JP3234533B2 - アイドル吸気制御装置 - Google Patents

アイドル吸気制御装置

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JP3234533B2 JP11188597A JP11188597A JP3234533B2 JP 3234533 B2 JP3234533 B2 JP 3234533B2 JP 11188597 A JP11188597 A JP 11188597A JP 11188597 A JP11188597 A JP 11188597A JP 3234533 B2 JP3234533 B2 JP 3234533B2
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泰之 川辺
孝一 五味
孝 福永
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関のアイドル
運転時の吸気量を制御するアイドル吸気制御装置に関
し、特にアイドル吸気用の通路構造に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の吸気系にアイドル吸気制御装
置を設置して、アイドル時の吸気流量を調整することが
知られており(例えば、特開平4−1467号公報
等)、その一例を図4に示す。図中、内燃機関1には、
吸気管21より吸気チャンバ22を経て外部から空気が
供給されるようになしてあり、上記吸気チャンバ22
は、内燃機関1の各気筒に連通する内燃機関の気筒数に
応じた吸気支管22aを有している。上記吸気管21お
よび吸気チャンバ22内の空間は吸気通路2となしてあ
り、外部からの空気は、この吸気通路2内に設置される
吸気調整弁3によって調量されて、上記内燃機関1の各
気筒に吸入される。
【0003】また、上記吸気通路2には、上記吸気調整
弁3の上流側と下流側とを連通するバイパス通路が設け
てあり、上記吸気調整弁3が全閉となる内燃機関のアイ
ドル時用の、アイドル吸気通路4となしてある。このア
イドル吸気通路4の途中には、アイドル吸気調整弁5が
配設してあり、アイドル吸気通路4を経て内燃機関1に
供給される吸気流量を調整している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記アイド
ル吸気通路4は、通常、図5に示すように、上記吸気通
路2の厚肉とした通路壁の内部に形成され、屈曲部や段
差のある形状となることが多い。一般に、アイドル吸気
調整弁5の下流部には、通路面積の変化により渦流が発
生しやすく、同様に、アイドル吸気調整弁5下流のアイ
ドル吸気通路4内に、吸気の進行方向に通路径が拡がる
ような段差があると、ここへ回り込む渦流が発生する。
図5の構成では、アイドル吸気調整弁5の下流に段部6
1、62が存在して、その前後で通路径が大きく変化し
ており、このため、図に矢印で示すように、アイドル吸
気調整弁5の直後、および段部61、62の直後におい
て、渦流7が発生しやすい。
【0005】一方、図4において、上記吸気調整弁3下
流の吸気チャンバ22内には、内燃機関1からの吹き返
しにより燃焼生成物が滞留しており、この燃焼生成物
が、吸気チャンバ22内の脈動流と、上記図5の渦流7
によって、アイドル吸気通路4内に侵入するという問題
があった。すなわち、燃焼生成物は、吸気調整弁3が大
きく開いている時に吸気チャンバ22内の脈動により上
記アイドル吸気通路4の出口付近内に侵入し、さらに、
吸気調整弁3がほぼ全閉した時に、アイドル吸気通路4
に上記図5に示した渦流が生じると、これに乗って、ア
イドル吸気通路4内を逆流する。そして、この燃焼生成
物がアイドル吸気調整弁5に付着するおそれがあった。
【0006】しかして、本発明は、アイドル吸気通路内
の渦流の発生を抑制し、燃焼生成物がアイドル吸気通路
内を逆流することを防止して、燃焼生成物のアイドル吸
気調整弁への付着を防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の構成
において、アイドル吸気制御装置は、内燃機関の吸気通
路内に設置される吸気調整弁の上流側と下流側を連通
し、上記内燃機関のアイドル運転時の吸気通路となるア
イドル吸気通路と、このアイドル吸気通路の途中に設け
られ、該アイドル吸気通路を経て上記内燃機関へ供給さ
れる吸気量を調整するアイドル吸気調整弁とを備えてい
る。本発明では、上記アイドル吸気調整弁下流の、上記
アイドル吸気通路内に絞り部を設けており、かつ該絞り
部の内壁面とその上下流の上記アイドル吸気通路の内壁
面とを、段差を有しない滑らかな面で接続している。
