JP2012127251A - Intake valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のごとき車両に搭載される内燃機関(以下、エンジンという。)の吸気用バルブ装置、特に、エンジンの燃焼室に吸入される空気量を直接制御等するための弁体として樹脂製弁体が用いられる型式の吸気用バルブ装置に関する。 The present invention relates to an intake valve device for an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) mounted on a vehicle such as an automobile, and more particularly to a resin as a valve body for directly controlling the amount of air taken into a combustion chamber of the engine. The present invention relates to an intake valve device of a type in which a valve body is used.
(従来の技術)
自動車のごとき車両に搭載されるエンジンの吸気用バルブ装置としては、種々な構成のものが従来より知られているが、その代表例であるスロットルバルブの場合、図1に示すようなタイプが一般的である。図1に基づき概説すれば、エンジン1の燃焼室1aに向けて燃焼用の空気を導く吸気通路2には、この吸気通路2の開閉あるいは開度調整を行なうバルブ3が設けられている。このバルブ3は、基本的に吸気ダクト4の一部をなすハウジング31と弁体32とこれを回動操作するシャフト33とからなり、エンジン1の運転条件に応じて吸気通路2の通路面積を増減して、矢印Aのごとき吸入空気の流れ、即ちエンジン1の吸入空気量を制御するものである。
しかし、近年この種の吸気用バルブ装置には、コスト低減や軽量化等のために、少なくとも回動操作される弁体32を金属に代えて樹脂にて作製した所謂樹脂製バルブ装置が多用されるようになってきた。
(Conventional technology)
As an intake valve device for an engine mounted on a vehicle such as an automobile, various configurations have been conventionally known. In the case of a throttle valve as a representative example, a type as shown in FIG. 1 is generally used. Is. Briefly referring to FIG. 1, a
However, in recent years, a so-called resin valve device in which at least the
ところが、エンジン1は、運転条件によっては矢印Bのごとく吸気通路2の下流側(吸気下流側)から吸気通路2の上流側(吸気上流側)へ向かう火炎を伴う燃焼圧、所謂バックファイアが発生する場合があり、このバックファイアによる高温高圧の燃焼ガスや火炎は吸気通路2内を瞬時に逆流するといえども、吸気通路2に装着されたバルブ3、とりわけ樹脂製の弁体32が、高温高圧の燃焼ガスや火炎に晒される結果、弁体32の表面が溶損する恐れがあった。特に、始動時やアイドル運転時には、バルブ3が微少に開弁された状態にあり、吸気通路2にわずかな隙間が形成されることになるため、バックファイアによる高温高圧の燃焼ガスや火炎が、上記隙間を逃げ道としてその隙間に瞬時に集中する結果、弁体32全体の溶損を招き、さらには弁体32が吸気通路2を形成するハウジング31の内壁に溶着するという危惧さえもあった。
このように、弁体32の溶損等の事故を惹起すると、吸入空気量が制御不能となり、エンジンのオーバーランによる車両急発進等の危険挙動により安全運転に支障が生じることになる。
However, the engine 1 generates a combustion pressure, that is, a so-called backfire, accompanied by a flame directed from the downstream side of the intake passage 2 (downstream side of the intake air) to the upstream side of the intake passage 2 (upstream side of the intake air) as indicated by an arrow B depending on operating conditions. Although the high-temperature and high-pressure combustion gas and flame generated by the backfire instantaneously flow back in the
As described above, when an accident such as melting of the
そこで、この種の吸気用バルブ装置において、弁体32を樹脂製にした場合には、当該弁体32の表面に耐熱保護層を装着するという提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。
この構造は、樹脂製弁体の表面に、耐熱めっき層を施す、あるいは耐熱材を設ける(貼付する)ことにより、弁体表面を高温の燃焼ガスから保護しようとするものである。
Therefore, in this type of intake valve device, when the
This structure is intended to protect the surface of the valve body from high-temperature combustion gas by providing a heat-resistant plating layer or providing (attaching) a heat-resistant material on the surface of the resin valve body.
(従来技術の問題点)
しかしながら、樹脂製弁体に何らかの保護手段を付設することは、それだけ重量が嵩み、軽量化に反するのみならず、バックファイアは、前述のごとく、高温でかつ高圧でもあり、強烈なバックファイアが生じた場合、弁体そのものが樹脂製で強度が弱いために、結局弁体の破損(欠損・折損等)を招くという問題がある。
このように弁体自体が破損した場合、吸入空気量が制御不能となり、エンジンのオーバーラン等安全運転に支障が生じるという、前述の溶損と同様の問題に加え、万一弁体の破片がエンジンに吸い込まれると、エンジンの破損という重大事に至る危険がある。
(Problems of conventional technology)
However, attaching any protective means to the resin valve body not only increases the weight and goes against the weight reduction, but also the backfire is high temperature and high pressure as described above. When this occurs, there is a problem that the valve body itself is made of resin and has low strength, which eventually causes damage (breakage, breakage, etc.) of the valve body.
