JP2019011693A

JP2019011693A - 内燃機関のバイパス空気量制御装置

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Publication number: JP2019011693A
Application number: JP2017127805A
Authority: JP
Inventors: 賢一村上; Kenichi Murakami
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: WO2019003529A1; JP6821523B2

Abstract

【課題】内燃機関のアイドル運転時を含む運転領域でのエンジン回転数の変化量を低減する。【解決手段】バイパス空気量制御装置１０は、内燃機関のスロットルバルブを迂回するバイパス通路１６を有するスロットルボディ１２と、バイパス通路１６を開閉するバルブ体２４と、を備える、バルブ体２４は、先方に向って縮径する第１テーパー部３７と、第１テーパー部３７に連設されかつ第１テーパー部３７のテーパー角Ｔ１よりも小さいテーパー角Ｔ２の第２テーパー部３８とを有する。第１テーパー部３７は、バイパス通路１６に設けられたバルブシート２１に着座及び離座可能とされる。バルブ体２４の全閉位置において、バルブシート２１と第１テーパー部３７との当接部４１に対して、第１テーパー部３７と第２テーパー部３８との間の境界部３９が接近する位置に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のバイパス空気量制御装置に関する。

従来、内燃機関のアイドル運転時において、スロットルバルブを迂回するバイパス通路を介して内燃機関へ供給され吸入空気量いわゆるバイパス空気量を制御するバイパス空気量制御装置がある。図５はバイパス空気量制御装置のバルブシートの周辺部を示す断面図である。図５に示すように、従来例のバイパス空気量制御装置１１０は、内燃機関（エンジン）のスロットルバルブを迂回するバイパス通路１１６を有するスロットルボディ１１２と、軸方向の移動によりバイパス通路１１６を開閉するバルブ体１２４と、を備えている。

バルブ体１２４は、先方に向って縮径するテーパー状の第１テーパー部１３７と、第１テーパー部１３７に連設されかつ第１テーパー部１３７のテーパー角ｔ１よりも小さいテーパー角ｔ２の第２テーパー部１３８とを有している。第１テーパー部１３７が、バルブシート１２１に着座及び離座可能とされている。テーパー角ｔ１は、バルブ体１２４の全閉位置におけるバルブシート１２１に対する第１テーパー部１３７の食い付きを防止可能な角度に設定されている。

バルブシート１２１は、断面Ｒ形状のシート面１２１ａを有している。バルブシート１２１に連続する通路部１１９は、シート面１２１ａの最小内径端から軸方向（図５において下方に延在するストレート状に形成されている。なお、第１テーパー部のテーパー角を、バルブ体の全閉位置におけるバルブシートに対する第１テーパー部の食い付きを防止可能な角度に設定したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２２７２３２号公報

従来例によると、バルブ体１２４の全閉位置において、バルブシート１２１と第１テーパー部１３７との当接部１４１に対して、第１テーパー部１３７と第２テーパー部１３８との間の境界部１３９が離れた位置に配置されている。これにより、内燃機関のアイドル運転時の使用域で第１テーパー部１３７が機能するように設定されている。すなわち、図４に示すように、特性線Ｌ２の特性線部Ｌ２ａが第１テーパー部１３７の機能する部分であり、特性線部Ｌ２ｂが第２テーパー部１３８の機能する部分であるため、特性線部Ｌ２ａが内燃機関のアイドル運転時の使用域Ｓに含まれている。したがって、アイドル運転時の使用域Ｓにおけるバルブ体１２４の単位変化量当たりのバイパス空気の変化量が大きくなり、エンジン回転数の変化量が大きいという問題があった。また、特許文献１では、第１テーパー部のテーパー角よりも大きいテーパー角の第２テーパー部を有している。このため、第２テーパー部が機能する範囲において、バルブ体の単位変化量当たりのバイパス空気の変化量が大きく、エンジン回転数の変化量が大きいという問題が残る。

