JPH05280355A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強力なスワールを得て燃焼改善を図る吸気装
置を提供する。 【構成】 吸気装置内の吸気通路１１の分岐部１２に制
御弁１５を設ける。また制御弁１５が開くときに吸気通
路１１上流へ向けて移動する側の吸気通路１１壁面に、
制御弁１５の回動面に沿って案内壁１３を形成し、一方
制御弁１５が開くときに吸気通路１１下流に向けて移動
する側の吸気通路１１壁面に、制御弁１５より外側に拡
げて側壁１４を形成する。これによって、吸入空気量が
少ないとき強力なスワールが得られ、吸入空気量が多い
とき充分な空気量が気筒１内へ吸入されるため、内燃機
関の燃焼を改善できる。また制御弁１５の過渡時におけ
る制御に、期間Ｔ_a の過渡時補正電圧をチョッパ駆動信
号に割り込み制御させることで制御弁１５を高速制御す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸気装置に関
し、内燃機関の気筒内においてスワールを発生させるも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸気装置において、部分負荷運転
時における燃焼を改善すべく希薄燃焼（リーンバーン）
を行ったり、排気還流（ＥＧＲ）量を多くして混合気を
燃焼させる場合、吸気スワールを生成させるものがあ
る。例えば、特開平１─１０４９２３号公報によると、
セカンダリポートに設けた吸気制御弁を開、閉の２段階
に可変制御している。すなわち、この吸気制御弁を低、
中速時には閉として、プライマリポートへ空気を流入さ
せてスワールを発生させ、高速時には吸気制御弁を開と
してスワールの発生を抑制し、充填効率を向上させてい
る。これにより低、中速時には燃費の向上を、高速時に
は出力の向上を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような吸気装置
は、一方のポートのみを吸気制御弁で開閉する。そして
低速時、すなわち一方のポートが吸気制御弁によって閉
じられているとき、他方のポートは全開のままであるた
め、空気の流速を満足に得られないことがある。このた
め、機関内に流入する空気の流速が遅くなり、機関が要
求するスワール強度が得られないことがある。これによ
り燃費、出力、ドライバビリティ等の向上が図れないと
いう問題がある。

【０００４】本発明は上記問題に鑑み、強力なスワール
を得て燃焼を改善させる吸気装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、内燃機関の気筒に連通し、前記気筒内へ
空気を吸入させる吸気通路と、前記吸気通路に回動可能
に設けられ、前記内燃機関の運転状態に応じて回動制御
される制御弁と、を備えた吸気装置において、前記制御
弁が開くときに前記制御弁が前記吸気通路上流へ移動す
る側の前記吸気通路壁面に、前記制御弁の全閉位置から
所定位置までの回動面に沿って形成される案内壁と、前
記制御弁が開くときに前記制御弁が前記吸気通路下流へ
移動する側の前記吸気通路壁面に、前記制御弁の全閉位
置からの回動面より拡げて形成される側壁とを備えたこ
とを特徴とする吸気装置という技術的手段を採用する。

【０００６】また、前記制御弁に連結する支軸を有し、
電磁石によって発生する磁気力を利用して前記支軸を駆
動し、前記電磁石に作用する電圧に応じた開度へ前記制
御弁を回動させるアクチュエータと、前記制御弁を所望
の開度に保つとき、この開度に応じた電圧を前記電磁石
に作用させ、前記制御弁を目標とする開度へ変化させる
とき、開度変化量に応じて、目標開度を超える開度とす
る電圧を前記電磁石に所定時間作用させる制御手段とを
備えてもよい。

【０００７】

【作用】本発明の吸気装置は、内燃機関の気筒内へ空気
を吸入させる吸気通路を備えている。そして、この吸気
通路に回動可能に制御弁が設けられている。この制御弁
は機関の運転状態に応じて回動制御される。さらに制御
弁が開くときに制御弁が吸気通路上流へ移動する側の吸
気通路壁面には、制御弁が回動するときの制御弁外周の
軌跡によって想定される仮想面である回動面に沿って、
案内壁が制御弁の全閉位置から所定位置まで形成されて
いる。一方、制御弁が開くときに制御弁が吸気通路下流
へ移動する側の吸気通路壁面には、制御弁の全閉位置か
らの回動面より拡げて側壁が形成されている。

