JP2011064139A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】合成樹脂製の複数のブロックを相互に溶着して吸気マニフォルドを構成する構造を採用しながら，その溶着時の熱歪みが弁ハウジングに影響しないようにする。
【解決手段】切換弁１３を，合成樹脂製の吸気マニフォルドＭに取り付けられる弁ハウジング１４と，それにに回転自在に支持される弁軸２４に取り付けられて，第１吸気口６を遮断して第１及び第２接続口１６，１７間を連通させる第１切換位置Ａと，第１及び第２接続口１６，１７間を遮断して第１吸気口６を開放する第２切換位置Ｂとの間を回動するバタフライ弁２５とで構成し，吸気路３の一側部に，弁ハウジング１４の吸気マニフォルドＭへの取り付けを可能にする切欠き部８を形成し，この切欠き部８の周縁部に，弁ハウジング１４を覆いつゝ吸気路３を完成させる合成樹脂製の吸気路形成片９を溶着し，この吸気路形成片９と弁ハウジング１４との間には，それらの接触を防ぐ隙間ｇを設けた。
【選択図】 図３

Description

本発明は，エンジンに取り付けられる吸気マニフォルドが，空気導入路を有するサージ室と，エンジンの吸気ポートに連なる吸気路とを備え，その吸気路を，上流端がエンジンの吸気ポートに連なると共に下流端が第１吸気口を介してサージ室に開放される短路部と，上流端が短路部に連続的に連通し得ると共に下流端が第２吸気口を介してサージ室に開放される長路部とで構成し，第１吸気口を遮断して短路部及び長路部間を連通させたり，短路部及び長路部間を遮断して第１吸気口を開放したりする切換弁を吸気マニフォルドに設けた，エンジンの吸気制御装置の改良に関する。

かゝるエンジン用吸気制御装置は，特許文献１に開示されているように，既に知られている。

特開平２−８１９２７号公報

かゝるエンジンの吸気制御装置では，切換弁により第１吸気口を遮断すると共に短路部及び長路部間を連通させたときは，エンジンの低速ないし中速運転に適した有効長の長い吸気路を構成することができ，また切換弁により短路部及び長路部間を遮断すると共に第１吸気口を開放したときは，エンジンの高速運転に適した有効長の短い吸気路を構成することができ，しかも第１吸気口を開放したときは，第１及び第２吸気路間を遮断することにより，短路部が長路部に干渉されることがないから，吸気効率が上がり，エンジンの高速出力性能の向上を図ることができる。

