JP3204328B2 - 空気流量計付きスロットルボディ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのスロットル
ボディと熱式空気流量計とを一体化した空気流量計付き
スロットルボディに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平２−１５７４７
６号公報に開示されるように、スロットルボディと、発
熱抵抗体を空気流量検出素子とした熱式空気流量計とを
一体化したものが知られている（これを第１の従来例と
する）。

【０００３】また、特開昭６４−３６９３７号、特開昭
６４−６６５１８号公報には、絞り弁を迂回するバイパ
ス通路付きスロットルボディと熱式空気流量計とを一体
化したものが知られている（これを第２の従来例とす
る）。

【０００４】このうち、第２の従来例では、スロットル
ボディ内壁に形成されるバイパス通路の入口と、絞り弁
と、熱式空気流量計の副流路〔ここで、副流路とは吸気
通路（主流路）の空気の一部を流通させる通路である〕
との位置関係に工夫を施すことで、空気流量測定精度を
良好に保ちつつスロットルボディのコンパクト化（低背
化）を図るための技術が提案されている。

【０００５】具体的には、特開昭６４−３６９３７号公
報のスロットルボディは、絞り弁の開度及びバイパス
通路に流入する吸気により流速分布が変動する領域にあ
えて空気流量検出素子を設け、且つバイパス通路の入
口を絞り弁が下流方向に開く側のスロットルボディ内壁
（主流路壁面）で絞り弁位置よりもわずかに上流の箇所
に形成し、空気流量計の検出素子を主流路の中心軸に
対して偏った位置（絞り弁が上流方向に開く側へ偏った
位置）に配置したり、特開昭６４−６６５１８号公報の
スロットルボディは、上記同様に絞り弁とバイパス通路
の入口との位置関係を設定しつつ、流量計の検出素子
を主流路の中心軸上に傾けて配置している。

【０００６】すなわち、上記の構成要素のうち、の要
素により、副流路をできるだけ絞り弁側に近づけスロッ
トルボディの低背化を図り、の要素により、絞り弁は
開動作した時にバイパス通路の入口にかかることがない
ので、バイパス通路の入口が主流路の一部になってしま
う不具合（スロット開度が実質拡大）をなくすことがで
き、，の要素により、空気流速分布の変動の影響を
ほとんど受けることなく副流路を通過する空気流量を検
出可能であると提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術のう
ち、第１の従来例は、バイパス通路の入口等の開口位置
が空気流量計の検出精度に与える影響やスロットルボデ
ィの低背化について十分な考慮がなされていない。

【０００８】また、第２の従来例の場合にも、スロット
ルボディがエンジンに近い位置に配置されるため、空気
流量検出素子付き副流路を絞り弁側に接近させた場合、
エンジンからの吸気脈動の影響を受けやすく、またエン
ジン側から吹き返されるオイル，カーボン等の汚損物質
が付着して計量精度を損ねるため、結局は空気流量検出
素子付きの副空気流路を絞り弁からある程度遠ざけねば
ならず、空気流量計付きスロットルボディの低背化と計
量精度の両立を図ることが困難であった。

【０００９】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、吸気脈動，汚損物質などの影響の受けやすい厳し
い環境に設置する場合でも、これらに対処しつつスロッ
トルボディの低背化と空気計量精度の両立を図り得る空
気流量計付きスロットルボディを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、基本的には次のような課題解決手段を提
案する。

