JP4447593B2 - Throttle valve device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関への吸入空気の流量を調節するスロットルバルブ装置に関する。 The present invention relates to a throttle valve device that adjusts the flow rate of intake air to an internal combustion engine.
従来より、内燃機関に吸入空気を導く吸気通路を内部に形成する吸気管、回転軸、および回転軸から延出する弁体を備え、回転軸とともに弁体を回転させることにより吸気通路の開度を調節するスロットルバルブ装置が知られている(特許文献1等参照)。
そして、特許文献1記載のスロットルバルブ装置では、弁体のうち回転軸と反対側に位置する端面と吸気管の内壁との間で形成される通路(以下、タンブル兼用メイン通路と呼ぶ)の開度を調節することで、吸入空気の流量(以下、単に吸気流量と呼ぶ)を調節するとともにタンブル量を制御している。すなわち、吸気流量を調節する弁体が、タンブル量を制御する弁体を兼ねている。
因みに、「タンブル」とは、内燃機関の燃焼室内にて生じる縦方向の渦流のことであり、内燃機関の燃焼促進等を図るものである。そして、「タンブル量」とは、単位時間当たりに渦が回転した回数のことである。
2. Description of the Related Art Conventionally, an intake pipe that forms an intake passage that guides intake air to an internal combustion engine, a rotary shaft, and a valve body that extends from the rotary shaft are provided, and the opening degree of the intake passage is obtained by rotating the valve body together with the rotary shaft. There is known a throttle valve device for adjusting the pressure (see Patent Document 1, etc.).
In the throttle valve device described in Patent Document 1, the passage formed between the end face of the valve body opposite to the rotation shaft and the inner wall of the intake pipe (hereinafter referred to as a tumble combined main passage) is opened. By adjusting the degree, the flow rate of intake air (hereinafter simply referred to as intake flow rate) is adjusted and the tumble amount is controlled. That is, the valve body that adjusts the intake flow rate also serves as the valve body that controls the tumble amount.
Incidentally, the “tumble” is a vertical vortex generated in the combustion chamber of the internal combustion engine, and is intended to promote combustion of the internal combustion engine. The “tumble amount” is the number of times the vortex has rotated per unit time.
ところで、冷間時には、タンブルを発生させることにより、燃料のウェット量(吸気管の内壁等に付着する燃料)を低減させるとともに燃焼室内に均質な混合気を形成することができるため、燃焼を安定化させることができる。そして、内燃機関のアイドル運転時において、冷間時であっても内燃機関の温度が上昇してくれば、タンブル量を抑えて燃焼抑制を図ることが望ましい。
しかしながら、特許文献1記載の如く吸気流量を調節する弁体がタンブル量を制御する弁体を兼ねている場合には、弁体の回転にともなって吸気流量とタンブル量がともに増大または減少することとなる。よって、アイドル運転に必要な吸気流量を確保したままタンブル量のみを減少させることはできず、上述の燃焼抑制ができないため燃費悪化は免れない。
そこで、本発明の目的は、吸気流量を調節する弁体にタンブル量を制御する弁体を兼ねさせることと、燃費改善との両立を図ったスロットルバルブ装置を提供することにある。
By the way, by generating tumble when cold, it is possible to reduce the wet amount of fuel (fuel adhering to the inner wall of the intake pipe, etc.) and to form a homogeneous mixture in the combustion chamber. It can be made. When the temperature of the internal combustion engine rises even when the internal combustion engine is idling, it is desirable to suppress combustion by suppressing the tumble amount.
However, when the valve body that adjusts the intake flow rate also serves as the valve body that controls the tumble amount as described in Patent Document 1, both the intake flow rate and the tumble amount increase or decrease as the valve body rotates. It becomes. Therefore, it is impossible to reduce only the tumble amount while securing the intake air flow rate necessary for idling operation, and the above-described combustion suppression cannot be performed, so the deterioration in fuel consumption cannot be avoided.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a throttle valve device in which a valve body that adjusts an intake flow rate is also used as a valve body that controls a tumble amount, and a fuel economy is improved.
