(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、吸気ポートを介して流れる空気への影響を緩和しつつ、各気筒への空気の流れを制御する吸気制御装置を提供する。【解決手段】  複数の気筒を有するエンジン５０に対して取り付けられ、各気筒の複数の吸気ポート５２、５４の少なくとも一つ５２を開閉可能にして各気筒への空気の流れを制御する吸気制御装置１０であって、複数の気筒における複数の吸気ポート５２、５４が連通される共通の空間Ｓを区画形成する吸気通路形成部材１２と、該吸気通路形成部材１２に配置され、各気筒の複数の吸気ポート５２、５４の前記少なくとも一つの吸気ポート５２に各々が連通する複数の筒状部１８と、該筒状部１８を開閉可能に、該筒状部１８内のそれぞれに配置された複数の気流制御弁２０と、前記複数の筒状部１８を貫通し、前記複数の気流制御弁２０を繋いで連動させるシャフト２２と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有するエンジンに対して取り付けられ、各気筒の複数の吸気ポートの少なくとも一つを開閉可能にして各気筒への空気の流れを制御する吸気制御装置であって、
前記複数の気筒における複数の吸気ポートが連通される共通の空間を区画形成する吸気通路形成部材と、
該吸気通路形成部材に配置され、各気筒の複数の吸気ポートの前記少なくとも一つの吸気ポートに各々が連通する複数の筒状部と、
該筒状部を開閉可能に、該筒状部内のそれぞれに配置された複数の気流制御弁と、
前記複数の筒状部を貫通し、前記複数の気流制御弁を繋いで連動させるシャフトと、
を備えることを特徴とする吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒を有するエンジンに対して取り付けられ、各気筒の複数の吸気ポートの少なくとも一つを開閉可能にして各気筒への空気の流れを制御する吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車載用エンジンへの空気の流れを制御するスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）が知られている。例えばＳＣＶにより二つの独立吸気ポートの片側を閉じ、もう片方の吸気ポートを通過する空気の流速を早くさせ、燃焼室内の横方向の乱流を強化し、低回転高負荷域において体積効率や燃焼効率を改善することが可能である。
【０００３】
そのようなＳＣＶとしては、複数の気筒のそれぞれに対して配置され、各気筒の二つの吸気ポートに対応して分岐された吸気管の一つに配置されたＳＣＶの全てが、それらの吸気管を貫通する一のシャフトで繋げられたものが一例として知られている（特許文献１参照）。また、同様に、複数の気筒のそれぞれに対して配置され、各気筒の二つの吸気ポートの一つに配置されたＳＣＶのそれぞれに、独立した弁軸を設けたものが別の一例として知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５２９４３号公報
【特許文献２】特開２００２−１５５７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものでは、シャフトが吸気ポートに対応して分岐された吸気管の全てを貫通するので、開閉されず開いたままとされる吸気管、すなわち吸気ポートにおける空気の流れが、貫通するシャフトにより影響を受け、例えば空気の充填効率が阻害されるという問題がある。また、上記特許文献２に記載のものでは、ＳＣＶごとに弁軸が設けられるので、それらの弁軸を一のアクチュエータで作動させるのには複雑な機構が必要とされるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、簡単な構成で、吸気ポートを介して流れる空気への影響を緩和しつつ、各気筒への空気の流れを制御する吸気制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明による吸気制御装置は、複数の気筒を有するエンジンに対して取り付けられ、各気筒の複数の吸気ポートの少なくとも一つを開閉可能にして各気筒への空気の流れを制御する吸気制御装置であって、前記複数の気筒における複数の吸気ポートが連通される共通の空間を区画形成する吸気通路形成部材と、該吸気通路形成部材に配置され、各気筒の複数の吸気ポートの前記少なくとも一つの吸気ポートに各々が連通する複数の筒状部と、該筒状部を開閉可能に、該筒状部内のそれぞれに配置された複数の気流制御弁と、前記複数の筒状部を貫通し、前記複数の気流制御弁を繋いで連動させるシャフトと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成により、シャフトが吸気通路形成部材に配置される複数の筒状部を貫通するので、該シャフトは上記共通の空間を貫通し、吸気ポートを貫通しなくなる。