【００１１】すなわち、空気流量を制御するための絞り
弁、前記絞り弁を迂回して該絞り弁の上流，下流の主流
路に通じるバイパス通路、前記主流路の絞り弁上流に配
設された熱式空気流量検出素子付きの副流路を備え、前
記副流路の出口と前記絞り弁との間の主流路内壁に下流
に向けて径が小さくなるテーパが形成され、このテーパ
の終端から絞り弁取り付け位置に至る主流路内壁がスト
レートな管壁となっているスロットルボディにおいて、
（イ）前記絞り弁を取り付けるストレートな管壁に前記
バイパス通路の入口が開口し、（ロ）このバイパス通路
７の入口は、絞り弁上流位置にあり絞り弁軸を基準にし
て前記絞り弁が下流側に開き動作する側に配置され、
（ハ）このバイパス通路の入口の上流に、前記副流路が
その副流路形式として上流側副流路が主流路の軸方向に
向き下流側副流路が絞り弁軸と一致或いはほゞ一致する
方向に向いて主流路を横切る通路構造を呈して配設さ
れ、前記バイパス通路の入口が前記下流側副流路の軸線
に対し４５°〜１３５°の範囲にかかるよう配置してあ
り、（ニ）前記下流側副流路の底面から前記絞り弁軸の
中心までの距離が、絞り弁部の主流路の直径をｄとした
とき、０．５〜１．０ｄの範囲にあり、（ホ）前記バイ
パス通路の出口は、絞り弁下流の位置で且つ主流路壁面
のうち絞り弁軸を基準にして前記絞り弁が下流側に開く
側の壁面に形成してあり、且つこのバイパス通路の出口
は、少なくとも前記絞り弁が小開度以上に開いてから該
絞り弁がかかるような位置に配置され、前記絞り弁がバ
イパス通路出口の最寄りの一辺にかかったときに、絞り
弁周辺に形成される通気面積の絞り弁軸により区分され
るバイパス通路出口側の開口面積ＳＴがバイパス通路出
口の開口面積ＳＢと等しいか大きくなる位置（ＳＴ≧Ｓ
Ｂ）に配置したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記構成よりなれば、絞り弁開弁時には、副流
路付近では、一部の空気が副流路を通り、大部分の空気
が主流路を通り、これらの空気はテーパ壁面で囲まれた
主流路で合流し整流された後に絞り弁を通過する。上記
テーパは同一出願人によって特開平２−１０８９２０号
によって提案されているものであり、副流路のある主流
路の通路断面積が副流路の途切れた位置で急変するのを
なくして乱流発生を防止する機能を有する。 上記構成要
素（イ）〜（ニ）のうち、（ロ）の要素により、既述し
たの要素同様に、絞り弁が開動作した時にバイパス通
路の入口にかかることがないので、バイパス通路の入口
が主流路の一部になってしまう不具合をなくすことがで
き、また、このようにすればバイパス通路入口を絞り弁
と接近して配置できるので、スロットルボディの低背化
に貢献する。

【００１３】さらに、（ハ）の要素により、空気流量検
出素子付きの副流路が曲折した通路構造を呈しそのうち
下流側副流路が主流路を横切るので、副流路をバイパス
通路入口及び絞り弁に近接して配置しても、その中に配
置される空気流量検出素子がエンジンからの吸気脈動や
汚損物質のはね返りの影響をほとんど受けない。その結
果、スロットルボディの低背化をより促進させる。加え
て、下流側副流路の向きを絞り弁軸と一致或いはほゞ一
致させたことを前提として、バイパス通路の入口が前記
下流側副流路の軸線に対し４５°〜１３５°の範囲にか
かるようにすると、絞り弁の開度及びバイパス通路に流
入する吸気により空気流速分布が変動する主流路領域
（絞り弁に近接した領域）に副流路を設けても、副流路
出口が空気流速分布の中でほゞ平均した流速を保つ箇所
に位置することになり、良好な計量精度が得られた。こ
のような計量精度の良好化は、（ニ）の要素により下流
側副流路の底面から絞り弁軸の中心までの距離を上記
０．５ｄ〜１．０ｄの範囲に設定することで得られた。
また、上記した（イ）の要素のようにバイパス通路の入
口を主流路のテーパ終端より下流のストレート管壁に開
口させたことで、テーパの乱流抑制機能を良好に保持し
て、その分、副流路の出口を絞り弁側に接近させること
が可能になる。それによって、下流側副流路の底面から
絞り弁軸の中心までの距離を上記０．５ｄ〜１．０ｄの
範囲に難なく設定し得る（仮にバイパス通路の入口が上
記主流路のテーパにかかるとテーパによる乱流抑制機能
を低下させる原因となり、その影響を避けるために、副
流路をバイパス通路入口ひいては絞り弁から遠ざけなけ
ればならない）。また、上記した（ホ）の要素によりバ
イパス通路出口がすべての運転領域において吸気通路の
計量精度に与える影響をほとんどなくすことができ、し
かもバイパス出口も絞り弁と極力接近させることができ
るので、スロットルボディのより一層の低背化を図るこ
とができる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。

