WO2007135840A1

WO2007135840A1 - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: WO2007135840A1
Application number: PCT/JP2007/059136
Authority: WO
Inventors: Kazuyoshi Abe; Chiemi Sasaki
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2007-11-29
Also published as: EP2031209B1; US20090229557A1; CN101454553B; JP4840445B2; EP2031209A1; EP2031209A4; US7958863B2; CN101454553A; JPWO2007135840A1

Abstract

吸気通路３内に、弁軸１２を中心に回動する弁体１１を配置して吸気流を調整する内燃機関の吸気装置において、前記弁軸１２が前記弁体１１の中央位置ＣＬから偏心された位置にあると共に、前記吸気通路３に対しては当該吸気通路の中心位置ＨＬから偏心した位置で支持され、前記弁体１１が回動したときに、全閉状態から全開状態を介して半開状態を形成する。簡単な改造をバタフライ型の吸気制御弁に施すことで、全閉状態、全開状態及び半開状態を形成できるので筒内に渦流を形成できる。

Description

明細書内燃機関の吸気装置

技術分野

[ 0 0 0 1 ]

本発明は、内燃機関の吸気通路内を流れる吸気流を制御する吸気装置に関する。背景技術

[ 0 0 0 2 ]

内燃機関の気筒側へ吸気を供給する吸気通路内に、タンプル流（縦渦流）やスヮール流（横渦流）を形成する吸気制御弁を配置して、吸気流を制御する吸気装置が従来' から複数提案されている。気筒内に適度なタンプル流ゃスワール流を形成すると、内燃機関の燃焼効率や出力の向上を図ることができる。吸気装置で採用.される吸気制御弁としては、板状の弁体を弁軸を中心に回動させるものが知られている。弁軸を吸気通路の所定位置で支持し弁体を回動することで、吸気通路内の開度を変更して所望のタンプル流ゃスワール流を形成することができる。 ―

[ 0 0 0 3 ]

例えば、特許文献 1は片持ち型の吸気制御弁を採用した吸気装置について提案している。なお、片持ち型の吸気制御弁とは、弁体の端部側に弁軸を設定して弁体を回動させる形態である。特許文献 1の吸気装置は、吸気通路の内壁近傍に弁軸を配置して片持ち型の吸気制御弁を回動させる。そして、この吸気装置は、吸気制御弁を低回転低負荷域では全閉とし、低回転中負荷域と中回転中負荷域と中回転低負荷域とでは半開とし、高回転域と高負荷域とでは全開とする弁駆動手段を備えている。よって、特許文献 1の吸気装置は、弁軸を中心に弁体を適宜に回動することにより吸気流を多段階に制御できる。

[ 0 0 0 4 ]

特許文献 1 ：特開平 7— 1 7 4 0 2 8号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[ 0 0 0 5 ]

し力し、上記特許文献 1の吸気装置のように片持ち型の吸気制御弁を採用すると、弁軸からの端部までの長さが長くなるので弁体が吸気流から受けるモーメントが大きくなる。そのため片持ち型の吸気制御弁を採用する吸気装置の場合には、弁体の姿勢を保持するための保持トルクを大きくする必要があるのでァクチユエータが大型化するという問題がある。

[ 0 0 0 6 ]

ところで、吸気制御弁の形態としては従来から上記片持ち型の他に、バタフライ型が知られているバタフライ型の吸気制御弁は、弁軸を中央にして弁体がほぼ対称に配置してある。バタフライ型の吸気制御弁の場合、吸気流が弁軸を中心にして左右の弁体にほぼ対称に作用するので、片持ち型の吸気制御弁と比較して保持トルクを小さくできるというメリットがある。このようなバタフライ型の吸気制御弁は、吸気量を調整するスロットルバルブ等で従来から広く採用されている。

[ 0 0 0 7 ]

スロットルパルプとして採用されたバタフライ型の吸気制御弁は、吸気通路の中心位置に弁軸が設定されている。よって、弁体を回動させて吸気量を絞ったときには、上下（或いは左右）の内壁に沿って 2本（2筋）の吸気流が形成される。しかしながら、前述したタンブル流或いはスワール流を形成させるために配置する吸気制御弁の場合には、半開或いは閉状態を形成するときに吸気流を吸気通路内の片側に寄せることが必要である。スロットルバルブの場合のように複数（ 2本）の流れを形成してしまうと吸気流が互いに干渉して弱くなつてしまうからである。よって、従来のパタフライ型の吸気制御弁では、タンプル流或いはスワール流を形成することが困難である。

[ 0 0 0 8 ]

本発明の目的は、上記した従来の課題を解決するもので、簡単な構造で筒内に渦流を形成できる内燃機関の吸気装置を提供することである。

[課題を解決するための手段]

[ 0 0 0 9 ]

上記目的は、吸気通路内に、弁軸を中心に回動する弁体を配置して吸気流を調整する内燃機関の吸気装置において、前記弁軸が前記弁体の中央位置から偏心された位置にあると共に、前記吸気通路に対しては当該吸気通路の中心位置から偏心した位置で支持され、前記弁体が回動したときに、全閉状態から全開状態を介して半開状態を形成することを特徴とする内燃機関の吸気装置により達成できる。

