JP2005226594A - 内燃機関の多連スロットル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バランサチューブ３０の口径を過度に小さくすることなく、バランサチューブ３０の流量を十分に小さくして、所望の脈動効果を確保する。
【解決手段】 内燃機関の各気筒へ接続する複数の吸気分岐通路２４をそれぞれ開閉する複数のスロットルバルブ１２Ａ〜１２Ｄを設ける。これらスロットルバルブ１２Ａ〜１２Ｄよりも下流位置で、複数の吸気分岐通路２４を互いに連通するバランサチューブ３０を設ける。このバランサチューブ３０の流量を調整する調整ネジ３１を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の各気筒の吸気分岐通路にそれぞれ設けられ、これら吸気分岐通路を開閉する複数のスロットルバルブを備えた内燃機関の多連スロットル装置に関する。

特許文献１には、多気筒内燃機関の各気筒に接続する複数の吸気分岐通路にそれぞれスロットルバルブを設け、これら複数のスロットルバルブにより複数の吸気分岐通路を一斉に開閉する多連スロットル装置が開示されている。
特開２０００−１４５５９８号公報

このような多連スロットル装置は、複数の吸気分岐通路へと分岐する上流側の吸気コレクタ等の吸気集合管（吸気コレクタ）を一つのスロットルにより開閉するスロットル装置に比して、スロットル下流の吸気容積を抑制してスロットル損失を抑制することができる等のメリットがある反面、各スロットルバルブや吸気分岐通路の寸法ばらつき等に起因して、気筒間で流入する吸入空気量のばらつきを招くおそれがある。

このような気筒間での吸入空気量のばらつきを低減するために、複数の吸気分岐通路を互いに連通するバランサチューブを設けることが考えられる。但し、バランサチューブを設ける場合、以下のような課題があることを本出願人は見い出した。

内燃機関のアイドル時のように、スロットルバルブを略全閉として吸入空気量を低く制限する必要がある際、各スロットルバルブの漏れ量（全閉状態での吸入空気量）とバランサチューブからの流入空気量との総和が吸入空気量となるために、吸入空気量を低く制限するためには、バランサチューブの流量を十分に小さくする必要がある。特に、近年の内燃機関では燃費向上を図るために、低アイドル化・低フリクション化によりアイドル時に要求される吸入空気量も低くなってきているため、バランサチューブの流量を十分に小さく制限する必要がある。しかしながら、バランサチューブの口径を非常に小さくすると、このバランサチューブを例えばスロットルバルブのハウジングとアルミダイカスト製法等により一体的に成形することが実質的に不可能となり、別途極細パイプをバランサチューブとして用意し、ハウジングに固定する必要がある。このように既存の極細パイプをバランサチューブとして用いると、その分、部品点数が増加するため、製造時の作業工数が増し、製造性の低下やコストの増加を招いてしまう。

また、内燃機関の出力を向上させる手段として、ガソリンエンジン等では吸気マニホールド内の空気の脈動等の動的効果を利用している。しかしながら、バランサチューブ内の流量が増加すると、脈動等による所望の動的効果が得られなくなってしまう。特に、多連スロットル装置では複数のスロットルバルブが脈動の圧力が高い吸気弁近傍に配置されるため、出力に大きく影響を与えてしまう。所望の動的効果を得るためには、バランサチューブの流量を十分に小さくする必要があるが、前述のとおりバランサチューブの口径を小さくすることは製造性の低下やコストの増加を招いてしまう。

このような課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の多連スロットル装置は、内燃機関の各気筒へ接続する複数の吸気分岐通路にそれぞれ設けられ、その吸気分岐通路を開閉する複数のスロットルバルブと、これら複数のスロットルバルブよりも内燃機関寄りの位置で、複数の吸気分岐通路を互いに連通するバランサチューブと、このバランサチューブの流量を調整する調整機構と、を有している。

本発明によれば、調整機構によりバランサチューブの流量を精度良く調整できることに加えて、バランサチューブの口径を過度に小さくすることなく、調整機構によりバランサチューブの流量を十分に小さくすることができる。従って、バランサチューブの流量を十分に小さくして所望の脈動効果を確保し、出力の低下を抑制しつつ、バランサチューブを過度に極細化する必要がないので、例えばバランサチューブをハウジングと一体的に成形することが可能となる。このため、バランサチューブとして別部品の極細パイプを用いる場合に比して、部品点数が削減されるため、生産性・製造性が向上するとともに、低コスト化・コンパクト化・軽量化等を図ることができる。

以下、本発明に係る多連スロットル装置を、車両用の４気筒ガソリン内燃機関に適用した実施例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、後述する実施例で共通する構成には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１に示すように、多連スロットル装置１０は、各気筒に対応して複数（この例では４つ）のスロットルバルブ１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ）と、これら複数のスロットルバルブ１２の中で最も軸方向外側に位置するスロットルバルブ１２Ａを回転駆動するアクチュエータ１４と、同軸上に配置される複数のスロットルバルブ１２の軸部２２が一体的に回転するように、隣り合うスロットルバルブ１２の軸部２２の突き合わせ部１６を接続又は調整可能に連携する連係機構と、を有している。連係機構は、例えば特開平８−２１８９４５号公報に開示されているように調整スクリューを備えたリンク機構であり、既に公知であるので、ここでは説明を省略する。

