JP2006233907A

JP2006233907A - 吸気制御装置

Info

Publication number: JP2006233907A
Application number: JP2005051517A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ito; 篤史伊藤; Shuji Ogawa; 修治緒川
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: JP4539369B2

Abstract

【課題】エンジンの吸気路に利用される樹脂製吸気制御装置において、樹脂製品特有の現象である成形時の反りや収縮に起因する形状精度の低下、即ち位置誤差による軸心の偏心を吸収し組み付けの容易化および、吸気通路の気密性と耐久性の確保を図ること。
【解決手段】
複数の吸気通路２ａと吸気通路の途中に夫々形成された複数の受け入れ部２ｂとをもつインテークマニホールド２の吸気量を制御する吸気制御装置であって、複数の受け入れ部２ｂ内に夫々配設され吸気通路２ａを開閉する樹脂製の複数の制御ユニット３を備え、前記制御ユニットは夫々、前記吸気通路を通過する空気の流れと交差可能な仕切り要素４と、仕切り要素４を回動可能に軸支する軸受部９ａをもち仕切り要素４を収容するハウジング９とを有し、複数の仕切り要素４が共通のシャフト５により回動させられる吸気制御装置において、複数の制御ユニット３は、受け入れ部２ｂに所定の隙間をもって挿入され、弾性部材１０を介して保持されている
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気制御装置に関するものである。

近年、自動車用ガソリンエンジンの軽量化ならびに断熱性および設計の自由度向上の観点から、エンジンの吸入空気を各気筒に分配するインテークマニホールド（以下、インマニという）をアルミニウム合金鋳造品などの金属に代えて合成樹脂とすることが広く採用されている。しかし、合成樹脂を用いた場合、成形時の反りや収縮が避けられず金属と比較して形状精度が低下する傾向にある。

インマニは、たとえば４気筒エンジンの場合、その本体に４個の吸気通路を持ち、さらに、必要に応じて吸気量を制御可能な可変吸気装置を持つ。この可変吸気装置は、各吸気通路内に一本のシャフトにより開閉される吸気制御弁を配する構成となっている。吸気制御弁は、自動車の走行状態に応じた最適のエンジン燃焼状態を得るようアクチュエータによりその開度が制御される。

特許文献１に記された軸受装置（１）は、エンジンの各吸気通路内に制御要素（２）を二つの軸受収容部（１０、１１）で回動可能に装着するための軸受装置（１）で、その組立構造が簡単となるようにしたものである。軸受収容部（１０、１１）は制御要素（２）を回動可能に受け入れて各吸気通路内に固定される。二つの軸受収容部（１０、１１）は少なくとも一部に弾性部を含む連結部材（１４）によって一つのユニットを形成するように互いに連結されている。これらの軸受収容部（１０、１１）は連結部材（１４）および装着された制御要素（２）と共に、各吸気通路内に設けられた受け入れ部に挿入されていた。

前記軸受装置（１）は、吸気通路内に設けられている受け入れ部に直接挿入され、一般的にエンジンの気筒数と同数の複数個配設される。その際、樹脂の成形精度の低さにより、軸受装置（１）が所望の位置に精度よく一直線上に配設されず、制御要素（２）を回動させる（図示されていない）軸を貫通することが困難となる。また、貫通しても各軸受装置（１）の軸心が位置誤差により同軸上に無いため、制御要素（２）を回動させる際、摺動抵抗や軸受部の摩耗を増大するという問題があった。

この問題を解決する為に、受け入れ部と軸受装置（１）との間に所定のクリアランスを持たせることが考えられるが、エンジン振動による耐久性やシール性の悪化、あるいは受け入れ部と軸受部の空気通路に段差が生じることによる吸気抵抗増などの問題を引き起こすという欠点があった。
特表２００３−５０９６３４

本発明は、エンジンの吸気路に利用される樹脂製の吸気制御装置において、樹脂製品特有の現象である成形時の反りや収縮に起因する軸受部などの形状精度の低下、即ち位置誤差による軸心の偏心を吸収し組み付けの容易化および、吸気通路の気密性と耐久性の確保を図ることを技術課題とする。