【０００８】ここで、制御弁が全閉位置から所定位置ま
で回動するとき、制御弁の吸気通路上流へ向けて移動す
る側は、制御弁の回動面に沿って形成された案内壁上を
移動する。このため吸気通路に流入する空気の大部分
は、制御弁の下流に向けて移動する側と、制御弁の回動
面より拡げて形成された側壁との間隙を通過する。した
がって、制御弁は吸気通路を絞り、空気の流速を高め
る。さらに制御弁の片側と吸気通路との間を空気が通過
することで空気の流れに偏りが生じるため、強力なスワ
ールが得られる。

【０００９】また、制御弁が所定位置を超えて回動する
と、制御弁の吸気通路上流へ向けて移動する側と案内壁
との間にも空気が流入する間隙が生じる。これによっ
て、制御弁の両側と吸気通路壁面との間を空気は通過す
るため、充分な空気量が気筒内へ吸入される。

【００１０】上記のように制御弁の回動角度量に応じ
て、吸入空気量が少ないときは強力なスワールが得ら
れ、吸入空気量が多いときは充分な空気量が気筒内に吸
入されるので内燃機関の燃焼が改善される。

【００１１】また、制御弁に連結する支軸を有し、電磁
石によって発生する磁気力を利用して支軸を駆動し、電
磁石に作用する電圧に応じた開度へ前記制御弁を回動さ
せるアクチュエータと、制御弁を所望の開度に保つと
き、この開度に応じた電圧を電磁石に作用させ、制御弁
を目標とする開度へ変化させるとき、開度変化量に応じ
て、目標開度を超える開度とする電圧を電磁石に所定時
間作用させる制御手段とを備えてもよい。

【００１２】制御弁が目標開度へ変化するとき、この目
標開度を超える開度とする電圧が電磁石に所定時間作用
することによって、制御弁の回動速度は上がる。そし
て、所定時間後、目標開度に応じた電圧が電磁石に作用
し、制御弁は目標開度に保たれる。この制御により、制
御弁が高速に回動する必要がある過渡時において、制御
弁は高速に回動する。このため、スワール強度が最適に
制御される。

【００１３】

【実施例】本発明を適用した内燃機関の吸気装置の第１
実施例を説明する。図１は第１実施例の吸気装置を備え
た内燃機関の各気筒の内、１つの気筒の模式図を示す。

【００１４】第１吸気ポート６と第２吸気ポート７と
は、それぞれ気筒１の斜め上方から形成され、気筒１に
それぞれ独立に開口している。そして、第１吸気ポート
６の開口部には第１吸気弁２、第２吸気ポート７の開口
部には第２吸気弁３が設けられている。さらに、第１排
気ポート８と第２排気ポート９とが、ポート６、７に対
してそれぞれ対称に気筒１に開口している。このポート
８、９の開口部には、第１排気弁４、第２排気弁５が設
けられている。

【００１５】第１吸気ポート６はストレートポートであ
り、第２吸気ポート７はヘリカルポートである。このた
め、空気は第２吸気ポート７を通過すると、旋回成分を
有し気筒１内でスワールを形成する。そして、このポー
ト６、７は吸気通路１１の分岐部１２で分岐している。
これによって、吸気通路１１からの吸入空気は分岐部１
２で分岐し、ポート６、７を経て気筒１内へ吸入され
る。

【００１６】吸気通路１１の上流には、吸入空気量を調
節する図示せぬスロットル弁が設けられている。そし
て、分岐部１２にはバタフライ式の制御弁１５が設けら
れている。図２に、この制御弁１５の斜視図を示す。図
３は、制御弁１５が全開時の図１のＤ矢視図である。図
２に示すように、制御弁１５は平板状部材であり、上端
には反り１６が形成されている。図３に示すように、こ
の反り１６は第２吸気ポート７側に形成される。また、
制御弁１５が全開位置に位置するとき、反り１６は第１
吸気ポート６と第２吸気ポート７とを仕切る壁の曲率に
合わせて形成されている。これにより制御弁１５の全開
時に、空気の流れに対する抵抗となることを防止する。

【００１７】上記の構成の制御弁１５は、図１に示すよ
うに、回動軸１７によって吸気通路１１内の分岐部１２
で回動可能に軸支されている。そして制御弁１５は、図
１に実線で示される全閉位置Ａより破線で示される全開
位置Ｃまで、図中反時計周りに回動する。また、制御弁
１５はＥＣＵ１０からの制御電流によって駆動されるア
クチュエータ１９で開閉制御される。

