JP4539642B2 - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気通路開閉装置を備えた内燃機関の吸気制御装置に関するもので、特に吸気渦流発生装置を備えた内燃機関の吸気制御装置に係わる。

［従来の技術］
従来より、自動車等の車両に搭載された内燃機関の吸気管（ケーシング）内におけるスロットルバルブよりも下流側の吸気通路に、回転軸を中心にして開閉可能な吸気流制御バルブを設置した吸気渦流発生装置を備えた内燃機関の吸気制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この吸気流制御バルブには、その回転軸を駆動するモータが連結されている。そして、モータは、制御ユニットによって吸入空気量、機関回転数、スロットル開度等の内燃機関の運転状況に基づいて通電制御されるように構成されている。

ここで、吸気渦流発生装置は、一般的に、内燃機関の始動時やアイドル運転時に、バルブ開度が、吸気流制御バルブを全閉した全閉開度の状態となるようにモータを通電制御して、内燃機関の燃焼室内に吸気渦流を発生させ、内燃機関の通常運転時に、バルブ開度が、吸気流制御バルブを全開した全開開度の状態となるようにモータを通電制御して、吸入空気を吸気通路内においてストレートに通過させ、吸気渦流の発生を停止するように吸気制御を行っている。

［従来の技術の不具合］
しかるに、特許文献１に記載の吸気流制御バルブは、内燃機関のピストンの昇降および吸気バルブの開閉に伴って大きな吸気管負圧と小さな大気圧とが繰り返し作用する吸気通路内に設置されている。すなわち、吸気通路内に設置された吸気流制御バルブには、内燃機関のピストンの昇降および吸気バルブの開閉に伴う吸気負荷が作用する。
また、その吸気負荷が内燃機関の運転状態毎に変動したり、吸気流制御バルブの周辺に付着または堆積するデポジットの影響が大きいため、吸気流制御バルブの回転軸からモータに加わる負荷トルクが安定しない。この状態は、回転軸がバルブ中央部よりも一端側にズレた片持ち式の吸気流制御バルブの場合に、回転軸がバルブ中央部に設置される両持ち式の吸気流制御バルブと比べてより顕著に表れる。
また、モータの性能は、モータの周囲の環境変動（例えば温度の変化、電源電圧の変動等）、モータの製造上のばらつき（個体差等）、経時変化（耐久劣化）等から生じる外乱の影響を受けて安定しない。
以上の結果として、バルブ開度制御時における応答性が著しくばらつくという問題があった。

そこで、バルブ開度制御時における応答性のばらつきを低減するという目的で、モータの電源電圧（バッテリ電圧）の変動や吸気温度の変化等から生じる外乱に対して、モータのトルクまたはモータの回転速度ひいてはスロットルバルブの駆動速度（作動速度）を補正するようにした内燃機関の吸気制御装置が提案されている（例えば、特許文献２及び３参照）。
しかし、これらの手法は、外乱の種類毎の補正であり、補正誤差の累積により、制御精度が悪い。また、製品ばらつきは吸収できないため、補正量の最適化が著しく困難である。特に、時々刻々と変化する内燃機関の運転状態毎に応じた補正は困難である。

ここで、スロットルバルブをある開度から全閉位置に向けて全閉作動させる際に、スロットルバルブがストッパに突き当たった時のスロットルバルブの衝撃力を緩和するという目的で、ストッパに接近した位置に設定された速度変更位置に到達するまで、スロットルバルブを所定の作動速度で作動させる。そして、スロットルバルブが速度変更位置に到達してから、スロットルバルブを駆動するモータを所定のデューティ制限値で通電することにより、スロットルバルブの作動速度を所定の作動速度よりも低速となるように制限し、スロットルバルブを緩やかにストッパに突き当てるようにした吸気通路開閉装置を備えた内燃機関の吸気制御装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

ところが、特許文献４に記載の吸気通路開閉装置は、デューティ制限値を、特許文献２及び３に記載の如く、モータの電源電圧（バッテリ電圧）の変動や温度変化等の外乱に対して補正したとしても、モータの製造上のばらつき（個体差等）、経時変化（耐久劣化）、内燃機関の運転状態毎に変動する吸気負荷、およびデポジットの付着量または堆積量等による駆動負荷に対する補正が成されないので、モータの負荷トルクの変動が大きくなり、モータのトルクまたはモータの回転速度ひいてはバルブの作動速度（ストッパ突き当て速度）が安定しなくなってしまう。

例えばモータの負荷トルクが大きい場合には、ストッパ突き当て速度が遅くなるので、スロットルバルブの全閉作動時における応答性が悪化するという問題があった。また、モータの負荷トルクが小さい場合には、ストッパ突き当て速度が速くなるので、バルブがストッパに突き当たるときの衝撃で大きな衝突音（打撃音）が発生するという問題があった。
また、スロットルバルブがストッパに突き当たるときの衝撃でストッパが摩耗し、これが繰り返されるとストッパの摩耗が進行して、スロットルバルブの全閉位置が変化してしまうという問題があった。
特開平１１−２４７６６１号公報（第１−３頁、図１−図３） 特開２００５−２９１１３９号公報（第１−４頁、図１−図９） 特開平０５−１４１２８８号公報（第１−５頁、図１−図７） 特開平０９−３０３１８６号公報（第１−５頁、図１−図４）

本発明の目的は、モータの周囲の環境変動、モータの製造上のばらつき、経時変化、デポジットの付着量または堆積量、吸気負荷の不安定等から生じる外乱に対して、減速制御時におけるストッパ突き当て速度を精度良く補正することのできる内燃機関の吸気制御装置を提供することにある。また、バルブの全開作動時または全閉作動時における応答性を向上させることのできる内燃機関の吸気制御装置を提供することにある。また、ストッパに突き当たるときの衝撃力を和らげて打撃音を低減することのできる内燃機関の吸気制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の吸気通路に設置されたバルブを、モータの駆動力を利用して全開作動または全閉作動させる時（バルブの全開作動時または全閉作動時）に、バルブ（の現在位置）が最速制御領域内にあるとき、バルブ（の現在位置）が減速開始位置に到達するまで、バルブを所定の作動速度で全開作動または全閉作動させるように、モータへの供給電力を制御する最速制御（高速制御）を実行する。
この最速制御の実行時には、モータにより駆動されるバルブの駆動速度が、所定の制限速度よりも高速な速度となる。

また、バルブの全開作動時または全閉作動時に、バルブ（の現在位置）が減速制御領域内にあるとき、バルブの作動可能範囲の限界位置に到達するまで、バルブを所定の作動速度よりも減速して全開作動または全閉作動させるように、モータへの供給電力を制限する減速制御（低速制御）を実行する。
この減速制御の実行時には、モータにより駆動されるバルブの駆動速度が、所定の作動速度よりも低速な所定の制限速度となる。
したがって、バルブがストッパに突き当たる直前まで接近した場合には、バルブの駆動速度が低速となり、ストッパ突き当て速度が遅くなるので、ストッパに緩やかに突き当たる。

また、モータの周囲の環境変動、モータの製造上のばらつき、経時変化、デポジットの付着量または堆積量、吸気負荷の不安定等から生じる外乱に対して、減速制御時におけるストッパ突き当て速度を安定させるという目的で、減速制御の実行時におけるモータへの供給電力を、モータの負荷率を考慮して設定する。
この場合、バルブの全開作動時または全閉作動時に、最速制御の実行時における（モータを流れるモータ駆動電流が所定の変化幅内で安定しているときの）モータ駆動電流を検出してこのモータ駆動電流の検出値を第１電流値とする。この第１電流値は、モータの周囲の環境変動、モータの製造上のばらつき（個体差等）、経時変化（耐久劣化）を含んだ、そのときのモータの最大発生トルクに相当する。
そして、バルブの全開作動後または全閉作動後に、バルブ（の現在位置）が、限界位置付近で停止状態にあるとき（限界位置付近で安定して停止しているとき）、ストッパに突き当たるようにモータを回転動作させる突き当て制御を実行する。そして、この突き当て制御の実行時におけるモータ駆動電流を検出してこのモータ駆動電流の検出値を第２電流値とする。この第２電流値は、モータの周囲の環境変動、デポジットの付着量または堆積量、吸気負荷等を全て含んだモータの負荷トルクに相当する。

