JP2002021587A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スロットルボアー径を増大させずに圧力損失
を低減することができ、かつ、エンジンへの取付上、ス
ペースを取らない構成のスロットルボデーを提供する。 【解決手段】 スロットルボアー３ａとファンネル部２
ｃとの間にテーパ部２ａを設けるとともに、ディフュー
ザ部２ｅ途中の外周部にフランジ部２ｆを設けることに
より、ディフューザ部２ｅの下流端２ｇがインテークマ
ニホールド５内に突き出て装着されるように構成したの
で、スロットルボアー３ａ径を増大させずに圧力損失を
低減することができ、かつ、スペースを取らずにエンジ
ンに組み付けることができる。

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吸入空気
量を制御するためのスロットルボデーに関し、詳しく
は、圧力損失を低減することができるスロットルボデー
の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来のスロットルボデーの構成を
示す上面横断面図および正面縦断面図である。図２にお
いて、樹脂製のスロットルボデー１１の本体１２には金
属製のメタルコア３が一体成型されている。本体１２お
よびメタルコア３の中央にはスロットルボアー３ａが形
成され、吸気通路１１ａが構成されている。メタルコア
３には吸気通路１１ａを横切ってスロットルシャフト７
が貫入され、スロットルシャフト７はメタルコア３に嵌
合された軸受１３ａ、１３ｂにより回動可能に軸支され
ている。スロットルシャフト７にはスロットルバルブ４
が取付ネジ８により固定され、スロットルシャフト７と
ともに回動する。

【０００３】スロットルバルブ４は水平から若干開いた
位置において全閉となり、垂直位置（吸気通路軸方向と
平行の位置）において全開となるよう構成されている。
メタルコア３の一方にはメタルコア３を加熱するための
温水通路３ｄが形成され、エンジン冷却水の循環により
加熱される。スロットルシャフト７の一方の先端には、
図示しないアクセルペダルと連動して回動されるスロッ
トルレバー９が固定されている。本体１２下端にはフラ
ンジ部１２ａが一体に設けられ図示しないインテークマ
ニホールドに固定される。本体１２上端は図示しないエ
アークリーナに連通する図示しないエアーダクトが固定
される。

【０００４】斯くして、エンジンの吸気通路の一部を司
るスロットルボデー１１の吸気通路１１ａは、スロット
ルバルブ４、スロットルシャフト７、取付ネジ８等の介
在により圧力損失を増大させることになり、エンジンの
最大出力を余すことなく引き出すためには、吸気通路１
１ａの、特には吸気量を制御するためのスロットルバル
ブ４全開状態における、いわゆるエンジン全負荷時の圧
力損失の低減が重要な要素となる。

【０００５】吸気通路の圧力損失および騒音低減のため
の技術は、特開平１１−１１７８１８号公報等で公知で
ある。前記公報によれば、断面積Ｓ０のエア取り入れ口
と、前記エア取り入れ口より下流に位置し前記エア取り
入れ口の断面積Ｓ０より小さな断面積Ｓ１の最狭部と、
前記最狭部より下流でかつエアインテーク下流端より上
流に位置し断面積が前記エア取り入れ口の断面積と同じ
断面積Ｓ０まで回復した回復断面積部と、前記回復断面
積部から前記エアインテーク下流端まで一定断面積Ｓ０
で延びる定断面積部と、前記エア取り入れ口と前記最狭
部との間に位置し下流にいくにつれて断面積が徐々に絞
られる断面縮小部と、前記最狭部と前記回復断面積部と
の間に位置し下流にいくにつれて断面積が徐々に拡大さ
れ、管軸芯に対して４〜７°の角度αで広がる管壁を有
している断面拡大部とからなるインテークにより、エン
ジンの空気取り入れ口の圧力損失および騒音を低減する
としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの技術をスロッ
トルボデーの圧力損失の低減のために応用して、すなわ
ち、前記最狭部（以下、スロットルボアーと記す）にス
ロットルバルブを装着することにより、エンジン全負荷
時の圧力損失を低減することは当業者ならば容易に思い
つくことである。しかしながら、スロットルバルブ急開
時に、スロットルバルブの上流側先端部が前記断面縮小
部（以下、ファンネル部と記す）から外部へ突き出し、
ファンネル部による急激な通路面積の増大により走行フ
ィーリングの悪化を来すおそれがある。また、図２のス
ロットルボデー１１にファンネル部を設けただけでは、
スロットルバルブ４上流部のスロットルボアー３ａ径が
障害となり、圧力損失の低減には不十分であり、また、
スロットルバルブ４下流に回復断面積部（以下、ディフ
ューザ部と記す）を設けた場合、スロットルボデー１１
全長が長くなり、エンジンへの取付がスペース的に困難
となる。

