(57)【要約】【課題】  燃焼室に流出する吸気ガスの流量と燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールの強さとの関係を広範囲で変更可能な吸気装置を提供する。【解決手段】  本発明の吸気装置は、燃焼室４に連通する吸気ポート５、６と、燃焼室近傍において吸気ポートに連通するバイパス通路２２とを具備する。バイパス通路が吸気ポートに連通する領域には、バイパス通路から吸気ポート内に吸気ガスが流出する方向およびバイパス通路から吸気ポート内に吸気ガスが流出する位置を変更して燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールの強さを変更する方向・位置変更手段が設けられる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に連通する吸気ポートと、該燃焼室近傍において前記吸気ポートに連通するバイパス通路とを具備する内燃機関の吸気装置において、
上記バイパス通路が吸気ポートに連通する領域に、バイパス通路から吸気ポート内に吸気ガスが流出する方向およびバイパス通路から吸気ポート内に吸気ガスが流出する位置の少なくともいずれか一方を変更して燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールの強さを変更する方向・位置変更手段を具備する内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
上記バイパス通路から燃焼室内に流出する吸気ガスの流量を調整する流量調整手段を具備する請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
一気筒あたり複数の吸気ポートが設けられ、上記バイパス通路および方向・位置変更手段は、並んだ複数の吸気ポートのうち最もスワール旋回方向上流側の吸気ポートのみに設けられる請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
一気筒あたり複数の吸気ポートが設けられ、そのうち一つの吸気ポートには該吸気ポートを流れる吸気ガスの流量を調整する流量調整弁が設けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
上記バイパス通路の先端には上記方向・位置変更手段として吸気ポートの内壁面内に部分的に埋め込まれたスリーブが設けられており、該スリーブはその軸線に対して角度をつけて向けられた吸気ガスの流出口を有すると共に吸気ポートに対して相対移動可能であり、上記スリーブの軸線回りでの回動移動および該スリーブの軸線方向のスライド移動のうち少なくとも一方の移動が可能である請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、燃焼室（シリンダボア）内に供給された吸気ガスにスワール（旋回流）を発生させて、燃焼室内での空気と燃料との混合を促進させ、燃焼室内で効率的な燃焼を行わせるようにしているものがある。燃焼室内での吸気ガスの混合および効率的な燃焼を実現するのに必要なスワールの強さは運転状態に応じて異なるため、燃焼室内に生じる吸気ガスのスワールの強さは変更可能であることが好ましい。
【０００３】
特許文献１には、吸気ポートを形成し且つスワールを生成する主吸気通路と、この吸気ポートに開口してスワールを抑制する方向に吸気ガスを導入する副吸気通路とを備えた装置が開示されている。主吸気通路にはこの主吸気通路を流通する吸気ガスの流量を制御する吸気制御弁が設けられ、副吸気通路は吸気制御弁の上流側で主吸気通路と連通する。吸気制御弁の開度を小さくすると主吸気通路を流通する吸気ガスの流量が減少するが副吸気通路を流通する吸気ガスの流量が増大し、結果として燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールは弱くなる。逆に、吸気制御弁の開度を大きくすると主吸気通路を流通する吸気ガスの流量が増大するが副吸気通路を流通する吸気ガスの流量が減少し、結果としてスワールは強くなる。このように特許文献１の装置では、吸気制御弁の開度に応じて燃焼室内に生じるスワールの強さが調整される。
【０００４】