本発明が解決しようとする課題は、内燃機関のアイドル運転時を含む運転領域でのエンジン回転数の変化量を低減することのできる、バイパス空気量制御装置を提供することにある。

前記した課題は、本発明のバイパス空気量制御装置により解決することができる。

第１の発明は、内燃機関のスロットルバルブを迂回するバイパス通路を有するバイパス通路形成部材と、軸方向の移動により前記バイパス通路を開閉するバルブ体と、を備えている、内燃機関のバイパス空気量制御装置であって、前記バルブ体は、先方に向って縮径するテーパー状の第１テーパー部と、該第１テーパー部に連設されかつ第１テーパー部のテーパー角よりも小さいテーパー角の第２テーパー部とを有しており、前記第１テーパー部は、前記バイパス通路に設けられたバルブシートに着座及び離座可能とされており、前記バルブ体の全閉位置において、前記バルブシートと前記第１テーパー部との当接部に対して、前記第１テーパー部と前記第２テーパー部との間の境界部が接近する位置に配置されている、内燃機関のバイパス空気量制御装置である。

第１の発明によると、第２テーパー部が内燃機関のアイドル運転時を含む運転領域で機能する。したがって、内燃機関のアイドル運転時を含む運転領域におけるバルブ体の単位変化量当たりのバイパス空気の変化量を低減し、エンジン回転数の変化量を低減することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記バルブシートは、断面Ｒ形状のシート面を有しており、前記バルブシートに連続する通路部は、前記当接部から軸方向に延在するストレート状に形成されている、内燃機関のバイパス空気量制御装置である。

第２の発明によると、バルブ体の全閉位置において、第１テーパー部と第２テーパー部との境界部を、バルブシートと第１テーパー部との当接部に対して接近する位置に容易に配置することができる。

本発明のバイパス空気量制御装置によると、内燃機関のアイドル運転時を含む運転領域でのエンジン回転数の変化量を低減することができる。

一実施形態に係るバイパス空気量制御装置を示す断面図である。バイパス空気量制御装置のバルブシートの周辺部を示す断面図である。バルブシートの第２通路部の説明図である。開度とバイパス空気量との関係を表すグラフである。従来例にかかるバイパス空気量制御装置のバルブシートの周辺部を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための一実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態に係るバイパス空気量制御装置は、自動車等の車両用エンジンにおいて、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路を流れるバイパス空気量を制御する装置である。図１はバイパス空気量制御装置を示す断面図である。

［バイパス空気量制御装置の概要］
図１に示すように、バイパス空気量制御装置１０は、スロットルボディ１２と流量制御弁１４とを備えている。スロットルボディ１２には、バイパス通路１６が形成されている。バイパス通路１６は、内燃機関のスロットルバルブ（不図示）を迂回するように形成されている。バイパス通路１６は、一端面（上端面）を開口する有底円筒状のバルブ室１７と、バルブ室１７の底部から側方へ延在する第１通路部１８と、バルブ室１７の底面１７ａから同軸状に延在する中空円筒状の第２通路部１９と、を備えている。第２通路部１９のバルブ室１７側の開口端部には、バルブシート２１が形成されている。スロットルボディ１２は、例えば樹脂製である。なお、スロットルボディ１２は本明細書でいう「バイパス通路形成部材」に相当する。

流量制御弁１４は、駆動装置２２とバルブ体２４とを備えている。駆動装置２２は、略円筒状のハウジング２６と、ハウジング２６内に収納されたステッピングモータ２７と、ステッピングモータ２７の回転運動を直線運動に変換するねじ機構からなる運動変換機構２８と、を備えている。ハウジング２６の一端部（図１において上端部）には、コネクタ部２６ａが設けられている。ハウジング２６の中央部には、外方へ張り出すフランジ状の取り付け部２６ｂが形成されている。ステッピングモータ２７は、コネクタ部２６ａを介してＥＣＵ（電子制御装置）と電気的に接続されており、ＥＣＵにより開閉制御されるようになっている。