次に、第１電流値を第２電流値で割り算してモータの負荷率を求めた後に、（次回の）減速制御の実行時におけるモータへの供給電力を、モータの負荷率を考慮して設定することにより、モータの周囲の環境変動（例えば温度の変化、電源電圧の変動等）、モータの製造上のばらつき（個体差等）、経時変化（耐久劣化）、デポジット、吸気負荷の不安定等から生じる外乱に対して、減速制御の実行時におけるバルブの駆動速度、つまりストッパ突き当て速度を精度良く補正することができるので、減速制御の実行時におけるバルブのストッパ突き当て速度が所定の変化幅内に安定する。
したがって、ストッパ突き当て速度が過剰に遅くなることがなく、ストッパに突き当たるまで、バルブを全開作動または全閉作動させることができるので、バルブの全開作動時または全閉作動時における応答性を向上させることができる。また、ストッパ突き当て速度が過剰に速くなることがなく、ストッパに突き当たるときの衝撃力を和らげて打撃音を低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、突き当て制御の実行時におけるモータ駆動電流とは、バルブがストッパに突き当たる際に発生するロック電流のことである。
請求項３に記載の発明によれば、減速制御の実行時におけるモータへの供給電力を、モータの負荷率を考慮して設定するとは、モータの負荷率に基づいて、減速制御の実行時におけるモータ印加電圧または駆動デューティ比、あるいは減速制御の実行時におけるモータ駆動電流または供給電流量を補正することである。
請求項４に記載の発明によれば、減速制御の実行時におけるモータへの供給電力を、モータの負荷率を考慮して設定するとは、モータの負荷率が大きい程、減速制御の実行時におけるモータ印加電圧または駆動デューティ比、あるいは減速制御の実行時におけるモータ駆動電流または供給電流量を増加する側に補正することである。また、モータの負荷率が小さい程、減速制御の実行時におけるモータ印加電圧または駆動デューティ比、あるいは減速制御の実行時におけるモータ駆動電流または供給電流量を減少する側に補正することである。

請求項５に記載の発明によれば、減速制御の実行時におけるモータへの供給電力を、モータの負荷率を考慮して設定することにより、バルブの駆動速度が、所定のストッパ突き当て速度となるように変更される。そして、減速制御の実行時に、バルブを所定のストッパ突き当て速度で全開作動または全閉作動させることにより、外乱に対する応答性のばらつきを抑えることができる。
請求項６に記載の発明によれば、バルブの回転軸を駆動するアクチュエータに、モータの駆動力をバルブの回転軸に伝達する動力伝達機構を設けている。なお、動力伝達機構として、モータの回転速度を所定の減速比となるように減速すると共に、モータの駆動力を増大させる歯車減速機構を採用しても良い。
請求項７に記載の発明によれば、ストッパとして、バルブの全開位置を規制する全開ストッパを採用しても良い。また、ストッパとして、バルブの全閉位置を規制する全閉ストッパを採用しても良い。ここで、全開位置とは、バルブを全開した全開開度の状態のことで、全開ストッパに突き当たる、バルブの作動可能範囲の一方側の限界位置のことである。また、全閉位置とは、バルブを全閉した全閉開度の状態のことで、全閉ストッパに突き当たる、バルブの作動可能範囲の他方側の限界位置のことである。

そして、本発明の内燃機関の吸気制御装置を、内燃機関に吸入空気を供給するための吸気通路、この吸気通路に開閉自在に設置された吸気制御バルブ、およびこの吸気制御バルブの軸を駆動する電動式アクチュエータを有する吸気通路開閉装置を備えた内燃機関の吸気制御装置に適用しても良い。
なお、吸気制御バルブ等のバルブとして、内部に吸気通路が形成されたケーシングまたはハウジングに対して相対回転して吸気通路を開閉する回転型のバルブを採用しても良い。また、吸気制御バルブ等のバルブとして、バルブの回転軸が、バルブの中心部よりも一端側に偏った片持ち式のバルブ、つまりバルブの板厚方向に対して垂直なバルブ面方向の一方側に偏った片持ち式のバルブを採用しても良い。また、吸気制御バルブ等のバルブとして、バルブの回転軸が、バルブの中心部に設置された両持ち式のバルブ、つまりバルブの板厚方向に対して垂直なバルブ面方向の略中央部に設置される両持ち式のバルブを採用しても良い。

本発明を実施するための最良の形態は、モータの周囲の環境変動、モータの製造上のばらつき、経時変化、デポジットの付着量または堆積量、吸気負荷の不安定等から生じる外乱に対して、バルブの作動速度、つまりストッパ突き当て速度を精度良く補正するという目的を、減速制御の実行時におけるモータへの供給電力を、求めたモータの負荷率を考慮して設定することで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図７は本発明の実施例１を示したもので、図１（ａ）は吸気流制御バルブの全閉位置を示した図で、図１（ｂ）は吸気流制御バルブの全開位置を示した図で、図２および図３は吸気渦流発生装置を示した図で、図４はストッパレバー、全閉ストッパ、全開ストッパを示した図で、図５はバルブユニット（カートリッジ）を示した図で、図６はエンジン制御システムを示した図である。

本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）は、例えば自動車等の車両のエンジンルームに搭載された内燃機関（例えば４気筒ガソリンエンジン：以下エンジンと言う）の各気筒毎の燃焼室に吸入空気（吸気）を供給するための吸気通路を開閉する吸気通路開閉装置（吸気渦流発生装置）を備えた内燃機関の吸気制御装置として使用されるものである。この吸気渦流発生装置は、吸気量制御装置（スロットル制御装置）と共に、エンジンの吸気系統に組み込まれている。そして、吸気渦流発生装置は、複数の吸気流制御バルブ１を、インテークマニホールド２の内部（嵌合穴）にピンロッド（シャフト）３の軸線方向（回転軸方向）に一定の間隔で並列的に複数配置した多連一体型の吸気通路開閉装置（バルブ開閉装置）である。

ここで、本実施例のスロットル制御装置は、スロットルバルブのバルブ開度に相当するスロットル開度に応じて、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に吸い込まれる吸入空気量を制御するシステムである。
このスロットル制御装置は、吸気管に一体化されたスロットルボディ、吸気管の内部（吸気通路）を流れる吸入空気の流量を可変するスロットルバルブ、およびこのスロットルバルブを閉弁作動方向（または開弁作動方向）に付勢するリターンスプリング（またはデフォルトスプリング）等によって構成されている。また、スロットルボディには、スロットルバルブの軸（回転軸）を開弁作動方向（または閉弁作動方向）に駆動するアクチュエータが設けられている。
このアクチュエータは、電力の供給を受けると駆動力を発生する電動モータ、およびこの電動モータの駆動力をスロットルバルブの回転軸に伝達する動力伝達機構（例えば歯車減速機構）等を有している。ここで、電動モータは、エンジン制御ユニット（エンジン制御装置：以下ＥＣＵと言う）８によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。

ここで、エンジンは、吸入空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得られる熱エネルギーにより出力を発生するもので、吸気行程、圧縮行程、膨張（燃焼）行程、排気行程の４つの行程（ストローク）を周期（サイクル）として繰り返す４サイクルエンジンが採用されている。このエンジンは、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に吸入空気（吸気）を供給するためのインテークダクト（吸気管）と、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出する排気ガスを排気浄化装置を経由して外部に排出するためのエキゾーストダクト（排気管）とを備えている。

エンジンの吸気管は、内部に吸気通路が形成されたケーシングであって、吸入空気を濾過するエアクリーナ（濾過エレメント）を収容保持するエアクリーナケース、このエアクリーナケースよりも吸入空気の流れ方向の下流側に結合されるスロットルボデー、このスロットルボデーよりも吸入空気の流れ方向の下流側に結合されるサージタンク、およびこのサージタンクよりも吸入空気の流れ方向の下流側に結合される２重管構造のインテークマニホールド２等を有している。また、吸気管の途中、すなわち、スロットルボディの内部（吸気通路）には、スロットルバルブ（図示せず）が開閉自在に設置されている。

また、エンジンは、インテークマニホールド２の下流端に気密的に結合されるシリンダヘッドと、このシリンダヘッドに設けられる３次元的な吸気流路形状の吸気ポート（インテークポート）より混合気が吸入される燃焼室を形成するシリンダブロックとを備えている。シリンダヘッドには、先端部が各気筒毎の燃焼室内に露出するようにスパークプラグ（図示せず）が取り付けられている。また、シリンダヘッドには、エンジンの各気筒毎の吸気ポート内に最適なタイミングで燃料を噴射するインジェクタ（内燃機関用燃料噴射弁、電磁式燃料噴射弁：図示せず）が取り付けられている。

そして、シリンダヘッドの一方側に形成される複数の吸気ポートは、ポペット型の吸気バルブ（インテークバルブ）によって開閉され、また、シリンダヘッドの他方側に形成される複数の排気ポート（図示せず）は、ポペット型の排気バルブ（エキゾーストバルブ）によって開閉される。エンジンのシリンダヘッドの内部に形成されるシリンダボア内には、連接棒を介して、クランクシャフトに連結されたピストンが摺動自在に支持されている。