しかしながら，従来のかゝる吸気制御装置では，切換弁の弁体を収容する弁ハウジングを吸気マニフォルドの構成部材と一体成形しているので，その構成部材を合成樹脂製として，他の構成部材と溶着する場合には，その溶着時，前記構成部材の熱歪みがそれと一体の弁ハウジングに波及し，弁体の回動の円滑性が損なわれることがある。しかもその弁体は，弁ハウジングとの接触面積が大きいロータリ型であるので，弁ハウジングの熱歪みは弁体の回動に一層の悪影響を与える。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，合成樹脂製の複数のブロックを相互に溶着して吸気マニフォルドを構成する構造を採用しながら，その溶着時の熱歪みが弁ハウジングに影響しないようにして，弁体を常にスムーズに回動し得るエンジンの吸気制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，エンジンに取り付けられる吸気マニフォルドが，空気導入路を有するサージ室と，エンジンの吸気ポートに連なる吸気路とを備え，その吸気路を，上流端がエンジンの吸気ポートに連なると共に下流端が第１吸気口を介してサージ室に開放される短路部と，上流端が短路部に連続的に連通し得ると共に下流端が第２吸気口を介してサージ室に開放される長路部とで構成し，第１吸気口を遮断して短路部及び長路部間を連通させたり，短路部及び長路部間を遮断して第１吸気口を開放したりする切換弁を吸気マニフォルドに設けた，エンジンの吸気制御装置において，前記切換弁を，第１吸気口，第１吸気路の上流端と接続される第１接続口及び第２吸気路の下流端と接続される第２接続口を有して合成樹脂製の吸気マニフォルドに取り付けられる弁ハウジングと，この弁ハウジングに回転自在に支持される弁軸に取り付けられて，第１吸気口を遮断して第１及び第２接続口間を連通させる第１切換位置と，第１及び第２接続口間を遮断して第１吸気口を開放する第２切換位置との間を回動するバタフライ弁とで構成し，吸気路の一側部に，吸気路の内部を開放して前記弁ハウジングの吸気マニフォルドへの取り付けを可能にする切欠き部を形成し，この切欠き部の周縁部に，前記弁ハウジングを覆いつゝ吸気路を完成させる合成樹脂製の吸気路形成片を溶着し，この吸気路形成片と前記弁ハウジングとの間には，それらの接触を防ぐ隙間を設けたことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記弁ハウジングを合成樹脂製として，これを吸気マニフォルドに溶着により取り付けたことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，切換弁を，第１吸気口，第１吸気路の上流端と接続される第１接続口及び第２吸気路の下流端と接続される第２接続口を有して合成樹脂製の吸気マニフォルドに取り付けられる弁ハウジングと，この弁ハウジングに回転自在に支持される弁軸に取り付けられて，第１吸気口を遮断して第１及び第２接続口間を連通させる第１切換位置と，第１及び第２接続口間を遮断して第１吸気口を開放する第２切換位置との間を回動するバタフライ弁とで構成し，吸気路の一側部に，弁ハウジングの領域を越えて吸気路の内部を開放して前記弁ハウジングの吸気マニフォルドへの取り付けを可能にする切欠き部を形成したので，吸気マニフォルドの組み立て時，最初に切換弁を組み立てた後，その弁ハウジングを吸気マニフォルドに取り付けることができ，したがって，吸気マニフォルドへの取り付け前に切換弁の機能検査が可能となり，組立作業の無駄を省くことができる。

しかも，吸気路の前記切欠き部の周縁部に，前記弁ハウジングを覆いつゝ吸気路を完成させる合成樹脂製の吸気路形成片を溶着し，この吸気路形成片と前記弁ハウジングとの間には，それらの接触を防ぐ隙間を設けたので，吸気路形成片と吸気路の切欠き部の周縁部との溶着時に発生する吸気路形成片の熱歪みの弁ハウジングへの影響を前記隙間により遮断することができ，したがって弁ハウジングを常に歪みの無い状態に維持することができるから，バタフライ弁を常にスムーズに作動させることができる。その上，バタフライ弁は，ロータリ型の弁体とは異なり，弁ハウジングとの接触部が少ないから，バタフライ弁の操作荷重を軽減することができる。

本発明の第２の特徴によれば，吸気マニフォルド，吸気路形成片及び弁ハウジングを全て溶着により結合することになり，組立工程及び部品点数の削減を図ることができて，コストの低減に寄与し得る。

本発明の第１実施例に係るエンジンの吸気制御装置の斜視図。 上記吸気装置の分解斜視図。 図１の３−３線断面斜視図で吸気路の有効長を大とした状態を示す。 吸気路の有効長を小とした状態を示す，図３との対応図。 図３の要部拡大図。 図４の要部拡大図。 バタフライ弁を取り除いて弁ハウジングの第１及び第２弁座を示す図４及び図５との対応図。 図５の８−８線断面図。 本発明の第２実施例を示す，図５との対応図。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１〜図８に示す本発明の第１実施例の説明より始める。

先ず図１において，エンジンの吸気制御装置は，多気筒エンジンＥに取り付けられる吸気マニフォルドＭを主体とする。この吸気マニフォルドＭは，エンジンＥに接合される取り付けフランジ１と，エンジンＥの気筒配列方向に長く延びる単一のサージ室２と，これら取り付けフランジ１及びサージ室２間を連結する，エンジンＥの気筒数に対応した複数本（図示例では４本）の吸気路３とを備え，これら吸気路３は，取り付けフランジ１をエンジンＥに接合されるとき，エンジンＥの対応する吸気ポートに連通するようになっている。

サージ室２は，その長手方向一端から突出する一本の空気導入路４を有しており，その空気導入路４上流端に形成されるスロットル取り付けフランジ５に，図示しないスロットルボディが取り付けられる。したがって，空気導入路４はスロットルボディの吸気道に連なることになる。