If the valve body itself is damaged in this way, the amount of intake air becomes uncontrollable, and in addition to the same problem as the above-mentioned melting damage that causes troubles in safe operation such as engine overrun, If inhaled into the engine, there is a risk of serious damage to the engine.
なお、上記問題は、吸気用バルブ装置の代表例であるスロットルバルブの事例について詳述したが、最近のエンジンには、図1において、吸気ダクト4の各分岐管4aから各気筒の吸気ポート1bへの吸気流を、より好適な流れに変更するためのタンブルバルブやスワールバルブが設置されるものがあり、これらのバルブにも弁体の樹脂化要請が強くなってきているが、バックファイアの影響については全く同様の問題を抱えている。
The above problem has been described in detail with respect to a case of a throttle valve, which is a typical example of an intake valve device. However, in recent engines, in FIG. 1, each
本発明者らは、かかる問題を究明すべく、種々の実験・研究を重ねたところ、バックファイアは前述のごとく瞬間的に起きる現象であるが、この瞬間的に生じる高圧現象を巧みに活用して樹脂製弁体自体が高温の燃焼ガスに晒され続けないようにすることにより、バックファイアの直接的な影響を排除し得ることを見出した。 The present inventors have conducted various experiments and researches in order to investigate such a problem, and as described above, backfire is a phenomenon that occurs instantaneously as described above. It has been found that the direct influence of the backfire can be eliminated by preventing the resin valve body itself from being exposed to the high-temperature combustion gas.
本発明は、上記の究明結果に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、樹脂製弁体を回動操作するシャフトにリリーフ弁機構を内蔵し、バックファイアが生じた時にその高い燃焼圧を利用してリリーフ弁機構を開弁させ、そこから高温高圧の燃焼ガスを一旦抜いた後にリリーフ弁機構を初期状態に復元させることにより、バックファイアが生じても樹脂製弁体による吸入空気量の制御可能な状態を維持し、エンジンの安全運転を持続できる吸気用バルブ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above investigation results. The purpose of the present invention is to incorporate a relief valve mechanism in a shaft for rotating a resin valve body so that when a backfire occurs. The relief valve mechanism is opened using high combustion pressure, and after the high-temperature and high-pressure combustion gas is once removed, the relief valve mechanism is restored to the initial state. An object of the present invention is to provide an intake valve device capable of maintaining a controllable intake air amount and maintaining a safe operation of an engine.
[請求項1の手段]
請求項1に記載の発明によれば、樹脂製の弁体を回動操作するシャフトは、内部に軸方向に延びる流体通路を有する筒状体をなし、弁体を吸気通路が閉塞される開度位置に回動操作した際に、流体通路の一端側を、吸気通路の吸気下流側に開口する圧力導入孔と、流体通路の他端側を、吸気通路の吸気下流側以外の箇所で開口する圧力逃がし孔とを備えており、流体通路には、圧力導入孔と圧力逃がし孔との間に、圧力導入孔から圧力逃がし孔へ向かう流体圧によってのみ圧力逃がし孔側へ変位して、吸気下流側の流体圧を逃がすリリーフ弁機構が配設されている。
よって、バックファイアが生じると、リリーフ弁機構が瞬間的に高い燃焼圧(流体圧)を受けて圧力逃がし孔側へ変位(開弁)し、高温高圧の燃焼ガスや火炎を速やかに吸気上流側等へ逃がすため、樹脂製の弁体が高温に晒され続けることがなく、当該弁体の溶損を招くことがない。
しかも、シャフトのデッドスペースを巧みに活用してリリーフ弁機構を配設できるため、回動操作される弁体自体の軽量化を保持したままで、バックファイア対策構造を実現することができる。
[Means of claim 1]
According to the first aspect of the present invention, the shaft for rotating the resin valve body is a cylindrical body having a fluid passage extending in the axial direction therein, and the valve body is opened so that the intake passage is closed. When one of the fluid passages is rotated, the pressure introduction hole opens at one end of the fluid passage to the intake downstream side of the intake passage, and the other end of the fluid passage opens at a location other than the intake downstream side of the intake passage. A pressure relief hole, and the fluid passage is displaced between the pressure introduction hole and the pressure relief hole only by the fluid pressure directed from the pressure introduction hole to the pressure relief hole, and the intake passage A relief valve mechanism is provided for releasing the downstream fluid pressure.
Therefore, when a backfire occurs, the relief valve mechanism instantaneously receives a high combustion pressure (fluid pressure) and displaces (opens) to the pressure relief hole side. Therefore, the resin valve body is not continuously exposed to high temperatures, and the valve body is not melted.
