WO1992019853A1

WO1992019853A1 - Suction control device for internal combustion engine

Info

Publication number: WO1992019853A1
Application number: PCT/JP1992/000553
Authority: WO
Inventors: Isao Hattori; Yurio Nomura; Tokio Kohama; Shigeo Nomura
Original assignee: Nippondenso Co., Ltd.
Priority date: 1991-05-08
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1992-11-12
Also published as: DE69214910D1; US5343841A; EP0538484A4; DE69214910T2; EP0538484B1; EP0538484A1

Description

明細書

内燃機関の吸気制御装置技術分野

本発明は、内燃機閬の燃焼室に設けられた吸気弁とは別に、各気筒に連通する吸気通路にそれぞれ吸気制御弁を設置した内燃機関の吸気制御装置に関し、特にこれら吸気制御弁の構造に関する。背景技術

内燃機関においては、吸気行程の開始時に吸気弁と排気弁が同時に開状態となるバルブオーバラッフ °の状態が発生することがあり、このような場合には気筒内や排気通路の既燃ガスが吸気通路へ逆流して吸気の充塡効率を低下させたり、燃費を悪化させる等の不具合を生じる。これを防止するため、例えば特開昭 6 3— 6 5 1 3 8号公報などに示されているように、内燃機関の燃焼室に設けられた吸気弁とは別に、各気筒に連通する吸気通路にそれぞれ吸気制御弁を設置し、この吸気制御弁により上記逆流を防止する手段が提案されている。このものは、吸気弁と排気弁が同時に開状態となるバルブオーバラップの時に、各吸気制御弁を各々独立のァクチユエータで作動させて吸気通路を閉塞するようにし、これにより既燃ガスの逆流を阻止して吸気の充塡効率を向上させている。

また、吸気制御弁によって内燃機関のビストンの動きに同期して吸気期間を調節することで内燃機関の燃焼室への吸入空気量を調節できるため、ス Gットル弁を大きく開き、吸気行程時の吸気通路内圧力を高めに維持することができる。このため、部分負荷時の内燃機関の吸気が容易になるため、ボンビングロスが低減され、内燧機関のトルクアップおよび燃費の向上を実現することがて'きる。

しかしながら、上記公報に示された従来の吸気制御弁は、吸気通路の外部に設けた圧電素子などからなるァクチユエ一タによりブッシュ πッドを作動させ、このプッシュロッドにより吸気通路に設けた複数のばね板材からなる弁体を作動させて吸気通路を開閉する構造であるこのような吸気制御弁の場合、多数の板材からなる弁体で吸気通路を開閉するものであるため部品点数が多く、組付けに多大な手間を要する。また、各弁体と吸気通路の間にクリアランス力、'発生し易く、これは性能に大きな影響を及ぼし、このクリアランスをなくするためには弁体の加工精度を上げなければならないのでコスト高になる。さらに、圧電素子などからなるァクチユエ一タを舍む吸気制御弁の全体構造が大形になり、吸気通路の周囲が錯綜するとともに、重量が大きくて車体重量に影響を及ぼし、内燃機関の燃費を低下させるなどの不具合がある。

また、従来の内燃機関に見られるスロットル弁を電動モータにより駆動するものも知られているが、従来のスロットル弁の構造では、内燃:機関の回転に同期して弁体を駆動するような高速の作動ができなかつた。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、取扱いが容易で吸気通路への装着性に優れた内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的としてなされたものである。

また、本発明は、吸気制御装置のクリアランスの精度を向上させ、吸気の漏洩を低減して高精度に吸気を制御することを目的とする。さらに、本発明は、小形、軽量で、しかも吸気通路への装着性に優れた吸気制御弁を提供することを目的とするものである。発明の開示

本発明は、上記目的を達成するために、以下のような構成を採用する。本発明は、内燃機関の吸気通路に設けられ、前記内燃機関の回転に同期して駆動されて前記吸気通路を開閉する吸気制御弁を備えた内燃機関の吸気制御装置において、

前記吸気通路を内部に形成するとともに、前記吸気通路の上流側と ' 下流側とに連通する装着孔が形成された吸気マ二ホールドを備え、前記吸気制御弁は、

前記装着孔に挿入され、前記装着孔の中で前記吸気通路の上流側および下流側に連通する入口および出口を有するとともに、これら入口と出口を結ぶ開閉通路が形成されたケースと、

このケース内に回動可能に設けられ、前記開閉通路を開閉する弁体と、

前記弁体を回動駆動する駆動手段と

を有するという技術的手段を採用する。

また *発明は、内燃機関に接続され、前記内燃機関への吸入空気が通過する吸気通路が形成された吸気マ二ホールドと、

前記吸気マ二ホールドの上流側に設けられ、前記内燃機関の回転速度調節要求に応じて開閉駆動されるスロットル弁と、

前記吸気マ二ホールドに形成され、前記スロットル弁より下流の前記吸気通路の上流側と下流側とに連通し外部へ開口する装着孔と、前記装着孔に挿入され、前記装着孔の中で前記吸気通路の上流側および下流側に連通する入口および出口を有するとともに、これら入口と出口を結ぶ開閉通路が形成されたケースと、

このケース内に画動可能に設けられ、前記開閉通路を開閉する弁体と、

前記ケースと結合され、前記内燃機関の回転に同期して前記開閉通路の開度を変化させるように前記弁体を駆動する I区動手段と

を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置という技術的手段を採用する。また本発明は、内燃機関の燃焼室に供袷される吸入空気量を前記内燃機関の回転に同期して調節する内燃機関の吸気制御装置に用いられる吸気制御弁において、

前記吸気制御弁は、

δ 前記通路の上流側に連通する入口と、前記通路の下流側に連通する出口と、前記入口と出口とを連通する開閉通路とが形成され、前記通路に形成された装着孔に揷入されるケースと、

前記ケース内で回転して前記開閉通路の開度を変化させる弁体と、前記ケースに組付けられるとともに前記弁体と結合され、内燃機関 10 の面転に同期して前記弁体を回転躯動する躯動手段と

