(57)【要約】【目的】内燃機関の吸気制御装置において、大幅な流動特性の変更を加えて、車両の走行条件によって任意のガス流動（スワール流、タンブル流）の強化を図り、燃焼性を十分に向上し、近年の排ガス規制及び燃費規制に対処させることにある。【構成】吸気通路は、上流側に位置してスロットルバルブが設けられた第１の吸気通路と下流側に位置して吸気制御弁が設けられた第２の吸気通路とからなり、この第２の吸気通路の通路断面積は第１の吸気通路の通路断面積よりも大きく設定され、吸気制御弁は弁軸と弁体とからなり、この弁体には取付状態において弁軸よりも下方の一部に切欠き部を設けている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも吸気ポートに設けられた燃料噴射弁と、この燃料噴射弁よりも上流側で且つスロットルバルブよりも下流側の吸気通路に設けられて任意の開度に制御可能な吸気制御弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置において、前記吸気通路は、上流側に位置して前記スロットルバルブが設けられた第１の吸気通路と下流側に位置して前記吸気制御弁が設けられた第２の吸気通路とからなり、この第２の吸気通路の通路断面積は前記第１の吸気通路の通路断面積よりも大きく設定され、前記吸気制御弁は弁軸と弁体とからなり、この弁体には取付状態において前記弁軸よりも下方の一部に切欠き部を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記切欠き部は、前記弁軸と該弁軸に対して垂直な中心軸とにより四分割される前記弁体の内、下方に位置する二つの分割体のどちらか一方に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
前記第１の吸気通路と前記第２の吸気通路とは、少なくとも垂直方向の長さが異なることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気制御装置に係り、特に内燃機関への空気流動を強化する吸気制御弁（気流制御弁）を設けた内燃機関の吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の内燃機関においては、少なくとも吸気ポートに設けられた燃料噴射弁と、この燃料噴射弁よりも上流側で且つスロットルバルブよりも下流側の吸気通路に設けられて任意の開度に制御可能な吸気制御弁とを備えた吸気制御装置を設置したものがある。この吸気制御装置は、内燃機関の燃焼室にガス流動（スワール流、タンブル流）を生成し、燃焼性の向上を図っている。
【０００３】
このような内燃機関の吸気制御装置としては、例えば、特開昭６３−２４８９１９号公報、特開平１１−１０７７６４号公報に開示されている。特開昭６３−２４８９１９号公報に記載のものは、スロットルバルブの下流側の吸気通路に、第１の制御弁とこの第１の制御弁よりも上流側に第２の制御弁とを互いに直列に配設し、第１の制御弁は、低負荷域で閉動作するとともに中・高負荷域では開動作して比較的小さな面積の切欠き部を有し、第２の制御弁は、低・中負荷域で閉動作するとともに高負荷域では開動作して比較的大きな面積の切欠き部を有するものである。特開平１１−１０７７６４号公報に記載のものは、吸気通路に吸気制御弁を設け、吸気通路は、吸気制御弁上流から吸気弁近傍までの部分をストレート状に形成するとともに、吸気制御弁から燃焼室までの距離が吸気制御弁の配設位置における通路径の数倍の長さに形成され、吸気制御弁には、全閉時に吸気通路の下部壁面側に開口部を形成するように切欠き部を設けたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来　内燃機関の吸気制御装置にあっては、吸気制御弁が弁形状一つにつき一定のガス流動（スワール流、タンブル流）しか与えることができず、吸気制御弁の開度を変えることにより、若干の流動特性の変更を加えられるが、スワール比とタンブル比の比率を逆転させるような大幅な流動特性の変更を与えることができず、よって、近年の排ガス規制及び燃費規制の強化から、状況により、成層燃焼・均一燃焼を切り替えたい場合に、大幅な流動特性の変更が加えることができるような吸気制御弁が望まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、少なくとも吸気ポートに設けられた燃料