【００１８】第１吸気ポート６側の吸気通路１１には、
案内壁１３が形成されている。この案内壁１３は、制御
弁１５が回動するときの先端縁１８ａの軌跡によって想
定される仮想面である回動面に沿って、制御弁１５の全
閉位置Ａから２点鎖線で示される中間開度位置Ｂまで形
成される。これによって制御弁１５が全閉位置Ａから中
間開度位置Ｂまでを回動するとき、先端縁１８ａと案内
壁１３との間は、空気がほとんど通過しないクリアラン
スに保たれる。一方、第２吸気ポート７側の吸気通路１
１には、側壁１４が形成されている。この側壁１４は、
全閉位置Ａにおける制御弁１５の先端縁１８ｂより外側
に拡げて形成される。これによって制御弁１５が全閉位
置Ａに位置するとき、空気が側壁１４と制御弁１５との
間を通過し、第２吸気ポート７へ流入する。

【００１９】また、第１吸気ポート６と第２吸気ポート
７との分岐点には、燃料噴射弁２０が設けられている。
この噴射弁２０は、燃料を２方向に分けて噴射させる２
ホール型の噴射弁である。これによって燃料は第１、第
２吸気ポート６、７の壁面に付着することなく気筒１へ
向けて噴射される。

【００２０】次に図４および図５に基づいて制御弁１５
を駆動するアクチュエータ１９の構成を説明する。図４
はアクチュエータ１９の縦断面図であり、図５は図４の
Ａ−Ａ矢視断面図である。

【００２１】アクチュエータ１９は支軸２２、磁石部材
２３、電磁コイル２４、２５、永久磁石２６、２７等を
備える。支軸２２はケーシング２８内に回動自在に支持
されており、上記制御弁１５にリンク２１を介して連結
される。支軸２２の外周には、支軸２２と一体に回動す
る円筒状の磁石部材２３が設けられている。この磁石部
材２３の外周には、一対の電磁コイル２４、２５が磁石
部材２３を挟んで図５中左右対称に設けられている。ま
た、一対の永久磁石２６、２７が、磁石部材２３を挟ん
で図５中上下対称に設けられている。

【００２２】次に、電磁コイル２４、２５の制御回路を
説明する。図６はアクチュエータ１９の制御系の回路図
である。この制御回路は４個のＦＥＴ３０Ａ ３０Ｂ、
３０Ｃ、３０Ｄ、直流電源２９等を備えたチョッパ駆動
を行う回路である。ＥＣＵ１０内に、このチョッパ駆動
回路のドライバ（図示せず）が備えられる。電磁コイル
２４の一端は、電磁コイル２５の一端に接続される。そ
して、電磁コイル２４の他端はＦＥＴ３０ＡとＦＥＴ３
０Ｂとの間に接続され、電磁コイル２５の他端はＦＥＴ
３０ＣとＦＥＴ３０Ｄとの間に接続される。また、支軸
２２は中立位置を中心に図中９０°の範囲を揺動可能で
ある。

【００２３】上記制御回路により制御される制御弁１５
は基本的に以下のように動作する。ここで、図１に示し
た制御弁１５の開度で全閉位置Ａを０°とする。これに
よって中間開度位置Ｂは４５°、全開位置Ｃは９０°と
なる。

【００２４】制御弁１５の開度が４５°から９０°まで
の範囲においては、ＥＣＵ１０内に備えられるドライバ
はＦＥＴ３０Ｂ、３０Ｃのソース電圧を電圧レベルの低
い「Ｌ」レベルにし、ＦＥＴ３０Ａのソース電圧を電圧
レベルの高い「Ｈ」レベルにする。この状態でＦＥＴ３
０Ｄのソース電圧を「Ｈ」、「Ｌ」レベルの間でＰＷＭ
制御により切り替える。このＦＥＴ３０Ｄのソース電圧
が「Ｈ」レベルになる期間をＴ１、「Ｌ」レベルになる
期間をＴ２とする。この期間Ｔ１とＴ２との比によって
決まる電流が図６中のａ点からｂ点へ流れ、電磁コイル
２４、２５はこの電流に応じた磁力を発生する。そし
て、電磁コイル２４、２５により形成される磁極と、永
久磁石２６、２７により形成される磁極とにより決まる
位置まで磁石部材２３は揺動する。そして磁石部材２３
に一体の支軸２２が揺動し、リンク２１を介して制御弁
１５は揺動する。