【0008】上記構成では、上記アイドル吸気通路内に
絞り部を設けたので、この絞り部での通気抵抗により、
機関が高負荷時の脈動流の侵入が抑制される。また、上
記絞り部をその前後に段差を有しない形状としたので、
絞り部の設置によって渦流が生じることはなく、上記ア
イドル吸気調整弁の下流で渦流が発生しても、上記絞り
部で整流されるので、渦流が上記絞り部の下流域にまで
拡大することはない。よって、上記アイドル吸気通路内
の逆流の発生が抑制され、加えて、上記絞り部を通過す
る際に加速された吸気流れが、上記絞り部より上流側へ
の燃焼生成物の侵入を阻止する効果を有するので、燃焼
生成物がアイドル吸気調整弁に到達することを防止し、
燃焼生成物の付着を防止することができる。
【0009】本発明の請求項2の構成では、上記絞り部
を、略中央の最小径部よりその上流および下流側へ向け
て次第に拡径する形状となしてある。このような形状と
することで、絞りによる整流効果および脈動流の侵入防
止の効果を保持し、しかも段差を有しない上記絞り部を
容易に実現することができる。
【0010】本発明の請求項3の構成では、上記絞り部
において、上記最小径部の上流側の壁面の傾斜角度を下
流側の壁面の傾斜角度より大きくする。上流側の傾斜角
度を大きくすることで、上記絞り部を通過する吸気流れ
を高速とし、上述した燃焼生成物の侵入を阻止する効果
を高めることができる。また、この高速の吸気流れによ
って、上記絞り部下流の流れが乱れないように、下流側
の傾斜角度はこれより小さくするのがよい。
【0011】本発明の請求項4の構成では、上記最小径
部の通路断面積を、その上流および下流の上記アイドル
吸気通路の通路断面積のうち、小さい方の通路断面積の
80%以下で、かつ上記アイドル吸気調整弁の最大開口
面積以上に設定する。この範囲において、絞り部の設置
による上記効果を得、しかもアイドル時の必要な吸気量
を確保することができる。
【0012】本発明の請求項5の構成では、上記最小径
部の位置を、上記吸気調整弁下流の上記吸気通路内の最
大吸気脈動幅をΔp〔kPa〕とするときに、上記最小
径部から上記アイドル吸気通路の下流端部までの通路断
面の中心軌跡の距離x〔mm〕が、x≧1.5・Δpとな
るように設定する。この時、脈動による燃焼生成物の振
幅以上の距離を絞り部下流に確保することで、燃焼生成
物が上記絞り部より上流へ侵入することを防止できる。
【0013】本発明の請求項6の構成では、上記吸気調
整弁下流の、上記アイドル吸気通路の通路内壁面の全面
を、段差ないし角部を有しない滑らかな面で構成する。
これにより、渦流の発生がさらに抑制されるので、逆流
を防止する効果が向上する。
【0014】
【発明の実施の形態】図1に本発明の第1の実施の形態
を示す。図において、吸気通路2内には、図略の内燃機
関へ供給される吸気量を調整するための吸気調整弁3が
設置されている。吸気は、上記吸気通路2内を、図の左
方より右方へ向けて流れるようになしてあり、上記吸気
調整弁3を通過した後、図略の吸気チャンバ内の通路を
経て内燃機関へ吸入される。
【0015】上記吸気通路2は、上記吸気調整弁3の近
傍において、通路壁の一部を厚肉に形成してあり、ここ
に上記吸気調整弁3の上流側と下流側とを連通する略U
字状のアイドル吸気通路4を設けてある。上記アイドル
吸気通路4の中間部には、アイドル時の吸気量を調整す
るためのアイドル吸気調整弁5が配設してある。
【0016】本発明では、該アイドル吸気調整弁5の下
流において、上記アイドル吸気通路4内に、通路内の流
れを整流し逆流を抑制するための絞り部41を設けてい
る。この絞り部41は、略中央の最小径部41aよりそ
の上流および下流側へ向けて次第に拡径する形状となし
てあり、絞り部41の内壁面とその上下流の上記アイド
ル吸気通路4の内壁面とが、段差を有しない滑らかな面
で接続するように構成してある。
【0017】ここで、上記絞り部41は、最小径部41
aの上流側の壁面の傾斜角度に対して、下流側の壁面の
傾斜角度が緩やかになるように形成されている。上流側
の傾斜角度が大きいと、絞り部を通過する流れが加速さ
れやすく、燃料生成物の侵入防止効果が高まる。下流側
は吸気流れに沿い、緩やかに拡径させるのがよい。
【0018】上記絞り部41は、通常、最小径部41a
の通路断面積が、その上流の上記アイドル吸気通路4の
通路断面積bおよび下流の通路断面積cのうち、小さい
ほうの面積の80%以下で、かつ上記アイドル吸気調整
弁5の最大開口面積以上となるように形成する。最小径
部41aの通路断面積を、アイドル吸気調整弁5の最大
開口面積以上とすることで、アイドル状態での十分な吸
気量を確保することができる。また、実用上、十分な整
