JP3430840B2 - スロットル弁の気流騒音防止装置 - Google Patents

スロットル弁の気流騒音防止装置

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JP3430840B2 JP4874197A JP4874197A JP3430840B2 JP 3430840 B2 JP3430840 B2 JP 3430840B2 JP 4874197 A JP4874197 A JP 4874197A JP 4874197 A JP4874197 A JP 4874197A JP 3430840 B2 JP3430840 B2 JP 3430840B2
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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(エンジ
ン)の吸気通路に設けられたスロットル弁によって発生
する気流騒音を防止する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の車室内の静粛性を追求し
て騒音レベルの高いものから発生防止対策が講じられて
来ており、それらの対策が一定の効果を奏するに従っ
て、従来は問題にならなかったような比較的低レベルの
騒音が問題として取り上げられるようになって来た。そ
のような車室内騒音の一つにスロットル弁の開弁時に発
生する騒音がある。これは、スロットル弁を全閉状態か
ら急速に開弁させたときに吸気系統から発生する気流騒
音のことであって、この騒音はインテークマニホールド
を合成樹脂によって製作するようになった最近のエンジ
ンにおいて特に顕著に現れるようになったので、その騒
音を効果的に低減させる手段の開発が要望されている。
【0003】この気流騒音を抑止する方法として試みら
れている従来技術の一つを図3及び図4に例示する。こ
れはスロットルボディ1の内部の吸気通路2を開閉する
ように設けられた通常のスロットル弁3の下流側に、吸
気通路2を横断するように金網4を張設するもので、金
網4によってスロットル弁3の下流側の圧力変動を抑制
することにより騒音の発生を防止しようとするものであ
る。しかしながらこの対策は、金網4による吸気の圧力
損失のためにエンジンの出力が多少低下するという問題
を有する。
【0004】また、他の従来技術として、インテークマ
ニホールドの外側に遮音カバーを取り付けて騒音を遮音
カバー内に封じ込めるという方法も考えられている。こ
の方法は気流騒音の拡散防止に効果はあるが、コストが
高くなるだけでなく重量も増加するのと、インテークマ
ニホールドが嵩高いものとなるために、インテークマニ
ホールドが狭いエンジンルーム内で多くのスペースを必
要とするという不利な面がある。
【0005】なお、後に詳述する本発明の解決手段に一
見類似しているものとして、特開昭62−288318
号公報、及び特開平1−318756号公報に記載され
たエンジンの吸気装置は、いずれも吸気通路を二重或い
は多重の構成とするものであるが、そのように吸気通路
を多重構成とする部分がスロットル弁の上流側であっ
て、本発明に対して構成が明らかに相違しているだけで
なく、それによって本発明とは全く異なる作用、効果を
奏することを期待するものである。また、実開平2−1
19963号公報に記載された吸気管構造では、スロッ
トル弁の下流側に吸気偏向部材を設けているが、これは
排気再循環(EGR)のための吸気管への排気ガスの流
入口を構成するものであって、やはり本発明とは全く異
なる目的において異なる構成と作用、効果を有するもの
である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける前述のような諸問題に対処して、比較的簡単な手
段を講じることによって、スロットル弁から発生する気
流騒音を効果的に防止することができると共に、エンジ
ンに対して何ら悪影響を及ぼすことがなく、コスト面や
重量、スペースの面においても問題を生じないような装
置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、スロットル弁
を全閉の状態から急速に開弁させたときに吸気系統に発
生する気流騒音の発生原因が、スロットル弁の開き始め
にスロットル弁と吸気通路の内壁面との間に形成される
狭い隙間の下流側に速い吸気流が生じる一方、その隙間
以外の部分の下流側には遅い吸気流が生じて、それらの
流速や圧力の異なる複数の吸気流の相互作用によって流
れが乱れ、複雑で不安定な渦が発生することにあるとい
