JP4508386B2

JP4508386B2 - 吸気制御装置

Info

Publication number: JP4508386B2
Application number: JP2000266430A
Authority: JP
Inventors: 養之助初見; 利夫唐沢; 啓文朝倉
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2020-09-04
Also published as: JP2002070591A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、キャブレータ又はスロットルボディなどの吸気制御装置に関し、特に、吸気通路やその周辺構造に多様性を持たせることができる吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジンに使用されるキャブレータやスロットルボディ等の吸気制御装置は、主としてアルミ合金系の金属製のダイキャストにより製造されてきた。しかし、上記の金属製の吸気制御装置は、成形代や設備代が高くなる。また、金型は、１つの金型で成形できる数（ショット数）が、プラスチック成型品の場合と比べてダイキャストでは数分の１と非常に小さくなることから、これも高額になる。さらに、ダイキャストによる成型後に、取り付け座面の仕上げ加工や、ボアの内径面の仕上げ加工といった機械加工工程が多いので、製造コストが高くなっていた。
【０００３】
これに対し、吸気制御装置の製造コストを下げるものとして、合成樹脂製のものが提案されてきた。合成樹脂製にすることで原料代や金型代を下げるとともに、成型精度を上げることで成型後の機械加工を一切無くし、加工コストを低下させることができ、大きくコストダウンに貢献することができる。また、自動車部品として最近関心が高い軽量化も達成される。
【０００４】
ところで、吸気制御装置には、氷結による作動部の凍結という問題がある。キャブレータの場合は、ノズル部からガソリンが吸い出されるときの気化熱により、空気が冷やされ、絞弁近傍やベンチュリー下部に氷結が起こる。
【０００５】
また、スロットルボディ（エアーコントロールボディ）の場合、エンジンの出力は吸入空気量で決まることから、空気量を増大させたいという要請がある。この要請に応えるには、空気の温度を下げて密度を上げればよい。吸入される空気の方では、排気ガス対策から、水蒸気量の多い排ガスを再利用することも広く行われている。これらの結果、吸気が吸気制御装置を通過する際に水分が析出し、吸気制御装置の絞弁周辺に付着して氷結が起こる。
【０００６】
エンジン停止後には、エンジンルーム内は暖かくなっており、ブローバイ、排気ガス等に含まれている水蒸気が、外気が冷えるに従い吸気通路や絞弁に付着し、付着した水滴が氷結し、絞弁やシャフトが凍結して、エンジン始動時のアクセル操作が困難になる。
【０００７】
この氷結に関し、従来の金属製の吸気制御装置では、エンジンの冷却水を絞弁の周囲に循環させ、絞り弁やその周辺部の凍結を冷却水の温度上昇とともに解凍していた。特に、金属製であるから熱伝導が良く、冷却水の循環は、絞弁の周囲全体を取り囲む必要はなく、一部を冷却水で暖められれば、その熱が比較的早期に周辺に伝達されて、解凍することができる。
【０００８】
しかしながら、吸気制御装置を樹脂化した場合、従来の金属製のような冷却水の循環の仕方では、熱伝導度が低いので解凍するのに長時間を要してしまう。また、絞弁の周囲を取り囲むような流路を形成すると、構造が複雑になり、設計上にも困難がある。
【０００９】
スロットルボディでは、別の問題もある。スロットルボディを使用するエンジンでは、高出力を得るために、できるだけ多量の空気を供給することが必要となる。そのために、前述したように、供給する空気の温度を下げる対策が取られているが、これと同時に、絞弁の設けられる吸気通路の径（ボア径）を大きくして多量の空気を通過できるようにする対策も取られている。
【００１０】
しかし、ボア径を大きくすると、絞弁を僅かに開いても、大量の空気が流れることになり、アイドリング状態から車を発進させるとき、急激な発進をして乗り心地が悪い。
【００１１】
