JP4630831B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気ダクトに設けられ、該吸気ダクトの開閉を負圧アクチュエータにより制御するエンジンの吸気制御装置に関する。

近年、エンジンの吸気制御装置として、例えば、自動車用エンジンの外気取り入れ吸気ダクトを二系統とし、その一方にシャッタ部材を設けたものがある（特許文献１及び２参照）。このエンジンの吸気制御装置は、高速高負荷域ではシャッタ部材を開放状態にして双方のダクトから吸気を取り入れ、低速低負荷域ではシャッタ部材を閉じて一方のダクトのみから吸気を取り入れるようにしている。かかる可変吸気の目的は、高出力が必要となる高速高負荷域ではダクトを開いて通気抵抗を低減するとともに、低速低負荷領域ではダクトを閉じて吸気音を低減することにある。

ところで、このようなエンジンの吸気制御装置において、従来、吸気ダクトの開閉を負圧アクチュエータにより制御したものがあり、例えば、図３及び図４に示すような技術がある（特許文献３及び４参照）。なお、図３は従来のエンジンの吸気制御装置の一例を示す断面図、図４は他の例を示す斜視図である。但し、両図において同一若しくは類似の箇所には同一の符号を付している。

図３及び図４に示すエンジンの吸気制御装置３０は、エンジンの吸気ダクト３１に設けられ、該吸気ダクト３１の開閉を負圧アクチュエータ（III部参照）により制御する装置である。負圧アクチュエータは、吸気ダクト３１に外付けされており、吸気ダクト３１を管内側に凹部形成してなる凹部３１ａは、負圧アクチュエータの大気圧室４２を構成している。一方、合成樹脂製のカバー３８は、吸気ダクト３１の管外側から外付けされ、負圧アクチュエータの負圧室４１を構成している。なお、シャッタ部材３２及びその回転固定軸として機能する軸部３９は、吸気ダクト３１の管内側に設けられている。

すなわち、エンジンの吸気制御装置３０は、合成樹脂製の吸気ダクト３１の管壁を管内側に凹部形成してなるとともに通過孔３１ｂが形成された凹部３１ａと、凹部３１ａの管外側に取り付けられ負圧吸引管３８ａが一体成形された合成樹脂製のカバー３８と、凹部３１ａとカバー３８との間に挟持され凹部３１ａ及びカバー３８で囲繞される空間を負圧吸引管３８ａに通じる負圧室４１と通過孔３１ｂに通じる大気圧室４２とに区画するダイヤフラム３５と、負圧室４１内に設けられ負圧発生時にダイヤフラム３５を大気圧室４２側に向けて付勢する圧縮スプリング３７と、通過孔３１ｂ内を挿通するとともに一端側がエンドプレート３４を介してダイヤフラム３５に連結され該ダイヤフラム３５の動きに伴って該通過孔３１ｂ内を往復運動する可動ロッド３３と、可動ロッド３３の他端側に連係され該可動ロッド３３の往復運動に伴って吸気ダクト３１を開閉するシャッタ部材３２と、を備えている。

同図において、ダイヤフラム３５と圧縮スプリング３７との間には、スプリング受け部材３６が介設され、吸気ダクト３１の管壁には、シャッタ部材３２の開閉を規制するストッパ部３１ｃが形成されている。また、ダイヤフラム３５と可動ロッド３３との間には、エンドプレート３４が介挿されている。なお、負圧吸引管３８ａは、図示しない負圧タンク（例えば、特許文献２の負圧タンク５３参照）に接続されており、負圧室４１内には負圧が形成されている。