Moreover, since the relief valve mechanism can be arranged by skillfully utilizing the dead space of the shaft, a backfire countermeasure structure can be realized while maintaining the weight reduction of the valve body itself to be rotated.
さらに、リリーフ弁機構は、バックファイアが消失すると、直ちに初期状態に復帰させることができるため、吸気通路を弁体により閉じて吸入空気量を引き続き制御することが可能で、エンジンを安全に持続運転することができる。よって、車両を少なくとも最寄りの修理工場まで安心して移動させ、修理することができる。 Furthermore, the relief valve mechanism can immediately return to the initial state when the backfire disappears, so the intake passage can be closed by the valve body and the intake air volume can be continuously controlled, and the engine can be operated safely and continuously. can do. Therefore, the vehicle can be moved and repaired at least to the nearest repair shop.
[請求項2の手段]
請求項2に記載の発明によれば、圧力逃がし孔は、シャフトが弁体を吸気通路が閉塞される開度位置に回動操作した際に、吸気通路の吸気上流側に開口する。
このような構成にすることにより、バックファイアによる高温高圧の燃焼ガスや火炎を速やかに確実に吸気上流側へ逃がして樹脂製の弁体を保護することができる。
[Means of claim 2]
According to the second aspect of the present invention, the pressure relief hole opens to the intake upstream side of the intake passage when the shaft rotates the valve body to the opening position where the intake passage is closed.
By adopting such a configuration, it is possible to quickly and surely release the high-temperature and high-pressure combustion gas or flame caused by the backfire to the intake upstream side to protect the resin valve body.
[請求項3の手段]
請求項3に記載の発明によれば、シャフトは、ハウジングに支承される部分に、ハウジングの外部に開放される連通孔を有しており、この連通孔に圧力逃がし孔が形成されている。
かかる構成によれば、バックファイアによる高温高圧の燃焼ガスや火炎を速やかに確実にハウジングの外部へ逃がして樹脂製の弁体を保護することができる。
[Means of claim 3]
According to the third aspect of the present invention, the shaft has a communication hole opened to the outside of the housing at a portion supported by the housing, and a pressure relief hole is formed in the communication hole.
According to this configuration, the high-temperature and high-pressure combustion gas or flame caused by the backfire can be quickly and surely released to the outside of the housing to protect the resin valve body.
[請求項4の手段]
請求項4に記載の発明によれば、圧力導入孔および圧力逃がし孔は、それぞれ複数設けられている。
かかる構成によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、圧力逃がし時における圧力損失を小さくできるため、より早く減圧することができる。
[Means of claim 4]
According to the fourth aspect of the present invention, a plurality of pressure introducing holes and a plurality of pressure relief holes are provided.
According to such a configuration, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the pressure loss at the time of pressure relief can be reduced, so that the pressure can be reduced more quickly.
[請求項5の手段]
請求項5に記載の発明によれば、弁体とシャフトが共通の樹脂材料によって一体に設けられている。
このような構成にすることにより、弁体とシャフトとを同一成形型で一体形成することができ、吸気用バルブ装置の製造コストを低減することができる。
[Means of claim 5]
According to the fifth aspect of the present invention, the valve body and the shaft are integrally provided by a common resin material.
With this configuration, the valve body and the shaft can be integrally formed with the same molding die, and the manufacturing cost of the intake valve device can be reduced.
[請求項6の手段]
請求項6に記載の発明によれば、シャフトは、一端に開放端を有する軸方向断面U字状の金属製パイプと、開放端に嵌着される栓体とからなり、金属製パイプには、開放端側からリリーフ弁機構が組付けられた後に、栓体が嵌着される構成になっている。
このような構成にすることにより、シャフトとして汎用の金属パイプを使用することができるほか、シャフトへのリリーフ弁機構の一方向組付けが可能となり、吸気用バルブ装置の製造コストを低減することができる。
[Means of claim 6]
According to the invention described in claim 6, the shaft is composed of a metal pipe having an U-shaped axial section having an open end at one end, and a plug fitted to the open end. The stopper is fitted after the relief valve mechanism is assembled from the open end side.
With this configuration, a general-purpose metal pipe can be used as a shaft, and a one-way assembly of a relief valve mechanism to the shaft is possible, thereby reducing the manufacturing cost of the intake valve device. it can.
[請求項7の手段]
請求項7に記載の発明によれば、リリーフ弁機構は、弁体と復元スプリングとを備えており、弁体はボール弁または円錐弁であり、復元スプリングはコイルスプリングである。
かかる構成によれば、リリーフ弁機構自体に構造簡単、安価なものを用いることができ、かつシャフトに内蔵させるにもかかわらず、リリーフ弁機構の保守・点検を容易に行うことができる。
[Means of Claim 7]
According to the seventh aspect of the present invention, the relief valve mechanism includes a valve body and a restoring spring, the valve body is a ball valve or a conical valve, and the restoring spring is a coil spring.