を備えることを特徴とするという技術的手段を採用する。

本究明の構成によると、吸気通路は吸気マ二ホールド内に形成され、この吸気マ二ホールドに装着孔が形成される。一方、内燃機関の回転に同期して開閉駆動される吸気制御弁は、ケースと、このケース内 5 に収容される弁体と、この弁体を駆動する駆動手段とを備える。ケースには、吸気通路の上流側と下流側とに連通する入口と出口とが形成され、さらに入口と出口とを連通する開閉通路が形成されている。弁体はケース内の開閉通路を開閉するようにケース内に収容される。そして、このケースを装着孔に揷入することで吸気通路に吸気制御弁が0 装着される。そして、駆動手段により弁体が駆動されることで開閉通路が開閉され、この開閉通路を通る吸入空気量が調節される。このように本発明では、弁体を収容するケースを吸気マ二ホールドに形成された装着孔に揷入し、吸気通路を開閉するように構成した。このため、吸気マ二ホールドは装着孔を形成するだけの簡単な構成とすること5 ができ、しかも吸気制御弁は、ケースを装着孔に揷入するだけで装着 ' できるので取扱が容易で、製造、組立が容易である。

また、本究明の構成によると、吸気制御装置の吸気制御弁はスロットル弁より下流の吸気マ二ホールドに装着されており、内燃機関の回転に同期して弁体が駆動されることで、開閉通路の開度を変化させるまた、本発明の構成によると、吸気制御装置の吸気制御弁は、弁体をケース内に収容し、さらに駆動手段をケースに組付けて、弁体とケースと駆動手段と力、'組立体として構成されている。このため、この組立体のケースを装着孔に挿入するだけで吸気通路に吸気制御弁が装着される。

以上説明したように本発明によれば、ケース内に弁体を収容し、ケースを吸気マ二ホールドに形成された装着孔に揷入するだけで吸気通路に吸気制御弁を装着することができる。このため、吸気マ二ホールドの構成を簡単にできるとともに、取扱が容易で、吸気通路への装着性に優れた吸気制御弁を有する吸気制御装置を提供することができるさらに本発明によると、吸気マ二ホールドを高精度に加工することなく、弁体とケースとのクリアランスを高精度に管理することで吸入空気の漏洩を低減して高精度に吸入空気量を制御することができる。さらに本発明によると、ケースと弁体と駆動手段とを組立体として構成することで、小型、軽量化が可能になり、取扱を容易にできるとともに、吸気通路への装着性に優れた吸気制御弁を提供することがきる。図面の簡単な説明

図 1は *発明の第 1実施例を示し、吸気制御弁ュニットを吸気マ二ホールドに装着する状態を示す分解した断面^である。図 2は第 1実施例の吸気制御弁ュニットを吸気マ二ホールドに装着した状態を示す断面図である。回 3は第 1実施例の吸気制御弁ュニッ卜をケースとァクチユエータに分解して示す側面図である _e 図 4は図 3の矢印 A方向から見たケースの正面面である。闵 5は図 3の B— B矢視方向から見たケースの平面図である。図 6は同 3の C一 C矢視方向から見たァクチユエ一タの平面図である。面 7は図 3の D— D矢視断面を示す断面面である。図 8は I 2の E— E矢視断面を示す断面図である。回 9は第 1実施例の 4気筒型ェンジンにおける吸気制御シスチムを示す構成図である。

図 1 0は本発明の第 2実施例のケースの平面図、図 1 1は第 2実施例のァクチユエータの平面図である。

図 1 2は本発明の第 3実施例を示し、ケースを吸気マ二ホールドに装着した状態を示す断面図である。

図 1 3は本発明の第 4実施例を示し、（ a ) 図はケースの正面図、 ( b )図はケースの側面図である。

M l 4は本発明の第 5実施例を示し、（a ) 面はケースの正面図、 ( b ) [^はケースの側面図である。

冈1 5は本発明の第 6実施例を示し、（a )面はケースの正面同、 ( b )図はケースの側面図である。

l 6は术発明の第 7実施例を示し、（a )図はケースの正面図、 ( b )図はケースの側面同。

図 1 7は本究明の第 8実施例を示し、（a ) 図はケースの正面図、 ( b ) 図はケースの側面図である。

図 1 8は本究明の第 9実施例を示し、（a ) 図はケースの正面図、 ( b )図はケースの側面図である。

図 1 9は本究明の第 1 0実施例を示し、（a ) 図はケースの正面図、（ b ) 図はケースの側面闵である。

同 2 0は本癸明の第 1 1実施例を示し、（ a ) 図はケースの正面図、（ b ) 図はケースの側面図である。

図 2 1は *発明の第 1 2実施例を示し、吸気制御弁ュニットを吸気マ二ホールドに装着する伏態を示す分解した斜視同であり、闵 2 2は第 1 2実施例のケースの平面図である。

同 2 3は本発明の第 1 3実施例を示し、ケースを吸気マ二ホールドに装着する状態を示す部分断面図である。

同 2 4は术発明の第 1 4の実施例を示し、ケースを吸気マ二ホールドに装着する状態を示す部分断面面である。

同 2 5は本発明の第 1 5実施例を示し、ケースの正面図である。図 2 6は本発明の第 1 6実施例を示し、ケースとァクチユエ一タとの位置関係を示す正面！^である。

図 2 7は本発明の第 1 7実施例を示し、ケースと弁体との構造を示す部分断面図である。

図 2 8、図 2 9、図 3 0は吸気制御弁の作動例を説明するタイムチヤー卜である。

図 3 1、図 3 2は第 1実施例の吸気制御弁の開弁時期と閉弁時期とを示す表である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の第 1の実施例を、図 1ないし l 9に基づき説明する回 9は 4気筒型ェンジン 1の吸気制御システムを示す構成図であり、エンジン 1の各気筒 2には、それぞれ集合吸気主通路 3から分岐された吸気通路 4および集合排気主通路 5から分岐された排気通路 6が接続されている。集合吸気通路 3には、運転者のアクセルペダルの操作量に応じて開閉されるスロットル弁 3 aが設けられている。なお、アクセルペダルの操作量とスロットル弁 3 aの開度との間には所定の動作特性が定められており、この特性に応じてス πットル弁 3 aの開度が調節される。