【００２５】一方、制御弁１５の開度が０°から４５°
までの範囲においては、ＥＣＵ１０内に備えられるドラ
イバはＦＥＴ３０Ａ、３０Ｄのソース電圧レベルを
「Ｌ」、ＦＥＴ３０Ｃのソース電圧レベルを「Ｈ」とす
る。この状態でＦＥＴ３０Ｂのソース電圧レベルを
「Ｈ」、「Ｌ」の間でＰＷＭ制御により切り替える。こ
のＦＥＴ３０Ｂのソース電圧が「Ｈ」レベルになる期間
をＴ３、「Ｌ」レベルになる期間をＴ４とする。この期
間Ｔ３とＴ４との比によって決まる電流が図６中のｂ点
からａ点へ流れ、電磁コイル２４、２５はこの電流に応
じた磁力を発生する。そして、電磁コイル２４、２５に
より形成される磁極と、永久磁石２６、２７により形成
される磁極とにより決まる位置まで磁石部材２３は揺動
する。この磁石部材２３の揺動によって、支軸２２が揺
動し、リンク２１を介して制御弁１５も揺動する。

【００２６】ここでａ点からｂ点へ電流が流れるときの
印加電圧を正とし、ｂ点からａ点へ電流が流れるときの
印加電圧を負とする。また、中間開度位置Ｂに制御弁１
５が位置するときは、電磁コイル２４、２５へ電流が流
れないときである。すなわち、期間Ｔ１、Ｔ３＝０のと
き、支軸２２は永久磁石２６、２７と磁石部材２３との
磁極の釣り合いによって、図６中の中立位置で安定し、
制御弁１５は中間開度位置Ｂで安定する。

【００２７】したがって制御弁１５の任意の開度は、４
５°から９０°までの範囲ではＴ１とＴ２との比による
正の駆動電圧によって決まり、０°から４５°までの範
囲ではＴ３とＴ４との比による負の駆動電圧によって決
まる。図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）
は、制御弁１５の開度（９０°、６０°、４５°、３０
°、０°）と駆動電圧との関係を示すタイミングチャー
トである。制御弁１５の開度が６０°、９０°のとき、
それぞれの開度は所定のＴ１とＴ２との比によって決定
される。そして、正の駆動電圧が印加するＴ１が長くな
ると開度は大きくなる。また、制御弁１５の開度が０
°、１５°のときも、それぞれの開度は所定のＴ３とＴ
４との比によって決定され、負の駆動電圧が印加するＴ
３が大きくなると開度は小さくなる。そしてＴ１あるい
はＴ３＝０のとき、制御弁１５は４５°に保たれる。

【００２８】図８に、Ｔ１とＴ２とのデューティー比、
およびＴ３とＴ４とのデューティー比と制御弁開度との
特性図を示す。制御弁開度はこのデューティー比によっ
て決まる。図８によればＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）が約４０
％のとき制御弁開度は９０°となり、−Ｔ３／（Ｔ３＋
Ｔ４）が約−４０％のとき制御弁開度が０°となる。そ
してＴ１あるいはＴ３＝０のとき、デューティー比は０
となり制御弁開度が４５°となる。

【００２９】上記のような構成を備える吸気装置の作動
を、図９に示す制御ブロック図を用いて説明する。開度
検出手段３１には、エンジン回転速度Ｎｅと吸気管圧力
Ｐとに基づき、その運転状況における制御弁１５の開度
θがマップに記憶されている。このマップに示すよう
に、基本的に制御弁１５の開度はエンジン回転速度Ｎｅ
が上昇すると大きくなり、吸気管圧力Ｐが上昇すると大
きくなる。そしてチョッパ駆動条件算出手段３２には、
制御弁１５を開度θにさせるためのアクチュエータ１９
の駆動電圧の期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４がテーブルに
記憶されている。また開度変化量算出手段３４では、開
度検出手段３１で決定された制御弁１５の開度θをθ_n
とし、このθ_n から前回の開度θ_n-1 を差し引いた値Δ
θが得られる。そして過渡時補正電圧算出手段３５に
は、Δθに応じた過渡時補正電圧の作用期間Ｔ_a が記憶
されている。

【００３０】ここで、ある運転状態におけるエンジン回
転速度Ｎｅと吸気管圧力Ｐとが、開度検出手段３１に取
り込まれる。この開度検出手段３１内のマップにより、
取り込まれたエンジン回転速度Ｎｅと吸気管圧力Ｐとに
応じた制御弁１５の開度θが決定される。次に、チョッ
パ駆動条件算出手段３２内のテーブルで、開度検出手段
３１で決定された開度θに対応するアクチュエータ１９
の駆動電圧の期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を選択する。
そして、チョッパ駆動条件算出手段３２で決定されたア
クチュエータ１９へのチョッパ駆動信号が駆動回路３３
へ送られ、アクチュエータ１９はチョッパ駆動し、制御
弁１５の開度をθとする。

