JPH10288041A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低負荷時における強力な渦流を簡易な構造で確
保し、高負荷時における吸入空気の流路抵抗を低減する
ことができる内燃機関の吸気装置を提供する。 【解決手段】吸気制御弁５ａ，５ｂは、一体となって開
閉する１つの吸気制御弁体５の中の吸気制御弁部５ａ，
５ｂとして形成されている。吸気管１ａと吸気制御弁部
５ａとは、吸気制御弁体５の最も閉じ側の開度で、吸気
管１ａのピストン２伸縮方向伸び側の壁面と吸気制御弁
部５ａの伸び側端部との間に所定の隙間１１が形成され
るとともに吸気管１ａのピストン２伸縮方向縮み側の流
路が吸気制御弁部５ａの縮み側端部で遮られるように互
いに関連づけて構成され、このとき、吸気管１ｂが吸気
制御弁部５ｂによって全閉状態となるように互いに関連
づけて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
内に空気を導く内燃機関の吸気装置に係わり、特に、運
転状態に応じて燃焼室内に吸気渦流を発生させる内燃機
関の吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの低負荷時に、希薄空燃
比とすることにより吸気時のポンピングロスを低減しつ
つ、シリンダ内に吸気渦流（横渦としてのスワールや縦
渦としてのタンブル）を発生させて所定の燃焼性を確保
する、いわゆるリーンバーンエンジンが知られている。
このエンジンによれば、ポンピングロスの低減効果のほ
か、燃費の低減やＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等の有害排出ガス
の低減といった効果も得ることができる。ところで、こ
のリーンバーンエンジンにおいては、吸気渦流を運転状
態に合わせて最適な強さにすることが好ましい。例え
ば、エンジンの負荷が比較的低いときにはより強い渦流
として燃焼性の向上を図る一方、エンジンの負荷が比較
的高い時にはスワールを弱めてより多量の空気を高い充
填効率で吸入し、出力の向上を図るのが理想的である。
このような観点に立つ公知技術例として、例えば、特開
平５−２９６０５１号公報、特開平６−４２３５６号公
報、特開平６−５０１５４号公報がある。

【０００３】特開平５−２９６０５１号公報記載の構造
においては、２つの吸気管のうち一方の吸気管に吸気制
御弁を設ける。また、その吸気制御弁が部分開状態とな
ったときに吸気制御弁の水平方向側方において吸気管壁
面との間に所定のすきまが生じるように、吸気制御弁及
び吸気管の形状を構成するとともに、その吸気管下流端
近傍の形状を水平方向に少し曲がったヘリカルポートと
する。さらに、他方の吸気管には、その吸気管を全閉可
能な補助開閉弁を設ける。そして、低負荷時において
は、補助開閉弁を全閉とするとともに吸気制御弁を部分
開状態とすることにより、すきまを介して吸入空気を導
きさらにヘリカルポートでこれを増速して燃焼室内に強
力なスワールを生成する。高負荷時においては、補助開
閉弁及び吸気制御弁を全開とすることにより、多量の空
気をシリンダに吸入する。

【０００４】特開平６−４２３５６号公報記載の構造に
おいても、上記同様、２つの吸気管のうち一方の吸気管
に吸気制御弁を設ける。そして、低負荷時においては、
吸気制御弁を全閉状態とすることにより、燃焼室内にス
ワールを生成する。高負荷時においては、吸気制御弁を
全開とすることにより、多量の空気をシリンダに吸入す
る。

【０００５】特開平６−５０１５４号公報記載の構造に
おいては、２つの吸気管の両方の吸入空気量を制御可能
な一体型吸気制御弁を設ける。また、その吸気制御弁が
最も閉じた状態となったときに吸気制御弁の上方におい
て吸気管壁面との間に所定のすきまが生じるように、吸
気制御弁及び吸気管の形状を構成する。さらに、一方の
吸気管には、吸気制御弁の上流側に、その吸気管を全閉
可能な切換弁を設ける。そして、低負荷時においては、
吸気制御弁を最も閉じた状態とするとともに一方の吸気
管の切換弁を全閉とし、他方の吸気管のすきまを介して
吸入空気を導く。これにより、燃焼室内に強力な斜めタ
ンブルを生成する。高負荷時においては、切換弁及び吸
気制御弁を全開とすることにより、多量の空気をシリン
ダに吸入する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下の課題が存在する。特開平５−
２９６０５１号公報は、吸気制御弁の部分開状態におけ
るすきま流れを実現するために、吸気制御弁付近におけ
る吸気管形状の断面積変化や凹凸が大きくなっている。
そのため、吸気制御弁が全開となる高負荷時において空
気の流路抵抗が大きくなる。また、吸気制御弁のある吸
気管下流端がヘリカルポートになっているため、ストレ
ートポートの場合と比べると高負荷時におけるポートの
流路抵抗が大きくなる。これらにより、高負荷時におけ
る吸入空気量が小さくなり、出力の向上が困難となる。
さらに、吸気制御弁が配置されない側の吸気管に補助開
閉弁が必要となるので構造が複雑となり、部品点数や組
立行程が増加して高コスト化を招く。

【０００７】特開平６−４２３５６号公報は、高負荷時
において、吸入空気の流路抵抗を増加させないような配
慮はされている。しかしながら、低負荷時において一方
の吸気管の吸気制御弁を全閉とし、吸気制御弁のない他
方の吸気管からのみ吸気を行うことでスワールを生成す
る構造であるため、燃焼室内に生成するスワールの強さ
があまり大きくなく、不十分である。

【０００８】特開平６−５０１５４号公報公報は、水平
方向に曲がったヘリカルポートであるかどうかについて
は明らかにされておらず、高負荷時において吸入空気の
流路抵抗を増加させないような配慮があるかどうか不明
である。また、低負荷時に一方の吸気管を全閉する切換
弁が必要となるので構造が複雑となり、部品点数や組立
行程が増加して高コスト化を招く。

【０００９】本発明は、上記従来技術の課題に鑑みるも
のであり、その目的は、低負荷時における強力な渦流を
簡易な構造で確保し、かつ高負荷時における吸入空気の
流路抵抗を低減す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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、ピストン
が内部を伸縮摺動するシリンダの端部に接続され該シリ
ンダ内に吸入空気をそれぞれ導く複数の吸気管と、これ
ら複数の吸気管内にそれぞれ設けられ前記吸入空気の流
量を制御する複数の吸気制御弁とを備え、前記シリンダ
内に吸気渦流を発生させる内燃機関の吸気装置におい
て、前記複数の吸気制御弁は、一体となって開閉する１
つの弁体として形成されており、前記複数の吸気管のう
ち一の吸気管とこれに対応する一の吸気制御弁とは、前
記弁体の所定の閉じ側開度で、前記一の吸気管の前記ピ
ストン伸縮方向伸び側の壁面と前記一の吸気制御弁の前
記伸び側端部との間に所定の隙間が形成されるとともに
前記一の吸気管の前記ピストン伸縮方向縮み側の流路が
前記一の吸気制御弁の前記縮み側端部で遮られるよう
に、互いに関連づけて構成されており、かつ、前記複数
の吸気管のうち前記一の吸気管以外の他の吸気管とこれ
に対応する他の吸気制御弁とは、前記弁体の前記所定の
閉じ側開度で、前記他の吸気管が前記他の吸気制御弁に
よって全閉状態となるように、互いに関連づけて構成さ
れている。これにより、例えばピストン伸縮方向が鉛直
方向である場合を例にとると、複数の吸気制御弁からな
る弁体がある閉じ側開度になったとき、一の吸気管の上
壁と一の吸気制御弁の上端部との間に所定の隙間が形成
されるとともに、その吸気管の下側の流路は吸気制御弁
の下端部で遮られる。したがって、その吸気管内を流れ
てきた吸入空気は、吸気制御弁上方の隙間を介して高速
気流となり、主として吸気管上部に偏って進みシリンダ
内に流入して縦渦を発生させる。このとき、一の吸気管
以外の他の吸気管は他の吸気制御弁によりすべて全閉状
態となっており、高速気流は一の吸気管からのみに偏る
ことによって、シリンダ内で横渦成分がさらに追加さ
れ、渦流強さが補強される。この結果、シリンダ内の吸
気渦流は、縦渦を主成分としつつ横渦成分も含む渦流
（この場合、斜めタンブル）となり、従来のように吸気
制御弁より下流側の吸気管をヘリカルポートにしなくて
も、強力な吸気渦流をシリンダ内に確保することができ
る。その理由の詳細は以下のようである。すなわち、一
般にこの種の吸気装置では、吸気管を介して導かれた吸
入空気は、シリンダ入口に設けられた吸気弁が開き状態
にあるときに、吸気弁とシリンダ上壁面との隙間からシ
リンダ内に流入する。このとき、略円錐形のシリンダ上
壁面の面積いっぱいに複数の吸気弁が上下動可能に配置
される構造上、各吸気弁の開き状態においては吸気弁の
上方（排気弁側）のほうが側方に比べてより大きな隙間
が形成される。ここで、吸気制御弁の側方に隙間を形成
しこの隙間から高速気流を導く場合は、主として吸気管
側部に偏って高速気流が進みため、吸気弁の開き状態に
おいて比較的小さな隙間を介してシリンダ内に高速気流
を送り込むこととなる。そのため、実際は大部分が吸気
弁に当たって向きを変えたり減衰したりする。このよう
な流路抵抗に基づく大きな損失が生じるため、その分あ
らかじめ吸気弁より手前にヘリカルポートを設けて渦流
の強さを増強しておかなければ、シリンダ内に強い吸気
渦流を確保できない。これに対し本発明においては、一
の吸気制御弁の上方に形成した隙間を介して吸気管上部
に偏らせて高速気流を導くことにより、吸気弁の開き状
態において比較的大きな隙間を介して高速気流を送り込
むことができる。したがって、この部分における流路抵
抗が小さくなり、ヘリカルポートを設けて渦流の強さを
増強しなくても、そのままでシリンダ内に強い吸気渦流
を確保できる。

