(57)【要約】【課題】内燃機関側の構造を複雑化させることなくシリンダ内（ヘッドポート内）において吸気流に強力な偏向を生じさせることが可能なインテークマニホールドを提供する。【解決手段】このインテークマニホールド５０は、エンジン１００のシリンダヘッド１２のヘッドポート７内に突出するように延びる筒状通路５５を含み、シリンダヘッド１２に接続される吸気管部材５２（吸気ポート５２ａ〜５２ｄ）と、吸気管部材５２（吸気ポート５２ａ〜５２ｄの各々）に設けられ、筒状通路５５以外の吸気通路部分８３を開閉可能に構成されたＴＣＶ６０とを備える。そして、ＴＣＶ６０により筒状通路５５以外の吸気通路部分８３が閉じられることによって、吸気管部材５２（吸気ポート５２ａ〜５２ｄ）を流通する吸気が筒状通路５５を介してヘッドポート７に供給されるように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドのヘッドポート内に突出するように延びる筒状通路を含み、前記シリンダヘッドに接続される吸気ポートと、
前記吸気ポートに設けられ、前記筒状通路以外の吸気通路部分を開閉可能に構成された吸気流制御弁と、を備え、
前記吸気流制御弁により前記筒状通路以外の前記吸気通路部分が閉じられることによって、前記吸気ポートを流通する吸気が前記筒状通路を介して前記ヘッドポートに供給されるように構成されている、インテークマニホールド。
【請求項２】
前記吸気ポートと前記筒状通路とは、一体的に形成されている、請求項１に記載のインテークマニホールド。
【請求項３】
前記筒状通路は、外部ガスが導入される外部ガス導入口を有する、請求項１または２に記載のインテークマニホールド。
【請求項４】
前記筒状通路は、吸気流れ方向に沿って、前記吸気ポートの内部および前記ヘッドポートの内部に跨るように配置されており、
前記筒状通路における吸気入口側開口部は、前記吸気ポート内に開口するとともに、前記筒状通路における吸気出口側開口部は、前記ヘッドポート内に開口している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインテークマニホールド。
【請求項５】
前記吸気ポートは、１つの気筒あたり２つの吸気弁を有する前記内燃機関のシリンダヘッドに接続されるように構成されており、
前記筒状通路は、上流側で１本であった状態から下流側で２本に分岐して各々の前記吸気弁に対応するヘッドポート内に延びるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインテークマニホールド。
【請求項６】
前記筒状通路における吸気入口側開口部と前記吸気流制御弁の回動軸とは、吸気流れ方向に垂直な面内における同一面上に配置されているか、または、前記吸気流制御弁の回動軸が前記吸気入口側開口部よりも吸気上流側に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のインテークマニホールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インテークマニホールドに関し、特に、内燃機関のシリンダヘッドに接続される吸気ポートを備えたインテークマニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関のシリンダヘッドに接続される吸気ポートを備えたインテークマニホールドなどが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、内部にヘッドポート（吸気通路）が形成されたシリンダヘッドを有するエンジンの吸気装置（インテークマニホールド）が開示されている。この特許文献１に記載のエンジンの吸気装置では、ヘッドポート内を上下に２分割する隔壁がエンジン側のヘッドポート（吸気通路）の湾曲区間に設けられていることによって、上流側で１本であった吸気通路が隔壁により上下２つの通路に分割された状態でシリンダ（燃焼室）に向かって延びている。そして、湾曲内側の通路にはＴＣＶ（タンブルコントロールバルブ）がこの通路を開閉可能に設けられている。これにより、ＴＣＶを閉じた状態では、吸気流が湾曲外側の通路にのみ流通するので、吸気流速が増加されるとともにシリンダに供給される吸気流に偏向が生じる。したがって、シリンダ（燃焼室）内にタンブル流（縦渦）が生成されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６８２６９４号公報
【発明の概要】
【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に記載されたエンジンの吸気装置では、エンジン側のシリンダヘッド内の湾曲区間にヘッドポート（吸気通路）を２分割する隔壁を設ける必要がある。このため、シリンダ内（ヘッドポート内）にタンブル流（縦渦）を生成させることが可能である一方、このような隔壁を有するシリンダヘッドの構造が複雑化するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、内燃機関側の構造を複雑化させることなくシリンダ内（ヘッドポート内）において吸気流に強力な偏向を生じさせることが可能なインテークマニホールドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるインテークマニホールドは、内燃機関のシリンダヘッドのヘッドポート内に突出するように延びる筒状通路を含み、シリンダヘッドに接続される吸気ポートと、吸気ポートに設けられ、筒状通路以外の吸気通路部分を開閉可能に構成された吸気流制御弁と、を備え、吸気流制御弁により筒状通路以外の吸気通路部分が閉じられることによって、吸気ポートを流通する吸気が筒状通路を介してヘッドポートに供給されるように構成されている。