ここで、本実施例の内燃機関の吸気制御装置（吸気渦流発生装置）は、エンジンと同様に自動車等の車両のエンジンルームに設置されて、エンジンの各気筒毎の燃焼室内において混合気の燃焼を促進させるための縦方向の吸気渦流（タンブル流）を発生させるシステムである。
この吸気渦流発生装置は、スロットルボディよりも吸気流方向の下流側に接続されるインテークマニホールド２と、エンジンの燃焼室に吸い込まれる吸入空気（吸気）を制御する吸気制御弁としての複数の吸気流制御弁（タンブル流制御弁：以下ＴＣＶと言う）と、全てのＴＣＶのバルブ開度（回転角度）を一括変更することが可能なアクチュエータ４と、エンジンの運転状態に基づいてアクチュエータ４を通電制御するＥＣＵ８とによって構成されている。
また、複数のＴＣＶは、１個の樹脂バルブを１個の樹脂ハウジングの内部（吸気通路１２）に開閉自在に組み込んだバルブユニット（カートリッジ：図５参照）によって構成されている。なお、複数の吸気流制御バルブ１、インテークマニホールド２および複数のハウジング１７は、樹脂材料によって一体的に形成されている。

本実施例のインテークマニホールド２は、内部に嵌合穴１４、貫通孔１５が形成された複数の多角筒部（ケーシングの第１筒部）１６、および複数の嵌合穴１４にそれぞれ格納される複数のハウジング（ケーシングの第２筒部）１７を有している。
また、インテークマニホールド２の内部、特に各嵌合穴１４よりも吸気流方向の上流側には、エンジンの気筒毎の燃焼室に互いに独立して接続される複数の吸気通路１１が形成されている。また、複数のハウジング１７の内部には、エンジンの気筒毎の燃焼室に互いに独立して接続される複数の吸気通路１２が形成されている。これらの吸気通路１１、１２は、エンジンの気筒毎の吸気ポートに互いに独立して接続されている。

インテークマニホールド２の各多角筒部１６の内部には、複数のバルブユニット（カートリッジ）を収容保持する嵌合穴１４が形成されている。また、インテークマニホールド２には、全ての嵌合穴１４および全ての多角筒部１６を貫通する貫通孔１５が形成されている。そして、複数のハウジング１７は、２つのガスケット１８、１９を介して、インテークマニホールド２の各嵌合穴１４の内部に弾性支持されている。また、各ハウジング１７の外周面には、周方向および吸気流方向に平行な方向に延びる複数の補強リブ２０が形成されている。そして、複数のハウジング１７は、各吸気流制御バルブ１を開閉自在に収容する多角筒状体であって、ハウジング上下壁部２１、２２およびハウジング左右壁部２３、２４を有している。

ハウジング左右壁部２３、２４には、吸気通路１２を隔てて対向する２つのバルブ軸受け部がそれぞれ設けられている。これらのバルブ軸受け部の内部には、２つの軸受け収容穴２５がそれぞれ形成されている。また、これらの軸受け収容穴２５の内周には、２つのベアリング２６、２７が嵌合保持されている。すなわち、２つのバルブ軸受け部は、２つのベアリング２６、２７を介して、各吸気流制御バルブ１の回転軸方向の両端部（２つのバルブ摺動部）を回転自在に軸支する。

本実施例のアクチュエータ４は、１本のピンロッド３を介して、複数の吸気流制御バルブ１のバルブ開度（回転角度）を一括変更することが可能な１つのバルブ駆動装置を構成している。そして、アクチュエータ４は、電力の供給を受けて駆動力を発生する電動モータ９と、この電動モータ９のモータシャフト（モータ軸、出力軸）の回転運動をピンロッド３に伝達するための動力伝達機構と、内部に電動モータ９および動力伝達機構を収容するアチュエータケース１０とを備えた電動式アクチュエータによって構成されている。

電動モータ９は、ＥＣＵ８によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。そして、電動モータ９は、そのモータシャフトに一体化されたロータ（アーマチャ）、このロータの外周側に対向配置されたステータ（フィールド）等によって構成されたブラシ付きの直流（ＤＣ）モータである。なお、ブラシ付きのＤＣモータの代わりに、ブラシレスＤＣモータや、三相誘導電動機等の交流（ＡＣ）モータを用いても良い。

動力伝達機構は、電動モータ９の回転速度を所定の減速比となるように減速すると共に、電動モータ９の駆動力（モータトルク）を増大させる歯車減速機構によって構成されている。この歯車減速機構は、電動モータ９のモータシャフトに固定されたモータギヤ、このモータギヤに噛み合う中間減速ギヤ、およびこの中間減速ギヤに噛み合う最終減速ギヤを有している。これらの各ギヤは、アクチュエータケース１０の内部に回転自在に収容されている。ここで、ピンロッド３または最終減速ギヤに、全ての吸気流制御バルブ１を開弁作動方向または閉弁作動方向に付勢するスプリングを組み付けても良い。この場合には、後述するガタ消しスプリング４１を設けなくても良い。

アクチュエータケース１０は、インテークマニホールド２の多角筒部１６に一体的に設けられたスリーブ状の円筒部３０の内周に嵌め込まれる円筒状の嵌合部３１を有している。また、アクチュエータケース１０は、軸受け部品３３を介して、アクチュエータ４の出力軸（シャフト、最終減速ギヤのギヤ軸）３４を回転自在に軸支している。そして、アクチュエータ４のシャフト３４は、カップリング部材３５を介して、ピンロッド３の回転軸方向のアクチュエータ側の端部に連結している。

そして、カップリング部材３５は、図示左側にピンロッド３に結合するフォーク部を有している。また、カップリング部材３５は、図示右側端部が、アクチュエータ４のシャフト３４のフォーク部に結合されている。シャフト３４のフォーク部とカップリング部材３５とは、隙間嵌合によって結合されている。
また、ピンロッド３の回転軸方向のアクチュエータ側には、全開ストッパ（全開ストッパスクリュー）５または全閉ストッパ（全閉ストッパスクリュー）６に選択的に係止されるストッパレバー７が取り付けられている。

全開ストッパ５は、複数の吸気流制御バルブ１の全開位置を規制する全開ストッパスクリューであって、インテークマニホールド２の円筒部３０にインサート成形されたカラーにナット等の締結具を用いて締め付け固定されている。
全閉ストッパ６は、複数の吸気流制御バルブ１の全閉位置を規制する全閉ストッパスクリューであって、インテークマニホールド２の円筒部３０にインサート成形されたカラーにナット等の締結具を用いて締め付け固定されている。

ストッパレバー７の一方側には、全開ストッパ５に係止される全開ストッパ部３６が設けられている。これにより、ストッパレバー７の全開ストッパ部３６が全開ストッパ５に突き当たると、ＴＣＶのバルブ開度が全開開度の状態（全開位置）となるように規制される。また、ストッパレバー７の他方側には、全閉ストッパ６に係止される全閉ストッパ部３７が設けられている。これにより、ストッパレバー７の全閉ストッパ部３７が全閉ストッパ６に突き当たると、ＴＣＶのバルブ開度が全閉開度の状態（全閉位置）となるように規制される。

そして、ピンロッド３の回転軸方向のアクチュエータ側に対して反対側には、ガタ消しスプリング４１が配設されている。このガタ消しスプリング４１は、ピンロッド３に対して、アクチュエータ４のシャフト３４とカップリング部材３５との結合部に形成される嵌合隙間を小さくする側に付勢するスプリング荷重を付与するように構成されている。そして、ガタ消しスプリング４１は、ピンロッド３の外周に嵌合する２つの円筒スリーブ４２の相対回転角度が常に一定の角度（嵌合隙間分の角度）となるように付勢する。また、ガタ消しスプリング４１は、インテークマニホールド２の多角筒部１６に一体的に設けられたスリーブ状の円筒部４３とキャップ４４との間のスプリング収容空間の内部に収容されている。

ＴＣＶは、吸気流制御バルブ１の全開位置から吸気流制御バルブ１の全閉位置に至るまでのバルブ作動範囲にて回転角度（バルブ開度）が変更されることで、複数のハウジング１７毎に形成される各吸気通路１２を開閉する。
ここで、吸気流制御バルブ１の全開位置とは、吸気流制御バルブ１（または吸気通路１２）を全開した全開開度の状態のことである。そして、全開位置は、吸気流制御バルブ１の作動可能範囲の一方側の限界位置、つまりストッパレバー７が全開ストッパ５に突き当たってこれ以上の吸気流制御バルブ１の全開作動が規制される全開側規制位置である。また、吸気流制御バルブ１の全閉位置とは、吸気流制御バルブ１（または吸気通路１２）を全閉した全閉開度の状態のことである。そして、全閉位置は、吸気流制御バルブ１の作動可能範囲の他方側の限界位置、つまりストッパレバー７が全閉ストッパ６に突き当たってこれ以上の吸気流制御バルブ１の全閉作動が規制される全閉側規制位置である。