According to such a configuration, a relief valve mechanism itself having a simple structure and a low cost can be used, and the relief valve mechanism can be easily maintained and inspected despite being incorporated in the shaft.
本発明を実施するための最良の形態は、バックファイアにより吸気通路内に逆流して発生する瞬間的な高温高圧現象から樹脂製弁体を保護するという課題を、樹脂製弁体を回動操作するシャフトにリリーフ弁機構を内蔵し、このリリーフ弁機構をバックファイア時の高い圧力を活用して一旦開弁させ、高圧を抜いた後に復元させる構成にすることで実現した。 The best mode for carrying out the present invention is to rotate the resin valve body in order to protect the resin valve body from the instantaneous high temperature and high pressure phenomenon that occurs by backflow in the intake passage by the backfire. This was realized by incorporating a relief valve mechanism in the shaft, and opening the relief valve mechanism using the high pressure during backfire and then restoring it after removing the high pressure.
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[実施例1]
図1ないし図3は、本発明の実施例1を説明するためのもので、まず、図1に基づいて吸気用バルブ装置がスロットルバルブとして適用されている一般的なエンジンの基本的構成を概説したのち、図2および図3に基づいて本発明の吸気用バルブ装置の実施例1について詳説する。
[Example 1]
FIGS. 1 to 3 are for explaining the first embodiment of the present invention. First, based on FIG. 1, the basic configuration of a general engine in which the intake valve device is applied as a throttle valve is outlined. After that, the first embodiment of the intake valve device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
(適用されるエンジン1の説明)
エンジン1は、自動車のごとき車両に搭載されるものであり、エンジン1の燃焼室1aに向けて燃焼用の空気を導く吸気通路2には、吸気用バルブ装置として、吸気通路2の開閉あるいは開度調整を行なうバルブ3が設けられている。このバルブ3は、基本的には吸気ダクト4に介装されるもので、装置の外郭を呈するハウジング31と、このハウジング31に収容される弁体32と、この弁体32を回動操作するシャフト33とからなり、エンジン1の運転条件に応じて吸気通路2の通路面積を増減して、矢印Aのごとき吸入空気の流れ(エンジン1の吸入空気量)を制御するものである。
(Description of applicable engine 1)
The engine 1 is mounted on a vehicle such as an automobile, and the
エンジン1は、通常多気筒で構成されており、各気筒の燃焼室1aが吸気ポート1bから吸気ダクト4の各分岐管4aに接続されている。この吸気ダクト4の空気取入口4bにはエアフィルタ5が備えられていて、このエアフィルタ5で清浄された空気が矢印Aのごとく流れ、燃焼室1aに導かれる。この吸気ダクト4の空気取入口4bから吸気ポート1bに至る通路が前述の吸気通路2をなしている。
吸気ダクト4の各分岐管4aには燃料噴射弁6が設けられていて、この燃料噴射弁6から噴射される燃料と空気との混合気が吸気バルブ1cを介して燃焼室1aに導入されるわけで、点火プラグ1dにより点火されて燃焼したガスは排気バルブ1eを介して排気ポート1fから排気管7へと排出される。
The engine 1 is usually composed of multiple cylinders, and the
Each
(吸気用バルブ装置をなすバルブ3の説明)
バルブ3は、前述のごとく吸気通路2を形成する吸気ダクト4に配設されるもので、図2に示すごとく、この吸気ダクト4の一部を構成する円筒状のハウジング31と、吸気通路2の内部に配置され、吸気通路2の開閉あるいは開度調整を行なう樹脂製の弁体32と、ハウジング31に回動自在に支承され、弁体32を吸気通路2の内部で回動操作する金属製のシャフト33とを、基本構成として具備している。
(Description of the
The