【００３１】さらに、開度検出手段３１で決定された開
度θは、開度変化量算出手段３４で前回の開度から差し
引かれる。そして、この差し引かれた値Δθは過渡時補
正電圧算出手段３５に取り込まれ、ここに記憶されてい
るマップによって、Δθに応じた過渡時補正電圧の作用
期間Ｔ_a が決定される。このマップによるとΔθが所定
値内であれば、機関の運転状態は定常時であると判断さ
れ、Ｔ_a ＝０とされる。一方、Δθが所定値を超えると
機関の運転状態は過渡時であると判断され、このΔθに
応じた過渡時補正電圧を作用させる期間Ｔ_a が決定され
る。ここでΔθが正のとき正の過渡時補正電圧が、Δθ
が負のとき負の過渡時補正電圧が作用するように設定さ
れる。これを、手段３５のマップでΔθが正のときＴ_a
が正、Δθが負のときＴ_a が負と描くことで示す。そし
て期間Ｔ_a の過渡時補正電圧が、チョッパ駆動条件算出
手段３２からのチョッパ駆動信号内に割り込まれる。こ
の期間Ｔ_a は、目標の開度θを超える開度とする期間で
ある。この期間Ｔ_a が作用することによって、制御弁１
５は現時点の開度から目標開度θを超える開度へ回動し
ようとするため、制御弁１５の回動速度は上がる。そし
て、期間Ｔ_a 後、制御弁１５は、チョッパ駆動条件算出
手段３２からのチョッパ駆動信号により、目標開度θに
保たれる。

【００３２】図１０（ａ）、図１０（ｂ）に過渡時にお
ける制御弁１５の開度と駆動電圧とのタイミングチャー
トを示す。図１０（ａ）は制御弁１５の開度θが０°、
４５°、９０°と変化していく場合である。開度θが０
°から４５°、４５°から９０°へと変化するとき、期
間Ｔ_a の正の過渡時補正電圧が割り込み、制御弁１５は
要求される開度へ高速に移動する。一方、図１０（ｂ）
は開度θが９０°、４５°、０°と変化していく場合で
ある。開度θが９０°から４５°、４５°から０°へと
変化するとき、期間Ｔ_a の負の過渡時補正電圧が割り込
み、制御弁１５は要求される開度へ高速に移動する。

【００３３】この制御により運転条件が激しく変化する
場合においても、アクチュエータ１９が高速に応答し、
制御弁１５は機関が要求する開度に高速度に回動する。
これによって、常にスワール強度は最適に制御される。

【００３４】上記のような制御弁１５の制御のもと、制
御弁１５が全閉位置Ａから中間開度位置Ｂまでの範囲に
位置するときには、空気は制御弁１５の先端縁１８ｂと
側壁１４との間を通過する。したがって吸入空気量が少
ない低、中速時においても、制御弁１５は吸気通路１１
を絞り、空気の流速を高める。さらに制御弁１５の片側
と側壁１４との間を空気が通過するため、空気流に偏り
が生じるため、気筒１内に強力な吸気スワールを得るこ
とができる。また、制御弁１５に形成された反り１６付
近に流入する空気は、反り１６に沿って下方へ誘導され
る。反り１６によって下方へ誘導された空気により、こ
の空気よりも下を流れる空気も下方へ押し曲げられる。
これによって第２吸気ポート７内へ流入する空気には、
縦方向の旋回成分が得られる。また、本実施例では第２
吸気ポートは、気筒１の斜め上方から気筒１に連通して
いるため、空気はこのポートに沿って曲げられる。そし
て上記のように、制御弁１５の反り１６が制御弁１５の
上方のみに形成されることで、より強い縦渦が得られ
る。したがって気筒１内の流れが単純なスワールだけで
なく、この縦渦との合成により複雑になる。このため気
筒１内に燃料が充分に行き渡り、図示しない点火プラグ
からの火花の火炎伝播が速くなる。したがって良好な燃
焼を得ることができる。これによってドライバビリティ
を悪化させることなく、燃費と排気エミッションとの改
善を実現することができる。また、制御弁１５が中間開
度位置Ｂから全開位置Ｃまでの範囲に位置するときに
は、制御弁１５と案内壁１３との間に間隙ができる。し
たがって、空気は制御弁１５の両側と吸気通路との間を
通過することができるので、高速時等の吸入空気が多量
に必要とされるときにも、気筒１内に充分な空気量が吸
入される。