う点に着目し、前記の課題を解決するための手段とし
て、スロットル弁よりも下流側の吸気通路内に仕切り板
を設けてそれらの流速や圧力の異なる複数の吸気流を隔
離し、整流した後に円滑に合流させることにより、流れ
の乱れを抑えて気流騒音が発生するのを防止するもので
ある。本発明は、そのための具体的な手段として、特許
請求の範囲の各請求項に記載されたスロットル弁の気流
騒音防止装置を提供する。
【0008】本発明の気流騒音防止装置によれば、スロ
ットル弁の直後の下流側の吸気通路内に、吸気通路をそ
の断面において実質的に複数個の部分に分割する吸気流
の案内手段をスロットル弁に近接するように設けて、ス
ロットル弁が開弁する初期に形成される隙間の下流側
と、それ以外の部分の下流側に生じる流速や圧力の異な
る複数の吸気流を、案内手段によって相互に隔離して案
内することによって整流すると共に、案内手段の下流側
端においてそれら複数の吸気流を円滑に合流させる。そ
れによって吸気流に乱れが生じるのを防止することがで
きるので、流れの乱れによって発生する気流騒音を防止
することができる。
【0009】具体的に、請求項の解決手段において
は、案内手段として円筒形のものを使用し、それによっ
てスロットル弁の下流側の吸気通路内をその断面におい
て実質的に内外複数個の部分に分割する。更に、請求項
の解決手段においては、円筒形の案内手段がスロット
ル弁の可動範囲を避けるための逃げ部を有しており、そ
れによってスロットル弁との干渉を避けながら案内手段
をスロットル弁に近接させることが可能になり、案内手
段の整流作用や気流騒音防止作用を強めることができ
る。
【0010】また、請求項の解決手段によれば、案内
手段が筒型でなく、案内片としての仕切り板からなって
おり、仕切り板として必要最小限の部分だけを具えてい
る。この仕切り板は、請求項の解決手段によれば円弧
状の形状を有することができる
【0011】
【発明の実施の形態】図1及び図2に本発明の第1の実
施形態を示す。先に説明した従来技術を示す図3及び図
4の構造と実質的に同じ部分については、同じ参照符号
を付すことにする。即ち、1はスロットルボディ、2は
その内部に形成された吸気通路、3は吸気通路2を開閉
するように設けられたバタフライ型のスロットル弁を示
している。第1実施形態の特徴として、スロットル弁3
の下流側(エンジン側)の吸気通路2内に、該吸気通路
2を外周部と中央部に分割する比較的薄肉の短い円筒5
が挿入されており、吸気流の流れ方向に整合した上下、
左右のフィン状の支持部6によって吸気通路2の内壁面
との間に所定の間隔を置いて固定的に支持されている。
円筒5を挿入したことによって、スロットル弁3よりも
下流側の吸気通路2の一部は所謂二重管構造となる。円
筒5の上流側端がスロットル弁3から大きく離れると騒
音の低減効果が小さくなるので、円筒5はスロットル弁
3の可動範囲を避けてなるべくスロットル弁3に近づけ
て設置する。
【0012】具体的な例を示すと、スロットル弁3の回
動軸9の中心と円筒5の上流側端との距離D1 は、吸気
通路2の直径をdとして、0.5d以下とするのが良
く、また、スロットル弁3の回動軸9の中心と円筒5の
下流側端との距離D2 は、同様に0.7d以上の大きさ
とするのが良いので、結果として、流れ方向に見た円筒
5の長さLは0.2d以上の大きさにするのが望まし
い。
【0013】第1の実施形態はこのような構成を有する
から、スロットル弁3を全閉状態から急速に開弁させた
ときは、まずスロットル弁3と吸気通路2の内壁面との
間に最初に形成される狭い隙間7,8を通って壁面に沿
った速い吸気流が生じるが、これらの吸気流は円筒5の
隔離作用によって主として外側を通って流れ、殆ど円筒
5の内側の中央部に流れ込むことがない。そのため、ス
ロットル弁3の直後における円筒5の外周部と中央部の
それぞれの吸気流の流速や圧力が大きく異なっていて
も、円筒5の整流作用によって内外の吸気流がそれぞれ
方向付けられた後に円筒5の下流側で円滑に合流するの
で、複雑で不安定な渦の発生による吸気流の乱れが生じ
ることがなく、結果として気流騒音が低減する。言うま
でもなく、スロットル弁3が大きく開弁した状態では、
スロットル弁3の下流側の流速や圧力がどこでも概ね均
一になるから、吸気流の乱れによる気流騒音は本来的に
発生することがない。
【0014】第1実施形態の構成では、問題となるスロ
ットル弁3の開度が小さい状態において円筒5の外周部
を流れる速い吸気流を遮るものは、円筒5のフィン状の
支持部6の、吸気流の流れ方向に見たときの小さな面積
の面だけであり、スロットル弁3が大きく開弁した状態
でも、その面積に比較的薄肉の円筒5の吸気流の流れ方