また、図４に示すように、従来のエンジンの吸気制御装置３０は、ダクト３１の凹部３１ａの外側から順に、可動ロッド３３、エンドプレート３４、及びダイヤフラム３５を組み付け、さらにその上から順にスプリング受け部３６及び圧縮スプリング３７を組み付けるとともに、カバー３８を溶着させたものである。なお、可動ロッド３３には、シャッタ部材３２が取り付けられている。カバー３８は、ダクト３１に形成された突起部３１ｄ（図３参照）と接合している。また、ダイヤフラム３５は、ダクト３１とカバー３８との間に挟み込まれ、突起部３１ｄの内縁側に位置決め固定されている。このようにダクト３１とカバー３８との間にダイヤフラム３５を挟み込むことにより、ダクト３１とカバー３８で囲繞される空間の気密性を確保しつつ、この空間を負圧室４１と大気圧室４２とに区画している。

そして、負圧発生時、すなわち低速低負荷域においてエンジンに供給される空気量が十分足りており、負圧吸引管３８ａを介して負圧室４１内に負圧が発生した時には、この負圧の作用によりダイヤフラム３５が負圧室４１の天井面側（同図の場合には上側）に引張される。これに伴って可動ロッド３３は通過孔３１ｂ内を上方に移動し、可動ロッド３３と連係されたシャッタ部材３２は、軸部３９を中心にして上方（同図の場合には反時計回り）に回転する。このシャッタ部材３２が上方に回転してストッパ部３１ｃに当接すると、吸気ダクト３１内はシャッタ部材３２により閉鎖されるので、吸気ダクト３１内には空気が流れ込まない。その結果、低速低負荷域においては、吸気に伴う騒音が低減されることとなる。

一方、負圧カット時、すなわち高速高負荷域においてエンジンに供給される空気量が
不足して負圧室４１内の負圧が低減した時には、圧縮スプリング３７の作用によりダイヤフラム３５が大気圧室４２側（同図の場合には下側）に押圧される。これに伴って可動ロッド３３は通過孔３１ｂ内を下方に移動し、シャッタ部材３２は軸部３９を中心にして下方（同図の場合には時計回り）に回転する。これにより吸気ダクト３１内が一気に開放されるので、大量の空気が流れ込む。その結果、高速高負荷域において、エンジンに供給される空気量の不足が解消されることとなる。

なお、前述した凹部３１ａには、吸気ダクト３１内に流れ込む空気抵抗を低減して、ダイヤフラム３５等の各部材を保護する機能がある。また、負圧アクチュエータを構成する各部材が取り外れた場合には、これらの部材が吸気ダクト３１内に流れ込んでしまうことがあり、凹部３１ａにはこれを防止する機能もある。
特開平３−２２２８１９号公報 特開２００４−１９５０４号公報 特開２００２−１８８４６７号公報 特開２００５−６１２８１号公報

しかしながら、従来のエンジンの吸気制御装置３０において、合成樹脂製のカバー３８は、圧縮スプリング３７の反発力を直接的且つ継続的に受けている。そのため、ダクト３１（図３の場合には突起部３１ｄ）とカバー３８との接合部付近（図３のVI部参照）には、強い負荷が掛かり続ける。

また、前述したように、負圧カット時においてシャッタ部材３２を一気に開放させるには、シャッタ部材３２の動作速度を向上させるべく、強力な圧縮スプリング３７が必要となる。しかし、その場合、カバー３８は圧縮スプリング３７の反発力をより強く受けることとなり、上記の負荷が増大してしまう。