【００１１】（２）また、上記目的を達成するために、
本発明は、ピストンが内部を伸縮摺動するシリンダの端
部に接続され該シリンダ内に吸入空気をそれぞれ導く複
数の吸気管と、これら複数の吸気管内にそれぞれ設けら
れ前記吸入空気の流量を制御する複数の吸気制御弁とを
備え、前記シリンダ内に吸気渦流を発生させる内燃機関
の吸気装置において、前記複数の吸気制御弁は、一体と
なって開閉する１つの弁体として形成されており、各吸
気管とそれぞれに対応する各吸気制御弁とは、前記弁体
の所定の閉じ側開度で、前記吸気管の前記ピストン伸縮
方向伸び側の壁面と前記吸気制御弁の前記伸び側端部と
の間に所定の隙間が形成されるとともに前記吸気管の前
記ピストン伸縮方向縮み側の流路が前記吸気制御弁の前
記縮み側端部で遮られるように、互いに関連づけて構成
されている。これにより、例えばピストン伸縮方向が鉛
直方向である場合を例にとると、複数の吸気制御弁から
なる弁体がある閉じ側開度になったとき、各吸気管の上
壁とこれに対応する各吸気制御弁の上端部との間に所定
の隙間が形成されるとともに、その吸気管の下側の流路
は吸気制御弁の下端部で遮られる。したがって、各吸気
管内を流れてきた吸入空気は、吸気制御弁上方の隙間を
介して高速気流となり、主として吸気管上部に偏って進
みシリンダ内に流入してそれぞれ縦渦を発生させる。そ
して、これらの相乗効果が、上記で説明したシリンダ内
で追加される横渦成分の代わりとなって渦流強さを補強
するので、上記斜め縦渦の場合と同等の強い吸気渦流を
確保できる。

【００１２】（３）上記（１）において、好ましくは、
前記弁体は、前記ピストン伸縮方向と略直交する方向を
回転軸として回転することにより開度が変化する弁体で
あり、かつ、前記一の吸気管又は前記各吸気管は、前記
弁体の設置位置における横断面での流路中心が、前記弁
体の回転軸に対して該回転軸と直交する方向にオフセッ
トしている。

【００１３】（４）上記（３）において、さらに好まし
くは、前記弁体の設置位置における前記一の吸気管の横
断面形状は、その位置における前記他の吸気管の横断面
形状と異なっている。

【００１４】（５）上記（１）又は（２）において、ま
た好ましくは、前記弁体は、前記ピストン伸縮方向と略
直交する方向を回転軸として回転することにより開度が
変化する弁体であり、かつ、前記一の吸気制御弁又は前
記各制御弁は、前記回転軸から前記ピストン伸縮方向伸
び側端部までの長さが該回転軸から該ピストン伸縮方向
縮み側端部までの長さよりも小さくなっている。

【００１５】（６）上記（１）又は（２）において、ま
た好ましくは、前記複数の吸気管のそれぞれは、前記弁
体が最も開き側の開度にあるとき、流路の流れ方向距離
１ｃｍあたりの横断面積の変化率が２０％未満となるよ
うに構成されている。

【００１６】（７）上記（６）において、さらに好まし
くは、前記複数の吸気管のそれぞれは、対応する吸気制
御弁の設置位置では、その前後部分に対して横断面積が
拡大している。

【００１７】（８）上記（１）又は（２）において、ま
た好ましくは、前記弁体は、両端に設けられ略円柱形状
をそれぞれ備えた２つの円柱状端部と、これら２つの円
柱状端部の間において前記複数の吸気制御弁間相互を接
続し、前記円柱状端部と略同径の略円柱形状を備えた少
なくとも１つの円柱状中間部とをさらに有し、全体とし
て回転可能なロータリー弁であり、かつ、前記複数の吸
気制御弁のすべての旋回径は、前記円柱状端部及び円柱
状中間部の径以下となっている。これにより、弁体の組
み付けの際には、弁体を両端部のうちの一端側から複数
の吸気管を貫通するように差し込んで配置すれば足り
る。したがって、例えば弁体を樹脂による一体成形とす
ることによって、従来の方法、すなわち複数の吸気管を
横断して配置された回転シャフトに各吸気制御弁をネジ
等で取り付けた後にそれぞれ調整を行う場合に比べ、組
み付け・調整作業を簡略化することができ、コストを低
減できる。そして、これにより、組み付け精度が低いこ
とによる動作不良や渦流生成能力の低下を招くことがな
くなるので、高い信頼性を確保できる。） （９）上記（８）において、さらに好ましくは、前記複
数の吸気制御弁のそれぞれは、略円柱形状に、その円柱
の軸心と直角な方向を軸とする貫通孔又は切り欠きを形
成した形状に構成されている。

【００１８】（１０）上記（１）又は（２）において、
また好ましくは、前記弁体は、樹脂によって一体成形さ
れている。

【００１９】（１１）上記（１）又は（２）において、
また好ましくは、前記複数の吸気管は、樹脂によって一
体成形されている。

【００２０】（１２）上記（１）又は（２）において、
また好ましくは、前記一の吸気管又は前記各吸気管のう
ち、前記一の吸気制御弁又は前記各吸気管より下流側の
部分に設けられ、該下流側部分の流路を複数個に分割す
る分割壁を備えている。

【００２１】（１３）上記（１）において、また好まし
くは、前記一の吸気管と前記一の吸気制御弁とは、前記
弁体の最も閉じ側の開度で、前記伸び側に前記所定の隙
間を形成するとともに前記縮み側を遮るように構成され
ており、前記他の吸気管と前記他の吸気制御弁とは、前
記弁体の前記最も閉じ側の開度で、該他の吸気管が全閉
状態となるように構成されている。

【００２２】（１４）上記（２）において、また好まし
くは、前記各吸気管と前記各吸気制御弁とは、前記弁体
の最も閉じ側の開度で、前記伸び側に前記所定の隙間を
形成するとともに前記縮み側を遮るように構成されてい
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１〜
図１８により説明する。本実施形態によるエンジン吸気
装置は、自動車用多気筒エンジンの各気筒に適用される
ものであり、その流路に沿った略水平断面図を図１に、
図１中II−II断面による側断面図を図２に、図１中III
−III断面による側断面図を図３に示す。なおこれら図
１〜図３は、低負荷状態における吸気制御弁体位置を示
している（後に詳述）。

【００２４】図１〜図３において、本実施形態によるエ
ンジン吸気装置は、２つの吸気管１ａ，１ｂと、２つの
吸気制御弁５ａ，５ｂとを備えている。吸気管１ａ，１
ｂは、エンジンのピストン２が内部を上下方向に伸縮摺
動するシリンダ３の端部に接続され、シリンダ３内に吸
入空気をそれぞれ導くようになっている。その接続部分
には、２つの吸気弁４ａ，４ｂが上下動してシリンダ３
内と吸気管１ａ，１ｂを連通・遮断するようになってい
る。これら吸気管１ａ，１ｂは、隔壁によって他の吸気
管や管外と隔てられた独立ポートとなっている。なお、
シリンダ３上部の吸気管１ａ，１ｂと反対側には排気管
１５ａ，１５ｂが接続され、その接続部分には排気弁１
６ａ，１６ｂが設けられている。吸気制御弁５ａ，５ｂ
は、それぞれ図２及び図３に示すように、それぞれ横断
面が略紡錘形（吸気管１ａ，１ｂの壁面と接する端部は
円盤状断面）で縦断面が略長方形の薄板形状となってお
り、吸気管１ａ，１ｂ内に形成されたホルダ部１ａＡ，
１ｂＡに挿入配置されて吸入空気の流量を制御するよう
になっている。そしてこれら吸気制御弁５ａ，５ｂは、
一体となって開閉する１つの吸気制御弁体５の中の吸気
制御弁部５ａ，５ｂとして形成されている。この吸気制
御弁体５の詳細構造を表す図１中IV−IV断面による断面
図を図４に示す。なおこの図４においては、構造の明確
化のために、隣接する気筒のエンジン吸気装置（多気筒
エンジンでは、吸気管１ａ，１ｂ，１ａ，１ｂ，１ａ，
１ｂ，…の繰り返し配列、若しくは吸気管１ａ，１ｂ，
１ｂ，１ａ，１ａ，１ｂ，…の繰り返し配列で、気筒数
だけ隣接して並ぶのが一般的である）に係わる構成も併
せて図示している。

