WO2021075543A1

WO2021075543A1 - 吸気制御装置

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Publication number: WO2021075543A1
Application number: PCT/JP2020/039073
Authority: WO
Inventors: 菊池　博
Original assignee: 株式会社ケーヒン
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2021-04-22
Also published as: US11725596B2; DE112020004996T5; US20230175445A1

Abstract

吸気制御装置１は、吸気通路２を内部に構成するボディ３と吸気通路２内に配置された弁体４とを備える。吸気通路２は、第１長軸方向ｄ１と第２長軸方向ｄ２とがボディ３の下流側開口６から継続的に略平行となる方向継続区間１３を備える。ボディ３は、方向継続区間１３の一部と交わる平面に沿って構成されるシール平面１４を備える。弁体４は、シール平面１４に当接する平面によって構成される弁平面１５を備え、シール平面１４に対して弁平面１５を介して摺動して吸気通路２の開度を調整する。

Description

吸気制御装置

　本発明は、内燃機関の吸気を制御する吸気制御装置に関する。

　従来、内燃機関の燃焼室に接続された吸気管の一部である吸気通路と、吸気通路内に配置されて吸気を制御するための制御弁とを備えた吸気制御装置が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。

　特許文献１の吸気制御装置は、制御弁としてのバタフライバルブを備え、バタフライバルブの外形及び吸気通路の断面が楕円形状を有している。この吸気制御装置が適用されるエンジンでは、１つのシリンダに２つの吸気バルブが設けられている。このように、１つのシリンダに２つ以上の吸気バルブを有する内燃機関においては、シリンダヘッドに開口する吸気ポートの入口の形状が真円でない場合が多い。

　特許文献２の吸気制御装置の制御弁は、断面が長穴状に形成された吸気通路をその一方側から他方側の方向に横切るように四角形状の弁体をスライドさせることによって、吸気通路を通る吸気の流量を変化させるようにしている。弁体をスライドさせるための駆動力伝達機構は、吸気通路の前記他方側であって、弁体が配置される面よりも下流側に配置される。

　このような制御弁による吸気通路の開度変化に対するエンジン出力の変化の反応速度を向上させるためには、弁体を極力吸気管の下流側（吸気ポート側）に配置し、弁体より下流側における吸気管の体積を減少させるのが好ましい。

　一方、特許文献３の吸気制御装置の制御弁では、吸気通路内に配置された弁体を吸気通路の一方側から他方側に向かって垂直に、又は該一方側から該他方側かつ上流側に向かって斜めに移動させることによって、吸気通路を開き、吸気通路を通る吸気の流量を変化させるようにしている。

　弁体吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射口は、弁体の下流側における前記一方側又は前記他方側に配置される。したがって、吸気は、弁体の前記一方側を通って下流側に流れ、燃料噴射弁の噴射口からの燃料の気化と混合気の生成に供される。

特開２００５－２７３５２７号公報特開平５－３１２０４５号公報特開２００６－１１２３１８号公報

　しかしながら、上述の特許文献１の吸気制御装置の場合のように、シリンダヘッドに開口する吸気ポートの入口の形状が真円でない場合において、バタフライバルブを極力吸気ポートの近傍に配置するためには、断面が真円ではない吸気通路の領域にバタフライバルブを配置する必要がある。この場合、該領域の断面が真円である場合に比べて、吸気通路の内壁面とバタフライバルブの外周面との間の隙間の精度を高く保つことが、製造技術上非常に困難となる。このことは、特に開度が小さい領域において吸気量を正確に調整することを困難なものとしている。

　一方、上述の特許文献２の吸気制御装置によれば、駆動力伝達機構を弁体よりも下流側に配置した構成を有するので、弁体をそれ以上下流側に配置すると、駆動力伝達機構がエンジンのシリンダヘッドと干渉することになる。このため、この構成によれば、弁体をより下流側に配置してエンジン出力の反応速度を向上させることができない。

　他方、上述の特許文献３の吸気制御装置において、吸気通路の開度（すなわち弁体による吸気通路の開放の度合い）が低い低開度状態にある場合に、噴射口の周囲の吸気の流れを良好にして、燃料の気化の促進と混合気の均一化をより確実に実現することができれば、内燃機関のより効率的で安定した駆動を達成する上で好ましい。

　本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、吸気通路の断面形状が真円でない部分に制御弁を設ける場合でも正確な吸気量の調整を行うことができる吸気制御装置を提供することにある。本発明の別の側面に係る目的は、弁体を吸気通路のより下流側に支障なく配置できる吸気制御装置を提供することにある。本発明のさらに別の側面に係る目的は、低開度状態における燃料の気化の促進と混合気の均一化をより確実に達成できる吸気制御装置を提供することにある。

　本発明の吸気制御装置は、
　内燃機関の燃焼室に続く吸気管の少なくとも一部である吸気通路を内部に構成するボディと該吸気通路内に配置された弁体とを備える吸気制御装置であって、
　前記ボディは、前記吸気通路の上流側開口と下流側開口とを備え、
　前記上流側開口の面積中心である上流中心点と前記下流側開口の面積中心である下流中心点とを結ぶ直線を通路中心線とし、
　前記通路中心線と平行な方向に見たときの前記下流側開口の形状を第１平行等間隔分割線群によって無限の個数に区切った各微小開口部の面積と各微小開口部の前記下流中心点からの最短距離との積の総和が最大値となるときの該第１平行等間隔分割線群と直交する方向を第１長軸方向とし、
　前記吸気通路を前記通路中心線に直交する任意の面によって切断したときの断面形状である通路切断形状を第２平行等間隔分割線群によって無限の個数に区切った各微小通路切断形状の面積と各微小通路切断形状の該通路切断形状の面積中心からの最短距離との積の総和が最大となるときの該第２平行等間隔分割線群と直交する方向を第２長軸方向とすると、
　前記吸気通路は、前記第１長軸方向と前記第２長軸方向とが前記下流側開口から継続的に略平行となる方向継続区間を備え、
　前記ボディは、前記方向継続区間の少なくとも一部と交わる平面の少なくとも一部に沿って構成されるシール平面を備え、
　前記弁体は、前記シール平面に当接する平面によって構成される弁平面を備え、該シール平面に対して該弁平面を介して摺動して前記吸気通路の開度を調整するものであることを特徴とする。

