JP2009185729A - Abnormal sound reducing structure of throttle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスロットルの異音低減構造に関し、詳しくは自動車エンジン等の内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路内に設けられたスロットルバルブ付近から生じる異音を、内燃機関の運転効率を悪化させることなく低減することのできるスロットルの異音低減構造に関する。 The present invention relates to a structure for reducing abnormal noise of a throttle, and more specifically, abnormal noise generated in the vicinity of a throttle valve provided in an intake passage leading to a combustion chamber of an internal combustion engine such as an automobile engine without deteriorating the operation efficiency of the internal combustion engine. The present invention relates to a noise reduction structure for a throttle that can be reduced.
自動車エンジン等の内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路(インテークマニホールド)により吸気を行う際、吸気量を制御するためのスロットルバルブを急激に閉じると又は急激に開けると、吸気通路内壁面とスロットルバルブとの狭小な隙間に流入空気が集中することによって、スロットルバルブの下流側に乱流が発生する。この乱流は吸気通路内で共鳴等の異音を発生することが知られている。 When intake air is taken in by an intake passage (intake manifold) leading to a combustion chamber of an internal combustion engine such as an automobile engine, if the throttle valve for controlling the intake amount is suddenly closed or suddenly opened, the inner wall of the intake passage and the throttle valve Turbulent flow is generated on the downstream side of the throttle valve. This turbulent flow is known to generate noise such as resonance in the intake passage.
従来、この異音を低減する技術として、吸気通路内のスロットルバルブの下流側に網目状等を有する乱流低減板を設けておき、スロットルバルブを通過した流入空気を整流にすることにより、吸気通路で発生する異音を低減させる技術が提案されている(特許文献1)。
しかし、上記従来技術では、スロットルバルブの開度に関わらず常に乱流低減板が流入空気と衝突するため、スロットルバルブの全開時等のように開度一定で開度が大きい場合、乱流低減板が吸気抵抗となり、内燃機関の運転効率を悪化させる問題があった。 However, in the above prior art, the turbulent flow reduction plate always collides with the inflow air regardless of the opening degree of the throttle valve. Therefore, when the opening degree is constant and the opening degree is large, such as when the throttle valve is fully opened, There is a problem that the plate becomes an intake resistance, which deteriorates the operation efficiency of the internal combustion engine.
そこで、本発明は、スロットルバルブの急閉時又は急開時に発生する異音を低減すると共に、スロットルバルブの開度が大きい場合には、吸気抵抗を悪化させることなく内燃機関の運転効率を確保することのできるスロットルの異音低減構造を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention reduces the noise generated when the throttle valve is suddenly closed or opened, and ensures the operating efficiency of the internal combustion engine without deteriorating the intake resistance when the throttle valve opening is large. It is an object of the present invention to provide a noise reduction structure for a throttle that can be used.
本発明の他の課題は以下の記載により明らかとなる。 The other subject of this invention becomes clear by the following description.
上記課題は、以下の各発明によって解決される。 The above problems are solved by the following inventions.
(請求項1)
内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路内に設けられたスロットルバルブの下流側に、前記スロットルバルブの開度に応じて開閉動作する傘型構造の乱流低減網を設けたことを特徴とするスロットルの異音低減構造。
(Claim 1)
A throttle turbulent flow reduction network that opens and closes in accordance with the opening of the throttle valve is provided downstream of the throttle valve provided in an intake passage that communicates with a combustion chamber of an internal combustion engine. Abnormal noise reduction structure.
(請求項2)
前記乱流低減網は、前記吸気通路内に配置されたメインシャフトの先端に設けられた放射状に延びる複数本のロッドと該ロッドに同心状に設けられた伸縮可能な弾性体とからなる網状部と、前記メインシャフトを伸縮動作させることによりリンク機構によって前記網状部を開閉動作させるソレノイドとを有することを特徴とする請求項1記載のスロットルの異音低減構造。
(Claim 2)
The turbulent flow reduction net is a net-like portion composed of a plurality of radially extending rods provided at the front end of a main shaft disposed in the intake passage and a stretchable elastic body provided concentrically with the rods. 2. A noise reduction structure for a throttle according to
(請求項3)
前記乱流低減網は、前記メインシャフトの先端が前記スロットルバルブ側に向かい、且つ、前記ロッドが前記スロットルバルブ側に向かって開動作するように、前記吸気通路の長さ方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項2記載のスロットルの異音低減構造。
(Claim 3)
The turbulent flow reduction network is arranged along the length of the intake passage so that the tip of the main shaft is directed toward the throttle valve and the rod is opened toward the throttle valve. The structure for reducing abnormal noise of a throttle according to
(請求項4)
前記ソレノイドの外径は、前記網状部が閉じた時の最大外径以下であることを特徴とする請求項2又は3記載のスロットルの異音低減構造。
(Claim 4)
4. The noise reduction structure for a throttle according to
本発明によれば、スロットルバルブの急閉時又は急開時に発生する異音を低減すると共に、スロットルバルブの開度が大きい場合には、吸気抵抗を悪化させることなく内燃機関の運転効率を確保することのできるスロットルの異音低減構造を提供することができる。 According to the present invention, the noise generated when the throttle valve is suddenly closed or opened is reduced, and when the opening of the throttle valve is large, the operation efficiency of the internal combustion engine is ensured without deteriorating the intake resistance. Therefore, it is possible to provide a noise reduction structure for a throttle that can be used.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1、図2は本発明に係るスロットルの異音低減構造を示す側面断面図、図3、図4は正面断面図であり、図1、図3は乱流低減網が開いた状態、図2、図4は閉じた状態を示している。 1 and 2 are side cross-sectional views showing a structure for reducing abnormal noise of a throttle according to the present invention, FIGS. 3 and 4 are front cross-sectional views, and FIGS. 1 and 3 are views showing a state in which a turbulence reduction network is opened. 2 and 4 show the closed state.
