(57)【要約】【課題】  気筒内に生じる渦流を安定化させ、弁体駆動手段の信頼性確保のコストを抑え、さらに吸気流の圧力損失を減らして吸気効率を高める。【解決手段】  吸気渦流発生バルブ１０は、タンブル流を生じさせる際、スライド弁体１２による絞りから吸気バルブ５までの距離が短いため、タンブル流がバラツク要因が少なく、エンジンの運転状態が変化しても、気筒内２に安定してタンブル流を生じさせることができる。スライド弁体１２は、吸気の上下流方向に沿って長手方向に延びて設けられているため、スライド弁体１２に加わる負荷トルクが小さく、電動アクチュエータ１７の負担を軽減でき、電動アクチュエータ１７のコストを抑えることができる。さらに、スライド弁体１２が吸気の上下流方向に沿うものであるため、吸気流に生じる圧力損失を低減でき、エンジン出力の向上および燃費性能の向上を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合気の吸引を行なう気筒内、この気筒内に燃焼用の空気を導く吸気ポート、および前記気筒内と前記吸気ポートの連通状態の切り替えを行なう吸気バルブを備えた内燃機関に設けられ、
前記気筒内に吸い込まれる吸気の流れ状態をコントロールする吸気渦流発生バルブを具備する内燃機関の吸気装置において、
前記吸気渦流発生バルブは、
前記吸気ポートの内壁面に沿うとともに吸気の上下流方向に沿って長手方向に延びて設けられ、前記吸気ポートにおける出口部の一部の開閉を行なうスライド弁体と、
このスライド弁体を前記吸気ポートの内壁面に沿って、吸気の上下流方向にスライド駆動する弁体駆動手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の吸気装置において、
前記弁体駆動手段は、前記スライド弁体のスライド量を連続的あるいは段階的に可変することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置において、
前記スライド弁体において吸気が流れる面は、前記吸気ポートにおける出口部の一部閉塞を解除する時に、当該スライド弁体に隣接する前記吸気ポートの内壁と同じ曲率に設けられることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置において、
前記スライド弁体の先端部には、前記吸気バルブにおけるバルブシャフトとの接触を避けるためのバルブシャフト切欠部が形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置において、
前記スライド弁体の先端側には、前記吸気ポートの前記気筒内側が二股に分岐する場合に、二股分岐部の隔壁との接触を避けるための隔壁切欠部が形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内（内燃機関のシリンダ内）に吸気（燃焼用の空気）の渦流を生じさせる吸気渦流発生バルブを備えた内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術１）
吸気渦流発生バルブの従来技術として、インテークマニホールドの下流部の内部に、一部に切欠部が形成されたバタフライ弁体を配置し、このバタフライ弁体を閉じて切欠部により吸気を流すことによって、バタフライ弁体の下流部分に渦流を生じさせ、その渦流が気筒内に導かれることで、気筒内にタンブル流（縦方向回転流）や、スワール流（横方向回転流）などの渦流が生じるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に示すように、インテークマニホールドの下流部にバタフライ弁体を配置した場合、バタフライ弁体から吸気バルブ（具体的には傘部）までの到達距離、到達時間が長くなる。すると、バタフライ弁体の直下で発生した渦流が気筒内に到達するまでに、拡散、衝突等のバラツキ要因が多く存在し、結果的に気筒内に生じる渦流が安定しない不具合がある。
【０００３】
（従来技術２）
上記の不具合を解決する技術として、吸気渦流発生バルブの弁体に、絞り部（絞りによる開口部）を下流側へ延長させる延長部を設け、吸気バルブに近い位置で渦流を生じさせるものが知られている（例えば、特許文献２、３参照）。
特許文献２、３を、図４、図５を参照して説明する。なお、符号は後述する実施例と同一機能物に共通符号を付したものである。