ここで、複数のバルブユニットは、複数の吸気流制御バルブ１毎に、ピンロッド３の回転軸方向に貫通する多角穴（四角穴）４５を有している。また、複数の吸気流制御バルブ１は、ピンロッド３の周囲を取り囲むように配設された円筒状の回転軸（バルブ軸）４６を有し、この回転軸４６から回転軸方向に対して垂直な半径方向の一方側（片側）に向けて延ばされた板状弁体（バルブ体）である。なお、多角穴４５は、複数のハウジング１７毎に形成される各吸気通路１２の軸線方向（吸気流方向）に対して垂直な回転軸方向に真っ直ぐに延びる貫通孔であって、複数の吸気流制御バルブ１毎に設けられる各回転軸４６をその回転軸方向に貫通するように形成されている。

ここで、複数のＴＣＶの弁体を構成する各吸気流制御バルブ１は、その回転中心を成す回転軸４６が、吸気流制御バルブ１のバルブ中心部よりも、吸気流制御バルブ１の板厚方向に対して垂直なバルブ面方向の片側（図示下方側）に偏った位置に設置されている。したがって、吸気流制御バルブ１は、片持ち式の吸気流制御バルブを構成している。
また、本実施例では、吸気流制御バルブ１のバルブ上端縁部の一部（中央部）、つまりバルブ軸側に対して反対側のバルブ上端面を切り欠くことで、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給する吸入空気に吸気渦流（タンブル流）を生じさせるための長方形状の主開口部（切欠き部、スリット）４７が形成されている。なお、この主開口部４７は設けなくても良い。

また、本実施例では、吸気流制御バルブ１のバルブ左右側面の一部を切り欠くことで、主開口部４７よりも開口面積が小さい副開口部（切欠き部、スリット）４８を４個形成している。なお、これらの副開口部４８は設けなくても良い。
また、吸気流制御バルブ１の表裏２面のうちの裏面側のバルブ面には、回転軸４６から吸気流制御バルブ１の先端側に向かって徐々に高さが低くなるように複数の補強リブ４９が形成されている。なお、補強リブ４９は設けなくても良い。

ピンロッド３は、金属材料によってその回転軸方向に垂直な断面が多角形状（例えば四角形状）に形成された多角断面シャフト（角形鋼製シャフト）である。ピンロッド３は、圧入嵌合によって複数の吸気流制御バルブ１毎に形成される各多角穴４５の内部に挿入されて、複数の吸気流制御バルブ１毎に設けられる各回転軸４６を串刺し状態となるように結合することで、全ての吸気流制御バルブ１を連動可能に連結する１本の駆動軸である。このピンロッド３は、複数の吸気流制御バルブ１毎に設けられる各回転軸４６の内周に圧入固定されるバルブ保持部５１〜５４を有している。

ここで、スロットル制御装置の電動モータおよび吸気渦流発生装置の電動モータ９は、各モータ駆動回路を介して、ＥＣＵ８によって通電制御（駆動）されるように構成されている。このＥＣＵ８には、マイクロコンピュータ、Ａ／Ｄ変換器および複数のモータ駆動回路が設けられている。
マイクロコンピュータは、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置（ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）、電源回路、タイマー等の機能を含んで構成される周知の構造を備えている。

また、マイクロコンピュータは、エンジンキースイッチがオン、つまりイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、スロットル制御装置の電動モータおよび吸気渦流発生装置の電動モータ９を制御する制御量としての駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）を算出する。
また、マイクロコンピュータは、スロットルバルブおよび吸気流制御バルブ１があるバルブ開度で停止状態にあるとき、その停止状態を保持するために必要な駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）を算出する。このＤＵＴＹ比は、スロットルバルブおよび吸気流制御バルブ１をあるバルブ開度で停止状態に保持するために、スロットル制御装置の電動モータおよび吸気渦流発生装置の電動モータ９に加わる負荷トルクとの釣り合いに必要なＤＵＴＹ比の補正項に相当する。

そして、マイクロコンピュータは、算出されたＤＵＴＹ比に対応した制御信号（ＰＷＭ信号：パルス幅変調信号）を、モータ駆動回路を介して、スロットル制御装置の電動モータおよび吸気渦流発生装置の電動モータ９に出力する。これにより、スロットル制御装置の電動モータおよび吸気渦流発生装置の電動モータ９を流れるモータ駆動電流が制御されるため、スロットル制御装置の電動モータおよび吸気渦流発生装置の電動モータ９が駆動されてスロットルバルブおよび吸気流制御バルブ１が開閉される。したがって、エンジンの運転中に、吸入空気量、ＴＣＶのバルブ開度等が各々制御指令値（制御目標値）となるように制御される。

ここで、モータ駆動回路は、ＥＣＵ８で算出されるＤＵＴＹ比に基づいて、電動モータ９に印加するモータ印加電圧を変更し、スロットル制御装置の電動モータおよび吸気渦流発生装置の電動モータ９を流れるモータ駆動電流を変化させるようにしたＰＷＭ方式の駆動回路である。また、ＤＵＴＹ比が増加する程、モータ駆動電流も増加する。
また、マイクロコンピュータは、エンジンキースイッチがオフ、つまりイグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づく上記のスロットル開度制御や吸気流制御バルブ開度制御等のエンジン制御が強制的に終了されるように構成されている。なお、エンジン停止時に、電動モータ９の駆動力またはスプリング等の付勢力を利用して、複数の吸気制御バルブ１が全開位置（または全閉位置）より僅かに閉弁作動方向（または開弁作動方向）に閉じた（または開いた）中間開度の状態（中間位置）に保持された状態で停止するようにしても良い。

また、ＥＣＵ８は、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度センサ６１、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ６２、スロットルバルブのバルブ開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ６３、吸気流制御バルブ１のバルブ開度（またはバルブ位置）を検出するバルブ開度センサ６４、電動モータ９の電源電圧であるバッテリの電圧値（バッテリ電圧）を検出するバッテリ電圧センサ６５等の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。

また、ＥＣＵ８は、エンジンを冷却する冷却水の温度（冷却水温、内燃機関の機関温度）を検出する冷却水温センサ６６、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる吸入空気の温度（吸気温）を検出する吸気温センサ６７、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる吸入空気の流量（吸気量）を検出するエアフロセンサ６８、自動車等の車両の走行速度を検出する車速センサ６９等の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。

これらのクランク角度センサ６１、アクセル開度センサ６２、スロットル開度センサ６３、バルブ開度センサ６４、バッテリ電圧センサ６５、冷却水温センサ６６、吸気温センサ６７、エアフロセンサ６８および車速センサ６９等によって、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段、電動モータ９の周囲環境変動（例えば温度の変化、電源電圧（バッテリ）の変動等）を検出する環境変動検出手段、自動車等の車両の走行状態を検出する走行状態検出手段が構成される。

そして、これらの各種センサからのセンサ信号は、メモリに格納された制御プログラムまたは制御ロジックの制御周期毎に繰り返し読み込まれる。
なお、クランク角度センサ６１は、エンジンのクランクシャフトの回転角度を電気信号に変換するピックアップコイルよりなり、例えば３０°ＣＡ（クランク角度）毎にＮＥパルス信号が出力される。そして、ＥＣＵ８は、クランク角度センサ６１より出力されたＮＥパルス信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（エンジン回転数：ＮＥ）を検出するための回転速度検出手段として機能する。

また、ＥＣＵ８は、バルブ開度センサ６４より出力されたバルブ開度信号に基づいて、吸気流制御バルブ１の現在位置を計測するバルブ位置検出手段として機能する。なお、バルブ開度センサ６４の代わりに、電動モータ９のロータ位置を検出するロータ位置検出手段を設けても良い。
また、ＥＣＵ８は、吸気渦流発生装置の電動モータ９を流れるモータ駆動電流の電流値を検出する電流検出手段としての機能を有している。また、ＥＣＵ８の電流検出手段の代わりに、電動モータ９を流れるモータ駆動電流の電流値を検出する電流センサを設けても良い。

ここで、ＥＣＵ８は、エンジン始動時（特に冬季等の寒冷環境下（例えば氷点下）で自動車等の車両を駐車（エンジン停止）した後の始動時：エンジンの冷間始動時）およびアイドル運転時（例えば冬季等の寒冷環境下（例えば氷点下）で自動車等の車両を停車（エンジン運転）している時）に、ＴＣＶのバルブ開度が、複数の吸気流制御バルブ１を全閉した全閉開度の状態となるように、つまり複数の吸気流制御バルブ１を全閉するように、吸気渦流発生装置の電動モータ９への供給電力を可変制御する。