　本発明によれば、弁体が上記のようにボディのシール平面に当接する弁平面を備えるので、吸気通路の方向継続区間と交わる方向に弁体が移動する際に、シール平面と弁平面との間でシールがなされる。

　このため、吸気通路の方向継続区間における断面形状が円形でない場合でも、弁体がバタフライ弁である場合とは異なり、吸気通路と弁体との間の間隙の高い精度を要することなく、弁体の移動位置に応じて精密に吸気通路の開度を設定することができる。したがって、吸気通路の断面形状が複雑な形状で、吸気通路の開度（すなわち弁体の移動による吸気通路の開閉の度合い）が低い場合でも、正確な吸気量の調整を行うことができる。

　本発明において、
　前記ボディにより併進移動可能に案内され、前記弁体が前記シール平面に対する摺動を成し得るように、該弁体を保持して該シール平面に沿って移動されるスライドブロックと、
　前記ボディと前記スライドブロックとの間に設けられ、該ボディにより該スライドブロックを案内する際の摩擦を低減する摩擦低減手段とを備え、
　前記スライドブロックは、前記弁体の上流側の少なくとも一部を、該スライドブロックと該弁体とが相互に移動可能となるように収納する収納孔を備え、
　前記スライドブロックと前記弁体との間には、前記収納孔の気密を保つ気密部材が設けられ、
　前記弁体には、該弁体の上流側と下流側とを連通し、前記収納孔の内部を前記吸気通路の該弁体よりも下流側に通じさせる連通孔が設けられてもよい。

　これによれば、前記収納孔内に収納された前記弁体の上流側の面は前記弁体の下流側の低い圧力に曝されることとなり、前記弁体の前記収納孔内に収納された面の面積分は上流側と下流側との圧力差がなくなるため、前記弁体が前記スライドブロックよりも上流の高い圧力から受ける力を低減することができる。これにより、弁体及びスライドブロックの移動に必要な駆動力を減少させ、かつこの移動による弁体等の磨耗を減少させることができる。

　本発明において、
　前記弁体が前記シール平面に対して摺動して前記吸気通路の一方側から他方側へ移動する場合に該吸気通路の開度が増加するように構成され、
　前記シール平面は、前記吸気通路の前記一方の側から前記他方の側にかけて、前記通路中心線に対して前記吸気通路の上流側に傾くように配置されてもよい。

　これによれば、吸気通路の開度が低いときに、吸気が、弁体の上流側において吸気通路の前記一方側に集められて、弁体の該一方側を流れてゆくので、吸気を整流化する効果が期待できる。

　この場合、前記吸気通路内の前記弁体よりも下流側であって該吸気通路の前記一方側に、前記吸気管の内部に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射口が配置されてもよい。

　これによれば、吸気通路の開度が低いときに、強い吸気の流れが燃料噴射弁の噴射口から吐出される燃料の流れに衝突するので、燃料の気化の促進と、吸気と燃料の混合気の均一化とを実現することができる。

　この場合、
　前記弁体には、前記弁平面の前記一方側の端部である弁端部において該一方側に開いて凹んだ面欠落部が設けられ、
　前記面欠落部は、前記弁体が前記吸気通路の開度が最小となる全閉状態から該吸気通路の開度が最大となる全開状態に至るまでの間で前記弁端部よりも先に該吸気通路内に露出するように配置されてもよい。

　これによれば、吸気通路の開度が低い低開度時に、面欠落部により、吸気を燃料噴射弁からの燃料の流れに集中させることができる。これにより、低開度時の燃料気化の促進と混合気の均一化をさらに促進することができる。

　本発明において、
　前記弁体が前記シール平面に対して摺動して前記吸気通路の一方側から他方側へ移動する場合に前記吸気通路の開度が増加するように構成され、
　前記弁体を前記シール平面に対して摺動させる第１伝達機構を備え、
　前記第１伝達機構は、前記吸気通路の前記他方側であって、前記シール面を含む第１基準平面よりも前記吸気通路の上流側に配置されていてもよい。

　これによれば、吸気制御装置が内燃機関のシリンダヘッドに対して吸気が上方から下方に向かって流れるようにダウンドラフト配置された場合、第１伝達機構がシリンダヘッドと干渉することなく、吸気制御装置をシリンダヘッドに対して近づけることが可能となる。これにより、吸気管における弁体の下流側の体積が減少するので、内燃機関のレスポンスを向上させることができる。