【００２５】図４及び図１において、吸気制御弁体５
は、各気筒の吸気管１ａ，１ｂに対して共通に、各気筒
の吸気管１ａ，１ｂのホルダ部１ａＡ，１ｂＡを貫通す
るように設けられている。この吸気制御弁体５は、両端
に設けられ略円柱形状をそれぞれ備えた２つの円柱状端
部５ｃ，５ｄと、これら円柱状端部５ｃ，５ｄの間に配
置され、吸気制御弁部５ａ，５ｂ間相互を接続し、円柱
状端部５ｃ，５ｄと略同径の略円柱形状を備えた複数の
円柱状中間部５ｅとを有し、樹脂によって一体成形され
たロータリー弁となっている。また、この吸気制御弁体
５は、円柱状端部５ｄがモータ６で駆動されることで全
体として回転し、これによって吸気制御弁部５ａ，５ｂ
の開度が変化するようになっている（図１〜図４は最も
閉じ側の開度に駆動された状態を示している）。またこ
のときの回転軸ｍ1の向きは、ピストン２の伸縮方向
（すなわちこの場合上下方向）と略直交する方向（この
場合水平方向）となっている。さらにこのとき、図２〜
図４より明らかなように、吸気制御弁部５ａ，５ｂの旋
回径が、円柱状端部５ｃ，５ｄ及び円柱状中間部５ｅの
外径以下となっている。モータ６の反対側にある円柱状
端部５ｄは、吸気制御弁カバー７及びシールリング８を
介し、吸気管１ａの壁面に固定されている。

【００２６】また、図２〜図４において、吸気管１ａ，
１ｂの流路断面形状は、吸気制御弁体５の上流側では、
吸気系全体の小型軽量化の点から、壁面長に対して内部
断面が最大となる円形か、これに準ずる楕円形又は長円
形となっている。また、吸気制御弁体５の設置位置で
は、吸気管１ａ，１ｂの流路断面形状は、長円と長方形
を組み合わせた形状（吸気管１ａ）又は隅部にＲを備え
た矩形形状（吸気管１ｂ）としており、吸気弁４ａ，４
ｂ付近では円形となっている。そして、それらの間は、
横断面積が急変しないように滑らかに結ばれている。具
体的には、吸気制御弁体５が最も開き側の開度になった
とき（後述）において、吸気制御弁１ａ，１ｂ流路の流
れ方向距離１ｃｍあたりの横断面積の変化率が２０％未
満となっている（例えば、流れ方向距離１ｍｍあたりの
横断面積の変化が０．５ｍｍ²）。特に、吸気制御弁部
５ａ，５ｂの設置位置付近に関しては、吸気管１ａ，１
ｂの上下方向高さが最も大きくなり、吸気制御弁部５
ａ，５ｂ前後の部分に対し横断面積が拡大するようにな
っている。そしてこのとき、吸気制御弁体５が最も開き
側の開度になったとき（同）に吸気制御弁部５ａ，５ｂ
前後および弁内部で水力直径がほぼ等しくなるように、
横断面積及び縦横比が決定されている。また、吸気管１
ａ，１ｂともに、全体としての形状はほぼストレートポ
ート形状となっており、吸気渦流を強めるためのいわゆ
るヘリカルポートとなっている部分はない。このとき、
吸気制御弁体５の設置位置における横断面において、吸
気管１ａの横方向（幅方向）の寸法は相対的に小さく、
縦方向（高さ方向）寸法は相対的に大きい。そしてその
高さは吸気制御弁体５の外形より大きく、吸気管１ａの
上部は、吸気制御弁部５ａによって開閉動作が行われる
部分よりも上まで開口している。この結果、吸気管１ａ
の流路中心線Ｋ1は、吸気制御弁体５の回転軸ｍ1に対し
てｍ1と直交する方向に距離ｄ1だけオフセットするよう
になっている。また一方、その同じ横断面において、吸
気管１ｂは、吸気管１ａに比べ、横方向（幅方向）の寸
法は大きく、縦方向（高さ方向）の寸法は小さい。そし
てその高さは、吸気制御弁体５の直径にほぼ等しくなっ
ており、吸気管１ｂの流路中心線と吸気制御弁体５の回
転軸ｍ1とがほぼ一致している。すなわち図２と図３を
比較してわかるように、吸気管１ａと吸気管１ｂは、そ
の流路中心線が高さ方向にオフセットして設置されてい
る。

【００２７】図１〜図３に戻り、吸気制御弁体５を駆動
するモータ６は、自動車用コンピュータ９による制御信
号に基づき駆動される。このコンピュータ９は、この種
のものとして公知のものであり、図１に示されるよう
に、対応する検出手段で検出された、エンジンの回転
数、吸入空気量、エンジン水温、アクセル操作量、車
速、ギヤ位置、道路状況、これら以外のその他の情報が
入力され、これらの入力情報に応じ、モータ６の駆動を
制御して吸気制御弁開度を制御する制御信号、図１及び
図２に示す点火栓１０への点火時期を制御する制御信
号、吸気管１ａ，１ｂの吸気制御弁部５ａ，５ｂより下
流側に設けられた図示しない燃料噴射弁の燃料噴射量及
び燃料噴射時期を制御する制御信号、吸気管１ａ，１ｂ
の上流側に設けられた図示しないスロットル弁の開度を
制御する信号を出力するようになっている。

【００２８】コンピュータ９による制御のうち、本実施
形態の吸気装置に係わる吸気制御弁開度制御の手順を表
すフローチャートを図５に示す。図５において、まず、
手順１０１でエンジンの回転数を読み込み、手順１０２
でアクセル開度、ギヤ位置等（前述参照）を読み込む。
そして、手順１０３で、手順１０１及び１０２で入力し
た種々の情報に基づき、エンジントルクを算出する。そ
の後、手順１０４に移り、手順１０１で入力したエンジ
ン回転数と、手順１０３で算出したエンジントルクとを
用い、図６に示すテーブルに基づいてエンジンの負荷が
どの低負荷領域・中負荷領域・高負荷領域のどれに該当
するかを算出し、手順１０５に移る。手順１０５では、
エンジンが低負荷領域であるかどうかが判断され、低負
荷領域である場合には手順１０６に移って吸気制御弁体
５の開度を９５°（後述する図７〜図９に相当）に設定
する。低負荷領域でない場合には手順１０７に移る。手
順１０７では、エンジンが中負荷領域であるかどうかが
判断され、中負荷領域である場合には手順１０８に移っ
て吸気制御弁体５の開度を６０°（後述する図１３及び
図１４に相当）に設定する。中負荷領域でない場合には
高負荷領域となることから手順１０９に移って吸気制御
弁体５の開度を６０°（後述する図１５〜図１７に相
当）に設定する。上記した手順１０６、手順１０８、手
順１０９のいずれかが終了すると、手順１１０でそれぞ
れの設定開度となるようにモータ６に駆動制御信号を出
力し、このフローを終了する。

【００２９】上記フローの結果実現される吸気制御弁体
５の動作及びこれに基づく作用を、エンジンが低負荷の
場合、エンジンが中負荷の場合、エンジンが高負荷の場
合に分けて以下詳細に説明する。 （１−１）低負荷の場合 この場合における吸気制御弁部５ａの状態を表す側断面
図を図７に、吸気制御弁部５ｂの状態を表す側断面図を
図８に、吸気制御弁体５設置位置での吸気管１ａ，１ｂ
の横断面図を図９に示す。なお、図７は図２中要部拡大
図に相当し、図８は図３中要部拡大図に相当し、図９は
図４中要部拡大図に相当する。