また、ＥＣＵ８は、エンジンの通常運転時（例えば自動車等の車両の走行時）およびアイドル運転時（冬季等の寒冷環境下を除く温暖時に自動車等の車両を停車（エンジン運転）している時）に、ＴＣＶのバルブ開度が、複数の吸気流制御バルブ１を全開した全開開度の状態となるように、つまり複数の吸気流制御バルブ１を全開するように、吸気渦流発生装置の電動モータ９への供給電力を可変制御する。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の内燃機関の吸気制御装置（吸気渦流発生装置）の作用を図１ないし図７に基づいて簡単に説明する。ここで、図７は吸気流制御バルブを全開作動（または全閉作動）させるバルブ開度制御を示したタイミングチャートである。

ＥＣＵ８は、エンジンキースイッチがオン、つまりイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、スロットル制御装置（スロットルバルブ等）の電動モータおよび吸気渦流発生装置（吸気流制御バルブ等）の電動モータ９を通電制御すると共に、スパークプラグおよびインジェクタを駆動する。これにより、エンジンが運転される。
このとき、エンジンの特定気筒が排気行程から、吸気バルブが開弁し、ピストンが下降する吸気行程に移行すると、ピストンの下降にしたがって当該気筒の燃焼室内の負圧（大気圧よりも低い圧力）が大きくなり、開弁している吸気ポートから燃焼室に混合気が吸い込まれる。

また、ＥＣＵ８は、冷却水温センサ６６によって検出される冷却水温が第１所定値以上でエンジンが温まっており、吸入空気の流量（吸気量）が多く必要な時、つまりエンジンの通常運転時に、複数の吸気流制御バルブ１をある開度から全開位置に向けて全開作動させるために、バルブ開度センサ６４より出力されたバルブ開度信号に基づいて、吸気渦流発生装置の電動モータ９を通電制御して、複数の吸気流制御バルブ１の作動速度を制御する。このとき、ＥＣＵ８は、バルブ開度センサ６４より出力されたバルブ開度信号を取り込んで、バルブ開度信号に基づいてＴＣＶのバルブ開度を検出して、複数の吸気流制御バルブ１の現在位置を確認する。

そして、ＥＣＵ８は、バルブ開度センサ６４によって検出されたＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、全開ストッパ（全開位置）５に突き当たる直前（全開ストッパ５に接近した接近位置）に設定された減速開始位置（全開位置よりも１０〜３０°分だけ僅かに閉弁作動方向に閉弁した回転角度）に到達するまでの第１制御区間（最速制御領域）内にあるか否かを判断する。
また、ＥＣＵ８は、バルブ開度センサ６４によって検出されたＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、減速開始位置に到達しているか否かを判断する。あるいは減速開始位置から全開ストッパ（全開位置）５までの最速制御領域外である第２制御区間（減速制御領域）内にあるか否かを判断する。

そして、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が最速制御領域内にある場合には、図１（ａ）に示したように、複数の吸気流制御バルブ１がある開度（例えば全閉開度の状態：全閉位置）付近で安定して停止している状態（全閉位置付近で停止状態）、すなわち、電動モータ９の全閉側の駆動トルクと電動モータ９に加わる負荷トルクとが釣り合った状態であると判断し、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が減速制御領域内にある場合には、複数の吸気流制御バルブ１があるバルブ開度（例えば複数の吸気流制御バルブ１が全閉位置より僅かに開弁作動方向に開いた中間開度の状態：中間位置）付近で安定して停止している状態、すなわち、電動モータ９の全閉側（または全開側）の駆動トルクと電動モータ９に加わる負荷トルクとが釣り合った状態であると判断する。

ここで、複数の吸気流制御バルブ１を全開位置に向けて全開作動させる全開作動の開始時に、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が最速制御領域内にある場合には、複数の吸気流制御バルブ１を、所定の作動速度（所定の制限速度よりも高速な速度）で作動させる最速制御を実行する（最速制御実行手段）。
そして、この最速制御の実行時には、複数の吸気流制御バルブ１の作動速度が、所定の作動速度となるように、電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比を可変制御される。このとき、電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比は、後述する減速制御の実行時よりも大きい第１電圧値または第１デューティ値（ＤＵＴＹ値）となる。

これによって、電動モータ９のロータの回転速度が、減速制御の実行時における制限速度よりも速い速度に増速される。すなわち、電動モータ９のロータが高速で回転するため、複数の吸気流制御バルブ１の全開作動が全開位置に向けて所定の作動速度（高速）で成される。
なお、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、最速制御領域内にある場合に、ＴＣＶのバルブ作動速度を徐々に加速する加速制御を実行しても良い。

そして、最速制御の実行中に、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、減速開始位置に到達した場合または減速開始位置を通り越した場合、あるいは複数の吸気流制御バルブ１を全開位置に向けて全開作動させる全開作動の開始時に、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が減速制御領域内にあるとき、複数の吸気流制御バルブ１を、所定の制限速度（所定の作動速度よりも低速な速度）で作動させる減速制御を実行する（減速制御実行手段）。
そして、この減速制御の実行時には、複数の吸気流制御バルブ１の作動速度が、所定の作動速度よりも低速の作動速度となるように、電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比を可変制御する。このとき、電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはパルス波形のデューティ比は、最速制御の実行時よりも小さい第２電圧値（電圧制限値）または第２デューティ値（ＤＵＴＹ制限値）以下に制限される。

これによって、電動モータ９のロータの回転速度が、所定の制限速度以下に減速される。すなわち、電動モータ９のロータが低速で回転するため、複数の吸気流制御バルブ１の全開作動が全開位置に向けて所定の作動速度（低速）で成される。
したがって、複数の吸気流制御バルブ１が全開ストッパ５に突き当たる直前まで接近すると、複数の吸気流制御バルブ１の駆動速度が低速となり、ストッパ突き当て速度が遅くなるので、ストッパレバー７の全開ストッパ部３６が全開ストッパ５に緩やかに突き当たる。
なお、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が減速制御領域内にある場合に、ＴＣＶのバルブ作動速度を徐々に減速する減速制御を実行しても良い。

そして、ＥＣＵ８は、バルブ開度センサ６４によって検出されたＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、吸気通路１２を全開する全開開度の状態（全開位置：図１（ｂ）参照）となってから所定時間が経過した後に、複数の吸気流制御バルブ１を、吸気通路１２を全開する全開開度の状態（全開位置）で停止状態に保持できる程度のモータ印加電圧またはデューティ比に変更する。あるいは電動モータ９への電力の供給を遮断（ＯＦＦ）する。

これによって、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、吸気通路１２を全開する全開開度の状態（全開位置）となった後は、複数の吸気流制御バルブ１が、吸気通路１２を全開する全開開度の状態（全開位置）で停止状態に保持される。すなわち、複数の吸気流制御バルブ１は、電動モータ９の駆動力（またはスプリングの付勢力）を利用して全開位置または全開位置付近で安定して停止状態となるように保持される。

この場合に、エンジンのインテークマニホールド２の複数の吸気通路１１から、ＴＣＶの各ハウジング１７の入口部を経て複数のハウジング１７毎に形成される各吸気通路１２に流入した吸気流は、複数の吸気通路１２をストレートに通過して、複数のハウジング１７の出口部からエンジンのシリンダヘッドに設けられる吸気ポート内に導入される。そして、吸気ポートを通過した吸気流は、吸気ポートの吸気弁口から燃焼室内に供給される。このとき、燃焼室内において縦方向の吸気渦流（タンブル流）は発生しない。

一方、ＥＣＵ８は、エンジンが冷えており、吸気量が少なくても良い時、つまりエンジン始動時またはアイドル運転時に、複数の吸気流制御バルブ１をある開度から全閉位置に向けて全開作動させるために、バルブ開度センサ６４より出力されたバルブ開度信号に基づいて、吸気渦流発生装置の電動モータ９を通電制御して、複数の吸気流制御バルブ１の作動速度を制御する。このとき、ＥＣＵ８は、バルブ開度センサ６４より出力されたバルブ開度信号を取り込んで、バルブ開度信号に基づいてＴＣＶのバルブ開度を検出して、複数の吸気流制御バルブ１の現在位置を確認する。

そして、ＥＣＵ８は、バルブ開度センサ６４によって検出されたＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、全閉ストッパ（全閉位置）６に突き当たる直前（全閉ストッパ６に接近した接近位置）に設定された減速開始位置（全閉位置よりも１０〜３０°分だけ僅かに開弁作動方向に開弁した回転角度：図５参照）に到達するまでの第１制御区間（最速制御領域）内にあるか否かを判断する。
また、ＥＣＵ８は、バルブ開度センサ６４によって検出されたＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、減速開始位置に到達しているか否かを判断する。あるいは減速開始位置から全閉ストッパ（全閉位置）６までの最速制御領域外である第２制御区間（減速制御領域）内にあるか否かを判断する。

