(57)【要約】【課題】吸気通路を開通する開弁時期と吸気通路を閉鎖する閉弁時期とを別々に変更することができるロータリーバルブ装置を提供する。【解決手段】ロータリーバルブ２５は、吸気通路３に回転自在に設けられた弁体２６と、吸気通路３の一部が弁体２６の回転半径方向外側に向かって後退した円筒状の凹面部３５と、弁体２６の回転周方向に延びるようにして弁体２６の先端部２６ａと凹面部３５との間に配置され、弁体２６が回転しても吸気通路３の閉鎖状態を維持できる不感帯部３６と、を備えている。不感帯部３６として、弁体２６の回転周方向に沿って独立して変位可能な状態で配置された二つの遮蔽部材３７、３８が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に回転自在に設けられた弁体と、前記弁体が設けられた前記吸気通路の一部が前記弁体の回転半径方向外側に向かって後退した凹面部と、前記弁体の回転周方向に延びるようにして前記弁体の先端部と前記凹面部との間に配置され、前記弁体が回転しても前記吸気通路の閉鎖状態を維持できる不感帯部と、を備え、
前記不感帯部として、前記弁体の回転周方向に沿って独立して変位可能な状態で配置された二つの遮蔽部材が設けられていることを特徴とするロータリーバルブ装置。
【請求項２】
前記弁体は、前記二つの遮蔽部材の少なくとも一方が変位することにより前記不感帯部に形成され得る隙間よりも前記先端部の厚さが大きくなっている請求項１に記載のロータリーバルブ装置。
【請求項３】
前記不感帯部には、前記二つの遮蔽部材間に配置され、前記凹面部から前記弁体の回転半径方向内側に向かって突出し、かつ前記弁体の前記先端部に接触する突部が設けられている請求項１又は２に記載のロータリーバルブ装置。
【請求項４】
前記弁体は、前記内燃機関の気筒を開閉する吸気弁の上流側の前記吸気通路に回転自在に設けられ、かつ前記内燃機関のクランク軸と同期して駆動される請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータリーバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路に回転自在に設けられた弁体を有するロータリーバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気通路に設けられた円筒状のハウジングと、そのハウジング内に回転自在に設けられた弁体とを備え、吸気通路に通じる吸入ポートと吐出ポートとが円周上に形成されたスリーブをハウジングと弁体との間に回転自在に装着したロータリーバルブ装置が知られている（特許文献１）。その他に、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−９７０３４号公報
【特許文献２】実開昭６３−１６８２２２号公報
【特許文献３】特開平８−１６５９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置は、スリープを回転させることにより、各ポートの位置と弁体の回転位置との対応関係を変更できる。これにより、弁体の回転速度が一定であっても吸気通路を開通する開弁時期と吸気通路を閉鎖する閉弁時期とをそれぞれ変化させることができる。しかしながら、スリーブに対する各ポートの形成位置が固定されているので、スリーブを回転した場合には吸入ポートの位置と弁体の回転位置との対応関係と吐出ポートの位置と弁体の回転位置との対応関係とが同時に変化せざるを得ない。つまり、特許文献１の装置は、吸気通路が閉鎖状態に維持される不感帯部の範囲が不変であるので、開弁時期と閉弁時期とを一緒に変化させることはできるが、これらを別々に変化させることができない。
【０００５】
そこで、本発明は、吸気通路を開通する開弁時期と吸気通路を閉鎖する閉弁時期とを別々に変更することができるロータリーバルブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のロータリーバルブ装置は、内燃機関の吸気通路に回転自在に設けられた弁体と、前記弁体が設けられた前記吸気通路の一部が前記弁体の回転半径方向外側に向かって後退した凹面部と、前記弁体の回転周方向に延びるようにして前記弁体の先端部と前記凹面部との間に配置され、前記弁体が回転しても前記吸気通路の閉鎖状態を維持できる不感帯部と、を備え、前記不感帯部として、前記弁体の回転周方向に沿って独立して変位可能な状態で配置された二つの遮蔽部材が設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