【０００４】
特許文献２の吸気渦流発生バルブ１０は、図４に示すように、吸気ポート３の内部に配置されて傾斜角度が変更可能な傾斜弁体Ｊ１と、この傾斜弁体Ｊ１の下流端に連結されて下流側に延長された延長部Ｊ２とを用いたものであり、渦流の発生部位を吸気バルブ５に近づけ、気筒内に生じる渦流を安定化させるものである。
また、特許文献３の吸気渦流発生バルブ１０は、図５に示すように、インテークマニホールドＪ３の内面に傾斜溝と延長溝を含むガイド溝Ｊ４を形成し、このガイド溝Ｊ４に沿って遮蔽板Ｊ５を下流側へスライド変位させることで、遮蔽板Ｊ５に、インテークマニホールドＪ３内を絞る傾斜弁体Ｊ１の機能と、この傾斜弁体Ｊ１による絞り部を下流側へ延長させる延長部Ｊ２の機能とを持たせたものである。
【０００５】
しかし、特許文献２、３の吸気渦流発生バルブ１０は、気筒内に向かう吸気流が「傾斜弁体Ｊ１にぶつかること」によって、傾斜弁体Ｊ１に大きな負荷トルクが加わる。この負荷トルクは、傾斜弁体Ｊ１を駆動する弁体駆動手段（具体的には、電動アクチュエータ等）の負担になるため、傾斜弁体Ｊ１を駆動する弁体駆動手段の信頼性確保にコストがかかる不具合があった。
さらに、特許文献２、３の吸気渦流発生バルブ１０は、（ｉ）気筒内に向かう吸気流が「傾斜弁体Ｊ１にぶつかること」によって大きな圧力損失が生じてしまう問題と、（ｉｉ）吸気通路と延長部Ｊ２との間に形成される「狭く、且つ距離のある絞り通路」によって大きな圧力損失が生じてしまう問題とが発生し、気筒内に吸引される吸気効率が低下して、エンジン出力が低下する不具合があった。
【特許文献１】特開２００３−２９３７７５号公報
【特許文献２】特開２００６−７０８７５号公報
【特許文献３】特開２００４−４４４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、気筒内に生じる渦流を安定化させ、弁体駆動手段の信頼性確保のコストを抑え、さらに吸気流の圧力損失を減らして吸気効率を高めることのできる内燃機関の吸気装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する内燃機関の吸気装置は、スライド弁体を吸気の下流方向にスライド変位させ、吸気ポートにおける出口部の一部を閉塞して絞ることにより、気筒内に渦流（タンブル流、スワール流等）を生じさせることができる。
この時、スライド弁体による絞りから吸気バルブまでの距離を短くできるため、渦流が変化するバラツキ要因が少なく、内燃機関の運転状態（エンジン回転数、スロットル開度等）が変化しても、気筒内に安定して渦流を生じさせることができる。これにより、渦流を生じさせる運転状態において燃焼状態を向上でき、燃費性能を高めることができる。
【０００８】
逆に、スライド弁体を吸気の上流方向にスライド変位させ、吸気ポートにおける出口部の一部閉塞を解除することによって、気筒内に渦流を生じさせる作用が無くなる。
この時、スライド弁体は、吸気ポートの内壁面に沿い、且つ吸気の上下流方向に沿って長手方向に延びて設けられているため、吸気によってスライド弁体に加わる負荷トルクが小さい。これにより、スライド弁体を駆動する弁体駆動手段（電動アクチュエータ等）の負担が軽減され、スライド弁体を駆動する弁体駆動手段の信頼性確保のコストを抑えることができる。
【０００９】
一方、スライド弁体は、吸気ポートの内壁面に沿い、且つ吸気の上下流方向に沿って長手方向に延びて設けられて、吸気ポートの出口部の一部を開閉するものであるため、従来技術が用いていた「傾斜弁体」および「延長部」を無くすことができ、結果的に「傾斜弁体による吸気流の圧力損失（吸気流が傾斜弁体にぶつかることによる圧力損失）」と「延長部による吸気流の圧力損失（吸気通路と延長部との間の絞り通路による圧力損失）」を無くすことができる。これによって、渦流を生じさせる運転状態の吸気効率を高めることができ、エンジン出力を高めることができる。
【００１０】
［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する内燃機関の吸気装置の弁体駆動手段は、スライド弁体のスライド量を連続的あるいは段階的に可変するものである。
このように、スライド弁体のスライド量が連続的または段階的に可変されることで、内燃機関の運転状態（エンジン回転数、スロットル開度等）に応じた渦流を気筒内に生じさせることができる。