[ 0 0 1 0 ] 本発明によると、一般的なバタフライ型の吸気制御弁に簡単な改造、すなわち弁体に設ける弁軸の位置を偏心させ、更に吸気通路の中心位置から偏心した位置で弁軸を支持するという改造を行うだけで全閉状態、全開状態及び半開状態を形成して筒内に渦流を形成できる。

[ 0 0 1 1 ]

また、前記弁体は、前記全閉状態を形成するときに下流に傾斜するように配置するのが好ましい。 .このようにすると弁体に作用する負荷を低減できる。

[ 0 0 1 2 ]

また、前記弁体は先端部に、 '前記全閉状態を形成したときに前記吸気流の流路幅を狭めて気筒内へ流入させる切欠部を有し、前記半開状態を形成するため、前記弁体が反転して前記吸気通路の内壁に当接したときに、前記切欠部を介して前記吸気流が下流へ流れないように遮断する吸気流遮断構造が前記吸気通路に設けてある構造を採用してもよい。この場合には、筒内により強い渦流を形成できる。

[ 0 0 1 3 ]

また、前記弁軸にァクチユエータが接続されており、前記弁体の前記全閉状態から前記半開状態への状態変化と、前記半開状態から前記全開状態への状態変化とは、前記ァクチユエ一タを逆回転させることにより形成される構造としてもよい。これによりァクチユエ一タを正逆回転させて、全閉、全開及び半開の 3つの状態を形成できる [ 0 0 1 4 ]

また、前記吸気流遮断構造は、前記弁軸よりも上流側に形成されており、前記弁体は、前記半開状態を形成するときに、前記吸気流遮断構造によって前記吸気流が遮断された前記弁体の遮断側から、前記吸気流の通過を許容する前記弁体の開放側へと前記吸気流を案内するように、前記吸気の流れ方向に対して傾斜する構造を採用してもよい。これにより、弁体の遮断側に向かって流れる吸気流を、弁体の開放側にスムーズに流すことができ、半開状態における圧力損失の発生を防止できる。

[ 0 0 1 5 ]

また、前記弁体は、全閉状態においては前記弁軸よりも上方の前記吸気通路の内壁面に沿って流れるように前記吸気流を絞り、半開状態においては前記弁軸よりも下方の前記吸気通路の内壁面に沿って流れるように前記吸気流を絞る構造を採用できる。これにより、全閉状態及び半開状態の双方において強いタンブル流を形成することができる。

発明の効果

[0016]

本発明によると、簡単な構造で筒内に渦流を形成できる内燃機関の吸気装置を提供できる。

図面の簡単な説明

[0017]

[図 1 ] 実施例 1に係る吸気装置について示した図である。

[図 2] 図 2 (A) は図 1で示す吸気装置の吸気制御弁を取出して示した図であり、図 2 (B) は図 1で示す吸気装置の吸気制御弁及び吸気通路を取出して示した図 ζ、め。

[図 3] 実施例 1の吸気装置の動作を示した図であり、図 3 (Α) は全閉状態、図 3 (Β) は全開状態、図 3 (C) は半開状態を示した図である。

[図 4 ] 実施例 2に係る吸気装置について示した図である。

[図 5] 実施例 2の吸気制御弁について示した図であり、図 5 (Α) は吸気制御弁を取出して示した図、図 5 (Β) は吸気制御弁が全閉状態を形成したときを模式的に示した上面視図、図 5 (C) は指摘した問題の状態を模式的に示している図である

[図 6] 実施例 2の吸気装置の動作を示した図であり、図 6 (Α) は全閉状態、図 6 (Β) は全開状態、図 6 (C) は半開状態を示した図である。

[図 7] 全閉状態を形成したとき、また半開状態を形成したときにより強いタンブル流を形成できる弁体の形状を説明するための図である。

[図 8] 弁体に形成する切欠部の好ましい寸法比を示した図である。

[図 9] 実施例 3に係る吸気装置について示した図であり、図 9 (Α) は全閉状態、図 9 (Β) は全開状態、図 9 (C) は半開状態を示した図である。

[図 10 ] ' 実施例 3に係る吸気装置の変形例について示した図であり、図 10 ( Α) は全閉状態、図 10 (Β) は全開状態、図 10 (C) は半開状態を示した図である。

[図 11] 実施例 4に係る吸気装置について示した図であり、図 11 (Α) は全閉状態、図 1 1 (Β) は全開状態、図 11 (C) は半開状態を示した図である。

[図 12] 流量とタンプル流の強さとの関係を示したグラフである。発明を実施するための最良の形態

[ 0 0 1 8 ]

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気装置について説明する。

実施例 1

[ 0 0 1 9 ]