樹脂製の弁体32は、全体として吸気通路2の横断面形状に応じた円盤状を呈しており、回動中心で直径方向に延びる環状部32aで金属製のシャフト33に支持されている。弁体32およびシャフト33は、シャフト33の両端部33a、33bを弁体32より露出させて、例えばインサート成形技術により容易に製作(一体形成)することができる。この際、シャフト33の外周面に、梨地加工等により凹凸面を形成しておくことにより、樹脂製の弁体32を金属製のシャフト33に強固に固着することができる。また、弁体32の樹脂材料としては、例えばPPSのごとき熱硬化性樹脂が用いられる。
The
なお、金属製のシャフト33の両端部33a、33bは、それぞれ軸受8、9を介してハウジング31の膨出部31a、31bに回動自在に支承されており、一方の端部33bが駆動源10に連結される。この駆動源10は、周知のごとく、図示しない電子制御装置からエンジン1の運転状態に応じた制御信号を受け、シャフト33を所定位置まで回動操作するもので、モータ等で構成される。
また、シャフト33の他方の端部33a(開放端、反駆動源側)を支承するハウジング31の膨出部31aには、気密性を保つためにシールキャップ11が嵌め込まれている。
Both
A
金属製のシャフト33は、図3にも示すように、全体として、開放端33aが開放されている軸方向断面U字状のパイプ(筒状体)を呈しており、内部に軸方向に延びる流体通路34と、径方向に設けられ、流体通路34の一端側を外部に開放する第1の孔35および流体通路34の他端側を外部に開放する第2の孔36と、開放端33aを閉塞し流体通路34を密封する栓体37とを備えている。
第1の孔35と第2の孔36とは、軸方向に離隔しているが径方向に対向する配置となっており、それぞれ図2(a)に示すごとく、弁体32の環状部32aを貫通して、弁体32の外側に開口している。
流体通路34には、第1の孔35と第2の孔36との間に、第1の孔35から第2の孔36へ向かう流体圧によってのみ第2の孔側へ変位(開弁)することにより第1の孔35と第2の孔36とを流通させるリリーフ弁機構40が配設されている。
As shown in FIG. 3, the
The
The
本実施例では、金属製のシャフト33が、円柱状の金属棒(例えばステンレス鋼材や耐熱鋼材)から削り出し加工によってパイプ状に形成されているものであって、流体通路34は開放端33a側が大径穴34a、反開放端側が小径穴34bの2段穴構造になっており、この段付部分にリリーフ弁機構40が配置されている。
リリーフ弁機構40は、弁体をなすボール弁41と、弁座42と、ボール弁41を弁座42に押圧し復元スプリングをなすコイルスプリング43と、スプリング受け44とから構成されている。なお、スプリング受け44は、外周に複数の連通溝44aを有しており、大径孔34aの連通状態を確保している。
シャフト33へのリリーフ弁機構40の組付けに際しては、流体通路34の大径穴34aに、段付部分から開放端33aに向かって、弁座42、ボール弁41、コイルスプリング43、スプリング受け44を順次装填し、最後に開放端33aに栓体37を嵌め込むことで完成することができる。かくして一方向組付けが達成される。
なお、流体通路34には、リリーフ弁機構40が配置される前後の位置で、小径穴34bに第1の孔35が、大径穴34aに第2の孔36が、それぞれ連通している。
In this embodiment, the
The
When the
In the
ここで、第1、第2の孔35、36と弁体32の開度位置との関係を、特に図2を用いて補足説明する。弁体32は、その外周縁がハウジング31(吸気ダクト4)の内壁に接する全閉状態(全閉位置)において、弁体32が吸気通路2を斜めに横断して閉塞する傾斜状態を呈しており、矢印Cのごとく反時計方向に回動操作されることにより、吸気通路2を徐々に開いていき(開弁し)、吸気通路2に沿った水平位置で最大の開弁(全開状態、全開位置)となる。
第1、第2の孔35、36は、弁体32の全閉位置において、第1の孔35が吸気下流側に開口し、第2の孔36が吸気上流側に開口して、第1の孔35が圧力導入孔をなし、第2の孔36が圧力逃がし孔をなしている。
Here, the relationship between the first and
In the first and
(実施例1の背景)
エンジン1は、運転条件によってバックファイアが生じる。このバックファイアは、エンジン1の例えば吸気バルブ1cの開閉タイミングのズレや、点火プラグ1dによる点火時期のズレなどにより、不完全燃焼ガスが爆発燃焼する現象で、高温高圧の燃焼ガスや火炎は吸気ポート1b付近ばかりでなく、吸気通路2を逆流(図1、図2の矢印B方向)し、エアフィルタ5付近まで到達することさえある。
よって、吸気通路2に配設されたバルブ3は、高温高圧の燃焼ガスや火炎に晒されることになる。このとき、エンジン1がアイドリングなどで弁体32が全閉もしくはそれに近い状態にあると、弁体32全体が高温高圧の燃焼ガスをまともに受けることになる。
(Background of Example 1)
The engine 1 has a backfire depending on operating conditions. This backfire is a phenomenon in which incomplete combustion gas explodes and burns due to, for example, a deviation in the opening / closing timing of the