流効果を得るためには、最小径部41aの通路断面積
を、アイドル吸気通路4の通路断面積b、cの80%以
下とすることが望ましい。よって、上記範囲内で、最小
必要流量が確保されるように、最小径部41aの通路断
面積を適宜設定するのがよい。なお、カーボントレーサ
を用いて、実際の内燃機関での吸気通路の可視化を行
い、燃焼生成物であるカーボンが逆流しない絞り部の範
囲を調査した結果、絞り面積80%以下で、絞り部より
上流側へのカーボン侵入をほぼ阻止できた。
【0019】また、上記最小径部41aの位置は、通
常、上記吸気調整弁3下流の吸気通路2a内の最大吸気
脈動幅がΔp〔kPa〕であるときに、上記最小径部4
1aから上記アイドル吸気通路4の後端部42までの距
離x〔mm〕が、x≧1.5・Δpとなるように設定する
のがよい。ここで距離xは、通路断面の中心軌跡の距離
とする。通常、カーボン等の粒子は空気に比べて密度が
高いため脈動周波数が低いほど、同等の空気脈動に対
し、振幅が大きくなる。自動車エンジンにおいて、高頻
度に使用される回転数は2000rpm程度であり、そ
の際の脈動幅Δpと、燃焼生成物であるカーボンの往復
運動の振幅Lの相関を調べたところ、ほぼL=1.5・
Δpなる関係が成立することが判明した。従ってx≧L
とすれば、上記吸気通路2a内の脈動による燃焼生成物
の振幅以上の距離を絞り部下流に確保することができ、
燃焼生成物が上記絞り部41より上流側に侵入するのを
防止することができる。
【0020】なお、上記アイドル吸気通路4は、アイド
ル吸気調整弁5下流の通路内壁面の全面を、段差や角部
を有しない滑らかな面で構成するのがよい。本実施の形
態では、通路の屈曲部43を曲面状としており、整流作
用をより高めている。
【0021】上記構成によれば、上記絞り部41におけ
る通気抵抗により、吸気チャンバ内の脈動によって燃料
生成物が上記絞り部41より上流側に侵入することを抑
制する。また、上記絞り部41を適当位置に設定するこ
とによって、上記効果をより効果的に発揮することがで
きる。また、上記絞り部41の前後に段差が形成されな
いので、絞り部41に起因する渦流は発生せず、さら
に、上記絞り部41を通過する加速された吸気流れによ
って、吸気チャンバより逆流してくる燃料生成物の侵入
を阻止することができる。しかも、アイドル吸気調整弁
5下流の通路全体を段差や角部を有しない構成としたの
で、渦流が発生しにくく、仮に発生しても、上記絞り部
41の整流効果で、渦流がより下流側に波及することが
防止できる。
【0022】かくして、アイドル吸気調整弁5へ向かう
逆流の発生を抑制して、アイドル吸気調整弁5に燃焼生
成物が付着するのを防止することができ、制御性に優れ
たアイドル吸気制御装置を実現できる。
【0023】図2(a)、(b)には本発明の第2の実
施の形態を示す。本実施の形態では、上記アイドル吸気
通路4を、上記アイドル吸気調整弁5の下流位置におい
て、上記吸気通路2の径方向に屈曲させ、上記吸気通路
2の外周に沿う略円弧状に形成している。上記絞り部4
1は、この略円弧状の通路44内において、その最小径
部41aとアイドル吸気通路4の下流端部42との距離
x(通路断面の中心軌跡の距離)、および最小径部41
aの断面積が、上記第1の実施の形態で示した所定範囲
となるように形成される。
【0024】上記構成によれば、上記アイドル吸気通路
4の通路長をより長く形成することができ、燃焼生成物
の侵入を抑制する効果が高い。また、通路を円弧状とす
ることで、段差や角部の少ない形状となり、逆流防止効
果に優れる。
【0025】上記構成の上記アイドル吸気通路4の形成
は、上記アイドル吸気調整弁5前後の通路部分および上
記略円弧状の通路44を、鋳造により成形し、両者を連
通する貫通穴45を開けることで容易に成形できる。
【0026】上記各実施の形態において、アイドル吸気
通路1本につき絞り部は1つ以上あれば、上記効果が得
られるが、その数は特に規定されるものではなく、複数
とすることもできる。またアイドル吸気通路を複数設け
てもよくあるいは途中で分岐させることもできる。
【0027】アイドル吸気通路が複数ある場合には各通
路に1つ以上の絞りが必要で、その一例を、図3
(a)、(b)に本発明の第3の実施の形態として示
す。本実施の形態では、上記アイドル吸気通路4を途中
で分岐して、上記第2の実施の形態における上記略円弧
状の通路44の対称位置に、同様の略円弧状の分岐通路
44´を設けてある。この分岐通路44´にも、上記通
路44の絞り部41とほぼ同じ位置に絞り部41´が形
成してある。
【0028】このように、1本の吸気通路では充分な流
量を確保できない場合、アイドル吸気通路4に分岐通路