図 1は実施例 1に係る吸気装置 1について示した図である。図 1では図示していないが、吸気装置 1は内燃機関の気筒側とインテークマ二ホルドとを接続する部分に配設されている。端部 2が吸気装置 1の気筒側の端部であり、ィンテークマ二ホルド側となる反対側の端部については詳細な図示は省略している。吸気流 G Sは図示のようにインテークマニホルド側から気筒に向って流れることになる。なお、吸気通路は内燃機関のシリンダへッド内に形成した吸気ポートとしてもよいが、これに限る必要はなレ、。すなわち、本発明の吸気通路はインテークマニホルドの一部、或いは独立した吸気管として存在する形態であってもよい。以下で示す実施例は吸気通路を特に限定することなく説明する。また、この吸気装置 1はタンプル流（縦渦流） T Aを形成する場合の吸気装置として説明する。

[ 0 0 2 0 ]

吸気装置 1は吸気流 G Sを流す中空の吸気通路 3を有している。吸気通路 3内には吸気制御弁 1 0が配置されている。吸気制御弁 1 0は、図示するように、配置する位置及びこれより下流側の内壁 3 aが直線的である部分に設定するのが望ましい。吸気制御弁 1 0より下流の内壁 3 aが平坦な直線状であれば、吸気流 G Sの乱れを防止して気筒側に流し込むことができるのでより強いタンプル流 T Aを形成できる。

[ 0 0 2 1 ]

上記吸気制御弁 1 0は、従来と同様に、板状の弁体 1 1と弁軸 1 2とにより形成されている。弁体 1 1は平板状の部材で形成されており、その外形は吸気通路 3内の形状に応じて円形状、楕円形状、矩形形状等に形成する。また、この弁体 1 1は通路面積（吸気流 G Sに垂直な横断面積）より大きめに形成することが好ましい。すなわち、弁体 1 1で吸気通路 3内を閉じたときに、弁体 1 1が傾いた姿勢となるように形成することが好ましい。

[ 0 0 2 2 ]

図 1は、弁体 1 1により吸気通路 3内を閉じた全閉状態を例示している。ただし、 6 2007/059136 本発明で！/ヽう全閉状態とは、通路面積を最も絞り、流量を抑えて圧力を上げた吸気流 G Sを下流へ勢い良く流すことにより、最も強いタンブル流 T Aを形成させる状態である。すなわち、全閉状態は吸気通路 3を完全に閉じて吸気流 G Sを止めることを意図するものでなく、弁体 1 1により吸気通路 3内を最も絞ることである。 '

[ 0 0 2 3 ]

上記弁体 1 1は弁軸 1 2を中心に回動されている。本実施例の場合は、弁体 1 1の側部から外側に突出した軸部が弁軸 1 2となる。弁軸 1 2は弁体 1 1と一体的に形成されてもよいし、別体で形成してもよい。別体とする場合、弁体 1 1の側壁面に凹部を形成して、この凹部に弁軸 1 2となる円筒の軸部材を嵌入固定すればよい。

[ 0 0 2 4 ]

上記弁軸 1 2は吸気通路 3側に設けた軸受 1 5に軸支されており、この軸受 1 5を中心に回動するように設定されている。そして、弁軸 1 2にはァクチユエータ 1 6からの回転力が伝達されている。ァクチユエータ 1 6は E C U (Electronic Control Unit :電子制御装置） 1 7によって回動する方向や駆動量が制御されている。この E C U 1 7は図示しない内燃機関を制御する E C Uと兼用してもよい。この場合には、内燃機関の状態に応じてァクチユエータ 1 6を制御して吸気制御弁 1 0を所望の位置に回動させることができる。

[ 0 0 2 5 ]

上記吸気制御弁 1 0は、一見すると従来のバタフライ型の吸気制御弁と近似する構造となっている。し力し、この吸気制御弁 1 0は弁体 1 1に対する弁軸 1 2の位置、及び吸気通路 3に対する弁軸 1 2の位置が従来のバタフライ型の吸気制御弁とは異なつている。この点を更に図 2を参照して説明する。

[ 0 0 2 6 ]

図 2 (A) は、図 1で示す吸気装置 1の吸気制御弁 1 0を取出して示した図であり、図 2 (B ) は同様に吸気制御弁 1 0及び吸気通路 3を取出して示した図である。なお、図 2 (A) では右側に吸気制御弁 1 0の正面図（下流方向へ見た図）を例示してある。この例示では弁体 1 1を矩形形状と.した場合を示している。

[ 0 0 2 7 ]

図 2 (A) で示すように、吸気制御弁 1 0は弁体 1 1の中央位置 C Lから長さ S 1 だけ偏心した位置に弁軸 1 2が配置されている。よって、弁軸 1 2より上側が長さ d 1の長辺 1 1 P Aとなり、弁軸 1 2より下側が長さ d 2の短辺 1 1 P Bとなっている。そして、図 2 (B) で示すように、弁軸 12は吸気通路 3の中心位置 HLから長さ S 2だけ偏心した位置 PLにて回動自在に支持されている。なお、弁体 11が図 2 ( B) で示す全閉状態を形成したときには、長辺 11 P Aの先端と吸気通路 3の内壁 3 aとの間に一定のスペース S Pが形成されるように弁体 11が設計されている。