　本発明の別の側面に係る吸気制御装置は、
　内燃機関の燃焼室に続く吸気管の少なくとも一部である吸気通路を内部に構成するボディと該吸気通路内に配置された弁体とを備える吸気制御装置であって、
　前記ボディは、前記吸気通路が延在する方向と角度を有して延在する平面によって構成されるシール平面を備え、
　前記弁体は、前記シール平面に当接する平面によって構成される弁平面を備え、該シール平面に対して該弁平面を介して摺動して前記吸気通路の開度を調整するものであり、かつ前記吸気通路の一方側から他方側へ移動する場合に該吸気通路の開度が増加するように構成され、
　前記シール平面は、前記吸気通路の前記一方側から前記他方側にかけて、該吸気通路の延在方向に対して該吸気通路の上流側に傾くように配置され、
　前記吸気通路の前記他方側には、前記弁体を移動させる第１伝達機構が配置され、
　前記第１伝達機構は、前記シール平面を含む第１基準平面よりも前記吸気通路の上流側に配置されることを特徴とする。

　本発明によれば、第１伝達機構が吸気通路の前記他方側かつ第１基準平面よりも上流側に配置されるので、吸気制御装置が内燃機関のシリンダヘッドに対して吸気が上方から下方に向かって流れるようにダウンドラフト配置された場合、第１伝達機構がシリンダヘッドと干渉することなく、吸気制御装置をシリンダヘッドに対して近づけることが可能となる。これにより、弁体をより下流側に配置して吸気管における弁体の下流側の体積を減少させ、内燃機関のレスポンスを向上させることが可能となる。

　本発明において、
　前記ボディは、前記吸気通路の上流側開口と該下流側開口とを備え、
　前記上流側開口の面積中心である上流中心点と前記下流側開口の面積中心である下流中心点とを結ぶ直線を通路中心線とし、
　前記通路中心線と平行な方向から見たときの前記下流側開口の形状を第１平行等間隔分割線群によって無限の個数に区切った各微小開口部の面積と各微小開口部の前記下流中心点からの最短距離との積の総和が最大値となるときの該第１平行等間隔分割線群と直交する方向を第１長軸方向とし、
　前記吸気通路を前記通路中心線に直交する任意の面によって切断したときの断面形状である通路切断形状を第２平行等間隔分割線群によって無限の個数に区切った各微小通路切断形状の面積と各微小通路切断形状の前記通路切断形状の面積中心からの最短距離との積の総和が最大値となるときの前記第２平行等間隔分割線群と直交する方向を第２長軸方向とすると、
　前記吸気通路は、前記第１長軸方向と前記第２長軸方向とが前記下流側開口から継続的に略平行となる方向継続区間を備え、
　前記シール平面は、前記方向継続区間の少なくとも一部と交わる平面の少なくとも一部に沿って構成されてもよい。

　これによれば、上記方向継続区間の断面積が、該区間の断面が真円であると仮定した場合の断面積と同一であるとすれば、弁体が第１長軸方向又は第２長軸方向と直交する方向に移動する場合には、該真円である場合よりも、吸気通路の開度が最小である全閉位置から該開度が最大である全開位置に至るまでの弁体のストローク量を減少させることができる。これにより、第１伝達機構と弁体を収納する部分とを小型化することができる。

　本発明において、
　前記第１伝達機構は、前記吸気通路の前記他方側に配置されて回転動作する駆動伝達軸を備え、
　前記駆動伝達軸は、該駆動伝達軸の回転軸線と略平行に配置される駆動軸を備える電動モータによって回転駆動され、
　前記電動モータと前記駆動伝達軸との間には、該電動モータから該駆動伝達軸に駆動力を伝達する第２伝達機構が設けられ、
　前記ボディは、前記吸気通路の上流側開口と下流側開口とを備え、
　前記上流側開口の面積中心である上流中心点と前記下流側開口の面積中心である下流中心点とを結ぶ直線を通路中心線とすると、
　前記弁体が摺動する方向と平行で前記通路中心線と交わる摺動中心線と該通路中心線とを含む第２基準平面に直交する方向から見たとき、前記電動モータは、前記吸気通路を挟んで、前記駆動伝達軸と反対側の前記一方側に配置され、
　前記第２基準平面に直交する方向から見たとき、前記駆動伝達軸の回転軸線と前記駆動軸の回転軸線とに交差する第１基準線と、前記第１基準平面とは、前記通路中心線に対して鋭角の同位角を成して交差し、該第１基準線側の該同位角βは該第１基準平面側の該同位角αよりも大きく、
　前記通路中心線に平行で、前記駆動軸の回転軸線と直交し、かつ前記吸気通路の前記第２伝達機構が配置される側の縁に接する平面を第３基準平面とすると、前記電動モータの少なくとも一部は該第３基準平面よりも前記吸気通路側に配置されていてもよい。

　これによれば、上述の第１基準線側の同位角βを可能な限り直角に近づけることにより、電動モータから駆動伝達軸までの距離を短縮し、第２伝達機構を小型化することができる。

　この場合、
　前記吸気通路内の前記弁体よりも下流側であって該吸気通路の前記一方側には、前記吸気管の内部に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射口が配置され、
　前記燃料噴射弁の本体は、前記吸気通路の前記一方側であって前記電動モータよりも前記下流側に配置されていてもよい。

　これによれば、第１基準平面と第１基準線とが上述の位置的関係を有することなどから電動モータが吸気通路の上流側に位置する一方、燃料噴射弁が、吸気通路の前記一方側であって電動モータよりも下流側に位置するので、吸気通路が低開度状態にあるときの燃料の気化と混合気の均一化に有利な位置に燃料噴射弁の噴射口を配置することができる。

　この場合、
　前記吸気通路の前記一方側に、前記燃料噴射弁に電力を供給する第１給電端子が接続される第１カプラと、前記電動モータに電力を供給する第２給電端子が接続される第２カプラとを備え、
　前記第１カプラが前記第１給電端子を受容する第１開口部と前記第２カプラが前記第２給電端子を受容する第２開口部とは共に前記一方側に開口していてもよい。