【００３０】図７〜図９において、低負荷の場合には、
吸気制御弁体５は、強い渦流により燃焼促進を図るため
に最も閉じ側の開度（回転軸ｍ1まわりの回転角θ＝９
５°）となり、吸気管１ａ側の吸気制御弁部５ａは開口
断面積が最小となる。すなわち、吸気管１ａのホルダ部
１ａＡの上部壁面と吸気制御弁部５ａの上端部５ａＡと
の間に隙間１１が形成される。同時に、吸気制御弁部５
ａの下端部５ａＢは、ホルダ部１ａＡの下部壁面に食い
込むように密着した形となり、吸気管１ａの下側の流路
を遮る。一方このとき、吸気管１ｂは吸気制御弁部５ｂ
によって全閉状態となる。以上の動作により、ピストン
２が下降しシリンダ３内に負圧が生じたときに、吸気管
１ａ内を流れてくる吸入空気は、吸気制御弁部５ａ上方
の隙間１１を介して高速気流となり、主として吸気管１
ａ上部に偏って進みシリンダ３内に流入してタンブル
（縦渦）を発生させる（図１、図２中太矢印参照）。こ
のとき吸気管１ｂは吸気制御弁部５ｂによって全閉状態
となっており、高速気流は吸気管５ａからのみに偏るこ
とによって、シリンダ３内でスワール（横渦）成分がさ
らに追加され、渦流強さが補強される。この結果、シリ
ンダ３内の吸気渦流は、タンブルを主成分としつつスワ
ール成分も含む斜めタンブル１２となり、従来のように
吸気制御弁より下流側の吸気管をヘリカルポートにしな
くても、少ない空気量で強力な吸気渦流をシリンダ３内
に確保でき、燃料噴射弁（図示せず）からの燃料噴霧と
ともに点火栓１０の近傍に着火しやすい良好な混合気を
形成することができる。その理由の詳細を以下比較例を
参照しつつ説明する。

【００３１】図１０は、本実施形態の構造において、シ
リンダ３上部の吸気弁４ａ，４ｂ付近の構造をシリンダ
３内部から（図２及び図３中Ａ方向から）みた場合の矢
視図であり、低負荷時の高速気流の流れを太矢印で付記
したものである。また図１１は、比較例として特開平５
−２９６０５１号公報記載の構造と類似の構造を例にと
り、同様の視点から見た図として示したものである（説
明の便宜上、図１０と同等の部材には同一の符号とし
た）。なお、図１０及び図１１ともに、煩雑を避けるた
めに点火栓１０及び排気弁１６ａ，１６ｂの図示を省略
するとともに、差異の明確化のために吸気管１ａ，１ｂ
及び吸気制御弁部５ａ，５ｂによる隙間の形成状態を概
略的に付記している。図１０及び図１１において、吸気
管１ａを介して導かれた吸入空気は、シリンダ３入口に
設けられた吸気弁４ａとシリンダ上壁面３Ａとの隙間１
３からシリンダ３内に流入する。このとき、図１０に示
されるように、略円錐形のシリンダ上壁面３Ａの面積い
っぱいに２つの吸気弁４ａ，４ｂが上下動可能に配置さ
れる構造上、吸気弁４ａの開き状態においては吸気弁４
ａの上方（排気弁１６ａ側）の隙間１３のほうが側方の
隙間１４に比べてより大きくなる。ここで、図１１のよ
うに吸気制御弁部５ａの側方に隙間１１を形成しこの隙
間１１から高速気流を導く場合は、主として吸気管１ａ
側部に偏って高速気流が進みため、吸気弁４ａの開き状
態において隙間１４を介してシリンダ３内に高速気流を
送り込むこととなる。この隙間１４は前述したように比
較的小さく、かつ吸気制御弁部５ａ側方の隙間１１から
直接見える部分にはないため、高速気流の大部分は隙間
１４を介して直接シリンダ３内に出ることができず、太
矢印で示すように吸気弁４ａに当たって向きを変えた
り、減衰したりしやすい。すなわちこのような流路抵抗
に基づく大きな損失が生じるため、その分特開平５−２
９６０５１号公報記載のようにあらかじめ吸気弁より手
前にヘリカルポートを設けて渦流の強さを増強しておか
なければ、シリンダ内に強い吸気渦流を確保できない。
これに対し、図１０に示す本実施形態においては、吸気
制御弁部５ａの上方に形成した隙間１１を介して吸気管
１ａ上部に偏らせて高速気流を導くことにより、吸気弁
４ａの開き状態において隙間１３を介して高速気流を送
り込むことができる。この隙間１３は前述したように比
較的大きく、かつ吸気制御弁部５ａ上方の隙間１１から
直接見える部分にはあるため、高速気流の大部分は太矢
印で示すように隙間１３を介し直接シリンダ３内に出る
ことができる。したがって、この部分における流路抵抗
が小さくなり、ヘリカルポートを設けて渦流の強さを増
強しなくても、そのままでシリンダ３内に強い吸気渦流
（斜めタンブル）１２を確保できる。

【００３２】上記の効果をさらに具体的に図１２（ａ）
及び図１２（ｂ）により説明する。これらの図は、図１
〜図４で表される本実施形態と同様の構造において、吸
気管１ａ，１ｂの開口率を種々変えてシリンダ３内に発
生した渦流のタンブル成分・スワール成分生成強度を測
定した実験結果である。図１２（ａ）がタンブル成分生
成強度、図１２（ｂ）がスワール成分生成強度に対応す
る。横軸に関しては、開口率１００％から開口率５０％
までは、一方の吸気管（吸気管１ａに相当）を全開状態
としつつ他方の吸気管（吸気管１ｂに相当）の開口率を
単独で調整し、開口率５０％から開口率０％までは、他
方の吸気管（吸気管１ｂに相当）を全閉状態としつつ一
方の吸気管（吸気管１ａに相当）の開口率を単独で調整
した。そして、その開口率調整の際、本実施形態に対応
するように上方に隙間を残しつつ下方から閉口していく
場合（実線ａで示す）と、特開平５−２９６０５１号公
報に対応するように側方の片側に隙間を残しつつ反対側
から閉口していく場合（破線ｂで示す）とを比較した。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、開口
率１００％から開口率を徐々に下げて開口率５０％まで
は、実線ａも破線ｂもほぼ同一のタンブル・スワール強
度である。しかしながら、開口率５０％以下となると、
タンブル・スワール強度ともに実線ａのほうが破線ｂよ
りも大きい。この差は、開口率が小さくなるほど顕著と
なる。

【００３３】以上より、エンジン低負荷時のように一方
の吸気管を閉塞して他方の吸気管の一部から吸気する場
合（開口率５０％以下に相当）、側方よりも上方を開放
したほうが損失が少なく、同じ開口率でより強い渦流を
生成できることがわかる。

【００３４】（１−２）中負荷の場合 この場合における吸気制御弁部５ａの状態を表す側断面
図を図１３に、吸気制御弁部５ｂの状態を表す側断面図
を図１４に示す。これら図１３及び図１４は、（１−
１）で上述した図７及び図８に対応する図である。図１
３及び図１４において、エンジンの中負荷時には、吸気
制御弁体５は、シリンダ３内に斜めタンブル１２を生成
しつつ適切な吸気流量も確保するため、中間的な開度
（回転軸ｍ1まわりの回転角θ＝６０°）となる。すな
わち、吸気管１ａと吸気制御弁上端部５ａＡとの間の隙
間１１はやや大きくなるが、吸気制御弁部５ａの下端部
５ａＢは、引き続き吸気管ホルダ部１ａＡの下部壁面の
上流端に密着し吸気管１ａの下側の流路は遮られてい
る。またこのとき、吸気管１ｂも引き続き吸気制御弁部
５ｂによって全閉状態が維持されている。これにより、
低負荷の場合同様、吸気流は吸気制御弁部５ａの上方の
隙間１１のみを通ってシリンダ３内に流入し斜めタンブ
ル１２を生成するが、隙間１１の大きさが低負荷時より
も大きいので、中負荷に対応した大きな空気量が吸入で
き、かつ強力なスワールを生成することができる。

【００３５】（１−３）高負荷の場合 この場合における吸気制御弁部５ａの状態を表す側断面
図を図１５に、吸気制御弁部５ｂの状態を表す側断面図
を図１６に、吸気制御弁体５設置位置での吸気管１ａ，
１ｂの横断面図を図１７に示す。なお、これら図１３及
び図１４は、（１−１）で上述した図７、図８、及び図
９にそれぞれ対応する図である。

【００３６】図１５〜図１７において、エンジンの高負
荷時には、吸気制御弁体５は、シリンダ３内に大量の吸
気を流入させて高出力を得るため、全開状態の開度（流
路横断面積の減少及びその減少率が最も小さくなる位
置、回転軸まわりの回転角θ＝０°）となる。このと
き、吸気流は、吸気管１ａと吸気管１ｂの双方からシリ
ンダ３内に流入するので、多くの空気量が吸入でき、高
出力を得ることができる。そしてこのとき、（１−１）
で既に説明したように、吸気管１ａ，１ｂの下流側にヘ
リカルポートを設けておらず、吸気管１ａ，１ｂはほぼ
ストレートポート形状となっていることから、流路抵抗
を低減することができる。

【００３７】以上（１−１）〜（１−３）で説明したよ
うに、本実施形態によれば、ヘリカルポートを設けるこ
となく低負荷時における強力な渦流を確保できる。した
がって、ヘリカルポートを設ける従来技術に比べて高負
荷時の流路抵抗を低減することができる。また、補助開
閉弁や切換弁を設けることなく、吸入管１ｂを全閉とす
ることで高速気流を偏らせ横渦成分を追加することがで
きるので、装置構造を簡素化できる。