44´を設けて、総流量を増加させることができる。上
記構成においても、各吸気通路に絞り部を設けることで
上記各実施の形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示すアイドル吸気
制御装置の全体断面図である。
【図2】(a)は第2の実施の形態におけるアイドル吸
気制御装置の全体断面図、(b)は(a)のA−A線断
面図である。
【図3】(a)は第3の実施の形態におけるアイドル吸
気制御装置の全体断面図、(b)は(a)のA´−A´
線断面図である。
【図4】従来のアイドル吸気制御装置を設置した内燃機
関の吸気系の概略断面図である。
【図5】従来のアイドル吸気制御装置の全体断面図であ
る。
【符号の説明】
2 吸気通路 2a 下流側吸気通路 3 吸気調整弁 4 アイドル吸気通路 41 絞り部 41a 最小径部 42 屈曲部 5 アイドル吸気調整弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川辺 泰之 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 五味 孝一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 福永 孝 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 秋山 忠史 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−1467(JP,A) 特開 平3−121266(JP,A) 実開 平5−69373(JP,U) 実開 昭62−71345(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 33/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の吸気通路内に設置される吸気
    調整弁の上流側と下流側を連通し、上記内燃機関のアイ
    ドル運転時の吸気通路となるアイドル吸気通路と、この
    アイドル吸気通路の途中に設けられ、該アイドル吸気通
    路を経て上記内燃機関へ供給される吸気量を調整するア
    イドル吸気調整弁とを備えたアイドル吸気制御装置にお
    いて、上記アイドル吸気調整弁下流の、上記アイドル吸
    気通路内に絞り部を設け、かつ該絞り部の内壁面とその
    上下流の上記アイドル吸気通路の内壁面とを、段差を有
    しない滑らかな面で接続したことを特徴とするアイドル
    吸気制御装置。
  2. 【請求項2】 上記絞り部を、略中央の最小径部と該最
    小径部よりその上流および下流側へ向けて次第に拡径す
    る形状とした請求項1記載のアイドル吸気制御装置。
  3. 【請求項3】 上記絞り部において、上記最小径部上流
    側の壁面の傾斜角度を下流側の壁面の傾斜角度より大き
    くした請求項2記載のアイドル吸気制御装置。
  4. 【請求項4】 上記最小径部の通路断面積を、その上流
    および下流の上記アイドル吸気通路の通路断面積のう
    ち、小さい方の通路断面積の80%以下で、かつ上記ア
    イドル吸気調整弁の最大開口面積以上に設定した請求項
    2または3のいずれかに記載のアイドル吸気制御装置。
  5. 【請求項5】 上記最小径部の位置を、上記吸気調整弁
    下流の上記吸気通路内の最大吸気脈動幅をΔp〔kP
    a〕とするときに、上記最小径部から上記アイドル吸気
    通路の下流端部までの通路断面の中心軌跡の距離x〔m
    m〕が、x≧1.5・Δpとなるように設定する請求項
    2ないし4のいずれかに記載のアイドル吸気制御装置。
  6. 【請求項6】 上記アイドル吸気調整弁下流の、上記ア
    イドル吸気通路の通路内壁面の全面を、段差および角部
    を有しない滑らかな面で構成した請求項1ないし5のい
    ずれかに記載のアイドル吸気制御装置。
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KR100349849B1 (ko) * 1999-11-05 2002-08-22 현대자동차주식회사 내연기관의 아이들 스피드 컨트롤 액츄에이터
KR20040015975A (ko) * 2002-08-14 2004-02-21 현대자동차주식회사 엘피지 차량 아이들 스피드 콘트롤 시스템의 카본 부착방지구조
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