請求項1記載の発明では、吸気通路は、弁体のうち回転軸と反対側に位置する上方端面と吸気管の内壁との間で形成されるタンブル兼用メイン通路と、タンブル兼用メイン通路をバイパスするバイパス通路とに区画されている。そして、タンブル兼用メイン通路およびバイパス通路は、弁体を開方向に回転させるにつれタンブル兼用メイン通路の開度が減少するとともにバイパス通路の開度が増大するように配置されている。 According to the first aspect of the present invention, the intake passage bypasses the tumble combined main passage formed between the upper end surface of the valve body opposite to the rotating shaft and the inner wall of the intake pipe, and the tumble combined main passage. And a bypass passage. The tumble combined main passage and the bypass passage are arranged such that the opening of the tumble combined main passage decreases and the opening of the bypass passage increases as the valve element is rotated in the opening direction.
この構成によれば、内燃機関をアイドル運転させている場合において、内燃機関の温度上昇にともなって弁体を開方向に回転させれば、タンブル兼用メイン通路の開度が減少するとともにバイパス通路の開度が増大する。従って、タンブル兼用メイン通路の開度が減少することによりタンブル量を減少できるとともに、バイパス通路の開度が増大することにより、タンブル兼用メイン通路の開度減少による吸気流量の減少をバイパス通路を流れる吸入空気の増大により補うことができる。よって、アイドル運転に必要な吸気流量を確保したままタンブル量のみを減少できるので、吸気流量を調節する弁体にタンブル量を制御する弁体を兼ねさせることと、燃費改善との両立を図ることができる。 According to this configuration, when the internal combustion engine is idling, if the valve body is rotated in the opening direction as the temperature of the internal combustion engine rises, the opening degree of the tumble combined main passage decreases and the bypass passage Opening increases. Accordingly, the tumble amount can be reduced by decreasing the opening degree of the tumble combined main passage, and the increase in the opening amount of the bypass passage allows the intake flow rate to decrease due to the decrease in the opening amount of the main tumble combined passage through the bypass passage. This can be compensated by an increase in intake air. Therefore, since only the tumble amount can be reduced while ensuring the intake flow rate necessary for idle operation, the valve body that adjusts the intake flow rate can also serve as the valve body that controls the tumble amount and achieve both fuel economy improvement. Can do.
請求項2記載の発明では、弁体を開方向に回転させるにつれ弁体が吸気管の内壁に形成された凸部に近づくことにより、タンブル兼用メイン通路の開度が減少するように構成されている。そのため、弁体を開方向に回転させるにつれタンブル兼用メイン通路の開度が減少するとともにバイパス通路の開度が増大するように構成することを容易に実現できる。
また、請求項3〜5記載の発明のようにバイパス通路を形成すれば、弁体を開方向に回転させるにつれタンブル兼用メイン通路の開度が減少するとともにバイパス通路の開度が増大するように構成することを容易に実現できる。
In the invention of claim 2, as the valve body is rotated in the opening direction, the opening degree of the tumble combined main passage decreases as the valve body approaches a convex portion formed on the inner wall of the intake pipe. Yes. Therefore, as the valve body is rotated in the opening direction, it can be easily realized that the opening degree of the tumble and main passage decreases and the opening degree of the bypass passage increases.
In addition, if the bypass passage is formed as in the inventions according to claims 3 to 5, the opening degree of the tumble and main passage is reduced and the opening degree of the bypass passage is increased as the valve body is rotated in the opening direction. It can be easily realized.
請求項7記載の発明では、アイドル制御領域では、弁体の回転位置に拘わらず総和吸気流量が一定となるように構成されているので、内燃機関のアイドル運転時に、内燃機関の温度上昇にともなって弁体を開方向に回転させてタンブル量を減少させた場合であっても、内燃機関の回転数が変動してしまうことを抑制できる。 According to the seventh aspect of the invention, in the idle control region, the total intake flow rate is configured to be constant regardless of the rotational position of the valve body. Therefore, during the idling operation of the internal combustion engine, the temperature of the internal combustion engine increases. Thus, even when the valve body is rotated in the opening direction to reduce the tumble amount, it is possible to prevent the rotational speed of the internal combustion engine from fluctuating.