従って、気流制御弁により開閉されない吸気ポートの空気の流れは、シャフトにより影響されることが緩和されることとなる。また、シャフトが複数の筒状部を貫通し、複数の気流制御弁を繋ぐので、簡単な構成とされる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単な構成で、吸気ポートを介して流れる空気への影響を緩和しつつ、各気筒への空気の流れを制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る吸気制御装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る吸気制御装置１０をディーゼルエンジン５０に適用し
たところを示す概略構成図である。図１には、エンジン５０のシリンダヘッド５０ａの吸気側の略半分のみが描かれている。エンジン５０は四つの気筒を有し、各気筒に対して吸気ポート５２、５４が二つずつ設けられている。なお、燃料噴射弁等の燃料噴射機構は図示されていない。
【００１２】
このエンジン５０の吸気系３０において、まず吸気口（不図示）から吸入された空気はエアクリーナ３２を介して吸気通路ＩＰの一部を区画形成する吸気管３４に導入される。さらに運転者によって操作される図示しないアクセルペダルの踏み込み量に基づき、スロットルアクチュエータ３６ａによって開度が調整されるスロットルバルブ３６の開度によりその流量が調整されつつ、空気はサージタンク３８に流入する。そして、サージタンク３８に流入した空気は、後述する吸気制御装置１０に入ることとなり、この吸気制御装置１０を経て各気筒に対応して分岐形成された吸気ポート５２、５４を介して各気筒の燃焼室（不図示）へ空気が分配される。
【００１３】
本実施形態の吸気制御装置１０は、エンジン５０に取り付けられ、吸気管３４と複数の吸気ポート５２、５４とを繋ぐべく設けられていて、吸気管３４側すなわち上流側から流入する空気の入口を一つ有し、エンジン５０側すなわち下流側に吸気ポート５２、５４の数に合わせた出口を八つ有している。吸気制御装置１０の分解斜視図を図２に、そしてその透視図を図３に示す。吸気制御装置１０は、その外殻を形成する吸気通路形成部材１２と、各気筒の二つの吸気ポート５２、５４の内の一つの吸気ポート５２に各々が連通する複数の筒状部１８と、この複数の筒状部１８の各々に一つ配置される複数の気流制御弁２０と、これらの気流制御弁２０を繋げるシャフト２２とを含んで構成されている。なお、シャフト２２は、後述するＥＣＵ１００により制御されるアクチュエータ２４により作動させられる。また、気流制御弁２０は、上記ＳＣＶとみなされ得る。
【００１４】
吸気通路形成部材１２は、四つの気筒における八つの吸気ポート５２、５４の全てが連通される共通の空間Ｓを区画形成する（図１参照）。吸気通路形成部材１２は、エンジン５０側の平板状の支持部材１４と、この支持部材１４と連結されて一体とされる箱型部材１６とから成り立っている（図２および図３参照）。支持部材１４には、筒状部１８を支持すべく筒状部１８に適合する形状の第一孔部１４ａが設けられると共に、この第一孔部１４ａ間には筒状部１８に連通しない吸気ポート５４に連なる第二孔部１４ｂが設けられ、これら第一孔部１４ａと第二孔部１４ｂとは互いに通じている。第一孔部１４ａに筒状部１８の端部が嵌合されて接続され、筒状部１８の壁面により第一孔部１４ａの孔と第二孔部１４ｂの孔とは隔たれる（図２参照）。第二孔部１４ｂは、対応する吸気ポート５４の開口面積よりも大きな開口面積を有していて、シリンダヘッド５０ａに吸気制御装置１０が取り付けられても吸気ポート５４の開口領域が減じられないようにされている。一方、箱型部材１６は、その一面が開かれ、この一面と対向する面に吸気管３４に接続する接続管１６ａが突出して設けられている。開かれた一面には支持部材１４が合わせられて、支持部材１４および箱型部材１６の係止部１４ｃ、１６ｂにボルト（不図示）が螺合されて、支持部材１４と箱型部材１６とは一体とされる。
【００１５】