[0028]

前述したように従来のバタフライ弁は、吸気通路の中心に弁軸が設定され、この弁軸を中央にして上下対称（或いは左右対称）に弁体が形成されているので、吸気流を片側に寄せることができずタンブル流形成が困難であった。この点を解消しているのが上記吸気制御弁 10である。

[0029]

本実施例の吸気制御弁 10は、次の 2個の条件を満たすように形成されている。まず（1) 弁軸 12が弁体 11の中央位置 CLから偏心された位置にある、次に（2) 吸気通路 3に対しては中心位置 HLから偏心した位置で弁軸 12が支持されている。このような上記 (1) 及び（2) の条件を設定すると、基本構造をバタフライ型とする吸気制御弁を流用してタンブル流を形成できる。本実施例の吸気装置 1は、弁体 1 1を回動することにより、全閉状態から全開状態を介して、半開状態を形成することができる。すなわち、全開状態を間にして、その前後で全閉状態と半開状態とを形成する。従来における一般的な吸気装置では、全閉状態と全開状態との間に半開状態がある（特許文献 1の図 3参照)。本実施例の吸気装置 1は全開状態から全閉状態へ直接に移行させることができる。なお、上記 2個の条件（1)、 (2) いずれか一方だけを実行しても、全閉状態、全開状態及び半開状態の 3状態を形成することができない。

[0030]

さらに、吸気装置 1の動作をまとめて説明する。図 3 (A)、（B)、 (C) は、吸気装置 1の動作を示した図であり、図 3 (A) は全閉状態、図 3 (B) は全開状態、図 3 (C) は半開状態を示している。図 3 (A) は図 1に対応している。

[0031]

図 3 (A) で示す全閉状態では弁体 11の短辺 11 P B側が吸気通路 3の内壁 3 a に当接（或いは、極めて接近）した状態となり吸気流を堰き止めた状態とする。このときに長辺 11 P A側の先端にスペース S Pが形成されるので強いタンプル流を形成できる。なお、短辺 11 PBが当接する位置にある内壁 3 aは平坦でよい。

[0032] 8 07 059136 図 3 (A) の状態から弁体 1 1を反時計方向に回動すると図 3 (B ) で示す全開状態を形成できる。この状態は、吸気流 G Sの流れ方向と弁体 1 1とが平行となり、吸気量を最も大きくした状態である。このときにはタンブル流が最も弱くなる。

[ 0 0 3 3 ]

そして、図 3 (B ) の状態から弁体 1 1を更に反時計方向に回動すると図 3 (C) で示す半開状態を形成できる。このときには長辺 I I P Aが吸気通路 3の内壁 3 aに当接（或いは、極めて接近）した状態となる。このときには短辺 1 1 P B側が吸気流 G Sを規制するように突出するが図 3 (A) で示す長辺 I I P Aの場合とは異なり短辺 1 1 P Bの先端と内壁 3 aとの間のスペースは大きくなるので中程度のタンプル流を形成できる。なお、長辺 1 1 P Aが当接する位置にある内壁 3 aについても平坦でよい。

[ 0 0 3 4 ]

ところで、弁体 1 1は全閉状態を形成したときに吸気流 G Sから最も大きな圧力を受けることになる。よって、全閉状態のときに弁体 1 1に作用する負荷を軽減するのが好ましい。本実施例ではこのような観点も踏まえて弁体 1 1を配置している。図 3 (A) と図 3 (C) を比較すると、図 3 (A) の全閉状態を形成するときに弁体 1 1 の長辺 I I P A側がその端部で吸気流 G Sを規制する状態で下流側に傾斜され、また図 3 (C ) の半開状態を形成するときには弁体 1 1の短辺 1 1 P B側がその端部で吸気流 G Sを規制する状態で上流側に向けて傾斜されている。吸気流 G Sから最も大きな圧力を受ける全閉状態のときに、弁体 1 1の長辺 I I P A側を吸気流 G Sの流れに沿うように下流側に向けて傾斜しておけば吸気流 G Sを弁体 1 1の表面に沿って誘導しスペース S Pを介して下流側へ流すことができる。よって、全閉状態を形成したときに弁体 1 1に作用する負荷を軽減できる。

[ 0 0 3 5 ]

以上説明した実施例 1に係る吸気装置 1は、バタフライ型の吸気制御弁を基本とした新規な吸気制御弁 1 0を備えているので、弁体 1 1を回動するだけで全閉状態から全開状態を介して半開状態を形成できる。よって、所望のタンブル流を形成して内燃機関の燃焼効率や出力の向上を図ることができる。上記吸気制御弁 1 0は弁体 1 1に設ける弁軸 1 2の位置を偏心させ、吸気通路 3に対しても中心から弁軸 1 2を偏心させるとう簡単な構造で実現できる。よって、吸気装置 1はコストの上昇を伴うことなく簡易に製造できる。また、吸気制御弁 1 0は基本型がバタフライ犁であるので、片持ち型と比較して保持トルクを小さくできる。よって、ァクチユエータ 1 6の小型化を図ることができる。