なお、合成樹脂製の代わりに金属製のカバーを使用すれば、前述した接合部付近はかかる負荷に耐え得るものとなるが、その場合には、金属製のカバーは合成樹脂製のものより高価であることから、コストアップを招いてしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストアップを招くことなく、カバーとダクトとの接合部付近に掛かる負荷を軽減することができるエンジンの吸気制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、エンジンの吸気ダクトに設けられ、該吸気ダクトの開閉を負圧アクチュエータにより制御するエンジンの吸気制御装置であって、前記吸気ダクトの管壁を管外側に膨出形成してなるとともに、負圧吸引管が内部と連通して設けられる凸部と、前記凸部に対して管内側から取り付けられたダイヤフラムと、前記凸部と前記ダイヤフラムとで囲繞された負圧室内に設けられ、負圧発生時に前記ダイヤフラムを付勢するスプリングと、一端側が前記ダイヤフラムに連結され、該ダイヤフラムの動きに伴って往復運動する可動ロッドと、前記可動ロッドの他端側に連係され、該可動ロッドの往復運動に伴って前記吸気ダクトを開閉するシャッタ部材と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、エンジンの吸気ダクトに設けられ、該吸気ダクトの開閉を負圧アクチュエータにより制御するエンジンの吸気制御装置であって、前記吸気ダクトの管壁を管外側に膨出形成してなるとともに、負圧吸引管が内部と連通して設けられる凸部と、前記凸部の管内側に取り付けられ、通過孔が形成されたカバーと、前記凸部と前記カバーとの間に挟持され、該凸部及び該カバーで囲繞される空間を前記負圧吸引管に通じる負圧室と前記通過孔に通じる大気圧室とに区画するダイヤフラムと、前記負圧室内に設けられ、負圧発生時に前記ダイヤフラムを前記大気圧室側に向けて付勢するスプリングと、前記通過孔内を挿通するとともに、一端側が前記ダイヤフラムに連結され、該ダイヤフラムの動きに伴って該通過孔内を往復運動する可動ロッドと、前記可動ロッドの他端側に連係され、該可動ロッドの往復運動に伴って前記吸気ダクトを開閉するシャッタ部材と、を備えたことを特徴とする。

かかる構成とした場合には、合成樹脂製のカバーは、圧縮スプリングが設けられた負圧室とは反対側の大気圧室側に設けられており、圧縮スプリングの反発力の影響を受けにくくなる。そのため、従来のエンジンの吸気制御装置と異なり、ダクトとカバーとの接合部付近に強い負荷が掛かり続けることはない。また、強力な圧縮スプリングを使用したとしても、かかる負荷が顕著に増大することもない。従って、合成樹脂製のカバーの代わりに、高価な金属製のカバーを使用する必要がない。よって、本発明によれば、コストアップを招くことなく、カバーとダクトとの接合部付近に掛かる負荷を軽減することができる。

本発明によれば、エンジンの吸気制御装置において、コストアップを招くことなく、カバーとダクトとの接合部付近に掛かる負荷を軽減することができる。

以下、図１及び図２を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明におけるエンジンの吸気制御装置の一例を示す断面図、図２は他の例を示す説明図である。なお、各図に示すエンジンの吸気制御装置は異なるものであるが、同一若しくは類似の箇所には同一の符号を付している。また、図３及び図４に示した従来技術におけるエンジンの吸気制御装置３０と同一若しくは類似の箇所には同一の符号を付すとともに、新たに追加若しくは変更した箇所に新たな符号を付して、本発明の主要部を中心に説明する。

図１及び図２に示すエンジンの吸気制御装置２０は、エンジンの吸気ダクト２１に設けられ、該吸気ダクト２１の開閉を負圧アクチュエータ（I部参照）により制御する装置である。負圧アクチュエータは、吸気ダクト２１内に内蔵されており、吸気ダクト２１を管外側に膨出形成してなる凸部２１ａは、負圧アクチュエータの負圧室４１を構成している。一方、合成樹脂製のカバー３８は、吸気ダクト２１の管内側から内付けされ、負圧アクチュエータの大気圧室４２を構成している。

すなわち、エンジンの吸気制御装置２０は、合成樹脂製の吸気ダクト２１の管壁を管外側に膨出形成してなる凸部２１ａと、凸部２１ａの管内側に取り付けられた合成樹脂製のカバー３８と、凸部２１ａとカバー３８との間に挟持されたダイヤフラム３５と、負圧発生時にダイヤフラム３５を大気圧室４２側に向けて付勢する圧縮スプリング３７と、一端側がエンドプレート３４を介してダイヤフラム３５に連結された可動ロッド３３と、可動ロッド３３の他端側に連係され吸気ダクト２１内を開閉するシャッタ部材３２と、を備えている。可動ロッド３３は、ダイヤフラム３５の動きに伴って通過孔３１ｂ内を上下に往復運動し、さらに可動ロッド３３と連係されたシャッタ部材３２は、可動ロッド３３の往復運動に伴って吸気ダクト３１を開閉するようになっている。

