JP2003161170A - 内燃機関の吸気制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弁軸の撓みを吸気負圧を利用して相殺すること
により、簡単な構成でありながら円滑なバルブ作動特性
を維持する。 【解決手段】複数の吸気通路１ａ，１ｂをそれぞれ開閉
する弁５ａ，５ｂを同一の弁軸７に配置した内燃機関の
吸気制御弁である。各弁５ａ，５ｂの間で、かつ弁軸７
の上流側に面して負圧室１０を形成し、この負圧室１０
には弁軸７の下流側の吸気通路１ａに発生する負圧を導
き弁軸７の撓みを減じるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の多連式
の吸気制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸気制御弁として、例えば同
一軸に複数の弁を取付けた多連式のスロットルバルブが
ある。このような多連スロットルバルブにあっては、ス
ロットル閉時において、バルブに作用する上流と下流の
圧力差が大きく、弁軸がたわみ、スロットルバルブを開
くときの動きが悪い、すなわち回転の渋りが起きやすい
という傾向があった。

【０００３】この対策として、実公平５−４０２８５
号、実開平５−６１３４号、実開平３−１３４３６号公
報などによる提案がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、いずれもスロ
ットルバルブの回転が円滑化する反面、構造が複雑とな
ったり、吸気の漏れ量が増加したりするなど、あらたな
問題を生じている。

【０００５】本発明はこのような問題に着目し、弁軸の
撓みを吸気負圧を利用して相殺することにより、簡単な
構成でありながら円滑な弁作動特性を維持できる内燃機
関の吸気制御弁を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、複数の吸
気通路をそれぞれ開閉する弁を同一の弁軸に配置した内
燃機関の吸気制御弁において、各弁の間でかつ弁軸の上
流側に面して負圧室を形成し、この負圧室には弁軸の下
流側の吸気通路に発生する負圧を導き弁軸の撓みを減じ
るようにする。

【０００７】第２の発明は、第１の発明において、前記
吸気通路を開閉する弁はロータリ型のスロットルバルブ
であり、前記負圧室に面する弁軸は吸気通路に面する部
分と同一外径に形成されている。

【０００８】第３の発明は、第１の発明において、前記
吸気通路を開閉する弁はバタフライ型のスロットルバル
ブであり、前記負圧室に面する弁軸は吸気通路に面する
部分よりも大径に形成されるか、またはカラーが嵌合さ
れている。

【０００９】第４の発明は、第１から第３の発明におい
て、前記負圧室は弁軸が貫通する部分に吸気通路との間
を封止するシールを介在させている。

【００１０】第５の発明は、第２または第３の発明にお
いて、前記負圧室をスロットルボディの一部に形成し、
この負圧室には弁の下流に接続する配管を介して負圧を
導入するように構成する。

【００１１】

【作用・効果】第１の発明によると、各弁に作用する下
流側の負圧により、弁軸を下流側に向けて撓ませようと
する力が作用するが、負圧室にはこれと同じ負圧が導か
れ、弁軸を前記下流側とは反対の上流側に向ける力とし
て働く。これにより弁軸の撓みが減じられ、弁作動特性
が安定する。

【００１２】第２、第３の発明では、負圧室に面する弁
軸の外径を大きくして、受圧面積を大きくすることによ
り、それだけ効果的に弁軸の撓みを抑制できる。

【００１３】第４の発明では、弁軸が貫通する部分に設
けたシールにより、負圧室から吸気通路側（とくに上流
側）への負圧の漏れを減らし、負圧による撓み防止の良
好な維持を図る。

【００１４】第５の発明では、配管を利用してスロット
ル下流側の負圧を簡単に導くことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１６】図１、図２は本発明をロータリ式の多連
（２連）スロットルバルブに適用した構成を示すもので
ある。

【００１７】スロットルボディ２には２つの独立した並
列な吸気通路１ａ，１ｂが形成され、これらは図示しな
いが吸気ポート側に接続され、内燃機関に供給される吸
入空気が流れる。

【００１８】スロットルボディ２を吸気通路１ａ，１ｂ
を横断するように貫通して軸穴３が設けられ、この軸穴
３にはロータリ型のスロットルバルブ（以下単にロータ
リバルブという）４の弁軸７が挿通される。