Therefore, the
(実施例1の特徴)
上記の不具合を解決するために、実施例1のバルブ3では、次の技術を採用している。
つまり、シャフト33は、リリーフ弁機構40を内蔵しており、弁体32の全閉状態でバックファイアの高圧を図2の矢印Bのごとく受けると、図3のごとく、第1の孔35(圧力導入孔)から流体通路34の小径穴34bに導入される圧力によってボール弁41がコイルスプリング43に抗して弁座42から離座(開弁)する。これにより、第1の孔35(圧力導入孔)から第2の孔36(圧力逃がし孔)への流路(図3(b)に示す矢印Dの経路)を形成することができる。
かくして、この流路を逃げ道として、高温高圧の燃焼ガスや火炎が吸気下流側から吸気上流側へと瞬時に逃げる(抜ける)。よって、樹脂製の弁体32が高温高圧の燃焼ガスや火炎に晒され続けることがなく、弁体32の溶損を防止できる。
(Characteristics of Example 1)
In order to solve the above problem, the following technique is adopted in the
That is, the
Thus, using this flow path as an escape path, high-temperature and high-pressure combustion gas and flame instantaneously escape (exit) from the intake downstream side to the intake upstream side. Therefore, the
一方、バックファイアが消失すると、リリーフ弁機構40はボール弁41がコイルスプリング43によって弁座42に着座(閉弁)する。第1の孔35(圧力導入孔)から第2の孔36(圧力逃がし孔)への流路(図3(b)に示す矢印Dの経路)が遮断される。
これにより、弁体32がバルブ本来の機能を発揮し、吸入空気量を制御することができ、エンジン1をオーバーランの危惧なく持続運転可能となる。したがって、車両を最寄りの修理工場まで安全運転で無事に移動することができる。
On the other hand, when the backfire disappears, the
As a result, the
なお、弁体32にリリーフ弁機構40を内蔵することも考えられるが、この場合には、弁体32にリリーフ弁機構40を取り付けることによりリリーフ弁機構40が錘となって、弁体32の重量をアンバランスにさせる。このため、弁体32の回動に際して偏荷重が生じ、応答性が悪くなる他に、急激な回動による遠心力により弁体32自体の破損を招く恐れがある。
本実施例によれば、このような問題点も一切生じない次のような特質を有する。
即ち、シャフト33は弁体32の操作上、所定の太さが必要であり、この太さ(デッドスペース)を有効活用してリリーフ弁機構40を配置できるほか、シャフト33が弁体32の回動中心に位置しているため、弁体32の回動に際しても特に偏荷重が生じたり、応答性が悪くなるようなこともなく、さらに急激な回動による遠心力の影響も全く受けることがない。
Although it is conceivable to incorporate the
The present embodiment has the following characteristics that do not cause any such problems.
That is, the
[実施例2]
図4および図5は、本発明の実施例2を説明するためのもので、図1のバルブ3として適用する吸気用バルブ装置の主要部を模式的に示したものである。
本実施例は、金属製のシャフト33にリリーフ弁機構40を内蔵しており、第1の孔35と第2の孔36との間にリリーフ弁機構40を配設している点では上記実施例1と同様であるが、バックファイア時における燃焼ガスの逃がし構造に特徴を有する。
[Example 2]
4 and 5 are for explaining the second embodiment of the present invention, and schematically show the main part of an intake valve device applied as the
In the present embodiment, the
金属製のシャフト33には、内部に軸方向に延びる流体通路34が設けられているが、開放端33a側からシャフト33の軸長の略半分のところまでの短い流体通路34となっている。そして、流体通路34の一端側をなす小径穴34bには圧力導入孔をなす第1の孔35が、流体通路34の他端側をなす大径穴34aには圧力逃がし孔をなす第2の孔36が、それぞれ設けられている。
また、第1の孔35は実施例1と同様に弁体32の環状部32aを貫通して弁体32の外側に開口しているが、第2の孔36は栓体37の中心を軸方向に貫通して設けられて、大径孔34aをハウジング31の膨出部31aに開口する連通孔をなしている。
また、リリーフ弁機構40は、栓体37がコイルスプリング43のスプリング受け44を兼務している。
なお、ハウジング31の膨出部31aの開放端には気密保持のためにシールキャップ11が圧入により嵌着してあるが、このシールキャップ11は第2の孔36からの流体圧によって抜ける(脱落する)ことができるように圧入強度が選定されている。
The
The
In the
Note that a
