その突出部６４の半外周面６５と半内周面６６とを連通する複数個の貫通孔４１が貫通形成されている。これらの貫通孔４１は、貫通孔４２に対して直角に交差するように設けられている。また、突出部６４の先端面（表面）は、弾性シール材４の弾性被覆体５１によって被覆されている。
また、弾性シール材４は、突出部６４の半外周面６５を被覆する弾性被覆体７１、および突出部６４の半内周面６６を被覆する弾性被覆体７２等を有している。

そして、複数列（２列）の貫通孔列３１、３２の各貫通孔４１、４２は、立体的に、オフセット配列または千鳥状に互い違いに配列されている。
すなわち、図１０および図１１に示したように、複数の貫通孔４１、４２は、実施例１〜３のような同一平面でなくても、立体的に千鳥状に互い違いでも構わない。
ここで、本実施例の吸気システムにおいては、プレートバルブ２の強度および弾性シール材４の保持強度との兼ね合いを見ながら最適な形態（孔形状、大きさ）を選定可能である。
また、弾性シール材４のシールリップ５７の倒れ性や強度向上にも繋がる。
以上のように、本実施例の吸気システムにおいては、実施例１〜４と同様な効果を奏する。

［変形例］
本実施例では、可変吸気制御弁の弁体であるプレートバルブ２を駆動（開閉駆動）するアクチュエータを、モータおよび減速機構等を備えた電動アクチュエータによって構成しているが、吸気制御弁の弁体であるプレートバルブを駆動（開閉駆動）するアクチュエータを、電磁アクチュエータ（ソレノイドアクチュエータ）、あるいは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によって構成しても良い。
また、吸気制御弁の弁体（プレートバルブ）として、バタフライバルブ、フラップバルブ、ロータリバルブ、ポペットバルブやスプールバルブ等を採用しても良い。

本実施例では、本発明の吸気システムを可変吸気システムに適用しているが、本発明の吸気システムを、内燃機関（エンジン）に供給する吸気の流量を調整する吸気絞り弁を備えた電子スロットル（内燃機関の吸気システム）に適用しても良い。
また、本発明の吸気システムを、内燃機関（エンジン）の吸気ポートの高さ方向（ピストンの摺動方向を上下方向とした場合は上下方向）の一方側に片寄った直進的な吸気の流れ（偏流）を発生させることで、エンジンの燃焼室内において縦方向の吸気渦流（旋回流、タンブル流）を発生させるタンブル制御弁を備えた内燃機関の吸気システムに適用しても良い。

また、本発明の吸気システムを、内燃機関（エンジン）の吸気ポートの幅方向（ピストンの摺動方向を上下方向とした場合は水平方向）の一方側に片寄った直進的な吸気の流れ（偏流）を発生させることで、エンジンの燃焼室内において横方向の吸気渦流（旋回流、スワール流）を発生させるスワール制御弁を備えた内燃機関の吸気システムに適用しても良い。
また、吸気制御弁の弁体であるプレートバルブは、多連一体型のバルブに限定されず、内燃機関の吸気通路等の流体流路に設置されるバルブであれば、１個のバルブでも良い。

１ インテークマニホールド
２ プレートバルブ
３ バルブ周縁部
４ 弾性シール材
３１ 貫通孔列
３２ 貫通孔列
３３ 貫通孔列
４１ 貫通孔
４２ 貫通孔
４３ 貫通孔

Claims (14)