本発明に係るスロットルの異音低減構造は、スロットルボディ1内の吸気通路11の途中に、スロットルバルブ2とその下流側に乱流低減網3とが配置されている。吸気通路11の乱流低減網3よりも更に下流側は、図示しない内燃機関の燃焼室に通じている。
In the structure for reducing abnormal noise of a throttle according to the present invention, a
スロットルバルブ2は、いわゆるバタフライバルブからなり、回動軸21が図示しない駆動手段によって回動することによって、吸気通路11の開閉度合を調整して吸気量を制御する。図1はスロットルバルブ2によって吸気通路11を閉じようとしている状態(又は開こうとしている状態)を示しており、吸気通路11内を流れる空気は、スロットルバルブ2の外縁と吸気通路11の内壁面との間の僅かな隙間に集中し、スロットルバルブ2の通過後に乱流状態となっている。図2はスロットルバルブ2を全開にした開度一定状態を示しており、吸気通路11内の空気は、ほとんど滞ることなく流れている。スロットルバルブ2の開度は開度センサ4によって検出され、CPU5に送られる。
The
乱流低減網3は、図1に示すようにスロットルバルブ2の通過後に乱流状態となった流入空気を整流にするためのものであり、いわゆる雨傘等と同様の開閉動作をする傘型構造をなし、スロットルバルブ2の開度に応じて開閉動作(拡開及び縮小)するようになっている。
The turbulent
乱流低減網3の具体的構造は、スロットルバルブ2の開度に応じて開閉動作可能であれば特に問わないが、本実施形態に示すように、ソレノイドを使用して開閉動作を行うものが好ましい。ソレノイドへのON/OFFによって瞬時に開閉動作を行うことができるためである。
The specific structure of the turbulent
すなわち、本実施形態に示す乱流低減網3は、吸気通路11の中心部に円筒状の固定ブッシュ31が2本の固定シャフト32によって支持固定されており、この固定ブッシュ31に棒状のメインシャフト33が吸気通路11の長さ方向に沿って摺動可能に設けられている。各固定シャフト32は、吸気通路11内においてスロットルバルブ2の回動軸21と同一の向き(図3、4中の左右方向)で設けられており、スロットルバルブ2の全開時の吸気抵抗が小さくなるようにしている。
That is, in the turbulent
メインシャフト33のスロットルバルブ2側を向いた先端33aには、傘の親骨に相当する複数本のロッド34が揺動可能に取り付けられている。各ロッド34は、例えばステンレス等の棒状体からなり、一端がメインシャフト33の先端33aの周囲に複数本が均等間隔で揺動可能に取り付けられることで、図1及び図3に示すように各ロッド34を開くと、メインシャフト33を中心にしてその周囲に放射状に広がるようになる。各ロッド34は、完全に拡開した時に他端がスロットルボディ1の内壁面に近接する程度の長さを有している。
A plurality of
ロッド34には、複数本の伸縮可能な弾性体35がメインシャフト33を中心とする同心状に固着されている。図示する弾性体35は環状の線状体からなり、この複数本の弾性体35及び複数本のロッド34によって、乱流低減網3において乱流状態の流入空気を整流にする機能を担う網状部30を構成している。
A plurality of stretchable
弾性体35としてはゴムが好ましく用いられる。乱流低減網3の網状部30は、図1及び図3に示す拡開状態と図2及び図4に示す縮小状態とに開閉動作することで径が大小に変化するが、弾性体35にゴムを用いることで、拡開時には弾性によって容易に伸張して網状部30を展開させることができ、縮小時には元の状態に容易に復帰して径を小さくし、吸気抵抗を小さくすることができる。
Rubber is preferably used as the
弾性体35の太さ、本数、間隔は、乱流低減効果を顕著に得る観点から適宜決めることができる。ここで、乱流低減効果というのは、流入空気が乱流状態にあるときの運動エネルギーを吸収して整流状態まで運動エネルギーを低減させる効果をいう(いずれも水平方向の空気移動なので位置エネルギーは無視できる)。
The thickness, number, and interval of the
また、弾性体35の断面形状は、円形状、楕円形状、半円形状、矩形状、三角形状等任意である。
Moreover, the cross-sectional shape of the
図1〜4に示す態様では、複数本の弾性体35は空気流路とするための間隔をあけて同心状に設けられている。隣接する弾性体35同士の隙間35aは等間隔にするものに限らず、異なる間隔であってもよい。乱流は、図1に示すようにスロットルバルブ2の開度が極く小さい場合に吸気通路11の内壁面近くに発生するため、吸気通路11の内壁面に近い外側にいくに従って隙間35aを狭くすることも、整流効果を高める上で好ましい。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the plurality of