【０００７】圧力損失を低減することだけを目的とする
ならば、スロットルボデー１１のスロットルボアー３ａ
径を増大させれば事足りることであるが、アクセルを踏
み込んだときのスロットルバルブ４急開にともなう走行
フィーリングの悪化等を考慮すれば、安易にスロットル
ボアー３ａ径の増大は選択できない。そこで本発明は、
スロットルボアー径を増大させずに圧力損失を低減する
ことができ、かつ、エンジンへの取付上、スペースを取
らない構成のスロットルボデーを提供することを課題と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題の解決を目的と
してなされた請求項１の発明は、上流部にファンネル部
を有し、下流部にディフューザ部を有する吸気通路の最
狭部にスロットルバルブが装着されたスロットルボデー
において、前記最狭部と前記ファンネル部との間に上流
に向かって角度が拡大するテーパ部を設けるとともに、
前記ディフューザ部途中の外周部に前記スロットルボデ
ー組付用のフランジ部を設けることにより前記スロット
ルボデーの下流端がインテークマニホールド内に突き出
て装着されるように構成されたことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２の発明は、前記最狭部の内
径Ｄ０、前記最狭部の長さＬ３、前記最狭部の下流端か
ら前記スロットルボデー下流端までの長さＬ１、前記最
狭部の上流端から前記ファンネル部までの長さＬ２、前
記ディフューザ部の角度θ１、前記テーパ部の角度θ
２、の関係がそれぞれＬ１／Ｄ０＝１．０〜１．２、Ｌ
２／Ｄ０＝０．６〜０．８、Ｌ３／Ｄ０＝０．３〜０．
４５、θ１＝５〜１０°、θ２＝１０〜１５°であるこ
とを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の望ましい実施形態につい
て図面を参照して説明する。なお、従来技術と同一部分
については同一符号を付して説明は省く。図１は本発明
の一実施形態に係る吸気装置の縦断面図である。図１に
おいて、樹脂製のスロットルボデー１の本体２には金属
製のメタルコア３が一体成形され、スロットルバルブ４
が全閉する部分は円筒上に形成され直径Ｄ０のスロット
ルボアー３ａを構成する。メタルコア３の上流端３ｂか
ら上流（図の上方）に向かってＬ２の間、テーパ角度θ
２のテーパ部２ａが設けられている。テーパ部２ａの上
流端２ｂには半径Ｒ１の断面形状を有するじょうご状の
ファンネル部２ｃが設けられている。ファンネル部２ｃ
の外周には、図示しないエアーダクトが装着されたと
き、気密を保持するための図示しないシール部材を装着
するためのシール溝２ｄが設けられている。

【００１１】メタルコア３の下流端３ｃから下流に向か
ってＬ１の間、テーパ角度θ１のディフューザ部２ｅが
設けられている。ディフューザ部２ｅの外周にはフラン
ジ部２ｆが設けられ、図示しないネジによりインテーク
マニホールド５に固定されている。そのためディフュー
ザ部２ｅの下流端２ｇはインテークマニホールド５内に
突き出て組み付けられる。フランジ部２ｆの位置により
インテークマニホールド５内に突き出るディフューザ部
２ｅの寸法が異なり、その寸法は圧力損失と組付スペー
ス上から適宜決定される。フランジ部２ｆの下部にはシ
ール溝２ｈが全周に設けられ、シール溝２ｈにはインテ
ークマニホールド５との気密を保持するための環状のゴ
ム製のシール部材６が嵌合されている。シール部材６の
先端には２つのリップ部６ａ、６ｂが形成され、リップ
部６ａ、６ｂはインテークマニホールド５に弾性的に接
触することにより、気密を保持するよう構成されてい
る。なお、上述のファンネル部２ｃ外周のシール溝２ｄ
にも同構造のシール部材（図示せず）が使用される。

【００１２】次に、本実施形態に係るスロットルボデー
１の各部の寸法について、圧力損失測定試験結果から導
き出された値を示して説明する。なお、圧力損失測定試
験は、スロットルバルブ４全開時の所定吸入空気量時に
おけるインテークマニホールド５内圧力と大気圧との差
を圧力損失として比較した。スロットルボアー３ａ径を
Ｄ０、スロットルボアー３ａ長さをＬ３、ディフューザ
部２ｅ長さをＬ１、ディフューザ部２ｅのテーパ角度を
θ１、テーパ部２ａの長さをＬ２、テーパ部２ａのテー
パ角度をθ２とすると、Ｌ１／Ｄ０＝１．０〜１．５、
Ｌ２／Ｄ０＝０．７〜１．０、Ｌ３／Ｄ０＝０．３〜
０．４５、θ１＝５〜１０°、θ２＝１０〜１５°のと
き圧力損失の低減効果がみられ、Ｌ１／Ｄ０＝１．０、
Ｌ２／Ｄ０＝０．７、Ｌ３／Ｄ０＝０．３５、θ１＝５
°、θ２＝１２°のとき圧力損失の最適効果がみられ
た。なお、スロットルボアー径Ｄ０は５５ｍｍで測定試
験した。