【００１５】図１は本発明の第１実施例を示す縦断面図
（スロットルボディの絞り弁軸に直交する面での断面
図）及びその絞り弁の開度の一例を示す説明図、図２は
絞り弁軸と平行な面における縦断面図である。

【００１６】これらの図に示すように、スロットルボデ
ィ１はほゞ円形断面の吸気通路（主流路）２を有し、こ
のスロットルボディ１に、空気流量を制御するための絞
り弁４、アイドル制御用のバイパス通路７の一部及び空
気流量検出素子となる発熱抵抗体９ａ及び温度補償抵抗
体９ｂ付きの副流路５とが配設してある。

【００１７】絞り弁（バタフライ弁）４は、スロットル
ボディ１に回転可能に軸装された絞り弁軸３に固着され
る。

【００１８】バイパス通路７は、絞り弁４を迂回して絞
り弁上下流の主流路２に通じるよう配設され、スロット
ルボディ１側に形成した通路要素と、ＩＳＣ弁のアクチ
ュエータ８を備えた別体の通路要素（図示省略）とを合
体して構成され、バイパス通路７途中に設けたＩＳＣ弁
の弁体（図示省略）によりその開度が制御され、通過す
る空気量が制御される。なお、ＩＳＣ弁に代えて調整ス
クリュ等の機械的に操作されるものでもよい。ＩＳＣ弁
はコントロールユニットからの制御信号により駆動され
る。

【００１９】バイパス通路７の入口７ａは、主流路壁面
（スロットルボディ１内壁）のうち絞り弁４と近接した
絞り弁上流位置に形成され、絞り弁軸３を基準にして絞
り弁３が下流側に開き動作する側の主流路２壁面に形成
される。また、出口７ｂも絞り弁４が下流側に開き動作
する側の主流路壁面に形成され、絞り弁下流位置に配設
される。

【００２０】空気流量測定用の副流路５は、絞り弁４及
びバイパス通路７の入口７ａ上流に配設される。この副
流路５は、上流側副流路５ａが主流路２の軸方向に向き
下流側副流路５ｂが絞り弁軸３と一致或いはほゞ一致す
る方向に向いて主流路２を横切る通路構造を呈してい
る。本実施例では上流側副流路５ａに対し下流側副流路
５ｂを直交させることでＬの字形の通路構造としている
が、Ｔの字形の通路構造としてもよい。以下、ここでは
上流側副流路５ａを直管部、下流側副流路５ｂを直交部
と称する。

【００２１】直管部５ａに熱式空気流量計６の発熱抵抗
体９ａ，９ｂが配置される。エンジンに供給される空気
は、主流路２と副流路５に一定の割合（分流比）に分け
られ、副流路５に流れる空気量を抵抗体９ｂにより温度
補償を伴いつつ発熱抵抗体９ａに流れる加熱電流制御値
から空気流量計（電子制御モジュール）６にて検出し、
図示されないコントロールユニットにより上記分流比か
ら全吸入空気量を演算する。副流路５の出口５ｃは直交
部５ｂの底壁に設けられ、ここから出る空気は再び主流
路２に合流する。図１からも明らかなように、副流路５
の出口５ｃと絞り弁４との間の主流路内壁に下流に向け
て径が小さくなるテーパが形成され、このテーパの終端
から絞り弁取り付け位置に至る主流路内壁がストレート
な管壁となっている。このストレートな管壁にバイパス
通路７の入口７ａが開口している。