【０００８】
この発明の一の局面によるインテークマニホールドでは、上記のように、筒状通路を含む吸気ポートを備え、吸気流制御弁により筒状通路以外の吸気通路部分が閉じられることによって、吸気ポートを流通する吸気が筒状通路を介してヘッドポートに供給されるように構成する。これにより、吸気ポート側に吸気流制御弁とともに偏向流を形成するための筒状通路を設けているので、この筒状通路付きの吸気ポートを内燃機関のシリンダヘッドに接続するだけで内燃機関のヘッドポート内に吸気流の偏向を生じさせることができる。これにより、内燃機関側（ヘッドポート）の構造を複雑化させることなく、内燃機関のヘッドポート内に吸気流の偏向を生じさせることができる。また、内燃機関のシリンダヘッドのヘッドポート内に突出するように延びる筒状通路を含む吸気ポートを設けることによって、内燃機関のシリンダヘッド側に吸気流の偏向を生じさせる隔壁などを設ける場合と異なり、吸気ポート側の筒状通路の形状（筒状通路からヘッドポート内への吸気流の吹き出し位置）を容易に調整（最適化）することができる。これにより、内燃機関のシリンダ（気筒）に近い位置まで強力な偏向流を維持しながら吸気をシリンダ（燃焼室）に流入させることができる。その結果、内燃機関側（ヘッドポート）の構造を複雑化させることなく吸気流に強力な偏向を生じさせることができる。
【０００９】
上記一の局面によるインテークマニホールドにおいて、好ましくは、吸気ポートと筒状通路とは、一体的に形成されている。
【００１０】
このように構成すれば、吸気ポートを構成する部品点数が増加するのを抑制することができる。また、吸気ポートに別部品の筒状通路を取り付ける必要がなく、吸気ポートの形成とともに筒状通路も形成されるので、筒状通路を設けたとしても、吸気ポートの製造工程が複雑化することを防止することができる。
【００１１】
上記一の局面によるインテークマニホールドにおいて、好ましくは、筒状通路は、外部ガスが導入される外部ガス導入口を有する。
【００１２】
このように構成すれば、吸気流制御弁により筒状通路以外の吸気通路部分が閉じられた状態で、速度が増加された状態で筒状通路を流通する吸気流の吸い出し効果を有効に利用して、外部ガス導入口から外部ガスをヘッドポート内（内燃機関のシリンダ内）に効果的に導入することができる。また、筒状通路で速度が増加される分、外部ガスの導入によるデポジット（堆積物）が筒状通路のみならず下流のヘッドポート内に蓄積するのを抑制することができる。
【００１３】
上記一の局面によるインテークマニホールドにおいて、好ましくは、筒状通路は、吸気流れ方向に沿って、吸気ポートの内部およびヘッドポートの内部に跨るように配置されており、筒状通路における吸気入口側開口部は、吸気ポート内に開口するとともに、筒状通路における吸気出口側開口部は、ヘッドポート内に開口している。
【００１４】
このように構成すれば、吸気ポートと内燃機関のシリンダヘッドとの接続部分よりも吸気上流の位置から吸気ポート内を流通する吸気を吸気入口側開口部を介して確実に筒状通路に導入することができる。そして、吸気ポートと内燃機関のシリンダヘッドとの接続部分よりも吸気下流の位置に開口する吸気出口側開口部から、筒状通路内で速度が増加された吸気流をヘッドポート内に確実に供給することができる。したがって、吸気ポートに設けられた筒状通路を用いて生成された強力な偏向流を、ヘッドポート内に確実に生じさせることができる。
【００１５】
上記一の局面によるインテークマニホールドにおいて、好ましくは、吸気ポートは、１つの気筒あたり２つの吸気弁を有する内燃機関のシリンダヘッドに接続されるように構成されており、筒状通路は、上流側で１本であった状態から下流側で２本に分岐して各々の吸気弁に対応するヘッドポート内に延びるように構成されている。
【００１６】
このように構成すれば、各々の吸気弁に対応するヘッドポート内に向けて筒状通路内で速度が増加された吸気流を確実に供給することができるので、１つの気筒あたり２つの吸気弁を有する内燃機関においても、各々の吸気弁を介してシリンダ（気筒）内に強力な渦流を生じさせることができる。
【００１７】
上記一の局面によるインテークマニホールドにおいて、好ましくは、筒状通路における吸気入口側開口部と吸気流制御弁の回動軸とは、吸気流れ方向に垂直な面内における同一面上に配置されているか、または、吸気流制御弁の回動軸が吸気入口側開口部よりも吸気上流側に配置されている。
【００１８】
このように構成すれば、吸気流制御弁により筒状通路以外の吸気通路部分が閉じられた状態で、筒状通路よりも上流側で１本であった吸気流を吸気流制御弁の弁体表面部分を利用して、筒状通路の吸気入口側開口部に確実かつ円滑に導入することができる。
【００１９】
なお、上記一の局面によるインテークマニホールドにおいて、以下の構成も考えられる。
【００２０】
（付記項１）
すなわち、上記一の局面によるインテークマニホールドにおいて、筒状通路は、吸気流れ方向視において、吸気ポートの上側内面に沿って吸気ポート内からヘッドポート内に延びている。
【００２１】
（付記項２）
また、上記筒状通路が吸気ポートの内部およびヘッドポートの内部に跨るインテークマニホールドにおいて、吸気ポートは、上流側で湾曲する湾曲部と、湾曲部の下流に設けられ、シリンダヘッドに接続されるフランジ部とをさらに含み、筒状通路における吸気入口側開口部は、湾曲部とフランジ部との間に開口している。
【００２２】
（付記項３）
また、上記筒状通路が吸気ポートの内部およびヘッドポートの内部に跨るインテークマニホールドにおいて、筒状通路は、筒状通路を流れる吸気流れ方向に沿って流路断面形状が先細るテーパ形状に形成されており、筒状通路における吸気出口側開口部は、吸気入口側開口部よりも流路断面積が小さい。
【００２３】
（付記項４）