上記課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、複数の吸気通路と前記吸気通路の途中に夫々形成された複数の受け入れ部とをもつインテークマニホールドの吸気量を制御する吸気制御装置であって、前記インテークマニホールドの前記受け入れ部内に夫々配設され前記吸気通路を開閉する樹脂製の複数の制御ユニットを備え、前記制御ユニットは夫々前記吸気通路を通過する空気の流れと交差可能な仕切り要素と、前記仕切り要素を回動可能に軸支する軸受部をもち前記仕切り要素を収容するハウジングとを有し、複数の前記仕切り要素が共通のシャフトにより回動させられる吸気制御装置において、前記複数の制御ユニットの少なくとも１つを前記受け入れ部に、所定の隙間をもって挿入し、弾性部材を介して保持する構成としたことである。

なお、上記弾性部材は、制御ユニットまたは受け入れ部のいずれかに一体的に形成される構成も含む。

第２の技術的手段は、第１の技術的手段において、前記受け入れ部内面と前記制御ユニットの外表面との間にシール部材を備えたことである。

第３の技術的手段は、第１の技術的手段または第２の技術的手段において、前記インマニと前記制御ユニットとの吸気通路の接続部において、前記制御ユニットの開口部を前記インマニの開口部より、前記弾性部材の変形量以上に大きくしたことである。

第４の技術的手段は、第１の技術的手段において、前記複数の制御ユニットの全てが、前記受け入れ部に所定の隙間をもって挿入され、弾性部材を介して保持される構成としたことである。

上記第１の技術的手段を講じることにより、インテークマニホールドへ制御ユニットを組込む際、樹脂成形の精度誤差により生じる制御ユニット相互の軸心のズレを吸収できる。結果、シャフトの組み付けが容易になるばかりでなく、軸受部の偏摩耗を抑制し耐久性の向上を図ることができる。

また、第２の技術的手段を講じることにより、制御ユニットと受け入れ部の隙間からエンジンへ流入する空気が遮断できるので、エンジンの吸入空気量を安定化することができる。

また、第３の技術的手段を講じることにより、吸気通路に生じる段差による吸気抵抗を回避でき、エンジンの燃焼悪化による出力低下などの問題を引き起こすということが無くなる。

さらに、第４の技術的手段により、制御ユニット相互の軸心のズレをより一層吸収でき、より一層シャフトの組み付けが容易になる。

以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。図１は、シリンダヘッド１とインテークマニホールド（以下インマニという）２と、インマニ２に配設された制御ユニット３の断面図を示す。図２は図１のＡ−Ａ断面の一部分図である。また、図３は制御ユニット３の斜視図である。

インマニ２は樹脂製であり、略楕円形状断面の複数の吸気通路２ａと後述する制御ユニット３を受け入れる複数の受け入れ部２ｂとを有する。各受け入れ部２ｂは各吸気通路２ａの途中に位置する。インマニ２は、シール部材８を介してシリンダヘッド１にボルトなどの締結手段により保持されている。

本実施形態に係る吸気制御装置は、インマニ２の受け入れ部２ｂ内に夫々挿入配設され対応する吸気通路２ａを開閉する樹脂製の複数の制御ユニット３と、複数の制御ユニット３のバルブ４を回動させる共通のシャフト５とを備える。

各制御ユニット３は、両側面に軸受用孔９ａが形成された角円筒様のハウジング９と、ハウジング９内に回動可能に軸支されたバルブ（仕切要素）４とを備える。また、ハウジング９の外表面には軸受用孔９ａを挟んで凹溝９ｂが２箇所形成され、凹溝９ｂには弾性部材１０が装着されている。

バルブ４は平板形状をなし、両端に軸支用凸部４ａをもち、中心（軸心）にシャフト５が挿入される長角孔（シャフト挿入孔）が形成されている。軸支用凸部４ａはハウジング９の軸受用孔９ａに貫挿されて回動自在に軸支されている。なお、軸受用孔９ａと軸支用凸部４ａとの間に軸受用ブッシュ（図示せず）を間装してもよい。

シャフト５は、長方形の断面形状をなし、複数の制御ユニット３内に配設されたバルブ４の長角孔を貫通している。バルブ４はシャフト５の一端に配設した駆動装置（図示せず）により回動自在に操作され、吸気通路２ａの流路を閉塞或いは開放する姿勢をとることができる。