【００１９】ロータリバルブ４にはそれぞれ吸気通路１
ａ，１ｂに対面する位置に、弁として機能するバルブ孔
５ａ，５ｂが形成され、ロータリバルブ４の回転角度に
応じてバルブ孔５ａ，５ｂと吸気通路１ａ，１ｂの連通
面積が変化し、これに応じて吸入空気量が制御される。

【００２０】弁軸７はその両端部においてボールベアリ
ング８によりスロットルボディ２に支持され、またその
それぞれ外側にはシール９が介装され、吸気の漏れを防
いでいる。弁軸７は図示しないアクチュエータにより、
あるいはスロットルリンクに連動して、運転状態に応じ
て回転駆動される。

【００２１】また、スロットルボディ２には、両方の吸
気通路１ａ，１ｂの中間に位置すると共に、ロータリバ
ルブ４の上流側に位置して負圧室１０が設けられる。負
圧室１０は弁軸７の上流側略半面に臨むように形成さ
れ、弁軸７のこの負圧室１０への露出部を受圧面７ａと
する一方、スロットルボディ２の軸穴３の貫通部分には
一対のシール９ａ，９ｂが設けられ、負圧室１０を吸気
通路１ａ，１ｂ、とくにスロットル上流側から隔離し、
封止している。

【００２２】そして、この負圧室１０にはロータリバル
ブ４の下流側と連通する配管１２により下流側の吸気負
圧が導入され、弁軸７の上流側に位置する受圧面７ａに
吸気負圧を作用させ、これにより弁軸７に吸気通路１
ａ，１ｂの下流側の略半面に作用する吸入負圧により生
じる、図中下方への引き下げ力に対抗して、図中上向き
の力を発生させ、弁軸７の撓みを緩和する。

【００２３】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００２４】吸気通路１ａ，１ｂにはロータリバルブ４
の開度に応じて吸気負圧が発生し、ロータリバルブ４が
全閉するアイドル運転時などに最も強い負圧となる。ロ
ータリバルブ４の全閉した状態では、このように強い吸
気負圧がロータリバルブ４の下流側に作用し、これによ
り弁軸７には下流側に向けて図中下向きの力が作用し、
スロットルボディ２の軸受部分に押し付けられる。

【００２５】しかし、この強い負圧はロータリバルブ４
の上流側に位置する負圧室１０にも導入され、これによ
り弁軸７の受圧面７ａに図中上向きの力を作用する。こ
の上向きの作用力は、相互の有効受圧面積の関係から、
弁軸７の下向きの力を全てではないが、キャンセルする
ように働き、このため弁軸７に生じる撓みを軽減し、し
たがって弁軸７の撓みがもたらすスロットルの渋りを防
ぐことができる。

【００２６】ロータリバルブ４は吸気通路１ａ，１ｂに
面する受圧部と、負圧室１０に面する受圧部とが同一径
のため、上向きの力を比較的大きくとることができ、負
圧による相殺効果もそれだけ大きい。

【００２７】なお、この場合、弁軸７の撓み対策とし
て、剛性を上げるのでは部品重量の増加やコストアップ
になり、また弁軸の回動隙間を大きくするのでは吸気の
漏れ量増加によるアイドル回転の上昇につながるが、本
発明ではこれらの問題も回避できる。

【００２８】次に、図３、図４に示す他の実施形態を説
明する。

【００２９】この例はロータリ型のスロットルバルブ４
の代わりに、バタフライ型のスロットルバルブ（以下単
にバタフライバルブという）２４を備えるものに本発明
を適用したもので、基本的にそれ以外の構成は同一であ
る。

【００３０】弁軸７には吸気通路１ａ，１ｂに対面して
弁板２５ａ，２５ｂが取付けられ、バタフライバルブ２
４の全閉位置では弁板２５ａ，２５ｂが吸気通路１ａ，
１ｂを閉じ、このとき発生するスロットル下流側の強い
吸入負圧と同じ負圧を負圧室１０に導入することによ
り、弁板２５ａ，２５ｂを介して弁軸７にかかる図中下
向きの力に対抗して、弁軸７の受圧面７ａに上向きの力
を作用させ、これにより弁軸７の撓みを減らす。