また、上記一の局面によるインテークマニホールドにおいて、吸気流制御弁により筒状通路以外の吸気通路部分が閉じられることによって、内燃機関の燃焼室内に供給される吸気流に縦渦が発生するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジンの概略的な構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるエンジンおよび吸気装置の構造を示した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による吸気ポート内の筒状通路の内部構造を示した斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による吸気流れ方向視での筒状通路の内部構造を示した図である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例によるエンジンおよび吸気装置を示した断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるＴＣＶ（吸気流制御弁）周辺の構造を示した斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態による吸気流れ方向視での筒状通路の内部構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
［第１実施形態］
【００２７】
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態によるエンジン１００に搭載されるインテークマニホールド５０の構成について説明する。
【００２８】
（エンジンの概略的な構成）
本発明の第１実施形態による車両（自動車）用のエンジン１００（内燃機関の一例）は、図１に示すように、エンジン本体１０を備えている。エンジン本体１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上面（Ｚ１側）に締結されるシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下面（Ｚ２側）に締結されるクランクケース１３と、シリンダヘッド１２の上部に被せられて締結されたヘッドカバー１４とを含む。また、直列４気筒型のエンジン１００は、上下方向（Ｚ軸方向）に延びる４つの気筒１１ａ〜１１ｄ内でピストン１がそれぞれ往復動されることにより、吸入・圧縮・膨張（燃焼）・排気の１サイクルを連続的に繰り返してクランク軸２を回転させる。なお、気筒１１ａ〜１１ｄの配列方向（Ｘ軸方向）が、クランク軸２の延びる方向である。
【００２９】
シリンダヘッド１２には、図２に示すように、カムシャフト（図示せず）の回転により周期的に開閉される吸気弁３および排気弁４と、点火プラグ５とが組み込まれている。また、アルミニウム合金製のシリンダヘッド１２は、燃焼室６と、燃焼室６に吸気（吸入空気）を送り込むヘッドポート７と、既燃ガスが排出される排気ポート８とを有する。なお、シリンダヘッド１２には、シリンダブロック１１の気筒１１ａ〜１１ｄ（図１参照）の各々に対応するように、ヘッドポート７、燃焼室６および排気ポート８が配置されている。
【００３０】
また、エンジン１００では、気筒１１ａ〜１１ｄの各々は、２つの吸気弁３および２つの排気弁４を有している。したがって、図３および図４に示すように、シリンダヘッド１２内のヘッドポート７は、吸気上流側で１本であった状態から吸気下流側で一方側（Ｘ１側）の吸気弁３により開閉される第１ポート７ａと、他方側（Ｘ２側）の吸気弁３により開閉される第２ポート７ｂとの２本に分岐した状態で気筒１１ａ（１１ｂ〜１１ｄ）に向かって延びている。なお、ヘッドポート７には、第１ポート７ａと第２ポート７ｂとを隔てる分岐壁７ｃが形成されており、第１ポート７ａおよび第２ポート７ｂは、ヘッドポート７のＸ軸方向の中央から左右対称形状を有して分岐している。なお、図３では、シリンダヘッド１２および後述する吸気管部材５２を吸気通路８０およびヘッドポート７の延びる方向に沿った断面でカットすることによって吸気管部材５２の内部構造を示している。
【００３１】
また、図２に示すように、ヘッドポート７は、シリンダヘッド１２の側面１２ａから気筒１１ａに向かって下方斜め方向に曲がりながら延びている。また、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２には、冷却水が流通するウォータジャケット１５が設けられている。エンジン１００は冷却水ポンプ（図示せず）を有しており、ラジエター（図示せず）の冷却水が冷却水ポンプを介してウォータジャケット１５に供給される。
【００３２】
また、エンジン１００は、図１に示すように、シリンダヘッド１２に接続されるインテークマニホールド５０が搭載されている。インテークマニホールド５０は、サージタンク５１とその下流側に接続される樹脂製の吸気管部材５２（吸気ポートの一例）とを備えており、吸気管部材５２およびシリンダヘッド１２を貫通するように吸気通路８０が形成されている。吸気管部材５２は、吸気ポート５２ａ〜５２ｄが気筒１１ａ〜１１ｄの配列方向（Ｘ軸方向）に沿って並んでおり、サージタンク５１に蓄えられた吸気を吸気ポート５２ａ〜５２ｄを介して各々に対応するヘッドポート７（図２参照）に分配する役割を有する。また、吸気ポート５２ａ〜５２ｄの各々は、上流側で湾曲する湾曲部５２ｆ（図２参照）と、湾曲部５２ｆの下流かつ吸気管部材５２の下流端部に設けられ、シリンダヘッド１２の側面１２に接続されるフランジ部５２ｅ（図２参照）とを含んでいる。
【００３３】