【００１３】次に、本実施形態の作用について説明す
る。図１において、ファンネル部２ｃを通過して吸入さ
れる空気は、スロットルボアー３ａ径Ｄ０より過大なフ
ァンネル部２ｃ入口から徐々に通路断面積が縮小されテ
ーパ部２ａに吸入されるので、通路断面積が急に縮小す
ることがなく入口部の圧力損失が低減される。テーパ部
２ａの通路断面積も、スロットルボアー３ａ径Ｄ０より
も大きなファンネル部２ｃ終点から徐々に縮小されてス
ロットルボアー上流端３ｂに達するので、従来に比べ圧
力損失は低減される。また、テーパ角度θ２は１０〜１
５°に設定され、テーパ部２ａ長さＬ２とスロットルボ
アー３ａ径Ｄ０の関係は、Ｌ２／Ｄ０＝０．７〜１．０
に設定されスロットルバルブ４の上流側先端部が全負荷
時もテーパ部２ａ内にあるので、スロットルバルブ４急
開時に通路面積の急激な増大がなく、走行フィーリング
の悪化は来さない。

【００１３】また、スロットルボアー３ａを通過した吸
入空気は、ディフューザ部２ｅに達する。ディフューザ
部２ｅはテーパ角度θ１が５〜１０°に、ディフューザ
長さＬ１が１．０〜１．５に設定されているので圧力損
失低減効果がある。すなわち、θ１が５°より小さい場
合は流れが絞られた部分が長くなり流速が大となって圧
力損失が大きくなり、１０°より大きい場合は流れの壁
面剥離が激しくなって渦が生じ圧力損失が大になるから
と考えられる。

【００１４】また、ディフューザ部下流端２ｇがインテ
ークマニホールド５内に突き出して組み付けられるの
で、下流端２ｇに発生するインテークマニホールド５壁
面の流れの壁面剥離による渦の発生が減少し圧力損失が
低減されると考えられる。同時に、インテークマニホー
ルド５外に出る部分が少なくなるので組付スペースが少
なくて済み、エンジン周りがコンパクトにまとめられ
る。なお、図示はしないが、スロットルボデー１の上流
端についてもディフューザ部２ｅと同様の構造とし、上
流端が図示しないエアーダクト内に突き出て組み付けら
れるようにすることにより、同一効果を保持しながら、
さらにエンジン周りをコンパクトにまとめることができ
る。

【００１５】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下の効果を奏する。すなわち、ファンネル部とメタ
ルコア上流端の間に上流に向かって角度が拡大するテー
パ部を設けるとともに、ディフューザ部途中の外周部に
フランジ部を設けることによりスロットルボデーの下流
端がインテークマニホールド内に突き出て装着されるよ
うに構成されているので、スロットルボアー径を増大さ
せずに圧力損失を低減することができ、かつ、スペース
を取らずにエンジンに組み付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るスロットルボデーの
縦断面図である。

【図２】図２（ａ）は従来のスロットルボデーの上面横
断面図である。図２（ｂ）は従来のスロットルボデーの
正面縦断面図である。

【符号の説明】

１ スロットルボデー ２ａ テーパ部 ２ｂ 上流端 ２ｃ ファンネル部 ２ｅ ディフューザ部 ２ｆ フランジ部 ２ｇ 下流端 ３ａ スロットルボアー ５ インテークマニホールド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流部にファンネル部を有し、下流部に
   ディフューザ部を有する吸気通路の最狭部にスロットル
   バルブが装着されたスロットルボデーにおいて、前記最
   狭部と前記ファンネル部との間に上流に向かって角度が
   拡大するテーパ部を設けるとともに、前記ディフューザ
   部途中の外周部に前記スロットルボデー組付用のフラン
   ジ部を設けることにより前記スロットルボデーの下流端
   がインテークマニホールド内に突き出て装着されるよう
   に構成されたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 【請求項２】 前記最狭部の内径Ｄ０、前記最狭部の長
   さＬ３、前記最狭部の下流端から前記スロットルボデー
   下流端までの長さＬ１、前記最狭部の上流端から前記フ
   ァンネル部までの長さＬ２、前記ディフューザ部の角度
   θ１、前記テーパ部の角度θ２、の関係がそれぞれＬ１
   ／Ｄ０＝１．０〜１．５、Ｌ２／Ｄ０＝０．７〜１．
   ０、Ｌ３／Ｄ０＝０．３〜０．４５、θ１＝５〜１０
   °、θ２＝１０〜１５°であることを特徴とする請求項
   １記載の内燃機関の吸気装置。