このロータリーバルブ装置によれば、不感帯部として設けられた二つの遮蔽部材が弁体の回転周方向に沿って独立して変位できるので、一方の遮蔽部材から弁体が離れる開弁時期と他方の遮蔽部材に弁体が接触を開始する閉弁時期とを別々に変更することが可能になる。これにより、各遮蔽部材の変位量を適宜調整することで閉弁時期を一定として開弁時期のみを遅らせることや、逆に開弁時期を一定として閉弁時期を早めることなどを容易に実現することができる。
【０００８】
本発明のロータリーバルブ装置の一態様において、前記弁体は、前記二つの遮蔽部材の少なくとも一方が変位することにより前記不感帯部に形成され得る隙間よりも前記先端部の厚さが大きくてもよい（請求項２）。不感帯部に形成され得る隙間よりも弁体の先端部の厚さが小さいと、その隙間の上に弁体の先端部が位置したときにその先端部が二つの遮蔽部材の両方から離れることになる。これにより、弁体によって遮断されていた流れが弁体の先端部を一時的に回り込むことができるようになる。そのため、弁体が不感帯部に位置していながら吸気通路の閉鎖状態を保持できない瞬間が生じ、不感帯部におけるシール性が悪化する。この態様によれば、弁体の先端部の厚さが不感帯部に形成され得る隙間よりも大きいため、弁体の先端部が二つの遮蔽部材の両方から離れることがない。即ち、弁体の先端部が不感帯部に位置している間は、弁体の先端部と二つの遮蔽部材の少なくとも一方との接触が常時保たれてその接触が途切れることがない。これにより、不感帯部におけるシール性を保証できる。
【０００９】
本発明のロータリーバルブ装置の一態様において、前記不感帯部には、前記二つの遮蔽部材間に配置され、前記凹面部から前記弁体の回転半径方向内側に向かって突出し、かつ前記弁体の前記先端部と接触する突部が設けられてもよい（請求項３）。この態様によれば、二つの遮蔽部材が突部に突き当たる位置を遮蔽部材の基準位置とすれば、変位後の遮蔽部材を突部に突き当てることにより遮蔽部材を基準位置に容易に復帰させることが可能になる。即ち、適宜変更した開弁時期又は閉弁時期を、特別な操作を要せずに遮蔽部材の基準位置に対応した基準に簡単に戻すことができる。
【００１０】
本発明のロータリーバルブ装置はどのように機能させてもよいが、例えば、前記弁体は、前記内燃機関の気筒を開閉する吸気弁の上流側の前記吸気通路に回転自在に設けられ、かつ前記内燃機関のクランク軸と同期して駆動されてもよい（請求項４）。この場合には、遮蔽部材を適宜変位させることにより、慣性過給効果を広汎な運転領域で積極的に活用できる吸気制御装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、不感帯部として設けられた二つの遮蔽部材が弁体の回転周方向に沿って独立して変位できるので、一方の遮蔽部材から弁体が離れる開弁時期と他方の遮蔽部材に弁体が接触を開始する閉弁時期とを別々に変更することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の形態）
図１は吸気制御装置として機能する本発明の一形態に係るロータリーバルブ装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関１は不図示の車両に走行用動力源として搭載され、４つの気筒２が一列に並べられた直列４気筒の４サイクル機関として構成されている。各気筒２には吸気通路３及び排気通路４がそれぞれ接続されている。吸気通路３は吸気脈動を吸収するためのサージタンク５と、各気筒２に吸気を分配する吸気マニホールド６と、その吸気マニホールド６に接続されて気筒２毎に設けられた吸気ポート７とを有している。各吸気ポート７には気筒２を開閉する吸気弁８が二つずつ設けられており、各吸気弁８はクランク軸９の回転を吸気弁８の開閉運動に変換する不図示の動弁機構にて気筒２毎の燃焼サイクルに従って駆動される。吸気通路３には、その上流から下流に向かって、エアクリーナ１０、ターボチャージャー１１のコンプレッサ１１ａ、インタークーラ１２及びスロットル弁１３が設けられている。
【００１３】
排気通路４は各気筒２から排出された排気を集合させる排気マニホールド１５を有しており、その排気マニホールド５の下流側にはターボチャージャー１１のタービン１１ｂと、排気を浄化するための排気浄化装置１６とが設けられている。また、内燃機関１には、吸気通路３へ排気を還流させる排気還流装置１７が設けられている。排気還流装置１７は排気マニホールド１５と吸気通路３とを接続する還流通路１８と、吸気通路３へ還流させる排気の流量を調整する還流調整弁１９と、還流通路１８を流れる排気を冷却するための冷却装置２０とを備えている。
【００１４】
