JP2007291929A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の吸入空気量を調整する機能と所望の気流を発生させる機能とを両方とも備えながら、低コスト化及び吸入空気量の制御性向上を実現できるようにする。
【解決手段】内燃機関の吸気通路１８内に、片持ち式の吸気絞り弁１９をその一端側を軸にして開閉回動するように設け、この吸気絞り弁１９の下流側に、気流形成流路２４を形成した流路形成部材２３を設ける。そして、吸気絞り弁１９の開度が所定開度領域以外の開度領域のときには、吸気絞り弁１９の開度に応じて吸気通路１８の流路断面積を変化させることで吸入空気量を調整する。一方、吸気絞り弁１９の開度が所定開度領域のときには、吸気絞り弁１９の開度に応じて気流形成流路２４の開口断面積を変化させることで吸入空気量を調整すると共に、吸入空気が気流形成流路２４を通ることで燃焼室内に均質な混合気を形成するための気流を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の吸入空気量を調整する機能と所望の気流を発生させる機能とを備えた内燃機関の吸気装置に関するものである。

内燃機関の吸入空気量を調整する装置としては、特許文献１（特開平７−２６９３７５号公報）に記載されているように、内燃機関の吸気通路に、ロータリバルブをその中央部を軸にして開閉回動するように設け、このロータリバルブの開度に応じて吸気通路の流路断面積を変化させて吸入空気量を調整するものにおいて、吸気通路のうちロータリバルブの上流側に低開度域通路を仕切り形成し、ロータリバルブの開度が低開度域のときにはロータリバルブの開度に応じて低開度域通路の流路面積を変化させることで、ロータリバルブの低開度域における吸入空気量の制御性を向上させるようにしたものがある。

また、所望の気流を発生させる装置としては、特許文献２（特開平９−２２２０６３号公報）に記載されているように、内燃機関の吸気通路のうち吸入空気量を調整するスロットルバルブよりも下流側に、吸気流制御バルブをその中央部を軸して開閉回動するように設けると共に、吸気通路の壁面に沿って溝状に窪んだガイド溝を設け、吸気流制御バルブを閉弁したときに吸入空気がガイド溝を通ることで高速の吸気流を発生させるようにしたものがある。
特開平７−２６９３７５号公報（第２頁、第３図等） 特開平９−２２２０６３号公報（第２頁、第１図等）

しかし、上記特許文献１のロータリバルブは、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブであり、所望の気流を発生させるものではない。このため、気流を発生させる機能が必要な場合には、ロータリバルブの下流側に、気流を発生させるための気流制御バルブ等を別途設ける必要があり、その分、コストアップするという欠点がある。

一方、上記特許文献２の吸気流制御バルブは、該吸気流制御バルブを閉じたときに吸入空気がガイド溝を通ることで気流を発生させる機能しかなく、吸入空気量を調整する機能はない。しかも、この吸気流制御バルブは、その中心部に設けた回動軸によって回動する構成であるため、吸気流制御バルブを開くと、ガイド溝の反対側に形成される開口からも吸入空気が流れるため、ガイド溝によって有効な気流を形成できない。

また、従来の一般的なスロットルバルブは、その中央部に設けた軸によって回動するため、スロットルバルブの開弁時にスロットルバルブの回動軸を挟んだ両側に吸入空気の流路（吸気通路内壁面との隙間）が形成され、スロットルバルブの開度に応じて両側の流路断面積が変化する。このため、スロットルバルブの開度が低開度領域（つまり微妙な吸入空気量調整が必要とされる低吸入空気量領域）のときに、吸入空気量を精度良く制御することが困難であり、低吸入空気量領域における吸入空気量の制御性があまり良くないという欠点があった。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、吸入空気量を調整する機能と所望の気流を発生させる機能とを両方とも備えながら、低コスト化の要求を満たすことができると共に、低吸入空気量領域における吸入空気量の制御性を向上させることができる内燃機関の吸気装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気通路に、一端側を軸にして開閉回動することで該吸気通路の流路断面積を変化させて吸入空気量を調整する片持ち式の吸気絞り弁を設けると共に、吸気通路のうちの吸気絞り弁の下流側に、吸気絞り弁の開度が所定開度領域のときに吸入空気の流れを整流して混合気の形成を促進する気流を発生させる気流形成流路を設け、吸気絞り弁の開度が所定開度領域のときには吸気絞り弁の開度に応じて気流形成流路の開口断面積を変化させることで吸入空気量を調整するように構成したものである。