【００３８】また、本実施形態によれば、上記効果の外
にも、種々の他の効果を奏する。これらを項目分けして
以下順次説明する。 （Ａ）吸気制御弁による圧力損失低減 吸気管１ａ，１ｂは、吸気制御弁体５が最も開き側の開
度にあるとき、流路の流れ方向距離１ｃｍあたりの流路
横断面積の変化率が２０％未満となるように構成され、
特に、吸気制御弁部５ａ，５ｂ設置位置ではその前後の
部分に対し横断面積が拡大するようになっている。これ
らによって、吸気制御弁設置による圧力損失の発生を低
減している。これを図１８（ａ）及び図１８（ｂ）によ
り説明する。図１８（ａ）は、吸気制御弁体５が最も開
き側の開度にあるときの吸気管１ａ，１ｂ内流れ方向全
長にわたっての流路内横断面積変化を示したものであ
り、図１８（ｂ）は、そのときの吸気管１ａ，１ｂ内流
れ方向全長にわたっての起点からの流路抵抗の累積値を
示したものである。なお、これらの図には、比較例とし
て、特公平２−４７２４０号公報に示されるような従来
型のバタフライ弁の場合、及び円管の場合についても併
せて示している。

【００３９】図１８（ａ）及び図１８（ｂ）において、
まず、従来の吸気管は、板材からなる４枚の羽根を回転
シャフトに固定した弁体を、同一横断面積の円管中に配
置した構造であることから、流路横断面積は起点から同
一横断面積のまま推移し、流路抵抗は緩やかな直線で上
昇する。その後流路横断面積は、羽根の横断面積によっ
て若干減少した後回転シャフトによって急激に減少・増
加する（流れ方向距離１ｃｍあたりの流路横断面積の変
化率は２０％を超える）。このため吸気制御弁の設置位
置で急縮小・急拡大による２次流れの発生等により流路
抵抗が急激に増大（流れ方向距離１ｃｍあたりの流路抵
抗の変化率は１０％を超える）する。そのため、エネル
ギ損失が生じ、その分だけ吸入空気量の減少、出力の減
少が起こる。本実施形態においては、吸気管１ａ，１ｂ
ともに、起点から流路横断面積が徐々に滑らかに拡大し
ていき、流路抵抗は従来よりもわずかに傾きが小さい直
線となって上昇する。そして、流路横断面積は、吸気制
御弁部５ａ，５ｂの設置位置前後でその横断面積のため
に小幅に減少・増加する。しかしこのときも前述したよ
うに流れ方向距離１ｃｍあたりの流路横断面積の変化率
が２０％以下に抑えられていることから、従来構造のよ
うな急激な流路抵抗の上昇がなく（流れ方向距離１ｃｍ
あたりの流路抵抗の変化率は１０％未満）、流路抵抗の
値はそのまま直線状に推移し円管と大差なく緩やかに上
昇する。これにより、トータルでの流路抵抗の値は従来
よりも小さくなるので、吸入空気量を増加し出力を増加
することができる。

【００４０】（Ｂ）吸気制御弁組み付け・調整作業の簡
略化効果 本実施形態においては、吸気制御弁体５は、２つの円柱
状端部５ｃ，５ｄと複数の円柱状中間部５ｅとを有する
樹脂一体成形ロータリー弁となっている。これにより、
吸気制御弁弁体５の組み付けの際には、吸気制御弁カバ
ー７を外した吸気制御弁１ａのハウジング部から、あら
かじめ所定寸法に一体成形された吸気制御弁５を、円柱
状端部５ｄを先頭にして各吸気管を貫通するように差し
込んだ後、吸気制御弁カバー７を閉じるだけで足りる。
したがって、例えば複数の吸気管を横断して配置された
回転シャフトに各吸気制御弁をネジ等で取り付けた後に
それぞれ調整を行う従来の方法に比べ、組み付け・調整
作業を簡略化することができ、コストを低減できる。そ
して、これにより、組み付け精度が低いことによる動作
不良や渦流生成能力の低下を招くことがなくなるので、
高い信頼性を確保できる。

【００４１】（Ｃ）渦流強さ制御効果 すなわち例えば、吸気弁５ａ，５ｂの大きさ、吸気制御
弁体５への取付け角度、２本の吸気管１ａ，１ｂのサイ
ズ等を適宜設計変更することにより、低負荷状態や中負
荷状態において、吸気制御弁部５ｂの閉じ状態を維持し
たまま吸気制御弁部５ａの開き状態を調整することがで
き、これによってシリンダ３内に生成する斜めタンブル
１２の強さを調整することができる。

【００４２】（Ｄ）その他 また、本実施形態のように、吸気制御弁体５の設置断面
において、一方の吸気管１ａの横断面形状を他方の吸気
管１ｂに比べて縦長形状として隙間１１を形成する構造
とすることにより、後述する第３の実施形態よりも高さ
方向の寸法を小さくし全体をコンパクト化することがで
きる。また、吸気制御弁体５が回転するときの弁体５ま
わりの摺動面積を第３の実施形態よりも小さくでき、エ
ネルギロスが少ないという効果もある。

【００４３】本発明の第２の実施形態を図１９〜図２１
により説明する。本実施形態は、低負荷時に隙間を形成
する側の吸気管及び吸気制御弁の形状が異なる場合の実
施形態である。本実施形態によるエンジン吸気装置の要
部である、２つの吸気制御弁付近の側断面図をそれぞれ
図１９及び図２０に、吸気制御弁体設置位置での吸気管
の横断面図を図２１に示す。これら図１９、図２０、及
び図２１は、エンジンの略低負荷状態を示しており、第
１の実施形態における図７、図８、及び図９にそれぞれ
ほぼ相当するものである。第１の実施形態と同等の部材
には同一の符号を付す。

【００４４】図１９〜図２１において、第１の実施形態
と異なる点は、２つの吸気管形状を同一としつつ吸気制
御弁の一方を寸足らずとすることで渦流を発生させるこ
とである。すなわち、低負荷時に渦流を形成する吸気管
２０１ａの形状を他方の吸気管１ｂの形状と略同一と
し、かつ、これに対応する吸気制御弁２０５ａの上部を
切り欠いた形状として回転軸ｍ2から上端部までの長さ
ｌ1を回転軸ｍ2から下端部までの長さｌ2よりも小さく
したことである。これにより、第１の実施形態と同様、
吸気管２０１ａのホルダ部２０１ａＡの上部壁面と吸気
制御弁２０５ａの上端部２０５ａＡとの間に隙間１１を
形成すると共に、吸気制御弁２０５ａの下端部２０５ａ
Ｂで吸気管２０１ａの下側流路を遮る構造を実現してい
る。その他の構造及び動作は第１の実施形態とほぼ同様
である。本実施形態によっても、第１の実施形態と同様
の効果を得る。

【００４５】本発明の第３の実施形態を図２２及び図２
３により説明する。本実施形態は、２つの吸気管及び吸
気制御弁の形状を互いに同一とした場合の実施形態であ
る。本実施形態によるエンジン吸気装置の構造を表す側
断面図を図２２に、吸気制御弁体設置位置での吸気管の
横断面図を図２３に示す。これら図２２及び図２３は、
エンジンの略低負荷状態を示しており、図２２は第１の
実施形態における図２と図３にほぼ相当し、図２３は第
１の実施形態における図９にほぼ相当するものである。
第１及び第２の実施形態と同等の部材には同一の符号を
付す。

【００４６】図２２及び図２３において、第１の実施形
態と異なる点は、２つの吸気管３０１ａ，３０１ｂ及び
それぞれに対応する吸気制御弁３０５ａ，３０５ｂの形
状を互いに同一としたことである（したがって図２２の
構造はどちらにも相当する）。このとき吸気管３０１
ａ，３０１ｂの形状は第２の実施形態の吸気管２０１ａ
とほぼ同一であり、吸気制御弁３０５ａ，３０５ｂの形
状は第２の実施形態の吸気制御弁２０５ａと同一となっ
ている。その他の構造は第１の実施形態とほぼ同様であ
る。