噴射弁と、この燃料噴射弁よりも上流側で且つスロットルバルブよりも下流側の吸気通路に設けられて任意の開度に制御可能な吸気制御弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置において、前記吸気通路は、上流側に位置して前記スロットルバルブが設けられた第１の吸気通路と下流側に位置して前記吸気制御弁が設けられた第２の吸気通路とからなり、この第２の吸気通路の通路断面積は前記第１の吸気通路の通路断面積よりも大きく設定され、前記吸気制御弁は弁軸と弁体とからなり、この弁体には取付状態において前記弁軸よりも下方の一部に切欠き部を設けたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明において、吸気通路は、上流側に位置してスロットルバルブが設けられた第１の吸気通路と下流側に位置して吸気制御弁が設けられた第２の吸気通路とからなり、この第２の吸気通路の通路断面積は第１の吸気通路の通路断面積よりも大きく設定され、吸気制御弁は弁軸と弁体とからなり、この弁体には取付状態において弁軸よりも下方の一部に切欠き部を設けていることから、吸気制御弁の開度を切り替えることで、大幅な流動特性の変更を加えることができ、車両の走行条件によって任意のガス流動（スワール流、タンブル流）の強化を図り、燃焼性を十分に向上し、近年の排ガス規制及び燃費規制に対処させることができる。
【０００７】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図１〜８は、この発明の第１実施例を示すものである。図１において、２は車両（図示せず）に搭載される内燃機関、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はシリンダ、１０はピストン、１２はウォータジャケット、１４は燃焼室である。
【０００８】
シリンダヘッド６には、吸気ポート１６と排気ポート１８とが形成されているとともに、吸気口２０と排気口２２とを開閉する吸気弁２４と排気弁２６とが設けられ、また、点火プラグ２８が設けられている。また、シリンダヘッド６には、吸気ポート１６に連通する吸気通路３０を形成する吸気マニホルド３２が連結されているとともに、排気ポート１８に連通する排気通路３４を形成する排気マニホルド３６が連結されている。吸気通路３０の上流側には、図示しないが、スロットルバルブが設けられている。
【０００９】
シリンダヘッド６の吸気ポート１６の噴射弁取付部３８には、燃料噴射弁４０４０が燃焼室１４に臨んで取り付けられている。
【００１０】
内燃機関２には、吸気制御装置４２が設けられる。この吸気制御装置４２は、燃料噴射弁４０よりも上流側で且つスロットルバルブよりも下流側の吸気通路３０に設けられて任意の開度に制御可能な吸気制御弁（気流制御弁）４４を備えている。この吸気制御弁４４は、リンク部材４６を介して吸気制御弁用アクチュエータ４８に連結している。
【００１１】
この吸気制御弁用アクチュエータ４８は、制御手段（ＥＣＵ）５０に連絡し、この制御手段５０によって作動制御される。この制御手段５０には、内燃機関２への燃料噴射を制御するように燃料噴射弁４０が連絡しているとともに、吸気制御弁４４の開度状態を入力するように吸気制御弁開度センサ５２が連絡している。
【００１２】
吸気通路３０は、図７、８に示す如く、上流側に位置してスロットルバルブが設けられた第１の吸気通路３０−１と、下流側に位置して吸気制御弁４４が設けられた第２の吸気通路３０−２とからなる。吸気ポート１６の通路断面積Ｓに対し、第１の吸気通路３０−１の通路断面積Ｓ１は、吸気ポート１６の通路断面積Ｓよりも小さな通路断面積に設定されている。第２の吸気通路３０−２の通路断面積Ｓ２は、吸気ポート１６の通路断面積Ｓと略同一の通路断面積であり、第１の吸気通路３０−１の通路断面積Ｓ１よりも拡大通路面積ＳＲ分だけ大きく設定されている。
【００１３】
第１の吸気通路３０−１と第２の吸気通路３０−２とは、少なくとも垂直方向の長さが異なるものである。つまり、上流側の（Ｚ軸方向で径の小さな箇所）第１の吸気通路３０−１においては、吸気通路３０の下面３０Ｂから上面３０Ｕまでの垂直方向の長さがＬａで形成され、第２の吸気通路３０−２においては、吸気制御弁４４の上流側で該吸気制御弁４４の開閉の妨げにならない直前の位置（Ｚ軸方向で径の大きな箇所）において傾斜面５４で第１の吸気通路３０−１に滑らかに繋がり且つ吸気通路３０の下面３０Ｂから上面３０Ｕまでの垂直方向の長さＬｂが前記長さＬａよりも大きく設定されている。よって、吸気制御弁４４が全閉状態では、吸気制御弁４４が大径の第２の吸気通路３０−２を略閉塞し（図３参照）、吸気制御弁４４が中間開度状態では、吸気制御弁４４が小径の第１の吸気通路３０−１を閉鎖するような角度まで回動（図５参照）することができる構成である。