1. （ａ）内燃機関の吸気通路（１０）に連通する流路（１２、１５）が貫通形成された環状のバルブシート（２１、２２）と、
   （ｂ）このバルブシート（２１、２２）に接離して前記流路（１２、１５）を開閉する合成樹脂製のプレートバルブ（２）と、
   （ｃ）このプレートバルブ（２）の板厚方向の両側面を被覆するゴム状弾性体製の弾性シール材（４）と
   を備えた吸気システムにおいて、
   前記プレートバルブ（２）は、その周縁方向に延びる環帯状の周縁部（３）、およびこの周縁部（３）を貫通する貫通孔（４１〜４３）を複数個有する環帯状の貫通孔群（Ａ〜Ｅ）を備え、
   前記貫通孔群（Ａ〜Ｅ）は、前記複数個の貫通孔（４１〜４３）を前記プレートバルブ（２）の周縁方向に沿うように一列に配列した貫通孔列（３１〜３３）を、その貫通孔列（３１〜３３）の配列方向に対して垂直な横列方向に複数列配置して構成されており、
   前記貫通孔群（Ａ〜Ｅ）における複数列の貫通孔列（３１〜３３）のうち列の異なる貫通孔列（３１〜３３）の各貫通孔（４１〜４３）または隣接する貫通孔列（３１〜３３）の各貫通孔（４１〜４３）は、前記貫通孔列（３１〜３３）の横列方向に一列に並ばないようにオフセット配列され、あるいは前記貫通孔列（３１〜３３）の配列方向に沿って互い違いに配列されており、
   前記弾性シール材（４）は、前記周縁部（３）の表面（２５）、裏面（２６）を被覆する環帯状の弾性被覆体（５１、５２）、および前記複数列の貫通孔列（３１〜３３）の各貫通孔（４１〜４３）を通り抜けて前記弾性被覆体（５１、５２）同士を結合する複数の弾性結合体（５４〜５６）を有していることを特徴とする吸気システム。
2. 請求項１に記載の吸気システムにおいて、
   前記複数列の貫通孔列（３１〜３３）は、前記プレートバルブ（２）の外周側から中心側へ向かって、第１列の貫通孔列（３１〜３３）および第２列の貫通孔列（３１〜３３）の順に配列されていることを特徴とする吸気システム。
3. 請求項２に記載の吸気システムにおいて、
   前記複数の弾性結合体（５４、５５）は、前記第１列の貫通孔列（３１〜３３）の各貫通孔（４１〜４３）を通り抜けて前記弾性被覆体（５１、５２）同士を結合する複数の第１弾性結合体（５４）、および前記第２列の貫通孔列（３１〜３３）の各貫通孔（４１〜４３）を通り抜けて前記弾性被覆体（５１、５２）同士を結合する複数の第２弾性結合体（５５）を有していることを特徴とする吸気システム。
4. 請求項２または請求項３に記載の吸気システムにおいて、
   前記複数列の貫通孔列（３１〜３３）は、前記プレートバルブ（２）の外周側から中心側へ向かって、第１列の貫通孔列（３１〜３３）、第２列の貫通孔列（３１〜３３）および第３列の貫通孔列（３１〜３３）の順に配列されていることを特徴とする吸気システム。
5. 請求項４に記載の吸気システムにおいて、
   前記複数の弾性結合体（５４〜５６）は、前記第３列の貫通孔列（３１〜３３）の各貫通孔（４１〜４３）を通り抜けて前記弾性被覆体（５１、５２）同士を結合する複数の第３弾性結合体（５６）を有していることを特徴とする吸気システム。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の吸気システムにおいて、
   前記ゴム状弾性体とは、少なくとも前記バルブシート（２１、２２）と前記プレートバルブ（２）との接触方向に弾性変形する合成ゴムのことであることを特徴とする吸気システム。
7. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の吸気システムにおいて、
   前記ゴム状弾性体とは、少なくとも前記バルブシート（２１、２２）と前記プレートバルブ（２）との接触方向に弾性変形する熱可塑性エラストマーのことであることを特徴とする吸気システム。
8. 請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の吸気システムにおいて、
   前記プレートバルブ（２）は、合成樹脂によって形成されていることを特徴とする吸気システム。
9. 請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の吸気システムにおいて、
   前記複数列の貫通孔列（３１〜３３）は、少なくとも２種類以上の異なる形態の貫通孔（４１〜４３）を有していることを特徴とする吸気システム。
10. 請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載の吸気システムにおいて、
    前記複数列の貫通孔列（３１〜３３）は、少なくとも３種類以上の異なる形態の貫通孔（４１〜４３）を有し、
    前記少なくとも３種類以上の異なる形態の貫通孔（４１〜４３）の配列順序は、ランダムに設定されていることを特徴とする吸気システム。
11. 請求項１ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載の吸気システムにおいて、
    前記複数列の貫通孔列（３１〜３３）の孔間ピッチは、全て一定である、あるいは一部が異ピッチである、あるいは全て異ピッチであることを特徴とする吸気システム。
12. 請求項１に記載の吸気システムにおいて、
    前記複数列の貫通孔列（３１〜３３）のうちで列の異なる貫通孔列（３１〜３３）の各貫通孔（４１〜４３）の並びは、前記貫通孔列（３１〜３３）の配列方向に対して垂直な方向に対して傾斜した直線上、あるいは途中で角度が変わっていることを特徴とする吸気システム。
13. 請求項１に記載の吸気システムにおいて、
    前記複数列の貫通孔列（３１〜３３）の各貫通孔（４１〜４３）は、同一平面上で、前記オフセット配列され、あるいは前記互い違いに配列されていることを特徴とする吸気システム。
14. 請求項１に記載の吸気システムにおいて、
    前記複数列の貫通孔列（３１〜３３）の各貫通孔（４１〜４３）は、立体的に、前記オフセット配列され、あるいは前記互い違いに配列されていることを特徴とする吸気システム。

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