特許文献２には、一つの燃焼室に対して開口した二つの主通路と、この主通路をバイパスする副通路とを有し、副通路毎に副通路から主通路に吸気ガスが流出する角度を異ならせるようにした吸気装置が開示されている。特許文献２に記載の装置でも副通路への分岐部の下流において主通路内に主通路を流通する吸気ガスの流量を制御する制御弁が設けられる。副通路は、副通路を流通する吸気ガスの流量が増大すると燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールが強くなるように形成されている。したがって、制御弁の開度を小さくすると主通路を流通する吸気ガスの流量が減少するが副通路を流通する吸気ガスの流量が増大するためスワールは強くなり、制御弁の開度を大きくすると逆にスワールは弱くなる。このように特許文献２に記載の装置でも、特許文献１に記載の装置と同様に、吸気弁の開度に応じてスワールの強さが調整される。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−３０９７２１号公報
【特許文献２】特開平９−２７３４２７号公報
【特許文献３】特開平９−３１７４８３号公報
【特許文献４】特開昭６０−２１９４１４号公報
【特許文献５】特開平６２−４５９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の装置では、吸気制御弁の開度を小さくすると副吸気通路を流通する吸気ガスの流量が増大してスワールは弱くなるが、主吸気通路を流通する吸気ガスの流量が減少するため、結果として全体的な吸気ガスの流量は減少する。一方、吸気制御弁の開度を大きくすると副吸気通路を流通する吸気ガスの流量が減少してスワールは強くなるが、主吸気通路を流通する吸気ガスの流量が増大するため、結果として全体的な吸気ガスの流量は増大する。すなわち、スワールの強さのみを変更することができず、スワールの強さの変更に伴って吸気ガスの流量が変更されてしまう。
【０００７】
同様なことが特許文献２に記載の装置にも当てはまる。すなわち、制御弁の開度を小さくするとスワールは強くなるが全体的な吸気ガスの流量が減少し、逆に制御弁の開度を大きくすると全体的な吸気ガスの流量が増大するがスワールは弱くなる。したがって、特許文献２に記載の装置においてもスワールの強さのみを変更することができず、スワールの強さの変更に伴って吸気ガスの流量が変更されてしまう。
【０００８】
換言すると、上記装置においては、スワールの強さが決まるとそれに対して全体的な吸気ガスの流量（すなわち吸気ガスに対する流抵抗）も一義的に決まり、逆に、全体的な吸気ガスの流量が決まるとスワールの強さが一義的に決まってしまう。すなわち、スワールの強さと吸気ガスの流量との関係は常に一定の関係にあり、スワールの強さのみまたは吸気ガスの流量のみを変更することはできない。
【０００９】
そこで本発明の目的は、燃焼室に流出する吸気ガスの流量と燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールの強さとの関係を広範囲で変更可能な内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明では、燃焼室に連通する吸気ポートと、該燃焼室近傍において前記吸気ポートに連通するバイパス通路とを具備する内燃機関の吸気装置において、上記バイパス通路が吸気ポートに連通する領域に、バイパス通路から吸気ポート内に吸気ガスが流出する方向およびバイパス通路から吸気ポート内に吸気ガスが流出する位置の少なくともいずれか一方を変更して燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールの強さを変更する方向・位置変更手段を具備する。
第１の発明によれば、バイパス通路から吸気ガスが流出する方向を変更することによって燃焼室に流出する吸気ガスの流量を変更することなく燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールの強さを変更することができる。また、吸気ポート内に吸気ガスが流出する位置を変更することによって、燃焼室に流出する吸気ガスの流量を減らしつつスワールの強さを弱めること、またはその逆を行うことができる。したがって、燃焼室に流出する吸気ガスの流量とスワールの強さとの関係の変更自由度を高いものとすることができる。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明において、上記バイパス通路から燃焼室内に流出する吸気ガスの流量を調整する流量調整手段を具備する。