【００３５】次に、本発明を適用した第２実施例を説明
する。図１１、図１２は過渡時におけるスロットル開度
の変化（図１１（ａ）、図１２（ａ））に対する空燃比
（以下Ａ／Ｆと記す。）の変化（図１１（ｂ）、図１２
（ｂ））および制御弁開度の挙動（図１１（ｃ）、図１
２（ｃ））を示す図である。図１１、図１２はそれぞれ
加速時、減速時を示す。

【００３６】図１１（ａ）の加速時における、スロット
ル弁の開度の増大に対して、図１１（ｂ）に示すよう
に、燃料噴射量の決定時間と吸入行程との間の時間のズ
レや、吸入空気量センサの応答遅れなどにより、実際に
気筒内に吸入される空気量に対して燃料噴射量が少なく
なってしまうことがある。

【００３７】例えば、吸気管圧力Ｐとエンジン回転速度
Ｎｅとで吸入空気量を決め、この空気量に対し、理論空
燃比となる燃料噴射量があらかじめ決定されている内燃
機関では、スロットル弁の開度の増大に対して、吸気管
圧力Ｐを検出する図示しない圧力センサの応答遅れが生
じてしまうときがある。このため、実際の吸気管圧力よ
りも低い値が得られるため、実際に気筒内に吸入される
空気量よりも少ない空気量が気筒内に吸入されたものと
判断され、この空気量に対する燃料噴射量が決定されて
しまう。したがって、実際に気筒内に吸入される空気量
に対して燃料噴射量が少なくなってしまい、Ａ／Ｆがリ
ーンとなってしまう場合がある。また、加速時において
はスロットル開度が大きくなるため、吸気管圧力Ｐは上
昇する。すると図９の開度検出手段３１に記憶されてい
るマップに示すように、制御弁の開度は大きくなり図１
１（ｃ）の実線のようになる。しかし、図１１（ｃ）の
破線のように制御弁の開度をあえて閉じ気味にし、強制
的にスワール強度を高めれば、Ａ／Ｆがリーンであって
も燃焼状態が向上すると考えられる。

【００３８】一方、図１２（ａ）の減速時におけるスロ
ットル弁開度の減少に対して、図１２（ｂ）に示すよう
に減速時は加速時とは反対にＡ／Ｆはリッチとなり、し
かもオーバーリッチとなる場合がある。減速時において
はスロットル開度が小さくなるため、吸気管圧力Ｐは減
少する。すると図９の開度検出手段３１のマップに示す
ように、制御弁の開度は小さくなり図１１（ｃ）の実線
のようになる。しかし、図１２（ｃ）の破線のように、
減速時にも制御弁の開度をあえて閉じ気味にして、気筒
内へ吸入される空気のスワール強度を強制的に増加させ
れば、Ａ／Ｆがリッチであっても燃焼状態が向上すると
考えられる。

【００３９】上記の制御弁の制御方法を用いた制御ブロ
ック図を図１３に示す。この制御は、図９の制御ブロッ
ク図による制御に対して以下の制御を追加している。吸
気管圧力Ｐの変化量から機関の運転状態が定常状態か加
速、減速状態かを判別し、加速、減速状態である過渡時
と判別されたとき、過渡時補正演算手段３６において制
御弁開度の補正演算をＡθ_n ＝θ_n −（｜θ_n −θ_n-1
｜）の式で実施する。θ_n は開度検出手段３１で決定さ
れた開度であり、θ_n-1 は手段３１で前回決定された開
度である。この補正演算式より得られる過渡時の補正開
度Ａθ _n は、θ_n より｜θ_n −θ_n-1 ｜だけ小さくな
る。このため制御弁の開度は閉じ気味に制御できる。そ
して、この補正開度Ａθ_n をチョッパ駆動条件算出手段
３２へ送り、Ａθ_n に応じたチョッパ駆動信号を決定
し、駆動回路３３へ送る。一方、Ａθ_n を開度変化量検
出手段３４へ送り、このＡθ_n から前回決定されたＡθ
_n-1 を差し引き開度変化量ΔＡθを求める。次に、この
ΔＡθに応じた作用期間Ｔ_a が過渡時補正電圧算出手段
３５によって決定される。そして、この期間Ｔ _a の過渡
時補正電圧が、チョッパ駆動条件算出手段３２からのチ
ョッパ駆動信号内へ割り込む。これによって制御弁１５
は閉じ気味に制御される開度Ａθへ高速に回動するの
で、過渡時のＡ／Ｆ変動による燃焼悪化を改善すること
ができる。なお、機関の運転状態が定常状態であると判
断されたときには、図９の制御ブロックと同様の制御を
行う。