ハウジング２６の他端部側の部分（図１において下部）は、スロットルボディ１２のバルブ室１７の開口部（図１において上部）内にＯリング２９を介して同軸状に嵌合されている。ハウジング２６の取り付け部２６ｂは、スロットルボディ１２に締結等により固定されている。

バルブ体２４は、スロットルボディ１２のバルブ室１７内に同軸状に配置されている。バルブ体２４は、軸方向（図１において上下方向）に並ぶ筒状部３１、フランジ部３２及びバルブ部３３を有している。筒状部３１は、駆動装置２２の運動変換機構２８の出力部材２８ａに同軸状に連結されている。これにより、バルブ体２４は、駆動装置２２のステッピングモータ２７の駆動により運動変換機構２８を介して軸方向（図１において上下方向）に移動される。フランジ部３２は、筒状部３１及びバルブ部３３よりも径方向外方へ張り出されている。フランジ部３２とハウジング２６との対向面の間には、コイルばねからなるばね部材３５が同軸状に介装されている。ばね部材３５は、バルブ体２４をハウジング２６から離隔させる方向（図１において下方）に付勢している。バルブ部３３は、先方（図１において下方）に向って先細り状をなすテーパ状に形成されており、スロットルボディ１２のバルブシート２１と同軸状に配置されている。バルブ体２４は、例えば樹脂製である。

前記したバイパス空気量制御装置１０の動作を説明する。いま、バルブ体２４のバルブ部３３がバイパス通路１６のバルブシート２１に着座すなわち当接されているときには、バルブ体２４が全閉位置に位置されている。このとき、バイパス通路１６を流れるバイパス空気量は０（ゼロ）である。この状態から、バルブ体２４が駆動装置２２により後退（図１において上方へ移動）されていくことにより、バルブ部３３がバイパス通路１６のバルブシート２１から離座すなわち離されていく、すなわちバルブ体２４が開かれていく。これにともない、バイパス通路１６の第１通路部１８側から第２通路部１９側へ流れるバイパス空気量は次第に増加する。また、開位置から、バルブ体２４が駆動装置２２により進出（図１において下方へ移動）されていくことにより、バルブ体２４が閉じられていく。これにともない、バイパス空気量は次第に減少し、最終的にはバルブ体２４がバルブシート２１に着座することで、バイパス空気量は０（ゼロ）になる。

［バルブ体２４の要部］
図２はバイパス空気量制御装置のバルブシートの周辺部を示す断面図である。図２に示すように、バルブ体２４のバルブ部３３は、先方（図２において下方）に向って縮径するテーパー状の第１テーパー部３７と第２テーパー部３８とを有している。第２テーパー部３８は、第１テーパー部３７に連設されている。第１テーパー部３７の外周面とバルブ体２４の軸線Ｌとのなす傾斜角は、テーパー角Ｔ１に設定されている。また、第２テーパー部３８の外周面と軸線Ｌのなす傾斜角は、テーパー角Ｔ２に設定されている。テーパー角Ｔ１は、バルブ体２４の全閉位置におけるバルブシート２１に対する第１テーパー部３７の食い付きを防止可能な角度、例えば３０°に設定されている。また、テーパー角Ｔ２は、テーパー角Ｔ１よりも小さい角度、例えば１０°に設定されている。

［バルブシート２１の要部］
図２に示すように、バルブシート２１は、スロットルボディ１２のバルブ室１７の底面１７ａと第２通路部１９の仮想内周面とのなす段付き角部に面取り状に形成された断面Ｒ形状のシート面２１ａを有している。シート面２１ａの半径Ｒは、例え０．５〜１．０ｍｍである。図３に示すように、第２通路部１９の内周面の内径すなわちバルブシート２１のシート径２１ｄは、シート面２１ａを半径Ｒに沿って最小側に延長したときの最小内径端から軸方向（図３において下方）にストレート状に延在する仮想内周面１９ａよりも大径化されている。すなわち、図２に示すように、シート径２１ｄは、バルブ体２４の全閉位置において、第１テーパー部３７の外周面の小径側端部の外径よりも僅かに大きい外径の外周面の部位とバルブシート２１のシート面２１ａとが当接する当接部４１の直径と同一寸法に設定されている。また、第２通路部１９は、当接部４１から軸方向（図２において下方）に延在するストレート形状に形成されている。シート径２１ｄは、例えば６．０ｍｍである。バルブ体２４の全閉位置において、当接部４１に対して、第１テーパー部３７と第２テーパー部３８との境界部３９が接近する位置に配置されている。なお、第２通路部１９は本明細書でいう「バルブシート２１に連続する通路部」に相当する。