実施例 2

[ 0 0 3 6 ]

更に、本発明の実施例 2に係る吸気装置を図を参照して説明する。図 4は実施例 2 に係る吸気装置 2 0について示した図である。この図 4は、実施例 1の図 1の吸気装置 1と同様に吸気装置 2 0を示している。この図 4では実施例 1の吸気装置 1と同じ部位に同一の符号を付すことで、重複する説明を省略することとする。

[ 0 0 3 7 ]

吸気装置 2 0の吸気制御弁 3 0も、弁体 3 1の中央位置から偏心した位置に弁軸 3 2が設定され、吸気通路 3の中心位置から偏心した位置で弁軸 3 2が支持されている。よって、吸気制御弁 3 0の場合も弁軸 3 2より上側が長辺 3 1 P Aとなり、下側が短辺 3 1 P Bとなる。

[ 0 0 3 8 ]

図 5 (A)、（B )、 (C) は吸気制御弁 3 0について示した図であり、図 5 (A) は吸気制御弁 3 0を扳出して示した図、図 5 (B ) は吸気制御弁 3 0が全閉状態を形成したときを模式的に示した上面視図である。

[ 0 0 3 9 ]

吸気制御弁 3 0の弁体 3 1が切欠部 3 3を備えている点が、前述した実施例 1の吸気制御弁 1 0とは異なっている。具体的には、図 5 (A) で示すように、弁体 3 1の長辺 3 1 P A側の先端部に略矩形状の切欠部 3 3が形成されている。このように先端部に切欠を設けると全閉状態（図 4参照）を形成したときに、吸気通路 3内の流路幅 WT (吸気流 G Sが通過する幅）を狭くした（絞った）構造とすることができる。これにより下流の気筒へ向けてより強い吸気を流し込むことができる。よって、実施例 2の吸気装置 2 0は、上記実施例 1の吸気装置 1と比較して、より強いタンプル流を形成して内燃機関の燃焼効率や出力の向上を更に図ることができる。よって、内燃機関の冷間合動時などのように排気エミッションが悪ィヒし易いときに、より強いタンプル流を形成して燃費向上とエミッシヨンの改善を図ることができる。

[ 0 0 4 0 ]

し力し、上記のように長辺 3 1 Ρ Αの先端部に切欠部 3 3を形成した場合の弁体 3 1は、図 5 (A) で示すように両側に角状に立ち上がった部分（以下、角部 3 4 R、 34 Lと称する）を有した形状となる。よって、弁体 31を反転させて半開状態を形成したときには、角部 34R、 34 Lが内壁 3 aに当接する。ここで内壁 3 aが直線的であると切欠部 33が隙間として作用するので、この切欠部 33を介して吸気流が下流側へ流れてしまう。図 5 (C) は、比較例として、ここで指摘した問題の状態を模式的に示している。なお、この図 5 (C) は切欠部 33を確認し易いようにハッチングを付してある。この図で示すように、半開状態を形成したときに切欠部 33を介して吸気流が下流へ漏れてしまうのでは、全閉状態を形成したときに強いタンブル流を形成しても、その効果が半減或いは無意味なものになる。そこで、本実施例 2の吸気装置 20には、半開状態を形成したときに切欠部 33を介して吸気流が下流へ流れないように遮断する吸気流遮断構造が設けてある。

[0041]

吸気流遮断構造は、例えば弁体 31が半開状態を形成するため回動したときに、角部 34R、 34 Lを収納する溝部を吸気通路 3の内壁 3 aに設けることで実現される。図 5 (B) を参照して、より具体的に説明する。図 5 (B) は、弁体 31が半開状態を形成したときの上面視図である。吸気通路 3の内壁 3 aには、角部 34 R、 34 Lが当接する箇所に凹状の溝部 35R、 35 Lが形成されている。これらの溝部 35 R、 35 Lは、少なくとも角部 34R、 34 Lを収納できる幅と十分な深さをもって設定されている。具体的には、角部 34R、 34 Lの間に存在する切欠の直 II部分 3 3CAが、内壁 3 a表面に当接するように溝部 35 R、 35 Lの深さが設定してある。

[0042]

以上の構成を備えた吸気装置 20の動作をまとめて説明する。図 6 (A)、（B)、 ( C) は、吸気装置 20の動作を示した図であり、図 6 (A) は図 4と対応する全閉状態、図 6 (B) は全開状態、図 6 (C) は半開状態を示している。なお、各図の右側には、下流方向へ見たときの弁体 31の姿勢を示してある。

[0043]

図 6 (A) で示す全閉状態では弁体 31の短辺 31 P B側が吸気通路 3の下側の内壁 3 aに当接して吸気流 GSを堰き止める状態となる。このときに長辺 31 PA側の先端には切欠部 33が形成されているので、吸気流 GSの流路幅を狭めて強いクンブル流を形成できる。