この対策の１つとして、吸気通路の形状を変更して絞弁の開度が低い場合の流量の増加を小さくすることが考えられる。しかし、吸気通路の形状を変更する場合でも、金型の構造が複雑になって製作ができなかったり、仮に製作できても吸気通路の中子をエンジンの要求特性により変更しなければならず、生産性が低下するといった問題があり、また、設計の自由度が低い。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事実から考えられたもので、複雑な流路や吸気通路の形状を容易に形成でき、設計の自由度が高い吸気制御装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の吸気制御装置は、吸気通路と、該吸気通路内に回動自在に設けられた絞弁とを有する吸気制御装置において、上記吸気通路の上記絞弁より上流側に設けられ上記吸気通路の上記絞弁が設けられた部分の径より径の大きい大径部に上記絞弁の上流方向から挿入されるスリーブを吸気通路周壁に嵌合固定し、該スリーブの内側を上記吸気通路とし、該スリーブの外側と該吸気通路周壁との間に温水流路を設けたことを特徴としている
【００１４】
上記スリーブがスリーブを一周する流路を有し、該流路に外部からの流体を導入する入口管路と、流路内の流体を外部に排出する出口管路を形成した構成や、上記流路が、上記スリーブの外周面に形成された溝である構成や、上記流路の入口管路と出口管路の中間に仕切壁を設けた構成や、上記スリーブに、上記絞弁の低開度領域において絞弁の片側との隙間をほぼ一定に保つ球面を有する突起を形成した構成とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を、図面を用いて説明する。図１は本発明の吸気制御装置をスロットルボディに適用した断面図である。同図に示す吸気制御装置としてのスロットルボディ１０は、図の上方では、エアークリーナなどからのホースが接続され、図の下方では、ボルト１１，１１により相手側の部材であるインテークマニホールド等に接続される。
【００１６】
スロットルボディ１０には、上下を貫通して吸気通路１２が形成され、その中間に、円板状の絞弁１３が弁軸１４により吸気通路を開閉すべく、回動自在に設けられている。弁軸１４には、図示しないスロットルレバーが固定され、スロットルレバーは、アクセルペダルの踏み込み量に応じて絞弁１３の開度を変化させる。
【００１７】
吸気通路１２を形成する吸気通路周壁１５には、段１５ａがあり、段１５ａを境界として細径部には、絞弁１３が取り付けられ、大径部には、スリーブ１６が挿入されている。スリーブ１６は吸気通路周壁１５の上端を熱かしめ等でかしめて固定されて抜けが防止される。
【００１８】
図１に示すように、スリーブ１６は、上下に大径部１６ａ，１６ｂがあり、その中間の細径部が流路１６ｃとしての溝である。上下の大径部１６ａ，１６ｂには、細いＯリング溝１６ｄ，１６ｅが配設され、弾性体としてＯリング１７，１７が嵌装されている。流路１６ｃの中間には、板状の堰１６ｆが設けられている。
【００１９】
絞弁１３は、図１に示す位置がアイドリング状態であり、このときの絞弁１３の上流側にアイドルスピードを制御するための孔１８が穿設され、絞弁１３の反対の下流側に形成された図示しない孔へと連通しており、両孔の中間にアイドルスピードコントローラ（ＩＳＣ）２０が設けられている。このＩＳＣ２０の弁の開度を制御して、アイドル時の空気量を調整する。
【００２０】
スロットルボディ１０の吸気通路周壁１５には、入口用ニップル２１と出口用ニップル２２とが取り付けられ、それぞれの中空部が入口管路２１ａと出口管路２２ａになっている。そして、入口管路２１ａからエンジン冷却用の流体（温水）が流路１６ｃへと導入され、この流体が流路１６ｃを左右に分かれてスリーブ１６を半周し、出口管路２２ａに達してラジエータへと送り出される。スリーブ１６と吸気通路周壁１５との間は、Ｏリング１７，１７で気密を保持される。
【００２１】
従来も吸気通路に流路を形成して冷却水を流す構成はあったが、流路は吸気通路の周囲全体にはなく、一部にしか形成されていなかった。それでも、スロットルボディが金属製なので、熱伝導性がよく、温水を循環させれば、絞弁を通過する空気を十分暖めて氷結を防止でき、氷結した場合には解凍することができた。しかし、スロットルボディを合成樹脂製にすると、従来のような温水の流路構成では、熱伝導が悪く、氷結を防止したり、解凍に長時間を要した。