図１〜図６に示すように，各吸気路３は，上流端がエンジンＥの吸気ポートに連なると共に下流端が第１吸気口６を介してサージ室２に開放され得る短路部３ａと，上流端が短路部３ａに連続的に連通し得ると共に下流端が第２吸気口７を介してサージ室２に開放される，Ｕ字状に屈曲した長路部３ｂとで構成される。

また各吸気路３の一側部には，短路部３ａ及び長路部３ｂの境界部を跨いで各吸気路３内をサージ室２と反対側に開放する切欠き部８が設けられ，この切欠き部８の周縁に，各吸気路３を完成させる合成樹脂製の吸気路形成片９が溶着される。複数の吸気路３の切欠き部８に対応する複数の吸気路形成片９は，各隣接する側部を一体に連結することにより単一の吸気路形成片集合体１０に構成される。

吸気マニフォルドＭは，取り付けフランジ１及び，切欠き部８の一半部（図１では上半部）を持った複数の短路部３ａを一体に成形してなる第１ブロックＭ１と，サージ室２及び，切欠き部８の他半部（図１では下半部）を持った複数の長路部３ｂを一体に成形してなる第２ブロックＭ２と，前記吸気路形成片集合体１０とに分割させ，それぞれ合成樹脂を素材として成形される。

切欠き部８の一半部を持った各短路部３ａとサージ室２とは，切換弁１３の弁ハウジング１４を介して一体に連結される。複数の短路部３ａとサージ室２とを連結する複数の弁ハウジング１４は，図８に示すように，各隣接する側壁を互いに一体に連結することにより単一の弁ハウジング集合体１５に構成される。この弁ハウジング集合体１５も合成樹脂製である。

各弁ハウジング１４には，前記第１吸気口６と，短路部３ａの下流端部に連通する第１接続口１６と，長路部３ｂの下流端部に連通する第２接続口１７とが設けられる。各弁ハウジング１４は，前記切欠き部８を通して短路部３ａ及びサージ室２間に介装され，そして各弁ハウジング１４の第１吸気口６の周縁部をサージ室２に，第１接続口１６の周縁部を短路部３ａの上流端に，第２接続口１７の周縁部を長路部３ｂの下流端にそれぞれ溶着することで，弁ハウジング集合体１５は第１及び第２ブロックＭ１，Ｍ２に取り付けられる。

弁ハウジング集合体１５の第１及び第２ブロックＭ１，Ｍ２への取り付け後，複数の吸気路３の切欠き部８周縁に，吸気路形成片集合体１０を構成する複数の吸気路形成片９が，対応する弁ハウジング１４を覆うようにして溶着される。各弁ハウジング１４と，それを覆う各吸気路形成片９との間には，それらの対向面同士の接触を回避する隙間ｇが設けられる。

図８において，弁ハウジング集合体１５の一方の外側壁には軸受孔２０が形成され，また他方の外側壁には，軸受２１を保持した軸受ホルダ２２がボルト２３により固着される。各弁ハウジング１４の中心部を貫通するように配置される一本の弁軸２４は，それら軸受孔２０及び軸受２１により両端部が回転自在に支承され，この弁軸２４には，各弁ハウジング１４内に収容されるバタフライ弁２５がビス２６により固着され，各バタフライ弁２５は，弁軸２４の往復回動により第１切換位置Ａ（図３及び図５参照）と第２切換位置Ｂ（図４及び図６参照）との間を回動するようになっている。上記バタフライ弁２５は，弁軸２４の方向に短径を向けると共に，弁軸２４と直交する方向に長径を向ける長円形をなしている。

而して，バタフライ弁２５は，第１切換位置Ａを占めると，図３及び図５に示すように，前記第１吸気口６を遮断して短路部３ａ及び長路部３ｂ間を連通状態にし，また第２切換位置Ｂを占めると，図４及び図６に示すように，短路部３ａ及び長路部３ｂ間を遮断して第１吸気口６を開放するようになっており，このバタフライ弁２５のシール機能を確実にすべく，バタフライ弁２５の外周にはＯリング等の環状のシール部材２７が装着され，このシール部材２７バタフライ弁２５の第１及び第２切換位置Ａ，Ｂで密接する第１及び第２弁座２８，２９が弁ハウジング１４の内周面に仕上げ形成される。