第２の発明によれば、方向・位置変更手段によってバイパス通路から吸気ガスが流出する方向または吸気ポート内に吸気ガスが流出する位置を変更することに加えて、流量調整手段によりバイパス通路からの吸気ガスの流量が調整されるため、吸気ガスの流量とスワールの強さとの関係の変更自由度をより高いものとすることができる。
【００１２】
第３の発明では、第１または第２の発明において、一気筒あたり複数の吸気ポートが設けられ、上記バイパス通路および方向・位置変更手段は、並んだ複数の吸気ポートのうち最もスワール旋回方向上流側の吸気ポートのみに設けられる。
通常、一気筒あたり複数の吸気ポートが設けられている場合、スワール旋回方向上流側の吸気ポートの方がスワール生成能力が低い。これは、スワール旋回方向下流側の吸気ポートでは吸気ポート内の吸気ガスの流れる方向が、吸気ポートが燃焼室に連結された領域における燃焼室の接線方向に近いことによる。第３の発明では、スワール生成能力の低い吸気ポートに方向・位置変更手段を設けることにより、より効果的に燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールを強めることができる。
【００１３】
第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、一気筒あたり複数の吸気ポートが設けられ、そのうち一つの吸気ポートには該吸気ポートを流れる吸気ガスの流量を調整する流量調整弁が設けられる。
第４の発明によれば、吸気ガスの流量とスワールの強さとの関係の変更自由度をより高いものとすることができる。
【００１４】
第５の発明では、第１〜第４のいずれか１項の発明において、上記バイパス通路の先端には上記方向・位置変更手段として吸気ポートの内壁面内に部分的に埋め込まれたスリーブが設けられており、該スリーブはその軸線に対して角度をつけて向けられた吸気ガスの流出口を有すると共に吸気ポートに対して相対移動可能であり、上記スリーブの軸線回りでの回動移動および該スリーブの軸線方向のスライド移動のうち少なくとも一方の移動が可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、燃焼室に流出する吸気ガスの流量とスワールの強さとの関係の変更自由度を高いものとすることができ、よって燃焼室に流出する吸気ガスの流量と燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールの強さとの関係を広範囲で変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。まず、図１〜図３を参照して本発明の吸気装置の実施形態について説明する。図１は、吸気ポートおよび吸気弁周辺の模式的な平面図、図２は図１のII−II線における吸気ポートおよび吸気弁周辺の断面図、図３は図１のIII−III線における吸気ポートおよび吸気弁周辺の断面図を示す。
【００１７】
図１〜図３に示したように、内燃機関１は、シリンダブロック２とこのシリンダブロック２上に配置されたシリンダヘッド３とを有する。シリンダブロック２には、所定間隔で複数のシリンダボアが設けられる。各シリンダボア内ではピストン（図示せず）が往復動し、シリンダボアとピストンとの間には燃焼室４が画成される。なお、本明細書では、シリンダブロック２からシリンダヘッド３に向かう方向を上向き、シリンダヘッド３からシリンダブロック２に向かう方向を下向きと称する。
【００１８】
各燃焼室４に対して、二つの吸気ポート５、６と二つの排気ポート（図示せず）とが連通せしめられる。これら吸気ポート５、６および排気ポートはシリンダヘッド３内に設けられる。吸気ポート５、６と燃焼室４との間には吸気弁７が配置され、吸気弁７の開閉により吸気ポート５、６とシリンダボア４とが流体的に接続したり遮断したりせしめられる。各吸気弁７は、実際に弁として作用する弁体８とこの弁体８に連結されたステム９とを有し、このステム９に沿って往復動する。同様に、排気ポートと燃焼室４との間には排気弁が配置され、排気弁は排気ポートと燃焼室４とを流体的に接続したり遮断したりする。
【００１９】