[0044] 図 6 (A) の全閉状態から弁体 1 1を反時計方向に回動すると図 6 (B ) で示す全開状態を形成できる。この状態は、吸気流 G Sの流れ方向と弁体 1 1とが平行となり、吸気量を最も大きくできる。このときにはタンブル流が最も弱くなる。この全開状態は実施例 1の吸気装置 1と同様である。

[ 0 0 4 5 ]

そして、図 6 (B ) の状態から弁体 3 1を更に反時計方向に回動すると図 6 (C) で示す半開状態を形成できる。このときには長辺 3 1 P A先端の角部 3 4 R、 3 4 L は、吸気通路 3に形成した溝部 3 5 R、 3 5 Lに収納することができる。これにより長辺 3 1 P A側の先端部に切欠部 3 3を有する構造であっても、半開状態を形成するときには吸気流を漏らすことなく止めることができる。よって、実施例 1の吸気装置 1の場合と同様に、短辺 1 1 P B側が吸気流 G Sを規制するように突出して中程度のタンブル流を形成できる。

[ 0 0 4 6 ]

以上で説明したように、本実施例 2の吸気装置 2 0は長辺 3 1 P Aの先端部に切欠部 3 3を備えるので、図 6 (A) で示す全閉状態を形成したときには実施例 1の吸気装置 1よりも強いタンブル流を形成できる。そして、半開状態を形成するときには、角部 3 4 R、 3 4 Lは、吸気通路 3の内壁に設けた溝部 3 5 R、 3 5 Lに収納されるので実施例 1の場合と同様に半開状態も形成できる。

[ 0 0 4 7 ]

更に、図 7及び図 8を参照して、上記弁体 3 1の好ましい形状について説明する。本願発明者は、強いタンブルを形成するための弁体の形状を実験的に確認したのでこの点ついて説明する。図 7は、全閉状態を形成したとき、また半開状態を形成したときにより強いタンプル流を形成できる弁体の形状を説明するための図である。

[ 0 0 4 8 ]

まず、全閉状態を形成するのに好ましい弁体について説明する。図 7の上段には、左側に実施例 2の弁体 3 1に相当する先端に切欠部を有する凹形状、右側に実施例 1 の弁体 1 1に相当する先端がフラットな形状が図示してある。ここでは、吸気流が通過する流路面積 S Qが同一になるように設定してある。

[ 0 0 4 9 ]

中段で示しているグラフは、下段に示す切欠部の幅比率（A/B ) を変化させたときの全開時タンプルの変化をまとめたものである。なお、このグラフは半開時タンプルについても合わせて示している。全開に係るタンプル強度表示は左側で、実線 SL により結果が示されている。また、半開に係るタンプル強度表示は右側で、破線 BL により結果が示されている。

[0050]

図 7により、全閉状態を形成する場合には、弁体の先端部に切欠を形成した方がより強いタンプル流を形成できることを確認できる。切欠部における Aの長さを相対的に長くして 80%を超えるような状態、すなわち図 7上段右のフラット形状に近い形状にするとタンプル強度が著しく低下する。よって、この図 7から実施例 2の切欠部 33を有する弁体 31でより強いタンプルを形成できることが理解できる。ただし、 Aの長さが 50%未満となる場合は、幅が狭く深い切欠が形成されてタンブル流が徐々に弱くなる。よって、幅比率（A/B) を 50〜 70%とするのが好ましい。

[0051]

更に、半開状態を形成したときに強いタンブル流を形成するための条件を確認する。この場合は、前述したように、右側のタンプル強度表示と破線 BLにより結果が示されている。破線 BLから確認できるように、半開状態を形成するときは弁体の端部はフラット形状であることが好ましいことが確認できる。前述した実施例 2の弁体 3 1は長辺 31 P Aの先端部に形成した切欠部 33を備え、短辺 31 P B側の端部はフラット形状である。よって、弁体 31が最適な形状となっていることが理解できる。

[0052] "

さらに、本願努明者は切欠部の好ましい寸法比（幅 WLと深さ DLとの比）を実験的に確認している。図 8は、弁体に形成する切欠部の好ましい寸法比を示した図である。 WL : DL=15 ： 1 ~5 ： 1に設定するとより強いタンプルを形成できる。

[0053]

上記実施例はタンプル流を形成する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、吸気通路 3の軸心回りに弁軸 12を 90度回転させるだけで、スヮール流（横渦流）を形成させる吸気装置に変更できる。

実施例 3

[0054]

更に、本発明の実施例 3に係る吸気装置を図を参照して説明する。図 9 (A), (B )、 (C) は実施例 3に係る吸気装置 40について示した図である。この図 9 (A)、 ( B)、 (C) では実施例 2の吸気装置 20と同じ部位に同一の符号を付すことで、重複 3 する説明を省略することとする。

[0055]

図 9 (A)、（B)、 (C) は、吸気装置 40の動作を示した図であり、図 9 (A) は全閉状態、図 9 (B) は全開状態、図 9 (C) は半開状態を示している。なお、各図の右側には、下流方向へ見たときの弁体 51の姿勢を示してある。