ここで、弁体の回転により吸気通路の開度を調節するにあたりバイパス通路の開度が大きいほど吸入空気の流れが乱れてしまい、吸入空気の圧力損失増大を招いてしまう。そして、通常制御領域では、圧力損失を少なくし、より多くの空気を吸入する必要がある。この点を鑑み、請求項8記載の発明では、通常制御領域では、弁体を開方向に回転させるにつれタンブル兼用メイン通路の開度が増大するとともにバイパス通路の開度が減少または閉塞するので、通常制御領域における上記圧力損失増大を抑制できる。 Here, when the opening degree of the intake passage is adjusted by the rotation of the valve body, the larger the opening degree of the bypass passage, the more disturbed the flow of the intake air causes an increase in the pressure loss of the intake air. In the normal control region, it is necessary to reduce pressure loss and to suck more air. In view of this point, in the invention according to claim 8, in the normal control region, as the valve body is rotated in the opening direction, the opening degree of the tumble and main passage increases and the opening degree of the bypass passage decreases or closes. The increase in pressure loss in the normal control region can be suppressed.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、実質的に同一の構成部位には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係るスロットルバルブ装置を、図1〜図3を用いて以下に説明する。図1は、スロットルバルブ装置20の詳細を示す模式図であり、図2は、図1に示すスロットルバルブ装置20が内燃機関としてのガソリンエンジン10に搭載された状態を示す模式図である。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(First embodiment)
A throttle valve device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing details of the
はじめに、図2を用いてスロットルバルブ装置20の構造の概略を説明する。
ガソリンエンジン10は車両に搭載された走行用のエンジンであり、図示しない複数の気筒11を有するエンジンである。各気筒には、シリンダヘッド12内部に形成された燃焼室13、ピストン14、吸気ポート15、排気ポート16、吸気バルブ17、排気バルブ(図示しない)等が備えられている。
First, an outline of the structure of the
The
吸気ポート15にはスロットルバルブ装置20が接続され、スロットルバルブ装置20の吸入空気流れ上流側には、図示しないインテークマニホールドおよびサージタンク等が接続されている。
従って、ピストン14の吸気行程により燃焼室13に負圧が発生すると、図示しないエアクリーナを通過した空気が吸入空気としてサージタンクに流入し、各気筒に向けて分岐する。そして、分岐した吸入空気はインテークマニホールド内を流通した後、スロットルバルブ装置20により流量調節される。そして、流量調節された吸入空気は吸気ポート15から燃焼室13内に流入する。
A
Therefore, when a negative pressure is generated in the
スロットルバルブ装置20は、吸気管21、回転軸22、弁体23、電動モータ24およびECU25(電子制御手段)等を備えて構成されている。
吸気管21は、シリンダヘッド12に形成された吸気ポート15に接続されており、燃焼室13に吸入空気を導く吸気通路211を内部に形成する。すなわち、吸気通路211は気筒の数だけ複数形成されている。なお、吸気管21の材質はアルミニウム合金等の金属製または樹脂製である。
The
The
回転軸22は、回転軸22の延びる方向が吸入空気の流れ方向(図2の左右方向)に対して略直交する方向となるように配置されている。そして、弁体23および回転軸22は一体的に回転する。因みに、本実施形態では、複数の吸気管21のそれぞれに配置された弁体23は共通した一本の回転軸22に固定されており、複数の弁体23および回転軸22は一体的に回転する。すなわち、本実施形態に係るスロットルバルブ装置20は所謂多連スロットル式である。
The rotating
電動モータ24は回転軸22を駆動させるアクチュエータであり、電動モータ24の作動はECU25により制御される。そして、ECU25は、車両の運転者によるアクセル操作量に基づき、弁体23による吸気通路211の目標開度を算出するとともに、図示しないロータリーエンコーダ等の回転位置検出手段により回転軸22および弁体23の実際の回転位置(実際の開度)を算出する。そして、ECU25は、回転位置検出手段により検出された実際の開度が目標開度となるように電動モータ24の作動を制御する。
The