【００２２】バイパス通路７の入口７ａは、図５及び図
６に示すように、その上流にある副流路５のうち直交部
５ｂの軸線（軸線は絞り弁軸３と一致或いはほゞ一致す
ることを条件とする）に対して４５°〜１３５°（４５
°＋９０°）の範囲にかかるよう配置してある。このよ
うにしたのは、実験的に絞り弁開度を変化させたりバイ
パス通路に流入する空気の度合（開度）を変えて、その
時に生じる主流路２中の空気流速分布を調べた結果、バ
イパス通路入口７ａと副流路５が上記の関係を満たした
時の副流路出口５ｃの位置が空気流速分布の中でほゞ平
均した流速を保つ箇所である結果が得られたことによ
る。

【００２３】以上の構成によれば、既述したように、絞
り弁上流にあるバイパス通路入口７ａが絞り弁４の下流
側に開き動作する側に配設してあるので、絞り弁４は開
動作した時にバイパス通路の入口にかかることがないの
で、バイパス通路の入口が主流路の一部になってしまう
不具合（スロットル開度実質拡大）をなくすことがで
き、しかもバイパス通路入口７ａを絞り弁４と接近して
配置できるので、スロットルボディ１の低背化に貢献す
る。

【００２４】さらに、副流路５が曲折した通路構造を呈
しそのうち直交部５ｂが主流路２を横切るので、副流路
５をバイパス通路入口７ａ及び絞り弁４に近接して配置
しても、その中に配置される空気流量検出素子９ａ，９
ｂがエンジンからの吸気脈動や汚損物質のはね返りの影
響をほとんど受けない。その結果、スロットルボディ１
の低背化をより促進させる。加えて、バイパス通路入口
７ａを副流路直交部５ｂの軸線（絞り弁軸の軸線）に対
し４５°〜１３５°の範囲にかかるようにすると、この
関係にある副流路出口５ｃの位置が空気流速分布の中で
ほゞ平均した流速を保つ箇所となり得るので、絞り弁４
の開度及びバイパス通路７に流入する吸気により流速が
変動する主流路領域（絞り弁に近接した領域）に副流路
５を設けても、その影響を受けることなく良好な計量精
度が得られた。

【００２５】具体的には、主流路２の絞り弁４周辺の径
をｄ（ｍｍ）としたとき、副流路５における直交部５ｂ
の底面から絞り弁軸３の中心までの距離が０．５ｄ〜
１．０ｄの範囲（１．０ｄ以上でもよいが本発明の効果
は少なくなる）、直交部５ｂとバイパス通路開口部７ａ
間の軸方向の間隔（距離）は７ｍｍ以上であることが望
ましい。バイパス通路７の入口７ａを、主流路に設けた
上記テーパの終端よりも下流のストレート管壁に開口さ
せたことで、テーパによる乱流抑制機能を良好に保持
し、その分、副流路５の出口５ｃを絞り弁４側に接近さ
せることが可能になる。それによって、上記した０．５
ｄ〜１．０ｄの範囲を難なく設定し得る。

【００２６】また、本実施例では、バイパス通路出口７
ｂは、絞り弁４が開き動作すると絞り弁４が近づいてく
る位置に配置されているが、絞り弁４の小開度領域で絞
り弁４がかかってしまうと、絞り弁開口面積に対してこ
の出口７ｂが占める率が大きくなってしまうので、少な
くとも絞り弁４がある程度（小開度以上）開いてから絞
り弁４がかかるような位置に出口７ｂを配置する必要が
ある。すなわち、絞り弁４がバイパス通路出口７ｂの最
寄りの一辺にかかったときに、絞り弁周辺に形成される
通気面積の絞り弁軸３により区分される出口７ｂ側の開
口面積ＳＴが開口部７ｂの開口面積ＳＢと等しいか大き
くなる位置（ＳＴ≧ＳＢ）に配置する。

【００２７】このようにすることにより、バイパス通路
出口７ｂがすべての運転領域において吸気通路の計量精
度に与える影響をほとんどなくすことができ、しかもバ
イパス出口７ｂも絞り弁４と極力接近させることができ
るので、スロットルボディ１のより一層の低背化を図る
ことができる。