内燃機関１には、慣性過給効果を積極的に利用するためにロータリーバルブ装置２５が設けられている。ロータリーバルブ装置２５は吸気通路３に回転自在に設けられた弁体２６と、この弁体２６を回転駆動する駆動機構２７とを備えている。弁体２６はいわゆるバタフライ型の弁構造を持っていて略矩形状に形成されている。弁体２６は１回転当たりに吸気通路３を２回開閉動作できる（図２参照）。駆動機構２７は弁体２６の回転軸線Ａｘの方向に延びて弁体２６に取り付けられた駆動軸２８と、その駆動軸２８にクランク軸９の回転を伝達する伝達機構２９とを備えている。伝達機構２９はクランク軸９に取り付けられた駆動プーリ３０と、駆動軸２８の一端に取り付けられた被駆動プーリ３１と、これらのプーリ３０、３１に巻き掛けられたベルト３２とを有している。本形態では、内燃機関１が４気筒であることから気筒２毎に慣性過給効果を与えるにはクランク軸９の２回転当たりに弁体２６を少なくとも４回開閉動作させる（２回転させる）ことが必要である。そのため、伝達機構２９は、クランク軸９が１回転する間に弁体２６が１回転するように駆動プーリ３０と被駆動プーリ３１との速比が１：１に設定されている。即ち、弁体２６はクランク軸９と同期して回転駆動される。本形態では、クランク軸９の回転角度（クランク角）と弁体２６の回転角度とは一対一に対応する。
【００１５】
図２は図１のII−II線に関する断面模式図である。ロータリーバルブ装置２５は、吸気通路３の一部が弁体２６の回転半径方向外側に後退した円筒状の凹面部３５と、その凹面部３５と弁体２６の先端部２６ａとの間に配置された不感帯部３６とを更に備えている。なお、本形態の凹面部３５は吸気通路３のそれ自身を加工することで実現されている。しかし、弁体２６を収容できる別体のハウジング（不図示）に凹面部３５を形成することもできる。この場合にはそのハウジングを吸気通路３に接続することにより、そのハウジングを吸気通路３の一部として機能させることができる。
【００１６】
不感帯部３６は弁体２６の回転周方向に延びていて、その不感帯部３６として、弁体２６の回転周方向に沿って独立して変位可能な状態で配置された二つの遮蔽部材３７、３８が設けられている。二つの遮蔽部材３７は互いに同一構造を持っている。二つの遮蔽部材３７の間には、凹面部３５から弁体２６の回転半径方向内側に向かって突出し、かつ弁体２６の先端部２６ａに接触する突部３９が設けられている。突部３９は弁体２６ａの回転軸線Ａｘの方向に延びている。各遮蔽部材３７、３８は突部３９に突き当てられた基準位置から独立して移動できる。これにより、不感帯部３６の端部４１、４２の位置は回転周方向にそれぞれ変化できる。弁体２６の先端部２６ａが不感帯部３６に位置しているときには吸気通路３が閉鎖される。つまり、弁体２６が不感帯部３６に位置している限り、弁体２６が回転しても吸気通路３の閉鎖状態を不感帯部３６にて維持することができる。
【００１７】
図３は遮蔽部材３７の外観を示した斜視図である。遮蔽部材３７は、図２の上側の凹面部３５に位置する断面円弧状の第１部分３７ａと、下側の凹面部３５に位置する断面円弧状の第２部分３７ｂと、これら部分３７ａ、３７ｂを互いに連結する円板状の連結部分３７ｃとを有している。第１部分３７ａと第２部分３７ｂとは回転軸線Ａｘに関して対称の関係となるように構成されている（図２参照）。他方の遮蔽部材３８も同様に、第１部分３８ａ、第２部分３８ｂ及び連結部分３８ｃを有している。
【００１８】
図４は、各遮蔽部材３７、３８の駆動系を示している。図示するように、ロータリーバルブ装置２５には各遮蔽部材３７、３８を独立して回転駆動させる駆動機構４５が各遮蔽部材３７、３８に対して一つずつ設けられている。各駆動機構４５は互いに同一構造であるので、遮蔽部材３７に設けられた駆動機構４５を説明することに留める。駆動機構４５は駆動源である直流モータ４６と、直流モータ４６の回転を遮蔽部材３７の周方向への移動に変換する変換機構４７とを有している。変換機構４７は直流モータ４６のモータ軸４６ａに接続されたウォームギア４８と、ウォームギア４８と噛み合うことができ、かつ周方向に並んだ歯列４９とを有する。歯列４９は遮蔽部材３７の連結部分３７ｃの縁部に所定ピッチで形成されている。直流モータ４６にてウォームギア４８が回転すると、歯列４９の並び方向である周方向に遮蔽部材３７を移動させることができる。
【００１９】
図２に示すように、本形態では弁体２６が図示の時計方向に回転しているため、その先端部２６ａが端部４２から離れる時が開弁期間の起点になり、先端部２６ａが端部４２を離れた後に端部４１に接する時が開弁期間の終点となる。本形態は二つの遮蔽部材３７、３８を周方向に別々に移動できるため、各端部４１、４２の位置を別々に変化させることができる。従って、遮蔽部材３８から弁体２６が離れる開弁時期と遮蔽部材３７に弁体２６が接触を開始する閉弁時期とを別々に変更することが可能になる。これにより、各遮蔽部材３７、３８の変位量を適宜調整することで、閉弁時期を一定として開弁時期のみを遅らせることや、逆に開弁時期を一定として閉弁時期を早めることなどを容易に実現することができる。また、二つの遮蔽部材３７、３８が突部３９に突き当たる位置が基準位置になっているので、変位後の遮蔽部材３７、３８を突部３９に突き当てることによりこれらを基準位置に容易に復帰させることが可能になる。即ち、適宜変更した開弁時期又は閉弁時期を、特別な操作を要せずに遮蔽部材３７、３８の基準位置に対応した基準に簡単に戻すことができる。