ここで、第１実施形態では、図２および図３に示すように、吸気管部材５２を構成する吸気ポート５２ａ〜５２ｄの各々には、シリンダヘッド１２のヘッドポート７内に突出するように延びる筒状通路５５が設けられている。以下、気筒１１ａに連通される吸気ポート５２ａを代表して筒状通路５５およびその周辺の構造について説明する。
【００３４】
（吸気ポート内部の詳細な構成）
筒状通路５５は樹脂製であり、吸気管部材５２における吸気ポート５２ａと筒状通路５５とは一体的に形成されている。また、図２および図４に示すように、筒状通路５５は、吸気流れ方向（矢印Ａ方向）視において、吸気ポート５２ａの上側内面８２（図２参照）に沿って吸気ポート５２ａ内からヘッドポート７内の上側内面７ｄ（図２参照）にかけて延びるように設けられている。したがって、吸気ポート５２は、フランジ部５２ｅ近傍において、筒状通路５５と筒状通路５５以外の吸気通路部分８３とに分離されるように構成されている。また、ヘッドポート７（図２参照）内に突出する部分の筒状通路５５は、ヘッドポート７の上側内面７ｄ（図２参照）を含む内面から離間した状態で筒状（ストロー状）に延びる内面および外面を有している。
【００３５】
また、図２および図３に示すように、筒状通路５５は、吸気流れ方向（矢印Ａ方向）に沿って、吸気ポート５２ａの内部およびヘッドポート７（第１ポート７ａおよび第２ポート７ｂ）の内部に跨るように配置されている。また、筒状通路５５は、図３に示すように、上流側で１本の主通路５５ａであった状態から、下流側で第１枝通路５５ｂ（Ｘ１側）および第２枝通路５５ｃ（Ｘ２側）の２本に分岐して、各々の吸気弁３に対応する第１ポート７ａ内および第２ポート７ｂ内に延びるように構成されている。また、図３に示すように、第１枝通路５５ｂおよび第２枝通路５５ｃの各々は、筒状通路５５を流れる吸気流れ方向（矢印Ａ方向）に沿って流路断面形状が先細るテーパ形状に形成されている。
【００３６】
この場合、第１枝通路５５ｂにおけるＸ１側の外面（内面）が第１ポート７ａのＸ１側の内面に沿って平行に延びるのに対して、第１枝通路５５ｂにおけるＸ２側の外面（内面）は徐々に第１ポート７ａのＸ１側の内面に近付く方向に傾斜しながら先細っている。反対に、第２枝通路５５ｃにおけるＸ２側の外面（内面）が第２ポート７ｂのＸ２側の内面に沿って平行に延びるのに対して、第２枝通路５５ｃにおけるＸ１側の外面（内面）は徐々に第２ポート７ｂのＸ２側の内面に近付く方向に傾斜しながら先細っている。これにより、主通路５５ａを通過する吸気は、第１枝通路５５ｂと第２枝通路５５ｃとに分離される際に互いに離間する方向（矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向）に分岐される。そして、筒状通路５５における吸気出口側開口部５７ａおよび５７ｂは、吸気入口側開口部５６よりも流路断面積が小さくなるように構成されている。この場合、吸気出口側開口部５７ａおよび５７ｂの合計開口面積が主通路５５ａ（吸気入口側開口部５６）の開口面積よりも小さくなるように構成されている。
【００３７】
そして、図２に示すように、筒状通路５５における吸気入口側開口部５６は、吸気ポート５２ａ内の湾曲部５２ｆとフランジ部５２ｅとの間に開口するとともに、筒状通路５５における吸気出口側開口部５７ａおよび５７ｂ（図３参照）は、それぞれ、第１ポート７ａ内（図３参照）および第２ポート７ｂ内（図３参照）に開口している。そして、第１ポート７ａは、第１枝通路５５ｂと、第１枝通路５５ｂ以外の吸気通路部分７ｅとに分離されるとともに、第２ポート７ｂは、第２枝通路５５ｃと、第２枝通路５５ｃ以外の吸気通路部分７ｆとに分離されている。
【００３８】
また、第１実施形態では、吸気ポート５２ａ内の吸気通路部分８３には、吸気の流れ（偏向度合）を制御するためのＴＣＶ（タンブルコントロールバルブ）６０（吸気流制御弁の一例）が回動可能に設けられている。このＴＣＶ６０は、耐熱性に優れた樹脂材料からなる。また、ＴＣＶ６０は、図２および図３に示すように、平坦な翼面６１ａを有するとともに中実構造を有する平板状の弁体６１と、弁体６１の根元部（吸気の上流端部）に回動軸６２が設けられている。そして、ＴＣＶ６０は、吸気通路部分８３にも吸気を流通させる全開状態（図２にＴＣＶ６０の姿勢を破線で示す）と、吸気ポート５２ａを流通する吸気が筒状通路５５を介してヘッドポート７に供給されるように吸気通路部分８３を完全に閉じる全閉状態（図２にＴＣＶ６０の姿勢を実線で示す）との間で回動されるように構成されている。
【００３９】
なお、吸気ポート５２ａ〜５２ｄの各々にＴＣＶ６０が回動可能に設けられている。そして、図１に示すように、インテークマニホールド５０には、４つのＴＣＶ６０を駆動するためのアクチュエータ７０が組み込まれている。なお、アクチュエータ７０は、吸気管部材５２のＸ２側の外側面に取り付けられており、不図示の駆動機構を介してＴＣＶ６０の回動軸６２に接続されている。エンジン１００では、不図示のＥＣＵ（制御部）によってＴＣＶ６０の開度が把握される。そして、各々の気筒１１ａ〜１１ｄに吸気を行う際に、アクチュエータ７０により４個のＴＣＶ６０を動作させて各々の吸気ポート５２ａ〜５２ｄ内の吸気通路８０の開口面積（流路断面積）を制御するように構成されている。
【００４０】
これにより、弁体６１（ＴＣＶ６０）が完全に寝かされた全開状態（図２にＴＣＶ６０の姿勢を破線で示す）から閉弁側に回動されて弁体６１の後縁部６３が筒状通路５５の吸気入口側開口部５６近傍に配置された全閉状態（図２にＴＣＶ６０の姿勢を実線で示す）では、吸気流は、次のような流れとなって気筒１１ａ（燃焼室６）内に導かれる。
【００４１】