そして、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が最速制御領域内にある場合には、図１（ｂ）に示したように、複数の吸気流制御バルブ１がある開度（例えば全開開度の状態：全開位置）付近で安定して停止している状態（全開位置付近で停止状態）、すなわち、電動モータ９の全開側の駆動トルクと電動モータ９に加わる負荷トルクとが釣り合った状態であると判断し、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が減速制御領域内にある場合には、複数の吸気流制御バルブ１があるバルブ開度（例えば複数の吸気流制御バルブ１が全開位置より僅かに開弁作動方向に閉じた中間開度の状態：中間位置）付近で安定して停止している状態、すなわち、電動モータ９の全開側（または全閉側）の駆動トルクと電動モータ９に加わる負荷トルクとが釣り合った状態であると判断する。

ここで、複数の吸気流制御バルブ１を全閉位置に向けて全閉作動させる全閉作動の開始時に、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が最速制御領域内にある場合には、複数の吸気流制御バルブ１を、所定の作動速度（所定の制限速度よりも高速な速度）で作動させる最速制御を実行する（最速制御実行手段）。
そして、この最速制御の実行時には、複数の吸気流制御バルブ１の作動速度が、所定の作動速度となるように、電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比を可変制御される。このとき、電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比は、後述する減速制御の実行時よりも大きい第１電圧値または第１デューティ値（ＤＵＴＹ値）となる。

これによって、電動モータ９のロータの回転速度が、減速制御の実行時における制限速度よりも速い速度に増速される。すなわち、電動モータ９のロータが高速で回転するため、複数の吸気流制御バルブ１の全閉作動が全閉位置に向けて所定の作動速度（高速）で成される。
なお、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、最速制御領域内にある場合に、ＴＣＶのバルブ作動速度を徐々に加速する加速制御を実行しても良い。

そして、最速制御の実行中に、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、減速開始位置に到達した場合または減速開始位置を通り越した場合、あるいは複数の吸気流制御バルブ１を中間位置から全閉位置に向けて全閉作動させる全閉作動の開始時に、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が減速制御領域内にあるとき、複数の吸気流制御バルブ１を、所定の制限速度（所定の作動速度よりも低速な速度）で作動させる減速制御を実行する（減速制御実行手段）。

そして、この減速制御の実行時には、複数の吸気流制御バルブ１の作動速度が、所定の作動速度よりも低速の作動速度となるように、電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比を可変制御する。このとき、電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比は、最速制御の実行時よりも小さい第２電圧値（電圧制限値）または第２デューティ値（ＤＵＴＹ制限値）以下に制限される。

これによって、電動モータ９のロータの回転速度が、所定の制限速度以下に減速される。すなわち、電動モータ９のロータが低速で回転するため、複数の吸気流制御バルブ１の全閉作動が全閉位置に向けて所定の作動速度（低速）で成される。
したがって、複数の吸気流制御バルブ１が全閉ストッパ６に突き当たる直前まで接近すると、複数の吸気流制御バルブ１の駆動速度が低速となり、ストッパ突き当て速度が遅くなるので、ストッパレバー７の全閉ストッパ部３７が全閉ストッパ６に緩やかに突き当たる。
なお、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が減速制御領域内にある場合に、ＴＣＶのバルブ作動速度を徐々に減速する減速制御を実行しても良い。

そして、ＥＣＵ８は、バルブ開度センサ６４によって検出されたＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、吸気通路１２を全閉する全閉開度の状態（全閉位置：図１（ａ）参照）となってから所定時間が経過した後に、複数の吸気流制御バルブ１を、吸気通路１２を全閉する全閉開度の状態（全閉位置）で停止状態に保持できる程度のモータ印加電圧またはデューティ比に変更する。あるいは電動モータ９への電力の供給を遮断（ＯＦＦ）する。

これによって、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、吸気通路１２を全閉する全閉開度の状態（全閉位置）となった後は、複数の吸気流制御バルブ１が、吸気通路１２を全閉する全閉開度の状態（全閉位置）で停止状態に保持される。すなわち、複数の吸気流制御バルブ１は、電動モータ９の駆動力（またはスプリングの付勢力）を利用して全閉位置または全閉位置付近で安定して停止状態となるように保持される。

この場合、エンジンのインテークマニホールド２の複数の吸気通路１１から、複数のハウジング１７の入口部を経て複数のハウジング１７内の複数の吸気通路１２に流入した吸気流は、殆どハウジング１７のハウジング上壁部２１の通路壁面と吸気流制御バルブ１のバルブ上端縁部との間の隙間（主開口部４７）を通過して、複数のハウジング１７の出口部から吸気ポートの上層部内に導入され、吸気ポートの上層部の天壁面に沿って流れる。そして、吸気ポートの上層部の天壁面に沿って流れる吸気流は、吸気ポートの吸気弁口から燃焼室内に供給される。このとき、エンジンの各気筒毎の燃焼室内においてタンブル流が発生するため、エンジン始動時またはアイドル運転時における燃焼室内での燃焼効率が向上し、燃費やエミッション（例えばＨＣ低減効果）等が改善される。

［実施例１の特徴］
ここで、本実施例の内燃機関の吸気制御装置においては、電動モータ９に印加するモータ印加電圧の第２電圧値（電圧制限値）または電動モータ９を駆動する駆動デューティ比の第２デューティ値（ＤＵＴＹ制限値）を、電動モータ９の電源電圧（バッテリ電圧）の変動や温度変化（冷却水温の変化、吸気温の変化等）、電動モータ９の製造上のばらつき（個体差等）、経時変化（耐久劣化）、エンジンの運転状態毎に変動する吸気負荷（吸気流制御バルブ１に作用する圧力変動等）、および吸気流制御バルブ１の周辺へのデポジットの付着量または堆積量の違い等による駆動負荷等の外乱に対して補正するようにしている。

ＥＣＵ８は、図７のタイミングチャートに示したように、複数の吸気流制御バルブ１の全開作動時（または全閉作動時）に、ＴＣＶのバルブ開度（現在位置）が、最速制御領域内にあるとき、最速制御の実行時における、電動モータ９を流れるモータ駆動電流が所定の変化幅内で安定しているときのモータ駆動電流を計測（検出）する（第１電流検出手段）。
なお、最速制御の実行時におけるモータ駆動電流の計測（検出）は、制御プログラムまたは制御ロジックの制御周期毎に繰り返し実行しても良いし、また、エンジンの運転継続時間中に所定の頻度で繰り返し実行しても良い。

次に、ＥＣＵ８は、最速制御の実行時におけるモータ駆動電流の検出値を第１電流値（Ｉ１）としてメモリに記憶する（第１電流値記憶手段）。この第１電流値（Ｉ１）は、電動モータ９の周囲の環境変動、モータ温度（例えば電動モータ９のコイル温度）、電動モータ９の製造上のばらつき（個体差等）、経時変化（耐久劣化）を含んだ、そのときの電動モータ９の最大発生トルクに相当する。

次に、ＥＣＵ８は、複数の吸気流制御バルブ１の全開作動後（減速制御の実行後）に、吸気流制御バルブ１が全開位置付近で安定して停止しているとき、ストッパレバー７の全開ストッパ部３６が全開ストッパ５に突き当たるように、電動モータ９に電力を供給する。つまり電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比を可変制御して、ストッパレバー７の全開ストッパ部３６が全開ストッパ５に突き当たるように、電動モータ９のロータを回転（例えば正回転方向に回転）させるストッパ突き当て制御を実行する（突き当て制御実行手段）。
あるいは、複数の吸気流制御バルブ１の全閉作動後（減速制御の実行後）に、吸気流制御バルブ１が全閉位置付近で安定して停止しているとき、ストッパレバー７の全閉ストッパ部３７が全閉ストッパ６に突き当たるように、電動モータ９に電力を供給する。つまり電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比を可変制御して、ストッパレバー７の全閉ストッパ部３７が全閉ストッパ６に突き当たるように、電動モータ９のロータを回転（例えば逆回転方向に回転）させるストッパ突き当て制御を実行する（突き当て制御実行手段）。

このとき、ＥＣＵ８は、このストッパ突き当て制御の実行時におけるモータ駆動電流、つまりストッパレバー７の全開ストッパ部３６が全開ストッパ５に突き当たる際に発生するロック電流を計測（検出）する（第２電流検出手段）。あるいはこのストッパ突き当て制御の実行時におけるモータ駆動電流、つまりストッパレバー７の全閉ストッパ部３７が全閉ストッパ６に突き当たる際に発生するロック電流を計測（検出）する（第２電流検出手段）。
なお、減速制御の実行後におけるストッパ突き当て制御の実施およびストッパ突き当て制御の実行時におけるモータ駆動電流の計測（検出）は、制御プログラムまたは制御ロジックの制御周期毎に繰り返し実行しても良いし、また、エンジンの運転継続時間中に所定の頻度で繰り返し実行しても良い。また、最速制御の実行時におけるモータ駆動電流の計測（検出）を１回実施した後に、１回または２回以上実施しても良い。
また、減速制御の実行後におけるストッパ突き当て制御の実施およびストッパ突き当て制御の実行時におけるモータ駆動電流の計測（検出）を、複数の吸気流制御バルブ１が全開位置付近で安定して停止しているときのみ、所定の頻度で繰り返し実行しても良い。あるいは複数の吸気流制御バルブ１が全閉位置付近で安定して停止しているときのみ、所定の頻度で繰り返し実行しても良い。