【００２０】
図５は、開弁時期を調整できる遮蔽部材３８の変位量が最大になった状態を示している。なお、閉弁時期を調整できる遮蔽部材３７も一方の遮蔽部材３７と同一の範囲内で変位できる。図示するように、遮蔽部材３８が回転周方向に移動すると、不感帯部３６にはその変位量と同じ幅を持った隙間Ｇ１が形成される。本形態では隙間Ｇ１は遮蔽部材３８と突部３９との間に形成される。遮蔽部材３７に関しても同様に、遮蔽部材３７と突部３９との間に隙間Ｇ２が形成される。図５から明らかなように、弁体２６の先端部２６ａの厚さｔは隙間Ｇ１よりも大きくなっている。
【００２１】
図６は、図５に示した弁体２６を、不感帯部３６に形成され得る隙間Ｇ１、Ｇ２よりも先端部５０ａの厚さが小さい弁体５０に変更した形態を示している。図６の形態では弁体５０の先端部５０ａが隙間Ｇ１の上に位置したときにその先端部５０ａが二つの遮蔽部材３７、３８の両方から離れることになる。これにより、弁体５０によって遮断されていた流れが矢印で示すように弁体５０の先端部５０ａを一時的に回り込むことができるようになる。そのため、弁体５０が不感帯部３６に位置していながら吸気通路３の閉鎖状態を保持できない瞬間が生じ、不感帯部３６におけるシール性が悪化する。
【００２２】
図５と図６とを比較すれば明らかなように、弁体２６はその先端部２６ａの厚さｔが隙間Ｇ１よりも大きくなっているから、先端部２６ａが二つの遮蔽部材３７、３８の両方から離れることがない。即ち、弁体２６の先端部２６ａが不感帯部３６に位置している間は、弁体２６の先端部２６ａと二つの遮蔽部材３７、３８の少なくとも一方との接触が常時保たれて、その接触が途切れることがない。これにより、不感帯部３６におけるシール性を保証できる。
【００２３】
本発明は以上の形態に限定されず、種々の形態にて実施することができる。本発明を適用できる内燃機関の形式には特段の制限はない。従って、気筒数、過給機の有無、燃焼方式が上述した内燃機関１と異なっていても構わない。
【００２４】
ロータリーバルブを慣性過給効果を積極的に利用する吸気制御装置として機能させることは一例に過ぎない。従って、ロータリーバルブを他の用途に用いることもできる。他の用途に用いる場合には、弁体の回転をクランク軸と同期させることを必要としない場合もあり得る。弁体の回転をクランク軸と同期させる場合でも、クランク軸の回転を機械的に弁体に伝達するものでなくてもよい。例えば、クランク軸の回転と同期して回転する所定のモータにて弁体を回転させるものであってもよい。上述した形態では、４気筒の燃焼間隔に基づいてクランク角と吸気制御弁の回転角度とが一対一に対応することになっているにすぎない。従って、本発明を実施する場合には、適用対象の内燃機関の気筒数に応じてクランク角と弁体の回転角度とを適宜対応付ければよい。
【００２５】
不感帯部に設けられた突部を省略して実施することもできる。この場合には二つの遮蔽部材が互いに突き当たることになる。この場合には、弁体の先端部の厚さを二つの遮蔽部材間に形成される隙間よりも大きくすることにより、不感帯部のシール性を保証できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】吸気制御装置として機能する本発明の一形態に係るロータリーバルブ装置が適用された内燃機関の要部を示した図。
【図２】図１のII−II線に関する断面模式図。
【図３】一方の遮蔽部材の外観を示した斜視図。
【図４】各遮蔽部材の駆動系を示した図。
【図５】開弁時期を調整できる遮蔽部材の変位量が最大になった状態を示した図。
【図６】図５に示した弁体を、不感帯部に形成され得る隙間よりも先端部の厚さが小さい弁体に変更した形態を示した図。
【符号の説明】
【００２７】
１  内燃機関
２  気筒
３  吸気通路
８  吸気弁
９  クランク軸
２５  ロータリーバルブ装置
２６  弁体
２６ａ  先端部
３５  凹面部
３６  不感帯部
３７、３８  遮蔽部材
３９  突部
【図１】
2010013964.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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