また、吸気バルブに近い位置で吸気を絞るため、スライド弁体による吸気ポートの出口部の絞り割合が大きい状態であっても、強い渦流を気筒内に生じさせることができる。これにより、吸気効率を下げることなく、強い渦流を気筒内に生じさせることができる。
【００１１】
［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する内燃機関の吸気装置は、スライド弁体において吸気が流れる面が、吸気ポートにおける出口部の一部閉塞を解除する時に、スライド弁体に隣接する吸気ポートの内壁と同じ曲率に設けられる。
これにより、吸気ポートにおける出口部の一部閉塞を解除する時（即ち、エンジン高回転時やエンジン高出力時であり、吸気ポートを通過する吸気速度が速い時や吸気量が多い時）に、吸気が吸気ポートをスムーズに流れる。このため、吸気渦流発生バルブを搭載したことによる高回転時や高負荷時における内燃機関の性能低下を回避することができる。  
【００１２】
［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する内燃機関の吸気装置におけるスライド弁体の先端部には、吸気バルブにおけるバルブシャフトとの接触を避けるためのバルブシャフト切欠部が形成されている。
これにより、スライド弁体が吸気ポートにおける出口部の一部を閉塞する際における閉塞割合を大きく確保することができ、結果的に吸気量が少ない場合や吸気の流速が遅い場合であっても、気筒内に強い渦流を生じさせることができる。
【００１３】
［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する内燃機関の吸気装置におけるスライド弁体の先端側には、吸気ポートの気筒内側が二股に分岐する場合に、二股分岐部の隔壁との接触を避けるための隔壁切欠部が形成されている。
これにより、１つの気筒内に対して２つの吸気バルブが設けられる場合、即ち、１つの気筒内に通じる吸気ポートが二股に分岐している場合であっても、１つのスライド弁体によって、２つの吸気ポートの出口部の一部を同時に開閉することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
最良の形態の内燃機関の吸気装置は、気筒内、吸気ポート、および吸気バルブを備えた内燃機関（レシプロエンジン）に設けられるものであり、気筒内に吸い込まれる吸気の流れ状態をコントロールする吸気渦流発生バルブを具備する。
吸気渦流発生バルブは、吸気ポートの内壁面に沿うとともに、吸気の上下流方向に沿って長手方向に延びて設けられ、吸気ポートにおける出口部の一部の開閉を行なうスライド弁体と、このスライド弁体を吸気ポートの内壁面に沿って、吸気の上下流方向にスライド駆動する弁体駆動手段とを備える。
【実施例１】
【００１５】
本発明が適用された内燃機関（以下、エンジンと称す）の吸気装置の実施例１を、図１、図２を参照して説明する。
燃料の燃焼により回転出力を生じさせるエンジンのシリンダヘッド１には、各気筒毎に、気筒内２へ吸気（燃焼用の空気）を導く吸気ポート３と、気筒内２で生成された排気ガスを排出する排気ポート４とが形成されている。また、シリンダヘッド１には、各気筒毎に、吸気ポート３の出口端（気筒内２との境界部）を開閉する吸気バルブ５と、排気ポート４の入口端（気筒内２との境界部）を開閉する排気バルブ６とが設けられている。
【００１６】
吸気ポート３が形成されるシリンダヘッド１と、吸気ポート３に吸気を導くインテークマニホールドとの間には、吸気渦流発生バルブ１０が設けられている。
この吸気渦流発生バルブ１０は、インテークマニホールドの下流端と吸気ポート３の上流端を連通させる吸気接続管１１と、この吸気接続管１１の内部から吸気ポート３内に延びて配置されるスライド弁体１２と、このスライド弁体１２を駆動する弁体駆動手段１３とを備える。
【００１７】
スライド弁体１２は、吸気ポート３の内壁面に沿うとともに、吸気の上下流方向に沿う長手方向に延びるものである。具体的な一例を示すと、スライド弁体１２は、吸気ポート３の内壁面に沿うとともに、吸気の上下流方向に沿う細長く直線的な板形状を呈するものであり、スライド弁体１２の先端側が、吸気ポート３における出口部αの一部の開閉を行なうものである。