この構成では、吸気絞り弁の開度が所定開度領域以外の開度領域のときには、吸気絞り弁の開度に応じて吸気通路の開口断面積を変化させることで吸入空気量を調整することができる。一方、吸気絞り弁の開度が所定開度領域のときには、吸気絞り弁の開度に応じて気流形成流路の開口断面積を変化させることで吸気絞り弁を通過する吸入空気量を調整すると共に、その吸入空気の流れを気流形成流路で整流して流速を速めて混合気の形成を促進する気流を発生させることができる。これにより、吸入空気量を調整するためのバルブと気流を発生させるためのバルブを別々に設ける必要がなく、低コスト化の要求を満たすことができる。

しかも、一端側を軸にして開閉回動する片持ち式の吸気絞り弁を採用するため、吸気絞り弁の開弁時に吸気絞り弁の片側（回動軸と反対側）のみに吸入空気の流路を形成して、吸気絞り弁の開度に応じて片側の流路断面積のみを変化させることができる。このため、吸気絞り弁の開度が低開度領域（つまり微妙な吸入空気量調整が必要とされる低吸入空気量領域）のときでも、吸入空気量を精度良く制御することができ、低吸入空気量領域における吸入空気量の制御性を向上させることができる。

この場合、請求項２のように、所定開度領域（つまり気流を発生させる領域）は、暖機制御中のアイドル運転時の吸入空気量以上で平坦路高速定常走行時の吸入空気量以下に相当する開度領域に設定すると良い。このようにすれば、暖機後のアイドル運転時よりもアイドル回転速度が高くなる暖機制御中のアイドル運転時（いわゆる冷間ファーストアイドル運転時）に相当する開度領域で、気流を発生させて、燃料のウエット量（吸気ポートの内壁面等に付着する燃料量）を低減させると共に均質な混合気を形成することができ、燃焼状態を安定させることができる。更に、平坦路高速定常走行時に相当する開度領域までは、気流を発生させて均質な混合気を形成することで、燃焼状態を悪化させずにＥＧＲ量を増加させてポンピングロスを低減させることができ、燃費を向上させることができる。

ところで、吸気絞り弁から燃焼室までの距離が長い場合は、気流形成流路で発生させた気流が燃焼室に到達する前に減衰して、十分な強度の気流を燃焼室に流入させることができなくなる可能性がある。この対策として、請求項３のように、気流形成流路に沿って蓋を設けることでトンネル状通路を形成するようにしても良い。このようにすれば、気流形成流路で発生させた気流の減衰を抑制することができ、吸気絞り弁から燃焼室までの距離が長い場合でも、減衰の少ない気流を燃焼室内に流入させることができる。

更に、請求項４のように、各気筒毎にそれぞれ複数の吸気弁が設けられている場合は、トンネル状通路を途中で１気筒の吸気弁の数と同じ数だけ分岐して、各分岐通路の出口からそれぞれ各吸気弁に向けて気流を分流させるように構成するようにしても良い。このようにすれば、気流形成流路で発生させた気流を各吸気ポートに略均等に分配して燃焼室内に流入させることができ、より確実に均質な混合気を形成することができる。

また、請求項５のように、吸気弁で開閉される吸気ポートから燃焼室内に吸い込まれる気流の減衰が小さくなるように、トンネル状通路の出口を例えば吸気弁のうちの燃焼室中央側に向けるように形成しても良い。このようにすれば、気流形成流路で発生させた気流が吸気通路内壁面に当って減衰するのを最小限に抑えながら、気流をスムーズに燃焼室内に流入させることができる。

ところで、トンネル状通路の入口における前記蓋側の開口縁部が吸気絞り弁の軸方向に対して平行（つまり気流形成流路の蓋側の開口縁部が吸気絞り弁の先端部と平行）に形成されていると、気流形成流路の蓋の端面部と吸気絞り弁の先端部とが対向する開度領域において、気流形成流路の蓋の厚み分だけ吸気絞り弁の開度変化に対して流路断面積（つまり吸入空気量）が変化しなくなる不感帯ができてしまう可能性がある。

この対策として、請求項６のように、トンネル状通路の入口における前記蓋側の開口縁部を、吸気絞り弁の軸方向に対して傾斜又は湾曲又は屈曲した形状に形成するようにしても良い。このようにすれば、気流形成流路の蓋の端面部と吸気絞り弁の先端部とが対向する開度領域でも、吸気絞り弁の開度変化に対して流路断面積（つまり吸入空気量）を変化させることができ、吸入空気量を調整することができる。