具体的には、図２および図３に示すように、吸気ポート５２ａ内の湾曲部５２ｆを矢印Ａ方向に流通した吸気は、ＴＣＶ６０の翼面６１ａに沿って筒状通路５５の吸気入口側開口部５６へと導かれる。すなわち、ＴＣＶ６０により筒状通路５５以外の吸気通路部分８３が閉じられることによって、吸気ポート５２ａを流通する吸気が筒状通路５５（主通路５５ａ）に導かれる。この際、吸気通路８０の流路断面積がＴＣＶ６０の翼面６１ａに沿って急激に減少される。したがって、吸気は、吸気通路８０が絞られることによって流速が増加された状態で筒状通路５５を矢印Ａ方向に流通する。また、吸気は、ＴＣＶ６０のみならず筒状通路５５を通過する際にも減少された流路断面積を有する筒状通路５５によって流速が増加される。
【００４２】
そして、吸気は、図３に示すように、筒状通路５５内において１本の主通路５５ａから第１枝通路５５ｂおよび第２枝通路５５ｃに分流されて、吸気出口側開口部５７ａから第１ポート７ａへ放出されるとともに、吸気出口側開口部５７ｂから第２ポート７ｂへ放出される。なお、第１枝通路５５ｂおよび第２枝通路５５ｃは、流路断面形状が先細るテーパ形状に形成されている。したがって、吸気が第１枝通路５５ｂから第１ポート７ａに噴出される際に旋回流が発生する。また、吸気が第２枝通路５５ｃから第２ポート７ｂに噴出されに旋回流が発生する。第１ポート７ａに噴出された吸気は、第１ポート７ａの湾曲外側の内壁に沿って流速を増加した偏向流の状態で気筒１１ａ（燃焼室６）内に運ばれる。同様に、第２ポート７ｂに噴出された吸気は、第２ポート７ｂの湾曲外側の内壁に沿って流速を増加した偏向流の状態で気筒１１ａ（燃焼室６）内に運ばれる。
【００４３】
エンジン１００では、所定の回転数域（負荷状態）においてＴＣＶ６０が閉じ側に回動されることにより、ヘッドポート７に生じた偏向流が燃焼室６に導かれて気筒１１ａ内にタンブル流（縦渦）が生成される。また、燃焼室６を含む気筒１１ａ内でのタンブル流が制御されることにより、混合空気の燃焼効率が改善されて窒素酸化物を含む排気ガス成分が改善される。したがって、エンジン１００の運転状態（回転数および負荷状態）に応じてＴＣＶ６０の回動（開閉）動作が制御されるように構成されている。なお、上述の吸気の流れ方は、他の気筒１１ｂ〜１１ｄに対応するヘッドポート７の内部でも同様である。
【００４４】
また、第１実施形態では、図２に示すように、筒状通路５５における吸気入口側開口部５６とＴＣＶ６０の回動軸６２とは、吸気流れ方向（矢印Ａ方向）に垂直な面内における同一面上に配置されている。換言すると、吸気入口側開口部５６と回動軸６２とは、矢印Ａ方向において吸気入口側開口部５６が上側内面８２側に配置され、回動軸６２が下側内面８１側に配置されている。これにより、ＴＣＶ６０により吸気通路部分８３が閉じられた状態で、筒状通路５５よりも上流側で１本であった吸気流がＴＣＶ６０の翼面６１ａを利用して吸気入口側開口部５６に確実に導入されるように構成されている。
【００４５】
また、第１実施形態では、図２に示すように、各々の筒状通路５５に対応する吸気ポート５２ａ〜５２ｄの外表面には、排気ポート８から還流されたＥＧＲガス（排気再循環ガス）を導入するためのＥＧＲチャンバ５８が形成されている。そして、筒状通路５５における主通路５５ａと、第１枝通路５５ｂおよび第２枝通路５５ｃとの分岐部分近傍の位置に、ＥＧＲチャンバ５８からのＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入口５８ａ（外部ガス導入口の一例）がそれぞれ設けられている。これにより、ＴＣＶ６０により吸気通路部分８３が閉じられた状態で筒状通路５５（第１枝通路５５ｂおよび第２枝通路５５ｃ）を速度が増加された状態で流通する吸気流の吸い出し効果を有効に利用して、外部ガス導入口５８ａからＥＧＲガスがヘッドポート７内（第１ポート７ａおよび第２ポート７ｂ）に効果的に導入されるように構成されている。
【００４６】
なお、上記したＴＣＶ６０による気流制御を機能させるための制御マップ（図示せず）がＥＣＵ内の記憶領域に記憶されている。制御マップにはエンジン１００の運転状態に対応したＴＣＶ６０の開度が設定されている。制御マップの開度設定情報に基づいてアクチュエータ７０が駆動されることにより弁体６１の姿勢が制御される。また、ＥＣＵ側で把握される弁体６１の開度がフィードバックされることにより弁体６１の詳細な姿勢制御が繰り返される。このようにして、インテークマニホールド５０は構成されている。
【００４７】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４８】
第１実施形態では、上記のように、各々が筒状通路５５を含む吸気ポート５２ａ〜５２ｄを備え、ＴＣＶ６０により筒状通路５５以外の吸気通路部分８３が閉じられることによって、吸気ポート５２ａ〜５２ｄの各々を流通する吸気が筒状通路５５を介して対応するヘッドポート７に供給されるように構成する。これにより、吸気管部材５２側にＴＣＶ６０とともに偏向流を形成するための筒状通路５５を設けているので、この筒状通路５５付きの吸気ポート５２ａ〜５２ｄをシリンダヘッド１２に接続するだけでエンジン１００のヘッドポート７内に吸気流の偏向を生じさせることができる。これにより、エンジン１００側（ヘッドポート７）の構造を複雑化させることなく、ヘッドポート７内に吸気流の偏向を生じさせることができる。また、ヘッドポート７内に突出するように延びる筒状通路５５を含む吸気ポート５２ａ〜５２ｄを設けることによって、シリンダヘッド１２側に吸気流の偏向を生じさせる隔壁などを設ける場合と異なり、吸気ポート５２ａ〜５２ｄ側の筒状通路５５の形状（筒状通路５５からヘッドポート７内への吸気流の吹き出し位置）を容易に調整（最適化）することができる。これにより、エンジン１００の気筒１１ａ〜１１ｄの各々に近い位置まで強力な偏向流を維持しながら吸気を気筒１１ａ〜１１ｄの各々に流入させることができる。その結果、エンジン１００側（ヘッドポート７）の構造を複雑化させることなく吸気流に強力な偏向を生じさせることができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、吸気ポート５２ａ〜５２ｄと筒状通路５５とを一体的に形成する。