【００４７】上記構成における動作及びこれに基づく作
用を、エンジンが低負荷の場合、エンジンが中負荷の場
合、エンジンが高負荷の場合に分けて以下詳細に説明す
る。 （３−１）低負荷の場合 低負荷の場合には、吸気制御弁体３０５は、強い渦流に
より燃焼促進を図るために最も閉じ側の開度（例えば図
２２及び図２３に示す回転角）となり、吸気管３０１
ａ，３０１ｂの吸気制御弁３０５ａ，３０５はともに開
口断面積が最小となる。すなわち、吸気管３０１ａ，３
０１ｂのホルダ部３０１ａＡ，３０１ｂＡの上部壁面と
吸気制御弁３０５ａ，３０５ｂの上端部３０５ａＡ，３
０５ｂＡとの間に隙間１１が形成される。同時に、吸気
制御弁３０５ａＡ，３０５ｂＡの下端部３０５ａＢ，３
０５ｂＢは、ホルダ部３０１ａＡ，３０１ｂＡの下部壁
面に食い込むように密着した形となり、吸気管３０１ａ
の下側の流路を遮る。以上の動作により、ピストン２が
下降しシリンダ３内に負圧が生じたときに、吸気管３０
１ａ，３０１ｂ内を流れてくる吸入空気は、吸気制御弁
３０５ａ，３０５ｂ上方の隙間１１，１１を介して高速
気流となり、主として吸気管３０１ａ，３０１ｂ上部に
偏って進みシリンダ３内に流入してそれぞれタンブル
（縦渦）３１２を発生させる（図２２中太矢印参照）。
ここで、高速気流は２つの吸気管３０１ａ，３０１ｂか
ら導かれるため、第１の実施形態の（１−１）で説明し
たようなシリンダ３内でのスワール（横渦）成分の追加
による渦流強さの補強はない。しかしながら、２つのタ
ンブル３１２，３１２の相乗効果が、そのシリンダ３内
で追加される横渦成分の代わりとなって渦流強さを補強
するので、（１−１）で説明した斜めタンブル１２と同
等の強い吸気渦流を確保できる。

【００４８】（３−２）中負荷の場合 エンジンの中負荷時には、第１の実施形態の（１−２）
同様、吸気制御弁体３０５は、シリンダ３内にタンブル
３１２，３１２を生成しつつ適切な吸気流量も確保する
ため、中間的な開度（例えば回転軸ｍ3まわりの回転角
６０°）となる。すなわち、吸気管３０１ａ，３０１と
吸気制御弁上端部３０５ａＡ，３０５ｂＡとの間の隙間
１１，１１はやや大きくなるが、吸気制御弁３０５ａ，
３０５ｂの下端部３０５ａＢ，３０５ｂＢは、引き続き
吸気管ホルダ部３０１ａＡ，３０１ａＢの下部壁面の上
流端に密着し吸気管３０１ａ，３０１ｂの下側の流路は
遮られる。これにより、低負荷の場合同様、吸気流は吸
気制御弁３０５ａ，３０５ｂの上方の隙間１１，１１を
通ってシリンダ３内に流入しタンブル３１２，３１２を
生成するが、隙間１１の大きさが低負荷時よりも大きい
ので、中負荷に対応した大きな空気量が吸入でき、かつ
強力なスワールを生成することができる。

【００４９】（３−３）高負荷の場合 エンジンの高負荷時には、第１の実施形態の（１−３）
同様、吸気制御弁体３０５は、シリンダ３内に大量の吸
気を流入させて高出力を得るため、全開状態の開度（流
路横断面積の減少及びその減少率が最も小さくなる位
置、例えば回転時まわりの回転角０°）となる。これに
より、多くの空気量が吸入でき、高出力を得ることがで
きる。そしてこのとき、（１−３）で説明したのと同様
に、吸気管３０１ａ，３０１ｂの下流側にヘリカルポー
トを設けないことによる流路抵抗低減効果を得ることが
できる。

【００５０】以上（３−１）〜（３−３）で説明したよ
うに、本実施形態によっても、第１の実施形態同様、高
負荷時の流路抵抗を低減することができ、かつ装置構造
を簡素化できる効果を得る。

【００５１】本発明の第４の実施形態を図２４〜図２７
により説明する。本実施形態は、吸気制御弁全開時にお
ける吸気管内流路形状が常に円形断面となる場合の実施
形態である。本実施形態によるエンジン吸気装置の要部
である、２つの吸気制御弁付近の側断面図をそれぞれ図
２４及び図２５に、吸気制御弁体設置位置での吸気管の
横断面図を図２６及び図２７に示す。これらのうち図２
４、図２５、及び図２６は、エンジンの高負荷状態を示
しており、第１の実施形態における図１５、図１６、及
び図１７にそれぞれほぼ相当するものである。また図２
７は、エンジンの低負荷状態を示しており、第１の実施
形態における図９にほぼ相当するものである。第１〜第
３の実施形態と同等の部材には同一の符号を付す。

【００５２】図２４〜図２７において、第１の実施形態
と異なる点は、吸気制御弁４０５ａ，４０５ｂ全開時に
おいて、流路横断面形状が常に円形断面となるようにし
たことである。

【００５３】すなわち、吸気制御弁体４０５は、略円柱
形状に、その円柱の軸心と直角な方向を軸とする貫通孔
及び切り欠きを形成した形状となっており、樹脂によっ
て一体成形されたロータリー弁となっている。そして詳
細には、その切り欠き部分を備えた吸気制御弁部４０５
ａと、貫通孔部分を備えた吸気制御弁部４０５ｂと、両
端に設けられ略円柱形状をそれぞれ備えた２つの円柱状
端部４０５ｃ，４０５ｄと、これら円柱状端部５ｃ，５
ｄの間において吸気制御弁部４０５ａ，４０５ｂ間相互
を接続し、円柱状端部４０５ｃ，４０５ｄと略同径の略
円柱形状を備えた複数の円柱状中間部５ｅとを有してい
る。またこの吸気制御弁体４０５は、略水平方向の回転
軸ｍ4まわりに回転することにより開度が変化するよう
になっている。また、吸気管４０１ａは、吸気制御弁体
４０５の設置位置における横断面（図２６に示す横断
面）での流路中心Ｋ2が、吸気制御弁体４０５の回転軸
ｍ4に対してその回転軸ｍ4と直交する方向に距離ｄ2だ
けオフセットしている。そしてこの横断面においては、
２つの吸気管４０１ａ，４０１ｂの形状は互いに異な
り、吸気管４０１ａのホルダー部４０１ａＡの上部壁面
の位置のほうが、吸気管４０１ｂのホルダー部４０１ｂ
Ａの上部壁面の位置よりも高くなっている。その他の構
造は、第１の実施形態とほぼ同様である。

【００５４】上記構成によって、低負荷の場合には、図
２７に示すように、吸気制御弁体４０５は、吸気管４０
１ａ側の吸気制御弁部４０５ａの開口断面積が最小とな
って吸気管４０１ａのホルダ部４０１ａＡの上部壁面と
吸気制御弁部４０５５ａの上端部４０５ａＡとの間に隙
間１１が形成され、吸気制御弁部４０５ａの下端部４０
５ａＢは、吸気管４０１ａの下側の流路を遮る。一方こ
のとき、吸気管４０１ｂは吸気制御弁部４０５ｂによっ
て全閉状態となる。また高負荷の場合は、図２４〜図２
６に示すように、全開状態の開度（例えば回転軸まわり
の回転角θ＝０°）となり、吸気管４０１ａ，４０１ｂ
の流路横断面積の減少及びその減少率が最も小さくな
る。またこのとき、図２４及び図２５に示すように、吸
気制御弁部４０５ａ，４０５ｂの側断面形状は、断面積
の急拡大による通気抵抗損失の増加を防止するために、
前後の吸気管４０１ａ，４０１ｂの形状を延長補間した
ものに略等しくなっている。

【００５５】その他の構造及び動作は、第１の実施形態
とほぼ同様である。本実施形態によっても、第１の実施
形態と同様の効果を得る。またこれに加え、吸気制御弁
体５前後の吸気管４０１ａ，４０１ｂの形状を円管とす
ることができるので、製造が比較的容易というメリット
もある。

【００５６】本発明の第５の実施形態を図２８〜図３１
によって説明する。本実施形態は、ロータリー弁でない
吸気制御弁体を用いる場合の実施形態である。

【００５７】本実施形態によるエンジン吸気装置の要部
である、２つの吸気制御弁付近の側断面図をそれぞれ図
２８及び図２９に、吸気制御弁体設置位置での吸気管の
横断面図を図３０に、図３０中XXXI−XXXI断面による横
断面図を図３１に示す。これら図２８〜図３１は、エン
ジンの低負荷状態を示しており、図２８、図２９、及び
図３０は、第１の実施形態における図７、図８、及び図
９にそれぞれほぼ相当するものである。第１の実施形態
と同等の部材には同一の符号を付す。