次に、図1を用いて、本発明の要部である吸気管21および弁体23の構造について詳細に説明する。なお、図1(a)(b)(c)は弁体23を解放側(下流側)に回転させるときの吸入空気の流れの変化を説明する図であり、図1(d)は図1(a)のd矢視図である。
Next, the structure of the
弁体23は、回転軸22の径方向片側に向けて回転軸22から板状に延びる形状であり、回転軸22の径方向方片側でのみ吸気通路211を開閉する片側開閉式である。そして、弁体23は回転軸22とともに回転して、吸気通路211の開度を調節する。因みに、弁体23の材質はアルミニウム合金等の金属製または樹脂製である。
The
また、弁体23を最小開度位置近傍に回転させて、図1(a)および図1(b)に示す位置にすると、吸入空気は弁体23先端と吸気管21との僅かな隙間を流通して絞られるため、吸入空気の主流は吸気通路211の径方向片側部分に寄せられるとともに、流速が増大する。その結果、燃焼室13内に流入した吸入空気が、図2中の矢印Fに示すように縦方向の渦流(例えばタンブル流)となる。すなわち、スロットルバルブ装置20は、吸入空気の流量を調節する機能の他に、タンブル量を調節する渦流制御装置としての機能をも有している。
Further, when the
因みに、「タンブル量」とは、単位時間当たりに渦が回転した回数のことであり、その回転数の計測場所は、吸気管21内のうち弁体23の下流側部分や、吸気ポート15や、燃焼室13等が挙げられる。そして、タンブル流により燃焼室13での燃焼が促進される。
Incidentally, the “tumble amount” is the number of times the vortex has rotated per unit time, and the rotational speed is measured at the downstream portion of the
吸気通路211は、タンブル兼用メイン通路211aと、タンブル兼用メイン通路211aをバイパスするバイパス通路211bとに区画されている。そして、タンブル兼用メイン通路211aは、弁体23のうち回転軸22と反対側に位置する上方端面231と吸気管21の内壁との間で形成される。バイパス通路211bは、弁体23のうち回転軸22から上方端面231まで延びる部分である側方端面232と吸気管21の内壁との間で形成される。
The
次に、バイパス通路211bの構造をより詳細に説明する。
吸気管21の内壁には、吸気通路211の通路断面を図1(d)の左右方向に拡大する凹部212が形成されている。凹部212は、弁体23の左右両側に形成されており、正面視において空気流れ方向を長手方向とする楕円形である。そして、弁体23が図1(b)に示す位置に回転すると、弁体23の側方端面232と凹部212との間でバイパス通路211bが形成されることとなる。また、凹部212は回転軸22よりも下流側に配置されている。
Next, the structure of the
A
従って、バイパス通路211bは弁体23の側方端面232により開閉される。よって、弁体23が図1(a)および図1(c)に示す回転位置である場合には、バイパス通路211bは閉塞されて開度が殆どゼロの状態となるため、バイパス通路211bを流通する吸気流量(以下、バイパス吸気流量Qbと呼ぶ)は、漏れ出る程度の少量となる。
一方、弁体23が図1(a)に示す回転位置から図1(b)に示す回転位置まで回転するにつれ、バイパス通路211bの開度は増大するため、バイパス吸気流量Qbは増大する。また、弁体23が図1(b)に示す回転位置から図1(c)に示す回転位置まで回転するにつれ、バイパス通路211bの開度は減少するため、バイパス吸気流量Qbは減少する。
なお、図3(a)中の一点鎖線は、弁体23の回転角度とバイパス吸気流量Qbとの関係を示している。図1(a)に示す弁体23の回転位置は図3中の符号θaに対応し、図1(b)(c)に示す弁体23の回転位置ははそれぞれ符号θb、θcに対応する。
Therefore, the
On the other hand, as the
In addition, the dashed-dotted line in Fig.3 (a) has shown the relationship between the rotation angle of the
次に、タンブル兼用メイン通路211aの構造をより詳細に説明する。
吸気管21の内壁のうちタンブル兼用メイン通路211aを形成する部分には、吸気通路211の通路断面を図1(a)の上下方向に縮小する凸部213が形成されている。凸部213は、弁体23の幅方向(図1(d)の左右方向)全体に亘って延びる形状であり、図1(a)に示すように吸入空気の流れに沿った円弧形状である。また、凸部213は回転軸22よりも下流側に配置されている。
Next, the structure of the tumble combined
A portion of the inner wall of the
従って、弁体23が図1(a)に示す回転位置から図1(b)に示す回転位置まで回転するにつれ、弁体23の上方端面231が凸部213に近づくため、タンブル兼用メイン通路211aの開度は減少する。よって、タンブル兼用メイン通路211aを流通する吸気流量(以下、タンブル吸気流量Qaと呼ぶ)は減少する。
一方、弁体23が図1(b)に示す回転位置から図1(c)に示す回転位置まで回転するにつれ、弁体23の上方端面231が凸部213から離れるため、タンブル兼用メイン通路211aの開度は増大する。よって、タンブル吸気流量Qaは増大する。
Accordingly, as the
On the other hand, as the