各弾性体35は、張力がかけられていない状態で、図2及び図4に示すように閉じられた各ロッド34に対して接着剤を用いて固着される。
Each
各ロッド34の中途部と固定ブッシュ31とに亘って、傘の受け骨に相当する受けロッド36が架け渡されてリンク機構を構成しており、メインシャフト33が固定ブッシュ31内を摺動してスロットルバルブ2とは反対側に移動(収縮)すると、図1及び図3に示すように各ロッド34は放射状に拡開する。このとき、各ロッド34に固着された弾性体35は、ロッド34の拡開に伴って伸長し、隣接するロッド34間で緊張して、吸気通路11内に網状部30を構築する。一方、メインシャフト33がスロットルバルブ2側に移動(伸長)すると、図2及び図4に示すように各ロッド34はメインシャフト33に沿うように閉じて径を縮小し、弾性体35は収縮して元の張力がかけられていない状態に復帰する。
A receiving
このように乱流低減網3が閉じて網状部30の径を最も縮小したときの最大外径d(図4)は、吸気抵抗を極力小さくして内燃機関の運転効率を維持する観点から、吸気通路11の内径の好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下となるようにすることが好ましい。
In this way, the maximum outer diameter d (FIG. 4) when the turbulent
このようなシャフト33の固定ブッシュ31内の摺動動作は、メインシャフト33の後端側に設けられたソレノイド37の駆動によって瞬時に行われる。ソレノイド37は、2本の固定シャフト38によって吸気通路11の中心部に支持固定されており、CPU5によって駆動制御される。各固定シャフト38は、吸気通路11内においてスロットルバルブ2の回動軸21と同一の向き(図3、4中の左右方向)で設けられており、スロットルバルブ2の全開時の吸気抵抗が小さくなるようにしている。
Such sliding operation of the
かかる乱流低減網3は、図1及び図2に示すように、接続管6の内部にユニット化して組み込まれ、この接続管6がスロットルバルブ2よりも下流側のスロットルボディ1の途中に、メインシャフト33の先端33a側がスロットルバルブ2側を向くように接続されることにより、吸気通路11の途中に配設される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the turbulent
以上のスロットルの異音低減構造によれば、図1に示すように、開状態のスロットルバルブ2が急に閉じ始めた時(又は閉状態のスロットルバルブ2が急に開き始めた時)、その開度が開度センサ4によって検出されると、CPU5はメインシャフト33を収縮させるようにソレノイド37を駆動して、傘を開くように各ロッド34を拡開して乱流低減網3の網状部30を瞬時に展張させる。これにより、吸気通路11の内壁面とスロットルバルブ2の外縁との狭小な隙間を通過する流入空気によってスロットルバルブ2の下流側に発生する乱流が、網状部30を通過することによって整流とされ、異音の発生を低減する。
According to the above-described throttle noise reduction structure, as shown in FIG. 1, when the opened
図5は、吸気通路11内に乱流低減網3を設けない状態でのスロットルバルブ2付近の異音の音圧レベル(A)と、吸気通路11内に乱流低減網2を設けた状態でのスロットルバルブ2付近の異音の音圧レベル(B)とを比較したグラフであるが、乱流が生じた場合に乱流低減網3を開くことにより、音圧レベルが低下していることがわかる。
FIG. 5 shows an abnormal sound pressure level (A) in the vicinity of the
一方、スロットルバルブ2の全開等の開度一定によって異音の発生の恐れがない場合、その開度が開度センサ4によって検出されると、CPU5はメインシャフト33を伸長させるようにソレノイド37を駆動して、傘を閉じるように各ロッド34を瞬時に閉じる。これにより、網状部30は径が縮小され、吸気抵抗を小さくするので、流入空気は円滑に燃焼室に向けて流れることができ、吸気抵抗を悪化させることなく内燃機関の運転効率を確保することができる。
On the other hand, when there is no fear of abnormal noise due to constant opening of the
本実施形態に示す乱流低減網3は、メインシャフト33の先端33a側が上流のスロットルバルブ2側に向いており、且つ、ロッド34がスロットルバルブ2側に向かって開動作するように配置されているので、網状部30が縮小した時に上流側が最も径が小さくなり、吸気抵抗の低減効果は一層良好となる。