【００５８】図２８〜図３１において、第１の実施形態
と異なる点は、吸気制御弁体及び吸気制御管の構造であ
る。すなわち、吸気制御管５０１ａ，５０１ｂは、横断
面形状が略矩形でかつ略直管形状となっており、吸気制
御弁体５の設置位置近傍には、下部に吸気制御弁体取付
け用の開口部５０１ａＡ，５０１ｂＡがそれぞれ形成さ
れている。吸気制御弁体５０５は、回転シャフト５０５
ｃと、略長方形の板状形状をそれぞれ備え下端が回転シ
ャフト５０５ｃに固定された吸気制御弁部５０５ａ，５
０５ｂとを備えており、これらが樹脂によって一体成形
されており、回転シャフト５０５ｃがモータ６で駆動さ
れることで一体となって回転し吸気制御弁部５０５ａ，
５０５ｂを開閉するようになっている。この吸気制御弁
体５０５は、開口部５０１ａＡ，５０１ｂＡから挿入さ
れた後、カバー５１７がその下方からシールリング５２
１とともに止めねじ５１８で固定されることにより支持
されるようになっている。また吸気制御弁体５０５の反
モータ６側の端部にはシールリング５２０を介してふた
５１９が取り付けられ、吸気管５０１ａ，５０１ｂと外
気とのシールは、このシールリング５２０および前述し
たシールリング５２１によって行われる。そして、吸気
制御弁部５０５ａは、他方の吸気制御弁部５０５ｂより
回転シャフト５０５ｃに直角な方向の高さが短くなって
いる。また、吸気管５０１ａと吸気管５０１ｂとの間に
は、図３１にも示すような隔壁５２２が形成されてい
る。その他の構造は、第１の実施形態とほぼ同様であ
る。

【００５９】上記構成によって、低負荷の場合には、図
２８及び図２９に示すように、吸気制御弁体５０５は回
転シャフト５０５ｃを回転中心として起き上がり、吸気
管５０１ａ側の吸気制御弁部５０５ａの開口断面積が最
小となって吸気管５０１ａの上部壁面と吸気制御弁部５
０５ａの上端部５０５ａＡとの間に隙間１１が形成さ
れ、吸気制御弁部５０５ａの下部５０５ａＢは、吸気管
５０１ａの下側の流路を遮る。一方このとき、吸気管５
０１ｂは吸気制御弁部５０５ｂによって全閉状態とな
る。また高負荷の場合は、図２８及び図２９中に破線で
示すように、吸気制御弁体５０５は回転シャフト５０５
ｃを回転中心として下降し下方のカバー５１７の凹部５
１７Ａ，５１７Ｂ内にそれぞれ収納され、吸気管５０１
ａ，５０１ｂ内の流路内に全く突出しない。これによ
り、吸気管５０１ａ，４０１ｂの流路横断面積の減少が
ほとんどないようにできる。その他の構造及び動作は、
第１の実施形態とほぼ同様である。

【００６０】本実施形態によっても、第１の実施形態と
同様の効果を得る。

【００６１】なお、上記第１〜第５の実施形態において
は、吸気管内における吸気制御弁部より下流側には特に
何も配置しなかったが、下流側部分の流路を複数個に分
割するような隔壁を設けてもよい。第１の実施形態の吸
気管１ａ内における吸気制御弁部５ａより下流側に適用
した例を図３２に示す。図３２は、低負荷時の状態を示
しており、隔壁２３は、吸気管１ａの下流側を上部流路
１ａUと下部流路１ａL２に分割し、その先端が吸気制御
弁部５ａの上端に接している。これにより、隙間１１を
介した高速気流は、隔壁２３の上部の上部流路１ａUの
みを通りシリンダ３内に流入し、隙間１１より下流側に
おける気流の拡散を防止できるので、斜めタンブル１２
（図２参照）の強さをさらに強めることができる。隔壁
２３を他の実施形態の吸気管に適用しても同様である。
また、上記第１〜第５の実施形態においては、各気筒毎
に、２つの吸気管と２つの吸気制御弁部がある場合につ
いて説明したが、これに限られず、それらが各３つ以上
ある場合にも適用できる。この場合、第１、第２、第
４、第５の実施形態に関しては、３つ以上のうち１つの
吸気管及び吸気制御弁部で低負荷時に隙間を形成し、の
こりのすべての吸気管及び吸気制御弁部は低負荷時には
全閉状態とするようにすればよい。また第３の実施形態
に関しては、３つ以上あるすべての吸気管及び吸気制御
弁部について、第３の実施形態の吸気管及び吸気制御弁
部と同様の構造とすればよい。これらの場合も、同様の
効果を得る。

【００６２】また上記第１〜第５の実施形態において
は、シリンダ３内部をエンジンのピストン２が上下方向
に伸縮摺動する構造に適用した場合であったが、これに
限られない。すなわち、エンジンのピストンが水平方向
に伸縮摺動する構造にも適用できる。この場合、例えば
第１の実施形態に関しては、吸気管１ａと吸気制御弁部
５ａとが、吸気制御弁体５の最も閉じ側の開度で、吸気
管１ａのピストン２伸縮方向伸び側の壁面と吸気制御弁
部５ａの伸び側端部との間に所定の隙間１１が形成され
るとともに吸気管１ａのピストン２伸縮方向縮み側の流
路が吸気制御弁部５ａの縮み側端部で遮られるように互
いに関連づけて構成され、このとき、吸気管１ｂが吸気
制御弁部５ｂによって全閉状態となるように互いに関連
づけて構成されていればよい（第２、第４、第５の実施
形態についても同様）。また第３の実施形態に関して
は、各吸気管３０１ａ，３０１ｂと各吸気制御弁部３０
５ａ，３０５ｂとが、吸気制御弁体３０５の最も閉じ側
の開度で、吸気管３０１ａ，３０１ｂのピストン２伸縮
方向伸び側の壁面と記吸気制御弁３０５ａ，３０５ｂの
伸び側端部との間に所定の隙間１１が形成されるととも
に吸気管３０１ａ，３０１のピストン２伸縮方向縮み側
の流路が吸気制御弁部３０５ａ，３０５ｂのピストン２
縮み側端部で遮られるように、互いに関連づけて構成さ
れていればよい。これらの場合も、同様の効果を得る。

【００６３】さらに上記第１〜第５の実施形態において
は、低負荷時において、吸気制御弁体が最も閉じ側にお
いて上方の隙間を介し高速気流を導いたが、これに限ら
れない。例えば特開平５−２９６０５１号公報の図２記
載のような半閉じ状態となる構造を第１〜第３の実施形
態に応用して、半閉じ状態において高速気流を導くよう
な構造とすることも考えられる。

【００６４】また上記第１〜第５の実施形態において
は、各吸気管の形成方法について特に言及しなかった
が、各実施形態においてすべての吸気管を樹脂により一
体成形してもよく、この場合製造・組立行程が簡素化で
きる効果がある。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、ヘリカルポートを設け
て渦流の強さを増強しなくても、そのままでシリンダ内
に強い吸気渦流を確保できる。したがって、ヘリカルポ
ートを設ける従来技術に比べて高負荷時の流路抵抗を低
減することができる。また、補助開閉弁や切換弁を設け
ることなく、一の吸入管を全閉とすることで高速気流を
偏らせて横渦成分を追加することができるので、構造を
簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態によるエンジン吸気装
置の流路に沿った略水平断面図である。

【図２】図１中II−II断面による側断面図である。

【図３】図１中III−III断面による側断面図である。

【図４】吸気制御弁体の詳細構造を表す図１中IV−IV断
面による断面図である。

【図５】吸気制御弁開度制御の手順を表すフローチャー
トである。

【図６】エンジンの負荷がどの低負荷領域・中負荷領域
・高負荷領域のどれに該当するかを算出するための図で
ある。

【図７】エンジン低負荷の場合における吸気制御弁部の
状態を表す側断面図である。

【図８】吸気制御弁部の状態を表す側断面図である。

【図９】吸気制御弁体設置位置での吸気管の横断面図で
ある。

【図１０】シリンダ上部の吸気弁付近の構造を図２及び
図３中Ａ方向からみた場合の矢視図である。

【図１１】特開平５−２９６０５１号公報記載の構造と
類似の構造を、図１０と同様の視点から見た図である。

【図１２】図１と同様の構造において、吸気管の開口率
を種々変えて、シリンダ内に発生した渦流のタンブル・
スワール成分生成強度を測定した実験結果を表す図であ
る。

【図１３】中負荷の場合における吸気制御弁部の状態を
表す側断面図である。

【図１４】吸気制御弁部の状態を表す側断面図である。

【図１５】高負荷の場合における吸気制御弁部の状態を
表す側断面図である。

【図１６】吸気制御弁部の状態を表す側断面図である。

【図１７】吸気制御弁体設置位置での吸気管の横断面図
である。

【図１８】吸気制御弁体が最も開き側の開度にあるとき
の吸気管内流れ方向全長にわたっての流路内横断面積変
化、及びそのときの起点からの流路抵抗の累積値を示し
た図である。