筒状部１８は両端が開かれた円筒管からなり、吸気ポート５２の開口領域よりも大きな開口を有している。筒状部１８は、上述の如く、吸気通路形成部材１２の第一孔部１４ａに嵌合されて溶接等により接続されて、吸気制御装置１０が組み立てられた際には吸気通路形成部材１２に配置される。筒状部１８は、吸気制御装置１０がエンジン５０へ取り付けられることで吸気ポート５２の上流側に配置され、吸気ポート５２に連通し、あたかも吸気ポート５２が延長されているかのようにする。筒状部１８は、シャフト２２により貫通されるべく、シャフト２２よりもわずかに大きな径を有する孔１８ａを二つ有していて、この二つの孔１８ａは筒状部１８の軸線と直交する線上に、且つ対向する筒状部１８の円筒壁に設けられている。孔１８ａにはベアリング（不図示）などを介してシャフト２２が取り付けられ、孔１８ａとシャフト２２との間の密閉性が保たれる。また、後述する気流制御弁２０が筒状部１８に配置されるが、筒状部１８は、気流制御弁２０が閉じられることで、吸気ポート５２への空気の流れを完全に遮断して、高い密閉性を確保する構造とされている（不図示）。
【００１６】
気流制御弁２０は、シャフト２２を軸にして回動される一枚の弁から構成されている。ここで、支持部材１４を上流側から、すなわち箱型部材１６に当接される側からみた側面図を図４に示す。図４によれば、支持部材１４に設けられた八つの孔に一つおきに配置された四つの気流制御弁２０は、シャフト２２により繋げられ、同じ動きをするようにされている。気流制御弁２０は、前述の筒状部１８内に配置され、シャフト２２を介して開弁位置（図１および図５（ｂ）の位置）と閉弁位置に作動され、筒状部１８を開閉可能にする。すなわち、筒状部１８に配置された気流制御弁２０を開閉することで、一の気筒における二つの吸気ポート５２、５４の内の一方の吸気ポート５２が開閉される。本実施形態では、四つの気筒が一直線上に配置されていて、それに関連する全ての気流制御弁２０も一直線上に配置されているので、シャフト２２は気筒列方向に配置されていることになる。
【００１７】
組み立てられた吸気制御装置１０について、図１および図５に基づいて説明する。図５は、組み立てられた吸気制御装置１０がエンジン５０に取り付けた状態での吸気制御装置１０およびシリンダヘッド５０ａの部分模式図であり、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図を（ａ）に、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図を（ｂ）に表している。つまり、図５（ａ）は開いたままとされる吸気ポート５４に関する図であり、図５（ｂ）は気流制御弁により開閉可能にされる吸気ポート５２に関する図である。なお、図５では、吸気ポート５２、５４や吸気制御装置１０の大きさが誇張されていて、それらは現実とは異なっている。
【００１８】
吸気制御装置１０がエンジン５０に接続された状態で、吸気ポート５２の上流側に筒状部１８が設置されると共に気流制御弁２０が配置され、気流制御弁２０が設けられている筒状部１８には吸気ポート５２が連通している。そしてそれ以外の吸気ポート５４においては、吸気制御装置１０がエンジン５０に接続された状態で、その吸気ポート５４よりも上流側にシャフト２２が位置するように構成されている（図５（ａ）参照）。
【００１９】
このような構成の吸気制御装置１０における気流制御弁２０は、制御装置（ＥＣＵ）１００からの制御出力に基づくアクチュエータ２４の制御により、シャフト２２が作動されることで開弁位置と閉弁位置にされる。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェースを含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、エンジン負荷を検出する負荷センサ１１０、エンジン回転数を検出する回転数センサ１２０、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ１３０などが電気配線を介して接続されている。これらセンサ１１０、１２０、１３０などからの検出信号に基づき、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン５０の運転がなされるように、出力インタフェースから電気配線を介して信号が、アクチュエータ２４やスロットルアクチュエータ３６ａなどに出力される。
【００２０】