これにより、吸気管部材５２を構成する部品点数が増加するのを抑制することができる。また、吸気管部材５２に別部品の筒状通路を取り付ける必要がなく、吸気ポート５２ａ〜５２ｄの形成とともに筒状通路５５も形成されるので、筒状通路５５を設けたとしても、吸気管部材５２の製造工程が複雑化することを防止することができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、筒状通路５５にＥＧＲガスが導入される外部ガス導入口５８ａを設ける。これにより、ＴＣＶ６０により筒状通路５５以外の吸気通路部分８３が閉じられた状態で、速度が増加された状態で筒状通路５５を流通する吸気流の吸い出し効果を有効に利用して、外部ガス導入口５８ａからＥＧＲガスをヘッドポート７内（エンジン１００の気筒１１ａ内）に効果的に導入することができる。また、筒状通路５５で速度が増加される分、ＥＧＲガスの導入によるデポジット（堆積物）が筒状通路５５のみならず下流のヘッドポート７内に蓄積するのを抑制することができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、筒状通路５５は、吸気流れ方向に沿って、吸気ポート５２ａ（５２ｂ〜５２ｄ）の内部およびヘッドポート７の内部に跨るように配置されており、筒状通路５５における吸気入口側開口部５６は、吸気ポート５２ａ（５２ｂ〜５２ｄ）内に開口するとともに、筒状通路５５における吸気出口側開口部５７ａおよび５７ｂは、ヘッドポート７内に開口する。これにより、吸気管部材５２とエンジン１００のシリンダヘッド１２との接続部分よりも吸気上流の位置から吸気ポート５２ａ（５２ｂ〜５２ｄ）内を流通する吸気を吸気入口側開口部５６を介して確実に筒状通路５５に導入することができる。そして、吸気管部材５２とエンジン１００のシリンダヘッド１２との接続部分よりも吸気下流の位置に開口する吸気出口側開口部５７ａおよび５７ｂから、筒状通路５５内で速度が増加された吸気流をヘッドポート７内に確実に供給することができる。したがって、吸気ポート５２ａ（５２ｂ〜５２ｄ）に設けられた筒状通路５５を用いて生成された強力な偏向流を、ヘッドポート７内に確実に生じさせることができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、吸気管部材５２は、１つの気筒１１ａ〜１１ｄあたり２つの吸気弁３を有するエンジン１００のシリンダヘッド１２に接続されるように構成されており、上流側で１本であった状態から下流側で２本に分岐して各々の吸気弁３に対応するヘッドポート７内に延びるように筒状通路５５を構成する。これにより、各々の吸気弁３に対応するヘッドポート７（第１ポート７ａおよび第２ポート７ｂ）内に向けて筒状通路５５内で速度が増加された吸気流を確実に供給することができるので、１つの気筒あたり２つの吸気弁３を有するエンジン１００においても、各々の吸気弁３を介して気筒１１ａ〜１１ｄ内に強力なタンブル流（縦渦）を生じさせることができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、筒状通路５５における吸気入口側開口部５６とＴＣＶ６０の回動軸６２とを、吸気流れ方向に垂直な面内における同一面上に配置するように構成する。これにより、ＴＣＶ６０により筒状通路５５以外の吸気通路部分８３が閉じられた状態で、筒状通路５５よりも上流側で１本であった吸気流をＴＣＶ６０の翼面６１ａを利用して、筒状通路５５の吸気入口側開口部５６に確実かつ円滑に導入することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、吸気流れ方向視（矢印Ａ方向視）において、吸気ポート５２ａ〜５２ｄの上側内面８２に沿って吸気ポート５２ａ〜５２ｄ内からヘッドポート７内に延びるように筒状通路５５を構成する。これにより、吸気ポート５２ａ〜５２ｄ各々の上側内面８２に沿って延びる筒状通路５５を用いてヘッドポート７内に強力な偏向流を容易に形成することができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、吸気ポート５２ａ〜５２ｄの各々は、上流側で湾曲する湾曲部５２ｆと、湾曲部５２ｆの下流に設けられ、シリンダヘッド１２に接続されるフランジ部５２ｅとを含む。そして、筒状通路５５における吸気入口側開口部５６を湾曲部５２ｆとフランジ部５２ｅとの間に開口させる。これにより、ＴＣＶ６０により筒状通路５５以外の吸気通路部分８３が閉じられた状態で、吸気管部材５２における湾曲部５２ｆを通過した後の吸気を、湾曲部５２ｆの下流に設けられた吸気入口側開口部５６を介して確実に筒状通路５５に導入することができる。また、湾曲部５２ｆに筒状通路５５を設ける必要がない分、吸気管部材５２の製造工程を簡素化させることができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、筒状通路５５を流れる吸気流れ方向に沿って流路断面形状が先細るテーパ形状に筒状通路５５を形成し、筒状通路５５における吸気出口側開口部５７ａおよび５７ｂが吸気入口側開口部５６よりも流路断面積が小さくなるように構成する。これにより、筒状通路５５を通過中の吸気が流路断面の絞り形状によって流速をさらに増加させることができるので、ヘッドポート７内に強力な偏向流を生じさせることができる。また、流路断面積が小さくされた吸気出口側開口部５７ａおよび５７ｂがノズルの役割を果たすので、ヘッドポート７内における吸気出口側開口部５７ａおよび５７ｂの形成位置が最適となるように筒状通路５５を構成することができる。したがって、効率よく偏向流を得ることが可能な吸気管部材５２を得ることができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、ＴＣＶ６０により筒状通路５５以外の吸気通路部分８３が閉じられることによって、燃焼室６内に供給される吸気流に縦渦が発生するように構成する。これにより、エンジン１００側の製造工程を複雑化させることなく、エンジン１００の気筒１１ａ（１１ｂ〜１１ｄ）内に強力なタンブル流（縦渦）を生じさせることができる。