向に見たときの小さな面積が加わるだけである。従って
圧力損失が小さく、気流騒音防止装置を設けたことによ
ってエンジンに悪影響が及ぶことがなく、また、円筒5
は吸気通路2内に設置される小さな部品であるから、嵩
張るとか、コストが大きく上昇するというようなことも
ない。
【0015】なお、第1の実施形態では円筒5をスロッ
トルボディ1内の吸気通路2に設けているが、円筒5の
設置位置がスロットルボディ1内である必要はなく、ス
ロットル弁3の直後の下流側の吸気通路であれば、例え
ばインテークマニホールドの領域であってもよいことは
言うまでもないことである。また、第1の実施形態では
円筒5を用いているが、吸気通路2を内外二重に構成す
る案内手段は必ずしも厳密な意味の円筒形である必要は
ないので、例えば多角形断面の筒体等を円筒5に代えて
使用することも可能である。この変形例として、大小の
円筒5が複数個、それぞれ所定の間隔を置いて同心状に
設けられてもよく、それによって気流騒音防止効果が強
められる。
【0016】更に、スロットル弁3の回動軸9が水平で
あるときに、問題となるスロットル弁3の初期の開弁位
置は上下の隙間7,8に生じることから、吸気流の案内
手段としての円筒5は主として隙間7及び8に対応する
部分において有効な整流作用をすることになる。そこ
で、第1実施形態の変形として、円筒5の一部の有効な
整流作用をする部分だけを残して他の部分を省略した形
の上下の案内片を、吸気通路2の内壁面との間に所定の
大きさの間隔を置いてそれぞれ支持部6によって固定支
持しただけでも、相当な気流騒音の抑制効果があるの
で、このような円弧状の案内片の設置範囲を図2の中に
Aとして示している。上下の案内片の設置範囲Aは縦軸
の左右にそれぞれ30°以上、従って、上下それぞれ6
0°以上に拡がる円弧状の案内片を用いるのが良い。な
お、案内片は吸気通路2の外周部と中央部を仕切る作用
があるので、仕切り板と呼ぶこともできる。
【0017】図5ないし図7に本発明の第2の実施形態
を示す。第1実施形態における円筒5(或いはその有効
部分としての二枚の案内片)はスロットル弁3の下流側
の吸気通路2内において可及的にスロットル弁3に近づ
けて設置されるが、スロットル弁3がバタフライ型のも
のであるときは、円筒5の上流側端はスロットル弁3の
回動範囲と干渉しないように下流側へずらして設置しな
ければならないので、図1に示す距離D1 が大きくなる
傾向があり、それによって円筒5の整流作用が幾分弱め
られる。そこで、本発明の第2の実施形態では、円筒5
の代わりに図7に示したような変形の円筒10を使用し
て、円筒10の上流側端が可及的にスロットル弁3の回
動軸9に近くなるようにしている。
【0018】変形の円筒10は、段部11が形成される
ように円筒の一部を切り欠いた形状を有しており、スロ
ットル弁3が開弁したときに円筒10と干渉しないよう
に、スロットル弁3が段部11の中へ進入することがで
きるようになっている。従って、段部11は円筒10に
設けられた逃げ部であると言うことができる。なお、第
2実施形態のその他の構成及び作用効果は第1実施形態
の場合と実質的に同じであるから重複する説明は省略す
る。このようにして第2実施形態においては円筒10の
上流側端が第1実施形態の場合よりもスロットル弁3に
接近するため、円筒10は第1実施形態における円筒5
に比してより高い整流作用によって優れた気流騒音防止
効果を奏することができるだけでなく、第1実施形態と
同様にエンジンに対して悪影響を及ぼすこともない。ま
た、第1実施形態についての説明から明らかなように、
円筒10を変形して有効な部分だけの一枚以上の案内片
として実施することも可能である。
【0019】図8ないし図10に本発明の第3の実施形
態を示す。前述のように、第1実施形態における円筒5
や第2実施形態における円筒10はいずれも、実施形態
の変形例としてそれらの円筒5,10のうちの有効な整
流作用をする部分だけを断片的な案内片として設けるこ
とができるが、第3の実施形態はそのような案内片を唯
1枚だけ、必要最小限の位置に設けた例を示すものであ
る。第3実施形態の特徴とする案内片或いは仕切り板1
2は、図10に示すように第1実施形態や第2実施形態
の変形例において説明した案内片と同様に、円筒の一部
に相当する円弧状のものである。仕切り板12は、やは
り支持部6によって吸気通路2の内壁面に対して所定の
間隔を置いて固定支持される。この例では図9に示すよ
うに支持部6を3箇所に設けている。
【0020】第3実施形態が第1実施形態の変形例と異
なる点は、スロットル弁3が開口するときに最初に生じ
る隙間7及び8のうちで、吸気流の乱れがより生じ易い