　これによれば、第１カプラの第１開口部と、第２カプラの第２開口部が共に前記一方側に開口しているので、燃料噴射弁及び電動モータへの給電用の配線を有利に取り回すことができる。

　本発明において、
　前記駆動伝達軸の回転角度を検出する開度センサを備え、
　前記開度センサは、前記通路中心線と平行な方向から見たときに前記駆動伝達軸の前記第２伝達機構が配置される側の端部に配置されてもよい。

　これによれば、吸気制御装置を二輪車のエンジンにダウンドラフト配置となるように搭載した場合、自動二輪車のフレームに沿って開度センサや第２伝達機構を配置できるので、吸気制御装置が自動二輪車のフレームと干渉するのを回避することができる。

　本発明のさらに別の側面に係る吸気制御装置は、
　内燃機関の燃焼室に続く吸気管の少なくとも一部である吸気通路を内部に構成するボディと該吸気通路内に配置された弁体とを備える吸気制御装置であって、
　前記ボディは、前記吸気通路が延在する方向と角度を有して延在する平面によって構成されるシール平面を備え、
　前記弁体は、前記シール平面に当接する平面によって構成される弁平面を備え、該シール平面に対して該弁平面を介して摺動して前記吸気通路の開度を調整するものであり、かつ前記吸気通路の一方側から他方側へ移動する場合に該吸気通路の開度が増加するように構成され、
　前記吸気通路内の前記弁体よりも下流側には、前記吸気管の内部に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射口が配置され、
　前記噴射口は、前記吸気通路の前記一方側に配置され、
　前記弁体には、前記弁平面の前記一方側の端部である弁端部において該一方側に開いて凹んだ面欠落部が設けられ、
　前記面欠落部は、前記弁体が前記吸気通路の開度が最小となる全閉状態から該開度が最大となる全開状態に至るまでの間で、前記弁端部よりも先に前記吸気通路内に露出するように設けられることを特徴とする。

　本発明によれば、弁体の一方側を経て吸気が下流側に流れるが、この流れは、吸気通路の開度（すなわち弁体の移動による吸気通路の開閉の度合い）が低い低開度時には、専ら弁体の面欠落部を経て、燃料噴射弁からの燃料の流れに集中する。これにより、低開度時の燃料の気化と混合気の均一化とを促進することができる。

　本発明において、
　前記ボディは、前記吸気通路の上流側開口と下流側開口とを備え、
　前記上流側開口の面積中心である上流中心点と前記下流側開口の面積中心である下流中心点とを結ぶ直線を通路中心線とし、
　前記通路中心線と平行な方向から見たときの前記下流側開口の形状を第１平行等間隔分割線群によって無限の個数に区切った各微小開口部の面積と各微小開口部の前記下流中心点からの最短距離との積の総和が最大値となるときの該第１平行等間隔分割線群と直交する方向を第１長軸方向とし、
　前記吸気通路を前記通路中心線に直交する任意の面によって切断したときの断面形状である通路切断形状を第２平行等間隔分割線群によって無限の個数に区切った各微小通路切断形状の面積と各微小通路切断形状の前記通路切断形状の面積中心からの最短距離との積の総和が最大値となるときの前記第２平行等間隔分割線群と直交する方向を第２長軸方向とすると、
　前記吸気通路は、前記第１長軸方向と前記第２長軸方向とが前記下流側開口から継続的に略平行となる方向継続区間を備え、
　前記シール平面は、前記方向継続区間の少なくとも一部と交わる平面の少なくとも一部として構成され、
　前記弁体が前記シール平面に沿って摺動する方向は、前記第１長軸方向又は前記第２長軸方向に垂直な方向であってもよい。

　これによれば、通路中心線に平行な方向から見たときに、弁体を第１長軸方向又は第２長軸方向に垂直な方向に移動させて吸気通路の開度を増大させるとき、何らの手当ても無ければ、該開度が低い低開度領域では、弁体の移動により吸気通路の開いた部分が横方向に長く分布してしまい、吸気の気流が分散してしまう。しかし、上述のように弁体が面欠落部を有するので、面欠落部により、気流を所望の位置に集中させることができる。

　したがって、第１長軸方向と第２長軸方向とが下流側開口から継続的に略平行となる方向継続区間にシール平面を設ける場合においても、低開度領域での燃料の気化の促進と混合気の均一化をより確実に達成することができる。

　本発明において、前記シール平面は、前記一方側から前記他方側にかけて、前記吸気通路の延在方向に対して上流側に傾いていてもよい。

　この場合、前記吸気通路の前記他方側で、かつ前記シール平面を含む第１基準平面よりも上流側に配置され、前記弁体を駆動する第１伝達機構を備えてもよい。

　これによれば、吸気制御装置が内燃機関のシリンダヘッドに対して、ダウンドラフトとなるように配置された場合、第１伝達機構がシリンダヘッドと干渉することなく、吸気制御装置をシリンダヘッドに対して近づけることが可能となる。これにより、吸気管の弁体よりも下流側の体積が減少し、吸気通路の開度の変化に対する内燃機関のレスポンスを向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る吸気制御装置を示す斜視図である。図１の吸気制御装置を下流側から見た正面図である。図２のIII-III線断面図である。図２の一部を拡大した図である。図１の吸気制御装置の下流側開口の形状における第１長軸方向を示す図である。図１の吸気制御装置の通路切断形状における第２長軸方向を示す図である。図１の吸気制御装置におけるスライドブロックにより保持された弁体を示す斜視図である。図１の吸気制御装置における第２伝達機構を示す斜視図である。図１の吸気制御装置を上流側から見たときの一部を拡大して示す図である。図１の吸気制御装置を自動二輪車に搭載した場合の該自動二輪車のフレームと該吸気制御装置との位置関係を示す図である。図１の吸気制御装置を自動二輪車に搭載した場合の該自動二輪車のエンジンと該吸気制御装置との位置関係を示す図である。図１の吸気制御装置における下流側開口の形状の他の例を示す図である。図１の吸気制御装置における下流側開口の形状のさらに他の例を示す図である。図１の吸気制御装置における下流側開口の形状の別の例を示す図である。