各スロットルバルブ１２は、ハウジング２０に回転可能に支持される軸部２２と、この軸部２２にボルト２３によって固定され、ハウジング２０に形成された吸気分岐通路２４を開閉する弁体２５と、を有している。各スロットルバルブ１２には、軸部２２を例えば閉弁方向へ常時付勢する付勢手段としてのリターンスプリング１８が設けられている。アクチュエータ１４は、運転者によるアクセルペダルの操作とは独立してエンジン制御部からの指令信号により作動可能な電制モータである。

上記のハウジング２０は、図２に示すように、シリンダヘッド１と吸気マニホールド２の４本の吸気ブランチ３との間に介装され、各吸気分岐通路２４がシリンダヘッド１の側面に開口する吸気ポートと吸気ブランチ３とを連通するように、シリンダヘッド１に固定される。このハウジング２０には、シリンダヘッド１に固定されるヘッド側取付フランジ２６と吸気マニホールド２が固定されるマニホールド側取付フランジ２７とが形成されている。吸気マニホールド２には、４本の吸気ブランチ３へと接続する吸気コレクタ４が設けられる。この吸気コレクタ４の上流側には、エアクリーナ５及び外気ダクト６が設けられる。

本実施例の特徴的な構成として、複数のスロットルバルブ１２よりも内燃機関のシリンダヘッド１寄りの下流位置で、複数の吸気分岐通路２４を互いに連通するバランサチューブ３０と、このバランサチューブ３０の流量を調整する調整機構としての３つの調整ネジ３１と、が設けられている。バランサチューブ３０は、４つの吸気分岐通路２４を横断して、これら吸気分岐通路２４にまたがるように配置され、４つの連通管部３２によってそれぞれ吸気分岐通路２４に連通・接続している。これらバランサチューブ３０及び連通管部３２は、例えばアルミダイキャスト製法によりハウジング２０と一体的に成形される。

図３に示すように、本発明の第１実施例に係る調整ネジ３１は、バランサチューブ３０の外周壁に形成されたボス部３４に螺合しつつ、このボス部３４を貫通してバランサチューブ３０内に入り込んでいる。この調整ネジ３１のねじ込み量に応じて、バランサチューブ３０の流路断面積が増減し、その流量が調整される。調整ネジ３１の調整作業を容易に行うことができるように、ハウジング２０には、隣り合う吸気分岐通路２４の間の位置に、調整ネジ３１及び上記の連係機構に臨んだ間隙部３５が形成されている。このように、隣り合う吸気分岐通路２４の間に形成される３つの間隙部３５を利用して調整ネジ３１が配置されているため、調整作業を容易に行うことができるとともに、後述する図５，６の第３実施例のように連通管部３２に調整ネジ３１Ｂを取り付けるような場合に比して、連通管部３２を短縮化できる等、装置のコンパクト化・軽量化を図ることができる。

このような本実施例によれば、調整ネジ３１によりバランサチューブ３０内を流れる流量を精度良く調整できることに加えて、バランサチューブ３０の口径・流路断面積を過度に小さくすることなく、調整ネジ３１によりバランサチューブ３０の流量を十分に小さくすることができる。従って、バランサチューブ３０の流量を十分に小さくして所望の脈動効果を確保し、出力の低下を抑制しつつ、バランサチューブ３０を過度に極細化する必要がないので、バランサチューブ３０をハウジング２０と一体的にアルミダイカスト製法や金属の型成型等により形成することができる。このため、バランサチューブとして別部品の極細パイプを用いる場合に比して、部品点数が削減され、製造時の作業工数が抑制されるため、生産性・製造性が向上するとともに、低コスト化・コンパクト化・軽量化等を図ることができる。

図４に示す第２実施例では、調整ネジ３１Ａの先端に、先端へ向けて先細りする形状の凸部３６を形成し、かつ、この凸部３６に対向するバランサチューブ３０の内周壁に、この凸部３６の先端形状に応じたテーパ形状である凹部３７が形成されている。この調整ネジ３１Ａをねじ込むことにより、凸部３６と凹部３７との隙間が変化し、この隙間にほぼ比例するようにバランサチューブ３０内の流量が調整される。この第２実施例によれば、凸部３６と凹部３７との隙間の絞り部分により、流路断面積を精度良く調整することができ、調整ネジ３１Ａ全体の加工精度が過度に要求されることがない。従って、調整ネジ３１Ａによる流量を十分に小さくでき、かつ、その調整作業を容易かつ精度良く行うことができる。