［バイパス空気量制御装置１０の作用・効果］
前記したバイパス空気量制御装置１０によると、バルブ体２４の全閉位置において、バルブシート２１と第１テーパー部３７との当接部４１に対して、第１テーパー部３７と第２テーパー部３８との間の境界部３９が接近する位置に配置されている。したがって、第２テーパー部３８が内燃機関のアイドル運転時を含む運転領域で機能する。すなわち、図４に示すように、特性線Ｌ１の特性線部Ｌ１ａが第１テーパー部３７の機能する部分であり、特性線部Ｌ１ｂが第２テーパー部３８の機能する部分である。したがって、特性線部Ｌ１ｂから分かるように、内燃機関のアイドル運転時（使用域Ｓ参照）を含む運転領域におけるバルブ体２４の単位変化量当たりのバイパス空気の変化量を低減することができる。よって、エンジン回転数の変化量を低減することができる。

また、バルブシート２１は、断面Ｒ形状のシート面２１ａを有しており、バルブシート２１に連続する第２通路部１９は、当接部４１から軸方向に延在するストレート状に形成されている。したがって、バルブ体２４の全閉位置において、第１テーパー部３７と第２テーパー部３８との境界部３９を、バルブシート２１と第１テーパー部３７との当接部４１に対して接近する位置に容易に配置することができる。

［他の実施形態］本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、スロットルボディ１２及び／又はバルブ体２４は、樹脂製に限らず、金属製でもよい。また、バイパス通路形成部材は、スロットルボディ１２に限らず、バイパス通路１６を形成する部材であればよい。また、テーパー角Ｔ１及び／又はテーパー角Ｔ２は適宜増減してもよい。また、第２通路部１９のシート径２１ｄは適宜増減してもよい。また、第２通路部１９は、少なくとも、バルブ体２４の全閉位置において、当接部４１からバルブ体２４の先端面を超えるまでの通路部分がストレート状に形成されていればよい。

１０バイパス空気量制御装置
１２スロットルボディ（バイパス通路形成部材）
１６バイパス通路
１９第２通路部（バルブシートに連続する通路部）
２１バルブシート
２１ａシート面
２４バルブ体
３７第１テーパー部
３８第２テーパー部
３９境界部
４１当接部
Ｔ１テーパー角
Ｔ２テーパー角

Claims

内燃機関のスロットルバルブを迂回するバイパス通路を有するバイパス通路形成部材と、
軸方向の移動により前記バイパス通路を開閉するバルブ体と、
を備えている、内燃機関のバイパス空気量制御装置であって、
前記バルブ体は、先方に向って縮径するテーパー状の第１テーパー部と、該第１テーパー部に連設されかつ第１テーパー部のテーパー角よりも小さいテーパー角の第２テーパー部とを有しており、
前記第１テーパー部は、前記バイパス通路に設けられたバルブシートに着座及び離座可能とされており、
前記バルブ体の全閉位置において、前記バルブシートと前記第１テーパー部との当接部に対して、前記第１テーパー部と前記第２テーパー部との間の境界部が接近する位置に配置されている、内燃機関のバイパス空気量制御装置。
請求項１に記載の内燃機関のバイパス空気量制御装置であって、
前記バルブシートは、断面Ｒ形状のシート面を有しており、
前記バルブシートに連続する通路部は、前記当接部から軸方向に延在するストレート状に形成されている、内燃機関のバイパス空気量制御装置。