次に、ＥＣＵ８は、ストッパ突き当て制御の実行時におけるモータ駆動電流の検出値を第２電流値（Ｉ２）としてメモリに記憶する（第２電流値記憶手段）。この第２電流値（Ｉ２）は、電動モータ９の周囲の環境変動、デポジットの付着量または堆積量、吸気負荷等を全て含んだ電動モータ９の負荷トルクに相当する。
次に、メモリに格納した第１電流値（Ｉ１）を、メモリに格納した第２電流値（Ｉ２）で割り算してモータ負荷率（Ｉ１／Ｉ２）を求める（モータ負荷率算出手段）。
次に、次回の減速制御の実行時における電動モータ９への供給電力、つまり電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比を、モータ負荷率（Ｉ１／Ｉ２）を考慮して設定する。すなわち、モータ負荷率（Ｉ１／Ｉ２）に基づいて、減速制御の実行時における電動モータ９への供給電力、つまり電動モータ９に印加されるモータ印加電圧値またはＤＵＴＹ制限値を補正する（制限速度補正手段）。具体的には、モータ負荷率が大きい程、減速制御の実行時における電動モータ９への供給電力が大きくなる側に補正することである。また、モータ負荷率が小さい程、減速制御の実行時における電動モータ９への供給電力が小さくなる側に補正することである。

これによって、電動モータ９の周囲の環境変動（例えば環境温度の変化、バッテリ電圧の変動等）、電動モータ９の製造上のばらつき（個体差等）、経時変化（耐久劣化）、デポジット、吸気負荷の不安定等から生じる外乱に対して、減速制御の実行時における吸気流制御バルブ１の駆動速度、つまりストッパ突き当て速度を、簡単な制御プログラムまたは制御ロジックで精度良く補正することができるので、減速制御の実行時における吸気流制御バルブ１のストッパ突き当て速度が所定の変化幅内に安定する。

したがって、吸気流制御バルブ１のストッパ突き当て速度が過剰に遅くなることがなく、ストッパレバー７の全開ストッパ部３６が全開ストッパ５に突き当たるまで、吸気流制御バルブ１を電動モータ９のモータトルクを利用して全開作動させることができる。これにより、バルブの全開作動時における応答性を向上させることができる。
あるいは吸気流制御バルブ１のストッパ突き当て速度が過剰に遅くなることがなく、ストッパレバー７の全閉ストッパ部３７が全閉ストッパ６に突き当たるまで、吸気流制御バルブ１を電動モータ９のモータトルクを利用して全閉作動させることができる。これにより、バルブの全閉作動時における応答性を向上させることができる。

また、吸気流制御バルブ１のストッパ突き当て速度が過剰に速くなることがなく、ストッパレバー７の全開ストッパ部３６が全開ストッパ５に突き当たるときの衝撃力を和らげて打撃音（ストッパ突き当て音）を低減することができる。これにより、自動車等の車両の乗員に打撃音等の異音が聞こえ難くなるので、乗員に違和感や不快感を与え難くなる。 あるいは吸気流制御バルブ１のストッパ突き当て速度が過剰に速くなることがなく、ストッパレバー７の全閉ストッパ部３７が全閉ストッパ６に突き当たるときの衝撃力を和らげて打撃音（ストッパ突き当て音）を低減することができる。これにより、乗員に異音が聞こえ難くなるので、乗員に違和感や不快感を与え難くなる。
また、複数の吸気流制御バルブ１が減速制御領域内のバルブ開度（例えば中間位置）で停止状態にあるとき、この停止状態から複数の吸気流制御バルブ１を全開位置または全閉位置に向けて全開作動または全閉作動を開始させる場合には、上記の外乱に対して減速制御の実行時における吸気流制御バルブ１の駆動速度が最適化されるため、複数の吸気流制御バルブ１の応答性のばらつきを低減させることができる。

以上によって、本実施例の内燃機関の吸気制御装置（吸気渦流発生装置）においては、全開ストッパ５、全閉ストッパ６、ストッパレバー７および歯車減速機構等の強度設計を最適化することができるので、全開ストッパ５、全閉ストッパ６およびストッパレバー７の材質を安価な樹脂材料に変更することができ、吸気渦流発生装置の製品コストを減少させることができる（コストダウンを図ることができる）。
また、電動モータ９の周囲の環境変動（例えば環境温度の変化、バッテリ電圧の変動等）、電動モータ９の製造上のばらつき（個体差等）、経時変化（耐久劣化）、デポジット、吸気負荷の不安定等から生じる外乱に対する、ストッパ突き当て時の衝撃力のばらつきを低減することができるので、打撃音の最悪値を下げることができる。
また、従来の減速制御をベースにして、簡単な制御プログラムまたは制御ロジックを追加するだけで、上記の効果を実現することが可能となるので、ＥＣＵ８のマイクロコンピュータの性能等への要件を小さくすることができ、適用性が大きくなる。

図８は本発明の実施例２を示したもので、図８（ａ）は吸気流制御バルブの全閉位置を示した図で、図８（ｂ）は吸気流制御バルブの全開位置を示した図である。

本実施例の吸気流制御バルブ１は、その回転中心を成す回転軸４６が、吸気流制御バルブ１の板厚方向に対して垂直なバルブ面方向の略中央部に設置される両持ち式の吸気流制御バルブ（バタフライ型バルブ）を採用している。
なお、吸気流制御バルブ１の板厚方向に対して垂直なバルブ面方向の一端側（図示上端側）のバルブ上端面を切り欠くことで、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給する吸入空気に吸気渦流（タンブル流）を生じさせるための長方形状の主開口部４７を形成しても良い。また、吸気流制御バルブ１のバルブ左右側面の一部を切り欠くことで、主開口部４７よりも開口面積が小さい副開口部４８を形成しても良い。

本実施例の内燃機関の吸気制御装置においては、複数の吸気流制御バルブ１の全開作動時（または全閉作動時）の、最速制御の実行時におけるモータ駆動電流の検出値を第１電流値（Ｉ１）とし、複数の吸気流制御バルブ１の全開作動後（または全閉作動後）の、ストッパ突き当て制御の実行時におけるモータ駆動電流の検出値を第２電流値（Ｉ２）とする。そして、複数の吸気流制御バルブ１の全開作動時（または全閉作動時）の、減速制御の実行時における電動モータ９への供給電力、つまり電動モータ９に印加されるモータ印加電圧またはデューティ比を、第１電流値（Ｉ１）を第２電流値（Ｉ２）で割り算して求めたモータ負荷率を考慮して設定する。すなわち、モータ負荷率（Ｉ１／Ｉ２）に基づいて、減速制御の実行時における電動モータ９への供給電力、つまり電動モータ９に印加されるモータ印加電圧値またはＤＵＴＹ制限値を補正することにより、実施例１と同様な作用効果を達成することができる。

［変形例］
本実施例では、内燃機関の吸気制御装置を、吸気渦流発生装置を備えた内燃機関の吸気制御装置に適用しているが、内燃機関の吸気制御装置を、内燃機関の吸気通路を開閉して吸入空気の流量を制御する内燃機関の吸気量制御装置（スロットル開度制御装置）、内燃機関の吸気通路を開閉して吸気通路の通路長や通路断面積を変更する内燃機関の可変吸気制御装置に適用しても良い。

本実施例では、吸気渦流発生装置を、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための縦方向の吸気渦流（タンブル流）の生成が可能となるように構成したが、吸気渦流発生装置を、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための横方向の吸気渦流（スワール流）の生成が可能となるように構成しても良い。また、吸気渦流発生装置を、エンジンの燃焼を促進させるためのスキッシュ渦の生成が可能となるように構成しても良い。
本実施例では、吸気流制御バルブ１の回転軸４６を駆動するアクチュエータ４を、電動モータ９および動力伝達機構（例えば歯車減速機構等）によって構成したが、バルブの軸を駆動するアクチュエータを、モータのみによって構成しても良い。また、ピンロッド３を介することなく、直接バルブの軸を駆動しても良い。なお、バルブを開弁作動方向または閉弁作動方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段を設置しても設置しなくても構わない。

また、吸気管またはインテークマニホールド等のケーシング内部に形成される吸気通路に設置されたバルブを有し、内燃機関の燃焼室に吸い込まれる吸入空気（吸気）を制御する吸気制御弁として、本実施例のＴＣＶ（タンブル流制御弁）の代わりに、スロットルボディ内部に形成される吸気通路に設置されたスロットルバルブを有し、内燃機関の燃焼室に吸い込まれる吸入空気（吸気）の流量を制御する吸気流量制御弁、ハウジング内部に形成される吸気通路に設置されたアイドル回転速度制御バルブを有し、スロットルバルブを迂回する吸入空気（吸気）の流量を制御する吸気流量制御弁等を用いても良い。