図８に示すように，弁ハウジング集合体１５の外側壁には，弁軸２４を駆動し得る電動アクチュエータ３０が取り付けられる。

次に，この実施例の作用について説明する。

図２において，吸気マニフォルドＭの組み立てに当たっては，先ず，弁ハウジング集合体１５に弁軸２４を取り付け，その弁軸２４に，各弁ハウジング１４内でバタフライ弁２５を取り付けて切換弁１３を完成させる。このように最初に切換弁１３のみを組み立てるので，この切換弁１３を吸気マニフォルドＭに取り付け前に，切換弁１３の機能検査を行うことができ，組立作業の無駄を省くことができる。

次に，前述のように，各吸気路３の切欠き部８から弁ハウジング集合体１５を第１及び第２ブロックＭ１，Ｍ２間に介装して，各弁ハウジング１４の第１吸気口６の周縁部をサージ室２に，第１接続口１６の周縁部を短路部３ａの上流端に，第２接続口１７の周縁部を長路部３ｂの下流端にそれぞれ溶着することで，弁ハウジング集合体１５を第１及び第２ブロックＭ１，Ｍ２に取り付ける。

最後に，複数の吸気路３の切欠き部８の周縁部に，吸気路形成片集合体１０を構成する複数の吸気路形成片９を，対応する弁ハウジング１４を覆うようにして溶着して各吸気路３を完成させ，吸気マニフォルドＭの組み立ては完了する。

ところで，各弁ハウジング１４と，それを覆う各吸気路形成片９との間には，それらの対向面同士の接触を回避する隙間ｇが設けられるので，各吸気路形成片９と各吸気路３の切欠き部８の周縁部との溶着時に発生する各吸気路形成片９の熱歪みの弁ハウジング１４への影響を前記隙間ｇにより遮断することができる。したがって弁ハウジング１４を常に歪みの無い状態に維持することができるから，バタフライ弁２５を常にスムーズに作動させることができる。また第１，第２ブロックＭ１，Ｍ２，弁ハウジング集合体１５及び吸気路形成片集合体１０を全て溶着により結合するので，組立工程及び部品点数の削減を図ることができて，コストの低減に寄与し得る。

しかもバタフライ弁２５は，ロータリ型の弁体とは異なり，弁ハウジング１４との接触部が少ないから，バタフライ弁２５の操作荷重を軽減することが可能であり，電動アクチュエータ３０の小型化に寄与し得る。

エンジンＥの低速運転時には，電動アクチュエータ３０の作動により，バタフライ弁２５を図３及び図５に示すように第１切換位置Ａに回動して保持する。この状態では，バタフライ弁２５は，サージ室２に開口する弁ハウジング１４の第１吸気口６を遮断すると共に，短路部３ａ及び長路部３ｂ間を連通状態にするので，エンジンＥの各気筒の吸気行程では，図示しないスロットルボディで流量を制御された空気は，空気導入路４からサージ室２に流入すると，短路部３ａ及び長路部３ｂよりなる比較的長い吸気路３を通してエンジンＥに供給されることになる。したがって吸気マニフォルドＭの内部は低速運転に適応する低速吸気モードとなり，吸気慣性効果の有効利用により充填効率を高め，エンジンＥの低速出力性能を高めることができる。

エンジンＥの高速運転時には，電動アクチュエータ３０の作動により，バタフライ弁２５を図４及び図６に示すように第２切換位置Ｂに回動して保持する。この状態では，弁板１１は，短路部３ａ及び長路部３ｂ間を遮断すると共に，弁ハウジング１４の第１吸気口６を開放するので，エンジンＥの各気筒の吸気行程では，図示しないスロットルボディで流量を制御された空気は，空気導入路４からサージ室２に流入すると，サージ室２から第１吸気口６を介して短い短路部３ａを通してエンジンＥに供給されることになる。したがって吸気マニフォルドＭの内部は高速運転に適応する高速吸気モードとなり，吸気抵抗の減少と，吸気の脈動効果の利用とにより充填効率を高め，エンジンＥの高速出力性能を高めることができる。特に，このとき，短路部３ａは，バタフライ弁２５により長路部３ｂとの間を遮断されるため，長路部３ｂに干渉されることなく，比較的短い管路を確実に形成することができ，エンジンＥの高速出力性能の一層の向上に寄与し得る。