【００３１】したがって、この場合にも上記と同じよう
にスロットルの渋りを防いで、円滑で安定した作動特性
を維持することができる。

【００３２】なお、弁軸７が負圧室１０に面する受圧面
７ａの面積を大きくするほど効果が上がり、その反面、
吸気通路１ａ，１ｂに面する部分のシャフト外径を大き
くすることは吸気抵抗の増加につながるため、負圧室１
０の領域でのみ弁軸７の外径を大きくする段付シャフト
にしたり、外周に外径拡大用のカラーを嵌合することな
どが好ましい。

【００３３】図５の実施形態は、内燃機関の４つの気筒
のそれぞれと互いに独立的に接続する４つの吸気通路を
開閉する４連のスロットルバルブに本発明を適用した例
を示す。

【００３４】この場合は、ロータリバルブ４ａのタイプ
であるが、弁軸７には各吸気通路１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄに対応してそれぞれにバルブ孔５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄが設けられ、これらにより各通路の吸気流量を同一的
に制御する。

【００３５】スロットルボディ２には各吸気通路１ａ，
１ｂ，１ｃ，１ｄの間に位置すると共に、弁軸７のスロ
ットル上流側に面して負圧室１０ａ，１０ｂ，１０ｃが
それぞれ設けられ、これら各負圧室１０ａ，１０ｂ，１
０ｃには、スロットル下流に接続する配管１２から分岐
する配管１２ａ，１２ｂ，１２ｃを介してスロットル下
流の吸気負圧が導入される。

【００３６】したがって、この場合にも上記と同じよう
に、スロットル開度の小さい領域で発生する弁軸７の撓
みを減らし、スロットルの渋りを防ぐことができる。

【００３７】なお、４つの吸気通路１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄに対して、３つの負圧室１０ａ，１０ｂ，１０ｃに
より受圧面７ａの合計面積を相対的に増やすことができ
るので、それだけ弁軸撓み防止効果が高められる。

【００３８】上記した実施形態では、本発明をスロット
ルバルブに適用しているが、吸気通路に設けるスワール
制御弁についても同じように適用することができる。

【００３９】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。

【図２】同じくそのＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】第２の実施形態を示す断面図である。

【図４】同じくそのＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】第３の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 吸気通路 ２ スロットルボディ ４ ロータリ型スロットルバルブ ５ａ，５ｂ バルブ孔 ７ 弁軸 ７ａ 受圧面 １０ 負圧室 １２ 配管 ２４ バタフライ型スロットルバルブ ２５ａ，２５ｂ 弁板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の吸気通路をそれぞれ開閉する弁を同
   一の弁軸に配置した内燃機関の吸気制御弁において、 各弁の間でかつ弁軸の上流側に面して負圧室を形成し、 この負圧室には弁軸の下流側の吸気通路に発生する負圧
   を導き弁軸の撓みを減じるようにしたことを特徴とする
   内燃機関の吸気制御弁。
2. 【請求項２】前記吸気通路を開閉する弁はロータリ型の
   スロットルバルブであり、前記負圧室に面する弁軸は吸
   気通路に面する部分と同一外径に形成されている請求項
   １に記載の内燃機関の吸気制御弁。
3. 【請求項３】前記吸気通路を開閉する弁はバタフライ型
   のスロットルバルブであり、前記負圧室に面する弁軸は
   吸気通路に面する部分よりも大径に形成されるか、また
   はカラーが嵌合されている請求項１に記載の内燃機関の
   吸気制御弁。
4. 【請求項４】前記負圧室は弁軸が貫通する部分に吸気通
   路との間を封止するシールを介在させている請求項１〜
   ３のいずれか一つに記載の内燃機関の吸気制御弁。
5. 【請求項５】前記負圧室をスロットルボディの一部に形
   成し、この負圧室には弁の下流に接続する配管を介して
   負圧を導入するように構成する請求項２または３に記載
   の内燃機関の吸気制御弁。