　以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１、図２に示すように、本発明の一実施形態に係る吸気制御装置１は、内燃機関の燃焼室に続く吸気管の少なくとも一部である吸気通路２を２つずつ内部にそれぞれ構成する２つのボディ３と、各吸気通路２内に配置された弁体４とを備える。

　すなわち、吸気制御装置１は、内燃機関としての直列４気筒エンジンに搭載するのに適している。ボディ３は、吸気通路２の上流側開口５と下流側開口６とを備える。吸気通路２の上流側には、ファンネルＦが設けられる。

　ここで、図３、図４に示すように、上流側開口５の面積中心である上流中心点Ｐ１と下流側開口６の面積中心である下流中心点Ｐ２とを結ぶ直線を通路中心線７とする。

　また、図５Ａのように、通路中心線７と平行な方向に見たときの下流側開口６の形状を第１平行等間隔分割線群８によって無限の個数に区切った各微小開口部９の面積と各微小開口部９の下流中心点Ｐ２からの最短距離Ｓ１との積の総和が最大値となるときの第１平行等間隔分割線群８と直交する方向を第１長軸方向ｄ１とする。

　また、図５Ｂのように、吸気通路２を通路中心線７に直交する任意の面によって切断したときの断面形状である通路切断形状１０を第２平行等間隔分割線群１１によって無限の個数に区切った各微小通路切断形状１２の面積と各微小通路切断形状１２の通路切断形状１０の面積中心Ｐ３からの最短距離Ｓ２との積の総和が最大となるときの第２平行等間隔分割線群１１と直交する方向を第２長軸方向ｄ２とする。

　そうすると、吸気通路２は、第１長軸方向ｄ１と第２長軸方向ｄ２とが下流側開口６から継続的に略平行となる方向継続区間１３（図３参照）を備える。なお、本実施形態においては、吸気通路２の全域が方向継続区間１３となっている。

　図３に示すように、ボディ３は、方向継続区間１３の少なくとも一部と交わる平面の少なくとも一部に沿って構成されるシール平面１４を備える。シール平面１４は、吸気通路２の壁部分で、吸気通路２が延在する方向と角度を有して延在する平面によって構成され、吸気通路２の一方ｄ３の側から他方ｄ４の側にかけて、通路中心線７に対して吸気通路２の上流側に傾くように配置される。

　弁体４は、シール平面１４に当接する平面によって構成される弁平面１５を備え、シール平面１４に対して弁平面１５を介して摺動して吸気通路２の開度（すなわち弁体４の移動による吸気通路２の開閉の度合い）を調整するものである。

　すなわち、シール平面１４を含む面で切断した吸気通路２の断面を、弁平面１５が弁体４の各位置において対応する面積だけ閉塞することにより、吸気通路２の開度が調整される。弁体４がシール平面１４に沿って摺動する方向は、第１長軸方向ｄ１又は第２長軸方向ｄ２に垂直な方向（短軸方向）である。

　ボディ３には、ボディ３により併進移動可能に案内され、弁体４がシール平面１４に対する摺動を成し得るように、弁体４を保持してシール平面１４に沿って移動されるスライドブロック１６が設けられる。ボディ３とスライドブロック１６との間には、ボディ３によりスライドブロック１６を案内する際の摩擦を低減する摩擦低減手段が設けられる。

　図６に示すように、本実施形態では、摩擦低減手段として、スライドブロック１６により回転自在に支持され、ボディ３に設けられた案内平面上を転動するローラ１７が用いられる。

　図３に示すように、スライドブロック１６は、弁体４の上流側の少なくとも一部を、スライドブロック１６と弁体４とが相互に移動可能となるように収納する収納孔１８を備える。スライドブロック１６と弁体４との間には、収納孔１８の気密を保つ気密部材１９が設けられる。気密部材１９としては、例えばリップシールを用いることができる。

　スライドブロック１６と弁体４とは、収納孔１８の深さ方向に相互に移動可能となるように嵌めあわされている。弁体４には、弁体４の上流側と下流側とを連通し、収納孔１８内部の受圧力低減空間２０を吸気通路２の弁体４よりも下流側に通じさせる連通孔２１が設けられる。連通孔２１は受圧力低減空間２０の内部の圧力を弁体４の吸気通路２の下流側の低い圧力と同等に保つ。すなわち、スライドブロック１６と弁体４との間には、弁体４をシール平面１４へと付勢する力を低減させる受圧力低減空間２０が形成される。

　図６に示すように、弁体４には、弁平面１５の一方ｄ３（図３参照）側の端部である弁端部２２において、弁平面１５に沿って一方ｄ３側に開いて凹んだ面欠落部２３が設けられる。すなわち、面欠落部２３は、弁端部２２の先端から弁平面１５に沿って他方ｄ４（図３参照）側の方向に延在し、吸気通路２の他方ｄ４側の内面の曲率よりも大きい曲率を有する。