なお、図3(a)中の点線は、弁体23の回転角度とタンブル吸気流量Qaとの関係を示している。そして、図3(a)中の実線は、タンブル吸気流量Qaおよびバイパス吸気流量Qbの総和である総和吸気流量(Qa+Qb)と、弁体23の回転角度との関係を示している。
In addition, the dotted line in Fig.3 (a) has shown the relationship between the rotation angle of the
ここで、ECU25が弁体23の回転を制御するにあたり、弁体23が最も上流側へ回転した時の位置は図1(a)に示す位置である。そして、この最上流側位置から弁体23を開方向(下流側)に回転させるにあたり、その回転領域は、次に説明するアイドル制御領域と通常制御領域とに区画されている。
すなわち、アイドル制御領域は、エンジン10をアイドル運転させるように弁体23を制御する領域であり、図3中の符号θaからθiの領域に対応する。また、通常制御領域は、アイドル運転よりも高回転でエンジン10を運転させて車両を走行させる領域であり、図3中の符号θi以上の領域に対応する。
Here, when the
In other words, the idle control area is an area for controlling the
そして、図3(a)に示すように、アイドル制御領域のうち弁体23の回転位置がθaのときにはタンブル吸気流量Qaの方がバイパス吸気流量Qbよりも多くなり、弁体23の回転位置がθbのときにはバイパス吸気流量Qbの方がタンブル吸気流量Qaよりも多くなる。そして、アイドル制御領域の全域に亘って、弁体23の回転位置に拘わらず総和吸気流量が一定となるように設定されている。
As shown in FIG. 3A, when the rotational position of the
一方、通常制御領域では、弁体23を開方向に回転させるにつれタンブル吸気流量Qaおよびバイパス吸気流量Qbの総和吸気流量が増大し、図1(c)に示す弁体23の位置では、バイパス通路211bは閉塞された状態であるため、バイパス吸気流量Qbはタンブル吸気流量Qaに比べて無視できる程度に少なくなる。また、通常制御領域では、弁体23を開方向に回転させるにつれタンブル吸気流量Qaは増大し、バイパス吸気流量Qbは減少する。
On the other hand, in the normal control region, the total intake flow rate of the tumble intake flow rate Qa and the bypass intake flow rate Qb increases as the
図3(b)中の実線は、弁体23の回転角度とタンブル量との関係を示している。アイドル制御領域のうちθaからθbの範囲では、タンブル吸気流量Qaが減少する(図3(a)の点線参照)ことにともなってタンブル量は減少し、θbの回転角度のときタンブル量は最小となる(図3(b)の一点鎖線部分参照)。そして、弁体23をθbから開方向側にさらに回転させるとタンブル量は増大するが、タンブル兼用メイン通路211aの開度が所定値を超えるとタンブル量は減少する。これは、吸入空気の主流が吸気通路211の径方向片側部分に寄せられる度合いが小さくなるとともに、吸入空気の流速が低くなるためである。
The solid line in FIG. 3B shows the relationship between the rotation angle of the
ところで、タンブル量が多いほどエンジン回転数は高くなるので、外気温度が低い場合にエンジン10を始動させた場合、暖気運転期間中はタンブル量を多くしてエンジン回転数を効率よく高めることが望ましい。しかしながら、暖気運転が終了した後のアイドル運転時には、タンブル量を少なくしてエンジン回転数を低くすることで、燃費向上を図ることが望ましい。
By the way, since the engine speed increases as the tumble amount increases, it is desirable to efficiently increase the engine speed by increasing the tumble amount during the warm-up operation period when the
この点を鑑み、本実施形態の上記構成によれば、アイドル制御領域において、弁体23が最上流側位置から開方向に回転させると、タンブル吸気流量Qaおよびバイパス吸気流量Qbの総和吸気流量が一定のままタンブル量が減少する。よって、エンジン10をアイドル運転させるにあたり、ECU25は弁体23を次のように制御すれば、上述の燃費向上を図ることができる。
すなわち、エンジン10始動直後の暖気運転中は、弁体23をθaの位置に制御し、エンジン温度が上昇するにしたがって弁体23をθbの位置まで回転させるように制御し、暖気運転が終了した後、弁体23をθbの位置にしてアイドル運転を行うように制御する。
In view of this point, according to the configuration of the present embodiment, when the
That is, during the warming-up operation immediately after the
上記スロットルバルブ装置20の構成および制御によれば、総和吸気流量とタンブル量とをそれぞれ独立して制御でき、アイドル制御領域において総和吸気流量を一定にしたままタンブル量を可変にできる。従って、暖気運転期間中はタンブル量を多くしてエンジン回転数を効率よく高めることができ、暖気運転が終了した後のアイドル運転では、アイドル運転に必要な総和吸気流量を確保したままタンブル量のみを減少できる。よって、吸気流量を調節する弁体23にタンブル量を制御する弁体を兼ねさせることと、燃費改善との両立を図ることができる。