The turbulent
また、ソレノイド37の外径は、縮小時の網状部30の最大外径d以下であることが、吸気抵抗を小さくする上で好ましい。
The outer diameter of the
本発明者が実験したところによると、スロットルバルブ2を全開にして、図1及び図3に示すように乱流低減網3の網状部30を拡開状態とした時の吸気抵抗に対して、図2及び図4に示すように乱流低減網3の網状部30を最も閉じた状態とした時の吸気抵抗は、90%以上低下することが確かめられた。
According to an experiment conducted by the inventor, the
特に、スロットルバルブ2が乱流を発生させるような図1に示す開度から、吸気量を増大させるために開度を次第に上げていくのに伴って、吸気通路11は内壁面側から通路中心に向けて次第に拡大していくが、乱流低減網3は開閉動作する傘型構造であるため、乱流低減網3の閉動作によって吸気通路11は内壁面側から通路中心に向かって広がっていくので、スロットルバルブ2の開度が次第に大きくなるのに伴って増大する流入空気の円滑な流れを阻害することがない。
In particular, as the opening is gradually increased to increase the intake air amount from the opening shown in FIG. 1 where the
図6及び図7は、網状部30の別の態様を示しており、図6はロッド34の部分断面図、図7は拡開状態を示す部分正面図である。
6 and 7 show another embodiment of the
この態様では、複数本の弾性体35をロッド34に隙間をあけずに密に接するように並べて設けている。網状部30が拡開した際には、弾性体35はロッド34間で引き延ばされて緊張することにより、このロッド34間の弾性体35の太さが細くなって、隣接する弾性体35の間に隙間35aを形成するので、乱流を整流にするための空気流路を形成することができる。しかも、網状部30が縮小した際は、複数本の弾性体35の間は密に接しているため、密に並んだ弾性体35の表面によって傾斜面を滑らかに形成することができ、圧力損失を軽減できて吸気抵抗の悪化を抑えることができる。
In this embodiment, a plurality of
各弾性体35は、断面が例えば矩形状等のように、網状部30が縮小した際に外表面が平坦面となるような形状であると、傾斜面をより滑らかに形成できるために好ましい。
It is preferable that each
図8及び図9は、弾性体の別の態様を示しており、図8は1つの弾性体350を示す斜視図、図9はその弾性体350を用いた網状部30の拡開状態を示す部分正面図である。
8 and 9 show another embodiment of the elastic body, FIG. 8 is a perspective view showing one
この弾性体350は幅広の環状の帯状体からなり、その全周に亘って、弾性体350の幅方向に沿う多数の切れ目351が貫通形成されている。この弾性体350を適宜の本数用いてロッド34に設けて網状部30を構成すると、網状部30が拡開した際には、弾性体350はロッド34間で引き延ばされて緊張し、このとき各切れ目351が引き延ばされて開口352を形成するので、乱流を整流にするための空気流路を形成することができる。しかも、網状部30が縮小した際は、弾性体350は幅広の帯状体であるため、弾性体350の表面によって傾斜面を滑らかに形成することができ、圧力損失を軽減できて吸気抵抗の悪化を抑えることができる。
The
図6〜図9に示した態様では、網状部30が縮小した時の流入空気の滑らかな流れを促進して吸気抵抗をより低減させるために、弾性体35、350の表面に滑り処理を施すようにしてもよい。
In the mode shown in FIGS. 6 to 9, the surface of the
1:スロットルボディ
11:吸気通路
2:スロットルバルブ
21:回動軸
3:乱流低減網
30:網状部
31:固定ブッシュ
32:固定シャフト
33:メインシャフト
34:ロッド
35、350:弾性体
351:切れ目
352:開口
36:受けロッド
37:ソレノイド
38:固定シャフト
4:開度センサ
5:CPU
6:接続管
1: Throttle body 11: Intake passage 2: Throttle valve 21: Rotating shaft 3: Turbulent flow reduction network 30: Mesh portion 31: Fixed bush 32: Fixed shaft 33: Main shaft 34:
6: Connection pipe
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