【図１９】本発明の第２の実施形態によるエンジン吸気
装置の要部である、２つの吸気制御弁付近の側断面図で
ある。

【図２０】本発明の第２の実施形態によるエンジン吸気
装置の要部である、２つの吸気制御弁付近の側断面図で
ある。

【図２１】吸気制御弁体設置位置での吸気管の横断面図
である。

【図２２】本発明の第３の実施形態によるエンジン吸気
装置の構造を表す側断面図である。

【図２３】吸気制御弁体設置位置での吸気管の横断面図
である。

【図２４】本発明の第４の実施形態によるエンジン吸気
装置の要部である、２つの吸気制御弁付近の側断面図で
ある。

【図２５】本発明の第４の実施形態によるエンジン吸気
装置の要部である、２つの吸気制御弁付近の側断面図で
ある。

【図２６】吸気制御弁体設置位置での吸気管の横断面図
である。

【図２７】吸気制御弁体設置位置での吸気管の横断面図
である。

【図２８】本発明の第５の実施形態によるエンジン吸気
装置の要部である、２つの吸気制御弁付近の側断面図で
ある。

【図２９】本発明の第５の実施形態によるエンジン吸気
装置の要部である、２つの吸気制御弁付近の側断面図で
ある。

【図３０】吸気制御弁体設置位置での吸気管の横断面図
である。

【図３１】図３０中XXXI−XXXI断面による横断面図であ
る。

【図３２】隔壁を第１の実施形態の吸気管内における吸
気制御弁部より下流側に適用した例を示す図である。

【符号の説明】

１ａ 吸気管（一の吸気管） １ｂ 吸気管（他の吸気管） ２ ピストン ３ シリンダ ５ 吸気制御弁体（１つの弁体） ５ａ 吸気制御弁部（一の吸気制御弁） ５ｂ 吸気制御弁部（他の吸気制御弁） ５ｃ，ｄ 円柱状端部 ５ｅ 円柱状中間部 １１ 隙間（所定の隙間） １２ 斜めタンブル ２３ 隔壁（分割壁） ２０１ａ 吸気管（一の吸気管） ２０５ 吸気制御弁体（１つの弁体） ２０５ａ 吸気制御弁部（一の吸気制御弁） ３０１ａ 吸気管（各吸気管） ３０１ｂ 吸気管（各吸気管） ３０５ 吸気制御弁体（１つの弁体） ３０５ａ 吸気制御弁部（各吸気制御弁） ３０５ｂ 吸気制御弁部（各吸気制御弁） ４０１ａ 吸気管（一の吸気管） ４０１ｂ 吸気管（他の吸気管） ４０５ 吸気制御弁体（１つの弁体） ４０５ａ 吸気制御弁部（一の吸気制御弁） ４０５ｂ 吸気制御弁部（他の吸気制御弁） ５０１ａ 吸気管（一の吸気管） ５０１ｂ 吸気管（他の吸気管） ５０５ 吸気制御弁体（１つの弁体） ５０５ａ 吸気制御弁部（一の吸気制御弁） ５０５ｂ 吸気制御弁部（他の吸気制御弁）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｋ 1/22 Ｆ１６Ｋ 1/22 Ｒ (72)発明者 中野 洋一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 嶺岸 輝彦 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンが内部を伸縮摺動するシリンダの
   端部に接続され該シリンダ内に吸入空気をそれぞれ導く
   複数の吸気管と、これら複数の吸気管内にそれぞれ設け
   られ前記吸入空気の流量を制御する複数の吸気制御弁と
   を備え、前記シリンダ内に吸気渦流を発生させる内燃機
   関の吸気装置において、 前記複数の吸気制御弁は、一体となって開閉する１つの
   弁体として形成されており、 前記複数の吸気管のうち一の吸気管とこれに対応する一
   の吸気制御弁とは、前記弁体の所定の閉じ側開度で、前
   記一の吸気管の前記ピストン伸縮方向伸び側の壁面と前
   記一の吸気制御弁の前記伸び側端部との間に所定の隙間
   が形成されるとともに前記一の吸気管の前記ピストン伸
   縮方向縮み側の流路が前記一の吸気制御弁の前記縮み側
   端部で遮られるように、互いに関連づけて構成されてお
   り、かつ、 前記複数の吸気管のうち前記一の吸気管以外の他の吸気
   管とこれに対応する他の吸気制御弁とは、前記弁体の前
   記所定の閉じ側開度で、前記他の吸気管が前記他の吸気
   制御弁によって全閉状態となるように、互いに関連づけ
   て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. 【請求項２】ピストンが内部を伸縮摺動するシリンダの
   端部に接続され該シリンダ内に吸入空気をそれぞれ導く
   複数の吸気管と、これら複数の吸気管内にそれぞれ設け
   られ前記吸入空気の流量を制御する複数の吸気制御弁と
   を備え、前記シリンダ内に吸気渦流を発生させる内燃機
   関の吸気装置において、 前記複数の吸気制御弁は、一体となって開閉する１つの
   弁体として形成されており、 各吸気管とそれぞれに対応する各吸気制御弁とは、前記
   弁体の所定の閉じ側開度で、前記吸気管の前記ピストン
   伸縮方向伸び側の壁面と前記吸気制御弁の前記伸び側端
   部との間に所定の隙間が形成されるとともに前記吸気管
   の前記ピストン伸縮方向縮み側の流路が前記吸気制御弁
   の前記縮み側端部で遮られるように、互いに関連づけて
   構成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の内燃機関の吸気装置におい
   て、前記弁体は、前記ピストン伸縮方向と略直交する方
   向を回転軸として回転することにより開度が変化する弁
   体であり、かつ、前記一の吸気管又は前記各吸気管は、
   前記弁体の設置位置における横断面での流路中心が、前
   記弁体の回転軸に対して該回転軸と直交する方向にオフ
   セットしていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の内燃機関の吸気装置におい
   て、前記弁体の設置位置における前記一の吸気管の横断
   面形状は、その位置における前記他の吸気管の横断面形
   状と異なっていることを特徴とする内燃機関の吸気装
   置。
5. 【請求項５】請求項１又は２記載の内燃機関の吸気装置
   において、前記弁体は、前記ピストン伸縮方向と略直交
   する方向を回転軸として回転することにより開度が変化
   する弁体であり、かつ、前記一の吸気制御弁又は前記各
   制御弁は、前記回転軸から前記ピストン伸縮方向伸び側
   端部までの長さが該回転軸から該ピストン伸縮方向縮み
   側端部までの長さよりも小さくなっていることを特徴と
   する内燃機関の吸気装置。
6. 【請求項６】請求項１又は２記載の内燃機関の吸気装置
   において、前記複数の吸気管のそれぞれは、前記弁体が
   最も開き側の開度にあるとき、流路の流れ方向距離１ｃ
   ｍあたりの横断面積の変化率が２０％未満となるように
   構成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の内燃機関の吸気装置におい
   て、前記複数の吸気管のそれぞれは、対応する吸気制御
   弁の設置位置では、その前後部分に対して横断面積が拡
   大していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
8. 【請求項８】請求項１又は２記載の内燃機関の吸気装置
   において、前記弁体は、両端に設けられ略円柱形状をそ
   れぞれ備えた２つの円柱状端部と、これら２つの円柱状
   端部の間において前記複数の吸気制御弁間相互を接続
   し、前記円柱状端部と略同径の略円柱形状を備えた少な
   くとも１つの円柱状中間部とをさらに有し、全体として
   回転可能なロータリー弁であり、かつ、前記複数の吸気
   制御弁のすべての旋回径は、前記円柱状端部及び円柱状
   中間部の径以下となっていることを特徴とする内燃機関
   の吸気装置。
9. 【請求項９】請求項８記載の内燃機関の吸気装置におい
   て、前記複数の吸気制御弁のそれぞれは、略円柱形状
   に、その円柱の軸心と直角な方向を軸とする貫通孔又は
   切り欠きを形成した形状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。
10. 【請求項１０】請求項１又は２記載の内燃機関の吸気装
    置において、前記弁体は、樹脂によって一体成形されて
    いることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
11. 【請求項１１】請求項１又は２記載の内燃機関の吸気装
    置において、前記複数の吸気管は、樹脂によって一体成
    形されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
12. 【請求項１２】請求項１又は２記載の内燃機関の吸気装
    置において、前記一の吸気管又は前記各吸気管のうち、
    前記一の吸気制御弁又は前記各吸気管より下流側の部分
    に設けられ、該下流側部分の流路を複数個に分割する分
    割壁をさらに有することを特徴とする内燃機関の吸気装
    置。
13. 【請求項１３】請求項１記載の内燃機関の吸気装置にお
    いて、前記一の吸気管と前記一の吸気制御弁とは、前記
    弁体の最も閉じ側の開度で、前記伸び側に前記所定の隙
    間を形成するとともに前記縮み側を遮るように構成され
    ており、前記他の吸気管と前記他の吸気制御弁とは、前
    記弁体の前記最も閉じ側の開度で、該他の吸気管が全閉
    状態とな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。
14. 【請求項１４】請求項２記載の内燃機関の吸気装置にお
    いて、前記各吸気管と前記各吸気制御弁とは、前記弁体
    の最も閉じ側の開度で、前記伸び側に前記所定の隙間を
    形成するとともに前記縮み側を遮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。