次に，図９に示す本発明の第２実施例について説明する。この第２実施例は，弁ハウジング１４の底壁を覆いながら長路部３ｂの下流端とサージ室２との間を一体に連結する連結壁３１を設けた点を除けば，前実施例と同様の構成であり，図９中，前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

この第２実施例によれば，連結壁３１により，長路部３ｂの下流端とサージ室２との間を一体に連結したことで，第２ブロックＭ２の剛性を強化し，弁ハウジング集合体１５との溶着作業を比較的容易に行うことができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，第１及び第２ブロックＭ１，Ｍ２を，形状及び成形方式の関係で更に分割することもできる。また本発明は４気筒以外の多気筒エンジンＥ用にも，単気筒エンジンＥ用にも適用可能である。

Ａ・・・・・バタフライ弁の第１切換位置
Ｂ・・・・・バタフライ弁の第２切換位置
Ｅ・・・・・エンジン
Ｍ・・・・・吸気マニフォルド
２・・・・・サージ室
３・・・・・吸気路
３ａ・・・・短路部
３ｂ・・・・長路部
４・・・・・空気導入路
６・・・・・第１吸気口
７・・・・・第２吸気口
８・・・・・切欠き部
１３・・・・切換弁
１４・・・・弁ハウジング
１６・・・・第１接続口
１７・・・・第２接続口
２４・・・・弁軸
２５・・・・バタフライ弁

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）に取り付けられる吸気マニフォルド（Ｍ）が，空気導入路（４）を有するサージ室（２）と，エンジン（Ｅ）の吸気ポートに連なる吸気路（３）とを備え，その吸気路（３）を，上流端がエンジン（Ｅ）の吸気ポートに連なると共に下流端が第１吸気口（６）を介してサージ室（２）に開放される短路部（３ａ）と，上流端が短路部（３ａ）に連続的に連通し得ると共に下流端が第２吸気口（７）を介してサージ室（２）に開放される長路部（３ｂ）とで構成し，第１吸気口（６）を遮断して短路部（３ａ）及び長路部（３ｂ）間を連通させたり，短路部（３ａ）及び長路部（３ｂ）間を遮断して第１吸気口（６）を開放したりする切換弁（１３）を吸気マニフォルド（Ｍ）に設けた，エンジンの吸気制御装置において，
   前記切換弁（１３）を，第１吸気口（６），第１吸気路（３）の上流端と接続される第１接続口（１６）及び第２吸気路（３）の下流端と接続される第２接続口（１７）を有して合成樹脂製の吸気マニフォルド（Ｍ）に取り付けられる弁ハウジング（１４）と，この弁ハウジング（１４）に回転自在に支持される弁軸（２４）に取り付けられて，第１吸気口（６）を遮断して第１及び第２接続口（１６，１７）間を連通させる第１切換位置（Ａ）と，第１及び第２接続口（１６，１７）間を遮断して第１吸気口（６）を開放する第２切換位置（Ｂ）との間を回動するバタフライ弁（２５）とで構成し，吸気路（３）の一側部に，吸気路（３）の内部を開放して前記弁ハウジング（１４）の吸気マニフォルド（Ｍ）への取り付けを可能にする切欠き部（８）を形成し，この切欠き部（８）の周縁部に，前記弁ハウジング（１４）を覆いつゝ吸気路（３）を完成させる合成樹脂製の吸気路形成片（９）を溶着し，この吸気路形成片（９）と前記弁ハウジング（１４）との間には，それらの接触を防ぐ隙間（ｇ）を設けたことを特徴とする，エンジンの吸気制御装置。
2. 請求項１記載のエンジンの吸気制御装置において，
   前記弁ハウジング（１４）を合成樹脂製として，これを吸気マニフォルド（Ｍ）に溶着により取り付けたことを特徴とする，エンジンの吸気制御装置。

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