この実施例によれば、バックファイアが生じると、弁体31が吸気下流側からの逆流(矢印B)を受けて、上記実施例1と同様にリリーフ弁機構40が開弁すると共に、第2の孔36(圧力逃がし孔)から噴出する流体圧によってシールキャップ11がハウジング31の膨出部31aから離脱する。これにより、第1の孔35(圧力導入孔)から第2の孔36(圧力逃がし孔)への流路(図5(b)に示す矢印Dの経路)を形成することができる。
かくして、この流路を逃げ道として、高温高圧の燃焼ガスや火炎が、吸気下流側から矢印Dの経路をたどり、ハウジング31外へと瞬時に逃げる(抜ける)。よって、樹脂製の弁体32が高温高圧の燃焼ガスや火炎に晒され続けることがなく、弁体32の溶損を防止できる。
According to this embodiment, when a backfire occurs, the
Thus, using this flow path as the escape path, the high-temperature and high-pressure combustion gas or flame follows the path indicated by the arrow D from the intake downstream side and escapes (exits) instantly out of the
[実施例3]
図6は、本発明の実施例3を説明するためのもので、図1のバルブ3として適用する吸気用バルブ装置の主要部を模式的に示したものである。
本実施例は、金属製のシャフト33にリリーフ弁機構40を内蔵しており、第1の孔35と第2の孔36との間にリリーフ弁機構40を配設している点では上記実施例1、2と同様であるが、バックファイア時における燃焼ガスの逃がし構造に特徴を有する。
[Example 3]
FIG. 6 is for explaining the third embodiment of the present invention, and schematically shows the main part of the intake valve device applied as the
In the present embodiment, the
金属製のシャフト33には、内部に軸方向に延びる流体通路34が設けられているが、流体通路34の一端(反開放側端)をなす小径穴34bには圧力導入孔をなす第1の孔35が複数(図示例では3個)設けられ、流体通路34の他端側をなす大径穴34aには圧力逃がし孔をなす第2の孔36が複数(図示例では2個)設けられている。
第1の孔35は実施例1と同様に弁体32の環状部32aを貫通して弁体32の外側に開口しているが、第2の孔36はシャフト33の開放端33aのところ(特に軸受8で支承される部分より先端側)で径方向に貫通して設けられて、大径孔34aをハウジング31の膨出部31aに開口する連通孔をなしている。
なお、実施例2と同様に、リリーフ弁機構40は、栓体37がコイルスプリング43のスプリング受け44を兼務しており、また、ハウジング31の膨出部31aの開放端には、気密保持のためにシールキャップ11が圧入により嵌着してあるが、このシールキャップ11は第2の孔36からの流体圧によって抜けることができるように圧入強度が選定されている。
なお、リリーフ弁機構40は、弁体として円錐弁45を備えている。
The
The
As in the second embodiment, in the
The
この実施例によれば、バックファイアが生じると、弁体32が吸気下流側からの逆流を受けて、リリーフ弁機構40が開弁すると共に、第2の孔36(圧力逃がし孔)から噴出する流体圧によってシールキャップ11がハウジング31の膨出部31aから離脱する。これにより、第1の孔35(圧力導入孔)から第2の孔36(圧力逃がし孔)への流路を形成することができることは、上記実施例2と同様であるが、第1の孔35および第2の孔36はそれぞれ複数あり、開口面積の総和を大きくすることができる。したがって、その分だけ、圧力逃がし時における圧力損失を小さくすることができ、より早く減圧することができる。
According to this embodiment, when a backfire occurs, the
[変形例]
以上3つの実施例について詳説してきたが、以下に述べるごとく、種々な変形態様で実施することができる。
(1)第1、第2の孔35、36は、製作面では円形が好ましいが、これに限るものではなく、形状、大きさを任意に選ぶことができる。
(2)シャフト33は、汎用されている一般的な金属パイプ(既製品)を活用して製作することもできる。
(3)流体通路34は、実施例のごとく段付き穴構造にすると、リリーフ弁機構40の組付け面やリリーフ弁機構40への圧力伝達の面で有利となるが、かかる段付き穴構造は必ずしも必要がない。
(4)リリーフ弁機構40は、第1の孔35からの流体圧によって第2の孔36側へ変位(開弁)する機構であれば、種々な構造のものを選択することができる。
(5)シャフト33も樹脂製にすることができ、この場合には、シャフト33と弁体32とを共通の樹脂材料により一体形成することができる。
[Modification]
Although the three embodiments have been described in detail, the present invention can be implemented in various modifications as described below.