各気筒 2の燃焼室には、吸気通路 4を開閉する吸気弁 7および排気通路 6を開閉する排気弁 8が設けられている。上記集合吸気主通路 3から分岐された各吸気通路 4にはそれぞれ吸気制御弁 1 0が設けられている。

吸気制御弁 1 0は、制御回路 1 1の入出力部 1 2からの通電信号により、吸気弁 7の開閉とは独立して開閉作動させられる。制御回路 1 1は、コンビュータ

( C P U ) 1 3、制御プログラム記憶用のリードオンリメモリ（R O M ) 1 4、および制御データ記憶用のランダムアクセスメモリ（R A M) 1 5を内蔵している。

制櫛回路 1 1には、複数の検出器 1 6が接続される。クランク角センサ 1 6 aは、各気筒 2の図示しないビストン力、'上死点（T D C ) に位置するときにパルス信号を出力する。回云速度センサ 1 6 bは、所定のクランク角毎にパルス信号を出力する。また、吸気管内圧力センサにより構成される吸入空気量検出手段 1 6 cは、気筒毎の空気量を検出する。さらに、スロットル開度センサ、アクセル操作量センサなどにより構成される、食荷検出手段 1 6 dはエンジンの負荷状態を検出する。

これら各センサ 1 6 a〜l 6 dの検出信号は制御回路 1 1の入出力部 1 2からコンピュータ 1 3に入力され、このコンビュータ 1 3は入出力部 1 2を介してエンジン 1を制御するとともに、吸気制御弁 1 0 の後述する開閉駆動手段、つまりァクチユエータに制御信号を出力する。

上記吸気制御弁 1 0は図 1ないし同 8に詳しく示されており、これについて説明する。

Φ 2 0は吸気制御弁 1 0の太体となるケースであり、例えばアルミニゥムまたはアルミ合金により形成されている。このケース 2 0は天井面が閉塞された円筒形をなしており、側壁には入ロ2 1と出口 2 2が対向して開口されており、これら入口 2 1と出口 2 2の間に、前記吸気通路 4と同等の大きさおよび同形状の開閉通路 2 3力、'形成されている。そして、ケース 2 0の底にはフランジ部 2 4が形成されているとともに、上記開閉通路 2 3に連通する揷入孔 2 5が開口されている。なお、ケース 2 0の天井面には軸受収容凹部 2 6が形成されている。

このケース 2 0の外側面には、上記入口 2 1および出口 2 2を包囲するようにして、入口側あるいは出口側から見て矩形の嵌合溝が形成されており、これら嵌合溝には断面が円形のリング形のゴムパッキン 2 7、 2 8がシール材として嵌着されている。

上記ケース 2 0内には弁体 3 0が回動自在に装着されている。弁体 3 0はアルミニウムまたはアルミ合金からなるバラフライ形弁の上下部に上円板 3 5および下円板 3 6を追加することによって構成された円筒弁であり、外表面にはテフロンをコーティングしてある。

弁体 3 0は上記挿入孔 2 5から開閉通路 2 3に挿入された支鈾 3 1 に圧入されており、この支軸 3 1の回動に伴ってケース 2 0内で回動されるようになつている。そして、支蚰 3 1の回動により弁体 3 0は図 8に示す各位置に回動され、これにより開閉通路 2 3の開度を調節するようになつている。ここで、弁体 3 0と開閉通路 2 3の内面とのクリアランスは非常に小さく設定されており、弁体 3 0は非接触状態で回動するようになっている。

上記支軸 3 1の上端は軸受 3 2により画転自在に支持されており、この軸受 3 2はケース 2 0の天井面に形成された上記軸受収容凹部 2 6に嵌め込まれている。

支軸 3 1の下端は開閉駆動手段、つまりァクチユエータ 4 0に導かれ、このァクチユエータ 4 0により回動駆動される。

ァクチユエ一タ 4 0は、円筒形ハウジング 4 1の上端にフランジ部 4 2を有し、このハウジング 4 1の内部に上記支蚰 3 1の下端を導入してある。支蚰 3 1にはァクチユエータハウジング 4 1の内部に位置して、図 7に示すような円筒形の回動磁石 4 2が嵌着されている。回動磁石 4 2は周方向の対称位置で磁極力異なるように着磁されている。そしてァクチユエータハウジング 4 1の内壁には、一対の電磁コィル 4 3 a、 4 3 bと、一対の永久磁石 4 4 a、 4 4 bが設けられている。これら電磁コィノレ 4 3 a、 4 3 bと、永久磁石 4 4 a、 4 4 bは、相互に直角となる位置に配置されており、これらの磁力の大小により回動磁石 4 2の画動位置が制御される。

すなわち、前述した制御回路 1 1の入出力部 1 2からの指令にもとづき、例えば電磁コイル 4 3 a、 4 3 bをプラス側に励磁するように通電すると、これら電磁コイル 4 3 a . 4 3 bによって形成される磁極と、永久磁石 4 4 a、 4 4 bによって形成される磁極とにより決定される位置まで面動磁石 4 2が回動し、このため円筒形の弁体 3 0は図 8に一点鑌線で示す全開位置に回動する。

また、電磁コイル 4 3 a . 4 3 bをマイナス側に励磁するように通電すると、これら電磁コイル 4 3 a、 4 3 bによって形成される磁極と、永久磁石 4 4 a、 4 4 bによって形成される磁極とにより決定される位置まで回動磁石 4 2が回動し、弁体 3 0は図 8に実線で示す全閉位置に回動する。

さらに、電磁コイル 4 3 a、 4 3 bへの通鼋を遮断すると、回動磁石 4 2は永久磁石 4 4 a . 4 4 bのみによる磁極を受けて画動し、弁体 3 0は同 8に破線で示す半開位置に画動する。この半開位置では弁体 3 0と開閉通路 2 3の内面との間で空気の流路が確保されるようになっている。