According to the configuration and control of the
しかも、本実施形態によれば、アイドル制御領域では、弁体23の回転位置に拘わらず総和吸気流量が一定となるため、アイドル運転時に、エンジン温度の上昇にともなって弁体23を開方向に回転させてタンブル量を減少させた場合であっても、エンジン回転数が変動してしまうことを抑制できる。
In addition, according to the present embodiment, in the idle control region, the total intake air flow rate is constant regardless of the rotational position of the
さらに、本実施形態によれば、通常制御領域では、弁体23を開方向に回転させるにつれバイパス通路211bの開度が減少するので、バイパス通路211bの開度が大きいことによる吸入空気流れの乱れを低減できるので、車両走行時における吸入空気の圧力損失増大を抑制できる。
Furthermore, according to the present embodiment, in the normal control region, the opening degree of the
(第2実施形態)
図4を用いて、本発明の第2実施形態に係るスロットルバルブ装置を以下に説明する。
本第2実施形態では、回転軸22には、径方向一方側に向けて延出する弁体23と、径方向他方側に向けて延出するバイパス用弁体26とが備えられており、回転軸22が回転すると弁体23およびバイパス用弁体26が一体的に回転する。
(Second Embodiment)
A throttle valve device according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
In the second embodiment, the
そして、上記第1実施形態では、弁体23の側方端面232と吸気管21の内壁との間でバイパス通路211bを形成しているのに対し、本第2実施形態では、バイパス用弁体26のうち回転軸22と反対側に位置する下方端面261a、262aと吸気管21の内壁との間でバイパス通路211cを形成している。なお、本第2実施形態では第1実施形態に係る凹部212を廃止している。
In the first embodiment, the
バイパス用弁体26は、上流側弁体261と、上流側弁体261の下流側に位置する下流側弁体262とから構成されている。そして、上流側弁体261の下方端面261aは平面形状であり、下流側弁体262の下方端面262aは吸気管21に向けて凸となる向きの曲面形状である。
The
そして、本第2実施形態においても、バイパス用弁体26および弁体23を回転させると、上記第1実施形態と同様にして図3(a)(b)に示すようにタンブル吸気流量Qa、バイパス吸気流量Qbおよび総和吸気流量は変化する。なお、図4(a)に示す弁体23の回転位置は図3中の符号θaに対応し、図4(b)(c)に示す弁体23の回転位置ははそれぞれ符号θb、θcに対応する。
Also in the second embodiment, when the
(第3実施形態)
図5を用いて、本発明の第3実施形態に係るスロットルバルブ装置を以下に説明する。
本第3実施形態では、回転軸22に対して平行に配置されるサブ回転軸27と、サブ回転軸27から延出してサブ回転軸27とともに回転するサブ弁体28とを備えている。サブ弁体28は弁体23に対して積層配置されている。
(Third embodiment)
A throttle valve device according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
In the third embodiment, a
そして、電動モータ24により駆動軸271を回転させると、駆動軸271の回転力は、ギヤ272を介してサブ回転軸27に伝達されるとともに、回転軸22にも伝達される。従って、サブ回転軸27が回転軸22と連動して回転することにともない、サブ弁体28は弁体23と連動して回転する。
When the
従って、タンブル兼用メイン通路211aは、弁体23の上方端面231およびサブ弁体28の上方端面281と吸気管21の内壁との間で形成される。
また、弁体23には第1貫通孔233が形成され、サブ弁体28には第1貫通孔233と連通可能な第2貫通孔282が形成されている。これにより、バイパス通路は、連通した状態の第1貫通孔233および第2貫通孔282により形成される。なお、本第3実施形態では第1実施形態に係る凹部212を廃止している。
Therefore, the tumble combined
Further, the
そして、本第3実施形態においても、サブ弁体28および弁体23を回転させると、上記第1実施形態と同様にして図3(a)(b)に示すようにタンブル吸気流量Qa、バイパス吸気流量Qbおよび総和吸気流量は変化する。なお、図5(a)に示す弁体23の回転位置は図3中の符号θaに対応し、図5(b)(c)に示す弁体23の回転位置ははそれぞれ符号θb、θcに対応する。
Also in the third embodiment, when the
なお、弁体23の回転位置がθaのときには、第1貫通孔233の位置は第2貫通孔282よりも上側にずれている。弁体23の回転位置がθbのときには、第1貫通孔233の位置は第2貫通孔282と完全に連通する位置であり、連通度が最大となる。弁体23の回転位置がθcのときには、第1貫通孔233の位置は第2貫通孔282よりも下側にずれている。