【００４０】また制御弁１５を以下のような構成として
もよい。図１５に示すように、反り１６は図２の制御弁
１５のものとは異なり、平板状部材の制御弁１５の吸気
通路１１上流側の先端縁１８ａの図中上方の角部のみ
を、吸気通路上流側へ向けて折り曲げるように形成され
る。さらに、制御弁１５の先端縁１８ｂの図中上方側を
拡げ、下方側を縮めるように形成する。これにより、制
御弁１５が全閉位置Ａと中間開度位置Ｂとの間に位置す
るとき、制御弁１５と側壁１４との間隙は、上方側は狭
く、下方へ行くに従って広くなる。したがって吸気通路
１１から流入し、間隙の上方側を通過する空気は、通過
面積が大きい間隙の下方側へ導かれる。さらに反り１６
によって、反り１６付近へ流入する空気は図中下方側へ
曲げられる。これにより縦方向の渦を強化することが可
能となり、より燃焼を改善することができる。

【００４１】また本実施例の燃料噴射弁２０は、吸気ポ
ート内壁への燃料付着を防止する２ホール型の噴射弁で
ある。ところが制御弁１５が案内壁１３上を回動すると
き、第１吸気ポート６側への空気流入がほとんどなく、
第１吸気ポート６へ噴射される燃料の霧化が促進されな
くなり、機関の燃焼が悪く、ＨＣの増加、燃費の低下と
いった問題を生じる場合がある。

【００４２】ここで第１吸気ポート６へ少量の空気を流
入させるため、制御弁１５と案内壁１３との間隙を広く
することが考えられるが、この間隙から気筒１内へ吸入
される空気は気筒１内壁面に沿う流れとなり、第２吸気
ポート７から流入する空気の流れとは反対となる。この
ため、第２吸気ポート７から流入する空気の流れが第１
吸気ポート６からの空気の流れによって弱められる場合
がある。したがって気筒１内のスワール強度を充分に得
られなくなることがある。

【００４３】上記問題のため、制御弁１５の弁軸１７寄
りに第１吸気ポート６へ空気を導く吸入空気通過孔３７
を形成する。この通気孔３７により、第１吸気ポート６
からの空気は気筒１内壁面ではなく気筒１中央付近へ吸
入される。これによって制御弁１５と案内壁１３との間
隙を広くするよりも、第２吸気ポート７からの空気の流
れを妨げない。さらに、燃料噴射弁２０の噴射孔に向か
って吸入空気通気孔３７からの空気が流入するため、燃
料の霧化をより促進させることができる。したがって上
記吸入空気通気孔３７を形成することで、第２吸気ポー
ト７からの空気の流れを妨げないためスワール強度を得
ることができるとともに、第１吸気ポート６へ噴射され
る燃料の霧化向上を図ることができ燃焼を向上させるこ
とができる。

【００４４】なお本実施例の制御弁には、制御弁の上端
に反りが形成されているが、ヘリカルポートである第２
吸気ポート７よって形成されるスワールが機関が要求す
る強度を充分満たすものであるならば、あるいは内燃機
関が得ようとするスワール強度が、この制御弁の反りを
形成せずとも得られるのであるならば、反りが設けられ
ていない制御弁を本実施例に適用させてもよい。

【００４５】また本実施例では、吸気通路に吸気ポート
が２つ形成されているが、吸気ポートが１つ、あるいは
３つある吸気通路に本発明を適用させてもよい。さら
に、本実施例では、側壁１４は、全閉位置Ａでの制御弁
１５の先端縁１８ｂとの間に隙間ができるように形成さ
れているが、側壁１４を先端縁１８ｂに近づけ、この隙
間がほとんどなくなるように形成してもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の吸気装置
は以下の効果を奏する。制御弁が案内壁上を回動すると
きには、制御弁と側壁との間を空気が通過する。このた
め、制御弁は吸気通路を絞り空気の流速を高めることが
でき、さらに、制御弁の片側と吸気通路壁面との間を空
気が通過することで空気の流れに偏りが発生するため、
強力なスワールを得ることができる。一方、制御弁が案
内壁を超えて回動すると、制御弁と案内壁との間にも空
気が通過する。このため制御弁の両側と吸気通路壁面と
の間を空気が通過するので、充分な空気量を気筒内へ吸
入させることができる。