【００２２】
これに対し、上記の構成においては、流路１６ｃが吸気通路１２の周囲全体に環状に形成されているので、入口管路２１ａから流入した流体はスリーブ１６を３６０゜の全方位から暖めることができる。また、スリーブ１６の流路１６ｃと吸気通路１２とは合成樹脂製の壁で仕切られているが、流体と接触する面積が大きいので、熱伝導によって十分な熱を伝達でき、吸気通路１２を暖めることができる。また、流路１６ｃが絞弁１３の上流側に設けられているので、絞弁１３を通過する空気を予め暖めてから通過させられ、絞弁付近の氷結を比較的短時間で解凍することができる。
【００２３】
図２は、流路１６ｃの図で図１のＡ−Ａ断面図である。流路１６ｃの入口管路２１ａと出口管路２２ａとを吸気通路の反対側に配置し、図の上方の流路１６ｃの中間には、堰１６ｆを設けている。このような構成とすれば、入口管路２１ａから流路１６ｃに入った温水のうち、堰１６ｆをオーバーフローした温水のみが出口管路２２ａに向かって流れるようになる。したがって、流路１６ｃ内により多くの温水を滞留させ、温水を堰１６ｆで迂回させるように流すので、十分な熱交換を行うことができる。
【００２４】
図３は、本発明の第２実施例で、図２に対応する断面図である。この実施例では、入口管路２１ａと出口管路２２ａとを近接した位置に配置し、両者をほぼ平行になるように流路１６ｃに接続したものである。そして、入口管路２１ａと出口管路２２ａとの間に、仕切壁１６ｇを設けた。このような構成にすることにより、入口管路２１ａから入った温水が吸気通路１２の周囲全体を回って出口管路２２ａに達することになり、吸気通路１２を全方位から暖めて、十分な熱交換を行うことができる。
なお、この構成にも図２の堰１６ｆを設置すれば、より熱交換の効率が上がることは言うまでもない。
【００２５】
仕切壁１６ｇの厚さは、図３のＷに示すように、入口管路２１ａと出口管路２２ａとの間隔と同じ厚さにまで厚くすることができる。仕切壁１６ｇの厚さが吸気通と全周の１／３未満、流路１６ｃが全周の２／３以上であれば、吸気通路１２をほぼ１周に渡って暖めることができ、十分な熱交換を行うことができる。
【００２６】
図４は本発明の第３実施例である。この実施例では、吸気制御装置１２０の吸気通路周壁１２５に嵌合するスリーブ２６を、スロットルボディの外部に大きく突出させ、上端の突起２６ｂにエアークリーナからの接続ゴムホース４０を嵌合させ、外側からバンド４１で締付固定している。この構成によって、接続ゴムホース４０はスリーブ２６に直接接続するので、接続ゴムホース４０の径を必要以上に大径にする必要が無くなる。スリーブ２６は本体の吸気通路周壁１２５に鍔部２６ｃの部分を溶着して固定している。
【００２７】
また、このスリーブ２６には、溝状の流路２６ａが形成され、入口管路２１ａと出口管路２２ａと連通している。ここに温水を通して絞弁１３の上流の空気を暖め、氷結の防止と併せて氷結部の解凍をする。
【００２８】
図５は本発明の第４実施例である。この実施例では、吸気制御装置１３０の吸気通路周壁１３５にスリーブ３６を嵌合し、このスリーブ３６に突起３７を形成したことに特徴がある。スリーブ３６は、突起３７が絞弁１１３の決められた部分と対向するように位置を合わせて吸気通路周壁１３５内に嵌合させる必要がある。そのため、図５の実施例では、吸気通路周壁１３５に嵌合方向に沿った長溝１３５ａを形成し、スリーブ３６にはこれと嵌合するリブ３６ａを形成している。
【００２９】
スロットルボディを使用するエンジンでは、高出力を得るために、できるだけ多量の空気を供給することが必要となる。そのために、前述したように、吸気通路の径（ボア径）を大きくして多量の空気を通過できるようにしている。
【００３０】
しかし、ボア径を大きくすると、絞弁１１３を僅かに開いても、大量の空気が流れることになり、アイドリング状態から車を発進させるとき、アクセルペダルをほんの少し踏み込んでも、急激な発進をしてしまい、乗り心地が悪い。
【００３１】
そこで、この実施例では、スリーブ３６に突起３７を形成している。この突起３７の絞弁１１３の一方側と接触する面３７ａは、絞弁１１３とほぼ同じ曲率半径を有する球面となっている。その結果、絞弁１１３の開度が小さい領域では、絞弁１１３と吸気通路１２の内壁との隙間をほぼ一定にすることができる。このような構成とすることで、アクセルペダルを少し踏み込んだ場合に急発進する、といったことがなくなり、滑らかなスタートが可能となる。