(他の実施形態)
上記実施形態では、複数の弁体23を有する多連スロットル式のスロットルバルブ装置20を採用しているが、スロットルバルブ装置20をインテークマニホールドの上流側に配置して、1つの弁体23を有するスロットルバルブ装置20を採用してもよい。
また、上記実施形態では1つの回転軸22に複数の弁体23を固定して、複数の弁体23が全て同じ開度となるように構成しているが、各々の弁体23を独立して回転制御する所謂独立スロットルを採用してもよい。
When the rotational position of the
(Other embodiments)
In the above embodiment, the multiple throttle type
Moreover, in the said embodiment, although the some
また、上記本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「吸気管」に相当する吸気管21を、エンジン10の吸気ポート15およびインテークマニホールドとは別体に構成しているが、弁体23が内蔵される吸気管21を、インテークマニホールド或いは吸気ポート15と一体に構成してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
In the present embodiment, the
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.
10:エンジン(内燃機関)、13:燃焼室、15:吸気ポート、20:スロットルバルブ装置、21:吸気管、22:回転軸、23:弁体、26:バイパス用弁体、27:サブ回転軸、28:サブ弁体、211a:タンブル兼用メイン通路、211b:バイパス通路、211c:バイパス通路、211:吸気通路、212:凹部、213:凸部、231:上方端面、232:側方端面、233:貫通孔、Qa:タンブル吸気流量、Qb:バイパス吸気流量。 10: engine (internal combustion engine), 13: combustion chamber, 15: intake port, 20: throttle valve device, 21: intake pipe, 22: rotary shaft, 23: valve body, 26: valve body for bypass, 27: sub-rotation Axis, 28: Sub valve body, 211a: Tumble combined main passage, 211b: Bypass passage, 211c: Bypass passage, 211: Intake passage, 212: Concavity, 213: Convex portion, 231: Upper end surface, 232: Side end surface, 233: Through hole, Qa: Tumble intake flow rate, Qb: Bypass intake flow rate.
Claims (8)
前記吸入空気の流れ方向に対して略直交する方向に延びる回転軸と、
前記回転軸から延出し、前記回転軸とともに回転して前記吸気通路の開度を調節する弁体と、
を備え、
前記吸気通路は、前記弁体のうち前記回転軸と反対側に位置する上方端面と前記吸気管の内壁との間で形成されるタンブル兼用メイン通路と、前記タンブル兼用メイン通路をバイパスするバイパス通路とに区画され、
前記タンブル兼用メイン通路および前記バイパス通路は、前記弁体を開方向に回転させるにつれ前記タンブル兼用メイン通路の開度が減少するとともに前記バイパス通路の開度が増大するように配置されているスロットルバルブ装置。 An intake pipe that forms an intake passage for guiding intake air to the internal combustion engine;
A rotating shaft extending in a direction substantially orthogonal to the flow direction of the intake air;
A valve body extending from the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft to adjust the opening of the intake passage;
With
The intake passage includes a tumble combined main passage formed between an upper end surface of the valve body opposite to the rotating shaft and an inner wall of the intake pipe, and a bypass passage that bypasses the tumble combined main passage. Divided into
The throttle valve main passage and the bypass passage are arranged so that the opening degree of the main passage for tumble decreases and the opening degree of the bypass passage increases as the valve body rotates in the opening direction. apparatus.