[0056]

吸気装置 40の吸気制御弁 50も、弁体 51の中央位置から偏心した位置に弁軸 5 2が設定され、吸気通路 3の中心位置から偏心した位置で弁軸 52が支持されている。よって、吸気制御弁 50の場合も弁軸 52より上側が長辺 51 P Aとなり、下側が短辺 51 PBとなる。

[0057]

弁体 51は、図 9 (A) に示した全閉状態から、時計方向に回転することにより、図 9 (B) に示した全開状態を形成し、全開状態から更に時計方向に回転することによって、図 9 (C) に示した半開状態を形成する。

[0058]

吸気装置 40の内壁 3 aには、弁軸 52が配置された位置よりも上流側であって、弁体 51が半開状態を形成する際に角部 54 R、 54 Lが当接する箇所に当接面 55 が形成されている。当接面 55は、半開状態を形成する弁体 51と略平行となるように形成されている。当接面 55は、弁体 51が半開状態を形成したときに、切欠部 5 3を介して吸気流が下流へ流れないように遮断する吸気流遮断構造として機能する。

[0059]

図 9 (C) に示したように、弁体 51は、半開状態において、吸気流 GSの流れに沿うように、当接面 55によって吸気流が遮断される長辺 51 P Aの先端が上流側を向き、吸気流 G Sの通過を許容する短辺 51 PBの先端が下流側を向くように、吸気流 G Sの流れ方向に対して傾斜する。弁体 51がこのような状態で半開状態を形成することができるのは、実施例 2に係る吸気装置 20と異なり、吸気流遮断構造が、弁軸 52よりも上流側に位置する内壁 3 aに形成されているからである。従って、長辺 51 PAの先端から、短辺 51 PBの先端へと吸気流 GSを案内するように、吸気の流れ方向に対して傾斜しているので、半開状態において、長辺 51 P Aの先端側に向かって流れた吸気を、スムーズに短辺 51 PBの先端側へと案内することができる。これにより、半開状態における圧力損失の発生を防止できる。 1 P2007/059136

[0060]

また、当接面 55にオイルや水が溜まった場合であっても、当接面 55は、当接面 55よりも上流側及び下流側の内壁 3 aの傾斜角度に対して緩やかに傾斜しているので、弁体 51を全開状態とすることにより、内壁 3 a側にも吸気流 GSが流れ、当接面 55に溜まったオイルゃ水を下流側に流すことができる。

[0061]

また、吸気装置 40は、全閉状態及び半開状態において、弁体 51を各状態に維持するためのストツバを設けることができる。従って、全開状態及び半開状態での弁体 51の角度位置のばらつきを抑制できるので、全閉状態及び半開状態でのタンプル流の強さの変動も抑制できる。これにより、燃焼状態のばらつきを抑制できる。

[0062]

次に、実施例 3の吸気装置の変形例について説明する。図 10 (A)、（B)、 (C) は、実施例 3に係る吸気装置の変形例について示した図である。図 10 (A) は全閉状態、図 10 (B) は全開状態、図 10 (C) は半開状態を示している。

[0063]

弁体 51 aは、長辺 51 P Aの先端に切欠部が形成されておらず、フラットな形状となっている。また、内壁 3 aには、上述した吸気流遮断構造は採用されていない。長辺 51 P Aの先端部の形状がフラットであるため、図 10 (C) に示した半開状態を形成する場合であっても、長辺 51 P Aの先端部と内壁 3 aとの隙間から吸気流が漏れることが抑制されるからである。

また、吸気流遮断構造を採用しないことにより、全開状態においての吸気の流量を増やすことができる。

実施例 4

[0064]

本発明の実施例 4に係る吸気装置を図を参照して説明する。図 11 (A)、（B)、 ( C) は実施例 4に係る吸気装置 60について示した図である。この図 11 (A)、 (B )、 (C) は、実施例 1の図 1の吸気装置 1と同様に吸気装置 60を示している。この図 1 1 (A；)、（B)、 (C) では実施例 1の吸気装置 1と同じ部位に同一の符号を付すことで、重複する説明を省略することとする。また、図 11 (A) は全閉状態、図 1 1 (B) は全開状態、図 11 (C) は半開状態を示している。なお、各図の右側には、下流方向へ見たときの弁体 51の姿勢を示してある。 [ 0 0 6 5 ]

実施例 4に係る弁体 7 1は、図 1 1 (A) に示すように、実施例 1に係る 1 1と異なり、弁軸 7 2が、中心位置 H Lよりも内壁 3 b側に偏心した位置で回動自在に支持されている。また、長辺 7 1 P Aの先端は、切欠部は形成されておらず、フラットに形成されている。

[ 0 0 6 6 ]