このようなァクチユエータ 4 0の上記円筒形ハウジング 4 1には、前記ケース 2 Gが連結され、これにより吸気制御弁 1 0は、ケース 2 0と弁体 3 0およびァクチユエ一タ 4 0がー体的に組付けられ、ュニト化されている。

上記ケース 2 0のフランジ部 2 4には、図 5に示すように、対角線上に位置して一対のねじ孔 2 9および他の対角線上に位置して一対の貫通孔 4 5力く形成されている。これに対しァクチユエータ 4 0の円筒形ハウジング 4 1に形成したフランジ部 4 2には図 6に示すように、 4隅に位置して貫通孔 4 6が形成されている。これらフランジ部 2 4 と 4 2は、ハウジング 4 1のフランジ部 4 2側から対角位置の一対の貫通孔 4 6より小ねじ 4 7 (図 1ないし図 3を参照）を挿通し、この小ねじ 4 7をケース 2 0のフランジ部 2 4に形成した一対のねじ孔 2 9に螺合することにより相互に連結されている。なお、ハウジング 4 1のフランジ部 4 2の残りの貫通孔 4 6およびケース 2 0のフランジ部 2 4に形成した貫通孔 4 6には、後で説明するように、ハウジング 4 1のフランジ都 4 2側からボルト 4 8が揷通され、このボルト 4 8 により吸気制御弁 1 0は吸気通路 4に装着される。

上記のようなフランジ都 2 4および 4 2の連結により吸気制御弁 1 0はュニット化され、このようにュニット化された吸気制御弁 1 0は、前記エンジン 1の気筒 2に連なる吸気通路 4に装着されている。このような吸気制御弁 1 0が装着される吸気通路 4は、例えばアルミニゥムまたはアルミ合金からなる吸気マ二ホールド 5 0に形成されているものであり、この吸気マニホ一ルド 5 0の側壁には、吸気制御弁 1 0を取着するための装着孔 5 1が開口されている。また、この装着孔 5 1に対向して吸気通路 4の内面には、吸気制御弁 1 0のケース 2 0の天井部が嵌り込む嵌合凹都 5 2が形成されている。

このよ'うな吸気マ二ホールド 5 0に、上記吸気制御弁 1 0のケース 2 0を上記装着孔 5 1から挿入し、ケース 2 0の天井部を嵌合凹都 5 2に嵌め込む。そしてケース 2 0に形成した入□ 2 1を吸気通路 4の上流側に向けるとともに出□ 2 2を下流側に向けて対向させ、この状態で吸気制御弁 1 0をボルト 4 8により吸気マ二ホールド 5 0に同定する。

この場合、上記ボルト 4 8をァクチユエータ 4 0のフランジ部 4 2 の下面から、一対の貫通孔 4 6およびケース 2 0のフランジ部 2 4に設けた貫通孔 45を揷通したのち吸気マ二ホールド 50のねじ孔に螺着する。

これにより吸気制御弁 10は吸気マ二ホールド 50へ装着される。そして、このような吸気制御弁 1 0の装着状態においては、入ロ2 1および出口 22を包囲するようにケース 20のタ側面に設けたゴムノヽ 'ツキン 27、 28が吸気マ二ホールド 50に圧接され、吸気マニホ一ルド 50と吸気制御弁 10との間の気密性が保たれるようになっている。

上記のような構成の実施例について作用を説明する。

吸気制御弁 10は、内燃機関の回転に同期して躯動され、内燃機関の燃焼室への吸入空気量を各気筒毎に、しかも吸気行稈毎に調節するこの実施例では、各吸気制御弁の開弁時期と閉弁時期とを別々に設定し、各吸気制御弁の開閉を制御する。

まず、吸気制御弁の開弁時期 TOは 3 1によって求められる。なお、開弁時期 T 0は吸気の上死点に対する進角量で示されている。次に、吸気制御弁の閉弁時期 T Cは下記の計算式によつて求められる。なお、閉弁時期 TCは吸気の下死点（BDC) に対する進角量で示されている。

TC = TCB SE + TTC + FTC + TRTC-rBTC + NTC ETC÷TDC なお、上記計算式において、 T Cは閉弁時期、 T C B S Eは基本閉弁進角量で闵 32により求められる。また、 TTCは過渡時の AZF補正進角量で、エンジン回転の過渡変化時に空気対燃料比を所望の比率に制御するための捕正量である。また、 FTCは燃焼温度の補正進角量であり燃焼温度を所望の温度に制御するように設定され、 T R T C はトラクション制御の補正進角量であり車両の発進加速時の躯動輪スリップを防止するトラクション制御時に、各気筒への空気量を個別に高精度に制御するために設定される。また、 B T Cは減速時の吸気ブレーキ制御の補正進角量であり、減速時にエンジンブレーキの効果を向上させるように設定され、 N T Cはノック発生時の補正進角量であり、エンジンのノッキング発生時にノッキングを低減するように設定される。また、 N E T Cは空気量制御の補正進角量であり、気筒毎に吸入空気量を所定量づっ調節するために設定され、 T D Cはァクチュエータの経時変化補正進角量であり、ァクチユエ一タの経時変化による応答性の変化や、開度の変化による制御性の低下を防止するべく設定される。また、基本閉弁進角量 T C B S Eは図 3 2に基づいて設定され、ェンジン回転数とェンジンの負荷状態とに応じて設定される。なお、エンジンの負荷状態はァクセルペダルの踏み込み量等に基づいて求められる。図 3 2では、 it較的負荷の少ない部分負荷領域を小と大との二つに区分し、さらに全食荷状態を加えて 3つの食荷領域について回転数毎に基本閉弁進角量を設定している。

以上のようにして、各吸気制御弁の開弁時期 T 0と閉弁時期 T Cとが設定され、この開弁時期 T 0と閉弁時期 T Cとに応じて制御装置から吸気制御弁に駆動電流が供給される。