前記弁体を開方向に回転させるにつれ前記弁体が前記凸部に近づくことにより、前記タンブル兼用メイン通路の開度が減少するように構成されている請求項1記載のスロットルバルブ装置。 A portion that forms the tumble combined main passage in the inner wall of the intake pipe is formed with a convex portion that reduces the cross section of the intake passage,
2. The throttle valve device according to claim 1, wherein when the valve body is rotated in the opening direction, the opening degree of the tumble combined main passage decreases as the valve body approaches the convex portion.
前記バイパス通路は、前記弁体のうち前記回転軸から前記上方端面まで延びる部分である側方端面と前記凹部との間で形成され、
前記弁体を開方向に回転させるにつれ前記弁体が前記凹部に近づくことにより、前記バイパス通路の開度が増大するように構成されている請求項1または2記載のスロットルバルブ装置。 The inner wall of the intake pipe is formed with a recess that enlarges the intake passage,
The bypass passage is formed between a side end surface that is a portion extending from the rotating shaft to the upper end surface of the valve body and the recess.
3. The throttle valve device according to claim 1, wherein the opening degree of the bypass passage increases as the valve body approaches the recess as the valve body rotates in the opening direction.
前記回転軸から径方向他方側に向けて延出し、前記回転軸とともに回転するバイパス用弁体を備え、
前記バイパス通路は、前記バイパス用弁体のうち前記回転軸と反対側に位置する下方端面と前記吸気管の内壁との間で形成され、
前記弁体を開方向に回転させるにつれ前記バイパス用弁体が回転することにより、前記バイパス通路の開度が増大するように構成されている請求項1または2記載のスロットルバルブ装置。 The valve body extends toward one radial side of the rotating shaft,
A bypass valve element extending from the rotating shaft toward the other side in the radial direction and rotating together with the rotating shaft;
The bypass passage is formed between a lower end face located on the opposite side of the rotary shaft of the bypass valve body and an inner wall of the intake pipe,
The throttle valve device according to claim 1 or 2, wherein the opening degree of the bypass passage is increased by rotating the bypass valve body as the valve body is rotated in the opening direction.
前記サブ回転軸から延出して前記サブ回転軸とともに回転し、前記弁体に対して積層配置されたサブ弁体と、
を備え、
前記弁体には第1貫通孔が形成され、
前記サブ弁体には前記第1貫通孔と連通可能な第2貫通孔が形成され、
前記バイパス通路は、連通した状態の前記第1貫通孔および前記第2貫通孔により形成され、
前記弁体および前記サブ弁体を開方向に回転させるにつれ前記第1貫通孔と前記第2貫通孔との連通度が増大するように構成されている請求項1または2記載のスロットルバルブ装置。 A sub-rotating shaft that is arranged in parallel to the rotating shaft and rotates in conjunction with the rotating shaft;
A sub-valve element that extends from the sub-rotation shaft and rotates with the sub-rotation axis, and is stacked on the valve element;
With
A first through hole is formed in the valve body,
The sub-valve body is formed with a second through-hole capable of communicating with the first through-hole,
The bypass passage is formed by the first through hole and the second through hole in a communicating state,
The throttle valve device according to claim 1 or 2, wherein the degree of communication between the first through hole and the second through hole increases as the valve body and the sub valve body are rotated in the opening direction.
前記タンブル兼用メイン通路の開度が減少するとともに前記バイパス通路の開度が増大して前記内燃機関をアイドル運転させるアイドル制御領域と、
前記アイドル制御領域よりも開方向側の領域であり、前記アイドル運転よりも高回転で前記内燃機関を運転させる通常制御領域と、
に区画されている請求項1から5のいずれか一項記載のスロットルバルブ装置。 When rotating the valve body in the opening direction, the rotation region is
An idle control region in which the internal combustion engine is idle-operated by decreasing the opening of the tumble combined main passage and increasing the opening of the bypass passage;
A normal control region for operating the internal combustion engine at a higher speed than the idle operation, a region on the opening direction side of the idle control region;
The throttle valve device according to any one of claims 1 to 5, wherein the throttle valve device is divided into two sections.
前記アイドル制御領域では、前記弁体の回転位置に拘わらず前記総和吸気流量が一定となるように構成されている請求項6記載のスロットルバルブ装置。 In the normal control region, as the valve body is rotated in the opening direction, the total intake flow rate flowing through the tumble combined main passage and the bypass passage increases.
The throttle valve device according to claim 6, wherein the total intake air flow rate is constant in the idle control region regardless of the rotational position of the valve body.
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