【００１４】
吸気制御弁４４は、図３、４に示す如く、水平方向に指向し且つ下面３０Ｂから高さＨで略第２の吸気通路３０−２の中心線上に位置する弁軸５６と、この弁軸５６に固定された弁体５８とからなる。この弁体５８には、取付状態において弁軸５６よりも下方の一部に切欠き部６０が設けられている。この切欠き部６０は、弁軸５６の軸心５６Ｃと該弁軸５６に対して垂直な中心軸５８Ｃとにより四分割される弁体５８の内、下方に位置する二つの第１の分割体６２−１又は第２の分割体６２−２のどちらか一方に設けられ、この第１実施例において、下方の左側で左下に偏った第１の分割体６２−１に、上下方向の中心軸５８Ｃ上で下端５８Ｂから距離Ｍ１の位置の縦辺部６０Ａと水平方向で側面５８Ｓから距離Ｍ２の位置の横辺部６０Ｂとで切欠いて形成されている。なお、切欠き部６０を、下方の右側の第２の分割体６２−２に形成することも可能である。
【００１５】
これにより、吸気制御弁４４の全閉時には、図３に示す如く、第２の吸気通路３０−２が閉鎖され、切欠き部６０のみからしか空気が通過できないことから、スワール流を強化するガス流動となるものである。
【００１６】
また、吸気制御弁４４が中間開度時には、図５に示す如く、吸気制御弁４４の開度が上端位置ＥのＺ方向長さＬｅで、Ｌａ＜Ｌｅ＜Ｌｂとなる開度を設定し、これにより、吸気制御弁４４の上端位置Ｅと第２の吸気通路３０−２の上面３０Ｕ間の隙間Ｔで、空気を通過しにくくすることができ、また、切欠き部６０の通路断面積Ｓｑは小さく、新たに吸気制御弁４４の下側と第２の吸気通路３０−２の下面３０Ｂとの開口断面積Ｓｐが発生し、Ｓｑ＜Ｓｐとなり、タンブル流を強化するガス流動となるものである。
【００１７】
図２に示す如く、吸気制御弁４４の開度とスワール比とタンブル比との関係において、この実施例の吸気制御では、吸気制御弁４４の開度が０％（全閉）とＦ％（中間開度近傍）とで切り替えることにより、任意のガス流動（スワール流又はタンブル流）を得ることが可能となるものである。
【００１８】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００１９】
吸気制御弁４４の全閉時には、図３、４に示す如く、第２の吸気通路３０−２が閉鎖され、切欠き部６０のみからしか空気が通過できないことから、スワール流を強化するガス流動が生ずる。
【００２０】
また、吸気制御弁４４が中間開度時には、図５、６に示す如く、吸気制御弁４４の開度が上端位置ＥのＺ方向長さＬｅで、Ｌａ＜Ｌｅ＜Ｌｂとなる開度を設定する。これにより、吸気制御弁４４の上端位置Ｅと第２の吸気通路３０−２の上面３０Ｕ間の隙間Ｔで、空気を通過しにくくすることができる。また、切欠き部６０の通路断面積Ｓｑは小さく、新たに吸気制御弁４４の下側と第２の吸気通路３０−２の下面３０Ｂとの開口断面積Ｓｐが発生し、Ｓｑ＜Ｓｐとなり、タンブル流を強化するガス流動が生ずる。
【００２１】
これにより、図２に示す如く、吸気制御弁４４の開度とスワール比とタンブル比との関係において、この実施例の吸気制御では、吸気制御弁４４の開度が０％とＦ％とで切り替えることにより、任意のガス流動（スワール流又はタンブル流）を生じさせることができる。
【００２２】
この結果、吸気通路３０は、上流側に位置してスロットルバルブが設けられた第１の吸気通路３０−１と下流側に位置して吸気制御弁４４が設けられた第２の吸気通路３０−２とからなり、この第２の吸気通路３０−２の通路断面積Ｓ２は第１の吸気通路３０−１の通路断面積Ｓ１よりも大きく設定され、吸気制御弁４４は弁軸５６と弁体５８とからなり、この弁体５８には取付状態において弁軸５６よりも下方の一部に切欠き部６０を設けていることから、吸気制御弁４４の開度を切り替えることで、大幅な流動特性の変更を加えることができ、車両の走行条件によって任意のガス流動（スワール流、タンブル流）の強化を図り、燃焼性を十分に向上し、近年の排ガス規制及び燃費規制に対処させることができる。
【００２３】