また、吸入空気を気流形成流路へ流入させて気流を発生させる際に、吸気絞り弁を通過した吸入空気が吸気絞り弁の裏側（吸入空気流れ方向の下流側）に回り込んで渦が発生すると、それが損失となって気流形成流路に流入する空気量が減少して気流が減衰してしまう。

そこで、請求項７のように、吸気絞り弁のうちの吸入空気流れ方向の下流側（以下「裏側」という）の先端部には、該吸気絞り弁の裏側方向に吸入空気が回り込むことを防止する気流漏れ防止部を裏側に突出させるように設けても良い。このようにすれば、吸入空気を気流形成流路に流入させて気流を発生させる際に、気流漏れ防止部によって吸入空気が吸気絞り弁の裏側に回り込んで渦が発生することを防止することができ、気流の減衰を抑制することができる。更に、片持ち式の吸気絞り弁は、裏側に気流漏れ防止部等の突起部を設けても、全開時の吸入空気流の妨げにならないように構成できるため、全開時においても気流漏れ防止部によって吸入空気が吸気絞り弁の裏側に回り込んで渦が発生することを防止することができて、全開時の吸入空気の筒内充填効率を向上させることができるという利点もある。

また、請求項８のように、吸気通路及び吸気絞り弁とは別の材料によって気流形成流路が形成された流路形成部材を吸気通路内に装着することで吸気通路内に気流形成流路を設けるようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の吸気系の仕様に応じて、流路形成部材を変更することで、気流形成流路の仕様を変更して吸入空気量特性や気流特性を変更することができ、要求される吸入空気量特性や気流特性が異なる内燃機関にも容易に対応することができると共に、吸気通路や吸気絞り弁を共通化することができるため、低コスト化の要求も満たすことができる。しかも、片持ち式の吸気絞り弁は、開弁時でも吸気絞り弁の片側（回動軸と反対側）にしか吸入空気の流路が形成されないため、気流形成流路（流路形成部材）を、吸気絞り弁や吸気通路とは別個に製造して吸気通路内に装着する構造としても、要求される吸入空気量の調整精度を確保することが容易である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を５つの実施例１〜５を用いて説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図６に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン吸気系の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２には、サージタンク１３が設けられ、このサージタンク１３には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１４が設けられている。各気筒の吸気マニホールド１４には、それぞれ後述する吸気絞り弁ユニット１５が取り付けられていると共に、各吸気絞り弁ユニット１５の下流側に、それぞれ各気筒の吸気ポート１６に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁（図示せず）が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって筒内の混合気に着火される。

次に、図２乃至図６に基づいて吸気絞り弁ユニット１５の構成について説明する。図２及び図３に示すように、各気筒の吸気絞り弁ユニット１５は、樹脂製のハウジング１７内に、断面略四角形状の吸気通路１８が形成され、この吸気通路１８内に、該吸気通路１８を開閉する片持ち式の吸気絞り弁１９がその下端側に連結されたシャフト２０を回動軸にして開閉回動するように設けられている。各吸気絞り弁１９の形状は、吸気通路１８の断面形状に合致する形状（本実施例１では略四角形状）に形成されている。尚、吸気通路１８の断面形状や吸気絞り弁１９の形状は、略四角形状に限定されず、略半円形状、略半楕円形状等、他の形状であっても良いことは言うまでもない。

各気筒の吸気絞り弁１９は、共通のシャフト２０に連結されて一体的に回動するように設けられ、このシャフト２０に連結されたモータ２１（図１参照）がエンジン運転状態（アクセル操作量等）に応じて制御されることで、各気筒の吸気絞り弁１９の開度が制御されるようになっている。尚、各気筒の吸気絞り弁１９をアクセルペダルと機械的に連結してアクセル操作に連動して各気筒の吸気絞り弁１９が開閉動作する構成としても良い。 各気筒の吸気絞り弁１９は、シャフト２０側の端部（下端部）がハウジング１７の内壁面に接触（又は近接）するように設けられ、吸入空気が吸気絞り弁１９の下側をほとんど通過できないようになっている。そして、吸気絞り弁１９を開弁したときに、吸気絞り弁１９の上側のみに吸入空気の流路（ハウジング１７の内壁面との隙間）が形成されて、吸気絞り弁１９の開度に応じて吸気絞り弁１９の上側の流路断面積が変化するようになっている。また、ハウジング１７や吸気ポート１６には、吸気絞り弁１９の全開時に吸気絞り弁１９を格納する格納凹部２２が形成され、吸気絞り弁１９の全開時に吸気絞り弁１９が吸入空気流の妨げにならないようになっている。