また、ケーシング（またはハウジング）と吸気制御バルブとによって構成される吸気制御弁として、吸気流制御弁または吸気流量制御弁の代わりに、吸気通路開閉弁、吸気通路切替弁、吸気圧力制御弁を用いても良い。また、吸気制御弁を、タンブル流制御弁（実施例１、２）やスワール流制御弁等の吸気流制御弁、吸気通路の通路長や通路断面積を変更する吸気可変弁等に適用しても良い。また、回転型のバルブの代わりに、ポペット型のバルブを用いても良い。この場合には、アクチュエータに運動方向変換機構が設けられる。また、内燃機関として、ディーゼルエンジンを用いても良い。また、内燃機関として、多気筒エンジンだけでなく、単気筒エンジンを用いても良い。

本実施例では、１個のハウジング１７の内部に１個の吸気流制御バルブ１を開閉自在に組み込んだバルブユニット（カートリッジ）を、ケーシングとしてのインテークマニホールド２の内部にピンロッド３の回転軸方向に一定の間隔で複数配置した多連一体型のバルブ開閉装置（吸気通路開閉装置）を採用しているが、ケーシング（その他の吸気管またはエンジンヘッドカバーまたはシリンダヘッド）の内部にシャフトの回転軸方向に一定の間隔で複数のバルブを直接配置した多連一体型のバルブ開閉装置（吸気通路開閉装置）を採用しても良い。この場合には、ハウジング１７を廃止できる。

また、吸気制御バルブは、多連一体型の吸気制御バルブに限定されず、内燃機関の吸気通路に設置されるバルブであれば、１個の吸気制御バルブであっても良い。
また、本実施例では、吸気流制御バルブ１の正面形状を方形状または矩形状としているが、バルブの正面形状を円形状または楕円形状または長円形状または多角形状としても良い。この場合には、ケーシングの筒部またはハウジング内部に形成される吸気通路の断面形状をバルブの正面形状に対応して変更する。

ここで、吸気渦流発生装置の電動モータ９を通電制御する場合、すなわち、吸気渦流発生装置の電動モータ９への供給電力を可変制御する場合、マイクロコンピュータで算出される制御信号に基づいて、電動モータ９に印加するモータ印加電圧または電動モータ９に供給するモータ駆動電流を制御しても良い。これにより、電動モータ９のモータトルクひいては吸気流制御バルブ１の作動速度が制御される。

また、マイクロコンピュータで算出される制御信号に基づいて、一制御周期当たりのオン時間とオフ時間との時間比（デューティ比）を可変して電動モータ９に供給する供給電流量を制御しても良い。これにより、電動モータ９のモータトルクひいては吸気流制御バルブ１の作動速度が制御される。
そして、デューティ比としては、電動モータ９に出力する制御信号のデューティ比、あるいは電動モータ９に出力するＰＷＭ信号のデューティ比、モータ印加電圧に対して演算される電動モータ９の駆動デューティ比等を使用しても良い。

ここで、電動モータ９のＤＵＴＹ比は、電動モータ９を含む吸気渦流発生装置（システム）の周囲の環境変動、すなわち、バッテリ電圧センサ６５より出力されるバッテリ電圧信号、および冷却水温センサ６６より出力される冷却水温信号（または電動モータ９の周囲の環境温度（例えばエンジンルーム温度や電動モータ９のコイル温度等））に応じて補正されるように構成しても良い。この場合には、バッテリ電圧が高くなる程、駆動デューティ比のＤＵＴＹ値が大きな値に設定（補正）される。また、冷却水温（または電動モータ９の周囲の環境温度）が高くなる程、駆動デューティ比のＤＵＴＹ値が大きな値に設定（補正）される。

（ａ）は吸気流制御バルブの全閉位置を示した断面図で、（ｂ）は吸気流制御バルブの全開位置を示した断面図である（実施例１）。 吸気渦流発生装置を示した分解斜視図である（実施例１）。 吸気渦流発生装置を示した断面図である（実施例１）。 図３のＺ−Ｚ断面図である（実施例１）。 バルブユニット（カートリッジ）を示した斜視図である（実施例１）。 エンジン制御システムを示したブロック図である（実施例１）。 吸気流制御バルブを全開作動させるバルブ開度制御を示したタイミングチャートを示した図である（実施例１）。 （ａ）は吸気流制御バルブの全閉位置を示した断面図で、（ｂ）は吸気流制御バルブの全開位置を示した断面図である（実施例２）。

符号の説明

１ 吸気流制御バルブ（吸気制御バルブ、バルブ）
２ インテークマニホールド（ケーシング）
３ ピンロッド（シャフト）
４ アクチュエータ
５ 全開ストッパ
６ 全閉ストッパ
７ ストッパレバー
８ ＥＣＵ（エンジン制御装置、制御装置）
９ 吸気渦流発生装置の電動モータ
１０ アクチュエータケース
１１ インテークマニホールドの吸気通路
１２ ハウジングの吸気通路
１６ インテークマニホールドの多角筒部（ケーシングの第１筒部）
１７ ハウジング（ケーシングの第２筒部）
４６ 吸気流制御バルブの回転軸（バルブ軸、バルブの軸）
４７ 吸気流制御バルブの主開口部
４８ 吸気流制御バルブの副開口部

Claims (7)

1. （ａ）内燃機関の吸気通路に開閉自在に設置されたバルブと、
   （ｂ）電力の供給を受けて駆動力を発生するモータを有し、このモータの駆動力を利用して前記バルブを全開作動または全閉作動させるアクチュエータと、
   （ｃ）前記バルブの作動可能範囲の限界位置を規制するストッパと、
   （ｄ）前記バルブの全開作動時または全閉作動時に、前記バルブが、前記ストッパに突き当たる直前に設定された減速開始位置から前記限界位置までの減速制御領域内にあるとき、前記モータへの供給電力を制限して、前記バルブを所定の作動速度よりも減速して全開作動または全閉作動させる減速制御を実行する制御装置と
   を備えた内燃機関の吸気制御装置において、
   前記制御装置は、
   前記バルブの全開作動時または全閉作動時に、前記バルブが、前記減速制御領域外である最速制御領域内にあるとき、前記モータへの供給電力を制御して、前記バルブを前記所定の作動速度で全開作動または全閉作動させる最速制御を実行し、
   前記最速制御の実行時におけるモータ駆動電流を検出してこのモータ駆動電流の検出値を第１電流値とし、
   前記バルブの全開作動後または全閉作動後に、前記バルブが、前記限界位置付近で停止状態にあるとき、前記モータへの供給電力を制御して、前記ストッパに突き当たるように前記モータを回転動作させる突き当て制御を実行し、
   前記突き当て制御の実行時におけるモータ駆動電流を検出してこのモータ駆動電流の検出値を第２電流値とし、
   前記第１電流値を前記第２電流値で割り算して前記モータの負荷率を求め、
   前記減速制御の実行時における前記モータへの供給電力を、前記モータの負荷率を考慮して設定することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置において、
   前記突き当て制御の実行時におけるモータ駆動電流とは、
   前記バルブが前記ストッパに突き当たる際に発生するロック電流のことであることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置において、
   前記減速制御の実行時における前記モータへの供給電力を、前記モータの負荷率を考慮して設定するとは、
   前記モータの負荷率に基づいて、前記減速制御の実行時における前記モータに印加するモータ印加電圧または駆動デューティ比、あるいは前記減速制御の実行時における前記モータに供給するモータ駆動電流または供給電流量を補正することであることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気制御装置において、
   前記減速制御の実行時における前記モータへの供給電力を、前記モータの負荷率を考慮して設定するとは、
   前記モータの負荷率が大きい程、前記減速制御の実行時における前記モータに印加するモータ印加電圧または駆動デューティ比、あるいは前記減速制御の実行時における前記モータに供給するモータ駆動電流または供給電流量を増加する側に補正し、
   前記モータの負荷率が小さい程、前記減速制御の実行時における前記モータに印加するモータ印加電圧または駆動デューティ比、あるいは前記減速制御の実行時における前記モータに供給するモータ駆動電流または供給電流量を減少する側に補正することであることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気制御装置において、
   前記制御装置は、前記減速制御の実行時に、前記バルブを所定のストッパ突き当て速度で全開作動または全閉作動させることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気制御装置において、
   前記アクチュエータは、前記モータの駆動力を前記バルブの回転軸に伝達する動力伝達機構を有していることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気制御装置において、
   前記ストッパは、前記バルブの全開位置を規制する全開ストッパ、あるいは前記バルブの全閉位置を規制する全閉ストッパであることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
   

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