吸気ポート５、６は、その先端に設けられ且つ燃焼室４と連通する渦巻状の部分（以下、「渦巻部」と称す）１０と、この渦巻部１０に通じ且つ入口端部１１において吸気マニホルド（図示せず）に連結せしめられるポート導入部１２とを有するヘリカル吸気ポートとなっている。渦巻部１０は、ポート導入部１２から渦巻部１０に流入した吸気ガス（空気、または空気と燃料、ＥＧＲガスとの混合気）が渦巻部１０内で吸気弁７のステム９の軸線Ａを中心に旋回流を形成するような形状となっている。すなわち、渦巻部１０は吸気弁７のステム９の軸線Ａを中心とした渦巻形状となっている。したがって、ポート導入部１２から渦巻部１０に流入した吸気ガスは渦巻部１０内で吸気弁７のステム９の軸線Ａを中心に旋回しつつ、渦巻部１０の下方に位置し且つ燃焼室４に面する渦巻部の領域（以下、「流出領域」と称す）１３を介して燃焼室４内に流出することになる。また、ポート導入部１２は、渦巻部１０内で発生する吸気ガスの旋回流を強めるように、渦巻部１０に対して僅かにオフセットして連結される。さらに、ポート導入部１２は、渦巻部１０に流入する吸気ガスの流速を速めて渦巻部１０内で発生する吸気ガスの旋回流を強めるために、吸気ガスの流路断面積を小さくした領域（以下、「小断面領域」と称す）１４を有する。
【００２０】
したがって、ヘリカル吸気ポート５、６を流通する吸気ガスは、入口端部１１からポート導入部１２に流入し、ポート導入部１２の小断面領域１４を通ってその流速が速められる。その後、流速の速くなった吸気ガスは渦巻部１０に流入し、渦巻部１０内では吸気ガスに強い旋回流が与えられる。渦巻部１０内の吸気ガスは旋回方向速度成分をもったまま渦巻部１０の流出領域１３を通って燃焼室４内に流出する。このため、燃焼室４内の吸気ガスは燃焼室４内で図１に矢印Ｂで示した方向にスワール（旋回流）を形成する。このように、ヘリカル吸気ポート５、６を用いることにより、燃焼室４内に図１に矢印Ｂで示した方向に旋回する吸気ガスのスワールを発生させることができる。
【００２１】
本発明の吸気装置においては、二つの吸気ポート５、６のうち燃焼室４内に生じるスワールの旋回方向Ｂにおいて上流側に設けられた吸気ポートを上流側吸気ポート５、下流側に設けられた吸気ポートを下流側吸気ポート６と称すると、上流側吸気ポート５の渦巻部１０の内壁面のうち燃焼室４内に生じるスワールの旋回方向下流側に位置する内壁面１５にスリーブ機構２０が設けられる。
【００２２】
スリーブ機構２０は、上流側吸気ポート５の内壁面に設けられる摺動溝２１と、この摺動溝上に配置されるスリーブ２２と、このスリーブ２２を駆動する駆動機構（図示せず）とを有する。摺動溝２０は、渦巻部１０の周方向に対して、すなわち吸気弁７の軸線に垂直な平面に対して所定の角度θで傾いて延びる。摺動溝２１が延びる方向に対して垂直な摺動溝２１の断面はほぼ半円形である。また、摺動溝２１はシリンダヘッド３内に設けられた円柱状の貫通孔と連通する。
【００２３】
摺動溝２１上には摺動溝２１と相補的な形状の中空円筒状のスリーブ２２が配置され、このスリーブ２２は上記貫通孔内を貫通する。図４にスリーブ２２を詳細に示す。図４（ａ）はスリーブ２２の斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のIV−IV線におけるスリーブ２２の断面図である。図４（ｂ）に示したように、スリーブ２２内には吸気ガスが流通可能な流通路２３が設けられ、スリーブ２２の先端部にはスリーブ２２の軸線に対して角度をつけて向けられた流出口２４が設けられる。本実施形態においては、流出口２４はスリーブ２２の軸線に対して垂直に向けられている。
【００２４】
スリーブ２２はその後端側が吸気ポート５、吸気ポート５に連通する吸気マニホルドまたは吸気管（以下、これらをまとめて「吸気通路」と称す）に接続される。したがって、吸気ガスは、スリーブ２２後端部から流入し、流通路２３を通ってその後端側から先端側に向かって流れ、流出口２４を介して吸気ポート内に流出せしめられる。スリーブ２２から吸気ポートの渦巻部１０内に流出せしめられる吸気ガスは、スリーブ２２の流出口２４が向いている方向に向かう。
【００２５】
ここで、本実施形態の吸気装置では、スリーブ２２は摺動溝２１上でスリーブ２２の軸線回りで回動可能であると同時に、スリーブ２２の軸線方向に摺動可能である。図５および図６にスリーブ２２が回動および摺動している様子を示す。図５は、図２と同様な図であり、図６は図３と同様な図である。
【００２６】