ここで、スライド弁体１２の上面が、吸気ポート３の内周面の一部を形成するものであり、スライド弁体１２において吸気が流れる上面は、スライド弁体１２が吸気ポート３における出口部αの一部閉塞を解除する時（図２参照）に、スライド弁体１２に隣接する吸気ポート３の内壁と同じ曲率となり、吸気ポート３内に凹凸を生じさせずに、流路抵抗を小さくするように設けられている。
【００１８】
弁体駆動手段１３は、スライド弁体１２を吸気ポート３の下面に沿わせたままの状態で、スライド弁体１２を吸気の上下流方向にスライド駆動するものであり、スライド弁体１２の吸気上流側の下面に形成された吸気の上下流方向に沿うラック１５（直線ギヤ）と、このラック１５に噛合するピニオン１６と、このピニオン１６を回転駆動する電動アクチュエータ１７とを備える。
電動アクチュエータ１７は、吸気ポート３毎に設けられた各ピニオン（各スライド弁体１２の各ラック１５に噛合するピニオン１６）を同時に駆動する共通の駆動手段であり、通電により回転出力を発生する電動モータと、この電動モータの回転出力を減速してピニオン１６に伝達する減速装置とを備える。そして、電動アクチュエータ１７がＥＣＵ１８（エンジン・コントロール・ユニットの略）によって通電制御される。
【００１９】
ＥＣＵ１８は、マイクロコンピュータを搭載した周知の電子制御装置である。
ＥＣＵ１８は、エンジンが冷えている運転時や、エンジンの要求吸気量が少ない運転時など、タンブル流を生じさせることが要求される運転状態の時に、電動アクチュエータ１７を通電制御して、図１に示すように、スライド弁体１２を吸気の下流方向にスライド変位させる。これにより、吸気ポート３の出口部αの一部が閉塞されて、出口部αにおいて吸気流に偏流が生じ、気筒内２に強いタンブル流が生じる運転状態に設定される。
【００２０】
一方、ＥＣＵ１８は、エンジンが温まっている通常運転時や、エンジンの要求吸気量が多い運転時など、タンブル流を生じさせることが要求されない運転状態の時に、電動アクチュエータ１７を通電制御して、図２に示すように、スライド弁体１２を吸気の上流方向にスライド変位させる。これにより、吸気ポート３の出口部αの一部閉塞が解除され、気筒内２にタンブル流が生じなくなる運転状態に設定される。
【００２１】
〔実施例１の効果〕
実施例１の内燃機関の吸気装置は、スライド弁体１２を吸気の下流方向にスライド変位させ、スライド弁体１２によって吸気ポート３の出口部αの一部を閉塞して絞ることにより、気筒内２にタンブル流を生じさせるものである。
この時、スライド弁体１２による絞りから吸気バルブ５までの距離が短いため、タンブル流が弱まるバラツキ要因が少なく、エンジンの運転状態（エンジン回転数、スロットル開度等）が変化しても、気筒内２に安定してタンブル流を生じさせることができる。これにより、タンブル流を生じさせる運転状態において燃焼状態を向上することができ、燃費性能を高めることができる。
【００２２】
逆に、スライド弁体１２を吸気の上流方向にスライド変位させ、吸気ポート３における出口部αの一部閉塞を解除することによって、気筒内２にタンブル流を生じさせる作用が無くなる。
この時、スライド弁体１２は、吸気ポート３の内壁面に沿い、且つ吸気の上下流方向に沿って長手方向に延びて設けられているため、吸気によってスライド弁体１２に加わる負荷トルクが小さい。これにより、スライド弁体１２を駆動する電動アクチュエータ１７の負担を軽減でき、電動アクチュエータ１７のコストを抑えることができる。
【００２３】
またこの時（スライド弁体１２が吸気ポート３における出口部αの一部閉塞を解除する時）、スライド弁体１２において吸気が流れる上面が、スライド弁体１２に隣接する吸気ポート３の内壁の曲率に一致し、吸気ポート３内に凹凸を生じさせない。
これにより、吸気が吸気ポート３をスムーズに流れ、高回転時や高負荷時におけるエンジン性能の低下を回避することができる。
【００２４】
一方、スライド弁体１２は、吸気ポート３の内壁面に沿い、且つ吸気の上下流方向に沿って長手方向に延びて設けられて、吸気ポート３の出口部αの一部を開閉するものであるため、従来技術が用いていた「傾斜弁体」および「延長部」を無くすことができ、結果的に「傾斜弁体による吸気流の圧力損失（吸気流が傾斜弁体にぶつかることによる圧力損失）」と「延長部による吸気流の圧力損失（吸気通路と延長部との間の絞り通路による圧力損失）」を無くすことができる。これによって、タンブル流を生じさせる運転状態の吸気効率を高めることができ、エンジン出力を高めることができる。