【００５８】
［第１実施形態の変形例］
図５を参照して、第１実施形態の変形例について説明する。この第１実施形態の変形例は、ＴＣＶ１６０を上流側にずらした例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して図示する。
【００５９】
図５に示すように、インテークマニホールド１５０においては、吸気管部材５２（吸気ポート５２ａ〜５２ｄ）内に筒状通路５５と吸気通路部分８３とが設けられている。また、吸気通路部分８３を開閉するＴＣＶ１６０が設けられている。
【００６０】
そして、ＴＣＶ１６０の回動軸６２は、筒状通路５５における吸気入口側開口部５６よりも吸気上流側に配置されている。したがって、ＴＣＶ１６０が全開状態（図５にＴＣＶ１６０の姿勢を破線で示す）から、吸気通路部分８３を完全に閉じる全閉状態（図５にＴＣＶ１６０の姿勢を実線で示す）に回動された場合、平板状の弁体１６１は、吸気通路８０の流路断面積を徐々に減少させるように傾斜した状態に保持される。また、傾斜した弁体１６１の後縁部１６３が筒状通路５５の吸気入口側開口部５６近傍に配置されるように構成されている。したがって、吸気ポート５２ａ内の湾曲部５２ｆを矢印Ａ方向に流通した吸気は、緩やかに傾斜した弁体１６１の翼面１６１ａに沿って徐々に絞られながら吸気入口側開口部５６に導かれるように構成されている。なお、第１実施形態の変形例によるインテークマニホールド１５０のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６１】
（第１実施形態の変形例の効果）
第１実施形態の変形例では、筒状通路５５における吸気入口側開口部５６とＴＣＶ１６０の回動軸６２とを、ＴＣＶ１６０の回動軸６２が吸気入口側開口部５６よりも吸気上流側に配置するように構成する。これにより、ＴＣＶ１６０により筒状通路５５以外の吸気通路部分８３が閉じられた状態で、筒状通路５５よりも上流側で１本であった吸気流を、緩やかに傾斜するＴＣＶ１６０の翼面１６１ａを利用して筒状通路５５の吸気入口側開口部５６に確実かつ円滑に導入することができる。なお、第１実施形態の変形例のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６２】
［第２実施形態］
図６および図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、気筒１１ａ〜１１ｄの各々にスワール流（横渦）を形成することが可能にインテークマニホールド２５０を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して図示する。
【００６３】
第２実施形態によるエンジン２００は、図６に示すように、インテークマニホールド２５０を備える。また、インテークマニホールド２５０においては、吸気管部材５２内にＴＣＶ２６０が組み込まれている。なお、図６では、シリンダヘッド１２および吸気管部材５２を吸気通路８０およびヘッドポート７の延びる方向に沿った断面でカットすることによって吸気管部材５２の内部構造を示している。そして、図６および図７に示すように、吸気管部材５２を構成する吸気ポート５２ａ〜５２ｄの各々には、シリンダヘッド１２のヘッドポート７内に突出するように延びる樹脂製の筒状通路２５５が設けられている。
【００６４】
吸気ポート５２ａを代表して説明すると、吸気ポート５２ａと筒状通路２５５とは一体的に形成されている。また、筒状通路２５５は、湾曲部５２ｆとフランジ部５２ｅとの間に開口する吸気入口側開口部２５６と、第２ポート７ｂ内にのみ開口する吸気出口側開口部２５７ｂとを有している。また、筒状通路２５５は、吸気入口側開口部２５６から矢印Ａ方向に所定距離だけ離間した位置から流路断面積を徐々に減少させて吸気出口側開口部２５７ｂに繋がるように構成されている。
【００６５】
また、ＴＣＶ２６０は、全閉状態において筒状通路２５５以外の吸気通路部分２８３（図７参照）を完全に閉じるように弁体２６１およびその翼面２６１ａの平面的な形状が形成されている。また、吸気入口側開口部２５６とＴＣＶ２６０の回動軸２６２とは、矢印Ａ方向において同じ位置に配置されており、この点は第１実施形態と同様である。
【００６６】
したがって、ＴＣＶ２６０が全開状態から、吸気通路部分２８３を完全に閉じる全閉状態（図６参照）に回動された場合、弁体２６１により吸気入口側開口部２５６に導かれた吸気は、筒状通路２５５を通過する際に流速が増加された状態で吸気出口側開口部２５７ｂのみからＸ２側の第２ポート７ｂ内に放出されるように構成されている。すなわち、Ｘ１側の第１ポート７ａには吸気はほとんど流通されない。そして、流速が増加された吸気が第２ポート７ｂを流通して気筒１１ａ（燃焼室６）内に運ばれる。なお、上述の吸気の流れ方は、他の気筒１１ｂ〜１１ｄに対応するヘッドポート７の内部でも同様である。この結果、吸気ポート５２ａ〜５２ｄの各々に筒状通路２５５を一体的に設けることによって、気筒１１ａ（１１ｂ〜１１ｄ）の各々にスワール流（横渦）が形成されるように構成されている。