凸部２１ａには、負圧吸引管２１ｂが一体形成されている。負圧吸引管２１ｂは、図示しない負圧タンクに接続されており、負圧室４１内に負圧を形成している。なお、吸気ダクト２１には、シャッタ部材３２の開閉を規制するストッパ部２１ｃが形成されている。一方、カバー３８には、通過孔３８ａが形成されている。通過孔３８ａは、大気圧室４２と吸気ダクト２１内とを連通し、この吸気ダクト２１を介して大気圧室４２内の圧力を大気圧とほぼ同じ状態にしている。なお、カバー３８は、図３で示した凹部３１ａと同様の機能を有し、吸気ダクト２１内を流れる空気抵抗を低減して、ダイヤフラム３５を保護する機能がある。また、本発明に係るエンジン吸気制御装置２０は、負圧アクチュエータ内蔵型であって、この負圧アクチュエータを構成する各部材は、吸気ダクト２１の管内側に取り付けられている。そのため、各部材が破損等によって取り外れた場合には、これらの部材が吸気ダクト２１内に流れ込みやすく、カバー３８にはこれを防止する機能を持たせることが好ましい。

ダイヤフラム３５は、凸部２１ａ及びカバー３８で囲繞される空間を負圧室４１と大気圧室４２とに区画する。負圧室４１内に設けられた圧縮スプリング３７は、ダイヤフラム３５を大気圧室４２側（図１の場合には下方側）に付勢している。なお、ダイヤフラム３５と圧縮スプリング３７との間には、スプリング受け部材３６が介設されている。

ところで、図２に示すように、エンジンの吸気制御装置２０は、ダクト２１の凸部２１ａの内側から順に、圧縮スプリング３７、スプリング受け部３６、及びダイヤフラム３５を組み付け、さらにその下から順にエンドプレート３４、可動ロッド３３を組み付けるとともに、カバー３８を溶着させたものである。なお、可動ロッド３３には、シャッタ部材３２が取り付けられている。ダイヤフラム３５は、ダクト２１とカバー３８との間に挟み込まれ、ダクト２１に形成された凸部２１ａの内縁側に位置決め固定されている。このようにダクト２１とカバー３８との間にダイヤフラム３５を挟み込むことにより、ダクト２１とカバー３８で囲繞される空間の気密性を確保しつつ、この空間を負圧室４１と大気圧室４２とに区画している。

そして、負圧発生時、すなわち低速低負荷域においてエンジンに供給される空気量が十分足りており、負圧室４１内に負圧が発生した時には、この負圧の作用によりダイヤフラム３５が負圧室４１の天井面側（同図の場合には上側）に引張される。これに伴って可動ロッド３３は通過孔３８ａ内を上方に移動し、可動ロッド３３と連係されたシャッタ部材３２は、軸部３９を中心にして上方（同図の場合には反時計回り）に回転する。このシャッタ部材３２が上方に回転してストッパ部２１ｃに当接すると、吸気ダクト２１内はシャッタ部材３２により閉鎖されるので、吸気ダクト２１内には空気が流れ込まない。その結果、低速低負荷域においては、吸気に伴う騒音が低減されることとなる。

一方、負圧カット時、すなわち高速高負荷域においてエンジンに供給される空気量が
不足して、負圧室４１内の負圧が低減した時には、圧縮スプリング３７の作用によりダイヤフラム３５が大気圧室４２側（同図の場合には下側）に押圧される。これに伴って可動ロッド３３は通過孔３８ａ内を下方に移動し、シャッタ部材３２は軸部３９を中心にして下方（同図の場合には時計回り）に回転する。これにより吸気ダクト２１内が一気に開放されるので、大量の空気が流れ込む。その結果、高速高負荷域において、エンジンに供給される空気量の不足が解消されることとなる。