このため、各吸気制御弁は、エンジンの各気筒の吸気動作に同期して開閉され、エンジンの各気筒への吸気時期と吸気量とは、当該気筒の吸入行程毎に調節される。

なお、開弁時期の設定にあたっても、以上に説明した閉弁時期の設定と同様に所定の計算式を設定し、種々の補正量に基づいて開弁時期を設定してもよい。

この実施例の吸気制御弁 1 0によると、ケース 2 0、弁体 3 0およびァクチユエータ 4 0がュニット化されるので、取扱いが容易になり、特にケース 2 0を吸気マ二ホールド 5 0の装着孔 5 1から挿入するだけの作業で吸気通路 4に取付けることができるので装着作業が容易になる。

また、この実施例のュニット化された吸気制御弁 1 0は、入口 2 1 および出口 2 2を備えたケース 2 0に開閉通路 2 3を開閉する回動式の弁体 3 0を収容したので、弁体が 1徊でよくかつ回動式であるから、部品点数が少なくて構造が簡単になり、開閉駆動手段としてのァクチユエータ 4 0の構造も簡単になる。

また、吸気制御を実行するにあたり、吸入空気のもれに影響する吸気制御弁 1 0のクリアランスには厳しい精度力く求められる。しかし、上記の構造の吸気制御弁 1 0は、画動式の弁体 3 0をケース 2 0により覆う構造であるから、これらケース 2 0と弁体 3 0のクリアランスは、これら部品の材質や、加工精度、表面仕上げを管理するだけで髙精度に保つことができる。特に、铸物の吸気マ二ホールド 5 0の加工精度などに制約されることがないという効果がある。また、吸気マ二ホールド 5 0への組付け前にュニット単体で性能検査、管理が可能になり、クリアランス性能を高くすることができるとともに、良品のみを採用できることから、従来構造より歩留まりが大巾に向上する。ここで、吸気マ二ホールド 5 0に、ケース 2 0を用いずに直接、弁体 3 0を装着しょうとすると、アルミニウム製の吸気マ二ホールドは成形ばらつきが大きく、内面の機械加工や表面処理が困難であるから弁体とのクリアランスが大きくなり、アルミニウム製の弁体にテフ口ン樹脂などをコーティングしてもテフ口ン樹脂との熱膨張係数の違レ、からクリアランスの熱変化が大きく、 5 0 / m以下のクリアランスを得ることは不可能である。

これに封し、この実施例のように、弁体 3 0をケース 2 0に装着し、このケース 2 0を有するュニット搆造の吸気制御弁 1 0を吸気マ二ホールド 5 0に取付けるようにすると、弁体 3 0とケース 2 0の熱膨脹特性を近似させることができ、弁体 3 0およびケース 2 0の加工精度を上げ易く、コーティングゃ酸化処理等の表面処理を容易に施すことができるので、 1 0 m程度のクリアランスを実現することができる。

また、ケース 2 0が吸気マ二ホールド 5 0と別体なので、予めケ一ス 2 0の内面、つまり開閉通路 2 3を鏡面仕上げすることもでき、このような表面処理であれば、クリアランス精度は一層向上し、かつデポジッ卜の付着を防止することもできる。

さらに、ュニット化された吸気制御弁 1 0は、単独のクリアランスを小さくすることができるばかりでなく、吸気制御弁 1 0を吸気マ二ホールド 5 0に装着した状態においては、入口 2 1および出口 2 2を包囲したゴムパッキン 2 7、 2 8が吸気マ二ホールド 5 0に圧接されるから、吸気マ二ホールド 5 0と吸気制御弁 1 0のュニットとの間の気密性が高精度に保たれ、これら吸気マ二ホールド 5 0と吸気制御弁 1 0との間のクリアランスの弊害は生じない。

この場合、ゴムバッキンにより吸気マ二ホールド 5 0への穴加工は高い精度を要求しないから、多種のエンジンに即時適合することができる。

さらに、ケース 2 0と吸気マ二ホールド 5 0との熱膨張係数も合わせ易いので、この点もクリアランスの低滅に有効となる。

このようにこの実施例の構造によると、弁体とケースとのクリアランスの精度を高めて吸気のもれを低減し、さらにケースと吸気マニホ一ルドとの間にゴムパッキンを設けて吸気のもれを低減するため、特に部分負荷時、低面転時のように、微小な吸気量制御が要求される時に高精度の制御が可能になる。

また、上記構造の吸気制御弁 1 0は、回動式の弁体 3 0をケース 2 0により覆い、これにァクチユエータ 4 0を連結した構造であるため、弁構造が簡単になり、小形、軽量化を実現することができる。本実施例の場合、ケース 2 0は弁体 3 0部分をカバーするュニットとしているためケースを小形にでき、その熱容量を吸気マ二ホールドに比べて小さくできる。このため、ケース 2 0の熱容量を弁体 3 0の熱容量に赂等しくできる。また、ケース 2 0は弁体 3 0と同様に吸入空気と接触しているため、ケース 2 0と弁体 3 0の熱放散をほぼ同じ状况下に置くことができ、ケース 2 0と弁体 3 0の熱容量を等しくしたことと相俟って、ケース 2 0と弁体 3 0の熱変形変化の時間ずれを最小に押えることができる。このため、吸気温度の急変昧に、ケース 2 0と弁体 3 0との収縮、膨張が略同じ速さで生じるため、両者のクリアランスが大幅に変化することが防止される。特に、内燃機関では排気ガス中 N O x低減のため排気ガス再循環（E G R ) を用いる場合があり、このような E G Rを用いる場合は、高温の排気ガスが吸気制櫛弁 1 0に流入するが、上記搆成によると、 E G R高温ガスの流入により究生する熱的不具合を防止することができる。