　また、面欠落部２３は、弁体４が吸気通路２の開度が最小となる全閉状態から該開度が最大となる全開状態に至るまでの間で、弁端部２２よりも先に吸気通路内に露出するように設けられる。

　このような構成要素により、吸気制御装置１は、弁体４がシール平面１４に対して摺動して吸気通路２の一方ｄ３側から他方ｄ４側へ移動する場合に吸気通路２の開度が増加するように構成される。

　図３に示すように、弁体４をシール平面１４に対して摺動させるための駆動力は、第１伝達機構２４により伝達される。第１伝達機構２４は、吸気通路２の他方ｄ４側であって、シール平面１４を含む第１基準平面２５よりも吸気通路２の上流側に配置される。

　第１伝達機構２４は、吸気通路２の他方ｄ４側に配置されて回転動作する駆動伝達軸２６と、駆動伝達軸２６に基端部が固定され、スライドブロック１６に先端部が回動かつ平行移動自在にリンクしているアーム状の弁体駆動部２７とを備える。

　駆動伝達軸２６は、駆動伝達軸２６の回転軸線２８と略平行に配置される駆動軸２９（図７参照）を備える電動モータ３０によって回転駆動される。第１伝達機構２４を収容する空間内には、開方向に摺動する弁体４等を収容するための弁体収納部３１が設けられる。

　すなわち、弁体収納部３１は、弁体４が開くときに、駆動伝達軸２６の回動により搖動する弁体駆動部２７の先端部と、これにリンクしているスライドブロック１６及びこれに保持された弁体４とが支障なく弁体４の摺動方向に移動するのを許容するための空間として機能する。

　図７に示すように、電動モータ３０と駆動伝達軸２６との間には、ディスタンスギア３２ａ等により構成され、電動モータ３０から駆動伝達軸２６に駆動力を伝達する第２伝達機構３２が設けられる。第２伝達機構３２は、センサカバー３２ｂによりカバーされる。

　図３、図４に示すように、弁体４が摺動する方向と平行で通路中心線７と交わる摺動中心線と通路中心線７とを含む第２基準平面３３に直交する方向から見たとき、電動モータ３０は、吸気通路２を挟んで、駆動伝達軸２６と反対側の一方ｄ３側に配置される。

　また、第２基準平面３３に直交する方向から見たとき、駆動伝達軸２６の回転軸線２８と駆動軸２９の回転軸線３６とに交差する第１基準線３５と、第１基準平面２５とは、通路中心線７を含むラインＬに対して鋭角の同位角を成して交差し、第１基準平面２５側の該同位角αよりも第１基準線３５側の該同位角βの方が大きい。

　図８に示すように、通路中心線７に平行で、駆動伝達軸２６の回転軸線２８と直交し、かつ吸気通路２の第２伝達機構３２が配置される側の縁に接する平面を第３基準平面３７とすると、電動モータ３０の少なくとも一部は第３基準平面３７よりも吸気通路２側に配置される。

　また、通路中心線７と平行な方向から見たときに駆動伝達軸２６の第２伝達機構３２が配置される側の端部に、駆動伝達軸２６の回転角度を検出する開度センサ３８が配置される。開度センサ３８の検出部は、センサカバー３２ｂの裏側に側に設けられる。図７では、駆動伝達軸２６に固定された開度センサ３８の被検出部が表示されている。

　また、図３のように、吸気通路２内の弁体４よりも下流側であって、吸気通路２の一方ｄ３側に、吸気通路２の内部に燃料を噴射する燃料噴射弁３９の噴射口４１が配置される。燃料噴射弁３９の本体は、吸気通路２の一方ｄ３側であって電動モータ３０よりも下流側に配置される。吸気通路２の一方ｄ３側に、燃料噴射弁３９に電力を供給する第１給電端子が接続される第１カプラ４２と、電動モータ３０に電力を供給する第２給電端子が接続される第２カプラ４３とが設けられる。第１カプラ４２が第１給電端子を受容する第１開口部４４と第２カプラ４３が第２給電端子を受容する第２開口部４５は共に一方ｄ３側に開口している。

　図３、図４のように、吸気通路２の弁体４よりも下流側の他方ｄ４側には、２つのジョイント４０が設けられる。各ジョイント４０は、吸気通路２の該下流側の他方ｄ４側の内壁に開口する通路に接続されている。一方のジョイント４０には、キャニスタからのパージされた燃料を吸気通路２内に導入するための導管が接続される。他方のジョイント４０には、吸気管における弁体４よりも下流側の圧力を測定するセンサに通じた導管が接続される。

　この構成において、吸気制御装置１において吸気が制御される際には、目標とする吸気通路２の開度となるように電動モータ３０が駆動され、弁体４の位置が調整される。

　このとき、電動モータ３０の駆動力は、第２伝達機構３２を介して、第１伝達機構２４の駆動伝達軸２６に伝達され、駆動伝達軸２６の回動に伴い、弁体駆動部２７が搖動する。これにより、スライドブロック１６が第１基準平面２５に沿って吸気通路２の一方ｄ３側から他方ｄ４側に、又はこの逆方向に移動される。

　この間、駆動伝達軸２６の回転角度が開度センサ３８によりモニタされており、その結果が、目標開度を参照しつつ電動モータ３０の駆動量にフィードバックされることにより、弁体４は、目標開度に位置づけられる。

　この間の弁体４の移動に際しては、シール平面１４と弁平面１５との間でシールがなされるが、シール平面１４と弁平面１５との間に負荷される荷重は、連通孔２１が受圧力低減空間２０の内部の圧力を弁体４の吸気通路２の下流側の低い圧力と同等に保つことにより低減される。