スリーブ２２はその軸線回りで回動するにあたり、図３に矢印Ｃで示したように流出口２４の向きがより上向きになるように回動（以下、「上方回動」と称す）するか、図３に矢印Ｄで示したように流出口２４の向きがより下向きになるように回動（以下、「下方回動」と称す）する。すなわち、スリーブ２２は、図３に示したように流出口２４が比較的下向きとなっている下向き角度から、図６に示したように流出口２４が比較的上向きとなっている上向き角度まで上方回動することができ、その逆に上向き角度から下向き角度へと下方回動することができる。
【００２７】
また、スリーブ２２はその軸線方向に摺動するにあたり、図２に矢印Ｅで示したように摺動溝２１内で貫通孔から離れる向きへと移動（以下、「伸張移動」と称す）するか、または摺動溝２１内で貫通孔に近づく向きへと移動（以下、「引込み移動」と称す）する。すなわち、スリーブ２２は、図２に示したように流出口２４が貫通孔から比較的離れた伸張位置から、図５に示したように流出口２４が貫通孔から比較的近い引込み位置まで引込み移動することができ、その逆に引込み位置から伸張位置まで伸張移動することができる。
【００２８】
このようなスリーブ２２の回動および摺動はスリーブ２２の後端部に設けられた駆動機構によって行われる。スリーブ２２の摺動範囲、回動範囲は、基本的にスリーブ２２の流出口２４の少なくとも一部が常に吸気ポートの渦巻部１０内に開いている範囲内である。
【００２９】
ただし、流出口２４が基本的に完全に貫通孔内にまで引込まれたり、摺動溝２１の方を向いてしまうまで回動せしめられたりすると、スリーブ２２から吸気ガスの吸気ガスの流出が遮断される。すなわち、流出口２４が貫通孔や摺動溝２１に対面せずに吸気ポートに対して開いている面積に応じて、スリーブ２２から吸気ポートに、すなわち燃焼室４に流出する吸気ガスの流量を調整することができ、この面積が零である場合にはスリーブ２２からの吸気ガスの流出が遮断される。このため、スリーブ２２を流量調整手段として用いることができる。そこで、本実施形態では、スリーブ２２は上述した摺動・回動範囲に加えて、スリーブ２２から吸気ガスの流出を遮断する範囲にまで摺動・回動可能である。
【００３０】
このようにスリーブ２２が摺動および回動することにより、スリーブ２２の流出口２４から吸気ポートの渦巻部１０内に吸気ガスが流出する角度（以下、「流出角度」と称す）、および流出口２４から渦巻部１０内に吸気ガスが流出する位置（以下、「流出位置」と称す）が変化する。以下、流出角度および流出位置と、燃焼室４内の吸気ガスに生じるスワールのスワール比および燃焼室内４に流出する吸気ガスの流量との関係について説明する。なお、本明細書において、「流量」とは、吸気通路上流部と燃焼室４内との差圧が一定である場合に燃焼室４内に流出する吸気ガスの流量を意味するものとする。
【００３１】
図７は、スワール比および吸気ガスの流量と流出角度との関係を示した図である。図中の流出角度は、下向き角度から上向きに回動せしめられた角度を意味し、この流出角度が小さい（すなわち図中の左側に位置する）ほど下向きに、大きい（すなわち図中の右側に位置する）ほど上向きになっている。図から分かるように、ほとんど流出角度に対して吸気ガスの流量はほぼ一定である。これは、スリーブ２２の流出角度を変更しても渦巻部１０の内壁面からスリーブ２２は同様に突出することになるので、吸気ガスの流抵抗はほとんど変わらないためである。
【００３２】
一方、燃焼室４内の吸気ガスに生じるスワールのスワール比については、流出角度を小さくすると、すなわち吸気ガスの流出方向を下向きに変更するとスワール比が大きくなり、流出角度を大きくすると、すなわち吸気ガスの流出方向を上向きに変更するとスワール比が小さくなる。これは、吸気ガスの流出方向を下向きに変更するとスリーブ２２の流出口２４から流出した吸気ガスが、スワール旋回方向の速度成分を保持したまま燃焼室４に流出し易くなるのに対して、吸気ガスの流出方向を上向きに変更するとスリーブ２２の流出口２４から流出した吸気ガスが、渦巻部１０内の吸気ガスの渦巻流と干渉し、スワール旋回方向の速度成分が小さくなってから燃焼室４に流出するようになるためである。特に、吸気ガスが吸気弁７の弁体８の上面に沿って流れると吸気ガスは燃焼室４内に流出し易いため、スリーブ２２からの吸気ガスの流出方向を吸気弁７の弁体８の上面に沿うような方向にすると、燃焼室４内の吸気ガスに生じるスワールを強いものとすることができる。
【００３３】
したがって、本発明によれば、スリーブ２２からの吸気ガスの流出角度を調整することにより、燃焼室４内に流出する吸気ガスの流量を変更することなく燃焼室４内の吸気ガスに生じるスワールの強さを変更することができる。