そして、本実施形態では、吸気制御装置１０を制御することで、各気筒への空気の流れを制御するようにしている。具体的には、軽負荷時には、気流制御弁２０が閉弁位置にされるように、すなわち吸気ポート５２が閉じられるように、アクチュエータ２４への出力信号がＥＣＵ１００から出力される。これにより、上流側からの空気が吸気ポート５４のみを介してエンジン５０の各気筒の燃焼室へ導かれることになり、吸気ポート５４を介して導かれる早い空気により燃焼室内の横方向の乱流（スワール流）が強化され、体積効率や燃焼効率が改善される。逆に、軽負荷時以外では気流制御弁２０が開弁位置にされるように、すなわち吸気ポート５２が開かれるように、アクチュエータ２４への出力信号がＥＣＵ１００から出力される。これにより、必要な量の空気が二つの吸気ポート５２、５４を介して燃焼室へ導かれることになる。
【００２１】
このように開弁位置と閉弁位置とが切り換えられる気流制御弁２０を有する吸気制御装置１０をエンジン５０の吸気系３０に配することにより例えば次の効果が奏される。まず、全ての気流制御弁２０が、シャフト２２により連結されて、アクチュエータ２４の作動によるシャフト２２の回転により連動されるので、全ての気流制御弁２０は同じ開閉の動きをすることとなる。また、吸気ポート５２、５４の外側で、それらよりも上流側にシャフト２２が配置されるため、吸気ポート５４が区画形成する吸気通路ＩＰの一部がシャフト２２により狭くされることがなく、吸気ポート５４を流れる各気筒への空気にシャフト２２の影響が及ぶのが緩和される。すなわち、シャフト２２により吸気ポート５４を流れる空気の空気抵抗が増すということが抑制されることになり、エンジン５０の燃焼室へ吸気ポート５４を介してより多くの空気を吸入することが可能となり、ひいてはエンジン５０の出力向上が図られる。
【００２２】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したけれども、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、エンジン５０の吸気ポート５２の上流側に筒状部１８および気流制御弁２０を直接配置することとしたが、例えば独立した枝管を吸気ポートに連通させて接続し、その上流側に吸気制御装置１０を配置することとしても良い。すなわち汎用されている吸気マニホルドの中間に吸気制御装置１０が配置されているかのようにしてもよい。この場合には、吸気マニホルドに吸気制御装置１０を組み込んで一体的な構成としても良い。また、そのような場合に限らず、吸気制御装置１０を、吸気マニホルド又はシリンダヘッド５０ａと一体的に成形しても良い。さらに、本発明に係る吸気制御装置１０は、一の気筒における複数の吸気ポートの内の一の吸気ポートを開閉可能に気流制御弁２０を設けるのであれば、気筒の数、吸気ポートの数などに制限されない。例えば、一の気筒において三つの吸気ポートを設け、その内の二つの吸気ポートを開閉可能に二つの気流制御弁２０を設けることも可能である。また、種々の運転状態に応じて気流制御弁２０の開度が連続的に調整されても良い。なお、本発明に係る吸気制御装置はディーゼルエンジン以外の内燃機関にも適用され得、火花点火機関や圧縮点火機関に適用され得る。
【００２３】
なお、上記実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る吸気制御装置をディーゼルエンジンに適用したところを示す概略構成断面図である。
【図２】図１に示した吸気制御装置の分解斜視図である。
【図３】図２に示した吸気制御装置の透視図である。
【図４】本実施形態の筒状部および気流制御弁を有する支持部材の側面図である。
【図５】吸気制御装置をエンジンに接続した状態での吸気制御装置およびシリンダヘッドの部分模式図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  吸気制御装置
１２  吸気通路形成部材
１４  支持部材
１４ａ  第一孔部
１４ｂ  第二孔部
１４ｃ  係止部
１６  箱型部材
１６ａ  接続管
１６ｂ  係止部
１８  筒状部
１８ａ  孔
２０  気流制御弁
２２  シャフト
２４  アクチュエータ
３０  吸気系
３２  エアクリーナ
３４  吸気管
３６ａ  スロットルアクチュエータ
３６  スロットルバルブ
３８  サージタンク
５０  エンジン
５０ａ  シリンダヘッド
５２、５４  吸気ポート
１００  ＥＣＵ
１１０  負荷センサ
１２０  回転数センサ
１３０  スロットルポジションセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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