一方、図３に示すように、ハウジング１７の上部内壁面のうち吸気絞り弁１９の下流側には、断面略逆Ｕ字形状の流路形成部材２３が装着され、この流路形成部材２３の内壁面側に、吸入空気の流速を速めて均質な混合気を形成するための気流を発生させる細長い気流形成流路２４が燃焼室の方向に延びるように形成されている。

ハウジング１７の上部内壁面には、流路形成部材２３を嵌め込むための嵌合凹部２５が形成され、別個に製造した流路形成部材２３を嵌合凹部２５に圧入又は接着して固定することで、ハウジング１７の吸気通路１８内に気流形成流路２４が設けられている。その際、流路形成部材２３の上面２３ａ、両側面２３ｂ、両側下面２３ｃ、前面２３ｄ（図４参照）がそれぞれ嵌合凹部２５の各面に当接することでハウジング１７や吸気絞り弁１９に対する流路形成部材２３（気流形成流路２４）の位置決めがされるようになっている。

図５に示すように、吸気絞り弁１９が吸入空気流れ方向に対して略直角となる全閉時の開度を０ｄｅｇとし、吸気絞り弁１９が吸入空気流れ方向に対して略平行となる全開時の開度を９０ｄｅｇとした場合に、吸気絞り弁１９の開度が所定開度領域（例えば３ｄｅｇ〜１０ｄｅｇ付近の領域）で、吸気絞り弁１９の先端部（上端部）と流路形成部材２３の気流形成流路２４との間の隙間（空気の漏れ）が小さくなるように流路形成部材２３の上流側の内面が吸気絞り弁１９の回動中心（シャフト２０）を中心とする円弧状に形成されている。また、吸気絞り弁１９の全閉時には、吸気絞り弁１９の先端部とハウジング１７の内壁面との間の隙間が微小寸法（例えば５０μｍ）となるように設定されている。

そして、図５に示すように、吸気絞り弁１９の先端部が気流形成流路２４の入口に対向するまでの開度領域Ａ、例えば、吸気絞り弁１９の開度が０ｄｅｇ（全閉）〜３ｄｅｇの領域Ａでは、吸気絞り弁１９の開度が開くほど、吸気絞り弁１９の上側の流路断面積（ハウジング１７の内壁面との隙間）が略直線的に大きくなって吸入空気量が略直線的に増加するように設定されている（図６参照）。

この場合、吸気絞り弁１９の開度が０ｄｅｇ（全閉）〜３ｄｅｇの領域Ａは、暖機制御中のアイドル回転速度（例えば暖機後のアイドル回転速度よりも２００ｒｐｍだけ高い回転速度）以下となる開度領域であり、この領域では、積極的に気流を発生させると、ポンピングロスが増加して燃費が悪化するため、気流を発生させないようしている。

また、図５に示すように、吸気絞り弁１９の先端部が気流形成流路２４の入口と対向する開度領域Ｂ、例えば、吸気絞り弁１９の開度が３ｄｅｇ〜６ｄｅｇの領域Ｂと、吸気絞り弁１９の開度が６ｄｅｇ〜１０ｄｅｇの領域Ｃでは、吸気絞り弁１９の開度が大きくなるに従って気流形成流路２４の開口断面積（気流形成流路２４の入口の幅寸法Ｗ×吸気絞り弁１９の先端位置における気流形成流路２４の深さ寸法ｄ）が大きくなって気流形成流路２４内に流入する吸入空気量が増加すると共に、その吸入空気の流れが細長い気流形成流路２４で整流されて流速が速められることで、燃焼室内に均質な混合気を形成するための気流が発生するようになっている。

この場合、吸気絞り弁１９の開度が３ｄｅｇから６ｄｅｇの領域Ｂは、暖機制御中のアイドル運転時（いわゆる冷間ファーストアイドル運転時）の吸入空気量に相当する開度領域であり、図６に示すように、吸気絞り弁１９の開度変化に対する吸入空気量の変化量が領域Ｃよりも小さくなるようになっている。

また、吸気絞り弁１９の開度が６ｄｅｇから１０ｄｅｇの領域Ｃは、平坦路高速（例えば１２０ｋｍ／ｈ）定常走行時の吸入空気量以下の吸入空気量に相当する開度領域であり、図６に示すように、吸気絞り弁１９の開度変化に対する吸入空気量の変化量が領域Ｂよりも大きくなるようになっている。