(1) The first and
(2) The
(3) If the
(4) The
(5) The
また、上述の例では、スロットルバルブへの適用例について詳述したが、図1において、吸気ダクト4の各分岐管4aから各気筒の吸気ポート1bへの吸気流を、より好適な流れに変更するために設置されるタンブルバルブやスワールバルブにも適用できることは勿論であり、弁体32の構造も、シャフト33を中央に備えるバタフライ形式のものに限られるものではなく、シャフト33を片側に備えて団扇のごとく開閉させる団扇形式のものにも適用できる。いずれにしても、シャフト33が弁体32の回動中心に位置していることが肝要である。
In the above example, the application example to the throttle valve has been described in detail. In FIG. 1, the intake flow from each
1 エンジン(内燃機関)
2 吸気通路
3 バルブ(吸気用バルブ装置)
4 吸気ダクト
31 ハウジング
32 樹脂製の弁体
33 金属製のシャフト
33a 開放端(他方の端部)
33b 一方の端部
34 流体通路
35 第1の孔(圧力導入孔)
36 第2の孔(連通孔、圧力逃がし孔)
37 栓体
40 リリーフ弁機構
41 ボール弁
42 弁座
43 コイルスプリング
44 スプリング受け
45 円錐弁
1 engine (internal combustion engine)
2
4
33b One
36 2nd hole (communication hole, pressure relief hole)
37
Claims (7)
前記吸気通路の内部に吸気上流側と吸気下流側とを区画するように配置され、前記吸気通路の開度調整を行なう弁体と、
前記ハウジングに支承され、前記弁体を前記吸気通路の内部で回動操作するシャフトとを具備し、
前記弁体が樹脂材料によって形成されている吸気用バルブ装置において、
前記シャフトは、内部に軸方向に延びる流体通路を有する筒状体をなし、前記弁体を前記吸気通路が閉塞される開度位置に回動操作した際に、前記流体通路の一端側を、前記吸気通路の吸気下流側に開口する圧力導入孔と、前記流体通路の他端側を、前記吸気通路の吸気下流側以外の箇所で開口する圧力逃がし孔とを備えており、
前記流体通路には、前記圧力導入孔と前記圧力逃がし孔との間に、前記圧力導入孔から前記圧力逃がし孔へ向かう流体圧によってのみ圧力逃がし孔側へ変位して、吸気下流側の流体圧を逃がすリリーフ弁機構が配設されていることを特徴とする吸気用バルブ装置。 A housing having an intake passage for directing combustion air toward the combustion chamber of the internal combustion engine;
A valve body that is disposed inside the intake passage so as to partition an intake upstream side and an intake downstream side, and adjusts the opening of the intake passage;
A shaft that is supported by the housing and that rotates the valve body inside the intake passage;
In the intake valve device in which the valve body is formed of a resin material,
The shaft has a cylindrical body having a fluid passage extending in the axial direction inside, and when the valve body is rotated to an opening position where the intake passage is closed, one end side of the fluid passage is A pressure introduction hole that opens to the intake downstream side of the intake passage, and a pressure relief hole that opens the other end of the fluid passage at a location other than the intake downstream side of the intake passage,
The fluid passage is displaced between the pressure introduction hole and the pressure relief hole only by the fluid pressure from the pressure introduction hole to the pressure relief hole, so that the fluid pressure on the downstream side of the intake air is changed. A relief valve mechanism for releasing air is provided.
前記圧力逃がし孔は、前記シャフトが前記弁体を前記吸気通路が閉塞される開度位置に回動操作した際に、前記吸気通路の吸気上流側に開口することを特徴とする吸気用バルブ装置。 The intake valve device according to claim 1,
The intake valve device, wherein the pressure relief hole opens to the intake upstream side of the intake passage when the shaft rotates the valve body to an opening position where the intake passage is closed. .
前記シャフトは、前記ハウジングに支承される部分に、前記ハウジングの外部に開放される連通孔を有しており、
前記圧力逃がし孔は、前記連通孔に形成されていることを特徴とする吸気用バルブ装置。 The intake valve device according to claim 1,
The shaft has a communication hole that is open to the outside of the housing in a portion supported by the housing;
The intake valve device, wherein the pressure relief hole is formed in the communication hole.
前記圧力導入孔および前記圧力逃がし孔は、それぞれ複数設けられていることを特徴とする吸気用バルブ装置。 The intake valve device according to any one of claims 1 to 3,
The intake valve device, wherein a plurality of the pressure introduction holes and the pressure relief holes are provided.
前記弁体と前記シャフトが共通の樹脂材料によって一体に設けられていることを特徴とする吸気用バルブ装置。 The intake valve device according to any one of claims 1 to 4,
The intake valve device, wherein the valve body and the shaft are integrally provided by a common resin material.
前記シャフトは、一端に開放端を有する軸方向断面U字状の金属製パイプと、前記開放端に嵌着される栓体とからなり、
前記金属製パイプには、前記開放端側から前記リリーフ弁機構が組付けられた後に、前記栓体が嵌着されることを特徴とする吸気用バルブ装置。 The intake valve device according to any one of claims 1 to 4,
The shaft is composed of a metal pipe having an U-shaped axial section having an open end at one end, and a plug fitted to the open end,
The intake valve device, wherein the plug is fitted into the metal pipe after the relief valve mechanism is assembled from the open end side.
前記リリーフ弁機構は、弁体と復元スプリングとを備えており、
前記弁体はボール弁または円錐弁であり、前記復元スプリングはコイルスプリングであることを特徴とする吸気用バルブ装置。 The intake valve device according to any one of claims 1 to 6,
The relief valve mechanism includes a valve body and a restoring spring,
The intake valve device, wherein the valve body is a ball valve or a conical valve, and the restoring spring is a coil spring.
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JP2010279116A JP2012127251A (en) | 2010-12-15 | 2010-12-15 | Intake valve device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015180507A1 (en) * | 2014-05-28 | 2015-12-03 | 昆山隆中麦士格瑞汽车部件有限公司 | Constant pressure-type exhaust brake butterfly valve |
CN105840322A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-10 | 现代自动车株式会社 | Exhaust brake for maintaining back pressure |
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