以上の構成によれば、エンジンの吸気制御装置２０において、合成樹脂製のカバー３８は、圧縮スプリング３７が設けられた負圧室４１とは反対側の大気圧室４２側に設けられており、圧縮スプリング３７の反発力の影響を受けにくくなる。そのため、従来のエンジンの吸気制御装置３０と異なり、ダクト２１とカバー３８との接合部付近（図１のＶ部参照）に強い負荷が掛かり続けることはない。また、強力な圧縮スプリング３７を使用したとしても、かかる負荷が顕著に増大することもない。従って、合成樹脂製のカバー３８の代わりに、高価な金属製のカバーを使用する必要がない。よって、本実施形態に係るエンジンの吸気制御装置２０によれば、コストアップを招くことなく、カバー３８とダクト２１との接合部付近に掛かる負荷を軽減することができる。

本発明におけるエンジンの吸気制御装置の一例を示す概略断面図である。 本発明におけるエンジンの吸気制御装置の他の例を示す説明図であり、（ａ）はエンジン吸気制御装置の斜視図、（ｂ）は（ａ）の分解斜視図である。 従来技術における排ガス処理装置の一例を示す概略断面図である。 従来技術における排ガス処理装置の他の例を示す説明図であり、（ａ）はエンジン吸気制御装置の斜視図、（ｂ）は（ａ）の分解斜視図である。

符号の説明

２１，３１ 吸気ダクト
３２ シャッタ部材
３３ 可動ロッド
３４ エンドプレート
３５ ダイヤフラム
３６ スプリング受け部材
３７ 圧縮スプリング
３８ カバー
３９ 軸部
４１ 負圧室
４２ 大気圧室
Ｉ，III 負圧アクチュエータ

Claims (2)

1. エンジンの吸気ダクトに設けられ、該吸気ダクトの開閉を負圧アクチュエータにより制御するエンジンの吸気制御装置であって、
   前記吸気ダクトの管壁を管外側に膨出形成してなるとともに、負圧吸引管が内部と連通して設けられる凸部と、
   前記凸部に対して管内側から取り付けられたダイヤフラムと、
   前記凸部と前記ダイヤフラムとで囲繞された負圧室内に設けられ、負圧発生時に前記ダイヤフラムを付勢するスプリングと、
   一端側が前記ダイヤフラムに連結され、該ダイヤフラムの動きに伴って往復運動する可動ロッドと、
   前記可動ロッドの他端側に連係され、該可動ロッドの往復運動に伴って前記吸気ダクトを開閉するシャッタ部材と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
2. エンジンの吸気ダクトに設けられ、該吸気ダクトの開閉を負圧アクチュエータにより制御するエンジンの吸気制御装置であって、
   前記吸気ダクトの管壁を管外側に膨出形成してなるとともに、負圧吸引管が内部と連通して設けられる凸部と、
   前記凸部の管内側に取り付けられ、通過孔が形成されたカバーと、
   前記凸部と前記カバーとの間に挟持され、該凸部及び該カバーで囲繞される空間を前記負圧吸引管に通じる負圧室と前記通過孔に通じる大気圧室とに区画するダイヤフラムと、
   前記負圧室内に設けられ、負圧発生時に前記ダイヤフラムを前記大気圧室側に向けて付勢するスプリングと、
   前記通過孔内を挿通するとともに、一端側が前記ダイヤフラムに連結され、該ダイヤフラムの動きに伴って該通過孔内を往復運動する可動ロッドと、
   前記可動ロッドの他端側に連係され、該可動ロッドの往復運動に伴って前記吸気ダクトを開閉するシャッタ部材と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。