このようにして、本実施例１では、気流を発生させる所定開度領域を、暖機制御中のアイドル運転時（いわゆる冷間ファーストアイドル運転時）の吸入空気量以上で平坦路高速（例えば１２０ｋｍ／ｈ）定常走行時の吸入空気量以下に相当する開度領域に設定している。これにより、暖機後のアイドル運転時よりもアイドル回転速度が高くなる暖機制御中のアイドル運転時に相当する開度領域で、気流形成流路２４によって気流を発生させて、燃料のウエット量（吸気ポート１６の内壁面等に付着する燃料量）を低減させると共に燃焼室内に均質な混合気を形成することができ、燃焼状態を安定させることができる。更に、平坦路高速定常走行時に相当する開度領域までは、気流を発生させて燃焼室内に均質な混合気を形成することで、燃焼状態を悪化させずにＥＧＲ量を増加させてポンピングロスを低減させることができ、燃費を向上させることができる。

一方、吸気絞り弁１９の先端部が気流形成流路２４を通り過ぎた後、つまり、吸気絞り弁１９の開度が所定開度領域（例えば３ｄｅｇ〜１０ｄｅｇ付近の領域）よりも大きいときには、吸気絞り弁１９の開度が大きくなるに従って吸気絞り弁１９の上側の流路断面積が大きくなって吸入空気量が増加するように設定されている。尚、図６に示す吸気絞り弁１９の開度と吸入空気量との関係は、あくまでも一例であり、適宜変更しても良いことは言うまでもない。

以上説明した本実施例１では、吸気絞り弁１９の開度が所定開度領域（例えば３ｄｅｇ〜１０ｄｅｇ付近の領域）以外の開度領域のときには、吸気絞り弁１９の開度に応じて吸気通路１８の流路断面積を変化させることで吸入空気量を調整することができる。一方、吸気絞り弁１９の開度が所定開度領域のときには、吸気絞り弁１９の開度に応じて気流形成流路２４の開口断面積を変化させることで吸入空気量を調整すると共に、吸入空気が気流形成流路２４を通ることで燃焼室内に均質な混合気を形成するための気流を発生させることができる。これにより、吸入空気量を調整する機能と所望の気流を発生させる機能とを両方とも備えながら、吸入空気量を調整するためのバルブと気流を発生させるためのバルブを別々に設ける必要がなく、低コスト化の要求を満たすことができる。

実施例１では、図５の領域Ａの吸入空気量調整精度を高めるため、空気の流れ中心に対して９０ｄｅｇ（垂直）を吸気絞り弁１９の全閉０ｄｅｇとしたが、通常使われる値８７〜８４ｄｅｇを吸気絞り弁１９の全閉０ｄｅｇとしても良い。その場合、吸気絞り弁１９の開度に対する吸入空気量が大きくなるので、吸気絞り弁１９面積の小さい小排気量エンジンに適している。また、領域Ｂ及び領域Ｃの上限開度をそれぞれ６ｄｅｇ及び１０ｄｅｇとしたが、吸気絞り弁１９の面積、及び気流形成流路２４と吸気絞り弁１９で作る流路断面積の設定次第では、領域Ｂ及び領域Ｃの上限開度をそれぞれ１８ｄｅｇ及び３０ｄｅｇまで拡大しても良い。

更に、本実施例１では、下端側を軸にして開閉回動する片持ち式の吸気絞り弁１９を採用したので、吸気絞り弁１９の開弁時に吸気絞り弁１９の上側のみに吸入空気の流路（ハウジング１７の内壁面との隙間）を形成して、吸気絞り弁１９の開度に応じて吸気絞り弁１９の上側の流路断面積のみを変化させることができる。このため、吸気絞り弁１９の開度が低開度領域（つまり微妙な吸入空気量調整が必要とされる低吸入空気量領域）のときでも、吸入空気量を精度良く制御することができ、低吸入空気量領域における吸入空気量の制御性を向上させることができる。

また、本実施例１では、気流形成流路２４が形成された流路形成部材２３をハウジング１７の嵌合凹部２５に装着することでハウジング１７の吸気通路１８内に気流形成流路２４を設けるようにしたので、エンジン１１の吸気系の仕様に応じて、ハウジング１７に装着する流路形成部材２３を変更することで、気流形成流路２４の仕様を変更して吸入空気量特性や気流特性を変更することができ、要求される吸入空気量特性や気流特性が異なるエンジン１１にも容易に対応することができると共に、吸気通路１８や吸気絞り弁１９を共通化することができるため、低コスト化の要求も満たすことができる。しかも、片持ち式の吸気絞り弁１９は、吸気絞り弁１９の片側にしか吸入空気の流路が形成されないため、気流形成流路２４が形成された流路形成部材２３を、吸気絞り弁１９やハウジング１７（吸気通路１８）とは別個に製造してハウジング１７に装着する構造としても、要求される吸入空気量の調整精度を確保することが容易である。