また、図 1 1 (A) に示すように、弁体 7 1が全閉状態を形成するときに、短辺 7 1 P Bの先端が内壁 3 b側を向き、長辺 7 1 P Aの先端が、弁軸 7 2よりも下方の内壁 3 aと当接する。全閉状態から弁体 7 1が反時計方向に回動することにより全開状態が形成され、さらに反時計方向に回動することにより半開状態が形成される。図 1 1 (C) に示すように、弁体 7 1が半開状態を形成する際には、長辺 7 1 P Aの先端が、弁軸 7 2よりも上方の内壁 3 bに当接し、短辺 7 1 P Bの先端が内壁 3 a側を向く。従って、弁体 7 1は、全閉状態において、上方の内壁 3 bに沿って流れるように吸気流を絞り、半開状態においては下方の内壁 3 aに沿って流れるように吸気流を絞る。

[ 0 0 6 7 ]

次に、図 1 2を参照して、全閉状態及び半開状態における、吸気通路 3の下方の内壁 3 a、及び上方の内壁 3 b側に吸気流を絞って流したときの、タンブル流の強さについて説明する。本願発明者は、全閉状態及び半開状態のそれぞれにおいて、内壁 3 aに沿って吸気を流した場合と、内壁 3 bに沿って吸気を流した場合とで、タンブル流の強さがどのように変化する力匕較実験を行った。

[ 0 0 6 8 ]

図 1. 2は、縦軸に流量を示し、横軸にタンプル流の強さを示したグラフである。このグラフには、吸気流を上方側の内壁 3 bに沿って流した場合の流量とタンプル流の強さとの関係を破線で示しており、吸気流を下方側の内壁 3 aに沿つて流した場合の流量とタンブル流の強さとの関係を実線で示している。尚、便宜的に、内壁 3 bに沿つて吸気流を流す場合を、上流しと称し、内壁 3 aに沿って吸気流を流す場合を下流しと称する。

[ 0 0 6 9 ]

図 1 2に示すように、流量が多い場合には、上流しの場合よりも下流しの場合の方がタンプル流は強くなることがわかる。また、流量が絞られ、弁体が半開状態を形成するときの流量において比較すると、図 1 2に示すように、上流しの場合よりも、下流しの場合の方が、タンブル流が強くなることが確認、できる。また、更に流量を絞り、弁体が全閉状態を形成するときの流量において比較すると、上流しでのタンプル流の強さと、下流しでのタンブル流の強さとが逆転し、下流しの場合よりも、上流しの場合の方がタンプル流が強くなることが確認できる。

[ 0 0 7 0 ]

このように、全閉状態及び半開状態の双方において、より強いタンプル流を形成するためには、半開状態においては、下流しを実施し、全閉状態においては、上流しを実施することが好ましい。

[ 0 0 7 1 ]

以上のように、実施例 4に係る吸気装置 6 0は、全閉状態及び半開状態の双方において、より強いタンプル流を形成することができる。従って、半開状態においても、強いタンプル流を生成することができるので、パーシャルス口ット時の燃費が向上する。

[ 0 0 7 2 ]

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形 .変更が可能である。

Claims

請求の範囲

[ 1 ] 吸気通路内に、弁軸を中心に回動する弁体を配置して吸気流を調整する内燃機関の吸気装置において、

前記弁軸が前記弁体の中央位置から偏心された位置にあると共に、前記吸気通路に対しては当該吸気通路の中心位置から偏心した位置で支持され、

前記弁体が回動したときに、全閉状態から全開状態を介して半開状態を形成する、ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。

[ 2 ] 前記弁体は、前記全閉状態を形成するときに下流に傾斜するように配置してある、ことを特徴とする請求項 1に記載の内燃機関の吸気装置。

[ 3 ] 前記弁体は先端部に、前記全閉状態を形成したときに前記吸気流の流路幅を狭めて気筒内へ流入させる切欠部を有し、

前記半開状態を形成するため、前記弁体が反転して前記吸気通路の内壁に当接したときに、前記切欠部を介して前記吸気流が下流へ流れないように遮断する吸気流遮断構造が前記吸気通路に設けてある、ことを特徴とする請求項 1に記載の内燃機関の吸気装置。

[ 4 ] 前記弁軸にァクチユエータが接続されており、

前記弁体の前記全閉状態から前記半開状態への状態変化と、前記半開状態から前記全開状態への状態変化とは、前記ァクチユエ一タを逆回転させることにより形成される、ことを特徴とする請求項 1力ら 3のいずれに記載の内燃機関の吸気装置。

[ 5 ] 前記吸気流遮断構造は、前記弁軸よりも上流側に形成されており、前記弁体は、前記半開状態を形成するときに、前記吸気流遮断構造によって前記吸気流が遮断された前記弁体の遮断側から、前記吸気流の通過を許容する前記弁体の開放側へと前記吸気流を案内するように、前記吸気の流れ方向に対して傾斜する、ことを特徴とする請求項 3又は 4に記載の内燃機関の吸気装置。

[ 6 ] 前記弁体は、全閉状態においては前記弁軸よりも上方の前記吸気通路の内壁面に沿って流れるように前記吸気流を絞り、半開状態においては前記弁軸よりも下方の前記吸気通路の内壁面に沿って流れるように前記吸気流を絞る、ことを特徴とする請求項 1力ら 5のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。