【００３４】
図８は、スリーブ２２のスライド位置が異なる場合において後述する流量調整弁３３の開度を調整したときの、燃焼室４内の吸気ガスに生じるスワールのスワール比と燃焼室４内に流入する吸気ガスの流量との関係（以下、「スワール比・流量関係」と称す）を示す図である。図中、線ｓはスリーブが伸張位置にある場合、線ｔはスリーブが引込み位置にある場合のスワール比・流量関係をそれぞれ示す。図から分かるように、吸気ガスの流量が一定である場合にはスリーブが伸張位置にある場合に比べて引込み位置にある場合の方がスワール比が大きく、スワール比が一定である場合にはスリーブが伸張位置にある場合に比べて引込み位置にある場合の方が吸気ガスの流量が多い。
【００３５】
スワール比・流量関係がこのようになる理由としては以下の二つが考えられる。まず一つ目の理由であるが、スリーブ２２が引込み位置にある場合には、スリーブ２２の流出口２４から流出する吸気ガスは渦巻部１０の内壁面に沿って流れる。したがって、この吸気ガスは渦巻部１０内の旋回流を強めつつ燃焼室４内に流出するので、燃焼室４内の吸気ガスに生じるスワールは強くなる。スリーブ２２が引込み位置と伸張位置との中間位置にある場合には、スリーブ２２の流出口２４から流出する吸気ガスは、吸気弁７の弁体８またはステム９に直接当たり易くなるため、燃焼室４内に流出するまでにその速度が弱められる。このため、スリーブ２２が引込み位置にある場合に比べて、燃焼室４内の吸気ガスに生じるスワールは弱くなる。スリーブ２２が伸張位置にある場合には、スリーブ２２の流出口２４から流出する吸気ガスは、渦巻部１０内で渦巻部１０内の吸気ガスの旋回流と反対方向に向かうため、渦巻部１０内の旋回流を弱めつつ燃焼室４内に流出する。このため、スリーブ２２が上記中間位置にある場合に比べて、燃焼室４内の吸気ガスに生じるスワールは弱くなる。このため、スリーブ２２が引込み位置にある場合にはスワールが強く、伸張位置に移動するにつれてスワールが弱くなる。
【００３６】
二つ目の理由としては、スリーブ２２が引込み位置から伸張位置に向かって摺動するにつれて渦巻部１０の内壁面から突出したスリーブ２２の部分が大きくなり、スリーブ２２による渦巻部１０内の吸気ガスの旋回流に対する流抵抗が大きくなる。したがって、スリーブ２２が伸張位置側にある方が渦巻部１０内を吸気ガスが流れにくくなり、燃焼室４内に流出する吸気ガスの流量は少なくなり且つ吸気ガスのスワール比は小さくなる。その結果、図８に示したようなスワール比・流量関係となる。
【００３７】
ところで、上述したようにスリーブ２２は渦巻部１０の内壁面から内側に突出する。したがって、スリーブ２２は渦巻部１０内の吸気ガスの渦巻流に対して多少なりとも流抵抗となる。一方、燃焼室４に対して図１に示したように吸気ポート５、６を配置した場合、すなわち上流側吸気ポート５よりも下流側吸気ポート６の方がポート導入部１２から渦巻部へ流入する吸気ガスがより燃焼室４の接線方向を向いている場合、上流側吸気ポート５の渦巻部１０から燃焼室４内に流出する吸気ガスよりも下流側吸気ポート６の渦巻部１０から流出する吸気ガスの方が大きなスワールの旋回方向速度成分をもっている。したがって、上流側吸気ポート５によって燃焼室４内の吸気ガスに生じるスワールが強められる程度よりも下流側吸気ポート６によってスワールが強められる程度の方が大きい。
【００３８】
ここで、本実施形態では、下流側吸気ポート６の渦巻部１０ではなく、上流側吸気ポート５の渦巻部にスリーブ機構２０が設けられている。すなわち、燃焼室４の吸気ガスに生じるスワールを強めにくい方の吸気ポートの渦巻部１０にスリーブ機構２０が設けられている。このため、スリーブ機構２０が吸気ガスの流抵抗となっていながらも、それがスワールに及ぼす影響は小さい。
【００３９】
また、ポート導入部１２から渦巻部１０に流入した吸気ガスは、渦巻部１０内で旋回しつつ燃焼室４内に流出する。渦巻部１０から燃焼室４内への吸気ガスの流出量は、一般的に、渦巻部１０のうちポート導入部１２と連通する部分（以下、「渦巻開始部」と称す）から、渦巻部１０うち渦巻部１０内の旋回流の旋回方向下流側に位置する部分（以下、「渦巻終端部」と称す）に向かうにつれて減少する。このため、渦巻開始部よりも渦巻終端部にスリーブ機構を設ける方が吸気ガスの流通の障害となりにくい。ここで、本実施形態では、スリーブ機構２０は、上流側吸気ポート５の渦巻部１０の内壁面のうちスワールの旋回方向下流側に位置する内壁面、すなわち上流側吸気ポート５の渦巻部１０の渦巻終端部に設けられているため、吸気ガスの流通量をほとんど低下させることなくスリーブ機構２０を設けることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では上流側吸気ポート５にスリーブ機構２０を設けているが、スリーブ機構２０を設けるのは上流側吸気ポートに限られず、複数の吸気ポートのうち燃焼室４内に生じるスワールを強める程度が最も低い形状の吸気ポートにスリーブ機構２０を設けるのが好ましい。