以下、本発明の実施例２〜５を図７乃至図１７に基づいて説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

図７乃至図１１を用いて本発明の実施例２を説明する。
吸気絞り弁１９から燃焼室までの距離が長い場合は、気流形成流路２４で発生させた気流が燃焼室に到達する前に減衰して、十分な強度の気流を燃焼室に流入させることができなくなる可能性がある。

そこで、本実施例２では、図７に示すように、各気筒の流路形成部材２３に形成された気流形成流路２４に沿って平板状の蓋２６を設けることで気流形成流路２４に沿ってトンネル状通路を形成して、気流の減衰を抑制するようにしている。この場合、吸気絞り弁１９の開度が所定開度領域（例えば３ｄｅｇ〜１０ｄｅｇ付近の領域）で、吸気絞り弁１９の先端部が気流形成流路２４（トンネル状通路）の入口側開口部に対向して、吸気絞り弁１９の開度が大きくなるに従って気流形成流路２４（トンネル状通路）の開口断面積が大きくなって吸入空気量が増加すると共に、吸入空気が気流形成流路２４（トンネル状通路）を通ることで気流が整流されて燃焼室内に均質な混合気を形成するための気流が発生するようになっている。

また、図８に示すように、各気筒の気流形成流路２４（トンネル状通路）は、途中で分岐せずに１本で形成するようにしても良いが、各気筒の吸気ポート１６が２本に分岐されて、各気筒に吸気ポート１６を開閉する吸気弁２７が２つずつ設けられている場合（図１１参照）には、図９に示すように、各気筒の気流形成流路２４（トンネル状通路）を途中で２本に分岐して気流形成流路２４（トンネル状通路）の分岐通路を１気筒の吸気弁２７の数と同じ数だけ設け、各分岐通路の出口部２４ａをそれぞれ各吸気弁２７（つまり各吸気ポート１６）に向けて気流を分流させるようにしても良い。

更に、図１０に示すように、各気筒の気流形成流路２４（トンネル状通路）は、各吸気ポート１６から燃焼室内に吸い込まれる気流の減衰が小さくなるように、各分岐通路の出口部２４ａが吸気弁２７のうちの所定の狙い位置へ向くように屈曲又は湾曲した形状に形成され、気流形成流路２４で発生させた気流が吸気弁２７のうち所定の狙い位置へ向かうように形成されている。図１１に示すように、気流形成流路２４（トンネル状通路）の出口部２４ａの狙い位置、つまり気流の狙い位置は、例えば、吸気弁２７のうち燃焼室中央側に対応する部分に設定されている。

以上説明した本実施例２では、気流形成流路２４に沿って蓋２６を設けることでトンネル状通路を形成するようにしたので、気流形成流路２４で発生させた気流の減衰を抑制することができ、吸気絞り弁１９から燃焼室までの距離が長い場合でも、減衰の少ない気流を燃焼室内に流入させて均質な混合気を形成することができる。

また、本実施例２では、各気筒の気流形成流路２４（トンネル状通路）を途中で２本に分岐して気流形成流路２４（トンネル状通路）の分岐通路の出口部２４ａを１気筒の吸気弁２７の数と同じ数だけ設けるようにしたので、気流形成流路２４で発生させた気流を各吸気弁２７（つまり各吸気ポート１６）に略均等に分配して各燃焼室内でより確実に均質な混合気を形成することができる。

更に、本実施例２では、各気筒の気流形成流路２４（トンネル状通路）の分岐通路の出口部２４ａが各気筒の吸気弁２７のうち所定の狙い位置へ向くようにしたので、気流形成流路２４で発生させた気流が吸気ポート１６内壁面に当って減衰するのを最小限に抑えながら、気流をスムーズに燃焼室内に流入させることができる。

次に、図１２乃至図１４を用いて本発明の実施例３を説明する。
図１４に示すように、気流形成流路２４（トンネル状通路）の入口における気流形成流路２４の蓋２６側の開口縁部が吸気絞り弁１９の軸方向に対して平行（つまり気流形成流路２４の蓋２６側の開口縁部が吸気絞り弁１９の先端部と平行）に形成されていると、気流形成流路２４の蓋２６の端面部と吸気絞り弁１９の先端部とが対向する開度領域において、気流形成流路２４の蓋２６の厚み分だけ吸気絞り弁１９の開度変化に対して流路断面積（つまり吸入空気量）が変化しなくなる不感帯ができてしまう可能性がある。