　さらに、受圧力低減空間２０内部の圧力とスライドブロック１６よりも上流側の高い圧力との差によってスライドブロック１６には吸気通路２の下流側に付勢する力が加わるが、ボディ３とスライドブロック１６との間にはローラ１７が介在する。このため、弁体４のシール平面１４に対する摺動は、極めてスムーズに行われる。

　このとき、吸気通路２が全閉状態から弁体４の移動に伴って開いてゆく場合、面欠落部２３は、弁端部２２よりも先に吸気通路２内に露出する。また、シール平面１４は吸気通路２の上流側に傾いている。このため、開度が低い低開度の状態にあるときは、吸気が整流化され、燃料噴射弁３９からの燃料の流れに集中し、燃料の気化と混合気の均一化が促進される。

　そして、全開状態に至るまで、弁体４は、吸気通路２の楕円状断面の長軸方向のような第１、第２長軸方向ｄ１、ｄ２と垂直な方向（短軸方向）に移動する。このため、吸気通路２の断面積の大きさに対して比較的少ない移動量で全開状態に達する。また、全開状態から全閉状態に戻る場合も、同様に比較的少ない移動量で足りる。

　以上のように、本実施形態によれば、弁体４の移動に際してシール平面１４と弁平面１５との間でシールがなされるので、吸気通路２の断面形状が円形ではない複雑な形状である場合においても、吸気通路２と弁体４との間の間隙の高い精度を要することなく、弁体４の移動位置に応じて精密に吸気通路２の開度を設定することができる。したがって、吸気通路２の断面形状が複雑な形状で、吸気通路２の開度が低い場合でも、正確な吸気量の調整を行うことができる。

　また、弁体４の一部をスライドブロック１６の収納孔１８で保持し、収納孔１８内部を弁体４よりも下流の圧力と同等にした受圧力低減空間２０としたので、弁平面１５の一部とシール平面１４との間に負荷される荷重を低減させることができる。さらに、ボディ３とスライドブロック１６との間にはローラ１７が介在するため、弁体４及びスライドブロック１６の移動に必要な駆動力を減少させ、かつこの移動時の弁体４等の磨耗を減少させることができる。

　また、シール平面１４が、吸気通路２に対して上述のように傾いているので、吸気通路２の開度が低いときに、吸気が、弁体４の上流側で吸気通路２の一方ｄ３側に集まり、弁体４の一方ｄ３側を流れてゆく。これにより、吸気を整流化することができる。
　また、吸気通路２内の弁体４よりも下流側であって吸気通路２の一方ｄ３側に、吸気管の内部に燃料を噴射する燃料噴射弁３９の噴射口４１を配置したので、吸気通路２の開度が低いときに、強い吸気の流れを噴射口４１から吐出される燃料の流れに衝突させ、燃料の気化及び混合気の均一化を図ることができる。

　また、図９に示すように、吸気制御装置１を自動二輪車に対して、エンジン４６にダウンドラフト配置となるように搭載した場合、上述の開度センサ３８、第２伝達機構３２等の配置や、これらに沿ったセンサカバー３２ｂの形状により、吸気制御装置１が自動二輪車のフレーム４７と干渉するのを回避することができる。

　また、図３のように、第１伝達機構２４を、吸気通路２の他方ｄ４側であって、シール平面１４を含む第１基準平面２５よりも吸気通路２の上流側に配置したので、図１０に示すように、吸気制御装置１がエンジン４６のシリンダヘッド４８に対してダウンドラフト配置された場合、第１伝達機構２４がシリンダヘッド４８と干渉することなく、吸気制御装置１をシリンダヘッド４８に対して近づけることができる。これにより、吸気管における弁体４の下流側の体積が減少するので、エンジン４６のレスポンスを高くすることが可能となる。

　また、シール平面１４を、方向継続区間１３に交わる平面として構成したので、吸気通路２の開度が最小となる全閉状態から最大となる全開状態に至るまでの弁体４のストローク量を減少させることができる。これにより、第１伝達機構２４と弁体収納部３１を小型化することができる。

　また、第１基準線３５が吸気通路２の延在方向（通路中心線７の方向）に対して成す角βを可能な限り直角に近づけたので、電動モータ３０から駆動伝達軸２６までの距離を短縮し、第２伝達機構３２を小型化することができる。

　また、第１基準平面２５と第１基準線３５とが上述の位置的関係を有することなどから電動モータ３０が吸気通路２の上流側に位置するので、吸気通路２の開度が小さい低開度状態において燃料の気化と混合気の均一化に有利な位置に燃料噴射弁３９の噴射口４１を配置することができる。

　また、第１カプラ４２の第１開口部４４と、第２カプラ４３の第２開口部４５が共に一方ｄ３側に開口しているので、これらに接続される配線の取り回しの面で有利である。

　また、吸気通路２が全閉状態から開いてゆく場合に、面欠落部２３が弁端部２２よりも先に吸気通路２内に露出するので、吸気を燃料噴射弁３９からの燃料の流れに集中させ、低開度時の燃料気化の促進と混合気の均一化をさらに促進することができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、吸気通路２の下流側開口の形状は、図１１Ａ～図１１Ｃにそれぞれ示すような形状を有する下流側開口６ａ～６ｃであってもよい。それぞれの例においても、図５Ａの場合と同様に、第１長軸方向ｄ１が定義される。また、本発明が適用される内燃機関は、直列４気筒のものに限らず、他の形式及び気筒数のものであってもよい。