【００４７】これによって、制御弁の回動角度量に応じ
て、吸入空気量が少ないときには強力なスワールを得る
ことができ、吸入空気量が多いときには充分な空気量を
気筒内へ吸入させることができるため、内燃機関の燃焼
を改善でき、燃費、出力、ドライバビリティ等の向上を
図ることができる。

【００４８】また、電磁石に作用する電圧に応じた開度
へ制御弁を回動させるアクチュエータと、この開度に応
じた電圧を電磁石に作用させて制御弁を所望の開度に保
ち、制御弁開度変化量に応じて目標開度を超える開度と
する電圧を電磁石に所定時間作用させて、制御弁を目標
開度へ変化させる制御手段とを備えることにより、さら
に以下の効果が得られる。

【００４９】制御弁が目標開度へ変化するときには、こ
の目標開度を超える開度とする所定時間の電圧が与えら
れることで、制御弁は高速で目標開度へ回動する。そし
て、所定時間後、目標開度に応じた電圧により制御弁
は、この開度を保つ。この制御により、制御弁は高速で
回動できるため、過渡時におけるスワール強度を最適に
制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の吸気装置を備えた気筒の
模式図である。

【図２】第１実施例の制御弁の詳細図である。

【図３】第１実施例の制御弁全開時の制御弁と第１、２
吸気ポートとの位置関係を示す図１のＤ矢視図である。

【図４】第１実施例のアクチュエータの縦断面図であ
る。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】第１実施例のアクチュエータの制御系の回路図
である。

【図７】第１実施例の制御弁の開度と駆動電圧との関係
を示すタイミングチャートである。

【図８】第１実施例の駆動電圧のデューティー比と制御
弁開度との特性図である。

【図９】第１実施例の吸気装置の制御ブロック図であ
る。

【図１０】第１実施例の吸気装置の過渡時における制御
弁の開度と駆動電圧とのタイミングチャートである。

【図１１】第１実施例の吸気装置の加速時におけるスロ
ットル開度とＡ／Ｆと制御弁開度の挙動を示す図であ
る。

【図１２】第１実施例の吸気装置の減速時におけるスロ
ットル開度とＡ／Ｆと制御弁開度の挙動を示す図であ
る。

【図１３】第２実施例の吸気装置の制御ブロック図であ
る。

【図１４】第１実施例の制御弁の他の実施例である。

【図１５】第１実施例の制御弁の他の実施例である。

【符号の説明】

１ 気筒 ６ 第１吸気ポート ７ 第２吸気ポート ８ 第１排気ポート ９ 第２排気ポート １０ ＥＣＵ １１ 吸気通路 １２ 分岐部 １３ 案内壁 １４ 側壁 １５ 制御弁 １６ 反り １８ａ 先端縁 １８ｂ 先端縁 １９ アクチュエータ ３１ 開度検出手段 ３２ チョッパ駆動条件算出手段 ３４ 開度変化量算出手段 ３５ 過渡時補正電圧算出手段 ３６ 過渡時補正演算手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の気筒に連通し、前記気筒内へ
   空気を吸入させる吸気通路と、 前記吸気通路に回動可能に設けられ、前記内燃機関の運
   転状態に応じて回動制御される制御弁と、 を備えた吸気装置において、 前記制御弁が開くときに前記制御弁が前記吸気通路上流
   へ移動する側の前記吸気通路壁面に、前記制御弁の全閉
   位置から所定位置までの回動面に沿って形成される案内
   壁と、 前記制御弁が開くときに前記制御弁が前記吸気通路下流
   へ移動する側の前記吸気通路壁面に、前記制御弁の全閉
   位置からの回動面より拡げて形成される側壁とを備えた
   ことを特徴とする吸気装置
2. 【請求項２】 前記制御弁に連結する支軸を有し、電磁
   石によって発生する磁気力を利用して前記支軸を駆動
   し、前記電磁石に作用する電圧に応じた開度へ前記制御
   弁を回動させるアクチュエータと、 前記制御弁を所望の開度に保つとき、この開度に応じた
   電圧を前記電磁石に作用させ、前記制御弁を目標とする
   開度へ変化させるとき、開度変化量に応じて、目標開度
   を超える開度とする電圧を前記電磁石に所定時間作用さ
   せる制御手段とを備えた請求項１記載の吸気装置。