なお、第２実施形態によるインテークマニホールド２５０のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６７】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、ＴＣＶ２６０により筒状通路２５５以外の吸気通路部分２８３が閉じられることによって、エンジン２００の気筒１１ａ（燃焼室６）内に供給される吸気流にスワール流（横渦）を発生させるようにインテークマニホールド２５０を構成する。これにより、筒状通路２５５付きの吸気ポート５２ａ〜５２ｄをシリンダヘッド１２に接続するだけでヘッドポート７内に吸気流の偏向を生じさせることができる。すなわち、上記第１実施形態のようなタンブル流のみならず、気筒１１ａ（１１ｂ〜１１ｄ）内にスワール流を発生させる場合にも、筒状通路２５５の形状（筒状通路２５５からヘッドポート７内への吸気流の吹き出し位置）を容易に調整（最適化）することができるので、エンジン２００の気筒１１ａ〜１１ｄの各々に近い位置まで強力な偏向流を維持しながら吸気を気筒１１ａ〜１１ｄの各々に流入させることができる。その結果、エンジン２００側（ヘッドポート７）の構造を複雑化させることなく強力なスワール流（横渦）を発生させることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６８】
［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。
【００６９】
たとえば、上記第１実施形態およびその変形例では、筒状通路５５における主通路５５ａを第１枝通路５５ｂおよび第２枝通路５５ｃに分岐させる際に、第１枝通路５５ｂ（第２枝通路５５ｃ）におけるＸ１側（Ｘ２側）の外面（内面）が矢印Ａ方向に平行に延びるのに対してＸ２側（Ｘ１側）の外面（内面）が徐々にＸ１側（Ｘ２側）の外面（内面）に近付く方向に傾斜しながら先細るように構成したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１枝通路５５ｂ（第２枝通路５５ｃ）のＸ１側およびＸ２側の両方の内壁が互いに接近することによって内壁面が円錐形状を有するように第１枝通路５５ｂおよび第２枝通路５５ｃをそれぞれ形成してもよい。これにより、内壁面が円錐形状を有する筒状通路を通過した吸気に旋回流が生じるので燃焼室６近傍において噴射された燃料との混合を促進させることができる。また、筒状通路５５を絞り形状にして強力な偏向流を形成可能であるならば、吸気出口側開口部５７ａおよび５７ｂを、それぞれ、第１ポート７ａおよび第２ポート７ｂ内のいかなる方向に向けてもよい。なお、上記第２実施形態の筒状通路２５５についても内壁面が円錐形状を有するように構成し、かつ、吸気出口側開口部２５７ｂを強力なスワール流を形成可能な方向に適宜調整してもよい。
【００７０】
また、上記第１実施形態、第１実施形態の変形例および第２実施形態では、排気ポート８から還流されたＥＧＲガスを、筒状通路５５を介して導入したが、本発明はこれに限られない。本発明における「外部ガス」として、内燃機関におけるクランクケース内の換気を目的としたブローバイガス（ＰＣＶガス）や、燃料タンク内で発生した蒸発燃料ガス（燃料パージガス）を、筒状通路５５を介してヘッドポート７に導入してもよい。
【００７１】
また、上記第１実施形態、第１実施形態の変形例および第２実施形態では、板状の弁体６１（１６１、２６１）の一方端を支点として回動するＴＣＶ６０（１６０、２６０）を用いてインテークマニホールド５０（１５０、２５０）を構成したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転軸と、回転軸の半径方向に沿って互いに反対方向に延びる翼部とを含むようなバタフライ型の弁体部を備えた吸気流制御弁や吸気流れ方向に沿って見た場合にＵ字状の断面形状を有する吸気流制御弁を用いてもよい。
【００７２】
また、上記第１実施形態、第１実施形態の変形例および第２実施形態では、耐熱性の優れた樹脂材料からなるＴＣＶ６０（１６０、２６０）を用いたが、本発明はこれに限られない。すなわち、ＴＣＶ６０（１６０、２６０）は金属製であってもよい。
【００７３】
また、上記第１実施形態、第１実施形態の変形例および第２実施形態では、インテークマニホールド５０（１５０、２５０）を、直列４気筒型のエンジン１００（２００）に適用したが、本発明はこれに限られない。本発明のインテークマニホールドを、直列４気筒以外の多気筒型または単気筒エンジンさらにはＶ型多気筒エンジンに適用してもよい。また、タンブル比やスワール比の増加に伴い燃焼状態が改善される点において、自然吸気エンジンのみならず過給機付きエンジンへの適用にも優位性がある。内燃機関としてはガソリンエンジン、ディーゼルエンジンおよびガスエンジンなどのいずれにも適用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
７  ヘッドポート
７ａ  第１ポート
７ｂ  第２ポート
１２  シリンダヘッド
５０、１５０、２５０  インテークマニホールド
５２  吸気管部材（吸気ポート）
５２ａ〜５２ｄ  吸気ポート
５５、２５５  筒状通路
５５ａ  主通路
５５ｂ  第１枝通路
５５ｃ  第２枝通路
５６、２５６  吸気入口側開口部
５７ａ、５７ｂ、２５７ｂ  吸気出口側開口部
５８ａ  外部ガス導入口
６０、１６０、２６０  ＴＣＶ（吸気流制御弁）
８０  吸気通路
８３、２８３  吸気通路部分（筒状通路以外の吸気通路部分）
１００、２００  エンジン（内燃機関）
【図１】
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【図２】
2017089527.tif 000004
【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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