　１…吸気制御装置、２…吸気通路、３…ボディ、４…弁体、５…上流側開口、６、６ａ～６ｃ…下流側開口、７…通路中心線、８…第１平行等間隔分割線群、９…微小開口部、１０…通路切断形状、１１…第２平行等間隔分割線群、１２…微小通路切断形状、１３…方向継続区間、１４…シール平面、１５…弁平面、１６…スライドブロック、１７…ローラ、１８…収納孔、１９…気密部材、２０…受圧力低減空間、２１…連通孔、２２…弁端部、２３…面欠落部、２４…第１伝達機構、２５…第１基準平面、２６…駆動伝達軸、２７…弁体駆動部、２８…回転軸線、２９…駆動軸、３０…電動モータ、３１…弁体収納部、３２…第２伝達機構、３２ａ…ディスタンスギア、３２ｂ…センサカバー、３３…第２基準平面、３５…第１基準線、３６…回転軸線、３７…第３基準平面、３８…開度センサ、３９…燃料噴射弁、４０…ジョイント、４１…噴射口、４２…第１カプラ、４３…第２カプラ、４４…第１開口部、４５…第２開口部、４６…エンジン、４７…フレーム、４８…シリンダヘッド、ｄ１…第１長軸方向、ｄ２…第２長軸方向、ｄ３…一方、ｄ４…他方、Ｆ…ファンネル、Ｐ１…上流中心点、Ｐ２…下流中心点、Ｓ１、Ｓ２…最短距離、Ｐ３…面積中心。

Claims

　内燃機関の燃焼室に続く吸気管の少なくとも一部である吸気通路を内部に構成するボディと該吸気通路内に配置された弁体とを備える吸気制御装置であって、
　前記ボディは、前記吸気通路の上流側開口と下流側開口とを備え、
　前記上流側開口の面積中心である上流中心点と前記下流側開口の面積中心である下流中心点とを結ぶ直線を通路中心線とし、
　前記通路中心線と平行な方向に見たときの前記下流側開口の形状を第１平行等間隔分割線群によって無限の個数に区切った各微小開口部の面積と各微小開口部の前記下流中心点からの最短距離との積の総和が最大値となるときの該第１平行等間隔分割線群と直交する方向を第１長軸方向とし、
　前記吸気通路を前記通路中心線に直交する任意の面によって切断したときの断面形状である通路切断形状を第２平行等間隔分割線群によって無限の個数に区切った各微小通路切断形状の面積と各微小通路切断形状の該通路切断形状の面積中心からの最短距離との積の総和が最大となるときの該第２平行等間隔分割線群と直交する方向を第２長軸方向とすると、
　前記吸気通路は、前記第１長軸方向と前記第２長軸方向とが前記下流側開口から継続的に略平行となる方向継続区間を備え、
　前記ボディは、前記方向継続区間の少なくとも一部と交わる平面の少なくとも一部に沿って構成されるシール平面を備え、
　前記弁体は、前記シール平面に当接する平面によって構成される弁平面を備え、該シール平面に対して該弁平面を介して摺動して前記吸気通路の開度を調整するものであることを特徴とする吸気制御装置。
　請求項１に記載の吸気制御装置において、
　前記ボディにより併進移動可能に案内され、前記弁体が前記シール平面に対する摺動を成し得るように、該弁体を保持して該シール平面に沿って移動されるスライドブロックと、
　前記ボディと前記スライドブロックとの間に設けられ、該ボディにより該スライドブロックを案内する際の摩擦を低減する摩擦低減手段とを備え、
　前記スライドブロックは、前記弁体の上流側の少なくとも一部を、該スライドブロックと該弁体とが相互に移動可能となるように収納する収納孔を備え、
　前記スライドブロックと前記弁体との間には、前記収納孔の気密を保つ気密部材が設けられ、
　前記弁体には、該弁体の上流側と下流側とを連通し、前記収納孔の内部を前記吸気通路の該弁体よりも下流側に通じさせる連通孔が設けられることを特徴とする吸気制御装置。
　請求項１に記載の吸気制御装置において、
　前記弁体が前記シール平面に対して摺動して前記吸気通路の一方側から他方側へ移動する場合に前記吸気通路の開度が増加するように構成され、
　前記シール平面は、前記吸気通路の前記一方の側から前記他方の側にかけて、前記通路中心線に対して前記吸気通路の上流側に傾くように配置されることを特徴とする吸気制御装置。
　請求項３に記載の吸気制御装置において、
　前記吸気通路内の前記弁体よりも下流側であって該吸気通路の前記一方側に、前記吸気管の内部に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射口が配置されることを特徴とする吸気制御装置。
　請求項４に記載の吸気制御装置において、
　前記弁体には、前記弁平面の前記一方側の端部である弁端部において該一方側に開いて凹んだ面欠落部が設けられ、
　前記面欠落部は、前記弁体が前記吸気通路の開度が最小となる全閉状態から該吸気通路の開度が最大となる全開状態に至るまでの間で前記弁端部よりも先に該吸気通路内に露出するように配置されることを特徴とする吸気制御装置。
　請求項１に記載の吸気制御装置において、
　前記弁体が前記シール平面に対して摺動して前記吸気通路の一方側から他方側へ移動する場合に前記吸気通路の開度が増加するように構成され、
　前記弁体を前記シール平面に対して摺動させる第１伝達機構を備え、
　前記第１伝達機構は、前記吸気通路の前記他方側であって、前記シール面を含む第１基準平面よりも前記吸気通路の上流側に配置されることを特徴とする吸気制御装置。