次に、本発明を適用した第 2実施例を図 1 0および図 1 1により説明する。

この第 2実施例では、ケース 2 0のフランジ部 2 4には図 1 0に示すように、 4隅に位置して円弧形状の長孔 9 0を形成し、これに対しァクチユエータ 4 0の円筒形ハウジング 4 1に形成したフランジ部 4 2には図 1 1に示す通り、対角位置に位置してそれぞれ一対のねじ孔 9 2および一対の貫通孔 9 3を形成してある。これらフランジ部 2 4 と 4 2は、ケース 2 0のフランジ部 2 4側から対角位置の一対の長孔 9 0に皿小ねじ 9 5を揷通し、この皿小ねじ 9 5をハウジング 4 1のフランジ部 4 2に形成したねじ孔 9 2に螺合することにより両者を連結している。なお、この場合皿小ねじ 9 5の頭がケース 2 0のフランジ都 2 4の上面から突出しないようになつている。そして、ボルト 4 8をァクチユエータ 4 0のフランジ部 4 2の下面から、一対の貫通孔 9 3およびケース 2 0のフランジ部 2 4に設けた長孔 9 0を揷通したのち吸気マ二ホールド 5 0のねじ孔に螺着する。これにより吸気制御弁 1 0は吸気マ二ホールド 5 0へ装着される。

この第 2実施例の場合は、吸気制御弁 1 0のケース 2 0力く長孔 9 0 に揷通した皿小ねじ 9 5を用いてァクチユエータ 4 0に取着されているので、ケース 2 0をァクチユエ一タ 4 0に対して相対的に回動可能であり、よってケース 2 0と弁体 3 0とが相対的に回動して位置を調整可能であり、ァクチユエ一夕 4 0の磁力バランスにより弁体 3 0力く全開および全閉位置に対向しない場合にこれらの位置を微調整することができる。

また、ケース 2 0はフランジ部 2 4に設けた残りの一対の長孔 9 0 に揷通したボルト 4 8により吸気マ二ホールド 5 0に取着されているから、ケース 2 0を吸気マ二ホールド 5 0に対して回動させて調整可能であり、入口 2 1および出口 2 2を吸気通路 4の上流側および下流側に向けて高精度に位置調整することができる。

次に、本発明を適用した第 3実施例を図 1 2により説明する。

この第 3実施例では、図 1 2に示すようにケース 2 0における入口 2 1および出口 2 2のそれぞれ開口面に面取り 2 1 a、 2 2 aを施している。吸気マ二ホールド 5 0に吸気制御弁 1 0のュニットを装着するにあたり、吸気通路 4の成形ばらつき、嵌合凹部 5 2の加工ばらつきなどが原因して吸気通路 4とケース 2 0の入口 2 1および出口 2 2 との間で、図 1 2の破線で示すような位置ずれが生じ、段差を発生する場合がある。このような装着状態の場合は、吸気通路面積が急変するため吸気特性に悪影響を及ぼすが、入口 2 1および出口 2 2のそれぞれ開口面に面取り 2 1 a、 2 2 aを施しておけば、段差による吸気通路面積の急変を解消することができる。

次に、ケースと吸気マ二ホールドとの気密性保持のための構造の変形例を示す、第 4実施例ないし第 1 4実施例を説明する。

'上記の第 1実施例では、ケース 2 0と吸気マ二ホールド 5 0との間の気密性を保っために、ケース 2 0の外面にゴムバッキン 2 7および 2 8からなるシーノレ材を用いた力、'、この種のゴムパッキンは、図 1 3 ないし図 2 0に示すような種々の実施例でも実施可能である。つまり、 1^1 1 3ないし図 2 0において、それぞれ（a ) 図は入口側から見たケース 2 0の正面闵、（b ) 図はケース 2 0の側面図であり、これらの図中 6 0がゴムバッキンからなるシール材である。

上記実施例の中で、冈 1 3、阅1 6、図 1 7および図 1 9の場合は、ケース 2 0と吸気マ二ホールド 5 0の装着孔 5 1との間で吸気の吹き抜け力く生じる心配があるので、フランジ面 2 4の上面 2 4 aをシール（図示しない）することが望ましい _e そして、これらの気密構造は、ケースと吸気マ二ホールドとの間を通って、吸気力、'内燃機関に流れることを防止することが重要である。また、ゴムパッキンの断面形状は、高い気密性を得るために突出部を有する形状としてもよい。

次に、本発明を適用した第 1 2実施例を図 2 1により說明する。この第 1 2実施例では図 2 1に示すごとく吸気制御弁 1 0を平行移動させることで、機密性を保待する。この実施例では、吸気マ二ホールド 5 0の装着孔の内面 5 0 aを直方体状の平面形状とし、この内面 5 0 aに接するケース 2 0の接触面 2 0 aも直方体状の平面形状としている。さらに、ケース 2 0のフランジ部 2 に形成する長孔 9 0 a を、図 2 2に示すごとく、吸気通路 4の上流側と下流側とに向かう方向に長く形成する。これにより、吸気制御弁 1 0のュニットにおけるケース 2 0を装着孔に揷入した後、ケース 2 0を図 2 1の矢印 Y方向に移動させ、ケース 2 0の接触面 2 0 aを装着孔の内面 5 0 aに密着させ、吸気制御弁 1 0を吸気マ二ホールド- 5 0に固定する。これにより、接触面 2 0 aと内面 5 0 aとの密着と、フランジ 2 4と吸気マ二ホールド 5 0との密着とにより気密性が保持される。また、接触面に接着剤ゃォィル等の液体を塗布すれば気密性はさらに向上する。

次に、术発明を適用した第 1 3実施例を図 2 3により説明する。この実施例では、吸気制御弁 Γ 0のケース 2 0と、吸気マ二ホールド 5 0の装着孔の内面にそれぞれ面取り部 7 0、 7 1を形成し、かつ吸気制御弁 1 0のケース 2 0もしくは吸気マ二ホールド 5 0のどちらか一方（図ではケース 2 0に）に凸部 7 2を設け、この凸部 7 2を面取り 7 1に圧接することにより、これらの面取り 7 0、 7 1相互で密着させている。またこの構造の場合は、吸気制御弁 1 0のケース 2 0 と、吸気マ二ホールド 5 0の吸気通路 4との位置ずれを防止できるという利点もある。