【００２５】
ここで、実施例１の内燃機関の吸気装置は、スライド弁体１２の先端部に、吸気バルブ５におけるバルブシャフト５ａとの接触を避けるためのバルブシャフト切欠部１４（符号、図３参照）を形成している。これにより、スライド弁体１２が吸気ポート３における出口部αの一部を閉塞する際における閉塞割合を大きくすることができる。このため、吸気量が少ない場合（スロットル開度が小さい場合）や、吸気の流速が遅い場合（エンジンの回転数が低い場合）であっても、気筒内２に強いタンブル流を生じさせることができる。
【実施例２】
【００２６】
実施例２を説明する。なお、以下の実施例において上記実施例１と同一符号は同一機能物を示すものである。
この実施例２の内燃機関の吸気装置は、弁体駆動手段１３が、スライド弁体１２のスライド量を連続的（あるいは段階的）に可変するものである。
具体的に、この実施例２のＥＣＵ１８の記憶装置には、エンジンの運転状態（エンジン回転数、スロットル開度、水温等）と、スライド弁体１２のスライド量（スライド弁体１２による吸気ポート３における出口部αの閉塞率）との関係が記憶されている。
そして、ＥＣＵ１８は、エンジンの運転中に、センサ類によって検出されるエンジンの運転状態からスライド弁体１２のスライド量を算出し、算出されたスライド弁体１２のスライド量が得られるように電動アクチュエータ１７の電動モータの通電制御を行なうものである。
【００２７】
このように、スライド弁体１２のスライド量が連続的（または段階的）に可変制御されることで、エンジンの運転状態に応じたタンブル流を気筒内２に生じさせることができる。
また、スライド弁体１２が吸気バルブ５に近い位置で吸気を絞るため、スライド弁体１２による吸気ポート３の出口部αの絞り割合が大きい状態であっても、強いタンブル流を気筒内２に生じさせることができる。これにより、吸気効率を下げることなく、強いタンブル流を気筒内２に生じさせることができる。
【実施例３】
【００２８】
図３を参照して実施例３を説明する。
この実施例３の内燃機関の吸気装置は、気筒内２に対して２つの吸気バルブ５が設けられる場合、即ち、１つの気筒内２に通じる吸気ポート３が二股に分岐している場合に適用されるものであり、スライド弁体１２の先端側の中央部には、二股分岐部の隔壁２０との接触を避けるための隔壁切欠部２１が形成されている。
このように設けられることにより、１つのスライド弁体１２によって、２つの吸気ポート３の出口部αの一部を同時に開閉することができる。
【００２９】
〔変形例〕
上記の実施例では、吸気渦流発生バルブ１０を別体で設けて、シリンダヘッド１とインテークマニホールドの間に配置する例を示したが、吸気渦流発生バルブ１０をシリンダヘッド１に組み込んでも良いし、吸気渦流発生バルブ１０をインテークマニホールドに組み込んでも良い。
上記の実施例では、弁体駆動手段１３としてラック＆ピニオンを用いてスライド弁体１２をスライド駆動する例を示したが、リンク機構を用いてスライド弁体１２をスライド駆動するなど、他の手段によってスライド弁体１２をスライド駆動しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】吸気渦流発生バルブのスライド弁体が吸気ポートの出口部の一部を閉塞した状態を示す作動説明図である（実施例１）。
【図２】吸気渦流発生バルブのスライド弁体が吸気ポートの出口部の一部閉塞を解除した状態を示す作動説明図である（実施例１）。
【図３】スライド弁体の先端側の形状を示す説明図である（実施例３）。
【図４】吸気渦流発生バルブの概略図である（従来例）。
【図５】吸気渦流発生バルブの概略図である（従来例）。
【符号の説明】
【００３１】
２  気筒内
３  吸気ポート
５  吸気バルブ
５ａ  バルブシャフト
１０  吸気渦流発生バルブ
１２  スライド弁体
１３  弁体駆動手段
１４  バルブシャフト切欠部
２０  二股分岐部の隔壁
２１  隔壁切欠部
α  吸気ポートの出口部
【図１】
2010096012.tif 000003
【図２】
2010096012.tif 000004
【図３】
2010096012.tif 000005
【図４】
2010096012.tif 000006
【図５】
2010096012.tif 000007