そこで、本実施例３では、図１２に示すように、少なくとも気流形成流路２４（トンネル状通路）の入口における気流形成流路２４の蓋２８側の開口縁部を吸気絞り弁１９の軸方向に対して所定角度θ（例えば１５〜７５ｄｅｇ）だけ傾斜させるように形成することで、気流形成流路２４の蓋２８側の開口縁部が吸気絞り弁１９の先端部に対して傾斜するようにしている。これにより、気流形成流路２４の蓋２８の端面部と吸気絞り弁１９の先端部とが対向する開度領域でも、吸気絞り弁１９の開度変化に対して流路断面積が徐々に変化して吸入空気量を直線的に変化させることができる。

或は、図１３に示すように、少なくとも気流形成流路２４（トンネル状通路）の入口における気流形成流路２４の蓋２９側の開口縁部が円弧状に湾曲した曲面板状に形成するようにしても良い。このようにしても、気流形成流路２４の蓋２９の端面部と吸気絞り弁１９の先端部とが対向する開度領域で、吸気絞り弁１９の開度変化に対して流路断面積が徐々に変化して吸入空気量を変化させることができる。尚、気流形成流路２４の蓋２９は、下向きに突出する曲面板状に形成しても良いが、上向きに窪んだ曲面板状に形成しても良い。

また、気流形成流路２４の蓋の形状は、適宜変更しても良く、例えば、断面Ｖ字形状、断面三角形状、断面半円形状等に形成しても良い。要は、気流形成流路２４（トンネル状通路）の入口における蓋側の開口縁部を、吸気絞り弁１９の軸方向に対して傾斜又は湾曲又は屈曲した形状に形成すれば、気流形成流路２４の蓋の端面部と吸気絞り弁１９の先端部とが対向する開度領域で、吸気絞り弁１９の開度変化に対して流路断面積を変化させることができる。

吸入空気を気流形成流路２４へ流入させて気流を発生させる際に、吸気絞り弁１９を通過した吸入空気が吸気絞り弁１９の裏側（吸入空気流れ方向の下流側）に回り込んで渦が発生すると、それが損失となって気流形成流路２４へ流入する空気量が減少して気流が減衰してしまう。

そこで、本発明の実施例４では、図１５に示すように、吸気絞り弁１９の先端部の厚さ寸法を裏側方向に増加させることで、吸気絞り弁１９の裏側方向に吸入空気が回り込むことを防止する気流漏れ防止部３０を設けるようにしている。このようにすれば、吸入空気を気流形成流路２４へ流入させて気流を発生させる際に、気流漏れ防止部３０によって吸入空気が吸気絞り弁１９の裏側に回り込んで渦が発生することを防止することができ、気流の減衰を抑制することができる。更に、片持ち式の吸気絞り弁１９は、裏側に気流漏れ防止部３０等の突起部を設けても、全開時の吸入空気流の妨げにならないため、全開時においても気流漏れ防止部３０によって吸入空気が吸気絞り弁１９の裏側に回り込んで渦が発生することを防止することができて、全開時の吸入空気の筒内充填効率を向上させることができるという利点もある。

尚、図１６に示すように、吸気絞り弁１９の先端部の裏側に突出する鍔部を設けることで、吸気絞り弁１９の裏側に吸入空気が回り込むことを防止する気流漏れ防止部３１を設けるようにしても良い。

上記各実施例１〜４では、各気筒の吸気マニホールド１４に、それぞれ吸気絞り弁ユニット１５を取り付けるようにしたが、本発明の実施例５では、図１７に示すように、各気筒の吸気マニホールド１４及びサージタンク１３よりも上流側の吸気管１２に、１つの吸気絞り弁ユニット１５を取り付けるようにしている。そして、気流形成流路２４に蓋２６を被せて形成した１本のトンネル状通路３２がサージタンク１３まで延び、サージタンク１３内でトンネル状通路３２が気筒数と同じ数の分岐トンネル状通路３３に分岐されている。更に、各分岐トンネル状通路３３がそれぞれ各気筒の吸気マニホールド１４内を通って各気筒の吸気ポート１６まで延びている。これにより、サージタンク１３よりも上流側の吸気管１２に、１つの吸気絞り弁ユニット１５を取り付けた場合でも、十分な強度の気流を各気筒の燃焼室内に流入させて各気筒で均質な混合気を形成することができるようになっている。