次に、本発明を適用した第 1 4実施例を 1^1 2 4により説明する。この実施例では、図 2 4のように、ケース 2 0の接触面 2 0 aと吸気マ二ホールド 5 0の内面 5 0 aのいずれか一方の面に溝を設け、この溝に接着剤 8 0を充塡してこれら接触面を圧接している。

次に、本発明を適用した第 1 5実施例を図 2 5により説明する。この実施例では、ケース 2 0の入口 2 1および出口 2 2に突起部 9 0を形成してケース 2 0の熱放散をより積極的に行っている。この突起部 9 0は、弁体 3 0が全開位置にある場合に、弁体 3 0と重複するように、その位置と幅とが定められており、吸気流れに対する抵抗を増大させることなく、ケース 2 0の熱を吸気流に対して放熱する。次に、本発明を適用した第 1 6実施例を^ 2 6により説明する。この実施例では、ケース 2 0とァクチユエ一タ 4 0とを一体化せず、別体として設け、さらにその両者の軸を直交させ、動力伝達機構を設けてている。ケース 2 0内に設けられる弁体の支蚰 3 1 bの端部には、はす歯歯車 3 1 cが設けられ、ァクチユエータ 4 0の IA 3 1 dの端部には、はす歯歯車 3 1 eが設けられる。そして両者を嚙み合わせることで、ァクチユエ一タ 4 0と弁体とを連結し、弁体を駆動している。なお、この実施例ではケース 2 0は吸気マ二ホールドに取り付けられ、ァクチユエータ 4 0は図示されないステ一によつてエンジンに固定される。この実施例によると、少なくとも吸気マ二ホールドに組付けられるケース 3 0とその中に収容されて回動駆動される弁体とをュニット化しているから、吸気通路に組付けられる吸気制御弁の精度を高めることができ、クリアランスを低減して吸気のもれを減少させ、高精度の吸気量制御が可能になる。

次に、本発明を適用した第 1 7実施例を図 2 7により説明する。上記の各実施例では、円筒弁を弁体 3 0として使用した力、'、これを円板状の弁形状としてもよい。図 2 7は、ケース 2 0内に円扳状の弁体 3 0を収容し、この弁体 3 0内に支軸を圧入したものである。支蚰 3 1には口一レツト加工都 3 1 aが形成され、弁体 3 0との結合を強固なものにしている。また、ケース 2 0の外側中央 :はベアリング 3 2が圧入されている。この場合、クリアランス精度は円筒弁に比べて低下する力弁体とケースとをュニット化して吸気マ二ホールドに組付けることで必要なクリアランス精度を確保することができる。

なお、本発明を適用した多くの実施例を說明したが、本発明はさらに種々の変形が可能である。

また、ケース 2 0の形状は、吸気マ二ホールドへの組付性を考慮して、直方体やテーバ形状としても良い。

また、 E G Rを用いた場合の熱伝導を向上させるために、軸受 3 2 の取付部に熱伝導の良い接着剤を用いても良い。

また、ケース 2 0と吸気マ二ホールド 5 0とのシール材には、ゴムバッキンの外に、接着剤や、 0リング、液状ガスケット、焼付ガスケット等の手段を使用可能である。また、ケース側とマ二ホールド側とに複数の溝を形成し、ラビリンスパッキンを構成してもよい。

また、ケースを樹脂材料により成形し、その表面に突出都を形成して、その突出都を吸気マ二ホールドに圧接して気密性を保持してもよい。

また、ァクチユエータ 4 0は、電磁石および永久磁石を用いて磁力により駆動するものに限らず、空気圧、油圧、電気、その他種々の駆動手段で実施可能である。

また、上記実施例では、吸気制御弁は全開と全閉との間で駆動されたが、これを全閉と中間開度（例えば 1 / 2開度）との間で躯動してもよい。例えば、第 1実施例で詳細に説明したァクチユエータによる' と、電磁コイル 4 3 a、 4 3 bへの非通電時には、面動磁石 4 2は永久磁石 4 4 a . 4 4 bにより所定の位置に安定しているが、電磁コィルに印加する駆動電圧を所定周波数でデューティ制御し電磁コイルの起磁力を調節すると、回動磁石 4 2の位置を任意の位置に制御できる。この機能を利用して弁体 3 0を半開状態で停止させることができる。そして、吸気制御弁を全閉と半開との間で駆動し、吸気量を調節することで、全閉と全開と間で駆動する場合に比べて吸入空気量の制御精度を高めることができる。すなわち、吸気制御弁を全閉と全開と間で駆動して所定の吸気量を得ようとすると、同 2 8に図示されるように吸気制御弁は上死点後 t 1のタイミングで閉弁しなければならない。しかし、吸気制御弁を全閉と半開と間で駆動して所定の吸気量を得ようとすると、図 2 9に図示されるように吸気制御弁は上死点後 t 2 のタイミングで閉弁すればよい。このため、時間 t 2が時間 t 1より長いため、吸気制御弁が開いている間に吸入される空気量の制御精度を高めることができる。また、吸気制御弁が開いている時間が長くなるため、吸気制御弁が閉じた後の吸気行程における断熱膨張の期間を短くできるため、ボンビングロスの低減効果を維持しながら、断熱膨張による空気温度の低下による燃焼温度の低下を防止できる。また、気筒内へ長い期間にわたって吸気が流入するため、スワールによる燃焼の改善が期待される。