空気は図１の右（矢印）方向から流入し、制御ユニット３はバルブ４の姿勢により吸気通路２ａの断面積を変化させ、吸気バルブ７を経てシリンダ（図示せず）内へ流入する空気の流速・流量を制御し、自動車の走行状態に応じた最適のエンジン燃焼状態を実現する。（図１、図２はバルブ４が全開の状態を、図３はバルブ４が全閉の状態を示している）
インマニ２の受け入れ部２ｂは、制御ユニット３の外形形状に対し、樹脂成形の精度誤差を見込んだ所定の隙間を確保した形状に形成されている。また、制御ユニット３は弾性部材１０を介して受け入れ部２ｂに保持されている。よって、樹脂成形の精度誤差により生じる不均一な隙間が弾性部材１０の変形により吸収され、各バルブ４の長角孔の芯合わせが可能となり、容易にシャフト５を貫通することができる。

受け入れ部２ｂ内面とハウジング９の外表面との間にはシール部材８が設けられ、インマニ２とシリンダヘッド１との合い面のシール性を確保すると同時に、制御ユニット３の外周と受け入れ部２ｂの内面とのシール性をも確保している。

図４に示すように、インマニ２の吸気通路２ａと制御ユニット３内の吸気通路の接続部において、制御ユニット３の吸気通路の開口部９ｃがインマニ２の吸気通路２ａの開口部より弾性部材の変形量以上に大きく設定されている。ハウジング９の開口部９ｃはテーパ状に拡大している。これにより、インマニ２に対する制御ユニット３の位置が径方向（上下）に変位しても、吸気抵抗となることはない。

本実施形態は、弾性部材１０を制御ユニット３に取り付けた例であるが、弾性部材１０は受け入れ部２ｂ側に設けてもよい。また、弾性部材１０はゴム材料やバネ材料でもよいし、図５に示すスプリング構造をハウジング９の外表面あるいは受け入れ部２ｂの内面に樹脂一体成形で設けてもよい。

また、本実施形態では、制御ユニット３の全てがインマニ２の受け入れ部２ｂに、所定の隙間をもって挿入されて弾性部材を介して保持されているが、複数の制御ユニット３の少なくとも１つを受け入れ部２ｂに弾性部材を介して保持し、残りの制御ユニット３を受け入れ部２ｂに固定してもよい。

さらに、本発明はバルブ4の一部に切り欠きを形成した気流制御弁にも適用できることは述べるまでもない。

本発明に係るシリンダヘッド１とインマニ２と制御ユニット３の断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。制御ユニット３の斜視図である。図１のＢ部拡大図である。弾性部材１０の別案図である。

符号の説明

１・・・シリンダヘッド
２・・・インマニ（インテークマニホールド）
３・・・制御ユニット
４・・・バルブ（仕切要素）
５・・・シャフト
７・・・吸気バルブ
８・・・シール部材
９・・・ハウジング
１０・・・弾性部材

Claims

複数の吸気通路と前記吸気通路の途中に夫々形成された複数の受け入れ部とをもつインテークマニホールドの吸気量を制御する吸気制御装置であって、前記インテークマニホールドの前記受け入れ部内に夫々配設され前記吸気通路を開閉する樹脂製の複数の制御ユニットを備え、前記制御ユニットは夫々前記吸気通路を通過する空気の流れと交差可能な仕切り要素と、前記仕切り要素を回動可能に軸支する軸受部をもち前記仕切り要素を収容するハウジングとを有し、複数の前記仕切り要素が共通のシャフトにより回動させられる吸気制御装置において、
前記複数の制御ユニットの少なくとも１つは前記受け入れ部に、所定の隙間をもって挿入され、弾性部材を介して保持されていることを特徴とする吸気制御装置。
前記制御ユニットの少なくとも１つの前記ハウジングの外表面と前記受け入れ部内面との間にシール部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置。
前記インテークマニホールドの前記吸気通路と前記制御ユニットの少なくとも１つの内部吸気通路の接続部において、前記制御ユニットの前記吸気通路の開口部を前記インテークマニホールドの前記吸気通路の開口部より、前記弾性部材の変形量以上に大きくしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸気制御装置。
前記複数の制御ユニットの全てが、前記受け入れ部に所定の隙間をもって挿入され、弾性部材を介して保持されていることを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置。