方の隙間7に対応して仕切り板12を設けていることで
ある。吸気通路2に対して図8のようにスロットル弁3
が傾斜しているときは、隙間8よりも隙間7の方により
強い吸気流の乱れが生じる傾向があるので、いずれか一
方の隙間7又は8のみに対応して仕切り板12を設ける
とすれば、隙間7に対して設ける方がより効果的であ
る。この場合の仕切り板12の作用効果は説明の必要も
なく、円筒5及び10と実質的に同様なものである。
【0021】
【0022】
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の装置を示す縦断正面図
である。
【図2】第1実施形態の装置の横断側面図である。
【図3】従来の装置を示す縦断正面図である。
【図4】従来の装置の横断側面図である。
【図5】本発明の第2実施形態の装置を示す縦断正面図
である。
【図6】第2実施形態の装置の横断側面図である。
【図7】第2実施形態の装置の要部を示す斜視図であ
る。
【図8】本発明の第3実施形態の装置を示す縦断正面図
である。
【図9】第3実施形態の装置の横断側面図である。
【図10】第3実施形態の装置の要部を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1…スロットルボディ 2…吸気通路 3…スロットル弁 4…金網 5…円筒 6…支持部 7,8…隙間 9…回動軸 10…円筒 11…段部 12…仕切り板(案内片)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 憲一 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 宮地 義博 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6−108936(JP,A) 米国特許3998195(US,A) 欧州特許出願公開1809145(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 9/10 F02M 35/104

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の吸気通路に設けられたスロッ
    トル弁の直後の下流側の前記吸気通路内に、前記吸気通
    路をその断面において実質的に複数個の部分に分割する
    ことができる吸気流の案内手段を、その上流側端が前記
    スロットル弁に近接するように設けて、前記スロットル
    弁が開弁する初期に形成される隙間によって前記スロッ
    トル弁の下流側の前記吸気通路内に生じる流速や圧力の
    異なる複数の吸気流を、実質的に相互に隔離して案内す
    ることにより、前記案内手段の下流側端において円滑に
    合流させて吸気流に乱れが生じるのを防止するスロット
    ル弁の気流騒音防止装置において、前記案内手段が円筒
    形であって、前記スロットル弁の下流側の前記吸気通路
    内をその断面において実質的に内外複数個の部分に分割
    することを特徴とする気流騒音防止装置。
  2. 【請求項2】 円筒形の前記案内手段が前記スロットル
    弁の可動範囲を避けるための逃げ部を有することを特徴
    とする請求項1記載の気流騒音防止装置。
  3. 【請求項3】 内燃機関の吸気通路に設けられたスロッ
    トル弁の直後の下流側の前記吸気通路内に、前記吸気通
    路をその断面において実質的に複数個の部分に分割する
    ことができる吸気流の案内手段を、その上流側端が前記
    スロットル弁に近接するように設けて、前記スロットル
    弁が開弁する初期に形成される隙間によって前記スロッ
    トル弁の下流側の前記吸気通路内に生じる流速や圧力の
    異なる複数の吸気流を、実質的に相互に隔離して案内す
    ることにより、前記案内手段の下流側端において円滑に
    合流させて吸気流に乱れが生じるのを防止するスロット
    ル弁の気流騒音防止装置において、前記案内手段が円弧
    状の形状を有する仕切り板からなることを特徴とする気
    流騒音防止装置。
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US8573175B2 (en) 2011-10-20 2013-11-05 Honda Motor Co., Ltd. Air intake device for internal combustion engine
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