【００３２】
この実施例では、さらに絞弁１１３の一方側に対向する突起３７の反対側に、突起１１３ａを形成し、この端面１１３ｂを絞弁１１３とほぼ同じ曲率半径を有する球面３７ａとしている。このような構成により、スロットル開度の低い領域での吸気通路内壁と絞弁１１３との隙間を一定に近づけ、急発進を防止している。このような構成により、自動車等をゆっくりとスタートさせることが可能となる。
【００３３】
図６は、図５の実施例に図１の実施例を付加したものである。すなわち、吸気制御装置１４０の吸気通路周壁１４５にスリーブ４６を嵌合し、球面４７ａを有する突起４７を設けるとともに、スリーブ４６の外側にほぼ全周に渡って溝状の流路４６ａを形成し、入口用ニップル２１と出口用ニップル２２とを取り付け、入口管路２１ａと出口管路２２ａと連通させたものである。
【００３４】
なお、図６に示すスリーブ４６の凸部４６ｂと吸気通路周壁１４５、凹部１４５ａは、図５で説明したのと同様に、突起４７と絞弁１１３の位置合わせをする必要があることに対応したものである。すなわち、図６では、スリーブ４６に凸部４６ｂを形成し、吸気通路周壁１４５には凹部１４５ａを形成している。上記と逆に、スリーブ４６に凹部を形成し吸気通路１２に凸部を形成する等、多様な位置決め構造を採用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、吸気通路と、該吸気通路内に回動自在に設けられた絞弁とを有する吸気制御装置において、上記吸気通路の上記絞弁上流側にスリーブを嵌合固定し、該スリーブの内側を吸気通路とした構成なので、スリーブに多様な形状を付加しても製造が容易にでき、設計の自由度が向上する。
【００３６】
上記絞弁の上流側に設けられ、上記スリーブがスリーブを一周する流路を有し、該流路に外部からの流体を導入する入口管路と、流路内の流体を外部に排出する出口管路を形成した構成とすれば、流路に温水を流すことによって、絞弁やその付近の氷結を防止し、氷結した場合は、解凍することが可能となる。
【００３７】
上記スリーブに、上記絞弁の低開度領域において絞弁の片側との隙間をほぼ一定に保つ球面を有する突起を形成した構成とすれば、大きな径の吸気通路を形成した場合でも、絞弁の低開度領域における流量の変化を小さく抑えることができ、急発進を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸気制御装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第２実施例の図で、図２に対応する図である。
【図４】本発明の第３実施例の吸気制御装置の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施例の吸気制御装置の構成を示す断面図である。
【図６】図５の実施例に図１の実施例を付加した実施例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１１０，１２０，１３０，１４０，吸気制御装置
１２吸気通路
１３，１１３絞弁
１４弁軸
１５，１１５，１２５，１３５，１４５吸気通路周壁
１６，２６，３６，４６スリーブ
１６ｃ，２６ａ，４６ａ流路
２１ａ入口管路
２２ａ出口管路

Claims

吸気通路と、該吸気通路内に回動自在に設けられた絞弁とを有する吸気制御装置において、上記吸気通路の上記絞弁より上流側に設けられ上記吸気通路の上記絞弁が設けられた部分の径より径の大きい大径部に上記絞弁の上流方向から挿入されるスリーブを吸気通路周壁に嵌合固定し、該スリーブの内側を上記吸気通路とし、該スリーブの外側と該吸気通路周壁との間に温水流路を設けたことを特徴とする吸気制御装置。
上記スリーブがスリーブをほぼ一周する上記温水流路を有し、該温水流路に外部からの流体を導入する入口管路と、流路内の流体を外部に排出する出口管路を形成したことを特徴とする請求項１記載の吸気制御装置。
上記温水流路が、上記スリーブの外周面に形成された溝であることを特徴とする請求項２記載の吸気制御装置。
上記流路の入口管路と出口管路の中間に仕切壁を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の吸気制御装置。