なお、図 2 8、図 2 9は、エンジンのサイクルに対応してェキゾーストバルブとィンテ一クバルブとの作動と、ィンテークバルブ上流の空気圧力と、吸気制御弁の作動とを示すタイミングチヤ一卜である。また、図 2 8、 1x1 2 9では、吸気制御弁がィンチークバルブの開きタイミングより大幅に進角したタイミングで開いており -、ィ -ンテークバルブが開き始めるときにはインテークバルブ上流の圧力はほほ大気圧:こ上募し安定している。このため、インテークバルブが開くとェンジンは大気圧の空気を吸気する。このため、エンジンが吸入する空気量は吸気制御弁とインテークバルブとの間の吸気通路の体積と、大気圧とて'決まる空気量以下には調節できない。そこで、吸気制御弁の開くタイミングを遅らせることで、ィンチークバルブが開く時のィンテークバルブ上流の圧力を大気圧以下に調節し、より少ない吸気量を実現してもよ I'、。例えば、同 3 0に図示するように吸気制御弁の開くタイミングを吸気制御弁の開き始めの直前にすることで、ィンテークバルブ上流の圧力が大気圧になる前にィンテークバルブが開き始めるようにすることができる。これにより、エンジンへの吸気量をより少なくすることができ、低負荷状態のとき、あるいはアイドル運転状態のときの微小空気量の制御を高精度に実施することができる。産業上の利用可能性

本発明は内燃機関の吸気通路に設けられ、内燃機関の気筒への吸気 Bき期と吸気量とを調節する装置として利用でき、特に、吸気通路への取付性に優れ、内燃'機関への組付け作業を容易にできる。

Claims

請求の範囲

1 . 内燃機関の吸気通路に設けられ、前記内燃機関の回転に同期して駆動されて前記吸気通路を開閉する吸気制御弁を備えた内燃機関の吸気制御装置において、

前記吸気通路を内部に形成するとともに、前記吸気通路の上流側と下流側とに連通する装着孔が形成された吸気マ二ホールドを備え、前記吸気制御弁は、 ' 前記装着孔に揷入され、前記装着孔の中で前記吸気通路 Ο上流側および下流側に連通する入口および出口を有するとともに、これら入口と出口を結ぶ開閉通路が形成されたケースと、

前記弁体を画動駆動する駆動手段と

を有することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。

2 . 前記吸気制御弁は、前記内燃機関の燃焼室への入口に設けられた吸気バルブに同期して駆動され、前記内燃機関の燃焼室への吸入空気量を吸気行程毎に調節することを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の吸気制御装置。

3 . 前記駆動手段は前記ケースに組付けられ、前記ケースと前記弁体と前記駆動手段とがー体に組付けられた後に前記ケースが前記装着孔に揷入されることを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の吸気制御

4 . 前記ケース内の前記開閉通路は、前記入口と前記出口とが円筒面に開口する円筒形状に形成されていることを特徴とする請求項 1記截の内燃機関の吸気制御装^。

5 . 前記弁体は、円筒状の前記開閉通路に収容される円筒弁であることを特徴とする請求項 4記載の内燃機関の吸気制御装置。

6 . 前記ケースと前記装着孔との間に前記吸気通路の上流側と下流側との間の気密性を保持する気密手段を備えたことを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の吸気制御装置。

7 . 前記ケースを前記吸気通路に対して所定の角度範两で相対的に移動可能に結合させる結合手段を備えることを特徴とする請求項 1記載の內燃機関の吸気制御装置。

8 . 前記ケースと前記駆動手段とを所定の角度範囲で相対的に移動可能に結合させる結合手段を備えることを特徴とする請求項 3記載の内燃機閬の吸気制御装置。

9 . 前記ケースの入口および出口には、前記吸気通路に向けて広がる面取り部が形成されることを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の吸気制御装置。

1 0. 前記ケースは、前記装着孔内を前記吸気通路の方向に移動可能に形成され、前記装着孔に連通する前記吸気通路の入口側と前記ケースに形成された入口、または前記装着孔に連通する前記吸気通路の出口側と前記ケースに形成された出口のいずれか一方を連結させて前記吸気通路に組付けられることを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の吸気制御装置

1 1 . 前記ケースの入口または出口には、全開状態にある時の前記弁体と重複する位置に、前記吸気通路を流れる空気流に放熱する放熱部が形成されることを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の吸気制御

1 2. 前記弁体を支持する支軸と前記駆動手段との間には、 II動力を伝達する動力伝達機構が設けられることを特徴とする請求項 1記載の! ¾燃機閬の吸気制御装置。

1 3. 前記ケース内の前記開閉通路は、前記入口から前記出口へと連通する円形断面の通路として形成されていることを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の吸気制御装置。

1 . 前記弁体は、前記円形断面の通路に収容される円板弁であることを特徴とする請求項 1 3記載の内燃機関の吸気制御装置。

1 5 . 前記駆動手段は、電気信号に応じて前記弁体を駆動する電気式駆動手段であり、無通電状態のとき前記弁休を部分開状態に維持し、通電方向に応じて前記弁体を全開方向および全閉方向へ駆動することを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の吸気制御装置。

1 6 . 内燃機関に接続され、前記内燃機関への吸入空気が通過する吸気通路が形成された吸気マ二ホールドと、

前記吸気マ二ホールドに形成され、前記ス口ットル弁より下流の前記吸気通路の上流側と下流側とに連通し外部へ開口する装着孔と、前記装着孔に挿入され、前記装着孔の中で前記吸気通路の上流側および下流側に連通する入口および出口を有するとともに、これら入口と出口を結ぶ開閉通路が形成されたケースと、

このケース内に面動可能に設けられ、前記開閉通路を開閉する弁体と、

前記ケースと結合され、前記内燃機関の回転に同期して前記開閉通路の開度を変化させるように前記弁体を駆動する駆動手段と

を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。

1 7 . 内燃機関の燃焼室に供給される吸入空気量を前記内燃機閲の回転に同期して調節する内燃機関の吸気制御装置に用いられる吸気制御弁において、

前記吸気制御弁は、

前記通路の上流側に連通する入口と、前記通路の下流側に連通する出口と、前記入口と出口とを連通する開閉通路とが形成され、前記通路に形成された装着孔に揷入されるケースと、

前記ケース内で面転して前記開閉通路の開度を変化させる弁体と、前記ケ一スに組付けられるとともに前記弁体と結合され、内燃機関の面転に同期して前記弁体を画耘駆動する躯動手段とを備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。