図５及び図６は本発明の第３実施例に係る多連スロットル装置１０を示している。この第３実施例では、調整機構としての調整ネジ３１Ｂが、バランサチューブ３０と各吸気分岐通路２４とを連通・接続する４本の連通管部３２に取り付けられている。各調整ネジ３１Ｂは、連通管部３２の外周壁を貫通して連通管部３２の内部に入り込んでおり、そのねじ込み量を調整することにより、連通管部３２の流量、ひいてはバランサチューブ３０の流量を調整することができる。この第３実施例によれば、４つの気筒の吸気分岐通路２４に対応してそれぞれ合計４本の調整ネジ３１Ｂが設けられるため、気筒毎に流量の調整を容易かつ正確に行うことができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、スロットルバルブの数は４個に限らず、気筒数に応じて例えば３個や６個であっても良い。バランサチューブの流路断面は円形・矩形あるいは他の形状であっても良い。調整機構は上述したような調整ネジに限らず、絞り弁のようなものであっても良い。上記実施例ではバランサチューブ３０を吸気分岐通路２４から外れた位置に配置し、バランサチューブ３０と吸気分岐通路２４とを連通管部により接続しているが、これに限らず、バランサチューブを、吸気分岐通路２４の内部を貫通して横断するように配置しても良い。この場合、調整ネジは上記第１実施例と同様に隣り合う吸気分岐通路２４の間の間隙部３５に配置される。

以上の説明より把握し得る特徴的な技術思想を列記する。

（１）内燃機関の各気筒へ接続する複数の吸気分岐通路２４にそれぞれ設けられ、その吸気分岐通路２４を開閉する複数のスロットルバルブ１２Ａ〜１２Ｄと、これら複数のスロットルバルブ１２Ａ〜１２Ｄよりも内燃機関寄りの位置で、複数の吸気分岐通路２４を互いに連通するバランサチューブ３０と、このバランサチューブ３０の流量を調整する調整機構と、を有する。

（２）上記調整機構が、上記バランサチューブ３０の外周壁を貫通してバランサチューブ３０内に入り込み、そのねじ込み量に応じてバランサチューブ３０の流量を調整する調整ネジ３１，３１Ａ又は３１Ｂを有する。

（３）上記調整ネジ３１Ａの先端に凸部３６が形成されるとともに、この凸部３６に対向するバランサチューブ３０の内周壁に、上記凸部３６の形状に応じた凹部３７が形成されている。

（４）上記吸気分岐通路２４が形成されるとともに、上記スロットルバルブ１２が取り付けられるハウジング２０を有し、このハウジング２０に上記バランサチューブ３０が一体的に形成されている。

（５）上記吸気分岐通路２４が形成されるとともに、上記スロットルバルブ１２が取り付けられるハウジング２０を有し、このハウジング２０には、隣り合う吸気分岐通路２４の間に間隙部３５が形成され、この間隙部３５に調整機構（調整ネジ３１，３１Ａ）を設けた。

（６）上記バランサチューブ３０と各吸気分岐通路２４とを接続する複数の連通管部３２を有し、これら連通管部３２に上記調整機構（調整ネジ３１Ｂ）が設けられている。

本発明に係る多連スロットル装置を示す断面対応図。 上記多連スロットル装置が適用される多気筒内燃機関の吸気系を簡略的に示す構成図。 本発明の第１実施例に係る多連スロットル装置の調整ネジを示す断面図。 本発明の第２実施例に係る多連スロットル装置の調整ネジを示す断面図。 本発明の第３実施例に係る多連スロットル装置を示す断面対応図。 上記第３実施例に係る多連スロットル装置を示す構成図。

符号の説明

１２Ａ〜１２Ｄ…スロットルバルブ
１４…アクチュエータ
２０…ハウジング
２４…吸気分岐通路
３０…バランサチューブ
３１，３１Ａ，３１Ｂ…調整ネジ（調整機構）
３２…連通管部
３６…凸部
３７…凹部

Claims (6)

1. 内燃機関の各気筒へ接続する複数の吸気分岐通路にそれぞれ設けられ、その吸気分岐通路を開閉する複数のスロットルバルブと、
   これら複数のスロットルバルブよりも内燃機関寄りの位置で、複数の吸気分岐通路を互いに連通するバランサチューブと、
   このバランサチューブの流量を調整する調整機構と、
   を有する内燃機関の多連スロットル装置。
2. 上記調整機構が、上記バランサチューブの外周壁を貫通してバランサチューブ内に入り込み、そのねじ込み量に応じてバランサチューブの流量を調整する調整ネジを有する請求項１に記載の内燃機関の多連スロットル装置。
3. 上記調整ネジの先端に凸部が形成されるとともに、この凸部に対向するバランサチューブの内周壁に、上記凸部の形状に応じた凹部が形成されている請求項２に記載の内燃機関の多連スロットル装置。
4. 上記吸気分岐通路が形成されるとともに、上記スロットルバルブが取り付けられるハウジングを有し、
   このハウジングに上記バランサチューブが一体的に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の多連スロットル装置。
5. 上記吸気分岐通路が形成されるとともに、上記スロットルバルブが取り付けられるハウジングを有し、
   このハウジングには、隣り合う吸気分岐通路の間に間隙部が形成され、この間隙部に上記調整機構を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の多連スロットル装置。
6. 上記バランサチューブと各吸気分岐通路とを接続する複数の連通管部を有し、これら連通管部に上記調整機構が設けられている請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の多連スロットル装置。
   

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