【００４１】
また、本発明の吸気装置では、吸気ポート近傍のシリンダヘッド３内に貫通孔および摺動溝２１を設けるだけでスリーブ機構２０を設置可能であるため、既存の吸気ポートの設計変更を行う必要がほとんどなく、その設計が非常に容易である。また、既に使用されている内燃機関の吸気ポートにスリーブ機構２０を増設することも可能である。
【００４２】
図９は、一つの燃焼室４に連通する吸気通路を模式的に示した図である。図９に示したように、吸気通路は吸気ポート５、６に連通する吸気マニホルド３０を有し、該吸気マニホルド３０はスロットル弁を有する吸気管（図示せず）に連通せしめられる。吸気マニホルド３０は二つの分岐マニホルド３１、３２に分岐し、上流側吸気ポート５および下流側吸気ポート６にそれぞれ連通する。上流側吸気ポート６に連通する上流側分岐マニホルド３１内にはこの上流側分岐マニホルド３１内を流通する吸気ガスの流量を調整する流量調整弁（スワールコントロールバルブ）３３が設けられる。
【００４３】
また、分岐部の上流において吸気マニホルド３０から、吸気ポート５、６や分岐マニホルド３１、３２よりもその流路断面積が小さいバイパス通路３４が分岐する。バイパス通路３４は上述したスリーブ２２を備え、よってバイパス通路３４内を流通する吸気ガスはスリーブ２２の流出口２４から吸気ポート内へ流出する。
【００４４】
このため、本実施形態では、流量調整弁３３を開いている場合には吸気ガスのほとんどは上流側分岐マニホルド３１および下流側分岐マニホルド３２を通って流れるため、吸気ガスはほとんどバイパス通路３４内を流れず、よってスリーブ２２の流出口２４から流出する吸気ガスの流量も少ない。逆に、流量調整弁３３を閉じている場合には吸気ガスは上流側分岐マニホルド３１を通って流れることができず、したがって流量調整弁３３よりも上流側において吸気マニホルド３０内の吸気ガスの圧力が高くなる。このため、吸気ガスはバイパス通路３４を通って流れるようになる。したがって、バイパス通路３４を流通する吸気ガスの流量は流量調整弁３３の開度に応じて変わる。
【００４５】
図１０は、本実施形態の吸気装置により調整可能な燃焼室内の吸気ガスに生じるスワールのスワール比と、燃焼室４内に流出する吸気ガスの流量との関係（スワール比・流量関係）を示す。図中の破線ｘは、スリーブ機構２０を設けていない場合における流量調整弁３３の開度の変化に応じたスワール比・流量関係を示しており、流量調整弁３３の開度が大きい場合にはスワール比が小さく且つ流量が多く、逆に流量調整弁３３の開度が小さい場合にはスワール比が大きく且つ流量が少ない。
【００４６】
ここで、上述したようにスリーブ２２の流出口２４の流出角度を変更すると、吸気ガスの流量をほぼ一定に維持したままスワール比を変更することができる。図中の破線ｘは、スリーブ機構２０を設けていない場合、すなわちスリーブ２２の流出口２４から吸気ガスが流出していない場合のスワール比・流量関係を表している。そして、スリーブ２２の流出口２４から吸気ガスを流出させ、流出角度を変更することによって、破線ｘから流量を一定に維持したままスワール比を大きくすることができる。さらに、流出位置を変更することによっても、スワール比を変更することができる。このように流出角度および流出位置の変更によってとりうるスワール比・流量関係は図１０中に縦線で示した領域である。すなわち、流出角度および流出位置を任意に変更することにより、図１０中の縦線の領域内でスワール比と流量との関係を変更することができる。
【００４７】
図１０の実線ｚは、最も効果的に吸気ガスのスワールを強めることができる場合、すなわち流出口２４からの流出角度がバルブフェイスに沿うような角度であり、流出口２４の流出位置が引込み位置にあって流出口２４から流出される吸気ガスが渦巻部１０の内壁面に沿って流れるような場合におけるスワール比・流量関係を示している。
【００４８】