【００２８】図３は本発明の第２実施例に係り、絞り弁
部の周辺を表している。なお、図中、第１実施例と同一
符号は同一或いは共通する要素を示す（図４以降の図面
も同様である）。

【００２９】本実施例において、第１実施例と異なる点
は、バイパス通路７の出口７ｂをスロットルボディ１の
一端に主流路２の軸方向と同一方向でその下流方向に向
いて開口するように形成し（換言すれば、スロットルボ
ディ１の出口と向きを一致させてある）、このスロット
ルボディ１とインテークマニホールド１０とをガスケッ
ト１３を介して接続した際に前記バイパス通路７の出口
７ｂがインテークマニホールド１０側に向くようにして
いる。

【００３０】本実施例によれば、バイパス通路出口７ｂ
を絞り弁部に近接させても、絞り弁開動作時に絞り弁４
が出口７ｂにかかることがない利点がある。

【００３１】なお、図示していないが、バイパス通路の
出口７ｂは、絞り弁下流の位置で且つ主流路２壁面のう
ち絞り弁軸３を基準にして絞り弁４が上流側に開く側の
壁面に形成してもよい。このようにすれば、バイパス通
路出口７ｂを絞り弁に近い位置に配置しても、絞り弁４
は開動作すると出口７ｂと遠ざかるので、常に絞り弁４
が出口７ｂにかかることなく、また出口７ｂの設計の自
由度を高めることができる。

【００３２】図４は本発明の第３実施例を示す要部断面
図で、本実施例と既述した各実施例と異なる点は、スロ
ットルボディ１にはバイパス通路７の入口７ａしか設け
ておらず、バイパス通路７の流路の大部分はホース１２
により構成して、このホース１２を介して、図示されな
い吸気通路要素（スロットルボディよりも下流の吸気
筒）に設けたバイパス通路の出口と接続した点にある。
１１はバイパス通路入口７ａとホース１２とを接続する
ジョイント用のパイプである。

【００３３】本実施例でも、既述した実施例と同様の効
果を奏し、しかも、スロットルボディ１には、バイパス
通路出口を設けていないので、その分、ボディ１のスペ
ース省約を図り、より一層スロットルボディ１をコンパ
クト化することができる。

【００３４】なお、上記実施例ではバイパス通路７の一
例としてＩＳＣ用のものを例示したが、これに限らずそ
の他の用途のバイパス通路（例えば、暖機運転時の空気
流量制御用のバイパス通路）であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、吸気脈
動，汚損物質などの影響の受けやすい厳しい環境に設置
する場合でも、これらに対処しつつスロットルボディの
低背化と空気計量精度の両立を図り得る空気流量計付き
スロットルボディを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るスロットルボディを
絞り弁軸の直交する面で縦断面した要部説明図及びその
絞り弁部付近を示した部分横断面図

【図２】第１実施例を絞り弁軸と平行する面で縦断面し
た要部説明図

【図３】本発明の第２実施例を絞り弁軸の直交する面で
縦断面した要部説明図

【図４】本発明の第３実施例を絞り弁軸の直交する面で
縦断面した要部説明図

【図５】図１の矢印Ａ−Ａ断面図

【図６】図１の別の例を示す矢印Ａ−Ａ断面図

【符号の説明】

１…スロットルボディ、２…吸気通路（主流路）、３…
絞り弁軸、４…絞り弁、５（５ａ，５ｂ）…副流路（上
流側副流路、下流側副流路）、６…空気流量計、７…バ
イパス通路、７ａ…バイパス入口、７ｂ…バイパス出
口、８…ＩＳＣ弁駆動用アクチュエータ、９ａ…発熱抵
抗体（空気流量検出素子）、９ｂ…温度補償用抵抗体、
１２…ホース。