また、切欠き部６０は、弁軸５６の軸心５６Ｃと該弁軸５６に対して垂直な中心軸５８Ｃとにより四分割される弁体５８の内、下方に位置する二つの分割体６２−１又は６２−２のどちらか一方に設けられることから、吸気制御弁４４の開度によってスワール流やタンブル流の生成を容易にすることができる。
【００２４】
第１の吸気通路３０−１と第２の吸気通路３０−２とは、少なくとも垂直方向の長さが異なることから、吸気制御弁４４の開度によってスワール流やタンブル流の生成を容易にすることができる。
【００２５】
図９は、この発明の特別構成であり、第２実施例を示すものである。
【００２６】
以下の実施例にあっては、上述の第１実施例と同一機能を果す箇所には、同一符号を付して説明する。
【００２７】
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、吸気制御弁４４には、吸気ポート１６側の背面で切欠き部６０の周辺に沿った整流部材７２を突出して設けた。この整流部材７２は、切欠き部６０の縦辺部６０Ａに沿った縦部７２Ａと、この縦部７２Ａに連設して切欠き部６０の横辺部６０Ｂに沿った横部７２Ｂとからなり、吸気ポート１６側への吸気流が乱れないように、吸気を整流するものである。
【００２８】
この第２実施例の構成によれば、吸気制御弁４４の切欠き部６０を通過した吸気流が、吸気制御弁４４の背面側で整流部材７２の存在により、拡散することなく整流されるので、燃焼室１４へのスワール流やタンブル流を効果的に生成することができる。
【００２９】
図１０は、この発明の特別構成であり、第３実施例を示すものである。
【００３０】
この第３実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、吸気制御弁４４の切欠き部６０の下方の第２の吸気通路３０−２の下面３０Ｂには、吸気制御弁４４の全閉時に吸気制御弁４４の下端側が位置する箇所Ｐから漸次深く形成され、吸気制御弁４４の開動作によって開口断面積を漸次大きくするような溝８２を形成した。
【００３１】
この第３実施例の構成によれば、吸気制御弁４４が全閉状態から中間開度状態に開動作するときに、吸気制御弁４４の少しの開動作によって開口断面積が大きくなり、吸気が溝８２にも流れ、これにより、タンブル流の強化を図ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、吸気通路は、上流側に位置してスロットルバルブが設けられた第１の吸気通路と下流側に位置して吸気制御弁が設けられた第２の吸気通路とからなり、この第２の吸気通路の通路断面積は第１の吸気通路の通路断面積よりも大きく設定され、吸気制御弁は弁軸と弁体とからなり、この弁体には取付状態において弁軸よりも下方の一部に切欠き部を設けたことにより、吸気制御弁の開度を切り替えることで、大幅な流動特性の変更を加えることができ、車両の走行条件によって任意のガス流動（スワール流、タンブル流）の強化を図り、燃焼性を十分に向上し、近年の排ガス規制及び燃費規制に対処させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸気制御装置のシステム構成図である。
【図２】吸気制御弁の開度とスワール比とタンブル比との関係を示す図である。
【図３】吸気制御弁の全閉時の吸気通路の断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。
【図５】吸気制御弁の中間開度時の吸気通路の断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線による断面図である。
【図７】吸気通路の断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。
【図９】第２実施例において吸気制御弁の一部斜視図である。
【図１０】第３実施例において吸気通路の一部断面図である。
【符号の説明】
２　内燃機関
６　シリンダヘッド
１６　吸気ポート
３０　吸気通路
３０−１　第１の吸気通路
３０−２　第２の吸気通路
４２　吸気制御装置
４４　吸気制御弁
５０　制御手段
５２　吸気制御弁開度センサ
５４　傾斜面
５６　弁軸
５８　弁体
６０　切欠き部
６２−１　第１の分割体
６２−２　第２の分割体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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