なお、図１０から分かるように、吸気ガスの流量が多い場合、すなわち流量調整弁３３の開度が大きい場合には、スリーブ２２の流出口２４から流出する吸気ガスの流量が少ないため、スリーブ２２の流出口２４からの吸気ガスの流出角度または流出位置を変更してもスワール比は大きく変化しない。吸気ガスの流量が少ない場合、すなわち流量調整弁３３の開度が小さい場合には、スリーブ２２の流出口２４から流出する吸気ガスの流量が多いため、スリーブ２２の流出口２４からの吸気ガスの流出角度または流出位置を変更するとスワール比は大きく変化する。
【００４９】
一方、スリーブ２２の流出口２４を摺動溝２１の方に向けたままスリーブ２２を摺動させると、渦巻部１０の内壁面からスリーブ２２が突出している部分が変わり、すなわち渦巻部１０内の吸気ガスに対する流抵抗が変わり、スワール比と流量との関係が変化する。このように、スリーブ２２の流出口２４から吸気ガスを流出させない状態でスリーブ２２のスライド位置を変更することによって変化するスワール比と流量との関係は図１０中に斜線で示されている。スリーブ２２が貫通孔からほとんど突出していない位置にある場合におけるスワール比・流量関係は、スリーブ機構２０を設けていない場合のスワール比・流量関係と同様であり、ほぼ破線ｘと同様のスワール比・流量関係を示す。一方、スリーブ２２が伸張位置にある場合、引込み位置にある場合に比べてスワール比が小さく且つ流量が少なくなる。したがって、貫通孔からのスリーブ２２の突出量を最大にすると、図１０の実線ｙで示したようなスワール比・流量関係となる。すなわち、図１０中の斜線領域は、スリーブ２２から吸気ポート５内に吸気ガスを流出させずに貫通孔からのスリーブ２２の突出量を変更した場合にとりうるスワール比と流量との関係を示している。
【００５０】
すなわち、本実施形態によれば、スリーブ２２の流出口２４からの吸気ガスの流出角度、流出位置、スリーブ２２の流出口２４からの吸気ガスの流出・遮断、および流量調整弁３３の開度を調整することにより、図１０の縦線領域および斜線領域内で燃焼室４内の吸気ガスに生じるスワールのスワール比と燃焼室４内に流出する吸気ガスの流量との関係を変更することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態では、スリーブ２２の流出口２４を摺動溝２１の方へ向けることによってスリーブ２２の流出口２４からの吸気ガスの流出・遮断を行うこととしているが、バイパス通路内にバイパス通路内を流通する吸気ガスの流量を調整するための流量調整弁を設け、この流量調整弁を開閉することによってスリーブ２２の流出口２４からの吸気ガスの流出・遮断を行ってもよい。
【００５２】
なお、本発明では、吸気ポートとしてヘリカル吸気ポートが用いられているが、スリーブ機構を用いずに燃焼室内の吸気ガスにスワールを発生させることができれば如何なるタイプの吸気ポートであってもよい。さらに、本発明のスリーブ機構は、燃焼室内の吸気ガスにスワールを発生させることのできない吸気ポートに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】各燃焼室に対応するシリンダヘッドの底面図である。
【図２】図１のII−II線における吸気ポートおよび吸気弁周辺の断面図である。
【図３】図１のIII−III線における吸気ポートおよび吸気弁周辺の断面図である。
【図４】スリーブを示す図である。
【図５】スリーブ２２の回動・摺動を説明するための図２と同様な図である。
【図６】スリーブ２２の回動・摺動を説明するための図３と同様な図である。
【図７】スワール比および吸気ガスの流量と流出角度との関係を示した図である。
【図８】スリーブのスライド位置に応じて異なるスワール比と流量との関係を示す図である。
【図９】一つの燃焼室に連通する吸気通路を模式的に示した図である。
【図１０】本実施形態の吸気装置により調整可能なスワール比と流量との関係を示す。
【符号の説明】
【００５４】
１…内燃機関
２…シリンダブロック
３…シリンダヘッド
４…燃焼室
５、６…吸気ポート
７…吸気弁
１０…渦巻部
２０…スリーブ機構
２１…摺動溝
２２…スリーブ
２４…流出口
３３…流量調整弁
【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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