フロントページの続き (72)発明者 飯塚 秀樹 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地３ 日立オートモティブエンジニアリ ング株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−245451（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−36937（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−103145（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気流量を制御するための絞り弁、前記
   絞り弁を迂回して該絞り弁の上流，下流の主流路に通じ
   るバイパス通路、前記主流路の絞り弁上流に配設された
   熱式空気流量検出素子付きの副流路を備え、前記副流路
   の出口と前記絞り弁との間の主流路内壁に下流に向けて
   径が小さくなるテーパが形成され、このテーパの終端か
   ら絞り弁取り付け位置に至る主流路内壁がストレートな
   管壁となっているスロットルボディにおいて、 前記絞り弁を取り付けるストレートな管壁に前記バイパ
   ス通路の入口が開口し、このバイパス通路の入口は、絞
   り弁上流位置にあり絞り弁軸を基準にして前記絞り弁が
   下流側に開き動作する側に配置され、このバイパス通路
   の入口の上流に、前記副流路がその副流路形式として上
   流側副流路が主流路の軸方向に向き下流側副流路が絞り
   弁軸と一致或いはほゞ一致する方向に向いて主流路を横
   切る通路構造を呈して配設され、前記バイパス通路の入
   口が前記下流側副流路の軸線に対し４５°〜１３５°の
   範囲にかかるよう配置してあり、前記下流側副流路の底
   面から前記絞り弁軸の中心までの距離が、絞り弁部の主
   流路の直径をｄとしたとき、０．５〜１．０ｄの範囲に
   あり、 前記バイパス通路の出口は、絞り弁下流の位置で且つ主
   流路壁面のうち絞り弁軸を基準にして前記絞り弁が下流
   側に開く側の壁面に形成してあり、且つこのバイパス通
   路の出口は、少なくとも前記絞り弁が小開度以上に開い
   てから該絞り弁がかかるような位置に配置され、前記絞
   り弁がバイパス通路出口の最寄りの一辺にかかったとき
   に、絞り弁周辺に形成される通気面積の絞り弁軸により
   区分されるバイパス通路出口側の開口面積ＳＴがバイパ
   ス通路出口の開口面積ＳＢと等しいか大きくなる位置
   （ＳＴ≧ＳＢ）に配置したことを特徴とする空気流量計
   付きスロットルボディ。
2. 【請求項２】 空気流量を制御するための絞り弁、前記
   絞り弁を迂回して該絞り弁の上流，下流の主流路に通じ
   るバイパス通路、前記主流路の絞り弁上流に配設された
   熱式空気流量検出素子付きの副流路を備え、前記副流路
   の出口と前記絞り弁との間の主流路内壁に下流に向けて
   径が小さくなるテーパが形成され、このテーパの終端か
   ら絞り弁取り付け位置に至る主流路内壁がストレートな
   管壁となっているスロットルボディにおいて、 前記絞り弁を取り付けるストレートな管壁に前記バイパ
   ス通路の入口が開口し、このバイパス通路の入口は、絞
   り弁上流位置にあり絞り弁軸を基準にして前記絞り弁が
   下流側に開き動作する側に配置され、このバイパス通路
   の入口の上流に、前記副流路がその副流路形式として上
   流側副流路が主流路の軸方向に向き下流側副流路が絞り
   弁軸と一致或いはほゞ一致する方向に向いて主流路を横
   切る通路構造を呈して配設され、前記バイパス通路の入
   口が前記下流側副流路の軸線に対し４５°〜１３５°の
   範囲にかかるよう配置してあり、前記下流側副流路の底
   面から前記絞り弁軸の中心までの距離が、絞り弁部の主
   流路の直径をｄとしたとき、０．５〜１．０ｄの範囲に
   あり、 前記バイパス通路の出口は、絞り弁下流の位置で且つ主
   流路壁面のうち絞り弁軸を基準にして前記絞り弁が上流
   側に開く側の壁面に形成してあることを特徴とする空気
   流量計付きスロットルボディ。
3. 【請求項３】 前記バイパス通路の入口と前記副流路の
   出口とは、前記主流路の軸方向において７ｍｍ以上の間
   隔をあけてある請求項１又は請求項２記載の空気流量計
   付きスロットルボディ。
4. 【請求項４】 前記バイパス通路はアイドルスピードコ
   ントロール弁を備えたアイドル制御用の通路である請求
   項１ないし請求項３のいずれか１項記載の空気流量計付
   きスロットルボディ。