尚、上記各実施例１〜５では、片持ち式の吸気絞り弁１９を、その下端側を軸にして開閉可動するようにしたが、これに限定されず、片持ち式の吸気絞り弁１９は、上端側を軸にして開閉回動するようにしたり、或は、左端側や右端側を軸にして開閉可動するようにしても良い。

その他、本発明は、吸気ポート噴射エンジンに限定されず、筒内噴射エンジンにも適用して実施できる等、種々変更して実施できることは言うまでもない。

本発明の実施例１におけるエンジン吸気系の概略構成図である。 本発明の実施例１における吸気絞り弁ユニット及びその周辺部の縦断側面図である。 本発明の実施例１における吸気絞り弁ユニットの縦断正面図である。 本発明の実施例１における吸気絞り弁ユニットの縦断側面図である。 （ａ）は本発明の実施例１における吸気絞り弁及び流路形成部材の縦断側面図であり、（ｂ）は本発明の実施例１における吸気絞り弁及び流路形成部材の正面図である。 本発明の実施例１における吸気絞り弁ユニットの吸入空気量特性を示す図である。 本発明の実施例２における吸気絞り弁及び流路形成部材の縦断側面図である。 本発明の実施例２における流路形成部材の横断面図である。 本発明の実施例２の変形例における流路形成部材の横断面図である。 本発明の実施例２における気流形成流路（トンネル状通路）の出口部の形状を説明するための図である。 本発明の実施例２における気流の狙い位置を説明するための図である。 （ａ）は本発明の実施例３における吸気絞り弁及び流路形成部材の縦断側面図であり、（ｂ）は本発明の実施例３における吸気絞り弁及び流路形成部材の正面図である。 （ａ）は本発明の実施例３の変形例における吸気絞り弁及び流路形成部材の縦断側面図であり、（ｂ）は本発明の実施例３の変形例における吸気絞り弁及び流路形成部材の正面図である。 吸気絞り弁の開度変化に対して流路断面積があまり変化しなくなる不感帯を説明するための図である。 本発明の実施例４における吸気絞り弁及び流路形成部材の縦断側面図である。 本発明の実施例４の変形例における吸気絞り弁の縦断側面図である。 本発明の実施例５におけるエンジン吸気系の概略構成図である。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…吸気マニホールド、１５…吸気絞り弁ユニット、１６…吸気ポート、１７…ハウジング、１８…吸気通路、１９…吸気絞り弁、２０…シャフト、２３…流路形成部材、２４…気流形成流路、２６…蓋、２７…吸気弁、２８…蓋、２９…蓋、３０…気流漏れ防止部、３１…気流漏れ防止部、３２…トンネル状通路、３３…分岐トンネル状通路

Claims (8)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられ、一端側を軸にして開閉回動することで該吸気通路の流路断面積を変化させて吸入空気量を調整する片持ち式の吸気絞り弁と、
   前記吸気通路のうちの前記吸気絞り弁の下流側に設けられ、前記吸気絞り弁の開度が所定開度領域のときに吸入空気の流れを整流して混合気の形成を促進する気流を発生させる気流形成流路とを備え、
   前記吸気絞り弁の開度が前記所定開度領域のときには前記吸気絞り弁の開度に応じて前記気流形成流路の開口断面積を変化させることで吸入空気量を調整するように構成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記所定開度領域は、暖機制御中のアイドル運転時の吸入空気量以上で平坦路高速定常走行時の吸入空気量以下に相当する開度領域に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記気流形成流路に沿って蓋を設けることでトンネル状通路が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 各気筒毎にそれぞれ複数の吸気弁が設けられ、
   前記トンネル状通路が途中で１気筒の吸気弁の数と同じ数だけ分岐され、各分岐通路の出口からそれぞれ各吸気弁に向けて気流を分流させるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記トンネル状通路の出口は、吸気弁で開閉される吸気ポートから燃焼室内に吸い込まれる気流の減衰が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の吸気装置。
6. 前記トンネル状通路の入口における前記蓋側の開口縁部は、前記吸気絞り弁の軸方向に対して傾斜又は湾曲又は屈曲した形状に形成されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
7. 前記吸気絞り弁のうちの吸入空気流れ方向の下流側（以下「裏側」という）の先端部には、該吸気絞り弁の裏側方向に吸入空気が回り込むことを防止する気流漏れ防止部が裏側に突出するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
8. 前記吸気通路及び前記吸気絞り弁とは別の材料によって前記気流形成流路が形成された流路形成部材を前記吸気通路内に装着することで前記吸気通路内に前記気流形成流路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。

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